CN106202742B - 一种装配尺寸链生成的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种装配尺寸链生成的方法及装置，其中，方法包括：获取一预先构建的三维装配体模型的尺寸及公差信息以及装配约束信息；根据尺寸及公差信息，获取尺寸及公差信息表，尺寸及公差信息表包括具有第一关联关系的尺寸及公差类型、尺寸及公差数据和尺寸及公差数据对应的两个第一关联几何特征的信息；根据装配约束信息，获取装配约束信息表，装配约束信息表包括具有第二关联关系的装配约束类型、装配约束数据和装配约束数据对应的两个第二关联几何特征的信息；根据尺寸及公差信息表和装配约束信息表，得到装配关系传递图；根据装配关系传递图，生成三维装配体模型的装配尺寸链。本发明提高了装配尺寸链生成的效率和成功率。
Description
技术领域
本发明涉及机械领域，尤其是涉及一种装配尺寸链生成的方法及装置。
背景技术
尺寸链自动生成技术作为计算机辅助公差设计(Computer Aided Tolerancing，CAT)的重要基础之一，一直是CAT的研究热点。装配尺寸链的自动生成就是在计算机表达尺寸和公差信息的基础上，利用计算机自动建立封闭环和组成环之间的功能方程。
目前，国内外相关研究机构已经在装配尺寸链自动生成方面有了广泛的研究。研究内容包括以下几个方面：其一，利用数学方程式来描述零件的几何形状，然后运用计算机确定零件的尺寸并进行公差设计。其二，在公差设计和制造方面使用数据化的尺寸链模型。其三，通过构建基于几何模型的尺寸标注及装配信息模型，来实现装配尺寸链的自动生成。其四，在尺寸公差树状描述方法的基础上，引入图论的相关方法，研究基于图论的装配尺寸链的自动生成。其五，提出零件邻接表和尺寸邻接表的装配体分级建模方式，并根据封闭环信息加以调整，在此基础上提出了基于产品装配特征、形状特征、精度特征等的装配尺寸链自动生成方法。其六，从定义装配性能特征入手，首先对CAD装配模型进行深层次的解析和预处理，然后利用图论理论，将装配体中参与装配的零件和特征以及相关的装配约束关系、尺寸及形状等信息的传递过程以图的形式进行表达，最终实现三维尺寸链的自动生成。其七，面向三维装配图的装配尺寸链自动生成技术，在装配图中提取实体所有的装配约束关系，并获得相关的尺寸信息，从而生成面向尺寸链的变动几何约束网络，通过搜索其最短路径实现装配尺寸链的自动生成。其八，根据装配体中各零件间的相互关系，建立装配数据库，按照深度优先搜索算法，在装配数据库中搜索各组成环，实现装配尺寸链的自动生成。其九，以建立装配图的形式对装配体信息进行描述，并通过装配图上的路径搜索实现装配尺寸链的自动生成。其十，采用图论建立装配体有向图模型，并剔除与装配精度无关的有向图的顶点和边，最后利用最小路径原理实现了装配尺寸链的自动生成。其十一，提出公差单元的概念，公差单元分为装配公差单元和零件公差单元，分别包含了公差类型、所属零件、所属几何特征、公差值及方向向量等信息，通过公差单元之间的搜索和互通，实现了装配尺寸链的自动生成。
以上研究内容的成果在一定程度上实现了装配尺寸链的自动生成，但是尚且存在以下问题：一方面，对于产品装配模型中的尺寸和公差信息及装配约束信息的描述尚不完整，同时缺少对公差标注信息的规范化处理，影响了装配尺寸链自动生成的效率和成功率；另一方面，在装配过程中，部分配合关系，如轴孔配合，因其装配过程中的间隙等不确定性因素，会引入新的偏差，影响了尺寸链计算的准确性，而目前的装配尺寸链自动生成技术由于不能有效区分配合类型，因而难以避免配合偏差的引入。
综上所述，现有技术中提到的装配尺寸链自动生成技术存在尺寸和公差信息及装配约束信息的描述不完整造成的降低装配尺寸链自动生成的效率和成功率的问题，以及不可控的配合偏差影响因素造成的配合偏差的问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的尺寸和公差信息及装配约束信息的描述不完整造成的降低装配尺寸链自动生成的效率和成功率的问题，本发明提供一种装配尺寸链生成的方法及装置。
为了解决上述技术问题，第一方面，本发明提供了一种装配尺寸链生成的方法，包括：
获取一预先构建的三维装配体模型的尺寸及公差信息以及装配约束信息；
根据所述尺寸及公差信息，获取尺寸及公差信息表，其中，所述尺寸及公差信息表包括具有第一关联关系的尺寸及公差类型、尺寸及公差数据和所述尺寸及公差数据对应的两个第一关联几何特征的信息；
根据所述装配约束信息，获取装配约束信息表，其中，所述装配约束信息表包括具有第二关联关系的装配约束类型、装配约束数据和装配约束数据对应的两个第二关联几何特征的信息；
根据所述尺寸及公差信息表和所述装配约束信息表，得到所述三维装配体模型的装配关系传递图；
根据所述装配关系传递图，生成所述三维装配体模型的装配尺寸链。
可选地，所述获取一预先构建的三维装配体模型的尺寸及公差信息以及装配约束信息之后，所述方法还包括：当所述三维装配体模型中缺少尺寸及公差信息以及装配约束信息时，将所述三维装配体模型缺少的尺寸及公差信息以及装配约束信息补充完整。
可选地，当所述尺寸及公差数据缺少对应的第一关联几何特征时，添加所述尺寸及公差数据缺少的第一关联几何特征；并且，按照预先设置的维度优先级，将所述尺寸及公差数据对应的两个第一关联几何特征调整为维度优先级较高的几何特征，其中，面的维度优先级高于线的维度优先级，线的维度优先级高于点的维度优先级。
