基于尺寸约束文本的工业设计模型生成方法、装置及介质

本发明涉及计算机辅助设计（cad）、计算机图形学与三维建模领域，尤其涉及一种面向产品结构建模的、基于自然语言尺寸约束解析与三维网格几何一致性校验的三维模型生成与校正方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、随着工业设计、智能制造与数字内容生产的发展，产品外观与结构方案从“二维图纸驱动”逐步演进为“参数化三维模型驱动”。在家具家居、消费电子、装备零部件以及定制化产品等场景中，设计输入往往并非严格的工程图，而是来源于需求文档、采购规格、投标文件、专利说明、沟通邮件或语音转写等自然语言文本。该类文本通常以“宽约x、高约y”“范围为a至b”“不超过/不少于”“按1:2比例”“与某部件等宽”等方式描述尺寸要求，并伴随单位混用（mm、cm、m、英寸）、近似词（约、左右）、条件词（当…时、至少、至多）以及隐含参照对象（与门框齐平、与台面等高）等特征。如何将上述非结构化描述可靠地转换为可计算、可校验、可追溯的尺寸约束集合，并进一步驱动三维模型生成，是当前工程与设计数字化中的关键问题之一。

2、现有技术中，一类方案依赖人工将需求文本整理为参数表，再在cad软件中以草图约束、尺寸标注和特征建模方式构建三维模型。该类方案具有可控性强的优点，但存在效率低、对工程经验依赖强、可复用性差等问题，且在多轮沟通迭代中容易引入人为录入错误或遗漏。另一类方案尝试通过自然语言处理实现尺寸信息抽取与结构化，但多数仅能提取“数值+单位”的浅层信息，难以处理区间、比较运算、组合约束与跨句指代等复杂表达；并且在尺寸之间存在比例、相等、关联推导的情况下，仅有单点尺寸抽取不足以形成一致的约束系统。还有一些方案将文本解析结果直接用于生成或检索三维模型，但缺少严格的几何一致性验证机制，容易出现生成模型与规格不符的情况，导致后续返工成本较高。

3、进一步地，在三维模型表示方面，常见的参数化建模以特征树为核心，便于保持尺寸约束与几何拓扑的可编辑性，但其对输入约束的完备性与一致性要求较高：一旦约束矛盾（例如下界大于上界、同一尺寸被多处赋值且不一致、比例关系与绝对值同时存在冲突等），求解器可能无法收敛或产生不稳定解。与之对应，三维网格模型在视觉与渲染上更通用，但网格天然缺少显式参数语义，尺寸调整往往依赖缩放、形变或重建操作；若缺少可靠的“测量—评估—迭代”闭环机制，难以保证网格模型在整体宽高深、关键孔距、厚度、倒角等指标上满足预设要求。尤其在多部件装配场景中，单一部件的尺寸偏差会被装配累积放大，导致干涉、间隙超差或装配失败。

4、其中，尺寸需求文本中的不确定性与模糊性也是工程落地的难点。诸如“约”“左右”“不小于”“不超过”“尽量薄”“接近”等词汇需要被映射为可执行的容差模型或优化目标；不同来源文本可能对同一指标给出不同数值，或者在单位换算、四舍五入、口径差异（外形尺寸与安装尺寸）方面存在冲突。现有技术往往缺少统一的冲突消解策略与可解释的偏差度量，无法在保证关键约束优先满足的同时，对非关键约束进行合理让步；也难以提供可追溯的依据说明“为何该模型被判定合格/不合格”以及“偏差来自哪些约束”。

5、在模型生成与验证环节中，许多现有方案仅对单一尺度进行校验，例如仅验证整体包围盒尺寸，未能覆盖比例关系、局部关键尺寸、装配接口尺寸等多层级指标；或者仅在生成后进行一次性校验，缺少将校验结果反馈至布局规划、草图构建或网格调整的迭代优化过程，从而难以在复杂约束下获得稳定可行的模型输出。对于需要自动生成草图构建指令序列、并在不同cad/建模内核之间迁移的场景，约束表示、单位体系、坐标系定义及测量口径不一致也会进一步放大误差，影响自动化程度。

