CN111583394B - 一种基于特征识别的知识化工艺性检查方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于特征识别的知识化工艺性检查方法及系统，包括基于设计模型成熟度确定工艺性检查介入时机，基于数据库技术对检查知识进行条目化管理；构建基于检查规则公式与特征参数化表达的检查规则库；基于特征识别的设计模型特征及特征参数提取；基于零部件类型和零件特征相似度的工艺性检查规则匹配；基于推理引擎的工艺性检查结果推理；三维可视化检查结果。为了解决传统的工艺检查存在的过分依赖人工经验、检查时间长、容易遗漏检查要点的问题，而提出了主要通过特征识别并基于特征自动匹配检查规则，应用计算机根据检查规则运算推理出检查结果的知识化工艺性检查方法，从而提高检查的效率、质量以及检查结果的可读性。

Description

一种基于特征识别的知识化工艺性检查方法及系统

技术领域

本发明属于机械产品制造领域，具体涉及一种基于特征识别的知识化工艺性检查方法及系统。

背景技术

工艺性检查一般是指工艺人员对设计图样进行分析与检查，重点在于分析产品设计图样所呈现的设计结构能否经济、合理的制造出来，对于保证产品设计、制造的一次成功，避免设计返工有重要的意义。虽然基于模型的定义技术已经广泛在产品设计领域进行应用，但是当前工艺性检查没有有效利用模型特征进行检查，仍然以传统的基于人工经验的工艺性检查为主。而且传统的工艺性检查主要存在如下问题：(1)工艺介入设计图样检查较晚，一般在设计出图后工艺才参与会签，造成已经出图的设计图样的修改难度大；(2)传统的工艺性检查以人工基于经验检查为主，造成不同人员检查的结果不一样；(3)传统的基于人工检查的方式往往造成检查要点不全面，容易遗漏，一旦工艺性问题到了制造环节发现，造成数倍的损失；(4)传统工艺性检查的结果以检查单的形式体现，难以图文并茂，无法直观的反应检查问题；(5)传统的人工检查单的记录以非结构化方式存在，统计分析难度大，不利于发现集中存在的问题；(6)传统人工检查的方式，检查效率低，检查时间长，已经难以适应当前快速响应订单与短交付周期的需求。

综上所述，迫切需要一种基于特征识别的知识化工艺性检查方法，以有效利用三维模型特征、工艺性检查知识，通过基于模型特征匹配检查知识并进行工艺性检查结果的推理，真正实现基于特征的知识化工艺性检查。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：克服现有工艺性检查的问题以及现有检查技术的不足，提供了一种基于特征识别的知识化工艺性检查方法及系统，用于提高工艺人员开展工艺性检查的质量和效率。通过利用特征识别技术匹配工艺性检查知识，利用模型中的特征参数与检查规则组成的表达式进行推理，知识化的开展工艺性检查，并输出三维可视化的检查结果，丰富形象的展示工艺性问题。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：一种基于特征识别的知识化工艺性检查方法，包括如下步骤：

步骤(1)，将检查经验、工艺标准进行条目化，并存储到数据库中；一方面，将检查知识进行条目化、显性化，工艺人员可以在检查时候基于检查条目开展检查，避免遗漏；条目化的检查知识作为后续将检查知识提转换为检查规则的基础条件；

步骤(2)，将条目化的检查知识转化成公式化的检查规则，明确特征参数、工艺参数和运算关系，构建检查规则公式，构建检查规则库；开发特征识别脚本，进行特征参数属性建模，构建特征参数库；

步骤(3)，加载零部件三维模型，应用基于设计模型成熟度的工艺性检查介入时机确定方法，确定当前零件需要检查的专业；

步骤(4)，根据检查专业，确定需要提取的特征类别，应用基于特征识别的设计模型特征及特征参数提取方法，进行零部件特征类别与特征参数的提取；

步骤(5)，应用基于零部件类型和零件特征相似度的工艺性检查规则匹配方法，在检查规则库中进行检查规则的匹配；

步骤(6)，基于匹配到的检查规则，应用基于规则引擎的工艺性检查结果推理方法，进行规则推理运算，输出检查结果；

步骤(7)，针对检查结果，应用三维可视化检查结果管理方法，进行检查结果的三维可视化展示，包括检查要素高亮、标注、对比功能，并进行检查结果的统计分析等工作，用于指导设计人员对设计模型向着更符合工艺性的方向进行改进。

