CN113255169A - 一种基于面偏移的厚度分析方法、系统、设备及存储介质 - Google Patents

一种基于面偏移的厚度分析方法、系统、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于面偏移的厚度分析方法、系统、设备及存储介质，其厚度分析方法包括根据预设的设置参数在模型表面上标记采样点；沿模型表面的反法线方向对模型所有面进行多次面偏移，记录多次面偏移过程中模型表面发生自相交时采样点所对应的总偏移值；根据总偏移值获取各采样点所对应模型位置的厚度值，并根据厚度值输出模型厚度分析结果。本发明通过多次面偏移使模型表面发生相交的方式对模型厚度进行分析，代替原有的射线法的厚度测量方式可提高模型厚度分析准确率；同时，利用面偏移的方法让模型向内偏置收缩，使得模型误差间隙变小或消失，减少模型误差带来的分析误差。

Description

一种基于面偏移的厚度分析方法、系统、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及模型分析领域，尤其涉及一种基于面偏移的厚度分析方法、系统、设备及存储介质。
背景技术
厚度分析在产品设计以及模具设计中都有重要作用。在目前的3D软件中，主流分厚度分析方法有射线法，滚球法。
射线法是通过计算模型上的一个点的法向方向，沿法向方向到模型另一个点，计算两点距离为厚度。此方法的缺陷是，当需要计算模型厚度的端点在法向上具有较大的模型宽高比例时，射线法计算得到的厚度值与实际厚度值存在较大差异。
而滚球法则是通过计算模型上的一个点的相切球，此球与模型另一点相切时计算球的半径为模型厚度的1/2。而滚球法对模型的质量要求相对较高，若模型存在误差，则会直接影响厚度分析结果，导致分析结果不准确。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种基于面偏移的厚度分析方法，可提高厚度分析准确度，减少模型误差带来的问题。
本发明的目的之二在于提供一种基于面偏移的厚度分析系统。
本发明的目的之三在于提供一种电子设备，执行上述基于面偏移的厚度分析方法。
本发明的目的之四在于提供一种存储介质，执行上述基于面偏移的厚度分析方法。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种基于面偏移的厚度分析方法，包括：
根据预设的设置参数在模型表面上标记采样点；
沿模型表面的反法线方向对模型所有面进行多次面偏移，记录多次面偏移过程中模型表面发生自相交时采样点所对应的总偏移值；
根据总偏移值获取各采样点所对应模型位置的厚度值，并根据厚度值输出模型厚度分析结果。
进一步地，所述设置参数包括对采样精度的设置，根据设置的采样精度确定模型表面上采样点的数量，且采样精度的数值与所述采样点的数量成正比。
进一步地，所述设置参数还包括对偏移步距值的设置，使模型所有面在每次偏移时均按照预设的偏移步距值进行偏移。
进一步地，根据总偏移值获取各采样点所对应模型位置的厚度值的方法为：
当模型表面在面偏移过程中发生自相交并有且仅有一个相交点时，记录相交点所对应采样点在面偏移过程中的总偏移值，相交点所对应采样点的总偏移值为该采样点所对应模型位置的一半厚度值；
继续沿原来的面偏移方向进行面偏移使模型表面发生多次自相交，并根据每次自相交时的总偏移值计算出发生相交的采样点所对应模型位置的厚度值。
进一步地，输出模型厚度分析结果的方法为：
预先设置不同厚度值对应不同的颜色；
计算出模型各采样点所对应模型位置的厚度值后在模型中以颜色渐变方式呈现模型不同位置的厚度值。
进一步地，以颜色渐变方式呈现模型不同位置的厚度值的方法为：
计算出每个采样点所对应模型位置的厚度值后，对处于同一个三角形网格单元上的三个相邻采样点进行插值法计算，以获得每个三角形网格单元中任意两采样点之间的厚度值，再结合厚度值所对应的颜色将每个三角形网格单元的厚度情况以颜色的方式呈现在模型中；其中三角形网格单元通过对模型进行离散化处理获得。
进一步地，输出模型厚度分析结果时还包括根据模型的颜色分布情况找到模型厚度最大的节点，并将模型厚度最大的节点输出为热节点。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
