一種基于mbd模型的加工特征識別和建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于智能化工藝設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于MBD模型的加工特征識別和 建模方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在CAD/CAPP/CAM集成技術(shù)研究中，加工特征識別的方法有很多種，從數(shù)據(jù)源角度 可以分為基于BRep信息、基于CSG信息和基于混合信息的加工特征識別?；诓煌瑪?shù)據(jù)源 的加工特征識別方法之間有較大的差異。
[0003] (1)基于BR印信息的加工特征識別方法的核心是用模型的幾何邊界與預(yù)定義的 特征進(jìn)行匹配后識別特征。典型識別方法有基于規(guī)則的特征識別法、基于子圖的特征識別、 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特征識別法等。
[0004] 1)基于規(guī)則的加工特征識別方法通過規(guī)則定義特征的邊界模式，基于專家系統(tǒng)進(jìn) 行特征識別。此種方法中的特征規(guī)則定義不唯一，不具有完備性，且需進(jìn)行大量匹配，效率 較低。
[0005] 2)基于子圖的特征識別方法利用面邊圖表示特征的邊界模式和零件的邊界模型， 通過在零件的邊界模型中搜索與特征邊界模式相匹配的面邊子圖來識別特征。此方法中， 特征的定義相對簡單，不容易產(chǎn)生多重解釋，且維護(hù)簡單，但難以有效地識別相交特征和提 供相交特征的多種解釋。
[0006] 3)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的三維特征識別方法將模型的邊界表示（BR?。┺D(zhuǎn)化為面分向量 輸入神經(jīng)網(wǎng)。面分向量用以表示面的幾何拓?fù)涮匦?，具體由面的分?jǐn)?shù)、相鄰面分?jǐn)?shù)的平均 值、所有相鄰面的分?jǐn)?shù)等構(gòu)成。面的分?jǐn)?shù)則由該面所包含的凹邊、凹點(diǎn)、內(nèi)環(huán)等幾何特性來 確定。理論上，此方法能支持用戶自定義特征、能識別不完整特征和相交特征，其困難在于 如何將模型的復(fù)雜BR印輸入至神經(jīng)網(wǎng)，使其便于理解和推理。
[0007] (2)基于CSG信息的加工特征識別方法是通過對模型的體積進(jìn)行凸分解和重組獲 得特征，典型特征識別方法有基于立體交替和分解的特征識別法、基于單元體分解的特征 識別法等：
[0008] 1)基于立體交替和分解的特征識別方法是將零件模型表示為一棵以凸體元為葉 節(jié)點(diǎn)，以布爾運(yùn)算符為中間結(jié)點(diǎn)的分解樹，判定葉節(jié)點(diǎn)和葉節(jié)點(diǎn)的組合是否對應(yīng)一個(gè)特征。
[0009] 2)基于單元體分解的特征識別方法按照一定的規(guī)則把毛坯和零件分解成一系列 單元體，再組合單元體產(chǎn)生特征體。
[0010] 3)基于混合信息的特征識別方法是對建模過程中留下的邊界信息進(jìn)行分解和拓 展獲得特征，此方法為特征識別利用非幾何信息提供了空間。
[0011] 典型特征識別方法有基于特征映射的特征識別法、基于痕跡的特征識別法等。
[0012] a)基于特征映射的特征識別方法根據(jù)建模結(jié)果的邊界信息逆向追溯建模歷史，通 過對建模歷史的分析和映射獲得加工特征。此方法對建模歷史和建模方法的依賴度較高。
[0013] b)基于痕跡的特征識別方法首先從零件的幾何模型中提取出所有的特征痕跡； 然后通過幾何推理的方法來驗(yàn)證相對應(yīng)的可能的特征；最后構(gòu)造出完整的特征。但是該方 法中的特征痕跡生成和延拓算法依賴于具體的特征類型，難以添加新的特征類型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種基于MBD模型的加工特征識別和建模方法，以 解決現(xiàn)有技術(shù)對建模歷史和建模方法的依賴度較高、依賴于具體的特征類型，難以添加新 的特征類型的問題。
[0015] 本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一方面本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于MBD模型的加 工特征識別和建模方法，所述方法包括模型信息提取和加工特征識別，其中，模型信息提取 包括產(chǎn)品制造信息PMI提?。患庸ぬ卣髯R別包括加工特征幾何屬性識別和加工特征工藝屬 性識別，具體的：
[0016] 基于所述PMI提取，獲取產(chǎn)品制造信息，其中，產(chǎn)品制造信息包括尺寸標(biāo)注、粗糙 度標(biāo)注、幾何精度標(biāo)注和文本標(biāo)注中的一項(xiàng)或者多項(xiàng)；
[0017] 在加工特征幾何屬性識別中，根據(jù)幾何體素的拓?fù)潢P(guān)系，將一個(gè)或多個(gè)幾何體素 信息合成加工特征，其中，加工特征的幾何屬性包括幾何體素的幾何屬性；
[0018] 在加工特征工藝屬性識別中，根據(jù)加工特征的幾何屬性，從幾何體素的拓?fù)潢P(guān)系 和幾何體素關(guān)聯(lián)的標(biāo)注信息中獲得特征的工藝屬性；
[0019] 根據(jù)所述加工特征幾何屬性和加工特征工藝屬性完成加工特征建模。
[0020] 優(yōu)選的，所述MBD模型具體由邊界表示法BRep表達(dá)，則在所述MBD模型中提取所 述幾何體素信息，具體包括：
