一种基于mbd模型的加工特征识别和建模方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于智能化工艺设计领域，尤其涉及一种基于MBD模型的加工特征识别和 建模方法。
【背景技术】
[0002] 在CAD/CAPP/CAM集成技术研究中，加工特征识别的方法有很多种，从数据源角度 可以分为基于BRep信息、基于CSG信息和基于混合信息的加工特征识别。基于不同数据源 的加工特征识别方法之间有较大的差异。
[0003] (1)基于BR印信息的加工特征识别方法的核心是用模型的几何边界与预定义的 特征进行匹配后识别特征。典型识别方法有基于规则的特征识别法、基于子图的特征识别、 基于神经网络的特征识别法等。
[0004] 1)基于规则的加工特征识别方法通过规则定义特征的边界模式，基于专家系统进 行特征识别。此种方法中的特征规则定义不唯一，不具有完备性，且需进行大量匹配，效率 较低。
[0005] 2)基于子图的特征识别方法利用面边图表示特征的边界模式和零件的边界模型， 通过在零件的边界模型中搜索与特征边界模式相匹配的面边子图来识别特征。此方法中， 特征的定义相对简单，不容易产生多重解释，且维护简单，但难以有效地识别相交特征和提 供相交特征的多种解释。
[0006] 3)基于神经网络的三维特征识别方法将模型的边界表示（BR印）转化为面分向量 输入神经网。面分向量用以表示面的几何拓扑特性，具体由面的分数、相邻面分数的平均 值、所有相邻面的分数等构成。面的分数则由该面所包含的凹边、凹点、内环等几何特性来 确定。理论上，此方法能支持用户自定义特征、能识别不完整特征和相交特征，其困难在于 如何将模型的复杂BR印输入至神经网，使其便于理解和推理。
[0007] (2)基于CSG信息的加工特征识别方法是通过对模型的体积进行凸分解和重组获 得特征，典型特征识别方法有基于立体交替和分解的特征识别法、基于单元体分解的特征 识别法等：
[0008] 1)基于立体交替和分解的特征识别方法是将零件模型表示为一棵以凸体元为叶 节点，以布尔运算符为中间结点的分解树，判定叶节点和叶节点的组合是否对应一个特征。
[0009] 2)基于单元体分解的特征识别方法按照一定的规则把毛坯和零件分解成一系列 单元体，再组合单元体产生特征体。
[0010] 3)基于混合信息的特征识别方法是对建模过程中留下的边界信息进行分解和拓 展获得特征，此方法为特征识别利用非几何信息提供了空间。
[0011] 典型特征识别方法有基于特征映射的特征识别法、基于痕迹的特征识别法等。
[0012] a)基于特征映射的特征识别方法根据建模结果的边界信息逆向追溯建模历史，通 过对建模历史的分析和映射获得加工特征。此方法对建模历史和建模方法的依赖度较高。
[0013] b)基于痕迹的特征识别方法首先从零件的几何模型中提取出所有的特征痕迹； 然后通过几何推理的方法来验证相对应的可能的特征；最后构造出完整的特征。但是该方 法中的特征痕迹生成和延拓算法依赖于具体的特征类型，难以添加新的特征类型。
【发明内容】
[0014] 本发明实施例的目的在于提供一种基于MBD模型的加工特征识别和建模方法，以 解决现有技术对建模历史和建模方法的依赖度较高、依赖于具体的特征类型，难以添加新 的特征类型的问题。
[0015] 本发明实施例是这样实现的，一方面本发明实施例提供了一种基于MBD模型的加 工特征识别和建模方法，所述方法包括模型信息提取和加工特征识别，其中，模型信息提取 包括产品制造信息PMI提取；加工特征识别包括加工特征几何属性识别和加工特征工艺属 性识别，具体的：
[0016] 基于所述PMI提取，获取产品制造信息，其中，产品制造信息包括尺寸标注、粗糙 度标注、几何精度标注和文本标注中的一项或者多项；
[0017] 在加工特征几何属性识别中，根据几何体素的拓扑关系，将一个或多个几何体素 信息合成加工特征，其中，加工特征的几何属性包括几何体素的几何属性；
[0018] 在加工特征工艺属性识别中，根据加工特征的几何属性，从几何体素的拓扑关系 和几何体素关联的标注信息中获得特征的工艺属性；
[0019] 根据所述加工特征几何属性和加工特征工艺属性完成加工特征建模。
[0020] 优选的，所述MBD模型具体由边界表示法BRep表达，则在所述MBD模型中提取所 述几何体素信息，具体包括：
