基于规则的三维工序尺寸布局方法

摘要

本发明提出一种基于规则的三维工序尺寸布局方法，以三维工序模型中的三维工序尺寸为研究对象，根据其特点，进行尺寸子集划分与包容关系判断，在此基础上，运用增量式尺寸标注自动布局方法，实现三维工序尺寸的自动布局。本发明确定相关的三维尺寸布局逻辑，进行尺寸子集划分与包容关系判断，使自动生成的三维工序尺寸位置符合工艺人员的操作习惯，提高了工艺人员进行工艺编制的效率；运用增量式尺寸标注自动布局方法，使三维工序尺寸布局整洁、规范，有效地减少了工艺人员的工作量，为三维工序模型的可视化提供了技术基础。

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维工艺设计系统中的三维工序尺寸布局方法，特别是一种基于规则的三维工序尺寸布局方法。

背景技术

在三维工艺设计系统中，由于机械零件的加工过程是由多个有序的工序构成的，毛坯从投入加工的第一道工序起，直到最后形成零件之前，每道工序会形成一个中间模型，将该中间模型称为工序模型。在生成三维工序模型的过程中，自动标注的三维工序尺寸往往无规则放置，无法满足尺寸标注的布局要求。

文献“工程图尺寸标注自动布局算法及实现[J].航空计算技术，2010，40(02):73-76”公开了一种尺寸标注自动布局实现方法。以工程图中大量存在的水平尺寸标注与竖直尺寸标注为研究对象，根据其特点对其进行尺寸子集划分与包容关系排序，在此基础之上，应用增量式尺寸标注自动布局算法，实现水平尺寸标注与竖直尺寸标注的自动布局。但此方法是针对二维尺寸布局，仅适用于同一平面内的二维尺寸，而对于三维尺寸，同一模型会涉及多个标注平面，且尺寸标注平面表示复杂；三维尺寸的位置坐标涉及了三个方向，移动操作艰难。因而文献所提方法难以实现三维工序尺寸的布局。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种基于规则的三维工序尺寸布局方法，以三维工序模型中的三维工序尺寸为研究对象，根据其特点，进行尺寸子集划分与包容关系判断，在此基础上，运用增量式尺寸标注自动布局方法，实现三维工序尺寸的自动布局。

本发明的技术方案为：

所述一种基于规则的三维工序尺寸布局方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：提取带有三维尺寸标注工序模型中的三维工序尺寸信息；所述三维工序尺寸信息包括：三维工序尺寸的识别信息，三维工序尺寸的尺寸文本信息，三维工序尺寸的标注平面信息，三维工序尺寸的关联面信息和三维工序尺寸的尺寸标注方向；

步骤2：三维工序尺寸子集划分：

步骤2.1：根据三维工序尺寸的尺寸标注方向，将尺寸标注方向相互平行的尺寸归为一类，得到尺寸集D＝{D₁,D₂,…D_i,…}，其中D_i表示尺寸标注方向相互平行的一个三维工序尺寸类；

步骤2.2：在每个三维工序尺寸类中仅保留两个关联面均为平面的三维工序尺寸；

步骤2.3：将每个三维工序尺寸类中的三维工序尺寸，按照三维工序尺寸的尺寸值从大到小排列；

步骤3：对每一个三维工序尺寸类通过以下步骤进行三维工序尺寸包容性子集划分：

步骤3.1：对于进入本步骤的三维工序尺寸类D_i，取D_i中第一个三维工序尺寸，并将该尺寸放入集合D_ik中，k表示第k次循环操作；在D_i中的剩余三维工序尺寸中找到被所述第一个三维工序尺寸全包容的第二个三维工序尺寸，再在D_i中的剩余三维工序尺寸中找到被所述第二个三维工序尺寸全包容的第三个三维工序尺寸，依次寻找，直至寻找到的三维工序尺寸是D_i中最后一个三维工序尺寸或无法找到全包容的三维工序尺寸位置，将找到的三维工序尺寸并依次放入集合D_ik中；

步骤3.2：将集合D_ik中的三维工序尺寸从D_i中删除，若D_i为空，则进入下一步骤，若不为空，则返回步骤3.1进行下一循环操作；

步骤3.3：得到三维工序尺寸类D_i的包容性子集{D_i1,D_i2,…D_ik,…}；

步骤4：对每一个三维工序尺寸类进行如下操作：

步骤4.1：在三维工序尺寸类D_i的包容性子集中找出含有三维工序尺寸个数最多的子集D_ij作为基础子集，D_ij中的三维工序尺寸为{d_ij1,d_ij2,…,d_ijn,…d_ijN}，N为子集D_ij中的三维工序尺寸个数；

步骤4.2：建立三维工序尺寸类D_i的共线子集{D_i1’,D_i2’,…D_in’,…,D_iN’}，将三维工序尺寸{d_ij1,d_ij2,…,d_ijn,…d_ijN}按下标序号一一对应添加到共线子集{D_i1’,D_i2’,…D_in’,…,D_iN’}中；

