[发明专利]飞机复杂构件加工特征识别方法

权利要求书

1.一种飞机复杂构件加工特征识别方法，其特征在于：在对零 件模型进行预处理的基础上，根据设定的加工坐标系，采用分层识别 原理并以广义槽为数据模型自动实现加工特征的识别、构造与组织， 该方法具体步骤如下：

1)零件及毛坯模型载入；

2)基本信息处理，处理过程及内容：

(1)加工坐标系建立：根据零件类型及结构特点，判断零件加工 侧个数，并为每个加工侧设定一个对应的加工坐标系；

(2)面类型识别：参照每个加工侧的加工坐标系，对零件的所有 拓扑面进行面类型识别；

(3)孔预处理：进行横向孔和斜向孔的删除，用于简化零件模型， 以避免因为局部孔结构影响后续的特征识别，其处理的具体方法是：

①在某侧加工坐标系下，由加工面类型识别结果，将圆柱面和圆 锥面按照不同种类孔进行组合以构成孔特征；

②计算孔轴线与坐标系Z轴方向的夹角θ，如果θ＝0°或180°，为 竖直孔；如果θ＝90°，为横向孔；如果0°＜θ＜90°或90°＜θ＜180°，为斜 向孔；

③横向孔和斜向孔从实体模型中删除；

3)广义槽轮廓环构建，计算过程：

(1)层面高度排序及优化，具体过程为：首先在当前侧加工坐标 系下，获取零件模型中所有拓扑顶点的坐标值(X_i，Y_i，Z_i)，i＝1，2，...， n，其中n为拓扑顶点个数；其次取出这些顶点的Z向坐标值Z₁，Z₂，...， Zn，并对其按照由低到高进行排序；然后判断相邻的坐标值是否满足 |Z_i+1-Z_i|＜ε，ε为精度值，取1.0e-5，如果是则视为重复并删除Z_i，否 则保留；最后去除重复后的高度值为Z₁，Z₂，...，Zm，其中0＜m≤n；

(2)分层面创建，在当前侧向加工坐标系下，以坐标系XY平面为 基准，以顺序化后的高度值Z₁，Z₂，...，Zm为偏置量，创建分层平面 P₁，P₂，...，P_m；

(3)分层面求交，将分层平面P₁，P₂，...，P_m与零件模型进行求 交，获取求交结果为R₁，R₂，...，R_m；

(4)获取交面的拓扑面，获取R₁，R₂，...，R_m中的拓扑面，即由 交面获取其包含的所有拓扑面；

(5)构建广义槽轮廓环，广义槽轮廓环包含导引轮廓和岛屿轮廓， 导引轮廓和岛屿轮廓都是交面中拓扑面的边界环，其具体过程为：

①将由上述步骤(4)获取的单个交面中的拓扑面构建成一个面 链表；

②获取链表中各个面的最小包围盒，并根据包围盒的大小建立面 关系，并按照由大至小的顺序重新排列并存储面链表；

③遍历排序后的面链表，依次取出面的内环与包含面的外环，判 断环的包容关系，组建广义槽轮廓环；

4)广义槽特征关联树构建，具体计算过程如下：

(1)交线依赖源面获取，即获取广义槽轮廓中的导引轮廓和岛屿 轮廓环中的边线，具体过程为：

①获取交线的拓扑端点，分别为起点Ps与终点Pe，先分别计算 这两点到零件所有拓扑点的最小距离Ds，De；如果起点Ps与某拓扑 点的最小距离Ds＜ε，其中ε为精度值，取1.0e-5，则认为起点Ps依 赖源为拓扑点Vertex_PsLyingOn，否则计算Ps到零件所有拓扑边线的 最小距离，取出这些距离中为最小的零件边线为Ps依赖的拓扑边线 Edge_PsLyingOn；同理获取终点Pe依赖的拓扑点Vertex_PeLyingOn或 拓扑边线Edge_PeLyingOn；

②获取依赖源面，具体步骤：

第一步：如果当前交线端点依赖源都为拓扑点，即分别为 Vertex_PsLyingOn，Vertex_PeLyingOn，则当前交线依赖源为零件拓扑 边线，再分别找到这两拓扑点所属的零件拓扑面ListOfFaces_VerPs， ListOfFaces_VerPe，取ListOfFaces_VerPs，ListOfFaces_VerPe的公共面 为当前交线所依赖的零件拓扑面；否则进入第二步；

