CN113742856B - 一种轮胎3d花纹跨节距设计模板的开发方法、应用及设备 - Google Patents

一种轮胎3d花纹跨节距设计模板的开发方法、应用及设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及轮胎花纹自动化设计方法，尤其涉及一种轮胎3D花纹跨节距设计模板的开发方法、应用及设备。本发明在CATIA软件环境下设计开发轮胎3D花纹造型的解决方案，通过创建花纹跨节距设计模板及CAA二次开发，发明了一种轮胎3D花纹跨节距设计模板的开发方法及自动化整圈排列的方法，该方法能够有效提高3D花纹设计的便利性和准确度，同时提高轮胎整圈设计制图的效率，用于轮胎跨节距花纹图设计。

Description

一种轮胎3D花纹跨节距设计模板的开发方法、应用及设备
技术领域
本发明涉及轮胎花纹自动化设计方法，尤其涉及一种轮胎3D花纹跨节距设计模板的开发方法、应用及设备。
背景技术
轮胎在汽车行驶中的舒适性和安全性方面，起着重要的决定性作用，而轮胎花纹对轮胎的性能如噪音、滚动阻力、滑水性能等都有重要影响，因此轮胎花纹设计作为轮胎产品设计的重要组成部分，是轮胎开发中最关键的技术开发内容。轮胎花纹一般采用多节距变参数设计及改变不同节距在整圈排列顺序的方法，来提高轮胎的综合性能，尤其针对降低轮胎噪音，不仅要对花纹进行多节距设计，而且普遍会采用跨节距设计的方法，即当前、后节距组合顺序不同时，当前节距的花纹造型也会存在一些细微变化以利于改善轮胎噪音性能。常规设计时，为了配合轮胎性能仿真结果需要对设计进行不断的迭代优化，每次发生设计造型及不同节距排列顺序改变时，都需要人为的进行重新设计制图，对应每组跨节距设计也要重新造型，同时需要手工对每个花纹节距逐一进行整圈排列。在此过程中，原3D花纹设计中一个个扫略、拉伸、旋转、曲面特征、布尔运算等众多设计步骤全部都要推倒重来。重新设计造型不仅繁琐、耗时长，且一旦在轮胎整圈排列中有一个节距发生设计或排列错误，整圈排列都需要重新进行手工逐个拼接。因此传统的设计技术不仅步骤繁多，且容易出现多次的重复修改，导致设计周期变长。本发明针对3D花纹设计的特点，提出一种参数化的跨节距花纹模板设计方法，及利用软件插件的开发实现3D花纹节距自定义顺序的自动化整圈排列。
发明内容
为了解决跨节距3D花纹逐一分组设计及手工整圈拼合步骤繁琐、耗时长等技术问题，本发明的目的是提供一种轮胎3D花纹跨节距设计模板的开发方法，该方法通过参数驱动模板自动出图的方式不仅提高了花纹设计的标准性，减少人为错误。进一步可以通过CAA程序开发实现3D花纹自动整圈拼合, 减轻设计人员的工作量, 提高花纹排列精确度和效率。
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3D花纹跨节距设计的模板开发方法，该方法包括以下的步骤：
1.1）对单节距中的跨节距设计参数进行特殊分类和定义，根据设计规则将跨节距设计参数填写在配置表内，为节距扩展和模板跨节距参数创建做准备工作；
1.2）在GSD模块下创建跨节距设计及自动整圈拼合的相关参数；
1.2.1）创建常规参数：创建Ptich_Code参数，以便后续公式规则使用；
1.2.2）创建“过程参数”：创建跨节距设计参数，利用公式规则提取配置表中对应跨节距设计数据；
1.2.3）创建旋转角度参数：模板自带角度旋转功能，创建节距旋转角度参数；
1.3）在GSD模块下，对以上1.）和1.2）步骤创建所得参数利用公式和规则，通过包括点、线、相交、平行、修剪在内的工具进行参数化2D线框设计，而后进行参数化跨节距3D曲面造型；
1.4）将以上1.2）和1.3）步骤设计所得在PDG模块下转化为实体并进行布尔运算，利用知识工程模块进行模板封装，并将必要的参数进行“发布”处理。
