[發(fā)明專(zhuān)利]一種狼巾蟲(chóng)窠網(wǎng)目狀形態(tài)成型方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610388757.1
• 申請(qǐng)日: 2016-06-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105964915B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林勇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 林勇;簡(jiǎn)錦斯
• 主分類(lèi)號(hào): B22C9/04
• 分類(lèi)號(hào): B22C9/04;B22C7/02;B33Y10/00;B33Y50/00
• 代理公司: 北京細(xì)軟智谷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11471
• 代理人: 王金寶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一般的自然形態(tài)數(shù)據(jù)處理或立體形態(tài)產(chǎn)生，具體涉及一種狼巾蟲(chóng)窠網(wǎng)目狀形態(tài)成型方法。

背景技術(shù)

狼巾蟲(chóng)窠為銀杏大蠶蛾的繭，主要構(gòu)造類(lèi)似樹(shù)葉脈絡(luò)，呈紗籠狀，長(zhǎng)橢圓形，黃褐至深棕色，由絲膠織而成的堅(jiān)硬網(wǎng)目狀繭。從其他自然形態(tài)數(shù)字化建模調(diào)查來(lái)看，目前較為相近的研究是基于樹(shù)枝和葉脈形態(tài)的建模研究。在這些領(lǐng)域中，部分研究者提出了基于形態(tài)特征參數(shù)的建模方法，這種方法首先通過(guò)獲取脈絡(luò)上的形態(tài)特征參數(shù)，基于這些參數(shù)建立主要的參數(shù)化幾何模型，基于各個(gè)脈絡(luò)的幾何模型，結(jié)合空間結(jié)構(gòu)特性，通過(guò)某種隨機(jī)方法或交互式設(shè)計(jì)方法組合各個(gè)脈絡(luò)形成整體結(jié)構(gòu)的立體造型。由于狼巾蟲(chóng)窠的網(wǎng)目狀脈絡(luò)具有極為復(fù)雜的外形輪廓，這種方法中通過(guò)少數(shù)幾個(gè)參數(shù)描述的幾何模型很難重建與真實(shí)脈絡(luò)表面形態(tài)十分貼近的立體生態(tài)模型，同時(shí)在組合網(wǎng)目狀脈絡(luò)的幾何模型過(guò)程中，方向、角度、大小等的偏差，最終所建立的模型的精度不高，與真實(shí)脈絡(luò)的形態(tài)結(jié)構(gòu)存在較大的差距。

隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷成熟，數(shù)字化儀和三維掃描儀等設(shè)備被廣泛應(yīng)用，近年來(lái)也逐漸被越來(lái)越多的研究者用于類(lèi)似樹(shù)枝葉脈自然形態(tài)的測(cè)量和重建中。部分研究者采用三維數(shù)字化儀采集樹(shù)枝葉脈的空間形態(tài)信息，如脈絡(luò)的生長(zhǎng)位置、角度、長(zhǎng)度、寬度、半徑等，并基于這些信息重建脈絡(luò)形態(tài)結(jié)構(gòu)的三維模型，這種方法中由于三維數(shù)字化儀每次僅能夠獲取一個(gè)空間點(diǎn)，基于這些脈絡(luò)表面少量特征點(diǎn)重建的三維模型的精度受到影響，針對(duì)網(wǎng)目狀繭的形態(tài)，其復(fù)雜的脈絡(luò)結(jié)構(gòu)重建就會(huì)顯的定位不準(zhǔn)，其空間形態(tài)難以?xún)H僅通過(guò)少量幾個(gè)空間特征點(diǎn)進(jìn)行重建。因此重建的自然透空形態(tài)三維模型中，鏤空脈絡(luò)的曲面網(wǎng)格的準(zhǔn)確性和精度都有待提高。

