基于属性邻接图的结构件碎面缺陷自动识别与修正方法技术

技术编号:17033226 阅读:52 留言:0更新日期:2018-01-13 19:35
本发明专利技术公开一种基于属性邻接图的大型复杂结构件碎面缺陷自动识别与修正方法,其步骤如下1)碎面缺陷定义;2)碎面缺陷识别;3)碎面缺陷自动修正。本发明专利技术能有效识别并修正复杂结构件数模表面的碎面缺陷,具有识别结果正确、效率高、修正结果有效等特点,可用于复杂结构件三维设计模型质量检测与修正,以提高快速数控编程的效率并显著减少工作人员的工作量。

【技术实现步骤摘要】
基于属性邻接图的结构件碎面缺陷自动识别与修正方法
本专利技术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

技术介绍
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。
技术实现思路
针对上述技术问题,本专利技术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,本专利技术提供了如下技术方案:本专利技术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~fn所组成的连通面域,若其子曲面fi(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fi的几何类型一致;2、各子曲面fi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fi的相对面积小于预设的面积阈值;则称各子曲面fi(i=1,2,…,n)共同构成一个碎面缺陷,且单个子曲面fi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Ec,Ee为拓扑面邻接图G的边集合;然后,对特征边集Ec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,…,En,再以子边集E1,E2,…,En构造具有边属性的邻接图G'的边导出子图集{G1',G2',…,Gn'};其中,子图Gi'(i=1,2,…,n)为具有边属性的邻接图G'的由子边集Ei(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;根据曲面几何类型,删除具有边属性的邻接图G'的边导出子图集{G1',G2',…,Gn'}中几何类型不一致的顶点及其关联边,获得最终代表碎面缺陷的子图集,即得到有效的碎面缺陷识别结果,其中,代表碎面缺陷的子图集中的各子图分别对应于结构件模型表面的一个碎面缺陷,子图中各顶点所对应的拓扑面为碎面,子图中各边所对应的拓扑边为碎边;c:碎面缺陷自动修正根据碎面缺陷内各碎面的几何类型和几何参数构造相应类型的基面,基面为包含或贴近各碎面的一张曲面;然后,对基面进行拟合,将碎面缺陷以一张完整的曲面进行表示以修正碎面缺陷。所述步骤b1中,拓扑缺陷包括孤点、悬边和悬面。所述步骤b1中,根据如下方法检测三维模型中的拓扑缺陷:孤点检测:对三维模型中的顶点,若其关联边的数目为0,即未被任何边使用,则该点是孤点;悬边检测:对模型中的边,若其关联面的数目为0,即未被任何面使用,则该边是悬边;悬面检测:对模型中的面,若其方向不唯一,则该面为悬面。所述步骤b2中,对特征边集Ec中各元素以邻接关系进行分组的方法如下:设e1,e2为Ec中任意两元素,Ve1,Ve2分别为边e1,e2在具有边属性的邻接图G'中所关联的顶点集,若则将元素e1,e2置为同一组,记Group(e1)=Group(e2)。所述步骤b3中识别曲面几何类型的方法如下:已知任意一个曲面f为Nurbs类型,其u向参数范围为[us,ue],v向参数范围为[vs,ve],分别在us、(us+ue)/2、ue处取v向参数线cus、cum、cue,分别在vs、(vs+ve)/2、ve处取u向参数线cvs、cvm、cve;根据等参数线的几何形状及uv向参数线的组合形式,识别曲面的几何类型:近平面识别:若cus、cum、cue、cvs、cvm、cve中至少五条参数线为直线,则f为近平面;二次曲面识别,其包括:近圆柱面识别:如果f满足以下条件之一:(1)cus、cum、cue均为半径相同的圆弧,圆心两两互不重合,并且cvs、cvm、cve均为相互平行的直线;(2)cvs、cvm、cve均为半径相同的圆弧,圆心两两互不重合,并且cus、cum、cue均为相互平行的直线,则f为近圆柱面;近圆环面识别:如果f满足以下条件之一:(1)cus、cum、cue均为半径相同的圆弧,圆心两两互不重合,并且cvs、cvm、cve均为半径不同的圆弧;(2)cvs、cvm、cve均为半径相同的圆弧,圆心两两互不重合,并且cus、cum、cue均为半径不同的圆弧,则f为近圆环面;近球面识别:如果f满足以下条件之一:(1)cus、cum、cue均为半径相同的圆弧,圆心重合,且cvs、cvm、cve均为半径不同的圆弧;(2)cvs、cvm、cve均为半径相同的圆弧,圆心重合,且cus、cum、cue均为半径不同的圆弧,则f为近球面;近圆锥面识别:如果f满足以下条件之一:(1)cus、cum、cue均为半径不同的圆弧,圆心共线且互不重合,并且cvs、cvm、cve均为直线;(2)cvs、cvm、cve均为半径不同的圆弧,圆心共线且互不重合,并且cus、cum、cue均为直线,则f为近圆锥面;Nurbs曲面识别,其包括:回转面识别:如果f满足以下条件之一:(1)cus、cum、cue均为半径不同的圆弧,圆心共线且互不重合,并且cvs、cvm、cve均为一般曲线;(2)cvs、cvm、cve均为半径不同的圆弧,圆心共线且互不重合,并且cus、cum、cue均为一般曲线,则f为回转面;拉伸柱面识别:如果f满足以下条件之一:本文档来自技高网...
基于属性邻接图的结构件碎面缺陷自动识别与修正方法

