CN106599515B - 基于stl网格特征识别的汽车覆盖件板料冲压工艺优选方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于STL网格特征识别的汽车覆盖件板料冲压工艺优选方法，它先读取零件STL网格模型获取零件曲面信息，通过曲面信息获取零件形状特征，根据特征拓扑关系构建零件特征树，并按照特征加工类别进行分类，确定不同特征各自的冲压工艺。本发明以工艺知识库为核心，在知识推理的机制支持下，依靠得到的特征树及各特征参数决策零件的冲压工艺路线，最终完成零件冲压工艺优选，它能够自动的从汽车覆盖件板料STL模型中提取特征并设计冲压工艺路线，可以减少工艺员大量的重复劳动，有效的提高工作效率，缩短工艺准备时间。

Description

基于STL网格特征识别的汽车覆盖件板料冲压工艺优选方法
技术领域
本发明属于CAD/CAPP技术领域，涉及一种汽车覆盖件这种复杂薄板零件的冲压工艺设计，具体涉及一种基于STL网格特征识别的汽车覆盖件板料冲压工艺优选方法，它可以从CAD模型中提取影响成形工艺设计的零件结构特征并快速完成其冲压工艺设计。
背景技术
绝大多数的汽车覆盖件都是由冲压成形完成的，成形工艺往往由拉延、冲孔、弯曲、翻边、整形等多道工序组合完成，工艺设计过程非常复杂。传统的汽车覆盖件冲压工艺设计大多由工艺设计者依靠自身经验完成，受限于工艺设计者的水平不一，往往难以保证其设计质量，甚至同一个设计者对相同零件的多次设计方案可能会存在较大差异，导致工艺设计效率低下。随着工艺设计规范性要求的提高，在汽车制造业面临产品更新快、开发周期短等要求时，这种设计方法的不足显露无遗。汽车覆盖的工艺设计作为制造企业主要工作之一，其设计质量的好坏、设计效率高低对企业生产质量、生产效率、生产成本、生产周期等都有这巨大的影响。
随着CAD/CAM/CAE技术在汽车领域中的运用，汽车造型设计、仿真模拟等方面有了巨大的突破。在汽车覆盖件的开发过程中，前期通过CAD技术对零件进行外形结构设计；中期利用CAE和CAD技术对零件及模具的性能进行分析；后期采用CAM对模具的加工过程和冲压过程进行模拟。但对于汽车覆盖件而言，其复杂的空间曲面结构给计算机自动化冲压工艺设计增加了极大难度。现有的设计主要依靠人工完成，该方式十分繁琐耗时，还可能因为人为因素导致不必要的错误。
利用特征技术这种多学科数字化设计制造手段，将影响零件工艺设计的结构特征提取出来并进行相关分析，可以有效提高工艺设计效率与质量，是汽车覆盖件智能化设计制造的发展方向。
发明内容
为了解决现有汽车覆盖件板料冲压工艺设计中结构特征难以获取、冲压工艺设计效率低、标准化程度低等问题，本发明提供一种基于STL网格特征识别的汽车覆盖件板料冲压工艺优选方法，它可以快速识别与提取汽车覆盖件结构特征，并完成冲压工艺优选设计。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于STL网格特征识别的汽车覆盖件板料冲压工艺优选方法，包括以下步骤：
S1、通过CAD软件将汽车覆盖件实体模型转换为由三角网格构成的STL文件，读取STL文件，导入零件的三角网格模型，根据文件字段描述方式获取各个三角网格的顶点坐标和外法矢坐标；
S2、利用三角网格连续性、网格信息以及顶点坐标信息建立点云数据索引，读取点云信息后，获取各个三角面的法向量坐标和顶点坐标并依次给每个三角面编号，建立无冗余点坐标信息，将无冗余点坐标信息与各个三角网格的顶点坐标信息进行对比，重构三角网格拓扑关系并构造相邻三角网格组；
S3、根据边界三角网格的唯一性，提取出所有不共用的三角网格边，再按照共用顶点边相连的原则，提取的三角网格边按照端点坐标相同进行相连，直至每条边界边链均闭合且所有边界边均在各自的边界边链中，完成内外边界边数据索引的建立；