进一步的，所述步骤1基于数据库技术的条目化管理检查知识，采用动态数据库动态建模方法，根据工艺专业的特点和知识类型，建立知识的属性，通过配置的方式建立数据库属性，结构化管理得到的支持多种表达方式的工艺检查知识，用于工艺检查知识的引用。

进一步的，所述步骤2中，构建检查规则公式，构建检查规则库，具体包括：将规则配置分成两个级别，第一个级别是参数配置，第二个级别是公式配置；公式中的要素来自于数模特征的特征参数和来自于工艺标准、经验值的工艺参数；通过将特征参数、工艺参数、检查规则元素构造成公式以支持计算机运算。

进一步的，所述步骤3中，基于设计模型成熟度确定工艺性检查介入时机，利用设计模型成熟度的划分，定义在不同阶段的检查项目。

进一步的，所述步骤4中，基于特征识别的设计模型特征及特征参数提取，通过采用遍历建模过程特征及其参数的方法提取特征信息，提取到涉及模型特征及其参数后用于检查规则公式的计算，以输出检查结果，检查结果说明该零件的涉及图样的哪个特征存在不符合哪一项工艺性检查要求，并通过三维可视化的方式展示出来。

进一步的，所述步骤5中，基于零部件类型和特征相似度的检查规则匹配方法，通过对零部件分类进行初步筛选，通过特征相似性进行进一步匹配，特征相似性的计算首先通过将特征进行编码，将构成零件的一系列的特征转化成特征编码向量，检查规则适用的特征编码向量与当前所检查零件的特征编码向量构造出特征矩阵，通过矩阵进行相似性计算，通过相似性来评价特征与规则的匹配程度，最终匹配出最合适的检查规则。

进一步的，所述步骤6中，基于推理引擎的工艺性检查结果推理方法，通过将所检查的设计模型的零件类别与特征参数放入事实库中，将规则数据库中的检查规则根据零件类型实例化到内存中构建规则库，通过工作区间的运算匹配规则后应用规则推理引擎进行计算，得出推理结果。

进一步的，所述步骤7中，三维可视化检查结果管理方法提供了通过三维模型视图和三维标注实现三维可视化检查结果的展示方法和功能，提高检查结果的可读性，并支持对检查结果的分项、分类统计。

其中，所述基于设计模型成熟度的工艺性检查介入时机确定方法，利用设计模型成熟度的划分(M0、M1、M2、M3、M4、M5)，分别根据各个阶段模型特征的完善程度，定义在不同阶段的检查项目，在M1阶段设计人员完成零部件材料信息的定义后，工艺人员对应的开展材料检查，通过后提升到M2阶段；M2阶段设计人员完成零部件的结构设计后，工艺人员对应的开展工艺性检查，通过后提升到M3阶段。如上所述方法，有利于尽早开展各项工艺性检查工作，且避免开展过早造成检查不完全的问题，且工艺性检查通过后提升成熟度的方法，有利于简化检查流程的控制和设计模型成熟度的管理。

