CN116736795A - 基于可加工性分析的相交特征自动识别方法和系统 - Google Patents

基于可加工性分析的相交特征自动识别方法和系统 Download PDF

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CN116736795A CN202310769928.5A CN202310769928A CN116736795A CN 116736795 A CN116736795 A CN 116736795A CN 202310769928 A CN202310769928 A CN 202310769928A CN 116736795 A CN116736795 A CN 116736795A
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郭国强
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Abstract

本发明提供了一种基于可加工性分析的相交特征自动识别方法和系统，包括：步骤1：根据五轴机床刀轴摆动范围和不同加工方式的倾角范围，根据可加工性定义及加工面类型分类，得到每个表面的加工方式，结合刀具可达性几何算法，判断识别端工面；步骤2：以端工面为基准面，并通过延展基准面构造分割面；步骤3：将工序前件、工序后件求差，得到工序待加工体域，采用分割面与待加工体域求交和分割得到加工区域；步骤4：通过体域单元间依赖关系构建体域单元树，合并拥有相同依赖面的体域单元，构建相交体域，完成相交特征的识别。本发明有效解决了复杂曲面特征的体分解算法不适用的问题。

Description

基于可加工性分析的相交特征自动识别方法和系统
技术领域
本发明涉及加工特征识别技术领域，具体地，涉及一种基于可加工性分析的相交特征自动识别方法和系统。
背景技术
加工特征识别是CAM/CAPP智能化的关键技术，是数控自动编程、模型比对、工艺重用等多项技术的基础。在自动编程系统中，特征识别实现从产品几何模型到加工特征的映射，为工艺方案规划和加工区域标识提供支持。自上世纪70年代以来，相关学者发展了基于规则的方法、基于图的方法、基于痕迹的方法、基于体分解的方法、基于神经网络的方法等多种方法，特征识别技术有了很大发展。其中，体分解法以三维模型的分割和布尔运算为基础，通过零件与毛坯的布尔减运算，获取实际加工的切削体，然后通过分割、组合等操作，将切削体分解为工序切削体，得到的工序切削体与加工特征进行映射，完成加工特征的识别过程。
专利文献CN110837694A(申请号：CN201911013154.3)公开了一种回转加工特征识别方法及装置，所述方法包括：判断目标零件是否为回转类零件；若所述目标零件是回转类零件，则识别所述目标零件的所有回转面系；基于所述目标零件的每个回转面系进行回转加工特征的识别。
然而，现有的基于体分解的三维模型特征识别方法，大多数是针对三轴加工特征的，切削体的分割面也被预设为零件上的平面，分割规则没有关联零件的可加工性，因此产生了许多无意义的平面分割，算法运算量大，而且现有研究只以三轴切削体为研究对象，导致研发的算法仅能识别几何结构规则且复杂度不高的三轴加工零件，针对复杂特征尤其是相交特征和曲面特征的识别仍是该技术尚未完全解决的难点。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于可加工性分析的相交特征自动识别方法和系统。
根据本发明提供的基于可加工性分析的相交特征自动识别方法，包括：
步骤1：根据五轴机床刀轴摆动范围和不同加工方式的倾角范围，根据可加工性定义及加工面类型分类，得到每个表面的加工方式，根据表面加工方式与刀具可达性几何算法，综合判断识别端工面；
步骤2：选择端工面作为基准面，并通过延展基准面构造分割面；
步骤3：将工序前件、工序后件求差，得到工序待加工体域；采用分割面与待加工体域求交和分割得到加工区域，其中求交操作得到内外环限制的二维区域范围，分割操作得到待加工的体域单元；
步骤4：通过体域单元间依赖关系构建体域单元树，合并拥有相同依赖面的体域单元，构建相交体域，完成相交特征的识别。
优选的，所述步骤1包括：
刀轴可选方向集定义如下：在机床运动极限内，若刀轴矢量vt能通过控制机床刀轴运动到达，则称vt为刀轴可选方向，所有刀轴可选方向构成的集合称为刀轴可选方向集，用符号Vt表示；
刀具可达性定义如下：设Pf为工序后件m中表面f上一点，Vt为刀轴可选方向集，若存在vt∈Vt，且射线L(Pf,vt)与m不相交，则称点Pf具有刀具可达性，vt为Pf的可达刀轴矢量；若对任意vt∈Vt，射线L(Pf,vt)均与m相交，则称点Pf不具有刀具可达性，Pf不存在可达刀轴矢量；
零件表面加工方式分为底刃加工、侧刃加工和圆角加工；
刀轴倾角定义如下：设Pf为模型m中任意表面f上一点，vt为可达刀轴矢量，n为面f在Pf点处的体外法矢，v和n的夹角为θ，称θ为vt在点Pf处的刀轴倾角；
刀轴倾角合理区间定义如下：某种加工方式mt下，刀轴倾角θ只能在某特定范围Θmt内取值，称其为合理刀轴倾角区间；若刀轴矢量vt在点Pf的刀轴倾角属于合理刀轴倾角区间，则称v为点Pf在此加工方式mt下的合理刀轴矢量；
端工面定义如下：某种加工方式mt下，刀轴倾角θ和刀轴矢量选择的合理的情况下，由底刃加工的工序后件表面称为端工面；
端工面识别过程包括：输入给定可选加工方式序列mt1,mt2,...,mtn和工序后件表面f；按可选加工方式序列顺序分析不同加工方式下工序后件表面的可加工性；判断工序后件表面是否在某个加工方式mti下可加工，若是，则退出循环；否则，分析其在下一个加工方式mti+1下的可加工性；若工序后件表面对所有可选加工方式下都不可加工，判定其为不可加工面；
判断工序后件表面的可加工性过程为：输入刀轴可选方向集Vt，加工方式mti的合理刀轴倾角区间Θmt，工序后件表面f；在面f上获取采样点Ps，计算Ps处体外法矢n；计算集合{v|v∈Vt且<v,n>∈Θmt}；搜索和模型不发生干涉的v；如果找到，则点Ps在加工方式mt下可加工；否则点Ps不可加工，面f也不可加工；如果所有采样点Ps都可加工，则判定面f在加工方式mti下可加工；否则，面f在加工方式mti下不可加工。
