автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Семиотический анализ машиностроительных чертежей

Министерство науки, высшей школы и технической политики РФ

НИ1ВЕГ0Р0ДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ.

На правах рукописи

Лсжкин Александр Iеркогентович

УДК 658.512.22.011.56: 681.3.06

СЕМИОТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ "/ЩШ.ЗСТРаИТЕЛЬШ1Х ЧЕРТЕйЕЙ

Шифр специальности 05.13.16 - "Применение электронно-сыч. глнтоль-

ной техники, математического моделирования и матэкаткчоскил методов " а научнгх исследованиях" •

АВТОРЕФЕРАТ диссертации пп соискашю ученой степени кандидата технический наук

НИИНИЙ НОВГОРОД - 1992

Работа выполнена на кафедре систем автоматизации проектирования Ижевского механического института.

Научный руководитель - кандидат технических наук,

Кучуганов Валерий Никанорович

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Вайсбурд Рувльд Аркадьевич, кандидат технических наук Ротков Сергей Игоревич.

Ведущая организация указана в реаении'Совета.

Защита состоится 1992 г, на заседании

специализированного Совета СС-К оезм*' в Нижнегородском государственном университете по адресу: г. Нижний Новгород.

ял

С дис ?ертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Афтореферат разослан

-¿О- 1992 Г.

Ученый секретарь специализированного Совета

Котков Ю.Л

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.Переход народного хозяйства Российской Федерации к новому экономическому механизму ставит с еще большей • остротой задачу автоматизации конструкторско-т^хнологической подготовки производства. До 70К информации в процессе общения чело-вен прлучает через зрительные образы. Поэтому САПР должен включить в себя развитые графические средства обще"ИЯ и иметь модули анализа черте.чшо-графической информации.

В октябре 1989 года проводи; icb Нью-Йоркская выставка компьютерной техники и пакетов прикладных п. ограмм. На ней обнаружился кризис в использовании систем автоматизации проектирования (Тогея: о J. What SJIS Shoud Be Talling You About CASE// Industry Beek, 1990 Vol 23". No. 7. - pp. 42-47.). Поль-зователеГ! больше не устраивает применение ком1.->т<>ра в качестве аппарата ,.ля производства чертежей Сейчас необходимы агштивныв (C/JSE) системы, которые легко могли бы приспосабливаться к конкретным тр>?бованиям потребителя. Для успешной работы н> обходимо, чтобы ЭВМ не просто манипулировала с геометрическими данными, но и анализировала чертежно-графическую информацию.

Актуальность проблемы следует из то о, что для построения адаптивных САПР необходим гибкий <етод анализа входной геометрической информации. От понимания компьютером входных или передаваемых данных зависит быстрота и надежность работы САПР, и как следствие, быстрота и качество проектирования изделий. Кроме того, понимание компьютером мапиностроительного чертежа возможно применять в исследованиях процесса диалога "человек - компьютер" и создавать различные системы автоматизированного обучения.

, Существующие сейчас системы машинной графики способны анали-

зировать только синтаксические ошибки на чертеже и содержат специальные диалоговые средства для исправления неточностей ввода. Необходимо отметить, что если сложные поверхности обрабатываются специальными методами, непример с помощь» конечного анализа, то в области общего машиностроения подобные методы отсутствуют.

В области искусственного интеллекта широко исследуется проблема интерпретации естественных языков. В нас. зящее вре! 1 существует множество теоретических рааработок п практических реализаций по данной проблеме, в том числе связанных с САПР. Язык машиностроительного чертежа является естественным для конструктора или технолога. Он определяется требованиями ЕСКД. но упрощения и условности делают его контекстно-зависимым. К сожалению, автор диссертационной работы но смог найти методы анализа машиностроительного чертежа как связного текста.

Целью лиссертачионной работц является разработка метода анализа машиностроительного чертежа с целью выделения ошибок в правильности постр энил и в точности смысла, а так же выбора воэ-м .»ной стратегии исправления найденных ошибок.

Метол» исследования. Наиболее общую схему анализа машиностроительного чертежа подсказывает решения задач о понимании компьютером текста на естественном языке и о восстановлении трехмерного образа по чертежу. Знаковая система делится ни иерархические уровни изучения, выявляются эвристики для анализа текста и его понимания ЭВМ. Восстанавливая трехмерный образ, компьютер интерпретирует чертеж как текст. Теоретической базой для такой схемы анализа ' . являются, с одной стороны, методы проекционной машинной графики и, с другой стороны, методы представления знаний и семантически насыщенных данных.

