飛機(jī)結(jié)構(gòu)件模型缺陷自動(dòng)檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種飛機(jī)結(jié)構(gòu)件模型缺陷自動(dòng)檢測(cè)方法，用于解決現(xiàn)有檢測(cè)方法準(zhǔn)確率低的技術(shù)問(wèn)題。技術(shù)方案是將三維模型缺陷按照各自在實(shí)際數(shù)控加工中的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分類，對(duì)三維模型缺陷產(chǎn)生的機(jī)理及其在幾何層和拓?fù)鋵拥奶匦赃M(jìn)行分析、歸納并提取出相應(yīng)的判定規(guī)則，應(yīng)用于缺陷的識(shí)別。對(duì)于待檢測(cè)的結(jié)構(gòu)件模型，提取出其面、邊和點(diǎn)三個(gè)層次的幾何參數(shù)和拓?fù)鋵傩?，將局部結(jié)構(gòu)中的多個(gè)面、邊或點(diǎn)的不同種屬性參數(shù)融合在一起表征出該局部結(jié)構(gòu)缺陷。將待檢測(cè)三維模型中提取出的屬性參數(shù)與缺陷判定規(guī)則進(jìn)行匹配，若匹配，則表明模型中存在該類缺陷。該方法結(jié)合三維模型缺陷與相交特征之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，準(zhǔn)確地識(shí)別出了符合條件的三維模型缺陷結(jié)構(gòu)。
【專利說(shuō)明】飛機(jī)結(jié)構(gòu)件模型缺陷自動(dòng)檢測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種S維模型檢測(cè)方法，特別是設(shè)及一種飛機(jī)結(jié)構(gòu)件模型缺陷自動(dòng)檢 測(cè)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 文獻(xiàn)"Blend recognition algorithm and applications[C]. Proeeeding of the sixth ACM symposium on Solid modeling and applications, 2001:99-108. "公開(kāi)了一種 基于滾動(dòng)球技術(shù)產(chǎn)生的過(guò)渡特征識(shí)別算法。該方法通過(guò)模型的邊界表示法炬-rep)，推導(dǎo)出 過(guò)渡特征在模型中創(chuàng)建的順序，幫助用戶理解模型的設(shè)計(jì)意圖。同時(shí)，在特征識(shí)別庫(kù)中創(chuàng)建 一個(gè)混合識(shí)別模塊，在復(fù)雜構(gòu)造的模型中W網(wǎng)格形式識(shí)別出過(guò)渡特征及其拓?fù)?、幾何結(jié)構(gòu) 和相關(guān)參數(shù)，W模型設(shè)計(jì)的要求為準(zhǔn)則，綜合考慮識(shí)別出的過(guò)渡特征，將滿足特定條件的局 部特征視為模型缺陷。文獻(xiàn)所述方法通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)模型局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行識(shí)別分析，挖掘相應(yīng)的 缺陷，沒(méi)有?？卺槍?duì)實(shí)際數(shù)控加工中常見(jiàn)的=維CAD模型缺陷進(jìn)行歸類、定義，工程應(yīng)用性 差；識(shí)別過(guò)程主要針對(duì)過(guò)渡特征的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及參數(shù)進(jìn)行分析，未設(shè)及缺陷與模型中相關(guān)聯(lián) 特征的交互作用，準(zhǔn)確率不高；另外識(shí)別方法多依據(jù)人的主觀判斷，未定義相關(guān)的準(zhǔn)則，導(dǎo) 致計(jì)算機(jī)識(shí)別效率不高。
