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一種基于mbd模型的加工特征識別和建模方法_3

文檔序號:9597990閱讀:來源:國知局
和對應屬性映射為加工特征的幾何屬性,如圖4所示可以采用中心-子圖法來完成加工 特征中幾何屬性獲取,具體包括:
[0111] 在步驟2041中,確定特征拓撲中心面。
[0112] 如圖5所述,為一個完整的中心-子圖法的流程示意圖。
[0113] 在步驟2042中,通過零件模型的BRep結(jié)構(gòu)中面和面的拓撲關(guān)系,構(gòu)建零件屬性鄰 接圖。
[0114] 在步驟2043中,以中心面為起點搜索子圖,獲得與特征鄰接圖相匹配的最小條件 子圖。
[0115] 在步驟2044中,從中心面節(jié)點開始向外擴散尋找最小條件子圖,獲得初級特征。
[0116] 在步驟2045中,將擁有相同加工特性的初級特征同質(zhì)特征合并為一個加工特征 系。
[0117] 本發(fā)明實施例通過確定搜索起點可以避免進行無序搜索,提高子圖搜索效率。
[0118] 結(jié)合本發(fā)明實施例存在一種優(yōu)選的方案,其中,所述步驟2041中確定特征拓撲中 心面,具體執(zhí)行為:
[0119] 從一個或者多個幾何面中,選擇結(jié)構(gòu)完整度高且鄰接著較多特征面的幾何面,確 認該幾何面為特征的拓撲中心面。
[0120] 結(jié)合本發(fā)明實施例存在一種優(yōu)選的方案,其中,所述以中心面為起點搜索子圖,獲 得與特征鄰接圖相匹配的最小條件子圖,之前還包括:
[0121] 為了消除過渡圓?。ǖ箞A、倒角)對子圖匹配的影響,先從零件屬性鄰接圖中刪除 不必要的過渡圓弧面,獲得零件廣義屬性鄰接圖;
[0122] 參考幾何面上標注信息的標示,從零件廣義屬性鄰接圖中剔除掉不需加工的面, 獲得加工面廣義屬性鄰接圖;
[0123] 以中心面為子圖父節(jié)點,以特征的其他面為子節(jié)點,按照特征拓撲結(jié)構(gòu)預定特征 屬性鄰接圖。
[0124] 結(jié)合本發(fā)明實施例存在一種優(yōu)選的方案,其中,所述以中心面為起點搜索子圖,獲 得與特征鄰接圖相匹配的最小條件子圖,還包括:
[0125] 從中心面節(jié)點開始向外擴散尋找最小條件子圖,獲得初級特征。部分有著相同加 工特性的初級特征同質(zhì)特征合并為一個加工特征系。按特征拓撲結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定程度劃分, 可將特征分為面鄰接關(guān)系整體穩(wěn)定的特征(SAF)和面鄰接關(guān)系局部穩(wěn)定的2. 5維槽特征 (SSF)。按特征的識別的階段劃分,可將特征分為初級特征(或者稱為基本特征)和合成特 征(即同質(zhì)特征組合后形成的特征)。如圖3所示,對于SAF特征,如外圓面、簡單孔、越程 槽等,部分是初級特征,部分是合并初級特征后形成的合成特征。同理,SSF特征中合成特 征也可以由初級特征結(jié)合形成。
[0126] 本發(fā)明實施例,本發(fā)明從工藝角度分析零件模型并定義加工特征,并設計一種基 于MBD模型的加工特征識別和建模方法基于中心-子圖的高效的特征識別方法。此方法 通過中心-子圖匹配將幾何面的組合識別為加工特征,并獲得加工特征的幾何屬性。在中 心-子圖法的基礎上建立PMI與幾何面的關(guān)系,最終將PMI信息轉(zhuǎn)換為加工特征的工藝屬 性
[0127] 實施例三
[0128] 本實施例將從圖5中主要的幾個執(zhí)行模塊展開來闡述的方式,介紹本發(fā)明是實施 例如何根據(jù)MBD零件模型獲取加工特征中的幾何屬性。其中,用于描述所述MBD零件模型 的方式是基于幾何體素信息的方式。因此,在本實施例中將依次從中心-子圖匹配中涉 及的關(guān)鍵步驟對象:零件屬性鄰接圖、零件廣義屬性鄰接圖、廣義加工面鄰接圖、預定義特 征屬性鄰接圖、最小條件子圖和同質(zhì)特征子圖集幾個方面,闡述實現(xiàn)的方法和原理。所述 中心-子圖匹配是本發(fā)明提出的,用于具體實現(xiàn)實施例一中步驟202,如圖5所示,所述中 心-子圖匹配方法具體包括:
[0129] (1)零件屬性鄰接圖(Attributed Adjacency Graph,簡寫為:AAG)是以零件模型 中的面作為節(jié)點,以邊作為相鄰兩個面節(jié)點的連接邊(?。┒纬傻囊环N圖結(jié)構(gòu)。僅用凹 凸性代表面之間的關(guān)系,容易導致識別的結(jié)果不準確,因為某些特征面之間的關(guān)系存在嚴 格的角度大小約束關(guān)系。本發(fā)明實施例提出了一種改進型零件屬性鄰接圖,其中包含面節(jié) 點與邊(?。?,其弧以量化的關(guān)系角α作為權(quán)值。
