一种基于现实中已有的异型曲面建立新的理论模型的方法技术

本发明专利技术提供了一种基于现实中已有的异型曲面建立新的理论模型的方法，包括：对已有的异型曲面进行三维扫描，得到三维点云数据，并基于所述三维点云数据生成三角网模型；对所述三角网模型中的三角进行拟合，得到曲面模型；根据所述已有的异型曲面的结构特征，对所述曲面模型进行填充，建立新的理论模型；通过对所述三角网模型中的三角网进行拟合，得到曲面模型，实现了由三角网到曲面的过渡，为建立新的理论模型提供外形基础，通过根据所述已有的异型曲面的结构特征，对所述曲面模型进行填充，建立新的理论模型，保证理论模型为与现实中已有的异型曲面完全匹配，最终达到异形曲面建模简单、建模准确性高的效果。建模准确性高的效果。建模准确性高的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于现实中已有的异型曲面建立新的理论模型的方法


[0001]本专利技术涉及数字建模
，特别涉及一种基于现实中已有的异型曲面建立新的理论模型的方法。

技术介绍

[0002]在工程中，产品的表面造型基本上由以下两类组成：第一类是由平面、球面、圆柱面、圆锥面等初等解析曲面构成，因为其造型规则、易于加工，因此很多机械、建筑、工业等产品造型都是属于这一类；第二类则是不由初等解析曲面组成，而由复杂方式自由变化的曲线曲面即所谓异形曲面组成，其在汽车、飞机、船舶、异形建筑也经常出现。
[0003]因为异形曲面不能用画法几何或者机械制图方法表达，因此成为建模和加工的难题。以往异形曲面精确模型的制作和加工，在较小的机械部件或者工业产品中应用较多，在建筑领域虽然很多雕塑有较多的异形曲面，但因为其精度要求并不高，建模和加工实现的方法也较为容易。就建筑异形曲面来说，因为其造型往往较大，建造起来也比机械部件更加困难。
[0004]因此，本专利技术提供一种在基于现实中已有的异型曲面建立新的理论模型的方法，解决异形曲面建模难、建模准确性不高的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种基于现实中已有的异型曲面建立新的理论模型的方法，解决异形曲面建模难、建模准确性不高的问题。
[0006]一种基于现实中已有的异型曲面建立新的理论模型的方法，包括：
[0007]S1：对已有的异型曲面进行三维扫描，得到三维点云数据，并基于所述三维点云数据生成三角网模型；
[0008]S2：对所述三角网模型中的三角进行拟合，得到曲面模型；
[0009]S3：根据所述已有的异型曲面的结构特征，对所述曲面模型进行填充，建立新的理论模型。
[0010]优选的，S1中，对已有的异型曲面进行三维扫描，得到三维点云数据，包括：
[0011]利用三维激光扫面技术对所述已有的异型曲面进行三维扫描，得到扫描数据；
[0012]对所述扫描数据进行预处理后，根据将为分析方法获取所述扫面数据的点云转换参数；
[0013]利用所述点云转换参数，将所述扫描数据转换为三维点云数据。
[0014]优选的，S1中，基于所述三维点云数据生成三角网模型，包括：
[0015]选取异型曲面的最高点对应的平面为基准面，根据所述三维点云数据到所述基准面的距离，将所述三维点云数据划分为多组点云数据；
[0016]以组为单位，将多组三维点云数据进行三角处理，得到每组对应的组三角网；
[0017]在所述组三角网的基础上，对所述多组点云数据进行组间三角处理，得到平滑三
角网；
[0018]基于所述平滑三角网，构建得到三角网模型。
[0019]优选的，根据所述三维点云数据到所述基准面的距离，将所述三维点云数据划分为多组点云数据，包括：
[0020]获取所述三维点云数据到所述基准面的距离的最大值和最小值，基于所述最大值和最小值的差值，确定分组数，以及每组对应的距离取值范围；