S4、利用步骤S2中组成相邻三角网格组的各三角网格的点坐标和法矢坐标计算相邻三角网格组的加权单位法矢、相邻二面角夹角和曲率，以二面角夹角为主、单位法矢为辅作为基准提取零件过渡边，根据设定阈值提取突变点，当公共边两侧三角面周长比大于周长阈值，则该边对应的两个顶点也为突变点，根据各个三角网格边界将得到的突变点逆合成若干条边界轮廓，即每条边界轮廓为一个分块曲面区域，实现零件曲面的区域分割；
S5、将零件的每个曲面区域的曲面信息、曲面间的拓扑关系和边界边链信息与工艺库中特征定义比对，利用不同自由曲面的高斯曲率和平均曲率的特点，将分块自由曲面分为凸型曲面、凹形曲面、大圆滑曲面或圆环曲面、平面和双曲面点五种类型，将每个曲面区域利用形状特征进行描述，记录各个特征信息和特征间的拓扑关系，完成结构特征识别；
S6、根据零件结构特征、特征信息和特征间的拓扑关系建立零件的特征树；
S7、遍历特征树，提取特征的特征标识值，根据各个特征的特征信息和特征间的拓扑关系，利用工艺知识库进行冲压工艺组合和排序，完成零件冲压工艺优选。
按上述技术方案，步骤S4中，以第k个无冗余点为中心点的相邻三角网格组的加权单位法矢
Figure BDA0001199279150000021
其中，ni表示三角面组中每个三角面对应的向外的单位法矢坐标，Ai表示每个三角形的面积；
相邻二面角夹角
Figure BDA0001199279150000031
其中，nk和nk-1分别表示公共边两侧每个三角面对应的向外单位法矢坐标；
任意点处的曲率包括离散高斯曲率K和平均曲率H，以p点为中心点的相邻三角网格组的离散高斯曲率
Figure BDA0001199279150000032
以p点为中心点的相邻三角网格组的平均曲率
Figure BDA0001199279150000033
其中，θi表示p点对应的各个三角形内角，Ai表示每个三角形的面积，P(i)表示所有以p点为中心点的三角面顶点集合，pk-pi表示第k条公共边lk的向量坐标，αm和αk分别表示公共边对应的两个三角面内角。
按上述技术方案，步骤S4中，相邻二面角夹角和法矢夹角取值范围为0到180度，设定阈值选取15度作为判断条件来提取突变点。
按上述技术方案，步骤S5中，当高斯曲率大于0、平均曲率大于0时，自由曲面为凸型曲面；当高斯曲率大于0、平均曲率小于0时，自由曲面为凹形曲面；当高斯曲率大于0、平均曲率等于0时，自由曲面为大圆滑曲面或圆环曲面；当高斯曲率等于0、平均曲率等于0时，自由曲面为平面；当高斯曲率小于0时，自由曲面为双曲面点。
按上述技术方案，步骤S5中，所述结构特征包括基本结构特征、功能特征和专用特征；其中，基本结构特征包括基本形状特征、底部特征和侧壁特征，基本形状特征包括平板特征、盒形特征和V形特征；底部特征包括基本平面底部形状特征、局部成形底部形状特征和外凸曲面底部形状特征，侧壁特征包括直壁特征、斜壁特征、阶梯壁特征；功能特征包括孔特征；专用特征包括天窗特征。
本发明，具有以下有益效果：本发明针对汽车覆盖件三维模型多样性的特点，选用各个三维软件均可生成的中间STL网格模型作为特征获取源头，通过分析三角网格信息实现汽车覆盖件结构特征的快速识别与提取，不仅在文件来源上体现了方法良好得通用性，同时对三角网格进行分析的方法可以适用于各个有限元网格模型中，增加了该方法的适用范围。本发明通过特征技术解决了汽车覆盖件这种复杂零件特点分析繁琐复杂的问题，能快速有效得实现结构特征地提取分析，并完成后续冲压工艺设计，缩短了工艺员冲压工艺设计时间，提高了工艺设计效率与质量。本发明可以独立于CAD软件进行开发，完成快速汽车覆盖件结构特征识别，根据特征进行冲压工艺设计，提高了工艺设计效率与质量；增加了设计质量的稳定性，有利于提高企业标准化工艺设计进程；该方法生成工艺方案模式一致，方便工艺设计方案地查阅、储存与管理。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的流程图；
