基于約束Delaunay三角剖分的飛機(jī)結(jié)構(gòu)件筋特征識別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于約束Delaunay三角剖分的飛機(jī)結(jié)構(gòu)件筋特征識別方法，用 于飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件數(shù)控程序的快速編制，為專業(yè)化、智能化CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)"飛機(jī) 結(jié)構(gòu)件快速數(shù)控編程系統(tǒng)"提供自動特征識別的相關(guān)數(shù)據(jù)，屬于飛機(jī)數(shù)字化數(shù)控編程技術(shù) 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在各類常見的飛機(jī)結(jié)構(gòu)件中，筋特征（簡稱筋）廣泛存在于內(nèi)外形輪廓、槽腔之 中，或單獨(dú)作為凸臺筋存在。它的主要作用在于減輕結(jié)構(gòu)件的重量，加強(qiáng)關(guān)鍵部位的強(qiáng)度 等。筋的數(shù)控編程繁瑣且易出錯。因此提高數(shù)控編程效率是提高這類飛機(jī)結(jié)構(gòu)件加工效率 的關(guān)鍵。解決這個問題首先需要完成CAD系統(tǒng)向CAM、CAPP系統(tǒng)的信息傳遞，建立零件的實(shí) 體模型與加工特征、加工工藝之間的映射關(guān)系，從而為飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的快速自動編程提供數(shù) 據(jù)信息。而特征識別技術(shù)是實(shí)現(xiàn)CAD/CAM/CAPP三者有機(jī)集成的理想接口。即對不同特征 的準(zhǔn)確、快速識別是實(shí)現(xiàn)數(shù)控編程、特征加工的首要前提。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決上述問題，本發(fā)明提出基于約束Delaunay三角剖分的飛機(jī)結(jié)構(gòu)件筋特征 識別方法，該方法能有效識別帶有細(xì)碎面的飛機(jī)結(jié)構(gòu)件中的筋特征。
[0004] 本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0005] 基于約束Delaunay三角剖分的飛機(jī)結(jié)構(gòu)件筋特征識別方法，該方法實(shí)現(xiàn)的主要 步驟有：1)識別廣義腹板面；2)離散廣義腹板面邊界并對廣義腹板面進(jìn)行約束Delaunay 三角剖分；3)區(qū)別廣義腹板面中的平頂筋面和腹板面；4)提取并修改平頂筋面的中軸線； 5)構(gòu)建平頂筋面拆分子特征；6)識別并構(gòu)建斜筋。
[0006] 所述步驟1)識別廣義腹板面，包含（1)水平面的識別；（2)圓柱面的識別；
[0007] 所述的（1)水平面的識別，即首先識別Nurbus曲面中的近平面，提取每個平面的 體外法向N，計算其與加工側(cè)坐標(biāo)系Z軸的夾角0，判斷滿足條f
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于約束Delaunay三角剖分的飛機(jī)結(jié)構(gòu)件筋特征識別方法，其特征在于：該方法 實(shí)現(xiàn)的總體流程為：1)識別廣義腹板面；2)離散廣義腹板面邊界并對廣義腹板面進(jìn)行約束 Delaunay三角剖分；3)區(qū)別廣義腹板面中的平頂筋面和腹板面；4)提取并修改平頂筋面的 中軸線；5)構(gòu)建平頂筋面拆分子特征；6)識別并構(gòu)建斜筋。
2. 基于約束Delaunay三角剖分的飛機(jī)結(jié)構(gòu)件筋特征識別方法，其特征在于：所述步驟 1) 識別廣義腹板面，包含（1)水平面的識別；（2)圓柱面的識別； 所述的（1)水平面的識別，即首先識別Nurbus曲面中的近平面，提取每個平面的體外
為正向水平面； 所述的（2)圓柱面的識別，即首先識別Nurbus曲面中的圓柱面，提取每個圓柱面的軸 線，計算其與加工側(cè)坐標(biāo)系Z軸的夾角9,對0 = JT/2的平面，凹圓柱面為底圓面；凸圓 柱面為過渡面。
3. 基于約束Delaunay三角剖分的飛機(jī)結(jié)構(gòu)件筋特征識別方法，其特征在于：所述步驟 2) 離散廣義腹板面邊界并對廣義腹板面進(jìn)行約束Delaunay三角剖分，包含（1)離散廣義腹 板面邊界；（2)對廣義腹板面進(jìn)行約束Delaunay三角剖分； 所述的（1)離散廣義腹板面邊界，即保證邊界相鄰加密點(diǎn)間的距離小于平頂筋的平均 寬度w ; 所述的（2)對廣義腹板面進(jìn)行約束Delaunay三角剖分，即利用插入算法對待剖分區(qū)域 進(jìn)行Delaunay三角剖分，并將重心不在多邊形內(nèi)的三角形剔除。
