三维模型轻量化技术
基于轻量化三维模型的CAD／CAPP／CNC系统集成技术研究
西 北 工 业 大 学 学 报
Ｊｕ ａ ｆＮ ｒｈ ｅ ｔｒ ｏｙｅｈ ｉａ ｎｖ ｒｉ ｏ ｒ ｌｏ ｏｔｗ ｓｅｎ Ｐ ｌｔｃ ｎｃ ｌＵ ｉｅｓｔ ｎ ｙ
Ａｕ ． ２ １ ｇ ０ １
第２ ９卷第 ４期
Ｖｏ ． ９ ｏ ４ １ ２ Ｎ ．
基 于 轻 量 化 三维 模 型 的 Ｃ Ｄ Ｃ Ｐ ／ Ｎ Ａ ／ＡＰＣ Ｃ 系 统 集 成 技 术 研 究
岛” 。与采用 二维 工程 图 的传 统产 品设计 方式 相
比， 应用三维模型进行产 品设计具有其天然 的优越 性 ， 维 Ｃ Ｄ 系统在 企业 得 到 了广泛 的应 用 ， 三 Ａ 而 Ｃ Ｐ 、Ａ Ａ Ｐ Ｃ Ｍ及 Ｃ Ｃ系统却仍停 留在基于二维图的 Ｎ 传 统设计 方 式上 ， 法共 享上 游 Ｃ 无 ＡＤ系 统 的三 维 模 型信息 ， 导致系统间信息共享和交换 困难 。基于三 维产品模型的设计、 工艺规划及制造集成技术 已经 成为制造企业的迫切需求 。
基金项 目： 国家 ８３计￣ （ ０ ７ Ａ ４ ５ ３ 资助 ６ Ｊ ｌ２ ０ Ａ ０ ００ ）
作者 简介 ： 李洲洋 （９９ ）西北工业大 学讲 师 、 士 ， １７一 ， 博 主要从事 Ｃ Ｄ Ｃ Ｐ 、 Ａ 、Ａ Ｐ企业信 息化的研究 。
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大
学
学
报
第２ ９卷
关 键 词 ： 算机 输助 设 计 ， 算机 辅 助制 造 ， 算机 集 成制 造 ， 征提 取 ， 算机数 字控 制 ， 算 计 计 计 特 计 计
机辅 助 工 艺设 计 ， 型 ， 量化 三 维模 型 模 轻
中图分 类号 ：Ｈ１ ４ Ｔ ６
三维数字化设计MBD模型轻量化方法
link appraisement
王晓旭1，2张 2杨 瑞2魏千洲2
1.沈阳工业大学；
2.广东省智能制造研究所
王晓旭，女，硕士研究生，沈阳工业大学，研究方向：虚拟检测、精密控制、数字化智能制造；张昱，男，研究员，导师，研究方向：虚拟检测、精密控制、数字化智能制造。
图5 深度优先遍历结果
MBD模型冗余数据的轻量化处理
MBD模型数据的轻量化实则是对几何信息的冗余处理，这直接关系到数据压缩轻量化的压缩比率。
本文的处理方法是利用XML文件的结构特点，对冗余信息进行查找，删除，对所需的工艺信息进行添加管理。
结语本文从交通管理证件发行管理的实际业务出发，利用信息化技术手段，对交通管理证件发行管理系统进行研究，并对图7.1 压力测试结果
其系统架构、业务流程、数据交换以及统计分析进行详细阐述，
对交通管理证件的发行管理水平有很大的促进作用。
此外，本系统与公安交通管理信息系统的数据交换设计，具有较强的通用性和适用性，对于类似业务，具有一定的参考性。
基于周期性晶格的3D打印模型轻量化方法
2021年4月图 学 学 报 April2021第42卷第2期JOURNAL OF GRAPHICS V ol.42No.2基于周期性晶格的3D打印模型轻量化方法肖文磊，王志明，王世平，赵罡(北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京 100191)摘要：为了获得3D打印模型节材效果和优化的物理力学性能，从晶格的形状多变性出发，提出了一种基于晶格的3D打印轻量化结构生成方法，由此产生的轻量化结构用来替代给定模型的实体空间。
首先，提出了一种通用的晶格描述方法，进而对晶格的几何和拓扑特征进行个性化设计。
其次，通过在模型包围盒内周期性排列晶格单元，构造出了实体建模所依附的拓扑骨架结构。
接着，采用了一种基于网格拼接的直接构建STL模型的几何建模方法，其无需布尔运算即能快速获得网格质量可控的晶格实体结构。
通过实物打印验证了适用于晶格结构的3D打印成型工艺。
对5种典型晶格的几何和力学特性进行了对比分析，并作为晶格设计选用的初步依据。
结果证明，该方法在实现节材和提高模型强重比的同时，达到了保证轻量化模型的可打印性、自平衡性以及力学性能可优化等目标。
相较于以往的方法，具有多变性和效率优势，适合各种工程应用。
