CN115601510A - 一种三维模型解析重构方法、系统及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种三维模型解析重构方法，包括读取型材工件三维模型文件；对型材工件三维模型文件中的模型拆分成多个曲面并显示，得到工件尺寸参数，实现型材工件模型的解析；根据工件尺寸参数获取工件截面，根据工件尺寸参数选择基准面，根据基准面确定截面方向并通过基准面和工件截面计算识别得到型材工件的轨迹线；对轨迹线进行圆弧拟合，得到拟合轨迹线，并保存圆弧拟合数据，作为型材工件加工模具的设计参数；通过工件截面沿拟合轨迹线生成模型，实现型材工件三维模型的重构。本发明可将型材工件的三维模型文件高效地解析和重构转化为三维模型并显示，准确获得型材工件的加工参数以作为后续加工模具的设计参数，便于后续加工模具的设计。
Description
技术领域
本发明涉及型材模型解析重构技术领域，更具体地说，涉及一种三维模型解析重构方法、系统及存储介质。
背景技术
各种截面形状的金属复杂型材构件在航空航天、核电、汽车、舰船、石化、建筑以及其它民用工业等诸多领域具有广泛的应用，对于降低产品的生产成本以及减重方面发挥着重要的作用。
传统的金属构件弯曲技术如压弯、拉弯、绕弯、推弯以及由上述基本工艺衍生出的弯曲工艺在型材工件加工前，并不能准确得到型材工件的截面参数和加工参数，特别是对于形状复杂或者曲率连续变化的复杂工件，若无法得到准确参数会大大影响下一步加工模具的设计，从而影响型材弯曲加工的精度和质量，限制了型材的三维自由弯曲技术的应用与推广。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种三维模型解析重构方法，该方法可将型材工件的三维模型文件高效地解析和重构转化为三维模型并显示，准确获得型材工件的加工参数以作为后续加工模具的设计参数，便于后续加工模具的设计，从而提高型材工件加工的质量和精度。
本发明的第二个目的在于提供一种三维模型解析重构系统。
本发明的第三个目的在于提供一种三维模型解析重构的存储介质。
本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：一种三维模型解析重构方法，其特征在于：包括：
读取型材工件三维模型文件；
对型材工件三维模型文件中的模型拆分成多个曲面并显示，得到工件尺寸参数，实现型材工件模型的解析；
根据工件尺寸参数获取工件截面，根据工件尺寸参数选择基准面，根据基准面确定工件截面方向并通过基准面和工件截面计算识别得到型材工件的轨迹线；对轨迹线进行圆弧拟合，得到拟合轨迹线，并保存圆弧拟合数据，作为型材工件加工模具的设计参数；通过工件截面沿拟合轨迹线生成模型，实现型材工件三维模型的重构。
在上述方案中，本发明的方法可以将型材工件的三维模型文件高效地解析和重构转化为三维模型并显示，准确获得型材工件的加工参数以作为后续加工模具的设计参数，例如圆弧拟合数据可以分析该型材工件的加工性能，根据该加工性能可提供后续加工模具设计的参考因素，便于后续加工模具的设计，从而提高型材工件加工的质量和精度。
所述根据工件尺寸参数选择基准面是指：包括以下步骤：
第一步，根据工件尺寸参数获取每个曲面法向量；
第二步，判断相邻曲面可否组合形成曲面组；
第三步，对曲面和/或曲面组进行面积排序，分别对面积大的前N个曲面或曲面组选取两条边界线；在边界线选取过程中，当相连的两条边界线的相切角小于设定的角度时，则判断为这两条边界线是同一条边界线；
第四步，将最长的两条边界线对应的曲面或曲面组作为基准面。
第二步中，根据相邻曲面法向量的夹角α和相邻曲面相连边的相切角θ1和θ2来判断相邻曲面可否组合形成曲面组，当满足以下条件则判断相邻曲面可组合形成曲面组：
相邻曲面法向量的夹角α<20°，以及相邻曲面相连边的相切角θ1<4°且
θ2<4°；
否则，判断相邻曲面为单曲面。
第四步中，最长的两条边界线是指两条边界线长度之和最大作为最长的两条边界线。
所述根据基准面确定工件截面方向是指：计算基准面上两条边界线的中点，取中点的切向方向所在的平面作为工件截面方向。
所述通过基准面和工件截面计算识别得到型材工件的轨迹线是指：通过工件截面的上下边界和左右边界计算工件截面的中点位置，根据中点位置以及中点位置与基准面上两条边界线的距离计算拟合型材工件模型的中间线，作为型材工件的轨迹线。
