第3章三维几何造型技术

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1、第第第第3 3章章章章 三维几何造型技术三维几何造型技术三维几何造型技术三维几何造型技术1 3.1 几何造型概述几何造型概述 3.1.1几何造型技术几何造型技术 几何造型技术几何造型技术又称为几何建模技术，是利用计算又称为几何建模技术，是利用计算机以及图形处理技术来构造物体的几何形状，模拟物机以及图形处理技术来构造物体的几何形状，模拟物体的动、静态处理过程的技术。体的动、静态处理过程的技术。 这种技术能将物体的形状及其属性（颜色、材质、精度）存储在计算机内，形成该物体的三维几何模型，这个模型是对原物体的确切的数学描述或是对原物体某种状态的真实模拟。这个模型将为各种不同的后续应用提供信息（例如：

2、由模型产生有限元网格；由模型生成数控加工刀具轨迹，进行碰撞、干涉检验；VM；机床模型；刀具模型；夹具模型；零件模 型）。 2 几何造型系统几何造型系统：通常把能够定义、描述、生成：通常把能够定义、描述、生成几何模型，并能交互地进行编辑的系统称为几何造几何模型，并能交互地进行编辑的系统称为几何造型系统。型系统。 3 3.1.2 三维几何造型在三维几何造型在CAD/CAM中的应用中的应用 三维几何造型在三维几何造型在CAD/CAM中主要应用在设计、中主要应用在设计、图形、制造和装配四个方面。图形、制造和装配四个方面。 (1) 设计设计 能随时显示零件形状，并能利用剖切来能随时显示零件形状，并能利用

3、剖切来检查诸如壁的厚薄，孔是否相交等问题。能进行物体检查诸如壁的厚薄，孔是否相交等问题。能进行物体的物理特性计算；如计算体积、面积、重心、惯性矩的物理特性计算；如计算体积、面积、重心、惯性矩等。能检查装配中的干涉。能作运动机构的模拟等等。等。能检查装配中的干涉。能作运动机构的模拟等等。 (2) 图形图形 产生二维工程图，包括零件图，装配图产生二维工程图，包括零件图，装配图等。等。 (3) 制造制造 能利用生成的三维几何模型进行数控自能利用生成的三维几何模型进行数控自动编程及刀具轨迹的仿真。此外还能进行工艺规程设动编程及刀具轨迹的仿真。此外还能进行工艺规程设计等。计等。 (4) 装配装配 在机器

4、人及柔性制造中利用三维几何模在机器人及柔性制造中利用三维几何模 型进行装配规划、机器人视觉识别、机器人运型进行装配规划、机器人视觉识别、机器人运 动学及动力学的分析等。动学及动力学的分析等。4Solid Edge CATIAUG NXPro/EInventor目前最流行的三维CAD系统 美、法等国的美、法等国的CAD技术一直走在世界的前沿，它们拥有技术一直走在世界的前沿，它们拥有许多世界闻名的许多世界闻名的CAD/CAM系统，这些系统具备十分强大的系统，这些系统具备十分强大的 功能。功能。 国内国内:清华大学、北航、新舟、浙大、华工清华大学、北航、新舟、浙大、华工 56 3.1.3 三维几何造

5、型技术中的几何元素三维几何造型技术中的几何元素 1、点、点 几何造型中最基本的几何元素几何造型中最基本的几何元素 在自由曲线和曲面的描述中常用到：用于确定曲线和曲在自由曲线和曲面的描述中常用到：用于确定曲线和曲面的位置与形状。面的位置与形状。 2、边、边 相邻面或多个相邻面之间的交界，由两个端点定界，具相邻面或多个相邻面之间的交界，由两个端点定界，具有方向性。方向为：起点有方向性。方向为：起点 终点。终点。可为空间直线或曲线可为空间直线或曲线7 3、环、环 环是有序、有向边组成的面的封闭边界，环中的边不能相环是有序、有向边组成的面的封闭边界，环中的边不能相交，相邻两条边共享一个端点。环有内外之