一种基于面偏移的厚度分析系统，包括：
标记模块，用于根据输入的设置参数在模型表面标记采样点；
分析模块，用于沿模型表面的反法线方向对模型所有面进行多次面偏移，记录多次面偏移过程中模型表面发生自相交时采样点所对应的总偏移值；根据总偏移值获取各采样点所对应模型位置的厚度值；
输出模块，用于根据厚度值输出模型厚度分析结果。
本发明的目的之三采用如下技术方案实现：
一种电子设备，其包括处理器、存储器及存储于所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的基于面偏移的厚度分析方法。
本发明的目的之四采用如下技术方案实现：
一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述的基于面偏移的厚度分析方法。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
通过多次面偏移使模型表面发生自相交的方式对模型厚度进行分析，代替原有的射线法的厚度测量方式可提高模型厚度分析准确率；同时，利用面偏移的方法让模型向内偏置收缩，使得模型误差间隙变小或消失，减少模型误差带来的分析误差。
附图说明
图1为本发明基于面偏移的厚度分析方法的流程示意图；
图2为本发明基于面偏移的厚度分析方法的步骤示意图；
图3为本发明模型所有表面向内进行面偏移的模型截面示意图之一；
图4为本发明模型所有表面向内进行面偏移的模型截面示意图之二；
图5为本发明模型厚度最大节点的模型截面图；
图6为本发明基于面偏移的厚度分析系统的模块示意框图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
实施例一
本实施例提供一种基于面偏移的厚度分析方法，通过面偏移方式代替传统的射线法或滚球法来进行厚度分析，可提高厚度分析精度的同时还可减少模型质量问题所带来的分析误差，提高厚度分析的准确性。
如图1、图2所示，本实施例基于面偏移的厚度分析方法具体包括如下步骤：
步骤S1：根据预设的设置参数在模型表面上标记采样点；
步骤S2：沿模型表面的反法线方向对模型所有面进行多次面偏移，记录多次面偏移过程中模型表面发生自相交时采样点所对应的总偏移值；
步骤S3：根据总偏移值获取各采样点所对应模型位置的厚度值，并根据厚度值输出模型厚度分析结果。
对于模型来说，模型中的单个面是没有厚度的，因此本实施例在标记采样点时直接将采样点标记在模型表面上。使用者可将三维模型导入系统后，输入一个数值作为采样精度，计算机根据采样精度拟合出所有采样点，间接定义采样点数量；本实施例在拟合采样点时，需要根据采样精度对模型进行空间离散化处理，经过离散化处理后模型表面形成若干个三角形表面网格，也称为三角形网格单元，本实施例中每个三角形网格单元的顶点即为采样点，且每个三角形网格单元中的三个相邻采样点均处于同一模型表面。而采样精度的数值与所述采样点的数量成正比，即当模型表面上标记的采样点数量相对较多时，意味着模型离散化形成的三角形网格单元的数量越多，模型厚度值拟合在模型上的准确度越高，但相对地系统运算效率会有所下降；当采样点数量少时可加快厚度分析的效率，但是准确性却会受到影响。而本实施例可根据使用者的实际情况自行设定采样精度的数值，在此不对采样精度的具体数值进行限定。
此外，使用者还可自行设置偏移步距值，偏移步距值用于控制模型表面每次面偏移的距离，同理，偏移步距值越小，厚度分析准确率越高，但是系统运算量会有所提高，而偏移步距值越大，可加快分析效率但是分析的准确度同样会受到影响。使用者在实际使用过程中可根据模型的复杂程度自行设定偏移步距值，在此不对偏移步距值的具体数值进行限定。
当采样精度和偏移步距值均设置完毕后，即可开始对模型进行厚度分析。在分析模型时，控制模型的所有表面沿采样点所在模型表面的反法线方向进行面偏移，即控制模型的所有表面向模型内部方向进行面偏移，而每次面偏移的距离则由设置的偏移步距值决定，并在每次面偏移后都创建一个新的模型面，可供使用者清楚地了解到每次面偏移后模型表面的位置。
