基于约束Delaunay三角剖分的飞机结构件筋特征识别方法

文档序号:8480790阅读:339来源:国知局
基于约束Delaunay三角剖分的飞机结构件筋特征识别方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于约束Delaunay三角剖分的飞机结构件筋特征识别方法,用 于飞机复杂结构件数控程序的快速编制,为专业化、智能化CAD/CAPP/CAM集成系统"飞机 结构件快速数控编程系统"提供自动特征识别的相关数据,属于飞机数字化数控编程技术 领域。
【背景技术】
[0002] 在各类常见的飞机结构件中,筋特征(简称筋)广泛存在于内外形轮廓、槽腔之 中,或单独作为凸台筋存在。它的主要作用在于减轻结构件的重量,加强关键部位的强度 等。筋的数控编程繁琐且易出错。因此提高数控编程效率是提高这类飞机结构件加工效率 的关键。解决这个问题首先需要完成CAD系统向CAM、CAPP系统的信息传递,建立零件的实 体模型与加工特征、加工工艺之间的映射关系,从而为飞机结构件的快速自动编程提供数 据信息。而特征识别技术是实现CAD/CAM/CAPP三者有机集成的理想接口。即对不同特征 的准确、快速识别是实现数控编程、特征加工的首要前提。

【发明内容】

[0003] 为解决上述问题,本发明提出基于约束Delaunay三角剖分的飞机结构件筋特征 识别方法,该方法能有效识别带有细碎面的飞机结构件中的筋特征。
[0004] 本发明的目的是通过下述技术方案实现的:
[0005] 基于约束Delaunay三角剖分的飞机结构件筋特征识别方法,该方法实现的主要 步骤有:1)识别广义腹板面;2)离散广义腹板面边界并对广义腹板面进行约束Delaunay 三角剖分;3)区别广义腹板面中的平顶筋面和腹板面;4)提取并修改平顶筋面的中轴线; 5)构建平顶筋面拆分子特征;6)识别并构建斜筋。
[0006] 所述步骤1)识别广义腹板面,包含(1)水平面的识别;(2)圆柱面的识别;
[0007] 所述的(1)水平面的识别,即首先识别Nurbus曲面中的近平面,提取每个平面的 体外法向N,计算其与加工侧坐标系Z轴的夹角0,判断满足条f
【主权项】
1. 基于约束Delaunay三角剖分的飞机结构件筋特征识别方法,其特征在于:该方法 实现的总体流程为:1)识别广义腹板面;2)离散广义腹板面边界并对广义腹板面进行约束 Delaunay三角剖分;3)区别广义腹板面中的平顶筋面和腹板面;4)提取并修改平顶筋面的 中轴线;5)构建平顶筋面拆分子特征;6)识别并构建斜筋。
2. 基于约束Delaunay三角剖分的飞机结构件筋特征识别方法,其特征在于:所述步骤 1) 识别广义腹板面,包含(1)水平面的识别;(2)圆柱面的识别; 所述的(1)水平面的识别,即首先识别Nurbus曲面中的近平面,提取每个平面的体外
为正向水平面; 所述的(2)圆柱面的识别,即首先识别Nurbus曲面中的圆柱面,提取每个圆柱面的轴 线,计算其与加工侧坐标系Z轴的夹角9,对0 = JT/2的平面,凹圆柱面为底圆面;凸圆 柱面为过渡面。
3. 基于约束Delaunay三角剖分的飞机结构件筋特征识别方法,其特征在于:所述步骤 2) 离散广义腹板面边界并对广义腹板面进行约束Delaunay三角剖分,包含(1)离散广义腹 板面边界;(2)对广义腹板面进行约束Delaunay三角剖分; 所述的(1)离散广义腹板面边界,即保证边界相邻加密点间的距离小于平顶筋的平均 宽度w ; 所述的(2)对广义腹板面进行约束Delaunay三角剖分,即利用插入算法对待剖分区域 进行Delaunay三角剖分,并将重心不在多边形内的三角形剔除。
