[发明专利]基于拓扑邻接性的飞机钣金弯边特征识别方法

摘要

本发明涉及一种基于拓扑邻接性的飞机钣金弯边特征识别方法，属于飞机数字化先进制造技术领域。包括如下步骤：1)两面拓扑邻接性识别；2)折弯圆弧分类与识别；3)弯边面识别；其中，两面拓扑邻接性识别，包含(1)两面拓扑邻接性定义；(2)一级分类识别；(3)二级分类识别；折弯圆弧分类与识别，包含(1)折弯圆弧分类；(2)折弯圆弧识别；该方法假设两个拓扑面是由一个原始面进行折弯后产生的，两个拓扑面共同拥有的边线即为折弯线，利用折弯线的表现形式，定义两面的拓扑领接性，进而实现了弯边特征的自动识别，该方法能够有效解决了弯边面的识别，为自动计算弯边特征面的关键参数提供了依据，从而减少了用户交互工作量，切实提高了工作效率。

主权项

一种基于拓扑邻接性的飞机钣金弯边特征识别方法，其特征在于，包括如下步骤：1)两面拓扑邻接性识别；2)折弯圆弧分类与识别；3)弯边面识别；所述步骤1)两面拓扑邻接性识别，包含(1)两面拓扑邻接性定义；(2)一级分类识别；(3)二级分类识别；所述的(1)两面拓扑邻接性定义：假设两拓扑面是由一个原始面进行折弯后产生的，按两拓扑面在折弯处的形式，定义两面拓扑邻接性：包括一级分类、二级分类；其中，一级分类；<1.1>凹边：折弯线上任何一点的切面都在实体内侧；<1.2>凸边：折弯线上任何一点的切面都在实体外侧；<1.3>切边：折弯线上任何一点的切面与两拓扑面相切；其中切边类型，按两拓扑面相对折弯线处的凹凸性可再进行二级分类；<2.1>双平切边：折弯线上任何一点的切面与两拓扑面相切，且重合；<2.2>平凹切边：折弯线上任何一点的切面与两拓扑面相切，且与一个拓扑面重合，切面在非重合拓扑面的实体内侧；<2.3>平凸切边：折弯线上任何一点的切面与两拓扑面相切，且与一个拓扑面重合，切面在非重合拓扑面的实体外侧；<2.4>凹凸切边：折弯线上任何一点的切面与两拓扑面相切，且与拓扑面不重合，切面在一拓扑面的实体内侧，在另一拓扑面的实体外侧；<2.5>双凹切边：折弯线上任何一点的切面与两拓扑面相切，且与拓扑面不重合，切面在两拓扑面的实体内侧；<2.6>双凹切边：折弯线上任何一点的切面与两拓扑面相切，且与拓扑面不重合，切面在两拓扑面的实体外侧；所述的(2)一级分类识别：利用折弯线的形式，识别两面拓扑邻接性，具体方法为：①获取两相邻拓扑面F1、F2共同的边线，即折弯线，取边线中点Pf；②通过CAA组件应用架构内置接口获取中点Pf在F1、F2中的体外法向矢量V1和V2；③计算折弯线属于面F1时在中点Pf处逆时针方向的切矢Vt1，沿折弯线逆时针方向取Pf(t0)的临近点PΔf1(t0+Δt)，Vt1＝PΔf1(t0+Δt)‑Pf(t0)，计算折弯线属于面F2时在中点Pf处逆时针方向的切矢Vt2，沿折弯线逆时针方向取Pf(t0)的临近点PΔf2(t0+Δt)，Vt2＝PΔf2(t0+Δt)‑Pf(t0)；④计算折弯线分别属于两拓扑面时在中点Pf时的法向矢量Vn1、Vn2；Vn1＝V1×Vt1 Vn2＝V2×Vt2⑤计算两法向矢量Vn1至Vn2在以Vt1为参考时的逆时针夹角θ，其过程为：a、获取Vn1至Vn2的叉积Vs，即Vn1与Vn2构成的平面Ax+By+Cz+D＝0，如果Vs与Vt1夹角大于90度，将Vn1与Vn2互换；b、将Vn1的坐标沿Vs移动一定距离，得到平面外一点Pn1(x0,y0,z0)；c、点Pn1到平面的投影线方程为转化为参数方程得x＝x0‑At，y＝y0‑Bt，z＝z0‑Ct，代入平面方程求出将t代入投影线参数方程即可得到Vn1在平面内的二维矢量Vn1'，同理获取Vn2在平面内的二维矢量Vn2'；d、提取Vn1'坐标(a,b)，得到Vn1'的垂直矢量Vn1″(b,‑a)；e、计算Vn1'与Vn2'夹角θ1，如果θ1等于180度，那么θ＝θ1；6、否则计算Vn1″与Vn2'夹角θ2，如果θ2小于90度，那么θ＝θ1+180，否则θ＝θ1；如果θ小于180度，则两面拓扑邻接形式为凹边；如果θ大于180度，则两面拓扑邻接形式为凸边；如果θ等于180度，则两面拓扑邻接形式为相切；所述的(3)二级分类识别：在一级分类识别的基础上，保留体外法向矢量V1和V2作为进一步识别的基准，取得拓扑面中点处凹向矢量，并分别与两拓扑面体外向矢量V1和V2进行夹角计算，依据夹角值进行判别，具体方法为：①如果两面拓扑邻接形式为相切，记录法向矢量V1为Vf1，V2为Vf2；②计算折弯线中点Pf处的法平面Ff；③将法平面Ff分别与面F1、F2求交，获取求交结果交线L1、L2；④获取交线L1、L2的中点P1、P2；⑤计算中点P1、P2处的曲率C1、C2；⑥如果C1、C2小于临界值Q，Q取值1.0e+5，通过CAA组件应用架构内置接口获取交线L1、L2中点P1、P2处的主法矢Vmn1、Vmn2；⑦分别计算矢量Vf1与Vmn1的夹角θ1，和Vf2与Vmn2的夹角θ2；cos(θ1)=|vf1·vmn1||vf1||vmn1|]]>cos(θ2)=|vf2·vmn2||vf2||vmn2|]]>⑧根据曲率及夹角对比，得出二级分类识别结果如下：如果C1、C2均大于Q，则两面拓扑邻接形式为双平切边；如果C1大于Q，C2小于Q，且θ2小于90度，则两面拓扑邻接形式为平凹切边；如果C2大于Q，C1小于Q，且θ1小于90度，则两面拓扑邻接形式为平凹切边；如果C1大于Q，C2小于Q，且θ2大于90度，则两面拓扑邻接形式为平凸切边；如果C2大于Q，C1小于Q，且θ1大于90度，则两面拓扑邻接形式为平凸切边；如果C1、C2均小于Q，且θ1大于90度，θ2小于90度，则两面拓扑邻接形式为凹凸切边；如果C1、C2均小于Q，且θ1小于90度，θ2大于90度，则两面拓扑邻接形式为凹凸切边；如果C1、C2均小于Q，且θ1、θ2均小于90度，则两面拓扑邻接形式为双凹切边；如果C1、C2均小于Q，且θ1、θ2均大于90度，则两面拓扑邻接形式为双凸切边。