本發(fā)明屬于計算機輔助設計領域，涉及的是中間工序模型動態(tài)顯示及輕量化存儲方法，通過將動態(tài)加工元與建模樹關聯(lián)，僅需1次建模操作便可在一個設計模型文件中動態(tài)顯示當前排序下的中間工序模型以及工序改變情況下的中間工序模型，通過動態(tài)加工元—建模樹矩陣的建立實現了中間狀態(tài)模型的動態(tài)顯示及輕量化存儲。

背景技術：

三維工序模型快速建立是三維數字化工藝設計的基本要求，傳統(tǒng)工序模型生成方式實際上是由人工重復零件建模過程獲得，增大大影響了設計效率。大量學者就智能的進行中間工序模型進行了研究。

在特征識別和三維工藝設計技術的基礎上，丁丁等提出中間工序模型的概念和中間工序模型自動生成的模型恢復方法，根據各個加工特征的工藝方法和工藝參數，按照零件的加工路線自動生成中間工序模型(詳細文獻：丁丁,張旭,斯鐵冬等.三維工藝設計中基于加工特征的工序模型生成技術[J].兵工自動化,2013,32(6):31-35,39.)，劉金鋒，倪中華，劉曉軍等根據機加工零件模型加工特征的生成方式及特點，將加工特征分為凹陷特征、凸起特征和過渡特征，運用半空間思想獲取制造特征體并保存；獲取所有制造特征體后生成零件毛坯模型，與獲取的制造特征體進行布爾操作，快速創(chuàng)建工序間模型(詳細文獻：劉金鋒,倪中華,劉曉軍等.三維機加工工藝工序間模型快速創(chuàng)建方法[J].計算機集成制造系統(tǒng),2014,20(7):1546-1552.)。石云飛等介紹了一個面向工藝語義的三維工序模型自動生成系統(tǒng)，并實現了切削加工工藝過程可視化仿真，反映了零件毛坯模型向設計模型演變的過程(詳細文獻：石飛云,張樹生,成斌等.工藝語義驅動的序列三維模型構建系統(tǒng)[J].計算機集成制造系統(tǒng),2009,15(11):2134-2141.)。

然而，目前對中間工序模型的建模停留在建模階段，且都是在排序一定的情況下，生成對應的多個工序模型文件，當工序模型的數量較多時或當工步、工序排序改變后， 必須重新再進行設計，效率低，對需要經常修改工步、工序的模型十分不方便，且尚未有對整個加工流程中的工序模型與建模關系的研究，也沒有對工序模型輕量化存儲的相關研究。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是針對各工序模型無法動態(tài)顯示，工步、工序模型修改后原來的中間工序模型失效導致設計效率低，以及當一個零件存在大量工序導致工序模型存儲不方便的問題，設計了一種基于動態(tài)加工元—建模樹矩陣的中間工序模型動態(tài)顯示及輕量化存儲方法。

本發(fā)明的技術方案：

一種基于動態(tài)加工元—建模樹矩陣的中間工序模型動態(tài)顯示及輕量化存儲方法，其特征在于：首先通過參數化建模建立動態(tài)加工元屬性集，逆序將設計模型恢復至毛坯模型的同時通過動態(tài)加工元名將每一個動態(tài)加工元與建模樹中新增的建模節(jié)點關聯(lián)，創(chuàng)建動態(tài)加工元并建立其動態(tài)加工元—建模樹矩陣，通過對建模樹的抑制與顯示在一個設計模型文件中動態(tài)顯示當前排序下的中間工序模型以及工序改變情況下的中間工序模型，當工步工序變化的時候自動調整矩陣，實現中間狀態(tài)模型的動態(tài)顯示及輕量化存儲。

所述的動態(tài)加工元是由靜態(tài)加工元屬性集與建模操作屬性集構成，面向每一次加工操作的，包含加工所需要的工藝信息以及該加工元的加工操作對應的三維建模信息的實體。

