CN113849900A - 用于零件表面几何形状分析的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于对制造过程的结果或制造过程的模拟的结果进行几何形状分析的计算机实施方法，在所述过程中特别是由平面板材通过工具(1)成形零件。所述结果包括结果模型，所述结果模型是(真实或模拟)制造过程后零件的基于计算机的表示。所述方法包括计算机实施步骤：获取所述结果模型(2)；获取参考模型(3)，所述参考模型是从CAD模型导出的基于网格的模型，所述CAD模型表示所述零件的目标形状或工具形状；通过变换所述参考模型(3)的所述网格以匹配所述结果模型(2)的所述形状来确定改进的结果模型(33)；在所述改进的结果模型(33)的基础上执行几何形状分析。

Description

用于零件表面几何形状分析的方法和装置
技术领域
本发明涉及零件(特别是钣金零件)及其制造工具的设计和制造领域。它涉及如相应的独立权利要求的前序部分所述的、对制造过程的结果或模拟制造过程的结果进行几何形状分析的方法。
背景技术
US6785640B1在汽车零件的钣金成形方面提出一种通过模拟在反射机中的效果来评估表面质量的方法。在反射机或光通道中，多个光带照亮要评估的零件，观察者可见的反射线用于评估零件的质量。根据US6785640B1，反射线不是在真实零件观察到的，而是基于零件的FEA(有限元分析)模型也称为FEM(有限元方法)模型计算的。FEA模型是通过模拟冲压工序创建的。还会为零件的CAD模型生成反射线，该模型代表零件的期望形状(或几何形状)。显示来自FEA模型和CAD模型的反射线以供用户比较，以允许用户借助于根据CAD模型的目标形状来评估由FEA模型表示的形状的质量。
然而，测试表明，当使用FEA模型计算反射线时，视觉伪影会扭曲反射线。计算出的反射线的质量下降，并且用户不知道特定图案是由FEA模型表示的形状引起的，还是只是反射线计算的伪影。
EP2282166B1公开一种用于显示物体表面的方法。表面使用3D测量系统进行测量，并与表面的相应CAD模型进行比较。通过结合测量的表面数据和CAD模型生成“表示模型”：在它们偏离的区域中，假设存在缺陷并且局部地修改CAD模型以表示缺陷，即在该区域中的测量形状。在其余区域中，不修改CAD模型。带有局部修改的CAD模型用作视觉分析的基础，例如通过模拟光源或零件周围的反射。
然而，该方法的局限性在于，在修改CAD模型的地方，可能会出现与上述伪影相同的问题。
更一般地，问题在于分析中出现的特定图案可能由真实零件或模拟零件的几何(或形状)或由真实或模拟零件的计算机表示的伪影引起。
发明内容
因此，本发明的目的是创建一种用于对制造过程的结果或最初提及类型的模拟制造过程的结果进行几何形状分析的方法，该方法克服了上述缺点。
这些目的通过根据独立权利要求的用于对制造过程的结果或模拟制造过程的结果进行几何形状分析的方法来实现。
计算机实施的用于对制造过程的结果或制造过程的模拟结果进行几何形状分析的方法，特别是其中零件由平面板材成形，该结果包括结果模型，该结果模型是在(真实或模拟)制造过程之后零件的基于计算机的表示。
该方法包括计算机实施步骤
·获取所述结果模型、
·获取参考模型，所述参考模型是从CAD模型导出的基于网格的模型，所述CAD模型表示制造过程后所述零件的形状设计或用于制造所述零件的工具的形状设计；
·通过将所述参考模型的所述网格转换成匹配所述结果模型的形状来确定改进的结果模型；
·基于改进的结果模型来进行几何形状分析。
通过表示零件或工具的设计，CAD模型或参考模型表示零件的期望形状或目标形状，或者产生零件的期望形状的工具的形状。CAD模型通常是用于设计制造过程和制造过程中所用工具特别是成形过程中所用工具的起点。如果成形过程涉及回弹、热变形等效应，则零件的最终形状可能与工具的形状不同。在这种情况下，该工具可以是已补偿的工具，其在经过这些效应后成形为产生期望零件形状。对于补偿工具，考虑的CAD模型可以是工具的CAD模型。对于未补偿的工具，所考虑的CAD模型可以是零件的CAD模型，因为它的形状与工具的形状(的负形)基本相同。
