[發明專利]曲面展開方法及裝置

在審

• 申請號: 201711071486.8
• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN107767334A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 夏建生;竇沙沙;周海;劉軍;張本國;張紅蕾;楊子潤;趙學雅
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: G06T3/00
• 分類號: G06T3/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 鄧超

技術領域

本發明涉及曲面展開技術領域，具體而言，涉及一種曲面展開方法及裝置。

背景技術

目前，對材料模型的復雜曲面展開方法是對材料模型進行數字化設計、制造的關鍵環節，通過對復雜曲面的展開能得到材料模型鋪層的精確毛坯形狀，能夠分析復合材料鋪層設計的可行性，并能直接用于數控下料，實現復合材料的設計、制造數字化。

發明人經研究發現，傳統的材料鋪貼下料時簡單零件可按尺寸大小裁剪，復雜形狀需先制作下料樣板，工作人員按照經驗將樣板裁剪為單向帶或織物，然后手工鋪覆到模具上再裁掉多余料，存在尺寸精度差、展開過程效率低的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種復雜曲面展開方法及裝置，以有效避免曲面展開過程存在效率低，且展開后的曲面精度低的問題。

本發明較佳實施例提供了一種曲面展開方法，所述方法包括：

計算曲面模型中用于劃分并形成多個細長片的各曲線的測地率值；

選取各所述測地率值中的一個測地率值對應的細長片作為引導片；

計算該引導片與其他各細長片的位置關系，并根據所述位置關系對各所述細長片進行展開以得到展開圖。

在本發明的較佳實施例中，在上述曲面展開方法中，各所述細長片分別包括多個依次鄰接的三角形網格，且各三角形網格的頂點分別位于所述細長片的邊緣，根據所述位置關系對所述曲面模型進行展開的步驟包括：

根據所述引導片對應的各三角形網格的頂點位置和各所述細長片對應的各三角形網格的頂點位置得到各細長片的展開方向；

根據所述位置關系及所述展開方向對所述曲面模型進行展開。

在本發明的較佳實施例中，在上述曲面展開方法中，當所述曲面模型為剛性材料對應的曲面模型時，在執行根據所述位置關系對所述曲面模型進行展開的步驟之前，所述方法還包括：

獲取所述曲面模型的模型周長及模型面積；

在執行根據所述位置關系對所述曲面模型進行展開之后，所述方法還包括：

獲取所述曲面模型展開后的展開周長及展開面積；

根據所述展開周長及所述模型周長得到周長差，根據所述展開面積和模型面積得到面積差；

根據面積權重因子、周長權重因子、所述周長差和所述面積差得到第一質量評價值，在所述第一質量評價值大于設定評價值時，判斷各所述細長片之間是否存在裂縫或重疊，并在存在裂縫或重疊時對各所述細長片的裂縫或重疊進行修正以得到修正后的展開圖。

在本發明的較佳實施例中，在上述曲面展開方法中，當所述曲面模型為剛性曲面對應的模型時，對各所述細長片的裂縫或重疊進行修正的步驟包括：

選取各細長片中的一個作為目標片，并在所述目標片上的各頂點處設置相同方向上的直線，以使各直線分別與其他各細長片的兩條曲線相交以得到交點；

根據各所述細長片上的交點及和細長片對應的兩條曲線分別對各所述細長片進行三角網格進行切割；

將切割后的各細長片向所述目標片移動，以使移動后相鄰兩個細長片上對應的交點重合。

在本發明的較佳實施例中，在上述曲面展開方法中，當所述曲面模型為彈性曲面對應的模型時，所述方法包括：

獲取對所述曲面模型對應的彈性系數；

獲取對所述細長片進行拉伸得到的形變量；

根據所述彈性系數和形變量得到第二質量評價值，并在所述第二質量評價值大于設定評價值時，判斷各所述細長片之間是否存在裂縫或重疊，當存在裂縫或重疊時對各所述細長片的裂縫或重疊進行修正以得到修正后的展開圖。

在本發明的較佳實施例中，在上述曲面展開方法中，當所述曲面模型為彈性曲面對應的模型時，對各所述細長片的裂縫或重疊進行修正的步驟包括：

從所述展開圖中獲取所述裂縫或重疊處兩側的細長片，將該裂縫或重疊處兩側的細長片上的各網格的頂點作為基準點；

將該兩側的細長片的基準點對應的網格邊線進行移動，以使該兩側的細長片上對應的頂點重合。

在本發明的較佳實施例中，在上述曲面展開方法中，判斷各所述細長片之間是否存在裂縫或重疊的步驟包括：

獲取各所述細長片未進行展開前時的任意一個三角形網格鄰接的各三角形網格，通過以下公式得到各細長片展開后各點的高斯曲率值：

其中，K為高斯曲率，δ為裂縫總角，δ等于2π減去鄰接三角形的全部角總和，S是等于鄰接三角形網格總面積的三分之一；

若曲面上各點的高斯曲率均小于零，則曲面展開會產生重疊現象；