基于形状文法的泛族群产品形态设计

为继承消费者对现有产品的意象感知,塑造差异化的产品形态,引入人类学及心理学基本理论,建立泛族群产品的理论模型.提出将目标产品泛化为同族群产品与异族群产品,从中提取能够反映消费者感性需求的形态要素,与目标产品形态融合并应用形状文法进行形态方案推理.探讨了形状文法的理论模型及推理规则,在形态推演过程中引入尺寸及推理次数约束,构建了形态推演算法;研究了泛族群产品的形态设计过程.以电动滑板车的形态设计为例,对其形态进行分解,分析并抽取了同族群及异族群产品形态元素,构建了形状文法推演引擎.通过实验对比,验证了方法的有效性.     

变型设计中语义建模与推理方法研究

为了能够充分利用企业现有的CAD模型,提出了一种基于语义推理的变型设计方法。首先,对三维CAD信息模型和装配语义信息模型进行了研究,给出了两种模型的构建方法。在此基础上,对语义推理方法进行研究,结合相似性算法实现了CAD信息模型至装配语义信息模型的自动映射。并进一步实现了尺寸约束方程式在一定程度上的自动生成及尺寸约束传递解算。最后,以SolidWorks为三维CAD模型平台,以VC++6.0为编程语言开发出语义映射系统,并以某企业的龙门铣床的主轴箱作为例子,对该系统进行了验证。     

复杂产品的层次语义模型研究

针对复杂产品的设计建模提出了一个层次语义模型。在现有三维CAD系统的基础上，从用户需求、产品设计、零件建模、部件装配各个阶段入手，将其中蕴含的行业知识加以分类、提取、抽象，形成设计语义、建模语义和装配语义，使虚拟样机在建立过程中能够利用并且包含更多的行业知识。对该语义模型的三个层次进行了详细讨论，并结合曲柄压力机的产品实例给出了具体实现。     

语义推理驱动的协同装配技术

为提高协同装配智能型和自动化程度,提出了语义推理驱动的智能装配技术.通过定义装配端口,建立装配元件之间连接关系的高级抽象表达;通过三维语义标注,构建产品三维形体与语义内容的关联,由此构建面向装配的产品本体模型.通过建立语义推理规则库及端口坐标系,实现装配连接关系的自动推理,并自动创建元件之间的配合操作关系.开发了基于自由度分析的三维约束求解引擎,基于推理结果自动求解变换矩阵,最终实现元件的自动装配.开发了智能协同装配原型系统并进行了试验,结果验证了该方法的有效性.     

基于产品数字样机开发的装配建模方法的研究和应用

数字样机(DMU,Digital Mock-Up)技术是CIMS技术研究中的热点问题,构建数字样机的首要任务就是建立产品的装配模型。本文提出了基于数字样机的装配模型的需求和特性,分析了装配约束关系,采用包含装配语义的装配连接图表达装配关系,进行了装配层次划分。     

面向风格意象的产品族外形基因设计

为继承和传递工业设计中的产品族外形知识,保持特殊的产品族外形和风格,塑造差异化品牌形象,将生物界基因遗传与变异理论引入产品族外形设计中,提出一种面向风格意象的产品族外形基因设计方法。通过分析产品族风格意象,构建产品族外形基因体系,划分了基因层次,建立了产品族风格意象（心理的意象特征）和外形基因（物理的外形特征）之间的映射模型。以电话机产品为例,提取了风格意象和外形基因,计算了外形基因在各风格意象中的贡献率,基于映射模型构建了面向风格意象的产品族外形基因建模与设计系统,实现了产品族外形基因与风格意象之间的双向推理。该系统能提高电话机的开发设计效率,验证了面向风格意象的产品族外形基因理论体系。     

基于动态适配的数控信息语义集成

针对多源数控信息存在语法结构和语义异构特点而难以有效集成的问题,根据数控加工过程中信息组织形式的特点,建立了数控信息资源领域本体,提出了一种基于动态适配模式的数控信息语义集成框架.该框架在建立数控信息知识库的基础上,实现从语法和语义两个层次对多源异构数控信息的集成.描述了动态适配模式下的信息集成过程和语义映射过程,提出了利用基于可扩展标记语言的约束规则的实现方法和语义查询实现模型,并对动态构建相互独立适配通道和动态配置规则约束进行了描述.通过原型实例分析,证明了该框架及其实现方法的可行性.     