在给定真实工具的情况下，制造过程的结果是通过制造零件获得的。在这种情况下，获取结果模型可以包括通过测量来获取真实零件的3D表示。在给定工具的计算机模型的情况下，通过模拟制造过程获得制造过程的结果。在这种情况下，获取结果模型可以包括获取模拟制造过程的结果。
制造过程可以是成形工序、组装工序或两者的组合。
成形工序可以是例如金属成形工序，例如钣金成形、包边、锻造、挤压、轧制等。
在组装工序中，所考虑的零件由两个或更多子零件或零部件组装而成。组装零部件会导致它们变形，因此也会鉴于其预期几何形状产生对所得零件的几何形状进行分析的需要。
因此，本文提出的用于分析制造过程结果的方法通常适用于存在基于计算机的参考模型的零件形状的几何形状分析。参考模型通常是CAD模型，或从CAD模型导出的基于网格的模型。
零件的CAD模型通常由几何图元(即3D表面元素或体积元素)构建。几何图元在较低级别可以包括点、线和线段、圆和椭圆、三角形、多边形、样条曲线、非均匀有理B样条(NURBS)曲线等。在更高级别，几何图元可以包括球体、立方体或盒、环形、圆柱体、棱锥体等。图元可以通过解析函数来定义。
当基于CAD模型的图元生成零件的基于网格的表示时，网格可以与图元的形状对齐。例如，网格点将放置在几何图元之间的边界线上，网格边将遵循这样的边界线。取决于CAD模型的局部形状，例如关于曲面的曲率，网格的空间分辨率通过减少网格点之间的距离来适应形状。相反，对于平坦区域，分辨率会降低。网格离散化可以通过指定分析图元与网格近似之间的最大3D弦误差进行控制。
因此，基于CAD模型的网格模型非常适合零件几何形状的分析：由于网格与零件的特征对齐，因此网格的近似质量很高，并且分析将在零件的形状对应的区域中产生良好的结果，零件形状对应的区域例如是原始表面所连接的区域。
与此相反，作为模拟成形过程结果的基于网格的模型与零件特征不匹配。这是因为，一方面，初始网格是为板坯创建的，该板坯的变形随后被模拟。更一般地说，通过模拟，网格点(对应于零件材料中的点)的位移将它们移动到空间中的其它点。网格的一部分将移动到零件的另一个区域，在那里它不再与该区域中的特征匹配。另一方面，模拟可以在需要提高模拟精度的区域中执行网格细化。由这种细化产生的网格点通常在模拟过程中在它们结束的点处与零件的特征无关。
同样，基于真实零件测量的基于网格的模型也不会与零件特征匹配。通常，此类模型是以用3D扫描仪(机械或光学)从真实零件生成的点云为基础。
在这两种情况下，即对于作为模拟或测量的结果的结果模型，当网格点由网格边连接时，这些网格边通常不会与零件特征匹配。例如，真实或模拟零件的直边将由沿锯齿形线延伸的一系列网格边表示。基于边的这种表示的分析会产生使分析结果不可用的伪影。
通过将参考模型的网格(表示CAD模型，该模型表示制造过程后零件形状设计或制造零件的工具形状的设计)变换为与结果模型的形状匹配的改进的结果模型，可以保持CAD模型网格与零件特征匹配。例如，网格点和网格边可以映射到结果模型的相应边。结果模型的边以比结果模型中更高的准确度在改进的结果模型中表示，并且基于改进的结果模型的分析可以包括更少或不太明显的伪影。
在结果模型已经通过测量确定的实施例中，即通过测量获取真实零件的3D表示，特征匹配的改进的结果模型可以用作涉及零件的模拟的进一步操作的基础。这种模拟的进一步操作可以是例如成形操作或零件与其它零件组合的组装操作。
在实施例中，通过变换参考模型的网格以匹配结果模型的形状来确定改进的结果模型是通过以下步骤完成的：
·通过借助于匹配转换将结果模型的网格转换成匹配参考模型的形状来确定匹配的结果模型；
ο确定映射参考模型
ο通过将参考模型的网格点投影至匹配的结果模型来确定中间投影参考模型，并通过将中间投影参考模型的网格点映射至结果模型来确定映射参考模型、或者
ο通过以匹配转换的逆转换来变换参考模型的网格点；
·通过以下方式确定改进的结果模型
ο将改进的结果模型设置为等于映射的参考模型，或
ο仅当已确定中间投影参考模型时，针对映射参考模型的每个网格点确定参考模型与中间投影参考模型中相应网格点位置之间的差向量，并将该差向量加入映射参考模型中的所述网格点，产生改进的结果模型的相应网格点。