图2是本发明实施例中STL网格检索建立流程图；
图3是本发明实施例中零件边界边检索流程图；
图4是本发明实施例中采用的汽车覆盖件零件图；
图5是本发明实施例中曲面分块流程图；
图6是本发明实施例中零件结构特征树的示意图；
图7是本发明实施例中特征树工艺约束模型图；
图8是本发明实施例中工艺推理中置信度规则语言表达方式图；
图9是本发明实施例中最终冲压工艺方案结果图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的较佳实施例中，一种基于STL网格特征识别的汽车覆盖件板料冲压工艺优选方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1、通过CAD软件将汽车覆盖件实体模型转换为由三角网格构成的STL文件，读取STL文件，导入零件的三角网格模型，根据文件字段描述方式获取各个三角网格的顶点坐标和外法矢坐标；
S2、利用三角网格连续性、网格信息以及顶点坐标信息建立点云数据索引，读取点云信息后，获取各个三角面的法向量坐标和顶点坐标并依次给每个三角面编号，建立无冗余点坐标信息，将无冗余点坐标信息与各个三角网格的顶点坐标信息进行对比，重构三角网格拓扑关系并构造相邻三角网格组；
S3、根据边界三角网格的唯一性，提取出所有不共用的三角网格边，再按照共用顶点边相连的原则，提取的三角网格边按照端点坐标相同进行相连，直至每条边界边链均闭合且所有边界边均在各自的边界边链中，完成内外边界边数据索引的建立；
S4、利用步骤S2中组成相邻三角网格组的各三角网格的点坐标和法矢坐标计算相邻三角网格组的加权单位法矢、相邻二面角夹角和曲率，以二面角夹角为主、单位法矢为辅作为基准提取零件过渡边，根据设定阈值提取突变点，当公共边两侧三角面周长比大于周长阈值，则该边对应的两个顶点也为突变点，根据各个三角网格边界将得到的突变点逆合成若干条边界轮廓，即每条边界轮廓为一个分块曲面区域，实现零件曲面的区域分割；
S5、将零件的每个曲面区域的曲面信息、曲面间的拓扑关系和边界边链信息与工艺库中特征定义比对，利用不同自由曲面的高斯曲率和平均曲率的特点，将分块自由曲面分为凸型曲面、凹形曲面、大圆滑曲面或圆环曲面、平面和双曲面点五种类型，将每个曲面区域利用形状特征进行描述，记录各个特征信息和特征间的拓扑关系，完成结构特征识别；
S6、根据零件结构特征、特征信息和特征间的拓扑关系建立零件的特征树；
S7、遍历特征树，提取特征的特征标识值，根据各个特征的特征信息和特征间的拓扑关系，利用工艺知识库进行冲压工艺组合和排序，完成零件冲压工艺优选。
在本发明的优选实施例中，步骤S4中，以第k个无冗余点为中心点的相邻三角网格组的加权单位法矢
Figure BDA0001199279150000051
其中，ni表示三角面组中每个三角面对应的向外的单位法矢坐标，Ai表示每个三角形的面积；
相邻二面角夹角
Figure BDA0001199279150000052
其中，nk和nk-1分别表示公共边两侧每个三角面对应的向外单位法矢坐标；
任意点处的曲率包括离散高斯曲率K和平均曲率H，以p点为中心点的相邻三角网格组的离散高斯曲率
Figure BDA0001199279150000053
以p点为中心点的相邻三角网格组的平均曲率
Figure BDA0001199279150000054
