[發(fā)明專利]一種基于非剛性配準(zhǔn)變形的薄壁零件模型重構(gòu)方法

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• 申請日: 2022-06-24
• 公開（公告）號: CN115146405A
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙正彩;楊伸;林圣濤;傅玉燦;蘇宏華
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06F119/02
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 曹翠珍

1.一種基于非剛性配準(zhǔn)變形的薄壁零件模型重構(gòu)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、通過接觸式探針或非接觸式的點(diǎn)激光位移傳感器對零件毛坯表面進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)采樣以及對采樣點(diǎn)進(jìn)行預(yù)處理，所述的預(yù)處理是去噪、排序操作；

步驟二、將零件理論CAD模型與預(yù)處理后的采樣點(diǎn)進(jìn)行剛性配準(zhǔn)；

步驟三、采用等高截面法和相交操作獲取配準(zhǔn)后零件理論CAD模型不同位置的截面線，并采用等參數(shù)法將截面線離散為點(diǎn)集；以采樣點(diǎn)集作為變形目標(biāo)，對離散點(diǎn)集與采樣點(diǎn)集進(jìn)行非剛性配準(zhǔn)變形，并對變形后的離散點(diǎn)集采用NURBS曲線插值生成截面線；

步驟四、通過截面線放樣的方法生成適應(yīng)當(dāng)前零件毛坯的加工工藝CAD模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于非剛性配準(zhǔn)變形的薄壁零件模型重構(gòu)方法，其特征在于：步驟一中，是采用弦高差法對零件理論CAD模型表面進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)采樣規(guī)劃；所要呈現(xiàn)出的效果為：采樣點(diǎn)分布在同一截面內(nèi)，采樣點(diǎn)在零件曲率突變處分布較多，平滑處較少，可反應(yīng)零件外形特征變化。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于非剛性配準(zhǔn)變形的薄壁零件模型重構(gòu)方法，其特征在于：所述步驟一中，通過對采樣點(diǎn)進(jìn)行去噪處理，去除測量異常點(diǎn)，從而精簡數(shù)據(jù)點(diǎn)，提升運(yùn)算速率和算法的魯棒性；通過對采樣點(diǎn)進(jìn)行排序，防止在后續(xù)數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合時出現(xiàn)曲線的自相交現(xiàn)象。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于非剛性配準(zhǔn)變形的薄壁零件模型重構(gòu)方法，其特征在于：步驟二，所述的“剛性配準(zhǔn)”，是以采樣點(diǎn)集作為匹配目標(biāo)，對零件理論CAD模型進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、平移操作進(jìn)行剛性配準(zhǔn)，從而使采樣點(diǎn)和零件理論CAD模型盡可能重合。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于非剛性配準(zhǔn)變形的薄壁零件模型重構(gòu)方法，其特征在于：步驟三所述的采用等高截面法獲取配準(zhǔn)后零件理論CAD模型不同高度的截面線，是在與采樣點(diǎn)處于同一平面位置處采用參考平面與零件理論CAD模型做相交操作以獲取交線，交線的保存形式為NURBS線段，再采用等參數(shù)法將交線離散為點(diǎn)集；

上述交線為NURBS線段，其數(shù)學(xué)表述見式（1）

（1）

其中，。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于非剛性配準(zhǔn)變形的薄壁零件模型重構(gòu)方法，其特征在于：步驟三“所述以采樣點(diǎn)集作為變形目標(biāo)對理論截面線的離散點(diǎn)集與采樣點(diǎn)集進(jìn)行非剛性配準(zhǔn)變形，是以采樣點(diǎn)集作為變形目標(biāo)，建立點(diǎn)對間的對應(yīng)關(guān)系，采用基于投影距離平方和的自由曲面變形算法，對離散點(diǎn)集和采樣點(diǎn)集進(jìn)行非剛性配準(zhǔn)變形，其數(shù)學(xué)表述見式（2）：

（2）

其中，項(xiàng)代表截面點(diǎn)集到采樣點(diǎn)集沿切向和法向的投影距離的平方和；為截面點(diǎn)集向采樣點(diǎn)集進(jìn)行自由變形的形變量；

為變形系數(shù)， 值越大則代表形變約劇烈。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于非剛性配準(zhǔn)變形的薄壁零件模型重構(gòu)方法，其特征在于：步驟四中所述“通過放樣截面線的方法”，是將所獲得的變形后的截面點(diǎn)集導(dǎo)入三維建模軟件CATIA；通過CATIA中的數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合方法，將點(diǎn)集擬合為光滑曲線，再通過放樣方法，擬合成三維片體，從而實(shí)現(xiàn)適應(yīng)當(dāng)前零件毛坯的加工工藝CAD模型的重構(gòu)。