一种基于相差轨迹的三维标注缺失尺寸查找方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于相差轨迹的三维标注缺失尺寸查找方法，其特征在于：基于轨迹相交法和刚性体识别法，得到相差轨迹的生成规则，基于此生成规则建立几何元素的缺失尺寸查找流程，按照查找流程找出所有刚性体合并所需要的尺寸即为零件查找的缺失尺寸。通过逆向推理轨迹相交法，建立了缺失尺寸与相差轨迹之间的映射关系，以及相差轨迹的生成规则。然后，根据上述规则和映射关系，以尺寸标注数目最少为原则，建立了几何基元的最少缺失尺寸提取流程。再次，通过分析刚性体的等价定位元组的固定条件，建立了刚性体间的缺失尺寸提取算法，所有刚性体合并所添加的尺寸即为推荐给零件的缺失尺寸。
【专利说明】一种基于相差轨迹的三维标注缺失尺寸查找方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及三维尺寸标注中缺失尺寸的自动推荐的解决方案，主要建立基于相差轨迹的三维缺失尺寸查找方法。
【背景技术】
[0002]三维尺寸标注是对产品结构大小、定位关系的一种直观、精确描述，它的完整与否对产品设计、工艺、加工、装配、检测等生产过程具有重要影响。尺寸标注缺失会造成产品零部件无法加工和顺利装配。因此，在产品设计完成后必须对尺寸标注的完备性进行检查，特别是缺失尺寸的检查。传统的方法都是采用人工查漏补缺，并根据实际的缺失情况人工决定在何处添加何种类型的尺寸。对于复杂零件而言，检测尺寸完备性本身就是一项繁琐的工作，更何况在知道尺寸缺失的情况下要选择添加的尺寸不能有冗余，这本身又是一项挑战。因此，在三维尺寸完备性检测完成后，如果能够自动推荐出缺失尺寸的具体位置和类型将加快产品设计速度，将设计人员从繁锁的低层次工作中解放出来，从事更具有创造性的工作。
[0003]目前对缺失尺寸的检查主要方法有尺寸链法、邻接矩阵法、几何约束求解法、轨迹相交法等。尽管这些方法对缺失尺寸的检验取得了良好效果，但仍然存在以下问题:(I)对三维尺寸标注研究较少，主要是对二维尺寸标注的研究，不适合目前的发展趋势。(2)理论研究为主，方法的实用性较差，对零件适用性不够。(3)多数方法可以判断出零件缺失尺寸标注，但无法推荐出具体的缺失尺寸，没有完整的解决该问题。
[0004]综合所述，建立一个全新三维尺寸标注中缺失尺寸的查找方法是解决上述问题的途径，该方法可以依据刚性体的合并原理，将缺失尺寸的添加转换为刚性体的合并，进而转换为等价定位元组的固定，而定位元的固定则可以利用轨迹相交法来实现。最后，通过固定定位元所缺少的轨迹来查找相应的尺寸。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了实现三维标注中自动推荐缺失尺寸的需求，提出了一种基于相差轨迹的三维缺失尺寸查找方法。
[0006]本发明采用的解决方案如下:
[0007]一种基于相差轨迹的三维标注缺失尺寸查找方法，其特征在于:基于轨迹相交法和刚性体识别法，得到相差轨迹的生成规则，基于此生成规则建立几何元素的缺失尺寸查找流程，按照查找流程找出所有刚性体合并所需要的尺寸即为零件查找的缺失尺寸。
[0008]相差轨迹的生成规则，是通过逆向推理轨迹相交法，分析当前轨迹和目标轨迹的类型，得到相应的相差轨迹。
[0009]通过轨迹相交法计算几何元素的当前轨迹，然后根据相差轨迹的生成规则得到相差轨迹的类型和拓扑条件，然后根据缺失尺寸与目标几何元素、相差轨迹、参考几何元素之间的映射关系得到相应的尺寸类型和拓扑条件，再以此为基础，在几何元素与所有的备选参考几何元素之间模拟添加相应的尺寸，得到一组缺失尺寸。
[0010]查找流程为:首先，提取刚性体中的所有几何元素固定所需要的缺失尺寸，按照缺失尺寸的数目进行升序排列；然后，按照等价定位元的固定原理，依次从排序后的几何元素中提取定位元，直到得到一组与刚性体自由度等价的定位元组，该定位元组内几何元素的所需添加的尺寸即为查找给该刚性体的缺失尺寸，依此类推，直到所有刚性体合并为一个刚性体，此时，所添加的所有尺寸即为该零件查找的缺失尺寸。
