[發(fā)明專(zhuān)利]基于三維邊界提取的模具氣壓砂輪進(jìn)動(dòng)加工軌跡優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310571504.4
• 申請(qǐng)日: 2013-11-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103761353A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金明生;計(jì)時(shí)鳴;張鶴騰;張利;蔡?hào)|海
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 杭州浙科專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)圖形領(lǐng)域，是一種基于VRML技術(shù)的三維模型邊界線提取方法。?

背景技術(shù)

目前，對(duì)于三維模型邊界線提取的研究主要有以下兩方面：(1)從二位圖像角度出發(fā)，通過(guò)一些圖像處理方法提取邊界線，提取結(jié)果是另一張圖片，這種方法顯然不可能包含每條邊界線在三維中的解析式；(2)從實(shí)物出發(fā)，通過(guò)掃描或測(cè)量得到點(diǎn)云，再經(jīng)過(guò)搜索算法得到屬于邊界線的點(diǎn)，最后在計(jì)算機(jī)上逆向建模。第二種方法可以獲得邊界線在三維中的解析式，能處理密集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，一般用于不適合人工建模的具有極度不規(guī)則形狀的對(duì)象，且需要額外的三維掃描測(cè)量設(shè)備，成本較高，操作難度大，計(jì)算過(guò)程復(fù)雜。三維建模軟件雖然能顯示線框圖，但是無(wú)法直接將線框圖導(dǎo)出為可用于再開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)格式，這給應(yīng)用三維模型邊界線數(shù)據(jù)進(jìn)行信息再處理造成不便。?

對(duì)于任意的復(fù)雜三維模型，三維軟件在導(dǎo)出VRML文件時(shí)，會(huì)將所有表面分割成不重復(fù)也不遺漏的一系列三角面，各三角面的位置和相互關(guān)系可由組成三角面的頂點(diǎn)及頂點(diǎn)外法向計(jì)算得到。因此，本發(fā)明提出一種邊界線提取方法，用于從VRML文件中提取數(shù)據(jù)，通過(guò)一定的算法獲得對(duì)應(yīng)三維模型的邊界線數(shù)據(jù)，很有必要。?

發(fā)明內(nèi)容

為了解決無(wú)法從三維建模軟件中直接獲得模型邊界線數(shù)據(jù)的問(wèn)題，本發(fā)明從三維模型出發(fā)，提供一種基于VRML技術(shù)的三維模型邊界線提取方法，該方法適用范圍廣，可處理任意復(fù)雜形貌的三維模型。?

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：?

一種基于VRML技術(shù)的三維模型邊界線提取方法，所述邊界線提取方法包括以下步驟：?

(1)讀取VRML文件，文件擴(kuò)展名為wrl，并采用正則表達(dá)式識(shí)別文本數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)組中，數(shù)組包括單位法向量數(shù)組、線段數(shù)組和坐標(biāo)數(shù)組；?

(2)用戶設(shè)定“法向量突變閥值T”，簡(jiǎn)稱(chēng)“閥值T”，一般取閥值T=0.2，閥值T的取值依據(jù)三維模型上最大曲率值，曲率越大，閥值T應(yīng)取越大；?

(3)將單位法向量數(shù)組內(nèi)每一條法向量進(jìn)行兩兩作差，同閥值T進(jìn)行比較，若差向量的模小于等于閥值T，則認(rèn)為兩個(gè)法向量所對(duì)應(yīng)的三角面是連續(xù)的面，面內(nèi)不存在邊界線，并且，如果這兩個(gè)三角面內(nèi)存在相同頂點(diǎn)的線段，則一定為面內(nèi)不存在的邊界線，稱(chēng)為“對(duì)角線”，刪除這兩條對(duì)角線；如果不存在，則表示兩個(gè)三角面不屬于同一面，不作處理；若差向量的模大于閥值T，則認(rèn)為這兩個(gè)三角面是不連續(xù)的面，并且，如果這兩個(gè)三角面內(nèi)存在相同頂點(diǎn)的線段，則一定為邊界線，刪除其中一條；如果不存在，則表示兩個(gè)三角面不相交，不作處理；?

(4)將剩余線段進(jìn)行整理，得到線段數(shù)組，并且和坐標(biāo)數(shù)組一起寫(xiě)入數(shù)據(jù)表格文件，文件擴(kuò)展名為csv，保存到計(jì)算機(jī)磁盤(pán)中。?

進(jìn)一步，所述的基于VRML技術(shù)的三維模型邊界線提取方法，其特征在于：所述步驟(1)中，所述的單位法向量數(shù)組是由三角面的三個(gè)頂點(diǎn)的法向量求和再取單位向量得到，所述的線段數(shù)組是由三角面三頂點(diǎn)兩兩相連得到。?

再進(jìn)一步，所述的基于VRML技術(shù)的三維模型邊界線提取方法，其特征在于：所述步驟(2)中，所述閥值T的物理意義為：當(dāng)法向量之差的模小于閥值T時(shí)，法向量夾角較小，面夾角接近0度，曲面連續(xù)性好。?

本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為：本發(fā)明涉及的三維模型邊界線提取方法，可將VRML格式文本中的圖形數(shù)據(jù)通過(guò)識(shí)別和計(jì)算，得到模型所有邊界線的坐標(biāo)信息。該方法適用于具有復(fù)雜形貌的任意三維模型。?

首先使用三維建模軟件，如PRO/E、UG、SolidWorks、CATIA等，建立三維模型；然后將模型另存為VRML(擴(kuò)展名為wrl)文件格式，選擇輸出版本為VRML97；然后利用本發(fā)明提出的三維模型邊界線提取方法，從wrl格式文件中提取出三維模型的邊界線數(shù)據(jù)。?

邊界線數(shù)據(jù)由兩個(gè)數(shù)據(jù)表格組成，其中一個(gè)表格存儲(chǔ)了所有的端點(diǎn)坐標(biāo)值，每行三個(gè)元素表示端點(diǎn)空間直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；另一個(gè)表格存儲(chǔ)了每一條邊界線的兩個(gè)端點(diǎn)坐標(biāo)的索引，每行兩個(gè)元素表示一條邊界線的兩個(gè)端點(diǎn)的索引編號(hào)。由這兩個(gè)數(shù)組可以確定模型中的所有邊界線。?

本發(fā)明的有益效果在于：該提取方法無(wú)需額外的設(shè)備或測(cè)量工具，數(shù)據(jù)量小，輔助數(shù)據(jù)充分，計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單可靠，易編程，操作難度低，能精確地得到三維模型邊界線數(shù)據(jù)；只要調(diào)整閥值即可識(shí)別具有不同曲率的曲面的三維模型；合理設(shè)置閥值，可以將大區(qū)率的圓角特征識(shí)別為邊界線，而將小曲率的曲面識(shí)別為無(wú)邊界的連續(xù)的面。?

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明提取邊界線與優(yōu)化軌跡的整體流程圖?