[0003] 據(jù)統(tǒng)計(jì)，過(guò)渡特征缺陷占飛機(jī)結(jié)構(gòu)件模型缺陷的70% W上，尤其在復(fù)雜槽腔處，過(guò) 渡特征缺陷率更高。針對(duì)模型缺陷該一問(wèn)題，探究一種檢測(cè)飛機(jī)結(jié)構(gòu)件模型缺陷的理論和 方法，并開(kāi)發(fā)出一套自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)航空企業(yè)實(shí)現(xiàn)快速數(shù)控程編有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有檢測(cè)方法準(zhǔn)確率低的不足，本發(fā)明提供一種飛機(jī)結(jié)構(gòu)件模型缺陷自 動(dòng)檢測(cè)方法。該方法將=維模型缺陷按照各自在實(shí)際數(shù)控加工中的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分類，對(duì) =維模型缺陷產(chǎn)生的機(jī)理及其在幾何層和拓?fù)鋵拥奶匦赃M(jìn)行分析、歸納并提取出相應(yīng)的判 定規(guī)則，應(yīng)用于缺陷的識(shí)別。對(duì)于待檢測(cè)的結(jié)構(gòu)件模型，提取出其面、邊和點(diǎn)S個(gè)層次的幾 何參數(shù)和拓?fù)鋵傩?，將局部結(jié)構(gòu)中的多個(gè)面、邊或點(diǎn)的不同種屬性參數(shù)融合在一起表征出 該局部結(jié)構(gòu)缺陷。將待檢測(cè)S維模型中提取出的屬性參數(shù)與缺陷判定規(guī)則進(jìn)行匹配，若匹 配，則表明模型中存在該類缺陷。該方法結(jié)合S維模型缺陷與相交特征之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，可 W準(zhǔn)確地識(shí)別出符合條件的S維模型缺陷結(jié)構(gòu)。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是；一種飛機(jī)結(jié)構(gòu)件模型缺陷自動(dòng)檢測(cè) 方法，其特點(diǎn)是采用W下步驟：
[0006] 步驟一、對(duì)數(shù)模缺陷產(chǎn)生的機(jī)理W及其在幾何層和拓?fù)鋵拥奶匦赃M(jìn)行分析、歸納 并提取出相應(yīng)的判定規(guī)則，并應(yīng)用于缺陷的識(shí)別。對(duì)于新的數(shù)模缺陷，根據(jù)其在結(jié)構(gòu)上的特 點(diǎn)是否屬于已有缺陷類型，若不屬于，則需要制定其相應(yīng)的判定規(guī)則。
[0007] 步驟二、對(duì)于待檢測(cè)的結(jié)構(gòu)件模型，提取出其面、邊和點(diǎn)=個(gè)層次的幾何參數(shù)和拓 撲屬性。對(duì)于面；包含面的類型、面的面積、面的方向性和面的凹凸性；對(duì)于邊：包含邊的類 型、邊的長(zhǎng)度、凹凸性和邊的歸屬性；對(duì)于點(diǎn)：包含點(diǎn)的凹凸性和點(diǎn)的歸屬性。
[000引步驟=、將待檢測(cè)數(shù)模中提取出的屬性參數(shù)與缺陷判定規(guī)則進(jìn)行匹配，若匹配上， 則表明數(shù)模中存在該類缺陷。
[0009] 定義過(guò)渡面缺陷類型：漏倒圓角、底R(shí)不連續(xù)、過(guò)渡參數(shù)不一致、變異、碎面W及側(cè) R為斷面。各類缺陷的判定方法為上述各個(gè)規(guī)則的組合，即若模型某局部結(jié)構(gòu)滿足上述一個(gè) 或多個(gè)規(guī)則，即視為缺陷。如底R(shí)不連續(xù)缺陷的判定規(guī)則存在兩種情況；即若局部結(jié)構(gòu)滿足 規(guī)則3的判定，則該結(jié)構(gòu)視為底R(shí)不連續(xù)；若局部結(jié)構(gòu)同時(shí)滿足規(guī)則3和規(guī)則4的判定，貝U 該結(jié)構(gòu)視為參數(shù)不一致的底R(shí)不連續(xù)。
[0010] 規(guī)則1 ;若計(jì)算出的平面的相對(duì)面積小于某一闊值，則平面f i為碎平面，即
[0011]

【權(quán)利要求】
