[发明专利]一种基于表层网格投影的铸造建模仿真网格剖分方法

权利要求书

1.一种基于表层网格投影的铸造建模仿真网格剖分方法，其特征在于：该方法是采用如下步骤实现的：

步骤S1：读取铸件三维模型的STL文件；

步骤S2：对铸件三维模型的STL文件进行缺陷处理；

步骤S3：采用三维逐层扫描法对铸件三维模型进行网格剖分；

步骤S4：对铸件三维模型的内部与边界进行划分，由此得到表层网格；

步骤S5：对表层网格进行投影处理，由此得到贴合铸件三维模型形状的网格文件；

步骤S6：保存并输出网格文件。

2.根据权利要求1所述的一种基于表层网格投影的铸造建模仿真网格剖分方法，其特征在于：所述步骤S1中，若铸件三维模型的STL文件为ASCII格式，则按行读取STL文件；若铸件三维模型的STL文件为二进制格式，则按文件字节数来循环读取STL文件。

3.根据权利要求2所述的一种基于表层网格投影的铸造建模仿真网格剖分方法，其特征在于：按行读取STL文件的具体步骤如下：首先，定义相关结构体，并构建一个动态数组；然后，通过while循环读取STL文件，每读取一个三角面片就将对应的法向量和点的数据存入动态数组中；然后，输出读取的内容，直到所有三角面片全部遍历完成。

4.根据权利要求2所述的一种基于表层网格投影的铸造建模仿真网格剖分方法，其特征在于：按文件字节数来循环读取STL文件的具体步骤如下：首先，得出STL文件的总字节数；然后，通过for循环读取STL文件，每循环一次向后移动50个字节，读取一个三角面片的信息并存入数组中，直到所有三角面片全部遍历完成，完成STL文件的读取。

5.根据权利要求1所述的一种基于表层网格投影的铸造建模仿真网格剖分方法，其特征在于：所述步骤S2具体包括如下步骤：

首先，发出一簇射线穿透铸件三维模型，若某条射线穿过封闭环时造成交点不配对的情况，则判定铸件三维模型存在缺陷，并将缺陷所在网格的属性设为0；

然后，判断缺陷所在网格周围X、Y、Z三个方向上六个相邻网格的材质，若某一方向上两个相邻网格的材质相同，则将缺陷所在网格的属性重置为相邻网格的材质编号，由此完成对铸件三维模型的STL文件的缺陷处理。

6.根据权利要求1所述的一种基于表层网格投影的铸造建模仿真网格剖分方法，其特征在于：所述步骤S3具体包括如下步骤：

首先，沿Z方向扫描铸件三维模型，由此得到平面域；

然后，沿Y方向扫描平面域，由此得到若干条扫描线；

然后，沿X方向扫描所有扫描线，由此得到若干个中心点；

然后，将所有中心点以立方体结构进行连接，由此得到同态剖分网格，从而完成对铸件三维模型的网格剖分。

7.根据权利要求6所述的一种基于表层网格投影的铸造建模仿真网格剖分方法，其特征在于：所述平面域表示为：Zk=Zmin+(k-1)dz；所述扫描线表示为：Yj=Ymin+(j-1)dy；所述中心点表示为：(Xi,Yj,Zk)，Xi=Xmin+(i-1)dx。

8.根据权利要求1所述的一种基于表层网格投影的铸造建模仿真网格剖分方法，其特征在于：所述步骤S4具体包括如下步骤：

首先，采用射线法判断铸件三维模型的每个网格顶点的位置状态，具体如下：从某个网格顶点发出一条射线，并统计该射线与铸件三维模型的表面面片的交点数量；若交点数量为奇数，则判定该网格顶点位于铸件三维模型的内部；若交点数量为偶数，则判定该网格顶点位于铸件三维模型的边界；

然后，根据铸件三维模型的每个网格顶点的位置状态判断铸件三维模型的每个网格的位置状态，具体如下：若某个网格的8个网格顶点均位于铸件三维模型的内部，则判定该网格位于铸件三维模型的内部；若某个网格的至少1个网格顶点位于铸件三维模型的边界，则判定该网格位于铸件三维模型的边界，即判定该网格为表层网格。

9.根据权利要求1所述的一种基于表层网格投影的铸造建模仿真网格剖分方法，其特征在于：所述步骤S5具体包括如下步骤：

从某个表层网格顶点向铸件三维模型的各个面片作垂线，并求出垂距，然后找出其中的最短垂距的垂足，并将该表层网格顶点投影至该垂足；以此类推，将所有表层网格顶点投影至对应的垂足，由此完成表层网格的投影处理，从而得到贴合铸件三维模型形状的网格文件。