[发明专利]一种不规则曲面优化下料的方法

权利要求书

1.一种不规则曲面优化下料的方法，其特征在于按以下步骤进行：

(1)、区域优化：

采用三维软件UG建立曲面的三维模型，在UG中曲面展开是将曲面以网格化，即将复杂曲面分割成若干个块状区域，每一区域为方块直纹面，则展开准确率与区域面积和方块直纹面积成反比；

故区域化曲面，分成4-8块，然后按曲面网格分割法对每块区域进行展开，依次选取最长的一边轮廓线及法向垂线为片层主次展开轴，以此为展开轴进行方块的铺成，栅格输入值取5-10，每个区域分为1000-5000网格,通过网格映射形成二维展开平面图样，以正向导出各区域的二维展开图样；

(2)、点集合并：

展开的平面图样边界为点的集合；

将三维展开时的展开主轴为拼合基准，次轴为拼接合缝处，拼接分散区域为一整体，形成理论上曲面的整体展开图样；

当大型工件尺寸大时，合成曲线中的点集数量大，大大减低了曲线编辑的可操作性，甚至难以编辑，故拼合前将点集离散，按一定的间隔数取点，比例数为1/3-1/5，以最外侧点为基准，减量内侧离散的点，减少点集，以完成点集的拼合；

(3)、点集优化：

拼合后的平面图样，在接缝处出现高低落差，因曲面的不规则性，在区域化曲面时，分块曲面形状面积都不相同；

因展开时，选取的起始点在各区域曲面内，尽管展开时选取的参数相同，从起始点铺设的网格数量和排列形状不相同；

造成同一边界的展开用网格数量不同，展开后的长度出现落差；

为确保组合后各边界之间的接缝过渡，形成整体的光滑曲线，再次进行点的优化，按比例挑选其中点集，选取的点形成初步新的点集；其余的点集保留将在逆向拟合中发挥作用；此新点集点的数量明显小于之前的点集；图形文件减小，便于灵活的编辑操作和转移；因下料展开，钢板下料单边留有50-100mm的余量；在点集优化时，接缝处选取较高点，这样选取的点在后续的拟合中可覆盖展开图样最大区域，以免出现下料不足的现象；选取后的最终点数量单边为5-10个；

(4)、拟合优化：

通过以上步骤确定选点后：

留拼接图样的最外侧边界为整体展开的边界，删除中间的拼接合缝线；

在autoCAD中将点拟合成曲线，使区域块之间平滑过渡；形成整体可供下料的曲面展开图形；点集所形成的图样无测量性；

(5)、逆向优化：

量取拟合后的图形参数，将展开平面的面积和各边界曲线长度参数与三维曲面测量所得的边界曲线长度和面积进行对比，按保积、等距的方法，后续优化取点，再次对照测量数据调整每边界的点的选取，再进行点的优化和曲线的拟合；

最终得到平面和三维边界曲线长度差不超过2mm，相差在0.2‰内，面积相差在0.6‰之内，得到最优后的下料图形，满足生产工艺要求；

优化后的展开图，由CAD输出，进入排料软件fastCAM编辑，进行下料编排，因大型焊接工件且考虑到装焊及开坡口，可不留余量，直接进行后续操作，在装焊时按现场进行曲率的微度调整。