[发明专利]一种基于平面遍历的最小包围盒尺寸求解方法

说明书

本申请涉及计算机辅助制造技术领域，公开了一种基于平面遍历的最小包围盒尺寸求解方法，本方法以获取单个零件数模的最小包围盒尺寸为目标，基于遍历到的零件数模的一个平面，以零件数模在该平面的水平方向、垂直方向及法向上的极值点为约束条件得到零件包围盒，并不断循环比较由平面遍历得到的零件包围盒大小，计算出单个零件数模的最小包围盒尺寸，最后结合CATIA数模文件结构树递归遍历算法，实现了对基于CATIA设计的数模包含的所有零件的最小包围盒尺寸的自动化求解。本申请能够进行自动化求解零件的最小包围盒，求解速度快并且求解得到的零件最小包围盒尺寸准确，能够提高设计工作效率。

技术领域

本申请涉及计算机辅助制造技术领域，具体涉及一种基于平面遍历的最小包围盒尺寸求解方法。

背景技术

在机械设计中，常涉及到需要测量零件加工前所需材料的毛坯尺寸，该尺寸可等同于零件的最小包围盒（Minimum Bounding Box）尺寸。常见的包围盒算法有包围球（Sphere）、轴向包围盒（AABB，Aligned-axis Bounding Box）、任意方向包围盒（OBB，Oriented Bounding Box）、定向凸包包围盒（FDH，Fixed Directions Hulls）、离散方向包围盒（k-DOP，Discrete Orientation Polytopes）等。其中，OBB包围盒是可以根据物体一阶矩任意旋转的包围盒，确定了合适方向矩的OBB包围盒可以被认为是物体的最小包围盒。

CATIA是由法国达索公司推出的一套功能强大的三维CAD/CAM/CAE软件系统，广泛应用于航空航天、汽车和工程机械等诸多领域。对于基于CATIA设计的三维数模，CATIA V5的创成式设计模块中提供了Creates Rough Stock和Bounding Box两种功能，可以测量零件数模的OBB尺寸。二者被认为是精确的最小包围盒测量方法，但仅能依赖设计者人工选取平面、直线或轴系作为OBB包围盒的一阶矩旋转轴参考，无法自动识别旋转轴方向。另外，CATIA V5 Automation（CATIA的二次开发接口）并未提供以上两个功能的API，无法直接调用OBB包围盒测量功能，当数模所包含的零件数量巨大时，会使测量每个零件的OBB尺寸的工作显得相当繁重冗杂。鉴于存在的以上两个问题，对大量零件数模的最小包围盒尺寸进行自动化测量成为一个难点。

现有技术公开了一些快速求解零件包围盒尺寸的方法，但是仍然存在一些问题。例如公开号为CN110599582A，公开日为2019年12月20日，发明名称为“一种类长方物体包围盒的快速算法”的发明专利申请，该专利提出遍历几何体平面和棱边特征的方法，将遍历出的最长棱边作为OBB包围盒轴系的Z轴，并与遍历出的与该Z轴垂直的平面构建出OBB包围盒的X和Y轴，从而求解出在该轴系下的OBB包围盒尺寸，但是该方法需要同时遍历几何体的面和边特征，当几何体形状很复杂时将导致计算量巨大，速度较慢。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题和缺陷，本申请提出了一种基于平面遍历的最小包围盒尺寸求解方法，本方法复杂度低，计算时间短，计算效率高，能够快速求解几何体的最小包围盒尺寸。

为了实现上述发明目的，本申请的技术方案如下：

一种基于平面遍历的最小包围盒尺寸求解方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1、首先获取单个数模零件的所有面元素列表并遍历该列表，基于遍历到的单个零件数模的一个平面，以零件数模在该平面的水平方向、垂直方向及法向上的极值点为约束条件得到零件的包围盒，并不断循环比较由平面遍历得到的零件包围盒的大小，最终计算出单个零件数模的最小包围盒尺寸；

S2、结合CATIA数模文件结构树递归遍历算法，遍历数模包含的所有零件，最终计算出所有零件的最小包围盒尺寸。

进一步地，所述步骤S1具体包括以下步骤：

S1.1、获取到单个数模零件包含的所有面元素列表；