基于主元的飛機(jī)樣板視口快速設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于主元的飛機(jī)樣板視口快速設(shè)計(jì)方法，屬于飛機(jī)數(shù)字化制造【技術(shù)領(lǐng)域】，該方法首先根據(jù)CAD二維圖樣的一部分作為輸入，自動識別視口位置，并自動提取視口的主元；然后以主元為基準(zhǔn)進(jìn)行邊界拓展，確定整個視口所包含的曲線，同時得到關(guān)聯(lián)元素、關(guān)聯(lián)元素法矢、基點(diǎn)的信息；再根據(jù)飛機(jī)零件視口位置的特點(diǎn)，由基點(diǎn)、關(guān)聯(lián)元素法矢、主元曲率中心得到視口類別；最后畫出輔線，形成視口，并將連接到視口的曲線進(jìn)行退化處理。本發(fā)明根據(jù)二維圖形的基本識別，對各曲線進(jìn)行智能的判別與擴(kuò)展。將上述方法集合在同一個工具中，預(yù)計(jì)能夠節(jié)省70%的時間。為實(shí)現(xiàn)樣板視口設(shè)計(jì)的快速化與標(biāo)準(zhǔn)化，奠定了自動化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。
【專利說明】基于主元的飛機(jī)樣板視口快速設(shè)計(jì)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種面向飛機(jī)樣板視口快速設(shè)計(jì)的方法，屬于飛機(jī)數(shù)字化制造【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]飛機(jī)樣板是一類將飛機(jī)部、組、零件的某些特征以1:1的比例制成且?guī)в泄に囆畔⒌膭傂粤烤?，是飛機(jī)部、組、零件的真實(shí)反映。其制造簡單，成本低廉，使用方便，因而在飛機(jī)制造過程中得到廣泛應(yīng)用，并發(fā)揮著重要作用。
[0003]樣板視口是樣板上的開口，在飛機(jī)結(jié)構(gòu)件外形樣板上十分常見，通常用于銑切下陷、拐角、筋條端頭等位置，以檢驗(yàn)這些位置的正確性。飛機(jī)大型結(jié)構(gòu)件樣板普遍擁有數(shù)百處視口，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式依靠人工交互進(jìn)行設(shè)計(jì)，重復(fù)工作量大、效率低等問題已經(jīng)成為樣板設(shè)計(jì)的瓶頸，嚴(yán)重影響了飛機(jī)工藝準(zhǔn)備，不利于新機(jī)型的快速研制。目前，國內(nèi)外尚未有相關(guān)樣板快速設(shè)計(jì)的方法及系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服樣板視口設(shè)計(jì)過程中的大量重復(fù)操作，本發(fā)明提供了一種視口快速生成的方法。該方法首先根據(jù)CAD 二維圖樣的一部分作為輸入，自動識別視口位置，并自動提取視口的主元；然后以主元為基準(zhǔn)進(jìn)行邊界拓展，確定整個視口所包含的曲線，同時得到關(guān)聯(lián)元素、關(guān)聯(lián)元素法矢、基點(diǎn)的信息；再根據(jù)飛機(jī)零件視口位置的特點(diǎn)，由基點(diǎn)、關(guān)聯(lián)元素法矢、主元曲率中心得到視口類別；最后畫出輔線，形成視口，并將連接到視口的曲線進(jìn)行退化處理。
[0005]本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種基于主元的飛機(jī)樣板視口快速設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟:(I)視口主元識別；(2)視口邊界識別；(3)視口類別判定；(4)視口生成；
