CN113066167B - 一种轮胎三维字体建模方法和应用 - Google Patents
一种轮胎三维字体建模方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及轮胎生产制造技术领域，尤其涉及一种轮胎三维字体建模方法和应用。本发明通过字高、字深、是否发散等参数的变化，实现字体在字高、字形等方面的变化，达到与实际加工一致的效果。新创建的字体，可用于CATIA轮胎全三维参数化设计，提高图纸表达准确度，减少字体字形种类，规范字体标准。
Description
技术领域
本发明涉及轮胎生产制造技术领域，尤其涉及一种轮胎三维字体建模方法和应用。
背景技术
胎侧上的文字、符号承担着说明产品重要信息的功能，例如规格、气压、负荷等，对消费者有重要的参考价值。而且胎侧是轮胎上信息最密集的区域，也是消费者观察最仔细的区域，其外观会直接影响到消费者对产品价值的判断，因而胎侧也是产品外观设计的重点之一。
胎侧字体、字符是构成胎侧的重要组件，需要考虑以下方面：字高需要符合国标等标准的要求，有利于辨识；字形方面不仅需要美观，符合产品定位的要求，而且要有一定的笔划粗度，方便模压；对于4mm以下字高的字体一般采用单线字，方便模具加工；受模具机加工和硫化工艺的影响，字体均需要有拔模角。因此，胎侧字体常用常新，不断变化，一般系统自带的字体均不能满足轮胎的需求。
对于CATIA中的胎侧字体设计，目前最常用的方法是通过Type3等软件将二维字写到胎侧表面。由于Type3的输出是一个整体，在不断参的情况下，如果需要进一步将字体做成三维，就只能通过整体拔模或拉伸来实现。而这种简单整体拔模/拉伸创建的三维字体，由于只能有1个拔模/拉伸方向，导致字体各部位的拔模角度不一致，也没有考虑笔划末端的圆角等细节，与实际加工得到的结果有明显的区别。所以轮胎企业通常只用Type3来做胎侧二维图纸，或在胎侧三维曲面上写二维字。要实现与实际加工一致的字体效果，就必须进行三维字体建模。
在我们前期专利CN111859490A中，介绍了字体参数化排列方法，但是对三维字体如何建立没有深入介绍。本发明介绍一种可用参数控制字高、字深、字形是否发散等字体特性的三维字体创建方法，可用于轮胎全三维设计。
发明内容
本发明为解决上述现有技术问题的不足之处，提供CATIA中三维字体的创建方法。通过字高、字深、是否发散等参数的变化，实现字体在字高、字形等方面的变化，达到与实际加工一致的效果。新创建的字体，可用于CATIA轮胎全三维参数化设计，提高图纸表达准确度，减少字体字形种类，规范字体标准。
为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种轮胎三维字体建模方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：在GSD模块下创建参数，通过参数修改文字的字高H、深度D、拔模角度A等数值；
步骤2：创建基准面：将胎侧曲面向外偏移字体深度D，作为字体基准面；
步骤3：创建基准点：在步骤2的基准面上建立输入点，输入曲线，用于确定字体的输入位置和排列方向；以Location参数排列方式作为条件，利用规则控制基准点的选择，实现基准点相对输入点的上、中、下位置变化；基准点坐标定为（X’，Y’）；
步骤4：创建基准曲线：在基准点和基准曲面上作出作胎侧输入曲线的切线，以fanshaped参数作为条件，利用规则选择曲线或者切线作为基准曲线；
步骤5：创建字形控制点：以基准点为字体中心点，基准曲线为横坐标方向，基准曲线的法线为纵坐标方向，创建字形控制点；