1. 一種飛機(jī)結(jié)構(gòu)件模型缺陷自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟： 步驟一、對(duì)數(shù)模缺陷產(chǎn)生的機(jī)理以及其在幾何層和拓?fù)鋵拥奶匦赃M(jìn)行分析、歸納并提 取出相應(yīng)的判定規(guī)則，并應(yīng)用于缺陷的識(shí)別；對(duì)于新的數(shù)模缺陷，根據(jù)其在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是 否屬于已有缺陷類型，若不屬于，則需要制定其相應(yīng)的判定規(guī)則； 步驟二、對(duì)于待檢測(cè)的結(jié)構(gòu)件模型，提取出其面、邊和點(diǎn)三個(gè)層次的幾何參數(shù)和拓?fù)鋵?性；對(duì)于面：包含面的類型、面的面積、面的方向性和面的凹凸性；對(duì)于邊：包含邊的類型、 邊的長(zhǎng)度、凹凸性和邊的歸屬性；對(duì)于點(diǎn)：包含點(diǎn)的凹凸性和點(diǎn)的歸屬性； 步驟三、將待檢測(cè)數(shù)模中提取出的屬性參數(shù)與缺陷判定規(guī)則進(jìn)行匹配，若匹配上，則表 明數(shù)模中存在該類缺陷； 定義過(guò)渡面缺陷類型：漏倒圓角、底R(shí)不連續(xù)、過(guò)渡參數(shù)不一致、變異、碎面以及側(cè)R為 斷面；各類缺陷的判定方法為上述各個(gè)規(guī)則的組合，即若模型某局部結(jié)構(gòu)滿足上述一個(gè)或 多個(gè)規(guī)則，即視為缺陷；如底R(shí)不連續(xù)缺陷的判定規(guī)則存在兩種情況：即若局部結(jié)構(gòu)滿足規(guī) 則3的判定，則該結(jié)構(gòu)視為底R(shí)不連續(xù)；若局部結(jié)構(gòu)同時(shí)滿足規(guī)則3和規(guī)則4的判定，則該 結(jié)構(gòu)視為參數(shù)不一致的底R(shí)不連續(xù)； 規(guī)則1 :若計(jì)算出的平面A的相對(duì)面積小于某一閾值，則平面為碎平面，即
式中，Spi表示平面匕的相對(duì)面積，S表示規(guī)定的閾值，Si為模型中某一平面h的面 積，D表示該平面所有鄰接面的集合； 規(guī)則2 :平面A與其鄰接面的公共邊為凹邊，則平面fi為凹邊面，即
式中，fp表示平面fi的鄰接面，e 表示兩面的交線為凹邊； 規(guī)則3 :過(guò)渡面環(huán)中某過(guò)渡平面&與其鄰接的過(guò)渡面的公共邊為凹邊，則該過(guò)渡面環(huán) 不連續(xù)或底R(shí)不連續(xù)，即
式中，沉:表示平面4過(guò)渡面環(huán)集合，f」表示平面f^勺某一過(guò)渡面； 規(guī)則4 :某基面關(guān)聯(lián)的過(guò)渡面環(huán)9?中的過(guò)渡面參數(shù)不一致，則該過(guò)渡面環(huán)參數(shù)不一致， 即
其中，F(xiàn)表示基面，即零件的腹板面，{rfl，rf2，…rfn}為基面F關(guān)聯(lián)的過(guò)渡面環(huán)訴中各過(guò) 渡面{f\，f2，…fn}所對(duì)應(yīng)的過(guò)渡參數(shù)； 規(guī)則5 :基面F與其所關(guān)聯(lián)的過(guò)渡面環(huán)沢中過(guò)渡面&的公共邊應(yīng)為直線邊和圓弧邊， 且圓弧邊的半徑相同；當(dāng)過(guò)渡面發(fā)生局部變異時(shí)，過(guò)渡面^為多個(gè)碎面且圓弧邊被分割為 多段半徑不同的圓弧和曲線，將圓弧半徑值作為判定過(guò)渡面局部變異的規(guī)則，該規(guī)則亦是 判定由局部變異導(dǎo)致過(guò)渡面為碎面的判據(jù)，即
式中，eA,。和e表示組成公共邊的多段圓弧集合和曲線集合，rA,。表示底R(shí)圓弧半徑，irArcl，rAre2, "TaJ表示圓弧eAr。集合所對(duì)應(yīng)的圓弧半徑值； 規(guī)則6 :當(dāng)過(guò)渡面&與基面F為點(diǎn)接觸或過(guò)渡面與基面的公共邊為直線邊時(shí)，按公式 (2)計(jì)算出的過(guò)渡面A的相對(duì)面積小于某一閾值，則過(guò)渡面fi為碎面，即
式中，Vvertrai表示兩面公共交點(diǎn)，e 表示兩面交線為直線，sfi表示fi的相對(duì)面積，〇 表示規(guī)定碎面范圍的閾值； 規(guī)則7 :側(cè)面圓角為斷面，則側(cè)面圓角之間有公共邊；