所述的步驟(I)視口主元識別:當(dāng)視口主元在筋條端頭處為直線，即其長度L〈筋條端頭長度最大值Lm，其它位置處是曲線，即，其曲率C〉非筋條端頭視口的主元曲率最小值Q ；在輸入的CAD 二維圖樣中，通過上述的曲率判斷及長度判斷，檢索得到視口位置，此視口位置的曲線即為主元；
步驟(2)視口邊界識別:針對步驟(I)得到的主元進(jìn)行擴(kuò)展，首先依據(jù)主元的一個端點(diǎn)開始搜索，若在其它曲線上的投影與自身重合并且落在相應(yīng)曲線內(nèi)部或端點(diǎn)上，此為判斷通過此主元端點(diǎn)曲線的充要條件，通過這種方式可查找到所有通過主元端點(diǎn)的曲線；
若曲線端點(diǎn)不與此主元端點(diǎn)重合，則在此處打斷，經(jīng)過調(diào)整后的原曲線和打斷后新產(chǎn)生的曲線均通過此主元端點(diǎn),所有通過此主元端點(diǎn)的曲線構(gòu)成集合A ;若A中曲線與主元在此主元端點(diǎn)處首尾相連，取此曲線與主元在此主元端點(diǎn)處切矢乘積，否則取切矢乘積的負(fù)值，取這些值中的最大者所對應(yīng)的曲線，即為視口的關(guān)聯(lián)元素或視口內(nèi)部曲線；
對篩選出的曲線進(jìn)行判定，若其曲率C〉非筋條端頭視口的主元曲率最小值Q或其長度L<單個需檢驗(yàn)位置形成的視口中直線長度最大值Li,則其全部位于視口中，與主元相似，對不與主元相交的一端進(jìn)行上述檢索，如此循環(huán)，直至得到真正的關(guān)聯(lián)元素；
為保證樣板視口附近的強(qiáng)度要求，兩個視口之間距離有最小值a且一條曲線可以和不止一個主元相連，則只有當(dāng)其長度不小于La (且La =2*Li+a)，才是真正的關(guān)聯(lián)元素，否則其為偽主元，當(dāng)為偽主元時，按其全部位于視口中進(jìn)行檢索，得到到唯一相連線后，若其曲率C>Q，則將其長度值加入到偽主元長度中去，然后與偽主元相似，對不與偽主元相交的一端進(jìn)行檢索，若其曲率C>Q，則將其長度值加入到偽主元長度中去，如此循環(huán)，即直線長度累力口，直至偽主元長度累加值L > La，證明此偽主元為關(guān)聯(lián)元素，若在檢索過程中出現(xiàn)唯一相連線曲率C < Q，則此偽主元全部位于視口當(dāng)中；對主元兩端分別進(jìn)行此搜索，最終得到整個視口需要包含的所有曲線及其關(guān)聯(lián)元素、關(guān)聯(lián)元素法矢；然后從與主元相接的關(guān)聯(lián)元素端點(diǎn)處沿關(guān)聯(lián)元素遠(yuǎn)離視口的方向偏移具體工藝要求距離得到的點(diǎn)為基點(diǎn)；
步驟(3)視口類別判定:通過視口的兩個基點(diǎn)、關(guān)聯(lián)元素在對應(yīng)基點(diǎn)處的法矢及初始主元的曲率中心之間的相互關(guān)系來確定視口類型:即，兩關(guān)聯(lián)元素法矢平行且不與兩基點(diǎn)連線平行，則為銑切下陷類視口 ；兩關(guān)聯(lián)元素法矢平行則為槽類端頭視口或筋條端頭類視口 ；按關(guān)聯(lián)元素法矢還可得到關(guān)聯(lián)元素的角度值；
步驟(4)視口生成:對于不同的視口類型，建立標(biāo)準(zhǔn)的開視口方案，進(jìn)行畫線生成視口，并對連接到視口的曲線進(jìn)行退化處理。
[0006]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明采用上述方案，根據(jù)二維圖形的基本識別，對各曲線進(jìn)行智能的判別與擴(kuò)展。將上述方法集合在同一個工具中，預(yù)計(jì)能夠節(jié)省70%的時間。為實(shí)現(xiàn)樣板視口設(shè)計(jì)的快速化與標(biāo)準(zhǔn)化，奠定了自動化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。同時，為基于二維圖形的其它應(yīng)用提供了一種參考方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1視口組成部分結(jié)構(gòu)圖。
