專利名稱：設(shè)計意圖驅(qū)動的自然語言幾何建模方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于先進制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及計算機輔助幾何建模技術(shù)。
背景技術(shù)：
先進制造技術(shù)是我國實現(xiàn)由“制造大國”到“制造強國”轉(zhuǎn)變的重要推動力。通常， 設(shè)計過程占整個產(chǎn)品生命周期的60% 70%，并直接影響著生產(chǎn)成本和周期。目前，產(chǎn)品設(shè)計過程大都遵循擬定初步設(shè)計方案一幾何建模與分析一修正設(shè)計方案一再修正幾何模型的循環(huán)反復(fù)過程，直至滿足全部的設(shè)計要求。在這種設(shè)計模式中，設(shè)計人員處于非常重要的地位，這主要是由現(xiàn)有的幾何建模機制決定的。幾何模型是設(shè)計方案的直觀表達，是論證分析的重要基礎(chǔ)，是設(shè)計開發(fā)的最終目標?，F(xiàn)有的幾何建模機制過多地依賴設(shè)計人員的手工操作，主要是鍵盤或鼠標操作，一般零部件的幾何建?；蛐薷耐枰罅款l繁的鼠標或鍵盤操作才能完成，使得這種“體力性”工作負荷較大，從而難以保證類似方案構(gòu)思、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新等“腦力性”工作所需的時間與精力，導(dǎo)致設(shè)計質(zhì)量與效率的降低。雖然計算機輔助技術(shù)已給幾何建模與圖形繪制帶來了極大的便利，但它仍延用原有的幾何建模機制，改善程度有限，無法從根本上解決問題。具體而言，現(xiàn)有的設(shè)計模式主要存在以下幾個問題①首先，幾何建模和修正占據(jù)了設(shè)計過程的很大比例，且需要設(shè)計人員完成大量頻繁的手工操作。通常，工業(yè)產(chǎn)品包含非常多的零部件，加之，每個零部件的設(shè)計要求和工藝要求都不盡相同，就需要設(shè)計人員根據(jù)幾何模型進行反復(fù)的論證分析、調(diào)整方案、修正模型。這種反復(fù)的建模和修正工作是非常繁瑣耗時的，使得設(shè)計人員的工作負荷非常大。其主要原因是為保證幾何元素的準確性和拓撲結(jié)構(gòu)的完整性，現(xiàn)有的幾何建模機制將模型信息分步多次處理，使得建模環(huán)節(jié)彼此獨立，信息分散，不可避免地加重了設(shè)計人員的幾何建模工作負荷。②其次，現(xiàn)有的設(shè)計信息交換主要采用鍵盤和鼠標等人機交互方式，交換信息的內(nèi)容和格式偏于簡單，沒能充分發(fā)揮計算機的知識處理、邏輯推理等方面的輔助設(shè)計功能， 使得設(shè)計自動化程度低。比如，設(shè)計連接板和壓塊之間的銷連接機構(gòu)，現(xiàn)有的幾何建模機制是在建立連接板和壓塊時分別重復(fù)地進行銷孔設(shè)計。而從設(shè)計結(jié)構(gòu)來講，連接板上銷孔已完全決定了壓塊上銷孔的幾何特征，壓塊上銷孔可以由幾何建模機制自動生成，無需設(shè)計人員重復(fù)進行幾何建模，這樣便可極大地提高設(shè)計效率。這主要是由現(xiàn)有的信息交互方式?jīng)Q定的，即每次交互操作只傳送鼠標單擊與否和鍵盤字符是非等少量的簡單信息，計算機每次處理的信息量偏少，所能表達的信息遠不及自然語言豐富和多樣。③最后，現(xiàn)有建模機制主要關(guān)注模型的幾何信息，無法完整地反映產(chǎn)品的設(shè)計意圖。例如，某過渡連接板的設(shè)計意圖是“立板型，高度400mm，橫立板上表面設(shè)計兩個腰型孔， 來連接壓塊，豎立板側(cè)面設(shè)計兩個030孔，以固定連接板”，主要設(shè)計要素包括連接板高度、 連接孔定位尺寸和形式?，F(xiàn)有幾何建模機制將這些設(shè)計要素分別轉(zhuǎn)化為拉伸特征和孔特征的集合，蘊含在設(shè)計要素上的設(shè)計意圖被完全屏蔽了，如“腰型孔為壓塊可調(diào)式連接孔”、“側(cè)面孔為連接板固定孔”等。其主要原因是現(xiàn)有幾何建模機制不具備設(shè)計意圖信息的表達與處理功能。