[发明专利]一种基于STEP-NC相交特征自动识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于STEP-NC相交特征自动识别方法。

    背景技术

传统CAD所建立的零件建模一般只包含纯几何拓扑信息，如顶点、边、面以及它们之间的几何关系等。加工特征识别是将这些纯几何信息表示的几何形体转换为具有特定意义的加工特征。近些年来，尽管三维CAD已经逐步采用基于设计特征的建模技术，然而由于设计特征并不总是携带CAPP系统所必须的制造信息。因此在CAPP系统中，加工特征识别是首先应当完成的必要步骤，同时在CAD/CAPP/CAM一体化过程中，不论CAD输出是纯几何信息或者是基于设计特征建模技术生成的设计特征模型，特征识别都可以自动地识别出零件的加工特征，提供了智能转换接口。在特征识别中，一些特征由于之间的几何交叉，造成原特征的边和面丢失或者不完善，形成了一个复杂的几何形体，此类几何形体称为相交特征。

到目前为止，比较成熟的相交特征识别方法可以被认为是以下三类方法之一或者其中两个组合而成：基于图，基于痕迹或者体积分解方式。

这些相交特征识别方法存在一下缺陷：

方法在识1）一些研究者采用添加虚链的方法来提高基于图的特征识别别相交特征方面的能力。这里虚链是指因特征发生相交而丢失的面邻接关系。此类方法存在的问题是不能确保添加虚连接都是正确的，最终需要采用子图匹配来识别出特征，而子图匹配是NP问题，非常耗时。

2）基于痕迹的特征识别方法是上世纪90年代提出的。特征痕迹是指一个特征在零件模型中存留的信息。在特征发生相交后，特征的完整边界模式就已经不存在了，但是只要它是零件的一个特征，就一定在零件模型中留有痕迹。相对于其它方法，此类方法能更好的识别相交特征。但是它同样有自己的缺点，比如找出的一个特征痕迹未必能识别出一个特征，对于复杂特征很难找到一个合适的痕迹，同时特征痕迹依赖与具体的特征类型，很难添加新的特征类型。

3）体积分解方式主要分为两大类：基于立体交替与分解方式和基于单元体方式。此类方法对零件模型分解成凸体集合，然后重新组合，理论上能够识别任意相交特征。但它不能保证得到正确的加工特征，更不可能直接得到想要的加工特征，并且计算量相当大。

4) 基于图和痕迹的方法中，比较典型的是以最小子图为痕迹找出相交特征。在该算法中存在的问题是：首先在添加虚链的时候，将最小子图中的某些凸边当作无用边而排除在外并不是很合理，因为这些凸边本来就是由于特征相交而产生的；其次是一般识别出来的各个特征之间会存在公共体积，在处理公共体积时只能随机从一个已识别出来的特征出发，逐个解决公共体积问题，与此时还会出现新的特征。

    为了促进制造业的发展完美的实现CAD/CAPP/CAM一体化，1997年欧共体通过OPTIMAL计划，首次提出了“STEP-NC”概念，STEP-NC是面向现代计算机数控系统的一种新的CAM/CNC数据接口规范，用以取代沿用已久的ISO6983（G代码）。相交特征自动识别在STEP-NC中也是非常重要的步骤，但是目前国内外在此上研究的比较少。STEP-NC中相交特征的识别和传统上相交特征的识别是有所区别的：它不是采用显性方式而是隐性方式来描述加工特征，即我们只需要获取特征的相关参数就可以了，最终加工特征表示与原几何模型没有直接联系。

发明内容

    本发明要解决的技术问题是，针对现有相交特征识别算法存在的问题以及其在STEP-NC中应用问题，本发明提供一种基于STEP-NC相交特征自动识别方法。

采用的技术方案是：

一种基于STEP-NC相交特征自动识别方法，包括需完成的加工特征邻接图的构造、相交特征的判定、相交特征的分割、加工特征的匹配及加工特征的STEP-NC表示的必要步骤。其步骤如下：

一、加工特征邻接图的构造

（1）首先提取CAD系统生成的中性文件即STEP AP203文件获取类型为ADVANCED_FACE的所有实体，获取每一个ADVANCED_FACE实体的几何性、坐标和法向等信息，建立一个ALVertex对象并将它插入EAAG的顶点列表中。然后遍历ADVANCED_FACE的每一个子实体对象，得到类型为Oriented_edge的有向边列表，获取每一个Oriented_ edge实体的端点、几何性、坐标和方向等属性，并计算Oriented_edge的凹凸性，建立一个ALEdge并将其插入到EAAG中对应ALVertex下的边节点列表中；