根据本发明的另一方面，还提出一种基于特征识别的知识化工艺性检查系统，客户端与服务端；其中：

所述客户端主要包括：模型检查环境用于实现三维设计模型的加载和查看，以及提供用户交互的环境；

特征识别模块用于实现特征识别和特征参数的提取；

检查规则调用模块用于将特征参数传递到服务端，并加载经服务端处理后返回的检查规则；

检查规则执行模块用于通过推理引擎实现工艺性检查结果的推理；

三维检查结果展示模块用于三维可视化的检查结果的输出和发布。

所述服务端主要包括：

基于成熟度的检查流程管理模块，用于基于成熟度的检查流程管理；

特征编码服务模块用于特征编码并构建特征编码向量；

特征参数库与特征参数建模管理模块用于特征参数管理和特征参数建模；

规则库管理与规则匹配服务模块用于检查规则管理和匹配；

检查结果管理模块用于三维可视化检查结果的在线管理，以及检查结果的统计分析与报表输出。

本发明所述的一种基于特征识别的知识化工艺性检查方法能够达到以下几点有益效果：

(1)解决目前传统的工艺性检查存在的检查介入时机晚，检查过分依赖人工经验，检查要点容易遗漏、检查质量低，检查效率低，文字描述的检查结果难以理解、可读性差等问题。本发明通过利用特征识别技术和规则推理技术，有效利用工艺性检查知识，实现知识化的工艺性检查，有效提高工艺性检查质量和效率。

(2)本发明通过应用检查工艺性检查规则公式与检查特征参数化模型来表达工艺性检查知识更便于计算机执行，从而实现工艺性检查的自动化。

(3)本发明通过三维可视化检查结果展示使得工艺性检查结果更便于理解，通过对检查问题的统计分析便于发现容易犯的工艺性问题，以便提供给设计员尽早注意，减少设计的更改。

(4)本发明通过知识化的工艺性检查使得设计人员在设计过程中可以利用计算机进行辅助的自动检查，使得不具备丰富工艺性检查经验的设计人员可以在设计过程中提早发现问题。

附图说明

图1为本发明一种基于特征识别的知识化工艺性检查方法流程图；

图2为本发明的规则匹配与推理原理示意图；

图3为本发明的特征参数库管理与检查规则公式化表达方法原理示意图；

图4为本发明实施实例中基于特征识别的知识化工艺检查系统框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明提出一种基于特征识别的知识化工艺性检查方法，图1为基于特征识别的知识化工艺性检查方法流程图。根据本发明的一个实施例，例如给定某钣金件模型达到设计成熟度M2，钣金零件折弯成型时，如果折弯边高度过小，会造成折边悬空，折弯打滑，影响生产，本例中选取经验公式最小弯曲直边高度h应大于弯曲半径r加上板厚t的2倍，即h(min)＝r+2t。

下面结合该例介绍本发明的实施方式：

首先是检查规则库和特征参数库的构建和管理，例如增加本例中涉及的检查规则和特征参数：

步骤111，构建工艺性检查条目数据库，在本例中将钣金件-最小弯曲直边高度h应大于弯曲半径r加上板厚t的2倍作为一个检查条目进行管理；

步骤112，构建检查规则库与检查特征参数库，在本例中，检查规则：钣金件-弯边高度h>＝r+2t。对应的弯边特征关联的参数，弯边高度-h，弯曲半径-r，板材厚度-t作为检查特征参数，与之对应的特征参数提取脚本一起在检查特征参数库中进行管理，如此便建立了特征与检查知识(规则公式)之间的推理关系。图3为本发明的特征参数库管理与检查规则公式化表达方法原理示意图。

下面介绍具体的基于特征识别的知识化检查过程：

步骤120，首先将零部件的三维模型特征加载到检查环境中，本例中为该钣金零件的三维涉及模型；

步骤121，根据数模的成熟度确定参与的检查专业，例如在M1阶段开展材料检查，在M2阶段开展工艺性检查；在本例中根据零件类别为钣金件，成熟度为M2的模型，判定进行钣金专业的结构工艺性检查；

步骤122，根据检查的专业确定要提取的特征参数，进行特征参数提取，本例中提取该模型的弯边高度-h，弯曲半径-r，板材厚度-t；

步骤123，根据零件类别和特征参数进行检查规则匹配，本例中根据零件类别：钣金件和弯边高度-h，弯曲半径-r，板材厚度-t，匹配到检查规则：钣金件-弯边高度h>＝r+2t；