可选地，所述尺寸及公差数据包括尺寸值、公差值、上偏差值和下偏差值；所述两个第一关联几何特征包括第一基准几何特征和第一被约束几何特征；并且，所述第一基准几何特征和第一被约束几何特征均为派生特征时，所述尺寸及公差类型为互参考尺寸及公差类型；所述第一基准几何特征为派生特征，所述第一被约束几何特征为名义特征时，所述尺寸及公差类型为自参考尺寸及公差类型。
可选地，所述装配约束数据为所述两个第二关联几何特征之间的偏移量；所述两个第二关联几何特征包括第二基准几何特征和第二被约束几何特征；并且，当所述第二基准几何特征和第二被约束几何特征接触时，所述装配约束类型为固定配合约束类型；当所述第二基准几何特征和第二被约束几何特征未接触时，所述装配约束类型为漂移配合约束类型。
可选地，所述根据所述尺寸及公差信息表和所述装配约束信息表，得到所述三维装配体模型的装配关系传递图的步骤包括：获取所述三维装配体模型中每一零件对应的所有尺寸及公差信息表；根据每一零件对应的所有尺寸及公差信息表中第一关联几何特征之间的关联关系，获取每一零件的尺寸及公差传递图；根据所述每一零件的尺寸及公差传递图以及所述装配约束信息表中第二关联几何特征之间的关联关系，获取所述三维装配体模型的装配关系传递图。
可选地，所述根据所述装配关系传递图，生成所述三维装配体模型的装配尺寸链的步骤包括：根据所述装配关系传递图和预先设置的尺寸链搜索优先级，搜索得到第一几何特征和第二几何特征之间的尺寸链通路；其中，所述固定配合约束类型的搜索优先级高于所述漂移配合约束类型的搜索优先级；获取所述尺寸链通路上的尺寸及公差信息表和装配约束信息表，生成所述尺寸链通路的装配尺寸链。
第二方面，本发明还提供了一种装配尺寸链生成的装置，包括：
第一获取模块，用于获取一预先构建的三维装配体模型的尺寸及公差信息以及装配约束信息；
第二获取模块，用于根据所述尺寸及公差信息，获取尺寸及公差信息表，其中，所述尺寸及公差信息表包括具有第一关联关系的尺寸及公差类型、尺寸及公差数据和所述尺寸及公差数据对应的两个第一关联几何特征的信息；
第三获取模块，用于根据所述装配约束信息，获取装配约束信息表，其中，所述装配约束信息表包括具有第二关联关系的装配约束类型、装配约束数据和装配约束数据对应的两个第二关联几何特征的信息；
第四获取模块，用于根据所述尺寸及公差信息表和所述装配约束信息表，得到所述三维装配体模型的装配关系传递图；
生成模块，用于根据所述装配关系传递图，生成所述三维装配体模型的装配尺寸链。
可选地，所述装置还包括：信息补充模块，用于当所述三维装配体模型中缺少尺寸及公差信息以及装配约束信息时，将所述三维装配体模型缺少的尺寸及公差信息以及装配约束信息补充完整。
可选地，所述第二获取模块包括：添加单元，用于当所述尺寸及公差数据缺少对应的第一关联几何特征时，添加所述尺寸及公差数据缺少的第一关联几何特征；调整单元，用于按照预先设置的维度优先级，将所述尺寸及公差数据对应的两个第一关联几何特征调整为维度优先级较高的几何特征，其中，面的维度优先级高于线的维度优先级，线的维度优先级高于点的维度优先级。
可选地，所述尺寸及公差数据包括尺寸值、公差值、上偏差值和下偏差值；所述两个第一关联几何特征包括第一基准几何特征和第一被约束几何特征；并且，所述第一基准几何特征和第一被约束几何特征均为派生特征时，所述尺寸及公差类型为互参考尺寸及公差类型；所述第一基准几何特征为派生特征，所述第一被约束几何特征为名义特征时，所述尺寸及公差类型为自参考尺寸及公差类型。
可选地，所述装配约束数据为所述两个第二关联几何特征之间的偏移量；所述两个第二关联几何特征包括第二基准几何特征和第二被约束几何特征；并且，当所述第二基准几何特征和第二被约束几何特征接触时，所述装配约束类型为固定配合约束类型；当所述第二基准几何特征和第二被约束几何特征未接触时，所述装配约束类型为漂移配合约束类型。
可选地，所述第四获取模块包括：第一获取单元，用于获取所述三维装配体模型中每一零件对应的所有尺寸及公差信息表；第二获取单元，用于根据每一零件对应的所有尺寸及公差信息表中第一关联几何特征之间的关联关系，获取每一零件的尺寸及公差传递图；第三获取单元，用于根据所述每一零件的尺寸及公差传递图以及所述装配约束信息表中第二关联几何特征之间的关联关系，获取所述三维装配体模型的装配关系传递图。
可选地，所述生成模块包括：搜索单元，用于根据所述装配关系传递图和预先设置的尺寸链搜索优先级，搜索得到第一几何特征和第二几何特征之间的尺寸链通路；其中，所述固定配合约束类型的搜索优先级高于所述漂移配合约束类型的搜索优先级；生成单元，用于获取所述尺寸链通路上的尺寸及公差信息表和装配约束信息表，生成所述尺寸链通路的装配尺寸链。
本发明的有益效果是：
本发明首先获取一预先构建的三维装配体模型的尺寸及公差信息以及装配约束信息，并根据尺寸及公差信息获取包括有单个尺寸及公差对应的全部信息的尺寸及公差信息表，根据装配约束信息获取包括有单个装配约束对应的全部信息的装配约束信息表，然后根据获取的尺寸及公差信息表和装配约束信息表，得到三维装配体模型的装配关系传递图，最后根据装配关系传递图，生成三维装配体模型的装配尺寸链。这样，根据利用尺寸及公差信息表和装配约束信息表得到的装配关系传递图，生成三维装配体模型的装配尺寸链，解决了现有技术中存在的尺寸和公差信息及装配约束信息的描述不完整造成的降低装配尺寸链自动生成的效率和成功率的问题，有效提高了尺寸链自动生成的准确性。
