【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及曲面造型领域，具体涉及一种三维船体复杂空间曲面造型自动生成方法。
技术介绍
1、船舶稳性分析衡准是船舶或海洋结构物设计审图的必选项目，目前国际先进的稳性分析算法都是以三维船体型表面为基础，这就需要准确地对三维船体型表面进行造型。另外，船舶的流体仿真(例如船舶阻力计算)或结构强度计算(例如总纵强度的计算)，也涉及三维船体型表面的建模；而由于船舶类型众多，各类船舶的航行水域和功能需求也大不相同，造成船体或海洋结构物外形复杂多变，比如球艏、甲板外飘、双尾或多尾、首甲板升高、中部凸形甲板、双体船或多体船、多浮体组合船等。因此，实现三维复杂空间曲面造型，成为先进的船舶、海洋结构物稳性分析衡准或流体仿真或结构强度计算必须解决的技术难题。
2、目前，公开可见的只有基本的曲面造型算法，如单向放样、双向放样、扫掠等，这些算法对于变化相对平缓的外形的型表面造型具有较好的适应性，但由于它们对构成型表面曲面的网格线要求比较严格，例如网格线在逻辑上需要具有较为规律的行列特性(如映射/扫掠等)，构成曲面的网格不能是空间自由网格(即三边网格和/或四边网格的自由组合，不具有特定的规律性，如下图3所示)等，因此难以完全胜任复杂多样的船体或海洋结构物外形准确造型。
技术实现思路
1、为解决现有技术的不足，本专利技术目的在于提供一种不仅对变化相对平缓的外形的型表面造型具有较好的适应性且可胜任复杂多样的船体或海洋结构物外形准确造型的三维船体复杂空间曲面造型自动生成方法。
2、为了实现
3、步骤1：将三维复杂空间曲面的空间特征线(空间型线)解析为空间几何曲线，在误差范围内计算空间几何曲线相互间的所有交点；
4、步骤2：通过步骤1求得的交点，通过交点将空间曲线切断成多个弧段；并构造“交点-弧段”集合；
5、步骤3：搜寻空间网格严格回路；在步骤2得到的“交点-弧段”集合中，以任一交点为起点，通过与该起点相连的各方向弧段为路径，搜索到达到相邻的交点，该到达的过程称为一步；通过多步搜索递归及遍历，并以前、后步所经过路径是否在同一连续的空间曲线上、是否满足总步数要求及是否回到起点为判断条件，找到可以围成封闭的最小面的路径回路，并将该路径存入“回路-交点-弧段”集合；
6、步骤4：移除不可用弧段和交点；对步骤3中“回路-交点-弧段”集合中用过两次的弧段，在步骤2得到的“交点-弧段”集合中进行删除，再从骤2得到的“交点-弧段”集合移除已经不再有弧段连接的交点；
7、步骤5：搜寻空间网格松弛回路：在步骤4移除不可用弧段和交点后的“交点-弧段”集合中，以任一交点为起点，通过多步搜索递归及遍历，并以前、后步所经过路径是否在同一连续的空间曲线上、是否满足总步数要求及是否回到起点为判断条件，找到可以围成封闭的最小面的路径回路，并将该路径存入“松弛回路-交点-弧段”集合；
8、步骤6；对步骤5得到的“松弛回路-交点-弧段”集合与步骤4得到的“交点-弧段”集合进行对比、验证及标记，并将标记过一次的成功回路追加到步骤3得到的“回路-交点-弧段”集合中；
9、步骤7；对“回路-交点-弧段”集合，采用蒙皮法生成每个网格回路的曲面片并进行拼接，得到需要的空间曲面。
10、进一步的，所述三维复杂空间曲面包括船体曲面或海洋结构物曲面在内的复杂空间曲面。
11、进一步的，所述步骤2的方法具体为：记录每一个交点的关联弧段数组(每个数组成员是一个结构体，包含两个字段，分别是本交点关联的弧段id，以及该弧段上的另一个交点id)，然后以交点id为关键字以关联弧段数组为值构建“交点-弧段”字典集合。
12、进一步的，所述空间特征线为三维复杂空间曲面三维主体型线及辅助加密线。
13、进一步的，所述步骤3的具体方法为：以选择的交点为起点，搜寻空间网格回路，搜寻时遵循严格的封闭回路要求，即不允许回路中的任意两条相邻弧段在同一条空间几何曲线上；通过递归算法，以起始交点，前一步交点，前一个弧段，当前步数为函数参数进行迭代；首先，从“交点-弧段”集合中任选一个交点开始，通过“交点-弧段”集合中遍历方式选取一个连接本交点的弧段，判断该弧段和参数前一弧段是否在同一空间曲线上，如果在同一空间曲线上，则本次递归失败，需要回退；如果不在同一空间曲线上，判断当前步数是否>5，如果不大于则当前步数加1，否则本次递归失败，需要回退；如果不在同一空间曲线上且当前步数<5，判断是否回到起始交点，如果没有回到起始点，则使用当前点更新前一步交点，当前弧段更新前一个弧段，当前步数(已经+1)进行下一步递归；如果回到了起始交点，则递归成功，记录该回路的路径，将本次成功的路径存入“回路-交点-弧段”集合。