作为优选，所述步骤1.2.1）中用pPitch表示当前节距的上节距代号，以nPitch表示当前节距的下节距代号；pPitch_Code=A，Pitch_Code =B，nPitch_Code =C，表示当前模板设计节距为B节距，对应配置表中B节距设计参数，扩节距设计中其前节距为A，后节距为B，节距为ABC顺序排列。
作为优选，所述步骤1.2.2）根据步骤1.2.1）中上、下节距代号，利用CATIA系统功能中“图纸”公式进行公式定义，以提取配置表中上、下节距对应的设计参数，同时对配置表做关联CATIA“设计表”处理，从而获得配置表中该组合下各个节距的参数数据，为跨节距设计花纹参数化驱动做准备。
作为优选，所述步骤1.2.3）中以Ro_LastPitch=0代表整圈拼合的上一个节距为旋转0°，以Ro= Ro_LastPitch –(Pitch_length` +pPitch_length )/2/PI /`轮胎半径` *180deg代表当前节距拼合时旋转的角度。
作为优选，所述步骤1.3）中，制图过程中，代入步骤1.2）中关联了配置表数据的参数，以达到参数驱动功能；对于节距上下关联设计，需要将上、下节距必要的辅助点或线进行线框绘制，且注意左、右造型的跨节距设计可能出现不同情况，要根据不同设计分别对中心左、右两侧进行关联节距的参数代入，依次设计出单节距花纹的沟和钢片等线框造型；根据实际需要，如花纹为对称设计，只需要画出单侧设计，通过对称、平移等操作得到另一侧图形。
作为优选，所述步骤1.3）中，根据设计要求将步骤1.3）中跨节距2D花纹线框依次展开投影到胎面上，跨节距部分也如常处理，根据3D参数进行包括角度扫略、平行、桥接、圆角、分割、修剪在内的操作，生成跨节距3D曲面造型。
作为优选，封装后的模板为包含跨节距设计的当前节距设计造型，通过pPitch_Code、Pitch_Code 和nPitch_Code对配置表自定义选行，实现任意Pitch作为上、下节距组合下当前节距造型的自动更新；随着整圈节距排列顺序的不同，各个节距组合的跨节距花纹造型存在细微变化。
进一步，本发明还公开了一种跨节距轮胎3D花纹设计方法，该方法包括以下步骤：
1）采用上述各技术方案所述的方法，先将花纹设计中跨节距参数进行特殊规则定义，利用参数、公式、规则将单节距花纹设计封装为模板；
2）对不同节距花纹设计，利用模板的参数化驱动功能，通过配置表不同参数行的选择，实现不同节距花纹设计的自动生成；
3）对跨节距造型设计部分，在模板中利用参数和规则进行设计定义，实现节距关联设计时花纹造型的自动生成；
4）单节距花纹设计完成后，由程序根据自定义节距排列顺序进行节距自动整圈拼合；
5）当设计数据更改时，通过填写配置表参数内容及花纹节距顺序内容，设计图纸自动更新。
作为优选，所述步骤4）中，在ASD模块下，程序界面输入节距整圈排列顺序，通过程序自动按顺序对3D花纹跨节距设计模板进行多次调用，此过程中 Ro参数自动计算使跨节距造型自动旋转在正确位置，依次进行节距花纹沟、钢片实体在轮胎光胎实体上布尔减，磨耗标记等实体在轮胎光胎实体上布尔加运算，完成整圈花纹自动拼合。
进一步，本发明还公开了一种智能控制设备，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现所述的方法。
进一步，本发明还公开了一种存储程序指令的非暂时性计算机可读载体介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的方法。
本发明由于采用了上述的技术方案，相比以往3D花纹图设计对于存在节距关联设计时，为了展现轮胎整圈花纹造型，必须要手工对每个节距进行设计制图，且对于每个上下关联组合方式都需要逐一设计。不仅重复性设计工作繁多，且人工手动节距拼合容易出错。由此本发明提出了一种花纹跨节距参数化模板设计方法，通过参数驱动模板自动出图的方式不仅提高了花纹设计的标准性，减少人为错误，且通过CAA程序开发实现3D花纹自动整圈拼合, 减轻设计人员的工作量, 提高花纹排列精确度和效率。
附图说明