其中，{fmf；2, 一U為側(cè)面圓角集合，e為兩側(cè)面圓角之間的公共邊； 規(guī)則8 :橫向孔的支撐面&垂直于基面，且支撐面由兩個(gè)以上的環(huán)組成，即一個(gè)外環(huán)和 多個(gè)內(nèi)環(huán)，若某個(gè)內(nèi)環(huán)的邊數(shù)為2且均為凸邊，則表明該支撐面包含橫向孔，即
式中，OutLoop表示支撐面外環(huán)，InLoop表示支撐面內(nèi)環(huán)，e_vex表示InLoop的邊屬性 為凸邊； 規(guī)則9 :接縫與殘留體判定規(guī)則；接縫和殘留體是造型過(guò)程中過(guò)切或欠切產(chǎn)生的微小 結(jié)構(gòu)，所以組成該微小結(jié)構(gòu)的面為碎面且為凹邊面，即： 規(guī)則1+規(guī)則2:=接縫或殘留體 （9) 基于顏色標(biāo)識(shí)的過(guò)渡面參數(shù)提取；首先遍歷歷史操作樹(shù)獲得所有的過(guò)渡操作，對(duì)每一 個(gè)過(guò)渡操作： 步驟1、提取出該過(guò)渡操作包含的參數(shù)，記錄參數(shù)； 步驟2、將該過(guò)渡操作所對(duì)應(yīng)的過(guò)渡面染色，記錄染色值； 步驟3、將包含過(guò)渡操作名、參數(shù)和染色值的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存入鏈表A中； 然后獲取模型中的過(guò)渡面，對(duì)于每一過(guò)渡面： 步驟4、獲取該過(guò)渡面的顏色值； 步驟5、遍歷鏈表A中的元素，將過(guò)渡面的顏色值與鏈表中元素的染色值進(jìn)行匹對(duì)，若 匹對(duì)上，則該元素中的參數(shù)即為該過(guò)渡面的參數(shù)，提取出參數(shù)值； 規(guī)則匹配算法： 輸入：飛機(jī)結(jié)構(gòu)件三維CAD模型和參考矢量； 輸出：不同類型的模型缺陷； 步驟1、提取模型中的平面和過(guò)渡面，分別存入平面鏈表和過(guò)渡面鏈表； 步驟2、遍歷平面鏈表，對(duì)每一個(gè)平面進(jìn)行分析，并按接縫與殘留體的判定原則判斷模 型中是否含有接縫和或殘留體，若有，則存入到接縫殘留體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的鏈表中，并在平面鏈 表中將同時(shí)滿足規(guī)則1和規(guī)則2的面標(biāo)識(shí)； 步驟3、遍歷平面鏈表，在沒(méi)有標(biāo)識(shí)過(guò)的平面中找出基面，將基面按照參考矢量方向由 低到高進(jìn)行排序并存入基面鏈表，同時(shí)在平面鏈表中標(biāo)識(shí)已處理過(guò)的面標(biāo)識(shí)； 步驟4、遍歷基面鏈表，對(duì)于每一個(gè)基面，在過(guò)渡面鏈表中找出與之關(guān)聯(lián)的過(guò)渡面環(huán)或 擴(kuò)展過(guò)渡面環(huán)，組成一個(gè)基面環(huán)，并存入包含基面以及過(guò)渡面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的鏈表中，稱該鏈表 為基面環(huán)鏈表，同時(shí)在過(guò)渡面鏈表中標(biāo)識(shí)已處理過(guò)的過(guò)渡面； 步驟5、遍歷基面環(huán)鏈表，對(duì)于鏈表中的每一個(gè)元素，分析該元素中的基面環(huán)，并按照過(guò) 渡面缺陷的判定原則逐一判定，將有缺陷的基面環(huán)存入包含基面、過(guò)渡面和錯(cuò)誤類型數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)的鏈表中，稱該鏈表為缺陷基面環(huán)鏈表； 步驟6、遍歷平面鏈表，按橫向孔的判定原則判斷模型中是否含有橫向孔，若有，則存入 到橫向孔數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的鏈表中。
【文檔編號(hào)】G01N33/00GK104502527SQ201410620591
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月6日
【發(fā)明者】張樹(shù)生, 黃瑞, 徐昌鴻, 黃波, 張聰聰 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)