处理机械零件的CAD3D模型制造技术

本公开尤其涉及一种用于处理机械零件的计算机辅助设计3D模型的计算实现的方法，所述机械零件包括具有材料分布的部分。该方法包括：提供3D模型，该3D模型包括3D模型的蒙皮部分，该蒙皮部分表示机械零件的部分的外表面。该方法还包括：基于挤压处理算法来处理蒙皮部分，其中蒙皮部分的变换被输入到算法中。该变换表示该部分的材料分布的展开。换表示该部分的材料分布的展开。换表示该部分的材料分布的展开。

【技术实现步骤摘要】
处理机械零件的CAD 3D模型


[0001]本公开涉及计算机程序和系统领域，并且更具体地，涉及用于处理机械零件的计算机辅助设计(CAD)3D模型的方法、系统和程序。

技术介绍

[0002]市场上提供了许多系统和程序用于对象的设计、工程和制造。CAD是计算机辅助设计(Computer
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Aided Design)的首字母缩写词，例如它涉及用于设计对象的软件解决方案。CAE是计算机辅助工程(Computer
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Aided Engineering)的首字母缩写词，例如它涉及用于模拟未来产品的物理行为的软件解决方案。CAM是计算机辅助制造(Computer
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Aided Manufacturing)的首字母缩写词，例如它涉及用于定义制造过程和操作的软件解决方案。在这种计算机辅助设计系统中，图形用户界面在技术效率方面起着重要作用。这些技术可以嵌入到产品生命周期管理(PLM)系统中。PLM是指一种业务策略，它帮助公司跨扩展企业的概念共享产品数据、应用通用过程并利用从概念到生命终结开发产品的企业知识。由Dassault Syst
è
mes(商标为CATIA、ENOVIA和DELMIA)提供的PLM解决方案提供了用于组织产品工程知识的工程中心，用于管理制造工程知识的制造中心，以及支持企业集成和连接到工程中心和制造中心的企业中心。系统共同提供了开放的对象模型，其将产品、过程、资源链接起来，以支持动态的、基于知识的产品创建和决策支持，这驱动优化的产品定义、制造准备、生产和服务。
[0003]这些系统和程序中的一些提供了用于处理机械零件的CAD模型的功能。
[0004]Wang等人的“A Framework for 3D Model Reconstruction in Reverse Engineering”，Computers&Industrial Engineering，63(4)，2012，1189
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1200页，提出了一种用于3D模型重构的框架。该框架由四个主要组件组成，提供了系统的解决方案，以从现有对象的表面网格重构几何模型。首先，对输入网格进行预处理以滤除噪声。其次，将网格划分为段以获得单独的几何特征贴片。然后，利用两种集成解决方案(即，基于实体特征的策略和基于表面特征的策略)以从分割的特征贴片中重构图元特征。最后，执行建模操作(例如，实体布尔和表面修剪操作)以将图元特征组装到最终模型中。
[0005]Pottmann等人的“Approximation by Profile Surfaces”，The Mathematics of Surfaces VIII，A.Ball等人(Eds)，Information Geometers，1998年，17
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36页，公开了表示用于通过旋转表面对给定表面或散点进行近似的算法。它构成了研究与轮廓表面近似的基础。这些是当它的平面在可展开的表面上滚动时由平面曲线描绘的扫描表面。重要的特殊情况包括可展开表面和管道表面，其中移动曲线分别是直线或圆。
[0006]Schnabel等人的“Efficient RANSAC for Point
‑
Cloud Shape Detection”,Computer Graphics Forum,26(2),2007,214
‑
226页，提出了一种自动随机样本一致性(RANSAC)算法，其用于检测无组织点云中的基本形状。该算法将点云分解为固有形状和一组剩余点的简洁的、混合结构。每个检测到的形状都充当一组对应点的代理。该算法基于随机采样并检测平面、球体、圆柱体、圆锥体和环面。
[0007]Geng等人的“A thin
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plate cad mesh model splitting approach based on fitting primitives”，EG UK Theory and Practice of Computer Graphics，2010，45
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50页，公开了一种基于图元拟合的算法，用于将薄板CAD网格模型分割为三种不同类型的零件，其中两种是挤压表面，而另一种是侧表面。该方法可用于SDD过程中的实体模型重构，并且涉及两个步骤。首先，基于分层图元拟合框架，提出了一种用于对CAD网格进行精确图元拟合的完全自动的方法。在第二步骤中，提出了一种用于通过检测并行挤压表面和侧表面来拆分薄板CAD网格模型的过程。
[0008]在这种上下文内，仍然需要一种改进的解决方案以用于处理机械零件的CAD模型。