而模型的所有表面同步进行多次面偏移过程中，模型内部会发生多次自相交的情况。本实施例以如图3所示的模型为例进行说明，图3中外圈的实线为未经过面偏移的模型横截面，图中虚线为模型表面经过面偏移后的结果；图3为模型表面经过多次面偏移后发生自相交，且有且仅有一个相交点的模型截面示意图，而该相交点对应的是模型表面上采样点A的位置，此时记录面偏移次数，并结合每次面偏移的偏移步距值计算出采样点A所对应的总偏移值；此时，由于整个模型的所有面都进行面偏移，即采样点所在模型表面与正对采样点的模型表面同时进行偏移，因此单侧的偏移值为该点所对应模型位置的一半厚度，此时即可根据采样点A的总偏移值计算出采样点A所对应模型位置的厚度值。
本实施例在获知相交点A的总偏移值后，往原偏移方向继续进行面偏移，继续进行面偏移过程中采样点所在模型表面的自相交程度更深，如图4所示，图4为采样点所在模型表面继续进行面偏移使得模型表面出现两个相交点的模型截面图，此时两个相交点对应的是模型表面上采样点B和采样点C，同时记录此时面偏移次数以计算出采样点B与采样点C对应的总偏移值，并根据总偏移值计算出采样点B与采样点C所对应模型位置的厚度值。
其中，面偏移过程中模型表面的相交点与采样点的位置可能出现偏差，但由于模型中采样点的数量是巨大的，使得采样点的密集程度相对较高，因此，经过面偏移获得的相交点可近似看作是该相交点相临近的采样点，而相交点所对应模型位置的厚度值即可看作为其临近采样点所对应模型位置的厚度值。
本实施例中由于模型离散为点，单个点在模型上的厚度值可通过上述相交的方式来获得，但是却无法获得点与点之间区域的厚度值，因此，本实施例在呈现模型厚度情况过程中还需要通过插值法计算出点与点之间区域的厚度值，并以不同厚度对应不同颜色的方式将模型厚度情况直观地呈现在模型中。
具体方法为：预先设置若干种颜色，不同颜色对应不同的厚度值；在获知所有采样点所对应模型位置的厚度值后，相当于得到模型上每个三角形网络单元的三个相邻采样点所在位置的厚度值，同一模型表面上单个三角形网格单元的三个相邻采样点构成一个三角形，再通过插值法计算出每个三角形网格单元中任意两采样点之间的厚度值，从而获得点与点之间区域的厚度分析结果。举个例子，同一个三角形网络单元中三个相邻采样点分别为采样点a、b和c，通过面偏移方式获得采样点a所在模型位置的厚度值为2，并预设其厚度对应的颜色为红色，通过面偏移方式获得采样点b和采样点c所在模型位置的厚度值为1，并预设其厚度对应的颜色为绿色，采样点a、b和c形成一个等腰三角形区域，此时按照比例在三角形等腰位置插值为1.5，而1.5厚度值所对应的颜色为黄色，此时即可将同一个三角形网络单元中三个相邻采样点之间区域的厚度值也通过颜色的方式在模型中呈现。
本实施例的厚度分析结果支持截面查看功能，如图5所示，在模型截面上使用彩虹色带的方法找到模型厚度最大的节点（图5中圆圈处为模型厚度最大节点），并将模型厚度最大的节点输出为热节点，可供使用者快速找出产品的热节点位置及各位置的厚度情况，为产品设计提供准确信息。
本实施例的厚度分析方法相对于传统的射线法和滚球法，可提高厚度分析的准确度，在模型厚度变化平缓的区域，相同偏移步距下采样点所在模型表面发生相交时，同一面上的三个相邻采样点组成的三角形网格单元的三角形区域面积相对较大，同一面上的三个相邻采样点所在模型位置的厚度值相近，采样点所在的三角形区域显示相同颜色，此厚度分析情况与实际相符，可节省计算量；在模型厚度变化较大的区域，相同偏移步距下采样点所在模型表面发生相交时，同一面上的三个相邻采样点组成的三角形网格单元的三角形区域面积相对较小，则较小区域显示相同的厚度结果，与实际情况相符；可见，通过设置偏移步距值对模型表面进行面偏移的厚度分析方法的准确性较高。
此外，本实施例通过厚度分析方法进行面偏移后，模型向内偏置收缩，模型误差间隙也会变小/消失，对容差位置的模型质量会有所提升，减少模型质量问题带来的分析误差，提高分析准确性。
实施例二
本实施例提供一种基于面偏移的厚度分析系统，该分析系统执行实施例一所述的基于面偏移的厚度分析方法，如图6所示，本实施例的分析系统具体包括如下模块：
标记模块，用于根据输入的设置参数在模型表面标记采样点；
