一種基于工藝知識的相同加工特征的匹配方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于工藝知識的相同加工特征的匹配方法，具體依次包括以下步驟：(1)在進(jìn)行原機(jī)加零件工藝設(shè)計(jì)時(shí)，記錄每個(gè)加工特征所對應(yīng)的工藝信息以及幾何信息，并作為輸入元素進(jìn)行搜索待匹配零件上的相同加工特征；(2)基于加工特征的工藝信息搜索待匹配零件上的加工特征；(3)基于加工特征的幾何信息進(jìn)一步確定步驟(2)中獲取的加工特征。本發(fā)明利用加工特征的工藝信息和幾何信息進(jìn)行匹配待搜索零件上的相同加工特征，能夠?qū)崿F(xiàn)工藝信息的重用，通過匹配的相同特征而創(chuàng)建相應(yīng)的工序間模型，也可以進(jìn)行搜索對應(yīng)的工藝信息。綜上所述，本發(fā)明的提出為實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)信息的重用奠定了基礎(chǔ)。
【專利說明】
一種基于工藝知識的相同加工特征的匹配方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及相似機(jī)加工零件工藝，具體涉及一種基于工藝知識的相同加工特征的匹配方法。
【背景技術(shù)】
[0002]針對相似機(jī)加工零件，其加工特征、工藝要求以及具體屬性應(yīng)是相同或者大致相同的，它們的加工工藝有著較大的重合性和重用性。因此，為提高工藝規(guī)劃的效率，縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，提出了通過匹配相同加工特征已達(dá)到重用的目的從而實(shí)現(xiàn)三維工藝模型的自動重構(gòu)，然而，如何實(shí)現(xiàn)相同加工特征的搜索是實(shí)現(xiàn)工藝信息重用的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0003]目前，基于三維模型的工藝規(guī)劃系統(tǒng)已成為各制造企業(yè)研究的重點(diǎn)，針對如何創(chuàng)建三維工藝模型的問題已吸引了大量學(xué)者的關(guān)注，創(chuàng)建方法可分為如下三種方式:基于特征識別技術(shù)創(chuàng)建工藝模型，基于工藝知識驅(qū)動工藝模型以及基于商業(yè)CAD軟件交互創(chuàng)建工藝模型。然而，如何在三維工藝設(shè)計(jì)過程如何實(shí)現(xiàn)工藝信息重用方面的研究卻很少。
[0004]有文獻(xiàn)提出了通過搜索相似零件模型以實(shí)現(xiàn)工藝信息的重用，但大都應(yīng)用于二維工藝規(guī)劃中，重用的部分都是以文字語言進(jìn)行描述的工藝信息，然而，在基于三維模型的工藝規(guī)劃過程中，工藝信息不在用文字或圖表的形式進(jìn)行描述，而是以三維工藝間模型為載體，以可視化形式進(jìn)行表達(dá)工藝信息，可見以搜索相似零件而實(shí)現(xiàn)工藝信息重用的方法已不適用于三維工藝規(guī)劃。
[0005]目前存在有基于設(shè)計(jì)特征實(shí)現(xiàn)相似零件的檢索方法，該方法針對的是單個(gè)設(shè)計(jì)零件，是基于幾何信息進(jìn)行搜索相似相似特征的，然而獲取的特征可能不具有相同的工藝要求，因此，此方法不適用于三維工藝設(shè)計(jì)重用的系統(tǒng)中。
[0006]開展基于加工特征進(jìn)行工藝信息重用是目前三維工藝規(guī)劃研究的熱點(diǎn)，而匹配相同加工特征是其中的關(guān)鍵技術(shù)之一，如何高效、快速地搜索具有相同幾何信息和工藝要求的加工特征成為迫切需要突破的瓶頸問題。而目前尚無一個(gè)完整的、準(zhǔn)確快速地基于工藝知識搜索相同加工特征的方法可共借鑒應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種基于工藝知識的相同加工特征的匹配方法，主要面向相似機(jī)加工零件工藝信息的重用，即通過匹配相同的加工特征而實(shí)現(xiàn)三維工藝模型的自動重構(gòu)以及工藝信息的自動獲取。
