一种基于三维CAD模型的零件材料定额生成方法

技术领域

本申请涉及数字化制造的技术领域，特别是一种基于三维CAD模型的零件材料定额生成方法。

背景技术

当前主要采取人工确定零件材料定额，自动化水平不高。

发明内容

本申请提供一种新的基于三维CAD模型零件材料定额生成方法，通过三维CAD模型信息的自动提取、图像识别，以及自动给出材料定额规格尺寸、自动给出材料定额余量等方式，自动生成棒材、型材等零件材料定额。

第一方面，提供了一种基于三维CAD模型的零件材料定额生成方法，包括：

获取三维CAD模型的零件材料定额数据，建立零件材料定额知识库；

根据零件材料定额知识库，以及提取的当前三维CAD模型的材料标准属性信息，得到材料类型；

根据材料类型，确定材料定额尺寸；

结合材料属性信息，根据型材材料定额尺寸，计算零件材料定额质量数据。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述方法还包括：

根据已有的零件三维模型材料定额数据，建立材料定额知识库，所述材料定额知识库包括以下至少一项：用于确定材料类型的零件材料知识库，用于确定材料规格余量数据的零件材料规格余量知识库，用于确定材料定额规格数据的材料定额规格知识库，用于确定材料定额尺寸的材料定额尺寸余量知识库，用于确定材料定额质量的材料定额质量知识库。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，当材料类型为棒材时，所述根据材料类型，确定材料定额尺寸，包括：

通过确定棒材的截面方向，得到截面直径定额尺寸、截面垂直方向的定额尺寸。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述确定棒材的截面方向，包括：

自动生成当前零件三维CAD模型的最小包络立方体，并获取该立方体的长、宽、高数据；

基于零件材料定额生成软件工具，自动截取、处理当前零件三维CAD模型6个方向的无标注视图，并将视图自动存储为图像格式文件；

基于零件材料定额生成软件工具，读取无标注视图图像文件，依次识别6个方向视图的最小外接圆面积；

根据最小外接圆面积确定棒材的截面方向。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述根据最小外接圆面积确定棒材的截面方向，包括：

当最小面积值与其他视图面积值差值大于设定阀值时，以最小面积值视图方向，作为零件材料定额的截面方向；

当最小面积值与其他视图面积值差值小于或等于设定阀值时，依次识别6个方向视图是否存在中心孔，将存在中心孔的视图方向，作为材料定额的截面方向。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述截面直径定额尺寸通过以下方式确定：

识别截面方向视图的外接圆直径，作为零件材料直径净规格；

结合材料规格余量知识库，给出材料直径规格余量数据，其中，材料直径规格余量＝材料直径净规格*规格余量系数，当计算得到的材料直径规格余量大于材料规格余量阈值时，将材料规格余量阈值作为材料直径规格余量；

基于材料直径净规格、材料直径规格余量，结合材料定额规格知识库，给出材料直径定额规格数据，其中，计算出材料直径定额规格＝材料直径净规格+材料直径规格余量，然后根据材料直径定额规格计算结果，在材料定额规格知识库中查找到大于该材料直径定额规格的最小值数据，作为材料直径定额规格数据。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述截面垂直方向的定额尺寸通过以下方式确定：

根据材料定额截面方向，结合三维CAD模型的最小包络立方体数据，将截面垂直方向的尺寸数据，作为截面垂直方向净尺寸；

根据截面垂直方向净尺寸，结合材料定额尺寸余量知识库，按照以下方式计算材料定额尺寸：截面垂直方向的定额尺寸＝截面垂直方向净尺寸+材料定额尺寸余量。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述结合材料属性信息，根据型材材料定额尺寸，计算零件材料定额质量数据，包括：

结合材料属性信息，根据截面直径定额尺寸和截面垂直方向的定额尺寸，计算零件材料定额质量数据，其中，材料定额质量＝材料定额尺寸*材料单位尺寸质量，材料定额尺寸包括截面直径定额尺寸和截面垂直方向的定额尺寸。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，当材料类型为型材时，所述根据材料类型，确定材料定额尺寸，包括：