[0021] 从异构CAD模型中获取BR印信息并按照统一预定义的结构进行重构，以便特征识 别技术可以支持多CAD平台的模型原始信息。
[0022] 优选的，所述加工特征包括几何面、几何属性和工艺属性，加工特征的几何面是特 征在几何空间上的所包含的零件模型中的面；几何属性是加工特征在空间中的定形、定位； 工艺属性是加工特征在工艺语义上的表达。
[0023] 优选的，所述将具有拓扑关系的一个或多个几何体素组合成加工特征，具体包 括：
[0024] 确定特征拓扑中心面；
[0025] 通过零件模型的BRep结构中面和面的拓扑关系，构建零件属性邻接图；
[0026] 以中心面为起点搜索子图，获得与特征邻接图相匹配的最小条件子图；
[0027] 从中心面节点开始向外扩散寻找最小条件子图，获得初级特征；
[0028] 将拥有相同加工特性的初级特征同质特征合并为一个加工特征系。
[0029] 优选的，所述确定特征拓扑中心面，具体包括：
[0030] 从一个或者多个几何面中，选择结构完整度高且邻接着较多特征面的几何面，确 认该几何面为特征的拓扑中心面。
[0031] 优选的，所述以中心面为起点搜索子图，获得与特征邻接图相匹配的最小条件子 图，之前还包括：
[0032] 以中心面为子图父节点，以特征的其他面为子节点，按照特征拓扑结构预定特征 属性邻接图。
[0033] 优选的，所述根据所述加工特征几何属性和加工特征工艺属性完成加工特征建 模，具体包括：
[0034] 加工特征建模圪可以用如下形式表达
[0035] fn= {T,C,DA},
[0036] 其中，T为特征类型、C为特征本身的构造尺寸、DA为特征的设计精度要求。
[0037] 另一方面，本发明实施例还提供了一种基于MBD模型的加工特征识别和建模方 法，所述方法包括模型信息提取和加工特征识别，其中，模型信息提取包括建模特征信息提 取和产品制造信息PMI提取；加工特征识别包括加工特征几何属性识别和加工特征工艺属 性识别，具体的：
[0038] 基于所述建模特征信息提取，从基于模型的定义MBD零件模型中获取建模特征； 其中，所述建模特征包含实体面和对应属性；
[0039] 基于所述PMI提取，获取产品制造信息，其中，产品制造信息包括尺寸标注、粗糙 度标注、几何精度标注和文本标注中的一项或者多项；
[0040] 在加工特征几何属性识别中，将建模特征所包含的实体面和对应属性映射为加工 特征的几何属性；
[0041] 在加工特征工艺属性识别中，根据实体面和对应属性，以及关联的标注信息中获 得特征的工艺属性；
[0042] 根据所述加工特征几何属性和加工特征工艺属性完成加工特征建模。
[0043] 优选的，所述建模特征具体包括：
[0044] 第一建模特征，所述第一建模特征包括孔特征和螺纹特征；第二建模特征是由建 模规范和参数要求约束的建模特征。
[0045] 优选的，所述加工特征由几何面、几何属性和工艺属性组成，加工特征的几何面是 特征在几何空间上的所包含的零件模型中的面；几何属性是加工特征在空间中的定形、定 位；工艺属性是加工特征在工艺语义上的表达。
[0046] 还有一方面，本发明实施例还提供了一种基于MBD模型的加工特征识别和建模装 置，所述装置包括模型信息提取模块和加工特征识别模块，其中，模型信息提取模块包括产 品制造信息PMI提取模块；加工特征识别模块包括加工特征几何属性识别模块和加工特征 工艺属性识别模块，具体的：
[0047] 所述PMI提取模块，用于获取产品制造信息，其中，产品制造信息包括尺寸标注、 粗糙度标注、几何精度标注和文本标注中的一项或者多项；
[0048] 所述加工特征几何属性识别模块，用于根据几何体素的拓扑关系，将一个或多个 几何体素信息合成加工特征，其中，加工特征的几何属性包括几何体素的几何属性；
[0049] 所述加工特征工艺属性识别模块，用于根据加工特征的几何属性，从几何体素的 拓扑关系和几何体素关联的标注信息中获得特征的工艺属性；
[0050] 所述建模装置，用于根据所述加工特征几何属性和加工特征工艺属性完成加工特 征建模。
[0051] 还有一方面，本发明实施例还提供了一种基于MBD模型的加工特征识别和建模装 置，所述装置包括模型信息提取装置和加工特征识别装置，其中，模型信息提取装置包括建 模特征信息提取装置和产品制造信息PMI提取装置；加工特征识别装置包括加工特征几何 属性识别装置和加工特征工