專利名稱：復(fù)雜曲面產(chǎn)品的快速精確構(gòu)建與成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種復(fù)雜曲面產(chǎn)品的快速精確構(gòu)建與成型方法，屬于快速原型技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在產(chǎn)品的曲面構(gòu)建及快速成型中，構(gòu)建曲面通常有兩種方法一種方法是中軸法，將空間測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)投影到平面上實(shí)現(xiàn)的二維劃分方法，對(duì)每一個(gè)投影點(diǎn)劃定一個(gè)區(qū)域，區(qū)域的邊界由結(jié)點(diǎn)與相鄰結(jié)點(diǎn)連線的中垂線所構(gòu)成，連接兩相鄰區(qū)域中的結(jié)點(diǎn)可以形成三角網(wǎng)格曲面；另一種方法是采用局部增量法，在已生成網(wǎng)格曲面的邊界上，根據(jù)相同法則向外擴(kuò)展網(wǎng)格曲面，具體揭示在授予Bernardini等人的美國(guó)發(fā)明專利NO.6,968,299中，從一個(gè)種子單元開始，令半徑為r的球沿著單元的邊旋轉(zhuǎn)，把與旋轉(zhuǎn)球相交的測(cè)量點(diǎn)作為插入節(jié)點(diǎn)，依次循環(huán)，生成產(chǎn)品的網(wǎng)格曲面。
上述方法存在的缺陷是對(duì)開曲面產(chǎn)品構(gòu)建的曲面網(wǎng)格不封閉，對(duì)其進(jìn)行分層處理后無(wú)法生成加工路徑，且存在構(gòu)建網(wǎng)格曲面時(shí)間長(zhǎng)、網(wǎng)格曲面不能真實(shí)地反映產(chǎn)品外形、存在薄元及冗余單元等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)雜曲面產(chǎn)品的快速精確構(gòu)建與成型方法，以縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量。其技術(shù)方案為一種復(fù)雜曲面產(chǎn)品的快速精確構(gòu)建與成型方法，其特征在于步驟依次為(1)采集數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理；(2)創(chuàng)建初始波前環(huán)；(3)定義飽和點(diǎn)、自由點(diǎn)、波前邊、波前點(diǎn)、波前邊兩翼及邊張角，生成原始測(cè)量數(shù)據(jù)的網(wǎng)格模型；(4)計(jì)算所有結(jié)點(diǎn)的法矢，計(jì)算沿法矢偏移后的數(shù)據(jù)點(diǎn)坐標(biāo)值，生成偏移層數(shù)據(jù)點(diǎn)的三角網(wǎng)格單元；(5)縫合原始層和偏移層的邊界；(6)輸出STL文件，制作原型樣件。
為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，所述的復(fù)雜曲面產(chǎn)品的快速精確構(gòu)建與成型方法，在步驟1中，用激光測(cè)量機(jī)采集實(shí)物的表面數(shù)據(jù)，并采用R*-tree作為索引結(jié)構(gòu)建立散亂點(diǎn)的拓?fù)溧徑雨P(guān)系，并用剪枝策略計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的K近鄰。
為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，所述的復(fù)雜曲面產(chǎn)品的快速精確構(gòu)建與成型方法，步驟2中，在測(cè)量數(shù)據(jù)中選取Z坐標(biāo)最大的數(shù)據(jù)點(diǎn)并查找與其空間距離最近的兩個(gè)點(diǎn)，然后將這三個(gè)點(diǎn)連接為三角形，調(diào)整該三角形頂點(diǎn)的排列順序使其法矢指向與Z坐標(biāo)軸指向一致，將調(diào)整后的三角形作為初始波前環(huán)，同時(shí)將其定義為當(dāng)前波前環(huán)。