6、分，如下图，环交，相邻两条边共享一个端点。环有内外之分，如下图，环还有方向性，外环按逆时针排列，内环按顺时针排列。还有方向性，外环按逆时针排列，内环按顺时针排列。 4、面、面 面是形体表面的一部分，由一个外环和若干内环界定其范面是形体表面的一部分，由一个外环和若干内环界定其范围。面有方向性，通过右手定则确定，如下图，四指方向为围。面有方向性，通过右手定则确定，如下图，四指方向为面的外环方向，拇指方向为面的正方向。面的外环方向，拇指方向为面的正方向。 一个面可以无内环，但必须一个面可以无内环，但必须 有外环，由于环具有方向性，有外环，由于环具有方向性， 所以按方向看，环的左边为面所以按方向看，环

7、的左边为面 内，环的右边为面外。内，环的右边为面外。 8 5、体、体 体是由封闭表面围成的三维几何空间。通常把具有维数一体是由封闭表面围成的三维几何空间。通常把具有维数一致的边界所定义的形体称为正则形体致的边界所定义的形体称为正则形体(又称为流形形体又称为流形形体)，如图，如图（a）所示。（）所示。（b）中图形存在悬边和悬面，维数不一致，称为）中图形存在悬边和悬面，维数不一致，称为非正则形体。（非流形形体）。非正则形体。（非流形形体）。（a）（b）9 6、外壳、外壳 外壳是指在观察方向上所能看到的形体的最大外外壳是指在观察方向上所能看到的形体的最大外轮廓线。轮廓线。 7、体素、体素 体素是指能

8、用有限个尺寸参数定位和定形的体。体素是指能用有限个尺寸参数定位和定形的体。体素通常指一些常见的可用以组合成复杂形体的简单体素通常指一些常见的可用以组合成复杂形体的简单实体，如长方体、圆柱体、圆锥体、球体、棱柱体、实体，如长方体、圆柱体、圆锥体、球体、棱柱体、圆环体等，也可以是一些扫描体或回转体。圆环体等，也可以是一些扫描体或回转体。 3.2三维几何造型系统的几种模型三维几何造型系统的几种模型 几何造型系统发展至今，先后出现了几何造型系统发展至今，先后出现了线框模型线框模型、表面模型表面模型、实体模型实体模型、特征模型特征模型等，这几种模型代表等，这几种模型代表了几何形体在计算机内的不同存储方式

9、，本节从工程了几何形体在计算机内的不同存储方式，本节从工程角度出发，介绍这几种模型的原理与计算机表达。角度出发，介绍这几种模型的原理与计算机表达。 10 3.2.1 线框模型线框模型 1、建模、建模 线框模型是用顶点和棱边表示三维形体，其棱边可以为线框模型是用顶点和棱边表示三维形体，其棱边可以为直直线、圆弧、二次曲线线、圆弧、二次曲线及及样条曲线样条曲线组成组成 。 它的计算机表示包括两方面的信息：一类是它的计算机表示包括两方面的信息：一类是几何信息几何信息，记，记录各顶点的坐标值，即顶点表；另一类是录各顶点的坐标值，即顶点表；另一类是拓扑信息拓扑信息，记录定义，记录定义每条边的两个端点，即棱

10、线表。实际物体是顶点表和棱线表相每条边的两个端点，即棱线表。实际物体是顶点表和棱线表相应的三维映象。应的三维映象。 11如下图所示为立方体线框图，采用如下图所示为立方体线框图，采用8个顶点和个顶点和12条棱边。条棱边。122 2、优缺点、优缺点优点优点1.1.结构简单，计算机内部易于表达，绘制快速；结构简单，计算机内部易于表达，绘制快速；2.物物体体的的三三维维数数据据可可以以产产生生任任意意视视图图，为为生生成成工工程程图图带带来来了方便了方便缺点缺点1.1.有有二二义义性性，缺缺少少表表面面轮轮廓廓信信息息，当当形形状状复复杂杂、棱棱线线过过多时，会引起模糊理解。多时，会引起模糊理解。 2