步骤124，根据匹配的规则开展运算，推理出工艺性检查的结果，假设本例中h>＝r+2t的推理结果为false；如步骤125所示输出三维检查结果，并将该三维模型的上的该弯边进行高亮，给出建议为增加弯边高度。

所述步骤123规则的匹配和步骤124结果的推理涉及具体原理如图2所示。

步骤200，应用特征识别脚本进行特征识别，并将特征识别的特征参数加入到事实库205中；

步骤201所示，根据构成零件的一系列的特征参数构建特征编码向量；

步骤202所示，将检查规则库和检查特征参数库206中的规则所适配特征编码向量与201中待检查零件的特征编码向量构建特征矩阵，进行相似度计算，如步骤203所示；

如果相似度系数K大于阈值，执行步骤207匹配到规则，则如208所示运行推理引擎进行计算，直接输出三维检查结果，如步骤209所示；如果，相似度系数K不大于阈值，如204所示未匹配到规则，则将该专业和零件类别的检查要点推送给检查人员，检查人员进行人工检查，并输出结果209；

如上所述，实施本发明一种基于特征识别的知识化工艺性检查方法需要构建特征参数库和检查规则库。特征参数库的构建过程包括：

步骤301-开发特征识别脚本，基于三维产品模型设计软件开发可以提取到模型特征和参数的代码，为了便于维护，将代码以脚本的方式进行开发和管理；

步骤302-进行特征参数建模，明确该特征具有哪些数据属性，例如上例中提到的钣金件最小折弯边检查的例子，折弯边的特征具有弯边高度-h，材料厚度-t，以及与其关联的特征参数弯边半径-r；

步骤303-构建特征参数库，检查特征参数库的构建过程此处是指特征参数模型的建立，在本例中将最小弯边检查规则的特征参数属性(弯边高度-h、材料厚度-t、弯边半径-r)以及这些特征参数的提取脚本都保存到特征参数库中。

步骤304-将检查要点条目化，将条目化的检查要点(检查知识)保存到数据库中，例如将钣金类零件又分成型材类-轧制类，然后将与轧制相关的所有检查要点(来自于行业标准或专家经验总结)都明确成条目；

步骤305-对检查要点进行参数建模，具体为将检查要点进行细化，将其检查要点中的要素以及与之关联的要素进行量化，并建立与特征参数对应的参数及其参数字母代号。

步骤306-将检查根据行业标准、专家经验等建立检查规则公式，例如h(min)＝r+2t；

步骤307-将检查规则公式加入到检查规则库中，例如[钣金件-M2-钣金专业-弯边高度检查-h(min)＝r+2t，最小弯曲直边高度h应大于弯曲半径r加上板厚t的2倍(描述)]。

本发明一种基于特征识别的知识化工艺性检查方法，可以通过开发基于特征识别的知识化工艺性检查系统进行实施。

如图4描述了基于特征识别的知识化工艺性检查系统组成。基于特征识别的知识化工艺性检查系统-客户端4，包括401-模型检查环境，主要实现三维设计模型的加载和查看，以及提供用户交互的环境；402-特征识别模块，主要实现特征识别和特征参数的提取；403-检查规则调用模块，主要实现方式为将特征参数传递到服务端，经服务端处理后返回检查规则；404-检查规则执行模块，主要通过推理引擎实现工艺性检查结果的推理；405-三维检查结果展示模块，主要实现三维可视化的检查结果的输出和发布。

基于特征识别的知识化工艺性检查系统-服务端5，包括：501-基于成熟度的检查流程管理模块，实现基于成熟度的检查流程管理；502-特征编码服务模块，实现特征编码，能够接收客户端传递的特征参数进行编码，构建特征编码向量；503-特征参数库与特征参数建模管理模块，主要实现特征参数管理和特征参数建模；504-规则库管理与规则匹配服务模块，主要实现检查规则管理，并能够根据502-特征编码服务模块输出的特征编码与规则适用特征编码一起构建特征矩阵，并进行相似度计算实现规则匹配，反馈回客户端；505-检查结果管理模块，主要实现三维可视化检查结果的在线管理，以及检查结果的统计分析与报表输出。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，且应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (3)