所述对轨迹线进行圆弧拟合，得到拟合轨迹线，并保存圆弧拟合数据，作为型材工件加工模具的设计参数是指：包括以下步骤：
步骤一，对轨迹线分成M段，并设定拟合的误差范围，其中，M为大于等于2的自然数；
步骤二，采用第一段轨迹线的起点、终点和中间点进行圆弧拟合，并对拟合后的圆弧进行拟合误差判断：若拟合后的圆弧在设定的拟合误差范围内，则进行步骤三，否则进行步骤四；
步骤三，将第一段轨迹线的终点作为第二段的起点，采用步骤二的方法对第二段轨迹线的起点、终点和中间点进行圆弧拟合，并对拟合后的圆弧进行拟合误差判断：若拟合后的圆弧在设定的拟合误差范围内，则以此类推进行后续分段轨迹线的圆弧拟合；否则进行步骤四；
步骤四，采用二分法将第一段轨迹线的终点取半作为第一段的第二终点，采用步骤二的方法对第一段轨迹线的起点、第二终点和起点与第二终点的中间点进行圆弧拟合，并对拟合后的圆弧进行拟合误差判断：若拟合后的圆弧在设定的拟合误差范围内，则按照步骤三进行后续分段轨迹线的圆弧拟合；否则再采用二分法进行该段轨迹线的圆弧拟合，直至拟合后的圆弧在设定的拟合误差范围内；
按照上述步骤，直至完成M段轨迹线的圆弧拟合，得到拟合轨迹线，并保存圆弧拟合数据，作为型材工件加工模具的设计参数。
对每段轨迹线的起点、终点和中间点进行圆弧拟合是指：对每段轨迹线的起点、终点和每一个中间点进行一次圆弧拟合，选取拟合误差最小的那段圆弧拟合作为该段轨迹线的圆弧拟合。
本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种三维模型解析重构系统，其特征在于：包括：
读取模块，读取型材工件模型文件；
解析模块，对型材工件三维模型文件中的模型拆分成多个曲面并显示，得到工件尺寸参数，实现型材工件模型的解析；
重构模块，根据工件尺寸参数获取工件截面，根据工件尺寸参数选择基准面，根据基准面确定截面方向并通过基准面和工件截面计算识别得到型材工件的轨迹线；对轨迹线进行圆弧拟合，得到拟合轨迹线，并保存圆弧拟合数据，作为型材工件加工模具的设计参数；通过工件截面沿拟合轨迹线生成模型，实现型材工件三维模型的重构。
本发明的第三个目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种存储介质，其特征在于：其中所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时使所述处理器执行权利要求1-8中任一项所述的三维模型解析重构方法。
与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：本发明三维模型解析重构方法可将型材工件的三维模型文件高效地解析和重构转化为三维模型并显示，准确获得型材工件的加工参数以作为后续加工模具的设计参数，便于后续加工模具的设计，从而提高型材工件加工的质量和精度。
附图说明
图1是本发明三维模型解析重构方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。
实施例一
如图1所示，本发明三维模型解析重构方法包括：
读取型材工件三维模型文件；
对型材工件三维模型文件中的模型拆分成多个曲面并显示，得到工件尺寸参数，实现型材工件模型的解析；
根据工件尺寸参数获取工件截面，根据工件尺寸参数选择基准面，根据基准面确定工件截面方向并通过基准面和工件截面计算识别得到型材工件的轨迹线；对轨迹线进行圆弧拟合，得到拟合轨迹线，并保存圆弧拟合数据，作为型材工件加工模具的设计参数；通过工件截面沿拟合轨迹线生成模型，实现型材工件三维模型的重构。
具体地说，上述根据工件尺寸参数选择基准面是指：包括以下步骤：
第一步，根据工件尺寸参数获取每个曲面法向量；
第二步，判断相邻曲面可否组合形成曲面组；
本发明是根据相邻曲面法向量的夹角α和相邻曲面相连边的相切角θ1和θ2来判断相邻曲面可否组合形成曲面组，当满足以下条件则判断相邻曲面可组合形成曲面组：
相邻曲面法向量的夹角α<20°，以及相邻曲面相连边的相切角θ1<4°且
θ2<4°；
否则，判断相邻曲面为单曲面。
第三步，对曲面和/或曲面组进行面积排序，分别对面积大的前N个曲面或曲面组选取两条边界线；在边界线选取过程中，当相连的两条边界线的相切角小于设定的角度时，则判断为这两条边界线是同一条边界线；
