融合制造语义的三维工序模型序列重用方法

针对目前三维工序模型序列重用缺少对加工特征尺寸、加工精度、形位公差等制造信息的考虑,不能很好地支持零件制造过程工艺设计重用的问题,提出一种融合制造信息的三维工序模型序列重用方法.首先,利用图同构原理对工艺路线中三维工序模型序列进行优化,减少搜索空间;然后,利用子图同构对三维工序模型加工特征进行匹配,通过融合制造信息对加工特征匹配进行预处理和相似性评价,以获取具有最相似加工特征的三维工序模型;其次,设计三维工序模型序列优化算法获取同构的三维工序模型序列;最后,以某型轴零件工艺设计过程为例进行实例验证,结果表明融合制造信息的三维工序模型序列重用方法能够准确地根据指定制造特征进行工艺设计重用,具有良好的应用效果.     

三维工序模型几何演变序列的相似性度量

针对传统的基于"相似零件结构有相似工艺"准则的知识检索方法造成知识重用粒度大等缺点,提出一种基于三维工序模型序列演变过程的工艺相似性度量方法.首先利用具有仿射不变性的一组物理特征量,即形状描述元,表达三维工序模型几何形状的特征值;然后通过比较形状描述元的差异获取三维工序模型序列中发生几何变化的体素;再由发生几何变化的体素构建相邻两道工序模型之间几何变化的属性邻接图,并利用属性邻接图所构成的序列表达工序模型几何演变过程;最后通过度量属性邻接图序列之间的相似性实现工艺相似性度量方法,实例结果表明,该方法是有效的.     

零件工序模型几何演变序列生成方法及应用

针对机加工艺知识挖掘与重用困难的问题,分析得出工艺知识隐藏在零件工序模型序列的几何变化之中,并进一步提出工序模型几何演变序列的生成和相似性度量方法以及特征匹配算法.首先对工序模型的几何变更进行提取和表示,并将整个工序模型序列中所有前、后道工序间的几何变更按照工艺过程的优先级约束组成了几何演变序列;然后建立零件工序模型几何演变序列的相似性度量算法,并以算法的计算结果作为衡量零件工艺相似性的依据;在几何演变序列中提取出参与特征形成过程的变更元素建立新的加工特征模型,并通过构建特征的匹配算法来为融入加工特征形成过程的更高维的特征识别与匹配提供依据.实例结果表明,文中方法是可行性的.     

三维装配模型共性结构发掘方法

为了更好地利用三维装配模型可重用的共性结构信息,减少重复性的劳动,缩短产品的开发周期,提出一种三维装配模型共性结构发掘方法.首先,以三维装配模型各零件的属性邻接图为基础,保持装配特征属性信息,简化非装配特征属性信息,形成属性化装配特征邻接图;然后,基于三维装配模型各零件之间的装配关系,将零件的属性化装配特征邻接图组合形成三维装配模型属性邻接图;其次,通过频繁子图挖掘算法提取三维装配模型的共性结构.最后,以一组夹具模型为例进行实例验证,结果表明该三维装配模型共性结构发掘方法能够准确有效地发掘产品中的共性结构信息,具有良好的应用效果.     

面向非线性特征的三维CAD模型聚类

拓扑结构是三维CAD模型的关键属性,其对应的描述符为图、树等非线性结构.针对现有聚类算法无法有效对这些非线性描述符聚类的问题,提出一种面向非线性特征的三维CAD模型聚类算法.首先将各类非线性特征统一表征为属性图,定义属性图序列的距离矩阵;然后以距离矩阵为输入,利用非线性凝聚层次聚类算法实现属性图的聚类;最后以聚类结果为学习样本,引入增量模型的动态归类方法归类新增模式,实现三维CAD模型可重用区域的有效聚类.理论分析及实验结果表明了该算法的有效性.     

基于区域分割的三维自由曲面相似性评价算法

为了在工程应用中检索已有的三维CAD模型,以便重用相应零件的设计信息,节省设计和加工成本,提出一种基于曲面分割技术的CAD自由曲面相似性评价算法.依据曲面的曲率将自由曲面分割成具有相对固定曲率特征的不同区域;对每个分割得到的区域用一个7维向量表达其形状的几何特征和拓扑特征,一个自由曲面形状特征即可通过各分割区域所对应的7维向量组成的向量组表达;将该向量组作为自由曲面的形状描述子,2个自由曲面的相似性可通过相对应的形状描述子间的相似性表达.在评价2个曲面形状描述子的相似性时,将描述子中的每个向量看成是一个带有属性的节点,2个形状描述子所对应的2组属性节点可看成是一个二分图,2组属性节点间相应节点距离看成是二分图的权值,并利用赋权二分图最优匹配的算法求出2组属性节点的相似性,实现2个自由曲面之间的相似性评价.实验结果表明,该算法是有效、可行的.     

