CN110287521A - 一种模具镶块边界自动生成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模具镶块边界自动生成方法，包括如下步骤：输入元素；区域分类特征；不同属性元素分类；优化决定元素；决定元素产生边界数据；符合评价的交互边界数据；符合设计规范的划分结果数据。本发明通过自动识别设计元素和形位尺寸、自动交互零件间关系实现模具镶块边界的智能设计，不需要人工去识别和设计计算，镶块边界会根据不同的输入，经过一系列数学模型的计算，自动产生模具所需的镶块边界并确定其位置关系，大量消除了设计人员的重复劳动，大大提高了设计效率。

Description

一种模具镶块边界自动生成方法
技术领域
本发明涉及智能模具设计与制造技术，特别涉及一种模具镶块边界自动生成方法。
背景技术
在目前的模具设计技术中，对于镶块的设计一般由设计人员根据工艺和工业需求人工划分镶块，而这些镶块的分割方式和尺寸完全由人工凭经验主观判定，同时往往需要多次修改之后，才能得到相对完善的镶块方案，而且设计的正确性和合理性需要人工循环试错来得到最终的结果，一旦设计元素稍作改变就需要从头重新设计，不但设计人员的工作重复性高，设计效率低，而且费时费力。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种模具镶块边界自动生成方法，以通过自动识别设计元素和形位尺寸、自动交互零件间关系实现模具镶块边界的智能设计。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种模具镶块边界自动生成方法，该方法包括如下步骤：
A、输入元素；
B、区域分类特征：根据不同区域的约束条件，用合并选择算法重新计算得出融合后的元素特征集；
C、不同属性元素分类：按设计分类机制，通过选择分类算法对区域分类后的元素特征集进行处理，得出包括普通元素、影响元素、决定元素在内的若干不同属性的元素集；
D、优化决定元素：根据模具特点和属性，选择不同的镶块边界评价参数，按设计评价算法计算评价指标的权重，并输出评价和优化指标，通过约束筛选法和变异求解法对决定元素进行重新审核，根据审核结果对决定元素集进行遗传优化；
E、决定元素产生边界数据：对各个排序的各元素节点进行搜索比较，确定每个决定元素衍生出的合理边界数据，并根据影响元素列出约束条件，对边界数据进行优化处理；
F、符合评价的交互边界数据：根据镶块划分特性，自动选择组合评价算法，然后通过交互计算输出多组解，通过权重计算法得出一组符合评价机制的决定元素边界数据的最优解；
G、符合设计规范的划分结果数据：运用穷举法，对决定元素边界数据的最优解进行递归循环计算，得出所有可能的划分方案，根据约束满足和特征分析对输入特征进行投影、均分、求值处理，选择满足设计规则的结果，通过标准差计算法和冒泡排序法对结果标准差进行从小到大排序，从而得到最优解。
上述的模具镶块边界自动生成方法，作为一种优选方案，步骤A所述的输入元素包括：点集(PointCloud)、模具其他结构黑区集(BlankOther)。
上述的模具镶块边界自动生成方法，在一些实施方式中，步骤C所述的普通元素包括其他参与计算的一般元素，如参考线或构造线；所述的影响元素包括曲率变化较缓数据及特征、法线角度变化数据及特征；所述的决定元素包括材料决定数据及特征、曲率变化急剧的数据及特征。
本发明的实现方案是将输入的原始设计元素代入到镶块边界的数学模型中，通过提取特征、采样计算等一系列过程，实现从原始设计元素——衍生设计元素——零部件所需的参数集、图形集等的变化。再通过与三维设计软件的接口进行数据交互，在设计软件中生成可见的零部件三维模型。
本发明具有如下有益效果：
1)相对于人工设计：不需要人工去识别和设计计算，镶块边界会根据不同的输入，经过一系列数学模型的计算，自动产生模具所需的镶块边界并确定其位置关系，大量消除设计人员的重复劳动，提高设计效率，可以更快地验证产品(及产品工艺)设计的正确性。
2)相对于传统设计：输入元素的改变牵一发而动全身，本发明只需带入参数进行替换、计算、更新即可，无需另起炉灶，省时省力。本发明能适应设计原始输入的随机性，各步骤算法有较强的适应性，特别微化和采样算法普适性强，例如提取出来的用于分类的特征集，是在一定数学模型下经过大量运算得到的，而这种计算(以及基于这种计算的衍生)是适用于模具设计中的绝大部分场景的。
本发明能适应设计环境的复杂性，空间中并不是只有镶块模块，还有很多其他零部件，比如：筋、螺钉、主体等等，都与镶块模块有不可分割的关系，这时要通过一系列计算判断，得到哪些零部件之间有逻辑或形位上的关联(或冲突)，因为其他与镶块模块相关或冲突的零部件也是随输入变化而变化的，对算法本身而言也就是随机的，所以计算、检索、判断的方法都有普适性。单一数学模型的适应性都是有限的，底层系统得出某一步的输出结果，其实是若干数学模型综合计算的结果。
在此之前的与本发明最相近似的方案，只是针对某些知识点，做了一些散碎的参数化模型，对于输入的随机性，以及因此带来的环境(相对某个部件而言)的复杂性，没有用数学模型去解决。还是只能通过人工判定，人工循环试错来得到最终的结果(做某一个知识点的模型相对容易，但要把这个知识点关联到随机环境中，就困难多了。所以我们的系统模块也是环境越复杂，需要计算的时间越久)。