关键词：3D打印；轻量化模型；周期性晶格；实体建模；实物打印中图分类号：TP 751.1 DOI：10.11996/JG.j.2095-302X.2021020263文献标识码：A 文章编号：2095-302X(2021)02-0263-08A light weight method of 3D printing model based on periodic cellXIAO Wen-lei, WANG Zhi-ming, WANG Shi-ping, ZHAO Gang(School of Mechanical Engineering and Automation, Beihang University, Beijing 100191, China)Abstract: In order to obtain the material-saving effect and optimized physical and mechanical properties of 3D printing models, starting with the lattice shape variability, a lattice-based 3D printing lightweight structure generation method was proposed. The resulting lightweight structure was employed to replace the solid space of the given model.Firstly, a general unit cell description method was proposed to design the geometric and topological characteristics of unit cell. Secondly, the topology skeleton structure, on which the solid modeling was based, was constructed by periodically arranging lattice units in the bounding box of the model. Finally, a geometric modeling method based on mesh splicing was utilized to directly construct the STL model, and the lattice solid structure with controllable mesh quality can be obtained quickly without Boolean operation. The 3D printing molding process suitable for lattice structure was verified through object printing. Comparisons and analyses were conducted on the geometrical and mechanical properties of the five kinds of typical lattices serving as a preliminary basis for lattice design and selection.The examples show that this method can not only save material and improve the strength-weight ratio of the model, but also guarantee the printability, self-balancing, and the optimization of mechanical properties of the lightweight model. Compared with previous methods, it is advantageous in variability and efficiency and is applicable to various engineering applications.Keywords: 3D printing; lightweight model; periodic lattice; solid modeling; object printing收稿日期：2020-09-22；定稿日期：2020-11-16Received：22 September，2020；Finalized：16 November，2020第一作者：肖文磊(1984-)，男，江西井冈山人，副教授，博士。