[0008]技術(shù)方案:本發(fā)明的一種基于工藝知識的相同加工特征的匹配方法，依次包括以下步驟:
[0009](I)在進(jìn)行原機(jī)加零件工藝設(shè)計(jì)時(shí)，記錄每個(gè)加工特征所對應(yīng)的工藝信息以及幾何信息，并作為輸入元素進(jìn)行搜索待匹配零件上的相同加工特征；
[0010]所需記錄的工藝信息包括:
[0011](11)加工方向，即指加工過程中刀具的軸線方向，表示為nt;
[0012](12)加工特征面組，即指加工特征所包含的連續(xù)表面，即加工過程中由刀具掃略形成的表面，表示為；^={；^1，€2，€3，...}；
[0013](13)主加工面，即指與加工方向垂直的特征表面，表示為fo;
[0014](14)工序去除體是指形成某加工特征(除去除體外的其他六個(gè)加工特征的中的任意一項(xiàng))所去除的材料體積，表示為V0;
[0015]所需記錄的幾何信息包括:
[0016](15)特征表面鄰接矩陣:利用兩兩特征表面是否相鄰作為矩陣中的元素，若兩特征面相鄰接則設(shè)為1，若不相鄰接則設(shè)為0，隨后創(chuàng)建特征表面的鄰接矩陣，若加工特征含有η個(gè)表面，則創(chuàng)建η階矩陣；
[0017](16)加工特征類型，包括凹陷特征、過渡特征以及凸起特征，表示為ft;
[0018](17)加工特征面組屬性和數(shù)量，即指該加工特征包含面的屬性如一般平面、相切面以及弧面等，以及所有面組數(shù)量，表示為fn;
[0019](2)基于已有的工藝信息搜索待匹配零件上的加工特征，具體的搜索過程為:
[0020](21)基于主加工方向獲取待匹配零件上具有相同反方向的面組；
[0021 ] (22)依據(jù)輸入的主加工面類型，排除(21)中不滿足要求的面組；
[0022](23)依據(jù)搜索的加工特征類型，并基于(22)中獲取的面組識別出相關(guān)的面組；
[0023](3)基于已有的幾何信息進(jìn)一步確定步驟(2)中獲取的加工特征，具體確定過程如下:
[0024](31)基于被匹配加工特征的面組屬性，排除步驟(2)中不匹配的特征；
[0025](32)對已獲取的加工特征創(chuàng)建其對應(yīng)的鄰接關(guān)系矩陣，并與被匹配加工特征的鄰接矩陣進(jìn)行轉(zhuǎn)換對比，排除(31)中不相同的加工特征；
[0026](33)獲取(32)中各加工特征所對應(yīng)的去除體，并與被匹配加工特征的去除體進(jìn)行比較，以匹配最終的相同加工特征。
[0027]進(jìn)一步的，待匹配的機(jī)加工零件已具有完整的三維工藝規(guī)程，且各工序的工藝信息都基于步驟(I)進(jìn)行描述，即是指利用已創(chuàng)建工藝信息中含有的加工參數(shù)，對匹配加工件含有的加工特征進(jìn)行匹配。
[0028]進(jìn)一步的，所述步驟(I)中，機(jī)加工零件上的加工特征，將其分為凹陷特征、過渡特征和凸起特征三類加工特征，隨后根據(jù)各類加工特征的幾何信息，創(chuàng)建各加工特征類型面組的識別算法。
[0029]進(jìn)一步的，所述(14)中的去除體通過空間半包圍方法獲取，即利用獲取的加工特征面組并結(jié)合延展的相鄰面組，獲取加工特征所對應(yīng)的去除體積。
[0030]進(jìn)一步的，所述創(chuàng)建各加工特征類型面組的識別算法包括以下步驟:
[0031]I)將加工特征的主加工面作為種子面，用來搜索其它關(guān)聯(lián)的特征面組；
[0032]II)獲取種子面的所有邊，并判斷邊的屬性，并按照特征類型獲取各邊對應(yīng)的相鄰面；
[0033]III)將已獲取的相鄰面作為待搜索的種子面，繼續(xù)搜索滿足要求的其他特征面組，直至獲取所有的特征面組。
