一种用于MBD工艺模型的标注信息完备性自动检查方法与流程

本发明涉及一种标注信息完备性检查方法，属于数字化制造技术领域，特别涉及一种用于MBD工艺模型的标注信息完备性自动检查方法。

背景技术：

在零件制造过程中，为表达加工有关的技术要求，需要对工艺信息进行标注，如尺寸、形位公差和粗糙度等。为防止标注信息遗漏或重复，需要进行完备性检查。传统的标注信息完备性检查包含的主要过程是：根据三维重建技术的相关理论，将二维工程图的尺寸标注转换为空间尺寸投影模型，使工程图的绘图坐标转换为与之统一对应的空间坐标，并利用尺寸结点建立有向图，按照有向图建立邻接矩阵，进而判断各尺寸间的相互关系的方法。

随着计算机与软件技术的发展，产品定义技术经历了从工程制图技术到二维CAD技术，再到MBD(Model Based Definition)技术的发展历程。由于MBD技术直观表达产品真实的三维实体结构的特点，利用MBD工艺模型表达加工工艺已是一种趋势，尤其在航空航天制造业中逐步得到普及。

但是在MBD工艺模型的标注信息完备性检查过程中，并不能完全照搬二维工程图的方法体系，如何充分利用MBD工艺模型的产品定义特点，去挖掘更加方便工艺人员理解的标注信息完备性检查模式已成为迫切需求。计算机辅助设计与图形学报2015年第2期出版的《利用刚性体识别的三维尺寸标注完备性检查》一文中提出了一种基于刚性体识别的三维尺寸完备性检查方法，基于定位元选择、刚性体识别和刚性体合并步骤将零件识别为一组刚性体，然后根据刚性体的分布状态，尺寸的使用状态、几何元素的约束状态得到尺寸的完备性状态，但未涉及如何推荐缺失信息，并无法检查除尺寸外其余标注信息完备性。

综上所述，当前的标注信息完备性检查方法主要问题有：主要针对检查信息类型为尺寸，未能完全覆盖工艺模型上所有标注的工艺信息特别是形位公差的完备性检查；主要面向产品设计过程，然而工艺模型与设计模型的明显区别，即工艺信息标注时只标注出待加工几何元素的相关信息，并不是对所有几何元素的约束需要标注；仍存在手动操作步骤繁多的问题。同时，工艺设计模式的改变，MBD技术的广泛应用，都使得MBD工艺模型的尺寸完备性检查环节成为工艺设计阶段的效率瓶颈。因此，为了提高产品制造效率，优化工艺设计过程，必须研究用于MBD工艺模型的标注信息完备性自动检查方法。

技术实现要素：

为了克服现有标注信息完备性检查方法在MBD工艺模型使用过程中无法实现标注信息的高效检查问题，本发明提出了一种用于MBD工艺模型的标注信息完备性自动检查方法。将MBD工艺模型中标注替换为加工特征的本身加工描述和定位描述，便于计算机以工艺要求为约束自动检查所有标注信息完备性。

本发明的技术方案为：

所述一种用于MBD工艺模型的标注信息完备性自动检查方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：采用基于图的加工特征识别方法，识别零件MBD工艺模型中包含的所有加工特征，并将其中具有相同结构特性和加工要求的加工特征合并为一个加工特征；确定所有加工特征的父子关系；再将零件MBD工艺模型中已有的标注信息处理为对应加工特征的定位信息或定型信息；

步骤2：对于步骤1得到的每个加工特征，进行如下处理：

依据加工特征的类型，将加工特征的定型信息与模板库中同一加工特征类型的加工特征定型信息模板进行匹配对比，确定该加工特征的定型信息是否与模板一致；若不一致，则对加工特征的定型信息进行补充或删减，使其与模板一致；所述模板库为预先设定的，由准确完备的、与加工操作对应的若干加工特征定型信息模板组成的数据库；

步骤3：对于步骤1得到的每对父子加工特征，进行如下处理：

依据父子加工特征的定位面拓扑关系，将子加工特征的定位信息与标准定位信息集中的，具有相同定位面拓扑关系的父子加工特征中的子加工特征定位信息模板进行匹配对比，确定该子加工特征的定位信息是否与模板一致；若不一致，则对子加工特征的定位信息进行补充或删减，使其与模板一致；所述标准定位信息集为预先设定的，由准确完备的、与定位面拓扑关系对应的若干子加工特征定位信息模板组成的数据库；

步骤4：对于经过步骤2和步骤3处理后的所有加工特征，采用图论方法构建加工特征的工艺信息链，依据工艺信息链，查找冗余的定位信息和/或定型信息，并将冗余的定位信息和/或定型信息删除。

有益效果

本发明对比已有技术具有以下创新点和优点：

1)利用加工特征与MBD工艺模型之间的紧密联系，将MBD工艺模型上标注信息完备性检查转化为加工特征定位信息与定型信息的完备性检查，通过工艺人员定义加工特征定型信息模板库与标注定位信息集，便于计算机工艺要求为约束检查标注信息完备性；