技术实现思路

[0009]因此，提供一种用于处理机械零件的计算机辅助设计(CAD)3D模型的计算实现的方法，该机械零件包括具有材料分布的部分。该方法包括：提供3D模型，该3D模型包括3D模型的蒙皮部分，该蒙皮部分表示机械零件的部分的外表面。该方法还包括：基于挤压处理算法来处理蒙皮部分，其中蒙皮部分的变换被输入到算法中。变换表示该部分的材料分布的展开。
[0010]所述方法可以包括以下各项中的一项或多项：
[0011]‑
基于挤压处理算法来处理蒙皮部分包括：
[0012]ο展开蒙皮部分，由此获得变换；
[0013]ο将变换输入到挤压处理算法中；以及
[0014]ο运行挤压处理算法；
[0015]‑
挤压处理算法包括：
[0016]ο确定蒙皮部分的变换是否表示被布置为挤压的材料分布的外表面；和/或
[0017]ο计算挤压轮廓。
[0018]‑
基于挤压处理算法对蒙皮部分的处理包括在机械零件的部分中的材料旋转检测，该材料旋转检测包括通过优化目标函数来确定旋转轴，该目标函数将蒙皮部分的法线与和候选旋转轴正交的旋转方向的非正交性惩罚到与距旋转轴的距离成正比的程度；
[0019]‑
目标函数具有以下类型：
[0020][0021]其中u是候选旋转轴的方向，c是候选旋转轴的原点，是蒙皮部分的面积，S是蒙皮部分，p是蒙皮部分上的位置，π
c,u
(p)是p在候选旋转轴上的正交投影，而n是位置p处蒙皮部分的法线；
[0022]‑
展开包括：
[0023]ο提供旋转轴；
[0024]ο确定蒙皮部分的柱面坐标规范，该柱面坐标规范包括第一值，第一值中的每个指定蒙皮部分上相对于具有作为旋转轴的纵轴的柱面坐标系的相应位置；以及
[0025]ο相对于具有作为纵轴的一个轴的笛卡尔坐标系，确定变换的笛卡尔坐标规范，所述笛卡尔坐标规范包括指定变换上的位置的第二值，该第二值对应于第一值；
[0026]‑
蒙皮部分由具有离散元素的3D离散几何表示进行表示，并且确定蒙皮部分的柱
面坐标规范包括确定3D离散几何表示的每个离散元素的第一值；
[0027]‑
对于每个离散元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于处理机械零件的计算机辅助设计(CAD)3D模型的计算实现的方法，所述机械零件包括具有材料分布的部分，所述方法包括：
‑
提供所述3D模型，所述3D模型包括所述3D模型的蒙皮部分，所述蒙皮部分表示所述机械零件的所述部分的外表面；以及
‑
基于挤压处理算法来处理所述蒙皮部分，其中，所述蒙皮部分的变换被输入到所述算法中，所述变换表示所述部分的材料分布的展开。2.根据权利要求1所述的方法，其中，基于挤压处理算法来处理所述蒙皮部分包括：
‑
展开所述蒙皮部分，由此获得所述变换；
‑
将所述变换输入到所述挤压处理算法中；以及
‑
运行所述挤压处理算法。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述挤压处理算法包括：
‑
确定所述蒙皮部分的所述变换是否表示被布置为挤压的材料分布的外表面；和/或
‑
计算挤压轮廓。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，基于挤压处理算法对所述蒙皮部分的处理包括在所述机械零件的所述部分中的材料旋转检测，所述材料旋转检测包括通过优化目标函数来确定旋转轴，所述目标函数将所述蒙皮部分(n)的法线与和候选旋转轴(u)正交的旋转方向(u
×
(p
‑
c))的非正交性惩罚到与距所述旋转轴的距离成正比的程度。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述目标函数具有以下类型：其中，u是所述候选旋转轴的方向，c是所述候选旋转轴的原点，是所述蒙皮部分的面积，S是所述蒙皮部分，p是所述蒙皮部分上的位置，π
c,u
(p)是p在所述候选旋转轴上的正交投影，而n是位置p处所述蒙皮部分的法线。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述展开包括：
‑
提供旋转轴；
‑
确定所述蒙皮部分的柱面坐标规范，所述柱面坐标规范包括第一值，所述第一值中的每个指定所述蒙皮部分上相对于具有作为所述旋转轴的纵轴的柱面坐标系的相应位置；以及
‑
相对于具有作为所述纵轴的一个轴的笛卡尔坐标系，确定所述变换的笛卡尔坐标规范，所述笛卡尔坐标规范包括指定所述变换上的位置的第二值，所述第二值对应于所述第一值。7.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：L，
申请(专利权)人：达索系统公司，
类型：发明
国别省市：