其中，θi表示p点对应的各个三角形内角，Ai表示每个三角形的面积，P(i)表示所有以p点为中心点的三角面顶点集合，pk-pi表示第k条公共边lk的向量坐标，αm和αk分别表示公共边对应的两个三角面内角。
在本发明的优选实施例中，步骤S4中，相邻二面角夹角和法矢夹角取值范围为0到180度，设定阈值选取15度作为判断条件来提取突变点。
本发明中的三角网格主要是指汽车覆盖件STL模型中包含的三角网格。汽车覆盖件的STL模型是将汽车覆盖件曲面分解为一系列离散三角面组合，文件通过记录三角面三个顶点坐标信息和三角面外法矢坐标表达每个三角面信息。STL模型中的三角面信息中不包含各个三角面之间的拓扑关系，在进行数据分析时，需要重构之间的拓扑信息。
在本发明的优选实施例中，步骤S5中，当高斯曲率大于0、平均曲率大于0时，自由曲面为凸型曲面；当高斯曲率大于0、平均曲率小于0时，自由曲面为凹形曲面；当高斯曲率大于0、平均曲率等于0时，自由曲面为大圆滑曲面或圆环曲面；当高斯曲率等于0、平均曲率等于0时，自由曲面为平面；当高斯曲率小于0时，自由曲面为双曲面点。
结构特征主要指影响汽车覆盖件冲压工艺设计的形状结构，表现为带有工程意义的几何形状。从冲压成形角度看，结构特征是和成形方法、成形模具有关的零件形式和技术特征；从形体模型来看，结构特征是具有一组特定关系的几何形状和几何形状间的拓扑关系的表示形式；从分析角度看，结构特征是进行冲压工艺设计所分析的对象，而非原三维模型。在本发明的优选实施例中，步骤S5中，将影响汽车覆盖件冲压成形工艺的结构特征分为基本结构特征、功能特征和专用特征；其中，基本结构特征包括基本形状特征、底部特征和侧壁特征，基本形状特征承载了零件最主要的形状信息，分为平板特征、盒形特征、V形特征等；底部特征是汽车覆盖件冲压成形后具有的主要形状特征，根据汽车覆盖件底部形状、尺寸及曲率关系等，将底部特征分为基本平面底部形状特征、局部成形底部形状特征、外凸曲面底部形状特征等；侧壁特征作为覆盖件拉深成形中主要的传力区，根据常见类型将侧壁特征分为直壁特征、斜壁特征、阶梯壁特征；功能特征是其它结构特征中的一部分，指大部分覆盖件所具有的辅助性特征，一般用于装配等特殊功能，如孔特征等，其中孔特征还被分为圆孔特征、异形孔特征等；专用特征指极少数覆盖件所具有的专用辅助特征，如顶盖上的天窗特征等。
本发明先读取零件STL网格模型获取零件曲面信息，通过曲面信息获取零件形状特征，根据特征拓扑关系构建零件特征树，并按照特征加工类别进行分类，确定不同特征各自的冲压工艺。在具体应用时，本发明包括以下步骤：
步骤1、由CAD软件获取汽车覆盖件STL网格模型，输入STL网格模型，进行网格坐标读取：
从CAD模型中将汽车覆盖件零件由其他格式转换为由三角网格构成的STL文件，读取STL文件，导入零件的三角网格模型，根据文件字段描述方式获取各个三角网格顶点坐标和外法矢坐标；利用数组$p储存三角网格的顶点信息，其中$p[$num][0][1]表示第$num个三角面法矢x坐标，$p[$num][0][2]表示第$num个三角面法矢y坐标，$p[$num][0][3]表示第$num个三角面法矢z坐标，$p[$num][1][1]表示第$num个三角面第一个点x坐标，$p[$num][1][2]表示第$num个三角面第一个点y坐标……；
步骤2、利用三角网格连续性、网格信息、顶点坐标信息建立点云数据索引，重构三角网格拓扑关系并构造相邻三角网格组：
