CN101446999A - 工程图尺寸线标注错误的自动检查方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种工程图尺寸线标注错误的自动检查方法，该方法从工程图中的游离线条出发，通过自动识别工程图中大量分散的尺寸线形状，将其组合为尺寸线组后，由双向匹配方法搜索尺寸线的尺寸标识字符串，匹配过程中检查尺寸标注是否存在漏标或多标错误；然后在提取轴线并生成轴线组及轴网的基础上，进一步检查尺寸线标注间是否存在语义冲突。本发明从CAD环境中输入一张工程图，可从中快速识别大量分散的尺寸线形状及其标识，并通过尺寸线形状与标识字符串的匹配、轴网的生成来检测其中是否存在尺寸漏标、多标或尺寸标注冲突等尺寸标识错误，从而节省大量的人工检查开销，减少或避免出现设计错误，有效提高计算机辅助设计效率。

Description

工程图尺寸线标注错误的自动检查方法

技术领域

本发明公开了一种工程图中的尺寸线识别方法，特别是一种工程图尺寸线标注错误的自动检查方法。

背景技术

CAD技术目前已广泛应用到包括机械、制造、建筑、电子、化工、道路、桥梁在内的多个工程领域。在CAD平台上，设计师绘制各类工程图来表达设计信息，其中尺寸线是各类工程图中必需绘制的基本数据类型之一。通过大量尺寸线的绘制，设计师可精确定义和描述各类工程对象的尺寸、形状、截面、长度、高度、位置及偏心等信息。后续工序(如概预算、招投标、施工或加工等)的各类工程人员则通过阅读工程图中各类工程对象所对应的尺寸线信息，来获取精确工程数据并完成相应的生产、制造或加工。作为精确工程数据的主要表达途径，尺寸线在工程图中有非常重要的作用。

由于工程图中的尺寸线一般数量较大、位置分散，设计师在设计过程中较易产生各类尺寸线标识错误，如一些工程对象可能存在尺寸漏标或多标，一些工程尺寸数据之间可能存在语义冲突等，从而给后续工序带来诸多问题。人工作尺寸线标注的正确性与一致性的检查，则依赖于人工读图时的状态及其专业知识，一般效率较低、可靠性较差；因此有必要通过尺寸线标识错误的自动检查，以提高工程设计可靠性及设计效率。

工程图中尺寸线自动识别的难点主要在于：(1)组成尺寸线形状的线条容易受其它线条的干扰，如被标注对象的轮廓线条、引线、周围各类工程符号的组成线条等往往对尺寸线识别带来干扰；(2)长度标识字符串并不一定恰好在尺寸形状中间，如多排尺寸线并列或有其它图元干扰时时，长度字符串往往需避开绘制、以免重叠；(3)尺寸线本身也可能存在绘制错误，如漏标或多标长度等。