优选的，所述步骤2包括：
步骤2.1：根据CAD系统接口获取基准面的几何数据，包括面类型、面法向、面轴向和面边界；
步骤2.2：根据面类型进行基准面的延展操作，如果分层基准面是平面或二次曲面的一部分，则其延展后的分层面是完整的平面或二次曲面；如果分层基准面是自由曲面，则根据自由曲面延展规则构造分割面。
优选的，所述步骤3包括：
分割面与待加工体域求交算子定义如下：设分割面l，待加工体域m，用l和m求交，记求交结果为l和m的公共面域集Fs，记做Fs＝Intersect(l,m)，称Intersect(l,m)为求交算子，并称Fs为相交面域；
面域分解算子定义如下：设相交面域集Fs由多个互不连通的面域构成，这些面域记为fd1，fd2，...，fdn，Fs分解后得到这些面域，记做(fd1，fd2，...，fdn)＝Disassemble(Fs)，其中Disassemble(Fs)为面域分解算子；
面域轮廓算子定义如下：设面域集Fs，其轮廓环集记为Cb，对面域集Fs求轮廓后得到Cb，记为Cb＝Boundary(Fs)，其中Boundary(Fs)为面域轮廓算子；
求交法求解二维加工区域流程为：输入分割面l、待加工体域m；用l求交，得到相交面域Fs＝Intersect(l,m)；逐个判断相交面域Fs的是否为有效，将有效面保留，将无效面删除；求交面轮廓Cb＝Boundary(Fs)；利用交面轮廓Cb对前件交面Fs进行负环面裁剪，裁剪结果记为Fl＝Trim(Fs,Cb)；对Fl进行面域分解，并排除无效面域，结果记为(f1,f2,…,fn)＝Disassemble(Fs)，并输出；
分割法求解体域单元的过程为：将分割面作为分割元素，将工序待加工体域作为分割对象，采用CAD系统接口执行分割操作，得到分割结果，将分割结果拆分为单个体域单元并进行单独存储。
优选的，所述步骤4包括：
对每个体域单元，按纵向依赖关系确定其依赖或被依赖的体域单元，构建树形结构，构建过程为：输入体域单元v1,v2,...,vn；提取所有体域单元下端界面构成的集合为Sd；逐个处理体域单元vi的下端界面Ddi；逐个访问体域单元vi，若vi无父域元，将其父域元设为根节点T；输出体域单元树T；
体域单元vi的下端界面Ddi处理过程为：查找工序前件和工序后件中含于Ddi的面的集合为Fdi；计算Hdi＝Ddi-Fdi；对Hdi的每个构成面域，从其中心沿Hdi在该点的体外法矢创建射线hj；用hj和Sd-Ddi求交，最近的交点记为Pk；由Pk确定体域单元vk，其中，vk为vi的子域元，i＝1,2,...,n；
通过对内外环轮廓几何关联进行分析确定依赖线和依赖面关系，对于依赖关系相同的体域单元进行合并；
依赖线定义如下：若交线li是分割面l与工序件表面上某条线lm相交的结果，则称该交线li依赖于线lm；
依赖面定义如下：若交线li是分割面l与工序件表面上某个面fm相交的结果，则称该交线li直接依赖于面fm，对交线li依赖于线lm的情况，称线lm两侧的面为交线li的间接依赖面，将直接依赖面和间接依赖面统称为交线依赖面；
通过遍历树形模型确定体域单元间的上下位置关系，结合体域单元依赖关系，构建具体的相交体域，完成相交特征的识别；
设体域单元v，其下端界面轮廓外环为Cv，根据加工特征的体域单元轮廓及纵向依赖关系，从而判别体域单元加工特征类型，
若对边e是工序后件内环构成边，且体域单元v不和其他体域单元存在依赖或被依赖关系，则体域单元v代表简单特征；
若对边e是工序后件内环构成边，且存在其他体域单元依赖体域单元v，则体域单元v代表阶梯状相交特征上层特征；
若对边e是工序后件内环构成边，且体域单元v依赖其他体域单元，则体域单元v代表阶梯状相交特征下层特征；
若对边r是工序前件外环构成边，则体域单元v代表并列状相交特征。
根据本发明提供的基于可加工性分析的相交特征自动识别系统，包括：
模块M1：根据五轴机床刀轴摆动范围和不同加工方式的倾角范围，根据可加工性定义及加工面类型分类，得到每个表面的加工方式，根据表面加工方式与刀具可达性几何算法，综合判断识别端工面；
模块M2：选择端工面作为基准面，并通过延展基准面构造分割面；
模块M3：将工序前件、工序后件求差，得到工序待加工体域；采用分割面与待加工体域求交和分割得到加工区域，其中求交操作得到内外环限制的二维区域范围，分割操作得到待加工的体域单元；
模块M4：通过体域单元间依赖关系构建体域单元树，合并拥有相同依赖面的体域单元，构建相交体域，完成相交特征的识别。
优选的，所述模块M1包括：
刀轴可选方向集定义如下：在机床运动极限内，若刀轴矢量vt能通过控制机床刀轴运动到达，则称vt为刀轴可选方向，所有刀轴可选方向构成的集合称为刀轴可选方向集，用符号Vt表示；
刀具可达性定义如下：设Pf为工序后件m中表面f上一点，Vt为刀轴可选方向集，若存在vt∈Vt，且射线L(Pf,vt)与m不相交，则称点Pf具有刀具可达性，vt为Pf的可达刀轴矢量；若对任意vt∈Vt，射线L(Pf,vt)均与m相交，则称点Pf不具有刀具可达性，Pf不存在可达刀轴矢量；
零件表面加工方式分为底刃加工、侧刃加工和圆角加工；
刀轴倾角定义如下：设Pf为模型m中任意表面f上一点，vt为可达刀轴矢量，n为面f在Pf点处的体外法矢，v和n的夹角为θ，称θ为vt在点Pf处的刀轴倾角；
刀轴倾角合理区间定义如下：某种加工方式mt下，刀轴倾角θ只能在某特定范围Θmt内取值，称其为合理刀轴倾角区间；若刀轴矢量vt在点Pf的刀轴倾角属于合理刀轴倾角区间，则称v为点Pf在此加工方式mt下的合理刀轴矢量；
端工面定义如下：某种加工方式mt下，刀轴倾角θ和刀轴矢量选择的合理的情况下，由底刃加工的工序后件表面称为端工面；
端工面识别过程包括：输入给定可选加工方式序列mt1,mt2,...,mtn和工序后件表面f；按可选加工方式序列顺序分析不同加工方式下工序后件表面的可加工性；判断工序后件表面是否在某个加工方式mti下可加工，若是，则退出循环；否则，分析其在下一个加工方式mti+1下的可加工性；若工序后件表面对所有可选加工方式下都不可加工，判定其为不可加工面；