В качестве метода представления знаний в настоящей работе

выбран предикатный.

Научная новизна. Предложен метод автоматического анализа машиностроительного чертежа, позволяющий расширять возможности САПР для поиска и исправления различных ошибок. В том числе: выделены правила, которым долина удовлетворить графическая информация. введенная как с помощью графического редактора, так и в автоматическом режиме; разработана методика семантического анализа эс-. киза или чертежа; проанализированы алгоритмы восстановления трехмерного образа детали, по отношению к ошибка»? на чертежах. Сформулирована методика выделения <г исправь шил смысловых ошибок в чертеже

Практическая ценность, Разработанный О теоретической, части метод, методика обраб' тки информации и созданная на их базе подсистема семиотического анализа машиностроительного чертежа позволяет; автоматически интерпретировать информация вне зависмости от устройств; вводи, проверять передаваемую или вводимую информацию на наличие в ней ошибок; получать грубую граничную модель детали и проверять ее оценочные характеристики.

'Реализация и внедрение результатов работы. На основе прэдло-женого метода й разработанных алгоритмов спроектированы подсистемы , функционально входящие з систему графического инженерного "налога (ГИД), в том числе:

- графический редактор для задания эсккзоз;

- подсистема семантического анализа .чаикностроителыюго чертежа.1

Система ГИД внедрена в составе САПР прэссфор.ч на Киевском механическом заводе, объединении "Уралметаллургмон'.а«", Республиканском центре "Здоровье".

Подсистемы используются в учебном процессе в Ииевско^ механическом институте и Высшем Машинно-электротехническом институте (г София, Республика Болгария).

Экономический эффект от внедрения результатов диссертационной работы составляет 7,3 тыс. рублей в год, что подтверждается актами -внедрения.

Связь с государственными программами и НИР. Метод семиотического анализа разрабатывался в ранках трех хоздоговорных НИР с 1981 по 1989 год.

Ддрдраиия чаботы. Содержание отдельных разделов и диссертации В целом было доложено: на заседаниях кафедр технологии машиностроения и САПР Ижевского механического института; на заседании кафедры начертательной геометрии и машинной графики ГПИ, г.Горький. 1990г.; но I- гесоозном семинаре "Кибернетика графики*. МАИ. г.Москва, 1985г.; I, II, III Всесоюзных конференциях "Методы и средства обработки сложной графической информации", г.Горький, ч 1983, 1985, 1988 гг.; V, VI. VII Всесоюзных научно-технических семинарах "Математическое обеспечение систем с гашинной графикой", гг. Ижевск, Тюмень, Махачкала, 1988, 1989, 1990 гг.; Всесоюзной конференции "Комш угеризация информационных процессов в управлении народным хозяйством", НЭСИ, г.Ыос.;ва, 1988г.; Всесоюзной конференции "Диалог "человек ЭВ"", г. Свьрдловск, 1989г.; I республиканской научно-технической конференции "Создание гибких автоматизированных производств с примененном станко" с ЧПУ и промышленных роботов", г.Фрунзе, 1985г.; III республиканской лауно-технической конференции молодых ученых, г, Устинов, 1984г:; "аучно-практичес-ком семинаре "Системное проектирование гибких автоматизированных производств", г.Владимир, 1984г.

Публикации. Основное еолержаиио диссертационной работы опубликовано в 14 тезисах докладов и статьях, а Так we в трех отчетах по НИР.

Объем и структура работы. Диссертационная раб' та состоит и-.i

введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Всего 180 страниц, 24 рисунка, ч таблиц, приложения занимают 50 страниц.

Разработаны и выносятся на зяшнту: метод семиотического анализа,' основывающийся на использовании теории общей лингвистики и теории искусственного интеллекта применительно к машиностроительным чертежам; методика выделения и исправления различных геометрических .ошибок; зспериментальна». подсистем* семиотического анализа, опиравшаяся на предложенную методику и исполоуюцая чертеж или sc-киз в.качестве входной информации..

С0ДЕРЯАН1.Е РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы основные цели дисс эртационной работь. кратко отражено содержани< диссертации, охарактери-ована научная новизна И практическая ценность. Приведены результаты исследования, выносимые на защиту и апробация работы.