1.一种基于特征识别的知识化工艺性检查方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤（1），将检查经验、工艺标准进行条目化，并存储到数据库中；用于在检查时候基于检查条目开展检查；且条目化的检查知识作为后续将检查知识提转换为检查规则的基础条件；所述步骤1将检查经验、工艺标准进行条目化，并存储到数据库中，基于数据库条目化管理检查知识，采用动态数据库动态建模方法，根据工艺专业的特点和知识类型，建立知识的属性，通过配置的方式建立数据库属性，结构化管理得到的支持多种表达方式的工艺检查知识，用于工艺检查知识的引用；

步骤（2），将条目化的检查知识转化成公式化的检查规则，明确特征参数、工艺参数和运算关系，构建检查规则公式，以及构建检查规则库；开发特征识别脚本，进行特征参数属性建模，构建特征参数库；所述步骤2中，构建检查规则公式，以及构建检查规则库，具体包括：将规则配置分成两个级别，第一个级别是参数配置，第二个级别是公式配置；公式中的要素来自于数模特征的特征参数和来自于工艺标准、经验值的工艺参数；通过将特征参数、工艺参数、检查规则元素构造成公式以支持计算机运算；

步骤（3），加载零部件三维模型，应用基于设计模型成熟度的工艺性检查介入时机确定方法，确定当前零件需要检查的专业；

步骤（4），根据检查专业，确定需要提取的特征类别，应用基于特征识别的设计模型特征及特征参数提取方法，进行零部件特征类别与特征参数的提取；所述步骤4中，基于特征识别的设计模型特征及特征参数提取，通过采用遍历建模过程特征及其参数的方法提取特征信息，提取到涉及模型特征及其参数后用于检查规则公式的计算，以输出检查结果，检查结果说明该零件的涉及图样的哪个特征存在不符合哪一项工艺性检查要求，并通过三维可视化的方式展示出来；

步骤（5），应用基于零部件类型和零件特征相似度的工艺性检查规则匹配方法，在检查规则库中进行检查规则的匹配；所述步骤5中，基于零部件类型和特征相似度的检查规则匹配方法，通过对零部件分类进行初步筛选，通过特征相似性进行进一步匹配，特征相似性的计算首先通过将特征进行编码，将构成零件的一系列的特征转化成特征编码向量，检查规则适用的特征编码向量与当前所检查零件的特征编码向量构造出特征矩阵，通过矩阵进行相似性计算，通过相似性来评价特征与规则的匹配程度，最终匹配出最合适的检查规则；

步骤（6），基于匹配到的检查规则，应用基于规则引擎的工艺性检查结果推理方法，进行规则推理运算，输出检查结果；所述步骤6中，基于推理引擎的工艺性检查结果推理方法，通过将所检查的设计模型的零件类别与特征参数放入事实库中，将规则数据库中的检查规则根据零件类型实例化到内存中构建规则库，通过工作区间的运算匹配规则后应用规则推理引擎进行计算，得出推理结果；

步骤（7），针对检查结果，应用三维可视化检查结果管理方法，进行检查结果的三维可视化展示，包括检查要素高亮、标注、对比功能，并进行检查结果的统计分析工作，用于指导设计人员对设计模型向着更符合工艺性的方向进行改进。

2. 根据权利要求1所述的一种基于特征识别的知识化工艺性检查方法，其特征在于，所述步骤3中，基于设计模型成熟度确定工艺性检查介入时机，利用设计模型成熟度的划分，定义在不同阶段的检查项目。

3.根据权利要求1所述的一种基于特征识别的知识化工艺性检查方法，其特征在于，所述步骤7中，三维可视化检查结果管理方法提供通过三维模型视图和三维标注实现三维可视化检查结果的展示方法和功能，提高检查结果的可读性，并支持对检查结果的分项、分类统计。