(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210803799.2 (22)申请日 2022.07.07 (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙正 街174号 (72)发明人 闫红翔　鄢萍　易润忠　范勇　 (74)专利代理 机构 重庆博凯知识产权代理有限 公司 50212 专利代理师 李海华 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种基于图和最小不相交特征体积抑制的 多阶段制造特 征识别方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于图和最小不相交特 征体积抑制的多阶段制造特征识别方法， 用于将 零件三维模型的几何和拓扑信息自动转换为制 造过程关注的特征信息。 首先提取零件的几何和 拓扑信息表示为属性邻接图AAG。 然后将AAG分解 为特征子图并利用子图同构算法识别子图对应 特征的类型。 然后提出一种构造并抑制已识别且 不相交特征的最小不相交体积的方法， 来修复零 件上特征在相交过程中被改变甚至破坏的边界。 以特征抑制的结果作为新的输入零件重复上述 过程， 直到所有特征被识别。 本发明所提方法不 仅可以识别特征复杂相交零件上的所有特征， 而 且还展示了零件从毛坯到最终零件的过程中每 个特征的体积形状 变化。 权利要求书2页 说明书10页 附图9页 CN 115169122 A 2022.10.11 CN 115169122 A 1.一种基于 图和最小不相交特征体积抑制的多阶段制造特征识别方法， 其特征在于： 包括如下步骤： 1)提取零件 的几何和拓扑信息并将其表示为AAG： 以满足STEP标准的零件三维模型文 件作为输入， 首先解析零件上 的几何元素及其拓扑关系， 并在边的凹凸性分析 的基础上将 其表示为属性邻接图AAG； 属性邻接图AAG是用易于计算机处理的四元 组图G＝{V， E， T， L}来 表示零件的几何和拓扑信息， 其 中： V是图的节点集合， 对应零件上的一个面； E是图 上边的集合， 表示节点vi， vj对应的零件表面之间的公共边； T(vi)∈{0， 1， ...}表示节点vi对应的零件表面的类型； L(e(vi， vj))∈{‑1， 0， 1}表示零件上边e(vi， vj) 是一条凹边、 中性 边、 凸边； 2)根据特征的边界将AAG分解为特征子图： 在零件上， 凸边被认为是特征的边界， 通过 移除零件A AG上所有的凸边从而将A AG分解为一系列特 征子图； 3)利用子图同构算法识别每个特征子图对应的特征类型： 将特征识别问题转换为子图 同构问题， 并设计子图同构算法来识别分解A AG得到的每 个特征子图包 含的特征的类型； 4)修复相交特征的边界： 首先， 提出一种构造已识别特征的最小不相交体积MNV的方 法； 在此基础上， 在零件 上抑制已识别且互不相交特征的MNV 来修复在相交过程中被改变甚 至破坏的特 征边界； 未被抑制的特 征将保留在零件实体模型 上； 5)将步骤4)保留有未被抑制特征的零件实体模型作为新的零件输入， 重复步骤1) ‑步 骤4)， 直到零件上 所有特征均被识别。 2.根据权利要求1所述的一种基于图和最小不相交特征体积抑制的多阶段制造特征识 别方法， 其特 征在于： 步骤1)中， 边的凹凸性分析 方法如下， 给定面f1， f2和他们之间的边l， Pmid(x0， y0， z0)是边l的中点， 面f1和f2在点Pmid处的法向 量n1和n2是唯一确定的； ●若n1和n2共线， 则表示f1和f2在边l处是平滑过渡的， 边 l是一条中性 边， labell＝0； 否则， 在n1和n2以及点Pmid形成的平面内构建以r为半径、 圆心为Pmid的辅助圆O； 点p1和p2 分别是辅助圆O与面f1、 面f2的交点， px是连接点p1、 p2形成线段的中点； ●若点px在零件实体模型的内部， 则边 l是一条凸边， labell＝1； ●若点px在零件实体模型的外 部， 则边l是一条凹边， labell＝‑1。 3.根据权利要求2所述的一种基于图和最小不相交特征体积抑制的多阶段制造特征识 别方法， 其特征在于： 辅助圆O的半径r取值范围按下式确定， 其中tol表示输入模型的精度 容差， argmi n{|l1|， |l2|， ...， |ln|}表示零件上最短的边的长度； tol＜r＜＜argmin{|l1|， |l2|， ...， |ln|}。 4.根据权利要求1所述的一种基于图和最小不相交特征体积抑制的多阶段制造特征识 别方法， 其特征在于： 步骤3)中的子图同构是指， 给定数据图g＝＜V， E， T， L＞和查询图q＝ ＜V′， E′， T′， L′＞， 若存在单射函数f： V →V′满足(a)、 (b)， 则称g的子图sub(g)与q是同构关 系， 记作 (a) 满足T(u)＝T ′(f(u)) (b) 满足L(e(u1， u2))＝L′(e(f(u1)， f(u2))) 利用子图同构算法来识别特征子 图对应的特征类型， 具体方法为， 以分解属性邻接 图权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115169122 A 2AAG得到的特征子图作为数据图集合G＝{g1， g2， ...， gm}， 预定义的特征模板作为查询图集 合Q＝{q1， q2， ...， qn}； 为每个gi∈G寻找一个qj∈Q满足 则认为分解得到的特 征子图gi对应的特 征类型为qj。 5.根据权利要求1所述的一种基于图和最小不相交特征体积抑制的多阶段制造特征识 别方法， 其特 征在于： 步骤4)中特 征的最小不相交体积MNV按照如下步骤构建： Step1： 构建近似特征体积： 对于有基面的特征， 沿基面法向量拉伸基面构建近似特征 体积； 对于无基面的特征， 通过构建垂 直于特征 组成面的轴向的一个虚拟 基面， 并沿着组成 面轴向双向拉伸构建近似特 征体积； Step2： 通过布尔运 算去除近似特 征体积与零件实体相交的部分； Step3： 延伸特征的邻接面， 将Step2通过布尔运算后得到的近似特征体积分割为一系 列的特征子体积； Step4： 生成MNV： 对于Step3中得到的任意特征子体积， 若它的面与特征的组成面有重 合的部分， 则该特征子体积是特征的最小不相交体积的一部 分； 对所有 可以构成MNV的特征 子体积做 布尔并运 算， 得到最终的最小不相交体积MNV。 6.根据权利要求1所述的一种基于图和最小不相交特征体积抑制的多阶段制造特征识 别方法， 其特征在于： 步骤4)特征抑制时， 相交的特征不能同时被抑制； 在每次已识别的特 征中， 首先根据特征 的组成面和邻接面判断相交关系， 然后选择最多的不相交特征进行抑 制。 7.根据权利要求1所述的一种基于图和最小不相交特征体积抑制的多阶段制造特征识 别方法， 其特征在于： 步骤2)中， 按如下方法将属性邻接图AAG分解为特征子图， 构建零件 上 顶点凸连接矩阵Pn×n， 其中n表示零件上的顶点的数量； 矩阵P中的元素pij＝1表示顶点i和j 之间存在一条凸边， 否则pij＝0； 对于矩阵P的每一行i， 若 则表示以点i为端点 的凸边不能构成凸环； 移除矩阵P中满足 的顶点所在的行和列， 以将矩阵P约简 为P′， 由此过滤掉非边界凸边； 移除矩阵P ′中的非0元素在AAG上对应的凸边， 即可将AAG分 解为特征子图。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115169122 A 3