第二步：如果当前交线端点依赖源都为拓扑边线 Edge_PsLyingOn，Edge_PeLyingOn，则分别获取这两条拓扑边线所属 的零件拓扑面ListOfFaces_EdgePs，ListOfFaces_EdgePe，取 ListOfFaces_EdgePs，ListOfFaces_EdgePe的公共面为当前交线所依赖的 零件拓扑面；否则进入第三步；

第三步：如果当前交线的一个端点依赖源为拓扑点Ver_LyingOn， 一个端点依赖源为拓扑边线Edge_LyingOn，则同样获取拓扑点 Ver_LyingOn所属的零件拓扑面ListOfFaces_Ver，以及拓扑边线 Edge_LyingOn所属的零件拓扑面ListOfFaces_Edge，取ListOfFaces_Ver， ListOfFaces_Edge的公共面为当前交线所依赖的零件拓扑面；

(2)广义槽构建，即构建两个层面之间的广义槽加工区域，取上 层层面与当前层面广义槽轮廓环，由交线环边线依赖的源面以及两层 广义槽轮廓环各子环在纵向上的对应关系，构建广义槽；

(3)构建广义槽特征关联树，以飞机复杂构件零件模型为根节点， 广义槽为叶节点和中间节点建立广义槽特征树模型，实现数据的关联 存储，广义槽树状结构模型中，节点横向表示同一分层面上广义槽的 并列关系即兄弟关系，纵向表达广义槽间的依赖关系，也即父子关系；

5)广义槽特征合并及类型判别，具体计算过程为：

(1)广义槽合并，将不完整的广义槽特征进行合并以构建完整的加 工特征；其中：①合并的条件是：两个广义槽上下相邻且具有相同的 侧面；②合并方法为：根据在广义槽特征关联树节点中包含的父子依 赖关系信息，遍历广义槽特征关联树，沿着树的分支依次查找节点的 父子关系，当依赖关系为共侧面依赖时将父子节点所指的广义槽合并 即可；

(2)特征类型判别：各种加工特征类型判别方法如下：

①槽：由底面和侧面组成的有底结构，分为封闭槽、开槽，其识 别规则为：有若则f＝f_t，广义槽 中添加岛屿槽标识；否则f＝f_p，广义槽中添加槽标识；

②开口：周边封闭且上下贯通的无底结构，可看成是无底的槽腔， 其识别规则如下：有则f＝f_h，广义槽中添加开 口标识；

③内陷：外轮廓或槽侧壁上凹进的槽结构，其识别规则如下： 有则在广义槽中添加内陷，存储相应的 指针；

④外轮廓：零件最大外形，其识别规则如下：则f＝f_o， 广义槽中添加外轮廓标识；

⑤开/闭角：与槽底面成锐角的槽侧壁为闭角，与槽底面成钝角的 槽侧壁为开角，其识别规则为：有则在广义槽中添加 闭角，存储相应的指针；有则在广义槽中添加开角， 存储相应的指针；

⑥筋：槽顶部需加工的部分，分直顶筋、斜顶筋、曲顶筋，其识 别规则为：有且则广义槽中添加筋，存储 相应的面指针；

在上述规则中：e表示交线，c表示交环；表示e所在面为竖 直直纹平面；表示e所在面为倒角面；水平底面；c_is岛屿轮廓； 表示共边水平直纹平面；c_gu表示导引轮廓；表示e所在面 为闭角；表示e所在面为开角；表示e所在面为横向直纹面； ↑表示Z向高于；表示共边的面；^逻辑与；～逻辑非。

2.根据权利要求1所述的飞机复杂构件加工特征识别方法，其中 广义槽的结构模型中各个节点的巴科斯-诺尔范式(BNF：Backus- Naur Form)定义形式如下：

<广义槽>::＝(<槽>，<标识>，[内陷]，[筋]，[闭角]，[开角])

   <槽>::＝(<中心坐标>，<底面>，<侧面>，{<约束顶面>，<约束 底面>，<导引轮廓>，[岛屿轮廓]})

<标识>::＝(<槽标识>|<开口标识>|<外轮廓标识>)

<导引轮廓>::＝(<导引线>{，<导引线>}，<导引线所在零件表面> {，<导引线所在零件表面>}) 。