2)通过与加工特征定型信息模板库的对比检查加工特征定型信息，不仅解决了MBD工艺模型无需对所有几何元素的约束进行标注时如何进行完备性检查问题，并且覆盖了大部分标注信息类型如形位公差的检查；

3)引入加工特征定位面，简化了三维环境中加工特征定位信息的完备性检查过程，提高了运算速度。

附图说明

图1是本发明用于MBD工艺模型的标注信息完备性自动检查流程图；

图2是阶梯孔零件MBD工艺模型；

图3是基于图论构建的阶梯孔零件MBD工艺模型工艺信息链。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

由于现有标注信息完备性检查方法在应用于MBD工艺模型时存在如背景技术中所述的种种问题，本发明提出了一种用于MBD工艺模型的标注信息完备性自动检查方法。将MBD工艺模型中标注替换为加工特征的本身加工描述和定位描述，便于计算机以工艺要求为约束自动检查所有标注信息完备性。

该方法具体步骤为：

步骤1：采用基于图的加工特征识别方法，识别零件MBD工艺模型中包含的所有加工特征，并将其中具有相同结构特性和加工要求的加工特征合并为一个加工特征；确定所有加工特征的父子关系；再将零件MBD工艺模型中已有的标注信息处理为对应加工特征的定位信息或定型信息。

所述基于图的加工特征识别方法，以面元素为结点，以面面之间的连接关系为弧线，来表示加工特征边界的图模型，通过将加工特征边界图库里面的图例与实际模型中的加工特征的图特征进行比较匹配，识别出MBD工艺模型包含的所有加工特征。

步骤2：对于步骤1得到的每个加工特征，进行如下处理：

依据加工特征的类型，将加工特征的定型信息与模板库中同一加工特征类型的加工特征定型信息模板进行匹配对比，确定该加工特征的定型信息是否与模板一致；若不一致，则对加工特征的定型信息进行补充或删减，使其与模板一致；所述模板库为预先设定的，由准确完备的、与加工操作对应的若干加工特征定型信息模板组成的数据库。

步骤3：对于步骤1得到的每对父子加工特征，进行如下处理：

依据父子加工特征的定位面拓扑关系，将子加工特征的定位信息与标准定位信息集中的，具有相同定位面拓扑关系的父子加工特征中的子加工特征定位信息模板进行匹配对比，确定该子加工特征的定位信息是否与模板一致；若不一致，则对子加工特征的定位信息进行补充或删减，使其与模板一致；所述标准定位信息集为预先设定的，由准确完备的、与定位面拓扑关系对应的若干子加工特征定位信息模板组成的数据库。

步骤4：对于经过步骤2和步骤3处理后的所有加工特征，采用图论方法构建加工特征的工艺信息链，其中包含步骤2中所有定型信息和步骤3中所有定位信息。依据工艺信息链，查找冗余的定位信息和/或定型信息，并将冗余的定位信息和/或定型信息删除。

步骤4中，取标注优先顺序最高的加工特征，将其已标注信息与面元素添加到工艺信息链中；判断面元素间连线是否为单线，若出现重合连线，则只保留重合连线中的一条，删除其余连线；判断面元素间连线是否出现封闭环，若出现封闭环，则只删除封闭环中的一条连线；重复上述过程直至遍历完所有加工特征。

本实施例以如图2所示阶梯孔零件MBD工艺模型的标注信息完备性自动检查为例，阶梯孔零件MBD工艺模型上已标注信息有圆柱体高度80、圆柱体直径80、孔深50、孔深30、孔直径25、孔直径50、圆柱度0.01、粗糙度3.2。以该MBD工艺模型为例，详细阐述阶梯孔零件MBD工艺模型的标注信息完备性自动检查过程如下：

步骤1：采用基于图的加工特征识别方法，识别出阶梯孔零件MBD工艺模型共包含对应三个加工操作的三个加工特征：加工操作一：车外型面，对应加工特征：圆柱体，将毛坯外径尺寸加工到设计模型的大端外径尺寸；加工操作二：扩孔，对应加工特征：孔一，将孔一直径扩至设计直径尺寸；加工操作三：扩孔，对应加工特征：孔二，将孔二直径扩至设计直径尺寸。其中圆柱体为孔一父特征，孔一为孔二父特征。圆柱体定型信息有圆柱体高度80、圆柱体直径80和粗糙度3.2。孔一定型信息有孔深30、孔直径50和圆柱度0.01。孔二定型信息有孔深50和孔直径25。

步骤2：将加工特征上已被标注的定型信息实例与模板库中对应加工特征标注模板匹配对比可知，圆柱体与孔一定型信息无缺失，但孔二缺少约束孔面的圆柱度标注信息，基于此进行补充。

步骤3：由于两个父子加工特征定位面的几何拓扑关系均为平行，平行关系对应的标准定位信息集为线性尺寸，与标准定位信息集对比可知，各加工特征定位信息均无遗漏。

步骤4：基于图论构建阶梯孔零件MBD工艺模型工艺信息链如图3，可知标注的孔一孔深30、孔二孔深50与圆柱体高80形成封闭环，故发生标注信息冗余，则将冗余的标注信息删除。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。