附图说明
图1表示本发明的第一实施例中装配尺寸链生成的方法的步骤流程图；
图2表示本发明的第二实施例中零件镜像特征复制的示意图；
图3a表示本发明的第二实施例中尺寸的标注方式的实现示意图之一；
图3b表示本发明的第二实施例中尺寸的标注方式的实现示意图之二；
图3c表示本发明的第二实施例中尺寸的标注方式的实现示意图之三；
图4表示本发明的第三实施例中根据尺寸及公差信息表和装配约束信息表，得到三维装配体模型的装配关系传递图的流程图；
图5表示本发明的第三实施例中一轴类零件的尺寸及公差信息标示图；
图6表示图5中轴类零件的尺寸及公差传递图；
图7表示本发明中曲柄滑块结构的示意图；
图8表示曲柄滑块结构中底座的关联几何特征的分布示意图；
图9表示根据图8得到的尺寸及公差传递图；
图10表示曲柄滑块结构中曲柄的关联几何特征的分布示意图；
图11表示曲柄滑块结构中摇杆的关联几何特征的分布示意图；
图12表示曲柄滑块结构中滑块的关联几何特征的分布示意图；
图13表示根据图9至图12得到的三维装配体模型的装配关系传递图；
图14表示曲柄滑块结构中滑块侧面和滑槽侧面之间的装配尺寸链；
图15表示本发明的第五实施例中装配尺寸链生成的装置的结构框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
第一实施例：
如图1所示，为本发明的第一实施例中装配尺寸链生成的方法的步骤流程图，包括：
步骤101，获取一预先构建的三维装配体模型的尺寸及公差信息以及装配约束信息。
在本步骤中，具体的，由于三维装配体模型都是由子装配体和零件组成，因此在获取一预先构建的三维装配体模型之后，可以依据三维装配体模型的从属关系，对三维装配体模型进行分解，将三维装配体模型分解为子装配体和零件，然后再对子装配体进行逐级分解，直至得到三维装配体模型包括的所有零件，从而得到三维装配体模型中所有零件的尺寸及公差信息以及装配约束信息。
步骤102，根据尺寸及公差信息，获取尺寸及公差信息表。
在本步骤中，尺寸及公差信息表包括具有第一关联关系的尺寸及公差类型、尺寸及公差数据和尺寸及公差数据对应的两个第一关联几何特征的信息。具体的，在得到尺寸及公差信息之后，可以先获取尺寸及公差数据，然后关联其对应的两个第一关联几何特征，并分析两个第一关联几何特征的类型，得到尺寸及公差类型。此外，可选地，为了方便尺寸及公差信息表的搜索，尺寸及公差信息表还可以包括尺寸及公差信息表的第一名称和第一标识，且第一名称和第一标识与尺寸及公差类型、尺寸及公差数据以及两个第一关联几何特征均具有第一关联关系。
另外，具体的，尺寸及公差数据包括尺寸值、公差值、上偏差值和下偏差值。两个第一关联几何特征包括第一基准几何特征和第一被约束几何特征。并且，当第一基准几何特征和第一被约束几何特征均为派生特征时，尺寸及公差类型为互参考尺寸及公差类型；当第一基准几何特征为派生特征，第一被约束几何特征为名义特征时，尺寸及公差类型为自参数尺寸及公差类型。
下面对上述名义特征和派生特征等进行说明。
根据对称李子群理论，名义特征可以分为球面、圆柱面、平面、螺旋面、旋转面、棱柱面和复杂面等7类，派生特征可以为点、线和面三个基本类。三维装配体模型中的尺寸及公差数据的标注以名义特征为约束对象，但实际约束情况可以分为自参考公差和互参考公差两种类型。其中，互参数公差约束派生特征之间的形状和位置关系(例如平面和平面之间的尺寸及公差等)。自参考公差约束名义特征相对派生特征的形状关系(例如圆柱面的直径和半径等)。对于互参考公差，可以分别记录尺寸及公差数据对应的起实际约束作用的派生特征，并将该起实际约束作用的派生特征记为尺寸及公差数据对应的第一基准几何特征和第一被约束几何特征，此时，尺寸及公差类型为互参考尺寸及公差类型。对于自参考公差，可以分别记录尺寸及公差数据对应的派生特征和名义特征，作为尺寸及公差数据对应的第一基准几何特征和第一被约束几何特征，此时，尺寸及公差类型为自参考尺寸及公差类型。
步骤103，根据装配约束信息，获取装配约束信息表。
在本步骤中，具体的，装配约束信息表包括具有第二关联关系的装配约束类型、装配约束数据和装配约束数据对应的两个第二关联几何特征的信息。具体的，在得到装配约束信息之后，可以先获取零件间的装配约束，得到装配约束所在的两个第二关联几何特征以及两个第二关联几何特征所属的零件，最后结合装配约束类型和装配约束数据等信息，得到装配约束信息表。此外，可选地，为了方便装配约束信息表的搜索，装配约束信息表还包括装配约束信息表的第二名称和第二标识，且第二名称和第二标识与装配约束类型、装配约束数据以及两个第二关联几何特征均具有关联关系。
另外，具体的，装配约束数据可以为两个第二关联几何特征之间的偏移量。两个第二关联几何特征包括第二基准几何特征和第二被约束几何特征。并且，当第二基准几何特征和第二被约束几何特征接触时，装配约束类型为固定配合约束类型；当第二基准几何特征和第二被约束几何特征未接触时，装配约束类型为漂移配合约束类型。
下面对上述装配约束类型等进行具体说明。
