[發明專利]一種不規則曲面優化下料的方法

有效

• 申請號: 201410443733.2
• 申請日: 2014-09-03
• 公開（公告）號: CN104217078B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 高莉;高興松
• 申請（專利權）人: 杭州力源發電設備有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 杭州融方專利代理事務所(普通合伙)33266
• 代理人: 沈相權

技術領域

本發明是一種不規則曲面優化下料，特別涉及一種不規則曲面優化下料的方法。

背景技術

大型不規則曲面的卷型，想要獲得預期的尺寸規格，下料編排是必要工序之一，不規則曲面因其尺寸規格，整體誤差大，且不能用傳統的曲面展開公式展開下料。遂用三維軟件建模進行分區域分塊優化。其展開平面因點集過多而儲存量巨大，在二維軟件和下料排版中編輯較為困難。

發明內容

本發明主要是解決現有技術中存在的不足，需要優化曲面下料方式，方便編輯及測量，卷制出符合尺寸規格曲面的一種不規則曲面優化下料的方法。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：

一種不規則曲面優化下料的方法，按以下步驟進行：

(1)、區域優化：

采用三維軟件UG建立曲面的三維模型，在UG中曲面展開是將曲面以網格化，即將復雜曲面分割成若干個塊狀區域，每一區域為方塊直紋面，則展開準確率與區域面積和方塊直紋面積成反比；

故區域化曲面，分成4-8塊，然后按曲面網格分割法對每塊區域進行展開，依次選取最長的一邊輪廓線及法向垂線為片層主次展開軸，以此為展開軸進行方塊的鋪成，柵格輸入值取5-10之間，每個區域分為1000-5000網格,通過網格映射形成二維展開平面圖樣，以正向導出各區域的二維展開圖樣；

(2)、點集合并：

展開的平面圖樣邊界為點的集合；

將三維展開時的展開主軸為拼合基準，次軸為拼接合縫處，拼接分散區域為一整體，形成理論上曲面的整體展開圖樣；

當大型工件尺寸大時，合成曲線中的點集數量大，大大減低了曲線編輯的可操作性，甚至難以編輯，故拼合前將點集離散，按一定的間隔數取點，比例數為1/3-1/5，以最外側點為基準，減量內側離散的點，減少點集，以完成點集的拼合；

(3)、點集優化：

拼合后的平面圖樣，在接縫處出現高低落差，因曲面的不規則性，在區域化曲面時，分塊曲面形狀面積都不相同；

因展開時，選取的起始點在各區域曲面內，盡管展開時選取的參數相同，從起始點鋪設的網格數量和排列形狀不相同；

造成同一邊界的展開用網格數量不同，展開后的長度出現落差；

為確保組合后各邊界之間的接縫過渡，形成整體的光滑曲線，再次進行點的優化，按比例挑選其中點集，選取的點形成初步新的點集；其余的點集保留將在逆向擬合中發揮作用；此新點集點的數量明顯小于之前的點集；圖形文件減小，便于靈活的編輯操作和轉移；因下料展開，鋼板下料單邊留有50-100mm的余量；在點集優化時，接縫處選取較高點，這樣選取的點在后續的擬合中可覆蓋展開圖樣最大區域，以免出現下料不足的現象；選取后的最終點數量單邊為5-10個；

(4)、擬合優化：

通過以上步驟確定選點后：

留拼接圖樣的最外側邊界為整體展開的邊界，刪除中間的拼接合縫線；

在autoCAD中將點擬合成曲線，使區域塊之間平滑過渡；形成整體可供下料的曲面展開圖形；點集所形成的圖樣無測量性；

(5)、逆向優化：

量取擬合后的圖形參數，將展開平面的面積和各邊界曲線長度參數與三維曲面測量所得的邊界曲線長度和面積進行對比，按保積、等距的方法，后續優化取點，再次對照測量數據調整每邊界的點的選取，再進行點的優化和曲線的擬合；

最終得到平面和三維邊界曲線長度差不超過2mm，相差在0.2‰內，面積相差在0.6‰之內，得到最優后的下料圖形，滿足生產工藝要求；

優化后的展開圖，由CAD輸出，進入排料軟件fastCAM編輯，進行下料編排，因大型焊接工件且考慮到裝焊及開坡口，可不留余量，直接進行后續操作，在裝焊時按現場進行曲率的微度調整。

主要是通過下述技術方案得以解決的：1.規律取點，減少點集；2.擬合點集，曲線過渡；3.參數對比，優化擬合。

大型曲面的制造，其曲面造型斷口非圓非橢圓形狀，乃為不規則的點坐標，無法用傳統的工程公式展開成平面，供車間下料生產。故采用三維造型分區域展開方式，因其尺寸規格較大，展開的平面為大容量的點集。在將點集導入到二維軟件后，無法對其進行長度等指標的測量。若將點集導入到下料排版軟件后亦因點集儲存量大而無法對其進行編輯排料。

故經過反復推敲實踐，采用將點集刪減的方式，按規則逐個取出點，刪減到在一般的下料排版軟件中可編輯狀態，解決點集龐大的問題，在將點轉化為曲線，采用擬合方式，將點集圖形轉為可測量狀態。根據原來的點集的規則，調整取點和曲線的曲率，將其接近到原圖形。