本发明涉及一种回转体零件工艺检索方法。本发明首先利用特征矢量描述零件信息，包括零件主特征矢量和辅助特征矢量；然后进行工艺相似性检索，具体是将零件的几何信息与工艺信息和实例的相应信息进行比较和匹配，以决定工艺库中哪个实例工艺可作为当前零件工艺设计的样板。推理策略的第一级为外部主单元特征的搜索，如果存在与当前工件匹配的实例，则转入第二级内部主单元特征的搜索；前两级完成后进行辅助单元特征的搜索（第三级），以增大相似度；如果第三级搜索失败，则前两级的输出即为推理结果。本发明综合考虑了零件的多种加工特征，使得检索结果更加精准。
1.一种回转体零件工艺检索方法，其特征在于该方法包括如下步骤： 步骤1. 基于特征矢量的零件信息描述，具体包括以下步骤：
1-1.建立零件主特征矩阵,所述的主特征矩阵包括外部主单元特征矩阵 和内部主单元特征矩阵 ；
其中C = [ , ,…… ]，C表示外部圆柱特征矢量；O = [ , ,…… ]，O表示外部圆锥特征矢量；T = [ , ,…… ]，T表示外部螺纹特征矢量；G = [ ,,…… ]，G表示外部齿形特征矢量； = [ , ,…… ]， 表示内部圆柱特征矢量； = [ , ,…… ]， 表示内部圆锥特征矢量； = [ , ,……]， 表示内部螺纹特征矢量； = [ , ,…… ]， 表示内部齿形特征矢量；
上述特征矢量中的元素如果取值为1，则表示存在该特征；如果取值为0，则表示不存在该特征；
A = [ , ,…… ]，A表示外部精度特征矢量； = [ , ,…… ]，表示内部精度特征矢量；精度特征矢量的元素取值为1、2、3、4、5或6，分别对应于精度等级≤IT5、IT6、IT7、IT8、IT9～IT10或＞IT10；
1-2. 建立零件辅助特征矩阵,所述的辅助特征矩阵包括外部辅助单元特征矩阵 和内部辅助单元特征矩阵 ；
其中c = [ , ,…… ]，c表示外部倒角特征矢量；r = [ , ,…… ]，r表示外部环槽特征矢量；g = [ , ,…… ]，g表示外部键槽特征矢量；d = [ ,,…… ]，d表示外部径向光孔或螺孔特征矢量；a = [ , ,…… ]，a表示外部轴向光孔或螺孔特征矢量； = [ , ,…… ]， 表示内部倒角特征矢量； = [, ,…… ]， 表示内部环槽特征矢量； = [ , ,…… ]， 表示内部键槽特征矢量； = [ , ,…… ]， 表示内部径向光孔或螺孔特征矢量； = [ , ,…… ]， 表示内部轴向光孔或螺孔特征矢量；
上述特征矢量中的元素如果取值为1，则表示存在该特征；如果取值为0，则表示不存在该特征；
2-1通过零件分类编码进入回转体对应的可重用工艺库，读取实例零件特征矩阵；
2-2对外部主单元特征矩阵 的1～4行，计算 ，其中 分别为 、 、、 ，j=1,…4， 求得 =| - |，其中 为实例零件对应的 ，p为实例零件的外部主单元特征数量，取 =max( )；
2-3对于 的精度特征矢量，若有k个大于等于IT7的精度特征，占比例 ，实例零件有h个大于等于IT7的精度特征，占比例 ，计算 =| - |；
2-4若 ≤ 且 ，则第一级匹配成功，执行步骤2-5；否则，匹配失败，退出；其中 为经验系数；
2-5对内部主单元特征矩阵 的1～4行，计算 ，其中 分别为 、、 、 ，j=1,…4， 求得 =| - |，其中 为实例零件对应的 ，p为实例零件的外部主单元特征数量，取 =max( )；
2-6对于 的精度特征矢量，若有k个大于等于IT7的精度特征，占比例 ，实例零件有h个大于等于IT7的精度特征，占比例 ，计算 =| - |；
2-7若 ≤ 且 ，则第二级匹配成功，执行步骤2-8；否则，匹配失败，退出；其中 为经验系数；
2-8对于外部辅助单元特征矩阵 ，计算 其中 分别为 、 、 、 、 ，求得 =| - |，j=1,…5，其中为实例零件对应的 ，取 =max( )；
2-9对于内部辅助单元特征矩阵 ，计算 其中 分别为 、 、 、 、，求得 =| - |，j=1,…5，其中 为实例零件对应的 ，取 =max( )，将与 比较，取 与 值小者为 ；
