[发明专利]一种曲线/曲面品质定量评价方法

说明书

本发明公开了一种曲线/曲面品质定量评价方法，具体步骤包括：获取曲线/面的原始控制点坐标矩阵，进行平移变换，得到新的控制点坐标矩阵；对新的控制点坐标矩阵进行多次小波光顺，得到低分辨曲线/面控制点矩阵，且每进行一次小波光顺，得到一个重构矩阵；利用重构矩阵对低分辨曲线/面控制点矩阵进行重构，重构至与曲线/面的原始控制点数相同，并计算曲线/面的光顺信息总和矩阵；计算曲线/面的细节信息总和矩阵；根据细节信息总和矩阵及光顺信息总和矩阵，计算细节比，根据细节比对曲线/面品质进行定量评价。本发明的曲线/曲面品质定量评价方法具有明确的步骤，通过具体的数值可有效提高评价的准确性，且计算过程简单高效。

技术领域

本发明涉及一种曲线/曲面品质定量评价方法，属于逆向造型过程中的品质定量评价技术领域。

背景技术

现代制造业对产品曲线/曲面的造型效果要求越来越高，由于实物制造和测量设备存在误差，操作人员水平各异，重构曲线/曲面的造型效果往往不尽人意，工程研究人员需要对曲线/曲面进行光顺处理，所以评价曲线/曲面的品质很有必要。对于曲线/曲面的品质评价，目前主要分为定性评价和定量评价两种，其中定性评价法主要包括曲率法、光照模型法、等高线法等，而定量评价主要是将定性评价的结果进行定量化。

在定性评价的研究上，1995年，Guid N等系统地阐述了曲率云图、曲率线、曲率等值线和焦点曲面这四种曲面曲率评价方法。2005年，李宏坤对非均匀有理B样条曲面上的曲率线积分做了精确的公式推导，大幅度精简了曲面第二基本量的计算。2006年，纪小刚等将观测点和光源向无穷远处映射，简化并改进了反射线法和高光线法，提出一种新的评价方法——极限反射法。2007年，Sridaran A等学者以固有特征高斯曲率为基础进行触觉论中参数化的曲面虚拟触感渲染，建立了一种将曲面分析与触觉渲染相结合的触觉反馈评价方法，Nishiyama Y等基于常规高光线法的缺陷，将光源平行高亮线改为同心圆线，并将其应用于检测曲面不规则区域，具有良好的评价效果。2011年，神会存等将光柱模型替换为光片模型，克服了基准光线对高光线生成的影响，高光线在曲面曲率变换剧烈的地方也能精准显示。2012年，武振锋等借助高斯曲率特征渲染，研究了曲面在G⁰、G¹和G²连续情况下曲面的高斯曲率颜色渲染的分布情况。2013年，Gyurecz G等通过定义距离和角度误差函数自动修正高光线的缺陷，实现复杂波动曲面的高光线精准显示。2016年，薛杰等针对高光线法向矢量信息单调的弊端，引入NURBS插值计算曲面高光线，提出高光曲率法。2017年，Arnal L等通过调整光源光线强弱，提出一种用于自动检测曲面上的凸起和凹痕的算法，通过汽车生产线系统测试表明该算法拥有极高的效率。

在定量评价的研究上，1998年，Mehlum E等基于曲面微分几何定义了二阶平滑度的概念，构建类欧拉公式定义曲面的三阶平滑度，由定义的二阶和三阶平滑度评价曲面品质。2007年，Kuragano T等通过实际曲率半径和规定曲率半径之差的平方和用泰勒定理线性化，然后最小化，利用曲率半径分布的相似性来定量评价曲线的品质。2009年，Hu S等通过比较现实曲面和理想曲面进行相似性评价，得到一个比较指数来对现实曲面进行评级。沃尔沃汽车公司从缺陷的面积和深度以及缺陷所在的位置三个方面考虑曲面的品质，将曲面的品质划分为10个等级。2011年，王正如等将人工神经网络技术与模糊综合评价方法相结合，可进一步降低人的主观判断对评价结果产生的影响。2012年，吴桃生等将系统工程中的多目标决策的TOPSIS评价法进行加权逼近理想解排序，得到应用于高速列车司机室复杂曲面的模糊综合评价模型。2016年，薛杰利用高光曲线的应变能和高光曲线的弧长积分构建能量密度模型，提出用能量直方图的方法评价曲面的品质特性。2018年，王奇胜等在研究自由曲面的自适应网格生成方法时，通过网格边线的夹角与边数定义曲面的流畅度来评价曲面的规整性和流畅性。