劉一良，劉　弘，王吉華1.山東師范大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，濟南 2500142.山東省分布式計算機軟件新技術(shù)重點實驗室，濟南 250014

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面向STEP標(biāo)準(zhǔn)三維實例的結(jié)構(gòu)化查詢方法研究*

劉一良1,2+，劉弘1,2，王吉華1,2
1.山東師范大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，濟南 250014
2.山東省分布式計算機軟件新技術(shù)重點實驗室，濟南 250014

LIU Yiliang,LIU Hong,WANG Jihua.Research on STEP 3D instance oriented structured query method. Journal of Frontiers of Computer Science and Technology,2016,10(6):867-874.

摘要：在對三維實體描述STEP標(biāo)準(zhǔn)實例數(shù)據(jù)格式研究的基礎(chǔ)上，以STEP中性文件文本分割和解析為基礎(chǔ)，針對STEP標(biāo)準(zhǔn)文件的“不嚴(yán)格樹形結(jié)構(gòu)”，實現(xiàn)了一種面向STEP標(biāo)準(zhǔn)三維造型實例數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化查詢方法。

Received 2015-06,Accepted 2015-10.

CNKI網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先出版:2015-10-16,http://www.cnki.net/kcms/detail/11.5602.TP.20151016.1606.010.html對STEP標(biāo)準(zhǔn)文件的操作粒度進(jìn)行劃分，面向不同的操作粒度，給出了相關(guān)操作規(guī)則定義，并在實驗環(huán)境中得到了較好的實現(xiàn)效果。該方法對解決不依賴具體三維實體設(shè)計軟件的實例數(shù)據(jù)的存儲、管理、檢索、重用及面向STEP中性文件的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（product data management，PDM）具有較高的基礎(chǔ)性前研意義，對改進(jìn)異構(gòu)設(shè)計環(huán)境下產(chǎn)品數(shù)據(jù)的同步和協(xié)同設(shè)計（computer supported cooperative design，CSCD）具有較高的實現(xiàn)意義。

關(guān)鍵詞：STEP；STEP實例數(shù)據(jù)；結(jié)構(gòu)化查詢；數(shù)據(jù)交換

ISSN 1673-9418CODEN JKYTA8

Journal of Frontiers of Computer Science and Technology

1673-9418/2016/10(06)-0867-08

E-mail:fcst@vip.163.com

http://www.ceaj.org

Tel:+86-10-89056056

1　介紹

三維實體造型技術(shù)的成熟發(fā)展，使其成為機械工程和設(shè)計領(lǐng)域?qū)嶓w造型的首選方法和技術(shù)，多年來國內(nèi)外許多研究及商業(yè)機構(gòu)致力于三維產(chǎn)品的造型設(shè)計領(lǐng)域，出現(xiàn)了許多較為成熟的軟件和方法，如SolidWorks、Pro-E、OpenCascade、UG等，在其應(yīng)用逐步擴展的同時，大量的三維實體造型數(shù)據(jù)爆炸式增長，面向多種異構(gòu)造型設(shè)計軟件方法的多數(shù)據(jù)格式的三維實體數(shù)據(jù)的訪問、管理、語義識別[1]、檢索和重用成為新興的核心研究領(lǐng)域。本文在對基于STEP標(biāo)準(zhǔn)的三維實體描述中性文件.stp/.step中三維造型實例數(shù)據(jù)解析、語義識別研究的基礎(chǔ)上，提出并實現(xiàn)了一種面向STEP標(biāo)準(zhǔn)（ISO-10303：standard for the exchange of product model data）三維造型實例數(shù)據(jù)文件的結(jié)構(gòu)化查詢方法，對改善目前三維實體數(shù)據(jù)的動態(tài)訪問、管理、檢索、重用[2-3]及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（product data management,PDM）具有較高的基礎(chǔ)性前研意義，另外對改進(jìn)異構(gòu)設(shè)計環(huán)境下產(chǎn)品數(shù)據(jù)的同步和協(xié)同設(shè)計具有較高的實現(xiàn)意義。