6、因此，亟需一种能够面向自然语言规格描述，自动完成尺寸区间规范化、单位归一、比例关系推导、约束一致性检查与冲突量化评估，并结合三维网格或几何模型的测量与对齐策略，实现“约束—生成—校验—迭代”闭环的技术方案。该方案应当能够将文本中的尺寸信息转化为可计算的约束集合，在存在模糊与冲突时给出可解释的处理结果，并在保证关键尺寸优先满足的前提下输出满足允许偏差阈值的三维模型，从而提升建模效率、降低返工成本并提高模型与规格的一致性与可追溯性。

技术实现思路

1、本发明提出的一种基于尺寸约束文本的工业设计模型生成方法、设备及存储介质，可至少解决背景技术中的技术问题之一。

2、为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

3、一种基于尺寸约束文本的工业设计模型生成方法，通过计算机设备执行以下步骤，

4、获取包含形态描述、绝对尺寸区间及比例关系的尺寸文本，对所述尺寸文本进行预处理、单位归一、数值解析与一致性校验，生成包含允许偏差阈值的约束集合；

5、基于所述约束集合提取并融合尺寸约束语义特征、比例关系语义特征及形态描述语义特征，得到统一文本特征表示；

6、基于所述统一文本特征生成单视角产品参考图，并对所述单视角产品参考图执行尺寸一致性检查与语义一致性检查；

7、基于通过一致性检查的所述单视角产品参考图及所述统一文本特征生成多视角产品参考图，并对所述多视角产品参考图执行跨视角一致性检查；

8、基于通过跨视角一致性检查的所述多视角产品参考图生成三维网格模型；

9、对所述三维网格模型进行主轴对齐与尺寸测量，将测量值与所述约束集合进行匹配以计算综合偏差，当所述综合偏差超过允许偏差阈值时执行迭代优化；

10、为通过偏差评估的三维网格模型生成可编辑材质参数、uv展开结果及纹理映射关系，并导出为可编辑三维文件。

11、进一步地，所述获取尺寸文本并进行预处理包括：

12、接收用户输入的尺寸文本并执行分句、分词及数值片段检测；

13、提取尺寸描述信息，所述尺寸描述信息包括尺寸区间、标称尺寸及比例关系中的至少一种；

14、对所述尺寸描述信息进行规范化处理，包括调整尺寸区间端点顺序及将不同计量单位统一换算为同一单位体系；

15、输出规范化后的尺寸文本或结构化尺寸描述结果，以供后续编码处理。

16、进一步地，所述基于约束集合提取统一文本特征表示包括：

17、构建输入文本序列并进行向量化表征，得到初始嵌入特征序列；

18、基于所述初始嵌入特征序列分别提取尺寸约束语义特征、比例关系语义特征及形态描述语义特征；

19、对所述三类语义特征进行加权融合，生成统一文本特征表示，所述加权融合满足对应权重系数之和为1；

20、将所述统一文本特征表示作为图像生成模型、多视角生成模型及三维重建模型的条件输入。

21、进一步地，所述生成单视角产品参考图包括：

22、将所述统一文本特征表示映射为单视角生成条件特征；

23、基于所述单视角生成条件特征生成初始单视角产品参考图，所述初始单视角产品参考图包含目标工业产品的外轮廓信息、主要结构分区信息及尺寸相关的形态表达信息中的至少一种；