14、进一步的，所述步骤4的方法具体为：从步骤3得到的“回路-交点-弧段”集合中拿出每一个弧段，在“交点-弧段”集合中相同的弧段进行标记，如果一个弧段被标记过两次，则表示该弧段不可用，需要从“交点-弧段”集合删除。在不可用弧段都移除完毕后，再从“交点-弧段”集合移除已经不再有弧段的交点。整个步骤完成后，“交点-弧段”集合会缩减大部分数据。
15、进一步的，所述步骤5的方法具体为：在步骤4移除不可用弧段和交点后的“交点-弧段”集合中，以任一交点为起点，搜寻空间网格回路，搜寻时遵循松弛回路要求，即允许回路中的任意两条相邻弧段在同一条连续的空间几何曲线上；基于递归算法，以起始交点，前一步交点，前一个弧段，当前步数为函数参数进行迭代。首先，从“交点-弧段”集合中任选一个交点开始，通过“交点-弧段”集合中遍历方式选取一个连接本交点的弧段，判断该弧段和参数前一弧段是否在同一连续的空间曲线上，如果在同一连续的空间曲线上，则本次步数不能增加(即该弧段和前一弧段两步合为一步)；如果不在同一连续的空间曲线上，判断当前步数是否>5，如果不大于则当前步数加1，否则本次递归失败，需要回退；如果当前步数<5，判断是否回到起始交点，如果没有回到起始点，则使用当前点更新前一步交点，当前弧段更新前一个弧段，当前步数(已经+1)进行下一步递归；如果回到了起始交点，则递归成功，记录该回路的路径，将本次成功的路径存入“松弛回路-交点-弧段”集合。
16、进一步的，所述步骤6的方法为：首先对步骤5得到的“松弛回路-交点-弧段”回路集合中按照弧段的数量进行从小到大的排序，从排好序的回路集合中按小到大的顺序依次选取回路进行验证：如果选取的回路中的任一交点和弧段在步骤4移除不可用弧段和交点后的“交点-弧段”集合中不存在则该回路不存在，反之则该回路验证成功；验证成功后在“交点-弧段”集合中将该成功回路的交点和弧段进行标记，标记过一次的保留，标记过两次的删除；同时将该成功回路追加到步骤3得到的“回路-交点-弧段”集合中；通过这一过程，就可以逐步删减“交点-弧段”集合的数据，并不合理的路径(如弧段较多本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种三维船体复杂空间曲面造型自动生成方法，其特征在于，包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的三维船体复杂空间曲面造型自动生成方法，其特征在于，所述三维复杂空间曲面包括船体曲面或海洋结构物曲面在内的复杂空间曲面。
3.根据权利要求2所述的三维船体复杂空间曲面造型自动生成方法，其特征在于：所述步骤2的方法具体为：记录每一个交点的关联弧段数组，然后以交点ID为关键字以关联弧段数组为值构建“交点-弧段”字典集合。
4.根据权利要求1所述的三维船体复杂空间曲面造型自动生成方法，其特征在于，所述空间特征线为三维复杂空间曲面三维主体型线及辅助加密线。
5.根据权利要求1所述的三维船体复杂空间曲面造型自动生成方法，其特征在于，所述步骤3的具体方法为：以选择的交点为起点，搜寻空间网格回路，搜寻时遵循严格的封闭回路要求，即不允许回路中的任意两条相邻弧段在同一条空间几何曲线上；通过递归算法，以起始交点，前一步交点，前一个弧段，当前步数为函数参数进行迭代；首先，从“交点-弧段”集合中任选一个交点开始，通过“交点-弧段”集合中遍历方式选取一个连接本交点
6.根据权利要求1所述的三维船体复杂空间曲面造型自动生成方法，其特征在于，所述步骤4的方法具体为：从步骤3得到的“回路-交点-弧段”集合中拿出每一个弧段，对在步骤2得到的“交点-弧段”集合中相同的弧段进行标记，如果一个弧段被标记过两次，则表示该弧段不可用，需要从“交点-弧段”集合删除。在不可用弧段都移除完毕后，再从“交点-弧段”集合移除已经不再有弧段的交点。
