[发明专利]一种基于曲面特征的复杂产品模型构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于曲面特征的复杂产品模型构建方法，特别是涉及特征造型技术中的曲面特征建模、过渡特征和曲面特征参数化方法，属于计算机辅助设计领域。

背景技术

特征造型技术相对成熟并得以广泛应用，但曲面特征造型技术仍处在初级阶段，尚有许多亟待解决的问题。类似于常规特征模型，以特征为设计单元，曲面特征模型的建立和修改方法是直接的。但由于曲面特征本身的复杂性，曲面特征实例化、曲面特征的定位及其与依附面间的过渡都是特征建模中存在的问题。

曲面特征技术于上世纪九十年代就引起人们的关注，大家希望曲面特征能像规则特征一样方便地进行特征建模。近十年来，出现了一些曲面特征实例化和定位方法，但这些方法都是针对一些特定的曲面特征或定位过程过于复杂，缺乏一般性；在定位后的过渡曲面上，已有方法难以以特征的方式实现，以致曲面特征重新定位后，过渡曲面不能自动重新生成。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于曲面特征的复杂产品模型构建方法，该方法易于产品模型构建与编辑修改，应用于CAD模型设计中，能够增加产品模型的多样性，从而更好地满足消费者的需要，有效提升产品竞争力和提高设计效率。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

首先，通过赋予特征参数值对选定曲面特征进行实例化，包括以下步骤：

（1）从特征库中选择所需曲面特征类，并赋予特征参数值，生成一曲面特征实例； 

（2）将生成的曲面特征实例导入曲面模型，设置特征实例与曲面模型间的相关约束关系；

其次，将实例化的曲面特征定位于曲面模型，包括以下步骤：

（3）指定曲面特征下端边界线和曲面模型的依附面，建立两者间的依附关系； 

（4）设置曲面特征的定位点和局部坐标以及依附面的定位点和局部坐标;

（5）赋予曲面特征和依附面两者的定位点和局部坐标值，将曲面特征定位于依附面上;

然后，自动生成过渡曲面特征，将其光滑连接于曲面模型的依附面，包括以下步骤：

（6）通过曲面特征的下端边界线在依附面上进行投影，将投影线在依附面上偏移生成依附线；

（7）在曲面特征的下端边界线和依附面上的依附线间生成过渡曲线，使得曲线的两端点分别相切该点所在曲面；

（8）通过曲面特征的下端边界线、依附线和多个过渡曲线，用放样曲面生成方式生成过渡曲面特征。

最后，重复步骤（1）-（8），采用基于曲面特征的设计方式构建模型，直至产品模型构建完成；所述基于曲面特征的设计方式构建模型是指以曲面特征为设计单元，能够像规则特征建模一样，采用“搭积木”式建立曲面特征模型，曲面特征模型采用高层、中间层和底层三层模型方式表示。

所述曲面特征类和赋予特征参数值是指用户从标准库或用户自定义特征库中选择一特征类并赋予特征参数值，生成一曲面特征实例的过程，曲面特征的形状可通过特征参数值调整。

所述曲面特征实例与曲面模型间的相关约束关系是指曲面特征外部约束，主要为曲面特征与曲面模型中的各特征间相互约束、隶属、模型层次之类的关系。

所述曲面特征下端边界线是指曲面特征朝向曲面模型方向的曲面边界线，曲面模型的依附面是指曲面特征放置在曲面模型上的所属表面，依附面为曲面模型的部分外表面。

所述曲面特征的定位点和局部坐标是指在曲面特征上设置一位置点和局部坐标，坐标原点为定位点；依附面的定位点和局部坐标是指在曲面模型的依附面上设置一位置点和局部坐标，曲面特征的位置变化通过定位点和坐标轴参数值改变。

所述曲面特征的下端边界线在依附面上进行投影和投影线在依附面上偏移生成依附线，具体步骤为：

a、生成下端边界线的特征点，在下端边界线上用户选择特征点或按一定步长自动生成特征点；

b、将步骤a生成的特征点在依附面上进行投影，生成投影特征点，并通过插值方式生成投影线；

c、将投影特征点垂直于投影方向向外进行等距偏移，偏移宽度为投影高度，生成偏移点；

d、将偏移点投影到依附面上，用插值方式生成依附线，依附线在依附面上。

所述生成过渡曲线且曲线的两端点分别相切该点所在曲面，具体步骤为

e、生成过渡曲线两端点的切向量，过渡曲线的两端点相切所在曲面，一端点相切于特征曲面，另一端点相切于依附面，并且切向量在两端点和投影点形成的平面区域上；