本發(fā)明涉及一種基于鈑金折彎件展開(kāi)圖的三維模型重構(gòu)方法，屬于三維模型構(gòu)建領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
1、在鈑金折彎領(lǐng)域，鈑金折彎件三維模型直觀反應(yīng)了零件的最終形狀、外觀和結(jié)構(gòu)，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝、制造、裝配及檢驗(yàn)的最初數(shù)據(jù)源。但對(duì)鈑金加工環(huán)節(jié)來(lái)說(shuō)，一般鈑金工廠得到更多的是鈑金折彎件展開(kāi)圖紙，而非三維模型。鈑金折彎件展開(kāi)圖（以下簡(jiǎn)稱鈑金展開(kāi)圖）是鈑金三維模型的展開(kāi)后圖紙，是連接三維設(shè)計(jì)與實(shí)際生產(chǎn)制造的重要橋梁，被用于確定鈑金件毛坯的形狀尺寸，繼而用于套料排版和激光下料及分揀等環(huán)節(jié)。但對(duì)鈑金折彎加工中的折彎工序的自動(dòng)規(guī)劃過(guò)程來(lái)說(shuō)，由于鈑金展開(kāi)圖缺少了空間幾何信息，無(wú)法在鈑金折彎工藝系統(tǒng)中通過(guò)建立空間碰撞檢測(cè)模型從而使用智能搜索算法的方法來(lái)提升折彎工序規(guī)劃的速度以及通過(guò)虛擬折彎仿真的方法驗(yàn)證折彎工序準(zhǔn)確性。因此，準(zhǔn)確地解析鈑金展開(kāi)圖并重構(gòu)三維模型對(duì)提升工序規(guī)劃效率，繼而間接提升鈑金折彎加工的效率具有重要意義。
2、申請(qǐng)公布號(hào)是cn118365782a的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)的一種折彎鈑金件三維建模與碰撞檢測(cè)方法、終端及介質(zhì)，通過(guò)從解析鈑金展開(kāi)件的dxf、dwg文件，從中搜索出零件展開(kāi)的封閉輪廓并對(duì)輪廓進(jìn)行分割，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行三維模型構(gòu)建并以此建立了碰撞檢測(cè)模型，其滿足了簡(jiǎn)單鈑金展開(kāi)圖的三維構(gòu)型需求，并通過(guò)建立了碰撞模型一定程度上提升了折彎規(guī)劃的效率。但上述專利申請(qǐng)未公開(kāi)對(duì)一些常見(jiàn)幾何特征如樣條曲線、橢圓的處理方法，同時(shí)，上述專利申請(qǐng)未公開(kāi)輪廓具體分割方法、更未考慮到包含內(nèi)輪廓分割、外輪廓和內(nèi)輪廓同時(shí)分割的復(fù)雜分割情形，無(wú)法正確對(duì)復(fù)雜的鈑金展開(kāi)圖進(jìn)行三維模型重構(gòu)；其次，上述專利申請(qǐng)未考慮到鈑金展開(kāi)圖和三維成型圖在折彎處的區(qū)域扣除問(wèn)題，導(dǎo)致利用該方法構(gòu)建的三維模型與原始鈑金cad涉及模型存在明顯的尺寸誤差，?從而導(dǎo)致碰撞模型也存在精度誤差，影響最終碰撞檢測(cè)的準(zhǔn)確性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供一種基于鈑金折彎件展開(kāi)圖的三維模型重構(gòu)方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中折彎鈑金件三維建模無(wú)法正確對(duì)復(fù)雜的鈑金展開(kāi)圖進(jìn)行三維模型重構(gòu)，以及轉(zhuǎn)換模型與設(shè)計(jì)模型尺寸誤差大的技術(shù)缺陷。
2、為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種基于鈑金折彎件展開(kāi)圖的三維模型重構(gòu)方法，包括如下步驟，
3、s1、解析鈑金展開(kāi)圖，對(duì)解析到的圖元實(shí)體分類并分別存儲(chǔ)于對(duì)應(yīng)的圖元集合中；
4、s2、圖元預(yù)處理，對(duì)圖元進(jìn)行去重、打斷和離散處理、篩選出鈑金折彎線并進(jìn)行基礎(chǔ)的幾何編輯；
5、s3、閉合輪廓搜索；
6、s4、判斷是否存在閉合輪廓，若不存在閉合輪廓，則重復(fù)s3，若存在閉合輪廓，則進(jìn)入s5；
7、s5、輪廓分割及拓?fù)錁?gòu)建，利用折彎線對(duì)外輪廓和內(nèi)輪廓進(jìn)行分割，并在此基礎(chǔ)上建立內(nèi)輪廓與外輪廓的幾何鄰接關(guān)系，若拓?fù)錁?gòu)建成功，則進(jìn)入s6，若拓?fù)錁?gòu)建不成功，則s1解析的鈑金展開(kāi)圖不能重構(gòu)三維模型，三維模型的重構(gòu)結(jié)束；
