[發明專利]一種曲線/曲面品質定量評價方法

有效

• 申請號: 201910598313.4
• 申請日: 2019-07-04
• 公開（公告）號: CN110307804B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 紀小剛;閆晨;于益超
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01B11/30
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 姜慧勤

本發明公開了一種曲線/曲面品質定量評價方法，具體步驟包括：獲取曲線/面的原始控制點坐標矩陣，進行平移變換，得到新的控制點坐標矩陣；對新的控制點坐標矩陣進行多次小波光順，得到低分辨曲線/面控制點矩陣，且每進行一次小波光順，得到一個重構矩陣；利用重構矩陣對低分辨曲線/面控制點矩陣進行重構，重構至與曲線/面的原始控制點數相同，并計算曲線/面的光順信息總和矩陣；計算曲線/面的細節信息總和矩陣；根據細節信息總和矩陣及光順信息總和矩陣，計算細節比，根據細節比對曲線/面品質進行定量評價。本發明的曲線/曲面品質定量評價方法具有明確的步驟，通過具體的數值可有效提高評價的準確性，且計算過程簡單高效。

技術領域

本發明涉及一種曲線/曲面品質定量評價方法，屬于逆向造型過程中的品質定量評價技術領域。

背景技術

現代制造業對產品曲線/曲面的造型效果要求越來越高，由于實物制造和測量設備存在誤差，操作人員水平各異，重構曲線/曲面的造型效果往往不盡人意，工程研究人員需要對曲線/曲面進行光順處理，所以評價曲線/曲面的品質很有必要。對于曲線/曲面的品質評價，目前主要分為定性評價和定量評價兩種，其中定性評價法主要包括曲率法、光照模型法、等高線法等，而定量評價主要是將定性評價的結果進行定量化。

在定性評價的研究上，1995年，Guid N等系統地闡述了曲率云圖、曲率線、曲率等值線和焦點曲面這四種曲面曲率評價方法。2005年，李宏坤對非均勻有理B樣條曲面上的曲率線積分做了精確的公式推導，大幅度精簡了曲面第二基本量的計算。2006年，紀小剛等將觀測點和光源向無窮遠處映射，簡化并改進了反射線法和高光線法，提出一種新的評價方法——極限反射法。2007年，Sridaran A等學者以固有特征高斯曲率為基礎進行觸覺論中參數化的曲面虛擬觸感渲染，建立了一種將曲面分析與觸覺渲染相結合的觸覺反饋評價方法，Nishiyama Y等基于常規高光線法的缺陷，將光源平行高亮線改為同心圓線，并將其應用于檢測曲面不規則區域，具有良好的評價效果。2011年，神會存等將光柱模型替換為光片模型，克服了基準光線對高光線生成的影響，高光線在曲面曲率變換劇烈的地方也能精準顯示。2012年，武振鋒等借助高斯曲率特征渲染，研究了曲面在G⁰、G¹和G²連續情況下曲面的高斯曲率顏色渲染的分布情況。2013年，Gyurecz G等通過定義距離和角度誤差函數自動修正高光線的缺陷，實現復雜波動曲面的高光線精準顯示。2016年，薛杰等針對高光線法向矢量信息單調的弊端，引入NURBS插值計算曲面高光線，提出高光曲率法。2017年，Arnal L等通過調整光源光線強弱，提出一種用于自動檢測曲面上的凸起和凹痕的算法，通過汽車生產線系統測試表明該算法擁有極高的效率。

在定量評價的研究上，1998年，Mehlum E等基于曲面微分幾何定義了二階平滑度的概念，構建類歐拉公式定義曲面的三階平滑度，由定義的二階和三階平滑度評價曲面品質。2007年，Kuragano T等通過實際曲率半徑和規定曲率半徑之差的平方和用泰勒定理線性化，然后最小化，利用曲率半徑分布的相似性來定量評價曲線的品質。2009年，Hu S等通過比較現實曲面和理想曲面進行相似性評價，得到一個比較指數來對現實曲面進行評級。沃爾沃汽車公司從缺陷的面積和深度以及缺陷所在的位置三個方面考慮曲面的品質，將曲面的品質劃分為10個等級。2011年，王正如等將人工神經網絡技術與模糊綜合評價方法相結合，可進一步降低人的主觀判斷對評價結果產生的影響。2012年，吳桃生等將系統工程中的多目標決策的TOPSIS評價法進行加權逼近理想解排序，得到應用于高速列車司機室復雜曲面的模糊綜合評價模型。2016年，薛杰利用高光曲線的應變能和高光曲線的弧長積分構建能量密度模型，提出用能量直方圖的方法評價曲面的品質特性。2018年，王奇勝等在研究自由曲面的自適應網格生成方法時，通過網格邊線的夾角與邊數定義曲面的流暢度來評價曲面的規整性和流暢性。