第四步，将最长的两条边界线对应的曲面或曲面组作为基准面，其中，最长的两条边界线是指两条边界线长度之和最大作为最长的两条边界线。
本根据基准面确定工件截面方向是指：计算基准面上两条边界线的中点，取中点的切向方向所在的平面作为工件截面方向。
本发明通过基准面和工件截面计算识别得到型材工件的轨迹线是指：通过工件截面的上下边界和左右边界计算工件截面的中点位置，根据中点位置以及中点位置与基准面上两条边界线的距离计算拟合型材工件模型的中间线，作为型材工件的轨迹线。
本发明对轨迹线进行圆弧拟合，得到拟合轨迹线，并保存圆弧拟合数据，作为型材工件加工模具的设计参数是指：包括以下步骤：
步骤一，对轨迹线分成M段，并设定拟合的误差范围，其中，M为大于等于2的自然数；
步骤二，采用第一段轨迹线的起点、终点和中间点进行圆弧拟合，并对拟合后的圆弧进行拟合误差判断：若拟合后的圆弧在设定的拟合误差范围内，则进行步骤三，否则进行步骤四；
步骤三，将第一段轨迹线的终点作为第二段的起点，采用步骤二的方法对第二段轨迹线的起点、终点和中间点进行圆弧拟合，并对拟合后的圆弧进行拟合误差判断：若拟合后的圆弧在设定的拟合误差范围内，则以此类推进行后续分段轨迹线的圆弧拟合；否则进行步骤四；
步骤四，采用二分法将第一段轨迹线的终点取半作为第一段的第二终点，采用步骤二的方法对第一段轨迹线的起点、第二终点和起点与第二终点的中间点进行圆弧拟合，并对拟合后的圆弧进行拟合误差判断：若拟合后的圆弧在设定的拟合误差范围内，则按照步骤三进行后续分段轨迹线的圆弧拟合；否则再采用二分法进行该段轨迹线的圆弧拟合，直至拟合后的圆弧在设定的拟合误差范围内；
按照上述步骤，直至完成M段轨迹线的圆弧拟合，得到拟合轨迹线，并保存圆弧拟合数据，作为型材工件加工模具的设计参数。
其中，对每段轨迹线的起点、终点和中间点进行圆弧拟合是指：对每段轨迹线的起点、终点和每一个中间点进行一次圆弧拟合，选取拟合误差最小的那段圆弧拟合作为该段轨迹线的圆弧拟合。
本发明的方法可以将型材工件的三维模型文件高效地解析和重构转化为三维模型并显示，准确获得型材工件的加工参数以作为后续加工模具的设计参数，例如圆弧拟合数据可以分析该型材工件的加工性能，根据该加工性能可提供后续加工模具设计的参考因素，便于后续加工模具的设计，从而提高型材工件加工的质量和精度。
实施例二
本实施例的三维模型解析重构系统，包括：
读取模块，读取型材工件模型文件；
解析模块，对型材工件三维模型文件中的模型拆分成多个曲面并显示，得到工件尺寸参数，实现型材工件模型的解析；
重构模块，根据工件尺寸参数获取工件截面，根据工件尺寸参数选择基准面，根据基准面确定截面方向并通过基准面和工件截面计算识别得到型材工件的轨迹线；对轨迹线进行圆弧拟合，得到拟合轨迹线，并保存圆弧拟合数据，作为型材工件加工模具的设计参数；通过工件截面沿拟合轨迹线生成模型，实现型材工件三维模型的重构。
实施例三
本实施例三维模型解析重构的存储介质，存储有计算机程序，计算机程序当被处理器执行时使所述处理器执行实施例一的三维模型解析重构方法。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种三维模型解析重构方法，其特征在于：包括：
读取型材工件三维模型文件；
对型材工件三维模型文件中的模型拆分成多个曲面并显示，得到工件尺寸参数，实现型材工件模型的解析；
根据工件尺寸参数获取工件截面，根据工件尺寸参数选择基准面，根据基准面确定工件截面方向并通过基准面和工件截面计算识别得到型材工件的轨迹线；对轨迹线进行圆弧拟合，得到拟合轨迹线，并保存圆弧拟合数据，作为型材工件加工模具的设计参数；通过工件截面沿拟合轨迹线生成模型，实现型材工件三维模型的重构。
2.根据权利要求1所述的三维模型解析重构方法，其特征在于：所述根据工件尺寸参数选择基准面是指：包括以下步骤：
第一步，根据工件尺寸参数获取每个曲面法向量；
第二步，判断相邻曲面可否组合形成曲面组；
第三步，对曲面和/或曲面组进行面积排序，分别对面积大的前N个曲面或曲面组选取两条边界线；在边界线选取过程中，当相连的两条边界线的相切角小于设定的角度时，则判断为这两条边界线是同一条边界线；
第四步，将最长的两条边界线对应的曲面或曲面组作为基准面。
3.根据权利要求2所述的三维模型解析重构方法，其特征在于：第二步中，根据相邻曲面法向量的夹角α和相邻曲面相连边的相切角θ1和θ2来判断相邻曲面可否组合形成曲面组，当满足以下条件则判断相邻曲面可组合形成曲面组：
