CN103679811B - 多曲面实体化建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多曲面实体化建模方法。该多曲面实体化建模方法包括：预处理步骤：对曲面进行合并处理；自适应处理步骤：根据合并处理后的曲面与相配合的预存实体之间的相互关系对曲面进行衔接处理；实体化步骤：将衔接处理后的曲面实体化，并将曲面实体化后得到的实体与相配合的预存实体进行合并。根据本发明的多曲面实体化建模方法，能够解决现有技术中复杂曲面建模时间较长的问题。

Description

多曲面实体化建模方法

技术领域

本发明涉及曲面建模领域，具体而言，涉及一种多曲面实体化建模方法。

背景技术

随着三维CAD软件在制造业的广泛应用，软件所处理的模型也越来越复杂。最初的CAD系统仅仅是基本形状的布尔运算；随着自由曲线曲面基础理论的发展，CAD系统已经能够生成包含T样条曲线在内的各种复杂曲面组成的模型。自由曲面不仅仅在外观上有更好的光顺性，在工业产品的特殊领域也有重要的作用，比如水泵泵体，飞机机翼的曲面要求有较好的流体力学性能；大型工程机械在力学方面要有较好的稳定性；这些都是经过严密的工程计算得出的最佳曲面形状，决定了工业产品的关键质量指标。

正因为曲面形状的重要性，一些关键的曲面往往在产品设计中是独立的设计步骤，或者由科研机构或者上游厂商提供，因此曲面建模结果与后续建模步骤的衔接往往是工业设计中的关键一步。然而当前曲面建模结果与后续建模步骤的衔接效率却不高，甚至成为设计工作效率的瓶颈，曲面越复杂，后续建模的时间也成倍增长。

发明内容

本发明旨在提供一种多曲面实体化建模方法，以解决现有技术中复杂曲面建模时间较长的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种多曲面实体化建模方法，包括：预处理步骤：对曲面进行合并处理；自适应处理步骤：根据预处理后的曲面与相配合的预存实体之间的相互关系对曲面进行衔接处理；实体化步骤：将衔接处理后的曲面实体化，并将曲面实体化后得到的实体与相配合的预存实体进行合并。

进一步地，预处理步骤包括：曲面缝合步骤：将待处理曲面进行缝合操作；曲面合并步骤：将相连接的多个待处理曲面合并为一个曲面。

进一步地，预处理步骤还包括：在曲面预步骤之后，检测预处理后的曲面是否自相交，如果自相交，输出错误处理信号。

进一步地，自适应处理步骤包括：检测预预处理后的曲面与相配合的预存实体之间的相互关系；根据预处理后的曲面与相配合的预存实体的相互关系对预处理后的曲面进行衔接处理，使预处理后的曲面与相配合的预存实体之间衔接；其中，预处理后的曲面与相配合的预存实体之间的相互关系包括曲面与实体不相交和曲面与实体相交。

进一步地，当检测到预处理后的曲面与相配合的预存实体之间不相交时，对预处理后的曲面进行延伸和/或裁剪操作，使预处理后的曲面与相配合的预存实体之间衔接。

进一步地，当检测到预处理后的曲面与相配合的预存实体之间不相交时，对相配合的预存实体进行延伸和/或裁剪操作，使预处理后的曲面与相配合的预存实体之间衔接。

进一步地，当对相配合的预存实体进行延伸和/或裁剪操作后，预处理后的曲面与相配合的预存实体之间仍不衔接时，对距相配合的预存实体最近的曲面进行延伸操作。

进一步地，多曲面实体化建模方法还包括：对预处理步骤、自适应处理步骤和实体化步骤分别进行关系检测，并输出检测结果。

进一步地，关系检测的种类包括：曲面与曲面相交、曲面自相交和缝隙超过容忍限度。

进一步地，输出检测结果的步骤包括：当检测到曲面与曲面相交时，输出曲面交线；当检测到曲面自相交时，输出自相交线；当检测到预处理后的曲面无法进行实体化操作时，显示最近的图元和预处理后的曲面之间的最小距离。

应用本发明的技术方案，多曲面实体化建模方法包括：预处理步骤：对曲面进行合并处理；自适应处理步骤：根据预处理后的曲面与相配合的预存实体之间的相互关系对曲面进行衔接处理；实体化步骤：将衔接处理后的曲面实体化，并将曲面实体化后得到的实体与相配合的预存实体进行预。采用本发明的方案进行曲面实体化的操作，可以对曲面之间的预以及曲面与实体之间的预分开处理，降低处理难度，且能够通过自适应处理步骤来减少曲面的建模特征，因此能够提高多曲面建模效率，减少复杂曲面的建模时间。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的实施例的多曲面实体化建模流程图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，根据本发明的实施例，多曲面实体化建模方法包括：预处理步骤：对曲面进行合并处理；自适应处理步骤：相配合的预存实体根据预处理后的曲面与相配合的预存实体之间的相互关系对曲面进行衔接处理；实体化步骤：将衔接处理后的曲面实体化，并将曲面实体化后得到的实体与相配合的预存实体进行合并。