通过使第一模型的网格变形将第一模型的网格转换成匹配第二模型的形状来确定表示相似形状的模型之间的对应性，以使其表示第二模型的形状(离散化误差除外)。在大多数情况下，这种变换是非刚性的。
在实施例中，第一模型是参考模型，第二模型是结果模型。
在实施例中，第一模型是结果模型，第二模型是参考模型，并且可以执行进一步的步骤来细化配准结果模型的网格，即匹配的结果模型的网格。
在实施例中，变换第一模型的网格以匹配第二模型的形状包括通过非刚性配准转换(T)将第一模型配准至第二模型。在这种情况下，配准转换构成匹配转换。
在实施例中，非刚性配准转换是非刚性网格配准转换。在实施例中，非刚性配准转换是非刚性点集配准转换。可以使用用于网格和点集配准(也称为点集匹配)的已知方法。
在实施例中，将第一模型的网格转换成匹配第二模型的形状包括识别第一模型的特征和第二模型的特征，将第一模型的特征与第二模型的对应特征相匹配，以及确定将第一模型的特征映射到第二模型的相应特征的变换。在这种情况下，该转换构成匹配转换。
例如，基于曲率分析，即基于表面形状类别和相关参数，可以完成特征的识别和匹配。匹配特征一方面考虑表征特征的参数值，另一方面考虑特征在零件上的相对位置。
在实施例中，该方法包括通过在参考模型或匹配的结果模型上的该网格点处沿表面法线的方向将参考模型的每个网格点投影到匹配的结果模型上来确定中间投影参考模型。
在实施例中，该方法包括通过使匹配的结果模型的网格点(它们也是中间投影参考模型的点)转换回它们在结果模型中的原始位置的转换将中间投影参考模型的网格点映射回结果模型上来确定映射参考模型。该转换可以是匹配转换的逆转换。
在实施例中，该方法包括通过相关联的局部仿射转换将中间投影参考模型的每个特定网格点映射回结果模型来确定映射参考模型，其中与该特定网格点相关联的局部仿射转换是将网格单元变换回至它们在所述结果模型中的原始位置的仿射转换，该网格单元与所述结果模型的网格单元相对应并定义该特定网格点所在的网格的零件。
在实施例中，该方法包括以下步骤：对于改进的结果模型的多个网格点中的每个网格点，通过以下方式确定该网格点中的对应表面法向量，
·在模拟制造过程中，确定回弹前零件的形状和回弹后零件的形状；
·对于改进的结果模型的多个网格点中的每个网格点，确定回弹前后形状上的对应点和表面法线(na，nb)，并确定使回弹后的表面法线(na)与回弹前的表面法线(nb)不同的差向量角(na-nb)，
·通过差向量角(na-nb)改变改进的结果模型的网格点中的表面法向量。
在实施例中，该方法包括以下步骤：对于改进的结果模型的多个网格点中的每个网格点，通过以下方式确定该网格点中的对应表面法向量：
·对于改进的结果模型的多个网格点中的每个网格点，确定结果模型和匹配结果模型中的对应点和对应表面法线，并确定使匹配的结果模型中的表面法线与结果模型中的表面法线不同的相关联差向量、
·可选地对差向量实行平滑操作，
·对于改进的结果模型的多个网格点中的每个网格点，视情况而定，将表面法向量设置为等于参考模型的相关联点的法线与相关联差向量或平滑差向量的向量和。
在实施例中，通过将作为单位向量的表面法向量平移以具有公共原点并确定它们之间的差向量来确定差向量角。
在实施例中，对于模型的选择点，通过用位于所选点周围区域中的周围点的差向量的平均值替换对应的差向量来实现平滑差向量。平均值可以是加权平均值，随着周围点与所选点的距离增加，权重会减小。
在实施例中，基于改进的结果模型实行几何形状分析包括表面质量分析，特别是以下至少一项：
·确定改进的结果模型上的反射线，特别是斑马线；
·对改进的结果模型实行曲率分析。
在实施例中，曲率分析包括计算改进的结果模型的多个点中的主曲率。它还可以包括在图形表示中显示主曲率或仅显示具有最大值的主曲率。通过显示主曲率的方向和/或大小可以来显示主曲率。显示可以通过箭头和/或通过与值相关联的颜色或阴影来表示方向和/或大小的值。图形表示可以叠加在零件的图形表示上。
根据零件的类型，可能需要曲率平滑地变化，而不是逐步变化。曲率分析提供用于评估此类要求的工具。
