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機械工程圖圖形檢索技術研究

發(fā)布日期： 2014-12-23 發(fā)布：  

  2015年1期目錄       本期共收錄文章20篇

　　摘要 ：當前，計算機技術在產(chǎn)品設計中被廣泛使用，盡管設計圖紙的生成和保存方式都發(fā)生了顯著的變化，但工程圖的檢索問題仍然沒有被很好地解決。在基于內(nèi)容的視覺信息檢索技術和計算機數(shù)據(jù)管理技術研究中取得的研究成果為解決這個問題提供了有益的借鑒，使得快速查找所需的設計圖紙成為可能。
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　　關鍵詞 ：機械工程圖  圖形檢索  圖形分解
　　前言
　　著生產(chǎn)的進行，工程圖數(shù)量越來越多，如果仍然采用傳統(tǒng)的分類存放、人工翻閱的方式在大量己有一工程圖資料中查尋所需的圖紙，要全面、快速地找到結果變得越來越困難。近幾十年來，隨著計算機技術的迅速發(fā)展，計算機輔助設計在制造業(yè)的產(chǎn)品設計中得到了廣泛的應用，新設計的產(chǎn)品一般都有了以矢量形式存儲的計算機CAD工程圖。
　　1.計算機工程圖檢索技術的分類
　　自從在工程設計領域使用計算機技術以來，如何才能有效地管理大量的計算機工程圖文件，一直是研究人員關注的一個問題，隨著人們對視覺信息理解的深入以及圖像檢索技術的發(fā)展，計算機工程圖檢索技術經(jīng)歷了基于文本信息檢索、基于成組技術的檢索以及基于圖形內(nèi)容的檢索三個發(fā)展階段。
　　1.1  基于文本信息的工程圖檢索
　　基于文本信息的圖紙檢索系統(tǒng)通過文本數(shù)據(jù)庫來組織工程圖紙文件，使用諸如產(chǎn)品類型、設一計人員名稱、設計日期和簡短的文字說明等這些關鍵字和附加信息對圖紙進行分類存儲和管理，這樣一來，對圖紙的檢索就可以通過對文本數(shù)據(jù)庫進行檢索實現(xiàn)，上述的關鍵字可以從標題欄和明細欄中提取相應的文本信息得到，這需要人工查詢相關字段，輸入數(shù)據(jù)庫中，也可以在預先知道標題欄和明細表在圖紙上的具體位置以及欄中各字段含義的前提下，利用一些接口程序，如AutoDesk公司的AutousP或ObjeetARX等進行二次開發(fā)，編寫程序自動提取所需的文字信息，完成數(shù)據(jù)庫的組織。
　　1.2  基于成組技術的工程圖檢索
　　基于成組技術的圖紙檢索利用了部件的類別信息，因此對于某個零部件圖紙的檢索要求，系統(tǒng)會首先確定該零部件的類別，然后僅在圖庫中屬于該類別的圖紙中進行檢索，這種實現(xiàn)方法對于保存有大量文件，分類詳細、準確的圖庫，能大大提高檢索的速度和準確性。然而，這種方法雖然考慮到了同類零部件之間在幾何關系或拓撲關系上的聯(lián)系，但其對這些聯(lián)系的描述是由專業(yè)人員進行總結，再用文字紀錄，所以其實質(zhì)仍然是基于文本關鍵字的一種檢索方式，而零部件的類別信息以及設計圖紙的內(nèi)容只用幾個關鍵字是很難全面而準確進行描述的，因此這類方法也存在著很多問題，如無法對圖紙中的多個部件同時檢索，保存圖紙時可能需要大量的人工參與，零部件的名稱和類別信息必須十分準確等。
　　1.3  基于內(nèi)容的工程圖檢索
　　從上文可看出基于文本的圖紙檢索以及基于成組技術的圖紙檢索存在諸多弊端，究其原因可知問題的產(chǎn)生與提出這種方法時人們對圖形的認識水平以及解決問題的出發(fā)點有很大關系，因此這些問題是方法本身所固有，僅靠改進技術細節(jié)難以克服，只有從不同的角度考慮這個問題才有可能徹底解決出現(xiàn)的難點。
　　2.工程圖中幾何圖形的提取方法