步骤4.3：对三维工序尺寸类D_i的包容性子集中除基础子集的其余子集进行如下操作：

对于子集D_ik中的某一三维工序尺寸d_ikt，若d_ikt与所有共线子集{D_i1’,D_i2’,…D_in^’,…,D_iN’}中的三维工序尺寸均无包容关系，则将三维工序尺寸d_ikt添加到共线子集D_i1’或D_iN’中，若d_ikt与共线子集D_in’中的三维工序尺寸有包容关系，则将三维工序尺寸d_ikt添加到共线子集D_i(n+1)^’中；循环进行本操作，直至三维工序尺寸类D_i的包容性子集中除基础子集的其余子集的所有三维工序尺寸均添加到共线子集为止；

步骤5：对每一个三维工序尺寸类进行如下操作：

将三维工序尺寸类D_i的所有三维工序尺寸都移动到同一标注平面内，按照共线子集{D_i1^’,D_i2’,…D_in’,…,D_iN’}的下标序号由外向内等距排列，其中同一共线子集内的三维工序尺寸处于距模型距离相同的位置。

进一步的优选方案，所述一种基于规则的三维工序尺寸布局方法，其特征在于：步骤1中，三维工序尺寸的识别信息包括三维工序尺寸的标识ID和三维工序尺寸在三维建模软件中的标识值；三维工序尺寸的尺寸文本信息包括三维工序尺寸的尺寸类型、尺寸值、尺寸的上下公差、尺寸文本字体大小；三维工序尺寸的标注平面信息包括三维工序尺寸在标注平面上的放置位置、标注平面原点和标注平面坐标系；三维工序尺寸的关联面信息包括三维工序尺寸的关联面个数，关联面的标识ID。

有益效果

本发明的有益效果是：确定相关的三维尺寸布局逻辑，进行尺寸子集划分与包容关系判断，使自动生成的三维工序尺寸位置符合工艺人员的操作习惯，提高了工艺人员进行工艺编制的效率；运用增量式尺寸标注自动布局方法，使三维工序尺寸布局整洁、规范，有效地减少了工艺人员的工作量，为三维工序模型的可视化提供了技术基础。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1总体技术框架图

图2三维尺寸模型

图3三维工序尺寸布局逻辑

图3(a)半包容关系

图3(b)不包容关系

图3(c)全包容关系

图3(d)标注方向相互平行但不在同一标注平面的尺寸

图3(e)尺寸增量式分布

图4布局前的工序模型

图5尺寸布局效果

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本实施例中的基于规则的三维工序尺寸布局方法，包括以下步骤：

步骤1：提取某道工序的带有三维尺寸标注的工序模型中的三维工序尺寸信息，如图2所示；所述三维工序尺寸信息包括：三维工序尺寸的识别信息，三维工序尺寸的尺寸文本信息，三维工序尺寸的标注平面信息，三维工序尺寸的关联面信息和三维工序尺寸的尺寸标注方向；

本实施例三维工序尺寸主要包含以下信息：

PMI＝{id,tag,type,dim,upper_Dim,lower_Dim,font_Size,origin,xformOrigin,xformOrientation,num_Geo,geo_ID1,geo_ID2,direction}

其中id为三维工序尺寸的标识ID，tag为尺寸在UG环境下的Tag值，这些信息组成三维工序尺寸的识别信息；

type为尺寸类型，主要包括垂直尺寸、直径尺寸、角度尺寸、平行尺寸等常见的尺寸类型，dim为尺寸值，upper_Dim、lower_Dim为尺寸的上、下公差，font_Size为尺寸文本字体大小，这些信息组成三维工序尺寸的尺寸文本信息；

origin为尺寸在标注平面上的放置位置，xformOrigin为标注平面原点，xformOrientation为标注平面坐标系，这些信息组成三维工序尺寸的标注平面信息；

um_Geo为三维尺寸的关联面个数，geo_ID1、geo_ID2为第一、第二个关联面的标识ID这些信息组成三维工序尺寸的关联面信息；

direction为尺寸标注方向。

如图4所示，该工序模型共有10个三维工序尺寸D＝{d₁,d₂,d₃,d₄,d₅,d₆,d₇,d₈,d₉,d₁₀}。

步骤2：三维工序尺寸子集划分：为了进行三维工序尺寸布局，给定工序模型及尺寸信息之后，首先按照标注方向是否平行对尺寸进行分类，然后对每一尺寸集进行过滤及排序处理，具体步骤如下：

步骤2.1：根据三维工序尺寸的尺寸标注方向，将尺寸标注方向相互平行的尺寸归为一类，得到尺寸集D＝{D₁,D₂,…D_i,…}，其中D_i表示尺寸标注方向相互平行的一个三维工序尺寸类；