由于需要进行预处理的为多个曲面，这些曲面形成曲面几何，这些曲面之间有些可以进行合并处理，有些不能够进行合并处理，合并处理的曲面之间也可能并不相连，因此，在预处理步骤中，需要对相互之间相连接的曲面进行合并，使得能够合并处理的曲面之间进行合并处理，不能够进行合并处理的曲面不去处理，最终获得预处理后的曲面集合，预处理后的曲面集合可以仍然包括多个分散的曲面。

在对多个曲面进行预处理时，该预处理步骤包括：曲面缝合步骤：将待处理曲面进行缝合操作；曲面合并步骤：将相连接的多个待处理曲面合并为一个曲面。对于相交的曲面体而言，单纯的曲面缝合是不能将交叉的曲面缝合到一起的，但是考虑到它们与下面的实体的关系，可以仅仅取它们的曲面包络进行曲面缝合。将待处理曲面进行缝合操作，可以使得每个待合并的曲面在合并之前能够形成一个完整的曲面，从而可以把模型复杂化降低，减少预处理后的曲面在最后实体化的过程中的建模特征，提高后续建模效率。

优选地，预处理步骤还包括：在曲面合并步骤之后，检测预处理后的曲面是否自相交，如果自相交，输出错误处理信号。此时可以根据检测的结果对预处理后的曲面继续进行处理，消除自相交特征，进一步降低预处理后的曲面的复杂度，减少后续建模过程中的建模特征，减少后续建模处理步骤，使得预处理后的曲面自身形成一个具有完整特征的曲面。

在完成上述的曲面合并预处理步骤之后，需要对预处理后的曲面进行自适应处理，以使预处理之后的曲面能够自动适应系统中预存的实体，从而可以使曲面与预存的实体之间实现衔接，在此过程中，可以完成曲面相对于预存实体之间的自适应处理，使得曲面可以作用到预存实体上，使得处理后的曲面直接与预存实体之间实现衔接，而无需在后续步骤中对曲面进行修改。由于自适应处理过程中无需提取后续建模的模型信息，以及其它相关处理步骤，因此可以减少建模特征，并减少后续修改曲面参数所带来的麻烦，提高建模效率。

在本实施例中，自适应处理步骤包括：检测预处理后的曲面与相配合的预存实体之间的相互关系；根据预处理后的曲面与相配合的预存实体的相互关系对预处理后的曲面进行衔接处理，使预处理后的曲面与相配合的预存实体之间衔接；其中，预处理后的曲面与相配合的预存实体之间的相互关系包括曲面与实体不相交和曲面与实体相交。

当检测到预处理后的曲面与相配合的预存实体之间不相交时，对预处理后的曲面进行延伸和/或裁剪操作，使预处理后的曲面与相配合的预存实体之间衔接。通过对预处理后的曲面进行延伸和/或裁剪操作，可以使曲面与相配合的预存实体之间相接合，且不会存在缝隙或者多余的部分，有利于后续进行建模处理。

当检测到预处理后的曲面与相配合的预存实体之间不相交时，对相配合的预存实体进行延伸和/或裁剪操作，使预处理后的曲面与相配合的预存实体之间衔接。当对相配合的预存实体进行延伸和/或裁剪操作后，预处理后的曲面与相配合的预存实体之间仍不衔接时，对距相配合的预存实体最近的曲面进行延伸操作。通过对预存实体进行延伸和/或裁剪操作，可以使预存实体与预处理后的曲面之间的相互关系满足对曲面进行延伸和/或裁剪操作的要求，从而解决不能够通过延伸和/或裁剪曲面来实现与预存实体之间很好地接合的情况，使得预处理后的曲面能够更好地适应预存实体。上述的操作步骤中，两步延伸操作之间并无先后顺序。

优选地，在完成自适应处理步骤的上述操作后，多曲面实体化建模方法还包括：对预处理步骤、自适应处理步骤和实体化步骤分别进行关系检测，并输出检测结果。关系检测的种类包括：曲面与曲面相交、曲面自相交和缝隙超过容忍限度。其中缝隙超过容忍限度根据设计需要可以自行设定。

