第1篇三維模型信息發掘與重用基礎
第1章模型信息重用理論的發展分析

1.1引言

1.2模型信息發掘與重用的內涵

1.3模型信息發掘與重用技術的發展

1.3.1三維模型檢索

1.3.2機械工程領域的模型檢索

1.3.3三維模型通用結構發掘

1.3.4國內外模型檢索平臺

參考文獻

第2章三維模型可重用信息構成分析

2.1引言

2.2三維模型信息的可重用性

2.3三維模型索引信息的構成

2.3.1零件信息

2.3.2裝配信息

2.3.3功能信息

2.3.4層次信息

2.4模型關聯的產品生命周期信息

參考文獻

第2篇裝配體模型檢索
第3章基於離散化零件信息的裝配體檢索

3.1引言

3.1.1裝配體信息描述空間構建

3.1.2零件信息的描述

3.1.3裝配體模型描述符構建

3.2基於空間點集匹配的裝配體相似性分析

3.2.1基於空間點距離的零件相似性計算

3.2.2基於多對多匹配的裝配體相似性計算

3.3裝配體模型的局部檢索

3.4實例分析

3.4.1整體檢索實例

3.4.2局部檢索實例

3.4.3檢索時間分析

參考文獻

第4章考慮零件連接關繫信息的裝配體模型檢索

4.1引言

4.2零件及連接關繫信息描述

4.2.1基於圖的裝配體信息描述模型

4.2.2圖結構完整性判別

4.3基於隨機遊走模型的零件結構特征分析

4.3.1零件連接關繫緊密度評價

4.3.2裝配體結構的隨機遊走分析

4.3.3零件結構特征規範化

4.4零件綜合相似性分析

4.5基於二分圖匹配的裝配體相似性分析

4.5.1面向裝配體相似性分析的二分圖構建

4.5.2二分圖匹配

4.5.3裝配體結構相似性評價

4.6實例分析

4.6.1飛機襟翼相似性分析實例

4.6.2軸承相似性分析實例

參考文獻

第5章基於空間連接骨架的裝配體檢索

5.1引言

5.2基於空間連接骨架的裝配體模型描述

5.2.1裝配體的空間連接骨架

5.2.2裝配體的廣義形狀距離

5.2.3裝配體的廣義形狀描述符構建

5.3裝配體整體結構相似性分析

5.3.1零件廣義形狀序列構建

5.3.2零件廣義形狀序列匹配

5.3.3基於匹配的裝配體整體相似性度量

5.4裝配體局部結構相似性分析

5.4.1裝配體廣義屬性連接圖構建

5.4.2裝配體的局部結構匹配

5.4.3裝配體的局部結構相似性度量

5.5實例分析

5.5.1裝配體整體相似性分析實例

5.5.2裝配體局部結構相似性分析實例

5.5.3檢索結果分析

參考文獻

第3篇裝配體通用結構發掘
第6章基於屬性連接圖的裝配體通用結構發掘

6.1引言

6.2裝配體中連接屬性的描述

6.3融合個體差異的屬性聚類分析

6.3.1零件個體局部差異的融合思路

6.3.2基於DBSCAN的零件和連接關繫聚類

6.4基於圖描述的通用結構發掘

6.4.1頻繁子圖的相關定義

6.4.2基於gSpan的裝配體通用結構發掘算法

6.4.3基於FFSM的裝配體通用結構發掘算法

參考文獻

第7章基於廣義面鄰接圖的裝配體通用結構發掘

7.1引言

7.2融合形狀特征的廣義面鄰接圖構建

7.2.1廣義面鄰接圖的定義

7.2.2曲率區域的表示

7.2.3幾何面和幾何邊的信息量化

7.2.4裝配體零件的形狀參數量化

7.2.5零件間配合信息的量化

7.2.6裝配體描述符構建

7.3廣義面鄰接圖上的通用結構挖掘

7.3.1廣義面鄰接圖的簡化處理

7.3.2頻繁子圖結構的查找

7.4實例分析

