本發明專利技術公開了一種基于離散域力場的相鄰工序模型幾何演變的獲取方法，用于解決現有工序模型幾何演變的獲取方法實用性差的技術問題。技術方案是通過對三維模型表面進行三角網格劃分，在離散域力場中利用模型表面三角面片所受引力的分布狀態來表征當前的模型表面形狀，適用于任何類型的三維模型。通過對模型表面力場視角、模型表面力場距離的比較篩選出兩個相鄰工序模型中有效配對的面，接著對有效配對面的表面特征圖進行相似性度量來判斷兩個工序模型間面的演變類型，提高了效率。采用EMD距離比較算法對模型表面特征圖進行整體的相似性度量，Fréchet距離相似性比對算法對模型表面特征圖進行區域對比，提高了分辨能力和精度。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術設及一種工序模型幾何演變的獲取方法，特別是設及一種基于離散域力場 的相鄰工序模型幾何演變的獲取方法。
技術介紹
文獻維工序模型幾何演變序列的相似性度量，計算機輔助設計與圖形學學報， 2014，Vol26(7)，pll76-1182"公開了一種工序模型幾何演變獲取的方法。該方法針對的是 用NURBS建模方法得到的模型，根據NURBS模型控制頂點計算得到一系列具有仿射不變性 的向量，通過對該一系列向量的比較，得到相鄰兩個工序模型的相似體素、相同體素、恒等 體素。在此基礎上，構建發生幾何變化的體素的屬性鄰接圖，利用屬性鄰接圖表達相鄰兩個 工序模型的幾何演變。文獻所述方法僅局限于用NURBS方法建立的工序模型的幾何演變的 獲取，不能用于其他類型的工序模型；另外該方法在計算一系列具有仿射不變性的向量時 計算量大，效率不高。
技術實現思路
為了克服現有工序模型幾何演變的獲取方法實用性差的不足，本專利技術提供一種基 于離散域力場的相鄰工序模型幾何演變的獲取方法。該方法首先對相鄰的兩個工序模型進 行=角面片劃分，要求劃分的=角面片分布基本均勻，網格尺寸基本相同，進一步，在離散 域力場中求解兩個工序模型每個面上=角面片的受力情況，得到兩個工序模型各表面的力 場視角、力場距離和表面特征圖，通過比較兩個模型各表面的力場視角、力場距離和表面特 征圖來進行模型表面幾何變化類型的判斷，對新增面的鄰接邊的凹凸性進行判斷并結合新 增面的類型得到相鄰兩道工序模型的幾何演變。將獲取的模型的幾何演變表示為擴展的屬 性鄰接圖，最后再把擴展屬性鄰接圖表示成擴展的屬性鄰接矩陣，W便于在計算機的讀取、 存儲及后續的工藝知識檢索。基于離散域力場求解相鄰工序模型的幾何演變，對=維模型 的類型沒有要求，即適用于任何類型的=維模型；在進行模型表面幾何變化類型的判斷過 程中，通過對模型表面力場視角、模型表面力場距離的比較篩選出兩個相鄰工序模型中有 效配對的面，接著只對有效配對面的表面特征圖進行相似性度量來判斷兩個工序模型間面 的演變類型，提高了方法的效率；采用EMD距離比較算法對模型表面特征圖進行整體的相 似性度量，化6chet距離相似性比對算法對模型表面特征圖進行區域對比，因此該方法具有 較高的分辨能力和精度。 本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是；一種基于離散域力場的相鄰工序模 型幾何演變的獲取方法，其特點是采用W下步驟： (a)對相鄰的兩個工序模型的表面進行=角面片劃分，要求劃分的=角面片分布 均勻，面片尺寸相同和不同工序模型表面上面片劃分的一致性。工序模型表面由平面S角 形面片集合逼近表達，模型表面的變化用有限個小面片的變化來度量。該樣，每個工序模型 的任一表面就表不成一個質點集合Q。 Q= {qi,屯，…，q。} (1) 式中，屯，Q2,…，q。為模型任一表面所有S角面片的重心n為該表面包含的S角面 片的個數，重屯、Qi的坐標由S角面的S個頂點計算得到。[000引 化）基于離散域力場模型求解相鄰兩個工序模型各表面的表面特征圖、表面的力 場視角和表面的力場距離。用表面特征圖、表面的力場視角和表面的力場距離共同描述模 型上不同表面所受引力的分布狀態，模型表面引力的分布狀態表征模型各表面的形狀。