3)自身学习和升级的能力：输出的零部件“形”和“位”的合理性，可随着对数学模型的监督，修正提高。随着系统所知的样本增多，通过学习过程，系统输出的适应性和合理性会不断提高。本发明可以不断解决系统的不适应问题，知识积累更为容易；不需要人工试错，在大大提高设计效率和合理性的同时，系统将以极快的速度和效率进行学习和知识积累，可以更快更好地输出设计结果。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对发明作进一步详细的说明。
图1示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的一种模具镶块边界自动生成方法的流程示意图。
参照图1，一种模具镶块边界自动生成方法，包括如下步骤：
步骤101：输入元素；所述的元素包括点集(PointCloud)或模具其他结构黑区集(BlankOther)。所述的输入元素由需要划分镶块的特征线得到。
步骤102：区域分类特征：根据不同区域的约束条件，用合并选择算法重新计算得出融合后的元素特征集(MergePointCloud)。
步骤103：不同属性元素分类：按设计分类机制，例如：尺寸约束，逻辑关系等，通过选择分类算法对区域分类后的元素特征集进行处理，得出若干不同属性的元素集(DifferElement)。
影响矩阵公式为：
其中：i,j为元素在矩阵中的坐标；D为不同属性的元素阵列；u为元素的序列号；I为全部元素阵列。
指标权重公式为：
其中：Wi为属性类别权重；i为序列；l及u为该属性类别位置索引。
步骤104：优化决定元素：根据模具特点和属性，选择不同的镶块边界评价参数，按设计评价算法计算评价指标的权重，并输出评价和优化指标，例如尺寸范围，最小设计原则下的不同约束条件等，通过约束筛选法和变异求解法对决定元素进行重新审核，根据审核结果对决定元素集进行遗传优化，可能产生添加、移位或移除等处理。
约束代数方程组遍历次数：
其中：M为所有约束条件的总数；k为第几号约束条件。
步骤105：决定元素产生边界数据：对各个排序的各元素节点进行搜索比较，确定每个决定元素衍生出的合理边界数据，并根据影响元素列出约束条件，对边界数据进行优化，包括移位、保持、重新回溯搜索等处理。
步骤106：符合评价的交互边界数据：根据镶块划分特性，自动选择组合评价算法，例如：尺寸范围、材料利用率、均匀性等等组合。然后通过交互计算输出多组解，通过权重计算法得出一组符合评价机制的决定元素边界数据的最优解。
步骤107：符合设计规范的划分结果数据：运用穷举法，对决定元素边界数据的最优解进行递归循环计算，得出所有可能的划分方案(2n种)，根据约束满足和特征分析对输入特征进行投影、均分、求值等处理。选择满足设计规则的结果，通过标准差计算法和冒泡排序法对结果标准差进行从小到大排序，从而得到最优解。平均数：标准差：差值越小，波动越小，越符合镶块划分要求。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种模具镶块边界自动生成方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、输入元素；
B、区域分类特征：根据不同区域的约束条件，用合并选择算法重新计算得出融合后的元素特征集；
C、不同属性元素分类：按设计分类机制，通过选择分类算法对区域分类后的元素特征集进行处理，得出包括普通元素、影响元素、决定元素在内的若干不同属性的元素集；
D、优化决定元素：根据模具特点和属性，选择不同的镶块边界评价参数，按设计评价算法计算评价指标的权重，并输出评价和优化指标，通过约束筛选法和变异求解法对决定元素进行重新审核，根据审核结果对决定元素集进行遗传优化；
E、决定元素产生边界数据：对各个排序的各元素节点进行搜索比较，确定每个决定元素衍生出的合理边界数据，并根据影响元素列出约束条件，对边界数据进行优化处理；
F、符合评价的交互边界数据：根据镶块划分特性，自动选择组合评价算法，然后通过交互计算输出多组解，通过权重计算法得出一组符合评价机制的决定元素边界数据的最优解；
G、符合设计规范的划分结果数据：运用穷举法，对决定元素边界数据的最优解进行递归循环计算，得出所有可能的划分方案，根据约束满足和特征分析对输入特征进行投影、均分、求值处理，选择满足设计规则的结果，通过标准差计算法和冒泡排序法对结果标准差进行从小到大排序，从而得到最优解。
2.根据权利要求1所述的模具镶块边界自动生成方法，其特征在于，步骤A所述的元素包括：点集、模具其他结构黑区集。
3.根据权利要求1所述的模具镶块边界自动生成方法，其特征在于，步骤C所述的普通元素包括其他参与计算的一般元素，如参考线或构造线；所述的影响元素包括曲率变化较缓数据及特征、法线角度变化数据及特征；所述的决定元素包括材料决定数据及特征、曲率变化急剧的数据及特征。
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