[0008]圖2本發(fā)明方法整體流程圖。
[0009]圖3視口邊界識別流程圖。
[0010]圖4視口形式判定流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011]視口組成及其基本概念，參照圖1，視口主元為需要在樣板上開視口檢驗(yàn)其位置準(zhǔn)確性的曲線，在筋條端頭處為直線，其它位置是大曲率曲線。關(guān)聯(lián)元素為連接視口邊界的曲線，本身不需要全部開視口進(jìn)行檢驗(yàn)，僅在視口中保留一段，由于連接到視口的曲線需要進(jìn)行退化處理，故圖中的關(guān)聯(lián)元素是斷幵的。為形成封閉視口輪廓而作出的曲線為輔線。輔線與關(guān)聯(lián)元素的交點(diǎn)處為視口的基點(diǎn)。為保證視口的間距會出現(xiàn)視口的合并，從而可導(dǎo)致合并前為關(guān)聯(lián)元素的曲線全部位于視口中，存在這種可能的曲線為偽主元。
[0012]本發(fā)明基于主元的飛機(jī)樣板視口快速設(shè)計(jì)方法，其流程參照圖2，包含以下步驟:
(I)視口主元識別；(2)視口邊界識別；(3)視口類別判定；(4)視口生成。其中:
步驟(I )，對應(yīng)圖2中的T2步驟，視口主元識別:當(dāng)視口主元在筋條端頭處為直線，即其長度L〈筋條端頭長度最大值Lm，(此處LmWO其它位置處是曲線，即，其曲率C〉非筋條端頭視口的主元曲率最小值Q，此處Q=0.02 ;在輸入的CAD 二維圖樣中，通過上述的曲率判斷及長度判斷，并建立一個集合。此集合的每個元素均視為主元(為減少預(yù)處理時間及簡化后續(xù)操作,此處在撿索到曲率C〈Q的主元后，不再檢索直線主元。若沒有檢索到任何主元,則繼續(xù)等待輸入；
步驟(2)對應(yīng)圖2中的T3步驟，視口邊界識別:針對步驟(I)得到的主元進(jìn)行擴(kuò)展，首先依據(jù)主元的一個端點(diǎn)開始搜索，若在其它曲線上的投影與自身重合并且落在相應(yīng)曲線內(nèi)部或端點(diǎn)上，即為通過此主元端點(diǎn)的曲線(S2),如果此曲線位于主元集合中，就將其從主元集合中移除。若檢索到的曲線在主元端點(diǎn)處的參數(shù)落在其端點(diǎn)對應(yīng)的區(qū)間內(nèi)，則將此曲線在主元端點(diǎn)處打斷,新生成的曲線同樣通過此主元端點(diǎn)(S3)。
[0013]如果沒有任何曲線滿足點(diǎn)連續(xù)，則將主元端點(diǎn)視為視口的一個基點(diǎn)。若曲線端點(diǎn)不與此主元端點(diǎn)重合，則在此處打斷，經(jīng)過調(diào)整后的原曲線和打斷后新產(chǎn)生的曲線均通過此主元端點(diǎn),所有通過此主元端點(diǎn)的曲線構(gòu)成集合A ;若A中曲線與主元在此主元端點(diǎn)處首位相連，取此曲線與主元在此主元端點(diǎn)處切矢乘積，否則取切矢乘積的負(fù)值，通過比較得到這些值中的最大者及所對應(yīng)的唯一的曲線(S4)。最終可得到唯一的曲線(S6)。由于兩個視口之間距離有最小值a (此處a=5mm)，故對此曲線進(jìn)行長度與曲率判定(S7),如曲率C>Q(此處Q為0.02)或長度IXLi (此處Li=Smm),則將此曲線視為主元(S1)，與原主元端點(diǎn)不重合的一端為新的主元端點(diǎn)，重復(fù)前面的操作；如曲率C彡Q且長度L彡La (La=2* Li +a=15mm)，視其為關(guān)聯(lián)元素(S11);如曲率C彡Q且長度L滿足La>L彡Li,則將此曲線視為偽主元(S8),按其全部位于視口中進(jìn)行檢索，得到到唯一相連線后，若其曲率C>Q，則將其長度值加入到偽主元長度中去，然后與偽主元相似，對不與偽主元相交的一端進(jìn)行檢索，若其曲率OQ,則將其長度值加入到偽主元長度中去，如此循環(huán)，即直線長度累加S10,如累加值不小于La,此偽主元即為關(guān)聯(lián)元素，若在檢索過程中出現(xiàn)唯一相連線曲率C < Q，則此偽主元全部位于視口當(dāng)中。