三维装配体模型中的装配约束主要包括面面贴合、面面对齐、面面平行、球面配合、锥面配合、轴孔轴线对齐和轴孔轴线平行等。此外，装配约束数据对应的第二基准几何特征和第二被约束几何特征均为派生特征。按照第二基准几何特征和第二被约束几何特征接触时，装配约束类型为固定配合约束类型的定义，以及当第二基准几何特征和第二被约束几何特征未接触时，装配约束类型为漂移配合约束类型的定义，面面贴合为固定配合约束类型，面面对齐、面面平行和轴孔轴线平行为漂移配合约束类型。在球面配合、锥面配合和轴孔轴线对齐等配合约束下，需要考虑相互配合的两个特征的直径或半径的尺寸及公差大小，若两个特征未接触，即存在间隙，则为漂移配合约束类型；若两个特征相接触，即不存在间隙，则为固定配合约束类型。例如，轴孔若为过盈配合，则为固定配合约束类型，若为间隙配合或过渡配合，则为漂移配合约束类型。
步骤104，根据尺寸及公差信息表和装配约束信息表，得到三维装配体模型的装配关系传递图。
在本步骤中，具体的，三维装配体模型的装配关系可以用装配关系传递图进行表示。在得到三维装配体模型的尺寸及公差信息表和装配约束信息表后，可以根据尺寸及公差信息表中第一关联几何特征之间的关系以及装配约束信息表中第二关联几何特征之间的关系，得到三维装配体模型的装配关系传递图。
步骤105，根据装配关系传递图，生成三维装配体模型的装配尺寸链。
在本步骤中，具体的，在得到三维装配体模型的装配关系传递图后，可以根据装配关系传递图，生成三维装配体模型的装配尺寸链。
这样，本实施例通过首先获取尺寸及公差信息和装配约束信息，然后根据尺寸及公差信息获取尺寸及公差信息表，根据装配约束信息获取装配约束信息表，然后根据尺寸及公差信息表和装配约束信息表，得到三维装配体模型的装配关系传递图，最后根据装配关系传递图，生成三维装配体模型的装配尺寸链，解决了现有技术中存在的尺寸和公差信息及装配约束信息的描述不完整造成的降低装配尺寸链自动生成的效率和成功率的问题，有效提高了尺寸链自动生成的准确性。
第二实施例：
可选地，为了保证得到的装配关系传递图的完整性以及装配尺寸链的生成成功率，首先需要保证得到的三维装配体模型的尺寸及公差信息和装配约束信息的完整性。因此，在获取到预先构建的三维装配体模型的尺寸及公差信息以及装配约束信息之后，在三维装配体模型中缺少尺寸及公差信息以及装配约束信息时，可以将三维装配体模型缺少的尺寸及公差信息以及装配约束信息补充完整。
例如，如图2所示，为零件镜像特征复制的示意图。三维装配体模型在构建时，可能会使用到镜像和阵列等方法复制几何特征。在复制几何特征时，参见图2，虽然能够通过镜像和阵列对原始几何特征1进行复制，但是尺寸及公差信息不能够同时被复制，即得到的复制几何特征2没有携带有尺寸及公差信息以及装配约束信息，此时需要将得到的复制几何特征2的尺寸及公差信息以及装配约束信息补充完整。
另外，可选地，为了进一步保证得到的装配关系传递图的完整性，以及装配尺寸链的生成成功率，在保证尺寸及公差信息和装配约束信息的完整性的同时，还需要保证尺寸及公差信息表包括的各类信息的完整性和标准规范性。因此，在根据尺寸及公差信息，获取尺寸及公差信息表时，当尺寸及公差数据缺少对应的第一关联几何特征时，可以添加尺寸及公差数据缺少的第一关联几何特征。另外，还可以按照预先设置的维度优先级，将尺寸及公差数据对应的两个第一关联几何特征调整为维度优先级较高的几何特征，其中，面的维度优先级高于线的维度优先级，线的维度优先级高于点的维度优先级。
下面，对上述添加尺寸及公差数据缺少的第一关联几何特征以及设置维度优先级进行说明。
对于添加尺寸及公差数据缺少的第一关联几何特征，例如，对于直径和半径等尺寸的标注，通常情况下仅选取圆柱面或者球面进行标注，但是该标注方法只包含一个第一关联几何特征，使得此类标注无法参与装配尺寸链的搜索及生成，因此需要补全该标注对应的另一个第一关联几何特征。此时，可以规定圆柱面或球面的派生特征，即其轴线和球心作为第一基准几何特征，圆柱面或球面作为第一被约束几何特征。
对于设置维度优先级的情况，在三维装配体模型中，同一尺寸的标注方法可能有多种。例如，如图3a、图3b和图3c所示，分别为拉伸体拉伸长度这一尺寸的标注方法。其中，图3a中的拉伸体3中选择两个点作为第一基准几何特征和第一被约束几何特征，图3b中对一条直线的长度进行测量和标注，图3c中选择两个面作为第一基准几何特征和第一被约束几何特征。由于标注过程中能够选择的几何特征较多，因此容易导致标注过程中选择几何特征的不规范性，从而导致尺寸及公差信息表中记录的第一基准几何特征和第一被约束几何特征多样化甚至不完整，进而导致装配尺寸链搜索失败，降低装配尺寸链的生成成功率。针对这种情况，可以先设置维度优先级，即面的维度优先级高于线的维度优先级，线的维度优先级高于点的维度优先级，然后在标注的过程中，在确保标注准确性的前提下，可以选择维度最高的几何特征作为第一基准几何特征或者第一被约束几何特征，即几何特征的选取顺序为面、直线和点。此外，对于已有的标注，在确保标注准确性的前提下，可以按照预先设置的维度优先级，将已有标注对应的两个第一关联几何特征调整为维度优先级较高的几何特征。例如，若已有标注对应的两个第一关联几何特征为图3b中的线，则可以调整为图3c中的面。
这样，本实施例通过对三维装配体模型中缺少的尺寸及公差信息以及装配约束信息进行补充，并通过对尺寸及公差信息表中尺寸及公差数据缺少的第一关联几何特征进行补充，按照维度优先级，将尺寸及公差数据对应的两个第一关联几何特征调整为维度较高的几何特征，解决了三维装配体模型中尺寸标注不规范的问题，提高了装配尺寸链生成的成功率。
第三实施例：