本文采用如下結(jié)構(gòu)進(jìn)行闡述：第2章介紹相關(guān)研究工作；第3章闡述本文結(jié)構(gòu)化查詢所采用的STEP實例數(shù)據(jù)“不嚴(yán)格樹形結(jié)構(gòu)”；第4章對STEP標(biāo)準(zhǔn)文件結(jié)構(gòu)化查詢的操作粒度進(jìn)行劃分，給出操作規(guī)則定義；第5章給出相關(guān)實現(xiàn)實驗效果，并對本文方法的應(yīng)用領(lǐng)域和實現(xiàn)意義進(jìn)行闡述；第6章分析方法的改進(jìn)方向及下一步工作。

2　相關(guān)研究

STEP是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的描述整個產(chǎn)品生命周期內(nèi)產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)，用于產(chǎn)品信息的表達(dá)和數(shù)據(jù)交換的實現(xiàn)方法，提供了一種不依賴具體系統(tǒng)的中性機制，旨在實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的交換和共享。目前STEP標(biāo)準(zhǔn)的實例文件.stp/.step已經(jīng)逐步稱為異構(gòu)三維產(chǎn)品造型間數(shù)據(jù)傳遞的中性文件，其描述規(guī)范，格式轉(zhuǎn)化應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，在此不再贅述，本文實驗部分也已實現(xiàn)對STEP標(biāo)準(zhǔn)實例文件的遍歷、文本分割和EXPRESS語義識別。

EXPRESS語言（ISO10303-11）是STEP標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的面向?qū)ο蟮男畔⒛Ｐ兔枋稣Z言，用以描述集成資源和應(yīng)用協(xié)議，是記錄產(chǎn)品數(shù)據(jù)的建模語言，支持包括數(shù)據(jù)抽象、聚集和關(guān)聯(lián)在內(nèi)的數(shù)據(jù)建模能力。采用EXPRESS語言描述的STEP標(biāo)準(zhǔn)實例文件是一種對三維實體數(shù)據(jù)的靜態(tài)描述，沒有提供針對其中數(shù)據(jù)模型的訪問、數(shù)據(jù)交換更新的操作。針對STEP標(biāo)準(zhǔn)實例文件的數(shù)據(jù)交換操作，STEP標(biāo)準(zhǔn)中的ISO10303-22部分SDAI（standard data access interface）有相關(guān)說明，通過SDAI實現(xiàn)STEP標(biāo)準(zhǔn)實例數(shù)據(jù)的動態(tài)交換，國內(nèi)外已有相關(guān)研究。文獻(xiàn)[4-5]首先將STEP實例EXPRESS語言表述數(shù)據(jù)同關(guān)系數(shù)據(jù)庫間建立映射，然后將STEP標(biāo)準(zhǔn)實例數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)查詢接口實現(xiàn)STEP數(shù)據(jù)的動態(tài)交換，中間加了一層同關(guān)系數(shù)據(jù)庫的映射。通過STEP標(biāo)準(zhǔn)描述語言EXPRESS同具體程序設(shè)計語言的映射聯(lián)編，可實現(xiàn)具體程序設(shè)計語言環(huán)境下的STEP實例數(shù)據(jù)交換。浙江大學(xué)科研人員在文獻(xiàn)[6] STEP標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲界面SDAI及OSCAR的實現(xiàn)中，面向OODB-OSCAR實現(xiàn)了一種基于語言聯(lián)編的STEP數(shù)據(jù)交換方式（OSCAR系統(tǒng)是其自行開發(fā)的一個面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，實現(xiàn)STEP標(biāo)準(zhǔn)幾何，拓?fù)淠Ｐ皖惗x和對象實例），其研究工作的目的是實現(xiàn)STEP信息的存取、交換，并對各應(yīng)用功能模塊提供數(shù)據(jù)庫層次支持，數(shù)據(jù)交換依賴于此數(shù)據(jù)庫。文獻(xiàn)[7]對STEP中性文件數(shù)據(jù)交換及SDAI聯(lián)編實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的方式進(jìn)行比較，詳述了SDAI聯(lián)編實現(xiàn)的若干關(guān)鍵技術(shù)。