判断工序后件表面的可加工性过程为：输入刀轴可选方向集Vt，加工方式mti的合理刀轴倾角区间Θmt，工序后件表面f；在面f上获取采样点Ps，计算Ps处体外法矢n；计算集合{v|v∈Vt且<v,n>∈Θmt}；搜索和模型不发生干涉的v；如果找到，则点Ps在加工方式mt下可加工；否则点Ps不可加工，面f也不可加工；如果所有采样点Ps都可加工，则判定面f在加工方式mti下可加工；否则，面f在加工方式mti下不可加工。
优选的，所述模块M2包括：
模块M2.1：根据CAD系统接口获取基准面的几何数据，包括面类型、面法向、面轴向和面边界；
模块M2.2：根据面类型进行基准面的延展操作，如果分层基准面是平面或二次曲面的一部分，则其延展后的分层面是完整的平面或二次曲面；如果分层基准面是自由曲面，则根据自由曲面延展规则构造分割面。
优选的，所述模块M3包括：
分割面与待加工体域求交算子定义如下：设分割面l，待加工体域m，用l和m求交，记求交结果为l和m的公共面域集Fs，记做Fs＝Intersect(l,m)，称Intersect(l,m)为求交算子，并称Fs为相交面域；
面域分解算子定义如下：设相交面域集Fs由多个互不连通的面域构成，这些面域记为fd1，fd2，...，fdn，Fs分解后得到这些面域，记做(fd1，fd2，...，fdn)＝Disassemble(Fs)，其中Disassemble(Fs)为面域分解算子；
面域轮廓算子定义如下：设面域集Fs，其轮廓环集记为Cb，对面域集Fs求轮廓后得到Cb，记为Cb＝Boundary(Fs)，其中Boundary(Fs)为面域轮廓算子；
求交法求解二维加工区域流程为：输入分割面l、待加工体域m；用l求交，得到相交面域Fs＝Intersect(l,m)；逐个判断相交面域Fs的是否为有效，将有效面保留，将无效面删除；求交面轮廓Cb＝Boundary(Fs)；利用交面轮廓Cb对前件交面Fs进行负环面裁剪，裁剪结果记为Fl＝Trim(Fs,Cb)；对Fl进行面域分解，并排除无效面域，结果记为(f1,f2,…,fn)＝Disassemble(Fs)，并输出；
分割法求解体域单元的过程为：将分割面作为分割元素，将工序待加工体域作为分割对象，采用CAD系统接口执行分割操作，得到分割结果，将分割结果拆分为单个体域单元并进行单独存储。
优选的，所述模块M4包括：
对每个体域单元，按纵向依赖关系确定其依赖或被依赖的体域单元，构建树形结构，构建过程为：输入体域单元v1,v2,...,vn；提取所有体域单元下端界面构成的集合为Sd；逐个处理体域单元vi的下端界面Ddi；逐个访问体域单元vi，若vi无父域元，将其父域元设为根节点T；输出体域单元树T；
体域单元vi的下端界面Ddi处理过程为：查找工序前件和工序后件中含于Ddi的面的集合为Fdi；计算Hdi＝Ddi-Fdi；对Hdi的每个构成面域，从其中心沿Hdi在该点的体外法矢创建射线hj；用hj和Sd-Ddi求交，最近的交点记为Pk；由Pk确定体域单元vk，其中，vk为vi的子域元，i＝1,2,...,n；
通过对内外环轮廓几何关联进行分析确定依赖线和依赖面关系，对于依赖关系相同的体域单元进行合并；
依赖线定义如下：若交线li是分割面l与工序件表面上某条线lm相交的结果，则称该交线li依赖于线lm；
依赖面定义如下：若交线li是分割面l与工序件表面上某个面fm相交的结果，则称该交线li直接依赖于面fm，对交线li依赖于线lm的情况，称线lm两侧的面为交线li的间接依赖面，将直接依赖面和间接依赖面统称为交线依赖面；
通过遍历树形模型确定体域单元间的上下位置关系，结合体域单元依赖关系，构建具体的相交体域，完成相交特征的识别；
设体域单元v，其下端界面轮廓外环为Cv，根据加工特征的体域单元轮廓及纵向依赖关系，从而判别体域单元加工特征类型，
若对边e是工序后件内环构成边，且体域单元v不和其他体域单元存在依赖或被依赖关系，则体域单元v代表简单特征；
若对边e是工序后件内环构成边，且存在其他体域单元依赖体域单元v，则体域单元v代表阶梯状相交特征上层特征；
若对边e是工序后件内环构成边，且体域单元v依赖其他体域单元，则体域单元v代表阶梯状相交特征下层特征；
若对边r是工序前件外环构成边，则体域单元v代表并列状相交特征。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明根据机床设备加工能力判断工序后件表面可加工性，并以此快速确定零件端工面，避免了传统不考虑可加工性的体分解分割面产生无意义分割的问题，简化操作流程，提升效率；
(2)本发明将体分解所采用的分割面由平面扩展到曲面，有效解决了复杂曲面特征的体分解算法不适用的问题；
(3)本发明针对航空航天大型整体性复杂结构件的特点，对槽腔、凸台、孔系等组成的相交特征识别技术进行了改进，有效解决了阶梯状和并列状相交特征的自动识别的问题，同时也兼容了非相交的简单特征；
(4)本发明提出的基于可加工性的相交特征自动识别方法及其算法能在可接受时间范围内获取质量较优的相交特征提取结果，简化数控加工CAM编程的人工交互过程，可为三维模型的智能化工艺设计系统提供支撑。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为总体流程图；
图2为刀具可达性示意图；
图3a为底刃加工刀轴倾角示意图；
图3b为侧刃加工刀轴倾角示意图；
图3c为圆角加工刀轴倾角示意图；
图4a为作差法求解待加工体域示意图；
图4b为求交得到的二维加工区域；
图5为体域单元依赖关系判定示意图；
图6a为交线依赖线示意图；
图6b为交线面赖线示意图；
图7a为简单特征示意图；
图7b为阶梯状相交特征示意图；
图7c为并列状相交特征示意图；
图7d为简单特征体域单元轮廓示意图；
图7e为阶梯状相交特征体域单元轮廓示意图；
图7f为并列状相交特征体域单元轮廓示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1：
如图1，本发明提供了一种基于可加工性分析的相交特征自动识别方法，包括如下步骤：步骤1：可加工性分析；步骤2：分割面构造；步骤3：体域单元生成；步骤4：相交体域构建。
所述步骤1包括：根据五轴机床刀轴摆动范围和不同加工方式的合理倾角范围，根据可加工性定义及加工面类型分类，得到每个表面的加工方式，根据表面加工方式与刀具可达性几何算法，综合判断识别端工面。
