(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 202210816420.1 (22)申请日 2022.07.12 (71)申请人 上海拓璞数控科技股份有限公司 地址 201100 上海市闵行区光 华路888号第 6幢 (72)发明人 王宇晗　陈良昊　 (74)专利代理 机构 上海锻创知识产权代理有限 公司 314 48 专利代理师 陈少凌 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 三维模型的自适应补偿方法及系统 (57)摘要 本发明提供一种三维模型的自适应补偿方 法及系统， 涉及机械加工技术领域， 包括： 步骤 S1： 建立理论模型， 将理论模型离散成理论ST L模 型； 步骤S2： 提取理论模型的型面曲面， 计算理论 STL模型中每个点到理论型面的法向距离； 步骤 S3： 扫描实际工件， 获得工件实际型面和定位点； 步骤S4： 将理论STL模型中每个点补偿到实 际型 面上； 步骤S5： 计算补偿后每个点在实际型面上 的法向； 步骤S6： 将补偿后的每个点按法向偏置 一定距离得到实际点， 该距离等于步骤S2 计算的 距离； 步骤7： 组合实际点， 生成实际STL模型。 本 发明能够直观反映出实际工件的形变， 并解决蒙 皮加工仿真时无法对真实形变加工预校验的问 题。 权利要求书3页 说明书5页 附图3页 CN 115408785 A 2022.11.29 CN 115408785 A 1.一种三维模型的自适应补偿方法， 其特 征在于， 包括： 步骤S1： 使用CAD软件创建理论模型， 将理论模型离 散成理论STL模型； 步骤S2： 提取理论模型的型面曲面， 计算理论STL模型中每个点到理论型面的法向距 离； 步骤S3： 扫描实际工件， 获得工件实际型面和定位 点； 步骤S4： 将理论STL模型中每 个点补偿到实际型面上； 步骤S5： 计算补偿后每 个点在实际型面上的法向； 步骤S6： 将补偿后的每个点按法向偏置一定距离得到实际点， 该距离等于步骤S2计算 的距离； 步骤S7： 组合实际点， 生成实际STL模型。 2.根据权利要求1所述的三维模型的自适应补偿方法， 其特征在于， 所述步骤S1具体包 括： 理论模型由若干个参数曲面组合而成， 对于每个参数曲面， 设其从参数域到空间域的 映射函数为f(u,v)， 则参数域定义域内一点P(up,vp)通过映射函数变换得到曲面上的三维 点P(xp,yp,zp)＝f(up,vp)； 针对每个参数曲面， 在f(u,v)域内， 取得一组点集， 通过Del aunay算法划分为平面三角 网格， 再通过映射 函数变换 得到三维三角网格， 组合 一组三角网格生成理论STL模型。 3.根据权利要求1所述的三维模型的自适应补偿方法， 其特征在于， 所述步骤S2包括： 生成STL模型后， 一级一级循环遍历该STL模型 里的facet、 l oop， 拿到所有ver tex； 其中， 型面指的蒙皮零件的加工面或背板面， 也是参数曲面， 用CAD软件中的功能提出 来。 4.根据权利要求1所述的三维模型的自适应补偿方法， 其特征在于， 所述步骤S3包括： 通过在工件上打孔， 然后用线激光扫描该孔， 计算出孔中心， 就得到了实际定位点坐标， 相 应的在理论模型的相同位置也标识出两个点， 该两点 就是理论定位 点。 5.根据权利要求1所述的三维模型的自适应补偿方法， 其特征在于， 所述步骤S5包括： 实际型面也是参数曲面， 由线激光扫描 出的点云在CAD软件中生成， 参数曲面的法向计算方 法如下： 设参数曲面 Σ方程： x＝x(u,v),y＝y(u,v),z＝z(u,v) 求(u,v)对应点p(x,y,z)处的法向量T(i,j,k)； 固定v， 得到一条关于u的曲线， 它在 p处的切向量 为： 固定u， 得到一条关于v的曲线， 它在 p处的切向量 为： 则点p在曲面Σ处的法向量 为两切向量叉乘： Tp＝Tu×Tv权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115408785 A 2其中， x、 y、 z表示点p的坐标； u、 v表示p点在参数曲面Σ上的坐标； Tu、 Tv分别表示p在u、 v 方向上的切向量， Tp表示点P在参数曲面 Σ上的法向量， i、 j、 k分别表示Tp的向量值。 6.一种三维模型的自适应补偿系统， 其特 征在于， 包括： 模块M1： 使用CAD软件创建理论模型， 将理论模型离 散成理论STL模型； 模块M2： 提取理论模型的型面曲面， 计算理论STL模型中每个点到理论型面的法向距 离； 模块M3： 扫描实际工件， 获得工件实际型面和定位 点； 模块M4： 将理论STL模型中每 个点补偿到实际型面上； 模块M5： 计算补偿后每 个点在实际型面上的法向； 模块M6： 将补偿后的每个点按法向偏置一定距离得到实际点， 该距离等于步骤S2计算 的距离； 模块M7： 组合实际点， 生成实际STL模型。 7.根据权利要求6所述的三维模型的自适应补偿系统， 其特 征在于， 所述模块M1包括： 理论模型由若干个参数曲面组合而成， 对于每个参数曲面， 设其从参数域到空间域的 映射函数为f(u,v)， 则参数域定义域内一点P(up,vp)通过映射函数变换得到曲面上的三维 点P(xp,yp,zp)＝f(up,vp)； 针对每个参数曲面， 在f(u,v)域内， 取得一组点集， 通过Del aunay算法划分为平面三角 网格， 再通过映射 函数变换 得到三维三角网格， 组合 一组三角网格生成理论STL模型。 8.根据权利要求6所述的三维模型的自适应补偿系统， 其特征在于， 所述模块M2包括： 生成STL模型后， 一级一级循环遍历该STL模型 里的facet、 l oop， 拿到所有ver tex； 其中， 型面指的蒙皮零件的加工面或背板面， 也是参数曲面， 用CAD软件中的功能提出 来。 9.根据权利要求6所述的三维模型的自适应补偿系统， 其特征在于， 所述模块M3包括： 通过在工件上打孔， 然后用线激光扫描该孔， 计算出孔中心， 就得到了实际定位点坐标， 相 应的在理论模型的相同位置也标识出两个点， 该两点 就是理论定位 点。 10.根据权利要求6所述的三维模型的自适应补偿系统， 其特征在于， 所述模块M5包括： 实际型面也是参数曲面， 由线激光扫描 出的点云在CAD软件中生成， 参数曲面的法向计算方 法如下： 设参数曲面 Σ方程： x＝x(u,v),y＝y(u,v),z＝z(u,v) 求(u,v)对应点p(x,y,z)处的法向量T(i,j,k)； 固定v， 得到一条关于u的曲线， 它在 p处的切向量 为： 固定u， 得到一条关于v的曲线， 它在 p处的切向量 为： 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115408785 A 3