基于語(yǔ)義的異構(gòu)三維CAD模型檢索.pdf

1、來(lái)自不同學(xué)科、不同地域的工程師被臨時(shí)組織在一起，協(xié)同完成項(xiàng)目工作已成為當(dāng)代制造企業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的常見(jiàn)模式。不同領(lǐng)域的工程師們使用不同的CAD系統(tǒng)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，導(dǎo)致企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)中保存了多種異構(gòu)CAD產(chǎn)品模型。工程師在進(jìn)行新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)時(shí)，如果能有效地找出便于進(jìn)行設(shè)計(jì)重用的現(xiàn)有CAD模型，可以縮短開(kāi)發(fā)周期，降低開(kāi)發(fā)成本，提高開(kāi)發(fā)效率。然而，在異構(gòu)CAD模型庫(kù)中搜索出真正滿足工程師需要的CAD模型非常困難。為了解決這一問(wèn)題，本文研究基于語(yǔ)義的異構(gòu)三維

2、CAD模型檢索方法，主要工作包括:
　　(1)提出基于語(yǔ)義的異構(gòu)CAD模型檢索方法
　　該方法基于本體對(duì)異構(gòu)CAD模型進(jìn)行統(tǒng)一描述，采用本體映射生成異構(gòu)CAD模型的統(tǒng)一語(yǔ)義描述符;使用深度學(xué)習(xí)技術(shù)對(duì)CAD模型庫(kù)中的模型進(jìn)行自動(dòng)分類，形成層次式的索引結(jié)構(gòu)，并對(duì)輸入查詢模型采用先分類，再檢索的查詢方式，以壓縮搜索空間，改善檢索性能;利用改進(jìn)的VSM方法、啟發(fā)式的圖匹配方法對(duì)CAD模型進(jìn)行多模式的相似性度量，以滿足工程師多樣化的檢

3、索需求。
　　(2)構(gòu)建層次式的CAD特征本體
　　首先分析并總結(jié)領(lǐng)域本體的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，并以此為規(guī)范構(gòu)建CAD特征本體。構(gòu)建的CAD特征本體使用分層表示的結(jié)構(gòu)，由B-rep本體層、公共特征本體層、系統(tǒng)特征本體層組成。公共特征本體層分為公共特征本體核心版和公共特征本體擴(kuò)展版。公共特征本體核心版參考STEP國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行構(gòu)建，以便具有領(lǐng)域?qū)I(yè)性和權(quán)威性，可以滿足CAD領(lǐng)域的多種應(yīng)用需求;公共特征本體擴(kuò)展版在核心版的基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)展和

4、修改，旨在能夠有效支持針對(duì)異構(gòu)CAD模型的語(yǔ)義檢索。
　　(3)提出基于本體的異構(gòu)CAD模型統(tǒng)一語(yǔ)義描述生成方法
　　基于CAD特征本體，利用本體映射技術(shù)和語(yǔ)義推理技術(shù)，生成能夠統(tǒng)一描述異構(gòu)CAD模型的語(yǔ)義描述符，用于CAD模型的相似性度量。在進(jìn)行從系統(tǒng)特征本體到公共特征本體的映射時(shí)，考慮CAD領(lǐng)域特征概念的獨(dú)特內(nèi)外部結(jié)構(gòu)，選擇并構(gòu)造多個(gè)映射器，從多方面對(duì)特征概念進(jìn)行相似性評(píng)價(jià)，以提高本體映射的準(zhǔn)確率以及識(shí)別出CAD領(lǐng)域特征

5、概念之間的復(fù)雜對(duì)應(yīng)關(guān)系的能力。為了保證描述符語(yǔ)義的準(zhǔn)確性和內(nèi)容的豐富性，通過(guò)將領(lǐng)域知識(shí)形式化為SWRL規(guī)則并以其為基礎(chǔ)進(jìn)行語(yǔ)義推理，實(shí)現(xiàn)對(duì)統(tǒng)一語(yǔ)義描述符的完善。
　　(4)提出基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)的CAD模型分類和索引建立方法
　　首先選擇并提取CAD模型中有區(qū)分意義的特征，并通過(guò)預(yù)處理將其轉(zhuǎn)換為高維輸入向量;然后通過(guò)模擬工程師人工進(jìn)行三維零件分類的思考過(guò)程，構(gòu)建深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并將其作為CAD模型分類器;最后適當(dāng)?shù)剡x取并組合多種訓(xùn)

6、練策略對(duì)深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，以提高其泛化性能。該方法將深度學(xué)習(xí)用于CAD模型自動(dòng)分類，并以其為基礎(chǔ)建立異構(gòu)CAD模型庫(kù)的索引結(jié)構(gòu)，能夠提高模型分類的準(zhǔn)確性和模型檢索的效率。
　　(5)提出多模式的CAD模型語(yǔ)義相似性度量方法
　　將VSM(Vector Space Model)引入異構(gòu)三維CAD模型語(yǔ)義檢索，利用改進(jìn)的VSM方法對(duì)CAD模型進(jìn)行基于向量的相似性度量，以支持快速并具有高查全率的CAD模型語(yǔ)義檢索;利用啟發(fā)式的