对刀轴可选方向集和刀具可达性进行定义：
定义1：刀轴可选方向集定义如下：在机床运动极限内，若刀轴矢量vt能通过控制机床刀轴运动到达，则称vt为刀轴可选方向，所有刀轴可选方向构成的集合，称为刀轴可选方向集，用符号Vt代表。
定义2：刀具可达性定义如下：设Pf为工序后件m中表面f上一点，Vt为刀轴可选方向集，若存在vt∈Vt，且射线L(Pf,vt)与m不相交，则称点Pf具有刀具可达性，vt为Pf的可达刀轴矢量；否则，若对任意vt∈Vt，射线L(Pf,vt)均与m相交，则称点Pf不具有刀具可达性，Pf不存在可达刀轴矢量。
刀具可达性示意图如图2所示，工序后件存在闭角，虚线为刀轴摆动极限，若强行加工A点(不可加工点)，刀具必然和工序后件发生干涉，故A点不具有刀具可达性，只有B点(可加工点)具有刀具可达性。
刀具可达性描述了工序后件表面在刀轴摆动限制、不发生干涉条件下的可加工性，当明确采用某种加工方式时，要进一步考虑加工方式对刀轴的限制。
加工方法决策，根据可加工性定义及加工面类型分类，得到每个表面的加工方式。在复杂特征数控加工过程中，零件表面加工方式分为底刃加工、侧刃加工、圆角加工，三种加工方式下刀轴倾角有较大区别。为严格描述工序后件表面在特定加工方式下的可加工性，给出定义3刀轴倾角和定义4刀轴倾角合理区间。
所述定义3，刀轴倾角定义如下：设Pf为模型m中任意表面f上一点，vt为可达刀轴矢量，n为面f在Pf点处的体外法矢，v和n的夹角为θ，称θ为vt在点Pf处的刀轴倾角。
所述定义4，刀轴倾角合理区间定义如下：某种加工方式mt下，刀轴倾角θ只能在某特定范围Θmt内取值，称其为合理刀轴倾角区间。若刀轴矢量vt在点Pf的刀轴倾角属于合理刀轴倾角区间，则称v为点Pf在此加工方式mt下的合理刀轴矢量。
三种加工方式刀轴倾角示意如图3，底刃加工是由刀具端面接触工序后件表面，此时刀轴方向与切削点法向平行或接近平行，其刀轴合理倾角区间为[0,α](α∈[0,π/2])；侧刃加工是由刀具侧面接触工序后件表面，刀轴方向与切削点法向垂直，其刀轴合理倾角区间为π/2；圆角加工则是刀具底R接触工序后件表面，刀轴方向与切削点法向既不平行也不垂直，其刀轴合理倾角区间为[α,π/2-β](α，β∈[0,π/2])。其中，α、β是为了保证算法稳定性设置的常数，一般取5°或15°。
为了描述刀具加工与工序后件表面几何的关系，对刀具切削接触的表面进行定义为定义5。
所述定义5，端工面定义如下：某种加工方式mt下，刀轴倾角θ和刀轴矢量选择的合理的情况下，由底刃加工的工序后件表面称为端工面。
由定义5知，应根据表面加工方式与刀具可达性几何算法，综合识别端工面。所以端工面识别步骤为：(1)输入给定可选加工方式序列mt1,mt2,...,mtn和工序后件表面f；(2)按可选加工方式序列顺序分析不同加工方式下工序后件表面的可加工性；(3)判断工序后件表面是否在某个加工方式mti下可加工，若是，则退出循环；否则，分析其在下一个加工方式mti+1下的可加工性；(4)若工序后件表面对所有可选加工方式下都不可加工，判定其为不可加工面。
其中，判断工序后件表面的可加工性方法为：(1)输入刀轴可选方向集Vt，加工方式mti的合理刀轴倾角区间Θmt，工序后件表面f；(2)在面f上获取采样点Ps，计算Ps处体外法矢n；(3)计算集合{v|v∈Vt且<v,n>∈Θmt}；(4)搜索和模型不发生干涉的v；如果找到，则点Ps在加工方式mt下可加工；否则点Ps不可加工，面f也不可加工；(5)如果所有采样点Ps都可加工，判定面f在加工方式mti下可加工；否则，面f在加工方式mti下不可加工。
所述步骤2包括：选择端工面作为基准面，并通过延展基准面构造分割面。
分割面延展，即基于工序后件找到端工面，延展端工面得到分层面。在五轴加工特征识别中，称用于构造分割面的工序件表面为基准面。基准面延展分为两个步骤：(1)基准面几何信息获取。根据CAD系统接口获取基准面的几何数据，包括面类型、面法向、面轴向、面边界等；(2)基准面延展。根据面类型进行基准面的延展操作，如果分层基准面是平面或圆柱面、球面、圆环面等二次曲面的一部分，则其延展后的分层面是完整的平面或二次曲面。如果分层基准面是自由曲面，则要根据切线连续或曲率连续等自由曲面延展规则构造分割面。
所述步骤3包括：将工序前件、工序后件求差，得到工序待加工体域；采用分割面与待加工体域求交和分割得到加工区域，其中求交操作得到内外环限制的二维区域范围，分割操作得到待加工的体域单元。
作差法求解待加工体域，按照本领域通用的方法，工序前件与工序后件作差形成待加工体域，作差示意如图4a所示，其中斑点阴影代表的待加工体域，然后分割面与待加工体域求交和分割得到加工区域，求交得到的二维加工区域如图4b所示。图4a中粗线轮廓为工序前件的轮廓，细线轮廓为工序后件的轮廓，工序前件与工序后件轮廓及其之间存在复杂的嵌套关系，作差后的嵌套关系转变为并行关系，简化了待加工体域识别的难度。求交求解二维加工区域后，二维区域可采用1个外环和n个内环(n≥1)进行表示。
为求解二维加工区域，给出相关算子定义包括定义6分割面与待加工体域求交算子、定义7面域分解算子、定义8面域轮廓算子。
所述定义6，分割面与待加工体域求交算子定义如下：设分割面l，待加工体域m，用l和m求交，记求交结果为l和m的公共面域集Fs，记做Fs＝Intersect(l,m)，称Intersect(l,m)为求交算子，并称Fs为相交面域。
所述定义7，面域分解算子定义如下：设相交面域集Fs由多个互不连通的面域构成，这些面域记为fd1，fd2，...，fdn，Fs分解后可得到这些面域，记做(fd1，fd2，...，fdn)＝Disassemble(Fs)，其中Disassemble(Fs)为面域分解算子。
所述定义8，面域轮廓算子定义如下：设面域集Fs，其轮廓环集(按面域分组并区分外环和内环)记为Cb，对面域集Fs求轮廓后得到Cb，记为Cb＝Boundary(Fs)，其中Boundary(Fs)为面域轮廓算子。
求交法求解二维加工区域流程，步骤如下：
Step1：输入分割面l、待加工体域m；
Step2：用l求交，得到相交面域Fs＝Intersect(l,m)；