雖然通過特征注釋可在一定程度上彌補上述不足，但它是一種外部的附加處理方式，無法反映到設(shè)計要素上，且容易出錯，造成混亂。設(shè)計意圖是設(shè)計人員主觀意識的直接體現(xiàn)，具有很大的隨機性和不確定性，且每種產(chǎn)品的設(shè)計意圖是截然不同的，而現(xiàn)有幾何建模機制的幾何元素拓撲結(jié)構(gòu)和表達形式都是確定性的。因此，建立通用的反映設(shè)計意圖的幾何建模機制是非常困難的，而針對具體領(lǐng)域的幾何建模機制研究是合理、可行的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的設(shè)計模型人機交互和自動化能力不強的缺點，提出了設(shè)計意圖驅(qū)動的自然語言幾何建模方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是設(shè)計意圖驅(qū)動的自然語言幾何建模方法，包括如下步驟步驟1 設(shè)計意圖分析設(shè)計人員根據(jù)設(shè)計任務(wù)的要求，采用自然語言方式(如聲音)輸入“設(shè)計意圖”，形成以二進制數(shù)據(jù)存儲的設(shè)計意圖文檔；步驟2 工程語義分析分析步驟1中設(shè)計意圖文檔中的二進制語句，并將該二進制語句與預(yù)先設(shè)定好的工程數(shù)據(jù)庫中的二進制字段進行模式匹配運算，形成工程語義文檔；步驟3 自動邏輯推理根據(jù)步驟2生成的工程語義數(shù)據(jù)，通過謂詞邏輯轉(zhuǎn)換規(guī)則， 將工程語義轉(zhuǎn)化謂詞邏輯數(shù)據(jù)和幾何模型數(shù)據(jù)；步驟4 幾何建模將步驟3生成的幾何模型數(shù)據(jù)調(diào)入計算機圖形顯示系統(tǒng)，并對幾何模型數(shù)據(jù)進行解釋和分析，完成幾何模型顯示。上述步驟2中，模式匹配運算的具體過程為首先，打開預(yù)先設(shè)定的工程數(shù)據(jù)庫， 從設(shè)計意圖文檔中的一條記錄中讀取一段二進制語句，從所述語句中提取該語句對應(yīng)的二進制字段，從工程數(shù)據(jù)庫中讀取二進制字段，將設(shè)計意圖文檔的字段與工程數(shù)據(jù)庫中的字段進行字段比較；若兩者字段相同，表明設(shè)計意圖文檔的語句對應(yīng)的字段在工程數(shù)據(jù)庫中有對應(yīng)的工程語義，從而實現(xiàn)了該語句對應(yīng)的字段的工程語義讀取，繼續(xù)讀取該語句對應(yīng)的下一個字段循環(huán)進行前述字段比較直至出現(xiàn)結(jié)束符，從而判別實現(xiàn)整個語句的工程語義讀??；若兩者字段不相同，則結(jié)束該語句的操作，直接進入下一語句的操作；結(jié)束當(dāng)前記錄的操作后，可以循環(huán)進行下一記錄的操作。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提出了設(shè)計意圖驅(qū)動的自然語言幾何建模方法，建模過程以自然語言方式形成“設(shè)計意圖文檔”，經(jīng)過工程語義分析、邏輯推理，形成“幾何模型文檔”和“謂詞邏輯文檔”，最后形成“幾何模型文檔”，將該幾何模型文檔”輸入計算機圖形顯示系統(tǒng)中顯示為幾何模型即完成整個建模過程。整個建模過程可以由系統(tǒng)自動完成， 減少人工干預(yù)，提高了建模效率。本發(fā)明提出的設(shè)計意圖驅(qū)動的自然語言幾何建模方法，它是以設(shè)計意圖為出發(fā)點，將設(shè)計方案的形成與幾何模型的構(gòu)建集成起來，實現(xiàn)設(shè)計過程自動化，設(shè)計過程就是方案推理及模型重構(gòu)的過程。設(shè)計人員以自然語言方式表達設(shè)計意圖， 經(jīng)過邏輯表達與推理，自動建立設(shè)計方案和幾何模型，其優(yōu)點具體體現(xiàn)如下①它是由設(shè)計意圖驅(qū)動的設(shè)計模式。與傳統(tǒng)面向幾何繪圖的設(shè)計意圖不同，它不是表達幾何要素間的垂直、平行、相交等具有約束性的設(shè)計意圖，而是真正面向產(chǎn)品設(shè)計