如图2所示，读取点云信息后，获取三角面法向量坐标和顶点坐标并依次给每个三角面编号，由于一个顶点可能属于多个三角面，计算时会被利用多次，为提高计算速度将顶点索引中的重复顶点删除，建立新的无冗余点坐标信息，在无冗余点数组中，只存储了每个点的坐标信息，每个点只出现一次，用数组$p2记录无冗余点信息，其中$p2[$i][1]表示点$i的x坐标，$p2[$i][2]表示点$i的y坐标，$p2[$i][3]表示点$i的z坐标；在建立三角网格索引时，因为无冗余点是唯一的，利用无冗余点和各个三角网格顶点坐标信息进行对比，在以无冗余点为中心点的三角面网格中，另外两个中心点即为该点的相邻顶点，这个三角面为该点的相邻三角面，其中$xl表示相邻三角面索引数组，$i1和$i2分别对应无冗余点数组中点编号，$k1和$k2代表以$p2[$i1]这个点为中心点的第$k1和$k2个相邻三角面，其中第$k1个三角面的编号为$num1，对应$p中三角面编号；
步骤3、根据边界三角网格的唯一性，建立内外边界边数据索引：
边界边指只在面一侧出现的边，它表示了零件的内外边界，外边界边包围了整个零件外轮廓，体现了零件整体形状和尺寸，一个零件可以有多条内边界边，内边界边内侧没有三角面包围，体现了零件孔、槽等特征，边界边是由不共用的三角网格边组合成的边界链，如图3所示，利用边界边上三角网格边界的唯一性提取出所有满足条件的边界，再按照共顶点边相连的思想，提取的边界边按照端点坐标相同进行相连，实现边界边链的建立，直至每条边界边链均闭合且所有边界边均在各自的边界边链中；
步骤4、利用组成相邻三角网格组的各三角网格点坐标、法矢坐标计算相邻三角网格组的加权单位法矢、相邻二面角夹角和曲率，根据设定阈值提取法向量、二面角和曲率突变点，利用得到的突变点作为边界点，得到边界轮廓，实现零件曲面的区域分割：
本实施例中使用的汽车覆盖件零件如图4所示，计算相邻三角网格组的加权单位法矢、相邻二面角夹角和曲率：
①利用公式(1)计算以第k个无冗余点为中心点的相邻三角网格组加权单位法矢：
Figure BDA0001199279150000081
其中Nk表示以第k个无冗余点为中心点的相邻三角网格组加权单位法矢；ni表示三角面组中每个三角面对应的向外的单位法矢坐标；Ai表示每个三角形的面积；
②利用公式(2)计算公共边的二面角可以利用三角面法矢计算，根据公式(2)计算二面角夹角βk：
Figure BDA0001199279150000082
其中βk表示相邻二面角夹角；nk和nk-1分别表示公共边两侧每个三角面对应的向外单位法矢坐标；
③利用公式(3)和公式(4)分别计算任意点处的离散高斯曲率和平均曲率：
Figure BDA0001199279150000083
Figure BDA0001199279150000084
其中K和H分别表示以p点为中心点的相邻三角网格组的离散高斯曲率与平均曲率；θi表示p点对应的各个三角形内角；Ai表示每个三角形的面积；P(i)表示所有以p点为中心点的三角面顶点集合，pk-pi表示第k条公共边lk的向量坐标；αm和αk分别表示公共边对应的两个三角面内角；
由网格边界分析可知，构成汽车覆盖件的自由曲面在结构特征处往往会发生形状上的变化，称之为过渡边，以三角面二面角夹角为主、单位法矢为辅作为基准提取零件过渡边，二面角夹角和法矢夹角取值范围为0到180度，在区间内选取阈值15度作为判断条件来提取突变点，为防止圆滑过渡区突变点不明显，引入周长比，当公共边两侧三角面周长比大于周长阈值，则该边对应的两个顶点也为突变点，突变点提取后根据各个三角网格边界将突变点逆合成若干条边界轮廓，即每条边界轮廓即为一个分块曲面区域，如图5所示；
步骤5、根据零件的每个曲面区域的曲面信息、曲面间的拓扑关系和边界边链信息与工艺库中特征定义比对，将每个曲面区域利用形状特征进行描述，记录各个特征信息和特征间的拓扑关系：