11、.2. 在在数数据据结结构构中中缺缺少少边边与与面面、面面与与体体之之间间关关系系的的信信息息。从从原原理理上上讲讲，此此种种模模型型不不能能消消除除隐隐藏藏线线、计计算算物物性性、生生成成数数控控加加工工刀刀具具轨轨迹迹、有有限限元元网网格格剖剖分分、物物体体干干涉涉检验等。检验等。3. 3. 缺缺少少拓拓扑扑信信息息，即即边边与与面面、面面与与体体之之间间关关系系的的信信息息，因此不能构成实体。因此不能构成实体。13 3.2.2 表面模型（表面模型（Surface Model） 1、建模、建模 表面模型也称曲面模型，通常用于构造复杂的曲面物体，表面模型也称曲面模型，通常用于构造复杂的曲面物

12、体，构造时常常利用线框功能，先构造一线框图，然后用扫描或旋构造时常常利用线框功能，先构造一线框图，然后用扫描或旋转等手段变成曲面，也可以直接利用系统提供的许多曲面图素转等手段变成曲面，也可以直接利用系统提供的许多曲面图素来建立各种曲面模型。来建立各种曲面模型。 表面模型在计算机中的存储与线框模型相比多了一个面表，表面模型在计算机中的存储与线框模型相比多了一个面表，记录了边、面间的拓扑关系。记录了边、面间的拓扑关系。 14 2、优缺点 优点：优点： (1) 能实现消隐、着色、表面积计算、二曲面求能实现消隐、着色、表面积计算、二曲面求交、数控刀具轨迹生成、有限元网格划分等。交、数控刀具轨迹生成、有

13、限元网格划分等。 (2) 擅长构造复杂的曲面物体，如模具、汽车、擅长构造复杂的曲面物体，如模具、汽车、飞机等表面。飞机等表面。 缺点：缺点： (1) 缺乏面间的拓扑关系，依然不能构成实体，缺乏面间的拓扑关系，依然不能构成实体，有时产生对物体二义性理解。有时产生对物体二义性理解。 (2) 操作比较复杂，要求操作者具备曲面建模的操作比较复杂，要求操作者具备曲面建模的 数学知识，因此要对操作者进行一定的培训。数学知识，因此要对操作者进行一定的培训。15 3.2.3 实体模型（实体模型（Solid Model） 1、建模、建模 实体模型与表面模型不同之处在于确定了表面的哪一侧存实体模型与表面模型不同之

14、处在于确定了表面的哪一侧存在实体这个问题。用有向棱边的右手法则确定所在面外法线的在实体这个问题。用有向棱边的右手法则确定所在面外法线的方向，如规定正向指向体外。如此只需将上图的面表改为如下，方向，如规定正向指向体外。如此只需将上图的面表改为如下，即可确切地分清体内体外，形成实体模型。即可确切地分清体内体外，形成实体模型。16 2、优缺点、优缺点 优点：优点： （1）包含的信息全面，不仅记录了全部几何信息，）包含的信息全面，不仅记录了全部几何信息，而且记录了全部点、线、面、体的拓扑信息。而且记录了全部点、线、面、体的拓扑信息。 （2）无二义性。可以消隐、剖切、有限元网格划）无二义性。可以消隐、剖

15、切、有限元网格划分、生成分、生成NC刀具轨迹。刀具轨迹。 （3）可计算物理特性。）可计算物理特性。 实体造型包括两部分：实体造型包括两部分： （1）体素定义和描述）体素定义和描述 （2）体素间的布尔运算（构成复杂实体的有效工）体素间的布尔运算（构成复杂实体的有效工具）具）17 3、常见体素种类、常见体素种类18 4、形体的集合运算、形体的集合运算 如果一个实体是由两个或两个以上简单体素经过集合运算如果一个实体是由两个或两个以上简单体素经过集合运算得到的，那么这个实体的表示就是布尔模型，这种集合运算叫得到的，那么这个实体的表示就是布尔模型，这种集合运算叫布尔运算。布尔运算最简单的理解就是在一个物

