面向关键结构的机械零部件检索方法研究

In the background of global integrated manufacturing, mechanical parts become important trade objects. How to use web part library to quickly retrieve required parts becomes a new researching hotspot. On the basis of discovering the methods to form the key structures for assembly body, part three-dimensional model and part drawing, the mechanical part retrieval method by key structures is explored. The algorithms to acquire part (assembly body) key structures based on assembly structure decomposition are presented. The algorithms to acquire part drawing key structures based on closed contour drawing decomposition are presented. The standard expression regulations for part (assembly body) assembly structure and part drawing geometric constrained structure are set up. The matching algorithms of part (assembly body) key structures based on assembly structure similarity are presented. The matching algorithms of part drawing key structures based on geometric constrained structure similarity are presented. The methods to name, classify and grade part key structures are set up. Users directly express retrieval requirements with the part key structures provided by the system to retrieve parts. The prototype system software for typical products is developed. As a result, the categorized and geometric retrieval are developed to structure retrieval to form a new theory and method for mechanical part retrieval.

在全球集成制造的背景下，机械零部件成为贸易的重要对象，如何利用网络零件库快速找到所需零部件，成为一个新的研究热点。本课题在发现了装配体、零件三维模型以及零件工程图关键结构形成方法的基础上，寻求面向关键结构的机械零部件检索方法，提出基于装配结构分解的零件（装配体）关键结构的获取算法，提出基于轮廓封闭图形分解的零件工程图关键结构的获取算法，建立零件（装配体）装配结构、零件工程图图形约束结构的规范表达规则，提出基于装配结构相似的零件（装配体）关键结构的匹配算法，提出基于图形约束结构相似的零件工程图关键结构的匹配算法，建立零部件关键结构的命名、分类和分级方法，用户直接以系统提供的零部件关键结构表达检索要求，检索零部件，并针对典型产品建立原型系统软件。从而将机械零部件的分类与几何检索，发展到结构检索，形成一种新的机械零部件检索理论体系与方法。

为了满足大规模零件库的实时检索要求以及零部件模型以结构单元重用特点，本项目围绕着机械零部件结构检索理论中关键结构的获取、匹配、管理以及图形检索界面的设计与实现这些重要问题，从装配体、零件三维模型和零件工程图检索三个方面展开研究工作，取得了一系列有特色的创新性成果。.本项目的主要研究内容包括：利用组成机器的零部件均能保持装配关系这一特征分解装配体，形成装配体关键结构；借鉴网格模型曲率分割的思想，将B-rep模型表面划分为局部凸区域、凹区域和平区域的组合，形成零件三维模型关键结构；通过构造零件工程图结构模型的概念格，用权值发现重要属性以及概念内涵，根据设定的阈值并考虑与中心权值的偏差确定零件工程图的关键结构。利用三维CAD装配模型的装配约束和低层几何信息提取装配关系，研究复杂装配体装配关系自动识别方法，利用稳定子装配体总是存在将两零部件固联在一起的结构，研究装配体结构单元的计算机自动识别和高效标引算法；根据两表面合并后区域凹凸性是否保持不变，研究边分类规范，结合边链(环)的凹凸属性，研究凹凸区域划分不确定问题，研究通过二元邻接区域结构求交集，进行包含3个及以上邻接区域结构的局部结构相似模型检索的可行性；通过将零件功能表面与位置关系映射为具有二元关系的形式背景，提高关键结构的匹配效率。研究机械零部件关键结构的命名、分类和分级方法。在理论研究的基础上，开发机械零部件结构检索的原型系统软件。.本项目取得的主要成果包括：装配体的结构组成原理；面向关键结构的装配体检索方法；面向关键结构的装配体结构方案生成方法；基于形式概念分析的零件工程图关键结构确定方法；基于区域分割的零件三维模型检索方法；机械零部件结构检索的原型系统软件。.本项目的科学意义是将机械零部件的分类与几何检索，发展到结构检索，形成一种面向关键结构的机械零部件检索理论体系与方法，为进一步研究面向关键结构的装配体组合设计方法提供了理论基础。