2-10若 ≤ ，则第三级匹配成功，输出结果；否则，输出第二级匹配结果，结束；其中 为经验系数。
一种回转体零件工艺检索方法
技术领域
[0001] 本发明属于机械制造工艺设计领域，尤其涉及一种回转体零件工艺检索方法。
背景技术
[0002] 在设计、制造过程中，为了满足企业定制生产的要求，零件结构设计与工艺设计的过程和时间应尽可能压缩，因此，必须要合理的重用企业现有设计信息和制造信息，通过信息重用来缩短设计周期、降低设计成本、保证设计质量。在重用电动工具工艺信息过程中，相似性检索机制起着关键的作用，检索机制由检索标准或算法来体现，目的是通过检索手段尽快、尽可能准确地搜索到与当前设计零件相似的实例。现有检索算法都是从几何和工艺信息因素方面考虑，主要包括零件主辅特征、材料、精度要求等属性。本发明认为相似性判定必须较全面表达零件的几何属性和工艺属性，不仅考虑主、辅特征，而且要考虑特征的加工精度、加工方式等工艺特性。为此，提出了基于加工特征和精度特征的相似性判定准则以及三级搜索策略。第一级为外部主单元特征的搜索，第二级为内部主单元特征的搜索，第三级为辅助单元特征的搜索。
发明内容
[0003] 本发明主要解决工艺实例检索的问题，基于加工工艺性的变位数柔性编码方法，以及基于加工单元特征和精度特征的相似性匹配算法，提高了实例匹配的准确性，使实例工艺的重用性增强。
[0004] 本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
[0005] （1）基于特征矢量的零件信息描述。
[0006] a）零件主特征矢量
[0007] 定义：加工特征集合是零件上所具有的加工结构特征序列，表示为F=(f1, f2, f3,… fn)。其中，f1、 f2、… fn为零件上的加工单元特征，若为外部结构单元是按从左到右顺序排列，对内部结构单元按由右到左顺序，n是特征数量。一个零件包含许多不同的加工单元，可划分为主单元特征和辅助单元特征。主单元特征如圆柱单元、圆锥单元、螺纹单元等，辅助单元特征如倒角、环槽、键槽、通孔等。
[0008] 常用的主单元特征对应的特征矢量分别如下：
[0009] 圆柱单元 C = [C1,C2,……Cn]；
[0010] 其 中 ：
[0011] 同理： 圆锥单元 0 = [O1,O2,……On]；
[0012]
[0013] 螺纹单元 T = [T1,T2,……Tn]；
[0014]
[0015] 齿形单元 G = [G1,G2,……Gn]；
[0016]
[0017] 为了描述单元制造特征信息，同时定义精度特征矢量A = [A1,A2,……An]；精度特征矢量对应的分量值
[0018]≤IT5 IT6 IT7 IT8 IT9～10 ＞IT10
Ai 1 2 3 4 5 6
[0019] 对于内部特征来说，其特征矢量的定义为：
[0020] =[ , ,…… ]， 表示内部圆柱特征矢量； =[ , ,……]， 表示内部圆锥特征矢量； =[ , ,…… ]， 表示内部螺纹特征矢量；
=[ , ,…… ]， 表示内部齿形特征矢量；上述特征矢量中的元素如果取值为1，则表示存在该特征；如果取值为0，则表示不存在该特征。 =[ , ,…… ]，表示内部精度特征矢量;精度特征矢量的元素取值为1、2、3、4、5或6，分别对应于精度等级≤IT5、IT6、IT7、IT8、IT9～IT 10或＞IT10。
[0021] 将上述各单元特征矢量组成主特征矩阵。
[0022] ，
[0023] M1为外部主单元特征矩阵，M2为内部主单元特征矩阵。
[0024] b)辅助特征矢量
[0025] 辅助单元特征附属于主单元特征，辅助单元特征矢量中分量的位置对应于所依附的主单元特征，常用的辅助单元特征及其矢量如下：
[0026] 倒角单元 c = [c1,c2,……cn]
[0027] 其中：
[0028] 环槽单元 r = [r1, r2,……rn]；
