[发明专利]飞机结构件筋特征识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种飞机结构件筋特征识别方法，属于CAD/CAPP/CAM技术领域。

背景技术

飞机结构件数控编程过程中需人工捡取大量几何、设置大量参数和创建大量辅助几何，数控编程效率低、质量不稳定。随着整体件、薄壁件及特种材料件的增多，数控编程工作量大幅度增加，飞机结构件的数控编程日益成为影响飞机研制周期的重要瓶颈之一。基于特征的数控编程技术以特征为信息载体，能有效集成加工工艺知识和经验，是数控编程技术发展的重要趋势。特征识别技术是基于特征的数控编程技术的核心环节。

飞机结构件结构复杂，加工特征多，包含大量自由曲面、相交特征和特殊加工区域。飞机结构件中的筋特征形状各异，数量多，现有的特征识别方法识别准确率低，识别得到的筋特征难以有效用于飞机结构件的自动数控编程。

飞机结构件中的加工特征包含槽、筋、孔、轮廓等。飞机结构件中的筋特征位于槽腔与槽腔之间、槽腔与轮廓之间或槽腔内部，通常用于加强结构件强度和构成轮廓外形。筋特征属于薄壁结构，通常情况下筋的宽度只有2~4mm，加工易变形。筋特征加工工艺复杂，数控编程时需要创建大量辅助几何，编程难度大、效率低。筋特征是飞机结构件中一类非常重要的加工特征，筋特征识别一直是难点问题，主要表现在以下几个方面：

1）筋特征的的边界表示不仅包含拓扑面，还包含拓扑边，拓扑边决定特征的走向和筋顶面的区域大小。传统基于边界匹配的特征识别方法只考虑了特征的面表示，因此难以用来识别筋特征。

2）筋特征形状各异，相交特征大量存在。在飞机结构件中，共用同一个筋顶面的相交特征极为常见，这些特征如同城市街道一样，纵横交错，结构复杂。筋特征由于相交而存在多重解释，如何识别相交筋特征，并获得复杂相交筋特征的最优解释是筋特征识别的难点问题。

本发明的筋特征识别方法与实际工程应用相结合，充分考虑飞机结构件中筋特征的几何形状和加工工艺特点，识别正确率、效率高，可有效用于基于特征的数控编程，具有良好的应用前景。

发明内容

本发明的目的是针对目前飞机结构件筋特征无法自动识别的难题，提供一种飞机结构件筋特征识别方法。

本发明的技术方案是：

一种飞机结构件筋特征识别方法，其特征是它包括识别预处理、水平筋顶面提取、约束几何面提取、构造分割节点和根据筋特征定义提取筋特征；

所述的识别预处理包括：导入零件实体模型，设定加工坐标系，选取参考平面F，设定加工特征识别范围；其中参考平面F的选取依据为：定义几何面中指向零件材料外部的法向为面的外法向，选取零件上外法向与加工坐标系Z向平行且同向的平面中，在Z向上相对位置最低的面为参考平面F；加工特征识别范围的设定主要根据加工的需要，飞机结构件大部分分为单面和双面两种结构类型，当选择正面识别时，自动剔除Z向上在参考平面F以下的几何元素，仅进行参考平面F及以上部分特征的识别，若选择反面识别，则自动剔除Z向高度大于或等于参考平面F的几何元素，仅进行参考平面F以下部分特征的识别；

所述的水平筋顶面提取是指：遍历零件体的所有面，提取水平筋顶面BF；零件中所含的水平面P由水平筋顶面和槽特征底面两部分构成，两种水平筋顶面的筛选种方式有两种，第一种需要输入该零件的槽特征识别信息，剔除水平面P中与槽特征底面重合的面，剩下的面为水平筋顶面BF；第二种方式是在没有槽特征识别信息时，通过人工设置分离高度H，剔除水平面中在Z向上距离F小于H的面，剩下的水平面为水平筋顶面BF；

所述的约束几何面提取是指：遍历水平筋顶面的连接面AF，得到该水平筋顶面包含的所有筋特征约束几何面CS；水平筋顶面的连接面AF中包含的面有槽特征的侧面PS、轮廓特征面BS和CS；CS的获取方式有两种，第一种方式需要输入零件的槽特征和轮廓特征信息，剔除水平筋顶面的连接面AF中与槽特征的侧面PS及轮廓特征面BS重合且与轮廓特征面BS呈凸连接的所有面，剩下的面为CS；第二种方法是在没有槽特征及轮廓特征信息的情况下，提取水平筋顶面的连接面AF中与轮廓特征面BS呈凹连接或相切连接的面存入CS中，水平筋顶面的连接面AF中剩下的连接面记为AFL，提取AFL中具有两个相连面，且两个相连面中点处外法向夹角在170°到180°之间的面存入CS中，完成所有CS的提取；