一种针对具有复杂曲面的构件的逆向设计方法
【专利摘要】本发明公开了一种针对具有复杂曲面的构件的逆向设计方法，尤其是针对航空发动机直纹叶片的逆向设计方法，包括以下步骤：通过三维扫描获取构件实体的曲面外形点云数据，通过设置数据点的法矢变化均值μn和法矢变化方差σn双阈值识别尖锐点，通过数据点的主曲率变化均值μk和主曲率变化方差σk双阈值识别过渡点；采用反投影法提取构件曲面的母线矢量并用于后续的数据配准；采用基于多目标优化的非刚性配准算法对边界数据点进行非刚性配准；对于配准后的两组边界点云，根据等分数在它们的映射点对之间构造等分线形点云，在三维构型软件平台下基于所述线形点云逆向设计出所述构件。
【专利说明】一种针对具有复杂曲面的构件的逆向设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种针对具有复杂曲面的构件，尤其是航空发动机直纹叶片的逆向设计方法。
【背景技术】
[0002]叶片是航空发动机、涡轮增压器等旋转机械的关键部件，叶片的设计及制造水平对提高机器性能、缩短研发周期和降低制造成本有着重要的影响。旋转机械的叶片一般为直纹曲面径向叶片和直纹曲面后弯叶片。在逆向工程已大量应用于叶片设计和制造的背景下，针对直纹叶片提出一种曲面重合度、曲面光顺性、曲面可加工性和曲面设计便利性等方面得到平衡的曲面重构的算法具有重要的工程意义和实际价值。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是针对具有复杂曲面的构件，尤其是航空发动机直纹叶片提供一种曲面重构的逆向设计方法。
[0004]为实现此目的，本发明所涉及的复杂曲面构件的点云曲面重构的逆向设计方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0005]步骤一、获取复杂曲面构件实体的曲面外形点云数据。
[0006]步骤二、采用最小二乘平面拟合法和最小二次抛物线拟合法分别估算数据点的法矢和曲率。
[0007]步骤三、构造数据点的法矢变化均值函数
【权利要求】
1.一种针对具有复杂曲面的构件的逆向设计方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一、获取所述构件实体的曲面外形数据点； 步骤二、估算所述数据点的法向矢量及曲率； 步骤三、采用所述法向矢量和所述曲率的变化均值和方差的双阈值识别所述数据点中的边界数据点； 步骤四、提取所述构件曲面的直纹母线矢量并用于后续的数据点配准； 步骤五、采用基于多目标优化的非刚性配准算法对所述边界数据点进行非刚性配准；步骤六、对于配准后获得的两组边界点云，根据等分数在它们的映射点对之间构造等分线形点云； 步骤七、在三维构型软件平台下基于上述获得的线形点云逆向设计出所述构件。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:上述步骤一中以三维扫描方法获取所述构件实体的曲面外形数据点。
3.根据权利要求1一 2所述的方法，其特征在于:上述步骤四中采用反投影法提取所述构件曲面的直纹母线矢量。
4.根据权利要求1一 3所述的方法，其特征在于:上述步骤七中通过蒙皮曲面的构面方法逆向设计出所述构件。
5.根据权利要求1一 4所述的方法，其特征在于:所述构件为航空发动机直纹叶片。
【文档编号】G06T17/00GK104008257SQ201410267783
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】周煜, 杜发荣, 丁水汀, 陈标 申请人:北京航空航天大学