[发明专利]一种基于STEP-NC相交特征自动识别方法

摘要

一种基于STEP-NC相交加工特征的自动识别方法，包括加工特征邻接图的构造、相交特征的判定、相交特征的分割、加工特征的匹配及加工特征的STEP-NC表示。首先，采用基于图和痕迹相结合的方式来识别相交特征，这里的痕迹是指特征因为相交而产生的凸边，为保证特征之间不能包含公共体积，尽可能的减少生产的独立特征以及优先处理特征基面的原则，构造了有序相交特征拆分因子队列；其次，在特征匹配的时候，对加工特征进行编码，借助当前比较成熟的数据库查询技术识别出加工特征，避免了可能出现非常耗时的子图匹配算法。最后，根据ISO10303-238协议，将识别出的加工特征以隐性方式存储与STEP文件中，为后续CAPP和CAM提供一致性接口。

主权项

1.一种基于STEP-NC相交特征自动识别方法，包括需完成的加工特征邻接图的构造、相交特征的判定、相交特征的分割、加工特征的匹配及加工特征的STEP-NC表示的必要步骤，其特征在于步骤如下：一、加工特征邻接图的构造（1）首先提取CAD系统生成的中性文件即STEP AP203文件获取类型为ADVANCED_FACE的所有实体，获取每一个ADVANCED_FACE实体的几何性、坐标和法向等信息，建立一个ALVertex对象并将它插入EAAG的顶点列表中，然后遍历ADVANCED_FACE的每一个子实体对象，得到类型为Oriented_edge的有向边列表，获取每一个Oriented_ edge实体的端点、几何性、坐标和方向属性，并计算Oriented_edge的凹凸性，建立一个ALEdge并将其插入到EAAG中对应ALVertex下的边节点列表中；    （2）加工特征邻接图(MFAG)是在扩展属性邻接图（EAAG）中删除零件外轮廓面所表示的结点后形成的连通子图，其外轮廓面判定：首先，获取EAAG中的面节点列表ALGVertex[1..n]，遍历每一个面节点，如果面节点的邻接边都是凸边，则该面可能是外轮廓面，如果面节点的邻接边存在凹边，则该面为加工特征面；其次，获取所有可能是外轮廓面的法向量，记为NV[1..N]，NV中的法向量不重复，即相同外轮廓面的法向量在NV中只记一次；最后，遍历所有可能是外轮廓面的面节点，对于一个NV[I]，如果有多个可能外轮面法向与其一致，只有在NV[I]方向上最外面的面节点是轮廓面，其它面节点是加工特征面;    (3) 当识别出加工特征面和外轮廓面之后，将EAAG中所有外轮廓面删除，为了保持加工特征面的几何结构完整性，与外轮廓面相连的凸边并不删除，只标记它为虚边，在EAAG的外轮廓面被删除之后，一般会形成多个连通子图，这些连通子图就是加工特征邻接图；    二、相交特征的判定，是通过判断加工特征面上是否包含凸边来识别的，分下列情况判定：（1）在多面体零件中，连接两个相邻面的边一般都是凹边和凸边，有时为了避免应力集中或方便加工，使用光滑的曲面代替多面体中出现的尖角设成光滑的过渡边，对于光滑的过渡边凹凸性的判断：如果边的两个相邻面都是凹面，或一个是凹面另一个是平面，则认为该边为凹边；如果边的两个相邻面都是凸面，或一个是凸面另一个是平面，则认为该边为凸边；如果边的两个相邻面，一个是凸面，一个是凹面，则认为该边为中性边；（2）在3D建模时，若在这个3D模型上移除规则的体积，如加工槽、孔或阶梯等所移除的材料体积，就形成了STEP-NC所定义的基本特征，这些特征与3D模型的轮廓面相交，且相交的边也都是凸边，有时为了满足设计的需要，在这个特征的基础上又移除了部分规则体积得到另一个特征，这两个相交特征相交的边界同样都是凸边，其实在形成相交特征时，3D模型上既形成了新的凹边也形成了新的凸边，但只有在相交边界上的边是凸边，其它地方是凹边，据此可以通过搜索面的凸边来判断是否存在相交特征；三、相交特征的分割（1）是通过添加虚连接（VF）弥补因特征相交而丢失的面和边，消除加工特征上的凸边，因为加工特征面上的凸边是由特征相交产生的，所以当该邻接图中不在包含凸边时就说明相交特征分离完毕，虚连接是由两个位置和形状都相同但是法向相反的平面构成，记为（VF+,VF-），这样添加的虚连接不会对几何形体的整体产生实际影响，因为VF+和VF-相互抵消，对于复杂的相交特征构造的虚连接时，可能使得虚连接之间形成新的凸边，然而新的凸边的数量是收敛的，重复添加虚连接之后就会最终消去所有凸边；（2）因为特征每一条凸边都是由两个加工特征面所共享，添加虚连接时首先要确定它的依赖特征面，如果选择的依赖特征面不合理，则会引起识别出来的特征不合理甚至完全不符合要求，所以通过对包含凸边的特征面建立一个有序队列，按队列的先后顺序添加虚连接，能有效实现相交特征的分离；四、加工特征的匹配及加工特征的STEP-NC表示是通过对特征基面进行编码，将这些特征编码存储于数据库中，借助当前比较成熟的数据库查询技术识别出加工特征，利用数据库管理系统将上述特征编码存放在数据库的关系表中，在进行特征匹配时，只需要获取加工特征的特征基面边的相关参数，通过查询语句能够准确快速的识别出加工特征,实现加工特征的STEP-NC表示。