[0021] 從異構(gòu)CAD模型中獲取BR印信息并按照統(tǒng)一預(yù)定義的結(jié)構(gòu)進(jìn)行重構(gòu)，以便特征識 別技術(shù)可以支持多CAD平臺的模型原始信息。
[0022] 優(yōu)選的，所述加工特征包括幾何面、幾何屬性和工藝屬性，加工特征的幾何面是特 征在幾何空間上的所包含的零件模型中的面；幾何屬性是加工特征在空間中的定形、定位； 工藝屬性是加工特征在工藝語義上的表達(dá)。
[0023] 優(yōu)選的，所述將具有拓?fù)潢P(guān)系的一個(gè)或多個(gè)幾何體素組合成加工特征，具體包 括：
[0024] 確定特征拓?fù)渲行拿妫?br>[0025] 通過零件模型的BRep結(jié)構(gòu)中面和面的拓?fù)潢P(guān)系，構(gòu)建零件屬性鄰接圖；
[0026] 以中心面為起點(diǎn)搜索子圖，獲得與特征鄰接圖相匹配的最小條件子圖；
[0027] 從中心面節(jié)點(diǎn)開始向外擴(kuò)散尋找最小條件子圖，獲得初級特征；
[0028] 將擁有相同加工特性的初級特征同質(zhì)特征合并為一個(gè)加工特征系。
[0029] 優(yōu)選的，所述確定特征拓?fù)渲行拿妫唧w包括：
[0030] 從一個(gè)或者多個(gè)幾何面中，選擇結(jié)構(gòu)完整度高且鄰接著較多特征面的幾何面，確 認(rèn)該幾何面為特征的拓?fù)渲行拿妗?br>[0031] 優(yōu)選的，所述以中心面為起點(diǎn)搜索子圖，獲得與特征鄰接圖相匹配的最小條件子 圖，之前還包括：
[0032] 以中心面為子圖父節(jié)點(diǎn)，以特征的其他面為子節(jié)點(diǎn)，按照特征拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)預(yù)定特征 屬性鄰接圖。
[0033] 優(yōu)選的，所述根據(jù)所述加工特征幾何屬性和加工特征工藝屬性完成加工特征建 模，具體包括：
[0034] 加工特征建模圪可以用如下形式表達(dá)
[0035] fn= {T,C,DA},
[0036] 其中，T為特征類型、C為特征本身的構(gòu)造尺寸、DA為特征的設(shè)計(jì)精度要求。
[0037] 另一方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種基于MBD模型的加工特征識別和建模方 法，所述方法包括模型信息提取和加工特征識別，其中，模型信息提取包括建模特征信息提 取和產(chǎn)品制造信息PMI提?。患庸ぬ卣髯R別包括加工特征幾何屬性識別和加工特征工藝屬 性識別，具體的：
[0038] 基于所述建模特征信息提取，從基于模型的定義MBD零件模型中獲取建模特征； 其中，所述建模特征包含實(shí)體面和對應(yīng)屬性；
[0039] 基于所述PMI提取，獲取產(chǎn)品制造信息，其中，產(chǎn)品制造信息包括尺寸標(biāo)注、粗糙 度標(biāo)注、幾何精度標(biāo)注和文本標(biāo)注中的一項(xiàng)或者多項(xiàng)；
[0040] 在加工特征幾何屬性識別中，將建模特征所包含的實(shí)體面和對應(yīng)屬性映射為加工 特征的幾何屬性；
[0041] 在加工特征工藝屬性識別中，根據(jù)實(shí)體面和對應(yīng)屬性，以及關(guān)聯(lián)的標(biāo)注信息中獲 得特征的工藝屬性；
[0042] 根據(jù)所述加工特征幾何屬性和加工特征工藝屬性完成加工特征建模。
[0043] 優(yōu)選的，所述建模特征具體包括：
[0044] 第一建模特征，所述第一建模特征包括孔特征和螺紋特征；第二建模特征是由建 模規(guī)范和參數(shù)要求約束的建模特征。
[0045] 優(yōu)選的，所述加工特征由幾何面、幾何屬性和工藝屬性組成，加工特征的幾何面是 特征在幾何空間上的所包含的零件模型中的面；幾何屬性是加工特征在空間中的定形、定 位；工藝屬性是加工特征在工藝語義上的表達(dá)。
[0046] 還有一方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種基于MBD模型的加工特征識別和建模裝 置，所述裝置包括模型信息提取模塊和加工特征識別模塊，其中，模型信息提取模塊包括產(chǎn) 品制造信息PMI提取模塊；加工特征識別模塊包括加工特征幾何屬性識別模塊和加工特征 工藝屬性識別模塊，具體的：
[0047] 所述PMI提取模塊，用于獲取產(chǎn)品制造信息，其中，產(chǎn)品制造信息包括尺寸標(biāo)注、 粗糙度標(biāo)注、幾何精度標(biāo)注和文本標(biāo)注中的一項(xiàng)或者多項(xiàng)；
[0048] 所述加工特征幾何屬性識別模塊，用于根據(jù)幾何體素的拓?fù)潢P(guān)系，將一個(gè)或多個(gè) 幾何體素信息合成加工特征，其中，加工特征的幾何屬性包括幾何體素的幾何屬性；
[0049] 所述加工特征工藝屬性識別模塊，用于根據(jù)加工特征的幾何屬性，從幾何體素的 拓?fù)潢P(guān)系和幾何體素關(guān)聯(lián)的標(biāo)注信息中獲得特征的工藝屬性；
[0050] 所述建模裝置，用于根據(jù)所述加工特征幾何屬性和加工特征工藝屬性完成加工特 征建模。
[0051] 還有一方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種基于MBD模型的加工特征識別和建模裝 置，所述裝置包括模型信息提取裝置和加工特征識別裝置，其中，模型信息提取裝置包括建 模特征信息提取裝置和產(chǎn)品制造信息PMI提取裝置；加工特征識別裝置包括加工特征幾何 屬性識別裝置和加工特征工