[发明专利]一种多角度的曲面特征层次参数化方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机辅助设计领域，特别是涉及特征技术中的曲面特征的参数化方法。

背景技术

特征技术被认为是CAD/CAM中产品建模的一个事实标准，越来越多地应用于产品设计领域，然而由二次曲面生成的规则特征已不能满足现代产品设计在功能和形状上的要求。通过自由曲面特征来表示产品模型，可使得产品具有顺畅的外形和强大的功能，从而满足用户需求，由此自由曲面特征研究已成为一个热点研究问题。

曲面特征技术于上世纪九十年代就引起学者的关注，设计者希望曲面特征能像规则特征一样方便地进行设计。其中，曲面特征的分类和参数化表示是曲面特征中的重要和基础性问题，近几年来，出现了一些曲面特征分类和参数化表示方法，但这些方法大多是从某一角度对曲面特征进行分类且缺乏和特征参数相结合；已有曲面特征参数化方法中的映射过于繁琐复杂，以致映射关系难以建立，仅能用于简单的曲面特征映射或特定的曲面特征上，缺乏一般性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多角度的曲面特征层次参数化方法，该方法使得用户能够通过少许高层语义参数编辑修改曲面特征，避免从底层的耗时耗力操作，能够有效缩短产品开发周期和提高设计效率。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种多角度的曲面特征层次参数化方法，其特征在于：先通过多个属性对曲面特征进行多角度分类；再将特征类型与其参数结合实现参数化，首先，将曲面特征进行多角度分类，包括以下步骤：

步骤S01：根据曲面特征的总体形状，将曲面特征分为几个大类，按照不同曲面特征大类的类型，设置具有一定形状信息的高层语义参数；

步骤S02：根据步骤S01的曲面特征大类、曲面特征带有的特征线类型及其特征线拓扑关系和曲面生成方式，对曲面特征进行多角度多侧面进行分类；

然后，特征类型与其参数结合实现参数化，包括以下步骤：

步骤S03：根据曲面特征类型和语义参数，建立曲面特征类型分类的层次关系图，上层为大类特征表示总体形状，下层为子类特征表示细节形状，下层继承上层属性；

步骤S04：建立特征参数与特征形状间的映射关系，将曲面特征参数层次化分为高层、中间层和底层，在高层与中间层间建立一级映射，中间层与底层间建立二级映射，形成“三层参数两级映射”结构，实现层次参数化曲面特征；

步骤S05：如果曲面特征是组合特征时，在步骤S04上进行扩展，将组合特征参数层次化分为组合层、高层、中间层和底层，在组合层与高层间建立高级映射，在高层与中间层间建立一级映射，中间层与底层间建立二级映射，形成“四层参数三级映射”的复杂结构，实现组合曲面特征的层次参数化；

所述曲面特征的总体形状是指将曲面的总体外形抽象为比较简单的几何形状，将具有共性的曲面总体形状归为一类,在每类特征上设置相关参数表示曲面的高层语义信息，如长、宽、高。

所述曲面特征的多角度多侧面分类包括曲面特征类型、特征线类型及其拓扑关系和曲面生成方式，具体步骤为：

步骤i01：将具有相同或相似特征外形的特征分为相同大类，任意一个曲面特征归属一种大类；

步骤i02：一个曲面特征由特征线构成，根据特征线在曲面生成过程中的约束位置和闭合性，约束位置分为边界约束型和内部约束性，闭合性分为开环型和闭环型；

步骤i03：根据步骤i02特征线的分类，曲面特征上两两特征线间的拓扑关系分为相交和相离，相交分为交于一点、两点和多点，每个交点又可分为两个端点相交、一端点一中点相交和两中点相交；

步骤i04：将特征线通过选择一种适合的曲面生成方式生成曲面，生成方式决定曲面特征的形状形成过程，常见曲面生成方式由拉伸、旋转、蒙皮、扫掠、填充等。

步骤i05：综合步骤i01- i04，将曲面特征分类和参数化结合，便于形成多角度的曲面特征分类和分层参数化。

所述曲面特征分类层次关系图，将高层共性参数与曲面特征大类对应，相同大类有相同共性参数，共性参数反映大类特征的基本外形和总体形状；个性化参数与曲面特征子类对应，子类由大类派生，具有大类的相似基本外形并在局部形状上具有独特的形状，子类特征不仅继承大类特征属性且具有新属性；相同大类不同子类的特征间的总体外形一致但局域形状存在差异；每个子类特征可由一个大类或多个大类派生，多个大类派生的子类具有多个大类特征共同的外形且具有独特的局部外形；子类特征可进一步扩展为更小子类，整个曲面特征分类层次关系具有层次性、继承性、多样性的特点。