[發明專利]模仿神農潔蜣螂沙丘狀凸包設計凹坑型仿生犁壁的方法

有效

• 申請號: 201711302881.2
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN108122279B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 韓鑫;郗昊;辛璐;王伯龍;金誠謙;蘭玉彬
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;A01B15/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.模仿神農潔蜣螂沙丘狀凸包設計凹坑型仿生犁壁的方法，包括有下列步驟：

第一步：神農潔蜣螂表皮取樣及預處理

(A)從購置的神農潔蜣螂成蟲干制標本上裁取處于迎土面上的表皮樣本，首先對其標記蟲體中軸線，再用去離子水沖洗3～5次，然后將洗凈的神農潔蜣螂干制表皮樣本在2.5％戊二醛溶液中化學固定3～5h，化學固定溫度0～4℃，制得神農潔蜣螂固定表皮樣本；

(B)將經(A)步驟制得的神農潔蜣螂固定表皮樣本采用去離子水清洗6～8次，然后在50～70℃條件下烘干1～2h，制得含水率5％～10％的神農潔蜣螂干燥表皮樣本；

第二步：神農潔蜣螂表皮迎土面輪廓精密測量

(A)將第一步制得的神農潔蜣螂干燥表皮樣本固定在光學式表面輪廓儀的工作臺上，設置光學式表面輪廓儀的掃描參數對神農潔蜣螂干燥表皮樣本重復掃描3～5次；

(B)從經(A)步驟掃描后由表面輪廓儀配套處理軟件自動生成的測量樣本三維表面輪廓圖像中選取清晰、無噪點的圖像，獲得神農潔蜣螂干燥表皮樣本的表面輪廓圖像；

其特征在于，還包括如下步驟：

第三步：神農潔蜣螂表皮迎土面凸包縱、橫向三維斷面結構提取

(A)在第二步制得的神農潔蜣螂干燥表皮樣本表面輪廓圖像中選取出單個完整凸包，從該凸包上獲取過凸包最高點且平行于蟲體中軸線方向的凸包縱向中軸線，再從該凸包上獲取過凸包最高點且垂直于蟲體中軸線方向的凸包橫向中軸線；

(B)利用表面輪廓儀配套處理軟件從經(A)步驟獲取的凸包縱向中軸線起，沿垂直于凸包縱向中軸線方向，在經(A)步驟選取的單個完整凸包上截取矩形剖切區域I，所述矩形剖切區域I以在凸包縱向中軸線方向上的處于相鄰凸包間無明顯凸起的位置點為起點、凸包縱向中軸線方向上的處于相鄰凸包間無明顯凸起的位置點為終點形成的矩形剖切區域，從而由軟件自動提取出所選定矩形剖切區域I的凸包縱向三維斷面結構；

(C)利用表面輪廓儀配套處理軟件從經(A)步驟獲取的凸包橫向中軸線起，沿垂直于凸包橫向中軸線方向，在經(A)步驟選取的單個完整凸包上截取矩形剖切區域II，所述矩形剖切區域II以在凸包縱向中軸線方向上的處于相鄰凸包間無明顯凸起的位置點為起點、凸包縱向中軸線方向上的處于相鄰凸包間無明顯凸起的位置點為終點形成的矩形剖切區域，從而由軟件自動提取出所選定矩形剖切區域II的凸包橫向三維斷面結構；

第四步：神農潔蜣螂表皮迎土面凸包縱、橫軸截面輪廓曲線提取

(A)借助表面輪廓儀配套處理軟件，將第三步提取出的凸包縱、橫向三維斷面結構進行二維化截面顯示處理，分別得到神農潔蜣螂表皮迎土面凸包縱軸截面輪廓原始曲線、神農潔蜣螂表皮迎土面凸包橫軸截面原始輪廓曲線；

(B)借助表面輪廓儀配套處理軟件，對經(A)步驟獲取的神農潔蜣螂表皮迎土面凸包縱、橫軸截面原始輪廓曲線進行干擾點剔除、曲線平滑處理，分別得到神農潔蜣螂表皮迎土面凸包縱軸截面輪廓修正曲線、神農潔蜣螂表皮迎土面凸包橫軸截面輪廓修正曲線；

第五步：沙丘狀凸包仿生結構單元的單體曲面重構

(A)借助三維建模軟件，以凸包最高點為交點，將第四步獲取的神農潔蜣螂表皮迎土面凸包縱、橫軸截面輪廓修正曲線進行垂直相交，形成空間相交曲線；

(B)借助三維建模軟件，以第四步獲取的神農潔蜣螂表皮迎土面凸包橫軸截面輪廓修正曲線的兩個端點為終點，以神農潔蜣螂表皮迎土面凸包縱軸截面輪廓修正曲線為母線，以神農潔蜣螂表皮迎土面凸包橫軸截面輪廓修正曲線為控制導線，重構出沙丘狀凸包仿生結構單元的單體空間自由曲面；

第六步：沙丘狀凸包仿生結構單元的群體排布設計

(A)針對仿生犁壁的具體設計尺寸及作業參數，將第五步制得的沙丘狀凸包仿生結構單元的單體空間自由曲面進行若干倍數的幾何尺寸放大；

(B)以經(A)步驟放大后的沙丘狀凸包仿生結構單元單體空間自由曲面為陽模結構，在仿生犁壁犁體曲面上設計出沙丘狀凸包仿生結構單元的陰模結構，獲得反沙丘狀凹坑仿生結構單元，且反沙丘狀凹坑仿生結構單元的緩坡面始終朝向仿生犁壁的來土方向；

(C)按照一定的群體排布方法，將經(B)步驟獲得的反沙丘狀凹坑仿生結構單元在仿生犁壁犁體曲面上做排布設計，便得到用神農潔蜣螂表皮沙丘狀凸包設計出的凹坑型仿生犁壁。

2.根據權利要求1所述的模仿神農潔蜣螂沙丘狀凸包設計凹坑型仿生犁壁的方法，其特征在于：所述迎土面上的表皮是指神農潔蜣螂頭部或肩部的表皮。