基于加工特征的工藝信息智能匹配方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于加工特征的工藝信息智能匹配方法，包括利用工藝信息的層次化描述方法，創(chuàng)建預定義加工特征相應工藝信息關聯(lián)的數(shù)據(jù)庫，獲取加工特征，提取相應的幾何信息和拓撲關系，基于預定義加工特征類型，將步驟b中提取的幾何信息和拓撲關系與預定義加工特征進行比對，將步驟c確定的加工特征類型與預定義加工特征對應的工藝信息進行匹配，完成工藝信息的添加。本發(fā)明提出的基于加工特征的工藝信息智能匹配方法，能夠滿足快速添加工藝信息的要求，提高了工藝設計的效率，為工藝信息的重用與積累提奠定基礎，對推廣智能化工藝設計系統(tǒng)的發(fā)展與應用具有重要意義。
【專利說明】
基于加工特征的工藝信息智能匹配方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及三維工藝設計過程中工藝信息的快速添加方法，具體涉及面向不同加工特征的工藝信息智能匹配方法。
【背景技術】
[0002]工藝信息是產(chǎn)品工程信息的重要組成部分，是連接產(chǎn)品設計、工藝設計、加工制造、信息管理等系統(tǒng)的紐帶，決定產(chǎn)品的最終質(zhì)量。從零件加工過程中所涉及的工藝信息可以看出，工藝信息具有多樣性和動態(tài)演變等特性，多樣性主要是指加工過程所涉及的資源、物料等信息的復雜多樣性，如裝備資源、工裝信息、加工方法等工藝信息的描述形式以及它們之間的相互關系；動態(tài)演變特性主要是指加工過程中工藝信息的動態(tài)變化特性，機加零件的加工過程是從毛坯模型逐漸到最終產(chǎn)品模型的動態(tài)演變過程，所以，在加工過程中，加工特征的幾何形狀、加工信息及其輔助信息都是動態(tài)變化的。
[0003]隨著三維CAD技術不斷的發(fā)展和應用，三維模型已逐步應用于產(chǎn)品的全生命周期中，如研發(fā)階段、設計階段和加工制造階段，為了減少工藝設計的時間，提高工藝設計的效率及一致性，如何快速添加并組織工藝信息已成為各工藝設計系統(tǒng)所必須要解決的問題之一，目前，在三維工藝設計系統(tǒng)中，工藝信息都是基于工藝人員交互方式添加的，這種方式不僅增加了工藝設計人員工作量，造成工藝效率低、設計周期長等問題，還造成工藝知識不能積累，導致工藝信息不能復用，嚴重阻礙了智能化工藝設計發(fā)展與應用的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術中工藝效率低、設計周期長工藝知識不能積累、不能復用的現(xiàn)狀，提供一種基于加工特征的工藝信息智能匹配方法，滿足快速添加工藝信息的要求，提高工藝設計的效率，為工藝知識的重用與積累奠定基礎。
[0005]技術方案:本發(fā)明所述的基于加工特征的工藝信息智能匹配方法，包括以下步驟:
[0006]步驟a:利用工藝信息的層次化描述方法，創(chuàng)建預定義加工特征相應工藝信息關聯(lián)的數(shù)據(jù)庫；
[0007]步驟b:獲取加工特征，提取相應的幾何信息和拓撲關系；
[0008]步驟c:基于預定義加工特征類型，將步驟b中提取的幾何信息和拓撲關系與預定義加工特征進行比對；
[0009]步驟d:將步驟c確定的加工特征類型與預定義加工特征對應的工藝信息進行匹配，完成工藝信息的添加。
