本发明设计一种飞机结构件三维设计模型质量检测系统及方法，应用于飞机结构件三维设计模型质量检测，进而缩短飞机构件的加工准备时间，提高生产率，降低成本，属于飞机结构件数字化智能加工领域。
背景技术：
现代飞机结构中大量采用整体结构件的形式以满足结构件的强度、刚度要求。但是结构件具有尺寸大、型腔多、壁板薄、结构复杂等特点，其数模表面通常具有数以千计的拓扑面，包含大量的几何与拓扑信息，虽然各曲面的几何类型相对简单，但由于各种原因，使得模型中存在诸多质量问题：(1)零件模型中大量存在的设计缺陷会导致系统无法正确地识别并构建加工特征；(2)零件特征层面的工艺性缺陷可能导致加工过程异常复杂、系统工艺方案自动规划失效；(3)指定加工坐标系下，对于可加工性信息复杂的模型表面，系统可能无法成功完成其可加工区域的自动构建过程。而传统人工模型检测存在效率低、可靠性差的固有缺陷，进而影响到飞机结构件的加工效率和质量，延长了飞机的制造周期。
技术实现要素：
为了解决上述存在的问题，本发明提供一种飞机结构件三维设计模型质量检测系统及方法。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
一种飞机结构件三维设计模型质量检测系统及方法，该系统是建立在现有cad/cam系统平台上，由工艺资源与知识库管理模块、模型质量检测模块、检测结果分析模块三个模块组成。其中：
所述的现有cad/cam系统平台为“飞机结构件三维设计模型质量检测系统”提供平台支撑，系统首先在该平台上建立飞机结构件三维零件模型，并与系统的三大模块进行数据交换，辅助实现模型质量检测和检测结果分析；
所述的工艺资源与知识库管理模块，为系统提供基础数据支撑、数据库与其他模块进行数据交换的接口，以及支撑数据库的管理，其中数据库包括产品模型库、机床数据库、刀具数据库、工艺知识库以及检测规则库等；另外通过建立数据库与其他模块的数据接口，实现不同模块间的数据传输、管理与调用，完成数据库与“飞机结构件三维设计模型质量检测系统”的连接，实现数据库资源共享与管理；数据库管理包括数据的查询、删除、修改、保存以及推理，方便数据库的更新与维护；
所述的模型质量检测模块是系统功能核心模块，主要包括以下单元：
零件尺寸及精度检测单元：结合工艺资源与知识库管理模块中的数据支撑，对模型上尺寸标注的规范性，尺寸、形状及相互位置精度的规范性、正确性与合理性进行检测。
特征工艺性检测单元：首先根据飞机结构件的数字化三维模型进行整体零件的加工特征识别，获取零件的所有加工特征；其次根据特征识别结果，构建特征的加工区域，获取相关几何参数；再结合工艺资源与知识库管理模块中的数据支撑，对特征加工区域与工艺资源映射分析实现特征工艺性检测。
曲面元素检测单元：对于建模导致的面的不可加工问题，通过特征识别后获得面的相关数据，分析面间的几何关系和拓扑关系进行检测；对于微小尺寸面相关问题，通过计算其面积、面长比来进行检测；对于变异面、尖角面、不连续面等问题，通过面曲率、面连续性的计算进行检测。
建模质量检测单元：对于变异的倒圆面，通过特征识别得到面相关数据进行检测；对倒圆多余或缺失问题，通过特征识别利用相关信息进行检测。
缺陷修正单元：首先根据缺陷类型和经验知识，确定缺陷的修复方案；然后根据是否自动修正进行自动修正或者人工交互修正。
所述的检测结果分析模块，在零件缺陷检测后，自动将各缺陷所关联的拓扑面高亮显示并进行截图，同时依据缺陷类型给出合理的修正方案，生成html格式的报告文件。
飞机结构件三维设计模型质量检测系统实现方法的具体步骤如下：
步骤1)：进入cad/cam系统平台的“零件设计”模块，并进入飞机结构件三维设计模型质量检测系统，载入已有的飞机结构件三维设计模型；
步骤2)：进入模型质量检测模块，首先进行基本参数的设定，具体有：常规参数：包括是否允许自动修正以及修正选择项；容差参数：包括微小元素、相同元素、g0连续性、g1连续性以及g2连续性；几何约束参数：包括最小曲率半径、最小曲面面积、邻边间最小角度、邻边间最大角度、最小圆角半径、最小面片宽度、最大面片长宽比、最短曲面边长以及最小倒角长度；然后设置机床、刀具等工艺资源，再定义坐标系；然后在坐标系下对零件的每个进行面类型识别，并计算其几何信息与空间关系；根据以上信息进行知识推理并与检测规则进行匹配，并根据推理和匹配结果构建相应的缺陷特征；
步骤3)：经过步骤2)中的缺陷特征构建后，根据常规参数设定是否进行自动修复，如果选择“是”，根据缺陷类型和经验知识进行知识推理，确定缺陷的修复方案，并进行自动修复，如果选择“否”或者自动修复失败，则根据缺陷特征信息进行人工交互修正；
步骤4)：最后进入检测结果分析模块，首先载入报告模板；然后统计步骤2)中检测出的缺陷总数、缺陷类型种数以及各种缺陷的数量；然后截取各缺陷的详细截图以及各缺陷的修正方案和修正结果；最后将以上信息合并，输出检测报告文件。
