【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于曲面几何处理，具体涉及一种带线约束的n边洞的nurbs曲面填充方法及系统。
技术介绍
1、几何造型为制造业的创新和发展提供必不可少的技术支持,是制造业发展中的核心环节。其中的曲面造型技术因对模型的多次调整和修改提供了便利，保证了模型设计师能更好的阐述其设计思想而被广泛研究。曲面造型技术可以分为离散数据获取、数据预处理、数据分片、曲面拟合和cad模型建立几个部分。
2、而对于复杂模型来说，难以用一个简单的几何模型来表示，往往需要多个几何模型进行裁剪和拼接，很难具有统一的表达形式。n边洞填充是其中的典型例子,其应用于顶点过渡、填充曲面生成等几何造型环节。该操作目的在于根据给定的边界条件曲线及其对应的各阶跨界导矢,构造单张或多张曲面,在曲面内部和边界处满足给定几何连续条件。而随着造型技术和生产工艺的进步,高连续性、更复杂的自由形体造型进一步受到关注,特别是在大型飞机、轮船和汽车的设计时，达到一定的连续性是设计过程中必须的要求，它是工业设计的核心，制约了产品几何系统性能的提升。而目前的n边洞填充通过细分曲面和孔斯曲面填充n边洞的方法，使得自由形体造型的曲面连续性差，无法满足高精度的要求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种带线约束的n边洞的nurbs曲面填充方法及系统，以克服现有技术使得自由形体造型的曲面连续性差、精度低的问题。
2、一种带线约束的n边洞的nurbs曲面填充方法，包括以下步骤：
3、s1，根据待填充曲面的初始参数
4、s2，利用给定约束曲线对生成的中心点c进行优化获取新的中心点根据新生成的中心点生成n边洞曲面；
5、s3，采用lspia方法对生成的n边洞曲面进行控制顶点优化调整，使n边洞曲面向目标曲线迭代直至到达迭代要求，即可完成曲面填充。
6、优选的，所述待填充曲面的初始参数包括给定的边界曲线和边界曲线的跨界导矢。
7、优选的，所述边界曲线ck(t)：
8、
9、所述边界曲线的跨界导矢dk(t)：
10、
11、优选的，将边界曲线按照参数中点进行剖分得到右边界曲线和左边界曲线；将边界曲线跨界导矢按照参数中点进行剖分得到右边界曲线跨界导矢和左边界曲线跨界导矢。
12、优选的，将各边界曲线的中点的法向量调整至指定长度|dk|，具体如下：
13、
14、arc.length(ck-1)是边界曲线ck-1的弧长，arc.length(ck+1)是边界曲线ck+1的弧长；
15、利用以下公式计算调整后的边界曲线的中心点：
16、
17、
18、其中mk为第k条边界曲线参数化中点，dk为第k条边界曲线的跨界导矢参数化中点，c为生成的中心点，n为中心点的法向。
19、优选的，中心点的法向n通过以下公式获取：
20、nk＝(mk-c)×(mk+1-c)
21、
22、wk为计算法向过程中的临时变量，表示只通过两相邻边界曲线生成的法向。
23、优选的，取给定约束曲线和内部曲线的交点分别为p1和p2；利用交点所在的内部曲线和边界曲线的交点与中心点的法向构建平面；
24、根据弦长参数化方法分别计算交点p1点和交点p2点的权重w1和w2,公式如下：
25、
26、其中di为交点pi到中心点c的距离；
27、计算当内部曲线cik(t)过p1点时，其调整量δ1，同理计算当内部曲线cil(t)过p2点时，其调整量δ2；
28、计算p1到与其到曲线cik(t)距离最近点构成的向量将其投影到中心点的法向n上，即
29、
30、同理
31、
32、优化后的新的中心点为：
33、
34、根据得到的新的中心点使用n边洞算法形成n边洞曲面。
35、优选的，使用lspia方法调整控制顶点，限制边界控制顶点不动，次外圈控制顶点沿着切向方向移动，内部控制顶点可随意移动，使得n边洞曲面片向目标曲线方向迭代；设误差标准ε，当当前迭代曲面与目标曲线误差小于ε时停止迭代。
36、一种带线约束的n边洞的nurbs曲面填充系统，包括预处理模块，优化模块和填充模块；
37、预处理模块，根据待填充曲面的初始参数采用n边洞填充方法生成各边界曲线的中心点c以及该中心点的法向；
38、优化模块，利用给定约束曲线对生成的中心点c进行优化获取新的中心点根据新生成的中心点生成n边洞曲面；
39、填充模块，采用lspia方法对生成的n边洞曲面进行控制顶点优化调整，使n边洞曲面向目标曲线迭代直至到达迭代要求，即可完成曲面填充。
