[發明專利]一種百頁輪參數化建模方法

在審

• 申請號: 202111437872.0
• 申請日: 2021-11-30
• 公開（公告）號: CN114117676A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 朱大虎;王周君;莊可佳
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 楊宏偉

1.一種百頁輪參數化建模方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：測量百頁輪的基體大小、砂帶片尺寸與數量，建立百頁輪幾何模型；

步驟二：用三維超景深顯微儀對百頁輪砂帶片的表面形貌進行采集，獲取實際百頁輪砂帶片的表面的磨粒大小、出刃高度和磨粒分布間距；

步驟三：基于測量的磨粒的尺寸區間，建立相應大小的正六面體基體，對利用隨機平面對正六面體基體進行切割，建立若干形狀不規則的多面體磨粒模型；

步驟四：創建虛擬軸線，使磨粒繞其旋轉任意角，變換磨粒的初始位姿；

步驟五：根據步驟二中獲得的磨粒在不同方向上的間距，將百頁輪幾何模型的砂帶片的外表面劃分為若干四邊形虛擬格子；

步驟六：將多面體磨粒模型的中心落在虛擬格子的格點上，繼續調整多面體磨粒模型的中心位置，使磨粒在四邊形的虛擬格子的格點上隨機任意移動，模擬隨機分布；

步驟七：根據實際磨粒的出刃高度，移動磨粒在砂帶片的外表面的突出高度使其滿足條件，完成百頁輪模型的建立；

步驟八：編寫GUI插件，調用GUI插件生成百頁輪模型的輸入界面，在GUI界面輸入相關的參數，自動生成基于磨粒微觀形貌的百頁輪模型。

2.根據權利要求1所述的一種百頁輪參數化建模方法，其特征在于，步驟一中，通過測量百頁輪各部分的幾何尺寸，建立帶有中心孔內徑為d、外徑為D、高為h的百頁輪基體，并將n片寬度為b的砂帶片均勻分布在基體的外圍。

3.根據權利要求1所述的一種百頁輪參數化建模方法，其特征在于，步驟二中，所述磨粒大小根據磨粒粒度計算得到，磨粒大小包括磨粒粒徑的最小值和最大值，所述磨粒的分布間距包括寬度方向的橫向平均間距和長度方向的縱向平均間距。

4.根據權利要求3所述的一種百頁輪參數化建模方法，其特征在于，步驟二中，磨粒粒徑的最小值和最大值計算方式如下：

通過超景深顯微儀采集百頁輪砂帶片的表面形貌，觀察磨粒的形狀，磨粒的尺寸通過磨粒的粒度獲取，相同粒度的磨粒表示其尺寸位于同一區間內，其直徑d_g的分布符合高斯正態分布，函數形式如式：

公式(1)中，A為經驗系數；μ為正態分布均值；σ為正態分布方差；d_min為磨粒粒徑的最小值；d_max為磨粒粒徑的最大值。通過查詢我們所需的粒度值，即可得到磨粒尺寸分布區間。

5.根據權利要求,4所述的一種百頁輪參數化建模方法，其特征在于，步驟三中，磨粒建模主要分為以下四個步驟：

(1)首先建立邊長為d_max的正六面體基體；

(2)以正六面體基體的中心為球心建立直徑為d_min的虛擬球體；

(3)在虛擬球體的表面隨機選取N個點；

(4)用這虛擬球體的N個點位置的切平面對正六面體基體進行切割，保留包含球心的部分；由此得到最小直徑為d_min，最大直徑為d_max的位于其粒度對應尺寸區間的磨粒。

6.根據權利要求5所述的一種百頁輪參數化建模方法，其特征在于，磨粒建模過程中在虛擬球體的表面選取點數N范圍為5-12。

7.根據權利要求5所述的一種百頁輪參數化建模方法，其特征在于，步驟四中，變換磨粒的初始位姿方法如下：

首先定義正六面體基體的中心為磨粒的中心，然后將多面體磨粒模型的中心坐標進行隨機變換來實現磨粒的位姿在x向、y向、z向位置的調整，具體通過以下方法實現：以向量(a_x，a_y，a_z)為基準線建立虛擬旋轉軸，對所生成的磨粒進行任意角度的旋轉，向量坐標為：

random.uniform為隨機函數。