[发明专利]一种多信息增材制造建模方法及其建模系统

权利要求书

1.一种多信息增材制造建模方法，其特征在于，包括：

步骤S1：获取元模型的原始数据；

步骤S2：对元模型的类型进行判断，当元模型为面片模型时，获取解析面片模型的第一隐式函数并与面片模型的原始数据一起保存至面片模型，当元模型为隐式模型且具有第二隐式函数时，直接保存，当元模型为水平集数据模型时，获取解析水平集数据模型的第三隐式函数并与水平集数据模型的原始数据一起保存至水平集数据模型；

步骤S3：将不同元模型中基础数据的空间坐标点进行对齐并对不同元模型中的隐式函数进行标记；

步骤S4：根据标记选定隐式函数并根据设计需要添加不同信息的场耦合因子以及场耦合计算方式，得到多信息增材制造数字模型，其中，所述场耦合因子用于描述对元模型中的不同区域的信息表达，在信息表达时，所述隐式函数和所添加的场耦合因子根据对应的场耦合计算方法进行耦合计算。

2.如权利要求1所述的多信息增材制造建模方法，其特征在于，在步骤S1中，获取的元模型为面片模型、隐式模型、水平集数据中的任意一种、两种或三种。

3.如权利要求1所述的多信息增材制造建模方法，其特征在于，在步骤S2中，根据四面体插值方法获取解析水平集数据模型的第三隐式函数，包括：

根据四面体的三维空间坐标构建整个数据空间的BVH树结构；

通过BVH树结构的包围盒逐层优化快速找到进行插值的四面体单元并进行四面体插值。

4.如权利要求1所述的多信息增材制造建模方法，其特征在于，步骤S3中，当水平集数据模型和面片模型的空间坐标点不对齐时，将空间坐标点进行对齐，包括：

指定不共线的三个空间点，对应面片模型中的空间坐标点分别为(x1，y1，z1)、(x2，y2，z2)和(x3，y3，z3)，对应水平集数据的空间坐标点分别为(x1＇，y1＇，z1＇)、(x2＇，y2＇，z2＇)、(x3＇，y3＇，z3＇)；

建立坐标变换矩阵

联立求解坐标变换矩阵mat4*4，其中，

根据坐标变换矩阵mat4*4将水平集数据模型的坐标点统一至面片模型中的空间坐标点，基于面片模型中的空间坐标点和变换矩阵得到水平集数据模型对应的空间坐标点，实现坐标点对齐。

5.如权利要求1所述的多信息增材制造建模方法，其特征在于，在步骤S4中，不同信息的场耦合因子包括结构场耦合因子、材料场耦合因子、工艺场耦合因子和拓展场耦合因子中至少两种。

6.如权利要求1所述的多信息增材制造建模方法，其特征在于，当需要表达的信息为连续平滑的信息时，在突变点的场耦合因子的表示如下：

Hyb(x,y,z)＝a(x,y,z)F₁(x,y,z)+(1-a(x,y,z))F₂(x,y,z)

其中，F1(x,y,z)、F2(x,y,z)是分段表示的不同的场耦合因子，a(x,y,z)是加权函数。

7.如权利要求1所述的多信息增材制造建模方法，其特征在于，采用S形函数平滑过渡时，a(x,y,z)＝1/(1+e^k*b(x,y,z))，其中，k是平滑过渡系数，b(x,y,z)是过渡函数。

8.如权利要求1所述的多信息增材制造建模方法，其特征在于，其特征在于，还包括：

步骤S5：对隐式函数和所添加的场耦合因子进行场耦合计算，实现对多种信息的表达；

其中，进行场耦合计算的方法包括以下任一种：

独立耦合计算：不同的场耦合因子分别与隐式函数进行场耦合计算；

同一隐式函数的联合耦合计算：前一场耦合因子与隐式函数场耦合计算得到新的隐式函数后，基于新的隐式函数与后一场耦合因子进行场耦合计算；

不同隐式函数的联合耦合计算：不同的隐式函数返回不同的场信息，场耦合因子包含多个隐式函数所返回的信息，场耦合因子与多个隐式函数同时进行场耦合计算。