將主元兩端均進(jìn)行上述搜索，最終得到整個視口需要包含的所有曲線及其關(guān)聯(lián)元素、關(guān)聯(lián)元素法矢；、然后從與主元相接的關(guān)聯(lián)元素端點(diǎn)處沿關(guān)聯(lián)元素遠(yuǎn)離視口的方向偏移具體工藝。
[0014]步驟(3)對應(yīng)圖2中的T4步驟，視口類別判定:通過視口的兩個基點(diǎn)、關(guān)聯(lián)元素在對應(yīng)基點(diǎn)處的法矢及初始主元的曲率中心之間的相互關(guān)系來確定視口類型:即，兩關(guān)聯(lián)元素法矢平行且不與兩基點(diǎn)連線平行，則為銑切下陷類視口 ；兩關(guān)聯(lián)元素法矢平行則為槽類端頭視口或筋條端頭類視口 ；按關(guān)聯(lián)元素法矢還可得到關(guān)聯(lián)元素的角度值；具體流程如圖4，根據(jù)關(guān)聯(lián)元素在對應(yīng)基點(diǎn)處的法矢及主元類型、曲率中心得出；主元不為直線時，若關(guān)聯(lián)元素法矢相較其反向指向初始主元的曲率中心(S16),輔線以基點(diǎn)為起點(diǎn)沿對應(yīng)關(guān)聯(lián)元素法矢方向繪制(S18);反之沿關(guān)聯(lián)元素法矢方向的反向繪制(S17)。通過兩個關(guān)聯(lián)元素法矢的夾角來進(jìn)行判定(S19),若結(jié)果為平行且法矢平行于兩基點(diǎn)連線，則計(jì)算兩個基點(diǎn)距離(S2Q)，如果兩個基點(diǎn)距離D〈d(此處d=10mm),則為筋條端頭類視口(S24),如果距離D彡d,則為槽端頭類視口(S23);若結(jié)果為平行且法矢不平行于兩基點(diǎn)連線(S2tl),則為銑切下陷類視口(S22);若結(jié)果為一般角度，則為一般轉(zhuǎn)角類視口(S25)。
[0015]步驟(4)對應(yīng)圖2中的T4步驟，視口生成:對于不同的視口類型，建立標(biāo)準(zhǔn)的開視口方案，進(jìn)行畫線生成視口，并對連接到視口的曲線進(jìn)行退化處理。具體為:根據(jù)樣板制造工藝，連接到視口的曲線需要退化一段距離s (此處S=Imm)。這類曲線連接到視口中曲線的端點(diǎn)處，且此處也是需要退化曲線的端點(diǎn)。在視口自動擴(kuò)展過程的同時，進(jìn)行打斷并移出操作是非常簡便與合理的(參照圖3中S5，顯然在偽主元建立的檢索循環(huán)中是不需要進(jìn)行退化操作的)。當(dāng)此曲線長度小于距離s時，直接移除即可滿足要求；若長度大于退化距離，則以曲線連接到視口的端點(diǎn)為圓心，以距離s為半徑，作出靠近曲線另一端點(diǎn)的交點(diǎn)。由此曲線特性可知,此交點(diǎn)為唯一值,并且其位于曲線內(nèi)部。在交點(diǎn)處打斷曲線,產(chǎn)生的新曲線以交點(diǎn)處為起點(diǎn)，原曲線終點(diǎn)為終點(diǎn)，原需斷開曲線終點(diǎn)調(diào)整到交點(diǎn)處。若打斷前，曲線起始點(diǎn)連接到視口，則移除打斷后的原曲線，反之，移除新產(chǎn)生的曲線。對于關(guān)聯(lián)元素，只需先在基點(diǎn)處打斷，然后對連接到視口的那一側(cè)進(jìn)行上述退化處理即可。
【權(quán)利要求】
