基于图的边界模型的加工特征识别技术

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1、南京航空航天大学硕士学位论文取代特征识别，原因在于特征设计只能提供产品的设计特征表示，而为 了能支持产品的整个生命周期，产品模型必须具有产品多种不同的特征 表示，如设计特征表示、分析特征表示、加工特征表示等。3)特征识别方法：所谓特征识别就是从产品的实体模型出发自动识别出其中具有一定工程意义的几何形状，即特征，进而生成产品的特征模型。CAPP系统从CAD系统给出的零件几何和工艺描述中获取零件的特征 数据，并能从CAD数据库中自动识别出零件的特征。它是实现CAD/CAPP无缝集成的有效途径，不足之处在于无法获取CAD实体数据中不存在的数据信息

2、，如公差、表面粗糙度等。虽然目前特征识别技术发展还不是很完善，但人们越来越清楚地认识到在CAD/CAPP集成中自动特征识别所发挥的重要作用，本文即是以特征识别技术 为核心，从CAD实体边界模型中提取加工特征信息以服务于后续的CAPP和 CAM系统。1.2.3CAD/CAPP集成的发展趋势纵观近年来信息集成的发展历程和当前生产部门对信息集成的需求情况，CAD/CAPP集成系统正逐步朝着集成化、网络化、智能化、可视化方向发展[3,4,5,6]。1)集成化CAPP是CAD与CAM之间的桥梁，是CAM、PDM的重要产品信息来源，这些系统的发展可以相

3、对不平衡，但必须在并行工程思想的指导下实现CAPP与CAD、CAM等系统的全面集成。 2)网络化随着经济全球化以及网络技术的发展，网络化成为CIMS应用的必然要求。单个系统的处理能力是有限的，只有通过网络互联，才能有效地实现资源共享和协同合作，从而发挥集成系统的优势。另外，通过网络把各个子系统互联在一起以实现数据的交换、共享和集成，可以有效地提高整个系统的效率，进而实现企业级乃至更大范围的信息化。3)智能化CAD/CAPP系统不会停留在以解决事务性、管理性工作为主的阶段。 基于知识的CAPP系统应该将工艺专家的经验和知识积累起来并加利3基于

4、图的边界模型的加工特征识别技术用。在知识化的基础上，从实际出发，从工艺设计在工序、特征形体层面或在全过程提供备选的工艺方案，并根据操作者的工作记录进行各种层次的自学习、自适应。4)可视化可视化的CAD/CAPP集成系统从准备数据、实施计算到表达结果都是用图像来给以说明，可以给用户以直观印象，从而易于理解。1.2.3特征识别技术1.3.1特征识别的研究概况特征识别的作用是从零件的设计模型中抽取具有特定工程意义的几何形状信息。它的研究工作最早开始于70年代中期的英国剑桥大学CAD中心，该中 心的Grayer[7]在1975年首次尝试从零件的实体

5、模型中自动提取出对计算零件的数控加工刀具轨迹有意义的几何形状，并基于此类特征进行零件的刀具轨迹计算。该中心的另一位研究人员Kyprianou，在他的博士论文中首次正式引入了现有的特征识别思想[8]，从而奠定了基于边界表示进行特征识别的基础。从此以后特征识别技术得到不断的发展，新的特征识别的算法不断出现。从整体上可以分为两大类：一类是基于边界匹配的特征识别方法，另一类是基于体分解的特征识别方法。特征识别可以分为自动识别和人工识别两种方式，其中自动特征识别过程包括以下四个阶段：1)特征识别阶段：对几何形状的形式描述中的特征进行鉴别，此步骤是特征

6、识别的关键。2)参数确定阶段：从几何模型中计算出特征的参数。 3)特征提取阶段：将特征从几何模型中移出。 4)特征组织阶段：将特征组织成特征图形。1.3.2特征识别技术的发展现状1.3.2.1特征识别的方法到目前为止，特征识别方法的种类已经很多，Joshi和Chang提出了基于属4南京航空航天大学硕士学位论文性面邻接图的特征识别方法[9]，该方法的特征搜索策略是子图匹配，即通过将零件面边图中的适当子图与特征的面边图进行匹配来识别特征。高曙明[10]融合了基于图的特征识别和基于痕迹的特征识别，提出了一种统一定义、生成和延拓特征痕迹的方法。该方

7、法用扩展属性邻接图表示特征的边界模式，扩展属性邻接图比一般的面边图具有更多的属性。以特征的最小条件子图即特征属性面邻接图残留在零件属性面邻接图中的最大子图作为特征痕迹，采用图分解生成特征痕迹，通过添加虚拟链接和相关面进行特征延拓。周广平[11]等提出了一种面向网络，基于分治的加工特征识别算法。首先将零件剖分为若干个适当大小的分解体，然后对每一分解体进行加工特征识别，最后通过对相关分解体的识别结果进行合并生成零件的加工特征模型。在基于图的特征识别方法基础上，针对一些应用领域的特征，Z.Huang和 D.Yip-Hoi提出了一种基于普通特征关系

8、图来识别一些复合特征的方法[12]。他们所指的普通特征即孔、槽和型腔之类的一般意义上的特征，通常来自于传统的特征识别方法或者是基于特征的CAD造型系统。复合特征往往是由一组普通特