綜合比較，實現(xiàn)三維實例數(shù)據(jù)動態(tài)交互的方式可分為兩種：（1）SDAI語言聯(lián)編，其操作分類較為復(fù)雜，實現(xiàn)細(xì)節(jié)繁冗，且依賴于聯(lián)編實現(xiàn)語言的類型和數(shù)據(jù)格式同EXPRESS描述語言的映射，工作量巨大，軟件依賴性較高。（2）依賴于三維實例文件數(shù)據(jù)到具體數(shù)據(jù)庫的映射和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存儲，即需建立實例數(shù)據(jù)同關(guān)系數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)類型的映射，且基于大數(shù)據(jù)量的文本解析和數(shù)據(jù)庫存取。

本文實現(xiàn)的面向STEP標(biāo)準(zhǔn)實例數(shù)據(jù)文件的結(jié)構(gòu)化查詢操作旨在直接通過對STEP標(biāo)準(zhǔn)實例文件的解析，利用其數(shù)據(jù)間的“不嚴(yán)格樹形結(jié)構(gòu)”，以結(jié)構(gòu)化查詢的方式實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)文件間不依賴具體三維實體設(shè)計造型軟件，無特定數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)存，無特定語言的聯(lián)編約束的動態(tài)數(shù)據(jù)交換，以期實現(xiàn)針對STEP標(biāo)準(zhǔn)實例數(shù)據(jù)的管理、檢索[8-10]和重用的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。

3　STEP實例數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型解析及語義識別

STEP標(biāo)準(zhǔn)實例文件描述性實例數(shù)據(jù)是一種結(jié)構(gòu)化的文件，結(jié)構(gòu)關(guān)系采用的是一種“不嚴(yán)格的樹形結(jié)構(gòu)”，即采用STEP標(biāo)準(zhǔn)中由EXPRESS語言定義的應(yīng)用協(xié)議AP-P42，其幾何、拓?fù)?、幾何模型等關(guān)鍵字實例逐層嵌套組合，整體形成類樹形的文件結(jié)構(gòu)[11-13]，三維實體的核心構(gòu)成如SOLID、SHELL、FACE等分支，均滿足樹形結(jié)構(gòu)特征。本文定義，“不嚴(yán)格”的樹形結(jié)構(gòu)指滿足樹形結(jié)構(gòu)基本的“一對多”關(guān)系外，文件結(jié)構(gòu)中的分支節(jié)點或葉子節(jié)點存在共用，但不存在環(huán)形的孩子節(jié)點到父節(jié)點引用的結(jié)構(gòu)。以某STEP標(biāo)準(zhǔn)實例文件片段為例，其實例數(shù)據(jù)如下，“不嚴(yán)格樹形結(jié)構(gòu)”如圖1。

Fig.1　Non-perfect tree structure of STEP instance file圖1　STEP標(biāo)準(zhǔn)實例文件片段不嚴(yán)格樹形結(jié)構(gòu)

通過對STEP標(biāo)準(zhǔn)實例文件的文本分割解析和EXPRESS語義識別，利用這種不嚴(yán)格的樹形結(jié)構(gòu)所建立的STEP標(biāo)準(zhǔn)實例數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，提出面向STEP標(biāo)準(zhǔn)實例文件的結(jié)構(gòu)化查詢方法，直接面向STEP標(biāo)準(zhǔn)的實例數(shù)據(jù)、實例數(shù)據(jù)分支和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征劃分操作粒度，定義操作規(guī)則、操作集合，從而實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)文件間的動態(tài)數(shù)據(jù)交換。

4　面向STEP標(biāo)準(zhǔn)實例數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化查詢的規(guī)則及操作定義

本文在對STEP標(biāo)準(zhǔn)文件格式.stp/.step文件采用EXPRESS語言描述的實例數(shù)據(jù)解析的基礎(chǔ)上，根據(jù)所描述三維產(chǎn)品實體數(shù)據(jù)表述的“不嚴(yán)格樹形”結(jié)構(gòu)，直接面向標(biāo)準(zhǔn)實例文件整體或?qū)嵗龜?shù)據(jù)片段，首先對結(jié)構(gòu)化查詢面向STEP實例數(shù)據(jù)操作粒度進(jìn)行概念劃分；然后遵循結(jié)構(gòu)化查詢操作復(fù)雜度、操作間的嵌套實現(xiàn)順序給出相關(guān)操作定義，具體包括實例數(shù)據(jù)查詢，實例數(shù)據(jù)附加，實例數(shù)據(jù)刪除，實例數(shù)據(jù)插入，實例數(shù)據(jù)更新；同時對實現(xiàn)時遵循的規(guī)則給出相關(guān)說明，使操作過程和操作結(jié)果符合STEP標(biāo)準(zhǔn)文件中實例數(shù)據(jù)間的結(jié)構(gòu)特征。