8、s6、折彎扣除，根據(jù)工件和折彎信息計(jì)算出扣除值并沿折彎線法線方向?qū)喞M(jìn)行輪廓扣除；
9、s7、三維重建，構(gòu)建三維實(shí)體模型。
10、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，s1包括
11、s1.1、加載二維鈑金展開(kāi)圖文件；
12、s1.2、解析圖形信息，從二維鈑金展開(kāi)圖文件中解析出構(gòu)成圖形的基礎(chǔ)幾何圖元spline、polyline、arc、line、circle和ellipse，其中spline是樣條圖元，polyline是多段線圖元，arc是圓弧圖元，line是線段圖元，circle是圓圖元，ellipse橢圓圖元；
13、s1.3、將s1.2解析的幾何圖元按類型分別存儲(chǔ)在集合splinesvec、集合polylinesvec、集合arcsvec、集合linesvec、集合circlesvec和集合ellipsesvec中。
14、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，s2包括
15、s2.1、遍歷集合splinesvec，對(duì)集合splinesvec內(nèi)的spline進(jìn)行線段離散處理，并存入集合linesvec；
16、s2.2、遍歷集合polylinesvec，對(duì)集合polylinesvec內(nèi)的polyline進(jìn)行離散處理，將polyline裂解為line和/或arc，并分別存入集合linesvec和集合arcsvec；
17、s2.3、對(duì)集合arcsvec中的arc進(jìn)行去重、打斷，其包括
18、s2.3.1、去重，依次比較集合arcsvec中的arc，若存在幾何信息相等的arc，則去除其中任意對(duì)象，直至集合arcsvec中不存在幾何信息相同的arc；
19、s2.3.2、打斷，依次遍歷集合arcsvec，判斷兩個(gè)arc之間是否存在重疊區(qū)域，若存在，則根據(jù)重疊位置端點(diǎn)建立圓弧overlaparc，以兩個(gè)arc未重疊端點(diǎn)和臨近的重疊位置點(diǎn)建立圓弧nonoverrlaparcs，再?gòu)募蟖rcsvec中移除當(dāng)前的兩個(gè)arc和與overlaparc幾何信息相同的圓弧，加入新建立的overlaparc和nonoverlaparcs；
20、s2.3.3、重復(fù)s2.3.1及s2.3.2，直至arcsvec中無(wú)重復(fù)或重疊的arc；
21、s2.4、對(duì)集合linesvec中的line進(jìn)行去重、打斷，其包括
22、s2.4.1、去重，依次對(duì)集合linesvec中的line進(jìn)行兩兩比較，若存在幾何信息相同的line，則去除其中任意對(duì)象，直至不存在幾何信息相同的line；
23、s2.4.2、打斷，依次遍歷集合linesvec，判斷兩個(gè)line是否存在重疊區(qū)域，若存在，則根據(jù)重疊位置端點(diǎn)建立重疊線段overlapline，以兩個(gè)line未重疊端點(diǎn)和臨近的重疊位置點(diǎn)建立線段nonoverlaplines，再?gòu)募蟣inesvec中移除當(dāng)前的兩個(gè)line和與overlapline幾何信息相同的直線，加入新建立的overlapline和nonoverlaplines；
24、s2.4.3、重復(fù)s2.4.1和s2.4.2，直至集合linesvec中無(wú)重復(fù)或重疊的line；
25、s2.5、根據(jù)工件構(gòu)型的需要，對(duì)解析的圖元進(jìn)行基礎(chǔ)的二次幾何編輯；
26、s2.6、創(chuàng)建集合blinesvec，遍歷集合linesvec中的line，從中分離出bl并存入集合blinesvec，其中bl是折彎線。
27、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，s3包括
28、s3.1、創(chuàng)建用于存入所有封閉輪廓的集合closedloopsvec、用于存入nonclosedent的集合nonclosedentsvec和用于存入搜索到可組合為封閉輪廓的圖元集合loop，將集合linesvec中的line和集合arcsvec中的arc存入集合nonclosedentsvec，nonclosedent是非閉合圖元；
29、s3.2、取出集合nonclosedentsvec中的首個(gè)圖元h，將圖元h存入集合loop，以圖元h的起點(diǎn)和終點(diǎn)建立點(diǎn)s和點(diǎn)e，圖元h是line或arc；