基于网格分割的三维模型轻量化算法及构建
基于网格分割的三维模型轻量化算法及构建金伟祖;潘伟龙【摘要】三维建模指通过三维制作软件构建出具有三维数据的模型.三维建模技术可以大大增加物体的真实感.传统的三维建模技术首先对真实物体进行抽象,用多边形构造物体的三维模型,往往伴随着缓慢的生成速度.为保证三维建模以及模型展现的效率,三维模型的轻量化技术必不可少.基于重复的网格分割算法通过发现重复单元来提高模型展现效率,但是该算法对于单连通模型的效果不佳,因此在引入几何描述符的基础上,提出一种基于网格分割的模型轻量化算法,该算法包括网格分割,单元匹配和网格重建三个环节,算法能够发现经过旋转,缩放,平移后的重复单元,很好的提高轻量化效率.实验表明,该分割算法在网格轻量化中可以取得较高的存储压缩率.【期刊名称】《实验室科学》【年(卷),期】2015(018)005【总页数】4页(P20-23)【关键词】三维模型;模型轻量化;重复单元;网格分割【作者】金伟祖;潘伟龙【作者单位】同济大学软件学院,上海201804;同济大学软件学院,上海201804【正文语种】中文【中图分类】TP37三维模型特有的真实感，使得三维模型在各类应用决策中正得到广泛应用。
如何保证三维建模以及模型展现的效率至关重要，核心问题就是三维模型的轻量化，减少三维模型数据的存储量是研究的焦点之一。
本文具体分析了现有的、基于轻量化的模型分割算法，并分析它们各自的优劣和适用场景，最终在这些算法的基础上提出一种针对模型轻量化的网格分割算法，并以该算法为基础，提出了三维模型的轻量化构建步骤。
1 基于重复单元的轻量化研究重复单元是指模型中相同或相似的部分，这些相似的部分可以通过一系列几何变换来完成。
重复单元的轻量化是指通过提取模型中的重复单元，只保存一份模型数据和几何变换信息代替整个模型，达到大幅度减少数据存储量的目的。
在三维模型中，常常含有很多相似或者可以通过几何变换而变得相似的部分，例如一个建筑中含有很多窗口，而这些窗口模型之间是可以通过平移来转换的，即可以通过保存一份窗口模型的数据和平移信息来实现对窗口的保存，这样就可以使用更少的数据来保存窗口模型。
三维轻量化国际标准
三维轻量化国际标准一、轻量化设计轻量化设计是实现三维模型轻量化的重要环节。
在设计阶段，需要考虑到产品的强度、刚度、稳定性以及制造成本等因素，同时还要考虑到轻量化的要求。
为了实现轻量化设计，可以采用以下方法：1. 优化设计：通过改变产品的形状、尺寸和结构等参数，来减少产品的重量。
2. 精简设计：去除不必要的结构和装饰，减少产品的重量。
3. 选用高效材料：选用高效材料可以减少产品的重量，同时提高产品的性能。
二、轻量化制造轻量化制造是实现三维模型轻量化的关键环节。
在制造阶段，需要采用先进的生产工艺和技术，来保证产品的质量和轻量化要求。
为了实现轻量化制造，可以采用以下方法：1. 选用高效工艺：选用高效工艺可以减少产品的制造时间和成本，同时提高产品的精度和质量。
2. 数字化制造：通过数字化制造技术，可以实现产品的快速原型制造和生产制造，提高生产效率和质量。
3. 精密加工：采用精密加工技术，可以保证产品的尺寸和形状精度，提高产品的性能和稳定性。
三、轻量化材料轻量化材料是实现三维模型轻量化的基础。
为了实现轻量化要求，需要选用具有高强度、高刚度、低密度和高稳定性的材料。
以下是几种常用的轻量化材料：1. 高强度钢：高强度钢具有高强度和硬度，可以减少产品的重量和提高其性能。
2. 铝合金：铝合金具有低密度和高强度，可以减少产品的重量和提高其性能。
3. 碳纤维复合材料：碳纤维复合材料具有高强度、高刚度和低密度等优点，可以大幅度减少产品的重量，提高其性能和稳定性。
四、轻量化测试为了确保三维模型轻量化后的性能和质量，需要进行一系列的测试和验证。