4的，設(shè)計思想直接的、自然的表達，因而更能充分地反映產(chǎn)品設(shè)計的本質(zhì)特征。②設(shè)計方案是設(shè)計意圖的自然語言表達形式。與傳統(tǒng)幾何概念模型形式的設(shè)計方案不同，它不是由點、線、面、體等幾何要素構(gòu)成的，而是由句子、短語等自然語言文本的符號表達形式，因而其蘊含更多的信息，更能自然、直接地反映產(chǎn)品的設(shè)計意圖。③幾何建模過程是由設(shè)計意圖出發(fā)的自動邏輯推理過程。與傳統(tǒng)的特征建模不同，它不需要設(shè)計人員完成具體的建模操作，而是通過機器理解、識別和推理，形成操作序列，自動完成建模，因而有效地減輕設(shè)計人員的工作量，極大地提高了設(shè)計效率。④信息交換是自然語言形式的人機交互方式。與現(xiàn)有的信息交互方式不同，設(shè)計人員不需頻繁地操作鼠標/鍵盤來輸入幾何建模信息，而是以自然語言方式輸入設(shè)計意圖，自動分類生成建模信息，人機交互方式非常自然，設(shè)計信息交換功能更為強大和豐富。


圖1是本發(fā)明的方法的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本發(fā)明的方法的系統(tǒng)模型。圖3是本發(fā)明的方法的具體實施技術(shù)框圖。圖4是本發(fā)明的方法的匹配搜索算法框圖。
具體實施例方式下面通過附圖和具體實施例對本發(fā)明的設(shè)計意圖驅(qū)動的自然語言幾何建模方法做進一步的說明。本發(fā)明的設(shè)計意圖驅(qū)動的自然語言幾何建模方法的實施前提，必須得具有兩個先決條件，一是具有一套實施本發(fā)明的硬件系統(tǒng)，二是事先定義一系列規(guī)則和建立數(shù)據(jù)庫。為了確保上述兩個先決條件被作為現(xiàn)有技術(shù)而不影響本發(fā)明的實施，下面對這兩個先決條件做出介紹，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該意識到，通過下述介紹，這兩個先決條件已經(jīng)可以被作為現(xiàn)有技術(shù)而被本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所實施。實施本發(fā)明的硬件系統(tǒng)的介紹如圖2所示，實施本發(fā)明的硬件系統(tǒng)主要包括微控制器單元(以下簡稱MCU)、計算機、麥克風(fēng)、鼠標、存儲擴展板等器件。其中，微控制器單元(MCU)負責(zé)完成幾何建模的算法執(zhí)行和過程控制。存儲擴展板用于各類數(shù)據(jù)存儲。計算機用于幾何模型的顯示。鼠標、麥克風(fēng)等外圍輸入設(shè)備分別用于界面操作和自然語言的輸入，并且它們分別通過USB和UART接口與MCU相連，所述計算機和MCU通過USB接口相連接，連接成功后用以完成相關(guān)的數(shù)據(jù)通信。利用該硬件系統(tǒng)進行設(shè)計工作時，設(shè)計人員通過麥克風(fēng)以自然語言方式直接表達設(shè)計意圖，MCU對輸入的自然語言進行實時分析、推理和轉(zhuǎn)換，形成幾何建模數(shù)據(jù)，并經(jīng)通信接口傳遞給計算機，完成幾何模型的實時顯示。下面，分別對上述硬件系統(tǒng)的組成部分進行具體說明。計算機主要用于幾何模型顯示。計算機從MCU接受到幾何模型數(shù)據(jù)，對其進行解釋、分析，并完成相關(guān)的幾何建模。為保證模型數(shù)據(jù)統(tǒng)一性，本發(fā)明采用了國際標準STEP AP203 協(xié)議的幾何模型表達規(guī)范，采用Visual C++和OpenGL語言開放幾何模型的顯示環(huán)境。在實施本發(fā)明前，將幾何模型顯示模塊安裝在計算機上，并啟動幾何模型顯示功能。
