一种三维曲线单侧光顺方法

摘要

本发明属于汽车覆盖件模具设计技术领域，具体涉及一种三维曲线单侧光顺方法。本发明通过将原始三维曲线进行等弧长离散成若干离散点和直线段，然后以一定半径R的圆在曲线上进行单侧滚动，圆与曲线的接触轨迹即为单侧光顺后的曲线，圆心轨迹即为曲线单侧偏置R距离的偏置曲线。该方法光顺效果好、光顺效率高、算法稳定、兼容性高、容错率强、可以处理曲线骤拐、自相交等异常畸形缺陷的曲线光顺和偏置，能够完全适用于汽车覆盖件模具结构设计对三维空间曲线单侧光顺和偏置的要求。

主权项

一种三维曲线单侧光顺方法，包括以下步骤：1)、在冲压坐标系内对原始三维曲线进行等弧长Δs离散，原始三维曲线被离散成多个离散点，第一个离散点为起点，最后一个离散点为终点，离散点两两之间按顺序均连成直线段；2)、确定冲压方向，将所有直线段的矢量方向分别与冲压方向进行叉乘，获得所有直线段的正向偏置方向；3)、以正向偏置方向为基准，计算相邻两直线段的夹角θ，根据夹角θ的大小判断两相邻直线段所交点的离散点的类型；若θ为0°、180°或360°，则所述离散点为平直点；若180°θ＜360°，则所述离散点为内凹点；若0°＜θ＜180°，则所述离散点为外凸点；4)、过第一段直线段L₁(P_L1,1，P_L1,2)并以冲压方向为法向生成一基准平面，在所述基准平面上，以起点P_L1,1的正向偏置方向为基准，距离起点P_L1,1为R的位置生成一个半径为R的R圆，所述R圆过起点P_L1,1并与第一段直线段L₁(P_L1,1，P_L1,2)相切；5)、将R圆在第一段直线段L₁(P_L1,1，P_L1,2)上进行滚动，可获得R圆所滚过的区域，判断R圆所滚过的区域与其他直线段的相交关系；根据P_L1,2点类型，执行不同步骤，若P_L1,2点为平直点或外凸点执行步骤6)，若P_L1,2点为内凹点则执行步骤7)；6)、R圆从P_L1,1滚至P_L1,2点时，判断R圆所滚过的区域与其他直线段进行相交关系判断；无直线段与所述区域相交则执行步骤8)，有直线段与所述区域相交则执行步骤9)；7)、R圆从P_L1,1滚至P_L1,2点时，继续滚动，直到R圆与第一段直线段L₁(P_L1,1，P_L1,2)的相邻直线段L₂(P_L2,2，P_L2,3)在P_L2,2(P_L1,2)点相切时为止；在R圆继续滚动过程中，R圆与P_L1,2点的接触轨迹未发生变化，而R圆的圆心轨迹在变化；以R圆滚动所覆盖的区域与其他直线段进行相交关系判断；无直线段与所述区域相交则执行步骤8)，有直线段与所述区域相交则执行步骤9)；8)、记录R圆的接触轨迹和圆心轨迹，接触轨迹即为原始曲线光顺后的曲线，圆心轨迹为原始曲线单向偏置R后的曲线，执行步骤10)；9)、统计所有与R圆所滚过的区域相交的直线段集合，计算出最先与圆滚区域发生接触的直线段L_K，并记录R圆与L₁和L_K两条线段恰好接触时的切点(A，B)，两切点之间以R圆的圆弧进行过渡，则光顺后的曲线由相切的(P_L1,1，A)的直线段和(A，B)的圆弧段组成，R圆的圆心轨迹为单向偏置的曲线；以切点B为直线L_k的新起点，得到新的直线段L_K1(B，P_LK,K+1)替换原有的直线段L_K；将L_K1设置为L₁的相邻直线段；执行下一步骤(10)；10)、以L₁的相邻直线段作为L₁，重复上述4)～9)的步骤，直到最后一段离散直线段；获得R圆滚动的接触轨迹，将接触轨迹拟合成一条样条曲线，获得原始三维曲线在光顺误差为R时的单侧光顺曲线；获得R圆滚动时的圆心路径，将所述圆心路径拟合成一条样条曲线，得到原始三维曲线偏置距离为R的光顺偏置曲线。