发明内容

本发明的目的是针对CAD工程图中大量尺寸线中容易产生尺寸漏标、多标、标注冲突错误、且人工检查效率较低的缺陷，提供一种工程图中尺寸线标注错误的自动检查方法。

技术方案：本发明所述的工程图中尺寸线标注错误的自动检查方法，包括以下步骤：

步骤1，输入一张含尺寸线标注的工程图；

步骤2，计算该图的初始阈值d；

步骤3，搜索图中的游离线条；

步骤4，对相互平行且投影重叠的游离线条由左至右排序；若为水平游离线条，则按由下至上次序排序；

步骤5，从步骤4得到的游离线条出发，按尺寸线形状约束识别各尺寸线，其中单个尺寸线形状的完整组成包括：单根尺寸线段、两根尺寸扩展线段和两根尺寸斜线；

步骤6，依次合并共享尺寸线扩展线段、且尺寸线段方向相同的各尺寸线，并生成对应的尺寸线组；

步骤7，通过双向选择匹配方法，识别各尺寸线形状所对应的尺寸线长度标识字符串；

步骤8，检查是否存在未找到长度标识的尺寸线形状；若判断结果为是，则转步骤9，否则转步骤10；

步骤9，生成并提示尺寸标注遗漏错误；

步骤10，检查各尺寸线形状，判断同一尺寸线形状是否匹配到两个或两个以上长度标识，若判断结果为是，则转步骤11，否则转步骤12；

步骤11，生成并提示尺寸标注多标错误；

步骤12，遍历各尺寸线组，搜索其尺寸扩展线段端点处的轴线标识，提取出其中的轴线；

步骤13，按轴线标识数字或字母次序，将各组相关轴线排序后生成对应的轴线组；

步骤14，由相互垂直且相交的轴线组生成轴网；

步骤15，逐一遍历各已识别的尺寸线；对每一尺寸线，遍历所有轴网，若某轴网中的轴线组方向与尺寸线的尺寸线段平行，则将尺寸线的两根尺寸扩展线段向该轴线组作垂直投影，并检查垂直投影点间的标注长度是否与该尺寸线长度标注不一致，若判断结果为是，则转步骤16，否则转步骤17；

步骤16，生成尺寸标注误标或尺寸标注冲突错误；

步骤17，检查尺寸线是否遍历结束，若判断结果为是，则转步骤1，否则转步骤15。

步骤2中的阈值d按工程图中字符串平均高度计算；

步骤3-4检测工程图中的游离线条并排序。在复杂工程图中，尺寸线通常数量较大、分布较分散，难以直接获取与识别，需首先分离出游离线条，以作为尺寸线轮廓的候选线条。

步骤5-6从游离线条出发，识别尺寸线形状，并将一组相关的尺寸线形状组合为尺寸线组。单个尺寸线形状的完整组成包括：单根尺寸线段、两根尺寸扩展线段和两根尺寸斜线。其中尺寸线段指定该尺寸线的主方向，其长度视所标注对象长度而定；尺寸线段两端分别有一根与其端点处垂直相交的尺寸扩展线段，用于指定该尺寸线标注范围的边界；此外，在尺寸线段与尺寸扩展线段交点处各有一短斜线。尺寸线形状识别后，将共享尺寸扩展线段边界、且尺寸线段相互平行的一组尺寸线组合为尺寸线组。

步骤7-11将尺寸线组与长度字符串双向匹配，即将尺寸线组按方向排序后，在各尺寸线组包围盒空间内搜索数值型尺寸标识字符串(如形如“200”的字符串)，同时对每一候选尺寸标识字符串搜索其阈值范围内的关联候选尺寸形状。之后，对尺寸形状和尺寸字符串逐一双向匹配，当两者均可关联时，则确认识别出一个新的尺寸线。一旦一个新的尺寸线识别出来，立即将其尺寸形状从所有尺寸字符串的关联候选尺寸形状集中去除，同时将尺寸字符串从所有尺寸形状的关联尺寸字符串集中去除。不断重复上述过程，直到没有新的尺寸线被识别和确认。若此时仍有尺寸形状未匹配到对应的尺寸标识字符串，则提示尺寸标注遗漏错误；若此时仍有尺寸标识字符串未匹配到一个尺寸形状，则提示尺寸标注多余错误。

步骤12-14通过进一步识别尺寸线中对应的轴线线条，按次序组合为轴线组后，将两两正交的轴线组组合为轴网。步骤15逐一遍历各已识别的尺寸线；对每一尺寸线，遍历所有轴网，若某轴网中的轴线组方向与尺寸线的尺寸线段平行，则将尺寸线的两根尺寸扩展线段向该轴线组作垂直投影，并检查垂直投影点间的标注长度是否与该尺寸线长度标注存在冲突。

有益效果：从CAD环境中输入一张工程图，可从中快速识别大量分散的尺寸线形状及其标识，并通过尺寸线形状与标识字符串的匹配、轴网的生成来检测其中是否存在尺寸标识错误(尺寸漏标、多标或长度冲突)，从而节省大量的人工检查开销，减少或避免出现设计错误，有效提高计算机辅助设计效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明。