Первая глава диссертации - "Проблема автоматического .анализа чертежно-графической информации". Рассмотрена типы ошибок а машиностроительных чертежах Далее анализпуются методы устранения некоторых ошибок в существующих системах '••ашииной графики. Прийо дится краткий обзор систем искусственного интеллекта, с упором на системы обработки текста на естественном языке.

При обработке на ЭВМ машиностроительного чертежа возникает

%

ошибки двух типов: связанные с вводом информации j компьютер- и связанные с неправильностью выполнения чертежа.

К ошибкам, связанным с вводом информации в машину отнесены: неправильное кодирование вида или типа линии геометрического

примитивв; погрешность дигитализации; пропуск элементов изображения при вводе; постоянная ошибка в угловых величинах примитивов тина отрезок прямой; аппаратурные сбои устройства вводя.

К ошибкам выполнения чертежа человеком отнесены: неправильное проецирование поверхностей на виды; погрешность выполнения чертежа; пропуск необходимых примитивов на проекциях; неправильное рас-ки.ожение вида на чертеже: ошибки в размерах ке соответствие номинала прочим размерам, не правильная запись типа размера).

На примере системы автоматизации черчения AutoCAD показаны способы исправления некоторых ошибок в чертежах. Смысловой разбор отсуствует. Длt повышения точности используются специальные средства ( режимы Orto, Grid и т.д.).

В работах Котова И.И., Полозова B.C. и их школы (г. Нижний Новгород) обосновано применение проекционной машинной графики для формирования объемного изображения по чертежу. Кчоие того, в работах успешно решаются некоторые другие проблемы. Важнейшим теоретическим результатом их исследований, как кажется автору данной ра~ С )ты, является вывод о том, что я.ик машиностроительного чертежа является контекстно-Э11аиг:шым.

Проанализированы системы общетш с компьютером на естественном языке, особое внимания уделено системам обработки связных текстов. Рассмотрены некоторые результаты, получеьныо в работах Апресяна Ю.Д., Поспелова Д.А., Минского Ы. и flpyrstx. 1втор не нашел работ по обработке машиностроительного чертежа как текста

Сформулирована основная задача работы, заключающаяся в выделении и исправлении привнесенных и возникающих ошибок. Выделены основныо подзадачи для ео решения: выделить уровни изучения языка машиностроительного чертежа по аналогии с естественными языками, преобразовать, сложную структуру чертежа; разработать привила син-

таксического разбора и семантического анализа для выявления ошибок в машиностроительном чертеже; найти случаи структурной эквивалентности для различных видов на чертеже; исследовать и доработать метод формирования трехмерного образа детали для подтверждения .пра- . вилькости информации; на основе выявленных правил разработать алгоритмы семиотического анализа машиностроительного чертежа; проанализировать алгоритмы с цчлью установления их применимости н использования метода в целом.

Для выделения ошибок необходимо понимание компьютером вводимой информации. Поскольку, язык м:чуинс"троительного чертежа является контекстно-зависимым, кроме пр-верки правил е-о построения, необходимо анализировать условност! п сочетаниях знаь^зих конструкций - В теории общей лгчгвистнки правилами .гастроония занимается синтактика, правилами интерпретаций языковых условностей - семантика и восприятием субъекта, прагматика. Эти г 1эдчлы объединяются в семиотшу. Т|.ким образом, для поччмания и анализа компьютером машиностроительного чертежа необходим семио.ичоский разбор языковых конструкций.

Во второй гляпе - "Семантический анализ машиностроительного чертежа" введены ограничения на геометрические примитивы, входящие о чертеж, и каждый из примитивов представлен в вида фрейма. Выделена иерврхичеекпя структура исходного чечтеиш. Предложен митод ео преобразования к шшу, наиболее приближенному к „ерэву. Найдены случпи, когда возможно сжатие графических данных. Обоснован выбор погрешности для обработки различных параметров геометрических примитивов. П казаны случаи структурной эквивалентное к частей иерархической структуры. '

В работе рассматриваются машиностроительные чертежи, включающие в себя только ортогональные проекции и состоящие из геометри-

ческих примитивов типа отрезок прямой, дуга, окружность и текст. Для геометрических примитивов выбрано представление в виде фреймов Пинского. У каждого фреЙми проанализированы значения слотов и демоны. Введены ограничения на фрейм типа "Текст", когда слот "Тип" принимает значения РАЗМЕРЫ, ШТРИХОВКА и некоторые другие

