一种三阶连续的汽车曲面拼接方法

本发明涉及计算机辅助设计，尤其涉及一种三阶连续的汽车曲面拼接方法。

背景技术：

1、曲面拼接技术在航空航天领域、汽车、船舶等领域都有广泛的应用。汽车的外形都是由大量的曲面片相互拼接融合而成，而无论是从空气动力学减少空气阻力的层面，还是从外观层面考虑，拼接而成的曲面外形都尤为重要。

2、现阶段，曲面的拼接主要为二阶连续。然而，随着飞机、汽车技术的高速发展，二阶连续的曲面拼接已无法满足外形的种种要求。以汽车车头外形的部分连接曲面为例，如图1所示，根据整体曲面的生成难度，有些位置的曲面是需要拼接生成的，而在汽车外形的基本要求下，拼接曲面的连续性具有很重要的意义。在汽车表面的折弯处，无法直接构造出合适的曲面，需要根据其附近两不相邻的曲面的边界拼接出需要的曲面，而拼接出的曲面与原曲面结合处的连续性便关乎着整个曲面的品质。

3、现阶段，汽车曲面的拼接主要为二阶连续，造成了拼接处曲面不足够光滑，美观性不足，并且对汽车外形的风阻也会产生一定的影响。因此，二阶连续的曲面拼接已无法满足汽车外形的种种要求。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种三阶连续的汽车曲面拼接方法，该方法通过统一汽车曲面边界线的次数和节点矢量，并求得曲面边界线的跨界导矢，最终可求出拼接曲面的控制顶点，进而对拼接曲面进行设计和调整。本发明的技术方案具体如下：

2、一种三阶连续的汽车曲面拼接方法，包括以下步骤：

3、s1建立关于待拼接的汽车曲面的模型，以及uv坐标系；

4、s2提取两汽车曲面待拼接的边界线信息；

5、s3统一两汽车曲面的边界线信息；

6、s4基于s3所得边界线信息，确定边界线各控制顶点处的一阶、二阶、三阶跨界导矢；

7、s5根据s3所得边界线信息s4所得跨界导矢，计算出拼接曲面两端的控制顶点，中间控制顶点基于插值法计算，进而生成实现两汽车曲面拼接的拼接曲面。

8、优选的，所述s2中的边界线信息包括次数、控制顶点和节点矢量。

9、优选的，所述s3中统一两汽车曲面的边界线信息具体包括：

10、s31记边界线方向为u向，判断两条边界线信息中的次数是否相等，若不相等，则通过改变其中一条边界线的次数使两条边界线次数相等；

11、s32将一条边界线的节点矢量赋值给另一条边，使两条边界线的节点矢量统一。

12、优选的，所述s4具体包括：

13、基于s3所得的边界线的节点矢量、控制顶点、边界线在曲面外环的起点、终点参数，确定边界线各控制顶点处的一阶、二阶和三阶跨界导矢。

14、优选的，所述步骤s5具体包括：

15、s51确定拼接曲面的基本公式：

16、

17、

18、其中，c(k)(u)表示p次b样条曲线上一点处的k阶导矢，n表示控制顶点的个数减一，ni,p-k(u)表示基函数，pi(k)表示经过k级递推得到的中间顶点，ui+p+1表示第i+p+1处的节点矢量，ui+k表示第i+k处的节点矢量，k为跨界导矢阶数，u为节点矢量，p为拼接曲面次数，pi为控制顶点；

19、s52基于已知边界线控制顶点处的跨界导矢，输入可调节的节点矢量，联立式(1)(2)可得出拼接曲面中以一边界线控制顶点p0为起始点，以另一边界线控制顶点pn为终点的v向曲线，该曲线的控制顶点为p0,p1,…,pp-1；pn-p+1,pn-p+2,…,pn；用插值法对中间控制顶点pp,…,pn-p求解；

20、s53对于边界线各控制顶点处的每一跨界导矢，均重复步骤s52，直到u向边界线所有的控制顶点都作为拼接曲面的起始点或终点，并得出若干条v向曲线的控制顶点，通过蒙面法生成v向拼接曲面。

21、相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

22、1.本发明所提出的一种三阶连续的汽车曲面拼接方法提高了拼接处的曲面品质，所生成的汽车拼接曲面连续性好，精度高。

23、2.本发明所提出的一种三阶连续的汽车曲面拼接方法所生成的曲面次数较高，技术通用性较好，在工程应用中易于实现。

24、3.本发明所提出的一种三阶连续的汽车曲面拼接方法中设置了数量可调的节点矢量，提高了曲面拼接计算的灵活性。

技术特征：

1.一种三阶连续的汽车曲面拼接方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的汽车曲面拼接方法，其特征在于，所述s2中的边界线信息包括次数、控制顶点和节点矢量。

3.根据权利要求1所述的汽车曲面拼接方法，其特征在于，所述s3中统一两汽车曲面的边界线信息具体包括：

4.根据权利要求1所述的汽车曲面拼接方法，其特征在于，所述s4具体包括：

5.根据权利要求1所述的汽车曲面拼接方法，其特征在于，所述s5具体包括：

技术总结
本发明涉及一种三阶连续的汽车曲面拼接方法，该方法通过统一汽车曲面边界线的次数和节点矢量，并求得曲面边界线的跨界导矢，最终可求出拼接曲面的控制顶点，进而对拼接曲面进行设计和调整。本发明的汽车曲面拼接方法所生成的拼接曲面连续性好、曲面次数较高，并且具有良好的技术通用性，在工程应用中易于实现。

技术研发人员：闫光荣,王昆
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12