16、体上增加或减布尔运算。布尔运算最简单的理解就是在一个物体上增加或减少一部分。少一部分。 例如：例如：C=AB 其中其中A、B为两个实体，则为两个实体，则C为布尔模为布尔模型，型，布尔算子，它可以是布尔算子，它可以是 、。如：、。如： 二维布尔运算二维布尔运算19A 体B 体ABABABAB三维布尔运算三维布尔运算20 传统的点集之间的并、交、差运算可能改变点集的正则传统的点集之间的并、交、差运算可能改变点集的正则性质。也就是说，性质。也就是说，两个正则点集的集合运算的结果可能产生两个正则点集的集合运算的结果可能产生一个非正则点集。一个非正则点集。如图如图A A、B B两物体求交运算后，原来两物

17、体两物体求交运算后，原来两物体间互相重合的部分边界面被保留而形成悬挂面。间互相重合的部分边界面被保留而形成悬挂面。有必要对传统的点的集合运算施加一定的限制，为此定义有必要对传统的点的集合运算施加一定的限制，为此定义21线框、表面与实体模型的比较线框、表面与实体模型的比较模型表示模型表示应用范围应用范围局限性局限性二维线框二维线框画二维线框图（工程图）画二维线框图（工程图）无法观察参数的变化，不可无法观察参数的变化，不可能产生有实际意义的形体能产生有实际意义的形体三维线框三维线框画二、三维线框图画二、三维线框图不能表示实体、图形会有不能表示实体、图形会有二义性二义性表面模型表面模型艺术图形、形体

18、表面的艺术图形、形体表面的显示、数控加工显示、数控加工不能表示实体不能表示实体实体模型实体模型物性计算、有限元分析物性计算、有限元分析用集合运算构造形体用集合运算构造形体只能产生正则形体只能产生正则形体抽象形体的层次较低抽象形体的层次较低22 3.3 三维实体表示方法三维实体表示方法 目前实体造型系统开发中使用的三维实体表示方法有许多，目前实体造型系统开发中使用的三维实体表示方法有许多，广泛采用的两种方法是几何实体构造法和边界表示法。它们分广泛采用的两种方法是几何实体构造法和边界表示法。它们分别是早期和近期别是早期和近期CAD开发中三维形体表示的主要方法，其他表开发中三维形体表示的主要方法，其

19、他表示方法还有扫描表示法、八叉树表示法、基本体素表示法、空示方法还有扫描表示法、八叉树表示法、基本体素表示法、空间分割法、实体参数表示法等。间分割法、实体参数表示法等。 3.3.1几何实体构造法几何实体构造法 几何实体构造法（几何实体构造法（CSG：Constructive Solid Geometry）是用简单实体通过集合运算交、并、差构造复杂）是用简单实体通过集合运算交、并、差构造复杂实体的方法。是目前最常用的、最重要的一种三维实体表示方实体的方法。是目前最常用的、最重要的一种三维实体表示方法。严格来说法。严格来说CSG法是由简单的正则集合经过正则集合运算构法是由简单的正则集合经过正则集合

20、运算构成复杂实体的方法。成复杂实体的方法。 用用CSG法构造的实体模型在计算机中是通过用法构造的实体模型在计算机中是通过用CSG树的形树的形式加以表达的，通常采用二叉树的形式加以描述。式加以表达的，通常采用二叉树的形式加以描述。23例如：例如： 图中树叶分为两种：一种是基本体素，如图中树叶分为两种：一种是基本体素，如P1、P2、P3等；等；另一种是体素作运动变换时的参数，如平移参数另一种是体素作运动变换时的参数，如平移参数x等。图中结等。图中结点表示某种运算。有两类运算子，一类是运动运算子，如平移、点表示某种运算。有两类运算子，一类是运动运算子，如平移、旋转等，另一类是集合运算子，如旋转等，另