输出检测结果的步骤包括：当检测到曲面与曲面相交时，输出曲面交线；当检测到曲面自相交时，输出自相交线；当检测到预处理后的曲面无法进行实体化操作时，显示最近的图元和预处理后的曲面之间的最小距离。通过输出上述的检测结果，操作人员可以更加清楚快速地知道出现关系错误的原因以及位置，能够更加方便地进行针对性处理，使得最后得到的曲面满足建模需要。

上述的处理过程中，是将曲面与曲面之间的合并以及曲面与实体之间的合并分开处理，因此可以简化处理过程，降低处理难度，提高处理效率。

在进行自适应处理步骤之后，可以获得与预存实体相衔接的曲面，此时可以对这些曲面实体化，然后将这些曲面实体化之后获得的实体与预存的实体之间进行合并，使得最后形成一个实体，以完成后续的建模操作。

三维CAD处理的对象和主要的产品就是边界表示(Boundary Representation)的三维模型，在建模过程当中最常用的建模操作就是模型之间的布尔运算(Boolean)。

布尔运算通过对两个以上的物体进行并集、差集、交集的运算，从而得到新的物体形态。系统提供了3种布尔运算方式：并集(Union)、交集(Intersection)和差集(Subtraction)。

模型的并集操作就是两个模型合并，相交的部分将被删除，运算完成后两个物体将成为一个物体。

模型的交集操作就是用来将两个模型相交的部分保留下来，删除不相交的部分。

模型的差集操作就是在一个模型中减去与另一个模型重合的部分。

三维CAD建模过程当中通过各种布尔运算的叠加可以创建出复杂的模型。

在本实施例中，是通过实体的布尔加运算将多个实体合并在一起的。

完成上述的各部分操作之后，就完成了多曲面实体化建模，并获得了所需的实体化模型。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：可以简化处理过程，降低处理难度，提高处理效率，大量减少建模特征，提高建模效率。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多曲面实体化建模方法，其特征在于，包括：

预处理步骤：对曲面进行合并处理；

自适应处理步骤：根据预处理后的曲面与相配合的预存实体之间的相互关系对曲面进行衔接处理；

实体化步骤：将衔接处理后的曲面实体化，并将曲面实体化后得到的实体与所述相配合的预存实体进行合并；

对所述预处理步骤、所述自适应处理步骤和所述实体化步骤分别进行关系检测，并输出检测结果；

所述关系检测的种类包括：曲面与曲面相交、曲面自相交和缝隙超过容忍限度；

所述输出检测结果的步骤包括：当检测到曲面与曲面相交时，输出曲面交线；当检测到曲面自相交时，输出自相交线；当检测到所述预处理后的曲面无法进行实体化操作时，显示最近的图元和所述预处理后的曲面之间的最小距离。

2.根据权利要求1所述的多曲面实体化建模方法，其特征在于，所述预处理步骤包括：

曲面缝合步骤：将待处理曲面进行缝合操作；

曲面合并步骤：将相连接的多个所述待处理曲面合并为一个曲面。

3.根据权利要求2所述的多曲面实体化建模方法，其特征在于，所述预处理步骤还包括：

在所述曲面合并步骤之后，检测所述预处理后的曲面是否自相交，如果自相交，输出错误处理信号。

4.根据权利要求1所述的多曲面实体化建模方法，其特征在于，所述自适应处理步骤包括：

检测所述预处理后的曲面与所述相配合的预存实体之间的相互关系；

根据所述预处理后的曲面与所述相配合的预存实体的相互关系对所述预处理后的曲面进行所述衔接处理，使所述预处理后的曲面与所述相配合的预存实体之间衔接；

其中，所述预处理后的曲面与所述相配合的预存实体之间的相互关系包括曲面与实体不相交和曲面与实体相交。

5.根据权利要求4所述的多曲面实体化建模方法，其特征在于，当检测到所述预处理后的曲面与所述相配合的预存实体之间不相交时，对所述预处理后的曲面进行延伸和/或裁剪操作，使所述预处理后的曲面与所述相配合的预存实体之间衔接。

6.根据权利要求4所述的多曲面实体化建模方法，其特征在于，当检测到所述预处理后的曲面与所述相配合的预存实体之间不相交时，对所述相配合的预存实体进行延伸和/或裁剪操作，使所述预处理后的曲面与所述相配合的预存实体之间衔接。

7.根据权利要求6所述的多曲面实体化建模方法，其特征在于，当对所述相配合的预存实体进行延伸和/或裁剪操作后，所述预处理后的曲面与所述相配合的预存实体之间仍不衔接时，对距所述相配合的预存实体最近的曲面进行延伸操作。