分析模块，用于沿模型表面的反法线方向对模型所有面进行多次面偏移，记录多次面偏移过程中模型表面发生自相交时采样点所对应的总偏移值；根据总偏移值获取各采样点所对应模型位置的厚度值；
输出模块，用于根据厚度值输出模型厚度分析结果。
实施例三
本实施例提供一种电子设备，其包括处理器、存储器及存储于所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现实施例一中的基于面偏移的厚度分析方法；另外，本实施例还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述的基于面偏移的厚度分析方法。
本实施例中的设备及存储介质与前述实施例中的方法是基于同一发明构思下的两个方面，在前面已经对方法实施过程作了详细的描述，所以本领域技术人员可根据前述描述清楚地了解本实施例中的系统的结构及实施过程，为了说明书的简洁，在此就不再赘述。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种基于面偏移的厚度分析方法，其特征在于，包括：
根据预设的设置参数在模型表面上标记采样点；
沿模型表面的反法线方向对模型所有面进行多次面偏移，记录多次面偏移过程中模型表面发生自相交时采样点所对应的总偏移值；
根据总偏移值获取各采样点所对应模型位置的厚度值，并根据厚度值输出模型厚度分析结果。
2.根据权利要求1所述的基于面偏移的厚度分析方法，其特征在于，所述设置参数包括对采样精度的设置，根据设置的采样精度确定模型表面上采样点的数量，且采样精度的数值与所述采样点的数量成正比。
3.根据权利要求2所述的基于面偏移的厚度分析方法，其特征在于，所述设置参数还包括对偏移步距值的设置，使模型所有面在每次偏移时均按照预设的偏移步距值进行偏移。
4.根据权利要求1所述的基于面偏移的厚度分析方法，其特征在于，根据总偏移值获取各采样点所对应模型位置的厚度值的方法为：
当模型表面在面偏移过程中发生自相交且有且仅有一个相交点时，记录相交点所对应采样点在面偏移过程中的总偏移值，相交点所对应采样点的总偏移值为该采样点所对应模型位置的一半厚度值；
继续沿原来的面偏移方向进行面偏移使模型表面发生多次自相交，并根据每次自相交时的总偏移值计算出发生相交的采样点所对应模型位置的厚度值。
5.根据权利要求4所述的基于面偏移的厚度分析方法，其特征在于，输出模型厚度分析结果的方法为：
预先设置不同厚度值对应不同的颜色；
计算出模型各采样点所对应模型位置的厚度值后在模型中以颜色渐变方式呈现模型不同位置的厚度值。
6.根据权利要求5所述的基于面偏移的厚度分析方法，其特征在于，以颜色渐变方式呈现模型不同位置的厚度值的方法为：
计算出每个采样点所对应模型位置的厚度值后，对处于同一个三角形网格单元上的三个相邻采样点进行插值法计算，以获得每个三角形网格单元中任意两采样点之间的厚度值，再结合厚度值所对应的颜色将每个三角形网格单元的厚度情况以颜色的方式呈现在模型中；其中三角形网格单元通过对模型进行离散化处理获得。
7.根据权利要求5所述的基于面偏移的厚度分析方法，其特征在于，输出模型厚度分析结果时还包括根据模型的颜色分布情况找到模型厚度最大的节点，并将模型厚度最大的节点输出为热节点。
8.一种基于面偏移的厚度分析系统，其特征在于，包括：
标记模块，用于根据输入的设置参数在模型表面标记采样点；
分析模块，用于沿模型表面的反法线方向对模型所有面进行多次面偏移，记录多次面偏移过程中模型表面发生自相交时采样点所对应的总偏移值；根据总偏移值获取各采样点所对应模型位置的厚度值；
输出模块，用于根据厚度值输出模型厚度分析结果。
9.一种电子设备，其特征在于，其包括处理器、存储器及存储于所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1~7任一所述的基于面偏移的厚度分析方法。
10.一种存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现权利要求1~7任一所述的基于面偏移的厚度分析方法。
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