基于零件材料定额生成软件工具，识别6个方向视图图形的中心线，识别中心线的长度；

比较6个方向中心线的长度，将长度最长的中心线作为型材材料净尺寸；

结合材料定额尺寸余量知识库，按照下面的方式计算型材材料定额尺寸：型材材料定额尺寸＝型材材料净尺寸+型材材料定额尺寸余量。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述结合材料属性信息，根据型材材料定额尺寸，计算零件材料定额质量数据，包括：

基于材料定额质量知识库，结合材料属性信息，根据型材材料定额尺寸，计算零件材料定额质量数据，其中，材料定额质量＝型材材料定额尺寸*材料单位尺寸质量。

与现有技术相比，本申请提供的方案至少包括以下有益技术效果：

(1)基于积累的零件材料定额实际数据，自动分析、提取生成零件材料定额知识库。

(2)通过提取当前产品三维CAD模型信息，集成零件材料定额知识库数据，自动生成零件的材料定额。

(3)基于产品三维CAD模型自动生成材料定额，可以有效替代人工、手工材料定额编制工作，在材料定额余量等方面，提升零件材料定额数据的规范性、一致性，显著提升零件定额工作效率和质量。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种基于三维CAD模型的零件材料定额生成方法的示意图。

图2为本申请实施例提供的一种生成零件材料定额知识库的示意图。

图3为本申请实施例提供的一种确定零件的材料类型的示意图。

图4为本申请实施例提供的一种确定棒材材料定额尺寸的示意图。

图5为本申请实施例提供的一种确定型材材料定额尺寸的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细的描述。

随着型号产品三维研制工作的开展和深入，越来越多的机械类产品采用三维设计和制造技术，其中在机械结构件产品的工艺设计环节，在产品三维CAD模型信息提取、数据重用等方面，都具备了一定的技术和数据基础，可以通过基于三维CAD模型的工艺数据生成等方式，达到减少手工操作、提升工作效率和工作质量的目标。

在机械类产品零件材料定额制定方面，在形成一定的材料定额数据积累之后，在此基础上，就可以通过建立相应的数据处理模型、材料定额知识库和软件工具，结合三维CAD模型的信息提取，建立和实现零件材料定额数据的自动生成。

参见图1，本申请实施例提供一种基于三维CAD模型的零件材料定额生成方法。

步骤1，获取三维CAD模型的零件材料定额数据。

在一些实施例中，可以建立零件材料定额生成软件工具，基于零件材料定额生成软件工具，通过集成PDM等系统接口，可以获取、加载PDM等系统中的零件三维CAD模型，提取和处理零件三维CAD模型信息，得到零件材料定额数据，建立零件材料定额知识库。

步骤2，根据零件材料定额知识库，以及提取的当前三维CAD模型的材料标准属性信息，给出材料类型。材料类型可以是棒材、型材等。

步骤3a，当材料类型为棒材时，通过确定棒材的截面方向，得到截面直径定额尺寸、截面垂直方向的定额尺寸。

确定棒材的截面方向的方法具体可以是：(1)自动生成当前零件三维CAD模型的最小包络立方体，并获取该立方体的长、宽、高数据。(2)基于零件材料定额生成软件工具，自动截取、处理当前零件三维CAD模型6个方向的无标注视图，并将视图自动存储为图像格式文件。(3)基于零件材料定额生成软件工具，读取无标注视图图像文件，依次识别6个方向视图的最小外接圆面积。在一种可能的情况下，当最小面积值与其他视图面积值差异较大(可以设定阀值)时，以最小面积值视图方向，作为零件材料定额的截面方向。在另一种可能的情况下，当最小面积值与其他视图面积值接近(可以通过阀值进行设定)时，依次识别6个方向视图是否存在中心孔，将存在中心孔的视图方向，作为材料定额的截面方向。