30、s3.3、獲取集合nonclosedentsvec中的下一個(gè)圖元t，判斷圖元t的端點(diǎn)與點(diǎn)s是否重合，若重合，則進(jìn)入s3.4，若不重合，則進(jìn)入s3.5，其中圖元t是line或arc；
31、s3.4、將圖元t存入集合loop的頭部，將圖元t中與點(diǎn)s不重合的點(diǎn)作為新的點(diǎn)s，從集合nonclosedentsvec中移除圖元t，從集合nonclosedentsvec頭部重新開(kāi)始搜索，并重復(fù)s3.3；
32、s3.5、判斷圖元t的端點(diǎn)與點(diǎn)e是否重合，若重合，則進(jìn)入s3.6，若不重合，則進(jìn)入s3.7；
33、s3.6、將圖元t存入集合loop的尾部，將圖元t中與點(diǎn)e不重合的點(diǎn)作為新的點(diǎn)e，從集合nonclosedentsvec中移除圖元t，從集合nonclosedentsvec頭部重新開(kāi)始搜索，并重復(fù)s3.3；
34、s3.7、判斷圖元t是否是集合nonclosedentsvec的尾部元素，若是，則進(jìn)入s3.8，若不是，則將圖元t從集合nonclosedentsvec中移除并重復(fù)s3.3；
35、s3.8、判斷點(diǎn)s和點(diǎn)e是否重合，若重合，表明已從集合nonclosedentsvec中搜索到一組由圖元構(gòu)成的封閉輪廓loop，并進(jìn)入s3.9，若不重合，表明未能從集合nonclosedentsvec中搜索到封閉輪廓loop，重復(fù)s3.3-s3.8；
36、s3.9、將s3.8的集合loop存入到集合closedloopsvec中；
37、s3.10、判斷圖元t是否是集合nonclosedentsvec中的尾元素，若是，表示nonclosedentsvec遍歷結(jié)束，已經(jīng)完成了所有封閉輪廓loop的搜索過(guò)程，進(jìn)入s3.11，若不是，表示nonclosedentsvec未遍歷結(jié)束，重復(fù)s3.2-s3.9；
38、s3.11、將集合circlesvec中的circle和集合ellipsesvec中的ellipse加入到closedloopsvec集合中。
39、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，s4中判斷集合closedloopsvec是否為空，若集合closedloopsvec為空，則返回s2，直到集合closedloopsvec不為空，若集合closedloopsvec不為空，則進(jìn)入s5。
40、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，s5包括
41、s5.1、遍歷集合closedloopsvec的所有集合loop，對(duì)集合loop內(nèi)構(gòu)封閉輪廓成loop的所有l(wèi)ine和/或arc的端點(diǎn)進(jìn)行順或逆時(shí)針排序，使封閉輪廓loop內(nèi)所有的line和/或arc按照終點(diǎn)-起點(diǎn)或者起點(diǎn)-終點(diǎn)的關(guān)系連接；
42、s5.2、遍歷計(jì)算集合closedloopsvec中封閉輪廓loop的面積并根據(jù)面積大小進(jìn)行排序；
43、s5.3、從排序后的集合closedloopsvec中取出面積最大封閉輪廓loop；
44、s5.4、從集合blinesvec中獲取首個(gè)bl；
45、s5.5、遍歷集合closedloopsvec，依次獲取每個(gè)封閉輪廓loop，并與bl進(jìn)行相交測(cè)試，判斷bl和封閉輪廓loop是否相交，若相交則進(jìn)入s5.6，若不相交則進(jìn)入s5.9；
46、s5.6、判定bl是否滿足分割條件，若滿足，則進(jìn)入s5.7，若不滿足，則進(jìn)入s5.9；
47、s5.7、由bl對(duì)封閉輪廓loop進(jìn)行分割；
48、s5.8、從排序后的集合closedloopsvec中獲取下一個(gè)封閉輪廓loop并進(jìn)入s5.4；
49、s5.9、判斷集合blinesvec對(duì)bl的遍歷是否結(jié)束，若未遍歷結(jié)束則進(jìn)入s5.10，若遍歷結(jié)束則進(jìn)入s5.11；
50、s5.10、從集合blinesvec中獲取下一個(gè)bl，并進(jìn)入s5.5；
51、s5.11、判斷集合closedloopsvec是否遍歷結(jié)束，若未遍歷結(jié)束則進(jìn)入s5.8，若遍歷結(jié)束則進(jìn)入s5.12；
52、s5.12、根據(jù)被分割的輪廓間共同的bl，建立分割輪廓之間的鏈?zhǔn)疥P(guān)系；
53、s5.13、建立封閉輪廓loop間的內(nèi)外包含關(guān)系；