Step3：逐个判断相交面域Fs的是否为有效，将有效面保留，将无效面删除；
Step4：求交面轮廓Cb＝Boundary(Fs)；
Step5：利用交面轮廓Cb对前件交面Fs进行负环面裁剪，裁剪结果记为Fl＝Trim(Fs,Cb)；
Step6：对Fl进行面域分解，并排除无效面域，结果记为(f1,f2,…,fn)＝Disassemble(Fs)，并输出。
分割法求解体域单元，即使用分割面针对工序待加工体域进行分割操作，得到待加工的体域单元。分为两个步骤：(1)执行分割操作，分割面作为分割元素，工序待加工体域作为分割对象，采用CAD系统接口执行分割操作，得到分割结果；(2)拆分分割对象，将分割结果拆分为单个体域单元，单独存储，以便于后续单元组合步骤。
所述步骤4包括：通过体域单元间依赖关系构建体域单元树，合并拥有相同依赖面的体域单元，构建相交体域，完成相交特征的识别。
体域单元树构建，对每个体域单元，按纵向依赖关系确定其依赖或被依赖的体域单元，构建树形结构。构建步骤为：(1)输入体域单元v1,v2,...,vn；(2)提取所有体域单元下端界面构成的集合为Sd；(3)逐个处理体域单元vi的下端界面Ddi：(4)逐个访问体域单元vi，若vi无父域元，将其父域元设为根节点T；(5)输出体域单元树T。
上述体域单元vi的下端界面Ddi(i＝1,2,...,n)处理方法为：(1)查找工序前件和工序后件中含于Ddi的面的集合为Fdi；(2)计算Hdi＝Ddi-Fdi；(3)对Hdi的每个构成面域，从其中心沿Hdi在该点的体外法矢创建射线hj；(4)用hj和Sd-Ddi求交，最近的交点记为Pk；(5)由Pk确定体域单元vk，令vk为vi的子域元，vi为vk的父域元，示意图如图5所示。
体域单元合并，通过对内外环轮廓几何关联进行分析确定依赖线和依赖面关系，对于依赖关系相同的体域单元进行合并。
设C为分割面l和某工序件m的相交轮廓，交线li(i＝1,2,..,n)是C的构成元素，根据定义9依赖线和定义10依赖面，li依赖的待加工体域m上几何元素有依赖线和依赖面两种情况。
所述定义9，依赖线定义如下：若交线li是分割面l与工序件表面上某条线lm相交的结果，则称该交线li依赖于线lm。
所述定义10，依赖面定义如下：若交线li是分割面l与工序件表面上某个面fm相交的结果，则称该交线li直接依赖于面fm。对交线li依赖于线lm的情况，称线lm两侧的面为交线li的间接依赖面，将直接依赖面和间接依赖面统称为交线依赖面。
交线依赖线与交线依赖面示意如图6所示，图6a中交线依赖于l1，同时它的依赖面为f1、f2，在图6b中交线则只依赖于面f3，没有依赖的交线。
相交特征生成，通过遍历树形模型确定体域单元间的上下位置关系，结合体域单元依赖关系，构建具体的相交体域，完成相交特征的识别。用于本专利说明的三类特征为简单特征、阶梯状相交特征、并列状相交特征，各类特征及其体域单元轮廓构成特点如图7。简单特征示意如图7a所示，其体域单元轮廓如图7d所示，不存在体域单元间纵向依赖关系；阶梯状相交特征示意如图7b所示，其体域单元轮廓如图7e所示，存在体域单元间纵向依赖关系；并列状相交特征示意如图7c所示，其体域单元轮廓如图7f所示，存在体域单元间横向依赖关系。
设体域单元v，其下端界面轮廓外环为Cv，根据加工特征的体域单元轮廓及纵向依赖关系，给出规则1、规则2、规则3、规则4，从而判别体域单元加工特征类型。
所述规则1，若对边e是工序后件内环构成边，且体域单元v不和其他体域单元存在依赖或被依赖关系，则体域单元v代表简单特征。
所述规则2，若对边e是工序后件内环构成边，且存在其他体域单元依赖体域单元v，则体域单元v代表阶梯状相交特征上层特征。
所述规则3，若对边e是工序后件内环构成边，且体域单元v依赖其他体域单元，则体域单元v代表阶梯状相交特征下层特征。
所述规则4，若对边r是工序前件外环构成边，则体域单元v代表并列状相交特征。
按以上规则开发相应的几何算法可用于构造具有无依赖关系的简单特征、上下依赖以及左右依赖关系的相交特征，适用于阶梯状和并列状槽腔、凸台、孔组成的相交特征的自动识别。
实施例2：
本发明还提供一种基于可加工性分析的相交特征自动识别系统，所述基于可加工性分析的相交特征自动识别系统可以通过执行所述基于可加工性分析的相交特征自动识别方法的流程步骤予以实现，即本领域技术人员可以将所述基于可加工性分析的相交特征自动识别方法理解为所述基于可加工性分析的相交特征自动识别系统的优选实施方式。
根据本发明提供的基于可加工性分析的相交特征自动识别系统，包括：模块M1：根据五轴机床刀轴摆动范围和不同加工方式的倾角范围，根据可加工性定义及加工面类型分类，得到每个表面的加工方式，根据表面加工方式与刀具可达性几何算法，综合判断识别端工面；模块M2：选择端工面作为基准面，并通过延展基准面构造分割面；模块M3：将工序前件、工序后件求差，得到工序待加工体域；采用分割面与待加工体域求交和分割得到加工区域，其中求交操作得到内外环限制的二维区域范围，分割操作得到待加工的体域单元；模块M4：通过体域单元间依赖关系构建体域单元树，合并拥有相同依赖面的体域单元，构建相交体域，完成相交特征的识别。
所述模块M1包括：
刀轴可选方向集定义如下：在机床运动极限内，若刀轴矢量vt能通过控制机床刀轴运动到达，则称vt为刀轴可选方向，所有刀轴可选方向构成的集合称为刀轴可选方向集，用符号Vt表示；
刀具可达性定义如下：设Pf为工序后件m中表面f上一点，Vt为刀轴可选方向集，若存在vt∈Vt，且射线L(Pf,vt)与m不相交，则称点Pf具有刀具可达性，vt为Pf的可达刀轴矢量；若对任意vt∈Vt，射线L(Pf,vt)均与m相交，则称点Pf不具有刀具可达性，Pf不存在可达刀轴矢量；
零件表面加工方式分为底刃加工、侧刃加工和圆角加工；
刀轴倾角定义如下：设Pf为模型m中任意表面f上一点，vt为可达刀轴矢量，n为面f在Pf点处的体外法矢，v和n的夹角为θ，称θ为vt在点Pf处的刀轴倾角；
刀轴倾角合理区间定义如下：某种加工方式mt下，刀轴倾角θ只能在某特定范围Θmt内取值，称其为合理刀轴倾角区间；若刀轴矢量vt在点Pf的刀轴倾角属于合理刀轴倾角区间，则称v为点Pf在此加工方式mt下的合理刀轴矢量；