[0130] 其中,關(guān)系角既表達了凹凸關(guān)系,又量化了面與面在鄰接邊處的夾角,如圖6所 示。當鄰面間為凸關(guān)系(r = 1)時,面之間的夾角180° <α〈360°,關(guān)系角ra = r " α-180°,0° <ra〈180° ;鄰面間凹關(guān)系(r = -l)時,面之間的夾角0° <α〈180°,關(guān)系 角ra = r " a,-180° <ra〈0° ;鄰面間相切關(guān)系(r = 0)時,面之間的夾角α = 180°, 關(guān)系角ra = 0°。鄰面之間的夾角計算如圖7所示。其中,一個面與其關(guān)聯(lián)的夾角信息、拓 撲信息等即可構(gòu)成一個幾何體素信息。一個MBD模型則是由一個或者多個幾何體素構(gòu)成。
[0131] 在本發(fā)明實施例提出的改進方法中,兩面之間的凹凸關(guān)系判斷算法的核心思想 是:在面內(nèi),相交邊L上任意點P處垂直于邊L并指向面f 的矢量VH i,垂直于邊L并 指向面&內(nèi)的矢量VH 2;若VH i與面f 2的法向矢量N 2在面f 2的同側(cè),則面f i與面f 2為"凹" 關(guān)系;若VHi與面f 2的法向矢量N 2在面f 2的兩側(cè),則面f i與面f 2為"凸"關(guān)系;若VH占面 f2的法向矢量N 2垂直,則面f i與面f 2為"相切"關(guān)系;最后利用"VH i 〃 VH 2"的結(jié)果計算得 到關(guān)系角α。
[0132] 以圖8 (a)所示的零件模型為例,其零件屬性鄰接圖如圖8(b)所示,其中過渡圓弧 面做特殊標識。
[0133] 本實施例除了對零件屬性鄰接圖中的權(quán)值進行了改造外,還用擴展屬性鄰接圖 (Extended Attributed Adjacency Graph,簡寫為:EAAG)來表達更多的面(節(jié)點)和邊 (弧)的屬性,部分擴展屬性如表3.1所示。同時,為了匹配拓撲中心,本實施例還設計了如 圖9所示的面屬性圖(FAG),面屬性圖以面為父節(jié)點,以邊作為子節(jié)點,以環(huán)作為連接弧,一 個面擁有一個面屬性圖。連接弧以環(huán)屬性為權(quán)值,定義外環(huán)c = 1,內(nèi)環(huán)c =-1,環(huán)在面中 的標識為c_id,則弧的權(quán)值ct = c*c_id,因此通過ct的正負可判定邊是在內(nèi)環(huán)還是外環(huán) 上,通過ct的絕對值|ct |可判定邊是否在同一環(huán)中。
[0134] 表3. 1EAAG圖的擴展屬性
[0135]
[0136] (2)零件廣義屬性鄰接圖(GAAG)
[0137] 過渡圓弧在子圖匹配過程中,會增加識別的難度。因此,本發(fā)明提出了一種方式, 具體的先將過渡圓弧面節(jié)點從零件鄰接屬性圖和特征面鄰接屬性圖中剔除掉,形成廣義鄰 接屬性圖,所有的子圖匹配均在廣義鄰接屬性圖中進行。過渡圓弧節(jié)點刪除后,需將過渡圓 弧鄰接的兩個面重新建立連接,這兩個面為廣義鄰接的面。
[0138] 過渡圓弧刪除后分兩種情況處理連接問題:
[0139] 1)過渡圓弧連接兩個面時:從過渡圓弧屬性圖(TAAG)中可看出,過渡圓弧屬性圖 以過渡圓弧面為父節(jié)點,以連接的兩個面為子節(jié)點,過渡圓弧并不改變兩個連接面之間的 夾角關(guān)系。刪除過渡圓弧后,計算兩鄰接面的關(guān)系角;然后在過渡圓弧屬性鄰接圖中建立新 的弧,如圖10所示;最后,用新弧替代擴展屬性鄰接圖中的過渡圓弧屬性圖,形成的零件廣 義屬性鄰接圖如圖11所示。
[0140] 2)過渡圓弧連接超過兩個面時:這種情況一般為三個及以上的過渡圓弧在頂點 處交匯形成過渡圓弧。過渡圓弧刪除后,不需建立鄰接面節(jié)點之間的連接;
[0141] 零件廣義屬性鄰接圖與零件屬性鄰接圖之間關(guān)系可以表示為:
[0142] GAAG = EAAG- Σ TAAG,
[0143] (3)廣義加工面鄰接圖(MFAG)
[0144] 本實施例中提出的的廣義加工面鄰接圖(MFAG)是指從零件廣義屬性鄰接圖中去 除非加工面NF(毛坯面或全凸面)后形成的零件局部的面GAAG,一個零件有一個或多個 MFAG :
[0145] MFAG = GAAG- Σ NF, = Σ MAAG ,
[0146] 在EAAG中,通過面節(jié)點的"是否有標注"屬性判斷面是否為加工面的依據(jù)之一。從 加工的角度分析,全凸的面在局部形成最高點,一般是需單獨加工的獨立特征面。將這些特 征面暫時作為非加工面,可有效地將復雜的屬性連接圖分解為較容易分析的加工面鄰接子 圖集。如圖8所示的零件模型中,4 4,4&,匕。,匕1^12是全凸面。去除全凸面后,加工面 子圖集中包含兩個子圖,如圖12所示,其中圖12(a)為加工面廣義鄰接圖1,圖12(b)為加 工面廣義鄰接圖2。
[0147] (4)預定義特征屬性鄰接圖(PFAAG)
[0148] 以上是對零件模型的圖形化處理,對于基于幾何體素的特征識別方法,還需對需 要識別的加工特征做圖形化處理。
[0149] 按特征拓撲結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定程度劃分,可將特征分為面鄰接關(guān)系整體穩(wěn)定的特征 (SAF)和面鄰接關(guān)系局部穩(wěn)定的2. 5維槽特征(SSF)。按特征的識別的階段劃分,可將特征 分為初級特征(基本特征)和合成特征(同質(zhì)特征組合后形成的
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