Фреймы разделены на два класса по принимаемым слотами значениям: геометрические и смысловые. Фрейм наэвии смысловым, если он не отображает конфигурацию объекта, но определяет расположение других фреймов. Фрейм назван геометрическим, «ели он определяет конфигурацию объекта

На основс понятий чертежа, определяемых ГОСТами, и выделенных фреймов, получены шесть уровней изучения языка машиностроительного чертежа (рис. на стр.11). На самом нижнем уровне - направляющие косинусы и полярное расстояние точки на чертеже. Далее по возрастанию точка, геометрический примитив, контур ил) местный вид, основной вид и дискурс. Проанализированы свойства иерархической структуры. Главное ее свойство - множественность связей между верняками, Ч1: ) вызывает сложность анализа. Поэтому необходим > изменить структуру тыким обр;;юм, чтобы количество связей было минимальным.

Для упрощения анализа и с целью использования предикатных правил предложено преобразование фреймов в обобщенные точки. Обобщенной точкой назван кортеж, состоящий из точки эгетремума и признака закона пришшша. Доказано, что каждый примитив можно пред-тавить в виде последовательности обобщенных точек Т^ «*| 4 ,и(>, где - - (0,) направляющие косинусы,

р^ - полярное расстояние, Т(- обобщенная точка примитива 1, признак закона примитива. Под признаком закона т понимается принадлежность точки определенному типу примитива и отн шеиие положения

Урбвен1

'«¿''А«' ]?:

6 О 6 О

Исходная и преобразованные иерархические структуры чертежа

примитива к осям координат Для гео! зтрических фреймов выделены 9 законов Так же рассмотрены законы для обобщеньях точек, принадлежащих смысловым фреймам Их выделено 14 Так кам замена п; имитивов на обобщенные точки дчет значительное увеличение количества вершин, то сформулированы в предикатном виде 4 правила сжатия информации

Определены погрешности с и с , по которым . можно судить о

О а

близости обобщенных точек. Разные точки ь должны совпадать, гоэ-тому расстояние между наиболее близкими точками, принадлежащими одному геометрическому фрейму, будет минимальным. Для отрезка такой величиной явл ется длина элемента, для дуги - хорда. На черте-ках часто бывает ось симметрии, которая депит примитив на два равные части Чтобы на совпали обобщенные точки оси и примитива, надо длину минимального элемента разделить на величину, немногим большую 2, с = Ь : 2.1, где - Ь - длина минимального отрезка для

к га 1 п п | п

геометрического примитива типа отрезок или хорда дуги. Угловая во-

личина не зависит от типа устройства ввода графической информации. В процессе производства, малым счи*ается угол меньше или равный по величине 15*. Тогда с будет равен 0.27.

О

Обобщенные точки Т и Т. объединяются в линии I. вида на

I 1 ПК

оснива определенных выше погрешностей:

Э Т, Т,« ^ з Т} пы 3 ^ ((|ог * са) «6 (|ВГ « св) « Ч»Г - «а> * <|Р,- а «„» «Т,. 1п) & (Т}е Ьо)).

Для каждой линии введен весовой коэффициент 1), как срединее полярных расстояний, составляющих лини» обобщенных точек. Так же введено понятие закона линии Е, как кортежа составляющих законов обобщенных точ-к а. Несколько параллельных линий, которые принадлежат одному виду, объединяются в семейство линий вида.

Эти построения позволили заменить '¿,3 и 4 уровни иерархической структуры: второй - на обобщенную точку, третий - на линию вида, четвертый - на семейство линий вида.

В преобразованной иерархической структуре неопределенности оптаются между 5 и 6 уровнями. Ыевду семействами линий, которые п. инадлежат разным видам, существ;, эт структурная эквивалентность (если нет разреза, совмещенного с ьидом), поэтому введены понятия различных типов семейств, зависящие от их структуры и входящих линий вида.

