[发明专利]三维模型的边界面网格单元的处理方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及数据处理领域，具体而言，涉及一种三维模型的边界面网格单元的处理方法和装置。

背景技术

ACIS是目前广泛使用的几何驱动引擎和图形系统开发平台，现有很多大型商业软件，如AutoCAD、Solidwork、Rhio等均采用了ACIS作为图形开发的内核。由于现在CAD/CAE集成一体化技术不断发展，在同一平台内部进行几何建模和仿真分析成为越来越多人研究的方向。ACIS本身具有三维网格单元划分功能，适用于边界元法、无网格法等分析计算的数据源。但对于造型复杂，曲面特征较多的模块，ACIS的划分方法容易产生较多的尖锐单元、密集边分布等质量较差情况，较大程度上会影响数值分析计算结果精度。

近年来，随着计算机技术的飞速发展，CAD/CAE功能得到不断完善，但二者之间的融合技术依然未有重大突破。一直以来，很多学者致力于研究CAD/CAE一体化建模，在CAE中集成部分CAD建模功能。但由于数值分析的前处理及计算效率问题，这种集成并没有真正实现建模和分析的同步。传统的有限元法分析中，前处理占据整个有限元处理时间的40％～45％，其中，网格剖分消耗了大部分时间。同时，准确数值计算通常通过牺牲计算时间来获得好的结果，而高质量的网格单元能起到较大的帮助作用。因此，提高网格剖分效率及质量以及加速数值计算是解决CAD和CAE融合难题的关键。

针对不同的环境和要求，近年来出现了多种网格剖分算法。主流的算法包含有映射法、拓扑分解法、波前法，栅格法等。但没有任何算法只通过一次剖分就可以能得到高质量的网格单元。

目前，优化网格质量的方法分为两种类型：1)一类是通过插入、删除节点或局部节点重置改变网格的拓扑结构；2)另一类是在不改变拓扑信息前提下，通过计算所有节点最优位置，纠正形状不规整单元，使之达到理想的形状提升网格质量。实际应用中，使用较多的是第一种类型算法。此类方法大都针对于局部规划、尺寸调整、单元面积优化等要求。虽然此类优化算法但在处理大规模的数据时，能节约大量的计算时间，但算法本身可靠性较差，优化结果波动较大。最早出现且使用最广泛的此类算法是Laplace算法，主要是将节点调整到与之邻接的所有节点中间位置。后来出现了评价函数最优法等算法。上述方法执行需要消耗大量时间，效率较低。

针对现有技术中得到高质量的三维模型中网格的方法耗时长、效率低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种三维模型的边界面网格单元的处理方法和装置，以解决得到高质量的三维模型中网格的方法耗时长、效率低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种三维模型的边界面网格单元的处理方法。

根据本发明的方法包括：查找边界网格单元数据中的密集边，并基于密集边确定第一密集面；对第一密集面的网格数据进行密集边处理，得到第二密集面；判断第二密集面上的为尖锐单元的第一单元是否具有与其邻接的为尖锐单元的第二单元，其中，尖锐单元为至少有一个内角的角度小于预设角度值的三角形单元；若第二密集面上的为尖锐单元的第一单元不具有与其邻接的为尖锐单元的第二单元，按照第一单元的类型对第一单元进行位姿调整操作，得到第三密集面；若第二密集面上的为尖锐单元的第一单元具有与其邻接的为尖锐单元的第二单元，对第一单元和第二单元的区域进行重构操作，得到第三密集面。

进一步地，查找边界网格单元数据中的密集边，并基于密集边确定第一密集面包括：计算网格单元数据的面信息中每条边任意两个节点间的平均距离；按照从大到小的顺序对平均距离进行排序，得到距离序列；依序计算距离序列中两两平均距离之间的比值，若比值大于第一预设阈值，则检测出距离序列中两两平均距离中排序在后的边为密集边；若面信息所指示的面为平面，且平面的非密集边长度与密集边长度之比小于第二预设阈值，则确定平面为第一密集面。

进一步地，对第一密集面的网格数据进行密集边处理，得到第二密集面包括：对第一密集面的密集边进行稀疏处理得到处理后的第四密集面，其中，对第一密集面的密集边进行稀疏处理包括：获取第一密集面的密集边的映射点数量o和第一密集面的密集边的节点数量k；删除密集边中下标非为l·n-l+1的节点，得到第四密集面，l＝0，1，2…，n＝k/o；获取第四密集面的密集边点集合ω＝{μ1，μ2,…,μp}，依次从密集边点集合中取μi、μi+1以及第一密集面的密集边的密集边的映射点集合中的节点ζi(i＝1，2，3…)，构造第三单元，得到第二密集面，其中，i<p。