[发明专利]一种工业机械设计场景下基于参数微调的通用设计方法

说明书

本发明公开了一种工业机械设计场景下基于参数微调的通用设计方法，包括：对数据库中的历史设计方案分类，基于分类的设计方案，进行概念抽象；将抽象设计方案中零部件的可驱动参数与历史设计方案中的零件参数特征数据进行绑定；为现有设计场景匹配抽象设计方案；将抽象设计方案放置到现有设计场景中；基于可驱动参数构建预测值，并基于现有设计场景的目标值，构建预测值与目标值的损失函数，并基于抽象设计模型的零部件可驱动参数对预测值进行变换，获取损失函数的梯度值；求得损失函数的最优下降方向，更新抽象设计方案的可驱动参数值，反复迭代直至最小损失值，并将此时可驱动参数值作为抽象设计模型在当前场景下的最优机械设计方案。

技术领域

本发明涉及机械设计技术领域，特别涉及一种工业机械设计场景下基于参数微调的通用设计方法。

背景技术

在机械设计领域存在着大量的历史机械设计方案，当设计工程师拿到一个设计场景时，往往倾向于从历史机械设计方案中寻找一套与之类似或者部分满足设计需求的方案对其进行修改。一般的方法是通过设计工程师手动调整设计方案的尺寸参数使之符合设计需求，或是梳理这套方案的规则生成逻辑，通过编写一些针对这类方案的程序规则，生成符合当前的设计需求的最终方案。这类的方法至少存在以下缺点：

涉及到大量的修改工作，且通用性差，无法满足现代设计的高效运转的需求。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种工业机械设计场景下基于参数微调的通用设计方法，将满足设计场景的需求问题转换为一个通用的数学最优解问题，通过梯度更新的方式求解当前问题的最优解，从而得到符合当前设计需求的最优参数，生成对应场景的机械设计方案。所述技术方案如下：

本发明提供了一种工业机械设计场景下基于参数微调的通用设计方法，基于历史机械设计方案库生成待设计的方案，所述历史机械设计方案库中存储有多个历史设计方案，所述通用设计方法包括以下步骤：

S1、对历史机械设计方案库中的历史设计方案进行分类，得到不同种类的设计场景；

S2、基于划分得到的设计场景，对其相应的设计方案进行概念抽象，以构造对应的抽象设计方案，所述抽象设计方案包括多个零部件；

S3、将所述抽象设计方案中零部件的可驱动参数与历史设计方案中的零件参数特征数据进行绑定，并为所述抽象设计方案标定坐标系，所述坐标系包括坐标原点及三维坐标轴；

S4、根据待设计的现有设计场景特征，匹配对应的抽象设计方案；

S5、根据待设计的现有设计场景坐标系以及需要放置的坐标值，利用抽象设计方案与现有设计场景坐标系的对应关系，对抽象设计场景进行平移和/或旋转操作，将所述抽象设计方案放置到所述现有设计场景中；

S6、定义预测值与目标值的损失函数，其中，预测值为所述抽象设计方案对现有设计场景的执行区坐标值，目标值为现有设计场景的RPS点坐标值；并变换所述抽象设计方案中零部件的可驱动参数值以变换所述预测值，包括基于所述抽象设计方案的抽象模型对所述现有设计场景的尺寸参数进行变换、对所述抽象设计方案的零部件进行平移和/或旋转；

S7、基于变换前的预测值和变换后的预测值，获取所述损失函数的梯度值；

S8、根据所获取的梯度值，求得所述损失函数的最优下降方向，更新所述抽象设计方案中零部件的可驱动参数值，然后反复迭代直至损失值小于预设的阈值，并将此时的可驱动参数值作为该抽象设计方案在现有设计场景下的最优机械设计方案。

可选地，步骤S2中对设计方案进行概念抽象包括抽象为针对不同位置的设计场景、抽象为不同的放置位置、抽象为不同零部件尺寸参数的设计方案中的一种或多种，其中，所述放置位置为夹具与现有设计场景中RPS点的相对位置。