　　基于對機械工程圖及機械CAD圖內(nèi)容和特點的分析，可以知道在工程圖中圖形的輪廓用粗實線和虛線表示，與此對應，在符合制圖標準的CAD圖中，所有屬于這兩類輪廓線的圖線實體具有相同的屬性，因此利用程序提取CAD圖中所有的圖形實體，再逐一判斷它們是否屬于輪廓，就能找到所有輪廓線，然而，這種方法要完整地提取輪廓，要以圖中存在完整的輪廓為前提。
　　工程圖雖然具有實形性的特點，但是為了充分利用有限的圖幅來表達大量的工程語義信息，在實際應用中又采用很多其他的規(guī)定表示方法，例如對機件局部的剖切視圖，尺寸相同、均勻分布的圖形要素的簡化畫法，對稱機件采用的省略畫法等，這些畫法雖然較完整地描述了機件的信息，但破壞了圖形輪廓的完整性，給使用計算機自動提取圖形輪廓的帶來了一定的困難。因此在提取輪廓之前，應該針對一些特殊的表達方法，采取對應的措施盡量恢復被省略或被打斷的輪廓線來復原完整的圖形輪廓。
　　經(jīng)輪廓恢復處理后，圖形中就不存在中斷或者不完整的輪廓線。如果圖形是嚴格按照一定的標準進行繪制的，則在CAD圖形中同類線型一般具有相同的線寬和顏色，那么組成輪廓的各圖線的屬性是完全一致的，這時利用程序篩選出具有這類屬性的所有圖線，就可以提取出輪廓的整體圖形。
　　在完成輪廓提取后，需要將輪廓信息保存下來以供后續(xù)處理使用，，由于在以后的處理中主要使用了組成輪廓的各圖線的信息，為了便于處理和檢查，本文設計了CAD圖中輪廓線的輸出接口代碼，利用C+十語言的文件輸入、輸出函數(shù)，將組成輪廓的各個圖線的幾何信息另外記錄到一個文本文件中。
　　3.機械工程圖的描述方法
　　機械工程圖樣的度量性好，而立體感差，實形性是度量性好的根本基礎。從投影的表達方式來看，諸多表達手段正是為實形性服務的，例如局部視圖和斜視圖的配合表達等。實形性是圖形檢索有效性的基本保證，圖樣的相似是產(chǎn)品相似的表現(xiàn)形式之一，所以相同或相似的幾何圖樣對應的機件具有一定的相似性。
　　視圖內(nèi)部輪廓線一般是連續(xù)的，圖線之間或者以端點相連，或者圖線的端點落在其它圖線上，當一根圖線橫跨另一根圖線時，這兩根圖線將通過交點分割為四根圖線。而那些和其他圖線沒有連接關系的圖線一般不屬于輪廓線。連續(xù)性可以用來判斷一條圖線是否屬于邊緣輪廓線。
　　4.檢索數(shù)據(jù)的組織
　　復雜機械工程圖中的圖形輪廓最終可以分解為三類幾何圖形的組合形式，這一分解過程一共包括三個階段，在分解的第一階段和第二階段，復雜圖形被分解成為一些封閉圖形，這些圖形之間是相互鄰接或相互包容的關系，封閉圖形間的組合形式反映出了輪廓的整體組成結構;在分解的第三個階段，那些不屬于規(guī)定的幾種簡單圖形的封閉圖形被進一步分解，最終用矩形、圓和三角形這三種簡單圖形的組合形式來表示它們，分解得到的簡單圖形的數(shù)目和相互關系描述了復雜的封閉圖形。
　　結語
　　工程圖是制造行業(yè)在設計和生產(chǎn)中表達設計與制造信息的重要技術文件，如何有效地從大量己有的工程圖中檢索到類似產(chǎn)品的圖紙設計資料，從而為新設計提供參考，這是一個非常實際的問題。計算機技術在工業(yè)產(chǎn)品設計中的廣泛應用，使得工程圖的生成、保存和修改方式都發(fā)生了很大的變化，為了有效利用這些工程圖形文件中的資料，計算機工程圖檢索問題的被提了出來。在基于內(nèi)容的視覺信息檢索技術和計算機數(shù)據(jù)管理技術研究領域的取得的研究成果為處理這個問題提供了有益的借鑒，使得快速地查找所需的圖紙設計資料成為可能。
　　參考文獻：
　　[l] 干玉，邢淵，阮雪榆.機械產(chǎn)品設計重用策略研究.機械工程學報，2002，38（5）：145一148
　　[2] 阮雪榆.工程設計重用理論及其關鍵技術研究（博士學位論文）.上海交通大學，2001
　　[3] 丁宇明.工程圖學學科內(nèi)涵及分支探討.工程圖學學報，1998，19（l）：84一89

  本文關鍵詞：機械工程圖圖形檢索技術研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。