基于约束Delaunay三角剖分的飞机结构件筋特征识别方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于约束Delaunay三角剖分的飞机结构件筋特征识别方法，用 于飞机复杂结构件数控程序的快速编制，为专业化、智能化CAD/CAPP/CAM集成系统"飞机 结构件快速数控编程系统"提供自动特征识别的相关数据，属于飞机数字化数控编程技术 领域。
【背景技术】
[0002] 在各类常见的飞机结构件中，筋特征（简称筋）广泛存在于内外形轮廓、槽腔之 中，或单独作为凸台筋存在。它的主要作用在于减轻结构件的重量，加强关键部位的强度 等。筋的数控编程繁琐且易出错。因此提高数控编程效率是提高这类飞机结构件加工效率 的关键。解决这个问题首先需要完成CAD系统向CAM、CAPP系统的信息传递，建立零件的实 体模型与加工特征、加工工艺之间的映射关系，从而为飞机结构件的快速自动编程提供数 据信息。而特征识别技术是实现CAD/CAM/CAPP三者有机集成的理想接口。即对不同特征 的准确、快速识别是实现数控编程、特征加工的首要前提。
【发明内容】
[0003] 为解决上述问题，本发明提出基于约束Delaunay三角剖分的飞机结构件筋特征 识别方法，该方法能有效识别带有细碎面的飞机结构件中的筋特征。
[0004] 本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
[0005] 基于约束Delaunay三角剖分的飞机结构件筋特征识别方法，该方法实现的主要 步骤有：1)识别广义腹板面；2)离散广义腹板面边界并对广义腹板面进行约束Delaunay 三角剖分；3)区别广义腹板面中的平顶筋面和腹板面；4)提取并修改平顶筋面的中轴线； 5)构建平顶筋面拆分子特征；6)识别并构建斜筋。
[0006] 所述步骤1)识别广义腹板面，包含（1)水平面的识别；（2)圆柱面的识别；
[0007] 所述的（1)水平面的识别，即首先识别Nurbus曲面中的近平面，提取每个平面的 体外法向N，计算其与加工侧坐标系Z轴的夹角0，判断满足条f
【主权项】
1. 基于约束Delaunay三角剖分的飞机结构件筋特征识别方法，其特征在于：该方法 实现的总体流程为：1)识别广义腹板面；2)离散广义腹板面边界并对广义腹板面进行约束 Delaunay三角剖分；3)区别广义腹板面中的平顶筋面和腹板面；4)提取并修改平顶筋面的 中轴线；5)构建平顶筋面拆分子特征；6)识别并构建斜筋。
2. 基于约束Delaunay三角剖分的飞机结构件筋特征识别方法，其特征在于：所述步骤 1) 识别广义腹板面，包含（1)水平面的识别；（2)圆柱面的识别； 所述的（1)水平面的识别，即首先识别Nurbus曲面中的近平面，提取每个平面的体外
为正向水平面； 所述的（2)圆柱面的识别，即首先识别Nurbus曲面中的圆柱面，提取每个圆柱面的轴 线，计算其与加工侧坐标系Z轴的夹角9,对0 = JT/2的平面，凹圆柱面为底圆面；凸圆 柱面为过渡面。
3. 基于约束Delaunay三角剖分的飞机结构件筋特征识别方法，其特征在于：所述步骤 2) 离散广义腹板面边界并对广义腹板面进行约束Delaunay三角剖分，包含（1)离散广义腹 板面边界；（2)对广义腹板面进行约束Delaunay三角剖分； 所述的（1)离散广义腹板面边界，即保证边界相邻加密点间的距离小于平顶筋的平均 宽度w ; 所述的（2)对广义腹板面进行约束Delaunay三角剖分，即利用插入算法对待剖分区域 进行Delaunay三角剖分，并将重心不在多边形内的三角形剔除。