端工面定义如下：某种加工方式mt下，刀轴倾角θ和刀轴矢量选择的合理的情况下，由底刃加工的工序后件表面称为端工面；
端工面识别过程包括：输入给定可选加工方式序列mt1,mt2,...,mtn和工序后件表面f；按可选加工方式序列顺序分析不同加工方式下工序后件表面的可加工性；判断工序后件表面是否在某个加工方式mti下可加工，若是，则退出循环；否则，分析其在下一个加工方式mti+1下的可加工性；若工序后件表面对所有可选加工方式下都不可加工，判定其为不可加工面；
判断工序后件表面的可加工性过程为：输入刀轴可选方向集Vt，加工方式mti的合理刀轴倾角区间Θmt，工序后件表面f；在面f上获取采样点Ps，计算Ps处体外法矢n；计算集合{v|v∈Vt且<v,n>∈Θmt}；搜索和模型不发生干涉的v；如果找到，则点Ps在加工方式mt下可加工；否则点Ps不可加工，面f也不可加工；如果所有采样点Ps都可加工，则判定面f在加工方式mti下可加工；否则，面f在加工方式mti下不可加工。
所述模块M2包括：模块M2.1：根据CAD系统接口获取基准面的几何数据，包括面类型、面法向、面轴向和面边界；模块M2.2：根据面类型进行基准面的延展操作，如果分层基准面是平面或二次曲面的一部分，则其延展后的分层面是完整的平面或二次曲面；如果分层基准面是自由曲面，则根据自由曲面延展规则构造分割面。
所述模块M3包括：
分割面与待加工体域求交算子定义如下：设分割面l，待加工体域m，用l和m求交，记求交结果为l和m的公共面域集Fs，记做Fs＝Intersect(l,m)，称Intersect(l,m)为求交算子，并称Fs为相交面域；
面域分解算子定义如下：设相交面域集Fs由多个互不连通的面域构成，这些面域记为fd1，fd2，...，fdn，Fs分解后得到这些面域，记做(fd1，fd2，…，fdn)＝Disassemble(Fs)，其中Disassemble(Fs)为面域分解算子；
面域轮廓算子定义如下：设面域集Fs，其轮廓环集记为Cb，对面域集Fs求轮廓后得到Cb，记为Cb＝Boundary(Fs)，其中Boundary(Fs)为面域轮廓算子；
求交法求解二维加工区域流程为：输入分割面l、待加工体域m；用l求交，得到相交面域Fs＝Intersect(l,m)；逐个判断相交面域Fs的是否为有效，将有效面保留，将无效面删除；求交面轮廓Cb＝Boundary(Fs)；利用交面轮廓Cb对前件交面Fs进行负环面裁剪，裁剪结果记为Fl＝Trim(Fs,Cb)；对Fl进行面域分解，并排除无效面域，结果记为(f1,f2,…,fn)＝Disassemble(Fs)，并输出；
分割法求解体域单元的过程为：将分割面作为分割元素，将工序待加工体域作为分割对象，采用CAD系统接口执行分割操作，得到分割结果，将分割结果拆分为单个体域单元并进行单独存储。
所述模块M4包括：
对每个体域单元，按纵向依赖关系确定其依赖或被依赖的体域单元，构建树形结构，构建过程为：输入体域单元v1,v2,...,vn；提取所有体域单元下端界面构成的集合为Sd；逐个处理体域单元vi的下端界面Ddi；逐个访问体域单元vi，若vi无父域元，将其父域元设为根节点T；输出体域单元树T；
体域单元vi的下端界面Ddi处理过程为：查找工序前件和工序后件中含于Ddi的面的集合为Fdi；计算Hdi＝Ddi-Fdi；对Hdi的每个构成面域，从其中心沿Hdi在该点的体外法矢创建射线hj；用hj和Sd-Ddi求交，最近的交点记为Pk；由Pk确定体域单元vk，其中，vk为vi的子域元，i＝1,2,...,n；
通过对内外环轮廓几何关联进行分析确定依赖线和依赖面关系，对于依赖关系相同的体域单元进行合并；
依赖线定义如下：若交线li是分割面l与工序件表面上某条线lm相交的结果，则称该交线li依赖于线lm；
依赖面定义如下：若交线li是分割面l与工序件表面上某个面fm相交的结果，则称该交线li直接依赖于面fm，对交线li依赖于线lm的情况，称线lm两侧的面为交线li的间接依赖面，将直接依赖面和间接依赖面统称为交线依赖面；
通过遍历树形模型确定体域单元间的上下位置关系，结合体域单元依赖关系，构建具体的相交体域，完成相交特征的识别；
设体域单元v，其下端界面轮廓外环为Cv，根据加工特征的体域单元轮廓及纵向依赖关系，从而判别体域单元加工特征类型，
若对边e是工序后件内环构成边，且体域单元v不和其他体域单元存在依赖或被依赖关系，则体域单元v代表简单特征；
若对边e是工序后件内环构成边，且存在其他体域单元依赖体域单元v，则体域单元v代表阶梯状相交特征上层特征；
若对边e是工序后件内环构成边，且体域单元v依赖其他体域单元，则体域单元v代表阶梯状相交特征下层特征；
若对边r是工序前件外环构成边，则体域单元v代表并列状相交特征。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种基于可加工性分析的相交特征自动识别方法，其特征在于，包括：
步骤1：根据五轴机床刀轴摆动范围和不同加工方式的倾角范围，根据可加工性定义及加工面类型分类，得到每个表面的加工方式，根据表面加工方式与刀具可达性几何算法，综合判断识别端工面；
步骤2：选择端工面作为基准面，并通过延展基准面构造分割面；
步骤3：将工序前件、工序后件求差，得到工序待加工体域；采用分割面与待加工体域求交和分割得到加工区域，其中求交操作得到内外环限制的二维区域范围，分割操作得到待加工的体域单元；
步骤4：通过体域单元间依赖关系构建体域单元树，合并拥有相同依赖面的体域单元，构建相交体域，完成相交特征的识别。
2.根据权利要求1所述的基于可加工性分析的相交特征自动识别方法，其特征在于，所述步骤1包括：
刀轴可选方向集定义如下：在机床运动极限内，若刀轴矢量vt能通过控制机床刀轴运动到达，则称vt为刀轴可选方向，所有刀轴可选方向构成的集合称为刀轴可选方向集，用符号Vt表示；
刀具可达性定义如下：设Pf为工序后件m中表面f上一点，Vt为刀轴可选方向集，若存在vt∈Vt，且射线L(Pf,vt)与m不相交，则称点Pf具有刀具可达性，vt为Pf的可达刀轴矢量；若对任意vt∈Vt，射线L(Pf,vt)均与m相交，则称点Pf不具有刀具可达性，Pf不存在可达刀轴矢量；
零件表面加工方式分为底刃加工、侧刃加工和圆角加工；
