CN105447907A - 一种基于立体重构的工程制图作业智能批改方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于立体重构的工程制图作业智能批改方法及***。所述方法步骤是：接收学生提交的作业；把指定的二维视图构造成立体图；提取立体图中的关键数据；比较标准图与学生作业图的相关数据，找出错误。所述***包括生成答案模块、答案录入模块、答案查看模块、智能批改模块和批改详细模块。本发明提供的工程制图作业批改方法及***，不需要人工制作标准答案，可以把教师从繁重的批改作业的工作中解放出来，提高批改的质量和效率。

Description

一种基于立体重构的工程制图作业智能批改方法及***

技术领域

本发明涉及普通高校的工程制图教学，具体为一种基于立体重构的工程制图作业智能批改方法及***。

背景技术

《工程制图》课程是高等工科院校机械类、交通运输类、土建类各专业必修的一门专业基础课。它是以画法几何的投影理论为基础，研究工程图样的阅读、绘制以及空间几何关系的一门学科，不仅有***的理论，还有很强的实践性。它主要培养学生阅读工程图样、徒手绘制草图、利用计算机软件绘图以及对三维形状及相关位置的空间想象和逻辑思维的能力。

随着科技的发展和计算机的普及，计算机的应用越来越广，计算机辅助教学已成为现代化教学的重要手段。为了培养学生正确和高效的绘图技能，各个工科院校都开设了《工程制图》和《计算机辅助设计CAD》两门课程，有的高校则将两门课程同时开设，由于这两门课程都具有很强的实践性，要想提高学生的绘图技能，就必须要求学生完成一定数量的绘图作业。传统的手工绘图，费时费力，效率低；学生对CAD绘图软件的学习，使得他们在计算机上完成制图作业成为可能。利用CAD绘图软件绘图，可以减轻学生的工作量，并且高效率的完成一定数量的绘图作业，有利于学生巩固所学的基本绘图技能和方法，进而提高绘图能力。但是学生的作业量增大，相应地也就增大了教师的批改作业工作量。这就使得教师必须把大部分的课余时间花费在批改作业上面，由于学生多，作业量大，作业批改的效率和质量难免会受到影响。

为了平衡学生作业和教师批改两者之间的关系，迫切需要一种智能的制图作业批改方法，来帮助老师完成工程制图作业的批改工作。目前，虽然已经开发出一些工程制图作业批改方法，但是这些方法都需要教师人工制作标准答案。而实际中，由于工程制图习题量大，人工为每道题目制作标准答案，费时费力，又不能排除一些主观因素产生的错误；如果教师的一时疏忽，制作的答案不完全准确，就将导致整次批改任务的失败。因此，它的智能化、灵活性和通用性程度要低一些。由此可见，开发智能化程度更高的的工程制图作业批改方法是十分必要的。

发明内容

技术问题：本发明的目的是针对现有的工程制图作业批改方法中需要人工制作标准答案的问题，提供一种由计算机制作标准答案的工程制图作业智能批改方法及***。本发明适用于普通高校工程制图课程的教学。

技术方案：为了实现上述目的，本发明采用的一个技术方案是：

一种基于立体重构的工程制图作业智能批改方法及***，包括如下步骤：

(1)接收学生提交的二维作业图；

(2)将二维作业图构造成立体图；

(3)提取立体图中的关键数据；

(4)比较标准图与学生二维作业图的相关数据，找出错误。

上述步骤(2)所述的将二维作业图构造成立体图的方法，具体步骤包括：

A、遍历二维视图中的封闭环；

B、筛选特征视图；

C、特征视图定位；

D、对特征视图执行拉伸操作，生成三维基元实体；

E、对生成的三维基元实体执行并集、差集或交集布尔运算，构造出三维实体模型的立体图。

上述步骤(3)所述的提取立体图中的关键数据的方法，具体步骤包括：

a、打开指定的立体图，把dwg图形文件转换为sat格式文件；

b、对sat文件进行遍历搜索，提取对评判有价值的实体信息。

上述步骤(4)所述的比较标准图与学生二维作业图的相关数据的方法，具体步骤包括：

I、选择标准图的数据文件；

II、选择至少一个对应题号的待评文件；

III、将待评文件中的数据信息与标准图的数据信息进行一一对比；

IV、找到相应的一条记录，进行信息的核对，信息记录不一致的地方，以红色字体进行显示。

为了实现上述目的，本发明采用的另一个技术方案是：

一种基于立体重构的工程制图作业智能批改方法的***，以AutoCAD为作业平台，包括生成答案模块、答案录入模块、答案查看模块、智能批改模块和批改详细模块。

其中，所述的生成答案模块包括生成符合本发明提供的智能批改***要求的标准答案和学生答案；

所述的答案录入模块包括录入已生成的标准答案文件和学生答案文件，并生成数据库的表文件；

所述的答案查看模块，包括标准答案查看和学生答案查看；

所述的智能批改模块，包括作业智能批改和批改结果保存；

所述的批改详细模块包括批改结果的查看和批改结果的统计。

有益效果：本发明提供的一种基于立体重构的工程制图作业智能批改方法及***，不需要教师人工制作标准答案，可以把教师从繁重的批改作业的工作中解放出来，提高批改的质量和效率。