[0010]優(yōu)選的，步驟a中所述預定義加工特征包括平面特征、凹陷特征、過渡特征和凸起特征，所述平面特征包括單個平面的加工，所述凹陷特征包括孔、槽和腔，所述過渡特征包括倒角和倒面，所述凸起特征包括凸臺和肋板，所述工藝信息的層次化描述方法包括:特征層、加工層和元素層，所述特征層為加工特征的具體類型，包括平面特征、凹陷特征、過渡特征和凸起特征，所述加工層包括加工方法、裝夾方法和加工類型，所述元素層包括加工特征的裝備資源信息和標注信息，加工特征的裝備資源信息包括機床、刀具和夾具，標注信息包括距離尺寸、直徑或半徑尺寸、角度尺寸和注釋。
[0011]優(yōu)選的，步驟b中提取相應的幾何信息和拓撲關系，其中幾何信息包括:點、線、面、線與線組成的環(huán)和各組成面的精度，加工特征的幾何信息由屬性鄰接矩陣表示，所述拓撲關系為各組成面之間的拓撲關系，包括垂直關系、相切關系和平行關系，特征面組之間的拓撲關系由各組成面之間拓撲關系矩陣表示。
[0012]優(yōu)選的，步驟c為加工特征與預定義加工特征的屬性鄰接矩陣和面組拓撲關系矩陣的比較。
[0013]優(yōu)選的，步驟d還包括以下步驟:
[0014]步驟1:特征層的匹配為所選加工特征與預定義加工特征類型的匹配；
[0015]步驟I1:加工層的匹配為基于步驟I中所匹配的預定義加工特征類型，匹配數(shù)據(jù)庫中該特征類型關聯(lián)的加工方法、裝夾方法以及加工類型；
[0016]步驟II1:元素層的匹配為基于步驟I中所匹配的預定義加工特征類型，匹配數(shù)據(jù)庫中該特征類型關聯(lián)的裝備資源信息和標注信息；
[0017]優(yōu)選的，與預定義特征不能匹配的特征，將所述特征作為其他特征類型處理，交互添加工藝信息，然后存儲于數(shù)據(jù)庫中。
[0018]有益效果:本發(fā)明利用加工特征的幾何信息提取技術與面向?qū)ο蟮墓芾砑夹g，提出了基于加工特征的工藝信息智能匹配的方法，提高了工藝設計的效率，不能匹配的特征存儲于數(shù)據(jù)庫中，有益于工藝知識的重用與積累，本發(fā)明能夠滿足快速添加工藝信息的要求，提高了工藝設計的效率，為工藝信息的重用與積累提奠定基礎，對推廣智能化工藝設計系統(tǒng)的發(fā)展與應用具有重要意義。
【附圖說明】
[0019]圖1為基于加工特征的工藝信息智能匹配流程；
[0020]圖2為預定義加工特征的具體類型；
[0021 ]圖3為工藝信息的層次化描述框架圖；
[0022]圖4為待匹配工藝信息的三維機加零件。
[0023]圖5為待匹配三維機加零件中面的屬性鄰接矩陣。
【具體實施方式】
[0024]下面對本發(fā)明技術方案進行詳細說明，但是本發(fā)明的保護范圍不局限于所述實施例。
[0025]實施例:如圖1所示，基于加工特征的工藝信息智能匹配方法，包括以下步驟:
[0026]步驟a:利用工藝信息的層次化描述方法，創(chuàng)建預定義加工特征相應工藝信息關聯(lián)的數(shù)據(jù)庫；
[0027]步驟b:獲取加工特征，提取相應的幾何信息和拓撲關系；
[0028]步驟c:基于預定義加工特征類型，將步驟b中提取的幾何信息和拓撲關系與預定義加工特征進行比對；
[0029]步驟d:將步驟c確定的加工特征類型與預定義加工特征對應的工藝信息進行匹配，完成工藝信息的添加；
