支持多粒度重用的三维装配体多源信息融合发掘研究

In virtual product development environment, the tedious definitions of models have been the main factor which is responsible for the time-spending and energy-consuming of designers. Therefore, the acquisition of the reusable information, which have the common properties in design, from the existing models have significant theoretical and scientific meaning for shortening product development period and promoting the intelligence of virtual environment. This project studies fusion mining of multi-source information on 3D assembly and gives a new way to support multi-granularity reuse of design model information. Firstly, the evolution of design intent by the transfer of parts' relevance is explored with the merging of geometry, process, function and physics attributes, and the partition of generalized module is achieved with the quantitative analysis of the parts' relevance. Then, a similarity comparison method of assembly structure is presented with a 2D numerical representation space of B-rep model, and realizes the uniform quantitative comparison of generalized module which integrates the whole structure, local structure and mating constraint. Lastly, considering the common properties of design and the unique properties of local region in generalized module simultaneously, the discovery and unification of typical module with the tolerance of difference in local region is studied, which implement representation of the optimizational result in different design unit. With the theoretical research and experimental analysis above, the multi-granularity reuse of the design unit with the completeness and universality of information can be supported and the automatic information mining theory of CAD model for virtual product development can be improved.

在虚拟产品开发环境中，冗繁的模型定义工作是耗费人们精力的主要环节。因此，从已有CAD模型中获取具有共性的可重用信息，对缩短产品开发周期、促进虚拟环境的智能化有重要的理论意义和科学价值。 本项目开展三维装配体多源信息融合发掘研究，提出一种支持模型信息多粒度重用的新思路。首先，融合几何、工艺、功能和物理特性等要素，探讨设计意图在零件关联性传递方面的演化规律，采用关联度定量分析方法实现装配体的广义模块划分。其次，依托边界表示模型的二维数值表征空间，建立装配体结构相似性精细分析方法，实现广义模块中整体结构、局部结构和配合约束的统一定量比较。然后，考虑广义模块的设计共性和局部特性，建立融合局部差异的典型模块发掘和特性归约方法，实现设计单元中不同设计优化结果的表征。从上述理论研究和实验分析，支持具有信息完整性和通用性的设计单元多粒度重用，丰富虚拟产品开发领域的CAD模型信息自动发掘理论体系。

在虚拟产品开发环境中，冗繁的模型定义工作是耗费人们精力的主要环节。因此，从已有CAD模型中获取具有共性的可重用信息，对缩短产品开发周期、促进虚拟环境的智能化有重要的理论意义和科学价值。.本项目以三维装配体模型为对象，首先，探讨了装配体几何与工程语义信息融合建模原理，构建了装配体多源信息融合表示模型；然后，研究了设计意图在零件关联性方面的演化规律，建立了零件关联性定量分析和装配体广义模块划分方法，用于支持不同层次和粒度的模型设计单元划分；其次，研究了装配体模型信息从三维欧式空间到二维数值描述空间的转换原理，建立了基于形状分布函数的装配体几何形状量化描述方法，奠定了模型结构相似性分析的基础。最后，研究了融合局部特性的装配体共性识别原理，建立了装配体通用结构和功能结构关系挖掘方法，支撑了设计资源的典型化。最后，开展了装配体广义模块划分、结构相似性分析和典型模块发掘实验，验证了研究成果的有效性。研究表明，上述研究所形成的各类模型和算法，即可应用于以零件和组合件三维模型为输入的模型资源检索，也可应用于制造企业模型资源库中典型资源的共性识别和发掘。.本项目开展的理论研究工作，将三维模型信息发掘理论从零件有效拓展到了装配体，通过装配体变尺度相似性测度模型，将模型信息比较问题转化为空间离散点集匹配问题，实现了考虑形状、拓扑和语义的装配体检索。通过欧式空间信息向二维数值描述空间的一致性转换，实现了考虑局部差异的装配体通用结构发掘。采用基于参数估计的功能结构关系概率描述方法，实现了模型核心功能结构中典型结构集的提取。上述内容有效解决了支持配合约束量化分析的装配体模型定量描述、融合局部差异的典型模块发掘及特性归约等本领域的关键科学问题，丰富了虚拟产品开发领域的CAD模型信息自动发掘理论体系。通过后续系统开发和成果应用，将能够有效地提升制造企业三维模型信息的重用水平，促进知识工程的深度发展。