[发明专利]一种基于布尔代数和自由度分析的基准体系合理性检验方法

说明书

本发明属于计算机辅助公差设计（CAT）技术领域，具体涉及一种基于布尔代数和自由度分析的基准体系合理性检验方法，由以下步骤组成：（1）获取几何公差标注框中相关的几何特征；（2）确立对应的空间直角坐标系；（3）得到几何要素和公差项目的自由度向量；（4）检验基准体系的合理性；（5）分析基准体系合理性的检验结果。本发明利用布尔代数对基准要素及被测要素的自由度进行相应的运算从而进行基准体系的合理性检验，并能够根据检验结果分析不合理原因，有利于对基准体系中各个基准的选择进行有效改进，其中用来确定相应空间直角坐标系的规则以及得到的几何要素自由度向量，还可以支持后续的公差分析和公差综合，同时本发明建立的基准体系合理性检验步骤和规则，可以反映基准体系的合理性，与计算机之间有较高的兼容性，有利于实现公差检验技术与计算机的集成。

技术领域

本发明属于计算机辅助公差设计（CAT）技术领域，具体涉及一种基于布尔代数和自由度分析的基准体系合理性检验方法。

背景技术

基准是用来确立被测要素的几何位置关系的一个几何理想要素，基准体系则是由两个或三个独立的基准构成的基准组合。基准体系在零件的装配和实际零件表面的测量中有十分重要的作用。现有的计算机辅助公差设计中，三维公差标注在一定程度上依赖于基准体系的建立。但是，由于基准体系中各个基准之间存在一定的基准顺序，并且在选择基准的过程中需要遵循基准体系的建立原则，使得基准体系的建立过程相对复杂。因此，在进行三维公差标注时不可避免地会出现基准体系中基准顺序不规范和基准不符合基准体系的建立原则等情况。这里的基准体系是否符合基准顺序和基准体系建立原则就是基准体系的合理性。目前的CAD与CAT系统中缺乏三维公差标注检验模块来检验基准体系的合理性，为确保三维公差标注的正确性，有必要研究一种用于检测基准体系是否符合基准顺序和基准体系建立原则的通用方法，为CAD软件的中三维公差标注检验模块的开发奠定基础。

发明内容

本发明主要解决如何使用布尔代数和自由度分析对基准体系的合理性进行检验的问题，目的是为计算机辅助公差设计（CAT）中三维公差标注的检查提供一种有效的解决办法。通过将公差标注涉及的目标特征以及基准体系中的各个基准特征分解成点、线、面三个基本要素，分析了基本要素之间的空间关系，构建了确定相应的空间直角坐标系的规则；以基准的排序要求和基准体系的建立原则为基础，引入公差类型对基准要素和被测要素的自由度约束，利用布尔代数描述基准体系对被测要素的自由度约束情况，建立了检验基准体系的合理性的步骤；利用布尔代数对基准体系的自由度和被测要素的自由度进行运算，通过其运算过程及结果来直观地反映基准体系的合理性情况，从而将基准体系合理性的检验过程转化为基准体系的自由度检验过程。

一种基于布尔代数和自由度分析的基准体系合理性检验方法，其具体步骤如下。

（1）获取几何公差标注框中相关的几何特征。

根据已有的CAD图纸中的几何公差标注框，提取有基准标注的几何公差标注框涉及的目标特征和基准特征，并根据其类型获取被测要素和基准要素以及它们之间的空间关系、位置关系、自由度信息。

（2）确立对应的空间直角坐标系。

由于被测要素和基准要素都是由点、直线、平面等几何要素组成，这些几何要素拥有其自身的方向（点的任意方向，直线的轴向，平面的法向），且大部分情况下几何要素之间是互相垂直或者平行的。因此，根据步骤2得到的被测要素和基准要素，通过分析各个基准要素之间，以及基准要素与被测要素之间的空间关系，构建了确定相应的空间直角坐标系的规则。

规则1：建立空间直角坐标系时，必须以第一基准的基准要素方向作为空间直角坐标系的z坐标轴方向，且坐标原点必须在第一基准的基准要素上。