飞机结构件槽特征腹板加工驱动几何重构方法技术

本发明专利技术公开了一种飞机结构件槽特征腹板加工驱动几何自动重构方法，该方法首先结合槽特征的所有侧面、下陷面和转角面，计算出其边界；结合腹板面及其外环底角面，并计算其边界，将以上两个边界结合为一整体，并剔除不满足要求的边。在草图环境下，将筛选后的边向腹板面投影，求得投影后边与边的交点，并利用交点打断相交的边，基于投影和打断后的所有点和边，构造含有边、点以及边与点信息的属性边点图；然后计算出属性边点图中所有最小包围轮廓；最后从所有最小包围轮廓中得到有效的最小包围轮廓作为腹板加工驱动几何。本发明专利技术有效地解决了腹板驱动几何难以自动提取的问题，提高了数控工艺编程中腹板自动编程的质量和效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种腹板加工驱动几何重构方法，尤其涉及一种，属于CAD (计算机辅助设计)/CAPP (计算机辅助工艺过程设计)/ CAM(计算机辅助制造)

技术介绍
飞机结构件结构复杂，加工特征多，包含大量自由曲面、相交特征和特殊加工区域，加工难度大。国内各大型航空企业投入数百亿巨额资金购买大量先进的数控机床，但设备有效利用率低，其主要原因在于数控编程效率低、质量不稳定。飞机结构件数控编程过程中需人工捡取大量几何、设置大量参数和创建大量辅助几何。随着整体件、薄壁件及特种材料件的增多，数控编程工作量大幅度增加，飞机结构件的数控编程日益成为影响飞机研制周期的重要瓶颈之一。驱动信息的自动获取过程称为加工特征重构。驱动几何自动重构是加工特征重构中的重点和难点。驱动几何隐含在加工特征的几何信息中，需经处理转换为刀轨生成算法可直接使用的数据形式。在B-rep (边界表示法)表示的CAD模型中，面是用点、边、环来组织其拓扑结构的。.面的边界由环组成，环分为内环和外环，外环有且仅有1个，内环可以有多个。外环构成面的外轮廓，内环构成孔轮廓或岛屿轮廓。内、外环是腹板加工刀轨生成算法的直接驱动几何。飞机结构件槽腔形状复杂、封闭性不一，槽腔侧壁包含大量自由曲面、开闭角并存，腹板面自身外环不能直接作为等距线的偏置依据。因此，必须对外环进行修正，包含大量的曲线裁剪拼接计算，以保证刀具在切削过程中既不与侧面发生干涉，也不会产生切削残留。目前的方法都是在三维环境下进行腹板驱动几何的选取与裁剪，工作量大，且正确性难以保证，尤其是在自动计算的过程中，难以生成有效的封闭驱动几何。专利
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有CAD/CAM系统中结构件槽特征腹板加工驱动几何计算方法的不足，提供一种飞机结构件槽特征腹板加工驱动几何自动重构的方法。本专利技术的飞机结构件槽特征腹板加工驱动几何自动重构方法包括以下步骤步骤1、结合一个槽特征的所有侧面、下陷面和转角面，标记为JOIN. 1 ；步骤2、根据JOIN. 1中所有面之间的邻接关系，计算出其边界，标记为 BOUNDARY. 1 ；步骤3、结合腹板面和腹板外环底角面，标记为JOIN. 2 ；步骤4、根据JOIN. 2中所有面之间的邻接关系，得到其边界，标记为 BOUNDARY. 2 ；步骤5、结合BOUNDARY. 1和BOUNDARY. 2中的所有边为一整体，标记为JOIN. 3 ；步骤6、筛选JOIN. 3中的边，剔除不需要的边；步骤7、在草图环境下，将筛选后的JOIN. 3中的边向腹板面投影，求得投影后边与边的交点，并利用交点打断相交的边，处理后的结果标记为SKETCH. 1 ；步骤8、基于投影和打断后的所有点和边，构造含有边、点以及边与点信息的属性边点图；步骤9、计算出属性边点图中所有最小包围轮廓；步骤10、从所有最小包围轮廓得到有效的最小包围轮廓，即为最终的腹板轮廓加工驱动几何。所述步骤2的具体步骤是①按照顺序逐个取出JOIN. 1中的面；②提取该面的外环边界；③按照顺序逐个取出外环边界中的边；④判断该边是否属于JOIN. 1中其它面的外环边，若是，则返回步骤③，否则，该边线属于JOIN. 1的边界，将其列入BOUNDARY. 1。所述的筛选JOIN. 