一种基于mbd模型的加工特征识别和建模方法_3

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和对应属性映射为加工特征的几何属性,如图4所示可以采用中心-子图法来完成加工 特征中几何属性获取,具体包括:
[0111] 在步骤2041中,确定特征拓扑中心面。
[0112] 如图5所述,为一个完整的中心-子图法的流程示意图。
[0113] 在步骤2042中,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。
[0114] 在步骤2043中,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。
[0115] 在步骤2044中,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。
[0116] 在步骤2045中,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。
[0117] 本发明实施例通过确定搜索起点可以避免进行无序搜索,提高子图搜索效率。
[0118] 结合本发明实施例存在一种优选的方案,其中,所述步骤2041中确定特征拓扑中 心面,具体执行为:
[0119] 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。
[0120] 结合本发明实施例存在一种优选的方案,其中,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:
[0121] 为了消除过渡圆弧(倒圆、倒角)对子图匹配的影响,先从零件属性邻接图中删除 不必要的过渡圆弧面,获得零件广义属性邻接图;
[0122] 参考几何面上标注信息的标示,从零件广义属性邻接图中剔除掉不需加工的面, 获得加工面广义属性邻接图;
[0123] 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。
[0124] 结合本发明实施例存在一种优选的方案,其中,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,还包括:
[0125] 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。部分有着相同加 工特性的初级特征同质特征合并为一个加工特征系。按特征拓扑结构的稳定程度划分, 可将特征分为面邻接关系整体稳定的特征(SAF)和面邻接关系局部稳定的2. 5维槽特征 (SSF)。按特征的识别的阶段划分,可将特征分为初级特征(或者称为基本特征)和合成特 征(即同质特征组合后形成的特征)。如图3所示,对于SAF特征,如外圆面、简单孔、越程 槽等,部分是初级特征,部分是合并初级特征后形成的合成特征。同理,SSF特征中合成特 征也可以由初级特征结合形成。
[0126] 本发明实施例,本发明从工艺角度分析零件模型并定义加工特征,并设计一种基 于MBD模型的加工特征识别和建模方法基于中心-子图的高效的特征识别方法。此方法 通过中心-子图匹配将几何面的组合识别为加工特征,并获得加工特征的几何属性。在中 心-子图法的基础上建立PMI与几何面的关系,最终将PMI信息转换为加工特征的工艺属 性
[0127] 实施例三
[0128] 本实施例将从图5中主要的几个执行模块展开来阐述的方式,介绍本发明是实施 例如何根据MBD零件模型获取加工特征中的几何属性。其中,用于描述所述MBD零件模型 的方式是基于几何体素信息的方式。因此,在本实施例中将依次从中心-子图匹配中涉 及的关键步骤对象:零件属性邻接图、零件广义属性邻接图、广义加工面邻接图、预定义特 征属性邻接图、最小条件子图和同质特征子图集几个方面,阐述实现的方法和原理。所述 中心-子图匹配是本发明提出的,用于具体实现实施例一中步骤202,如图5所示,所述中 心-子图匹配方法具体包括:
[0129] (1)零件属性邻接图(Attributed Adjacency Graph,简写为:AAG)是以零件模型 中的面作为节点,以边作为相邻两个面节点的连接边(弧)而形成的一种图结构。仅用凹 凸性代表面之间的关系,容易导致识别的结果不准确,因为某些特征面之间的关系存在严 格的角度大小约束关系。本发明实施例提出了一种改进型零件属性邻接图,其中包含面节 点与边(弧),其弧以量化的关系角α作为权值。