Семейство линий -названо упорядоченным Б', если каждый весовой коэффициент ее обобщенной линии Оольшз чем предыдущий и меньше чем последующий. Коэффициент первой линии равен 0, п последней - 1. 1, V Б 3 I и, в Б) & (Ц в < Й , „ £ >) (ч, ,< г,) *

1*2 1 I 1 & 1 1 1-1.1

• (а е Б') & ( 71''1 - т>; ,)). Далее т> « т>• и с - с : т»

» Чп Т)1 >-» •> к п

Семейство линий названо к-шолным 5", если в ном есть линия с; обобщенной точкой, у которой закон ш равен линии обрыва. Семейство линий названо полным 81у, если в 1'ем нет ни. одной линии обобщен- '

ной точкой, у которой закон ш равен линии оОрыаа. Полное семейство названо симметричный Sv, если у него существует линия спя (0,5 -с , 0,5 + с 1 и обобщенной точкой с законом ШПТ. Введено понятие

3 я

операции F над семейством S', которая каждый коэффициент линии т) меняет на 1 - ч. Симметричное семейство назовем однонагруженним Svl, если ранг полусеиейства до осевой линии не равен рангу полусемейства после осевой. Введена операция Fa над семейством S*1 такая, что после ее примёнения ранги подсемейств до Осевой линии и поело нее будут равны. Семейство Svl дополняется линиями по следующему закону : V S"1 3 L( Ц е Swl Э Lj Ь} в Svl

3 L Lo <• й ,• Ii ; 0> ( 1-т| т} ) •> { 1-1), «-л, ), где О - привез I К I J IU

знак отсутствия обобщенных точек в линии. Тогда F,( s") о S',

Доказано, что два параллельных полных семейства структурно эквивалентны друг другу если они синметричны или если „х ранги

, п-1

равны и величина Е 1,0 принадлежит промежутку [0,5 - с ,

I «а

0,5 + с ]. Структурная эквивалентность семейства s|v семейству означает. что необходимо опред лить, зквив лентны ли семейства по параметру ч или они будут эквивалентны посла применения к одному из них операция F .

Для сравнения неполных семейств с полни:и предложено:

1. Исключить обобщенные линии вида с законом линия обрыва;

2. Преобразовать неполный вид с обрывом слева по закону (1), справа - по закону (2). Где п - ранг полного упорядоченного са-

гва S^, am- неполного St

(1) S

к

(2) Э.

-14Ч. . - -гг-1- * . )+,> . ь * п-т

Ч — ц I < п-т"

и tJ

3. Рассмотреть два случая с~рунтурной эквивалентное и. соответствие обрыву может находиться справа ц игл слева 1-ч.

4. Полученные полные ряды и сравнить с рядом

Для чертежей с двумя "-идями проанализированы повторяющиеся параллельные семейства. Одиночное семейство.определяет еще один, дополнительный вид. Что позволяет най-и ошибки типа "пропуск прямой". ч

В результате преобразований для некоторых видов выявлена структурная эквивалентность друг другу и разрешен» множествен« .-ть связей моюду 5 и 4 уровнями иерархической структуоы

В третьей главе "Влияь'.'.е ошибок на восстановление трехмерного образа детали по чертежу" вводится контекстно-зависимая грамматика для выделения конфли"тны>. наборов. По конфликтным наборам выдвигаются гипотезы о типе поверхностей •Вкцелены продукционные привила разрешения конфликтов. Представлена методика уточнения граничной модели по составляющим контурам

Предполагается, что деталь может состоять только из комбинаций пяти трехмерных примитивов: тор. шар, конус, цилиндр, шкх-кость. Хотя в чертежах, состоящих из двумерных примитивов типа "отрезок прямой" к "дуга", могут быть более сложные объекты. Кроме того, приитто условие, что каждое ребро образовано пересечением только двух поверхностей.

Пусть имеется два полных, структурно эквивалентных, параллельных семейства Б и Б . Сопоставим каждой линии Ь ( I. »; Б ) 12 11111

линию Ьг) ( Ь2|е 32)- У каждой из линий Ц имеется кортеж составляющих законов £ . Зная эти законы можно выдвинут1, гипотезы о ти-

пах поверхностей, проходящих вдоль линии или заканчивающихся на ней.

Для разных законов о> из двух сопоставленных линий выделена контекстно-свободная грамматика для формирования конфликтных наборов с гипотезой о типе поверхности. На граммматику наложены предикатные отношения. В соответствии с алгоритмами, представленными в работе (Кучуганов В.Н. Автоматический анализ машиностроительных чертежей - Иркутск: Издательство Иркутского университета, 1985), выделены продукционные правила и предикатные ограничения для разрешения конфликтов. К контекстно-зависимой грамматике приписаны дополнительные ограничения, связанные с ошибкам., на чертеже. Цикл обхода выполняется только один раз. Неразрешенные конфликты предложено исправльгь в реж"ме диалога.