3的边的方法是①剔除JOIN. 3中相同的边；②剔除垂直于腹板面的直边。所述步骤7的具体步骤是①将得到的三维边向腹板平面投影，得到平面直线、平面圆锥曲线或者平面样条曲线等投影曲线；②对于完全重合的曲线，只保留一条，对于部分重合的曲线，求出重合部分并且只保留一条；③然后求出曲线之间所有的交点，在每一个交点处将相应的曲线打断成两条曲线，最终得到一个网状的曲线列。以上过程在CAD/CAM软件中的实现方法基于腹板平面创建草图，将JOIN. 3整体向草图投影，即可实现JOIN. 3中的边线向腹板面投影，求交点，打断等操作；所述步骤8的具体步骤是①定义点类MyVertex，成员变量包括点的数学表示、点的拓扑表示以及与点相连的拓扑边列；②定义边类MyEdge，成员变量包括边的拓扑表示、 边的特征表示、边的开闭口属性标识、起始点、终止点；③新建一个MyVertex类的列表，标记为MYVERTEX_LIST，新建一个MyEdge类的列表，标记为MYEDGE_LIST ；④按照顺序逐个取出SKETCH. 1中的边；⑤新建一个MyEdge类的对象，将当前边的属性填入对应的成员变量中，并且将该对象列入MYEDGE_LIST中；⑥取出当前边的起始点，标记为STARTP0INT。判断 STARTP0INT是否为MYVERTEX_LIST中的成员，若是，则跳至第⑦步，否则新建一个MyVertex 类的对象，将STARTP0INT的属性填入对应的成员中并且将该对象列入MYVERTEX_LIST中； ⑦取出当前边的终止点，标记为ENDP0INT。判断ENDP0INT是否为MYVERTEX_LIST中的成员，若不是则新建一个MyVertex类的对象，将ENDP0INT的属性填入对应的成员变量中，并且将该对象列入MYVERTEX_LIST中。所述步骤9的具体步骤是①在属性边点图中任取一段曲线1取Ii的一个顶点MiO^yciJtl)为当前结点，标记当前曲线与当前结点的组合，记为(IyMi)；②将组合(IyMi)的点Mi作为曲线段的起点，假设曲线Ii在点Mi切矢为；与当9前结点Mi连接的其他线段的切矢g、a③记腹板外法向为OUTkR ’定义 <的旋转方向为ROTATE = SxOt^，那么^绕点风，以R0T^TE为起始方向旋转，在K、r2 矢量中，与其重合的矢量相对应的第一条边即为当前最小包围轮廓线的下一条边，记为Iil,取Iil的另外一个顶点，记为Mil， 此时判断Iil是否与1相同，如果不同则判断(Iil' Mil)是否已经标记，若没有标记，则将 (In，Mil)赋值给(Ii5Mi)转入步骤②。④取Ii的另一个顶点为当前结点Mi' (x0' ,y0' ,Z0')，判断(I^Mi')是否已经标记，如果没有标记，则将(IyMi')赋值给(IyMi)转入步骤②。⑤得到草图中所有的最小包围轮廓。判断所述；、g r:矢量中，与 <第一个相重合的矢量的具体步骤是①，以Mi为圆心，半径为1做圆。该圆与 <相交于点L0=Mi+r[，与二矢量相交于点 Ln=Mt 二。②以L。为起点构造 η 个向量 A=L1-L0 = R ，V2 =L2 _L0 = r2 J0，，^n =^j η _ = _r0 ο③然后分别计算g、g， 7 €与R0T^TE向量之间的夹角，最小夹角对应的矢量即为与 <第一个相重合的矢量。所述步骤10的具体步骤是①得到的所有最小包围轮廓可以表示为L00P0，L00P1, . . .，LOOPn ；②排除面积最大的最小包围轮廓LOOPi (0彡i彡η)，剩余的最小包围轮廓可以表示为L00P0，L00P1，. . . LOOPi-I，L00Pi+l, . . .，LOOPn ；③遍历剩余的最小包围轮廓，计算当前最小包围轮廓中心点，过中心点做垂直腹板面的直线，若该直线不与JOIN. 1相交，则当前最小包围轮廓即为有效最小包围轮廓。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李迎光，刘旭，王伟，刘长青，李海，张石磊，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：