21、一类是集合运算子，如 *、*、*。 CSG树中的每个子树都代表一个集合，它是用算子对体系树中的每个子树都代表一个集合，它是用算子对体系 进行运算后生成的。树根就是最终拼合而成的物体。进行运算后生成的。树根就是最终拼合而成的物体。24 用用CSG树表示一个形体是无二义性的，但一个形树表示一个形体是无二义性的，但一个形体可以有不同的体可以有不同的CSG树表示，取决于使用的体素、构树表示，取决于使用的体素、构造操作方法和操作顺序。造操作方法和操作顺序。 优点：优点： (1) 数据结构比较简单，信息量小，易于管理；数据结构比较简单，信息量小，易于管理； (2) 每个每个CSG都和一个实际的有效形体相对

22、应；都和一个实际的有效形体相对应； (3) CSG树记录了形体的生成过程，可修改形体树记录了形体的生成过程，可修改形体生成的各环节以改变形体的形状。生成的各环节以改变形体的形状。 缺点：缺点： (1) 不能进行形体的局部修改，如面、边、点等；不能进行形体的局部修改，如面、边、点等； (2) 直接基于直接基于CSG表达形体，其组合运算及显示表达形体，其组合运算及显示 效率很低。效率很低。253.3.2 边界表示法边界表示法 边界表示法（边界表示法（B-rep：Boundary Representation）是以）是以边界为基础定义和描述几何形体的方法。任何一个物体均可以边界为基础定义和描述几何形

23、体的方法。任何一个物体均可以表达为一个有限数量的边界表面的集合，这个集合是封闭的，表达为一个有限数量的边界表面的集合，这个集合是封闭的，边界表面由一组面构成。这些表面可能是平面，也可能是曲面，边界表面由一组面构成。这些表面可能是平面，也可能是曲面，均有方向，明确地划分出物体的里面和外面。每个面由封闭的均有方向，明确地划分出物体的里面和外面。每个面由封闭的环确定其边界，每个环由一组边组成，每条边由两个顶点所界环确定其边界，每个环由一组边组成，每条边由两个顶点所界定，每个顶点由空间三个坐标值来确定，即：定，每个顶点由空间三个坐标值来确定，即： 物体物体 面面 封闭环封闭环 边边 点点26 边界模型

24、与表面模型区别在于边界模型的表面必须封闭、边界模型与表面模型区别在于边界模型的表面必须封闭、有向，各表面有严格的拓扑关系，形成一个整体。而表面模有向，各表面有严格的拓扑关系，形成一个整体。而表面模型可以不封闭，面的上下都可以有效，不能判断哪一侧是体型可以不封闭，面的上下都可以有效，不能判断哪一侧是体内与体外，没提供各面间相互连接的信息。内与体外，没提供各面间相互连接的信息。 B-rep法的数据结构：法的数据结构： B-rep法中要表达的信息分为两类：法中要表达的信息分为两类： 一类是几何信息一类是几何信息，它反映物体的大小及位置，例如顶点，它反映物体的大小及位置，例如顶点的坐标值，面数学表达式

25、中的具体系数等。通常用空间直角的坐标值，面数学表达式中的具体系数等。通常用空间直角坐标来表示；坐标来表示； 另一类是拓扑信息另一类是拓扑信息，是指用来说明体、面、边及顶点之间，是指用来说明体、面、边及顶点之间连接关系的这一类信息。例如面连接关系的这一类信息。例如面f1与哪些面相邻；面与哪些面相邻；面f1由那由那些边组成等等。这些都属于拓扑信息。拓扑信息常用数据结些边组成等等。这些都属于拓扑信息。拓扑信息常用数据结构来实现。采用体、面、环边和顶点表构成。即构来实现。采用体、面、环边和顶点表构成。即 面面环环边边顶点（顶点（FLEV）。 27 从理论上讲，多面体的面、边和顶点之间一共有九种拓扑从理