定義離散域力場模型： 設在工序模型的重屯、處存在一個質點0,且質點0的坐標在同一S維工藝規程中 不隨工序模型編號的變化而發生變化，根據牛頓第=定律，物體表面質點集Q中的元素Qi 均受到該質點0的萬有引力作用，根據萬有引力公式，得：^2)[001引式中，m。和m。;分別為質點0和Qi的質量，r。為質點0到Qi的距離，G為引力常 數。[001引令nv= 1，即令元素Qi為單位質點，則基于離散域力場模型方程如下：貸）式中，（X。，y。，Z。）為工序模型的重屯、即質點0的坐標，（X。。y。。Zqi)為元素屯的坐 標。 定義模型表面特征圖： 基于離散域力場模型求解模型某一表面上所有S角面片重屯、的受力大小，根據面 片受力的大小將受力大小劃分成若干個區間，W力的區間作為橫坐標，區間內受力S角面 片重屯、的個數作為縱坐標，生成頻數分布直方圖。對直方圖的尺度歸一化處理后進行保形 插值得到的曲線稱為模型表面特征圖，用符號T表示。 定義模型表面的力場視角：力場視角為向量品與模型表面法向量/5形成的夾角，用^標識模型上不同表面在 力場中的方位，用符號0表示。 其中，向量；;5為坐標系原點0與引力源質點0的連線指向0。該里規定，模型表面 法向量垂直于模型表面且方向指向模型外側。 定義模型表面的力場距離： 力場距離為引力源質點0到模型表面的距離，用W標識在力場中模型表面到引力 源的遠近，用符號L表示。 (C)相鄰工序模型表面引力分布狀態的變化體現模型間的幾何演變，通過對模型 表面力場視角和模型表面力場距離的比較篩選出兩個相鄰工序模型中有效配對的面，接著 對有效配對面的表面特征圖進行相似性度量來判斷兩個工序模型間面的演變類型，兩個面 的表面特征圖的相似性度量采用EMD距離相似性比較算法進行整體的比較，采用化6chet 距離相似性比對算法進行區域對比。 兩個工序模型表面的演變類型分為四種；修改面、新增面、不變面和消亡面。修 改面和不變面不參與加工特征的構造，消亡面只存在兩個相鄰工序模型的前一個工序模型 中，識別兩個相鄰工序模型幾何演變的關鍵是找到后一個工序模型中的新增面。 (d)找到兩道工序模型幾何演變過程中的新增面，判斷新增面鄰接邊的凹凸性，得 到新增面間的拓撲關系，結合新增面的類型得到相鄰兩道工序模型的幾何演變。 (e)將獲取的相鄰兩道工序模型的幾何演變表示為擴展的屬性鄰接圖，進一步把 擴展屬性鄰接圖表示成擴展的屬性鄰接矩陣，方便計算機讀取、存儲及后續的工藝知識檢 索。 為了能更加完整的表達模型幾何演變的幾何特征信息，對屬性鄰接圖的節點和弧 或邊的屬性進行擴展，附加了面的類型、邊的類型，得到擴展的屬性鄰接圖。通過增加鄰接 矩陣的列數和元素ay值的位數避免鄰接矩陣表達的二義性，在鄰接矩陣a中添加一 列a，第n+1列對應面的類型屬性。中，將ay的位數由二位增加到=位，aU前兩位仍然表示面fi和鄰接邊的凹凸性，新增的第S位代面fi和fj.鄰接邊的類型。 本專利技術的有益效果是：本專利技術方法通過對=維模型表面進行=角網格劃分，進一 步，在離散域力場中利用模型表面=角面片所受引力的分布狀態來表征當前的模型表面形 狀，相鄰工序模型表面引力分布狀態的變化表征模型間的幾何演變，對=維模型的類型沒 有要求，即適用于任何類型的=維模型。通過對模型表面力場視角、模型表面力場距離的比 較篩選出兩個相鄰工序模型中有效配對的面，接著對有效配對面的表面特征圖進行相似性 度量來判斷兩個工序模型間面的演變類型，提高了方法的效率。采用EMD距離比較算法對 模型表面特征圖進行整體的相似性度量，化6chet距離相似性比對算法對模型表面特征圖 進行區域對比，因此該方法具有較高的分辨能力和精度。 下面結合附圖和【具體實施方式】對本專利技術作詳細說明。【附圖說明】 圖1是本專利技術方法的流程圖。 圖2是相鄰工序的兩個工序模型a和b。 圖3是對模型a和b進行二角面片劃分后的不意圖。 圖4是模型a各表面的特征圖。 圖本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于離散域力場的相鄰工序模型幾何演變的獲取方法，其特征在于包括以下步驟：(a)對相鄰的兩個工序模型的表面進行三角面片劃分，要求劃分的三角面片分布均勻，面片尺寸相同和不同工序模型表面上面片劃分的一致性；工序模型表面由平面三角形面片集合逼近表達，模型表面的變化用有限個小面片的變化來度量；這樣，每個工序模型的任一表面就表示成一個質點集合Q；Q＝{q1,q2,…,qn}??????????????