[发明专利]一种基于NURBS可调权因子的钢轨断面廓形参数化建模方法

权利要求书

1.一种基于NURBS可调权因子的钢轨断面廓形参数化建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)利用CAD软件或者钢轨轮廓扫描仪，获得钢轨断面廓形的数据点坐标值，用于作为NURBS曲线的型值点坐标，所述型值点坐标为二维坐标，包括x轴、y轴坐标值；

2)以钢轨断面廓形轨顶中心点为原点，水平方向为x轴，垂直方向为y轴，构建钢轨二维坐标系，将型值点坐标转换为钢轨二维坐标系下的坐标值，并将之以TXT格式保存；

3)基于NURBS曲线基本原理，设计利用型值点反求NURBS曲线控制点的计算流程；

4)编写NURBS曲线建模的可调权因子数据文件ω(ω₁,ω₂,…,ω_n)，用于后续NURBS曲线形状的修改，所述数据文件的权因子ω_i的值均为1；

5)基于MATLAB平台，开发钢轨断面廓形曲线参数化图形用户界面，所述界面的可执行步骤包括钢轨型值点坐标文件的输入；可调权因子数据文件的输入；NURBS曲线控制点的计算；NURBS可调权因子数据文件的修改与更新；NURBS曲线方程的计算；显示参数化NURBS曲线图形；

6)在钢轨断面廓形曲线参数化图形用户界面中输入型值点坐标数据，对TXT坐标文件进行修改、更新；

7)在钢轨断面廓形曲线参数化图形用户界面执行NURBS曲线控制点反求计算流程，获得钢轨廓形的控制点坐标文件P(p₁,p₂,…,p_n+4)；

8)根据实际需要修改的廓形区域，确定需要修改的控制权因子(ω_i，…,ω_k)，在钢轨断面廓形曲线参数化图形用户界面对权因子坐标文件ω进行更新；

9)在钢轨断面廓形曲线参数化图形用户界面执行钢轨断面廓形参数化图形显示命令，所述参数化图形显示命令是通过计算NURBS曲线方程，获得修改后的钢轨断面廓形；

10)输出参数化模型并保存数据文件。

2.根据权利要求1所述的一种基于NURBS可调权因子的钢轨断面廓形参数化建模方法，其特征在于：所述的步骤3)中反求NURBS曲线控制点的计算流程，包括以下步骤：

步骤一：读取钢轨断面廓形型值点数据D(d₁,d₂,…,d_n)；

步骤二：使用累积弦长参数法计算NURBS曲线的节点矢量U(u₁,u₂,…,u_n+6)；

步骤三：根据需修改廓型区域，对节点矢量进行更新U(u₁,u₂,…,u_i,…,u_k,…,u_n+6)；

步骤四：应用更新后的节点矢量U和型值点数据D反求计算控制点P(p₁,p₂,…,p_n+2)。

3.根据权利要求1所述的一种基于NURBS可调权因子的钢轨断面廓形参数化建模方法，其特征在于：所述的步骤8)中对权因子文件ω进行更新的步骤包括：

步骤一：根据需要修改的局部廓形区域，确定对应需要修改的权因子；

步骤二：基于NURBS曲线的仿射变换原理，确定修改之后权因子的值ω_i’,…,ω_k’；

步骤三：将修改后的权因子ω_i’,…,ω_k’替换原权因子预设值ω_i,…,ω_k，获得更新后的权因子文件ω(ω₁,ω₂,…,ω_i’,…,ω_k’,…,ω_n+2)。

4.根据权利要求1所述的一种基于NURBS可调权因子的钢轨断面廓形参数化建模方法，其特征在于：所述的步骤10)中输出并保存的数据文件包括轨道断面廓形NURBS曲线的控制点坐标文件、节点矢量数据文件、权因子数据文件及显示图像文件。

5.根据权利要求1所述的一种基于NURBS可调权因子的钢轨断面廓形参数化建模方法，其特征在于：所述权因子数据文件为excel文件，控制点坐标文件为TXT文件。