[0030]如圖2所示，步驟a中預定義加工特征包括平面特征、凹陷特征、過渡特征和凸起特征，平面特征包括單個平面的加工，凹陷特征至少存在一個底面，底面所含有的邊中，除了與側(cè)面相交的邊其它都為非凹邊，包括孔、槽和腔，過渡特征的曲率大于其相鄰面的曲率，包括倒角和倒面，凸起特征都含有支撐面，凸臺與支撐面的相交邊為非凸邊，凸起特征上存在到支撐面距離的最高點和最低點，包括凸臺和肋板，基于預定義加工特征類型，利用特征的幾何信息提取技術，對獲取加工特征的幾何信息與拓撲關系進行提取，與預定義加工特征進行匹配，進而確定所獲取加工特征的類型，零件上的加工特征是基于交互方式獲取的，以特征組成面為研究單元，分析已獲取的加工特征，其中拓撲關系是指加工特征組成面之間的鄰接關系，利用特征組成面的屬性鄰接圖進行表達，針對具有多樣性與動態(tài)演變特性工藝信息分析，利用面向?qū)ο蟮募夹g，創(chuàng)建了工藝信息的層次化關聯(lián)關系，如圖3所示，工藝信息的層次化描述方法包括:特征層、加工層和元素層，其中，特征層作為工藝信息描述的基類，而加工層作為工藝信息描述的父類，元素層作為工藝信息描述的子類，其中，特征層是指各加工特征類型包括的具體特征，加工層包括三部分:加工類型、加工方法以及裝夾方法，加工類型是按照加工過程的具體形式進行分類的，如:粗加工、精加工、超精加工等，加工方法是按照具體的加工方式進行分類的，如:車、銑、刨、磨、鏜、特種加工等方法，裝夾方法是夾具裝夾、劃線裝夾、找正裝夾以及其他裝夾方式，元素層為加工特征的裝備資源信息包括:機床、刀具、夾具，以及標注信息包括:距離尺寸、直徑或半徑尺寸、角度尺寸和注釋，其中具體設備包括如設備、刀具、夾具、量具等，該部分信息以數(shù)據(jù)庫的形式進行組織與管理，具體包括有:設備庫、刀具庫、裝夾工具庫、檢測工具庫、工藝知識庫以及參數(shù)關聯(lián)庫，其中參數(shù)關聯(lián)庫中包括各設備、資源之間的關聯(lián)關系，工藝知識庫包括基本的工藝知識；
[0031]步驟b中提取相應的幾何信息和拓撲關系，其中幾何信息包括:點、線、面、線與線組成的環(huán)和各組成面的精度，加工特征的幾何信息由屬性鄰接矩陣表示，拓撲關系為各組成面之間的拓撲關系，包括垂直關系、相切關系和平行關系，特征面組之間的拓撲關系由各組成面之間拓撲關系矩陣表示；
[0032]步驟c為加工特征與預定義加工特征的屬性鄰接矩陣和面組拓撲關系矩陣的比較；
[0033]步驟d還包括以下步驟:
[0034]步驟1:特征層的匹配為所選加工特征與預定義加工特征類型的匹配；
[0035]步驟I1:加工層的匹配為基于步驟I中所匹配的預定義加工特征類型，匹配數(shù)據(jù)庫中該特征類型關聯(lián)的加工方法、裝夾方法以及加工類型；
[0036]步驟II1:元素層的匹配為基于步驟I中所匹配的預定義加工特征類型，匹配數(shù)據(jù)庫中該特征類型關聯(lián)的裝備資源信息和標注信息；
[0037]與預定義特征不能匹配的特征，將特征作為其他特征類型處理，交互添加工藝信息，然后存儲于數(shù)據(jù)庫中，如圖4所示，對一個具體的三維機加零件進行基于加工特征工藝信息智能匹配，步驟一:交互式選取工序所要加工的特征，獲取該特征的加工面組(M6),提取該特征所含有面的精度信息以及拓撲關系，面組的拓撲關系用面組屬性關聯(lián)矩陣表示，如圖5所示:步驟二，與預定義特征庫中的類型進行比較，確定為凹陷特征類型;步驟三，獲取預定義凹陷特征所關聯(lián)的工藝信息，已知特征層為凹陷特征類型，加工層中的加工方法為:銑加工和車加工，加工類型為:粗加工方式，裝夾方式為夾具裝夾;步驟四，基于加工層中所確定的信息，實現(xiàn)所關聯(lián)的具體元素信息，其中所用機床為銑床，刀具為銑刀，夾具為四爪卡盤，標注信息有定形尺寸和定位尺寸;步驟五，基于所選擇的加工特征，交互式選擇加工該特征所需要的工藝信息，最終完成特征加工所需工藝信息的添加。