在实施例中，曲率分析包括基于改进的结果模型确定用于零件的一个或多个区域的表面形状类别。表面形状类别用于根据表面的点的两个主曲率K1、K2来表征表面的局部形状。一个可能的分类是，假设将凸表面定义为具有正曲率：
·K1＜0，K2＜0：凹椭圆体；
·K1＝0，K2＜0或K1＜0，K2＝0：凹圆柱；
·K1＝0，K2＝0：平面；
·K1＞0，K2＜0或K1＜0，K2＞0：双曲面、
·K1＝0，K2＞0或K1＞0，K2＝0：凸圆柱、
·K1＞0，K2＞0：凸椭圆体。
考虑到主曲率的大小，其它可能的表面形状类别分类是，例如：
·平面、球形、圆锥形、圆柱形和悬链曲面形，或
·平面、圆柱形和球形。
曲率分析也可用于识别两个模型的特征，然后用于匹配两个模型的相应特征。
在实施例中，基于改进的结果模型执行几何形状分析包括比较改进的结果模型和参考模型，特别是以下至少一项：
·在多个点处确定改进的结果模型和参考模型的对应点之间的空间距离、
·在改进的结果模型和参考模型的多个点处确定这些点中特定参数(通常为标量参数，例如最大主曲率)的值，以及两个模型中的相应点之间的差值、
·分别对改进的结果模型和参考模型的多个点确定表面形状类别，并确定改进的结果模型和参考模型的表面形状类别彼此不同的区域。
在实施例中，基于改进的结果模型的几何形状分析包括计算改进的结果模型的多个点的拉伸角。拉伸角是工具的工作方向与零件表面之间的夹角。多个点的每一个中的拉伸角的图形表示可以叠加在零件的图形表示上。
在实施例中，本文描述的方法包括在用于设计制造零件的工具的方法中，包括执行至少一次零件几何形状分析的步骤，取决于几何形状分析的结果，修改工具和参考模型中的至少一个，并制造工具以用于制造由修改的工具和/或参考模型定义的零件。
在实施例中，本文描述的方法包括在用于设计零件的方法中，包括执行至少一次零件几何形状分析的步骤，取决于几何形状分析的结果，修改工具和参考模型中的至少一个，并制造由修改后的工具和/或参考模型定义的零件。
制造零件可能涉及组装步骤。在实施例中，零件被制造成使得在组装之后的回弹效应得到补偿，从而该零件在回弹后处于期望的目标形状。
数据处理系统可以被编程以执行如本文所述的程序。它包括存储设备和处理设备，存储设备用于存储和获取至少表示结果模型、参考模型和改进的结果模型的计算机可读数据，处理设备用于执行用于确定至少改进的结果模型的方法步骤。
在实施例中，用于对制造过程或模拟制造过程的结果进行几何形状分析的计算机程序可加载到数字计算机或计算机系统的内部存储器中，并且包括计算机可执行指令以使得计算机或计算机系统的一个或多个处理器执行用于对制造过程或模拟制造过程的结果进行几何形状分析的方法。在另一个实施例中，计算机程序产品包括其上记录有计算机可执行指令的计算机可读介质。计算机可读介质优选地是非暂时性的、也就是说，有形的。在又一个实施例中，计算机程序被体现为可再现的计算机可读信号，并因此可以以这种信号的形式传输。
一种制造非暂时性计算机可读介质的方法包括在计算机可读介质上存储计算机可执行指令的步骤，当由计算系统的处理器执行时，计算机可执行指令使计算系统执行用于对制造过程或模拟制造过程的结果进行几何形状分析的方法。
在从属专利权利要求中可以明显看出进一步的实施例。方法权利要求的特征可以与设备权利要求的特征组合，反之亦然。
附图说明
以下将参照附图所示的实施例来更详细解释本发明的主题将，附图示意性示出：
图1是用于通过深拉成形零件的工具、
图2是光通道中的成形后的零件；
图3是没有本发明程序的方法的流程图、
图4是结合本发明程序的方法的流程图、
图5至图6是采用不同方法的表面质量分析、
图7至图10是通过该方法变换并且组合的模型之间的关系、
图11是基于回弹的法向量计算、和
图12是基于匹配转换的法向量计算。