以下是几种常用的轻量化测试方法：1. 有限元分析：通过有限元分析软件对产品进行模拟分析，可以预测其在各种工况下的应力和变形情况，以及评估其安全性和可靠性。
2. 实物测试：通过对产品进行实际的测试和验证，可以评估其性能和质量是否达到设计要求。
3. 可靠性测试：通过对产品进行长时间的测试和验证，可以评估其在长时间使用条件下的性能和稳定性。
3dtile 纹理压缩格式
3DTile 是一种用于三维模型轻量化的纹理压缩格式。
在三维建模过程中，纹理数据通常占据了模型数据的大部分，因此纹理压缩对于3DTile 格式轻量化压缩来说至关重要。
3DTile 纹理压缩格式主要采用了以下几种压缩技术：1. DXT/S3TC压缩：DXT（DirectX Texture Compression）或S3TC（S3 Texture Compression）是一种广泛使用的纹理压缩技术，主要用于实时3D 渲染。
它将纹理图像划分为4x4 的小块，并对每个小块使用相同的颜色和透明度信息进行编码。
这样可以显著地减少所需的存储空间，但可能会引入一些视觉噪声。
2. ASTC 压缩：ASTC（Adaptive Scalable Texture Compression）是由ARM 开发的一种纹理压缩技术。
与DXT/S3TC 压缩不同，ASTC 压缩可以根据需要选择不同大小的纹理块进行编码。
这使得ASTC 压缩在压缩率和视觉质量之间有更大的灵活性。
3. ETC 压缩：ETC（Ericsson Texture Compression）是另一种常用的纹理压缩技术，主要用于OpenGL 和OpenGL ES 环境。
ETC 压缩使用一种名为“修订的颜色映射”的技术来压缩纹理数据，以实现高效的压缩和良好的视觉效果。
4. PVRTC 压缩：PVRTC（PowerVR Texture Compression）是由Imagination Technologies 开发的一种纹理压缩技术，主要用于iOS 设备。
PVRTC 压缩可以提供非常高的压缩比，但需要专门的硬件支持。
5. 基于图像的压缩：除了上述针对纹理的专门压缩技术，我们也可以使用一些通用的图像压缩技术（如JPEG、PNG、WebP 等）来压缩纹理数据。
这些方法虽然在压缩比上可能不及专门的纹理压缩技术，但具有更广泛的兼容性，可以在更多的设备和环境中使用。
web环境下三维点云数据轻量化处理与模型重构方法
web环境下三维点云数据轻量化处理与模型重构方法汇报人：2023-12-12•三维点云数据概述•三维点云数据的轻量化处理•三维点云模型的重构方法目录•三维点云数据轻量化处理与模型重构的挑战与未来发展•应用案例分析01三维点云数据概述特点数据量大：通常包含成千上万个点。
结构复杂：点云数据结构复杂，需要专业的处理和分析方法。
高维度：每个点具有x、y、z三个坐标值，以及颜色、反射强度等附加信息。
定义：三维点云数据是指通过三维扫描、激光雷达等技术获取的物体表面空间坐标点的集合。
三维点云数据的定义与特点使用专业的三维扫描设备对物体进行扫描，获取物体表面的空间坐标。
三维扫描仪激光雷达图像三维重建利用激光雷达技术，对物体进行照射并分析反射光束，从而获取物体表面的空间坐标。
通过多视角图像获取物体表面信息，利用三维重建算法生成点云数据。
030201工业制造用于检测、测量、建模等工业生产流程中的质量控制和生产管理。
文化传承对历史文物和文化遗产进行数字化保存和保护，以及进行三维重建和虚拟展示。
游戏娱乐在游戏开发中用于角色建模、场景渲染等，提高游戏的真实感和沉浸感。
智能感知用于机器视觉、自动驾驶等领域，进行物体识别、跟踪和姿态估计等任务。
02三维点云数据的轻量化处理压缩算法采用无损压缩算法，如LZMA、Deflate等，对三维点云数据进行压缩，以减小数据大小和存储空间。
压缩效果通过比较压缩前后的数据大小和重构模型的质量评估压缩效果，通常以压缩比、重构模型误差等指标进行评价。
采用表面重建算法，如Poisson表面重建、Ball Pivoting等，将三维点云数据简化为更小的数据集，以减小数据大小和存储空间。
通过比较简化前后的数据大小和重构模型的质量评估简化效果，通常以数据量减少率、重构模型误差等指标进行评价。
简化效果数据简化算法采用编码算法，如Run-length encoding、Delta encoding 等，对三维点云数据进行编码，以减小数据大小和存储空间。
