[发明专利]一种变形舱段数字孪生体建模方法

说明书

本发明涉及一种变形舱段数字孪生体建模方法，涉及逆向建模领域。该方法针对三维激光扫描设备扫描得到的变形舱段的点云数据，对其进行数据处理、特征提取和模型构建。通过使用NX软件提供的二次开发接口，采用C语言作为优选的开发语言进行程序化建模。构建得到的舱段数体孪生体可以为变形舱段虚拟装配对接模型的构建提供虚拟模型基础，为装配过程的部件选配和路径寻优提供数据模型。通过使用NX二次开发程序完成变形舱段数字孪生体的构建，可以将建模过程流程化、规范化，帮助减少重复性操作，提高建模效率，便于用户掌握整个建模流程。

技术领域

本发明涉及逆向建模领域，具体涉及一种变形舱段逆向建模方法。

背景技术

为保证航天产品连接的可靠性及精度，固体火箭发动机、超大型火箭等受力大、精度要求高的航天产品设计为内嵌式过定位装配接口，其通过多台阶过定位配合提高精度及受力特性。但由于固体火箭发动机尺寸重量大且为薄壁壳体，对接装配时多台阶薄壁定位接口发生较大变形，给过定位的内嵌式接口自动对接装配带来了很大的困难。通过物理空间实测零部件真实形状，在数字空间进行变形接口模型重建，在数字仿真环境中实现不可见接口的可视化，可以为物理空间对接调整提供闭环反馈信息。在此过程中，对装配零部件的数字孪生体进行高精度重建是保障装配过程信息准确性的重要环节。只有建立高精度的舱段数字孪生体，才能在接下来的虚拟装配过程中计算出正确的对接路径。此外，所建立的高精度舱段数字孪生体也是舱段部件优化选配、舱段虚拟装配间隙分析的数据基础。

为了实现舱段产品的批量化对接装配生产，必须提高舱段的建模效率。但现有的逆向建模方法一般使用点云数据直接拟合成NURBS面片，对数据的完整性和准确性要求较高，且需要人工进行大量操作，难以实现自动化、流程化建模。因此，需要提出一种变形舱段逆向建模方法以辅助完成基于数字孪生技术的舱段对接。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种变形舱段逆向建模方法，针对三维激光扫描设备得到的变形舱段点云数据，根据建模精度要求、建模舱段尺寸选择参与建模的特征点，对特征点进行曲线拟合，进一步生成曲面和舱段逆向实体模型，并通过设计NX open C程序减少重复操作，提高建模效率。

为实现上述发明的目的，本发明采取的技术方案如下：一种变形舱段数字孪生体建模方法，包括以下步骤：

步骤S1：对扫描设备的设备误差进行标定并建立三维激光扫描设备的误差补偿模型；

步骤S2：使用扫描设备对变形舱段进行扫描，得到待建模零件的点云数据，并使用误差补偿模型对点云数据进行误差补偿，得到用于建模的舱段点云数据；

步骤S3：对舱段点云数据进行优化处理；

步骤S4：提取舱段点云数据中的特征断面特征点；

步骤S5：对特征断面特征点进行拟合，得到舱段外轮廓特征曲线；

步骤S6：根据轮廓特征曲线创建曲面，得到舱段的数字孪生模型。

所述步骤S1包括以下步骤：

步骤S1.1：根据待求变形舱段的尺寸制造尺寸相同且不发生变形的试验零件；使用三维激光扫描设备对试验零件进行扫描，得到试验零件点云；

步骤S1.2：计算试验零件点云与试验零件CAD模型数据的误差，获得三维激光扫描设备的误差修正数据；

步骤S1.3：通过使用三维激光扫描设备多次扫描试验零件得到多组试验零件点云，对通过步骤S1.2得到的多组三维激光扫描设备的误差修正数据取平均值，得到三维激光扫描设备的误差补偿模型。

所述步骤S2包括以下步骤：

步骤S2.1：使用三维激光扫描设备扫描变形舱段，取得舱段的原始点云数据；