⑴式中，q1,q2,…,qn為模型任一表面所有三角面片的重心，n為該表面包含的三角面片的個數，重心qi的坐標由三角面的三個頂點計算得到；(b)基于離散域力場模型求解相鄰兩個工序模型各表面的表面特征圖、表面的力場視角和表面的力場距離；用表面特征圖、表面的力場視角和表面的力場距離共同描述模型上不同表面所受引力的分布狀態，模型表面引力的分布狀態表征模型各表面的形狀；定義離散域力場模型：設在工序模型的重心處存在一個質點O，且質點O的坐標在同一三維工藝規程中不隨工序模型編號的變化而發生變化，根據牛頓第三定律，物體表面質點集Q中的元素qi均受到該質點O的萬有引力作用，根據萬有引力公式，得：F(qi)=Gmomqirqi2---(2)]]>式中，mo和mqi分別為質點O和qi的質量，rqi為質點O到qi的距離，G為引力常數；令mqi＝1，即令元素qi為單位質點，則基于離散域力場模型方程如下：F(qi)=Gmorqi2=Gmo(xqi-xo)2+(yqi-yo)2+(zqi-zo)2---(3)]]>式中，(xo,yo,zo)為工序模型的重心即質點O的坐標，(xqi,yqi,zqi)為元素qi的坐標；定義模型表面特征圖：基于離散域力場模型求解模型某一表面上所有三角面片重心的受力大小，根據面片受力的大小將受力大小劃分成若干個區間，以力的區間作為橫坐標，區間內受力三角面片重心的個數作為縱坐標，生成頻數分布直方圖；對直方圖的尺度歸一化處理后進行保形插值得到的曲線稱為模型表面特征圖，用符號T表示；定義模型表面的力場視角：力場視角為向量與模型表面法向量形成的夾角，用以標識模型上不同表面在力場中的方位，用符號θ表示；其中，向量為坐標系原點o與引力源質點O的連線指向O；這里規定，模型表面法向量垂直于模型表面且方向指向模型外側；定義模型表面的力場距離：力場距離為引力源質點O到模型表面的距離，用以標識在力場中模型表面到引力源的遠近，用符號L表示；(c)相鄰工序模型表面引力分布狀態的變化體現模型間的幾何演變，通過對模型表面力場視角和模型表面力場距離的比較篩選出兩個相鄰工序模型中有效配對的面，接著對有效配對面的表面特征圖進行相似性度量來判斷兩個工序模型間面的演變類型，兩個面的表面特征圖的相似性度量采用EMD距離相似性比較算法進行整體的比較，采用Fréchet距離相似性比對算法進行區域對比；兩個工序模型表面的演變類型分為四種：修改面、新增面、不變面和消亡面；修改面和不變面不參與加工特征的構造，消亡面只存在兩個相鄰工序模型的前一個工序模型中，識別兩個相鄰工序模型幾何演變的關鍵是找到后一個工序模型中的新增面；(d)找到兩道工序模型幾何演變過程中的新增面，判斷新增面鄰接邊的凹凸性，得到新增面間的拓撲關系，結合新增面的類型得到相鄰兩道工序模型的幾何演變；(e)將獲取的相鄰兩道工序模型的幾何演變表示為擴展的屬性鄰接圖，進一步把擴展屬性鄰接圖表示成擴展的屬性鄰接矩陣，方便計算機讀取、存儲及后續的工藝知識檢索；為了能更加完整的表達模型幾何演變的幾何特征信息，對屬性鄰接圖的節點和弧或邊的屬性進行擴展，附加了面的類型、邊的類型，得到擴展的屬性鄰接圖；通過增加鄰接矩陣的列數和元素aij值的位數避免鄰接矩陣表達的二義性，在鄰接矩陣a[n,n]中添加一列a[i,n+1]，第n+1列對應面fi的類型屬性；在鄰接矩陣a[n,n]中，將aij的位數由二位增加到三位，aij前兩位仍然表示面fi和fj鄰接邊的凹凸性，新增的第三位代面fi和fj鄰接邊的類型。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：常智勇，李佳佳，蔣超鋒，胡棟，萬能，
申請(專利權)人：西北工業大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61
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