1.一種基于主元的飛機(jī)樣板視口快速設(shè)計(jì)方法，其特征在于:包括如下步驟:(1)視口主元識別；(2)視口邊界識別；(3)視口類別判定；(4)視口生成； 所述的步驟(I)視口主元識別:當(dāng)視口主元在筋條端頭處為直線，即其長度L〈筋條端頭長度最大值Lm，其它位置處是曲線，即，其曲率C〉非筋條端頭視口的主元曲率最小值Q ；在輸入的CAD 二維圖樣中，通過上述的曲率判斷及長度判斷，檢索得到視口位置，此視口位置的曲線即為主元； 步驟(2)視口邊界識別:針對步驟(I)得到的主元進(jìn)行擴(kuò)展，首先依據(jù)主元的一個端點(diǎn)開始搜索，若在其它曲線上的投影與自身重合并且落在相應(yīng)曲線內(nèi)部或端點(diǎn)上，此為判斷通過此主元端點(diǎn)曲線的充要條件，通過這種方式可查找到所有通過主元端點(diǎn)的曲線； 若曲線端點(diǎn)不與此主元端點(diǎn)重合，則在此處打斷，經(jīng)過調(diào)整后的原曲線和打斷后新產(chǎn)生的曲線均通過此主元端點(diǎn),所有通過此主元端點(diǎn)的曲線構(gòu)成集合A ;若A中曲線與主元在此主元端點(diǎn)處首尾相連，取此曲線與主元在此主元端點(diǎn)處切矢乘積，否則取切矢乘積的負(fù)值，取這些值中的最大者所對應(yīng)的曲線，即為視口的關(guān)聯(lián)元素或視口內(nèi)部曲線； 對篩選出的曲線進(jìn)行判定，若其曲率C〉非筋條端頭視口的主元曲率最小值Q或其長度L<單個需檢驗(yàn)位置形成的視口中直線長度最大值Li,則其全部位于視口中，與主元相似，對不與主元相交的一端進(jìn)行上述檢索，如此循環(huán)，直至得到真正的關(guān)聯(lián)元素； 為保證樣板視口附近的強(qiáng)度要求，兩個視口之間距離有最小值a且一條曲線可以和不止一個主元相連，則只有當(dāng)其長度不小于La，La =2*Li+a，才是真正的關(guān)聯(lián)元素，否則其為偽主元，當(dāng)為偽主元時，按其全部位于視口中進(jìn)行檢索，得到到唯一相連線后，若其曲率C>Q，則將其長度值加入到偽主元長度中去，然后與偽主元相似，對不與偽主元相交的一端進(jìn)行檢索，若其曲率C>Q，則將其長度值加入到偽主元長度中去，如此循環(huán)，即直線長度累加，直至偽主元長度累加值L > La，證明此偽主元為關(guān)聯(lián)元素，若在檢索過程中出現(xiàn)唯一相連線曲率C < Q，則此偽主元全部位于視口當(dāng)中；對主元兩端分別進(jìn)行此搜索，最終得到整個視口需要包含的所有曲線及其關(guān)聯(lián)元素、關(guān)聯(lián)元素法矢；然后從與主元相接的關(guān)聯(lián)元素端點(diǎn)處沿關(guān)聯(lián)元素遠(yuǎn)離視口的方向偏移具體工藝要求距離得到的點(diǎn)為基點(diǎn)； 步驟(3)視口類別判定:通過視口的兩個基點(diǎn)、關(guān)聯(lián)元素在對應(yīng)基點(diǎn)處的法矢及初始主元的曲率中心之間的相互關(guān)系來確定視口類型:即，兩關(guān)聯(lián)元素法矢平行且不與兩基點(diǎn)連線平行，則為銑切下陷類視口 ；兩關(guān)聯(lián)元素法矢平行則為槽類端頭視口或筋條端頭類視口 ；按關(guān)聯(lián)元素法矢還可得到關(guān)聯(lián)元素的角度值； 步驟(4)視口生成:對于不同的視口類型，建立標(biāo)準(zhǔn)的開視口方案，進(jìn)行畫線生成視口，并對連接到視口的曲線進(jìn)行退化處理。
【文檔編號】G06F17/50GK104376181SQ201410688467
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】田世明, 陳樹林, 白玉珍, 方立輝 申請人:沈陽飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司