工程CAD作为计算机辅助设计领域中的一个重要分支,涉及石油、化工、建筑、纺织、桥梁、公路等众多领域,对国民经济发展起着举足轻重的作用。在工程设计领域,由于流程工厂建设投资的逐年增长以及应用范围的不断扩大,导致流程工厂的复杂度不断增加,流程工厂CAD模型的数量也与日俱增。模型管理难度大、设计效率低成为当前工程设计所面临的主要问题。为解决上述问题,本文以流程工厂CAD模型为主要研究对象,结合实际的工程应用需求,对三维工程模型的检索及智能设计技术展开研究。论文首先有针对性地提出了工程CAD模型的统一表示方法和相似性评价原则;然后分别研究了流程工厂三维模型的全局、局部相似性度量算法,以及二维工程图与三维模型的相似性度量算法;最后通过挖掘模型中隐含的设计规则,实现了流程工厂设计中的智能预测。本文的主要成果有:(1)工程CAD模型的统一表示和相似性评价原则工程设计标准的约束导致工程CAD模型在内容结构、绘制比例和图形表达等方面存在异构性。鉴于以上领域特性,本文首先提出了一种针对异构工程CAD模型的统一表示方法。通过结合模型的拓扑结构和工程属性,该表示方法将异构的工程CAD模型统一表示为属性图结构,然后利用属性图的相似性来衡量对应模型的相似程度。然后,结合实际的工程经验知识,本文制定了工程CAD模型的相似性评价原则。该评价原则认为,如果工程CAD模型描述的是相同的拓扑结构,那么它们就是相似的。模型的统一表示和相似性评价原则为后续相似性度量算法的研究奠定了基础。(2)基于拓扑连接关系分布的三维模型全局相似性度量算法流程工厂CAD模型的复杂性表现在构件数量巨大、拓扑关系复杂。鉴于不同的流程工厂模型,其拓扑连接关系的种类和数量会有所差异,本文首先提出了一个用于统计模型拓扑连接关系分布情况的关系树模型;然后将拓扑连接关系分布情况作为模型的特征,通过计算特征之间的相似性来度量对应三维模型的相似程度。(3)基于编辑距离的三维模型局部检索算法最小编辑距离算法是图相似性研究中经典的算法之一。本文将最小编辑距离的相关思想引入流程工厂三维模型的局部检索,首先设定编辑距离阈值,然后根据已有的局部模型,在目标模型中查找与之相似的局部模型:若已有局部模型与目标局部模型的最小编辑距离超过阈值,则取消当前查找,重新进行检索;若已有局部模型与目标局部模型的最小编辑距离在阈值范围内,则认为二者相似,返回该目标局部模型。(4)基于拓扑结构的二维工程图与三维模型的相似性度量方法鉴于工程CAD模型的领域特性,同一工程项目所产生的各类二维工程图与三维模型所维护的拓扑结构是一致且不变的。因此,本文提出的二维工程图与三维模型的相似性度量方法以构件之间的拓扑连接关系作为模型的主要特征,通过计算特征之间的相似性来衡量二维工程图与三维模型的相似程度。(5)流程工厂设计中的规则挖掘和智能预测算法.流程工厂设计中有大量隐含存在的设计规则,将这些规则提炼出来用于智能预测可以有效地提高模型的设计效率。本文将数据挖掘技术与计算机辅助设计相结合,以模型中构件间的拓扑关联关系为基础,结合关联挖掘的相关思想,首先提出了一个规则挖掘算法,用于从大量历史模型中挖掘出相应工程应用背景下的设计规则;然后提出了一个智能预测算法,旨在将挖掘到的设计规则应用于未来设计中的智能预测。该论文首先实现了流程工厂三维模型的全局、局部相似性度量,以及二维工程图与三维模型之间的相似性度量,不仅促进了工程CAD模型检索技术的发展,且对于模型的管理和重用具有重要作用;其次实现了流程工厂设计中的规则挖掘与智能预测,不仅有助于提高工程设计效率,且对于推动工程设计智能化的发展具有一定的理论价值。