4. 基于约束Delaunay三角剖分的飞机结构件筋特征识别方法，其特征在于：所述步骤 3) 区别广义腹板面中的平顶筋面和腹板面，按照定义1和规则1进行； 所述的定义1 :设加工坐标系下的一个正向水平面为fh，Delaunay (fh)表示对fh执行 约束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的每条 边的长度均小于I. 5w，则Ai称为规范三角形；若厶i中至少两条边的长度大于I. 5w，则A i 称为异常二角形； 所述的规则1，平顶筋面和腹板面的区分规则：设{ A J (i = 1，2, 3,…，n)为水平面 4执行Delaunay (f h)后得到的三角形集，{ A」} (j = 0, 1，2, 3…k, k彡n)为{ A J中的 异常三角形集合，若k > [n/3]+l，则fh为腹板面，否则f h为平顶筋面。
5. 基于约束Delaunay三角剖分的飞机结构件筋特征识别方法，其特征在于：所述步骤 4) 提取并修改平顶筋面的中轴线，包含（1)提取平顶筋面中轴线；（2)合并中轴线； 所述的（1)提取平顶筋面中轴线，即利用Delaunay三角剖分的结果来进行：对拆分后 的三角形，只有一边有邻接三角形的为边界三角形Ae，两边有邻接三角形的为中间三角形 Am，三边有邻接三角形的为内部三角形厶i，连接这三种三角形的中轴线可得平顶筋面的 中轴线网络，其中，三角形上属于多边形边界的边称为界边，两邻接三角形的公共边称为邻 边，则边界三角形的中轴线为邻边中点与两界边交点的连线，中间三角形的中轴线为两邻 边中点的连线，内部三角形的中轴线为其重心与三条邻边中点的连线； 所述的（2)合并中轴线，即首先将所有中轴线在内部三角形的重心处断开使其成为独 立的线段，然后利用规则2进行合并； 所述的规则2,即中轴线合并规则：设某一平顶筋面f进行约束Delaunay三角剖分 后，HM1,)二(吃1)，对A n，其所关联的中轴线为丨（《=3)，若Sij在A "处的邻接三角形 为A 1或八则删除Sy否则，保留S m并取沿其曲线内部走向的切矢Vy对于A "关联 的任意两条中轴线Sij, Sik(l彡j，k彡3)，其关联的切矢Vij与Vik间的最大夹角0 ijk= 1&?(〈￥^￥。），若0^彡0111(0"1为夹角合并阈值，最大取0 111=31)，则中轴线51」和511;可 合并。
6. 基于约束Delaunay三角剖分的飞机结构件筋特征识别方法，其特征在于：所述步骤 5) 构建平顶筋面拆分子特征，即提取每条中轴线末端的边界三角形及其界边，判断界边的 邻接面是否为底圆面类型，若是则设置为当前子特征的底圆面，并提取与该子特征底圆面 相切的邻接面；若不是，则设置邻接面为当前子特征的限制元并保存邻接面，以作为子特征 关联斜筋的搜索面。
7. 基于约束Delaunay三角剖分的飞机结构件筋特征识别方法，其特征在于：所述步骤 6) 识别并构建斜筋，即获取平顶筋面的斜筋搜索面，判断每个搜索面的加工面类型，提取其 中的斜向加工面，计算搜索面的主面宽度，对符合设定筋宽阈值的主面，提取其关联的圆柱 面作为斜筋的过渡面或底圆面，构造斜筋节点，并根据主面的几何类型设置当前斜筋的类 型（斜顶筋或曲顶筋），根据主面或底圆面，提取其关联的侧壁面作为限制面，设置当前斜 筋节点为相应平顶筋面拆分特征的子节点。
【专利摘要】本发明提供一种基于约束Delaunay三角剖分的飞机结构件筋特征识别方法，该方法实现的总体流程为：1)识别广义腹板面；2)离散广义腹板面边界并对广义腹板面进行约束Delaunay三角剖分；3)区别广义腹板面中的平顶筋面和腹板面；4)提取并修改平顶筋面的中轴线；5)构建平顶筋面拆分子特征；6)识别并构建斜筋。实践证明，该方法具有识别效率高、速度快、占用空间小等特点，可用于飞机结构件筋特征的识别与构建，以提高快速数控编程的效率并显著减少工艺员工作量。
【IPC分类】G05B19-4097
【公开号】CN104820401
【申请号】CN201510111795
【发明人】郑国磊, 周敏, 朱俊标, 陈树林
【申请人】北京航空航天大学, 沈阳飞机工业（集团）有限公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年3月13日