制造毛坯动态演变的序列三维模型重建方法研究

机械零件制造是一个由毛坯到成品的动态演变过程，其中毛坯几何形态变化的序列三维工序模型构建，对于开展数字化制造具有重要理论意义和工程应用价值。本项目提出工艺过程和工艺语义驱动的制造毛坯动态演变的序列三维模型渐近式重建方法。主要研究面向工艺过程、基于工艺语言理解的工艺语义提取，工艺语义驱动的工序图三维重建以及重建三维工序模型序列的可视化等。与传统的工程图三维重建方法相比，本项目将静态的三维重建转换为动态增量式重建，将主要依赖于二维图形的三维重建提升到工艺语义驱动、制造特征主导、二维图形辅助的重建，重建难度显著降低，形体覆盖域大为扩展。本项目能较高智能化地重建制造毛坯演变的序列三维模型，可视化地再现零件的工艺设计意图和过程，自动生成三维制造特征；为工艺设计知识的发现与重用、基于三维模型的新一代CAPP系统研发和应用、基于三维工序模型的NC编程、测量规划以及工装设计等提供技术支持。

机械零件制造是一个由毛坯到成品的动态演变过程，其中毛坯几何形态变化的序列三维工序模型构建，对于开展数字化制造具有重要理论意义和工程应用价值。本项目研究了工艺过程和工艺语义驱动的零件三维工序模型序列的渐近式重建方法。主要包括基于工艺过程与工艺语义的制造毛坯动态演变序列三维模型重建原理及驱动机制；面向工艺过程、基于工艺语言理解的工艺语义提取；工艺语义驱动的工序图加工特征识别与三维工序模型重建。. 目前的工艺设计过程和结果主要包含工艺描述语言和二维工序图。其中工艺描述语言是工艺设计意图的直接体现，本项目分析总结了工艺描述语言的基本要素：即加工特征、加工方法、加工数量、加工部位、加工约束；构建了静/动态工艺知识库及工艺语义本体，实现了工艺概念的形式化表示；基于隐马尔可夫模型开展工艺语句的浅层语法分析，运用启发式规则对语法分析得到的有限组块进行工艺语义分析与提取；研究了工艺语义向二维工序图的映射过程，通过工艺语义指导工序图形理解，引入前驱三维工序模型建立起与当前工序图形的形位耦合关联，在工艺语义驱动下运用证据理论实现工序图的加工特征识别，并与前驱三维工序模型进行布尔运算生成当前三维工序模型，实现了工艺过程和工艺语义驱动的序列三维工序模型渐进式重建与制造毛坯动态演变的三维可视化展现。. 与传统的工程图三维重建方法相比，本项目将静态的三维重建转换为动态增量式重建，将主要依赖于二维图形的三维重建提升到工艺语义驱动、制造特征主导、二维图形辅助的重建，重建难度显著降低，形体覆盖域大为扩展。应用本项目提出的原理和方法，能基于工艺规程描述语言和二维工序图，较高智能化地重建零件制造毛坯演变的序列三维工序模型，可视化地再现零件的工艺设计意图和过程，自动生成三维制造特征；可以为工艺设计知识的发现与重用、基于三维模型的新一代CAPP系统研发和应用、基于三维工序模型的NC编程、测量规划以及工装设计等提供有力的技术支持。. 本项目已按计划完成全部研究内容。共发表学术论文15篇，其中被SCI索引2篇，EI索引8篇；开发出一个工艺过程和工艺语义驱动的三维工序模型重建原型软件系统；申请国家发明专利1项；申请国家软件版权登记1项；共培养研究生6人，其中博士1人、硕士3人，在读博士生1人，在读硕士生1人。