微控制器單元主要用于各類算法執(zhí)行和過程控制。具體而言，其負責(zé)自然語言的模式匹配算法、 工程語義檢測算法、謂詞邏輯描述算法和幾何模型推理算法等。同時，負責(zé)控制語音輸入和幾何模型數(shù)據(jù)輸入控制。擴展存儲器存儲幾何建模過程中各類數(shù)據(jù)和程序。本發(fā)明中的各種數(shù)據(jù)主要以數(shù)據(jù)庫的形式存儲。本發(fā)明涉及的數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)庫形式進行存儲，如圖3所示，主要包括工程數(shù)據(jù)庫、語義數(shù)據(jù)庫和謂詞數(shù)據(jù)庫。下面分別進行說明。①工程數(shù)據(jù)庫用于存儲設(shè)計數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、零部件數(shù)據(jù)和裝配件數(shù)據(jù)等工程數(shù)據(jù)。在實施本發(fā)明方法前，需要對各類型工程數(shù)據(jù)進行收集、整理和分類，并分別存儲到相應(yīng)的數(shù)據(jù)類型中。②語義數(shù)據(jù)庫用于存儲設(shè)計語義數(shù)據(jù)、工藝語義數(shù)據(jù)、零部件語義數(shù)據(jù)、裝配語義數(shù)據(jù)等語義數(shù)據(jù)。在實施本發(fā)明方法前，需要對各類型語義數(shù)據(jù)進行分類、分析，并存在到相應(yīng)的數(shù)據(jù)。并且，要求語義數(shù)據(jù)庫中內(nèi)容能充分表達工程數(shù)據(jù)庫中的信息。③謂詞數(shù)據(jù)庫用于存儲設(shè)計謂詞邏輯、工藝謂詞邏輯、部件謂詞邏輯、裝配謂詞邏輯等謂詞數(shù)據(jù)。在實施本發(fā)明方法前，需要對各類型謂詞數(shù)據(jù)進行分類存儲，并保證數(shù)據(jù)的完整性和唯一性。這里需要指出，通過前期資料收集、整理、分類等操作，工程數(shù)據(jù)庫、語義數(shù)據(jù)庫、 謂詞數(shù)據(jù)庫中已存儲了大量相關(guān)數(shù)據(jù)信息。當(dāng)然，隨著工程實踐進步，可以不斷在數(shù)據(jù)庫中添加新的內(nèi)容。為了便于理解，下面，以零件“壓塊”為例，對各種數(shù)據(jù)庫進行說明。本發(fā)明將零部件數(shù)據(jù)分類為幾何結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和附屬連接數(shù)據(jù)。壓塊幾何結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)包括長、寬、高等數(shù)據(jù)，附屬連接信息為其它零部件的連接標識。工程數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為 字段l-0bject_id :string，對象標識字段，為字符串類型，存儲設(shè)計對象； 字段2-objeCt_i^p :string，對象表示符號字段，字符串類型，存放對象表示符號，這里令壓塊的表示符號為“D”，凹槽的表示符號為“S”，孔的表示符號為“H” ； 字段3-length_i^p string，對象長度表示符號字段，字符串類型，存放對象長度表示符號，這里令壓塊長度的表示符號為“L” ；眷字段4-width_i^p :string，對象寬度表示符號字段，字符串類型，存放對象寬度表示符號，這里令壓塊寬度的表示符號為“W”；眷字段5-heighth_i^p :string，對象高度表示符號字段，字符串類型，存放對象高度表示符號，這里令壓塊高度的表示符號為“H” ； 字段6-p0Siti0n_rel :string，連接對象標識符號，字符串類型，存放連接對象標識符號，根據(jù)設(shè)計意圖的上下文確定。這樣，根據(jù)上述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，將各類型信息進行分類存儲，從而形成了相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。下面為數(shù)據(jù)庫中的壓塊記錄，它將在后文的說明中用到。壓塊_( “壓塊”，“D”，“L”，“W”，“H”，“S”)；