【主權項】
1.基于加工特征的工藝信息智能匹配方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟a:利用工藝信息的層次化描述方法，創(chuàng)建預定義加工特征相應工藝信息關聯(lián)的數(shù)據(jù)庫； 步驟b:獲取加工特征，提取相應的幾何信息和拓撲關系； 步驟c:基于預定義加工特征類型，將步驟b中提取的幾何信息和拓撲關系與預定義加工特征進行比對； 步驟d:將步驟c確定的加工特征類型與預定義加工特征對應的工藝信息進行匹配，完成工藝信息的添加。2.根據(jù)權利要求1所述的基于加工特征的工藝信息智能匹配方法，其特征在于:步驟a中所述預定義加工特征包括平面特征、凹陷特征、過渡特征和凸起特征，所述平面特征包括單個平面的加工，所述凹陷特征包括孔、槽和腔，所述過渡特征包括倒角和倒面，所述凸起特征包括凸臺和肋板，所述工藝信息的層次化描述方法包括:特征層、加工層和元素層，所述特征層包括平面特征、凹陷特征、過渡特征和凸起特征，所述加工層包括加工方法、裝夾方法和加工類型，所述元素層包括加工特征的裝備資源信息和標注信息，加工特征的裝備資源信息包括機床、刀具和夾具，標注信息包括距離尺寸、直徑或半徑尺寸、角度尺寸和注釋。3.根據(jù)權利要求1所述的基于加工特征的工藝信息智能匹配方法，其特征在于:步驟b中提取相應的幾何信息和拓撲關系，其中幾何信息包括:點、線、面、線與線組成的環(huán)和各組成面的精度，加工特征的幾何信息由屬性鄰接矩陣表示，其中拓撲關系包括各組成面之間的拓撲關系，包括垂直關系、相切關系和平行關系，特征面組之間的拓撲關系由各組成面之間拓撲關系矩陣表示。4.根據(jù)權利要求1所述的基于加工特征的工藝信息智能匹配方法，其特征在于:步驟c為加工特征與預定義加工特征的屬性鄰接矩陣和面組拓撲關系矩陣的比較。5.根據(jù)權利要求1所述的基于加工特征的工藝信息智能匹配方法，其特征在于:步驟d還包括以下步驟: 步驟1:特征層的匹配為所選加工特征與預定義加工特征類型的匹配； 步驟I1:加工層的匹配為基于步驟I中所匹配的預定義加工特征類型，匹配數(shù)據(jù)庫中該特征類型關聯(lián)的加工方法、裝夾方法以及加工類型； 步驟II1:元素層的匹配為基于步驟I中所匹配的預定義加工特征類型，匹配數(shù)據(jù)庫中該特征類型關聯(lián)的裝備資源信息和標注信息。6.根據(jù)權利要求1所述的基于加工特征的工藝信息智能匹配方法，其特征在于:與預定義特征不能匹配的特征，將所述特征作為其他特征類型處理，交互添加工藝信息，然后存儲于數(shù)據(jù)庫中。
【文檔編號】G06F17/50GK105893715SQ201610380368
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月1日
【發(fā)明人】劉金鋒, 周宏根, 景旭文, 李磊, 李純金, 李國超, 田桂中, 黃劍雄
【申請人】江蘇科技大學