為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，所述的復(fù)雜曲面產(chǎn)品的快速精確構(gòu)建與成型方法，在步驟3中，定義波前環(huán)內(nèi)的網(wǎng)格點(diǎn)為飽和點(diǎn)，定義波前環(huán)外的點(diǎn)為自由點(diǎn)，定義波前環(huán)上的點(diǎn)為波前點(diǎn)，定義波前環(huán)上的邊為波前邊，定義共享波前邊的兩個(gè)三角形為波前邊的兩翼，定義共享一個(gè)頂點(diǎn)的兩條波前邊的夾角為頂點(diǎn)的邊張角。
為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，所述的復(fù)雜曲面產(chǎn)品的快速精確構(gòu)建與成型方法，在步驟3中，生成網(wǎng)格模型的具體步驟為①取當(dāng)前波前環(huán)的任意非邊界邊作為當(dāng)前波前邊E0；②查找當(dāng)前波前邊E0的兩端點(diǎn)P01和P02的K近鄰，K的取值在8～20，具體根據(jù)數(shù)據(jù)點(diǎn)分布的均勻程度設(shè)定；③在兩端點(diǎn)P01與P02鄰近點(diǎn)的交集中，選擇非飽和且其對(duì)應(yīng)當(dāng)前波前邊E0兩翼法矢夾角小于90°的點(diǎn)構(gòu)成當(dāng)前波前邊E0的候選點(diǎn)集；④將候選點(diǎn)集中的候選點(diǎn)按照邊張角由大到小的順序排序；⑤從候選點(diǎn)集中選擇匹配點(diǎn)，通常選擇邊張角最大的候選點(diǎn)為匹配點(diǎn)Q，如果邊張角最大的候選點(diǎn)P0和邊張角次大的候選點(diǎn)P1的邊張角值之差小于給定的閾值，則匹配點(diǎn)Q選定候選點(diǎn)P1；⑥根據(jù)匹配點(diǎn)Q的查詢情況，更新波前環(huán)及標(biāo)記數(shù)據(jù)點(diǎn)(a)如果當(dāng)前波前邊E0找不到匹配點(diǎn)Q，則標(biāo)記當(dāng)前波前邊E0為邊界邊；(b)如果匹配點(diǎn)Q是自由點(diǎn)，則生成新單元ΔQP01P02，用兩條新波前邊P01Q和QP02代替當(dāng)前波前邊E0，將匹配點(diǎn)Q的狀態(tài)由自由點(diǎn)改為波前點(diǎn)；(c)如果匹配點(diǎn)Q是相鄰波前點(diǎn)，則生成新單元ΔQP01P02，用新波前邊P01Q代替當(dāng)前波前邊E0及其相鄰邊E1，同時(shí)將當(dāng)前波前邊E0和相鄰邊E1的公共端點(diǎn)P02的狀態(tài)由波前點(diǎn)改為飽和點(diǎn)；(d)如果匹配點(diǎn)Q是波前點(diǎn)且不是當(dāng)前波前邊E0的相鄰波前點(diǎn)，則波前環(huán)被新三角形單元ΔQP01P02分裂生成兩個(gè)與其旋向一致的新波前環(huán)；⑦判斷當(dāng)前波前環(huán)的擴(kuò)展是否結(jié)束，波前環(huán)擴(kuò)展結(jié)束時(shí)的兩種情況為一是當(dāng)前波前環(huán)中只剩下3條邊，且這3條邊不是初始波前環(huán)，則用這三條邊組成新的三角形單元；二是當(dāng)前波前環(huán)中所有波前邊都是邊界邊，將該當(dāng)前波前環(huán)標(biāo)記為邊界環(huán)，如果當(dāng)前波前環(huán)擴(kuò)展未結(jié)束，則重復(fù)上述步驟①～⑥繼續(xù)擴(kuò)展，直到當(dāng)前波前環(huán)擴(kuò)展結(jié)束；⑧判斷是否存在非邊界環(huán)，如果有，將其作為當(dāng)前波前環(huán)，并重復(fù)上述步驟①～⑦繼續(xù)擴(kuò)展，直到當(dāng)前波前環(huán)擴(kuò)展結(jié)束，當(dāng)所有的波前環(huán)均為邊界環(huán)時(shí)，原始測(cè)量數(shù)據(jù)的三角剖分過(guò)程結(jié)束。
