[发明专利]自由曲面Z‑pin植入路径生成方法

权利要求书

1.一种自由曲面上Z-Pin植入轨迹的生成方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、建立需要植入Z-pin的层合板的自由曲面数字化模型；

步骤2、将模型划分为三角网格，用大量三角形拼接近似表示曲面；整理三角形的点、线、面信息，得到所有三角形的三个顶点坐标和三角形构成平面的法向量，以及三角形之间的共边关系；

步骤3、在三角形网格上沿固定参考方向生成第一条轨迹，用一组轨迹点来描述，具体过程如下：

参考方向任意设定，设为x方向，轨迹的起点选择模型边角，寻找该点所在的三角形作为第一三角形，做该点处参考方向在第一三角形内的投影，投影与第一三角形一边的交点为第二个轨迹点；通过第二轨迹点找到与第一三角形共边的三角形，作为第二三角形，在第二个轨迹点做参考方向在第二三角形上的投影，投影与第二三角形的边界交点为第三个轨迹点；重复操作直到轨迹点到达模型另一侧边界；这一系列有序的轨迹点组成了第一条轨迹；

步骤4、在曲面上平移第一条轨迹上的所有轨迹点，组成第二条轨迹，实际上是平移第一条轨迹的所有轨迹点，具体过程如下：

平移某一点时，平移方向为τ，τ＝x×n，其中n为该点所在三角形的法向，x为步骤3中参考方向，平移距离为超声枪头宽度W；

平移P点时，设P'点为平移终点，则平移方向τ₁＝x×n₁，交该三角形的一边于P₂点；计算PP₂的长度，并根据以下规则判断并计算平移终点P'的坐标；

规则1如果PP₂＝W，则点P₂即为所求平移终点P'；

规则2如果PP₂>W，则平移终点P'在线段PP₂上，设P点、P₂点坐标分别为(x₁,y₁,z₁)和(x₂,y₂,z₂)；则P'点坐标(x',y',z')＝η×(x₁,y₁,z₁)+(1-η)×(x₂,y₂,z₂)，其中

规则3如果PP₂<W，则对P₂点继续平移，平移方向P₂点所在法向n₂和步骤3中参考方向x的叉乘方向τ₂＝x×n₂，交下一个三角形的一边于点P₃，计算折线段长度PP₂+P₂P₃；

若PP₂+P₂P₃＝W则点P₃即为所求平移终点P'；

若PP₂+P₂P₃>W则平移终点P'在线段P₂P₃上，根据规则2处求出点P'坐标；

若PP₂+P₂P₃<W根据规则3重复寻找；直至各段平移折线段长度和为W。

步骤5、根据步骤4的方式，利用第二条轨迹平移出第三条轨迹线，以此类推在曲面上获得一系列平行等距的轨迹线，直到布满曲面；

步骤6、在每条轨迹上间隔固定距离L生成若干植入点，相邻植入点的距离L为其间各个折线段的长度和；L取值等于超声枪头的长度；

步骤7、计算植入点处的法向量

如果植入点在三角形内，取该三角形的法向；

若在三角形边上，则取共边的两个三角形法向的平均值；

若在三角形顶点上，则取点所属若干三角形法向的平均值；

步骤8最终生成植入路径；植入路径为一系列的植入点坐标和这些点所在网格的法向；植入点坐标为超声枪下压位置，植入点在网格法向为下压方向。