[0029] 其中：
[0030] 键槽单元 g = [g1,g2,.…..gn]；
[0031] 其中：
[0032] 径向(螺)孔 d = [d1,d2,.…..dn]；
[0033] 其中：
[0034] 轴向(螺)孔 a = [a1,a2,.…..an]；
[0035] 其中：
[0036] 对于内部特征来说，其特征矢量的定义为： = [ , ,…… ]， 表示内部倒角特征矢量； =[ , ,…… ]， 表示内部环槽特征矢量； = [ ,,…… ]， 表示内部键槽特征矢量； =[ , ,…… ]， 表示内部径向光孔或螺孔特征矢量； = [ , ,…… ]， 表示内部轴向光孔或螺孔特征矢量；上述特征矢量中的元素如果取值为1，则表示存在该特征；如果取值为0，则表示不存在该特征。
[0037] 将上述辅助单元特征矢量组成辅助特征矩阵。
[0038] ，
[0039] S1为外部辅助单元特征矩阵，S2为内部单元辅助特征矩阵。
[0040] （2）工艺相似性检索算法
[0041] 在工艺库的类型层索引中已经保证了相同的材料零件实例存储于同一工艺库，根据单元特征矩阵中的属性，将单元特征属性统一考虑。
[0042] 相似性推理检索是将零件的几何信息与工艺信息和实例的相应信息进行比较和匹配，以决定工艺库中哪个实例工艺可作为当前零件工艺设计的样板。推理策略的第一级为外部主单元特征的搜索，如果存在与当前工件匹配的实例，则转入第二级内部主单元特征的搜索；前两级完成后进行辅助单元特征的搜索（第三级），以增大相似度；如果第三级搜索失败，则前两级的输出即为推理结果。
[0043] 检索算法步骤：
[0044] 2-1通过零件分类编码进入回转体对应的可重用工艺库，读取实例零件特征矩阵；
[0045] 2-2对外部主单元特征矩阵 的1～4行，计算 ，其中 分别为 、、 、 ，j=1,…4， 求得 =| - |，其中 为实例零件对应的 ，p为实例零件的外部主单元特征数量，取 =max( )；
[0046] 2-3对于 的精度特征矢量，若有k个大于等于IT7的精度特征，占比例 ，实例零件有h个大于等于IT7的精度特征，占比例 ，计算 =| - |；
[0047] 2-4若 ≤ 且 ，则第一级匹配成功，执行步骤2-5；否则，匹配失败，退出；其中 为经验系数，取 为0.3；
[0048] 2-5对内部主单元特征矩阵 的1～4行，计算 ，其中 分别为、 、 、 ，j=1,…4， 求得 =| - |，其中 为实例零件对应的 ，p为实例零件的外部主单元特征数量，取 =max( )；
[0049] 2-6对于 的精度特征矢量，若有k个大于等于IT7的精度特征，占比例 ，实例零件有h个大于等于IT7的精度特征，占比例 ，计算 =| - |；
[0050] 2-7若 ≤ 且 ，则第二级匹配成功，执行步骤2-8；否则，匹配失败，退出；其中 为经验系数，取 为0.3；
[0051] 2-8对于外部辅助单元特征矩阵 ，计算 其中 分别为 、 、 、 、，求得 =| - |，j=1,…5，其中 为实例零件对应的 ，取 =max( )；
[0052] 2-9对于内部辅助单元特征矩阵 ，计算 其中 分别为 、 、 、、 ，求得 =| - |，j=1,…5，其中 为实例零件对应的 ，取 =max( )，将 与 比较，取 与 值小者为 ；
[0053] 2-10若 ≤ ，则第三级匹配成功，输出结果；否则，输出第二级匹配结果，结束；其中 为经验系数，取 为0.4。
[0054] 本发明的有益效果是：针对工艺检索过程中整体相似匹配性差的问题，通过对零件事物特性的细分，采用多级工艺检索机制，有效检索到相似的工艺；在编码和检索过程中，很多工艺变型设计方法只考虑主要特征，并且是少量的主要特征，而对一些辅助特征以及制造工艺方面却考虑不足，针对以上问题，基于特征构建零件模型，从而综合考虑零件的多种加工特征。
附图说明
[0055] 图1是本发明方法流程图；
[0056] 图2 是本发明的实施例图；