基于轻量化模型的三维装配工艺文件生成技术
现场 发布 ， 国 内外 学 者对 装 配 工 艺 信 息发 布 技 术
进行 了研 究 ，取 得 了一 定的研 究 成果 。王成 恩 等ｕ
和 刘 检 华 等 分 别 开 发 了专 用 的装 配 工艺 信 息 浏 览 器 ，实现 了工 艺 信 息 查 看 和装 配 仿 真 视 频 的播 放 功 能 ，然 而 ，这 种 仿 真 视频 无 法 与 现 场 装配 操
基于轻量化模型 的三维装配 工艺文件生成技术
Ｔ ｈｒ ｅｅ－ ｄｉ ｍ ｅｎ ｓｉ ｏｎａｌ ａｓ ｓｅｍ ｂｌ ｙ ｐｒ ｏｃｅｓｓ ｉｌ ｆ ｅ ｇｅｎｅｒ ａｔ ｅ ｔ ｅｃｈｎｏｌ ｏｇｙ ｂ ａｓ ｅｄ ｏｎ ｌ ｉ ｇｈｔ ｗ ｅｉ ｇｈｔ ｍｏ ｄｅｌ
Ｄ ｏ ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９ － ０ １ ３ ４ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ （ 下） ． １ ４
０ 引言
为 了提 高 装 配 质 量 和 装配 效 率 ，降 低 装 配 成 本 及 产 品的 开 发 周期 ，人 们 对 计 算机 辅 助 装 配 工 艺 设 计 进 行 了 大量 的研 究 ，在 装配 信 息建 模 、装
目前 我 国大 部分 企 业 仍 然 采 用传 统 的 二 维 工艺 文
期 内三 维 模 型 的 重 用 和共 享 ，各 软 件 厂商 推 出 了
许 多轻量化格式 ，如达索的３ ＤＸＭＬ 格 式 、 西 门 子 的Ｊ Ｔ 格 式 、Ｐ Ｔ Ｃ公 司 的Ｐ ＶＳ 格 式 、Ａｄ ｏ ｂ ｅ 的 通 用３ Ｄ（ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ａ ｌ ３ Ｄ， Ｕ３ Ｄ） 格 式 。其 中 ，Ｕ３ Ｄ格
件 ，二维 工 艺 文 件 只能 包 含文 字 描 述 、二 维 装配 图 等静 态 的二 维 工 艺 信 息 ，文 字 描 述 信 息很 难 对
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三维模型轻量化技术1 模型轻量化的必要性设计模型是一种精确的边界描述(B-rep)模型，含有大量的几何信息，在现有的计算机软硬件条件下，使用设计模型直接建立大型复杂系统装配、维修仿真模型是不可能的，因此需要使用轻量化的模型建立仿真模型，以达到对仿真模型的快速交互、渲染。
2 细节层次轻量化技术90年代中期以来，模型轻量化技术得到了快速的发展，出现了抽壳(hollow shell)技术和细节层次(Level of Details, LOD)技术。
抽壳技术只关心产品模型的几何表示而不考虑产品建模的过程信息，LOD技术将产品几何模型设定不同的显示精度和显示细节，根据观察者眼点与产品几何模型之间的距离来使用不同的显示精度，以此达到快速交互模型的目的。
LOD技术是当前可视化仿真领域中处理图形显示实时性方面十分流行的技术之一。
LOD模型就是在不影响画面视觉效果的条件下，对同一物体建立几个不同逼近精度的几何模型。
根据物体与视点的距离来选择显示不同细节层次的模型，从而加快系统图形处理和渲染的速度。
保证在视点靠近物体时对物体进行精细绘制，在远离物体时对物体进行粗略绘制，在总量上控制多边形的数量，不会出现由于显示的物体增多而使处理多边形的数量过度增加的情况，把多边形个数控制在系统的处理能力之内，这样就可以保证在不降低用户观察效果的情况下，大大减少渲染负载。
通常LOD算法包括生成、选择以及切换三个主要部分。
目前轻量化的技术有多种，具有代表性的有JT和3DXML两种。
3DXML是Dassault、微软等提出的轻量化技术，JT是JT开放组织提出的轻量化技术。
SIEMENS公司的可视化产品都采用JT技术，如我们使用的VisMockup软件。
JT技术用小平面表示几何模型，采用层次细节技术，具有较高的压缩比，模型显示速度很快。
jt、ajt模型及其结构jt模型文件是三维实体模型经过三角化处理之后得到的数据文件，它将实体表面离散化为大量的三角形面片，依靠这些三角形面片来逼近理想的三维实体模型。
