[發明專利]自由曲面Z?pin植入路徑生成方法

有效

• 申請號: 201410307489.7
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN104134227B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發明（設計）人: 王顯峰;王若舟;肖軍;張向陽;褚奇奕
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 賀翔

1.一種自由曲面上Z-Pin植入軌跡的生成方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1、建立需要植入Z-pin的層合板的自由曲面數字化模型；

步驟2、將模型劃分為三角網格，用大量三角形拼接近似表示曲面；整理三角形的點、線、面信息，得到所有三角形的三個頂點坐標和三角形構成平面的法向量，以及三角形之間的共邊關系；

步驟3、在三角形網格上沿固定參考方向生成第一條軌跡，用一組軌跡點來描述，具體過程如下：

參考方向任意設定，設為x方向，軌跡的起點選擇模型邊角，尋找該點所在的三角形作為第一三角形，做該點處參考方向在第一三角形內的投影，投影與第一三角形一邊的交點為第二個軌跡點；通過第二軌跡點找到與第一三角形共邊的三角形，作為第二三角形，在第二個軌跡點做參考方向在第二三角形上的投影，投影與第二三角形的邊界交點為第三個軌跡點；重復操作直到軌跡點到達模型另一側邊界；這一系列有序的軌跡點組成了第一條軌跡；

步驟4、在曲面上平移第一條軌跡上的所有軌跡點，組成第二條軌跡，實際上是平移第一條軌跡的所有軌跡點，具體過程如下：

平移某一點時，平移方向為τ，τ＝x×n，其中n為該點所在三角形的法向，x為步驟3中參考方向，平移距離為超聲槍頭寬度W；

平移P點時，設P'點為平移終點，則平移方向τ₁＝x×n₁，交該三角形的一邊于P₂點；計算PP₂的長度，并根據以下規則判斷并計算平移終點P'的坐標；

規則1如果PP₂＝W，則點P₂即為所求平移終點P'；

規則2如果PP₂>W，則平移終點P'在線段PP₂上，設P點、P₂點坐標分別為(x₁,y₁,z₁)和(x₂,y₂,z₂)；則P'點坐標(x',y',z')＝η×(x₁,y₁,z₁)+(1-η)×(x₂,y₂,z₂)，其中

規則3如果PP₂<W，則對P₂點繼續平移，平移方向P₂點所在法向n₂和步驟3中參考方向x的叉乘方向τ₂＝x×n₂，交下一個三角形的一邊于點P₃，計算折線段長度PP₂+P₂P₃；

若PP₂+P₂P₃＝W則點P₃即為所求平移終點P'；

若PP₂+P₂P₃>W則平移終點P'在線段P₂P₃上，根據規則2處求出點P'坐標；

若PP₂+P₂P₃<W根據規則3重復尋找；直至各段平移折線段長度和為W。

步驟5、根據步驟4的方式，利用第二條軌跡平移出第三條軌跡線，以此類推在曲面上獲得一系列平行等距的軌跡線，直到布滿曲面；

步驟6、在每條軌跡上間隔固定距離L生成若干植入點，相鄰植入點的距離L為其間各個折線段的長度和；L取值等于超聲槍頭的長度；

步驟7、計算植入點處的法向量

如果植入點在三角形內，取該三角形的法向；

若在三角形邊上，則取共邊的兩個三角形法向的平均值；

若在三角形頂點上，則取點所屬若干三角形法向的平均值；

步驟8最終生成植入路徑；植入路徑為一系列的植入點坐標和這些點所在網格的法向；植入點坐標為超聲槍下壓位置，植入點在網格法向為下壓方向。