如图4所示，为本发明的第三实施例中根据尺寸及公差信息表和装配约束信息表，得到三维装配体模型的装配关系传递图的流程图，包括：
步骤401，获取三维装配体模型中每一零件对应的所有尺寸及公差信息表。
在本步骤中，具体的，每一尺寸及公差数据可以确定一个尺寸及公差信息表，在此，获取三维装配体模型中每一零件对应的所有尺寸及公差信息表，即获取每一尺寸及公差数据所在的尺寸及公差信息表。
步骤402，根据每一零件对应的所有尺寸及公差信息表中第一关联几何特征之间的关联关系，获取每一零件的尺寸及公差传递图。
在本步骤中，具体的，由于一个零件中，每个尺寸及公差信息表通过第一关联几何特征之间的传递相互连接，构成零件的尺寸及公差传递图，来表示零件中各个几何特征之间的尺寸及公差约束关系。因此，在本步骤中，可以根据每一零件对应的所有尺寸及公差信息表中第一关联几何特征之间的关联关系，获取每一零件的尺寸及公差传递图。
下面结合图5和图6对上述得到每一零件的尺寸及公差传递图进行说明。
由于关注尺寸及公差信息表中的尺寸及公差类型、第一基准几何特征和第一被约束几何特征，就能够得到每一零件的尺寸及公差传递图，因此，可以用Geob表示简化的尺寸及公差信息表，其中Type包括CT和ST。在Geob中，Geoa表示两个第一关联几何特征中的第一基准几何特征，Geob表示两个第一关联几何特征中的第一被约束几何特征，CT表示互参考尺寸及公差类型，ST表示自参考尺寸及公差类型。
如图5和图6所示，图5为一轴类零件的尺寸及公差信息标示图，图6为根据图5得到的轴类零件的尺寸及公差传递图。
在图5中，该轴类零件5共有6个尺寸及公差数据标注，对应该6个尺寸及公差数据标注，该6个尺寸及公差数据标注对应三个互参考尺寸及公差类型的尺寸及公差信息表Geo52、Geo53和Geo54，并对应三个自参考尺寸及公差类型的尺寸及公差信息表Geo56、Geo57和Geo58。在得到该轴类零件5的全部尺寸及公差信息表后，将互参考尺寸及公差类型和自参考尺寸及公差类型对应的两个第一关联几何特征标识出来，然后采用无向图和有向图的方式相互连接，即在不同的尺寸及公差信息表之间建立连接，形成图6中的轴类零件的尺寸及公差传递图。
步骤403，根据每一零件的尺寸及公差传递图以及装配约束信息表中第二关联几何特征之间的关联关系，获取三维装配体模型的装配关系传递图。
在本步骤中，具体的，在得到每一零件的尺寸及公差传递图之后，可以利用装配约束信息表中两个第二关联几何特征之间的关联关系，将三维装配体模型中所有零件的尺寸及公差传递图连接起来，获取完整的三维装配体模型的装配关系传递图。
这样，本实施例通过先获取每一零件的尺寸及公差传递图，然后再利用装配约束信息表中两个第二关联几何特征之间的关联关系，获取完整的三维装配体模型的装配关系传递图，能够在清晰表达三维装配体模型上各类约束的同时，缩小装配尺寸链搜索的范围，有效提高了装配尺寸链生成的准确性，解决了现有技术中存在的尺寸和公差信息及装配约束信息的描述不完整造成的降低装配尺寸链自动生成的效率和成功率的问题。
第四实施例：
可选地，由于不同零件上的两个几何特征在配合过程中，会由于在其各自的相应公差领域内变动而产生配合偏差，从而影响装配精度，进而影响装配尺寸链搜索和生成的准确性。因此，为了提高装配尺寸链生成的准确性和成功率，在根据装配关系传递图，生成三维装配体模型的装配尺寸链时，可以先根据装配关系传递图和预先设置的尺寸链搜索优先级，搜索得到第一几何特征和第二几何特征之间的尺寸链通路；其中，固定配合约束类型的搜索优先级高于漂移配合约束类型的搜索优先级；然后获取尺寸链通路上的尺寸及公差信息表和装配约束信息表，生成尺寸链通路的装配尺寸链。
其中，具体的，第一几何特征和第二几何特征可以是与三维装配体模型的装配精度相关的几何特征，并作为装配尺寸链搜索的起点和终点。此外，若搜索得到多条尺寸链通路时，可以根据狄克斯特拉(Dijkstra)算法，进行最短路径搜索，得到最短尺寸链通路，然后获取最短尺寸链通路上的尺寸及公差信息表和装配约束信息表，生成最短尺寸链通路的装配尺寸链。
下面，对上述尺寸链搜索优先级进行说明。
在装配约束信息表中，装配约束类型包括固定配合约束类型和漂移配合约束类型。其中，在固定配合约束类型下，几何特征之间具有实体的接触，因此配合时的偏差量较小，此时可以将固定配合约束类型视为不影响装配尺寸链的装配约束类型。而在漂移配合约束类型下，几何特征之间不具有实体的接触，相对位姿依靠零件安装过程中的定位来实现，此时配合偏差本身就是偏差积累的结果，大于固定配合约束类型下的偏差量，此时将漂移配合约束类型视为影响装配尺寸链的装配约束类型。
因此，基于以上分析，可以预先设置尺寸链搜索优先级，可以设定固定配合约束类型的搜索优先级高于漂移配合约束类型的搜索优先级，即在装配尺寸链的生成过程中，可以先根据面面贴合、球面过盈配合、锥面过盈配合和轴孔过盈配合等四种固定配合约束类型，通过固定配合约束类型对应的装配约束信息表，搜索第一几何特征和第二几何特征之间的尺寸链通路，此时，若根据固定配合约束类型不能搜索到尺寸链通路，则加入面面对齐、面面平行、球面间隙或过渡配合、锥面间隙或过渡配合、轴孔间隙或过渡配合、轴孔轴线平行等六种漂移配合约束类型，通过漂移配合约束类型对应的装配约束信息表，完成装配尺寸链的搜索和生成。