关联工艺引导的型腔类零件局部结构检索方法

针对已有的基于内容的三维CAD模型检索技术难以保证检索结果关联工艺的可重用性,需要设计人员进一步甄别其重用价值的问题,提出一种关联工艺引导的型腔类零件局部结构检索方法,以从基于制造特征的结构化工艺数据中查找关联工艺可重用的相似三维几何.首先建立特征关联工艺参数化驱动模型,从特征加工几何、加工精度、刀具几何角度揭示特征实例关联工艺的参数化驱动特性;然后以特征实例关联工艺为参考,建立基于中轴转换的特征相似性评价模型;最后提出基于子图同构的相似局部结构提取算法,并且计算相匹配局部结构之间的相似度.在CATIA平台下开发了原型系统,并验证了文中方法的有效性.     

基于圆角特征简化的工序三维几何建模方法

三维实体模型是CAX集成研究中的基础,圆角特征广泛存在于零件设计模型中,为提高此类零件工序三维几何建模的准确性,提出一种基于圆角特征简化的工序几何建模方法.通过分析工序三维几何建模过程中对圆角特征几何元素的提取过程,提出构建圆角特征线段,以便准确获取三维模型上的加工特征边界;利用加工特征边界和拉伸、旋转和扫掠3种常用的几何造型方式,建立加工体积特征;通过上一道工序的三维模型与加工体积特征作布尔差运算,得到本工序的三维几何模型.最后以某零件的工序三维几何建模过程为例,采用3种方法进行工序几何建模,通过对结果的分析对比,验证了文中方法的优越性.     

基于模型的三维机加工艺设计模式应用研究

一、引言 基于模型的定义(Model Based Definition,MBD)采用集成的三维实体模型来完整表达产品定义信息.在MBD的机加工艺设计中,三维工序模型成为表达制造信息的载体.将三维计算机辅助设计(Computer Aided Design,CAD)平台由传统的产品结构设计领域扩展到机加工艺设计领域,可以重用企业已有设计资源,同时直接为下游数控编程与数控测量提供三维模型数据来源.     

基于过渡特征识别及过滤的三维CAD模型检索

为解决过渡特征对基于图匹配的三维CAD模型检索算法的效果和效率影响问题,提出一种三维CAD模型检索中过渡特征的识别及过滤算法.首先利用基于规则判断的方法识别出B-Rep模型中存在的过渡特征;然后根据识别结果对CAD模型的属性邻接图进行重构,以消除因过渡特征的存在对模型几何及拓扑信息造成的影响;最后利用重构的属性邻接图、通过子图同构方法实现基于过渡特征过滤的三维CAD模型检索.实验结果表明,该算法能够有效地实现对多种过渡特征类型的过滤,检索结果更符合实际工程需求.     

基于蚁群算法的三维CAD模型检索

为了更好地实现CAD模型的重用,提出一种利用蚁群算法的三维CAD模型检索算法.通过提取CAD模型的B-rep信息,将模型用属性邻接图来表示;根据如果2个CAD模型存在相似的特征或局部结构,那么CAD模型对应的属性邻接图就应存在公共子图这一原理,利用蚁群算法来检测属性邻接图中的公共子图,从而得到2个CAD模型相似的局部细节特征;然后通过比较相似局部细节特征对CAD模型进行相似性评价.实验结果表明,该算法能较好地实现三维CAD模型检索,检索性能高于通用领域的检索算法,可以实现CAD模型设计和制造知识的重用.     

面向地下管线空间数据匹配的概念语义相似性方法

<正>针对城市地下综合管线和专业管线空间数据匹配中语义表达不足、语义相似性计算方法简单及匹配质量不高等问题,提出一种顾及管线空间特征的概念语义相似性方法.首先列举管线概念属性项以表达概念语义,分析管线实体拓扑特征确定实体空间关联情况,融合其他特征建立管线本体;然后从管线信息概念内涵出发,提出基于概念语义的管线空间数据匹配模型,其中利用概念属性、空间特征及本体层次结构匹配指标,结合权重信息计算管线实体相似度大小确定匹配实体.实验结果表明,该方法能更合理地计算管线实体间的相似度,明显提升管线空间数据匹配的质量.     

组件加工三维工序模型构建方法

针对组件加工工艺特点,本文研究了三维设计模型的建模方式对组件加工三维工艺设计的影响.提出了组件加工三维工序模型的构建方法,并基于Pro/E平台分析了某微波组件三维工序模型构建过程,验证了方法的可行性和有效性.     