4.1結(jié)構(gòu)化查詢操作粒度劃分

本文通過對STEP標(biāo)準(zhǔn)實例文件的“不嚴(yán)格樹形結(jié)構(gòu)”深度遍歷實現(xiàn)文本分割；根據(jù)STEP標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用協(xié)議AP-P42的定義，EXPRESS語言定義的實例表述類型可以分為幾何、拓?fù)浜蛶缀文Ｐ?類，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)語義識別，獲取實例節(jié)點數(shù)據(jù)和分支實例數(shù)據(jù)，可以將結(jié)構(gòu)化查詢的操作粒度規(guī)范為面向節(jié)點和面向分支兩類。給出相關(guān)定義。

定義1（幾何實例分支）表述復(fù)雜參數(shù)曲線和復(fù)雜參數(shù)曲面的實例數(shù)據(jù)，包括解析曲線、曲面的參數(shù)化表述數(shù)據(jù)以及相關(guān)空間坐標(biāo)、坐標(biāo)軸的位置信息。

定義2（幾何實例節(jié)點）基本的點、向量，標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)曲線、標(biāo)準(zhǔn)體元的表述數(shù)據(jù)，一般被幾何分支或拓?fù)浞种?，以表述更加?fù)雜的三維實體數(shù)據(jù)。

定義3（拓?fù)鋵嵗种В┗镜耐負(fù)鋵嶓w頂點、邊、面和拓?fù)涞亩x以及構(gòu)成路徑、環(huán)、殼拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基本實體的集合。

4.2結(jié)構(gòu)化查詢規(guī)則定義

本文提出的結(jié)構(gòu)化查詢產(chǎn)生的結(jié)果實例數(shù)據(jù)，邊形成規(guī)則，面形成規(guī)則，殼形成規(guī)則符合三維實體造型的歐拉原則及STEP成型的開閉原則，具體規(guī)范化定義如下。

定義4（曲線封閉規(guī)則）兩個端點為同一個點的曲線。

定義5（曲線非封閉規(guī)則）具有兩個不同端點的曲線。

定義6（曲面封閉規(guī)則）一個連通的二維流形，它將空間正好分成兩個連通部分，且其中一部分是有限的。

定義7（曲面非封閉規(guī)則）一個具有邊界但并不封閉的流形，它或者是無限的，或者是把空間僅分成兩個連通部分的曲面。

定義8（殼封閉規(guī)則）由多個面/曲面構(gòu)成的連通的二維流形，它將空間正好分成兩個連通部分，且其中一部分是有限的。

定義9（殼非封閉規(guī)則）一個由多個面/曲面構(gòu)成的連通的二維流形，具有邊界但并不封閉的流形，它或者是無限的，或者是把空間僅分成兩個連通部分的曲面。

4.3實例數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化查詢操作

分別以實例分支或?qū)嵗?jié)點為操作粒度，將面向STEP標(biāo)準(zhǔn)實例數(shù)據(jù)文件的結(jié)構(gòu)化查詢定義為下述操作。

4.3.1實例數(shù)據(jù)查詢

STEP應(yīng)用協(xié)議關(guān)鍵字查詢：在目標(biāo)step文件中查找指定STEP應(yīng)用協(xié)議類型的實例，獲取同類型實例標(biāo)號。以MANIFOLD_SOLID_BREP為例，其結(jié)構(gòu)化查詢實現(xiàn)：

相關(guān)API方法實現(xiàn)：

實例數(shù)據(jù)查詢操作StpQuery：在目標(biāo)stp文件中，查找指定標(biāo)號的節(jié)點或以該節(jié)點為根節(jié)點的分支結(jié)構(gòu)；獲取節(jié)點或分支的實例定義序列。以上述MANIFOLD_SOLID_BREP結(jié)果為例，實例集合為{#607, #610，#613，#616，#619，#622，#625，#628，#631}，結(jié)構(gòu)化查詢實現(xiàn)：