图1为本发明流程图。

图2为本发明一张实际工程图的局部示例图的梁平面结构工程图。

图3为本发明尺寸线组成示意图。

图4为本发明图2中尺寸线识别与标识字符串匹配的局部示例。

图5为本发明图4识别结果。

图6为本发明尺寸漏标示例。

图7为本发明尺寸多标示例。

图8为本发明轴线及轴线组的示例。

图9为本发明尺寸冲突示例。

图10为本发明尺寸形状和尺寸线长度标识字符串双向匹配过程表。

具体实施方式

本发明方法如图1所示。图2给出了一张实际工程图的示例，其中存在大量分散的尺寸线，用以给出各工程对象的精确尺寸描述。

步骤1输入一张含尺寸线的工程图。

步骤2中的初始阈值d按工程图中字符串平均高度计算；

步骤3-4检测工程图中的游离线条并排序。步骤3中游离线条的提取包括以下几个步骤：(a)在该工程图中对直线段进行端点连接检查，若两端点处无相交线条，则标记其为游离线条，否则标记为排除线条；(b)若某个游离线条长度小于0.5d，或大于3d，则标记为排除线条；(c)若某个游离线条中部无垂直相交线条，则标记为排除线条。步骤4中对平行且投影重叠的游离线条排序时，平行游离线条v_i和v_j的角度误差阈值按如下公式计算：

${\mathrm{\θ}}_{\mathrm{\ξ}}(v_i,v_j)=\frac{d}{\max (\min (\mathrm{length}\left(v_i\right),\mathrm{length}\left(v_j\right)),d)}*3$

其中length(v_i)为线条v_i长度；投影重叠则定义为重叠长度占较短线条长度比例大于0.3且小于等于1。

步骤5识别尺寸线形状。尺寸线由尺寸形状和尺寸长度标识字符串两部分组成，其中尺寸线形状的完整组成包括：单根尺寸线段、两根尺寸扩展线段和两根尺寸斜线，如图3所示。本方法从四类尺寸线内部特征(LF：引导特征，GF：几何特征，AF：属性特征，TF：变换特征)和两类尺寸线外部特征(RF：关联特征，EF：排他特征)出发，首先对尺寸线形状作如下特征定义：以l_i表示一根直线段，length(l_i)表示其长度，inter(l_i，0)表示该直线段左端相交直线段数量，inter(l_i，1)表示其右端相交直线段数量，l_i∠l_j表示两根直线段在中部相交但互不垂直，l_i⊥l_j表示两根直线段在中部相交且垂直，则根据尺寸形状的定义，一个尺寸形状符号可描述为如下特征集合：

$\{\mathrm{LF}={\&Exists;l}_1,l_2,(\mathrm{length}\left(l_1\right)=\mathrm{length}\left(l_2\right)<{\mathrm{\&xi;}}_1)^\left(l_1\right|\left|l_2\right)^$

               ((inter(l₁，0)＝inter(l₁，1)＝0)＾(inter(l₂，0)＝inter(l₂，1)＝0)；

$\mathrm{GF}={\&Exists;l}_3,l_4,l_5,(l_1\&angle;l_3)^(l_2\&angle;l_3)^(l_3\&perp;l_4)^(l_3\&perp;l_5)^(l_4\&angle;l_1)^(l_5\&angle;l_2);$

AF＝null；

TF＝rotation：0.360；

$\mathrm{RF}={\&Exists;\mathrm{text}}_i,(\mathrm{dis}({\mathrm{text}}_i,l_3)<{\mathrm{\&xi;}}_2)^\left({\mathrm{text}}_i\right|\left|l_3\right)^(\mathrm{value}\left({\mathrm{text}}_i\right)>0);$

  EF＝null

}

其中ξ₁是尺寸斜线长度阈值(按图中的字符串大小进行估计)，ξ₂是字符串和尺寸形状匹配的经验距离阈值，其初值可按如下公式计算(n是工程图中字符串数量，4是经验放大系数)：

${\mathrm{\&xi;}}_1=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{height}\left({\mathrm{text}}_i\right)+\mathrm{width}\left({\mathrm{text}}_i\right)}{n},$ ξ₂＝4ξ₁

