(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210730314.1 (22)申请日 2022.06.24 (71)申请人 南京航空航天大 学 地址 210016 江苏省南京市御道街2 9号 (72)发明人 赵正彩　杨伸　林圣涛　傅玉灿　 苏宏华　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 专利代理师 曹翠珍 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 一种基于非刚性配准变形的薄壁零件模型 重构方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于非刚性配准变形的 薄壁零件模型重构方法： 1） 对零件毛坯表 面进行 数据点采样， 并对采样点进行去噪、 排序等预处 理操作； 2） 以采样点集作为匹配目标， 对零件的 理论CAD模型与预处理后的采样点进行刚性配 准； 3） 采用等截面法和相交操作获取配准后理论 CAD模型不同位置的截面线， 并采用等参数法将 截面线离散为点集。 以采样点集作为变形目标， 对理论截面线的离散点集做非刚性配准变形， 并 对变形后的离散点集采用NURBS曲线插值生成截 面线； 4） 通过放样截面线的方法生成适应当前零 件的加工工艺CAD模型。 解决了薄壁零件因热成 形变形引起的实际毛坯几何外形无法包络理论 CAD模型而造成的加工余 量不足的问题。 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 CN 115146405 A 2022.10.04 CN 115146405 A 1.一种基于非刚性配准变形的薄壁 零件模型重构方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤一、 通过接触式探针或非接触式的点激光位移传感器对零件毛坯表面进行数据点 采样以及对 采样点进行 预处理， 所述的预处 理是去噪、 排序操作； 步骤二、 将零件理论CAD模型与预处 理后的采样点进行刚性配准； 步骤三、 采用等高截面法和相交操作获取配准后零件理论CAD模型不同位置的截面线， 并采用等参数法将截面线离散为点集； 以采样点集作为变形目标， 对离散点集与采样点集 进行非刚性配准变形， 并对变形后的离 散点集采用NURBS曲线插值 生成截面线； 步骤四、 通过截面线放样的方法生成适应当前零件毛坯的加工 工艺CAD模型。 2.根据权利要求1所述的一种基于非刚性配准变形的薄壁零件模型重构方法， 其特征 在于： 步骤一中， 是采用弦高差法对零件理论CAD模型表面进行数据点采样规划； 所要呈现 出的效果为： 采样点分布在同一截面内， 采样点在零件曲率突变处分布较多， 平滑处较少， 可反应零件外形 特征变化。 3.根据权利要求1所述的一种基于非刚性配准变形的薄壁零件模型重构方法， 其特征 在于： 所述步骤一中， 通过对采样点进 行去噪处理， 去除测量异常点， 从而精简数据点， 提升 运算速率和算法的鲁棒性； 通过对采样点进行排序， 防止在后续数据点拟合时出现曲线的 自相交现象。 4.根据权利要求1所述的一种基于非刚性配准变形的薄壁零件模型重构方法， 其特征 在于： 步骤二， 所述的 “刚性配准 ”， 是以采样点集作为匹配目标， 对零件理论CAD模 型进行旋 转、 平移操作进行刚性配准， 从而 使采样点和零件理论CAD模型尽可能重合。 5.根据权利要求1所述的一种基于非刚性配准变形的薄壁零件模型重构方法， 其特征 在于： 步骤三所述的采用等高截面法获取配准后零件理论CAD模型不同高度的截面线， 是在 与采样点处于同一平面位置处采用参考平面与零件理论CAD模型做相交操作以获取交线， 交线的保存形式为 NURBS线段， 再采用等 参数法将交线离 散为点集； 上述交线为 NURBS线段， 其数 学表述见式 （1） （1） 其中， 。 6.根据权利要求1所述的一种基于非刚性配准变形的薄壁零件模型重构方法， 其特征 在于： 步骤三 “所述以采样点集作为变形目标对理论截面线的离散点集与采样点集进行非 刚性配准变形， 是以采样点集作为变形目标， 建立点对间的对应 关系， 采用基于投影距离平 方和的自由曲面变形算法， 对离散点集和采样点集进行非刚性配准变形， 其数学表述见式 （2） ： （2） 其中， 项代表截面点集到采样点集 沿切向和法向的投影距离的平方和； 为截面点集向采样点 集进行自由变形的形变量； 为变形系数，   值越大则代 表形变约剧烈。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115146405 A 27.根据权利要求1所述的一种基于非刚性配准变形的薄壁零件模型重构方法， 其特征 在于： 步骤四中所述 “通过放样截面线的方法 ”， 是将所获得的变形后的截面点集导入三维 建模软件CATIA； 通过CATIA中的数据点拟合方法， 将点集拟合为光滑曲线， 再通过放样方 法， 拟合成三维片体， 从而实现适应当前零件毛坯的加工 工艺CAD模型的重构。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115146405 A 3