StpQuery from stpFilename where keyNum=destNum：

相關(guān)API方法實現(xiàn)：

4.3.2實例數(shù)據(jù)附加

stp實例文件中附加實例定義數(shù)據(jù)，附加數(shù)據(jù)源來自實例數(shù)據(jù)的查詢結(jié)果，附加過程中應(yīng)遵循的規(guī)則：對目標(biāo)文件中已經(jīng)存在的STEP實例標(biāo)號，重新指定數(shù)據(jù)源中的標(biāo)號，保證標(biāo)號唯一；對目標(biāo)文件中不存在的STEP實例標(biāo)號，直接追加。以追加實例數(shù)據(jù)data為例，其結(jié)構(gòu)化查詢實現(xiàn)：

4.3.3實例數(shù)據(jù)刪除

在stp文件類樹形結(jié)構(gòu)中刪除實例數(shù)據(jù)，刪除數(shù)據(jù)源來自實例數(shù)據(jù)查詢結(jié)果，刪除指定節(jié)點及以該節(jié)點為根節(jié)點的分支結(jié)構(gòu)的實例定義數(shù)據(jù)。刪除過程中應(yīng)遵循的規(guī)則：保留目標(biāo)文件中存在復(fù)用的標(biāo)號，對目標(biāo)文件中使用度為1的標(biāo)號，刪除。以刪除實例數(shù)據(jù)data為例，其結(jié)構(gòu)化查詢實現(xiàn)：

4.3.4實例數(shù)據(jù)插入

在stp文件類樹形結(jié)構(gòu)中插入實例數(shù)據(jù)，插入數(shù)據(jù)源來自實例數(shù)據(jù)查詢結(jié)果，插入節(jié)點或以插入節(jié)點為根節(jié)點的分支結(jié)構(gòu)。插入過程分為兩步：

（1）插入實例數(shù)據(jù)附加，解決標(biāo)號沖突問題。

（2）插入點實例數(shù)據(jù)更新，如shell#149=CLOSED_ SHELL('',(#80,#95,#109,#123,#136))；中插入一個新的face#274，其實例數(shù)據(jù)為data，shell節(jié)點更新數(shù)據(jù)為dParam，其結(jié)構(gòu)化查詢實現(xiàn)：

4.3.5實例數(shù)據(jù)更新

在stp文件類樹形結(jié)構(gòu)中更新實例數(shù)據(jù)，按照面向STEP標(biāo)準(zhǔn)實例文件結(jié)構(gòu)查詢的操作粒度，可以將更新操作分為分支粒度更新操作和實例參數(shù)粒度的更新操作。

（1）實例參數(shù)更新操作StpUpdateParam。在stp文件類樹形結(jié)構(gòu)中，對指定標(biāo)號的節(jié)點的參數(shù)進(jìn)行修改，可轉(zhuǎn)換為目標(biāo)實例數(shù)據(jù)替換源實例數(shù)據(jù)的操作，更新目標(biāo)數(shù)據(jù)來自實例數(shù)據(jù)查詢操作。如更新笛卡爾點#137為dParam=CARTESIAN_POINT('',(1.E0, 2.2939E2,0.E0))；其結(jié)構(gòu)化查詢實現(xiàn)：

相關(guān)API方法實現(xiàn)：

（2）分支粒度更新操作StpUpdateBranch。該操作可轉(zhuǎn)換為以下操作：①根節(jié)點實例參數(shù)更新操作；②實例數(shù)據(jù)的刪除操作；③實例數(shù)據(jù)追加操作。更新目標(biāo)數(shù)據(jù)和源數(shù)據(jù)均可由結(jié)構(gòu)化查詢操作獲取。如修改shell#12中的面#23為新設(shè)計面#34，可轉(zhuǎn)換為#23面分支的刪除操作及#34新設(shè)計面的插入操作，其中實例參數(shù)目標(biāo)數(shù)據(jù)為dParam，#34實例數(shù)據(jù)為dData，#23實例數(shù)據(jù)為sData，其結(jié)構(gòu)化查詢實現(xiàn)：