所述的參數化建模是根據識別的加工特征自動生成每個動態(tài)加工元的參數化屬性集A_dyn＝{靜態(tài)加工元信息屬性集A_sta，建模操作屬性集A_mod}。其中靜態(tài)加工元信息屬性集A_sta＝{加工特征屬性集A_sta-feat、工藝信息屬性集A_sta-tec}，建模操作屬性集A_mod}＝{建模幾何面組、建模方法、建模參數}。建模幾何面組與A_sta-feat中的加工特征組成面相關聯(lián)，建模方法與A_sta-feat中的加工特征類型以及A_sta-tec中的加工階段相關聯(lián)，如當簡單孔特征分為鉆—擴—精鉸三個加工操作，共3個動態(tài)加工元，精鉸階段與擴階段對應的建模方法為孔面直徑的調整，鉆孔階段對應的建模方法為孔面的刪除。建模參數與A_sta-tec中的加工余量相關聯(lián)。這樣，建模操作屬性集與靜態(tài)加工元屬性集就關聯(lián)了從而形成動態(tài)加工元屬性集。

所述的毛坯模型恢復方法是：倒序遍歷已經過排序的動態(tài)加工元列表，根據每一個 動態(tài)加工元所對應的加工面、加工特征類型、加工階段獲得每個動態(tài)加工元的建模幾何面組、建模方法以及建模參數，使得模型恢復至該動態(tài)加工元的前序狀態(tài)，遍歷結束時恢復成毛坯模型。

所述的動態(tài)顯示工序模型是：在一個文件中動態(tài)顯示任意工序模型，當工步或工序排序改變時，不需要進行任意操作仍可動態(tài)顯示當前排序下的任何一個工序模型。

所述的動態(tài)顯示工序模型，其方法步驟如下：

第一步：通過動態(tài)加工元名在恢復成毛坯模型的同時關聯(lián)每個動態(tài)加工元及在建模樹中新增的節(jié)點，這些新增節(jié)點就是該動態(tài)加工元在恢復到加工前序狀態(tài)所需的建模操作集合，

第二步：將動態(tài)加工元聚類為工步、工序，通過抑制某一工序前(包括該工序)所包含的所有動態(tài)加工元對應的建模樹節(jié)點，恢復顯示該工序后所有動態(tài)加工元所對應的建模數節(jié)點，獲得當前工序加工后的工序模型。對某一個動態(tài)加工元對應建模節(jié)點的抑制相當于把模型置于該動態(tài)加工元加工后的狀態(tài)，對某一個動態(tài)加工元對應建模節(jié)點的恢復顯示相當于把模型置于該動態(tài)加工元加工的前序狀態(tài)。

第三步：當改變工步或工序的排序改變，由于動態(tài)加工元與建模樹的關聯(lián)關系沒有改變，仍可動態(tài)顯示當前排序下任意一個工序模型。

所述的動態(tài)加工元—建模樹矩陣，其特征是：矩陣M的大小n×m，n為動態(tài)加工元的總個數，m為建模樹中節(jié)點的總個數，將每一個動態(tài)加工元所對應的三維模型與建模樹關聯(lián)，遍歷當前動態(tài)加工元下的建模樹節(jié)點，若節(jié)點被抑制，矩陣中的值為0，若未被抑制，矩陣的值為1。矩陣從上至下，每行新增的“0”代表該當前動態(tài)加工元的建模操作節(jié)點，這樣，當遍歷完所有動態(tài)加工元后，就完成了動態(tài)加工元—建模樹矩陣的創(chuàng)建。

所述的當工步工序變化的時候矩陣的自動調整，其步驟是：

第一步：首先讀取已經保存的矩陣文件，獲得未改變前的動態(tài)加工元—建模樹矩陣，

第二步：記兩個改變的工步或工序中最后一個動態(tài)加工元的序號分別問x和y，則交換矩陣中第x行與第y行的所有值，

第三步：矩陣M從第x行開始一直搜索到第y行，假設現在搜索到第i行第j列的“0”值屬于當前動態(tài)加工元(矩陣從上至下，每行新增的“0”代表該當前動態(tài)加工元 的建模操作節(jié)點)，比較其余行中對應節(jié)點，假設比較到第k行，若k>i且M[k][j]＝＝1，則將1改為0，若k<i且M[k][j]＝＝0，則將0改為1，當遍歷完第x行到第y行后，完成了矩陣的修改，保存矩陣。

