[發明專利]一種基于陶瓷產品的三維輔助設計與可視化系統及方法

在審

• 申請號: 202110820384.1
• 申請日: 2021-07-20
• 公開（公告）號: CN114004054A
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 易均;古和今;李暉;張安安;于一尊
• 申請（專利權）人: 江西省產業技術研究院;江西省科學院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06K9/62;G06F111/04
• 代理公司: 南京泰普專利代理事務所(普通合伙) 32360
• 代理人: 姜露露

本發明公開了一種基于陶瓷產品的三維輔助設計與可視化系統及方法，屬于陶瓷設計的技術領域。包括：基于分解式的幾何約束，對產品輔助設計采用增量式的幾何約束公式進行求解，構建幾何特征模型；獲取產品器形特征和產品紋飾特征，基于幾何特征模型的擬合曲面，構建用于融合產品器形特征和產品紋飾特征的融合模型；結合幾何特征模型和融合模型，創建數據模型將產品以三維可視化的形式展示并分析。本發明提高了幾何約束系統的獨立性與可交互性，即便于設計師進行針對性修改又減少了計算的響應時間，有效提升了陶瓷產品設計效率。

技術領域

本發明屬于陶瓷設計的技術領域，特別是涉及一種基于陶瓷產品的三維輔助設計與可視化系統及方法。

背景技術

目前我國藝術陶瓷、日用陶瓷等連續10年陶瓷產量居全球第一位，出口銷量也是多年來名列世界首位。隨著設計、制造技術的不斷進步，我國陶瓷產品在設計、制造方面也有了長足的發展。

但是在陶瓷產業轉向現代化設計時卻存在以下問題：缺乏面向陶瓷產品制造的直觀可視化分析手段。主要考慮到以下幾個因素：在陶瓷產品設計中，各個獨立特征通常以空間中的點、曲線或曲面等幾何元素間的角度、距離和各種幾何約束關系表示，故影響因子較多，設計師在修改時需要對以上幾何約束需要全部重新計算修改，設計效率大大降低；在實際設計中，陶瓷產品器型設計存在多樣性，因此設計建模時會出極點連續性、邊界不兼容條件等高質量幾何造型難題，從而降低了建模質量，直接影響到陶瓷產品器型的設計。

發明內容

本發明為解決上述背景技術中存在的技術問題，提供了一種基于陶瓷產品的三維輔助設計與可視化系統及方法。

本發明采用以下技術方案：一種基于陶瓷產品的三維輔助設計與可視化方法，包括以下步驟：

基于分解式的幾何約束，對產品輔助設計采用增量式的幾何約束公式進行求解，構建幾何特征模型；

獲取產品器形特征和產品紋飾特征，基于幾何特征模型，構建用于融合產品器形特征和產品紋飾特征的融合模型；

結合幾何特征模型和融合模型，創建數據模型將產品以三維可視化的形式展示并分析。

在進一步的實施例中，構建幾何特征模型具體包括以下流程：

采用幾何推導獲得最優的相對坐標，利用雙連通圖的性質，將產品設計的幾何約束圖分解為獨立的可分割求解的多個子圖；

定義每個子圖中的幾何元素為基本幾何約束，其中一個子圖對應的基本幾何約束發生變化時，基于幾何約束公式更新所在的幾何特征模型。

另Ai為幾何特征中的第i個零件的姿態矩陣，則有正交條件：AiAi^T＝I，兩邊取變分，則有：δAiAi^T＝-AiδAi^T，式中，δAiAi^T為反對稱矩陣；δ為矩陣系數。

虛轉動被定義為滿足：為矩陣排列；I為單位矩陣

另Pi＝[e_0i e_1i e_2i e_3i]^T為幾何特征中第i個零件的歐拉參數，e_i為第i個零件的向量。其中，e₀＝[e_1i e_2i e_3i]^T，和Ai則表示為Ai＝EiGi^T，為矩陣的特征向量，e_0i e_1i e_2i e_3i分別為特征向量。代入以上變分公式，正交條件將被破壞，給定函數其中為第i_k個零件的剛體坐標系原點在全局坐標系中的偏移，0＜k≤M；為固定在第i_k個零件上的向量。