Для уточнения модели выдвинута следующая методика: зыделить контур, как отдельный объект; привязать все размеры, граничащие по линиям семейства с' обобщенными точкам., (графическими примитивами) входящим*' линию; рассчитать по размерам параметры элементов кок-тура; заменить рассчитанные примитивы, которые принадлежат только этому контуру или не расчитываются из других семейств или видов из-за отсутствию размеров; сравнить величину оассчитанных примитивов совпадающих по разным контурам. При неравенстве полученных результатов сделать вывод о несоответствии семантики размеров. Полученная граничная трехуровневая модель, состоящая из поверхностей, минимальных контуров и ребер, может бить исиользована в различных САПР для расчетных и конструкторских задач. Кр^ме того, не уточняя координаты примитивов и коэффициенты уравнений плоскостей, можно бистро получить.различные оценочные параметры проектируемого изгч-лия ( примерный объем, вес и т.д).

В четвертой глпво "Алгоритмы семиотического анализа машино-

строительного чертежа" выделены алгоритмы и требования, которым должел удовлетворять I мафический редактор для ввода и корректировки данных о деталях общемашинострогтельного применения. Представлены алгоритмы и структуры даннь-х для синтаксического и семанти-ческог I анализа. Выделены структуры дачных ..ля хранения граничной модели и описаны алгоритмы восстановления трехмерного образа по чертежу.

Сформулированы некоторь'1 требования для графического редактора: вводить графические примитивы, определенные в главе 2; поскольку погрешность выбирается по минималь юму элементу чертежа, то в эскизе все примитивы должны быть не нулевой длины,.- т.е. должна быть устранена проблема "дребезга кла1 ;ш"; для снятия неоднозначности в процесс* ввода чертежа использовать невербальные средства общения, а такжр некоторые другие, посвященные переносимости алгоритмов и удобству редактирования чертежа. Показаны информационные структуры данных для хртнения геометр .-.и детали.

Выделены информационные структуры и процедуры семиотического анализа машиностроительного чертежа. Процедуры семантического шш-Л5»та машиностроительного чертежа выполняют следующие действия: вычисляют погрешность для сравнения координат; находят системат.чес-кую ошибку; при необходимости, разбивают примитивы на составляющие, приводят виды к одному масштабу; при необходимости перерасчитывают координаты примитивов внутри определенных видов; определяют отношение между текстовыми и пазмерными примитивами; формируют последовательность обобщенных точек; строят линии и семейства линий из

обобщенных точек; анализируют отношения параллельных семейств меж-

«

ду собой.

Рассмотрены информационные структуры и процедуры формирования трехмерного образа детали по чертежу, состоящему чз, двух ,и более

видов. Они выполняют следующие действия: выделение конфликтных наборов по законам о обобщенных точек и формирование гипотез о типах по: ерхностей; сокращение многозначности гипотез о типе поверхности по смысловым примитивам и проверка семантики размеров; объединение следов поверхностей и устранение неоднозначности гипотез с помощью продукционных правил; выделение минимальных замкнутых контуров; установление топологического соседства поверхностей по общим ребрам и анализ гипотез о типах поверхностей по конфликтным набора;: поверхностей с общим ребром; формирование описаний поверхностей, контуров и ребер.

В пятой главе "Исследование алгоритмов се. иотического анализа чертежа" рассмотрена реализация графического редактрра и исследованы алгоритмы семиотического анализа. Показано, что большинство ошибок в чертежа может быть обнаружено по предложенной з работе методике обработки информации. Подсистема прошла три стадии реализации: на ЕС ЭВМ; на СИ ЗВИ и ДВК; персональных ЭВЦ типа 1В»«/РС.

Рассмотрены версии графического редактора, для последней версии отражены возможности, предо„'тавляемые пользователю. Так же описаны внедрения в учебный процесс и но производство.

Выделены уровни значимости и классы исправимости ошибок на чортзжо. По уровня значимости они разделами на три части. На 1-ый уропень, который вызывает остановку вычислительного процесса, отнесены ошибки в прагматике, на 2-ой уровень - остановки после выполнен«. процедуры - ошибки в семантике, на 3-.1Й уровень, не требующий остановки, - в синтаксисе. По отношению к исправляемости компьютером, ошибки разделены так же на три класа: исправимые компьютером, с равными альтернативами и неисправимые.'