相關(guān)API方法實現(xiàn)：

5　實驗用例及應(yīng)用

5.1實驗效果

本文所述面向STEP標(biāo)準(zhǔn)實例數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化查詢方法，通過Java語言實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化查詢語句的功能API，在實驗環(huán)境中得到了較好的實現(xiàn)效果。

（1）對圖2所示的STEP標(biāo)準(zhǔn)實例文件oilsprt_ Asm-203.stp，MANIFOLD_SOLID_BREP實例查詢回顯得到的實例數(shù)據(jù)同源文件對比查詢效果如圖3和圖4所示。

（2）實例數(shù)據(jù)刪除操作。以刪除surface1-214. STEP實例文件中OPEN_SHELL面#11和#14為例，刪除效果如圖5所示。

刪除前STEP節(jié)點描述數(shù)據(jù)：

刪除后STEP節(jié)點描述數(shù)據(jù)：

Fig.2　STEPentity圖2　STEP實例

F ig.3　Query result 1圖3　查詢效果1

Fig.4　Query result 2圖4　查詢效果2

Fig.5　Delete operation of STEP entity圖5　STEP實例刪除操作

（3）在file：pmi-1.stp設(shè)計過程中，采用實例數(shù)據(jù)插入操作增加多個增量面，如在#907=CLOSED_SHELL ('',(#460,#475,#488,#504,#519,#532,#548,#563,#576, #592,#607));實例中插入ADVANCED_FACE#620，#636并附加相關(guān)實力分支數(shù)據(jù)的過程效果圖如圖6所示。

（4）使用節(jié)點實例數(shù)據(jù)更新操作修改CARTESIAN_ Point#61與#63坐標(biāo)參數(shù)得到的效果圖如圖7所示。

執(zhí)行StpUpdate(#61,);StpUpdate(#63,)之前stp文件數(shù)據(jù)：

Fig.6　Insert operation of entity圖6 實例數(shù)據(jù)插入操作

Fig.7　Update operation of entity圖7　實例參數(shù)更新操作

執(zhí)行StpUpdate（#61，..）;StpUpdate（#63，）之后文件數(shù)據(jù)：

5.2應(yīng)用領(lǐng)域

本文提出的面向STEP標(biāo)準(zhǔn)實例數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化查詢方法，面向STEP實例數(shù)據(jù)文件，不依賴于數(shù)據(jù)庫及SDAI同其他程序設(shè)計語言的聯(lián)編，不依賴具體三維實體設(shè)計環(huán)境，采用Java字符處理數(shù)據(jù)，能夠?qū)崿F(xiàn)三維實體數(shù)據(jù)的動態(tài)交換，具有較為廣泛的應(yīng)用。

（1）協(xié)同設(shè)計增量數(shù)據(jù)傳輸。協(xié)同設(shè)計中，異地異構(gòu)環(huán)境下，三維實體數(shù)據(jù)經(jīng)由本地設(shè)計軟件轉(zhuǎn)換為STEP標(biāo)準(zhǔn)的中性文件，采用本文給出的方法，以嵌入式插件的方式集成到協(xié)同設(shè)計環(huán)境下，協(xié)同設(shè)計通信元可輕量化為面向協(xié)同設(shè)計的增量數(shù)據(jù)，異地回顯，對解決三維協(xié)同設(shè)計過程中的大數(shù)據(jù)量傳輸，提高協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)的并發(fā)性、實時性和一致性具有較好效果。

（2）三維實體拆裝及輕量化顯示。針對復(fù)雜三維實體造型數(shù)據(jù)的復(fù)用和PDM，通過STEP標(biāo)準(zhǔn)實例數(shù)據(jù)解析、特征提取[14-15]、相似度計算、檢索、模型識別，可實現(xiàn)復(fù)雜三維產(chǎn)品的拆裝和輕量化顯示。

