基于ACIS平臺開發面向CAD/CAPP集成的 特征識別系統的研究

歐陽青

（廈門理工學院 機械與汽車工程學院，廈門 361024）

CAD/CAPP的有效集成是實現制造自動化的關鍵技術，特征識別是實現CAD/CAPP集成的有效方式，能為CAD/CAPP的有效集成提供一個理想的接口方式。

目前為止，基于CAD/CAPP集成的特征識別系統的開發方式主要有以下3種：一是從底層從頭開始，完全自主開發；二是基于目前一個比較成熟的CAD平臺展開二次開發；三是選擇一個平臺進行二次開發。其中，第一種方式難度較大，而如果進行二次開發，第三種方式比第二種方式的開發周期會更短，且能夠更深入核心層。本文從特征識別系統開發的角度詳細介紹了ACIS開發平臺的相關技術，并給出了基于ACIS平臺面向CAD/CAPP集成的特征識別系統的體系結構和工作流程，最后介紹了一個識別的應用實例。

1 基于ACIS平臺開發特征識別系統

1.1 基于ACIS的開發接口

在CAD/CAPP集成領域，ACIS平臺由于其成熟的幾何造型功能而得到了廣泛應用[1]。本文開發的特征識別系統采用了ACIS提供的用MFC開發的接口AMFC。AMFC組件提供了3種實現的接口方式[2]，（1）API函數：應用程序產生、修改和接收數據的主要方法，API函數在各版本中保持不變。（2）類的直接接口函數：直接訪問ACIS功能的接口。這類函數功能有限，在不同版本可能存在不同。（3）類：以C++類的形式提供，通過數據成員或成員函數與ACIS關聯，或根據需求由ACIS類派生自己的應用類。類接口在不同版本中有可能不同。

1.2 ACIS核心數據結構

核心數據結構是特征識別系統的關鍵。ACIS數據模型由基類ENTITY派生出幾何類（Geometry）、拓撲類（Topology）和屬性類（Attribute）三大類。其中，ENTITY派生出的幾何類分為點、線兩種、面和變換5項，拓撲類分為體、塊、殼、子殼、面、環、共邊、邊、頂點和線10項，屬性類只有一個通用項。先分別獨立實現幾何與拓撲結構數據，然后用關聯方式建立二者之間的聯系。

1.3 ACIS圖論

特征識別系統使用圖結構描述零件的拓撲幾何信息，在圖結構中搜索匹配子圖，從而完成特征識別工作。ACIS中的圖主要有3種，（1）點邊圖：根據一組邊生成，圖的頂點/邊分別與幾何體的頂點/邊一一對應。（2）面邊圖：根據一組面生成，圖的頂點/邊分別和幾何體的面/邊一一對應。（3）單元鄰接圖：描述非二邊流形體結構，圖中頂點表示單元，邊表示相鄰兩單元間的公共實體。

1.4 系統的設計思想和工作流程

面向CAD/CAPP集成的特征識別系統通過對CAD造型系統支持的零件實體模型進行特征識別及參數提取，進而構造出CAPP所需的零件加工特征模型。開發系統結構如圖1所示。

圖1 系統結構圖

國內外對特征識別方法的研究已有很多[3-4]，方法主要有基于邊界匹配和基于體分解兩大類。其中前者較常用，因為每一類特征都有一定的邊界模式，具有代表性的有基于規則、圖、痕跡等方法，本文開發的系統基于ACIS的圖論子系統采用的是基于圖的識別方法，圖2為系統工作流程圖。

圖2 系統工作流程圖

2 識別實例

下面提供一個例程，分析如何利用ACIS圖論子系統中，調用其中的類和API函數并結合圖結構識別出圖3所示長方體中的型腔特征。零件實體模型的面-邊圖及分割后的子圖如圖3所示。

開發的程序片段如下：

圖3 實體模型

3 結語

基于ACIS平臺開發面向CAD/CAPP集成的特征識別系統的角度，詳細介紹了ACIS平臺的主要功能、開發接口、數據結構及其圖論等內容，文中給出了特征識別系統的設計思想、系統結構及工作流程，最后給出了一個識別例程，為基于ACIS平臺開發面向CAD/CAPP集成的特征識別系統提供了相應的參考。