本發(fā)明涉及臺(tái)燈生產(chǎn)，具體為一種基于工具臺(tái)燈結(jié)構(gòu)模型的自動(dòng)設(shè)計(jì)生成方法。

背景技術(shù)：

1、臺(tái)燈作為日常生活中不可或缺的照明工具，其設(shè)計(jì)與制造過程正逐漸向智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展。

2、傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程中，設(shè)計(jì)師需要手動(dòng)繪制大量圖紙，并通過反復(fù)試驗(yàn)來調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，這導(dǎo)致設(shè)計(jì)周期長，效率低下，難以滿足快速變化的市場需求。而且臺(tái)燈的性能表現(xiàn)，如環(huán)保性、耐用性和制造成本，傳統(tǒng)上依賴于設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)估計(jì)或簡單的測試，缺乏系統(tǒng)性和準(zhǔn)確性的分析手段，導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案的性能優(yōu)化受限。為此，我們提出一種基于工具臺(tái)燈結(jié)構(gòu)模型的自動(dòng)設(shè)計(jì)生成方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于工具臺(tái)燈結(jié)構(gòu)模型的自動(dòng)設(shè)計(jì)生成方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于工具臺(tái)燈結(jié)構(gòu)模型的自動(dòng)設(shè)計(jì)生成方法，所述方法包括：

3、s1：用戶通過用戶界面選擇臺(tái)燈的設(shè)計(jì)參數(shù)，包括形狀、尺寸、顏色和材料類型；所述材料類型包括燈珠、外殼材質(zhì)和電池型號(hào)的類型；

4、s2：根據(jù)用戶選擇的設(shè)計(jì)參數(shù)，利用參數(shù)化建模方法自動(dòng)生成臺(tái)燈的三維結(jié)構(gòu)模型；

5、s3：利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法構(gòu)建性能分析模型，所述性能分析模型用于根據(jù)用戶選擇的設(shè)計(jì)參數(shù)，生成臺(tái)燈的性能表現(xiàn)數(shù)據(jù)，所述性能表現(xiàn)數(shù)據(jù)包括臺(tái)燈的環(huán)保性、耐用性和制造成本分析；

6、s4：利用光學(xué)仿真軟件模擬臺(tái)燈的光照效果，并根據(jù)臺(tái)燈的設(shè)計(jì)參數(shù)和所選光源特性計(jì)算光照指標(biāo)數(shù)據(jù)，所述光照指標(biāo)數(shù)據(jù)包括光強(qiáng)分布、色溫和照度；

7、s5：利用電路仿真軟件對臺(tái)燈的電路系統(tǒng)進(jìn)行功能驗(yàn)證和測試；

8、s6：在用戶確認(rèn)最終設(shè)計(jì)方案后，生成臺(tái)燈設(shè)計(jì)的詳細(xì)輸出文件，包括用于生產(chǎn)制造的2d圖紙、3d模型文件和bom表，以及步驟s3輸出性能表現(xiàn)數(shù)據(jù)、步驟s4輸出光照指標(biāo)數(shù)據(jù)和步驟s5輸出的電路系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)。

9、優(yōu)選的，在步驟s2中，參數(shù)化建模方法的具體步驟包括：

10、根據(jù)用戶選擇的設(shè)計(jì)參數(shù)，確定臺(tái)燈的基本形狀和尺寸，包括整體高度、底座直徑和燈罩形狀；

11、根據(jù)用戶選擇的材料類型，為臺(tái)燈的不同部分分配相應(yīng)的材料屬性，包括燈珠類型、外殼材質(zhì)和電池型號(hào)；

12、利用預(yù)定義的參數(shù)化建模規(guī)則庫，根據(jù)臺(tái)燈的基本形狀、尺寸和材料屬性，自動(dòng)生成臺(tái)燈的三維結(jié)構(gòu)模型，其中參數(shù)化建模規(guī)則庫定義了不同設(shè)計(jì)參數(shù)與模型幾何形狀之間的對應(yīng)關(guān)系；

13、利用優(yōu)化算法對三維結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計(jì)進(jìn)一步優(yōu)化。