[0011]本发明一种基于相差轨迹的三维标注缺失尺寸查找方法，首先检查得到缺少尺寸标注的刚性体和母体，利用轨迹相交法，提取固定几何基元所需要的相差轨迹，并逆向推理得到该基元的可选尺寸；然后，根据尺寸标注最少原则，在刚性体的几何基元中找到一组缺少尺寸最少的等价定位元组；再次,按照刚性体的合并原理,选择并添加一组尺寸将刚性体与母体合并，最终实现零件模型的完整标注，并得到一组合理的缺失尺寸。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是缺失尺寸与相差轨迹的映射关系图，
[0013]图2是本发明刚性体与母体之间缺失尺寸推荐方法流程图，
[0014]图3是零件尺寸标注模型与几何约束图，其中a为标注模型，b为几何约束图，
[0015]图4是推荐缺失尺寸过程示意图，其中a为刚性体识别，b为添加缺失尺寸，
[0016]图5是刚性体合并示意图，其中a为添加虚尺寸，b为刚性体合并，
[0017]涉及的符号含义如下:
[0018]DIS:距离ANG:角度P:点L:直线PL:平面
[0019]SP:球面CY:圆柱面C0L:线型圆锥COP:面型圆锥
[0020]CE:圆环CC:共面曲线NCC:非共面曲线PAD:平行方向
[0021]PED:垂直方向TR:圆环面TAN:相切关系SUP:重叠关系
[0022]PAR:平行关系PER:垂直关系CF:圆锥面
[0023]涉及的函数含义如下:
[0024]type (x)表示几何元素x的类型获取函数。
[0025]top(x, y)表示轨迹或几何元素x与y之间的拓扑关系获取函数。
[0026]cons(x, y)表示几何元素x与y之间的几何元素关系。
【具体实施方式】
[0027]首先定义以下概念:
[0028]目标几何基元:需要添加尺寸的未固定的几何基元。
[0029]参考几何基元:在目标几何基元上添加尺寸时的另外一个固定的几何基元。
[0030]当前轨迹:目标几何基元在当前已有的几何约束作用下形成的轨迹。
[0031]目标轨迹:轨迹相交后要得到的目标轨迹，即为目标几何基元本身。
[0032]相差轨迹:当前轨迹要达到目标轨迹所需要相交的轨迹即为相差轨迹。正常情况下每个当前轨迹会有多个相差轨迹可选，形成相差轨迹集。
[0033]按照轨迹相交法的原理，将几何基元固定时得到的轨迹定义为目标轨迹，将当前约束产生的轨迹定义为当前轨迹，当前轨迹要变成目标轨迹所需要相交的轨迹定义为相差轨迹。缺少尺寸标注的几何元素必然会形成相差轨迹。因此，首先建立缺失尺寸与目标几何元素、相差轨迹、参考几何元素之间的映射关系。
[0034]依据轨迹相交法的原理，当前轨迹与相差轨迹相交即可生成目标轨迹。因此，逆向运行轨迹相交的规则，就可以得到目标轨迹和当前轨迹生成相差轨迹的规则，如表I所示。
[0035]表I相差轨迹的生成规则
[0036][0037]
【权利要求】
1.一种基于相差轨迹的三维标注缺失尺寸查找方法，其特征在于:基于轨迹相交法和刚性体识别法，得到相差轨迹的生成规则，基于此生成规则建立几何元素的缺失尺寸查找流程，按照查找流程找出所有刚性体合并所需要的尺寸即为零件查找的缺失尺寸。
2.根据权利要求1所述的基于相差轨迹的三维标注缺失尺寸查找方法，其特征在于:相差轨迹的生成规则，是通过逆向推理轨迹相交法，分析当前轨迹和目标轨迹的类型，得到相应的相差轨迹。
3.根据权利要求1所述的基于相差轨迹的三维标注缺失尺寸查找方法，其特征在于:通过轨迹相交法计算几何元素的当前轨迹，然后根据相差轨迹的生成规则得到相差轨迹的类型和拓扑条件，然后根据缺失尺寸与目标几何元素、相差轨迹、参考几何元素之间的映射关系得到相应的尺寸类型和拓扑条件，再以此为基础，在几何元素与所有的备选参考几何元素之间模拟添加相应的尺寸，得到一组缺失尺寸。
4.根据权利要求1所述的基于相差轨迹的三维标注缺失尺寸查找方法，其特征在于，所述的查找流程为:首先，提取刚性体中的所有几何元素固定所需要的缺失尺寸，按照缺失尺寸的数目进行升序排列；然后，按照等价定位元的固定原理，依次从排序后的几何元素中提取定位元，直到得到一组与刚性体自由度等价的定位元组，该定位元组内几何元素的所需添加的尺寸即为查找给该刚性体的缺失尺寸，依此类推，直到所有刚性体合并为一个刚性体，此时，所添加的所有尺寸即为该零件查找的缺失尺寸。
【文档编号】G06F17/50GK104036097SQ201410302523
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】刘晓军, 易红, 程亚龙, 倪中华, 刘金锋 申请人:东南大学