图1 跨节距3D花纹（整圈）设计流程图；
图2 节距参数分类及定义示例；
图3 单节距2D线框示例（单侧）；
图4 跨节距3D曲面造型；
图5 3D花纹自动整圈拼合。
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。
一种跨节距轮胎3D花纹设计方法，包括以下步骤：
步骤1：对单节距中的跨节距设计参数进行特殊分类和定义，根据设计规则将跨节距设计参数填写在配置表内，为节距扩展和模板跨节距参数创建做准备工作。
步骤2：在GSD模块下创建跨节距设计及自动整圈拼合的相关参数。
1. 创建常规参数：创建Ptich_Code参数，以便后续公式规则使用。一般用pPitch表示当前节距的上节距代号，以nPitch表示当前节距的下节距代号。如pPitch_Code=A，Pitch_Code =B，nPitch_Code =C，表示当前模板设计节距为B节距，对应配置表中B节距设计参数，扩节距设计中其前节距为A，后节距为B，节距为ABC顺序排列（见图2）。
2. 创建“过程参数”：创建跨节距设计参数，利用公式规则提取配置表中对应跨节距（非当前节距）设计数据。根据1中上、下节距代号，利用CATIA系统功能中“图纸”公式进行公式定义，以提取配置表中上、下节距对应的设计参数，同时对配置表做关联CATIA“设计表”处理，从而获得配置表中该组合下各个节距的参数数据，为跨节距设计花纹参数化驱动做准备。如pPitch长度通过公式在配置表中提取pPitch配置行对应的长度列数据。
3. 创建旋转角度参数：模板自带角度旋转功能，创建节距旋转角度参数，以Ro_LastPitch=0代表整圈拼合的上一个节距为旋转0°，以Ro= Ro_LastPitch –(Pitch_length` +pPitch_length )/2/PI /`轮胎半径` *180deg代表当前节距拼合时旋转的角度。花纹节距自动排列程序开发时做Ro_LastPitch=pPitch_Ro处理。
步骤3： GSD模块下，通过点、线、相交、平行、修剪等工具进行2D线框设计。制图过程中，代入2中关联了配置表数据的参数，以达到参数驱动功能。对于节距上下关联设计，需要将上、下节距必要的辅助点或线进行线框绘制，且注意左、右造型的跨节距设计可能出现不同情况，要根据不同设计分别对中心左、右两侧进行关联节距的参数代入，依次设计出单节距花纹的沟和钢片等线框造型（见图3）。根据实际需要，如花纹为对称设计，只需要画出单侧设计，通过对称、平移等操作得到另一侧图形。
步骤4：GSD模块下，利用轮廓曲线中外轮廓曲线和沟底曲线，旋转得到轮胎胎面和沟底面。根据设计要求将步骤2中跨节距2D花纹线框依次展开投影到胎面上（跨节距部分也如常处理），根据3D参数进行角度扫略、平行、桥接、圆角、分割、修剪等操作，生成跨节距3D曲面造型（见图4）。
步骤5：PDG模块下，将3D曲面跨节距花纹中的沟和钢片进行封闭曲面，转化为实体，并进行布尔运算，得到本节距最终的花纹沟槽造型。将以上2.3.4步骤设计所得利用知识工程模块进行模板封装，并将必要的参数进行“发布”处理。封装后的模板为包含跨节距设计的当前节距设计造型，通过pPitch_Code、Pitch_Code 和nPitch_Code对配置表自定义选行，实现任意Pitch作为上、下节距组合下当前节距造型的自动更新。随着整圈节距排列顺序的不同，各个节距组合的跨节距花纹造型存在细微变化。
步骤6：ASD模块下，程序界面输入节距整圈排列顺序，通过程序自动按顺序对3D花纹跨节距设计模板进行多次调用，此过程中 Ro参数自动计算使跨节距造型自动旋转在正确位置，依次进行节距花纹沟、钢片实体在轮胎光胎实体上布尔减，磨耗标记等实体在轮胎光胎实体上布尔加运算，完成整圈花纹自动拼合，与实际轮胎整圈花纹设计完全一致（见图5）。
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 (10)