54、s5.14、判定集合blinesvec是否為空，若為空則進(jìn)入s5.28，若不為空，則進(jìn)入s5.15；
55、s5.15、從集合blinesvec中構(gòu)建所有cbl的集合collinearblsvec，其中cbl是一組共線折彎線；
56、s5.16、從集合closedloopsvec中獲取首個(gè)封閉輪廓loop；
57、s5.17、判定s5.16獲取的封閉輪廓loop是否存在inloop，若不存在則進(jìn)入s5.25，若存在則進(jìn)入s5.18，其中：inloop是內(nèi)輪廓；
58、s5.18、從集合collinearblsvec中獲取首個(gè)cbl；
59、s5.19、判定cbl與s5.16獲取的封閉輪廓loop的每個(gè)inloop是否相交，若有相交的inloop，則建立集合inloopsvec并將每個(gè)相交的inloop存入集合inloopsvec內(nèi)，再進(jìn)入s5.20，若不相交則進(jìn)入s2.23；
60、s5.20、判定cbl是否滿足分割條件，若滿足，則進(jìn)入s5.21，若不滿足，則進(jìn)入s5.23；
61、s5.21、由cbl對(duì)集合inloopsvec內(nèi)的inloop進(jìn)行分割；
62、s5.22、從集合closedloopvec中獲取下一個(gè)封閉輪廓loop，并進(jìn)入s5.17；
63、s5.23、判定集合collinearblsvec是否遍歷結(jié)束，若遍歷未結(jié)束，則進(jìn)入s5.24，若遍歷結(jié)束則進(jìn)入s5.25；
64、s5.24、從集合collinearblsvec中獲取另一個(gè)cbl，并進(jìn)入s5.19；
65、s5.25、判定集合closedloopsvec是否遍歷結(jié)束，若未遍歷結(jié)束則進(jìn)入s5.22，若遍歷結(jié)束則進(jìn)入s5.26；
66、s5.26、根據(jù)被分割的輪廓間存在共同的cbl建立分割輪廓之間的鏈?zhǔn)疥P(guān)系；
67、s5.27、重新建立輪廓間的內(nèi)外包含關(guān)系；
68、s5.28、構(gòu)建展開(kāi)輪廓分割樹(shù)loopsplitedtree。
69、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，s5.7包括
70、s5.7.1、用bl將封閉輪廓loop分割為兩個(gè)封閉輪廓lloop和rloop；
71、s5.7.2、將lloop和rloop加入集合closedloopsvec；
72、s5.7.3、從集合closedloopsvec中移除封閉輪廓loop，從集合blinesvec中移除bl；
73、s5.21包括
74、s5.21.1、由cbl將封閉輪廓loop和inloop分割為兩個(gè)封閉的輪廓rloop和lloop；
75、s5.21.2、將lloop和rloop加入集合closedloopsvec的尾部；
76、s5.21.3、從集合closedloopsvec中移除封閉輪廓loop和集合inloopsvec中的每個(gè)inloop，從集合collinearblsvec中移除cbl。
77、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，s6包括
78、s6.1、獲取展開(kāi)輪廓分割樹(shù)loopsplitedtree的根節(jié)點(diǎn)root；
79、s6.2、獲取root的連接邊集合linkededgesvec；
80、s6.3、遍歷linkededgesvec進(jìn)行折彎扣除：
81、s6.4、遍歷linkedbendsvec，判斷折彎關(guān)聯(lián)的輪廓節(jié)點(diǎn)是否存在連接邊，若存在的話，執(zhí)行s6.2至s6.6；
82、s6.5、獲取節(jié)點(diǎn)內(nèi)輪廓分割樹(shù)集合inloopsplitedtreesvec；
83、s6.6、遍歷集合inloopsplitedtreesvec，對(duì)每個(gè)內(nèi)輪廓分割樹(shù)inloopsplitedtree執(zhí)行s6.1至s6.5。
84、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，s6.3包括
85、s6.3.1、獲取連接邊的父節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的外輪廓parentloop；
86、s6.3.2、獲取連接邊的子節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的外輪廓childloop;
87、s6.3.3、獲取工件的板厚、折彎線的參數(shù)信息；
