通用几何约束系统统一建模研究

在几何约束和几何实体的基本约束和欧拉参数表达的基础上,研究了通用几何约束系统的统一建模问题。通过对三维几何实体姿态约束和位置约束解耦性的分析,抽象出球实体、盒体和球盒体三种基本几何实体表达空间几何实体,并以基本约束的组合表达几何约束,形成几何约束模型特有的层次结构;并以有向图管理几何约束系统,可以清晰地反映姿态约束和位置约束的解耦性,实现约束系统的细粒度分解,得到规模更小的求解序列,实现高效求解。方法实现于原型系统WhutVAS中。     

三维几何约束系统的在线增量求解方法

为提高实时交互设计过程中三维几何约束系统的求解效率,提出在线增量求解方法.首先采用混合图抽象表达三维几何约束系统,并采用等价性分析方法处理约束闭环子图;然后建立交互设计过程中几何约束混合图的动态更新机制,通过计算几何约束的有向传播获取约束系统动态变化时的影响域,实现三维几何约束系统的在线增量求解.文中方法以实现动态变化的三维几何约束系统的最小求解为目标,能够有效地提高约束求解的效率.最后用实例验证了该方法的正确性和有效性.     

面向欠约束几何系统的一种同伦求解方法

针对几何约束系统的数值求解过程中，经常发生的数值不稳定性问题，构造了一种面向欠约束系统的同伦方法，并将其与现有的求解与分解方法有机地结合起来，提出了一种牛顿－同伦混合方法，在牛顿迭代失败的位置自动调用欠约束同伦法，既提高了几何约束求解器的效率，同时又保证了求解的效率。     

装配位置约束建模及求解

以基本几何约束组合统一表达装配约束,为提高求解效率,研究了姿态约束和位置约束的可解耦情况下位置约束的解析求解.将基本位置约束映射为移动空间并以参数方程表达,通过移动空间的增量解析求交,满足约束;在姿态约束和位置约束的不可解耦情况,联立基本约束进行整体数值法求解.文中方法保持了基本约束表达的独立性,适合于欠约束系统和完整约束系统.     

几何约束求解的去并拟合方法

依据有向图理论提出了去并拟合方法,由此导出了对于几何约束求解问题的去并拟合的并行处理及串行处理策略,进而得到了一套求解几何约束问题的完备算法。通过将该理论引入到参数化CAD的设计中,使得在算法复杂度增加不大的情况下,几何自动作图的范围大大拓宽。还将其应用于智能动态几何软件的设计中,取得了较好的结果。     

GC-MCR:有向图约束指导的并发缺陷检测方法

约束求解应用到程序分析的多个领域,在并发程序分析方面也得到了深入的应用.并发程序随着多核处理器的快速发展而得到广泛使用,然而并发缺陷对并发程序的安全性和可靠性造成了严重的影响,因此,针对并发缺陷的检测尤为重要.并发程序线程运行的不确定性导致的线程交织爆炸问题,给并发缺陷的检测带来了一定挑战.已有并发缺陷检测算法通过约减无效线程交织,以降低在并发程序状态空间内的探索开销.比如,最大因果模型算法把并发程序状态空间的探索问题转换成约束求解问题.然而,其在约束构建过程中会产生大量冗余和冲突的约束,大幅度增加了约束求解的时间以及约束求解器的调用次数,降低了并发程序状态空间的探索效率.针对上述问题,提出了一种有向图约束指导的并发缺陷检测方法 GC-MCR (directed graph constraint-guided maximal causalityreduction).该方法旨在通过使用有向图对约束进行过滤和约减,从而提高约束求解速度,并进一步提高并发程序状态空间的探索效率.实验结果表明:GC-MCR方法构建的有向图可以有效优化约束的表达式,从而提高约束求解器的求解速度并减少求解器的调用次...     

几何约束有向图的规划分解研究

在基于有向图表达的几何约束系统中,几何约束的匹配方向、分布状态以及有向图中强连通分量的规模直接影响到整个约束系统的求解;如何对几何约束系统进行合理规划,得到正确有效的求解序列,是目前约束分解研究的重要内容。该文提出了一个规划分解算法,它针对欠约束几何系统的特点,能够优化约束的初始匹配方向,对于约束匹配过程中生成的强连通子图,通过调整约束匹配方向,自适应地改善约束分布,从而减小强连通子图的规模,以求得到几何约束系统正确而高效的求解序列。同时,基于规划分解算法,完成了约束的奇异性分析,提供了面向分解的奇异性分析算法。     

几何约束二义性处理的自组织方法

提出一种基于图形理解的几何约束二义性处理的自组织方法。讨论了约束求解求过程中的距离约束、角度约束和圆弧约束中的二义性问题,通过有向图的几何约束识别方法,保留了图形变化前几何元素之间的几何和拓扑信息,并以该约束信息为模板,利用多种图元关联约束方法图,唯一确定变参后的求解结果。该方法不需要繁琐的数值求解,避免了求解结果的二义性。     