原则上，相同的零件在图中具有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出用于成形零件14的工具1，该工具1包括冲头11和模具12。零件14通过坯件保持件13保持抵靠模具12。工具1布置在成形压力机中(未示出)。在成形操作期间，零件2由坯件保持件13保持，冲头11移向模具12，反之亦然，根据工具1的形状成形零件14。这涉及在工具1的半径24上拉动和拉伸零件14。为了控制零件材料的流动，拉延筋15可以布置在工具1的外围，阻止材料的流动。所示工具对应于深拉成形操作，但几何形状分析方法也适用于其它成形方法和组装方法。零件的形状不是由工具1的形状唯一决定的，而是也由成形过程诸如材料的回弹、热变形、增厚和减薄等效应决定。
可以在单个成形操作中或通过一系列的两个或更多成形操作来成形零件14。以下涉及由一个或更多成形和/或组装操作产生的零件，即使该零件在后续步骤中被加工，零件也应被视为用于本发明目的预期结果零件。
图2(其来自US6785640B1)示出成形后的、布置成被光带16照亮的零件14，该光带可以是光通道的一部分。光带16反射到零件14上从而产生观察者在视点18处看到的反射线17。为了避免制造零件、处理其表面并将其布置在光通道中的必要性，如US6785640B1所示，可以计算通过光带16反射到零件14上的图案及其向视点18的投影。
图3示出不使用本发明程序的方法流程图：在初始化步骤41中，创建定义零件或工具的期望几何形状的CAD模型42。在结果模型获取步骤43中，获取制造操作后零件的FEM模型形式的结果模型2。这可以通过模拟零件被成形或组装的制造过程或者通过实际制造真实零件并通过测量获取真实零件的3D表示来完成。
这种模拟的方法是众所周知的。它们通常基于FEM(但这不是必须的)，并且可以仅基于零件的几何形状，或者另外还基于工具的几何形状和工具的操作参数。将零件建模为包括排列在格网或网格中的有限数量的材料点，并且零件的行为是针对这些材料点中的每一个确定的，也称为模拟点。这种模拟的结果可以包括成形操作之后的材料状态以及零件的几何形状，即零件的形状。状态可以包括每个模拟点中材料的应力以及其它状态变量，比如应变、温度、作用在零件上的摩擦力。
在分析步骤45中，实施几何形状分析，即完全不同于与材料相关的状态变量例如应力、应变等，该分析仅基于零件的几何形状进行。存储分析结果46或将分析结果显示给用户。基于分析结果，由用户或通过自动化过程做出决定47来实施工具和/或CAD模型42的修改48并迭代地重复该过程，或者停止执行该方法。结果可以是关于零件、工具和/或过程的优化设计。基于分析结果，修改48本身可以由用户实施。修改工具可以包括例如修改形状以补偿回弹和其它效应、修改冲头与模具之间的间隙、修改保持力、拉延筋的位置和尺寸等。该方法可以通过制造49真实工具1并且可选地还通过后续生产50与CAD模型定义的设计相对应的真实零件来继续。
图4示出结合本发明程序的方法流程图：除了已经与图3有关地呈现出的步骤外，该方法在确定FEM模型之后对应于结果模型2包括附加的确定在其中网格与特征对齐的改进的结果模型33的步骤51。通过将FEM模型或结果模型2与从CAD模型42导出的基于网格的参考模型3结合来确定改进的结果模型33。然后在分析步骤45中使用特征已对齐的改进的结果模型33。
分析步骤45可以包括涉及零件的操作(特别是成形或组装操作)的、特别是基于FEM的模拟。如果结果模型2已通过测量确定，则情况尤其如此。
图5和图6示出具有独创性程序的示例性结果的两种情况。它们从上到下示出，
·零件的FEM模型的网格，对应于结果模型2；
·基于FEM模型或结果模型2确定反射线或斑马线的分析步骤45的结果；
·基于改进的结果模型33确定反射线或斑马线的分析步骤45的结果。
在这两种情况下，显然中间行示出了基于这种表示而降低评估质量的视觉伪影。图5示出由未正确对齐的网格点中的法向量导致的伪影。图5示出由某些区域的过大的FEM模型的网格尺寸导致的伪影。未示出的其它伪影可能是由FEM模型的网格未与零件的特征对齐造成的。
图7至图10说明通过将参考模型3的网格转换成匹配结果模型2的形状来确定改进的结果模型33的步骤。图7示出第一步骤，给定结果模型2和参考模型3。结果模型2可以是模拟制造过程的结果，或者可以从真实零件的测量中确定出。此类测量对应于点云，并且可以由STL(标准三角/曲面细分语言)文件表示。例如，参考模型3表示零件的期望几何形状或形状。在第一步骤中，将结果模型2的网格转换成匹配参考模型3的形状，从而得到匹配的结果模型21。相应的转换T可以被确定为非刚性配准转换，或者通过确定结果模型2和参考模型3中的特征并将它们彼此匹配来确定。
