针对目前基于点云几何运算的逆向工程CAD模型重建实现过程复杂、自动化程度低、速度慢等问题,受语义网思想启发提出基于语义信息的逆向工程CAD建模新方法。该方法首先通过逆向工程流程分析挖掘数据获取过程中存在的除测点坐标信息以外有利于简化CAD模型重建过程的"隐式信息";然后以语义网网络资源运行机制为借鉴构建"语义信息",通过"语义信息"的形式,系统不但记录测点的坐标信息,同时以语义的形式保存测点所对应的"隐式信息",将数据获取环节与CAD模型重建环节之间的信息传递由点云数据拓宽为"语义信息";在CAD模型重环节,系统首先对"语义信息"进行解析,获得测点的坐标信息与对应的语义,然后开展基于语义的CAD模型重建,在充分理解测点语义的基础上简化重建过程,提高CAD模型重建的准确性、稳定性与可靠性。项目研究成果对简化逆向工程CAD模型重建,实现复杂形貌、结构产品的快速开发具有重要的研究价值和科学意义。
reverse engineering;complex parts;multi-cue fusion;data pre-processing;CAD modelling
针对逆向工程中复杂零件CAD模型重建的简化问题,研究了形貌数据采集过程中所隐含的“隐式建模信息”对实物原型逆向建模的辅助作用,并在此基础上研究了多线索融合优势下复杂零件逆向CAD建模方法。首先用IDEF0功能建模方法对现有逆向建模流程及其各个环节进行分析,挖掘出两类有利于简化逆向工程CAD建模的“隐式建模信息”,并归纳为“测量过程信息”和“智能理解信息”;然后借鉴语义网中Web资源的描述方法,以语义码与语义表为支持构建了测量语义信息模型(MSIM),通过MSIM融合测点的三维坐标信息及其对应的“隐式建模信息”。以语义码编码规则与语义表为支持建立了语义信息解析与处理系统(SAS),通过SAS将“隐式建模信息”转化为计算机可理解的辅助建模信息。最后以测点的坐标信息为基础线索,以“测量过程信息”和“智能理解信息”为辅助建模线索探索了多线索融合的逆向工程CAD建模方法。其中针对静态“隐式信息”的捕捉问题,提出了基于RFID的测量信息获取方法;针对接触式测量数据的半径补偿问题,提出两种基于多传感器集成的实时半径补偿方法;针对“隐式建模信息”中“智能信息”的利用与开发问题,提出了基于三维草图的逆向工程CAD建模方法。结合理论研究,构建了基于多线索的逆向工程CAD建模硬、软件系统,并以复杂零件为对象,实验验证了多线索融合逆向工程CAD建模方法的可行性、正确性与优越性。围绕项目研究内容,项目组已发表论文2篇,其中EI收入2篇,已录用论文4篇,已投稿论文3篇,其中退修1篇,正在审稿2篇;已获国家发明专利授权11项;已获国家计算机软件著作权登记5项;获浙江省科学技术奖二等奖1项。项目的部分研究成果已经在企业得到应用,项目研究结果对实现复杂零件的快速开发具有一定的作用。