步骤6：创建轮廓线：对于单线字，连接控制点形成字体中心线；将中心线向左右两侧偏移T/2，在末端以T/2为半径进行圆角处理，得到轮廓线；对于线框字，连接控制点形成字体轮廓线，并以参数R做尖角处倒圆角处理；
步骤7：创建字体三维曲面：字体上表面的二维曲线进行扫掠操作，选择字体上表面作为参考曲面，二维曲线作为参考线，与参考曲面角度为拔模角度A，做出扫掠面，长度需大于字体深度D+0.1mm，光顺扫掠曲面，允许与引导线偏差：0.001mm；
步骤8：处理字形末端，字体粗度较小，加工时中心线为走刀路径时，字体末端采用三面切圆进行圆角处理，字体粗度较大，以刀半径R做圆角；
步骤9：对曲面进行修剪，得到封闭曲面，在零件设计模块下，使用封闭曲面命令，将曲面封闭成实体字。
进一步，步骤2还设置热收缩参数，用于修正字高、字粗参数，确保轮胎硫化后的字体尺寸符合设计要求。
进一步，步骤5中，X、Y是CATIA中某一字体控制点的坐标，具体做法是在基准曲线上做距基准点距离为X的参考点A点，以A点为垂足做基准曲线的法线，在该法线上做出距A点距离为Y的控制点。
进一步，将每个控制点的坐标（X，Y）与字高H关联起来，实现用字高控制字体大小
变化的功能；直线以两个末端点作为控制点，圆弧以两个末端点加中心点三点为控制点，样
条线用网格线来选择控制点，网格线密度可以自行定义，控制点坐标公式：对于单线字，
,
；对于线框字，
,
；其中
是原二维字体图字高，
、
是原控制点坐标，
是笔划角度。
本发明基于所述的胎侧字体参数化建模方法的三维字库，可用于轮胎胎侧、花纹沟底等部位上创建三维字。
附图说明
图1基准点规则示意图；
图2样条线控制点示意图；
图3字体控制点与参考点公式示例图；
图4图形是否沿圆弧发散对比示意图；
图5全三维设计应用实例图；
图6胎侧三维模型与实际轮胎扫描对比分析例图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。
轮胎三维字体创建方法, 包括下列步骤:
步骤1：在GSD模块下创建参数，通过参数可以修改文字的字高H、深度D、拔模角度A等数值。
步骤2：创建基准面：将胎侧曲面向外偏移字体深度D，作为字体基准面（上表面）。后续字体控制点、轮廓线等均在此基准面上生成，确保实际字高H、实际字宽W、字粗T等关键指标与设计意图保持一致。
进一步的可以设置热收缩参数，用于修正字高、字粗等参数，确保轮胎硫化后的字体尺寸符合设计要求。
步骤3：创建基准点：在步骤2的基准面上建立输入点，输入曲线，用于确定字体的输入位置和排列方向。以Location参数排列方式作为条件，利用规则控制基准点的选择，实现基准点相对输入点的上、中、下位置变化。基准点坐标定为（X’，Y’），参考图1规则。
步骤4：创建基准曲线：在基准点和基准曲面上作出作胎侧输入曲线的切线，以fanshaped参数作为条件，利用规则选择曲线或者切线作为基准曲线。以基准点和基准曲线作为后续步骤5控制点相对位置参考。fanshaped布尔参数是与否来确认发散字体字形，最终效果对比参考图4。
步骤5：创建字形控制点：以基准点为字体中心点，基准曲线为横坐标方向，基准曲线的法线为纵坐标方向，创建字形控制点。
例：已有AutoCAD二维字体图，可以按下列方式建立各控制点坐标与字高的关联关系：
直线以两个末端点作为控制点，圆弧以两个末端点加中心点三点为控制点，样条线用网格线来
选择控制点，剔除关键点集合之外的控制点，网格线密度可以自行定义，参考图2。控制点坐
标公式：
、
是CATIA中字体控制点的坐标，对于单线字,
,
；对于线框字，
,
，其中
是笔划角度。
在基准面上，在基准点处做基准曲线的切线，以此切线上到控制点的距离为横坐标，到切线
的距离为纵坐标，依次建立控制点；如示图3示例图。