本发明的有益效果：本发明是建立在零件的三维设计模型基础上，较系统和准确地体现并支持飞机结构件三维设计模型质量检测的专业化流程，应用该系统，可直接在飞机结构件三维设计模型上开展并从实现模型缺陷检测到模型缺陷修正等完整的模型质量检测过程，能大量减少模型质量检测过程中所需的人机交互操作，可有效解决由于设计员经验不足导致的模型质量不稳定，模型设计不合理等问题，能显著提高加工准备时间和效率，进而提高cad/cam系统的智能化、专业化水平，对加快当前及未来航空型号的研制以满足我国国防建设的迫切需要将发挥重要的作用。
附图说明
图1飞机结构件三维设计模型质量检测系统功能结构图
图2飞机结构件三维设计模型质量检测系统实现流程图
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细的说明，本实施例是在以本发明技术方法方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的实现过程，但本发明的保护范围不限于下述实施实例。
图1是飞机结构件三维设计模型质量检测系统功能结构图，该系统是基于现有cad/cam系统的“零件设计”模块，集工艺资源与知识库及相应的智能接口，用于直接在飞机结构件三维设计模型上展开并实现模型缺陷检测、模型缺陷修复、检测结果分析等完整的模型质量检测过程，其包含三大模块，具体为工艺资源与知识库管理模块①、模型质量检测模块②、检测结果分析模块③，其中：
所属的现有cad/cam系统平台为“飞机结构件三维设计模型质量检测系统”提供平台支撑，系统首先在该平台上建立飞机结构件三维零件模型，并与系统的三大模块进行数据交换，辅助实现模型质量检测和检测结果分析；
所述的工艺资源与知识库管理模块①，为系统提供基础数据支撑、数据库与其他模块进行数据交换的接口，以及支撑数据库的管理，其中数据库包括产品模型库、机床数据库、刀具数据库、工艺知识库以及检测规则库等；另外通过建立数据库与其他模块的数据接口，实现不同模块间的数据传输、管理与调用，完成数据库与“飞机结构件三维设计模型质量检测系统”的连接，实现数据库资源共享与管理；数据库管理包括数据的查询、删除、修改、保存以及推理，方便数据库的更新与维护；
所述的模型质量检测模块是系统功能核心模块②，主要包括以下单元：
零件尺寸及精度检测单元：结合工艺资源与知识库管理模块中的数据支撑，对模型上尺寸标注的规范性，尺寸、形状及相互位置精度的规范性、正确性与合理性进行检测；
特征工艺性检测单元：首先根据飞机结构件的数字化三维模型进行整体零件的加工特征识别，获取零件的所有加工特征；其次根据特征识别结果，构建特征的加工区域，获取相关几何参数；再结合工艺资源与知识库管理模块中的数据支撑，对特征加工区域与工艺资源映射分析实现特征工艺性检测；
曲面元素检测单元：对于建模导致的面的不可加工问题，通过特征识别后获得面的相关数据，分析面间的几何关系和拓扑关系进行检测；对于微小尺寸面相关问题，通过计算其面积、面长比来进行检测；对于变异面、尖角面、不连续面等问题，通过面曲率、面连续性的计算进行检测；
建模质量检测单元：对于变异的倒圆面，通过特征识别得到面相关数据进行检测；对倒圆多余或缺失问题，通过特征识别利用相关信息进行检测；
缺陷修正单元：首先根据缺陷类型和经验知识，确定缺陷的修复方案；然后根据是否自动修正进行自动修正或者人工交互修正；
所述的检测结果分析模块③，在零件缺陷检测完成后，自动统计缺陷信息，并将各缺陷所关联的拓扑面高亮显示并进行截图，同时依据缺陷类型给出合理的修正方案，生成html格式的报告文件。
飞图2是飞机结构件三维设计模型质量检测系统实现的总流程，具体实现步骤如下：
步骤1)：进入cad/cam系统平台的“零件设计”模块，并进入飞机结构件三维设计模型质量检测系统(s1)，载入已有的飞机结构件三维设计模型(s2)；
步骤2)：进入模型质量检测模块，首先进行基本参数的设定(s3)；然后设置机床、刀具等工艺资源(s4)，再定义坐标系(s5)；然后在坐标系下对零件的每个进行面类型识别(s6)，并计算其几何信息(s7)与空间关系(s8)；根据以上信息进行知识推理并与检测规则进行匹配(s9)，并根据推理和匹配结果构建相应的缺陷特征(s10)；
步骤3)：经过步骤2)中的缺陷特征构建后，根据常规参数设定是否进行自动修复，如果选择“是”，根据缺陷类型和经验知识进行知识推理，确定缺陷的修复方案(s11)，并进行自动修复(s12)，如果选择“否”或者自动修复失败，则根据缺陷特征信息进行人工交互修正(s13)；
步骤4)：最后进入检测结果分析模块，首先载入报告模板(s14)；然后统计步骤2)中检测出的缺陷总数、缺陷类型种数以及各种缺陷的数量(s15)；然后截取各缺陷的详细截图(s16)以及各缺陷的修正方案和修正结果(s17)；最后将以上信息合并，输出检测报告文件(s18)。
本实施实例以飞机结构件三维设计模型质量检测为例，说明了飞机结构件三维设计模型质量检测系统在飞机结构件上能够快速检测并修正模型缺陷，具有高效、便捷、准确和规范的特点。
尽管本发明的内容已经通过上述实施实例作了详细介绍，但应当认识到上述描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对本发明的多种修改和代替都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。