基于头皮层特征点的三维头发重用方法

针对在三维头发模型重用过程中,三维头发贴合到不同的人头模型时可能会出现的错位或大小不匹配的问题,提出一种基于头皮层特征点的三维头发重用方法。首先,根据模型文件的数据存储结构,分离出头发模型的头皮层,并提取特征点;其次,结合二维平面图像人脸检测方法,对目标三维人头模型的发根范围进行了特征点提取;然后,根据两个模型的特征点计算出的平移量与缩放系数,对头发模型整体进行了平移与缩放操作;最后,单独对头皮层和人头模型的贴合进行处理。最终能够使三维头发适应目标人头模型,保证头发造型信息无丢失,而且头皮层与人头模型达到了紧密贴合的效果。实验结果表明,该方法能够有效地提高三维头发模型的重用性,并且不受头发模型个性部分和分布区域等限制。     

深度特征融合的非刚性三维形状局部匹配

针对海量、异构三维形状匹配与智能检索技术的需求,提出了一种基于级联卷积神经网络(F-PointCNN)深度特征融合的三维形状局部匹配方法.首先,采用特征袋模型,提出几何图像表示方法,该几何图像不仅能够有效区分同类异构的非刚性三维模型,而且能够揭示大尺度不完整三维模型的结构相似性.其次,构建级联卷积神经网络学习框架F-PointCNN,其中,BoF-CNN从几何图像中学习深度全局特征,建立融合局部特征与全局特征的点特征表示;进而对Point-CNN进行点特征的细化与提纯,生成具有丰富信息的深度融合特征,有效提高形状特征的区分性与鲁棒性.最终,通过交叉矩阵度量方法高效实现非刚性三维模型的局部形状匹配.在公开的非刚性三维模型数据库的实验结果表明,该方法提取的特征在大尺度变换的形状分类及局部形状匹配中具有更强的识别力与更高的匹配精度.     

领域为人机界面、多媒体技术、嵌入式开发

通过对渐近网格(PM)技术与多属性压缩渐近网格(MACPM)技术的探讨,提出了采用扩展二次误差测度表示简化网格与初始网格的几何特征与其它属性信息的匹配程度,同时利用线性插值方法简化压缩算法,以减少解压对开销,且保证三维数据有更好的显示效果.实验证明,该方法不仅对三维几何模型信息得到较好的保留,其颜色信息也得到了有效的保留,并且MACPM技术相对PM技术在网络传输上总体效率有所提高.     

基于属性邻接图匹配的装配体模型搜索方法

为了重用装配体模型中包含的设计、制造和装配工艺等信息,需要在装配体模型数据库中搜索相似的装配体模型作为参考.为此提出一种基于属性邻接图匹配的装配体模型搜索方法.首先提取装配体模型中零件的接触面信息,将装配体模型及其零件模型分别转化为零件属性邻接图和接触面属性邻接图;然后计算用于零件模型匹配的成功匹配接触面数量、接触面关系编码数量以及用于装配体模型搜索的零件相似度矩阵,将其作为零件模型和装配体模型相似度度量;最后由最优匹配Kuhn-Munkres算法得到零件相似度矩阵最优匹配加权和,作为装配体模型相似度.实验结果表明,该方法能有效地搜索到相似的装配体模型,并且对模型的相似度进行了排序.     

基于高斯鸽群优化算法的典型工艺知识发现方法

针对离散制造系统中典型工艺发现以及知识重用问题，提出了基于高斯鸽群算法的典型工艺知识发现方法.在对工艺路线进行统一编码的基础上，同时考虑了相同工序信息以及工序的排序信息，提出了一种新的综合指标来描述工艺路线之间的相似度，并由此构建了相异度矩阵；同时为了优化聚类分析过程，将高斯项引入鸽群优化算法（Pigeon-inspired Optimization Algorithm，PIO），提出了高斯鸽群优化算法（Gaussian Pigeon-inspired Optimization Algorithm，GPIO），改善了聚类效果，实现了工艺路线的智能聚类并重用工艺知识来优化零件加工过程.最后以企业实际生产制造过程为例，验证了相似度计算方法以及高斯鸽群优化算法（GPIO）的合理性和实用性.     

可制造性驱动的三维CAD模型相交制造特征识别方法

为了实现CAD/CAPP/CAM系统的有效集成,提出一种可制造性驱动的三维CAD模型相交制造特征识别方法.首先通过启发式规则对加工面进行可达性分析,计算加工面可行刀具轴向空间;然后采用融合制造语义的加工面聚类算法构建加工区域子图;最后以加工区域子图为制造特征痕迹,结合标注语义信息对加工区域子图进行优化合并,从而实现制造特征的识别.实验结果表明,该方法能够有效地实现复杂相交制造特征和复杂零件的制造特征识别,制造特征识别性能可满足工程应用中的需求.     

面向三维重建的加工基准匹配技术研究

基于加工基准的匹配是制造毛坯动态演变序列三维模型重建过程中的关键点,在前驱三维工序模型投影视图与当前工序图已关联的前提下,通过分析加工基准的类型和特点,结合二维工序图表达形式,提出加工基准的获取方式及基准三元图形这一概念,同时结合这个概念介绍了加工基准匹配算法.最后通过实例验证该算法的可行性和有效性.