接下来按上述尺寸线的六类特征定义，步骤5首先从游离线条中搜索符合尺寸线引导特征LF的短斜线条以作为候选尺寸斜线，然后按尺寸形状的几何特征定义GF搜索与尺寸斜线相交的尺寸线段及尺寸扩展线段，关联特征RF用于搜索临近字符串，以提高尺寸形状识别的可靠性。尺寸线形状识别后，步骤6将共享尺寸扩展线段边界、且尺寸线段相互平行的一组尺寸线组合为尺寸线组。

步骤7将尺寸线组与长度字符串进行双向匹配，其步骤是：

(1)搜索所有的候选尺寸字符串，为其建立关联尺寸形状集；搜索所有的候选尺寸形状，为其建立候选尺寸字符串集。考虑某已识别出的尺寸形状d_i<l_id，l_ie1，l_ie2，l_io1，l_io2>，对字符串集T中每一个字符串t_j，如果(dis(t_j，l₃)<ξ₂)＾(t_j‖l₃)＾(value(t_j)>0)，且t_j的四个顶点中任意一个位于l_ie1和l_ie2之间，则将t_j作为d_i的一个候选尺寸字符串，同时将d_i作为t_j的一个候选尺寸形状；

(2)进行双向匹配。设ct_di表示候选尺寸形状d_i的关联尺寸字符串集，cs_tj表示尺寸字符串t_j的关联尺寸形状集，则

a)如果集合ct_di中元素个数为1，即ct_di＝{t_k}，则输出尺寸线<d_i，t_k>，移除ct_di并将t_k从其它ct_dj(j≠i)中删除；

如果集合cs_ti中元素个数为1，即cs_ti＝{d_k}，则输出尺寸线<d_k，t_i>，移除cs_ti并将d_k从其它cs_tj(j≠i)中删除；

b)重复上述步骤，直到没有新的尺寸线输出。

(3)如果ct_di中多于一项，且ξ₂≥ξ₁，则令ξ₂＝ξ₂/2，转步骤2；

(4)直接根据距离远近匹配尺寸形状和尺寸字符串。

c)图4给出了两个待匹配的尺寸线组的例子，图10则给出了算法执行的过程。在步骤1执行后，d_i的尺寸字符串集是{800，300，1200，500}。经过步骤2的第一次迭代，“300”被d_j+1成功匹配，该字符串同时从d_i和d_j移除，因此该集合被削减为{800，1200，500}。经过步骤2的第二次迭代，该集合进一步减少为{800，1200}。当仅剩下一个字符串时，新的尺寸线被成功识别。步骤3之后，“1200”按照距离与d_i匹配。候选字符串“1100”并没有被使用，因为实际上这个字符串并不是真正的尺寸字符串。图5给出了图4中尺寸形状和尺寸长度标识双向匹配的结果。匹配完成后，若此时仍有尺寸形状未匹配到对应的尺寸标识字符串，步骤9提示尺寸标注遗漏错误，如图6所示；若此时仍有尺寸标识字符串未匹配到一个尺寸形状，步骤11提示尺寸标注多余错误，如图7所示。

步骤12进一步识别尺寸线中对应的轴线线条，其方法是搜索各尺寸线形状的尺寸扩展线段附近是否存在形如“①”、“②”、“③”或“A”、“B”、“C”的标注序号，若存在，则标记为轴线。步骤13将一组序号依次排列、且相互平行的轴线组成一组轴线组。图8给出了轴线及轴线组的例子。步骤14按如下方法生成轴网：遍历各轴线组，设当前轴线组为AG_i，若AG_i未组成任何轴网，且存在另一未组成任何轴网的轴线组AG_j，AG_i、AG_j间符合如下条件：