将曲面信息和边界边链信息与工艺库中特征定义比对，完成特征识别，根据离散微分几何学，利用不同自由曲面的高斯曲率K和平均曲率H的特点，将分块自由曲面分为五种类型：①当K>0，H>0时，自由曲面为凸型曲面；②当K>0，H<0时，自由曲面为凹形曲面；③当K>0，H＝0时，自由曲面为大圆滑曲面或圆环曲面；④当K＝0，H＝0时，自由曲面为平面；⑤当K<0时，自由曲面为双曲面点，覆盖件曲面中不考虑该种类型；
孔特征相比其他结构特征较为特殊，是由边界边组成的封闭环状结构，通过对边界边的遍历，形成若干封闭的边界边链，除去最大外轮廓即可得到所有孔特征；
由于分块曲面的公共边界是由一系列三角面的公共边组合而成的边界边链，因此两个邻接分块曲面的公共边表达是完全相同的；
单个凸包特征由顶、上工艺圆角、侧壁、下工艺圆角、底五部分组成，其中顶、上工艺圆角、侧壁、下工艺圆角、拓扑具有以下特点要求：①一般情况，顶应为近似平面，即分块曲面a高斯曲率K＝0，平均曲率H＝0；②上工艺圆角为凸型曲面，即分块曲面b高斯曲率K>0，平均曲率H>0；③侧壁为一个封闭的环形面，若侧壁上没用孔，则分块曲面c要由两条边界边组成；④下工艺圆角为凹型曲面，即分块曲面d高斯曲率K>0，平均曲率H<0；⑤顶、上工艺圆角、侧壁、下工艺圆角、底依次邻接；满足以上5个判定条件的曲面组合即可判定为凸包特征；
其余特征采用类似方式，根据特定的特征判定规则进行结构特征识别；
步骤6、根据零件结构特征、特征信息和特征间的拓扑关系建立零件的特征树：
根据零件结构特征的信息和特征之间的依附关系与层次关系，建立多层结构特征树，如图6所示，特征树是根据覆盖件结构特征间的构造关系，将零件分解为一种多层级多叉树的表示形式，多叉树的根节点表示汽车覆盖件冲压产品，子节点则是组成零件的各个子特征。根据结构特征间的拓扑关系，多叉树依次向下伸长，从而能有效地表达出复杂汽车覆盖件特征模型；
步骤7、遍历特征树，提取特征的特征标识值，根据各个特征的特征信息和特征间的拓扑关系利用工艺知识库进行冲压工艺组合和排序，完成零件冲压工艺优选：
遍历零件特征树，根据工艺知识库中对特征树各个结构特征进行基础工艺约束，如图7所示，基础工艺约束完成后，根据工艺知识库中工艺组合与合并规则，利用如图8的置信度规则语言对基础工艺规则进行合并、替换、排序等工作，完成最终合理的冲压工艺方案设计，如图9所示。
冲压工艺规则是根据汽车覆盖件的尺寸大小、材料、特征属性、特征组合关系、特征位置和冲压工艺设计之间的关系设计的一套基于结构特征的冲压工艺优选规则。通过该规则，通过分析特征树中特征及特征间的拓扑信息，得到汽车覆盖件冲压工艺设计方案。
本发明着重利用STL文件及三角网格通用性这一特点，实现了汽车覆盖件特征快速识别与提取，并根据特征信息、特征拓扑关系等利用工艺规则实现冲压工艺方案设计，有利于提高工艺设计效率与工艺设计质量。它以工艺知识库为核心，在知识推理的机制支持下，依靠得到的特征树及各特征参数决策零件的冲压工艺路线，最终完成零件冲压工艺优选。本发明能够自动的从汽车覆盖件板料STL模型中提取特征并设计冲压工艺路线，可以减少工艺员大量的重复劳动，有效的提高工作效率，缩短工艺准备时间。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于STL网格特征识别的汽车覆盖件板料冲压工艺优选方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、通过CAD软件将汽车覆盖件实体模型转换为由三角网格构成的STL文件，读取STL文件，导入零件的三角网格模型，根据文件字段描述方式获取各个三角网格的顶点坐标和外法矢坐标；
S2、利用三角网格连续性、网格信息以及顶点坐标信息建立点云数据索引，读取点云信息后，获取各个三角面的法向量坐标和顶点坐标并依次给每个三角面编号，建立无冗余点坐标信息，将无冗余点坐标信息与各个三角网格的顶点坐标信息进行对比，重构三角网格拓扑关系并构造相邻三角网格组；
