一种基于曲面特征的复杂产品模型构建方法技术

本发明专利技术公开了一种基于曲面特征的复杂产品模型构建方法，首先，通过设置特征参数值对曲面特征进行实例化；其次将实例化的曲面特征定位于曲面模型；然后自动生成一个过渡曲面特征将曲面特征与依附面进行光滑衔接；最后采用“搭积木”式建立曲面特征模型，直至产品模型构建完成。本发明专利技术能够有效地以曲面特征为设计单元，像规则特征造型系统一样，方便地使用具有特定功能语义的曲面特征建立特征模型。该发明专利技术应用于CAD模型构建中，能够使得产品具有顺畅的外形和更强的功能，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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，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參数化方法，属于计算机辅助设计领域。
技术介绍
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，以特征为设计単元，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 特征一祥方便地进行特征建摸。近十年来，出现了ー些曲面特征实例化和定位方法，但这些方法都是针对ー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。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，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祥性，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，本专利技术采用的技术方案是 首先，通过赋予特征參数值对选定曲面特征进行实例化，包括以下步骤 (O从特征库中选择所需曲面特征类，并赋予特征參数值，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(I)- (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ー样，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不。所述曲面特征类和赋予特征參数值是指用户从标准库或用户自定义特征库中选择ー特征类并赋予特征參数值，生成一曲面特征实例的过程，曲面特征的形状可通过特征參数值调整。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參数值改变。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； f、判断过渡曲线类型，如果切向量在两端点连线的同侧，特征线为C型曲线，如果切向量在两端点连线的异侧，特征线为S型曲线，使得过渡曲线能够满足光滑连接； g、如果过渡曲线为C型曲线，通过两端点、两切向量及其交点生成ー个二次Bezier过渡线，如果为S型曲线，生成ー个三次Bezier过渡线。所述通过放样曲面生成方式生成过渡曲面特征，具体步骤为 h、将下端边界线作为放样曲面的起始边界，依附线为放样曲面的終止边界，多个过渡曲线为放样曲面的内部约束线，用放样方式生成过渡曲面； i、在生成的过渡曲面上设置高层语义參数和相关约束，生成过渡曲面特征，用户能够通过高层參数编辑修改过渡曲面特征； j、自动调整过渡曲面特征，当曲面特征形状或依附面变化时(如位置移动，參数值变化)，过渡曲面特征能够自动获取曲面特征下端边界线、自动生成依附线和过渡曲线，然后重新生成过渡曲面特征。所述高层特征模型是最高级别的抽象，包括模型中的结构化特征的集合，主要包括特征依赖图和特征形状；中间层模型用于处理特征间的相交，弥补高层中无法表达特征相交及其语义，并建立特征层与几何层的映射关系；底层模型由一般的几何元素和拓扑关系组成，最终形状由B-rep构成。本专利技术给出了ー种以曲面特征为设计单元，将曲面特征和规则特征融为一体，实现带有自由曲面的复杂产品的特征建模新方法。先通过设置特征參数值对曲面特征进行实例化；然后将实例化的曲面特征定位于曲面模型；最后自动生成一个过渡曲面特征将曲面特征与依附面进行光滑衔接。该方法能够方便地使用具有特定功能语义的曲面特征建立特征模型，以“搭积木”式建立特征模型，便于产品模型构建与编辑修改。该专利技术应用于CAD模型设计中，能够增强产品模型的多祥性，使得产品具有顺畅的外形和更强的功能，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。附图说明图I是本专利技术基于曲面特征的复杂产品模型构建方法的工作流程图； 图2是本专利技术中提出的曲面特征定位方法示例； 图3是本专利技术中曲面模型下端边界线生成依附线的示意 图4是本专利技术中过渡曲面特征中过渡线的生成过程示例； 图5是本专利技术中过渡曲面特征的生成示例； 图6是本专利技术中产品模型构建过程示例； 图7是本专利技术中曲面特征模型的层次结构示意 图中，I、曲面特征；2、依附曲面；3、边界线上的特征点；4、投影曲线；5、过渡曲线；6、曲面特征下边界线；7、法向量；8、投影向量；9、依附点；10、依附点的法向；11、切平面；12、切向量。具体实施例方式为进一歩掲示本专利技术的技术方案，现结合附图，对本专利技术作进ー步说明 如图I所示，，先通过赋予特征參数值对选定的曲面特征进行实例化；其次将实例化的曲面特征定位于曲面模型；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；最后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， 首先，通过赋予特征參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，并赋予特征參数值，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本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于曲面特征的复杂产品模型构建方法，其特征在于：？首先，通过赋予特征参数值对选定曲面特征类进行实例化，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，采用“搭积木”式建立曲面特征模型；所述曲面特征模型采用高层、中间层和底层三层模型方式表示。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈正鸣，何坤金，蒋俊锋，王波，朱英，徐昕，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：