[发明专利]一种基于生物隐性形状获取的产品形状设计方法

说明书

本发明公开了一种基于生物隐性形状获取的产品形状设计方法。采集若干幅生物图像，对目标生物形状进行标定获取表示目标生物形状的特征点，对特征点处理构建统计分析样本库；对正规化后的形状建立隐性形状统计分析模型并进行统计分析；对隐性特征参数进行调节并重建获得隐性形状和产品形状，分析重建后的隐性形状和产品形状的仿真性能变化获取隐性特征参数物理属性；选择最优的隐性特征参数的数值，获得最终隐性形状；以最终隐性形状进行形状标准化，建立最终产品形状。本发明方法能在设计早期构造出性能良好的产品形状，减少设计后期产品性能分析与优化的迭代工作，提高产品形状设计的质量、缩短产品形状结构设计周期。

技术领域

本发明涉及一种产品形状设计方法，特别是涉及一种基于生物隐性形状获取的产品形状设计方法。

背景技术

形状结构设计是产品设计的主要任务之一。形状结构直接或间接影响产品的美学、人体工学、力学、使用可靠性等众多性能。在长期自然演化与选择过程中，很多生物形态结构进化成具有良好机械力学性能的形状结构，如果能够获取这些隐含的具有某种或某类良好机械力学性能的形状，提取出产品设计可借鉴的隐性形状，将有助于设计者在设计初期构造出力学性能良好的形状结构，提高产品形状结构设计的质量与效率。

现有技术中基于生物个体定量描述的产品形状设计方法，通常采用手动测量的方式对目标生物形状结构进行分析，将测量所得几何性状抽象演化为常见的几何形状结构，或一些基本几何元素的组合。

而且现有技术中无法从大量生物群体当中提取隐性形状的统计规律用于产品形状设计，具有一定局限性。

发明内容

本发明的目的是克服现有方法的不足，提供了一种基于生物隐性形状获取的产品形状设计方法。

如图1所示，本发明所采用的技术方案是：其特征在于包括以下步骤：

本发明方法核心主要分为以下五个部分：统计分析样本库构建、隐性形状统计分析模型构建、隐性特征参数物理属性映射、隐性形状设计方案生成、产品形状设计生成。其流程如图1所示。

1)统计分析样本库构建：采集若干幅生物图像，对生物图像中的目标生物形状进行标定获取表示目标生物形状的特征点，并对特征点表示的目标生物形状进行正规化处理构建统计分析样本库X；

2)隐性形状统计分析模型构建：对正规化后的形状建立隐性形状统计分析模型并进行统计分析，其中模型的参数为隐性特征参数；

3)隐性特征参数物理属性映射：对隐性特征参数进行定步长的连续调节并重建获得隐性形状和产品形状，分析重建后的隐性形状变化以及对应的产品形状的仿真性能变化，获取隐性特征参数物理属性；

4)隐性形状设计方案生成：根据用户输入的几何结构和力学性能的产品设计要求，结合隐性特征参数的物理属性，选择最优的隐性特征参数的数值，获得最终隐性形状；

5)产品形状设计生成：对最终隐性形状进行形状标准化，建立最终产品形状。

本发明方法所述适用的产品是指主要特征为二维图案特征的机械产品。

本发明适用的生物是指具有动能的生命体，一般可以为自然界常见的树木、花草等植物，猫、狗、狮子等动物，以及人类。

本发明通过步骤1)和2)所述通过统计分析的方法建立隐性形状模型，获取隐性形状，避免了偶然因素的不利影响，可获取具有普遍性统计意义的隐性形状特征。

本发明通过根据步骤4)和5)所述通过隐性特征参数进行产品性状设计，可以在设计早期构造出性能良好的产品形状，提高产品形状设计的质量、缩短产品形状设计周期。