基于本体的产品数据语义互操作

在协同产品开发领域,为了实现产品数据语义互操作,提出了一个基于本体的产品数据语义互操作框架。首先,框架采用标准化方法,构建产品数据语义描述语言形式化表达产品模型;然后,组合语义等价和语义相似性度量方法在已有的应用本体和产品数据语义描述语言本体之间建立完善的映射关系;最后,以产品数据语义描述语言本体为中介,实现应用本体间的转换,完成异构计算机辅助设计系统间产品数据语义互操作。原型系统和应用实例证明了该框架的可行性和有效性。     

基于语义推理的产品装配设计技术

为保证产品具有良好的结构设计和零件可装配性,研究了装配语义模型,详细讨论了设计尺寸约束和装配几何约束的符号化表达方法,并给出了书写规则。在此基础上建立了装配语义图,通过节点描述零件属性信息,通过有向边描述装配语义信息。介绍了基于装配语义的产品装配设计工作流程,重点阐述了零件设计尺寸约束、装配规划信息和装配操作序列的推理过程。给出了语义修改和语义变动两种情况下装配语义图的维护机制。应用实例表明,该模型可以有效地支持产品的协同装配设计。     

基于形状文法和基因约束的产品形态设计方法

基于产品基因理论提出品牌基因意象,并以此为约束规则,采用形状文法对产品要素进行形状推演,从而实现产品形态创新的同时传承品牌文化。以美的壁挂式空调为例,进行产品形态设计,验证了该方法的可行性。将形状文法与基因约束结合起来,在实现产品形态创新的同时,可以有效地传承和发展品牌文化。     

Form gene clustering method about pan-ethnic-group products based on emotional semantic

The use of pan-ethnic-group products form knowledge primarily depends on a designer’s subjective experience without user participation. The majority of studies primarily focus on the detection of the perceptual demands of consumers from the target product category. A pan-ethnic-group products form gene clustering method based on emotional semantic is constructed. Consumers’ perceptual images of the pan-ethnic-group products are obtained by means of product form gene extraction and coding and computer aided product form clustering technology. A case of form gene clustering about the typical pan-ethnic-group products is investigated which indicates that the method is feasible. This paper opens up a new direction for the future development of product form design which improves the agility of product design process in the era of Industry 4.0.     

基于点云稀疏语义特征的智能网联汽车协同感知配准算法

针对道路场景下多智能网联汽车协同感知问题,本文提出一种基于点云稀疏语义特征的智能网联汽车协同感知配准算法。所提算法旨在通过点云集成配准扩展智能网联汽车感知范围,进而实现智能网联汽车协同感知。首先,在道路语义特征基础上进行几何特征提取进而得到点云稀疏语义特征。其次,计算道路语义特征点云间的角度偏差以提供配准初值,并将点云语义信息作为配准约束条件实现全局语义集成配准。实验表明所提算法有效扩大了多智能网联汽车协同感知范围,提高了多点云集成配准的精度与鲁棒性。与当前主流算法JRMPC相比,本文所提算法配准精度提高了2.45%。     

数字孪生驱动的工业产品CMF设计服务模型构建与应用

为提升工业产品颜色、材料、表面处理(CMF)创新设计的效率和成功率,解决现有CMF创新设计过程中存在的设计知识获取效率低下、知识管理体系不完善、产品与设计一致性较弱等问题,立足于用户感性需求,引入数字孪生概念,借鉴数字孪生五维模型构建的理论与方法,针对性地构建基于数字孪生数据模式的工业产品CMF设计服务模型框架;从知识推送角度出发,以数据聚类重组理论为基础理解产品CMF语义库的组织结构和动态性,识别并预测产品CMF语义库中的意象方案与优选方案组合,作为析出知识供设计师规划设计活动。以一款虚拟现实眼镜的CMF创新设计为例,基于产品语义理论开发智能CMF设计引擎,利用析出知识简化设计复杂度并优化设计方案,有效验证了数字孪生驱动的工业产品CMF设计服务模型对设计的辅助作用。     

