[发明专利]一种用于钣金件建模的基于KDtree的空间面域生成方法及系统

说明书

本发明的用于钣金件建模的基于KDtree的空间面域生成方法及系统，采用KDtree数据结构，实现对曲线段的近邻搜寻，并以此构建面积最小面域，来生成由多个单元网格构成的钣金件整体的空间面域，通过近邻搜寻方法，大大减少了搜寻配对的运算时长，解决了传统的冗余迭代搜寻方法运算耗时长的问题，还能将生成的面域进行参数化输出，实现连续化和自动化，提供后续建模模块的参数化输入，有效节约人力资源，操作简单，使用可靠，耗时少从而减少工人工作强度，打破了生产时间的约束，有效提高生产速度。

技术领域

本发明涉及钣金件生产领域，尤其涉及用于钣金件建模的空间面域生成方法及系统。

背景技术

在生产制造业中，工件建模是大批量钣金件生产必要的制造环节，建模的质量和速度往往决定了生产的效率和效益。传统的工件建模主要是利用计算机软件进行人工建模，先构造平面图，然后再进行拉伸和扫掠等工序。然而，进行大批量钣金件生产时人工建模的工作量非常大，常会出现重复构造平面的情况，效率较低，造成工作量冗余。现有的面域生产过程大多是通过人工逐个的画图，然后逐个地生产面域，从而得到建模的基本信息，根据这些信息再进行模型构造，在对单个或小批量的产品建模时可能还基本能满足需求，但在建材装修的钣金件大批量生产时，这一过程就显得十分繁琐，而且人工逐个构造过程中无法实现对所建大批量模型的管理和实现参数化，这样的方法实在是非常不方便，影响了生产效率。

在申请号为201710208326.7的中国发明申请中，公开了一种利用Rhino(犀牛软件)环境下运行的Grasshopper插件实现的大批量钣金件的面域生成方法，其利用软件触发的方法控制区域平面图自动生成大批量生产中每一钣金件的基础面域，并将混入的钣金件之间的缝的干扰面域进行过滤，并以输出端口将生成面域参数化输出，实现连续化和自动化。但该技术只能对二维平面结构的钣金件进行面域生成，其所使用的切割函数仅适用于二维平面的多直线段切割，并不能用于具有三维空间结构的钣金件的空间面域生成，例如用于体育馆天花板等具有空间曲面结构上的钣金件，就无法用该技术进行建模。

现有技术中对三维的钣金件结构的空间面域生成方法，在勾画了钣金件整体区域的空间曲线图形后，通常采用传统的冗余迭代搜寻方法，以某一曲线段为基础线段，在所有的空间曲线段中搜寻与其相交的曲线段，来构建封闭面域，其运算耗时极长，生产效率低。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种耗时短、生产效率高的用于钣金件建模的基于KDtree的空间面域生成方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种用于钣金件建模的基于KDtree的空间面域生成方法，包括以下步骤：

步骤1：勾画所需建模的钣金件整体区域的空间曲线图形，生成曲线段集合A；

步骤2：将曲线段集合A的全部曲线段进行两两相交，获得交点信息，根据交点信息对曲线段集合A的全部曲线段进行打断，获得打断后的曲线段集合B；对曲线段集合B中的每个元素曲线段b进行过滤，如果曲线段b未能与曲线段集合B中的其余一个或多个曲线段形成至少一个封闭面域，则将该曲线段b从曲线段集合B中剔除；

步骤3：基于KDtree方法构建一个KDtree数据结构C，其根节点或中间节点表示一个空间范围，对于步骤2中过滤后得到的曲线段集合B中的曲线段b，根据每一曲线段b的空间信息，将其存储到对应的KDtree数据结构C的每个叶子节点c_i中，令i＝1；

步骤4：选取KDtree数据结构C的叶子节点c_i中存储的曲线段d₀，根据该叶子节点c_i存储的空间信息进行近邻搜寻，得到与该曲线段d₀最近邻的n个近邻曲线段，在该曲线段d₀及其n个近邻曲线段中构建一面积最小面域f，将其存储到面域集合F中；n的取值小于曲线段集合B中的曲线段总数；