支持变型设计的三维产品语义搜索研究

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1、密级桂林电子科技大学硕士学位论文题目支持变型设计的三维产品语义搜索研究（英文）ResearchonSemantic-based3DProductInformationSearchinVariantDesign研究生学号:1303201015研究生姓名:梁毅芳指导教师姓名、职务:钟艳如教授申请学位门类:工学硕士学科、专业名称:计算机科学与技术提交论文日期:2016年4月论文答辩日期:2016年6月摘要摘要随着工业现代化和互联网信息化进程的不断推进，精准快速有效的信息搜索技术在机械产品变型设计中显得特别重要。资料数据统计显示，在三维CAD新产品开

2、发设计中，约40%是直接重用过去的模型部件设计，约40%是对现有部件的变型设计，而仅有20%是属于全新设计。为工程设计者搜索出尽可能满足客户需要的具有相同或相似的零部件进行设计重用，可大幅度降低开发成本、快速加工制造、缩短设计周期、满足个性化设计需求最终实现提速、提效和提质。为了提高三维CAD模型重用效率，解决当前三维模型检索系统中语义表达不足问题，将本体技术融入三维CAD产品变型设计领域进行语义知识表示和相似性的计算，具体如下：采用了基于Web本体语言（WebOntologyLanguage,OWL）的三维CAD模型表示技术。本体借助语义网

3、技术中的概念和概念间层次性结构化关系反映事物对象本质并建立抽象模型进行知识表示。首先分析了基于变型设计领域下的三维CAD产品模型层次知识结构，并对产生的语义知识进行分类；然后利用本体子语言OWLDL（DescriptionLogic，描述逻辑）具备强逻辑描述和可判定性推理能力，有效表达了CAD产品模型设计知识中的结构化知识和自动语义匹配的可能实现；最后构建了三维CAD产品设计知识本体用于深层知识的结构化描述，以便实现自动或半自动的语义推理和智能化信息搜索。基于OWLDL的知识表示技术将CAD产品主模型和查询模型转化成以概念属性特征为基础语义对

4、象的结构化表示模型，为采用集合方式研究模型相似性计算方法奠定理论基础。设计了基于OWL语义特征的模型相似性计算方法。相似性计算是智能化搜索的核心，评价基准从对象本身转为对两个对象特性的语义描述集，以集合方式作出定性或定量的相似性评价。首先从OWL表示模型中提取用于评价两个模型相似性的特征语义信息，构建可量化的相似性元集；然后借助子图同构思想和心理学的Tversky算法给出相似性计算的一般方法，将各个语义特征集的相似值通过优化参数加权汇聚方式得到总体相似值；最后通过具体的工业应用实例验证了基于本体知识库下相似性计算方法的可行性和有效性。实现了变

5、型设计的产品语义搜索原型系统。采用MFC框架以VC++6.0为开发工具，用Protégé工具构建产品设计知识应用本体，使用OWLDL描述产品主模型和用户查询模型。将本体技术与信息搜索相结合，本体知识推理实现语义匹配，以集合描述方式实现有效的模型语义相似性计算。在传统关键词查询模式基础上，开发了基于产品设计本体知识库的语义搜索方法。通过某卧式容器定制产品的工程实例说明语义搜索在产品变型设计中的应用，验证了语义搜索原型系统设计的可行性。关键词：变型设计；语义搜索；相似性计算；知识库；模型重用IAbstractAbstractWiththegrea

6、tadvancementsofindustrialmodernizationandinformationalizationoftheInternet,therapideffectiveandaccurateinformationsearchsystemisparticularlyimportantforvariantdesignofmechanicalproducts.Somedatasshowthatabout40%isdirectlyusingtheexistingdesignresources,about40%isusingvarian

7、tdesigntogetthenewdesigns,andonly20%isusingnewdesign.TosearchproperCADmodelswhichmeetengineers’requirementsfordesignreuse,somemoresameorsimilarpartsisselectedfordevelopingnewproducts.Thewayofdesignreusewouldcostreductionandefficiencyimprovement.ThestructuralOntologycanbeuse

8、dtodeseribeknowledgeforshortageproblemofsemanticexpressioninexisted3Dmodelretrieva