基于向量叉乘的面向曲面零件测量点的网格面片检索方法技术

基于向量叉乘的面向曲面零件测量点的网格面片检索方法，包括步骤A：获取STL文件中的每个网格面片的面片数据；步骤B：确定选取的网格面片的多个行进起点和多段行进路径；步骤C：将当前行进起点和测量点的连线矢量和当前行进路径的矢量进行向量叉积运算，将向量叉积运算结果与面片法矢进行点乘，根据点乘结果获取测量点与行径路径的位置关系；步骤D：判断所选网格面片是否为测量点所对应的网格面片，若是则进入步骤E，若否，则重新选取新的网格面片，返回步骤B；步骤E：获取网格面片的法矢方向以驱动测头移动。本发明专利技术实现三角网格模型对应STL文件的直接数据处理操作，快速获取测量点对应模型外形轮廓的法矢方向，有效驱动精度检测的测头移动。测的测头移动。测的测头移动。

【技术实现步骤摘要】
基于向量叉乘的面向曲面零件测量点的网格面片检索方法


[0001]本专利技术涉及曲面零件精密
，尤其涉及基于向量叉乘的面向曲面零 件测量点的网格面片检索方法。

技术介绍

[0002]在复杂曲面零件的生产过程中，需要用相应的检测技术对其加工精度进行 检测和控制。其中，基于三坐标测量机(CMM)的检测技术常用于精密零件的形位 精度检测。目前复杂曲面零件的三维数据在计算机中常存储为参数化模型，其 中的任意外形数据信息均通过外形特征或参数曲面等数字化信息精确记录。通 过检索所记录的数字化信息直接获得测量点对应的零件外形法矢方向，实现精 度检测的测头移动。
[0003]随着数字化检测及逆向工程技术的快速发展，三角网格模型也被越来越多 地用于复杂曲面零件的外形轮廓表达。三角网格模型由一系列连接的三角形面 片近似地表达模型的外形轮廓，在计算机中常以STL的文件格式进行存储，文 件内部对每个网格面片的数据信息进行了逐一罗列。但网格面片的存储顺序是 随机的，且每个网格面片只记录了网格面片的法矢向量与三个顶点的坐标信息。 STL文件中每个网格面片的数据信息由7行代码组成，其中，第1行为网格面片 指向实体外部的法矢方向数据；第2和第6行为当前面片顶点遍历的开始与结 束声明；第3至第5行为网格面片三个顶点的坐标信息，且根据面片法矢规则， 三个顶点沿面片法矢的右手螺旋方向排序；第7行为结束当前网格面片的声明。 所有数字数据保留8位有效数字，且以科学计数法表示。
[0004]如图1所示，对于三角网格模型的精度检测，在已知检测位置(即测量点) 的情况下，需要检索出对应的网格面片，再根据网格面片的法矢方向反向移动 检测测头，并最终获得零件表面的精度检测数值。其中，面片法矢的方向信息 可根据STL文件的存储数据直接获取，但测量点对应网格面片的检索操作则缺 少直接方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对
技术介绍
中的缺陷，提出一种面向曲面零件测量点 的网格面片搜索方法，本专利技术实现了三角网格模型对应STL文件的直接数据处 理操作，快速获取测量点对应模型外形轮廓的外法矢方向，有效驱动精度检测 的测头移动。与现有技术相比，本专利技术不需要进行模型数据的拓扑重构，直接 对STL文件的网格面片信息进行数据处理判断操作，占用计算机资源更小，时 间消耗更短。
[0006]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]基于向量叉乘的面向曲面零件测量点的网格面片检索方法，包括如下步骤：
[0008]步骤A：逐一获取STL文件中的每个网格面片的面片数据；
[0009]步骤B：确定当前选取的网格面片的多个行进起点和多段行进路径；
[0010]步骤C：获取当前行进起点和测量点的连线矢量，将连线矢量和当前行进路 径的矢量进行向量叉积运算，将向量叉积运算的结果与当前所选网格面片的面 片法矢进行点
乘，根据点乘结果判断测量点与当前行进路径的位置关系；
[0011]重复执行步骤B和步骤C，直至获取测量点与每一段行径路径的位置关系；
[0012]步骤D：根据测量点与每一段行径路径的位置关系来判断当前所选网格面片 是否为测量点所对应的网格面片，若是，则进入步骤E，若否，则重新选取新的 网格面片，返回步骤B；
[0013]步骤E：获取网格面片的法矢方向以驱动测头移动。
[0014]优选的，在所述步骤A中，逐一获取STL文件中的每个网格面片的面片数 据具体包括：
[0015]依次提取STL文件中每个网格面片的数据代码，将所提取的数据代码进行 数据转换；
[0016]根据转换后的数据获得当前选取的网格面片的三个顶点的三维坐标。
[0017]优选的，在所述步骤B中，确定当前选取的网格面片的多个行进起点和多 段行进路径包括：
[0018]步骤B1：将当前选取的网格面片的第一个顶点作为当前行进起点，将第一 个顶点到第二个顶点的路径作为当前行进路径，执行步骤C以确定测量点与当 前行进路径的位置关系；
[0019]步骤B2：将当前选取的网格面片的第二个顶点作为当前行进起点，将第二 个顶点到第三个顶点的路径作为当前行进路径，执行步骤C以确定测量点与当 前行进路径的位置关系；
[0020]步骤B3：将当前选取的网格面片的第三个顶点作为当前行进起点，将第三 个顶点到第一个顶点的路径作为当前行进路径，执行步骤C以确定测量点与当 前行进路径的位置关系。
[0021]优选的，在所述步骤C中：获取当前行进起点和测量点的连线矢量，将连 线矢量和当前行进路径的矢量进行向量叉积运算，具体包括：
[0022]当执行所述步骤B1时，根据公式一进行向量叉积运算；
[0023]公式一：
[0024][0025]其中：
[0026]当前选取的网格面片的三个顶点沿面片法矢的右手螺旋方向排序依次为 v1、v2、v3，三个顶点的三维坐标为v1(v
1x
,v
1y
,v
1z
)、v2(v
2x
,v
2y
,v