确定棒材的截面直径定额尺寸的方法具体可以是：(1)识别截面方向视图的外接圆直径，作为零件材料净规格(直径)，然后结合材料规格余量知识库，给出材料规格余量数据。具体地，材料规格余量＝材料净规格(直径)*规格余量系数，其中当计算得到的材料规格余量大于材料规格余量阈值时，将材料规格余量阈值作为材料规格余量。(2)基于材料净规格(直径)、材料规格余量，结合材料定额规格知识库，给出材料定额规格数据。具体地，首先计算出材料定额规格(直径)：材料定额规格(直径)＝材料净规格(直径)+材料规格余量，然后根据材料定额规格(直径)计算结果，在材料定额规格知识库中查找到大于该规格(直径)的最小值数据，作为材料定额规格(直径)数据。

确定棒材截面垂直方向的定额尺寸的方法具体可以是：根据材料定额截面方向，结合三维CAD模型的最小包络立方体数据，将其截面垂直方向的尺寸数据，作为材料净尺寸数据。根据材料净尺寸数据，结合材料定额尺寸余量知识库，按照以下方式计算材料定额尺寸：截面垂直方向的定额尺寸＝截面垂直方向净尺寸+材料定额尺寸余量。

步骤4a，结合材料牌号、材料规格等属性信息，根据截面直径定额尺寸和截面垂直方向的定额尺寸，计算零件材料定额质量数据。具体地，材料定额质量＝材料定额尺寸*材料单位尺寸质量。材料定额尺寸包括截面直径定额尺寸和截面垂直方向的定额尺寸。

步骤3b，当材料类型为型材时，确定型材的型材材料定额尺寸。

具体地，(1)基于零件材料定额生成软件工具，识别6个方向视图图形的中心线，识别中心线的长度(直线或弧线等，每个视图2个)。(2)比较6个方向中心线的长度，将长度最长的中心线作为型材材料净尺寸。(3)结合材料定额尺寸余量知识库，按照下面的方式计算型材材料定额尺寸：型材材料定额尺寸＝型材材料净尺寸+型材材料定额尺寸余量。

步骤4b，基于材料定额质量知识库，结合材料牌号、材料规格等属性信息，根据型材材料定额尺寸，计算零件材料定额质量数据。具体地，材料定额质量＝型材材料定额尺寸*材料单位尺寸质量。

在一些实施例中，根据已有的零件三维模型材料定额数据，可以建立材料定额知识库。例如，基于零件材料定额生成软件工具，通过分析、提取、完善已有零件材料定额数据，形成由材料标准、材料类型、材料规格构成的零件材料知识库。又如，基于零件材料定额生成软件工具，通过分析、提取、完善已有零件材料定额数据，形成由材料类型、材料规格、规格余量系数、规格余量阈值所构成的零件材料规格余量知识库。又如，基于零件材料定额生成软件工具，通过分析、提取、完善已有零件材料定额数据，形成由材料类型、材料规格构成的材料定额规格知识库。又如，基于零件材料定额生成软件工具，通过分析、提取、完善已有零件材料定额数据，形成由材料类型、材料规格、材料尺寸(或尺寸区间)、材料尺寸余量构成的材料定额尺寸余量知识库。又如，基于零件材料定额生成软件工具，通过分析、提取、完善已有零件材料定额数据，形成由材料类型、材料牌号、材料规格、材料单位尺寸质量所构成的材料定额质量知识库。

实施例1

本方法结合零件材料定额历史数据，提取形成多个材料定额知识库，然后通过提取零件三维CAD模型材料属性信息、几何外形数据等，实现基于三维CAD模型的零件材料定额自动生成。其具体实现步骤如下。

