机加工特征检测方法、电子设备、存储介质及程序产品与流程

本技术涉及图形图像处理，尤其涉及机加工特征检测方法、电子设备、存储介质及程序产品。

背景技术：

1、在cnc（computer numerical control，计算机数控机床）小批量多品种制造行业中，产品模型迭代快、种类繁杂，加工前必须对三维cad模型进行可加工性分析（dfm，designfor manufacturing）。

2、例如，公开号为cn110334421b的中国发明专利公开的零件设计模型可加工性批量分析方法及装置，通过读取装配模型生成树状结构，将节点分为根、中间和叶节点，用户选中任意节点即可批量确定待分析零件模型；并为每个零件配置个性化分析方案，实现无需重复加载文件的批量处理，提升自动化程度与准确性。

3、然而，目前常用的可加工性分析方案对于具有复杂空间遮挡关系的倒扣特征，由于缺乏全局空间感知能力，出现经常性误判；以及，对于模型内部的清角（即内部直角）区域，由于无法准确区分其是刀具可达的凸角还是不可达的凸角，导致加工干涉识别能力较弱，容易引发撞机或过切事故；此外，对于深槽或深孔特征，也难以结合刀具的实际物理参数（如长径比限制）进行精准的加工风险评估。

4、因此，如何提高复杂结构零件的可加工性分析精度，有效识别倒扣、内角及深孔等特征的加工风险，以降低加工过程中的撞机风险并提升生产效率，是目前亟需解决的一个问题。

5、上述内容仅用于辅助理解本技术的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

1、本技术的主要目的在于提供一种机加工特征检测方法、电子设备、存储介质及程序产品，旨在解决如何提高复杂结构零件的可加工性分析精度，有效识别倒扣、内角及深孔等特征的加工风险，以降低加工过程中的撞机风险并提升生产效率的技术问题。

2、为实现上述目的，本技术提出一种机加工特征检测方法，所述方法包括：

3、获取并预处理目标三维cad模型，生成标准化实体；

4、调用全局空间碰撞引擎执行至少两个预设加工方向上的射线投射与相交测试，判定并标记倒扣特征；

5、调用精确几何引擎提取所述标准化实体的共用边，并调用所述全局空间碰撞引擎对所述共用边执行射线投射，判定并标记内部直角特征；

6、调用所述精确几何引擎，获取内凹型回转面的实际长径比，并根据所述实际长径比与预设刀具极限参数的比较结果，结合所述全局空间碰撞引擎的干涉扫描结果，判定并标记深槽风险特征；

7、将所述倒扣特征、所述内部直角特征和所述深槽风险特征的判定结果在三维视图中进行叠加渲染，并输出分析日志。

8、在一实施例中，所述获取并预处理目标三维cad模型，生成标准化实体的步骤包括：

9、读取所述目标三维cad模型；

10、对所述三维cad模型进行拓扑表面缝合处理，生成拓扑实体；

11、计算所述拓扑实体的全局包围盒，提取所述全局包围盒的几何中心坐标，并基于平移矩阵平移所述拓扑实体至坐标系原点，生成所述标准化实体。

12、在一实施例中，所述获取并预处理目标三维cad模型，生成标准化实体的步骤之后，还包括：

13、提取所述标准化实体的所有面特征，对各连续拓扑曲面进行离散化处理，生成三角网格；

14、获取所述三角网格的顶点数据与索引数据，构建基于射线投射的所述全局空间碰撞引擎；以及，

15、构建基于边界表示b-rep的所述精确几何引擎与所述全局空间碰撞引擎协同的双引擎混合计算环境。

16、在一实施例中，所述调用全局空间碰撞引擎执行至少两个预设加工方向上的射线投射与相交测试，判定并标记倒扣特征的步骤包括：

17、预设至少两个相互正交的加工方向向量；

18、遍历所述标准化实体中的面，计算各面采样点的局部法向量；

19、将各所述采样点沿各自的局部法向量向实体外部偏移一预设安全距离，以偏移后得到的坐标作为测试射线的起点，并将所述测试射线的方向设置为平行于各所述预设加工方向，输入所述测试射线至所述全局空间碰撞引擎进行相交测试；