24、对所述初始单视角产品参考图执行尺寸一致性检查与语义一致性检查，判断所述单视角产品参考图是否满足尺寸约束文本对应的生成要求；

25、当检查未通过时，对所述单视角产品参考图进行迭代修正以更新外轮廓、结构比例或局部形态表达，直至满足生成要求或达到预设迭代终止条件。

26、进一步地，所述生成多视角产品参考图包括：

27、基于所述单视角产品参考图及所述统一文本特征表示生成多视角产品参考图集合，所述多视角产品参考图集合包括正视图、侧视图和俯视图中的至少两种；

28、对所述多视角产品参考图集合执行跨视角一致性检查，判断各视角产品参考图在结构语义、轮廓对应关系及尺寸约束关系上是否一致；

29、当一致性检查未通过时，对至少一个视角产品参考图进行迭代修正，直至满足预设一致性条件或达到预设终止条件。

30、进一步地，所述基于多视角产品参考图生成三维网格模型包括：

31、将通过跨视角一致性检查的多视角产品参考图集合转换为三维建模输入表征；

32、将所述三维建模输入表征输入三维生成模型，生成初始三维网格模型；

33、对所述初始三维网格模型执行网格质量优化处理，所述网格质量优化处理包括拓扑修复、去噪、孔洞填补、表面平滑及网格简化中的至少一种，以获得目标三维网格模型。

34、进一步地，所述对三维网格模型进行主轴对齐与尺寸测量包括：

35、对所述三维网格模型进行主轴对齐以建立对象坐标系，将所述三维网格模型变换到统一姿态下；

36、在所述对象坐标系下测量整体尺寸指标和关键尺寸指标，所述整体尺寸指标包括整体宽度、整体高度和整体进深；

37、将所述整体尺寸指标和关键尺寸指标与所述约束集合中的目标值进行匹配，计算各尺寸指标的相对偏差及加权综合偏差；

38、当所述综合偏差超过允许偏差阈值时，确定迭代优化动作，所述迭代优化动作包括对三维建模输入进行重新采样并重新构建三维网格模型，或对当前三维网格模型执行全局缩放和/或局部形变校正；

39、在所述综合偏差满足允许偏差阈值或达到预设迭代次数上限时终止迭代。

40、进一步地，所述生成可编辑材质参数、uv展开结果及纹理映射关系包括：

41、为所述三维网格模型建立整体材质槽并生成可编辑材质参数，所述材质参数包括基色、粗糙度、金属度及透明度中的至少一种；

42、生成或优化整体uv展开结果，建立纹理贴图引用关系与贴图坐标，建立纹理贴图与三维网格模型表面的映射关系；

43、根据所述材质参数、uv展开结果及纹理映射关系，构建所述三维网格模型的可编辑外观描述信息；

44、输出包含三维网格模型、材质槽、材质参数及纹理映射信息的可编辑三维模型数据。

45、另一方面，本发明还公开一种基于尺寸约束文本的工业设计三维模型生成装置，包括处理器和存储器；所述存储器用于存储计算机可执行指令；所述处理器用于执行所述计算机可执行指令，以实现上述的方法。

46、再一方面，本发明还公开一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述的方法，以生成满足尺寸约束并可在三维编辑软件中编辑的目标三维模型文件，所述目标三维模型文件包括.obj文件和/或.glb文件。

47、综上所述，本发明公开了一种基于尺寸约束文本的工业设计模型生成方法、装置及存储介质，属于多模态生成与计算机图形学领域。该方法获取包含形态描述、绝对尺寸区间及比例关系的输入文本，对所述文本进行单位归一、数值解析与一致性校验，生成包含允许偏差阈值的约束集合；基于所述约束集合采用基于布局的定位生成策略生成草图构建指令序列，并据此生成符合尺寸描述的单视图图像，进一步将文本提示词和单视角图像作为输入约束，生成多视图中间表示；在此基础上，利用多视图一致性生成模型构建三维网格模型，或利用视频生成模型生成多帧视角序列并进行三维重建以获得三维网格模型；对所述三维网格模型进行尺寸测量与偏差评估，当偏差超过阈值时执行迭代优化以更新草图构建指令序列和/或重新构建三维网格模型；随后生成可编辑材质信息并建立材质槽与纹理映射信息，最终导出.obj文件和/或.glb文件以便在三维编辑软件中进行形状与材质编辑。本发明能够在满足尺寸约束的同时提高结构稳定性与可编辑性，适用于家具建模、工业设计与三维资产生产等场景。

48、具体的说，本发明有益效果如下：

49、本发明通过构建"文本解析—约束嵌入—分层生成—几何校验—迭代优化—材质封装"的端到端技术闭环，实现了从自然语言尺寸描述到可编辑三维模型的自动化生成。该方法将尺寸约束、比例关系与形态语义深度融合并嵌入生成全流程，配合单视图语义校验、多视角一致性约束及三维网格尺寸测量与偏差闭环反馈，有效解决了现有技术中生成模型与规格要求脱节、多视角结构漂移、约束冲突无法量化消解等关键问题，在保证关键尺寸优先满足的同时提供可解释的偏差度量与可追溯的优化路径；最终输出包含完整材质与纹理映射的.obj/.glb可编辑文件，可直接在三维编辑软件中进行二次加工，显著提升了工业设计建模效率、模型几何可信度及下游生产可用性。