一種基於動態規劃的離散可展曲面的設計方法和裝置的製作方法
2023-07-31 06:42:01
專利名稱：一種基於動態規劃的離散可展曲面的設計方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及曲線曲面CAD技術領域，特別是涉及一種基於動態規劃的離散可展曲 面的設計方法和裝置。
背景技術：
可展曲面屬於一類直紋面，由一族連續變動的直線所產生的曲面叫直紋面。這族 直線稱為直紋面的母線。如果沿直紋面的每條母線只有一個切平面，則該直紋面即為可展 曲面。可展曲面或是柱面、或是錐面或是某一曲線的切線所構成的曲面(稱為切線面)。高 斯曲率恆為零是可展曲面的特徵。它的另一特徵是與平面可以貼合。開發曲面的設計方法，特別是生成具有良好性質的曲面，能夠極大地減輕設計人 員的工作負擔，提高工作效率，同時還能夠設計出符合工業和實際需求的生產生活用品。可展曲面是與人類生活密切相關的一類曲面，從我們所穿的衣服到使用的一些工 具如遊船等的製造都離不開可展曲面。設計人員一般希望給出一條簡單的邊界曲線，計算 機能自動生成一張可展曲面。另外，由於實際生活中的產品具有複雜的邊界條件，設計人員 希望給出這些邊界曲線，而計算機能生成一張表示該產品的可展曲面。因此，目前需要本領域技術人員迫切解決的一個技術問題就是如何能夠創新地 提出一種有效的創建離散可展曲線的方法和裝置，以有效降低實際應用中設計人員的工作 負擔，提高工作效率。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種基於動態規劃的離散可展曲面的設計方 法和裝置，用以有效降低設計人員的工作負擔，提高工作效率。為了解決上述問題，本發明公開了一種基於動態規劃的離散可展曲面的設計方法 和裝置，其特徵在於，所述方法包括在平面上選取η組插值點，構建η條B樣條曲線，η為自然數；在插值點的法線方向上調整插值點的位置；用調整後的插值點，重新構建η條封閉的空間三次B樣條曲線；在重建的每條封閉的空間三次B樣條曲線上均勻採樣一組點；依次將每條曲線上的採樣點連接成一條首尾相連的封閉折線段；以連接內邊界上具有最大可見性的點和外邊界上關於此點可見的點方式將多條 封閉折線合併成一條封閉折線；計算封閉折線段上各橫檔的扭曲度量值；通過動態規劃的方式確定離散可展曲面。優選的，所述方法在依次將採樣的點連接成一條首尾相連的封閉折線段前，還包 括連接B樣條曲線的上的某個插值點與凹型值點，延長連線與B樣條曲線形成交點，
3並將交點添加到所採樣的點構成的組中。優選的，在重建的每條封閉的空間三次B樣條曲線上均勻採樣一組點中，採樣點 的個數為3。優選的，所述採樣點是有序的。本發明還公布了一種基於動態規劃的離散可展曲面的設計裝置，所述裝置包括選取模塊，用於在平面上選取η組插值點，構建η條B樣條曲線，η為自然數；調整模塊，用於在插值點的法線方向上調整插值點的位置；構建模塊，用於用調整後的插值點，重新構建η條封閉的空間三次B樣條曲線；採集模塊，用於在重建的每條封閉的空間三次B樣條曲線上均勻採樣一組點；連接模塊，用於依次將每條曲線上的採樣點連接成一條首尾相連的封閉折線段；合併模塊，用於以連接內邊界上具有最大可見性的點和外邊界上關於此點可見的 點方式將多條封閉折線合併成一條封閉折線；計算模塊，用於計算封閉折線段上各橫檔的扭曲度量值；確定模塊，用於通過動態規劃的方式確定離散可展曲面。優選的，所述裝置還包括添加模塊，用於連接B樣條曲線的上的某個插值點與凹型值點，延長連線與B樣條 曲線形成交點，並將交點添加到所採樣的點構成的組中。優選的，所述採集模塊在重建的每條封閉的空間三次B樣條曲線上均勻採樣一組 點中，採樣點的個數為3。優選的，所述採樣模塊所採樣的點是有序的。與現有技術相比，本發明具有以下優點本發明提供一種基於動態規劃的離散可展曲面的設計方法，通過在平面上選取η 組插值點，構建η條B樣條曲線，η為自然數，在插值點的法線方向上調整插值點的位置，用 調整後的插值點，重新構建η條封閉的空間三次B樣條曲線，在重建的每條封閉的空間三次 B樣條曲線上均勻採樣一組點，依次將每條曲線上的採樣點連接成一條首尾相連的封閉折 線段，以連接內邊界上具有最大可見性的點和外邊界上關於此點可見的點方式將多條封閉 折線合併成一條封閉折線，計算封閉折線段上各橫檔的扭曲度量值，從而通過動態規劃的 方式確定離散可展曲面，有效降低了實際應用中設計人員的工作負擔，提高工作效率。
