[发明专利]曲面展开方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及曲面展开技术领域，具体而言，涉及一种曲面展开方法及装置。

背景技术

目前，对材料模型的复杂曲面展开方法是对材料模型进行数字化设计、制造的关键环节，通过对复杂曲面的展开能得到材料模型铺层的精确毛坯形状，能够分析复合材料铺层设计的可行性，并能直接用于数控下料，实现复合材料的设计、制造数字化。

发明人经研究发现，传统的材料铺贴下料时简单零件可按尺寸大小裁剪，复杂形状需先制作下料样板，工作人员按照经验将样板裁剪为单向带或织物，然后手工铺覆到模具上再裁掉多余料，存在尺寸精度差、展开过程效率低的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种复杂曲面展开方法及装置，以有效避免曲面展开过程存在效率低，且展开后的曲面精度低的问题。

本发明较佳实施例提供了一种曲面展开方法，所述方法包括：

计算曲面模型中用于划分并形成多个细长片的各曲线的测地率值；

选取各所述测地率值中的一个测地率值对应的细长片作为引导片；

计算该引导片与其他各细长片的位置关系，并根据所述位置关系对各所述细长片进行展开以得到展开图。

在本发明的较佳实施例中，在上述曲面展开方法中，各所述细长片分别包括多个依次邻接的三角形网格，且各三角形网格的顶点分别位于所述细长片的边缘，根据所述位置关系对所述曲面模型进行展开的步骤包括：

根据所述引导片对应的各三角形网格的顶点位置和各所述细长片对应的各三角形网格的顶点位置得到各细长片的展开方向；

根据所述位置关系及所述展开方向对所述曲面模型进行展开。

在本发明的较佳实施例中，在上述曲面展开方法中，当所述曲面模型为刚性材料对应的曲面模型时，在执行根据所述位置关系对所述曲面模型进行展开的步骤之前，所述方法还包括：

获取所述曲面模型的模型周长及模型面积；

在执行根据所述位置关系对所述曲面模型进行展开之后，所述方法还包括：

获取所述曲面模型展开后的展开周长及展开面积；

根据所述展开周长及所述模型周长得到周长差，根据所述展开面积和模型面积得到面积差；

根据面积权重因子、周长权重因子、所述周长差和所述面积差得到第一质量评价值，在所述第一质量评价值大于设定评价值时，判断各所述细长片之间是否存在裂缝或重叠，并在存在裂缝或重叠时对各所述细长片的裂缝或重叠进行修正以得到修正后的展开图。

在本发明的较佳实施例中，在上述曲面展开方法中，当所述曲面模型为刚性曲面对应的模型时，对各所述细长片的裂缝或重叠进行修正的步骤包括：

选取各细长片中的一个作为目标片，并在所述目标片上的各顶点处设置相同方向上的直线，以使各直线分别与其他各细长片的两条曲线相交以得到交点；

根据各所述细长片上的交点及和细长片对应的两条曲线分别对各所述细长片进行三角网格进行切割；

将切割后的各细长片向所述目标片移动，以使移动后相邻两个细长片上对应的交点重合。

在本发明的较佳实施例中，在上述曲面展开方法中，当所述曲面模型为弹性曲面对应的模型时，所述方法包括：

获取对所述曲面模型对应的弹性系数；

获取对所述细长片进行拉伸得到的形变量；

根据所述弹性系数和形变量得到第二质量评价值，并在所述第二质量评价值大于设定评价值时，判断各所述细长片之间是否存在裂缝或重叠，当存在裂缝或重叠时对各所述细长片的裂缝或重叠进行修正以得到修正后的展开图。

在本发明的较佳实施例中，在上述曲面展开方法中，当所述曲面模型为弹性曲面对应的模型时，对各所述细长片的裂缝或重叠进行修正的步骤包括：

从所述展开图中获取所述裂缝或重叠处两侧的细长片，将该裂缝或重叠处两侧的细长片上的各网格的顶点作为基准点；

将该两侧的细长片的基准点对应的网格边线进行移动，以使该两侧的细长片上对应的顶点重合。

在本发明的较佳实施例中，在上述曲面展开方法中，判断各所述细长片之间是否存在裂缝或重叠的步骤包括：

获取各所述细长片未进行展开前时的任意一个三角形网格邻接的各三角形网格，通过以下公式得到各细长片展开后各点的高斯曲率值：

其中，K为高斯曲率，δ为裂缝总角，δ等于2π减去邻接三角形的全部角总和，S是等于邻接三角形网格总面积的三分之一；

若曲面上各点的高斯曲率均小于零，则曲面展开会产生重叠现象；