Некоторые семантические ошибки можно определить тольк > во время выполнения процедур восстановления трехмерного образа. Неки-

-18вторые прагматичесгчв ошибки определяются в процессе функционирования программ семантического анализа. Это говорит о необходимости обработки чертежа по предложенной i етодике.

Далее в диссертации описань' реализации программ семлотическо-го-анализа чертежа. Обоснован выбор я?чка программирования, а так же показаны некоторые характеристики работы программ и отдельных процедур.

В настоящее время система семиотического анализа является экспериментальной. Результаты функцж жрования,'особенно при обнаружении альтернативных и неисправимых он :бок, выводятся в виде протокола и могут быть одновременно показаны на чертеже. Затруднения в организации диалога связаны с nf. /тиворечиями связных тек. тов и невербальных средств общения. При разрешении этого конфликта систему можно будет широко внедрять.

ОСНОВНЫь РЕЗУЛЬТАТ РАБОТЫ

В диссертации разработан метод семиотического анализа мвшшю-стюительного чертежа для выделения л исправления семиотических ошибок. В том числе:

1. Ограничены типы составляющих примитивов. Рассмотрены изображения, состоящие только из отрезков прямых, дуг, окружностей и текста. На текстовые примитивы также наложены ограничения. Каждый примитив предс-авлен в виде Фрейма. На основе представления геометрических данных и тестированных понятий графических изображений выделены шесть уровней изучения машиностроительного чертежа как текста .

2. Выявлены предикатные правила преобразования исходной иерархической структуры к виду, наиболее приближенному у дереву Обосно-

ван выбор погрешности для сравнения различных параметров геометрической информации.

3. ..роанализированы случаи сочётания геометрических примитивов, когда информация может быть сжата. Показано, что преобразованная иерархическая структура является размерной сеткой, используемой в методе проекционной машинной графики.

4. Классифицированы типы семейств линий и выделены случаи структурной эквивалентности семейстл линий между собой. Приведены правила преобразования видов с обрывом к полным изобретениям. Сформулированы правила обработки чертежей с одним или двумя видами.

5. Проанализированы алгоритмы восстановления .рехыерного образа детали по отношению к ошибкам, присутствующим на чертеже. Для этой цели : определена контечстно-свободная грамк. лтика для выделения конфликтных наборов с гипотезой о типе поверхности; налояи ны предикатные ограничения на грамматику; разработаны предикатные правила для разрешения конфликтов; выделен.: случаи семантических ошибок. возникающих при разрешении конфликта; предложена методиьа уточнения грубой граничной модели.

6. Разработаны алгоритмы графического редактора, с одной стороны приближенного по типу зходной информации к системам автоматического вьода чертежа, с другой - позволяющего эффективно редактировать ошибки, выявленные семиотическим анализатором чертежа. На основе требований, продъявлемых графическому редактору, предложены алгоритм!» синтаксического контроля графической информации, поступающей с других систем. Получены алгоритмы и речработаны структуры данных для семантического разбора машиностроительного чертежа. Рассмотрены н дополнены алгоритмы выделения грубой граничной мололи изображения детали, а так ше ее уточнения.

7. Рассмотрены этапы разработки программного обеспечения и зависи-

мость алгоритмов обработки графической информации от типа вычислительной техники и вида периферийного оборудования. Обоснован выбор компьютера и языка программирование- для реилизации графического редактора, удовлетворяющего требованиям, предъявленным алгоритмами семиотического анализч. Кратко рассмотоенр функциональное назначение входящих в графический редактор модулей. Показана простота его применения и описаны внедрения. Проанализированы э.апы развития программ семиотического анализа машиностроительного чертежа или эскиза. Обоснована схема обработки информацйи: Рассмотрен процесс диалога человек-компью'гер во время функционирования системы. Выделены уровни значимости и классы исправимости ошибок и противоречий на чертежах, выявляемых в процессе семиотического анализа. Показаны параметры работы и некоторые недостатки программ.

ПУБЛИКАЦИИ .

1. Бабушкин A.B., Голосов А.Н., Куч"ганов В.Н , Ложкин А Г , Лопаткин А.Е., Полмченкова Н.5. Система графического инженерного дичлога (ГИД)//Мигематическое обеспечение систем с машинной графикой. - Ижевск, Махачкала: Тез.докл. VI Всесоюзн. научно—ехи. сем., 1989.- С. 25.