基于有向图的二维约束求解算法研究

针对过约束、几何完全定义状态判定和约束求解效率等问题,提出了基于约束图,利用自由度理论和约束冲突机制,通过反向约束方向平衡约束,进而通过排序进行约束求解的算法。算法采用约束图记录约束和几何的关系;通过约束平衡的方法进行过约束和几何完全定义的判定;采用排序求解方法,将庞大计算问题转化为一组相对简单的计算问题。算法已得到初步应用,对过约束和几何完全定义状态的判定有明显的效果,而且提高了约束求解效率。     

约束求解与优化技术的结合

提出了将混合约束问题转化为混合整数规划问题的方法.用约束求解方法及混合整数规划方法共同求解混合约束问题可以令二者相互借鉴,从而促进二者求解技术的进一步发展.同时,由混合约束问题转化而来的混合整数规划问题也可作为求解混合整数规划问题的测试问题（benchmarks）.     

Revisiting decomposition analysis of geometric constraint graphs

Geometric problems defined by constraints can be represented by geometric constraint graphs whose nodes are geometric elements and whose arcs represent geometric constraints. Reduction and decomposition are techniques commonly used to analyze geometric constraint graphs in geometric constraint solving.In this paper we first introduce the concept of deficit of a constraint graph. Then we give a new formalization of the decomposition algorithm due to Owen. This new formalization is based on preserving the deficit rather than on computing triconnected components of the graph and is simpler. Finally we apply tree decompositions to prove that the class of problems solved by the formalizations studied here and other formalizations reported in the literature is the same.     

基于子图的草图设计和约束求解

提出了一种基于子图的拟序列化草图设计方法。基于标识的约束模型统一了二维、三维约束,使得每个几何元素对应唯一的标识,几何元素之间的约束关系表示为标识之间的约束,这些约束被分为结构约束和尺寸约束。提出了基于序列化设计过程的约束求解方法。实验表明,该技术可快速有效地进行参数化草图设计和特征编辑。     

三维装配几何约束组合的分类求解策略

针对两个刚体之间的三维几何约束求解问题,依据几何约束的参数结构 分析了角度约束和距离约束的解耦性,给出了角度约束和距离约束可解耦求解的条件;然后 对两个刚体之间的几何约束进行组合分析,总结出约束度不小于2 的几何约束构成的组合只 有几十种,且均可采用几何推理方法进行求解;最后阐述了附加方向约束、冗余约束和矛盾 约束对数值求解的不利影响,提出了三维几何约束组合的分类求解策略,并用实例验证了该 求解策略的有效性。     

A Methodological View of Constraint Solving

Constraints are an effective tool to define sets of data by means of logical formulae. Our goal here is to survey the notion of constraint system and to give examples of constraint systems operating on various domains, such as natural, rational or real numbers, finite domains, and term domains. We classify the different methods used for solving constraints, syntactic methods based on transformations, semantic methods based on adequate representations of constraints, hybrid methods combining transformations and enumerations. The concepts and methods are illustrated via examples. We also discuss applications of constraints to various fields, such as programming, operations research, and theorem proving.     

Making constraint solvers more usable: overconstraint problem

The richness and expressive power of geometric constraints causes unintended ambiguities and inconsistencies during their solution or realization. For example, geometric constraint problems may turn out to be overconstrained requiring the user to delete one or more of the input constraints, and the solutions must then be dynamically updated. Without proper guidance by the constraint solver, the user must have profound insight into the mathematical nature of constraint systems and understand the internals of the solver algorithm. But a general user is most likely unfamiliar with those problems, so that the required interaction with the constraint solver may well be beyond the user's ability. In this paper, we present strategies and techniques to empower the user to deal effectively with the overconstraint problem while not requiring him or her to become an expert in the mathematics of constraint solving.We formulate this problem as a series of formal requirements that gel with other essentials of constraint solvers. We then give algorithmic solutions that are both general and efficient (running time typically linear in the number of relevant constraints).     

一种基于图分解的几何约束求解方法

为了提高几何约束求解的效率和鲁棒性 ,对基于图的构造方法进行了改进 ,即加入虚约束进行扩展和过约束问题的一致性判定 ,提出了一种基于图分解的方法 ,用此方法可以处理包括完全约束、过约束和欠约束等多种情况的约束求解问题 ,另外 ,在该方法中还通过引入分解树将约束求解的范围由整体下降到局部 ,使大部分求解过程能够采用几何求解实现 ,提高了求解和后续修改的效率 ,通过实验数据测试证明 ,该方法对于大型约束求解问题可以达到实时处理的效果 ,具有较强的实用性     

与历史无关的三维参数化模型构造方法

针对解析曲面构成的B-rep模型,提出了一种陈述性三维几何约束模型的构造方法．基于位置和姿态自由度解耦思想给出了几何实体的外形描述,借助空间矢量正交或平行条件定义了基本约束单元,并推导出常见工程约束的代数方程．讨论了陈述式约束模型自动构造过程,开发了三维模型变形设计原型系统,并验证该方法的可行性。