CN114756997B - 船体外板曲面设计自交线检测方法、装置及可存储介质 - Google Patents

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    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Abstract

本发明提供了一种船体外板曲面设计自交线检测方法、装置及可存储介质，其中方法包括以下步骤：建立船体外板曲面模型；获取所述船体外板曲面模型对应的有理曲面，并利用动平面方法构造所述有理曲面对应的表示矩阵；利用所述表示矩阵计算所述有理曲面的奇异因子；从所述奇异因子中提取所述有理曲面的奇异点，以及所述奇异点在曲面上的位置及所述位置对应的参数，利用奇异点在曲面上的位置及所述位置对应的参数实现曲面自交检测；本发明能够高效精准地求解船体外板曲面模型对应的有理参数曲面的所有奇异点信息。

Description

船体外板曲面设计自交线检测方法、装置及可存储介质
技术领域
本发明涉及计算机辅助设计技术领域，更具体的说是涉及一种船体外板曲面设计自交线检测方法、装置及可存储介质。
背景技术
目前，在船体等外形的计算机辅助设计中，人们对产品外形的要求越来越高。
但是，由于船体曲面比较复杂，在进行船体曲面的相关仿真分析时，通常在计算机辅助设计软件如CAD中进行，对于不同的任务，需要规划船体曲面在某一空间的运动轨迹，容易产生干涉或相交的情况，但现有的曲面求交算法仍存在一些缺陷，包括定无法适用于所有有理曲面、无法精确定位所有奇异点、计算效率低下，因此，提供一种适用所有有理曲面的奇异点精准计算方法是非常必要的。
因此，如何提供一种能够解决上述问题的船体外板曲面设计自交线检测方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种船体外板曲面设计自交线检测方法、装置及可存储介质，能够高效精准地求解船体外板曲面模型对应的有理参数曲面的所有奇异点信息。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种船体外板曲面设计自交线检测方法，包括以下步骤：
建立船体外板曲面模型；
获取所述船体外板曲面模型对应的有理曲面，并利用动平面方法构造所述有理曲面对应的表示矩阵；
利用所述表示矩阵计算所述有理曲面的奇异因子；
从所述奇异因子中提取所述有理曲面的奇异点，以及所述奇异点在曲面上的位置及所述位置对应的参数，利用奇异点在曲面上的位置及所述位置对应的参数实现曲面自交检测。
优选的，构造所述有理曲面对应的表示矩阵的具体过程包括：
求解伴随有理曲面的一组线性无关动平面组
将线性无关动平面组利用单项式基底表示，得到表示矩阵。
优选的，利用所述表示矩阵计算所述有理曲面的奇异因子的具体过程包括：
将有理曲面的参数方程代入表示矩阵，得到矩阵；
计算矩阵所有次一阶子式行列式的公因子式；
对公因子式进行因式分解得到奇异因子。
优选的，从所述奇异点在曲面上的位置及所述位置对应的参数的具体过程包括：
令奇异因子为零并进行求解，得到的解即为奇异因子的参数及位置。
进一步，本发明还提供一种应用上述任一项所述的船体外板曲面设计自交线检测方法的检测装置，包括：
构建模块，用于建立船体外板曲面模型；
第一获取模块，用于获取所述船体外板曲面模型对应的有理曲面，并利用动平面方法构造所述有理曲面对应的表示矩阵；
第二获取模块，用于利用所述表示矩阵计算所述有理曲面的奇异因子；检测模块，用于从所述奇异因子中提取所述有理曲面的奇异因子信息，利用所述奇异因子信息实现曲面自交检测。
进一步，本发明还提供一种计算机可读存储介质，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如上述任一项所述的曲面自交检测方法。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种船体外板曲面设计自交线检测方法、装置及可存储介质，利用动平面理论构造提取奇异因子所需的表示矩阵，并提供了从表示矩阵计算有理曲面奇异因子的算法和从奇异因子中提取奇异点信息的算法，从奇异因子中不仅能得到有理曲面的奇异点位置，还能得到奇异点的阶数。本发明考虑了有理曲面上所有种类的奇异点包括曲面自交线上的点、尖点和孤立奇异点，可应用于算机辅助设计的众多领域，包括网格生成、模型渲染、曲面求交、仿真计算等。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种船体外板曲面设计自交线检测方法的整体流程图；
图2为本发明提供的一种船体外板曲面设计自交线检测装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的有理直纹面上的结果示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见附图1所示，本发明实施例公开了一种船体外板曲面设计自交线检测方法，包括以下步骤：
建立船体外板曲面模型；
获取船体外板曲面模型对应的有理曲面，并利用动平面方法构造有理曲面对应的表示矩阵；
利用表示矩阵计算有理曲面的奇异因子；
从奇异因子中提取有理曲面的奇异点，以及奇异点在曲面上的位置及位置对应的参数，利用奇异点在曲面上的位置及位置对应的参数实现曲面自交检测。