模型精度不同，三角形网格的划分也各不相同。
精度越高，三角形网格的划分越细密，三角形面片形成的三维实体就越趋近于理想实体的形状。
模型曲面精度由Chordal、Angular 两个参数控制。
图1(a)，Chordal表示多边形的弦高的最大值，图1(b)，Angular表示多边形相邻弦的夹角的最大值。
?????????????????????????????? 图1 Chordal和Angular示意图jt模型有三种结构形式，都保持了原来的产品结构。
分别是：(1)Standard(标准结构形式)。
包含一个装配文件和多个零件文件，其中零件文件都放在一个和装配文件同名的目录下。
我们建立的虚拟样机模型都采用这种结构形式。
(2)Shattered(分散结构形式)。
包含多个子装配文件和多个零件文件，其中子装配文件和零件文件都放在一个目录下。
这种结构的优点是有子装配文件，并可以直接使用子装配，缺点是文件管理比较乱、不清晰。
(3)Monolithic(单一结构形式)。
所有的装配体和零部件都在一个文件中。
另外，在Word、PowerPoint文件中嵌入的jt模型也采用这种结构形式。
TessUG.config文件中的structureOption控制着jt的输出结构。
ajt是jt装配文件的文本文件，并可编辑，由装配节点和零件节点的层次构成，每个节点有位置变换信息和属性信息。
手工修改ajt文件可以改变jt装配文件各节点的位置、层次、属性、位置变换矩阵、隶属关系等。
见附录D。
jt工具集提供了如下几个命令：(1)asciitojt.exe。
将文本结构的jt装配文件转换为二进制结构的jt文件。
(2)jttoascii.exe。
将二进制结构的jt装配文件转换为文本结构的jt装配文件。
jt模型文件不能被转换为文件结构的jt文件。
(3)jtcreateassembly.exe。
将多个jt装配文件合成为一个jt装配文件。
使用该命令可以复制的设备及组件基于轻量化模型的CAD/CAPP系统集成技术研究0.引言随着计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System，CIMS)在企业中应用的不断深入，作为连接设计与制造桥梁的计算机辅助工艺设计(Computer Aided Pro cess Planning，CAPP)已经成为CIMS的关键。
在过去的几十年中，虽然计算机辅助设计(C omputer Aided Design，CAD)、CAPP和计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing，CAM)在各自领域内都得到了巨大的发展，但却是在相互独立的情况下发展起来的，忽略了各个系统之间的相互集成，出现了很多“信息化孤岛”。
制造企业越来越多地采用三维CAD进行产品设计，但基于三维模型的CAPP研究才刚刚起步，CAPP仍然沿用传统的基于二维工程图的设计方式，效率低且不直观，因此基于三维模型的CAPP已经成为企业的迫切需求。
三维模型数据繁大，处理效率低，且由于不同CAD软件产生的数据在异构平台下不兼容，导致CAD/CAPP系统间三维模型信息的交换和共享比较困难。
目前，国内外对CAD/CAPP集成的方法和关键技术进行了大量的探索和研究，如基于中间格式文件(IGES，PDES，STEP，STEP-NC)的系统集成、基于产品数据管理(Product Data Management，PDM)的集成、直接集成等，上述研究虽然取得了一定成果，但始终没有解决三维模型信息的集成和共享问题。
为方便三维模型的重用和可视化，各个主要的CAD厂商都推出了自己的轻量化格式，如达索的3DXML格式、UGS的JT格式，但不同格式在异构平台下不能够兼容。
为解决该问题，由英特尔、Adobe和微软等25家公司组成的3D工业论坛(3D Industry Forum，3DIF)同欧洲计算机制造商协会(ECMA international)联合推出了轻量化3D标准通用3D(Universal 3D，U3D)文件格式。
它通过去除与显示无关的非几何信息来简化三维模型，提高了三维模型的显示与处理效率，使得三维模型的应用延伸到了产品全生命周期内的各个阶段。
