[發明專利]一種構建煙支三維模型及其流道優化的方法

有效

• 申請號: 201810017509.5
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN108230441B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 曾勁松;唐大榮;杜亮
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T17/20
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

本發明公開了一種構建煙支三維模型及其流道優化的方法，本發明是通過采用61um分辨率nano Voxel型X射線三維顯微鏡拍攝整個煙支的圖像，利用Avizo Fire 8.1軟件把整個煙支的圖像合成一個三維圖像并去除煙絲中孤立的孔隙和孔隙中孤立的煙絲，抽取煙支三維圖像中一定數量且間隔一致的徑向二值化圖貼三角面片形成多個煙支薄片的STL文件，導入Geomagic Spark軟件中進行逆向工程三維建模得到煙支薄片三維實體模型STP文件，選取一定數量煙支薄片實體模型導入ICEM CFD軟件進行網格劃分并將進行拼接，從而形成整個煙支網格化模型。該方法能夠最大程度上還原煙支三維模型，提高模擬計算的真實性、可靠性，并在此基礎優化煙支三維流道，降低了模型劃分網格難度，提高了后續模擬仿真計算的效率。

技術領域

本發明涉及卷煙煙支三維模型建立的技術領域，特別涉及一種構建煙支三維模型及其流道優化的方法。

背景技術

近些年來，國內外學者通過建立卷煙煙支模型，利用數學和物理方法分析煙支燃燒的過程，來解決實驗方法不能夠測定或者難以測定的物理過程和相關參數變化后的吸燃過程規律性。工業上也可通過預測模擬工藝參數和煙支物理模型對吸燃過程的影響，對卷煙煙支生產有一定的指導意義。因此，建立正確的卷煙煙支模型對后續模擬是否準確起到決定性的作用。

通常建立卷煙煙支模型，并沒有依照煙支實際三維模型，致使模型與煙支實際模型誤差大，可能導致后續模擬數據不可靠。因此，迫切需要一種能夠真實還原煙支三維模型建立的煙支模型來實現更可靠的煙支燃燒模擬。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種構建煙支三維模型及其流道優化的方法。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明一種構建煙支三維模型及其流道優化的方法，包括以下步驟：

(1)采用三維顯微鏡拍攝整個煙支的圖像，將整個煙支的圖像合成一個三維圖像并去除煙絲中孤立的孔隙和孔隙中孤立的煙絲，從三維圖像中按設定間距61um抽取N個徑向二值化圖貼三角面片，得到多個煙支薄片STL文件；

(2)將煙支薄片STL文件導入Geomagic Spark軟件中，采用逆向工程三維重構的方式優化煙支薄片并建立煙支薄片實體模型，得到煙支薄片模型的STP文件；

(3)將煙支薄片實體模型STP文件導入網格劃分軟件中進行網格劃分并行網格拉伸拼接，得到整個煙支網格化模型。

作為優選的技術方案，步驟(1)中，所述三維顯微鏡采用61um分辨率nanoVoxel型X射線三維顯微鏡，拍攝的整個煙支圖像是去除煙支濾嘴，采用Avizo Fire 8.1軟件去除煙絲中孤立的孔隙和孔隙中孤立的煙絲，即去除體積小于10⁶um³的孔隙和煙絲。

作為優選的技術方案，所述步驟(1)中，從煙支三維圖像抽取徑向二值化圖的間距及數量分別為：每隔61um抽取一張徑向二值化圖，按順序抽取11張，貼三角面片形成一個煙支薄片STL文件。

作為優選的技術方案，所述步驟(2)中優化煙支薄片并建立煙支薄片實體模型的具體方法為：

Ⅰ.在薄片上選取一個煙絲三維流道，在煙支薄片的正反兩面分別畫出該流道的輪廓曲線，對于特殊的流道可采用樣條曲線命令使得繪畫出的流道盡量逼近煙絲的真實流道，依次畫出煙絲中的所有三維流道；

Ⅱ.將所有煙絲中的三維流道的輪廓樣條曲線通過混合命令形成流道的實體；

Ⅲ.畫出一個等同于煙支薄片大小的圓柱實體將煙支薄片完全覆蓋，采用布爾命令，將該圓柱實體依次與步驟Ⅱ中繪畫的煙絲三維流道進行布爾減運算，得到三維重建后的煙支薄片。