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)、 v3(v
3x
,v
3y
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)；
[0027]测量点P的三维坐标为(P
x
,P
y
,P
z
)；
[0028]表示当前行进路径的矢量；
[0029]表示当前行进起点v1与测量点P的连线矢量；
[0030]为符合到右手定则的单位向量且必然与当前选取的网格面片的 法矢平行；
[0031]∠Pv1v2表示与的夹角。
[0032]优选的，在所述步骤C中：获取当前行进起点和测量点的连线矢量，将连 线矢量和当前行进路径的矢量进行向量叉积运算，具体包括：
[0033]当执行所述步骤B2时，根据公式二进行向量叉积运算；
[0034]公式二：
[0035][0036]其中：
[0037]当前选取的网格面片的三个顶点沿面片法矢的右手螺旋方向排序依次为 v1、v2、v3，三个顶点的三维坐标为v1(v
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[0038]测量点P的三维坐标为(P
x
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[0039]表示当前行进路径的矢量；
[0040]表示当前行进起点v2与测量点P的连线矢量；
[0041]为符合到右手定则的单位向量且必然与当前选取的网格面片的 法矢平行；
[0042]∠Pv2v3表示与的夹角。
[0043]优选的，在所述步骤C中：获取当前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于向量叉乘的面向曲面零件测量点的网格面片检索方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤A：逐一获取STL文件中的每个网格面片的面片数据；步骤B：确定当前选取的网格面片的多个行进起点和多段行进路径；步骤C：获取当前行进起点和测量点的连线矢量，将连线矢量和当前行进路径的矢量进行向量叉积运算，将向量叉积运算的结果与当前所选网格面片的面片法矢进行点乘，根据点乘结果判断测量点与当前行进路径的位置关系；重复执行步骤B和步骤C，直至获取测量点与每一段行径路径的位置关系；步骤D：根据测量点与每一段行径路径的位置关系来判断当前所选网格面片是否为测量点所对应的网格面片，若是，则进入步骤E，若否，则重新选取新的网格面片，返回步骤B；步骤E：获取网格面片的法矢方向以驱动测头移动。2.根据权利要求1所述基于向量叉乘的面向曲面零件测量点的网格面片检索方法，其特征在于：在所述步骤A中，逐一获取STL文件中的每个网格面片的面片数据具体包括：依次提取STL文件中每个网格面片的数据代码，将所提取的数据代码进行数据转换；根据转换后的数据获得当前选取的网格面片的三个顶点的三维坐标。3.根据权利要求2所述基于向量叉乘的面向曲面零件测量点的网格面片检索方法，其特征在于：在所述步骤B中，确定当前选取的网格面片的多个行进起点和多段行进路径包括：步骤B1：将当前选取的网格面片的第一个顶点作为当前行进起点，将第一个顶点到第二个顶点的路径作为当前行进路径，执行步骤C以确定测量点与当前行进路径的位置关系；步骤B2：将当前选取的网格面片的第二个顶点作为当前行进起点，将第二个顶点到第三个顶点的路径作为当前行进路径，执行步骤C以确定测量点与当前行进路径的位置关系；步骤B3：将当前选取的网格面片的第三个顶点作为当前行进起点，将第三个顶点到第一个顶点的路径作为当前行进路径，执行步骤C以确定测量点与当前行进路径的位置关系。4.根据权利要求3所述基于向量叉乘的面向曲面零件测量点的网格面片检索方法，其特征在于：在所述步骤C中：获取当前行进起点和测量点的连线矢量，将连线矢量和当前行进路径的矢量进行向量叉积运算，具体包括：当执行所述步骤B1时，根据公式一进行向量叉积运算；公式一：其中：当前选取的网格面片的三个顶点沿面片法矢的右手螺旋方向排序依次为v1、v2、v3，三
个顶点的三维坐标为v1(v
1x
，v
1y
，v
1z
)、v2(v
2x
，v
2y
，v
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)、v3(v
3x
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)；测量点P的三维坐标为(P
x
，P
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，P
z
)；表示当前行进路径的矢量；表示当前行进起点v1与测量点P的连线矢量；为符合到右手定则的单位向量且必然与当前选取的网格面片的法矢平行；∠Pv1v2表示与的夹角。5.根据权利要求4所述基于向量叉乘的面向曲面零件测量点的网格面片检索方法，其特征在于：在所述步骤C中：获取当前行进起点和测量点的连线矢量，将连线矢量和当前行进路径的矢量进行向量叉积运算，具体包括：当执行所述步骤B2时，根据公式二进行向量叉积运算；公式二：其中：当前选取的网格面片的三个顶点沿面片法矢的右手螺旋方向排序依次为v1、v2、v3，三个顶点的三维坐标为v1(v
1x
，v
1y
，v
1z
)、v2(v
2x
，v
2y
，v
2z
)、v3(v
3x
，v
3y
，v
3z
)；测量点P的三维坐标为(P
x
，P
y
，P
z
)；表示当前行进路径的矢量；表示当前行进起点v2与测量点P的连线矢量；为符...

【专利技术属性】
技术研发人员：文豪，高健，马雪洁，孙宏军，郭新年，黄东，邹伟全，
申请(专利权)人：广东科学技术职业学院，
类型：发明
国别省市：