也有研究者利用三維激光掃描儀獲得樹(shù)枝葉脈自然形態(tài)表面的空間點(diǎn)云數(shù)據(jù)，然后從這些點(diǎn)云數(shù)據(jù)上重構(gòu)脈絡(luò)或空間結(jié)構(gòu)的三維模型。由于三維激光掃描儀能夠快速地獲取表面的大量空間點(diǎn)，從而能夠更加精確地測(cè)量或重建樹(shù)枝葉脈自然形態(tài)的外形輪廓結(jié)構(gòu)。但由于蟲(chóng)窠網(wǎng)目狀的脈絡(luò)細(xì)小眾多而且空間錯(cuò)落透空，遮擋問(wèn)題嚴(yán)重，因此僅用來(lái)獲取自然形態(tài)單個(gè)脈絡(luò)的三維點(diǎn)云并重建脈絡(luò)方式不能夠獲得精細(xì)數(shù)據(jù)的模型，與實(shí)際存在較大的誤差，難以應(yīng)用于進(jìn)行特征形態(tài)細(xì)節(jié)的研究和分析。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的是提供一種狼巾蟲(chóng)窠網(wǎng)目狀形態(tài)成型方法，提高網(wǎng)目狀三維模型的準(zhǔn)確性和精度，轉(zhuǎn)化形態(tài)于精細(xì)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，深化自然形態(tài)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的運(yùn)用。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種狼巾蟲(chóng)窠網(wǎng)目狀形態(tài)成型方法，所述方法包括下述步驟：

S1、采用數(shù)字掃描儀獲得外部輪廓形狀和空間體積形態(tài)的基本數(shù)據(jù)E；

S2、沿著狼巾蟲(chóng)窠自然形態(tài)的主干脈絡(luò)，將其依次分割成A、B、C、D部分，通過(guò)恒溫恒濕狀態(tài)下壓制成片狀；

S3、將獲得的網(wǎng)目狀片材A、B、C、D部分，進(jìn)行三維掃描獲得網(wǎng)目狀結(jié)構(gòu)的參數(shù)數(shù)據(jù)；

S4、分別在網(wǎng)目狀片材A、B、C、D網(wǎng)目狀參數(shù)數(shù)據(jù)上填充空隙，建立可延展性模型，形成整個(gè)網(wǎng)格片材；

S5、選A、B、C、D網(wǎng)目狀參數(shù)數(shù)據(jù)基于形態(tài)數(shù)據(jù)E上，進(jìn)行網(wǎng)目拼接結(jié)構(gòu)；

S6、采用增材制造的方式獲得鑄造模型，采用傳統(tǒng)的失蠟法鑄造獲得最后的金屬模型。

進(jìn)一步地，所述步驟S1包括下述步驟：

S11、利用三維數(shù)字化儀獲取所述蟲(chóng)窠的形態(tài)空間結(jié)構(gòu)的外形輪廓信息；

S12、所述蟲(chóng)窠的網(wǎng)目狀形態(tài)以閉合網(wǎng)目為一個(gè)單元，每個(gè)閉合網(wǎng)目用三維數(shù)字化儀獲取分別位于網(wǎng)目的交叉點(diǎn)、主脈絡(luò)的最高點(diǎn)和網(wǎng)目狀繭的左右上下兩邊的最寬處。

進(jìn)一步地，所述步驟S2包括下述步驟：

S21、從所述狼巾蟲(chóng)窠中選取預(yù)定數(shù)目網(wǎng)目，測(cè)量網(wǎng)目的總數(shù)量，計(jì)算網(wǎng)目平均數(shù)；

S22、基于所述網(wǎng)目平均數(shù)，根據(jù)網(wǎng)目節(jié)點(diǎn)的位置，將蟲(chóng)窠網(wǎng)目結(jié)構(gòu)分為A、B、C、D 4個(gè)單元區(qū)間；

S23、狼巾蟲(chóng)窠的絲膠織的網(wǎng)目狀單元區(qū)塊A、B、C、D通過(guò)加濕恒溫，還原成片狀。

進(jìn)一步地，所述步驟S3包括下述步驟：

S31、采用三維掃描儀從正面獲取所述單片的網(wǎng)目結(jié)構(gòu)A、B、C、D單元的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

S32、將網(wǎng)目結(jié)構(gòu)A、B、C、D單元上的所有交叉點(diǎn)作為控制點(diǎn)；

S33、把A、B、C、D單元邊界交叉點(diǎn)進(jìn)行對(duì)點(diǎn)連接，建立狼巾蟲(chóng)窠的絲膠織網(wǎng)目狀的平面連接；

S34、根據(jù)網(wǎng)目狀平面連接的圖形，對(duì)A、B、C、D單元形之間的空隙進(jìn)行網(wǎng)目狀單元形復(fù)制填充，進(jìn)行歸一化處理，形成完整的網(wǎng)目狀片材。