本文在研究U3D标准的基础上构建了一个基于轻量化模型的CAD/CAPP系统集成模型，并对系统集成的关键技术进行了研究。
l.基于轻量化模型的CAD/CAPP集成模型基于轻量化模型的CAD/CAPP系统集成的功能模型如图1所示，主要包括轻量化模型的生成、制造特征提取、CAPP工艺设计、CAM刀位轨迹计算和集成仿真五部分。
U3D轻最化模型中仅包含了与显示有关的几何信息，这些几何信息层次较低，不能满足CAPP系统的需求。
为使CAD/CAPP系统能够在一个较高层次上实现集成，需要从轻量化模型巾提取零件的制造特征，该制造特征不但能够表示零件的几何信息，而日.对于工艺设计所需要的形位公差、表面粗糙度、材料等非儿何信息也能够很好地进行表达。
通过制造特征提取工具，应用特征识别算法提取零件的制造特征，并为每一个制造特征加入工艺信息，建屯零件的制造特征模型，可以满足CAPP系统对信息的需求。
图1.基于轻量化模型的CAD/CAPP系统集成功能模型提取制造特征之后，结合工艺资源库中的工艺知识及企业资源的使用状况进行可视化工艺设计，确定零件的加工工序;然后由工序驱动生成数字控制(Numerical Control，NC)程序;最后基于轻营化模型财每道工序进行装夹仿真和加工过程仿真，检查加工过程中存在的问题，及时反馈给工艺设计和CAM，避免实际加工过程中造成的损失。
2.基于轻量化模型的工艺信息建模传统工艺设计中产品的信息关联性差，工艺信息模型中的尺寸公差、形位公差、表面粗糙度等非几何信息通常与三维模型分离，或者工艺信息模型中根本就不涉及三维模型。
同时，由于工艺设计过程中的信息量大、牵涉面广，而且信息的类型和关系都很复杂，难以保证工艺信息的完整性和一致性。
因此，需要建立一个统一的工艺信息模型，并采用可扩展标记语言(eXtensible Markup Language，XML)文件来表示信息，不但可以实现CAPP与CAD系统间的信息交流，还可以实现CAPP与PDM等系统的信息集成和共享。
通过对工艺设计过程涉及到的各种信息进行分析，建立了基于轻量化模型的工艺信息模型，包括制造特征模型、工艺设计模型和资源模型三个子模型，如图2所示。
图2.工艺信息模型制造特征指零件上一个具有语义的几何实体，它描述一个工件上需要加工的区域，表达一个加工过程的结果，包括材料特征、精度特征、形状特征以及该特征的加工方法。
通过对企业内所有零件的制造特征进行统计分析，获取该企业的典型制造特征，根据组成特征的面集合及其之间的拓扑关系定义制造特征的形状特征模板，并根据企业的制造资源为每一个制造特征定义相应的加工方法。
工艺设计过程是工艺信息不断产生、流转和完善的过程，工艺设计模型总体上可分为工艺规划信息、工艺设计信息和工艺过程信息。
工艺规划信息主要指零部件的工艺分工路线，根据车间的资源使用情况合理分配每个车间的任务，实现车间资源的有效利用;工艺设计信息描述零件从毛坯到成品的加工方法和过程信息，主要是一些工艺文档;工艺过程信息描述工艺状态、工艺版本及工艺更改等信息。
加工元是工艺设计模型的核心，是组成零件工艺规程的最基本单元，它是以特征为核心的、有关特征加工所需要的信息实体，包括制造特征、该特征的加工方法、加工该特征所需要的机床和刀具等制造资源以及加工该特征的加工参数等信息。
通过加工元将制造特征模型和工艺设计模型相关联，如一个外圆特征的加工方法可以包括粗车、半精车和精车三个加工元。
零件的资源模型包括制造资源和工艺资源。
制造资源包括机床设备、工艺装备、材料等;工艺资源包括典型零件工艺信息、切削参数信息等。
3.基于轻量化模型的制造特征提取及其算法基于轻量化模型制造特征的提取过程如图3所示。
轻量化模型仅包含了与显示有关的三角网格信息，这些三角网格层次较低，不便于制造特征的提取。
因此，首先需要重新表示轻量化模型，结合U3D的数据结构及工艺需求，采用边界表示法(Brep)对三维轻量化模型进行表示;其次利用制造特征提取工具，通过遍历零件的几何/拓扑信息并与制造特征库中的特征进行比较，获得零件的制造特征;最后对制造特征进行必要地编辑，加人工艺设计所需要的尺寸公差、形位公差、表面粗糙度等工艺信息。
图3.制造业特征的提取过程3.1轻量化模型的边界表示3.1.1 基于轻量化模型的几何信息提取要建立轻量化模型的边界表示模型，首先从三角网格集合中提取具有实际意义的点、线、面，建立三角网格和几何信息之间的映射关系。