步骤2.2：由于本发明仅处理两个关联面均为平面的尺寸，所以在每个三维工序尺寸类中仅保留两个关联面均为平面的三维工序尺寸；

步骤2.3：将每个三维工序尺寸类中的三维工序尺寸，按照三维工序尺寸的尺寸值从大到小排列。

本实施例中，三维工序尺寸子集划分为：

D＝{D₁,D₂}

D₁＝{d₅,d₄,d₃,d₇,d₂,d₁}

D₂＝{d₈,d₉,d₁₀,d₆}。

步骤3：对每一个三维工序尺寸类通过以下步骤进行三维工序尺寸包容性子集划分。通过判断尺寸之间的包容关系，进行尺寸包容性子集划分，为尺寸标注的合理布局打下基础；包容关系见图3，其中(a)为半包容关系，(b)为不包容关系，(c)为全包容关系。

步骤3.1：对于进入本步骤的三维工序尺寸类D_i，取D_i中第一个三维工序尺寸，并将该尺寸放入集合D_ik中，k表示第k次循环操作；在D_i中的剩余三维工序尺寸中找到被所述第一个三维工序尺寸全包容的第二个三维工序尺寸，再在D_i中的剩余三维工序尺寸中找到被所述第二个三维工序尺寸全包容的第三个三维工序尺寸，依次寻找，直至寻找到的三维工序尺寸是D_i中最后一个三维工序尺寸或无法找到全包容的三维工序尺寸位置，将找到的三维工序尺寸并依次放入集合D_ik中；

步骤3.2：将集合D_ik中的三维工序尺寸从D_i中删除，若D_i为空，则进入下一步骤，若不为空，则返回步骤3.1进行下一循环操作；

步骤3.3：得到三维工序尺寸类D_i的包容性子集{D_i1,D_i2,…D_ik,…}。

本实施例中，对于三维工序尺寸类D₁，寻找D₁中第一个尺寸d₅包容的尺寸为d₄，继续寻找d₄包容的尺寸为d₇，以此类推，将D₁划分为D₁＝{D₁₁,D₁₂,D₁₃}，其中，D₁₁＝{d₅,d₄,d₇}，D₁₂＝{d₃,d₂}，D₁₃＝{d₁}；同理D₂划分为D₂＝{D₂₁,D₂₂,D₂₃}，其中，D₂₁＝{d₈,d₉}，D₂₂＝{d₁₀}，D₂₃＝{d₆}。

步骤4：对每一个三维工序尺寸类进行如下操作：

步骤4.1：在三维工序尺寸类D_i的包容性子集中找出含有三维工序尺寸个数最多的子集D_ij作为基础子集，D_ij中的三维工序尺寸为{d_ij1,d_ij2,…,d_ijn,…d_ijN}，N为子集D_ij中的三维工序尺寸个数；这里基础子集中每个三维工序尺寸的下标序号代表最后尺寸所布局的位置；

步骤4.2：建立三维工序尺寸类D_i的共线子集{D_i1^’,D_i2’,…D_in’,…,D_iN’}，将三维工序尺寸{d_ij1,d_ij2,…,d_ijn,…d_ijN}按下标序号一一对应添加到共线子集{D_i1’,D_i2’,…D_in’,…,D_iN’}中；如d_ij1放到D_i1’中，d_ij2放到,D_i2’中，d_ijn放到D_in’中；

步骤4.3：对三维工序尺寸类D_i的包容性子集中除基础子集的其余子集进行如下操作：

对于子集D_ik中的某一三维工序尺寸d_ikt，若d_ikt与所有共线子集{D_i1’,D_i2’,…D_in’,…,D_iN^’}中的三维工序尺寸均无包容关系，则将三维工序尺寸d_ikt添加到共线子集D_i1’或D_iN’中，若d_ikt与共线子集D_in’中的三维工序尺寸有包容关系，则将三维工序尺寸d_ikt添加到共线子集D_i(n+1)’中；循环进行本操作，直至三维工序尺寸类D_i的包容性子集中除基础子集的其余子集的所有三维工序尺寸均添加到共线子集为止。

本实施例中，对于三维工序尺寸类D₁，基础子集为D₁₁，将D₁₁中的尺寸{d₅,d₄,d₇}一一对应添加到共线子集{D₁₁’,D₁₂’,D₁₃’}中，得到D₁₁’＝{d₅}，D₁₂’＝{d₄}，D₁₃’＝{d₇}，将除基础子集外的尺寸根据包容性关系一一添加到共线子集中，获得最后按照共线分类的子集D₁₁’＝{d₅}，D₁₂’＝{d₄,d₃}，D₁₃’＝{d₇,d₂,d₁}，同理，D₂’＝{D₂₁’,D₂₂’}，其中D₁₁’＝{d₈}，D₁₂’＝{d₉,d₁₀,d₆}。

步骤5：对每一个三维工序尺寸类进行如下操作：

将三维工序尺寸类D_i的所有三维工序尺寸都移动到同一标注平面内，按照共线子集{D_i1’,D_i2’,…D_in’,…,D_iN’}的下标序号由外向内等距排列，即具有包容关系的两个尺寸的距离应该为常量，其中同一共线子集内的三维工序尺寸处于距模型距离相同的位置，依次保证互不干涉。本实施例如图5所示。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。