S3、根据边界三角网格的唯一性，提取出所有不共用的三角网格边，再按照共用顶点边相连的原则，提取的三角网格边按照端点坐标相同进行相连，直至每条边界边链均闭合且所有边界边均在各自的边界边链中，完成内外边界边数据索引的建立；
S4、利用步骤S2中组成相邻三角网格组的各三角网格的点坐标和法矢坐标计算相邻三角网格组的加权单位法矢、相邻二面角夹角和曲率，以第k个无冗余点为中心点的相邻三角网格组的加权单位法矢
Figure FDA0002168363370000011
其中，ni表示三角面组中每个三角面对应的向外的单位法矢坐标，Ai表示每个三角形的面积，相邻二面角夹角
Figure FDA0002168363370000012
其中，nk和nk-1分别表示公共边两侧每个三角面对应的向外单位法矢坐标，任意点处的曲率包括离散高斯曲率K和平均曲率H，以p点为中心点的相邻三角网格组的离散高斯曲率
Figure FDA0002168363370000013
以p点为中心点的相邻三角网格组的平均曲率
Figure FDA0002168363370000014
其中，θi表示p点对应的各个三角形内角，Ai表示每个三角形的面积，P(i)表示所有以p点为中心点的三角面顶点集合，pk-pi表示第k条公共边lk的向量坐标，αm和αk分别表示公共边对应的两个三角面内角，以二面角夹角为主、单位法矢为辅作为基准提取零件过渡边，根据设定阈值提取突变点，当公共边两侧三角面周长比大于周长阈值，则该边对应的两个顶点也为突变点，根据各个三角网格边界将得到的突变点逆合成若干条边界轮廓，即每条边界轮廓为一个分块曲面区域，实现零件曲面的区域分割，
S5、将零件的每个曲面区域的曲面信息、曲面间的拓扑关系和边界边链信息与工艺库中特征定义比对，利用不同自由曲面的高斯曲率和平均曲率的特点，将分块自由曲面分为凸型曲面、凹形曲面、大圆滑曲面或圆环曲面、平面和双曲面点五种类型，将每个曲面区域利用形状特征进行描述，记录各个特征信息和特征间的拓扑关系，完成结构特征识别；
S6、根据零件结构特征、特征信息和特征间的拓扑关系建立零件的特征树；
S7、遍历特征树，提取特征的特征标识值，根据各个特征的特征信息和特征间的拓扑关系，利用工艺知识库进行冲压工艺组合和排序，完成零件冲压工艺优选。
2.根据权利要求1所述的基于STL网格特征识别的汽车覆盖件板料冲压工艺优选方法，其特征在于，步骤S4中，相邻二面角夹角和法矢夹角取值范围为0到180度，设定阈值选取15度作为判断条件来提取突变点。
3.根据权利要求1所述的基于STL网格特征识别的汽车覆盖件板料冲压工艺优选方法，其特征在于，步骤S5中，当高斯曲率大于0、平均曲率大于0时，自由曲面为凸型曲面；当高斯曲率大于0、平均曲率小于0时，自由曲面为凹形曲面；当高斯曲率大于0、平均曲率等于0时，自由曲面为大圆滑曲面或圆环曲面；当高斯曲率等于0、平均曲率等于0时，自由曲面为平面；当高斯曲率小于0时，自由曲面为双曲面点。
4.根据权利要求1所述的基于STL网格特征识别的汽车覆盖件板料冲压工艺优选方法，其特征在于，步骤S5中，所述结构特征包括基本结构特征、功能特征和专用特征；其中，基本结构特征包括基本形状特征、底部特征和侧壁特征，基本形状特征包括平板特征、盒形特征和V形特征；底部特征包括基本平面底部形状特征、局部成形底部形状特征和外凸曲面底部形状特征，侧壁特征包括直壁特征、斜壁特征、阶梯壁特征；功能特征包括孔特征；专用特征包括天窗特征。
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