[0130] 其中,关系角既表达了凹凸关系,又量化了面与面在邻接边处的夹角,如图6所 示。当邻面间为凸关系(r = 1)时,面之间的夹角180° <α〈360°,关系角ra = r " α-180°,0° <ra〈180° ;邻面间凹关系(r = -l)时,面之间的夹角0° <α〈180°,关系 角ra = r " a,-180° <ra〈0° ;邻面间相切关系(r = 0)时,面之间的夹角α = 180°, 关系角ra = 0°。邻面之间的夹角计算如图7所示。其中,一个面与其关联的夹角信息、拓 扑信息等即可构成一个几何体素信息。一个MBD模型则是由一个或者多个几何体素构成。
[0131] 在本发明实施例提出的改进方法中,两面之间的凹凸关系判断算法的核心思想 是:在面内,相交边L上任意点P处垂直于边L并指向面f 的矢量VH i,垂直于边L并 指向面&内的矢量VH 2;若VH i与面f 2的法向矢量N 2在面f 2的同侧,则面f i与面f 2为"凹" 关系;若VHi与面f 2的法向矢量N 2在面f 2的两侧,则面f i与面f 2为"凸"关系;若VH占面 f2的法向矢量N 2垂直,则面f i与面f 2为"相切"关系;最后利用"VH i 〃 VH 2"的结果计算得 到关系角α。
[0132] 以图8 (a)所示的零件模型为例,其零件属性邻接图如图8(b)所示,其中过渡圆弧 面做特殊标识。
[0133] 本实施例除了对零件属性邻接图中的权值进行了改造外,还用扩展属性邻接图 (Extended Attributed Adjacency Graph,简写为:EAAG)来表达更多的面(节点)和边 (弧)的属性,部分扩展属性如表3.1所示。同时,为了匹配拓扑中心,本实施例还设计了如 图9所示的面属性图(FAG),面属性图以面为父节点,以边作为子节点,以环作为连接弧,一 个面拥有一个面属性图。连接弧以环属性为权值,定义外环c = 1,内环c =-1,环在面中 的标识为c_id,则弧的权值ct = c*c_id,因此通过ct的正负可判定边是在内环还是外环 上,通过ct的绝对值|ct |可判定边是否在同一环中。
[0134] 表3. 1EAAG图的扩展属性
[0135]
[0136] (2)零件广义属性邻接图(GAAG)
[0137] 过渡圆弧在子图匹配过程中,会增加识别的难度。因此,本发明提出了一种方式, 具体的先将过渡圆弧面节点从零件邻接属性图和特征面邻接属性图中剔除掉,形成广义邻 接属性图,所有的子图匹配均在广义邻接属性图中进行。过渡圆弧节点删除后,需将过渡圆 弧邻接的两个面重新建立连接,这两个面为广义邻接的面。
[0138] 过渡圆弧删除后分两种情况处理连接问题:
[0139] 1)过渡圆弧连接两个面时:从过渡圆弧属性图(TAAG)中可看出,过渡圆弧属性图 以过渡圆弧面为父节点,以连接的两个面为子节点,过渡圆弧并不改变两个连接面之间的 夹角关系。删除过渡圆弧后,计算两邻接面的关系角;然后在过渡圆弧属性邻接图中建立新 的弧,如图10所示;最后,用新弧替代扩展属性邻接图中的过渡圆弧属性图,形成的零件广 义属性邻接图如图11所示。
[0140] 2)过渡圆弧连接超过两个面时:这种情况一般为三个及以上的过渡圆弧在顶点 处交汇形成过渡圆弧。过渡圆弧删除后,不需建立邻接面节点之间的连接;
[0141] 零件广义属性邻接图与零件属性邻接图之间关系可以表示为:
[0142] GAAG = EAAG- Σ TAAG,
[0143] (3)广义加工面邻接图(MFAG)
[0144] 本实施例中提出的的广义加工面邻接图(MFAG)是指从零件广义属性邻接图中去 除非加工面NF(毛坯面或全凸面)后形成的零件局部的面GAAG,一个零件有一个或多个 MFAG :
[0145] MFAG = GAAG- Σ NF, = Σ MAAG ,
[0146] 在EAAG中,通过面节点的"是否有标注"属性判断面是否为加工面的依据之一。从 加工的角度分析,全凸的面在局部形成最高点,一般是需单独加工的独立特征面。将这些特 征面暂时作为非加工面,可有效地将复杂的属性连接图分解为较容易分析的加工面邻接子 图集。如图8所示的零件模型中,4 4,4&,匕。,匕1^12是全凸面。去除全凸面后,加工面 子图集中包含两个子图,如图12所示,其中图12(a)为加工面广义邻接图1,图12(b)为加 工面广义邻接图2。
[0147] (4)预定义特征属性邻接图(PFAAG)
[0148] 以上是对零件模型的图形化处理,对于基于几何体素的特征识别方法,还需对需 要识别的加工特征做图形化处理。
[0149] 按特征拓扑结构的稳定程度划分,可将特征分为面邻接关系整体稳定的特征 (SAF)和面邻接关系局部稳定的2. 5维槽特征(SSF)。按特征的识别的阶段划分,可将特征 分为初级特征(基本特征)和合成特征(同质特征组合后形成的
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