Chapitre 1 Modélisation CAO à base de « Features »
1.4 Taxonomies de features
Bien que le nombre des features soit indéfini, leur classification en groupes ayant des propriétés communes est un sujet important. Une taxonomie de features représente une structure hiérarchique de regroupement des features selon des caractéristiques communes. Le principal avantage d’une taxonomie de feature est la structuration utilisée pour classifier les features. Un autre avantage est la notion d’héritage : les propriétés des classes parents peuvent être transmises ou héritées par leurs sous-classes sans qu’elles soient explicitement répétées (Salomons, et al., 1993). Ainsi, une représentation plus compacte de la connaissance peut être effectuée. De plus, la représentation des features dans une taxonomie permettra de les identifier dans un modèle d’échange de données d’un produit (Fu, et al., 2003).
Aucun consensus n’a été élaboré pour une définition d’une taxonomie de feature. Par conséquent, différents critères ou standards peuvent mener à différentes taxonomies de features. Ces dernières peuvent être basées sur les catégories du produit (features de tôlerie, d’usinage,…), leurs applications (conception, gamme d’usinage,…) et leurs formes (prismatique, rotation, etc.). Ainsi, différents schémas de taxonomie ont été proposés en se basant sur la forme plutôt que sur l’application (Shah, et al., 1995).
Certaines de ces classifications ont été données pour des domaines particuliers. Dans le domaine d’usinage, une classification, proposée par (Gindy, 1989), définit trois catégories de features de forme : protrusion, depression, et surfaces. Protrusion et depression désignent
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des features volumiques d’ajout et d’enlèvement de la matière respectivement. Dans le domaine de la conception, une classification générique a été présentée dans (Anderson, et al., 1990), d’une façon appropriée spécialement à la modélisation d’un produit, aux features d’assemblage et aux features de tolérance. Comme illustrée dans la figure 5, cette taxonomie définit deux grandes classes de features selon le domaine d’application: les features composites et les features atomiques. Les features composites désignent spécialement les contraintes d’assemblage, « fixture », et les features décrivant la cinématique des pièces « Kinematic ». Les features atomiques désignent notamment les features de conception d’une pièce.
Figure 5. Hiérarchie de classe de features (Anderson, et al., 1990)
Dans PDES (Product Data Exchange Specification) (Dunn, 1988), une taxonomie définit les classes de features selon leur forme comme suit :
Passages : ces features comprennent les volumes négatifs qui débouchent les deux extrémités du modèle de la pièce.
Depressions : ce sont les volumes négatifs qui débouchent une des extrémités du modèle de la pièce.
Protrusions : ce sont les volumes positifs qui débouchent une des extrémités du modèle de la pièce.
Transitions : ce sont les régions résultantes du lissage de l’intersection de plusieurs régions.
Area : signifie les éléments 2D définis sur les faces du modèle de la pièce.
Deformations : concernent les opérations de changement de la forme comme la fusion et l’étirement. Features Composite Atomic Kinematic Features Fixture Node Features Volumetric Features Library Features
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(Wingard, 1991) a proposé de concevoir des taxonomies de features de forme en se basant sur leur domaine d’application. Dans cette taxonomie, représentée dans la figure 6, les features sont divisés en deux catégories : atomiques et composés. Les features de forme atomiques « atomic » sont eux-mêmes décomposés en trois sous catégories : « Part form
features », « Modifier form features » et « Grouping form features ». Les features de la
première sous-catégorie peuvent être définis indépendamment de toute forme existante, tandis que les features de la deuxième sous-catégorie dépendent d’une autre forme. La troisième sous-catégorie regroupe un ensemble d’entités contenant une signification d’ingénierie. D’autre part, les features de forme composés « compound » sont subdivisés en « Pattern
Form features » pour les features de répétition, « Complex Form Features» pour les features
basés sur des features simples, et « Assembly Form Features » pour les features d’assemblage.
Figure 6. Taxonomie de features de forme proposée par Wingard
Cependant, une classification plus complète est celle qui a été réalisée dans la partie 48 de la norme STEP (ISO 10303-48, 1992), (Standard Exchange for Product Data
Exchange), une norme pour l’échange de données qui sera étudiée dans le chapitre 2 de ce
manuscrit. Ce travail était effectué par un groupe de chercheurs afin de standardiser une ressource pour la modélisation des features de forme. Pourtant, ce travail s’est heurté à des problèmes de généralisation du modèle, et par conséquent ces difficultés ont mené à l’abandon de la finalisation de cette partie de la norme. Dans cette taxonomie, les features de forme sont classifiés selon trois types de base de features : volumétrique, transition, et répétition (pattern). Cette classification est représentée dans la figure 7 :
Atomic Form Features Compound Form Features Form Features
Modifier Form Features Grouping Form Features
Part Form Features
Pattern Form Features Complex Form Features Assembly Form Features
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Figure 7. Classification des features de forme dans la partie 48 de STEP
Les features volumétriques (a) correspondent à une approche volumique de la modélisation de produits (trou, poche, extrusion). Ils sont classifiés selon différents critères, par exemple leur forme, leur nature (ajout ou un enlèvement de la matière), etc. Les features de transition (b) correspondent à une approche surfacique de la modélisation de produits. Ils spécifient une transition entre les éléments de la topologie (arête, face, etc.…), par exemple un congé sur deux arêtes. Les features de répétition (c) : consistent en des features de forme multiples, disjoints, et volumétriques dans une répétition régulière. Elles reproduisent certains features à l’identique selon un schéma bien défini. Des exemples sont des répétitions rectangulaires et circulaires7.
Une fois les features sont définis et classifiés, leur représentation est un point d’intérêt qu’on doit prendre en considération. Etant des entités complexes, les features intègrent des informations sur la forme, ainsi que d’autres informations supplémentaires qui explicitent sa signification d’ingénierie. Cette complexité exige des techniques de représentation assez puissantes afin de maintenir la sémantique associée. C’est dans la partie suivante que nous récapitulons la représentation des features de forme.
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Un arrangement régulier de plusieurs caractéristiques individuelles d’un type commun qui a une certaine signification sémantique d’ingénierie, comme un patron circulaire de trous ;
Form Feature
Volume Feature Transition Feature Pattern
Additive Subtractive Protrusion Connector Standalone volume Depression Passage Void Edge Transition Corner
Transition Circular Array Other
Circular Flat Flat Spherical One Dimensional Three Dimensional Two Dimensional
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