[发明专利]形状特征自定义与识别系统

权利要求书

1.一种形状特征自定义与识别系统，其特征在于：该系统包括特征库、特征管理器和特征识别器，且嵌入机械零件计算机辅助工艺规划CAPP或计算机辅助检测规划CAIP中，其中，

特征库用于存储各种形状类型的特征模板，所述特征模板用于对形状特征进行规范化描述，所有类型的特征模板在特征库中具有统一的表示和存储形式；

特征管理器用于管理特征库中的特征模板，包括新建特征模板，修改特征模板，查询特征模板和删除特征模板；

特征识别器用于形状特征识别，并向CAPP系统或CAIP系统提供特征识别结果。

2.根据权利要求1所述形状特征自定义与识别系统，其特征在于：特征模板包括特征构成面属性向量、构成面拓扑与几何关系矩阵、特征截面属性约束和特征几何参数约束；其中，

特征构成面属性向量，用于将特征构成面按照属性及在特征构成中的地位划分为不同的集合，即特征组件；并规定各个特征组件中的特征构成面的数量和属性；特征构成面属性向量的形式如下式(1)：

[fa₁,fa₂,fa₃,L,fa_n]    (1)

式(1)中，n表示特征组件的数量，元素fa_i，i＝1,2,…,n，描述第i个特征组件中特征构成面的数量和属性，其形式如下式(2)：

fa_i＝<NUM,TYPE,CONC,CONS>    (2)

式(2)中，NUM为特征组件中特征构成面的数量，取非负整数时为特征组件中特征构成面的确定数量，取负数时为不限制特征组件中特征构成面的数量；TYPE为特征组件中特征构成面的类型，包括：平面、圆柱面、圆锥面、球面、圆环面、拉伸面、旋转面、倒角面、圆角面、偏移面、自由曲面和类型不限；CONC为特征组件中特征构成面的凹凸性，包括：平面、凹面和凸面；CONS为特征组件中特征构成面须满足的其它约束，包括：水平面、倾斜面、竖直面和不限定类型；

构成面拓扑与几何关系矩阵，用于规定各特征组件之间，或者特征组件内各特征构成面之间必须满足的拓扑与几何关系约束，其形式如下式(3)：

tgr1,1tgr2,1tgr2,2tgr3,1tgr3,2tgr3,3MOtgrn,1tgrn,2tgrn,3Ltgrn,n---(3)]]>

式(3)中，非对角线上的元素tgr_i,j，i>j,i,j＝1,2,…,n，用于规定不同组件之间须满足的拓扑与几何约束关系，即第i个组件中的任意一个特征构成面必须与第j个组件中的某一个面满足tgr_i,j规定的约束关系；对角线上的元素tgr_i,i，i＝1,2,…,n，用于规定同一个特征组件内不同特征构成面之间须满足的拓扑与几何约束关系，即第i个组件中的任意一个特征构成面必须与该组件中的某一个面满足tgr_i,i规定的约束关系；所述拓扑约束关系包括：相邻约束、相邻边的凹凸性约束和相邻边所在环的属性约束，即内环或外环；所述几何约束关系包括：相切、平行、垂直、倾斜、共面、共轴和交错；

特征截面属性约束，用于规定特征截面的属性须满足的约束，以区分类型不同而特征构成面属性向量和构成面拓扑与几何关系矩阵均相同的特征，其形式为下式(4)：

<FEA_AXIS,AXIS_PLANE,COM,CVPT_CONS,CXPT_CONS>(4)

式(4)中，FEA_AXIS表示特征坐标系；AXIS_PLANE表示特征坐标系的坐标平面，取值为X_Y、X_Z或Y_Z平面；COM表示第COM个特征组件；CVPT_CONS规定特征截面上凹点数量须满足的约束；CXPT_CONS表示规定特征截面上凸点数量须满足的约束；

所述特征坐标系为右手坐标系，由两个特征组件定义，其形式为下式(5)：

FEA_AXIS＝<Z_DEFCOM,X_DEFCOM>    (5)

式(5)表示特征坐标系FEA_AXIS的Z轴和X轴正方向分别取第Z_DEFCOM个组件和第X_DEFCOM个组件中平面的外法矢，旋转面的轴向或拉伸面的拉伸方向，或任意一个面的外法矢；其优先级由高到底依次为：平面的外法矢、旋转面的轴向或拉伸面的拉伸方向、任一张面的外法矢；

所述CVPT_CONS和CXPT_CONS的形式如下式(6)：

<RELA,VAL>    (6)

式(6)中，RELA为关系符，包括：>，>＝，＝＝，<＝和<；VAL表示凸点数或凹点数的阈值，为一个整数值；

特征截面属性约束的含义为，用第Z_DEFCOM个特征组件和第X_DEFCOM个特征组件定义一个特征坐标系FEA_AXIS；用特征坐标系FEA_AXIS中的AXIS_PLANE坐标平面与第COM个特征组件中的所有特征构成面求交；若AXIS_PLANE坐标平面与某个特征构成面有交线，则AXIS_PLANE坐标平面与该特征构成面上的所有边求交，所得交点中的凹、凸点数量必须分别满足CVPT_CONS和CXPT_CONS规定的约束；其中，交点的凹凸性与其所在边的凹凸性一致；

特征几何参数约束，用于规定特征的几何参数须满足的约束，以区分类型不同而特征构成面属性向量、构成面拓扑与几何关系矩阵和特征截面属性约束均相同的特征，其形式如下式(7)：

<PARA1,PARA2,RELA,PARAVAL>    (7)

式(7)中，PARA1和PARA2为特征几何参数；RELA为关系符，包括：>，>＝，＝＝，<＝和<；PARAVAL表示特征几何参数的阈值，为一个实数值；

特征几何参数约束的含义为：若同时规定了PARA1与PARA2两个特征几何参数，则PARA1与PARA2之比与PARAVAL之间的大小关系必须满足RELA规定的大小关系；若只规定了PARA1和PARA2中的任何一个参数，则该特征几何参数与PARAVAL之间的大小关系必须满足RELA规定的大小关系；

特征几何参数PARA1与PARA2的形式如下式(8)：

<COM1,COM2,PARA_NAME>    (8)

式(8)中，COM1和COM2为特征组件的序号；PARA_NAME为与第COM1和COM2个特征组件有关的特征几何参数名；若同时规定了COM1和COM2两个特征组件，则PARA_NAME为两个面之间的几何参数名，包括距离、角度和交错长度，且对于组件COM2中的任意一张特征构成面，在组件COM1中均存在一张特征构成面，使得两张面之间由PARA_NAME规定的几何参数满足式(7)规定的约束；若只规定了COM1和COM2两个特征组件中的任何一个组件，则PARA_NAME为单张面的几何参数名，且对于该组件中任意一个特征构成面由PARA_NAME规定的几何参数均须满足式(7)规定的约束；所述构成面的几何参数名，包括：平面长度、平面宽度、圆柱面半径、圆柱面长度、柱面长度、圆锥面锥角、球面半径、圆环面截面圆半径、圆环面旋转半径、拉伸面拉伸长度、旋转面旋转角度、旋转面旋转半径、倒角面倒角宽度、倒角面倒角角度和圆角面半径。