基于STEP的制造特征識別與三維重建技術(shù)研究.pdf

1、CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)的集成是實現(xiàn)機(jī)械制造業(yè)集成化、智能化以及自動化發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，然而如何在CAD/CAPP系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的共享與交換成為制約集成技術(shù)應(yīng)用的瓶頸。STEP（StandardfortheExchangeofProductModalData）標(biāo)準(zhǔn)正是通過提供一種不依賴于任何系統(tǒng)的中性機(jī)制，建立包括產(chǎn)品整個生命周期的數(shù)據(jù)模型，從而為解決不同CAX系統(tǒng)之間產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換與共享困難提供了可行的方法。本論文通過對CAD系統(tǒng)生

2、成的STEP標(biāo)準(zhǔn)中性文件進(jìn)行詳細(xì)分析與研究，提取并識別其數(shù)據(jù)模型中的制造特征，建立了CAD與CAPP系統(tǒng)間的智能接口，并對STEP數(shù)據(jù)模型進(jìn)行三維實體重建，實現(xiàn)了一個不依賴于任何CAD軟件的自動特征識別系統(tǒng)，驗證了STEP中性交換機(jī)制的可行性，同時也對CAD/CAPP之間的信息集成研究進(jìn)行了有效地探索和實踐。
　　 本文的研究工作主要體現(xiàn)在以下四個方面：
　　 （1）研究了STEP國際標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容，掌握其數(shù)據(jù)交換技術(shù)細(xì)

3、節(jié)，并對STEP形式化描述語言EXPRESS和STEP物理中性文件結(jié)構(gòu)與格式進(jìn)行充分研究。詳盡地分析了STEP數(shù)據(jù)模型中的幾何與拓?fù)湫畔ⅲ⒃诖嘶A(chǔ)上利用EXPRESS語言的面向?qū)ο筇匦?，設(shè)計了C++類與STEP數(shù)據(jù)模型中的重要實體進(jìn)行映射。最終開發(fā)了句法剖析器，對STEP中性文件中的幾何、拓?fù)湫畔⑦M(jìn)行提取。
　　 （2）采用了基于STEP的屬性鄰接圖（AttributedAdiacencyGraph，AAG）的特征識別方法進(jìn)行

4、機(jī)械零件制造特征的識別。首先設(shè)計了基于STEP數(shù)據(jù)模型的邊的凸凹性判定算法，用來生成零件的屬性鄰接圖；然后通過對常規(guī)的屬性鄰接矩陣進(jìn)行擴(kuò)展定義，將屬性鄰接圖用擴(kuò)展的鄰接矩陣方式進(jìn)行存儲。在預(yù)定義了一些典型的制造特征的擴(kuò)展屬性鄰接矩陣之后，設(shè)計相應(yīng)的算法對零件屬性鄰接矩陣中的特征子矩陣進(jìn)行提取。最終利用本文提出特征匹配算法，將提取出的特征子矩陣與預(yù)定義特征庫中的擴(kuò)展屬性鄰接矩陣進(jìn)行匹配，繼而識別出零件的制造特征。
　　 （3）通過

5、研究免費開源的OpenCASCADE三維建模平臺，了解其整體結(jié)構(gòu)和功能，詳細(xì)分析了其數(shù)據(jù)交換、可視化組件。對其讀取STEP中性文件、重建三維模型的過程進(jìn)行研究，并利用其提供的動態(tài)鏈接庫，實現(xiàn)了基于OpenCASCADE的機(jī)械零件STEP數(shù)據(jù)模型的三維重建。
　　 （4）在本文理論研究的基礎(chǔ)上，通過設(shè)計STEP信息提取、屬性鄰接圖生成、特征子鄰接矩陣提取、特征子鄰接矩陣匹配以及STEP三維實體重建功能模塊，利用VisualC++工