[發(fā)明專利]一種三維編織復(fù)合材料預(yù)制體結(jié)構(gòu)的識(shí)別與建模方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810537212.1
• 申請(qǐng)日: 2018-05-29
• 公開（公告）號(hào): CN108717727B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高希光;周岳;宋迎東;田藝豪;杜澤群
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T17/00
• 分類號(hào): G06T17/00;G06T19/20
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

1.一種三維編織復(fù)合材料預(yù)制體結(jié)構(gòu)的識(shí)別與建模方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、根據(jù)預(yù)設(shè)幾何參數(shù)建立三維編織復(fù)合材料單胞理論模型；將單胞理論模型劃分為按層、行、列組成的六面體像素方塊，由纖維束各個(gè)頂點(diǎn)求出頂點(diǎn)所在面的方程，以纖維束各面的方程為判斷條件，對(duì)像素方塊所屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行判斷，像素方塊中心點(diǎn)位于纖維束體內(nèi)的屬于纖維束，反之屬于基體或孔洞，將屬于纖維束的方塊灰度值設(shè)為1，將屬于基體或孔洞的方塊灰度值設(shè)為0；

步驟二、利用XCT技術(shù)獲得三維編織復(fù)合材料的XCT切片圖；XCT切片圖必須至少含有一個(gè)單胞；

步驟三、選擇XCT切片圖中用于建模的與單胞理論模型相對(duì)應(yīng)的局部XCT切片圖；局部XCT切片圖選取的標(biāo)準(zhǔn)為一個(gè)單胞大??；

步驟四、對(duì)局部XCT切片圖進(jìn)行閾值處理；設(shè)置閾值，當(dāng)局部XCT切片圖像素點(diǎn)灰度值大于所設(shè)閾值時(shí)，將像素點(diǎn)灰度值重設(shè)為1，判定為纖維束；當(dāng)XCT圖片像素點(diǎn)灰度值小于等于所設(shè)閾值時(shí)，將像素點(diǎn)灰度值重設(shè)為0，判定為孔洞或基體；

步驟五、對(duì)經(jīng)過(guò)閾值處理后的局部XCT切片圖進(jìn)行噪點(diǎn)去除；

步驟六、將上一步經(jīng)過(guò)處理后的局部XCT切片圖中的像素值與預(yù)設(shè)幾何參數(shù)的理論切片圖的像素值進(jìn)行比較計(jì)算，得出差異值；

步驟七、更改單胞理論模型預(yù)設(shè)值，通過(guò)優(yōu)化算法獲得幾何參數(shù)最優(yōu)解；通過(guò)改變單胞邊長(zhǎng)和花節(jié)高度的值，獲取不同的單胞理論模型，重復(fù)步驟一至步驟六，通過(guò)優(yōu)化算法獲得平均灰度差值最小時(shí)的單胞邊長(zhǎng)和花節(jié)高度。

2.如權(quán)利要求1所述的一種三維編織復(fù)合材料預(yù)制體結(jié)構(gòu)的識(shí)別與建模方法，其特征在于：所述步驟一中，單胞理論模型的建立通過(guò)設(shè)置單胞邊長(zhǎng)和花節(jié)高度，根據(jù)：

其中，a為纖維束橫向移動(dòng)距離，b為花節(jié)高度，c、d為六邊形截面的兩條邊長(zhǎng)，α為六邊形頂角夾角，θ為編織角，D為纖維束正交軸線距離；

當(dāng)確定單胞邊長(zhǎng)花節(jié)高度HL＝b時(shí)，即確定單胞理論模型的幾何尺寸，各頂點(diǎn)坐標(biāo)與面方程。

3.如權(quán)利要求1所述的一種三維編織復(fù)合材料預(yù)制體結(jié)構(gòu)的識(shí)別與建模方法，其特征在于：所述步驟五中，判斷每個(gè)像素點(diǎn)周圍8個(gè)像素點(diǎn)中是否有6個(gè)或以上像素點(diǎn)灰度值與中心像素點(diǎn)灰度值不同，當(dāng)灰度值不同時(shí)，改變中心點(diǎn)像素值。

4.如權(quán)利要求3所述的一種三維編織復(fù)合材料預(yù)制體結(jié)構(gòu)的識(shí)別與建模方法，其特征在于：所述步驟六中，選擇單胞理論模型中所處位置與XCT切片圖相同的切片為理論切片圖，求理論切片圖與局部XCT切片圖的平均灰度差值：

其中，Average_GreyvalueDifference表示理論切片圖與局部XCT切片圖的平均灰度差值，width和height分別表示局部XCT切片圖的寬和高，H表示理論切片圖中單個(gè)像素的灰度值，H^*表示與理論切片圖對(duì)應(yīng)的局部XCT切片圖中像素的灰度值。