[0057] 图3是本发明基于该实施例的检索结果图。
具体实施方式
[0058] 下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0059] 本实施例是根据图1所示的检索流程图，以图2所示回转体零件工艺检索为例，通过输入多级特征进行检索。
[0060] （1）基于特征矢量的零件信息描述
[0061] 图2所示工件的加工单元特征集合 F = (f1, f2, f3,f4,f5)，有加工精度要求， 根据前面的定义，外部主特征f1为圆柱特征，f2为圆柱特征，f3为圆柱特征，f4为圆锥特征，f5为圆柱特征，因此外部主特征矢量分别为：
[0062] C=[1,1,1,1,0]
[0063] O=[0,0,0,1,0]
[0064] T=[0,0,0,0,0]
[0065] G=[0,0,0,0,0]
[0066] 因此外部主特征矩阵为：
[0067]
[0068] 由于该零件不存在内部主特征，所以M2为零矩阵。
[0069] 图2所示外部辅助特征包括f1上的倒角和环槽，f5上的倒角和键槽。因此外部辅助特征矢量为：
[0070] c=[1,0,0,0,1]
[0071] r=[1,0,0,0,0]
[0072] g=[0,0,0,0,1]
[0073] d=[0,0,0,0,0]
[0074] a=[0,0,0,0,0]
[0075] 因此外部辅助特征矩阵为：
[0076]
[0077] 由于该零件不存在内部辅助特征，所以s2为零矩阵。
[0078] （2）工艺相似性检索
[0079] 2-1通过零件分类编码进入回转体对应的可重用工艺库，读取实例零件特征矩阵；
[0080] 实例的特征矩阵为：
[0081] ，
[0082] 为零矩阵， 为零矩阵
[0083] ， ， ，
[0084] 2-2对外部主单元特征矩阵 的1～4行，计算 ，其中 分别为 、、 、 ，j=1,…4， 求得 =| - |，其中 为实例零件对应的 ，p为实例零件的外部主单元特征数量，取 =max( )；
[0085]
[0086]
[0087]
[0088]
[0089] ， ， ，
[0090]
[0091] 2-3对于 的精度特征矢量，若有k个大于等于IT7的精度特征，占比例 ，实例零件有h个大于等于IT7的精度特征，占比例 ，计算 =| - |；
[0092]
[0093] 2-4若 ≤ 且 ，则第一级匹配成功，执行步骤2-5；否则，匹配失败，退出；其中 为经验系数，取 为0.3；
[0094] ， ，因此第一级匹配成功。
[0095] 2-5对内部主单元特征矩阵 的1～4行，计算 ，其中 分别为、 、 、 ，j=1,…4， 求得 =| - |，其中 为实例零件对应的 ，p为实例零件的外部主单元特征数量，取 =max( )；
[0096] 由于内部主单元特征矩阵均为零矩阵，因此 。
[0097] 2-6对于 的精度特征矢量，若有k个大于等于IT7的精度特征，占比例 ，实例零件有h个大于等于IT7的精度特征，占比例 ，计算 =| - |；
[0098] 由于内部主单元特征矩阵均为零矩阵，因此 。
[0099] 2-7若 ≤ 且 ，则第二级匹配成功，执行步骤2-8；否则，匹配失败，退出；其中 为经验系数，取 为0.3；
[0100] ， ，因此第二级匹配成功。
[0101] 2-8对于外部辅助单元特征矩阵
[0102]
[0103]
[0104]
[0105]
[0106]
[0107]
[0108] ， ， ， ，
[0109] ， ， ， ，
[0110]
[0111] 2-9对于内部辅助单元特征矩阵 ；
[0112] 由于s2为零矩阵， 为零矩阵，所以 。
[0113] 由于 ， ，所以 。
[0114] 2-10若 ≤ ，则第三级匹配成功，输出结果；否则，输出第二级匹配结果，结束；其中 为经验系数，取 为0.4。
[0115] 由于 ，所以第三级匹配成功。
[0116] 检索结果如图3所示。