[0034]有益效果:本發(fā)明利用加工特征的工藝信息和幾何信息進(jìn)行匹配待搜索零件上的相同加工特征，能夠?qū)崿F(xiàn)工藝信息的重用，通過匹配的相同特征而創(chuàng)建相應(yīng)的工序間模型，也可以進(jìn)行搜索對應(yīng)的工藝信息。綜上所述，本發(fā)明的提出為實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)信息的重用奠定了基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0035]圖1為本發(fā)明的整體流程圖；
[0036]圖2(a)為實(shí)施例中原機(jī)加工零件的三維模型；圖2(b)為所記錄的部分幾何信息與工藝信息；
[0037]圖3(a)為實(shí)施例中修改后機(jī)加工零件的三維模型；圖3(b)實(shí)施例中槽加工特征的屬性鄰接圖；圖3(c)為實(shí)施中獲取的各加工面組的關(guān)聯(lián)矩陣示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。
[0039]實(shí)施例1:
[0040]如圖1所示，本實(shí)施例的基于工藝知識的相同加工特征的匹配方法，在匹配相同加工特征時(shí)，需要將被匹配加工特征的工藝信息和幾何信息作為輸入元素，在機(jī)加零件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)，需要將每個(gè)工序所形成加工特征的工藝信息和幾何信息按照一定的組織方式進(jìn)行管理與存儲，具體依次包括以下步驟:
[0041](I)在進(jìn)行原機(jī)加零件工藝設(shè)計(jì)時(shí)，記錄每個(gè)加工特征所對應(yīng)的工藝信息以及幾何信息，并作為輸入元素進(jìn)行搜索待匹配零件上的相同加工特征；
[0042](2)基于已有工藝信息搜索待匹配零件上的加工特征；
[0043](3)基于已有的幾何信息進(jìn)一步確定步驟(2)中獲取的加工特征。
[0044]在匹配相同加工特征的流程如圖1的右側(cè)所示，首先，基于所搜索的設(shè)計(jì)零件，獲取該零件上的所有加工特征面組;其次，基于輸入的工藝知識為依據(jù)排除不滿足要求的面組，所輸入的工藝信息元素如圖2所示，要先獲取待匹配加工面組的加工方向及屬性，各平面的加工方向?yàn)楦髅孢h(yuǎn)離材料的法向量，面的基本屬性主要有一般平面、弧面以及相切面；然后，基于輸入的幾何信息對具有相同工藝信息的面組進(jìn)行排除，利用加工特征識別的方法獲取該匹配特征所有的面組，隨后創(chuàng)建該特征面組的關(guān)聯(lián)矩陣，并與所輸入的幾何信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換比對;最后，根據(jù)輸入的幾何信息和工藝信息，獲取滿足要求的加工特征，再次根據(jù)獲取匹配特征的基本信息與輸入信息進(jìn)行比對，以此獲取滿足要求的加工特征。
[0045]其中圖2(a)為原零件實(shí)例，圖3(a)為修改后的零件實(shí)例。圖2(a)中，m表示加工方向40表示主加工面；(負(fù)424344，乜)為加工特征的組成面組。基于圖2(&)中實(shí)例創(chuàng)建工藝模型時(shí)所記錄的工藝信息和幾何信息，完成修改后圖3(a)中的特征匹配。本實(shí)施例所匹配的加工特征，不僅具有相同的幾何信息，而且還具有共同的加工信息，因此，匹配的特征滿足工藝信息重用的要求。
[0046]以圖3(a)所匹配的加工特征為例，對如何創(chuàng)建面組的屬性鄰接圖進(jìn)行闡述。首先，對該特征所有的特征面(用fi表示)組進(jìn)行排序，如圖隨后基于各面序號進(jìn)行判斷是否關(guān)聯(lián)，并沿序號順序創(chuàng)建該特征的屬性鄰接圖2 (b)所示;然后，若兩面相鄰，則定義元素為“I”，若兩面不相鄰，則定義元素為“O” ；最后，基于該特征面組的個(gè)數(shù)，創(chuàng)建該特征的鄰接矩陣，如圖3(c)所示創(chuàng)建的5X5階矩陣。若兩個(gè)特征相同，則面組的相鄰矩陣秩是相同的，所以，特征中各面的排序與矩陣的生成是沒有任何關(guān)系的，相同加工特制的相鄰矩陣都是可以通過轉(zhuǎn)換進(jìn)行比對是否一致。