基于语义新型眼部特征的混合参数模型构建

以标准证件照片为研究对象构建了眉毛与眼睛混合一体化参数模型,针对眼睛、眉毛及眉眼共设定14项主特征参数,据此创建28位二进制语义编码。图像处理分为四步:首先,根据眼睛色度信息反映出的眼睛轮廓定位眉毛与虹膜,并针对眼部带状区域实现图像分割;其次,通过改进的Hough变换算法实现对眉毛和虹膜外边缘轮廓检测;然后,用投影方法提取眼部混合特征参数;最后,按特征参量实现语义编码。经1 000张证件照实验证明,图像特征的提取成功率为99%以上,系统对每幅图像自动处理时间小于1.75s。     

一种双分支结构的图像语义分割算法

图像语义分割需要精细的细节信息和丰富的语义信息,然而在特征提取阶段,连续下采样操作会导致图像中物体的空间细节信息丢失。为解决该问题,提出一种双分支结构语义分割算法,在特征提取阶段既能有效获取丰富的语义信息又能减少物体细节信息的丢失。该算法的一个分支使用浅层网络保留高分辨率细节信息有助于物体的边缘分割,另一个分支使用深层网络进行下采样获取语义信息有助于物体的类别识别,再将两种信息有效融合可以生成精确的像素预测。通过Cityscapes数据集和CamVid数据集上的实验验证,与现有语义分割算法相比,所提算法在较少的参数条件下,获得了较好的分割效果。     

基于本体的网络服务查询机制

为解决当前网络服务缺乏有效查询机制的问题,最大化利用网络服务,提出一种基于语义网络的网络服务查询机制。在该机制中,采用本体描述网络服务的服务信息、领域相关和领域无关的基本概念信息,并结合已经实现的基于本体推理的面向Web分布式本体系统,引入领域规则,结合使用本体推理引擎F-Logic,实现了网络服务智能发现系统。同时,提出了网络服务约束模型(主体,属性,值,动作)和语义补充模型。最后,通过一个具体的实例,演示了该系统的推理过程和运行结果,说明了网络服务查询的自动化,并对相关工作进行了对比。     

基于模型定义的产品信息移动Web轻量化实现

针对STEP AP242提出了多视图语义模型,在此基础上进行语义本体化实现对产品几何与非几何语义信息的统一;然后提出了一种基于边界特征的轻量化算法,该算法在保留产品非几何信息的前提下,裁剪产品模型,简化三角面片,降低数据复杂度;最后给出了实验数据分析以证明该算法的可行性。     

基于用户认知的产品外观创新设计知识模型

为了支持产品外观设计知识重用,提出了用于分解创新性产品外观案例的模型.根据用户认知产品经历美学印象、语意判断和符号联系三个阶段.将产品分为形式美学、使用方式和文化时尚三种外观创新类型.利用分类学原理和外观设计创新过程,建立三种外观创新类型对应设计知识框架模型,用于抽取和重用外观创新设计知识.该模型应用于建立产品创新案例库.帮助设计师搜索和应用以往成功案例,实现以用户为中心的产品开发.通过设计师使用该数据库.说明了它的有效性.     

机械产品基于装配语义的变形设计及其在 Pro-E 上的实现

产品建模技术是企业为赢得市场竞争而采取的不同战略的共性关键技术，它覆盖产品整个生命周期的信息。本文提出了装配语义的概念，并在仔细分析机械零部件间装配关系的基础上提出了机械产品装配语义体系，介绍了机械产品基于装配语义的产品建模系统及其变形设计在Ｐｒｏ－Ｅ上的实现。