图8示出下一步骤，其中网格单元特别是参考模型3的网格点或节点首先被投影至匹配的结果模型21。投影的方向可以沿着由参考模型3或由匹配的结果模型21定义的法向量。该投影创建带有与匹配的结果模型21的形状相对应的网格的中间投影参考模型31，但具有参考模型3的分辨率。因此，相比于匹配的结果模型21的网格，实现了对参考模型3根据零件的设计具有更高空间分辨率的区域内的网格的改良。因此，可以在根据隐含在CAD参考模型3中的设计信息需要高分辨率的区域内改良网格，尽管该信息可能在作为结果模型2基础的模拟或测量程序中已经丢失。
然后将中间投影参考模型31映射回结果模型2。这创建了映射参考模型32。取决于如何获得匹配的结果模型21，映射回结果模型2可以以不同的方式完成。例如，投影可以是变换T的逆转换，该变换T被确定将被转换的结果模型2变换成匹配参考模型3的形状。映射可以在网格单元的层次上局部确定例如作为变换的逆转换，尤其作为仿射转换-其用于将结果模型2变换为用于网格区域或者网格三角形的匹配的结果模型21，待映射回结果模型2的点位于网格区域或者网格三角形内。
映射参考模型32可以在后续分析步骤用作为改进的结果模型33。
在实施例中，如图9所示，映射参考模型32通过校正弦误差被进一步修改。对于每个点，这是考虑对应于将参考模型3的对应点投影到匹配的结果模型(形成中间投影参考模型31的点)的位移的差向量d，并且通过将映射参考模型32的点移动该差向量的相反数-d来实现。这形成了改进的结果模型33。图10示出涉及差向量d的关系的详细视图。在图8和图9中，示出了用于不同的点的差向量d，并且可以理解这些向量的实际值因点而异。
在实施例中，将参考模型3的网格转换成匹配结果模型2的形状是通过以下步骤完成的：
·通过将结果模型2配准至参考模型3来确定匹配的结果模型21、
·通过将参考模型3的网格点投影至匹配的结果模型21来确定中间投影参考模型31、
·通过将中间投影参考模型31的网格点映射至结果模型2来确定映射参考模型32、
·针对映射参考模型32的每个网格点，通过确定对应网格点在参考模型3与中间投影参考模型31中的位置间的差向量，并通过将该差向量加入映射参考模型32中的所述网格点以产生改进的结果模型33的对应网格点来确定改进的结果模型33。
在替代实施例中，通过将参考模型3的网格直接转换成匹配结果模型2的形状来确定改进的结果模型33。
图11阐述了将用在改进的结果模型33中的法向量的计算。考虑到图9下部的情况，在已经确定改进的结果模型33后，它在每个网格点中都具有表示该点处切面的方向的法向量。通常，网格点中的法向量确定为与网格点相邻的网格面的法向量的加权平均值，权重与面中心距网格点的距离成反比。
实验表明，通过以这种方式确定法向量，在基于改进的结果模型33分析几何形状时会出现伪影。可以通过如下方式调整法向量来减少伪影。
如果已通过成形工序的模拟确定出结果模型2，则法向量可以调整如下：在模拟中，确定回弹前2b和回弹后2a的零件几何形状。对于改进的结果模型33中法线将要被调整的每个网格点，确定模拟模型中对应的材料点以及回弹前该点的法线nb和回弹后的法线na的方向。法线可以用单位向量na、nb表示。两个法线之间的差可以用向量差na-nb表示。改进的结果模型33中的法向量nimproved是通过将该向量差加入到CAD模型(从其导出参考模型3)中对应点的法向量nCAD进行调整，因此
nimproved＝nCAD+(na-nb)
对于未补偿的工具，法向量nCAD是零件几何形状的CAD模型的法向量。对于已补偿的工具，法向量nCAD是工具几何形状的CAD模型的法向量。
这种基于回弹后零件的形状来调整表面法向量的方法可以应用于改进的结果模型33，而无论它是通过直接转换参考模型3来确定还是经由匹配的结果模型21来确定。