相邻曲面法向量的夹角α<20°，以及相邻曲面相连边的相切角θ1<4°且
θ2<4°；
否则，判断相邻曲面为单曲面。
4.根据权利要求2所述的三维模型解析重构方法，其特征在于：第四步中，最长的两条边界线是指两条边界线长度之和最大作为最长的两条边界线。
5.根据权利要求2所述的三维模型解析重构方法，其特征在于：所述根据基准面确定工件截面方向是指：计算基准面上两条边界线的中点，取中点的切向方向所在的平面作为工件截面方向。
6.根据权利要求5所述的三维模型解析重构方法，其特征在于：所述通过基准面和工件截面计算识别得到型材工件的轨迹线是指：通过工件截面的上下边界和左右边界计算工件截面的中点位置，根据中点位置以及中点位置与基准面上两条边界线的距离计算拟合型材工件模型的中间线，作为型材工件的轨迹线。
7.根据权利要求1所述的三维模型解析重构方法，其特征在于：所述对轨迹线进行圆弧拟合，得到拟合轨迹线，并保存圆弧拟合数据，作为型材工件加工模具的设计参数是指：包括以下步骤：
步骤一，对轨迹线分成M段，并设定拟合的误差范围，其中，M为大于等于2的自然数；
步骤二，采用第一段轨迹线的起点、终点和中间点进行圆弧拟合，并对拟合后的圆弧进行拟合误差判断：若拟合后的圆弧在设定的拟合误差范围内，则进行步骤三，否则进行步骤四；
步骤三，将第一段轨迹线的终点作为第二段的起点，采用步骤二的方法对第二段轨迹线的起点、终点和中间点进行圆弧拟合，并对拟合后的圆弧进行拟合误差判断：若拟合后的圆弧在设定的拟合误差范围内，则以此类推进行后续分段轨迹线的圆弧拟合；否则进行步骤四；
步骤四，采用二分法将第一段轨迹线的终点取半作为第一段的第二终点，采用步骤二的方法对第一段轨迹线的起点、第二终点和起点与第二终点的中间点进行圆弧拟合，并对拟合后的圆弧进行拟合误差判断：若拟合后的圆弧在设定的拟合误差范围内，则按照步骤三进行后续分段轨迹线的圆弧拟合；否则再采用二分法进行该段轨迹线的圆弧拟合，直至拟合后的圆弧在设定的拟合误差范围内；
按照上述步骤，直至完成M段轨迹线的圆弧拟合，得到拟合轨迹线，并保存圆弧拟合数据，作为型材工件加工模具的设计参数。
8.根据权利要求7所述的三维模型解析重构方法，其特征在于：对每段轨迹线的起点、终点和中间点进行圆弧拟合是指：对每段轨迹线的起点、终点和每一个中间点进行一次圆弧拟合，选取拟合误差最小的那段圆弧拟合作为该段轨迹线的圆弧拟合。
9.一种三维模型解析重构系统，其特征在于：包括：
读取模块，读取型材工件模型文件；
解析模块，对型材工件三维模型文件中的模型拆分成多个曲面并显示，得到工件尺寸参数，实现型材工件模型的解析；
重构模块，根据工件尺寸参数获取工件截面，根据工件尺寸参数选择基准面，根据基准面确定截面方向并通过基准面和工件截面计算识别得到型材工件的轨迹线；对轨迹线进行圆弧拟合，得到拟合轨迹线，并保存圆弧拟合数据，作为型材工件加工模具的设计参数；通过工件截面沿拟合轨迹线生成模型，实现型材工件三维模型的重构。
10.一种存储介质，其特征在于：其中所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时使所述处理器执行权利要求1-8中任一项所述的三维模型解析重构方法。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115795746A (zh) * | 2023-02-09 | 2023-03-14 | 广州高谱机械科技有限公司 | 一种弯曲模具的设计方法、应用及存储介质 |
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2022
- 2022-11-15 CN CN202211424474.XA patent/CN115601510A/zh active Pending
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|---|---|---|---|---|
| CN115795746A (zh) * | 2023-02-09 | 2023-03-14 | 广州高谱机械科技有限公司 | 一种弯曲模具的设计方法、应用及存储介质 |
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