26、论上讲，多面体的面、边和顶点之间一共有九种拓扑关系，如图所示。图中符号关系，如图所示。图中符号“”表示指针，表示可从它的左端表示指针，表示可从它的左端求出它的右端。例如，求出它的右端。例如，ff表示由一个面找出该面所有相邻面，表示由一个面找出该面所有相邻面，面面vf则表示由一个顶点找出相交于此顶点的所有面等等。则表示由一个顶点找出相交于此顶点的所有面等等。面面邻接关系面面邻接关系面上点的关系面上点的关系面上边的关系面上边的关系点与面连接关系点与面连接关系点点连接关系点点连接关系点与边连接关系点与边连接关系边面邻接关系边面邻接关系边点连接关系边点连接关系边边连接关系边边连接关系28 在这九种不同

27、类型的拓扑关系中至少必须选择两种才能在这九种不同类型的拓扑关系中至少必须选择两种才能构成一个实体的拓扑信息。也可以存储更多的拓扑关系。如构成一个实体的拓扑信息。也可以存储更多的拓扑关系。如有名的翼边结构，它将有名的翼边结构，它将ef、ef、ee关系统统存储起来，关系统统存储起来，并以边为中心加以安排。如图：可以方便地查找到这条边有并以边为中心加以安排。如图：可以方便地查找到这条边有连接关系的上下两顶点、左右两邻面及上下左右四条邻边。连接关系的上下两顶点、左右两邻面及上下左右四条邻边。29 在在Brep表达中，简单实体的数据结构可用体、面、边、表达中，简单实体的数据结构可用体、面、边、点四个层次

28、的表描述点四个层次的表描述30 BrepBrep表示法的优点：表示法的优点： (1)(1)表表示示形形体体的的点点、线线、面面等等几几何何元元素素是是显显式式表表示示、使使得得形形体体的的显显示示很很快快并并且且很很容容易易确确定定几几何何元元素素之之间间的的连连接接关关系；系； (2)(2)可对可对BrepBrep法的形体进行多种操作和局部修改法的形体进行多种操作和局部修改 缺点：缺点： (1)(1)数数据据结结构构复复杂杂，需需要要大大量量存存储储空空间间，维维护护内内部部数数据据结构及一致性的程序较复杂；结构及一致性的程序较复杂； (2)(2)对形体的修改操作较难实现。对形体的修改操作较

29、难实现。31CSGBREP混合表示 从从用用户户进进行行造造型型的的角角度度看看，CSGCSG方方法法比比较较方方便便，从从对对形形体体的存储管理和操作的角度看，的存储管理和操作的角度看，BrepBrep法更为实用。法更为实用。 目目前前大大多多数数CADCAD系系统统都都以以CSGCSGBrepBrep的的混混合合表表示示作作为为形形体体数据表示的基础：数据表示的基础： 以以CSGCSG模模型型表表示示几几何何造造型型的的特特征征历历史史过过程程及及其其特特征征设设计计参参数；数； 用用BrepBrep模模型型维维护护详详细细的的几几何何信信息息和和显显示示、查查询询等等操操作作，同时也为布

30、尔运算提供基础。同时也为布尔运算提供基础。 32 3.3.3 扫描表示法扫描表示法 其基本原理是空间中的二维形体沿着某一路径其基本原理是空间中的二维形体沿着某一路径扫描时的运动轨迹，将定义一个三维物体。扫描时的运动轨迹，将定义一个三维物体。 用扫描法进行实体造型需要两个因素：用扫描法进行实体造型需要两个因素： 1 运动物体的形状，即基体、曲线、面。运动物体的形状，即基体、曲线、面。 2 物体运动的轨迹，称扫描轨迹，如直线或曲物体运动的轨迹，称扫描轨迹，如直线或曲线。线。 有两种扫描方法：有两种扫描方法： 在这两类扫描表示中，只要二维集合无二义性，在这两类扫描表示中，只要二维集合无二义性，实体就