附图说明

图1为本发明的基于立体重构的工程制图作业智能批改方法的流程图；

图2为本发明中立体重构的流程图；

图3为本发明中对sat文件进行搜索遍历提取实体信息的流程图；

图4为本发明的基于立体重构的工程制图作业智能批改***的结构图；

图5为本发明的基于立体重构的工程制图作业智能批改***的主要功能模块示意图；

图6为本发明的基于立体重构的工程制图作业智能批改方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术方案更加清楚，下面结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明的实施例提供一种基于立体重构的工程制图作业智能批改方法。该方法是把给定的二维视图构造成立体图，接着提取立体图中的关键数据，最后把标准图与学生作业图的相关数据进行一一比较，来实现工程制图作业的智能批改。如图1所示，该方法包括：

步骤1.接收学生提交的作业图

接收学生提交的作业图：学生的作业是在AutoCAD平台上完成的，完成作业后，按老师要求的文件名和dwg保存文件格式保存，并发送给老师。

步骤2.把指定的二维视图构造成立体图

给定的二维视图包括学生提交的作业图和标准试题图，利用AutoCAD打开给定的二维视图，加载实现立体重构的程序，完成二维视图的立体重构。

步骤3.提取立体图的关键数据

dwg是AutoCAD可以直接保存和输出的文件格式，sat是AutoCAD可以直接输出的文件格式。dwg图形文件以二进制文件格式进行存储，数据量非常庞大，各部分具有相对独立性，并且从三维dwg图形文件中，不能提取出关键的图形信息。与dwg文件不同，sat文件是一种由ACIS提供的模型存储文件，ACIS是一个基于面向对象软件技术的三维几何造型引擎，可为应用软件提供功能强大的几何造型功能。它的文件格式是完全开放的，数据以纯文本的形式进行存储，从sat文件中可以提取出三维图形的全部关键信息。因此，提取立体图中的关键数据可以转化成对相应的sat文件进行搜索遍历提取实体信息。

步骤4.比较标准图与学生作业图的相关数据，找出错误

在评判的时候，批改***会根据题号提取标准答案数据库中相应的表，将提取的待评文件中的数据信息与标准答案数据库中相应的信息进行一一对比，找到相应的一条记录，进行信息的核对，信息记录不一致的地方，会以红色字体进行显示；然后把所有正确的记录累加起来，计算这些正确的记录在标准答案中所占的比例，依据比例来计算分数。当该文件批改结束后，***会自动关闭当前文件，然后自动打开下一个待评文件，直到所有文件都批改完毕。

本发明的实施例提供一种基于立体重构的工程制图作业智能批改方法，二维视图的立体重构是该方法的基础和关键。如图2所示，二维视图的立体重构流程如下：

步骤1.遍历二维视图中的封闭环

首先在视图中找到最明显、最容易搜索到的封闭环，再以此环为基础，在其它视图中搜索最能反映形体特征的封闭环。

步骤2.筛选特征视图

位于三视图中的三个封闭环，如果满足“长对正，高平齐，宽相等”的关系，说明这三个环可以代表一个基本形体，这些环也就是所述的特征视图，

步骤3.特征视图定位

所述的特征视图定位就是将特征视图转换到空间坐标系，即将左视图和俯视图各自逆时针旋转90度，以便于后续的重建过程。

步骤4.对特征视图执行拉伸操作，生成三维基元实体

步骤5.对生成的三维基元实体执行并集、差集或交集布尔运算，构造出三维实体模型的立体图

提取立体图中的关键数据的实质就是对相应的sat文件进行搜索遍历提取实体信息。sat文件由文件头和实体记录两部分构成。前三行是文件头，文件头后面是实体记录，每条实体记录都由索引号(可选)、实体类型标识符、实体数据和终止符组成。sat文件中表示三维实体的数据信息主要有平面(plane-surface)、球面(sphere-surface)、圆柱面或圆锥面(cone-surface)、圆环面(torus-surface)、点(point)以及一些颜色信息。

具体的，如图3所示，本发明的实施例对sat文件进行搜索遍历提取实体信息的基本流程是：打开sat文件，逐行进行遍历搜索；找到第一条颜色(color)记录，提取颜色值，并记录面索引号；然后利用面索引号找到与之对应的面(face)记录，并记录曲面索引号；再利用曲面索引号找到每个面的曲面(surface)记录，并提取曲面上的点坐标、法向量、半径等；找到第一条点(point)记录，并提取点坐标值；按上述方法，直到找完所有的颜色记录和点记录。

如图4所示，本发明的实施例提供的基于立体重构的工程制图作业批改***以AutoCAD为作业平台，学生的作业是在AutoCAD平台上完成的。教师收到学生的作业后，打开批改***，***可以自动启动AutoCAD，以便教师查看学生作业和对作业进行预处理，进而进行作业的批改。***中的所有文件，包括标准答案文件，学生答案文件，批改结果文件都保存在后台数据库中。本实施例中所述的基于立体重构的工程制图作业批改***由硬件、处理器执行的软件模块来实施，软件模块可以置于技术领域内所公知的任意形式的存储介质中，如硬盘、可移动磁盘、内存、随机存储器等。