在另一个实施例中，如果结果模型2已经通过测量确定，或者如果关于回弹的信息不可用，那么这也是适用的，法向量可以进行如下调整，如图12所示：
·对于改进的结果模型33的多个网格点中的每个网格点，确定结果模型2中的对应点和表面法线nres以及匹配的结果模型21中的对应点和表面法线nmres。这些点可以分别与映射参考模型32的对应网格点(因为这些点位于结果模型2上)和中间投影参考模型31的对应网格点(因为这些点位于匹配的结果模型21上)相同。
·确定相关联的差向量nres-nmres，通过该差向量，匹配的结果模型21中的表面法线nmres不同于结果模型2中的表面法线nres。
·可选地对差向量实行平滑操作，
·对于改进的结果模型33的多个网格点中的每个网格点，视情况而定，将表面法向量nmref设置为等于参考模型3的关联点的法线nref与关联差向量或平滑差向量的向量和。
因此，
nmref＝nref+(nres-nmres)
尽管已经在本实施例中描述了本发明，但应清楚地理解本发明不限于此，而是可以在权利要求书的范围内以其它方式多方面地体现和实践。

Claims (15)

1.一种计算机实施的用于对制造过程的结果或制造过程的模拟结果进行几何形状分析的方法，在所述过程中将特别是平面板材成形为零件(14)，所述结果包括结果模型(2)，所述结果模型是制造过程后零件的基于计算机的表示，所述方法包括如下计算机实施步骤：
·获取所述结果模型(2)；
·获取参考模型(3)，所述参考模型是从CAD模型导出的基于网格的模型，所述CAD模型表示制造过程后所述零件的形状设计或用于制造所述零件的工具的形状设计；
·通过将所述参考模型(3)的网格转换成匹配所述结果模型(2)的形状来确定改进的结果模型(33)；
·基于改进的结果模型(33)进行几何形状分析。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过将所述参考模型的网格转换成匹配所述结果模型的形状来确定改进的结果模型(33)是通过以下步骤完成的：
·通过借助于匹配转换将结果模型(2)的网格转换成匹配所述参考模型(3)的形状来确定匹配的结果模型(21)；
·通过以下方式确定映射参考模型(32)
о通过将所述参考模型(3)的网格点投影至所述匹配的结果模型(21)来确定中间投影参考模型(31)，并通过将所述中间投影参考模型(31)的网格点映射至所述结果模型(2)来确定所述映射参考模型(32)；或者
о通过以匹配转换的逆转换来转换所述参考模型(3)的所述网格点；
·通过以下方式确定改进的结果模型(33)
о将所述改进的结果模型(33)设置为等于映射的参考模型(32)，或
о仅当已经确定中间投影参考模型(31)时，针对所述映射参考模型(32)的每个网格点，确定对应网格点在所述参考模型(3)和所述中间投影参考模型(31)中的位置间的差向量，并将该差向量加入所述映射参考模型(32)中的所述网格点，产生所述改进的结果模型(33)的对应网格点。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，将第一模型(3；2)的网格转换成匹配第二模型(2；3)的形状包括通过非刚性配准转换(T)将所述第一模型(3；2)配准至所述第二模型(2；3)。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，将第一模型(3；2)的网格转换成匹配第二模型(2；3)的形状包括识别所述第一模型(3；2)的特征和所述第二模型(2；3)的特征，将所述第一模型(3；2)的特征匹配至所述第二模型(2；3)的相应特征，并确定将所述第一模型(3；3)的特征映射至所述第二模型(2；3)的对应特征的转换。
5.根据权利要求2所述的方法，包括通过沿所述参考模型(3)上或在所述匹配的结果模型(21)上的该网格点处的表面法线的方向将所述参考模型(3)的每个网格点投影至所述匹配的结果模型(21)来确定所述中间投影参考模型(31)。