这样，本实施例通过装配关系传递图和预先设置的尺寸链搜索优先级，搜索第一几何特征和第二几何特征之间的尺寸链通路，然后生成尺寸链通路的装配尺寸链，使得能够在装配尺寸链的搜索和生成中剔除不可控的配合偏差影响因素，有效避免了配合偏差的引入，解决了不可控的配合偏差影响因素造成的配合偏差的问题。
下面，结合具体实例对本发明进行进一步解释说明。
在对本发明进行实例验证时，可以采用CAA开发工具，基于CATIAV5软件平台开发虚拟环境下的装配尺寸链的生成方法，对相关技术进行实例验证。
在生成装配尺寸链时，可以首先读取CATIA软件中的三维装配体模型的尺寸及公差信息以及装配约束信息，在此基础上重构完备的层次化的装配体模型，最终实现装配尺寸链的生成。其中，层次化的装配体模型包括装配体层、零件层、几何特征层、装配约束信息表层和尺寸及公差信息表层。具体的，装配体层管理装配体和所有的子装配体，包括名称和标识等基本属性信息、CAD模型、装配体坐标系等CAD模型信息。零件层管理所有的零件，包括名称、标识和零件类型等基本属性信息，CAD模型、零件局部坐标系、坐标变换矩阵等CAD模型信息。几何特征层管理各个零件中的几何特征，包括名义特征及相应派生特征的名称、标识、几何特征类型等基本属性信息，几何特征的法向量、向量等CAD模型信息。装配约束信息表层管理所有的装配约束信息表，包括名称、标识、装配约束类型、偏移量和关联几何特征等信息。尺寸及公差信息表层管理所有的尺寸及公差信息表，包括名称、标识、尺寸公差类型、尺寸值大小、公差值大小、上下偏差大小、关联几何特征以及尺寸标注矢量等信息。
在重构完备的层次化的装配体模型，最终实现装配尺寸链的生成时，可以先对三维装配体模型进行分解，得到三维装配体模型包含的所有零件。然后分析并得到零件间的装配约束，分析其所在的几何特征以及几何特征所属的零件，结合装配约束类型和偏移量等信息，完成装配约束信息表的构建。然后分析并得到零件内的尺寸及公差信息，关联其对应的基准几何特征和被约束几何特征，结合尺寸及公差的具体数值，完成尺寸及公差信息表的构建。最后，对于装配约束信息表和尺寸及公差信息表中相关的几何特征，依照属性分为名义特征、派生特征两类，分析各个几何特征所属的零件，建立连接关系，同时与相关的装配约束信息表和尺寸及公差信息表建立连接，完成层次化的装配体模型的构建及各类信息的关联。
下面以简化的曲柄滑块结构为例进行分析。
如图7所示，为本发明中曲柄滑块结构的示意图。
在图7中，曲柄滑块结构包括底座71、曲柄72、摇杆73和滑块74，且底座上设置有滑槽75，滑块74位于滑槽75内。假设在图7所示状态下，滑块74侧面76相对于滑槽侧面77之间的距离为装配功能要求，则滑块侧面76相对于滑槽侧面77之间的装配尺寸链生成过程如下：
其一，根据装配功能要求，定义滑块侧面76和滑槽侧面77为装配功能几何特征，即为两个关联几何特征，并定义滑块侧面76和滑槽侧面77之间的空间距离为偏移量，即为装配功能要求。
其二，通过虚拟环境下三维装配体模型的读取与解析，获取尺寸及公差信息以及装配约束信息，并对相关的尺寸及公差进行规范化处理，建立完备的层次化的装配体模型。
其三，读取层次化的装配模型中的尺寸及公差信息以及装配约束信息，结合其基本属性信息和对应的关联几何特征，分别建立尺寸及公差信息表和装配约束信息表。
其四，通过对零件中包括的尺寸及公差信息表的解析，基于关联几何特征之间的连接关系，建立零件的尺寸及公差传递图。
至此，可以建立曲柄滑块结构中每一零件的尺寸及公差传递图。以底座71为例进行说明。如图8和图9所示，其中，图8为曲柄滑块结构中底座的关联几何特征的分布示意图，图9为根据图8得到的尺寸及公差传递图。
其五，在完成各个零件的尺寸及公差传递图之后，根据装配约束信息表中关联几何特征的连接关系，连接各个零件的尺寸及公差传递图，建立三维装配体模型的装配关系传递图。
至此完成三维装配体模型的装配关系传递图。具体的，如图10所示，为曲柄滑块结构中曲柄的关联几何特征的分布示意图；如图11所示，为曲柄滑块结构中摇杆的关联几何特征的分布示意图；如图12所示，为曲柄滑块结构中滑块的关联几何特征的分布示意图；如图13所示，为根据图9至图12得到的三维装配体模型的装配关系传递图。在图13中，131对应底座71的尺寸及公差传递图，132对应图10中曲柄72的尺寸及公差传递图，133对应图11中摇杆73的尺寸及公差传递图，134对应图12中滑块74的尺寸及公差传递图。并且，在图13中，Geo21表示关联几何特征Geo23和Geo21之间为球面间隙或过渡配合，即装配约束类型为漂移配合约束类型；Geo19表示关联几何特征Geo17和Geo19之间同样为球面间隙或过渡配合，即装配约束类型为漂移配合约束类型；Geo15表示关联几何特征Geo2和Geo15之间为面面贴合，即装配约束类型为固定配合约束类型。
其六，在完成三维装配体模型的装配关系传递图之后，在装配关系传递图中标记滑块侧面和滑槽侧面两个关联几何特征，并按照尺寸搜索优先级，进行装配尺寸链搜索，得到影响装配精度的尺寸及公差信息表以及装配约束信息表，生成装配尺寸链。具体的，如图14所示，为曲柄滑块结构中滑块侧面和滑槽侧面之间的装配尺寸链。
至此，完成装配尺寸链的生成过程。该装配尺寸链生成的方法，通过获取尺寸及公差信息表以及装配约束信息表，生成装配关系传递图，然后根据预先设置的尺寸链搜索优先级，进行装配尺寸链的搜索，解决了现有技术中存在的尺寸和公差信息及装配约束信息的描述不完整造成的降低装配尺寸链自动生成的效率和成功率的问题，有效提高了尺寸链自动生成的准确性，并且有效减少了配合偏差的影响。
