符号熵驱动的零件机加工艺过程的多维度相似性度量方法

机加工艺过程从表象看是一道道工序加工方法组成的序列,但从内里看其实是工件从初始毛坯模型到最终成品模型的几何结构演变过程,单纯从工序加工序列或三维几何结构的角度出发进行相似性检索会降低检索到工艺的有效性.针对以上问题,提出一种符号熵驱动的零件机加工艺过程的多维度相似性度量方法.首先建立基于符号熵的序列相似性度量方法,直接对加工方法序列进行相似性计算;然后建立与加工方法序列对应的几何演变序列,并在符号熵方法的支持下实现对几何演变过程的相似性度量;最后将加工方法序列的相似性计算结果及对应几何演变过程的相似性计算结果进行融合,实现对机加工艺过程相似性的多维度和精准评价.实例结果表明,所提方法在度量不同类型机械零件的工艺相似性时,评价结果更贴近实际制造工艺过程和工艺人员的经验认知,证明方法是可行的.     

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.     

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.     

基于非精确图匹配的CAD模型搜索方法

为了弥补现有的三维CAD模型搜索方法难以搜索到不同近似程度的相似模型的缺陷,提出一种基于面属性化邻接图非精确匹配的CAD模型搜索方法.首先提取CAD模型中的B-rep信息将CAD模型转化为面属性化邻接图;然后计算目标模型与被搜索模型的面属性化邻接图之间的顶点相容程度矩阵和边相容程度矩阵,并由此建立2个模型相似程度的度量作为选择不同顶点匹配矩阵M的优化目标函数;在对匹配矩阵M进行连续化松弛后,运用Sinkhorn行列交替规范化方法求解匹配优化问题.实验结果表明,采用该方法能够搜索到不同近似程度的相似模型;并且由于避免了具有NP复杂性的精确图匹配过程,检索效率也能满足实际要求.     

基于几何矩的CAD模型形状匹配算法及应用

基于矩方法及其理论,提出了一个基于几何矩的形状匹配算法,用于识别CAD模型中具有相似形状特征的几何体.该算法采用一组满足平移、旋转、缩放不变性的几何矩不变量对三维几何体的形状特征进行描述,并根据形状特征向量的相似程度评估几何体之间的相似性.为提高几何矩计算的准确性和效率,对CAD模型的三角面片数据进行了预处理,并采用递...     

基于子图同构与事例匹配的装配体局部结构相似性分析

基于事例推理是解决面向装配的设计和装配工艺规划问题的有效方法,装配体检索是应用此方法的关键步骤.为此提出一种基于子图同构与事例匹配的装配体局部结构相似性分析方法.该方法将装配体零件间的装配关系用属性邻接图来表示,通过对装配体中联结关系的定性分类及装配体属性邻接图预处理规则的定义,利用Ullmann算法匹配出相似的装配体图(子图)结构,并给出了装配体局部结构相似度计算公式.最后通过实例验证了文中方法的有效性.     

基于FFT的三维CAD模型形状描述

针对三维CAD模型,以快速傅立叶变换为基础,建立了一种CAD模型几何形状描述方法.首先,在对模型几何面进行统一表示的基础上,根据模型边界表示中的面片邻接信息,采用完全图旅行商回路算法建立模型的面片序列,并由参考模型保证面片序列的一致性;然后,根据面片序列将模型几何信息转换为5个一维离散信号,并对信号进行采样和幅度缩放,通过快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)将信号转换到频域,以频域振幅作为三维CAD模型几何形状的描述.如果忽略面片序列引起的偏差,该方法描述模型几何形状的能力与FFT描述离散信号的能力类似.通过实例阐述了描述方法的直观可解释性.     

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.     

基于粒子群算法的三维CAD模型相似性计算

为了更加准确地度量两个模型之间的形状差异,提出了一种基于粒子群的模型相似性计算方法。利用面的组成边数来构造面相似度矩阵,通过粒子群算法对该矩阵进行搜索,得到了两个模型之间的最优面匹配序列。根据这个最优面匹配序列,从面相似度矩阵中提取对应的面相似性值。通过累积面之间的相似性来计算模型之间的整体相似性。以此为基础来度量模型之间的差异。实验结果表明：该方法能够准确地度量两个模型之间的相似程度。     

CAD模型自动语义标注

为了解决基于关键字检索方式难以获得符合设计意图的CAD模型的问题,通过对CAD模型自动添加语义标签来改进传统关键字方式检索CAD模型的准确性.首先提出一种利用属性图比较CAD模型形状相似性的算法,根据图的邻接矩阵及顶点属性构造图顶点集的序列,通过动态编程方法求出图的最大公共子图,得到CAD模型之间的形状相似度;然后根据求出的未知模型与已知模型之间的形状相似度,利用概率方法实现对未知模型的自动语义标注.实验结果表明,采用文中方法可以使基于关键字的检索方法具有搜索形状相似模型的功能,在很大程度上改进了传统关键字方式检索CAD模型的准确性.     