[0021]基于所述距离取值范围，根据所述三维点云数据到所述基准面的距离，确定所述三维点云数据对应的分组，划分得到多组点云数据。
[0022]优选的，S2中，对所述三角网模型中的三角进行拟合，得到曲面模型，包括：
[0023]获取所述三角网模型中每个三角的坐标位置，基于所述坐标位置，获取每个三角的形状特征，并基于所述形状特征，为所述每个三角匹配第一拟合函数；
[0024]基于所述第一拟合函数，对所述每个三角网进行第一拟合，得到曲面三角；
[0025]基于所述曲面三角的曲线特征，对所述曲面三角进行第二拟合，得到所述曲面模型。
[0026]优选的，基于所述曲面三角的特征，对所述曲面三角进行第二拟合，得到所述曲面模型，包括：
[0027]获取所述曲面三角的曲面特征和坐标位置特征，并基于所述位置坐标特征获取每个曲面三角相关联的关联曲面三角；
[0028]基于所述曲面特征，确定所述每个曲面三角及其对应的关联曲面三角的部分曲面特征，并基于所述部分曲面特征，确定每个曲面三角及其对应的关联曲面三角衔接处的光滑度和衔接特征；
[0029]基于所述光滑度，确定插入所述每个曲面三角的插入点个数，基于所述衔接特征确定插入点的位置；
[0030]按照插入点的个数和位置，对三角曲面进行点插入，得到第一曲面，基于所述第一曲面，得到每个曲面三角及其对应的关联曲面三角的部分曲面；
[0031]将所述部分曲面的点个数密度值与预设阈值进行比较，得到个数差值，基于所述个数差值，设定所述部分曲面的拟合函数；
[0032]获取所述三角网模型的结构特征，并基于所述结构特征，确定每个第一曲面的重要程度；
[0033]按照所述重要程度从小到大的顺序，依次对第一曲面对应的部分曲面根据所述拟合函数进行拟合；
[0034]基于对所述部分曲面进行最终拟合后得到的拟合曲面，得到对所有曲面三角的拟合结果；
[0035]对所述拟合结果进行拟合评估，判断所述拟合结果是否满足预设拟合要求；
[0036]若是，基于所述拟合曲面，得到曲面模型；
[0037]否则，获取拟合差异信息，并基于所述拟合差异信息获取对所述所有部分曲面组成的整体曲面的整体拟合函数，且基于所述整体拟合函数对所述整体曲面进行拟合，得到拟合后的整体曲面，基于所述拟合后的整体曲面，得到曲面模型。
[0038]优选的，对所述拟合结果进行拟合评估，判断所述拟合结果是否满足预设拟合要
求，包括：
[0039]基于所述拟合结果，从所述整体曲面中随机选取若干个点，获取所述若干个点与曲面之间的偏差值；
[0040]判断所述拟合平滑度和偏差值是否在预设范围内；
[0041]若是，确定所述拟合结果满足所述预设拟合要求；
[0042]否则，确定所述拟合结果不满足所述预设拟合要求。
[0043]优选的，S3中，根据所述已有的异型曲面的结构特征，对所述曲面模型进行填充，建立新的理论模型，包括：
[0044]按照所述已有的异型曲面的结构特征，将所述异型曲面划分为多个组成部分，从所述曲面模型中获取所述多个组成部分对应的模型部分；
[0045]基于所述模型部分，对所述曲面模型进行分层，得到分层模型；
[0046]基于所述分层模型的载荷约束，建立所述分层模型中的等值面，并基于所述等值面及其对应的取值，确定所述分层模型的等值面密度和等值面面积；
[0047]基于所述等值面密度和等值面面积，构建对所述分层模型的点阵结构隐函数；
[0048]基于所述点阵结构隐函数，对所述分层模型进行点阵构建，得到点阵结构；
[0049]按照所述点阵结构的类型，对所述点阵结构进行划分，获取同一类型的点阵结构的坐标集合；
[0050]判断所述坐标集合是否处于所述分层模型的同一层；