在一个具体的实施例中，构造有理曲面对应的表示矩阵的具体过程包括：
有理曲面属于双有理曲面，具体参数方程表达式为：
F(s,t)＝(f0(s,t),f1(s,t),f2(s,t),f3(s,t))
式中，s、t为参数，方程阶数为d1，d2；
利用方程组求解伴随有理曲面F(s,t)的一组线性无关动平面组L1,L2,...,Lk，其中Li表示平面
Figure BDA0003647865280000041
的次数为(v1,v2):＝(2d1-1,d2-1)或(d1-1,2d2-1)；
方程组的具体表达式为：
Figure BDA0003647865280000042
将线性无关动平面组L1,L2,...,Lk利用s、t单项式基底表示，得到表示矩阵M(X)；
[L1,L2,...,Lk]＝[1,s,...,sv1,t,st,...,sv1sv2]*M(X)
在一个具体的实施例中，利用表示矩阵计算有理曲面的奇异因子的具体过程包括：
若d1≥d2，令v＝(d1-1,2d2-1)，否则v＝(2d1-1,d2-1)，其中表示矩阵M(X)的行数为p＝2d1d2
将有理曲面的参数方程F(s,t)代入表示矩阵，得到矩阵N(X)；
计算矩阵矩阵N(X)所有(p-1)*(p-1)阶子式的公因子式H(s,t)；
对公因子式进行因式分解得到奇异因子
Figure BDA0003647865280000043
在一个具体的实施例中，从所述奇异点在曲面上的位置及所述位置对应的参数的具体过程包括：
令奇异因子
Figure BDA0003647865280000044
并进行求解，得到的解即为奇异因子的参数及位置。
参见附图2所示，本发明实施例还提供一种应用上述任一项所述的船体外板曲面设计自交线检测方法的检测装置，包括：
构建模块，用于建立船体外板曲面模型；
第一获取模块，用于获取所述船体外板曲面模型对应的有理曲面，并利用动平面方法构造所述有理曲面对应的表示矩阵；
第二获取模块，用于利用所述表示矩阵计算所述有理曲面的奇异因子；
检测模块，用于从所述奇异因子中提取所述有理曲面的奇异因子信息，利用所述奇异因子信息实现曲面自交检测。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，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如上述实施例中任一项所述的曲面自交检测方法。
图3展示了本发明在一个有理直纹面上的结果示意图，首先建立船体外板曲面模型，该曲面模型对应的有理直纹面的参数方程为
F(s,t)＝F0(s)+tF1(s),F0(s)＝(s+1,1,s2-3s+1,s),F1(s)＝(1,s2+1,2s,s+3)，算得表示矩阵为M(X)＝(M1,M2,M3,M4)；
Figure BDA0003647865280000051
Figure BDA0003647865280000052
可算得奇异因子
h1＝111s2t2+139s2t+483st2+59s2-353st+631t2-413s-1561t+879，根据上述步骤可得到该奇异因子上的奇异点对应的阶数为2，该奇异因子对应的曲面上图3上的黑色自交曲线。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
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例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种船体外板曲面设计自交线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
建立船体外板曲面模型；
获取所述船体外板曲面模型对应的有理曲面，并利用动平面方法构造所述有理曲面对应的表示矩阵；
利用所述表示矩阵计算所述有理曲面的奇异因子；
从所述奇异因子中提取所述有理曲面的奇异点，以及所述奇异点在曲面上的位置及所述位置对应的参数，利用奇异点在曲面上的位置及所述位置对应的参数，实现曲面自交检测；
其中构造所述有理曲面对应的表示矩阵的具体过程包括：
求解伴随有理曲面的一组线性无关动平面组；
将线性无关动平面组利用单项式基底表示，得到表示矩阵；
利用所述表示矩阵计算所述有理曲面的奇异因子的具体过程包括：
将有理曲面的参数方程代入表示矩阵，得到矩阵；
计算矩阵所有次一阶子式行列式的公因子式；
对公因子式进行因式分解得到奇异因子；
提取所述奇异点在曲面上的位置及所述位置对应的参数的具体过程包括：
令奇异因子为零并进行求解，得到的解即为奇异因子的参数及位置。
2.一种应用权利要求1所述的船体外板曲面设计自交线检测方法的检测装置，其特征在于，包括：
构建模块，用于建立船体外板曲面模型；
第一获取模块，用于获取所述船体外板曲面模型对应的有理曲面，并利用动平面方法构造所述有理曲面对应的表示矩阵；
第二获取模块，用于利用所述表示矩阵计算所述有理曲面的奇异因子；
检测模块，用于从所述奇异因子中提取所述有理曲面的奇异因子信息，利用所述奇异因子信息实现曲面自交检测。
3.一种计算机可读存储介质，其特征在于，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如权利要求1所述的自交线检测方法。
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