[发明专利]一种面向复杂曲面偏置的曲面缺陷修复方法

说明书

本发明提供一种面向复杂曲面偏置的曲面缺陷修复方法，步骤如下：输入组合曲面模型，将组合曲面离散为单一曲面模型；检测单一缺陷曲面并进行缺陷分类：退化曲面和控制点高度非均匀曲面；对于退化曲面，采用四边域裁剪曲面进行曲面重构的修复方法；对于控制点高度非均匀曲面，采用优化控制点数量和距离分布的修复方法；将所有单一曲面聚合为组合曲面；对组合曲面进行曲面偏置操作，得到偏置组合曲面；依据车身建模标准和专家知识，对偏置组合曲面进行质量检测并修复；输出修复后的偏置组合曲面。本发明提出的曲面缺陷修复方案可以识别复杂曲面模型存在的两类曲面缺陷，并针对性地给出从识别到修复的一体化解决方案，提高了曲面偏置的成功率。

技术领域

本发明属于计算机辅助设计与制造领域，并公开了一种面向复杂曲面偏置的曲面缺陷修复方法。

背景技术

车身设计建模过程中，复杂曲面偏置是一个关键且具有挑战性的操作。汽车车身是由大量复杂的自由曲面组成，面和面之间存在复杂的拓扑和几何连续性问题，且对曲面造型的质量具有很高的要求。由于不同工程师的建模方法和水平的差异性，导致车身曲面建模过程中的不同类型的单一曲面缺陷，这些缺陷曲面导致曲面偏置操作频繁失败，严重影响车身设计的效率，亟需更有效的解决方案。

通过对现有的文献进行检索分析，复杂曲面偏置及曲面修复方法主要包含以下几类情况：

在偏置曲面生成过程中，Meng等人提出了一种超线性收敛算法，以尽可能均匀地分布一组可移动点，同时在整个优化过程中将这些点保持在距离基曲面指定距离。(Wenlong Meng,et al.Efficiently computing feature-aligned and high-qualitypolygonal offset surfaces.ComputersGraphics.2018,70:62-70.)。Shen等人提出了一种基于水平集的曲面等距方法，该方法将曲面偏置问题看作是由一个具有恒定法线速度的动态初始曲面生成一个新界面的问题。(Hongyao Shen,et al.Generation of offsetsurface for tool path in NC machining.Int J Adv Manuf Technol.2010,46:1043-1047.)。

在退化曲面修复方面，Shi等人提出了一种插值具有不相容边界的四边形区域的方法，该方法利用退化点处多值法向量的性质来实现与边界的连续性。(Kan-Le Shi,etal.Polynomial spline interpolation of incompatible boundary conditions with asingle degenerate surface.Computer-Aided Design.2014,53:28-35.)。池宝涛等人提出了基于T-Spline的全自动几何拓扑修复方法，实现对复杂CAD几何模型中退化曲面等的自动识别、曲面探测及T-Spline曲面重构的全自动几何拓扑修复。(池宝涛,等.基于T-Spline的全自动几何拓扑修复方法.自动化学报,2019,45(08):1511-1526.)。

在去除偏置曲面自交方面，Q Youn Hong等人提出了一种偏置曲面裁剪方法，通过在原始输入曲面(及其导数)上的计算，以及通过对给定输入正则曲面的密切环面的偏置，构建交叉的密切环面来替换一个偏置曲面。(Q Youn Hong,et al.Trimming offsetsurface self-intersections around near-singular regions.ComputersGraphics.2019,82:84-94.)。Xu等人提出了一种通过将偏置路径映射到预定义平面来识别和去除自相交环的方法，该方法是通过使用网格映射技术将网格曲面展平得到的。(Jinting Xu,et al.A mapping-based approach to eliminating self-intersectionof offset paths on mesh surfaces for CNC machining.Computer-AidedDesign.2015,62:131-142.)。