圖1是本發明實施例一所述的一種基於動態規劃的離散可展曲面的設計方法的 流程圖；圖2是本發明實施例一所述的擬合物體邊界的一條封閉B樣條曲線的示意圖；圖3是本發明實施例一所述的以圖2中封閉B樣條曲線按照本發明所述方法生成 的一片離散可展曲面的示意圖；圖4是本發明實施例一所述圖3在平面上的展開圖的示意圖；圖5是本發明實施例二所述的一種基於動態規劃的離散可展曲面的設計裝置的 結構圖。
具體實施例方式為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實 施方式對本發明作進一步詳細的說明。實施例一參照圖1，示出了本發明的一種基於動態規劃的離散可展曲面的設計方法的流程 圖，所述方法具體包括SlOl，在平面上插值選取η組點，構建η條B樣條曲線；在平面上插值選取η組點pkQ，pkl，.",Pjv4-I，k = 1，2，...，n，在平面上調整這η 組點的位置，調整後的點仍然用pM，Pkl,…，PiV4-I表示，然後用B樣條分別插值每組點，生 成η條封閉的三次平面B樣條曲線Ck，此曲線Ck具有如下形式
權利要求
一種基於動態規劃的離散可展曲面的設計方法和裝置，其特徵在於，所述方法包括在平面上選取n組插值點，構建n條B樣條曲線，n為自然數；在插值點的法線方向上調整插值點的位置；用調整後的插值點，重新構建n條封閉的空間三次B樣條曲線；在重建的每條封閉的空間三次B樣條曲線上均勻採樣一組點；依次將每條曲線上的採樣點連接成一條首尾相連的封閉折線段；以連接內邊界上具有最大可見性的點和外邊界上關於此點可見的點方式將多條封閉折線合併成一條封閉折線；計算封閉折線段上各橫檔的扭曲度量值；通過動態規劃的方式確定離散可展曲面。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述方法在依次將採樣的點連接成一條 首尾相連的封閉折線段前，還包括連接B樣條曲線的上的某個插值點與凹型值點，延長連線與B樣條曲線形成交點，並將 交點添加到所採樣的點構成的組中。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於在重建的每條封閉的空間三次B樣條曲線上均勻採樣一組點中，採樣點的個數為3。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於 所述採樣點是有序的。
5.一種基於動態規劃的離散可展曲面的設計裝置，其特徵在於，所述裝置包括 選取模塊，用於在平面上選取η組插值點，構建η條B樣條曲線，η為自然數； 調整模塊，用於在插值點的法線方向上調整插值點的位置；構建模塊，用於用調整後的插值點，重新構建η條封閉的空間三次B樣條曲線； 採集模塊，用於在重建的每條封閉的空間三次B樣條曲線上均勻採樣一組點； 連接模塊，用於依次將每條曲線上的採樣點連接成一條首尾相連的封閉折線段； 合併模塊，用於以連接內邊界上具有最大可見性的點和外邊界上關於此點可見的點方 式將多條封閉折線合併成一條封閉折線；計算模塊，用於計算封閉折線段上各橫檔的扭曲度量值； 確定模塊，用於通過動態規劃的方式確定離散可展曲面。
6.根據權利要求5所述裝置，其特徵在於，所述裝置還包括添加模塊，用於連接B樣條曲線的上的某個插值點與凹型值點，延長連線與B樣條曲線 形成交點，並將交點添加到所採樣的點構成的組中。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於所述採集模塊在重建的每條封閉的空間三次B樣條曲線上均勻採樣一組點中，採樣點 的個數為3。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於 所述採樣模塊所採樣的點是有序的。
全文摘要
本發明提供一種基於動態規劃的離散可展曲面的設計方法，通過在平面上選取n組插值點，構建n條B樣條曲線，n為自然數，在插值點的法線方向上調整插值點的位置，用調整後的插值點，重新構建n條封閉的空間三次B樣條曲線，在重建的每條封閉的空間三次B樣條曲線上均勻採樣一組點，依次將每條曲線上的採樣點連接成一條首尾相連的封閉折線段，以連接內邊界上具有最大可見性的點和外邊界上關於此點可見的點方式將多條封閉折線合併成一條封閉折線，計算封閉折線段上各橫檔的扭曲度量值，從而通過動態規劃的方式確定離散可展曲面，有效降低了實際應用中設計人員的工作負擔，提高工作效率。本發明還提供一種基於動態規劃的離散可展曲面的設計裝置。
文檔編號G06F17/50GK101964011SQ20101050405
公開日2011年2月2日 申請日期2010年9月30日 優先權日2010年9月30日
發明者劉永進, 張俊彬, 龔文勇 申請人:清華大學