Manufacturing Feature Recognition With 2D Convolutional Neural Networks

Feature recognition is a critical sub-discipline of CAD/CAM that focuses on the design and implementation of algorithms for automated identification of manufacturing features. The development of feature recognition methods has been active for more than two decades for academic research. However, in this domain, there are still many drawbacks that hinder its practical applications, such as lack of robustness, inability to learn, limited domain of features, and computational complexity. The most critical one is the difficulty of recognizing interacting features, which arises from the fact that feature interactions change the boundaries that are indispensable for characterizing a feature. This research presents a feature recognition method based on 2D convolutional neural networks (CNNs). First, a novel feature representation scheme based on heat kernel signature is developed. Heat Kernel Signature (HKS) is a concise and efficient pointwise shape descriptor. It can present both the topology and geometry characteristics of a 3D model. Besides informative and unambiguity, it also has advantages like robustness of topology and geometry variations, translation, rotation and scale invariance. To be inputted into CNNs, CAD models are discretized by tessellation. Then, its heat persistence map is transformed into 2D histograms by the percentage similarity clustering and node embedding techniques. A large dataset of CAD models is built by randomly sampling for training the CNN models and validating the idea. The dataset includes ten different types of isolated v features and fifteen pairs of interacting features. The results of recognizing isolated features have shown that our method has better performance than any existing ANN based approaches. Our feature recognition framework offers the advantages of learning and generalization. It is independent of feature selection and could be extended to various features without any need to redesign the algorithm. The results of recognizing interacting features indicate that the HKS feature representation scheme is effective in handling the boundary loss caused by feature interactions. The state-of-the-art performance of interacting features recognition has been improved

Análisis y procesado tecnológico del modelo sólido de una pieza para determinar sus elementos característicos de mecanizado

Una de las primeras etapas en la Planificación de Procesos asistida por ordenador, para procesos de mecanizado por arranque de material, consiste en identificar las zonas de material a eliminar en el bruto de partida para generar la pieza. El resultado es un conjunto de entidades llamadas: Elementos Característicos de Mecanizado, que tienen una clara relación con las operaciones de mecanizado. Al procedimiento de obtención automática de estas entidades se le denomina: reconocimiento automático de Elementos Característicos de Mecanizado (AFR, Automatic Feature Recognition), en el que partiendo del modelo 3D del bruto y de la pieza se establecen las entidades de trabajo adecuadas (Elementos Característicos de Mecanizado). Estas entidades contienen la información necesaria para poder llevar a cabo una Planificación de Procesos automática. A su vez, la información se va completando y ampliando a medida que se avanza en las etapas de la Planificación. En la Tesis se plantea el reconocimiento automático de Elementos Característicos de Mecanizado como una de las primeras etapas de la Planificación de Procesos, y que permite el enlace con el diseño asistido por ordenador. Este reconocimiento debe tener un planteamiento dinámico, ofreciendo distintas opciones. Su solución no debe ser una entrada estática, prefijada, para el resto de etapas de la Planificación. El proceso de reconocimiento está fuertemente influenciado por conceptos y decisiones de índole tecnológico (tipos de herramientas, movimientos característicos de los procesos, influencia del corte vinculado, ), que lo guían y que permiten obtener resultados válidos en la aplicación destino: el mecanizado. Atendiendo a este planteamiento, la Tesis ofrece una solución general y completa al proceso de reconocimiento automático de Elementos Característicos de Mecanizado, teniendo en cuenta a los llamados procesos convencionales (torneado, fresado, limado, rectificado, etc.). La solución propuesta no se restringe a piezasGutiérrez Rubert, SC. (2007). Análisis y procesado tecnológico del modelo sólido de una pieza para determinar sus elementos característicos de mecanizado [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1963Palanci