6.根据权利要求2所述的方法，包括通过将匹配转换的逆转换应用至所述中间投影参考模型(31)的网格点来确定所述映射参考模型(32)，尤其是，通过相关联的局部仿射转换将所述中间投影参考模型(31)的每个特定网格点映射回所述结果模型(2)，其中与该特定网格点相关联的局部仿射转换是将网格单元转换回至它们在所述结果模型(2)中的原始位置的仿射转换，该网格单元与所述结果模型(2)的网格单元相对应并定义该特定网格点所在的网格的零件。
7.根据权利要求1所述的方法，包括以下步骤：对于所述改进的结果模型(33)的多个网格点中的每个网格点，通过以下方式确定该网格点中的对应表面法向量，
·在所述模拟制造过程中，确定回弹前所述零件的形状和回弹后所述零件的形状；
·对于所述改进的结果模型(33)的多个网格点中的每个网格点，确定回弹前(2b)和回弹后(2a)形状上的对应点和表面法线(na，nb)，并确定使回弹后的表面法线量(na)不同于回弹前的表面法线(nb)的差向量角(na-nb)，
·通过所述差向量角(na-nb)改变所述改进的结果模型(33)的网格点中的所述表面法向量。
8.根据权利要求1所述的方法，包括以下步骤：对于所述改进的结果模型(33)的多个网格点中的每个网格点，通过以下方式确定该网格点中的对应表面法向量：
·对于所述改进的结果模型(33)的多个网格点中的每个网格点，确定所述结果模型(2)和所述匹配的结果模型(21)中的对应点和对应表面法线，并确定使所述匹配的结果模型(21)中的所述表面法线不同于所述结果模型(2)中的所述表面法线的相关联的差向量；
·可选地对所述差向量实行平滑操作，
·对于所述改进的结果模型(33)的多个网格点中的每个网格点，视情况而定，将所述表面法向量设置为等于所述参考模型(3)的相关联点的法线与相关联差向量或平滑后的差向量的向量和。
9.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述改进的结果模型(33)进行所述几何形状分析包括表面质量分析，特别是以下至少一项：
·确定所述改进的结果模型(33)上的反射线，特别是斑马线；
·对所述改进的结果模型(33)实行曲率分析(33)。
10.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述改进的结果模型(33)实行所述几何形状分析包括比较所述改进的结果模型(33)和所述参考模型(3)，特别是以下至少一项
·在多个点处确定所述改进的结果模型(33)和所述参考模型(3)的对应点之间的空间距离；
·在所述改进的结果模型(33)的多个点和所述参考模型(3)的多个点处，确定这些点中特定参数的值以及两个模型中对应点之间的差值；
·分别为所述改进的结果模型(33)的多个点和所述参考模型(3)的多个点确定表面形状类别，并确定所述改进的结果模型(33)和所述参考模型(3)的表面形状类别彼此不同的区域。
11.一种设计用于制造零件(14)的工具(1)的方法，包括至少执行一次根据权利要求1至10之一所述的步骤以对零件(14)进行几何形状分析，取决于所述几何形状分析的结果修改所述工具(1)和所述参考模型(3)中的至少一个，并制造用于制造由修改后的工具(1)和/或参考模型(3)限定的零件(14)的所述工具(1)。
12.一种设计要使用工具(1)制造的零件(13)的方法，包括执行至少一次根据权利要求1至10之一所述的步骤以对零件(14)进行几何形状分析，取决于所述几何形状分析的结果修改所述工具(1)和所述参考模型(3)中的至少一个，并制造由修改后的工具(1)和/或参考模型(3)限定的所述零件(14)。
13.一种数据处理系统，其被编程以执行根据权利要求1至10之一所述的程序。
14.一种可加载到数字计算机的内部存储器中的计算机程序产品，包括计算机程序代码件用于在所述程序代码加载到计算机中时使所述计算机执行根据权利要求1至10之一所述的程序。
15.一种制造非暂时性计算机可读介质的方法，包括在所述计算机可读介质上存储计算机可执行指令的步骤，当由计算系统的处理器执行时，该计算机可执行指令使计算机可执行指令使所述计算系统执行根据权利要求1至10之一所述的方法步骤。
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