為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，所述的復(fù)雜曲面產(chǎn)品的快速精確構(gòu)建與成型方法，在步驟4中，假設(shè)曲面的偏置量為δ，δ應(yīng)小于最小網(wǎng)格邊長(zhǎng)，以共享結(jié)點(diǎn)的所有三角單元的平均法矢為結(jié)點(diǎn)法矢，將每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)按照給定的偏置方向沿其法矢線偏移δ，產(chǎn)生與原結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的新結(jié)點(diǎn)，如此遍歷每個(gè)結(jié)點(diǎn)生成一組偏移數(shù)據(jù)，重復(fù)步驟3生成偏移層網(wǎng)格。
為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，所述的復(fù)雜曲面產(chǎn)品的快速精確構(gòu)建與成型方法，在步驟5中，將原始數(shù)據(jù)和偏移數(shù)據(jù)的邊界點(diǎn)作為新的劃分對(duì)象，生成內(nèi)外邊界的網(wǎng)格單元以實(shí)現(xiàn)兩片網(wǎng)格的縫合。
為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，所述的復(fù)雜曲面產(chǎn)品的快速精確構(gòu)建與成型方法，在步驟6中，輸出網(wǎng)格單元的標(biāo)準(zhǔn)STL格式文件至快速原型機(jī)，進(jìn)行分層、做導(dǎo)路、做支撐后，制作原型樣件。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下四個(gè)優(yōu)點(diǎn)(1)在尋找匹配點(diǎn)的過(guò)程中，通過(guò)識(shí)別飽和點(diǎn)和限制兩翼法矢夾角就可以避免三角形單元自相交和包含現(xiàn)象，節(jié)省了大量的判斷時(shí)間；(2)在匹配點(diǎn)的查找過(guò)程中，對(duì)邊張角的大小限制能夠產(chǎn)生局部最優(yōu)的三角形單元；(3)在波前環(huán)更新及分裂的過(guò)程中，環(huán)的旋向始終保持不變，保證了網(wǎng)格模型中所有三角面片法矢指向的一致性；(4)對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行了偏置和縫合處理生成了封閉的三角網(wǎng)格模型。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1曲面構(gòu)建過(guò)程中匹配點(diǎn)是自由點(diǎn)時(shí)生成新單元的示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例1曲面構(gòu)建過(guò)程中匹配點(diǎn)是相鄰波前點(diǎn)時(shí)生成新單元的示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例1曲面構(gòu)建過(guò)程中生成新單元時(shí)的分裂現(xiàn)象示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例1中曲面構(gòu)建的流程圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例1產(chǎn)生的三角網(wǎng)格模型的光照渲染圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例2產(chǎn)生的三角網(wǎng)格模型的光照渲染圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