14、優(yōu)選的，在步驟s2中，采用有限元分析方法評估所述三維結(jié)構(gòu)模型在不同使用場景下的應(yīng)力分布和變形情況，對所述三維結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性分析，并根據(jù)分析結(jié)果對臺(tái)燈的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。所述有限元分析方法的步驟包括：

15、步驟1：將臺(tái)燈的三維結(jié)構(gòu)模型劃分為多個(gè)有限元網(wǎng)格；

16、步驟2：對每個(gè)有限元網(wǎng)格應(yīng)用材料屬性，包括彈性模量、泊松比和密度；

17、步驟3：應(yīng)用邊界條件和載荷，模擬不同使用場景下的應(yīng)力分布和變形情況；

18、步驟4：利用以下公式計(jì)算每個(gè)有限元網(wǎng)格的位移和應(yīng)力：

19、[k]{u}＝{f}

20、其中，[k]是剛度矩陣，{u}是位移向量，{f}是載荷向量；

21、步驟5：根據(jù)計(jì)算結(jié)果評估臺(tái)燈的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性，并根據(jù)需要調(diào)整臺(tái)燈的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

22、優(yōu)選的，在步驟s2中，構(gòu)建臺(tái)燈三維結(jié)構(gòu)模型時(shí)采用優(yōu)化算法自動(dòng)調(diào)整臺(tái)燈結(jié)構(gòu)的尺寸、形狀和材料分布，以優(yōu)化重量、成本和性能，具體方法為：

23、步驟1：隨機(jī)生成一組臺(tái)燈結(jié)構(gòu)的尺寸、形狀和材料分布的初始設(shè)計(jì)方案作為種群；

24、步驟2：根據(jù)用戶設(shè)定的環(huán)保、材料耐用性和成本效益的約束條件，以及臺(tái)燈的性能要求，計(jì)算每個(gè)設(shè)計(jì)方案的適應(yīng)度函數(shù)值，適應(yīng)度函數(shù)的參數(shù)包括臺(tái)燈的重量、成本和性能；適應(yīng)度函數(shù)值的計(jì)算公式為：

25、f＝α*(w_max-w)+β*(c_max-c)+γ*p

26、其中，w、c、p分別表示臺(tái)燈的重量、成本和性能，w_max和c_max分別是用戶設(shè)定的最大允許重量和最大允許成本，α、β和γ是權(quán)重系數(shù)，用于調(diào)整重量、成本和性能在適應(yīng)度函數(shù)中的相對重要性；

27、步驟3：根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)值，選擇適應(yīng)度較高的設(shè)計(jì)方案作為父代，用于生成下一代設(shè)計(jì)方案；

28、步驟4：對選定的父代設(shè)計(jì)方案進(jìn)行交叉和變異操作，生成新的設(shè)計(jì)方案；交叉操作通過組合父代設(shè)計(jì)方案的特征來生成新方案，而變異操作則隨機(jī)改變設(shè)計(jì)方案的部分特征；

29、步驟5：將新生成的設(shè)計(jì)方案加入到種群中，并替換掉適應(yīng)度較低的設(shè)計(jì)方案，以保持種群規(guī)模不變；

30、步驟6：重復(fù)執(zhí)行步驟2至5，直到滿足預(yù)設(shè)的迭代次數(shù)或適應(yīng)度函數(shù)值達(dá)到預(yù)設(shè)的優(yōu)化目標(biāo)；

31、步驟7：從最終種群中選擇適應(yīng)度最高的設(shè)計(jì)方案作為臺(tái)燈的最優(yōu)結(jié)構(gòu)尺寸、形狀和材料分布。

32、優(yōu)選的，獲得性能分析模型的方式為：

33、收集大量臺(tái)燈設(shè)計(jì)樣本數(shù)據(jù)，每個(gè)樣本包含臺(tái)燈的設(shè)計(jì)參數(shù)及其對應(yīng)的性能表現(xiàn)數(shù)據(jù)；

34、對收集到的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括數(shù)據(jù)清洗、特征提取和歸一化處理；

