[發明專利]設計意圖驅動的自然語言幾何建模方法

無效

• 申請號: 201110301826.8
• 申請日: 2011-10-08
• 公開（公告）號: CN102509351A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 王振偉;洪濤;鐘其水
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06F17/30
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 周永宏

技術領域

本發明屬于先進制造技術領域，具體涉及計算機輔助幾何建模技術。

背景技術

先進制造技術是我國實現由“制造大國”到“制造強國”轉變的重要推動力。通常，設計過程占整個產品生命周期的60％～70％，并直接影響著生產成本和周期。目前，產品設計過程大都遵循：擬定初步設計方案→幾何建模與分析→修正設計方案→再修正幾何模型的循環反復過程，直至滿足全部的設計要求。在這種設計模式中，設計人員處于非常重要的地位，這主要是由現有的幾何建模機制決定的。幾何模型是設計方案的直觀表達，是論證分析的重要基礎，是設計開發的最終目標。現有的幾何建模機制過多地依賴設計人員的手工操作，主要是鍵盤或鼠標操作，一般零部件的幾何建模或修改往往需要大量頻繁的鼠標或鍵盤操作才能完成，使得這種“體力性”工作負荷較大，從而難以保證類似方案構思、結構創新等“腦力性”工作所需的時間與精力，導致設計質量與效率的降低。雖然計算機輔助技術已給幾何建模與圖形繪制帶來了極大的便利，但它仍延用原有的幾何建模機制，改善程度有限，無法從根本上解決問題。

具體而言，現有的設計模式主要存在以下幾個問題：

①首先，幾何建模和修正占據了設計過程的很大比例，且需要設計人員完成大量頻繁的手工操作。通常，工業產品包含非常多的零部件，加之，每個零部件的設計要求和工藝要求都不盡相同，就需要設計人員根據幾何模型進行反復的論證分析、調整方案、修正模型。這種反復的建模和修正工作是非常繁瑣耗時的，使得設計人員的工作負荷非常大。其主要原因是：為保證幾何元素的準確性和拓撲結構的完整性，現有的幾何建模機制將模型信息分步多次處理，使得建模環節彼此獨立，信息分散，不可避免地加重了設計人員的幾何建模工作負荷。

②其次，現有的設計信息交換主要采用鍵盤和鼠標等人機交互方式，交換信息的內容和格式偏于簡單，沒能充分發揮計算機的知識處理、邏輯推理等方面的輔助設計功能，使得設計自動化程度低。比如，設計連接板和壓塊之間的銷連接機構，現有的幾何建模機制是在建立連接板和壓塊時分別重復地進行銷孔設計。而從設計結構來講，連接板上銷孔已完全決定了壓塊上銷孔的幾何特征，壓塊上銷孔可以由幾何建模機制自動生成，無需設計人員重復進行幾何建模，這樣便可極大地提高設計效率。這主要是由現有的信息交互方式決定的，即每次交互操作只傳送鼠標單擊與否和鍵盤字符是非等少量的簡單信息，計算機每次處理的信息量偏少，所能表達的信息遠不及自然語言豐富和多樣。

③最后，現有建模機制主要關注模型的幾何信息，無法完整地反映產品的設計意圖。例如，某過渡連接板的設計意圖是“立板型，高度400mm，橫立板上表面設計兩個腰型孔，來連接壓塊，豎立板側面設計兩個孔，以固定連接板”，主要設計要素包括連接板高度、連接孔定位尺寸和形式。現有幾何建模機制將這些設計要素分別轉化為拉伸特征和孔特征的集合，蘊含在設計要素上的設計意圖被完全屏蔽了，如“腰型孔為壓塊可調式連接孔”、“側面孔為連接板固定孔”等。其主要原因是：現有幾何建模機制不具備設計意圖信息的表達與處理功能。雖然通過特征注釋可在一定程度上彌補上述不足，但它是一種外部的附加處理方式，無法反映到設計要素上，且容易出錯，造成混亂。

設計意圖是設計人員主觀意識的直接體現，具有很大的隨機性和不確定性，且每種產品的設計意圖是截然不同的，而現有幾何建模機制的幾何元素拓撲結構和表達形式都是確定性的。因此，建立通用的反映設計意圖的幾何建模機制是非常困難的，而針對具體領域的幾何建模機制研究是合理、可行的。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有的設計模型人機交互和自動化能力不強的缺點，提出了設計意圖驅動的自然語言幾何建模方法。

本發明的技術方案是：設計意圖驅動的自然語言幾何建模方法，包括如下步驟：

步驟1：設計意圖分析：設計人員根據設計任務的要求，采用自然語言方式(如聲音)輸入“設計意圖”，形成以二進制數據存儲的設計意圖文檔；

步驟2：工程語義分析：分析步驟1中設計意圖文檔中的二進制語句，并將該二進制語句與預先設定好的工程數據庫中的二進制字段進行模式匹配運算，形成工程語義文檔；

步驟3：自動邏輯推理：根據步驟2生成的工程語義數據，通過謂詞邏輯轉換規則，將工程語義轉化謂詞邏輯數據和幾何模型數據；

步驟4：幾何建模：將步驟3生成的幾何模型數據調入計算機圖形顯示系統，并對幾何模型數據進行解釋和分析，完成幾何模型顯示。