所述的基于矩陣的動態(tài)顯示及輕量化存儲是：動態(tài)加工元—建模樹矩陣將動態(tài)加工元與建模樹進行了關聯(lián)，矩陣的每一行就代表了一個動態(tài)加工元，這樣，能通過矩陣動態(tài)在一個文件中顯示任何工序模型，輕量化存儲是指中間狀態(tài)模型無關建模的幾何信息，通過二進制矩陣的形式進行了存儲，將多個中間狀態(tài)模型的信息存儲在一個二進制文件中，改變了多個工序模型多個部件文件的傳統(tǒng)方法，僅保留一個設計模型文件。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的方法僅需1次建模操作便可在一個設計模型文件中動態(tài)顯示當前排序下的中間工序模型以及工序改變情況下的中間工序模型，通過創(chuàng)建動態(tài)加工元—建模樹矩陣實現了中間狀態(tài)模型的動態(tài)顯示及輕量化存儲，改變了多個工序模型多個部件文件的傳統(tǒng)方法，僅保留一個設計模型文件以及一個二進制文件。

附圖說明

圖1為結構件加工特征部分加工階段所對應的建模操作方法。

圖2為恢復成毛坯模型前后的實例三維模型。

圖3為恢復成毛坯模型前后的建模樹。

圖4為雙擊“工序14”的建模樹、動態(tài)加工元列表、工序列表、三維模型。

圖5為雙擊“工序2”的建模樹、動態(tài)加工元列表、工序列表、三維模型。

圖6為改變排序前動態(tài)加工元—建模樹矩陣前三行最后一部分。

圖7為改變排序后雙擊“工序2”的建模樹、動態(tài)加工元列表、工序列表、三維模型。

圖8為為改變排序后動態(tài)加工元—建模樹矩陣前三行最后一部分。

圖9為基于動態(tài)加工元—建模樹矩陣的中間狀態(tài)模型動態(tài)顯示。

圖10為整個算法的流程圖。

圖11為幾何建模樹列表以及矩陣、工序的關聯(lián)關系圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。

一種基于動態(tài)加工元—建模樹矩陣的中間工序模型動態(tài)顯示及輕量化存儲方法，它包括以下步驟：

步驟(1)：對每一個動態(tài)加工元的靜態(tài)加工元屬性集以及建模屬性集進行參數化建模，圖1給出了結構件加工特征部分加工階段所對應的建模操作方法。

步驟(2)：根據建立的每個動態(tài)加工元的建模操作屬性集，倒序遍歷已經過排序的動態(tài)加工元列表，根據每一個動態(tài)加工元所對應的加工面、加工特征類型、加工階段獲得每個動態(tài)加工元的建模幾何面組、建模方法以及建模參數，使得模型恢復至該動態(tài)加工元的前序狀態(tài)，遍歷結束時恢復成毛坯模型，恢復成毛坯模型的同時關聯(lián)每個動態(tài)加工元及在建模樹中新增的節(jié)點，這些新增節(jié)點就是該動態(tài)加工元在恢復到加工前序狀態(tài)所需的建模操作集合。遍歷前的建模樹、三維模型如圖2a、圖3a所示，建模節(jié)點從“拉伸1”—“拉伸37”；遍歷后建模樹、三維模型如圖2b、圖3b所示，建模節(jié)點從“調整面大小153”—“替換面276”。

步驟(3)：將動態(tài)加工元聚類為工步、工序，通過抑制某一工序前(包括該工序)所包含的所有動態(tài)加工元對應的建模樹節(jié)點，恢復顯示該工序后所有動態(tài)加工元所對應的建模數節(jié)點，獲得當前工序加工后的工序模型。對某一個動態(tài)加工元對應建模節(jié)點的抑制相當于把模型置于該動態(tài)加工元加工后的狀態(tài)，對某一個動態(tài)加工元對應建模節(jié)點的恢復顯示相當于把模型置于該動態(tài)加工元加工的前序狀態(tài)。例如雙擊圖4中工序14，工序列表中工序14最后一個為工步1的最后一個動態(tài)加工元為“粗開腔5”，在動態(tài)加工元排序列表中找到對應的為序號20，則在序號20之前的動態(tài)加工元所對應的建模節(jié)點均被抑制，圖4中建模樹中“移動面259-替換面276均被抑制”，右圖即為工序14的工序模型。再比如雙擊圖5的工序2，工序列表工序2最后一個為工步的最后一個動態(tài)加工元為“精銑外輪廓”，在動態(tài)加工元排序列表中找到對應的為序號2，則在序號2之前的動態(tài)加工元所對應的建模節(jié)點均被抑制，圖5中建模樹中“偏置區(qū)域268-替換面276”被抑制，而上一步因為雙擊工序14導致抑制的且排在序號1之后的動態(tài)加工元所對應的建模節(jié)點被恢復顯示，建模樹并沒有改變，右圖即為工序2的工序模型。