4. 基于約束Delaunay三角剖分的飛機(jī)結(jié)構(gòu)件筋特征識別方法，其特征在于：所述步驟 3) 區(qū)別廣義腹板面中的平頂筋面和腹板面，按照定義1和規(guī)則1進(jìn)行； 所述的定義1 :設(shè)加工坐標(biāo)系下的一個正向水平面為fh，Delaunay (fh)表示對fh執(zhí)行 約束Delaunay三角剖分，{ A J (i = 1，2, 3…n)是剖分后得到的三角形集，若A i的每條 邊的長度均小于I. 5w，則Ai稱為規(guī)范三角形；若厶i中至少兩條邊的長度大于I. 5w，則A i 稱為異常二角形； 所述的規(guī)則1，平頂筋面和腹板面的區(qū)分規(guī)則：設(shè){ A J (i = 1，2, 3,…，n)為水平面 4執(zhí)行Delaunay (f h)后得到的三角形集，{ A」} (j = 0, 1，2, 3…k, k彡n)為{ A J中的 異常三角形集合，若k > [n/3]+l，則fh為腹板面，否則f h為平頂筋面。
5. 基于約束Delaunay三角剖分的飛機(jī)結(jié)構(gòu)件筋特征識別方法，其特征在于：所述步驟 4) 提取并修改平頂筋面的中軸線，包含（1)提取平頂筋面中軸線；（2)合并中軸線； 所述的（1)提取平頂筋面中軸線，即利用Delaunay三角剖分的結(jié)果來進(jìn)行：對拆分后 的三角形，只有一邊有鄰接三角形的為邊界三角形Ae，兩邊有鄰接三角形的為中間三角形 Am，三邊有鄰接三角形的為內(nèi)部三角形厶i，連接這三種三角形的中軸線可得平頂筋面的 中軸線網(wǎng)絡(luò)，其中，三角形上屬于多邊形邊界的邊稱為界邊，兩鄰接三角形的公共邊稱為鄰 邊，則邊界三角形的中軸線為鄰邊中點(diǎn)與兩界邊交點(diǎn)的連線，中間三角形的中軸線為兩鄰 邊中點(diǎn)的連線，內(nèi)部三角形的中軸線為其重心與三條鄰邊中點(diǎn)的連線； 所述的（2)合并中軸線，即首先將所有中軸線在內(nèi)部三角形的重心處斷開使其成為獨(dú) 立的線段，然后利用規(guī)則2進(jìn)行合并； 所述的規(guī)則2,即中軸線合并規(guī)則：設(shè)某一平頂筋面f進(jìn)行約束Delaunay三角剖分 后，HM1,)二(吃1)，對A n，其所關(guān)聯(lián)的中軸線為丨（《=3)，若Sij在A "處的鄰接三角形 為A 1或八則刪除Sy否則，保留S m并取沿其曲線內(nèi)部走向的切矢Vy對于A "關(guān)聯(lián) 的任意兩條中軸線Sij, Sik(l彡j，k彡3)，其關(guān)聯(lián)的切矢Vij與Vik間的最大夾角0 ijk= 1&?(〈￥^￥。），若0^彡0111(0"1為夾角合并閾值，最大取0 111=31)，則中軸線51」和511;可 合并。
6. 基于約束Delaunay三角剖分的飛機(jī)結(jié)構(gòu)件筋特征識別方法，其特征在于：所述步驟 5) 構(gòu)建平頂筋面拆分子特征，即提取每條中軸線末端的邊界三角形及其界邊，判斷界邊的 鄰接面是否為底圓面類型，若是則設(shè)置為當(dāng)前子特征的底圓面，并提取與該子特征底圓面 相切的鄰接面；若不是，則設(shè)置鄰接面為當(dāng)前子特征的限制元并保存鄰接面，以作為子特征 關(guān)聯(lián)斜筋的搜索面。
7. 基于約束Delaunay三角剖分的飛機(jī)結(jié)構(gòu)件筋特征識別方法，其特征在于：所述步驟 6) 識別并構(gòu)建斜筋，即獲取平頂筋面的斜筋搜索面，判斷每個搜索面的加工面類型，提取其 中的斜向加工面，計算搜索面的主面寬度，對符合設(shè)定筋寬閾值的主面，提取其關(guān)聯(lián)的圓柱 面作為斜筋的過渡面或底圓面，構(gòu)造斜筋節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)主面的幾何類型設(shè)置當(dāng)前斜筋的類 型（斜頂筋或曲頂筋），根據(jù)主面或底圓面，提取其關(guān)聯(lián)的側(cè)壁面作為限制面，設(shè)置當(dāng)前斜 筋節(jié)點(diǎn)為相應(yīng)平頂筋面拆分特征的子節(jié)點(diǎn)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于約束Delaunay三角剖分的飛機(jī)結(jié)構(gòu)件筋特征識別方法，該方法實(shí)現(xiàn)的總體流程為：1)識別廣義腹板面；2)離散廣義腹板面邊界并對廣義腹板面進(jìn)行約束Delaunay三角剖分；3)區(qū)別廣義腹板面中的平頂筋面和腹板面；4)提取并修改平頂筋面的中軸線；5)構(gòu)建平頂筋面拆分子特征；6)識別并構(gòu)建斜筋。實(shí)踐證明，該方法具有識別效率高、速度快、占用空間小等特點(diǎn)，可用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)件筋特征的識別與構(gòu)建，以提高快速數(shù)控編程的效率并顯著減少工藝員工作量。
【IPC分類】G05B19-4097
【公開號】CN104820401
【申請?zhí)枴緾N201510111795
【發(fā)明人】鄭國磊, 周敏, 朱俊標(biāo), 陳樹林
【申請人】北京航空航天大學(xué), 沈陽飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年3月13日