[0051]若是，确定所述坐标集合对应的模型填充的填充方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于现实中已有的异型曲面建立新的理论模型的方法，其特征在于，包括：S1：对已有的异型曲面进行三维扫描，得到三维点云数据，并基于所述三维点云数据生成三角网模型；S2：对所述三角网模型中的三角进行拟合，得到曲面模型；S3：根据所述已有的异型曲面的结构特征，对所述曲面模型进行填充，建立新的理论模型。2.根据权利要求1所述的一种基于现实中已有的异型曲面建立新的理论模型的方法，其特征在于，S1中，对已有的异型曲面进行三维扫描，得到三维点云数据，包括：利用三维激光扫面技术对所述已有的异型曲面进行三维扫描，得到扫描数据；对所述扫描数据进行预处理后，根据将为分析方法获取所述扫面数据的点云转换参数；利用所述点云转换参数，将所述扫描数据转换为三维点云数据。3.根据权利要求1所述的一种基于现实中已有的异型曲面建立新的理论模型的方法，其特征在于，S1中，基于所述三维点云数据生成三角网模型，包括：选取异型曲面的最高点对应的平面为基准面，根据所述三维点云数据到所述基准面的距离，将所述三维点云数据划分为多组点云数据；以组为单位，将多组三维点云数据进行三角处理，得到每组对应的组三角网；在所述组三角网的基础上，对所述多组点云数据进行组间三角处理，得到平滑三角网；基于所述平滑三角网，构建得到三角网模型。4.根据权利要求3所述的一种基于现实中已有的异型曲面建立新的理论模型的方法，其特征在于，根据所述三维点云数据到所述基准面的距离，将所述三维点云数据划分为多组点云数据，包括：获取所述三维点云数据到所述基准面的距离的最大值和最小值，基于所述最大值和最小值的差值，确定分组数，以及每组对应的距离取值范围；基于所述距离取值范围，根据所述三维点云数据到所述基准面的距离，确定所述三维点云数据对应的分组，划分得到多组点云数据。5.根据权利要求1所述的一种基于现实中已有的异型曲面建立新的理论模型的方法，其特征在于，S2中，对所述三角网模型中的三角进行拟合，得到曲面模型，包括：获取所述三角网模型中每个三角的坐标位置，基于所述坐标位置，获取每个三角的形状特征，并基于所述形状特征，为所述每个三角匹配第一拟合函数；基于所述第一拟合函数，对所述每个三角网进行第一拟合，得到曲面三角；基于所述曲面三角的特征，对所述曲面三角进行第二拟合，得到所述曲面模型。6.根据权利要求5所述的一种基于现实中已有的异型曲面建立新的理论模型的方法，其特征在于，基于所述曲面三角的特征，对所述曲面三角进行第二拟合，得到所述曲面模型，包括：获取所述曲面三角的曲面特征和坐标位置特征，并基于所述位置坐标特征获取每个曲面三角相关联的关联曲面三角；基于所述曲面特征，确定所述每个曲面三角及其对应的关联曲面三角的部分曲面特征，并基于所述部分曲面特征，确定每个曲面三角及其对应的关联曲面三角衔接处的光滑
度和衔接特征；基于所述光滑度，确定插入所述每个曲面三角的插入点个数，基于所述衔接特征确定插入点的位置；按照插入点的个数和位置，对三角曲面进行点插入，得到第一曲面，基于所述第一曲面，得到每个曲面三角及其对应的关联曲面三角的部分曲面；将所述部分曲面的点个数密度值与预设阈值进行比较，得到个数差值，基于所述个数差值，设定所述部分曲面的拟合函数；获取所述三角网模型的结构特征，并基于所述结构特征，确定每个第一曲面的重要程度；按照所述重要程度从小到大的顺序，依次对第一曲面对应的部分曲面根据所述拟合函数进行拟合；基于对所述部分曲面进行最终拟合后得到的拟合曲面，得到对所有曲面三角的拟合结果；对所述拟合结果进行拟合评估，判断所述拟合结果是否满足预设拟合要求；若是，基于所述拟合曲面，得到曲面模型；否则，获取拟合差异信息，并基于所述拟合差异信息获取对所述所有部...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾利，
申请(专利权)人：深圳市魔数智擎人工智能有限公司，
类型：发明
国别省市：