刀轴倾角定义如下：设Pf为模型m中任意表面f上一点，vt为可达刀轴矢量，n为面f在Pf点处的体外法矢，v和n的夹角为θ，称θ为vt在点Pf处的刀轴倾角；
刀轴倾角合理区间定义如下：某种加工方式mt下，刀轴倾角θ只能在某特定范围Θmt内取值，称其为合理刀轴倾角区间；若刀轴矢量vt在点Pf的刀轴倾角属于合理刀轴倾角区间，则称v为点Pf在此加工方式mt下的合理刀轴矢量；
端工面定义如下：某种加工方式mt下，刀轴倾角θ和刀轴矢量选择的合理的情况下，由底刃加工的工序后件表面称为端工面；
端工面识别过程包括：输入给定可选加工方式序列mt1,mt2,...,mtn和工序后件表面f；按可选加工方式序列顺序分析不同加工方式下工序后件表面的可加工性；判断工序后件表面是否在某个加工方式mti下可加工，若是，则退出循环；否则，分析其在下一个加工方式mti+1下的可加工性；若工序后件表面对所有可选加工方式下都不可加工，判定其为不可加工面；
判断工序后件表面的可加工性过程为：输入刀轴可选方向集Vt，加工方式mti的合理刀轴倾角区间Θmt，工序后件表面f；在面f上获取采样点Ps，计算Ps处体外法矢n；计算集合{v|v∈Vt且<v,n>∈Θmt}；搜索和模型不发生干涉的v；如果找到，则点Ps在加工方式mt下可加工；否则点Ps不可加工，面f也不可加工；如果所有采样点Ps都可加工，则判定面f在加工方式mti下可加工；否则，面f在加工方式mti下不可加工。
3.根据权利要求1所述的基于可加工性分析的相交特征自动识别方法，其特征在于，所述步骤2包括：
步骤2.1：根据CAD系统接口获取基准面的几何数据，包括面类型、面法向、面轴向和面边界；
步骤2.2：根据面类型进行基准面的延展操作，如果分层基准面是平面或二次曲面的一部分，则其延展后的分层面是完整的平面或二次曲面；如果分层基准面是自由曲面，则根据自由曲面延展规则构造分割面。
4.根据权利要求1所述的基于可加工性分析的相交特征自动识别方法，其特征在于，所述步骤3包括：
分割面与待加工体域求交算子定义如下：设分割面l，待加工体域m，用l和m求交，记求交结果为l和m的公共面域集Fs，记做Fs＝Intersect(l,m)，称Intersect(l,m)为求交算子，并称Fs为相交面域；
面域分解算子定义如下：设相交面域集Fs由多个互不连通的面域构成，这些面域记为fd1，fd2，...，fdn，Fs分解后得到这些面域，记做(fd1，fd2，...，fdn)＝Disassemble(Fs)，其中Disassemble(Fs)为面域分解算子；
面域轮廓算子定义如下：设面域集Fs，其轮廓环集记为Cb，对面域集Fs求轮廓后得到Cb，记为Cb＝Boundary(Fs)，其中Boundary(Fs)为面域轮廓算子；
求交法求解二维加工区域流程为：输入分割面l、待加工体域m；用l求交，得到相交面域Fs＝Intersect(l,m)；逐个判断相交面域Fs的是否为有效，将有效面保留，将无效面删除；求交面轮廓Cb＝Boundary(Fs)；利用交面轮廓Cb对前件交面Fs进行负环面裁剪，裁剪结果记为Fl＝Trim(Fs,Cb)；对Fl进行面域分解，并排除无效面域，结果记为(f1,f2,…,fn)＝Disassemble(Fs)，并输出；
分割法求解体域单元的过程为：将分割面作为分割元素，将工序待加工体域作为分割对象，采用CAD系统接口执行分割操作，得到分割结果，将分割结果拆分为单个体域单元并进行单独存储。
5.根据权利要求1所述的基于可加工性分析的相交特征自动识别方法，其特征在于，所述步骤4包括：
对每个体域单元，按纵向依赖关系确定其依赖或被依赖的体域单元，构建树形结构，构建过程为：输入体域单元v1,v2,...,vn；提取所有体域单元下端界面构成的集合为Sd；逐个处理体域单元vi的下端界面Ddi；逐个访问体域单元vi，若vi无父域元，将其父域元设为根节点T；输出体域单元树T；
体域单元vi的下端界面Ddi处理过程为：查找工序前件和工序后件中含于Ddi的面的集合为Fdi；计算Hdi＝Ddi-Fdi；对Hdi的每个构成面域，从其中心沿Hdi在该点的体外法矢创建射线hj；用hj和Sd-Ddi求交，最近的交点记为Pk；由Pk确定体域单元vk，其中，vk为vi的子域元，i＝1,2,...,n；
通过对内外环轮廓几何关联进行分析确定依赖线和依赖面关系，对于依赖关系相同的体域单元进行合并；
依赖线定义如下：若交线li是分割面l与工序件表面上某条线lm相交的结果，则称该交线li依赖于线lm；
依赖面定义如下：若交线li是分割面l与工序件表面上某个面fm相交的结果，则称该交线li直接依赖于面fm，对交线li依赖于线lm的情况，称线lm两侧的面为交线li的间接依赖面，将直接依赖面和间接依赖面统称为交线依赖面；
通过遍历树形模型确定体域单元间的上下位置关系，结合体域单元依赖关系，构建具体的相交体域，完成相交特征的识别；
设体域单元v，其下端界面轮廓外环为Cv，根据加工特征的体域单元轮廓及纵向依赖关系，从而判别体域单元加工特征类型，
若对边e是工序后件内环构成边，且体域单元v不和其他体域单元存在依赖或被依赖关系，则体域单元v代表简单特征；
若对边e是工序后件内环构成边，且存在其他体域单元依赖体域单元v，则体域单元v代表阶梯状相交特征上层特征；
若对边e是工序后件内环构成边，且体域单元v依赖其他体域单元，则体域单元v代表阶梯状相交特征下层特征；
若对边r是工序前件外环构成边，则体域单元v代表并列状相交特征。
6.一种基于可加工性分析的相交特征自动识别系统，其特征在于，包括：
模块M1：根据五轴机床刀轴摆动范围和不同加工方式的倾角范围，根据可加工性定义及加工面类型分类，得到每个表面的加工方式，根据表面加工方式与刀具可达性几何算法，综合判断识别端工面；
模块M2：选择端工面作为基准面，并通过延展基准面构造分割面；
模块M3：将工序前件、工序后件求差，得到工序待加工体域；采用分割面与待加工体域求交和分割得到加工区域，其中求交操作得到内外环限制的二维区域范围，分割操作得到待加工的体域单元；
模块M4：通过体域单元间依赖关系构建体域单元树，合并拥有相同依赖面的体域单元，构建相交体域，完成相交特征的识别。
7.根据权利要求6所述的基于可加工性分析的相交特征自动识别系统，其特征在于，所述模块M1包括：