例3產(chǎn)生的三角網(wǎng)格模型的光照渲染圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1對(duì)人頭模型進(jìn)行曲面構(gòu)建與快速成型，其實(shí)驗(yàn)步驟為1、用激光測(cè)量機(jī)獲取人頭模型的表面數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù)為40146，并采用R*-tree作為索引結(jié)構(gòu)建立散亂點(diǎn)的拓?fù)溧徑雨P(guān)系，并用剪枝策略計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的K近鄰，由于在眼睛、耳朵和鼻子等具有復(fù)雜特征的地方采集后保留的數(shù)據(jù)點(diǎn)比較密集，而在其他部位保留的數(shù)據(jù)點(diǎn)相對(duì)稀疏，因此取K＝20；2、在測(cè)量的40146個(gè)數(shù)據(jù)中，選取Z坐標(biāo)最大的數(shù)據(jù)點(diǎn)并查找與其空間距離最近的兩個(gè)點(diǎn)，然后將這三個(gè)點(diǎn)連接為三角形，調(diào)整該三角形頂點(diǎn)的排列順序使其法矢指向與Z坐標(biāo)軸指向一致，將調(diào)整后的三角形作為初始波前環(huán)，并將其作為當(dāng)前波前環(huán)；3、定義波前環(huán)內(nèi)的網(wǎng)格點(diǎn)為飽和點(diǎn)，定義波前環(huán)外的點(diǎn)為自由點(diǎn)，定義波前環(huán)上的點(diǎn)為波前點(diǎn)，定義波前環(huán)上的邊為波前邊，定義共享波前邊的兩個(gè)三角形為波前邊的兩翼，定義共享一個(gè)頂點(diǎn)的兩條波前邊的夾角為頂點(diǎn)的邊張角，然后生成網(wǎng)格模型，其具體步驟為①取當(dāng)前波前環(huán)的任意非邊界邊作為當(dāng)前波前邊E0；②查找當(dāng)前波前邊E0的兩端點(diǎn)P01和P02的K近鄰；③在兩端點(diǎn)P01與P02鄰近點(diǎn)的交集中，選擇非飽和且其對(duì)應(yīng)當(dāng)前波前邊E0兩翼法矢夾角小于90°的點(diǎn)構(gòu)成當(dāng)前波前邊E0的候選點(diǎn)集；④將候選點(diǎn)集中的候選點(diǎn)按照邊張角由大到小的順序排序；⑤從候選點(diǎn)集中選擇匹配點(diǎn)，通常選擇邊張角最大的候選點(diǎn)為匹配點(diǎn)Q，如果邊張角最大的候選點(diǎn)P0和邊張角次大的候選點(diǎn)P1的邊張角值之差小于5，則匹配點(diǎn)Q選定候選點(diǎn)P1；⑥根據(jù)匹配點(diǎn)Q的查詢情況，更新波前環(huán)及標(biāo)記數(shù)據(jù)點(diǎn)(a)如果當(dāng)前波前邊E0找不到匹配點(diǎn)Q，則標(biāo)記當(dāng)前波前邊E0為邊界邊；(b)如果匹配點(diǎn)Q是自由點(diǎn)，則如圖1所示，生成新單元ΔQP01P02，用兩條新波前邊P01Q和QP02代替當(dāng)前波前邊E0，將匹配點(diǎn)Q的狀態(tài)由自由點(diǎn)改為波前點(diǎn)；(c)如果匹配點(diǎn)Q是相鄰波前點(diǎn)，則如圖2所示，生成新單元ΔQP01P02，用新波前邊P01Q代替當(dāng)前波前邊E0及其相鄰邊E1，同時(shí)將當(dāng)前波前邊E0和相鄰邊E1的公共端點(diǎn)P02的狀態(tài)由波前點(diǎn)改為飽和點(diǎn)；(d)如果匹配點(diǎn)Q是波前點(diǎn)且不是當(dāng)前波前邊E0的相鄰波前點(diǎn)，則如圖3所示，波前環(huán)F0被新三角形單元ΔQP01P02分裂生成兩個(gè)與其旋向一致的新波前環(huán)F1和F2；⑦判斷當(dāng)前波前環(huán)的擴(kuò)展是否結(jié)束，波前環(huán)擴(kuò)展結(jié)束時(shí)的兩種