6　結(jié)論及下一步工作

本文在對STEP標(biāo)準(zhǔn)、EXPRESS描述語言研究的基礎(chǔ)上，利用文本分割、語義識別技術(shù)，面向采用“不嚴(yán)格樹形結(jié)構(gòu)”為組織方式的三維實例數(shù)據(jù)，提出了一種以結(jié)構(gòu)化查詢的方式實現(xiàn)三維產(chǎn)品實例數(shù)據(jù)動態(tài)交互的方法，并在實驗環(huán)境中得到了較好的效果，對改進(jìn)三維產(chǎn)品實例數(shù)據(jù)的存儲、管理、動態(tài)交互有很好的實現(xiàn)意義。但在實例場景信息解析，實體面的拓?fù)湫纬梢?guī)則，體形成規(guī)則方面有待進(jìn)一步研究完善；在結(jié)構(gòu)化查詢方法的引入方式上可進(jìn)一步改進(jìn)，以期獲得更為廣泛的嵌入式應(yīng)用。另外，對結(jié)構(gòu)化實例數(shù)據(jù)的特征提取、模式識別方法進(jìn)行研究，以實現(xiàn)實例數(shù)據(jù)的智能化查詢、檢索更新是下一步工作的重點。

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LIU Yiliang was born in 1981.He received the M.S.degree in computer science from Shandong Normal University in 2007.Now he is a lecturer at Shandong Normal University.His research interests include pattern recognition,3D modeling and retrieval,etc.

劉一良（1981—），男，山東招遠(yuǎn)人，2007年于山東師范大學(xué)獲得碩士學(xué)位，現(xiàn)為山東師范大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院講師，主要研究領(lǐng)域為模式識別，三維實體建模及檢索等。主持省級項目1項，參與國家自然科學(xué)基金項目2項。

LIU Hong was born in 1955.She received the Ph.D.degree from Institute of Computing Technology,Chinese Academy of Sciences in 1998.Now she is a professor and Ph.D.supervisor at Shandong Normal University.Her research interests include artificial intelligence and computer aided design,etc.

劉弘（1955—），女，山東濟南人，1998年于中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所獲得工學(xué)博士學(xué)位，現(xiàn)為山東師范大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院院長、教授、博士生導(dǎo)師，主要研究領(lǐng)域為人工智能，計算機輔助設(shè)計等。發(fā)表學(xué)術(shù)論文100余篇。

WANG Jihua was born in 1965.He received the Ph.D.degree from Shandong Normal University in 2009.Now he is a professor and M.S.supervisor at Shandong Normal University.His research interests include intelligent CAD design and 3D data analysis,etc.

王吉華（1965—），男，山東煙臺人，2009年于山東師范大學(xué)獲得博士學(xué)位，現(xiàn)為山東師范大學(xué)教授、碩士生導(dǎo)師，主要研究領(lǐng)域為智能CAD設(shè)計，三維數(shù)據(jù)分析等。

+Corresponding author:E-mail:156642116@qq.com

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

中圖分類號：TP391.72

doi:10.3778/j.issn.1673-9418.1506069

Research on STEP3D Instance Oriented Structured Query Method?

LIU Yiliang1,2+,LIU Hong1,2,WANG Jihua1,2
1.College of Information Science and Engineering,Shandong Normal University,Jinan 250014,China
2.Shandong Provincial Key Laboratory for Distributed Computer Software Novel Technology,Jinan 250014,China

Abstract:Based on the research on STEP and its standard file format,through the text segmentation and parse and the research on the“non-perfect tree typed”structure used in the.stp/.step file,this paper proposes a new STEP 3D instance oriented structured query method on STEP instance data exchanging.Firstly,this paper categories the structured operation granularity,then defines the structured query operation and the rules that each operation should follow, and well realizes this method in lab environment.Through this method proposed,authors look forward to great improvement in 3D data reusing,storage,dynamically exchanging,retrieval and other future development in PDM (product data management),its application in CSCD(computer supported cooperative design)can also improve the consistency,concurrency in heterogeneous CSCD system.

Key words:STEP;STEP instance data;structured query;data exchanging

*The National Natural Science Foundation of China under Grant Nos.61472233,61402269(國家自然科學(xué)基金);the Science and Technology Foundation for High School of Shandong Province under Grant No.J14LN09(山東省高等學(xué)?？萍加媱濏椖?.