多装配接口的三维装配模型检索方法

针对三维模型装配时存在的多接口连接方式,提出一种多装配接口的三维装配模型检索方法.首先对三维装配模型进行属性邻接图的表达,并根据装配体零件之间的接口配合关系定义共轭子图;然后针对装配模型构成的图集进行图顶点的序列化,降低顶点匹配过程中的遍历次数;在此基础上,将装配模型的检索转化成查找符合共轭子图的属性邻接图,通过装配模型属性邻接图的图集进行模型检索;最后对频繁子图挖掘方法进行改进,提取出满足多装配接口的三维装配模型.实验结果表明,该方法能够实现多装配接口的三维装配模型检索,可以提取出设计人员所需的三维模型,提高产品的设计效率.     

基于区域分割的三角网格模型相似性比较

为了在工程应用中检索已有的三角网格模型,以便重用相应零件的设计信息,节省设计和加工成本,提出一种基于区域分割技术的三角网格模型相似性比较算法。依据三角网格模型的球面图像将模型分割为若干个区域;对每个分割得到的区域用一个10维向量表达其形状的几何特征和拓扑特征,一个三角网格模型的特征即可通过各分割区域所对应的10维向量组成的向量组表达;将该向量组作为三角网格模型的形状描述子,两个三角网格模型的相似性可通过相对应的形状描述子间的相似性表达。将描述子中的每个向量看成是一个带有属性的节点,通过两组节点组成的完全二分图的最优匹配进行两个形状描述子之间的相似性比较,实现两个三角网格模型之间的相似性比较。实验结果表明,该算法有效可行。     

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.     

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.     

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.     

融合骨架结构与相关传递性的三维模型标注方法

为了提高和改进三维模型自动语义标注技术,弥补已有的模型自动语义标注方法在精确性和鲁棒性方面的不足,在三维模型与语义词汇相关传递原理的基础上,提出一种融合相似词汇概率、模型语义直接相关性和模型整体相似性的三维模型与语义词汇之间的相似度计算算法。并结合模型骨架结构的拓扑属性与局部突起的几何形状属性在模型检索中的应用,设计出一种新的三维模型自动语义标注方法。一系列的实验结果验证了该方法的准确性与鲁棒性。     

基于面形位编码的CAD模型检索

提出一种基于面形位码的模型检索方法.计算模型中任意面f的形位码分为2步.首先根据实体的B-rep结构生成属性邻接图并将图转化为以面f为中心的层状结构;然后根据图的层状结构对每一层进行递归的编码,形成一种分阶的形位码.根据模型中所有面的形位码构造一个表达模型整体形状的描述矩阵,利用该矩阵可以有效地评估模型之间不同精度要求下的相似度,从而实现模型检索.实验结果表明,该方法不但具有较高的搜索效率,并且能根据不同精度的要求搜索到合适的相似模型.     

基于面匹配的模型相似性度量方法

为了准确地衡量两个模型的相似程度,提出了一种基于面匹配的模型相似性计算方法.使用面邻接图表示模型的拓扑结构,根据面的组成边数来构造两个模型之间的面匹配矩阵,同时,使用贪心算法来计算模型之间的相似性.在实验中,使用所提方法来度量目标CAD模型和源CAD模型之间的相似程度.实验结果表明,该方法能够有效地衡量模型之间的差异.     

基于云模型重叠度的相似性度量

云模型相似性是用来度量同类概念不同语言值的多个云之间关联程度的方法,相似云及其度量分析方法的提出是对云模型理论的扩展。针对目前相似性度量方法中时间复杂度过高和结果不稳定等不足,提出了一种基于云模型重叠度的相似性度量算法。首先,根据云模型期望、熵、超熵三个数字特征,定义两个云模型的位置关系和逻辑关系;其次,利用两个云的位置和形状特性,计算得到它们间的重叠度;最后,结合云模型重叠度与相似度的关系,将云模型的相似性度量转化为相应重叠部分的定量化描述。通过对时间序列分类实例的应用,验证了该算法在保证结果稳定度和正确率的前提下,与目前时间消耗较低的云模型相似度计算方法(LICM)相比,计算复杂度降低了50%,表明该算法具有可行性和有效性。     

基于复球面映射的产品形状相似性度量算法

在产品外观设计专利侵权纠纷的判定中,缺乏科学、客观、定量的评判依据。为此,提出一种改进的基于复球面映射的产品形状相似性度量算法。以STL模型表征产品三维模型的几何形状特征,将模型表面面片映射到经过经纬划分的最小外接球上,得到包含面片法向、面积和空间位置信息的特征描述子,利用统计特征方法计算模型之间的相似度。实验结果表明,该算法具有较好的稳定性和可靠性。