情況為一是當(dāng)前波前環(huán)中只剩下3條邊，且這3條邊不是初始波前環(huán)，則用這三條邊組成新的三角形單元；二是當(dāng)前波前環(huán)中所有波前邊都是邊界邊，將該當(dāng)前波前環(huán)標(biāo)記為邊界環(huán)，如果當(dāng)前波前環(huán)擴(kuò)展未結(jié)束，則重復(fù)上述步驟①～⑥繼續(xù)擴(kuò)展，直到當(dāng)前波前環(huán)擴(kuò)展結(jié)束；⑧判斷是否存在非邊界環(huán)，如果有重復(fù)上述步驟①～⑦繼續(xù)擴(kuò)展，直到當(dāng)前波前環(huán)擴(kuò)展結(jié)束，當(dāng)所有的波前環(huán)均為邊界環(huán)時(shí)，原始測(cè)量數(shù)據(jù)的三角剖分過(guò)程結(jié)束。
4、設(shè)定曲面的偏置量δ等于2.5mm，以共享結(jié)點(diǎn)的所有三角單元的平均法矢為結(jié)點(diǎn)法矢，將40146個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)按照給定的偏置方向沿其法矢線偏移2.5mm，產(chǎn)生與原結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的新結(jié)點(diǎn)，如此遍歷每個(gè)結(jié)點(diǎn)生成一組偏移數(shù)據(jù)，重復(fù)步驟3生成偏移層網(wǎng)格。
5、將40146個(gè)原始數(shù)據(jù)和偏移數(shù)據(jù)的邊界點(diǎn)作為新的劃分對(duì)象，生成內(nèi)外邊界的網(wǎng)格單元以實(shí)現(xiàn)兩片網(wǎng)格的縫合，由初始化波前環(huán)到完成曲面構(gòu)建的流程如圖4所示，生成的三角面片數(shù)為156780，耗時(shí)為17s，產(chǎn)生的人頭三角網(wǎng)格模型的光照渲染效果如圖5所示。
6、輸出網(wǎng)格單元的標(biāo)準(zhǔn)STL格式文件至快速原型機(jī)，進(jìn)行分層、做導(dǎo)路、做支撐后，制作原型樣件。
實(shí)施例2對(duì)Venus頭像模型進(jìn)行曲面構(gòu)建與快速成型，其實(shí)驗(yàn)步驟同實(shí)施例1，只是在步驟1中，用激光測(cè)量機(jī)獲取Venus頭像模型的19928個(gè)表面數(shù)據(jù)點(diǎn)，尋找的近鄰點(diǎn)個(gè)數(shù)為10；在步驟4中，網(wǎng)格模型的偏置厚度為3mm，產(chǎn)生的三角網(wǎng)格模型的光照渲染效果如圖6所示，面片數(shù)為39473，耗時(shí)為14s。
實(shí)施例3對(duì)兔子模型進(jìn)行曲面構(gòu)建與快速成型，其實(shí)驗(yàn)步驟同實(shí)施例1，只是在步驟1中，用激光測(cè)量機(jī)獲取兔子頭像模型的34833個(gè)表面數(shù)據(jù)點(diǎn)，尋找的近鄰點(diǎn)個(gè)數(shù)為12；在步驟4中，網(wǎng)格模型的偏置厚度為3mm，產(chǎn)生的三角網(wǎng)格模型的光照渲染效果如圖7所示，面片數(shù)為134456，耗時(shí)為15s。
其它復(fù)雜曲面產(chǎn)品的快速精確構(gòu)建與成型方法同上。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)雜曲面產(chǎn)品的快速精確構(gòu)建與成型方法，其特征在于步驟依次為(1)采集數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理；(2)創(chuàng)建初始波前環(huán)；(3)定義飽和點(diǎn)、自由點(diǎn)、波前邊、波前點(diǎn)、波前邊兩翼及邊張角，生成原始測(cè)量數(shù)據(jù)的網(wǎng)格模型；(4)計(jì)算所有結(jié)點(diǎn)的法矢，計(jì)算沿法矢偏移后的數(shù)據(jù)點(diǎn)坐標(biāo)值，生成偏移層數(shù)據(jù)點(diǎn)的三角網(wǎng)格單元；(5)縫合原始層和偏移層的邊界；(6)輸出STL文件，制作原型樣件。