刀轴可选方向集定义如下：在机床运动极限内，若刀轴矢量vt能通过控制机床刀轴运动到达，则称vt为刀轴可选方向，所有刀轴可选方向构成的集合称为刀轴可选方向集，用符号Vt表示；
刀具可达性定义如下：设Pf为工序后件m中表面f上一点，Vt为刀轴可选方向集，若存在vt∈Vt，且射线L(Pf,vt)与m不相交，则称点Pf具有刀具可达性，vt为Pf的可达刀轴矢量；若对任意vt∈Vt，射线L(Pf,vt)均与m相交，则称点Pf不具有刀具可达性，Pf不存在可达刀轴矢量；
零件表面加工方式分为底刃加工、侧刃加工和圆角加工；
刀轴倾角定义如下：设Pf为模型m中任意表面f上一点，vt为可达刀轴矢量，n为面f在Pf点处的体外法矢，v和n的夹角为θ，称θ为vt在点Pf处的刀轴倾角；
刀轴倾角合理区间定义如下：某种加工方式mt下，刀轴倾角θ只能在某特定范围Θmt内取值，称其为合理刀轴倾角区间；若刀轴矢量vt在点Pf的刀轴倾角属于合理刀轴倾角区间，则称v为点Pf在此加工方式mt下的合理刀轴矢量；
端工面定义如下：某种加工方式mt下，刀轴倾角θ和刀轴矢量选择的合理的情况下，由底刃加工的工序后件表面称为端工面；
端工面识别过程包括：输入给定可选加工方式序列mt1,mt2,...,mtn和工序后件表面f；按可选加工方式序列顺序分析不同加工方式下工序后件表面的可加工性；判断工序后件表面是否在某个加工方式mti下可加工，若是，则退出循环；否则，分析其在下一个加工方式mti+1下的可加工性；若工序后件表面对所有可选加工方式下都不可加工，判定其为不可加工面；
判断工序后件表面的可加工性过程为：输入刀轴可选方向集Vt，加工方式mti的合理刀轴倾角区间Θmt，工序后件表面f；在面f上获取采样点Ps，计算Ps处体外法矢n；计算集合{vv∈Vt且<v,n>∈Θmt}；搜索和模型不发生干涉的v；如果找到，则点Ps在加工方式mt下可加工；否则点Ps不可加工，面f也不可加工；如果所有采样点Ps都可加工，则判定面f在加工方式mti下可加工；否则，面f在加工方式mti下不可加工。
8.根据权利要求6所述的基于可加工性分析的相交特征自动识别系统，其特征在于，所述模块M2包括：
模块M2.1：根据CAD系统接口获取基准面的几何数据，包括面类型、面法向、面轴向和面边界；
模块M2.2：根据面类型进行基准面的延展操作，如果分层基准面是平面或二次曲面的一部分，则其延展后的分层面是完整的平面或二次曲面；如果分层基准面是自由曲面，则根据自由曲面延展规则构造分割面。
9.根据权利要求6所述的基于可加工性分析的相交特征自动识别系统，其特征在于，所述模块M3包括：
分割面与待加工体域求交算子定义如下：设分割面l，待加工体域m，用l和m求交，记求交结果为l和m的公共面域集Fs，记做Fs＝Intersect(l,m)，称Intersect(l,m)为求交算子，并称Fs为相交面域；
面域分解算子定义如下：设相交面域集Fs由多个互不连通的面域构成，这些面域记为fd1，fd2，...，fdn，Fs分解后得到这些面域，记做(fd1，fd2，...，fdn)＝Disassemble(Fs)，其中Disassemble(Fs)为面域分解算子；
面域轮廓算子定义如下：设面域集Fs，其轮廓环集记为Cb，对面域集Fs求轮廓后得到Cb，记为Cb＝Boundary(Fs)，其中Boundary(Fs)为面域轮廓算子；
求交法求解二维加工区域流程为：输入分割面l、待加工体域m；用l求交，得到相交面域Fs＝Intersect(l,m)；逐个判断相交面域Fs的是否为有效，将有效面保留，将无效面删除；求交面轮廓Cb＝Boundary(Fs)；利用交面轮廓Cb对前件交面Fs进行负环面裁剪，裁剪结果记为Fl＝Trim(Fs,Cb)；对Fl进行面域分解，并排除无效面域，结果记为(f1,f2,…,fn)＝Disassemble(Fs)，并输出；
分割法求解体域单元的过程为：将分割面作为分割元素，将工序待加工体域作为分割对象，采用CAD系统接口执行分割操作，得到分割结果，将分割结果拆分为单个体域单元并进行单独存储。
10.根据权利要求6所述的基于可加工性分析的相交特征自动识别系统，其特征在于，所述模块M4包括：
对每个体域单元，按纵向依赖关系确定其依赖或被依赖的体域单元，构建树形结构，构建过程为：输入体域单元v1,v2,...,vn；提取所有体域单元下端界面构成的集合为Sd；逐个处理体域单元vi的下端界面Ddi；逐个访问体域单元vi，若vi无父域元，将其父域元设为根节点T；输出体域单元树T；
体域单元vi的下端界面Ddi处理过程为：查找工序前件和工序后件中含于Ddi的面的集合为Fdi；计算Hdi＝Ddi-Fdi；对Hdi的每个构成面域，从其中心沿Hdi在该点的体外法矢创建射线hj；用hj和Sd-Ddi求交，最近的交点记为Pk；由Pk确定体域单元vk，其中，vk为vi的子域元，i＝1,2,...,n；
通过对内外环轮廓几何关联进行分析确定依赖线和依赖面关系，对于依赖关系相同的体域单元进行合并；
依赖线定义如下：若交线li是分割面l与工序件表面上某条线lm相交的结果，则称该交线li依赖于线lm；
依赖面定义如下：若交线li是分割面l与工序件表面上某个面fm相交的结果，则称该交线li直接依赖于面fm，对交线li依赖于线lm的情况，称线lm两侧的面为交线li的间接依赖面，将直接依赖面和间接依赖面统称为交线依赖面；
通过遍历树形模型确定体域单元间的上下位置关系，结合体域单元依赖关系，构建具体的相交体域，完成相交特征的识别；
设体域单元v，其下端界面轮廓外环为Cv，根据加工特征的体域单元轮廓及纵向依赖关系，从而判别体域单元加工特征类型，
若对边e是工序后件内环构成边，且体域单元v不和其他体域单元存在依赖或被依赖关系，则体域单元v代表简单特征；
若对边e是工序后件内环构成边，且存在其他体域单元依赖体域单元v，则体域单元v代表阶梯状相交特征上层特征；
若对边e是工序后件内环构成边，且体域单元v依赖其他体域单元，则体域单元v代表阶梯状相交特征下层特征；
若对边r是工序前件外环构成边，则体域单元v代表并列状相交特征。
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