如图5所示，本发明的实施例提供的工程制图作业智能批改***有以下几个功能模块构成:生成答案模块、答案录入模块、答案查看模块、智能批改模块和批改详细模块。

所述的生成答案模块包括生成标准答案和生成学生答案，用于生成符合本发明提供的智能批改***要求的标准答案和学生答案。

所述的答案录入模块包括标准答案录入和学生答案录入，用于把答案数据信息(包括标准答案和学生答案)录入数据库，以方便查看和提取。

所述的答案查看模块包括标准答案查看和学生答案查看，用于查看数据库中的任意标准答案和学生答案，并且在查看的同时给出该答案的基本特征元素以及其数量，这样能够让评判人员更加清楚地看到答案数据库中的信息。

所述的智能批改模块包括作业智能批改和批改结果保存，在选择标准答案和待评文件之后，将待评文件中信息与标准答案数据库中的信息进行一一对比，找到相应的一条记录，进行信息的核对，信息记录不一致的地方，会以红色字体进行显示；然后把所有正确的记录累加起来，计算这些正确的记录在标准答案中所占的比例，依据比例来计算分数；最后保存批改结果。

所述的批改详细模块包括批改结果显示和批改结果的统计，这样能够让评判人员直观地看到学生的易错点和学生的总体成绩，以便于了解学生对知识点的掌握程度，以指导下一步的教学工作。

具体的,如图6所示，本发明的实施例完成工程制图作业智能批改任务的基本流程是：启动并运行批改***，打开标准答案数据库，检查是否存在所需的标准答案，如果数据库中不存在所需标准答案，就要先用标准试题图，制作标准答案，并录入标准答案数据库；***自动运行AutoCAD,逐一打开待评学生作业图，加载程序，实现二维视图的立体重构、dwg文件到sat文件的转换以及sat文件的信息提取；根据题号提取标准答案数据库中相应的表，将提取的待评文件中的数据信息与标准答案数据库中相应的信息进行一一对比，找到相应的一条记录，进行信息的核对，信息记录不一致的地方，会以红色字体进行显示；然后把所有正确的记录累加起来，计算这些正确的记录在标准答案中所占的比值，根据比值来计算分数。当该文件批改结束后，***会自动关闭当前文件，然后自动打开下一个待评文件，直到所有文件都批改完毕。

优选的，为了提高批改的效率，可以先把标准图和每个学生提交的作业图处理成符合本发明要求的标准答案文件和学生答案文件，并录入标准答案数据库和学生答案数据库。这样在选择标准答案的数据文件后，可以同时选择多个待评学生答案文件进行批改，以提高批改的效率。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，任何熟悉此领域的技术人员都可以在不违背本发明的精神及范围下，对上述实施例进行修饰或改进。凡是利用本发明说明书内容所作的等效改变或运用在其它相关的技术领域，仍应包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于立体重构的工程制图作业智能批改方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)接收学生提交的二维作业图；

(2)将二维作业图构造成立体图；

(3)提取立体图中的关键数据；

(4)比较标准图与学生二维作业图的相关数据，找出错误。

2.根据权利要求1所述的基于立体重构的工程制图作业智能批改方法，其特征在于，步骤(2)所述的将二维作业图构造成立体图的方法，具体步骤包括：

A、遍历二维视图中的封闭环；

B、筛选特征视图；

C、特征视图定位；

D、对特征视图执行拉伸操作，生成三维基元实体；

E、对生成的三维基元实体执行并集、差集或交集布尔运算，构造出三维实体模型的立体图。

3.根据权利要求1所述的基于立体重构的工程制图作业智能批改方法，其特征在于，步骤(3)所述的提取立体图中的关键数据的方法，具体步骤包括：

a、打开指定的立体图，把dwg图形文件转换为sat格式文件；

b、对sat文件进行遍历搜索，提取对评判有价值的实体信息。

4.根据权利要求1所述的基于立体重构的工程制图作业智能批改方法，其特征在于，步骤(4)所述的比较标准图与学生二维作业图的相关数据的方法，具体步骤包括：

I、选择标准图的数据文件；

II、选择至少一个对应题号的待评文件；

III、将待评文件中的数据信息与标准图的数据信息进行一一对比；

IV、找到相应的一条记录，进行信息的核对，信息记录不一致的地方，以红色字体进行显示。

5.一种如权利要求1所述的基于立体重构的工程制图作业智能批改方法的***，以AutoCAD为作业平台，其特征在于，包括生成答案模块、答案录入模块、答案查看模块、智能批改模块和批改详细模块；其中，所述的生成答案模块包括生成符合本发明提供的智能批改***要求的标准答案和学生答案；所述的答案录入模块包括录入已生成的标准答案文件和学生答案文件，并生成数据库的表文件；所述的答案查看模块，包括标准答案查看和学生答案查看；所述的智能批改模块，包括作业智能批改和批改结果保存；所述的批改详细模块包括批改结果的查看和批改结果的统计。