[发明专利]基于属性邻接图的结构件碎面缺陷自动识别与修正方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于属性邻接图的结构件碎面缺陷自动识别与修正方法，用于结构件数控程序的快速编制，为结构件，特别是复杂结构件快速数控编程提供正确的、有效的模型数据，属于数控加工自动编程技术领域。

背景技术

模型数据质量是指产品数模在并行工程和协同设计等环境下、在数据交换过程中能够准确表达对象信息的能力，其基本要求包括：正确性、合理性和规范性。其中，合理性是指采用“设计与工艺一体化”的设计模式，充分考虑后续各工艺环节(加工、装配、检测等)的要求及约束，生成与工艺过程相匹配的合理设计模型。但在复杂结构件数模表面常出现一类呈“细碎状”的拓扑面，各面片间存在直接或间接的拓扑邻接关系，单个面片的面积一般比较小，且形状大多不规则，工艺人员形象地称之为“细碎面”。各面片原本存在于一张曲面内，由不规范的建模顺序、过多的曲面裁剪、拼接操作或CAD系统间的模型转换导致。该缺陷的存在并不直接影响模型拓扑结构的完整性和正确性。但在设计模型中，其一方面严重影响下游各环节(工艺设计、数控加工、工程分析及装配设计等)的有效实施，另一方面也不符合模型的美观与简洁性要求。因此，检测并修正此类模型缺陷成为保证高质量设计数模的必备环节之一。由于肉眼难以察觉分辨且工作量大而繁杂，通常不便于以人工交互的方式进行检测与修正。而基于属性邻接图的结构件碎面缺陷自动识别与修正可以有效解决数模碎面缺陷检测与修正这一问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于属性邻接图的结构件碎面缺陷自动识别与修正方法，该方法能有效识别并修正结构件，尤其是复杂结构件数模表面的碎面缺陷。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供一种基于属性邻接图的结构件碎面缺陷自动识别与修正方法，包括如下步骤：

a：碎面缺陷定义

对结构件数模表面的曲面组F，即相邻有界曲面f₁～f_n所组成的连通面域，若其子曲面f_i(i＝1,2,…,n)均属于同一张完整的面，且同时满足如下条件：

1、各子曲面f_i的几何类型一致；

2、各子曲面f_i在公共边界处具有G2以上的连续性；

3、曲面组F中，存在子曲面f_i的相对面积小于预设的面积阈值；则称各子曲面f_i(i＝1,2,…,n)共同构成一个碎面缺陷，且单个子曲面f_i称为碎面；

b：碎面缺陷自动识别

b1：有效邻接图构建

首先，根据结构件三维模型中的B-Rep信息，获得结构件三维模型上的拓扑面之间邻接关系，并基于此关系构建拓扑面邻接图G；然后，检测三维模型中是否存在拓扑缺陷；如果存在拓扑缺陷，则删除拓扑面邻接图G中拓扑缺陷所对应的顶点及其连接边，得到有效邻接图；如果不存在拓扑缺陷，则拓扑面邻接图G即为有效邻接图；

b2：有效邻接图边属性计算

采用预设的采样点阈值在拓扑面的公共边界曲线上进行等参数采样，然后分别计算两邻接拓扑面在各采样点处的法矢、主曲率和主方向，分析有效邻接图中各邻接顶点在对应边上的连续性，得到具有边属性的邻接图G'；其中，采样点阈值为确定边界曲线上采样点的密集程度的参数；

遍历具有边属性的邻接图G'，标识并提取图中具有G2或G2以上连续性的边结点，得到无重复边的特征边集E_c，E_e为拓扑面邻接图G的边集合；

然后，对特征边集E_c中各元素以邻接关系进行分组，针对同组边元素分别构建新的子边集E₁,E₂,…,E_n，再以子边集E₁,E₂,…,E_n构造具有边属性的邻接图G'的边导出子图集{G₁',G₂',…,G_n'}；其中，子图G_i'(i＝1,2,…,n)为具有边属性的邻接图G'的由子边集E_i(i＝1,2,…,n)导出的子图；

b3：有效邻接图面属性计算

识别曲面几何类型，同时计算其对应的几何参数；