CN117633927A - 一种应用在曲面三维建模的曲面延展方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种应用在曲面三维建模的曲面延展方法，包括：步骤S1，确定待延展的零件曲面；步骤S2，对所述零件曲面进行曲面特征降噪处理；步骤S3，确定所述零件曲面的曲面特征线；步骤S4，将所述零件曲面的曲面特征线离散成对应的点云数据；步骤S5，确定所述零件曲面的曲面特征线的节点矢量；步骤S6，根据所述节点矢量进行外插延伸；步骤S7，对外插延伸后的点云数据作截面曲线拟合；以及，步骤S8，对所述截面曲线作曲面蒙皮操作，即得到延展后的曲面。本发明的有益效果在于：综合运用拓扑分解、特征线精度自适应离散以及NURBS端点非插值特性等知识，实现复杂三维曲面的延展。
Description
技术领域
本发明涉及计算机辅助设计，特别地是，一种应用在曲面三维建模的曲面延展方法。
背景技术
以模具结构设置为例，在模具结构设计中，模面的设计质量直接关系到零件的成形质量，零件成形后为满足尺寸要求，需要对成形后的零件材料进行修边和裁剪，因此模面的面积比初始零件的面积大。因此，基于已有的零件模型进行模面设计时，需要对零件表面进行适当距离的延展，并保证延展后的曲面和初始曲面在边界处曲率连续。
通常情况下，在涉及曲面延展的产品设计领域，设计人员很难用单张曲面构造出所需的模型，往往需要多个曲面片进行拼接，并在拼接处边缘进行简单的连续化处理，因此零件都具有复杂的外部形状。现有的三维设计软件虽然具备外插延伸功能，但使用条件比较苛刻，仅能对单张连续的曲面进行延展，无法满足实际的设计需求。因此实现复杂曲面的延展，对于模具、汽车外形等产品的结构设计效率的提高意义重大。
发明内容
本发明的目的是要解决现有技术中仅能对单张连续的曲面进行延展，无法满足实际的设计需求的问题，而提供一种新型的应用在曲面三维建模的曲面延展方法。
为了实现这一目的，本发明的技术方案如下：一种应用在曲面三维建模的曲面延展方法，包括：
步骤S1，确定待延展的零件曲面；
步骤S2，对所述零件曲面进行曲面特征降噪处理；
步骤S3，确定所述零件曲面的曲面特征线；
步骤S4，将所述零件曲面的曲面特征线离散成对应的点云数据；
步骤S5，确定所述零件曲面的曲面特征线的节点矢量；
步骤S6，根据所述节点矢量进行外插延伸；
步骤S7，对外插延伸后的点云数据作截面曲线拟合；以及，
步骤S8，对所述截面曲线作曲面蒙皮操作，即得到延展后的曲面。
作为一种应用在曲面三维建模的曲面延展方法的优选方案，步骤S2中，所述降噪处理的方式是采用拓扑分解原理，将所述零件曲面分解成点元素、线元素和面元素，仅提取其中的面元素并且将这些面元素重新结合成一个曲面。
作为一种应用在曲面三维建模的曲面延展方法的优选方案，步骤S3中，所述曲面特征线是曲面的等参数曲线，通过参数化曲面方程获取。
作为一种应用在曲面三维建模的曲面延展方法的优选方案，步骤S4中，所述曲面特征线离散是采用等弦高法。
作为一种应用在曲面三维建模的曲面延展方法的优选方案，步骤S7中，所述节点矢量的外插延伸方式是基于NURBS曲线的端点非插值（Unclamping）特性来实现的。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少在于：综合运用拓扑分解、特征线精度自适应离散以及NURBS端点非插值特性等知识，实现复杂三维曲面的延展。解决由于曲面外形复杂、表面起伏变化大和边界不连续导致的曲面无法延展的问题，大大提高复杂曲面延展的质量和效率。
附图说明
图1是本发明一实施例的曲面延展方法流程图。
图2是本发明一实施例的零件表面示意图。
图3是本发明一实施例的零件表面特征线求解方法示意图。
图4是本发明一实施例的零件表面特征线簇示意图。
图5是本发明一实施例的特征线离散后的点云数据示意图。
图6是本发明一实施例的NURBS非端点插值特性延伸方法示意图。
图7是本发明一实施例的延伸后的拟合截面线示意图。
图8是本发明一实施例的延伸后的曲面效果图。
具体实施方式
下面通过具体的实施方式联系附图对本发明作进一步详细说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
操作对象：零件曲面。
操作目标：实现零件曲面的快速延展。
请参见图1，零件曲面的快速延展方法，包括：
步骤S1，请参见图2，导入三维的零件模型，交互式提取其中的一个零件表面。
步骤S2，利用拓扑分解和再拼接的方法将所述零件曲面进行降噪处理：将所述零件曲面分解成点元素、线元素和面元素，仅提取其中的面元素并且将所有的面元素重新结合成一个曲面，达到清除曲面采样的干扰因素的目的。
步骤S3，利用图3所示的曲面特征线离散方法，获取所述零件曲面的曲面特征线，效果见图4：所述曲面特征线是曲面的等参数曲线，通过参数化曲面方程获取。其中的所述曲面特征线离散方法包括：u向切矢、v向切矢、参数u方向、参数v方向、u向等参线、v向等参线。
步骤S4，请参见图5，利用等弦高法将所述曲面特征线离散成点云数据，并且确定新的共同节点矢量。
步骤S5，利用图6所示的NURBS端点非插值延伸方法，将共同节点矢量延伸到指定位置，并且拟合出图7所示的新的截面线。
步骤S6，根据所述截面线，利用曲面的蒙皮操作得到延展后的曲面模型，见图8。
通过以上步骤操作实现了复杂曲面的延展，快速有效地创建了延展后的曲面特征，通过本实施例进一步证明本发明的可实施性。
以上仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种应用在曲面三维建模的曲面延展方法，其特征在于，包括：
步骤S1，确定待延展的零件曲面；
步骤S2，对所述零件曲面进行曲面特征降噪处理；
步骤S3，确定所述零件曲面的曲面特征线；
步骤S4，将所述零件曲面的曲面特征线离散成对应的点云数据；
步骤S5，确定所述零件曲面的曲面特征线的节点矢量；
步骤S6，根据所述节点矢量进行外插延伸；
步骤S7，对外插延伸后的点云数据作截面曲线拟合；以及，
步骤S8，对所述截面曲线作曲面蒙皮操作，即得到延展后的曲面。
2.根据权利要求1所述的一种应用在曲面三维建模的曲面延展方法，其特征在于，步骤S2中，所述降噪处理的方式是采用拓扑分解原理，将所述零件曲面分解成点元素、线元素和面元素，仅提取其中的面元素并且将这些面元素重新结合成一个曲面。
3.根据权利要求1所述的一种应用在曲面三维建模的曲面延展方法，其特征在于，步骤S3中，所述曲面特征线是曲面的等参数曲线，通过参数化曲面方程获取。
4.根据权利要求1所述的一种应用在曲面三维建模的曲面延展方法，其特征在于，步骤S4中，所述曲面特征线离散是采用等弦高法。
5.根据权利要求1所述的一种应用在曲面三维建模的曲面延展方法，其特征在于，步骤S7中，所述节点矢量的外插延伸方式是基于NURBS曲线的端点非插值（Unclamping）特性来实现的。
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