4. 基于约束Delaunay三角剖分的飞机结构件筋特征识别方法,其特征在于:所述步骤 3) 区别广义腹板面中的平顶筋面和腹板面,按照定义1和规则1进行; 所述的定义1 :设加工坐标系下的一个正向水平面为fh,Delaunay (fh)表示对fh执行 约束Delaunay三角剖分,{ A J (i = 1,2, 3…n)是剖分后得到的三角形集,若A i的每条 边的长度均小于I. 5w,则Ai称为规范三角形;若厶i中至少两条边的长度大于I. 5w,则A i 称为异常二角形; 所述的规则1,平顶筋面和腹板面的区分规则:设{ A J (i = 1,2, 3,…,n)为水平面 4执行Delaunay (f h)后得到的三角形集,{ A」} (j = 0, 1,2, 3…k, k彡n)为{ A J中的 异常三角形集合,若k > [n/3]+l,则fh为腹板面,否则f h为平顶筋面。
5. 基于约束Delaunay三角剖分的飞机结构件筋特征识别方法,其特征在于:所述步骤 4) 提取并修改平顶筋面的中轴线,包含(1)提取平顶筋面中轴线;(2)合并中轴线; 所述的(1)提取平顶筋面中轴线,即利用Delaunay三角剖分的结果来进行:对拆分后 的三角形,只有一边有邻接三角形的为边界三角形Ae,两边有邻接三角形的为中间三角形 Am,三边有邻接三角形的为内部三角形厶i,连接这三种三角形的中轴线可得平顶筋面的 中轴线网络,其中,三角形上属于多边形边界的边称为界边,两邻接三角形的公共边称为邻 边,则边界三角形的中轴线为邻边中点与两界边交点的连线,中间三角形的中轴线为两邻 边中点的连线,内部三角形的中轴线为其重心与三条邻边中点的连线; 所述的(2)合并中轴线,即首先将所有中轴线在内部三角形的重心处断开使其成为独 立的线段,然后利用规则2进行合并; 所述的规则2,即中轴线合并规则:设某一平顶筋面f进行约束Delaunay三角剖分 后,HM1,)二(吃1),对A n,其所关联的中轴线为丨(《=3),若Sij在A "处的邻接三角形 为A 1或八则删除Sy否则,保留S m并取沿其曲线内部走向的切矢Vy对于A "关联 的任意两条中轴线Sij, Sik(l彡j,k彡3),其关联的切矢Vij与Vik间的最大夹角0 ijk= 1&?(〈¥^¥。),若0^彡0111(0"1为夹角合并阈值,最大取0 111=31),则中轴线51」和511;可 合并。
6. 基于约束Delaunay三角剖分的飞机结构件筋特征识别方法,其特征在于:所述步骤 5) 构建平顶筋面拆分子特征,即提取每条中轴线末端的边界三角形及其界边,判断界边的 邻接面是否为底圆面类型,若是则设置为当前子特征的底圆面,并提取与该子特征底圆面 相切的邻接面;若不是,则设置邻接面为当前子特征的限制元并保存邻接面,以作为子特征 关联斜筋的搜索面。
7. 基于约束Delaunay三角剖分的飞机结构件筋特征识别方法,其特征在于:所述步骤 6) 识别并构建斜筋,即获取平顶筋面的斜筋搜索面,判断每个搜索面的加工面类型,提取其 中的斜向加工面,计算搜索面的主面宽度,对符合设定筋宽阈值的主面,提取其关联的圆柱 面作为斜筋的过渡面或底圆面,构造斜筋节点,并根据主面的几何类型设置当前斜筋的类 型(斜顶筋或曲顶筋),根据主面或底圆面,提取其关联的侧壁面作为限制面,设置当前斜 筋节点为相应平顶筋面拆分特征的子节点。
【专利摘要】本发明提供一种基于约束Delaunay三角剖分的飞机结构件筋特征识别方法,该方法实现的总体流程为:1)识别广义腹板面;2)离散广义腹板面边界并对广义腹板面进行约束Delaunay三角剖分;3)区别广义腹板面中的平顶筋面和腹板面;4)提取并修改平顶筋面的中轴线;5)构建平顶筋面拆分子特征;6)识别并构建斜筋。实践证明,该方法具有识别效率高、速度快、占用空间小等特点,可用于飞机结构件筋特征的识别与构建,以提高快速数控编程的效率并显著减少工艺员工作量。
【IPC分类】G05B19-4097
【公开号】CN104820401
【申请号】CN201510111795
【发明人】郑国磊, 周敏, 朱俊标, 陈树林
【申请人】北京航空航天大学, 沈阳飞机工业(集团)有限公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年3月13日
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