[发明专利]一种组合曲面的几何修复的方法

说明书

本发明属于计算机辅助设计与制造领域，并公开了一种组合曲面的几何修复的方法，包括以下步骤：(1)识别曲面模型是否需要修复；(2)为需要修复的曲面模型构建拓扑信息，以在曲面模型上形成配对的曲面；(3)根据拓扑信息识别曲面模型上需要修复的连续与非连续区域；(4)对需要修复的位于连续区域的曲面进行裁剪，其中裁剪位置位于两个相邻曲面的连接处，裁剪后形成两个分离的裁剪曲面；(5)在连续区域的裁剪曲面之间添加新的曲面；(6)对非连续区域的曲面进行缝补。本发明提出的几何修复的技术方案可以自动的识别模型上存在的缺陷，通过从识别到修复为一体化的过程实现了对输入模型的修复，提高了适用性和效率，易于实施，灵活性较高。

技术领域

本发明属于计算机辅助设计与制造领域，更具体地，涉及一种组合曲面模型的几何修复方法。

背景技术

在计算机辅助设计与制造领域中，设计完成的几何模型可以广泛应用于多个领域。在CAE(计算机辅助工程)，快速成型，数控加工等领域中，几何模型质量的好坏以及几何数据的完善程度直接影响了最终成型的零件质量。但是，由于模型设计者的粗心或模型在文件传输过程中的数据丢失等问题，导致了几何模型的失真，影响了后续的加工制造。据一家日本企业报道，一个产品模型的修复工作占据了整个下游程序处理过程的50％的时间(repair CAD model errors based on the design history,Computer-Aided Design,vol.38,pp.627-640,2006)，因此一套完善的几何模型的修复方法不仅可以提高产品的质量，减少废品率。同时，可以减少人力物力，提升加工效率，在工业领域有着重要作用。

经对现有文献进行检索，有关曲面模型的几何修复方法主要分为三种。

第一种方法是对曲面模型的原始数据进行修改。针对叶片缘头部分和叶盆叶背处G0不连续的问题，采用对截面线进行裁剪并桥接的方法修复截面线上不连续的问题，最后对截面线使用放样法重建曲面模型(CAD model repair using knowledge-guidedNURBS,Enginering with Computers,vol.29,pp.477-486,2013)。然而，由于模型设计人员与加工人员之间缺乏合作与交流，直接对模型原始数据进行修改较为困难，同时应用范围比较局限。

第二种方法是对带缺陷的曲面模型直接进行修复。具体做法是：为曲面和曲面边界建立拓扑关系。针对有缝隙的曲面，延伸曲面至曲面的交线处，利用曲面边界合并的方式将两个曲面缝合在一起。(CAD数据修复的算法研究，硕士论文，2006)，然而该方法对于相邻曲面之间有重叠部分的几何缺陷区域修复效果不够理想。

第三种方法是将曲面模型离散成三角网格模型，对离散后的三角网格模型进行修复。针对缺陷区域，利用搜索算法找到需要修复区域的配对点，测量缺陷区域的最大宽度。如果缺陷区域的最大宽度大于设置的误差，则在缺陷区域添加新的三角片。如果缺陷区域的最大宽度小于设置的误差，通过将缺陷区域的边界合并的策略修复缺陷区域(Automatic CAD model topology ge集合NEration,International Journal forNumerical Methods in Fluids,vol.52,pp.823-841,2010)。然而，对于工业应用来说，多数情况下需要的是零件的几何模型而非其三角网格模型，因此对于三角网格模型的修复缺乏广泛性与实用性。同时，对于相邻曲面之间有重叠部分的几何缺陷，难以得到三角网格模型，更不能实现对其三角网格模型的修复。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种组合曲面模型的几何修复方法，其目的在于得到一个满足G1连续，同时保证修复后的模型避免失真。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种组合曲面的几何修复的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)识别曲面模型是否需要修复；