35、采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法構(gòu)建性能分析模型，并利用預(yù)處理后的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行模型訓(xùn)練，其中設(shè)計(jì)參數(shù)作為輸入特征，性能表現(xiàn)數(shù)據(jù)作為輸出目標(biāo)；

36、采用交叉驗(yàn)證方法對訓(xùn)練的機(jī)器學(xué)習(xí)模型進(jìn)行驗(yàn)證和調(diào)優(yōu)；當(dāng)模型性能達(dá)到指定要求后，將模型保存并進(jìn)行部署。

37、優(yōu)選的，光照指標(biāo)數(shù)據(jù)獲取的方法為：在光學(xué)仿真軟件，根據(jù)用戶選擇的光源特性，設(shè)置光學(xué)仿真軟件中的光源參數(shù)，包括光強(qiáng)、色溫和光效；利用光學(xué)仿真軟件，模擬臺(tái)燈在實(shí)際使用中的光照效果，根據(jù)仿真結(jié)果，計(jì)算臺(tái)燈的光強(qiáng)分布圖、色溫分布圖和照度分布圖；最終得到臺(tái)燈的光照效果模擬結(jié)果及相應(yīng)的光照指標(biāo)數(shù)據(jù)。

38、優(yōu)選的，根據(jù)臺(tái)燈電路系統(tǒng)方案，在電路仿真軟件中搭建相應(yīng)的電路模型；并設(shè)置電路仿真參數(shù)，包括電源電壓、工作頻率和仿真時(shí)間；利用電路仿真軟件對搭建的電路模型進(jìn)行功能驗(yàn)證，檢查電路的工作狀態(tài)、電壓電流波形和功率消耗；

39、分析仿真結(jié)果，判斷電路系統(tǒng)是否符合設(shè)計(jì)要求，包括電路的穩(wěn)定性、安全性和能效；若電路系統(tǒng)不符合設(shè)計(jì)要求，則對電路方案進(jìn)行修改和優(yōu)化，并重新進(jìn)行仿真驗(yàn)證；最終獲得經(jīng)過功能驗(yàn)證的臺(tái)燈電路系統(tǒng)方案。

40、優(yōu)選的，將三維結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)出為通用的3d模型文件格式，并利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件cad，根據(jù)三維結(jié)構(gòu)模型生成用于生產(chǎn)制造的2d圖紙，包括各個(gè)部件的詳細(xì)尺寸和裝配關(guān)系。

41、優(yōu)選的，根據(jù)設(shè)計(jì)方案中的材料選擇和bom表模板，生成臺(tái)燈的bom表，包括各個(gè)部件的名稱、數(shù)量、材料規(guī)格和供應(yīng)商信息。

42、優(yōu)選的，將所有生成的輸出文件，包括2d圖紙、3d模型文件、bom表和性能及光照指標(biāo)報(bào)告，進(jìn)行打包和歸檔；得到包含臺(tái)燈設(shè)計(jì)所有必要信息的詳細(xì)輸出文件包，用于后續(xù)的生產(chǎn)制造和質(zhì)量控制。

43、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

44、本發(fā)明通過用戶界面允許用戶快速選擇設(shè)計(jì)參數(shù)，利用參數(shù)化建模方法自動(dòng)生成臺(tái)燈的三維結(jié)構(gòu)模型，大大縮短了傳統(tǒng)手動(dòng)繪制圖紙所需的時(shí)間，提高了設(shè)計(jì)效率。通過利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法構(gòu)建性能分析模型，本發(fā)明能夠生成臺(tái)燈的性能表現(xiàn)數(shù)據(jù)，包括環(huán)保性、耐用性和制造成本分析，為設(shè)計(jì)師提供了系統(tǒng)且準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)評估，有助于優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

45、本發(fā)明在用戶確認(rèn)最終設(shè)計(jì)方案后，能夠自動(dòng)生成詳細(xì)的設(shè)計(jì)文件，包括用于生產(chǎn)制造的2d圖紙、3d模型文件和bom表，這些文件為生產(chǎn)制造提供了清晰、準(zhǔn)確的指導(dǎo)，降低了生產(chǎn)難度和成本。