步骤1，建立和应用零件材料定额生成软件工具，生成零件材料定额知识库。具体参见图2。

(1.1)读取已有零件材料定额数据，形成材料定额数据集(a.1)。

(1.2)解析提取材料定额数据集(a.1)中的材料标准、材料类型、材料规格信息，形成零件材料知识库(a.2)。

(1.3)解析提取材料定额数据集(a.1)中的材料类型、材料规格、规格余量系数、规格余量阈值信息，形成零件材料规格余量知识库(a.3)。

(1.4)解析提取材料定额数据集(a.1)中的材料类型、材料规格信息，形成零件材料定额规格知识库(a.4)。

(1.5)解析提取材料定额数据集(a.1)中的材料类型、材料规格、材料尺寸(或尺寸区间)、材料尺寸余量信息，形成零件材料定额尺寸余量知识库(a.5)。

(1.6)解析提取材料定额数据集(a.1)中的材料类型、材料牌号、材料规格、材料单位尺寸质量信息，形成零件材料定额质量知识库(a.6)。

步骤2，应用零件材料定额生成软件工具，确定零件的材料类型。具体参见图3。

(2.1)基于零件材料定额生成软件工具，获取、打开零件三维CAD模型(b.1)。

(2.2)基于零件三维CAD模型(b.1)，提取模型的材料标准等材料属性信息(b.2)。

(2.3)基于零件材料定额生成软件工具，自动生成当前零件三维CAD模型的最小包络立方体，并获取该立方体的长、宽、高包络数据(b.3)。

(2.4)基于零件材料定额生成软件工具，自动截取三维CAD模型(b.1)六个方向的无标注模型视图，形成模型视图数据集(b.4)。

(2.5)根据材料属性信息(b.2)，匹配零件材料知识库(a.2)，获取当前模型(b.1)的材料类型(b.5)。

步骤3a，当材料类型为棒材时，确定棒材材料定额尺寸。具体参见图4。

(3.1)基于软件工具图像识别模块，识别零件CAD模型视图数据集(b.4)中的每个视图是否存在中心孔，形成新的数据集(c.1)。

(3.2)基于软件工具图像识别模块，识别CAD模型视图数据集(b.4)中的每个视图的最小外接圆面积，形成新的数据集(c.2)。

(3.3)基于数据集(c.2)，计算最小面积外接圆与其他外接圆面积差，如果差大于设定的阀值，则最小外接圆作为材料定额的截面方向(c.3)。

(3.4)在不属于(3.3)的情况下，基于(c.1)判断面积接近的截面是否存在中心孔，如果存在中心孔，则该方向为材料定额截面方向(c.3)。

(3.5)在不属于(3.4)的情况下，则最小外接圆视图作为材料定额的截面方向(c.3)。

(3.6)基于截面方向(c.3)，计算其外接圆直径作为材料净规格(直径)(c.4)。

(3.7)基于材料净规格(直径)(c.4)，按照系数、余量知识库(a.3)，计算零件材料规格(直径)余量(c.5)。

(3.8)基于零件材料净规格(直径)(c.4)、零件材料规格(直径)余量(c.5)，结合零件材料定额规格知识库(a.4)，给出材料规格(直径)数据，然后将大于该材料规格(直径)的最小数值，作为材料规格数据(c.6)。

(3.9)基于包络数据(b.3)，识别与截面(c.3)方向垂直的尺寸数据，作为材料净尺寸数据(c.7)。

(3.10)根据材料规格(c.6)、材料净尺寸数据(c.7)，结合零件材料定额尺寸余量知识库(a.5)，给出材料尺寸余量数据(c.8)。

(3.11)根据材料净尺寸数据(c.7)、材料尺寸余量数据(c.8)，给出棒材定额尺寸数据(c.9)。

步骤3b，当材料类型为型材时，确定型材材料定额尺寸。具体参见图5。

(4.1)基于软件工具图像识别模块，识别模型视图数据集(b.4)中6个方向视图图形的中心线长度(直线或弧线等，每个视图2个)，形成中心线数据集(d.1)。

(4.2)识别中心线数据集(d.1)中最长的中心线，作为型材材料净尺寸(d.2)。

(4.3)基于型材材料净尺寸(d.2)，结合材料定额尺寸余量知识库(a.5)，给出型材材料定额尺寸数据(d.3)。

步骤4，根据材料尺寸数据(c.9)或者材料定额尺寸数据(d.3)，结合零件材料定额质量知识库(a.6)，给出材料定额质量数据(e.1)。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此，本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。