步驟(4)：創(chuàng)建動態(tài)加工元—建模樹矩陣，矩陣M的大小n×m，n為動態(tài)加工元的總個數，m為建模樹中節(jié)點的總個數，將每一個動態(tài)加工元所對應的三維模型與建模樹關聯(lián)，遍歷當前動態(tài)加工元下的建模樹節(jié)點，若節(jié)點被抑制，矩陣中的值為0，若未 被抑制，矩陣的值為1。矩陣從上至下，每行新增的“0”代表該當前動態(tài)加工元的建模操作節(jié)點，這樣，當遍歷完所有動態(tài)加工元后，就完成了動態(tài)加工元—建模樹矩陣的創(chuàng)建。當前動態(tài)加工元排序下的動態(tài)加工元—建模樹矩陣前三行最后一部分如圖6所示，矩陣第一行就表示建模樹中建模序號，可以發(fā)現，矩陣的第三行表示序號為2的動態(tài)加工元對應的中間狀態(tài)模型，矩陣最后部分一共9個“0”，與圖5中建模樹最后部分抑制的節(jié)點數相一致，關系圖如圖2所示。

步驟(5)：改變動態(tài)加工元、工步、工序的排序，由于每一個動態(tài)加工元都有自己的建模操作屬性集，相當于建模樹已經與動態(tài)加工元關聯(lián)，所以無需再進行任何建模操作即可動態(tài)顯示任意工序排序下的工序模型以及任意中間工序模型。例如調整動態(tài)加工元列表中序號為0和序號為2的位置，原本步驟(3)中的“精銑外輪廓”排到了序號0的位置，原本序號0的“粗銑筋頂”排到了序號2的位置，如圖7所示，工序列表中“粗銑筋頂”由原來的工序1變成了工序2部分，雙擊工序2，右圖即為調整后的工序模型。

步驟(6)：修改動態(tài)加工元、工步、工序后矩陣的自動調整：調整后的矩陣如圖8所示，矩陣變化流程如下：黑體字表示屬于該動態(tài)加工元在建模樹中的抑制節(jié)點：

交換動態(tài)加工元序號0和序號2，矩陣第一行與第二行互換

矩陣M從第x行開始一直搜索到第y行，假設現在搜索到第i行第j列的“0”值屬于當前動態(tài)加工元(矩陣從上至下，每行新增的“0”代表該當前動態(tài)加工元的建模操作節(jié)點，紅色表示)，比較其余行中對應節(jié)點，假設比較到第k行，若k>i且M[k][j]＝＝1，則將1改為0，若k<i且M[k][j]＝＝0，則將0改為1，當遍歷完第x行到第y行后，完成了矩陣的修改，保存矩陣

調整后矩陣如下：

與圖8一致。

步驟(7)：基于矩陣的動態(tài)顯示及輕量化存儲：如圖9所示，為導入矩陣文件后的對話框列表，雙擊“序號2”，三維模型以及建模樹中節(jié)點的抑制情況與圖5一致，雙擊“序號20”，三維模型以及建模樹中節(jié)點的抑制情況與圖4一致，實現了整個中間狀態(tài)模型的動態(tài)顯示及輕量化存儲。

整個算法流程如圖10所示，圖11表示幾何建模樹列表以及矩陣、工序的關聯(lián)關系。

本發(fā)明未涉及部分與現有技術相同或可采用現有技術加以實現。