(1)AG_i、AG_j的轴线相互垂直；

(2)AG_j距离AG_i最近；

则生成轴网<AG_i，AG_j>。类似不断访问各轴线组，直至无新的轴网生成。

步骤15逐一遍历各已识别的尺寸线；对每一尺寸线，遍历所有轴网，若某轴网中的轴线组方向与尺寸线的尺寸线段平行，则将尺寸线的两根尺寸扩展线段向该轴线组作垂直投影，并检查垂直投影点间的标注长度是否与该尺寸线长度标注存在冲突。图9给出了一个存在尺寸标注冲突的例子，其中尺寸线标注长度为“800”，但其两端尺寸扩展线段延长并垂直投影至最近的轴网后，得到的标注长度为“600”，两者间存在不一致。此外，图9所示轴网的水平轴线组中，尺寸线长度标识“2100”与其它几个尺寸线长度标识之和不等，因此也存在长度标识冲突。对于投影点间无标注长度的情况，则按图纸长度比例换算后进行尺寸线标注冲突检查。

本发明提供了一种工程图尺寸线标注错误的自动检查方法的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部份均可用现有技术加以实现。

Claims (5)

1、一种工程图尺寸线标注错误的自动检查方法，其特征是包括以下步骤：

(1)输入一张含尺寸线的工程图；

(2)计算该图的初始阈值d；

(3)搜索图中的游离线条；

(4)对相互平行且投影重叠的游离线条由左至右排序，若为水平游离线条，则按由下至上次序排序；

(5)从步骤(4)得到的游离线条中，按尺寸线形状约束识别各尺寸线，其中单个尺寸线形状的完整组成包括：单根尺寸线段、两根尺寸扩展线段和两根尺寸斜线；

(6)依次合并共享尺寸线扩展线段、且尺寸线段方向相同的各尺寸线，并生成对应的尺寸线组；

(7)通过双向选择匹配方法，识别各尺寸线形状所对应的尺寸线长度标识字符串；

(8)检查是否存在未找到长度标识的尺寸线形状；若判断结果为是，则转步骤(9)，否则转步骤(10)；

(9)生成并提示尺寸标注遗漏错误；

(10)检查各尺寸线形状，判断同一尺寸线形状是否匹配到两个或两个以上长度标识，若判断结果为是，则转步骤(11)，否则转步骤(12)；

(11)生成并提示尺寸标注多余错误；

(12)遍历各尺寸线组，搜索其尺寸扩展线段端点处的轴线标识，提取出其中的轴线；

(13)按轴线标识次序，将各组相关轴线排序后生成对应的轴线组；

(14)由相互垂直且相交的轴线组两两生成轴网；

(15)逐一遍历已识别的尺寸线；对每一尺寸线，遍历所有轴网，若轴网中的轴线组方向与尺寸线的尺寸线段平行，则将尺寸线的两根尺寸扩展线段向该轴线组作垂直投影，并检查垂直投影点间的标注长度是否与该尺寸线长度标注不一致，若判断结果为是，则转步骤(16)，否则转步骤(17)；

(16)生成尺寸标注误标或尺寸标注冲突错误；

(17)检查尺寸线是否遍历结束，若判断结果为是，则转步骤(1)，否则转步骤(15)；

步骤(2)中，所述阈值d为工程图中字符串平均高度。

2、如权利要求1所述的工程图尺寸线标注错误的自动检查方法，其特征是，步骤(3)包括以下步骤：(a)在该工程图中对直线段进行端点连接检查，若两端点处无相交线条，则标记其为游离线条，否则标记为排除线条；(b)若游离线条长度小于0.5d，或大于3d，则标记为排除线条；(c)若游离线条中部无垂直相交线条，则标记为排除线条。

3、如权利要求1所述的工程图尺寸线标注错误的自动检查方法，其特征是，在步骤(4)中，所述平行游离线条v_i和v_j的角度误差阈值按如下公式计算，

${\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{\&xi;}}(v_i,v_j)=\frac{d}{\max (\min (\mathrm{length}\left(v_i\right),\mathrm{length}\left(v_j\right)),d)}*3$

其中length(v_i)为线条v_i长度。

4、如权利要求1所述的工程图尺寸线标注错误的自动检查方法，其特征是，在步骤(4)中，两根平行线条的投影重叠定义为重叠长度占较短线条长度比例大于0.3且小于等于1。

5、如权利要求1所述的工程图尺寸线标注错误的自动检查方法，其特征是，在步骤(5)中，尺寸扩展线段长度小于3d且大于0.5d。

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