[发明专利]一种梯度材料模型向增材制造数据格式转变的方法

摘要

本发明涉及一种梯度材料模型向增材制造数据格式转变的方法，首先对参数域进行四面体或三角面片划分，通过映射关系得到适合AMF格式表示的曲边四面体和三角形单元，然后读取网格节点处对应的材料、颜色等信息，将其按照标准格式写入AMF文件，最后将获取的曲边网格单元和其他信息以XML文档的形式进行组织，完成梯度材料模型和增材制造格式文件之间的传递。

主权项

1.一种梯度材料模型向增材制造数据格式转变的方法，其特征在于步骤如下：步骤1：基于B样条基函数构造梯度材料参数化模型，获取模型的节点矢量、控制顶点信息，在控制顶点几何维度内添加材料维度，得到模型物理域和参数域之间的映射关系：其中，表示定义在节点矢量上的p阶B样条基函数；n1,n2,n3表示沿着u,v,w方向的控制顶点个数；F_i,j,k是带有材料属性的控制顶点信息，其坐标为(x,y,z,M)，向量M表示材料在零部件内部的分布状态；步骤2：在模型对应的立方体参数域中，连接立方体单元的对角线构建对角面，将立方体参数域分割为4个四面体单元，每个四面体单元映射到梯度材料模型上形成曲边四面体单元；步骤3：将曲边四面体单元的6条边界曲线转化为AMF格式所需的2阶埃尔米特插值曲线，所述的2阶埃尔米特插值曲线表达式：h(s)＝(2s³‑3s²+1)v₀+(s³‑2s²+s)t₀+(‑2s³+3s²)v₁+(s³‑s²)t₁        (2)其中，h表示2阶埃尔米特插值曲线，t₀,t₁表示曲线端点处切失，v₀,v₁表示曲线端点，s为埃尔米特插值曲线对应的参数，其与曲边四面体单元的边界曲线的参数值的对应关系有两种情况：第一种情况：原有的立方体单元的边界曲线的参数值和s之间的对应关系：或或第二种情况：增加的对角线的参数值和s之间的对应关系：或或当B样条曲线基函数的阶数p＝2时，该B样条曲线可以无误差地转变为AMF标准格式确立的单元类型；当B样条曲线基函数的阶数p>2时，计算B样条曲线和埃尔米特插值曲线之间的最大距离，若最大距离大于给定精度e，则将距离最大点对应的点作为分割点，将该段高阶曲线使用2段低阶曲线表示，重复上述过程，直到高阶曲线在给定精度范围内由多段低阶曲线进行有效逼近，得到离散网络；步骤4：根据步骤1建立的映射关系，获取步骤3中得到的离散网络节点处的几何坐标、材料信息，将几何坐标、材料信息和步骤3得到的AMF格式的单元信息通过XML文档组织起来，完成梯度材料模型和增材制造格式文件之间的转变。