多节距轮胎花纹的参数化变形方法与流程

本发明涉及轮胎设计领域，详细地讲是一种多节距轮胎花纹的参数化变形方法。

背景技术：

1、众所周知，多节距轮胎的花纹设计是在一个确定节距设计的基础上，根据其他节距整体的尺寸比例，完成其他节距花纹沟的设计。变形后一般需要保持所有节距的花纹沟角度维持相对不变、各节距内的花纹饱和度基本相同，从而使得轮胎整周性能的稳定，因此多节距轮胎花纹的变形和设计是轮胎花纹设计流程中的重要步骤。

2、目前设计多节距轮胎的花纹，主要应用cad参数化设计结合手动调整设计多个节距的花纹沟，一般是通过依次调整花纹沟特征值对花纹进行变形，整体绘制完各个节距后再计算各个节距的饱和度是否稳定。这些方法一方面操作流程较繁琐，效率较低，并且设计结果很难一次保证各节距饱和度等特征的稳定性，手动调整设计结果也存在较大的随机性。本发明提供了一种灵活简便的多节距花纹变形方法，可同时处理多个花纹沟的变形，且能自动捕捉图形关键点并进行数据的分析处理，提高了设计效率；并且，有助于初始设计目标的制定和贯彻，使得最终设计结果更易控制在设计目标范围内。

3、中国发明专利申请(公开号：cn106021669a公开日：20161012)公开了一种轮胎花纹参数化设计系统及其方法，其中将花纹设计分成花纹沟设计模块、花纹沟交汇处理模块、装饰品设计模块和辅助造型模块几个步骤进行操作，是以二维设计图为设计基础，缠绕三维曲面，再进行生面，从而实现三维模型的建立。对于多节距轮胎模型的建立，其自动装配单元仍是建立在单个节距分别设计再组合的思路上进行的，不是建立在整体设计目标明确后，再将多个节距的花纹按照目标做参数化变形的思路上进行。

4、中国发明专利申请(公开号：cn109325298a公开日：20190212)公开了一种基于三维设计平台的轮胎花纹设计系统，包含数据管理、图层管理、花纹辅助设计、花纹性能评价功能。其中花纹辅助设计模块主要是通过参数化控制花纹沟所有三维特征值来生成三维结构，未涉及多节距轮胎花纹变形的问题；其次该专利所提的花纹沟设计思路，由于要先输入大量结构特征值才能生成方案，若在草图构建阶段没有数据则难以实施。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供一种多节距轮胎花纹的参数化变形方法，可用于快速生成不同节距的花纹图形和三维模型。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多节距轮胎花纹的参数化变形方法，该方法基于grasshopper实现参数化的数据分析和图形生成，或者基于其他平台和编程方式进行实现，能对图形和三维模型进行处理，所有参数可统一设定和调整，再对输入图形进行统一处理，其特征是包括下列步骤：

3、a.对花纹沟矢量图形进行预处理，花纹沟如有开口处用直线连接使其封闭，保证输入的所有花纹沟图形是封闭的；

4、b.在程序的花纹输入端输入所有处理好的花纹沟矢量图形，程序自动选取图形中所有关键点，这里包括能控制图形特征变化的所有点；

5、c.在程序的关键点排序模块中提取所输入的各花纹沟矢量图形的关键点坐标值，该模块针对坐标值进行排序，最终使得图形“左上角”的关键点为“1”号点，按照顺时针顺序依次向后排列为“2”“3”…到最后“n”号关键点；

6、d.在关键点分组模块中输入分组判定敏感度x，该模块按照排序模块的结果依次计算两两相邻的关键点连线的斜率绝对值k1、k2…kn-1，依次比较和x的大小，若有ka大于x，则提取ka对应两点的序号a和a+1，将“a”号点及其之前的所有点分为定位组，之后的点分为变化组；

7、e.在节距目标模块中输入所要设计的节距编号以及节距之间的尺寸公比或公差等，从而计算出目标节距和初始节距之间的尺寸比s；

8、f.在面积拟合模块中输入变形步幅e和允许公差值c，该模块利用循环结构依次将所有花纹块在分组模块中判定的变化组关键点按照变形步幅e每次向上或向下移动一次，再计算变形后的面积和花纹沟初始面积的比值p，比较p-s的绝对值和c的大小，直到|p-s|＜c终止循环，依次连接定位组和变化组的关键点，首尾相接，输出此变化后的花纹沟矢量图形，即为满足变化要求的花纹沟轮廓；

9、g.在三维生成模块中输入沟深信息和拔模角度信息，用变化后的花纹沟平面图形生成花纹沟的三维初始模型，该模型可用于进一步生成多节距三维模型。

10、所述的关键点包括所有可以控制图形特征的点，再通过点之间的连线生成变形后的图形，连线包括曲线和直线。

11、所述的变形是保持花纹沟相对角度不变、各节距花纹饱和度稳定。

12、所述的“1”号点的选取也可自行设定。

13、所述的“左上角”的关键点，可以人工设定一点。

14、所述的变化组关键点的移动方式，采用面积逐步拟合的方法，或者使用任意多边形面积计算公式鞋带定理求解方程，一次获得所需提取的变形量。

15、本发明的有益效果是，可以有效使得多节距轮胎花纹的绘制和建模更为灵活简便，十分适用于多节距轮胎新花纹的草图设计和开发工作，可同时处理多个花纹沟的变形，且能自动捕捉图形关键点并进行数据的分析处理，提高了设计效率；并且，有助于在设计过程中制定和贯彻初始的设计目标，使得最终设计结果高度契合设计目标，使得设计方案更易控制在设计目标范围内。

技术特征：

1.一种多节距轮胎花纹的参数化变形方法，该方法基于grasshopper实现参数化的数据分析和图形生成，或者基于其他平台和编程方式进行实现，能对图形和三维模型进行处理，所有参数可统一设定和调整，再对输入图形进行统一处理，其特征是包括下列步骤：

2.根据权利要求1所述多节距轮胎花纹的参数化变形方法，其特征在于所述的关键点包括所有可以控制图形特征的点，再通过点之间的连线生成变形后的图形，连线包括曲线和直线。

3.根据权利要求1所述多节距轮胎花纹的参数化变形方法，其特征在于所述的变形是保持花纹沟相对角度不变、各节距花纹饱和度稳定。

4.根据权利要求1所述多节距轮胎花纹的参数化变形方法，其特征在于所述的“1”号点的选取也可自行设定。

5.根据权利要求1所述多节距轮胎花纹的参数化变形方法，其特征在于所述的“左上角”的关键点，可以人工设定一点。

技术总结
本发明涉及一种多节距轮胎花纹的参数化变形方法，属于轮胎设计领域。先是将一个节距的轮胎花纹矢量图的各关键点进行分析处理，再按照保持花纹沟相对角度不变、各节距花纹饱和度稳定的原则，将花纹矢量图各关键点进行变化，以生成其他节距变形后的花纹，最后按照预设的拔模角度和沟深，生成各花纹沟的三维结构特征模型，该模型可再通过一系列其他转化和细化工作，用于多节距轮胎三维模型的建立工作。该方法基于Grasshopper实现参数化的数据分析和图形生成，也可基于其他平台和编程方式进行实现。该方法可一次处理多个花纹沟，变形效果直观，在保障多节距轮胎花纹形状特征的同时，可提前设定花纹整体完成后的饱和度数值，有效提高多节距花纹的制图效率和建模效率。

技术研发人员：陈思汇,李宁
受保护的技术使用者：三角轮胎股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14