31、不会有二义性。实体就不会有二义性。33 3.3.4 空间分割法空间分割法 将空间实体划分成一个一个网格化的小立方体，尺寸大将空间实体划分成一个一个网格化的小立方体，尺寸大小均相同，叫体元小均相同，叫体元(cell)，用体元重心处的，用体元重心处的(x，y，z)坐标来坐标来表示每个体元，所以实体可用三元组表示每个体元，所以实体可用三元组(x，y，z)的集合来表示。的集合来表示。 该集合可以是有序的，也可以是无序的。此法是对所给该集合可以是有序的，也可以是无序的。此法是对所给实体的近似表达，体元划分越细，则近似程度越好。实体的近似表达，体元划分越细，则近似程度越好。34 3.3.5 实体的参数表示

32、法实体的参数表示法 由于制造业中成组技术的发展、零件可以按族分类，这些由于制造业中成组技术的发展、零件可以按族分类，这些族类零件可用几个关键参数来表示。其余形状尺寸都按比例由族类零件可用几个关键参数来表示。其余形状尺寸都按比例由这些关键参数来决定。如图，只给直径这些关键参数来决定。如图，只给直径D及长度及长度L，其余尺寸，其余尺寸(图中未给图中未给)都根据都根据D、L由程序内部决定，因此当赋给一组具体由程序内部决定，因此当赋给一组具体的参数值时，一个零件的实体就生成了。建立标准件或常用件的参数值时，一个零件的实体就生成了。建立标准件或常用件图形库时时常采用这种方法。图形库时时常采用这种方法。

33、35 3.4 特征造型特征造型 随着随着CAD/DCAM技术集成化的需要和设计自动化技术技术集成化的需要和设计自动化技术的提出，人们迫切需要一种更能完整描述几何实体的实体造型的提出，人们迫切需要一种更能完整描述几何实体的实体造型技术（几何信息、拓扑信息、工艺信息），特征造型技术正是技术（几何信息、拓扑信息、工艺信息），特征造型技术正是为满足这一要求而提出来的。这种技术以为满足这一要求而提出来的。这种技术以PTC公司的公司的Pro/E为为代表。代表。 3.4.1 定义和分类定义和分类 1、定义、定义 特征造型在不同的行业和不同的条件下所给的定义有很大特征造型在不同的行业和不同的条件下所给的定义有

34、很大的差异，我们所说的特征是指零件上具有某种特定功能并能被的差异，我们所说的特征是指零件上具有某种特定功能并能被基本的加工方式加工成形的几何实体，是工程环境中能运用几基本的加工方式加工成形的几何实体，是工程环境中能运用几何和功能信息进行产品零件造型的关键要素，是集成环境中高何和功能信息进行产品零件造型的关键要素，是集成环境中高层语义信息的载体和基本运输单位。层语义信息的载体和基本运输单位。36 2、分类、分类 因特征应用阶段及目的不同而多种多样，目前尚无统一的因特征应用阶段及目的不同而多种多样，目前尚无统一的特征分类方法，从特征分类方法，从CAD/CAM集成角度出发，零件的特征类型集成角度出发

35、，零件的特征类型可分为：形状特征、精度特征、装配特征、材料特征、性能分可分为：形状特征、精度特征、装配特征、材料特征、性能分析特征和补充特征等。析特征和补充特征等。37 3.4.2 特征造型的两种方式特征造型的两种方式 1、特征识别、特征识别 是根据已有的几何模型进行相应的特征识别，是根据已有的几何模型进行相应的特征识别，并加以定义，实现特征建模。有交互式和系统自动并加以定义，实现特征建模。有交互式和系统自动识别两种方式。识别两种方式。 特征识别特征识别+特征提取特征提取 2、特征设计特征设计 基于特征的造型技术，由设计人员调用特征造基于特征的造型技术，由设计人员调用特征造型系统中的特征，通过增加、删除和修改等操作建型系统中的特征，通过增加、删除和修改等操作建立零件特征模型。它所遵循的思想是利用具有工程立零件特征模型。它所遵循的思想是利用具有工程意义与确定形状的特征直接构造零件模型。意义与确定形状的特征直接构造零件模型。 38