7.4.1廣義面鄰接圖構建

7.4.2通用結構發掘

參考文獻

第4篇裝配體功能結構分析與信息重用
第8章基於功能信息標注的裝配體功能結構關繫挖掘

8.1引言

8.2功能結構關繫的定義

8.3通用結構功能關聯規則

8.3.1功能相關的關聯規則構建

8.3.2關聯規則的相關度分析

8.4基於Apriori算法的CDSAF關聯規則挖掘算法

8.5實例分析

參考文獻

第9章基於功能概率的裝配體功能結構關繫挖掘

9.1引言

9.2基於向量的功能屬性描述方法

9.2.1結構向量定義

9.2.2功能向量定義

9.3基於似然估計的功能結構關繫概率描述

9.4裝配體核心功能集與典型結構集提取

9.5實例分析

9.5.1功能結構關繫概率描述

9.5.2核心功能集和典型結構集提取

參考文獻

21世紀初，我國制造企業在計算機輔助技術方面的應用深度和廣度不斷拓展，並與產品數據管理平臺結合形成了虛擬開發環境，由此引發了以三維模型為核心的產品研制模式變革。從2010年開始，我們同多家航空科研院所與制造企業合作，開展了復雜產品數字化協同研制技術的研究，合作單位廣泛提出了如何從已有模型資源中獲取需要的三維模型信息、如何歸納產品的典型等問題。我們認為，這些問題反映了企業在新的產品數字化研制體繫下的信息重用需求，從而引起了對深入探索三維模型信息發掘方向的興趣。
在現代機械產品設計中，三維模型作為產品數字化研制的重要構成要素，其應用範圍從早期產品上遊階段的結構表征，逐步拓展到工藝、制造、裝配和維修/維護等下遊階段，在關聯和承載產品全生命周期信息方面發揮了不可替代的作用。與此同時，工程人員的主要工作從文本編輯和圖紙繪制逐步過渡到圍繞模型的信息定義和操作中，這不僅對人員專業水平提出了更高要求，而且極大地耗費了人們的時間和精力。因此，如何從已有模型資源中發掘可重用信息，降低模型定義和操作的復雜度，成為提升產品研制效率的關鍵。然而，模型信息資源的重用涉及企業信息繫統架構、模型資源庫構建、知識表示、流程固化以及核心算法開發等多個方面，是一項龐大的繫統工程，難以一蹴而就。本書重點針對不同場景下的模型資源重用需求，以三維裝配體為對像，從模型檢索、通用結構發掘和模型功能結構關繫發掘三個方面，探討模型信息量化描述和相似性分析等原理和方法，進而構建相應的求解算法，為數字化研制體繫下三維模型知識的獲取和表達奠定基礎。
本書分為4篇，共9章： 第1,3,4,7章由張傑教授編寫，第2章由孫煒博士編寫，第5,6章由餘劍峰副教授編寫，第8,9章由李原教授編寫。西北工業大學航空宇航智能裝配技術團隊的王延平博士、徐志佳博士、王攀博士、逄嘉振博士、季寶寧博士和左咪碩士，共同參與了本方向的多項科研項目研究工作，並在本書的實例整理和算法搭建等方面提供了助力。
首先特別感謝國家自然科學基金 “支持多粒度重用的三維裝配體多源信息融合發掘研究(51475371)”以及國防基礎科研 “全流程設計與仿真技術”等項目對本書研究工作的資助。
我們還要特別感謝成都飛機工業(集團)有限責任公司的餘志強研究員、華南理工大學的王清輝教授，他們作為同行專家對本書的選題進行了評價。
我們還要衷心感謝西北工業大學、清華大學出版社的有關編輯、校對，有了他們的大力支持和合作，本書纔能順利與讀者見面。
我們還要特別感謝國內外諸多專著、教材和高水平論文的作者們，他們的研究成果使我們受益匪淺，為本書的編寫提供了重要的支撐，也為我們繼續深入探索本領域的相關問題提供了信心和動力。
由於作者學術水平和時間的限制，書中不妥和錯誤之處在所難免。我們衷心希望各位專家和讀者不吝賜教。
張傑
2022年5月