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)雜曲面產(chǎn)品的快速精確構(gòu)建與成型方法，其特征在于步驟1中，用激光測(cè)量機(jī)采集實(shí)物的表面數(shù)據(jù)，并采用R*-tree作為索引結(jié)構(gòu)建立散亂點(diǎn)的拓?fù)溧徑雨P(guān)系，并用剪枝策略計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的K近鄰。
3.如權(quán)利要求1所述的復(fù)雜曲面產(chǎn)品的快速精確構(gòu)建與成型方法，其特征在于步驟2中，在測(cè)量數(shù)據(jù)中選取Z坐標(biāo)最大的數(shù)據(jù)點(diǎn)并查找與其空間距離最近的兩個(gè)點(diǎn)，然后將這三個(gè)點(diǎn)連接為三角形，調(diào)整該三角形頂點(diǎn)的排列順序使其法矢指向與Z坐標(biāo)軸指向一致，將調(diào)整后的三角形作為初始波前環(huán)，同時(shí)將其定義為當(dāng)前波前環(huán)。
4.如權(quán)利要求1所述的復(fù)雜曲面產(chǎn)品的快速精確構(gòu)建與成型方法，其特征在于步驟3中，定義波前環(huán)內(nèi)的網(wǎng)格點(diǎn)為飽和點(diǎn)，定義波前環(huán)外的點(diǎn)為自由點(diǎn)，定義波前環(huán)上的點(diǎn)為波前點(diǎn)，定義波前環(huán)上的邊為波前邊，定義共享波前邊的兩個(gè)三角形為波前邊的兩翼，定義共享一個(gè)頂點(diǎn)的兩條波前邊的夾角為頂點(diǎn)的邊張角。
5.如權(quán)利要求1所述的復(fù)雜曲面產(chǎn)品的快速精確構(gòu)建與成型方法，其特征在于步驟3中，生成網(wǎng)格模型的具體步驟為①取當(dāng)前波前環(huán)的任意非邊界邊作為當(dāng)前波前邊E0；②查找當(dāng)前波前邊E0的兩端點(diǎn)P01和P02的K近鄰，K的取值在8～20；③在兩端點(diǎn)P01與P02鄰近點(diǎn)的交集中，選擇非飽和且其對(duì)應(yīng)當(dāng)前波前邊E0兩翼法矢夾角小于90°的點(diǎn)構(gòu)成當(dāng)前波前邊E0的候選點(diǎn)集；④將候選點(diǎn)集中的候選點(diǎn)按照邊張角由大到小的順序排序；⑤從候選點(diǎn)集中選擇匹配點(diǎn)，通常選擇邊張角最大的候選點(diǎn)為匹配點(diǎn)Q，如果邊張角最大的候選點(diǎn)P0和邊張角次大的候選點(diǎn)P1的邊張角值之差小于給定的閾值，則匹配點(diǎn)Q選定候選點(diǎn)P1；⑥根據(jù)匹配點(diǎn)Q的查詢情況，更新波前環(huán)及標(biāo)記數(shù)據(jù)點(diǎn)(a)如果當(dāng)前波前邊E0找不到匹配點(diǎn)Q，則標(biāo)記當(dāng)前波前邊E0為邊界邊；(b)如果匹配點(diǎn)Q是自由點(diǎn)，則生成新單元ΔQP01P02，用兩條新波前邊P01Q和QP02代替當(dāng)前波前邊E0，將匹配點(diǎn)Q的狀態(tài)由自由點(diǎn)改為波前點(diǎn)；(c)如果匹配點(diǎn)Q是相鄰波前點(diǎn)，則生成新單元ΔQP01P02，用新波前邊P01Q代替當(dāng)前波前邊E0及其相鄰邊E1，同時(shí)將當(dāng)前波前邊E0和相鄰邊E1的公共端點(diǎn)P02的狀態(tài)由波前點(diǎn)改為飽和點(diǎn)；(d)如果匹配點(diǎn)Q是波前點(diǎn)且不是當(dāng)前波前邊E0的相鄰波前點(diǎn)，則波前環(huán)被新三角形單元ΔQP01P02分裂生成兩個(gè)與其旋向一致的新波前環(huán)；⑦判斷當(dāng)前波前環(huán)的擴(kuò)展是否結(jié)束，波前環(huán)擴(kuò)展結(jié)束時(shí)的兩種情況為一是當(dāng)前波前環(huán)中只剩下3條邊，且這3條邊不是初始波前環(huán)，則用這三條邊組成新的三角形單元；二是當(dāng)前波前環(huán)中所有波前邊都是邊界邊，將該當(dāng)前波前環(huán)標(biāo)記為邊界環(huán)，如果當(dāng)前波前環(huán)擴(kuò)展未結(jié)束，則重復(fù)上述步驟①～⑥繼續(xù)擴(kuò)展，直到當(dāng)前波前環(huán)擴(kuò)展結(jié)束；⑧判斷是否存在非邊界環(huán)，如果有重復(fù)上述步驟①～⑦繼續(xù)擴(kuò)展，直到當(dāng)前波前環(huán)擴(kuò)展結(jié)束，當(dāng)所有的波前環(huán)均為邊界環(huán)時(shí)，原始測(cè)量數(shù)據(jù)的三角剖分過(guò)程結(jié)束。
6.如權(quán)利要求1所述的復(fù)雜曲面產(chǎn)品的快速精確構(gòu)建與成型方法，其特征在于步驟4中，假設(shè)曲面的偏置量為δ，δ應(yīng)小于最小網(wǎng)格邊長(zhǎng)，以共享結(jié)點(diǎn)的所有三角單元的平均法矢為結(jié)點(diǎn)法矢，將每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)按照給定的偏置方向沿其法矢線偏移δ，產(chǎn)生與原結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的新結(jié)點(diǎn)，如此遍歷每個(gè)結(jié)點(diǎn)生成一組偏移數(shù)據(jù)，重復(fù)步驟3生成偏移層網(wǎng)格。
7.如權(quán)利要求1所述的復(fù)雜曲面產(chǎn)品的快速精確構(gòu)建與成型方法，其特征在于步驟5中，將原始數(shù)據(jù)和偏移數(shù)據(jù)的邊界點(diǎn)作為新的劃分對(duì)象，生成內(nèi)外邊界的網(wǎng)格單元以實(shí)現(xiàn)兩片網(wǎng)格的縫合。
8.如權(quán)利要求1所述的復(fù)雜曲面產(chǎn)品的快速精確構(gòu)建與成型方法，其特征在于步驟6中，輸出網(wǎng)格單元的標(biāo)準(zhǔn)STL格式文件至快速原型機(jī)，進(jìn)行分層、做導(dǎo)路、做支撐后，制作原型樣件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種復(fù)雜曲面產(chǎn)品的快速精確構(gòu)建與成型方法，其特征在于步驟依次為(1)采集數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理；(2)創(chuàng)建初始波前環(huán)；(3)定義飽和點(diǎn)、自由點(diǎn)、波前邊、波前點(diǎn)、波前邊兩翼及邊張角，生成原始測(cè)量數(shù)據(jù)的網(wǎng)格模型；(4)計(jì)算所有結(jié)點(diǎn)的法矢，計(jì)算沿法矢偏移后的數(shù)據(jù)點(diǎn)坐標(biāo)值，生成偏移層數(shù)據(jù)點(diǎn)的三角網(wǎng)格單元；(5)縫合原始層和偏移層的邊界；(6)輸出STL文件，制作原型樣件。采用本方法大大縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)周期、提高了成型產(chǎn)品的質(zhì)量。
文檔編號(hào)G06F17/50GK101025831SQ20061004259
公開日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2006年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月24日
發(fā)明者孫殿柱, 孫肖霞, 李延瑞 申請(qǐng)人:山東理工大學(xué)