1.一种轮胎3D花纹跨节距设计的模板开发方法，其特征在于，该方法包括以下的步骤：
1.1）对单节距中的跨节距设计参数进行特殊分类和定义，根据设计规则将跨节距设计参数填写在配置表内，为节距扩展和模板跨节距参数创建做准备工作；
1.2）在GSD模块下创建跨节距设计及自动整圈拼合的相关参数；
1.2.1）创建常规参数：创建Ptich_Code参数，供后续公式规则使用；
1.2.2）创建“过程参数”：创建跨节距设计参数，利用公式规则提取配置表中对应跨节距设计数据；
1.2.3）创建旋转角度参数：模板自带角度旋转功能，创建节距旋转角度参数；
1.3）在GSD模块下，对以上1.）和1.2）步骤创建所得参数利用公式和规则，通过包括点、线、相交、平行、修剪在内的工具进行参数化2D线框设计，而后进行参数化跨节距3D曲面造型；
1.4）将以上1.2）和1.3）步骤设计所得在PDG模块下转化为实体并进行布尔运算，利用知识工程模块进行模板封装，并将参数进行“发布”处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1.2.1）中用pPitch表示当前节距的上节距代号，以nPitch表示当前结局的下节距代号；pPitch_Code=A，Pitch_Code =B，nPitch_Code =C，表示当前模板设计节距为B节距，对应配置表中B节距设计参数，扩节距设计中其前节距为A，后节距为B，节距为ABC顺序排列。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1.2.2）根据步骤1.2.1）中上、下节距代号，利用CATIA系统功能中“图纸”公式进行公式定义，以提取配置表中上、下节距对应的设计参数，同时对配置表做关联CATIA“设计表”处理，从而获得配置表中各个节距的参数数据，为跨节距设计花纹参数化驱动做准备。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤1.2.3）中以Ro_LastPitch=0代表整圈拼合的上一个节距为旋转0°，以Ro= Ro_LastPitch –(Pitch_length` +pPitch_length )/2/PI /`轮胎半径` ×180deg代表当前节距拼合时旋转的角度。
5.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，步骤1.3）中，制图过程中，代入步骤1.2）中关联了配置表数据的参数，以达到参数驱动功能；对于节距上下关联设计，需要将上、下节距的辅助点或线进行线框绘制，且注意左、右造型的跨节距设计可能出现不同情况，要根据不同设计分别对中心左、右两侧进行关联节距的参数代入，依次设计出包括单节距花纹的沟和钢片的线框造型；根据实际需要，如花纹为对称设计，只需要画出单侧设计，通过对称、平移操作得到另一侧图形。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，封装后的模板为包含跨节距设计的当前节距设计造型，通过pPitch_Code、Pitch_Code 和nPitch_Code对配置表自定义选行，实现任意Pitch作为上、下节距组合下当前节距造型的自动更新；随着整圈节距排列顺序的不同，各个节距组合的跨节距花纹造型存在细微变化。
7.一种跨节距轮胎3D花纹设计方法， 其特征在于，该方法包括以下步骤：
1）采用权利要求1-6任意一项权利要求所述的方法，先将花纹设计中跨节距参数进行特殊规则定义，利用参数、公式、规则将单节距花纹设计封装为模板；
2）对不同节距花纹设计，利用模板的参数化驱动功能，通过配置表不同参数行的选择，实现不同节距花纹设计的自动生成；
3）对跨节距造型设计部分，在模板中利用参数和规则进行设计定义，实现节距关联设计时花纹造型的自动生成；
4）单节距花纹设计完成后，由程序根据自定义节距排列顺序进行节距自动整圈拼合；
5）当设计数据更改时，通过填写配置表参数内容及花纹节距顺序内容，设计图纸自动更新。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤4）中，在ASD模块下，程序界面输入节距整圈排列顺序，通过程序自动按顺序对3D花纹跨节距设计模板进行多次调用，此过程中Ro参数自动计算使跨节距造型自动旋转在正确位置，依次进行节距花纹沟、钢片实体在轮胎光胎实体上布尔减，磨耗标记在轮胎光胎实体上布尔加运算，按完成整圈花纹自动拼合。
9.一种智能控制设备，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被所述处理器执行时实现权利要求1-8任意一项权利要求所述的方法。
10.一种存储程序指令的非暂时性计算机可读载体介质，其特征在于，所述计算机可读载体介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-8任意一项权利要求所述的方法。
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CB02 Change of applicant information

Address after: 310008 No. 1, No. 1 Street, Qiantang District, Hangzhou, Zhejiang

Applicant after: Zhongce Rubber Group Co.,Ltd.

Address before: 310008 No. 1, Baiyang street, Qiantang District, Hangzhou City, Zhejiang Province

Applicant before: ZHONGCE RUBBER GROUP Co.,Ltd.

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GR01 Patent grant
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