此外，該部分還包括數(shù)據(jù)庫關(guān)系設(shè)計、拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計、幾何數(shù)據(jù)表等方面設(shè)計，這些設(shè)計過程可以通過現(xiàn)有技術(shù)實施，因此就不一一進行說明。輸入設(shè)備-麥克風(fēng)和鼠標用于設(shè)計人員與MCU的人機交互。本發(fā)明中主要利用了麥克風(fēng)輸入自然語言，鼠標是為了輔助完成幾何建模而提供輸入設(shè)備。依據(jù)建立的數(shù)據(jù)庫和硬件平臺，就可實施本發(fā)明所述的設(shè)計意圖驅(qū)動的自然語言幾何建模方法，具體過程如圖1所示。下面，以零件“壓塊”設(shè)計為例，并結(jié)合本發(fā)明如圖3 所示的具體技術(shù)框架，對具體實施過程進行說明。針對不同零部件，設(shè)計人員根據(jù)設(shè)計知識或經(jīng)驗，形成反映設(shè)計方案的設(shè)計意圖。這里，令某設(shè)計方案的設(shè)計意圖被描述為如下文本“壓塊為凹槽型，長40，寬30，高20 ；槽寬10，深15，槽底部有2個直徑05的通孔”。具體步驟如下步驟1 設(shè)計意圖分析設(shè)計人員根據(jù)設(shè)計任務(wù)的要求，采用自然語言方式(如聲音)輸入“設(shè)計意圖”，形成以二進制數(shù)據(jù)存儲的設(shè)計意圖文檔。上述步驟中，設(shè)計人員通過麥克風(fēng)采用自然語言方式直接表達(這里是指直接 “說出”)上述設(shè)計意圖文本如“壓塊為凹槽型，長40，寬30，高20 ；槽寬10，深15，槽底部有2個直徑05的通孔”。為了提高語句判別效率，這里采用二進制數(shù)據(jù)進行信息存儲。自然語言方式(如聲音)通過設(shè)計意圖自然語言輸入系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為以二進制方式存儲的設(shè)計意圖文檔，這里的設(shè)計意圖自然語言輸入系統(tǒng)被理解為可以將聲音直接轉(zhuǎn)化為二進制數(shù)據(jù)的所有現(xiàn)有設(shè)備，因此不再詳細描述。步驟2 工程語義分析分析步驟1中設(shè)計意圖文檔中的二進制語句，并將該二進制語句與預(yù)先設(shè)定好的工程數(shù)據(jù)庫中的二進制字段進行模式匹配運算，形成工程語義文檔。在步驟1的自然語言方式(如聲音)輸入過程中，微控制器單元同步對輸入的語音信號進行采樣、分析和特征提取，并與預(yù)先存入工程數(shù)據(jù)庫中的二進制字段進行模式匹配運算。通過將上述設(shè)計意圖文檔中的語句與工程數(shù)據(jù)庫中的二進制字段匹配運算，完成工程語義轉(zhuǎn)換。如“壓塊為凹槽型，長40，寬30，高20”的設(shè)計自然語言方式的語句被對應(yīng)轉(zhuǎn)化為如“D::壓塊，L: :40, W: :30, H: :20, S::凹槽”的工程語義語句，并可以將上述工程語義存儲到語義數(shù)據(jù)庫中；該實施例中，“壓塊為凹槽型，長40，寬30，高20”被視為一條記錄，“壓塊為凹槽型”、“長40”等被視為語句，“壓塊”、“凹槽”、“長”等被視為字段。上述步驟2中的模式匹配運算采用字段匹配搜索算法，具體過程如圖4所示首先，打開預(yù)先設(shè)定的工程數(shù)據(jù)庫，從設(shè)計意圖文檔中的一條記錄中讀取一段二進制語句，從所述語句中提取該語句對應(yīng)的二進制字段，從工程數(shù)據(jù)庫中讀取二進制字段，將設(shè)計意圖文檔的字段與工程數(shù)據(jù)庫中的字段進行字段比較；若兩者字段相同，表明設(shè)計意圖文檔的語句對應(yīng)的字段在工程數(shù)據(jù)庫中有對應(yīng)的工程語義，從而實現(xiàn)了該語句對應(yīng)的字段的工程語義讀取，繼續(xù)讀取該語句對應(yīng)的下一個字段循環(huán)進行前述字段比較直至出現(xiàn)結(jié)束符(本實施例中的結(jié)束符設(shè)定為“//”)，從而判別實現(xiàn)整個語句的工程語義讀??；若兩者字段不相同，則結(jié)束該語句的操作，直接進入下一語句的操作；結(jié)束當(dāng)前記錄的操作后，可以循環(huán)進行下一記錄的操作。二進制存儲的設(shè)計意圖文檔通過設(shè)計意圖工程語義生成系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為仍以二進制方式存儲的工程語義文檔，這里的設(shè)計意圖工程語義生成系統(tǒng)可以是能夠?qū)崿F(xiàn)上述過程的模式匹配運算的軟件或硬件，由于具有上述詳細技術(shù)描述后，無論軟件和硬件的實施都是可以通過現(xiàn)有技術(shù)手段進行實施，因此不再對設(shè)計意圖工程語義生成系統(tǒng)的做詳細的技術(shù)描述。步驟3 自動邏輯推理根據(jù)步驟2生成的工程語義數(shù)據(jù)，通過謂詞邏輯轉(zhuǎn)換規(guī)則， 將工程語義轉(zhuǎn)化謂詞邏輯數(shù)據(jù)和幾何模型數(shù)據(jù)。該過程是在謂詞邏輯轉(zhuǎn)換規(guī)則下自動完成的，工程語義存儲在工程語義文檔中，工程語義文檔則存儲為語義數(shù)據(jù)庫，謂詞邏輯數(shù)據(jù)存儲在謂詞邏輯文檔中，詞邏輯文檔則存儲為謂詞數(shù)據(jù)庫，幾何模型數(shù)據(jù)存儲在幾何模型文檔中。步驟3中，通過前期的資料收集、整理、分析，建立用于幾何建模的謂詞推理規(guī)則， 并已存儲在謂詞數(shù)據(jù)庫中。該步驟的謂詞邏輯轉(zhuǎn)換規(guī)則由兩個過程組成謂詞邏輯描述和謂詞邏輯推理。謂詞邏輯描述主要用于幾何描述和拓撲結(jié)構(gòu)描述，謂詞邏輯推理用于完成幾何模型數(shù)據(jù)的建立。為了后繼說明方便，下面分別列舉了謂詞數(shù)據(jù)庫中的部分謂詞邏輯?！?L(Length_value, Object) -表示 Object 的長度為 Length_value ；· ff(ffidth_value, Object) -表示 Object 的長度為 Width_value ；· H(Heighth_value, Object)Object 的^ Heighth_value ；· 0(0bject_l, 0bject_2)_ 表示 0bject_2 在 0bject_l 上；上述Object表示字段所對應(yīng)的對象如“壓塊”、“凹槽”等。下面以步驟1中的“壓塊為凹槽型，長40，寬30，高20”設(shè)計意圖語句為例，對上述過程進行說明。由步驟2形成的工程語義數(shù)據(jù)為“D::壓塊，L::40, W: :30, H: :20, S::凹槽”。該設(shè)計意圖被轉(zhuǎn)換為如下的謂詞邏輯公式0(D，S)-表示凹槽在壓塊上。其中，D表示壓塊，S表示凹槽；U40，D)-表示壓塊長度為40。其中，D表示壓塊；W(30，D)-表示壓塊寬度為30。其中，D表示壓塊；對20，D)-表示壓塊高度20。其中，D表示壓塊；依據(jù)上述步驟生成結(jié)果，進行謂詞邏輯推理，便可形成格式明確的幾何模型數(shù)據(jù)。 在步驟3實施前，相關(guān)的謂詞推理規(guī)則已存放數(shù)據(jù)庫中，供幾何建模推理過程調(diào)用。本實施例中謂詞數(shù)據(jù)中存放的有關(guān)上述實施例子的具體的謂詞推理規(guī)則如下If {0(D, S), L(Length_value, D), W(ffidth_value, D),H(Heighth_value, D)}Then {Piont( "PI", 0,0,0), Piont ( "P2”，Length_value，0，0)，Piont( "P3", Length_value, ffidth_value,0)，Piont ( "P4，，，0，Width_value，0)，Piont ( "P 5”，0，0，Heighth_value)，Piont( "P6", Length_value, 0, Heighth_value)，Piont( "P7", Length_value, ffidth_value, Heighth_value)，Piont( "P8",0, ffidth_value, Heighth_value),Line( “Li”，PI, P2)，Line ( “L2”，PI, P5)，Line ( “L3”，P2, P3)，Line( “L4”，P3，P4)，Line ( “L5”，Pl，P4)，Line ( “L6”，P5，P6)，Line( “L7”，P6，P7)，Line ( “L8”，P7，P8)，Line ( “L9”，P1，P8)，