2. Бабушкин A.B., Кузьмин В.Г., Кучуганов В.Н. .'"ложкин А.Г , Лопаткин А.Е. Пакет программ трехмерной графики для малых и персональтых ЭВМ//Математическое обеспечение систем с машинной графикой. - Ижевск: Тез. докл. V Всесоюзн.. научно-тсхн. сем., 1988. - С. 76-77.

3. Кучуганов В.Н., Захаров В.Н., Ложкин А.Г. Автоматизированная система кодирования и анализа машиностроительных чертежей// Методы и средства обработки сложноструктурированной семантически

насыщаниой графической информации. - Горький: Тез. докл. Всесовзн. конф., 1983. - С. 92.

4. Кучуганов В.Н., Лолкин А.Г. Автоматизированная система обучения конструировании на малых и персональных ЭВЫ// Компьютеризация информационных процессов в управлении народным хозяйством.

- Ы.: Тез. докл. Всесопзн. конф., 1988. - Т. 3. - С. 61-62.

б. Кучуганов В.Н., Ло.нкин А.Г. Семантический анализ разцерных элементов чертежа// Автоматизация и механизация трудоемкие процессов. - Тоз. докл. III респ. неуч.-техн. конф. молодых ученых

- Устинов: 1984. с.76-77.

6. Кучуганов В.Н., Ложкин А.Г. Система графического инженерного диалогп//Диалог "человек-ЭВМ". Часть 1.Базы знаний и экспертные систегы. Машинная графика. -Свердловск: Материалы конференции, 1989. - С. 122-125.

7. Кучуганов Q.II., Ложкин Л,Г., Фофилоз Ю.А. Диалоговое проектирование технологических процгасов в графической логико-информационной системе КАСКАД//КонсТрукторско-технологпческая информатика, автоматизированное издание папин и технологий/Под ред член-корр. АН СССР, проф. Ю.И.Солог!енцава. - П.: Тез. докл. Всесовзн. конф., 19В9. - С. 46

3. Ложкин А.Г. Анализ ошибок при нводе машиностроительного чертежа//Математнческоо обеспеченна систем с машшной графикой. -Ижевск: Тез. докл. V Всесовзн. научно—техн. сем., 1988. - С. 10', .

9. Лс$кнн А.Г., Голосов А.И. Аппаратурно-независнмая система анализа машиностроительного чертежа// Математическое обеспечение систем с машинной графикой. - Ижевсй - Тюмень: Тез. докл.

VII Всесовзн, научно-техн. сем., 1990. - С. 84-85. ' '

10. Ложкин А.Г. Метод формализации семантических отношен 1й в языке машиностроительного чертежа// Проектирование и изготовление

учталлопластыассогых конструкций. Межвуа. сб." научи. трудов. Ижевск: УдГУ. 1983.: С.81-86.

11. Ложкин А.Г. Подсистема семантического анализа маши.тст-рйительного чертежа// Методы и оедства обработки сложьой графической информации. - тез. докл. II "сесоюш. конф - Горький: 1965. С.164.

12. Ложкин А.Г. Семаи1 веское уточнение машиностроительного чертежа в системе КАСКАД// Системное проектирование гибких автоматизированных производств.- Тез. гокл науч.-прак. конф- Владимир: 19.44. : С.56-57.

13. Ложкин А.Г. Семантическое уточнение машиностроительного чертежа при полуавтоматическом вводе// Ыетоды и сг^дства обработки сложной графической информации. -Тез. докл. III Всесоюзн. Конф Часть 2.- Горьк-й: 1988. - С.55.

14. Ложкин А.Г. Семиотический анализ чертежа// Ученые Ижевского механического института - производству. ; Тез докл научн.-техк. конф. - Ииевск: 1990.'с,173

Годписано в пёчать 10.07.92, Формат 60x84/16. Бумага писчая. Шгоская печать. Усл.печ.'л„1,,39. Уч.-изд.л.1,25. - ; Тир-ж 100 экз. Закал

Редакционно-издатольский отдол Ижевского механичоского института. Ротапринт -V.'J /и.ГЛ

Адрес института и ротапрйнта:42Г>059, I-'аевок, Студсичоскля .v ,7.