88、s6.3.4、根據(jù)折彎板厚、折彎參數(shù)信息計(jì)算出折彎展開(kāi)區(qū)域?qū)挾龋瑢⒄蹚澱归_(kāi)區(qū)域?qū)挾鹊囊话胱鳛橛?jì)算扣除數(shù)值；
89、s6.3.5、判定當(dāng)前工件信息、折彎參數(shù)計(jì)算出的扣除值是否同時(shí)滿足下述扣除條件：
90、（a）不超出parentloop和childloop輪廓的范圍；
91、（b）偏移過(guò)程中，不與parentloop和childloop的內(nèi)輪廓發(fā)生干涉；
92、若滿足，則進(jìn)入s6.3.6，若不滿足，則修改工件的板厚、折彎線的參數(shù)信息后進(jìn)入s6.3.3；
93、s6.3.6、更新parentloop和childloop輪廓；
94、s6.3.7、偏移childloop，根據(jù)childloop中折彎線法向的反方向偏移2倍扣除值，使childloop和parentloop在折彎線處重疊。
95、作為本發(fā)明的更進(jìn)一步改進(jìn)，s7包括
96、s7.1、板塊構(gòu)建；遍歷loopsplitedtree，根據(jù)板厚對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的外輪廓進(jìn)行拉伸，若輪廓中存在內(nèi)輪廓，則通過(guò)拉伸內(nèi)輪廓對(duì)板塊進(jìn)行布爾切除；
97、s7.2、折彎體構(gòu)建；遍歷loopsplitedtree，?根據(jù)板厚、折彎半徑、折彎角度信息構(gòu)建以連接邊父節(jié)點(diǎn)的輪廓為固定面的旋轉(zhuǎn)矩陣，并在相應(yīng)空間位置構(gòu)建旋轉(zhuǎn)體；
98、s7.3、板塊成型；遍歷loopsplitedtree，，通過(guò)旋轉(zhuǎn)矩陣依次將子節(jié)點(diǎn)構(gòu)建的板塊旋轉(zhuǎn)到指定相應(yīng)空間位置;
99、s7.4、遍歷loopsplitedtree，獲取每個(gè)節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部輪廓分割樹(shù)集合inloopsplitedtreesvec，遍歷inloopsplitedtreesvec，?對(duì)每個(gè)inloopsplitedtree執(zhí)行s7.1至s7.3。
100、綜上所述，本發(fā)明的有益效果是：1、本發(fā)明在對(duì)原始圖形解析環(huán)節(jié)，相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明不依賴任何固定格式的鈑金展開(kāi)圖文件，兼容性更高，對(duì)使用本發(fā)明方法的軟件程序帶來(lái)了更高的兼容性和魯棒性。
101、2、本發(fā)明考慮了對(duì)樣條曲線、多段線及橢圓等圖元特征的處理，其次通過(guò)相交圖元的去重、打散處理，保證了工件輪廓搜索的準(zhǔn)確性。
102、3、本發(fā)明考慮了鈑金展開(kāi)圖內(nèi)輪廓分割、內(nèi)輪廓和外輪廓共同分割的情況，然后依托分割線和輪廓包含關(guān)系建立了展開(kāi)圖拓?fù)潢P(guān)系，避免了現(xiàn)有方法無(wú)法對(duì)復(fù)雜展開(kāi)圖分割失敗的情況，極大程度提升了對(duì)復(fù)雜鈑金展開(kāi)圖的處理能力。
103、4、本發(fā)明考慮了折彎輪廓在折彎處的扣除情況，提出了折彎展開(kāi)區(qū)域扣除的具體方法，然后在所有折彎均已完成扣除的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了鈑金件三維模型，解決了現(xiàn)有方法構(gòu)建的三維模型精度差、尺寸誤差大的問(wèn)題，大大提升了工件的幾何精度，保證了構(gòu)建碰撞檢測(cè)模型原始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
104、5、本發(fā)明基于鈑金折彎件展開(kāi)圖的三維模型重構(gòu)方法，考慮鈑金展開(kāi)圖中主要圖形特征的處理方法，充分考慮了內(nèi)部輪廓分割、內(nèi)外輪廓共同分割的復(fù)雜情形，并以相同的分割線的共性和內(nèi)外包含關(guān)系建立了輪廓拓?fù)潢P(guān)系，從而避免了現(xiàn)有計(jì)算方法無(wú)法正確解析復(fù)雜折彎展開(kāi)圖的缺點(diǎn)；同時(shí)對(duì)折彎處進(jìn)行折彎扣除處理，避免了現(xiàn)有方法鈑金件三維重構(gòu)后工件模型與原始模型存在明顯的幾何尺寸誤差的缺點(diǎn)，保證了三維重構(gòu)模型尺寸精度。