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Line( “L10”，P2，P6)，Line ( “Lll”，P3，P7)，Line ( “L12”，P4，P8)，face( “Fl”，Li, L2, L3, L4)，face ( “F2”，L3, L5, Lll, L6)，face( “F3”，L4, L10, L9, L8)，face ( “F4”，Li, L7, L12, L8)，face( “F5”，L6, Lll, L9, L12)，face ( “F6”，L2, L5, L7, L7)，Closed_shell ( “CS1”，F(xiàn)l, F2, F3, F4, F5, F6,)，Manifold_solid_brep( “SD1”，CS1)}需要將上述過程轉(zhuǎn)化成技術(shù)性文字對該過程做一個描述？上述實施示例中，采用了產(chǎn)生式推理規(guī)則，S卩If……then……的語句結(jié)構(gòu)。If語句負責(zé)完成推理前提條件的判別，then語句負責(zé)完成的邏輯推理。該例中，前提條件由謂詞0，L，W，H構(gòu)成，這些謂詞邏輯分別表示表示凹槽在壓塊上、壓塊長度為Length_value、 壓塊寬度為Width_Value、壓塊高度Heighth_Value。當(dāng)前提條件得到滿足，幾何建模工作便被執(zhí)行，依次完成點、線、面、閉殼、體等幾何要素的表達，上述幾何要素分別被表達為 Piont、Line、face、Closed_shell、Manifold_solid_br印等語句。這樣，便完成了由幾設(shè)計意圖到幾何建模的邏輯推理過程。最后，經(jīng)過步驟3的謂詞邏輯推理，便形成相關(guān)的幾何模型數(shù)據(jù)。盡管本步驟中只舉了一個實施例進行說明，目的在于證明該步驟的可實時性，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)已有經(jīng)驗和公知常識對謂詞邏輯轉(zhuǎn)換規(guī)則進行人為設(shè)定，因此本具體實施例并不能被理解為對該步驟的限定，該步驟可以被視為通過現(xiàn)有的技術(shù)能夠?qū)嵤?，因此不再詳細的舉例。二進制存儲的工程語義文檔通過工程語義謂詞邏輯生成系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為謂詞邏輯文檔，這里的工程語義謂詞邏輯生成系統(tǒng)可以是能夠?qū)崿F(xiàn)上述過程的模式匹配運算的軟件或硬件，由于具有上述詳細技術(shù)描述后，無論軟件和硬件的實施都是可以通過現(xiàn)有技術(shù)手段進行實施，因此不再對工程語義謂詞邏輯生成系統(tǒng)的做詳細的技術(shù)描述。同理本步驟中詞邏輯文檔通過謂詞邏輯幾何模型生成系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為幾何模型文檔， 這里的謂詞邏輯幾何模型生成系統(tǒng)可以是能夠?qū)崿F(xiàn)上述過程的模式匹配運算的軟件或硬件，由于具有上述詳細技術(shù)描述后，無論軟件和硬件的實施都是可以通過現(xiàn)有技術(shù)手段進行實施，因此不再對謂詞邏輯幾何模型生成系統(tǒng)的做詳細的技術(shù)描述。步驟4 幾何建模將步驟3生成的幾何模型數(shù)據(jù)調(diào)入計算機圖形顯示系統(tǒng)，并對幾何模型數(shù)據(jù)進行解釋、分析，完成幾何模型顯示。步驟3生成幾何模型數(shù)據(jù)是符合相應(yīng)的圖形標準規(guī)范的語句幾何數(shù)據(jù)。本發(fā)明中采用STEPAP203數(shù)據(jù)交換標準，遵循點、線、面、體的具體幾何建模過程，這里分別表示為 Point, Line, Face, Closed_shell, Manifold_solid_br印。