【技术保护点】
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,其特征在于:该方法包括如下步骤: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~fn所组成的连通面域,若其子曲面fi(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fi的几何类型一致;2、各子曲面fi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fi的相对面积小于预设的面积阈值;则称各子曲面fi(i=1,2,…,n)共同构成一个碎面缺陷,且单个子曲面fi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Ec,...

【技术特征摘要】
1.一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,其特征在于:该方法包括如下步骤: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~fn所组成的连通面域,若其子曲面fi(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fi的几何类型一致;2、各子曲面fi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fi的相对面积小于预设的面积阈值;则称各子曲面fi(i=1,2,…,n)共同构成一个碎面缺陷,且单个子曲面fi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Ec,Ee为拓扑面邻接图G的边集合;然后,对特征边集Ec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,…,En,再以子边集E1,E2,…,En构造具有边属性的邻接图G'的边导出子图集{G1',G2',…,Gn'};其中,子图Gi'(i=1,2,…,n)为具有边属性的邻接图G'的由子边集Ei(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;根据曲面几何类型,删除具有边属性的邻接图G'的边导出子图集{G1',G2',…,Gn'}中几何类型不一致的顶点及其关联边,获得最终代表碎面缺陷的子图集,即得到有效的碎面缺陷识别结果,其中,代表碎面缺陷的子图集中的各子图分别对应于结构件模型表面的一个碎面缺陷,子图中各顶点所对应的拓扑面为碎面,子图中各边所对应的拓扑边为碎边;c:碎面缺陷自动修正根据碎面缺陷内各碎面的几何类型和几何参数构造相应类型的基面,基面为包含或贴近各碎面的一张曲面;然后,对基面进行拟合,将碎面缺陷以一张完整的曲面进行表示以修正碎面缺陷。2.根据权利要求1所述的基于属性邻接图的结构件碎面缺陷自动识别与修正方法,其特征在于:所述步骤b1中,拓扑缺陷包括孤点、悬边和悬面。3.根据权利要求2所述的基于属性邻接图的结构件碎面缺陷自动识别与修正方法,其特征在于:所述步骤b1中,根据如下方法检测三维模型中的拓扑缺陷:孤点检测:对三维模型中的顶点,若其关联边的数目为0,即未被任何边使用,则该点是孤点;悬边检测:对模型中的边,若其关联面的数目为0,即未被任何面使用,则该边是悬边;悬面检测:对模型中的面,若其方向不唯一,则该面为悬面。4.根据权利要求1所述的基于属性邻接图的结构件碎面缺陷自动识别与修正方法,其特征在于:所述步骤b2中,对特征边集Ec中各元素以邻接关系进行分组的方法如下:设e1,e2为Ec中任意两元素,Ve1,Ve2分别为边e1,e2在具有边属性的邻接图G'中所关联的顶点集,若则将元素e1,e2置为同一组,记Group(e1)=Group(e2)。5.根据权利要求1所述的基于属性邻接图的结构件碎面缺陷自动识别与修正方法,其特征在于:所述步骤b3中识别曲面几何类型的方法如下:已知任意一个曲面f为Nurbs类型,其u向参数范围为[us,ue],v向参数范围为[vs,ve],分别在us、(us+ue)/2、ue处取v向参数线cus、cum、cue,分别在vs、(vs+ve)/2、ve处取u向参数线cvs、cvm、cve;根据等参数线的几何形状及uv向参数线的组合形式,识别曲面的几何类型:近平面识别:若cus、cum、cue、cvs、cvm、cve中至少五条参数线为直线,则f为近平面;二次曲面识别,其包括:近圆柱面识别:如果f满足以下条件之一:(1)cus、cum、cue均为半径相同的圆弧,圆心两两互不重合,并且cvs、cvm、cve均为相互平行的直线;(2)cvs、cvm、cve均为半径相同的圆弧,圆心两两互不重合,并且cus、cum、cue均为相互平行的直线,则f为近圆柱面;近圆环面识别:如果f满足以下条件之一:(1)cus、cum、cue均为半径相同的圆弧,圆心两两互不重合,并且cvs、cvm、cve均为半径不同的圆弧;(2)cvs、cvm、cve均为半径相同的圆弧,圆心两两互不重合,并且cus、cum、cue均为半径不同的圆弧,则f为近圆环面;近球面识别:如果f满足以下条件之一:(1)cus、cum、cue均为半径相同的圆弧,圆心重合,且cvs、cvm、...

【专利技术属性】
技术研发人员:周敏
申请(专利权)人:中国农业大学
类型:发明
国别省市:北京,11

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1