[en] DEEP-LEARNING-BASED SHAPE MATCHING FRAMEWORK ON 3D CAD MODELS

Autor: LUCAS CARACAS DE FIGUEIREDO
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2022
Předmět:
Druh dokumentu: TEXTO
DOI: 10.17771/PUCRio.acad.61206
Popis: [pt] Modelos CAD 3D ricos em dados são essenciais durante os diferentes estágios do ciclo de vida de projetos de engenharia. Devido à recente popularização da metodologia Modelagem de Informação da Construção e do uso de Gêmeos Digitais para a manufatura inteligente, a quantidade de detalhes, o tamanho, e a complexidade desses modelos aumentaram significativamente. Apesar desses modelos serem compostos de várias geometrias repetidas, os softwares de projeto de plantas geralmente não proveem nenhuma informação de instanciação. Trabalhos anteriores demonstraram que removendo a redundância na representação dos modelos CAD 3D reduz significativamente o armazenamento e requisição de memória deles, ao passo que facilita otimizações de renderização. Este trabalho propõe um arcabouço para correspondência de formas baseado em aprendizado profundo que minimiza as informações redundantes de um modelo CAD 3D a esse respeito. Nos apoiamos nos avanços recentes no processamento profundo de nuvens de pontos, superando desvantagens de trabalhos anteriores, como a forte dependencia da ordenação dos vértices e topologia das malhas de triângulos. O arcabouço desenvolvido utiliza nuvens de pontos uniformemente amostradas para identificar similaridades entre malhas em modelos CAD 3D e computam uma matriz de transformação afim ótima para instancia-las. Resultados em modelos CAD 3D reais demonstram o valor do arcabouço proposto. O procedimento de registro de nuvem de pontos desenvolvido atinge um erro de superfície menor, ao mesmo tempo que executa mais rápido que abordagens anteriores. A abordagem supervisionada de classificação desenvolvida antinge resultados equivalentes em comparação com métodos limitados anteriores e os superou significativamente num cenário de embaralhamento de vértices. Propomos também uma abordagem auto-supervisionada que agrupa malhas semelhantes e supera a necessidade de rotular explicitamente as geometrias no modelo CAD 3D. Este método auto-supervisionado obtém resultados competitivos quando comparados às abordagens anteriores, até mesmo superando-as em determinados cenários.
[en] Data-rich 3D CAD models are essential during different life-cycle stages of engineering projects. Due to the recent popularization of Build Information Modeling methodology and the use of Digital Twins for intelligent manufacturing, the amount of detail, size, and complexity of these models have significantly increased. Although these models are composed of several repeated geometries, plant-design software usually does not provide any instancing information. Previous works have shown that removing redundancy in the representation of 3D CAD models significantly reduces their storage and memory requirements, whilst facilitating rendering optimizations. This work proposes a deep-learning-based shape-matching framework that minimizes a 3D CAD model s redundant information in this regard. We rely on recent advances in the deep processing of point clouds, overcoming drawbacks from previous work, such as heavy dependency on vertex ordering and topology of triangle meshes. The developed framework uses uniformly sampled point clouds to identify similarities among meshes in 3D CAD models and computes an optimal affine transformation matrix to instantiate them. Results on actual 3D CAD models demonstrate the value of the proposed framework. The developed point-cloud-registration procedure achieves a lower surface error while also performing faster than previous approaches. The developed supervised-classification approach achieves equivalent results compared to earlier, limited methods and significantly outperformed them in a vertex shuffling scenario. We also propose a selfsupervised approach that clusters similar meshes and overcomes the need for explicitly labeling geometries in the 3D CAD model. This self-supervised method obtains competitive results when compared to previous approaches, even outperforming them in certain scenarios.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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