40、优选的，所述待填充曲面的初始参数包括给定的边界曲线和边界曲线的跨界导矢；所述边界曲线ck(t)：
41、
42、所述边界曲线的跨界导矢dk(t)：
43、
44、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
45、本专利技术提供一种带线约束的n边洞的nurbs曲面填充方法，根据待填充曲面的初始参数采用n边洞填充方法生成各边界曲线的中心点c以及该中心点的法向，利用给定约束曲线对生成的中心点c进行优化获取新的中心点根据新生成的中心点生成n边洞曲面；采用lspia方法对生成的n边洞曲面进行控制顶点优化调整，使n边洞曲面向目标曲线迭代直至到达迭代要求，即可完成曲面填充，本专利技术能够在复杂模型曲面的裁剪和拼接中使生成曲面更加贴近生产实际，带约束的n边洞填充方法能够使生成曲面更加贴近生产实际，通过基于目标元素与初始n边洞内部曲线的交点，对n边洞中心点位置进行修正，再通过多个点的影响效果进行合理的加权平均，达到生成曲面通过或靠近目标曲线的目的。
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1.一种带线约束的N边洞的NURBS曲面填充方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种带线约束的N边洞的NURBS曲面填充方法，其特征在于，所述待填充曲面的初始参数包括给定的边界曲线和边界曲线的跨界导矢。
3.根据权利要求2所述的一种带线约束的N边洞的NURBS曲面填充方法，其特征在于，所述边界曲线Ck(t)：
4.根据权利要求1所述的一种带线约束的N边洞的NURBS曲面填充方法，其特征在于，将边界曲线按照参数中点进行剖分得到右边界曲线和左边界曲线；将边界曲线跨界导矢按照参数中点进行剖分得到右边界曲线跨界导矢和左边界曲线跨界导矢。
5.根据权利要求4所述的一种带线约束的N边洞的NURBS曲面填充方法，其特征在于，将各边界曲线的中点的法向量调整至指定长度|Dk|，具体如下：
6.根据权利要求5所述的一种带线约束的N边洞的NURBS曲面填充方法，其特征在于，中心点的法向N通过以下公式获取：
7.根据权利要求5所述的一种带线约束的N边洞的NURBS曲面填充方法，其特征在于，取给定约束曲线和内部曲
8.根据权利要求1所述的一种带线约束的N边洞的NURBS曲面填充方法，其特征在于，使用LSPIA方法调整控制顶点，限制边界控制顶点不动，次外圈控制顶点沿着切向方向移动，内部控制顶点可随意移动，使得N边洞曲面片向目标曲线方向迭代；设误差标准ε，当当前迭代曲面与目标曲线误差小于ε时停止迭代。
9.一种带线约束的N边洞的NURBS曲面填充系统，其特征在于，包括预处理模块，优化模块和填充模块；
10.根据权利要求9所述的一种带线约束的N边洞的NURBS曲面填充系统，其特征在于，所述待填充曲面的初始参数包括给定的边界曲线和边界曲线的跨界导矢；所述边界曲线Ck(t)：
...【技术特征摘要】
1.一种带线约束的n边洞的nurbs曲面填充方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种带线约束的n边洞的nurbs曲面填充方法，其特征在于，所述待填充曲面的初始参数包括给定的边界曲线和边界曲线的跨界导矢。
3.根据权利要求2所述的一种带线约束的n边洞的nurbs曲面填充方法，其特征在于，所述边界曲线ck(t)：
4.根据权利要求1所述的一种带线约束的n边洞的nurbs曲面填充方法，其特征在于，将边界曲线按照参数中点进行剖分得到右边界曲线和左边界曲线；将边界曲线跨界导矢按照参数中点进行剖分得到右边界曲线跨界导矢和左边界曲线跨界导矢。
5.根据权利要求4所述的一种带线约束的n边洞的nurbs曲面填充方法，其特征在于，将各边界曲线的中点的法向量调整至指定长度|dk|，具体如下：
6.根据权利要求5所述的一种带线约束的n边洞的nurbs曲面填充方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨义军，曾薇，张航城，王乐，杨象贤，王冠一，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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