第五实施例：
如图15所示，为本发明的第五实施例中装配尺寸链生成的装置的结构框图，该装置包括：
第一获取模块151，用于获取一预先构建的三维装配体模型的尺寸及公差信息以及装配约束信息；
第二获取模块152，用于根据尺寸及公差信息，获取尺寸及公差信息表，其中，尺寸及公差信息表包括具有第一关联关系的尺寸及公差类型、尺寸及公差数据和尺寸及公差数据对应的两个第一关联几何特征的信息；
第三获取模块153，用于根据装配约束信息，获取装配约束信息表，其中，装配约束信息表包括具有第二关联关系的装配约束类型、装配约束数据和装配约束数据对应的两个第二关联几何特征的信息；
第四获取模块154，用于根据尺寸及公差信息表和装配约束信息表，得到三维装配体模型的装配关系传递图；
生成模块155，用于根据装配关系传递图，生成三维装配体模型的装配尺寸链。
可选地，装置还包括：信息补充模块，用于当三维装配体模型中缺少尺寸及公差信息以及装配约束信息时，将三维装配体模型缺少的尺寸及公差信息以及装配约束信息补充完整。
可选地，第二获取模块包括：添加单元，用于当尺寸及公差数据缺少对应的第一关联几何特征时，添加尺寸及公差数据缺少的第一关联几何特征；调整单元，用于按照预先设置的维度优先级，将尺寸及公差数据对应的两个第一关联几何特征调整为维度优先级较高的几何特征，其中，面的维度优先级高于线的维度优先级，线的维度优先级高于点的维度优先级。
可选地，尺寸及公差数据包括尺寸值、公差值、上偏差值和下偏差值；两个第一关联几何特征包括第一基准几何特征和第一被约束几何特征；并且，第一基准几何特征和第一被约束几何特征均为派生特征时，尺寸及公差类型为互参考尺寸及公差类型；第一基准几何特征为派生特征，第一被约束几何特征为名义特征时，尺寸及公差类型为自参考尺寸及公差类型。
可选地，装配约束数据为两个第二关联几何特征之间的偏移量；两个第二关联几何特征包括第二基准几何特征和第二被约束几何特征；并且，当第二基准几何特征和第二被约束几何特征接触时，装配约束类型为固定配合约束类型；当第二基准几何特征和第二被约束几何特征未接触时，装配约束类型为漂移配合约束类型。
可选地，第四获取模块包括：第一获取单元，用于获取三维装配体模型中每一零件对应的所有尺寸及公差信息表；第二获取单元，用于根据每一零件对应的所有尺寸及公差信息表中第一关联几何特征之间的关联关系，获取每一零件的尺寸及公差传递图；第三获取单元，用于根据每一零件的尺寸及公差传递图以及装配约束信息表中第二关联几何特征之间的关联关系，获取三维装配体模型的装配关系传递图。
可选地，生成模块包括：搜索单元，用于根据装配关系传递图和预先设置的尺寸链搜索优先级，搜索得到第一几何特征和第二几何特征之间的尺寸链通路；其中，固定配合约束类型的搜索优先级高于漂移配合约束类型的搜索优先级；生成单元，用于获取尺寸链通路上的尺寸及公差信息表和装配约束信息表，生成尺寸链通路的装配尺寸链。
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种装配尺寸链生成的方法，其特征在于，包括：
获取一预先构建的三维装配体模型的尺寸及公差信息以及装配约束信息；
根据所述尺寸及公差信息，获取尺寸及公差信息表，其中，所述尺寸及公差信息表包括尺寸及公差类型、尺寸及公差数据和所述尺寸及公差数据对应的两个第一关联几何特征的信息，所述尺寸及公差类型、所述尺寸及公差数据和所述尺寸及公差数据对应的两个第一关联几何特征的信息具有第一关联关系；
根据所述装配约束信息，获取装配约束信息表，其中，所述装配约束信息表包括装配约束类型、装配约束数据和装配约束数据对应的两个第二关联几何特征的信息，所述装配约束类型、所述装配约束数据和所述装配约束数据对应的两个第二关联几何特征的信息具有第二关联关系；
根据所述尺寸及公差信息表和所述装配约束信息表，得到所述三维装配体模型的装配关系传递图；
根据所述装配关系传递图，生成所述三维装配体模型的装配尺寸链；
其中，在所述根据所述尺寸及公差信息，获取尺寸及公差信息表的步骤中，
所述尺寸及公差数据包括尺寸值、公差值、上偏差值和下偏差值；所述两个第一关联几何特征包括第一基准几何特征和第一被约束几何特征；并且，
所述第一基准几何特征和第一被约束几何特征均为派生特征时，所述尺寸及公差类型为互参考尺寸及公差类型；
所述第一基准几何特征为派生特征，所述第一被约束几何特征为名义特征时，所述尺寸及公差类型为自参考尺寸及公差类型；
在所述根据所述装配约束信息，获取装配约束信息表的步骤中，
所述装配约束数据为所述两个第二关联几何特征之间的偏移量；所述两个第二关联几何特征包括第二基准几何特征和第二被约束几何特征；并且，
当所述第二基准几何特征和第二被约束几何特征接触时，所述装配约束类型为固定配合约束类型；
当所述第二基准几何特征和第二被约束几何特征未接触时，所述装配约束类型为漂移配合约束类型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取一预先构建的三维装配体模型的尺寸及公差信息以及装配约束信息之后，所述方法还包括：
当所述三维装配体模型中缺少尺寸及公差信息以及装配约束信息时，将所述三维装配体模型缺少的尺寸及公差信息以及装配约束信息补充完整。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据所述尺寸及公差信息，获取尺寸及公差信息表的步骤中，