步骤6：创建轮廓线：对于单线字，连接控制点形成字体中心线；将中心线向左右两侧偏移T/2，在末端以T/2为半径进行圆角处理，得到轮廓线。
对于线框字，连接控制点形成字体轮廓线，并以参数R做尖角处倒圆角处理。
步骤7：创建字体三维曲面：将字体轮廓线的各分段向胎侧方向进行扫掠操作（必要时可做延长），与参考曲面角度为拔模角度A，扫掠长度需大于字体深度，以确保字体连接到胎侧，最后光顺扫掠曲面，允许与引导线偏差：0.001mm。
步骤8：处理字形末端，如字体粗度较小，加工时中心线为走刀路径时，字体末端采用三面切圆进行圆角处理，如字体粗度较大，以刀半径R做圆角。
步骤9：修剪处理，得到封闭曲面，在零件设计模块下，使用封闭曲面命令，曲面封闭成实体得到三维实体字。
步骤10：字体模板输出：创建用户特征，将字体中心线投影到胎侧曲面然后和三维实体字同时输出，将可变参数发布供用户修改调整三维字形。
以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。
Claims (3)
1.一种轮胎三维字体建模方法，其特征在于包括：
步骤1：创建参数： 通过参数，可以控制文字的字高、深度、拔模角度；
步骤2：创建基准：胎侧曲面上已有输入点，输入曲线，输入曲面，创建字形的基准点和线以及所在的曲面，基准面为字体上表面，所有法规要求轮胎胎侧字体粗度字形都是在此基准面上，创建基准点，以Location参数排列方式作为条件，在知识工程模块下创建规则控制基准点的选择，基准点坐标定为（X’，Y’），创建基准曲线，作胎侧输入曲线的切线，以fanshaped参数作为条件，利用规则选择曲线或者切线作为参考线，再将参考线平移至基准点，作为最终基准曲线，以基准点和基准曲线作为后续步骤4控制点相对位置参考，fanshaped布尔参数是否为发散字体字形；
步骤3：以胎侧曲面进行偏移，偏移出字深D的字体上表面，将胎侧曲面上的输入点和曲线投影到字体上表面；
步骤4：以基准点和曲线为参考，创建字形控制点，直线以两个末端点作为控制点，圆弧以两个末端点加中心点三点为控制点，样条线用网格线来选择控制点，网格线密度可以自行定义，控制点坐标公式： X、Y是CATIA中字体控制点的坐标，对于单线字，
,
；对于线框字，
,
，其中H’是样图字体高度，W’是样图字体宽度，H是三维字体高度，W是CATIA中实际字体宽度，a是笔划角度，以字形连接控制点形成字体中心线；
步骤5：单线字将中心线向左右两侧偏移代入参数T/2，支持面选择字体上表面，在尖角处进行倒圆角处理，代入参数R，线框字直接做尖角处倒圆角操作；
步骤6：字体上表面的二维曲线进行扫掠操作，选择字体上表面作为参考曲面，二维曲线作为参考线，与参考曲面角度为拔模角度A，做出扫掠面，长度需大于字体深度D+0.1mm，光顺扫掠曲面，允许与引导线偏差：0.001mm；
步骤7：处理字形末端，如字体粗度较小，加工时中心线为走刀路径时，字体末端采用三面切圆进行圆角处理，如字体粗度较大，以刀半径R做圆角；
步骤8：对曲面进行修剪，得到封闭曲面，在零件设计模块下，使用封闭曲面命令，将曲面封闭成实体字；
步骤9：字体模板输出：创建用户特征，将字体中心线投影到胎侧曲面然后和三维实体字同时输出，将可变参数发布供用户修改调整三维字形。
2.根据权利要求1所述的一种轮胎三维字体建模方法，其特征在于，所述步骤1，根据每个字符的形状特征，为每一个字建立尺寸调整参数。
3.根据权利要求1或2所述的一种轮胎三维字体建模方法，其特征在于，基于所述建模方法获得三维字体，用于轮胎胎侧和花纹沟底部位上创建三维字。
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