特征提取技術(shù)對于信息的共享與CAD/CAM的集成具有重要意義。為了合理地提取CAD系統(tǒng)中的設(shè)計信息，給出了組合特征的概念，在此基礎(chǔ)上討論了通過特征映射提取組合特征的方法，介紹了Pro/E平臺下的組合特征提取的開發(fā)過程。最終的提取結(jié)果驗證了提取方案的合理性。

　　隨著計算機集成制造技術(shù)系統(tǒng)的不斷發(fā)展與廣泛運用，對于CAD與CAM集成的要求越來越高。CAD文件包含了零件的設(shè)計信息，這些設(shè)計信息需要轉(zhuǎn)化為制造特征才能為下游CAM系統(tǒng)所用。為了完成信息的傳遞與共享，于是引入了特征這一概念。特征提取是CAD/CAM集成的關(guān)鍵技術(shù)，特征提取的技術(shù)水平很大程度上決定了CAD/CAM集成的水平，其中組合特征的特征提取一直是一個技術(shù)難點。組合特征是由簡單特征組合而成，如槽、階梯孔、凸臺等等。作者將介紹一種基于規(guī)則與特征映射的組合特征提取方法:將設(shè)計零件進行拆分，重定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，制定相應(yīng)的特征映射規(guī)則提取出組合特征。

1、特征與特征映射的概念

　　關(guān)于特征的定義并不統(tǒng)一:具有一定拓撲關(guān)系的一組幾何特征圖素生成的幾何實體，并且對應(yīng)于零件上的一個或多個功能特征信息，通過某種特定的加工方式加工成型。特征應(yīng)該是一部件的物理組元，具有一定拓撲關(guān)系的一組幾何元素構(gòu)成的形狀實體，它對應(yīng)零件上的一個或多個功能，能夠被固定的加工方式加工成形。雖然特征的定義不完全統(tǒng)一，但特征定義的共同點可以歸結(jié)為:特征代表了零件幾何形狀的工程意義、裝配與其他的機加活動。特征可分為非幾何特征與幾何特征。其中幾何特征是指具有特定加工意義的可表達的實體。幾何特征包括簡單特征和組合特征。簡單特征可由單一的幾何表面表達，如平面、通孔、錐面等;而對于槽、階梯孔、凸臺等特征，將它們的組成表面作為一個整體來考慮更能表達其工藝意義。例如一個直槽由3個平面組成，這3個平面是在同一個車削過程中加工而得，所以將這3個平面作為一個組合特征并考慮其加工工藝。組合特征可以定義為由簡單特征組合而成，并具有相對統(tǒng)一的加工方法特征。組合特征的提取是特征提取技術(shù)的重要組成部分，通過特征映射，原本分散的簡單特征被識別為一個組合特征并代表一定的機加意義。

　　特征映射是特征提取的關(guān)鍵步驟。特征映射是以特征具有的多視域性為存在前提的，多視域性是指相同的幾何形狀由于觀察角度(即視域)的變化表達不同的意義。這種特征在不同的視域間的轉(zhuǎn)換過程被稱為特征映射[5-6]。這里所述的不同視域即為設(shè)計域和制造域，該過程可由圖1說明。

圖1 特征由設(shè)計域到制造域的映射

　　組合特征映射的難點在于:如果映射規(guī)則設(shè)計得過于簡單，則提取不夠準確，容易把簡單特征混淆成組合特征;如果映射規(guī)則設(shè)計得過于復(fù)雜，則規(guī)則條目過多，規(guī)則被證偽的可能性也相應(yīng)變大。因此合理的設(shè)計映射規(guī)則就顯得十分重要。

　　圖2所示的直槽類特征由多個獨立的面組合而成，這些獨立的平面經(jīng)過特征映射過程被識別為制造意義下的直槽。在識別組合特征時，特征映射技術(shù)要求不僅僅考慮單一的幾何表面，還要考慮面之間的關(guān)系，考慮面所包括的環(huán)以及環(huán)中每一條邊的屬性，綜合這些信息進而判斷將哪些面組合在一起并識別為一個組合特征。要實現(xiàn)這一業(yè)務(wù)目標，需要將已有的實體進行拆分并重新定義原有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，同時制定相應(yīng)的識別算法將拆分后的實體面進行重組得出準確的組合特征。組合特征的特征映射關(guān)鍵技術(shù)包括:組合特征分類，零件信息的讀取與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)重定義，規(guī)則庫的制定與特征識別算法設(shè)計。

圖2 直槽特征識別實例

4、結(jié)束語

　　三維零件的組合特征提取是CAD/CAM集成的關(guān)鍵問題，對于獲得CAD文件中的設(shè)計信息并為下游各系統(tǒng)所用具有重要意義。討論了組合特征提取中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的重定義、零件信息讀取、組合特征映射等關(guān)鍵技術(shù)，后續(xù)將根據(jù)提取的組合特征信息進行工藝決策生成加工工藝。