本發(fā)明中，由句子、字段等自然語言表達形式轉(zhuǎn)化成的工程語義如何與點、線、面、體等幾何要素轉(zhuǎn)化可以通過現(xiàn)有的一些建模軟件事先設(shè)定，因此這一過程被視為現(xiàn)有技術(shù)能夠?qū)嵤┒辉僭敿毭枋?。本步驟中的計算機圖形顯示系統(tǒng)無論軟件和硬件的實施都是可以通過現(xiàn)有技術(shù)手段進行實施，如硬件可以選擇具有足夠運算能力的計算機，軟件可以選擇商用的圖形建模軟件，由于該步驟并非本發(fā)明的創(chuàng)新點，因此不再對計算機圖形顯示系統(tǒng)的做詳細的技術(shù)描述。以上實例僅為本發(fā)明的優(yōu)選例子而已，本發(fā)明的使用并不局限于該實例，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.設(shè)計意圖驅(qū)動的自然語言幾何建模方法，包括如下步驟步驟1 設(shè)計意圖分析設(shè)計人員根據(jù)設(shè)計任務(wù)的要求，采用自然語言方式輸入“設(shè)計意圖”，形成以二進制數(shù)據(jù)存儲的語句和設(shè)計意圖文檔；步驟2 工程語義分析分析步驟1中設(shè)計意圖文檔中的二進制語句，并將該二進制語句與預(yù)先設(shè)定好的工程數(shù)據(jù)庫中的二進制字段進行模式匹配運算，形成工程語義文檔。步驟3 自動邏輯推理根據(jù)步驟2生成的工程語義數(shù)據(jù)，通過謂詞邏輯轉(zhuǎn)換規(guī)則，將工程語義轉(zhuǎn)化謂詞邏輯數(shù)據(jù)和幾何模型數(shù)據(jù)；步驟4 幾何建模將步驟3生成的幾何模型數(shù)據(jù)調(diào)入計算機圖形顯示系統(tǒng)，并對幾何模型數(shù)據(jù)進行解釋和分析，完成幾何模型顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)計意圖驅(qū)動的自然語言幾何建模方法，其特征在于，所述步驟2中，模式匹配運算的具體過程為首先，打開預(yù)先設(shè)定的工程數(shù)據(jù)庫，從設(shè)計意圖文檔中的一條記錄中讀取一段二進制語句，從所述語句中提取該語句對應(yīng)的二進制字段，從工程數(shù)據(jù)庫中讀取二進制字段，將設(shè)計意圖文檔的字段與工程數(shù)據(jù)庫中的字段進行字段比較；若兩者字段相同，表明設(shè)計意圖文檔的語句對應(yīng)的字段在工程數(shù)據(jù)庫中有對應(yīng)的工程語義，從而實現(xiàn)了該語句對應(yīng)的字段的工程語義讀取，繼續(xù)讀取該語句對應(yīng)的下一個字段循環(huán)進行前述字段比較直至出現(xiàn)結(jié)束符，從而判別實現(xiàn)整個語句的工程語義讀取；若兩者字段不相同，則結(jié)束該語句的操作，直接進入下一語句的操作；結(jié)束當(dāng)前記錄的操作后，可以循環(huán)進行下一記錄的操作。
全文摘要
本發(fā)明涉及設(shè)計意圖驅(qū)動的自然語言幾何建模方法，包括如下步驟步驟1設(shè)計意圖分析設(shè)計人員根據(jù)設(shè)計任務(wù)的要求，采用自然語言方式輸入“設(shè)計意圖”，形成以二進制數(shù)據(jù)存儲的設(shè)計意圖文檔；步驟2工程語義分析分析步驟1中設(shè)計意圖文檔中的二進制語句，并將該二進制語句與預(yù)先設(shè)定好的工程數(shù)據(jù)庫中的二進制字段進行模式匹配運算，形成工程語義文檔；步驟3自動邏輯推理根據(jù)步驟2生成的工程語義數(shù)據(jù)，通過謂詞邏輯轉(zhuǎn)換規(guī)則，將工程語義轉(zhuǎn)化謂詞邏輯數(shù)據(jù)和幾何模型數(shù)據(jù)；步驟4幾何建模。本發(fā)明的有益效果是整個建模過程可以由系統(tǒng)自動完成，減少人工干預(yù)，提高了建模效率。
文檔編號G06T17/00GK102509351SQ20111030182
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月8日
發(fā)明者洪濤, 王振偉, 鐘其水 申請人:電子科技大學(xué)