7.根据权利要求1所述的三维船体复杂空间曲面造型自动生成方法，其特征在于，所述步骤5的方法具体为：在步骤4移除不可用弧段和交点后的“交点-弧段”集合中，以任一交点为起点，搜寻空间网格回路，搜寻时遵循松弛回路要求，即允许回路中的任意两条相邻弧段在同一条连续的空间几何曲线上；基于递归算法，以起始交点，前一步交点，前一个弧段，当前步数为函数参数进行迭代。首先，从“交点-弧段”集合中任选一个交点开始，通过“交点-弧段”集合中遍历方式选取一个连接本交点的弧段，判断该弧段和参数前一弧段是否在同一连续的空间曲线上，如果在同一连续的空间曲线上，则本次步数不能增加；如果不在同一连续的空间曲线上，判断当前步数是否>5，如果不大于则当前步数加1，否则本次递归失败，需要回退；如果当前步数<5，判断是否回到起始交点，如果没有回到起始点，则使用当前点更新前一步交点，当前弧段更新前一个弧段，当前步数进行下一步递归；如果回到了起始交点，则递归成功，记录该回路的路径，将本次成功的路径存入“松弛回路-交点-弧段”集合。
8.根据权利要求1所述的三维船体复杂空间曲面造型自动生成方法，其特征在于，所述步骤6的方法为：首先对步骤5得到的“松弛回路-交点-弧段”回路集合中按照弧段的数量进行从小到大的排序，从排好序的回路集合中按小到大的顺序依次选取回路进行验证：如果选取的回路中的任一交点和弧段在步骤4移除不可用弧段和交点后的“交点-弧段”集合中不存在则该回路不存在，反之则该回路验证成功；验证成功后在“交点-弧段”集合中将该成功回路的交点和弧段进行标记，标记过一次的保留，标记过两次的删除；同时将该成功回路追加到步骤3得到的“回路-交点-弧段”集合中；通过这一过程，就可以逐步删减“交点-弧段”集合的数据，并不合理的路径筛选出来。
9.一种三维船体复杂空间曲面造型自动生成装置，其特征在于，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1-8任一权利要求所述的三维船体复杂空间曲面造型自动生成方法。
10.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-8任一权利要求所述的三维船体复杂空间曲面造型自动生成方法。
...【技术特征摘要】
1.一种三维船体复杂空间曲面造型自动生成方法，其特征在于，包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的三维船体复杂空间曲面造型自动生成方法，其特征在于，所述三维复杂空间曲面包括船体曲面或海洋结构物曲面在内的复杂空间曲面。
3.根据权利要求2所述的三维船体复杂空间曲面造型自动生成方法，其特征在于：所述步骤2的方法具体为：记录每一个交点的关联弧段数组，然后以交点id为关键字以关联弧段数组为值构建“交点-弧段”字典集合。
4.根据权利要求1所述的三维船体复杂空间曲面造型自动生成方法，其特征在于，所述空间特征线为三维复杂空间曲面三维主体型线及辅助加密线。
5.根据权利要求1所述的三维船体复杂空间曲面造型自动生成方法，其特征在于，所述步骤3的具体方法为：以选择的交点为起点，搜寻空间网格回路，搜寻时遵循严格的封闭回路要求，即不允许回路中的任意两条相邻弧段在同一条空间几何曲线上；通过递归算法，以起始交点，前一步交点，前一个弧段，当前步数为函数参数进行迭代；首先，从“交点-弧段”集合中任选一个交点开始，通过“交点-弧段”集合中遍历方式选取一个连接本交点的弧段，判断该弧段和参数前一弧段是否在同一空间曲线上，如果在同一空间曲线上，则本次递归失败，需要回退；如果不在同一空间曲线上，判断当前步数是否>5，如果不大于则当前步数加1，否则本次递归失败，需要回退；如果不在同一空间曲线上且当前步数<5，判断是否回到起始交点，如果没有回到起始点，则使用当前点更新前一步交点，当前弧段更新前一个弧段，当前步数进行下一步递归；如果回到了起始交点，则递归成功，记录该回路的路径，将本次成功的路径存入“回路-交点-弧段”集合。
6.根据权利要求1所述的三维船体复杂空间曲面造型自动生成方法，其特征在于，所述步骤4的方法具体为：从步骤3得到的“回路-交点-弧段”集合中拿出每一个弧段，对在步骤2得到的“交点-弧段”集合中相同的弧段进行标记，如果一个弧段被标记过两次，则表示该弧段不可用，需要从“交点-弧段”集合删除。在不可用弧段都移除完毕后，再从“交点-弧段”集合移除已经不再有弧段的交点。
7.根据权利要求1所述的三维船体复杂空间曲面造型...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈志飚，陈庆任，周国强，金正伟，田宇忠，赵丙乾，肖曙明，潘文欢，邓乐，何延康，王曦，金全洲，朱加刚，
申请(专利权)人：中国船级社，
类型：发明
国别省市：
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