当所述尺寸及公差数据缺少对应的第一关联几何特征时，添加所述尺寸及公差数据缺少的第一关联几何特征；并且，
按照预先设置的维度优先级，将所述尺寸及公差数据对应的两个第一关联几何特征调整为维度优先级较高的几何特征，其中，面的维度优先级高于线的维度优先级，线的维度优先级高于点的维度优先级。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述尺寸及公差信息表和所述装配约束信息表，得到所述三维装配体模型的装配关系传递图的步骤包括：
获取所述三维装配体模型中每一零件对应的所有尺寸及公差信息表；
根据每一零件对应的所有尺寸及公差信息表中第一关联几何特征之间的关联关系，获取每一零件的尺寸及公差传递图；
根据所述每一零件的尺寸及公差传递图以及所述装配约束信息表中第二关联几何特征之间的关联关系，获取所述三维装配体模型的装配关系传递图。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述装配关系传递图，生成所述三维装配体模型的装配尺寸链的步骤包括：
根据所述装配关系传递图和预先设置的尺寸链搜索优先级，搜索得到第一几何特征和第二几何特征之间的尺寸链通路；其中，所述固定配合约束类型的搜索优先级高于所述漂移配合约束类型的搜索优先级；
获取所述尺寸链通路上的尺寸及公差信息表和装配约束信息表，生成所述尺寸链通路的装配尺寸链。
6.一种装配尺寸链生成的装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取一预先构建的三维装配体模型的尺寸及公差信息以及装配约束信息；
第二获取模块，用于根据所述尺寸及公差信息，获取尺寸及公差信息表，其中，所述尺寸及公差信息表包括尺寸及公差类型、尺寸及公差数据和所述尺寸及公差数据对应的两个第一关联几何特征的信息，所述尺寸及公差类型、所述尺寸及公差数据和所述尺寸及公差数据对应的两个第一关联几何特征的信息具有第一关联关系；
第三获取模块，用于根据所述装配约束信息，获取装配约束信息表，其中，所述装配约束信息表包括装配约束类型、装配约束数据和装配约束数据对应的两个第二关联几何特征的信息，所述装配约束类型、所述装配约束数据和所述装配约束数据对应的两个第二关联几何特征的信息具有第二关联关系；
第四获取模块，用于根据所述尺寸及公差信息表和所述装配约束信息表，得到所述三维装配体模型的装配关系传递图；
生成模块，用于根据所述装配关系传递图，生成所述三维装配体模型的装配尺寸链；
其中，所述尺寸及公差数据包括尺寸值、公差值、上偏差值和下偏差值；所述两个第一关联几何特征包括第一基准几何特征和第一被约束几何特征；并且，所述第一基准几何特征和第一被约束几何特征均为派生特征时，所述尺寸及公差类型为互参考尺寸及公差类型；所述第一基准几何特征为派生特征，所述第一被约束几何特征为名义特征时，所述尺寸及公差类型为自参考尺寸及公差类型；
所述装配约束数据为所述两个第二关联几何特征之间的偏移量；所述两个第二关联几何特征包括第二基准几何特征和第二被约束几何特征；并且，当所述第二基准几何特征和第二被约束几何特征接触时，所述装配约束类型为固定配合约束类型；当所述第二基准几何特征和第二被约束几何特征未接触时，所述装配约束类型为漂移配合约束类型。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
信息补充模块，用于当所述三维装配体模型中缺少尺寸及公差信息以及装配约束信息时，将所述三维装配体模型缺少的尺寸及公差信息以及装配约束信息补充完整。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二获取模块包括：
添加单元，用于当所述尺寸及公差数据缺少对应的第一关联几何特征时，添加所述尺寸及公差数据缺少的第一关联几何特征；
调整单元，用于按照预先设置的维度优先级，将所述尺寸及公差数据对应的两个第一关联几何特征调整为维度优先级较高的几何特征，其中，面的维度优先级高于线的维度优先级，线的维度优先级高于点的维度优先级。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第四获取模块包括：
第一获取单元，用于获取所述三维装配体模型中每一零件对应的所有尺寸及公差信息表；
第二获取单元，用于根据每一零件对应的所有尺寸及公差信息表中第一关联几何特征之间的关联关系，获取每一零件的尺寸及公差传递图；
第三获取单元，用于根据所述每一零件的尺寸及公差传递图以及所述装配约束信息表中第二关联几何特征之间的关联关系，获取所述三维装配体模型的装配关系传递图。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述生成模块包括：
搜索单元，用于根据所述装配关系传递图和预先设置的尺寸链搜索优先级，搜索得到第一几何特征和第二几何特征之间的尺寸链通路；其中，所述固定配合约束类型的搜索优先级高于所述漂移配合约束类型的搜索优先级；
生成单元，用于获取所述尺寸链通路上的尺寸及公差信息表和装配约束信息表，生成所述尺寸链通路的装配尺寸链。
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