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于工藝知識的相同加工特征的匹配方法，其特征在于:依次包括以下步驟: (1)在進(jìn)行原機(jī)加零件工藝設(shè)計(jì)時(shí)，記錄每個(gè)加工特征所對應(yīng)的工藝信息以及幾何信息，并作為輸入元素進(jìn)行搜索待匹配零件上的相同加工特征； 所需記錄的工藝信息包括: (11)加工方向，即指加工過程中刀具的軸線方向，表示為nt; (12)加工特征面組，即指加工特征所包含的連續(xù)表面，S卩加工過程中由刀具掃略形成的表面，表示為；^={；^1，€2，€3，...}； (13)主加工面，即指與加工方向垂直的特征表面，表示為fo; (14)工序去除體是指形成某加工特征所去除的材料體積，表示為V0; 所需記錄的幾何信息包括: (15)特征表面鄰接矩陣:利用兩兩特征表面是否相鄰作為矩陣中的元素，若兩特征面相鄰接則設(shè)為I，若不相鄰接則設(shè)為0，隨后創(chuàng)建特征表面的鄰接矩陣，若加工特征含有η個(gè)表面，則創(chuàng)建η階矩陣； (16)加工特征類型，包括凹陷特征、過渡特征以及凸起特征，表示為ft; (17)加工特征面組屬性和數(shù)量，即指該加工特征包含面的屬性如一般平面、相切面以及弧面等，以及所有面組數(shù)量，表示為fη ; (2)基于加工特征的工藝信息搜索待匹配零件上的加工特征，具體的搜索過程為: (21)基于主加工方向獲取待匹配零件上具有相同反方向的面組； (22)依據(jù)輸入的主加工面類型，排除(21)中不滿足要求的面組； (23)依據(jù)搜索的加工特征類型，并基于(22)中獲取的面組識別出相關(guān)的面組； (3)基于加工特征的幾何信息進(jìn)一步確定步驟(2)中獲取的加工特征，具體確定過程如下: (31)基于被匹配加工特征的面組屬性，排除步驟(2)中不匹配的特征； (32)對已獲取的加工特征創(chuàng)建其對應(yīng)的鄰接關(guān)系矩陣，并與被匹配加工特征的鄰接矩陣進(jìn)行轉(zhuǎn)換對比，排除(31)中不相同的加工特征； (33)獲取(32)中各加工特征所對應(yīng)的去除體，并與被匹配加工特征的去除體進(jìn)行比較，以匹配最終的相同加工特征。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于工藝知識的相同加工特征的匹配方法，其特征在于:待匹配的機(jī)加工零件已具有完整的三維工藝規(guī)程，且各工序的工藝信息都基于步驟(I)中的七個(gè)加工特征進(jìn)行描述。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于工藝知識的相同加工特征的匹配方法，其特征在于:所述步驟(I)中，機(jī)加工零件上的加工特征，將其分為凹陷特征、過渡特征和凸起特征三類加工特征，隨后根據(jù)各類加工特征的幾何信息，創(chuàng)建各加工特征類型面組的識別算法。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于工藝知識的相同加工特征的匹配方法，其特征在于:所述(14)中的去除體通過空間半包圍方法獲取，即利用獲取的加工特征面組并結(jié)合延展的相鄰面組，獲取加工特征所對應(yīng)的去除體積。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于工藝知識的相同加工特征的匹配方法，其特征在于:所述創(chuàng)建各加工特征類型面組的識別算法包括以下步驟: I)將加工特征的主加工面作為種子面，用來搜索其它關(guān)聯(lián)的特征面組； II)獲取種子面的所有邊，并判斷邊的屬性，并按照特征類型獲取各邊對應(yīng)的相鄰面； III)將已獲取的相鄰面作為待搜索的種子面，繼續(xù)搜索滿足要求的其他特征面組，直至獲取所有的特征面組。
【文檔編號】G06K9/62GK105894021SQ201610191245
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】劉金鋒, 周宏根, 黃劍雄, 李純金, 李國超, 李磊, 田桂中, 景旭文
【申請人】江蘇科技大學(xué)