20、基于所述全局空间碰撞引擎返回的射线命中距离，统计各面在各预设加工方向的方向通畅率，判定所述方向通畅率低于预设阈值的面为倒扣面。

21、在一实施例中，所述基于所述全局空间碰撞引擎返回的射线命中距离，统计各面在各预设加工方向的方向通畅率，判定所述方向通畅率低于预设阈值的面为倒扣面的步骤包括：

22、在各所述面的参数域内构建网格化采样矩阵，对所述网格化采样矩阵中的各采样点进行物理边界校验，剔除无效采样点；

23、获取各所述测试射线在所述全局空间碰撞引擎中的命中距离；

24、若所述命中距离为无穷大，或者所述命中距离小于或等于预设的最小有效碰撞距离，判定对应的测试射线为通畅，所述最小有效碰撞距离大于所述预设安全距离；

25、计算单一预设加工方向上通畅的测试射线数量占有效采样点总数的比例，获得所述方向通畅率。

26、在一实施例中，所述调用精确几何引擎提取所述标准化实体的共用边，并调用所述全局空间碰撞引擎对所述共用边执行射线投射，判定并标记内部直角特征的步骤包括：

27、提取所述标准化实体中由两个相邻面共用的所有边特征，确定所述共用边；

28、计算各所述共用边中点处相邻两个面的局部法向量夹角，标记所述局部法向量夹角超过预设夹角阈值的共用边为候选边；

29、计算所述候选边的弦中点，并向所述全局空间碰撞引擎发射射线，检测所述弦中点是否位于实体内部；

30、若所述弦中点位于实体内部，判定所述候选边为内部直角特征，并输出不可加工警告。

31、在一实施例中，所述调用所述精确几何引擎，获取内凹型回转面的实际长径比，并根据所述实际长径比与预设刀具极限参数的比较结果，结合所述全局空间碰撞引擎的干涉扫描结果，判定并标记深槽风险特征的步骤包括：

32、对所述标准化实体内的各面进行几何类型识别，提取回转面的轴线向量与半径，并判定所述回转面是否为所述内凹型回转面；

33、若为所述内凹型回转面，根据所述内凹型回转面的半径与加工深度计算所述实际长径比，并在预设的标准刀具参数表中，检索所述半径在工件材质的最大允许倍径；

34、若所述实际长径比大于所述最大允许倍径，标记对应的内凹型回转面为刀具不可达风险特征；

35、调用所述全局空间碰撞引擎，检测所述刀具与工件是否存在干涉；

36、若存在干涉，标记所述内凹型回转面为存在深度加工碰撞风险。

37、此外，为实现上述目的，本技术还提出一种电子设备，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序配置为实现如上文所述的机加工特征检测方法的步骤。

38、此外，为实现上述目的，本技术还提出一种可读存储介质，所述可读存储介质为计算机可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文所述的机加工特征检测方法的步骤。

39、此外，为实现上述目的，本技术还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文所述的机加工特征检测方法的步骤。

40、本技术提出的一个或多个技术方案，至少具有以下技术效果：

41、通过获取并预处理目标三维cad模型，排除了模型缝隙和位置偏移对后续分析的干扰，提供了标准化的数据输入；在此基础上，通过独立调用所述全局空间碰撞引擎完成倒扣特征的全局空间检测，通过协同调用所述精确几何引擎与所述全局空间碰撞引擎完成内部直角特征的几何拓扑判定，通过调用所述精确几何引擎并结合预设刀具极限参数完成深槽风险特征的长径比评估与干涉扫描，从而实现了针对三类核心加工风险特征的并行、高效、精准检测。相比于现有技术中单一依赖法向量判别或纯离散网格分析的方法，本技术实施例通过双引擎的按需调用，兼顾了局部几何精度与全局空间感知能力，提升了复杂结构工件可加工性分析的整体精度与可靠性。