三維板形動(dòng)態(tài)仿真方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三維板形動(dòng)態(tài)仿真方法，屬于三維可視化【技術(shù)領(lǐng)域】。該方法根據(jù)實(shí)時(shí)采集的板形數(shù)據(jù)，利用張量積均勻B樣條方法實(shí)時(shí)構(gòu)建出板材的三維板形曲面，首先根據(jù)初始的若干組板材橫截面板型數(shù)據(jù)，利用張量積均勻B樣條方法構(gòu)建出初始三維板形曲面；然后對(duì)于后續(xù)的每一組板材橫截面板型數(shù)據(jù)，利用遞推最小二乘法或者改進(jìn)的遞推最小二乘法計(jì)算控制點(diǎn)矩陣，并進(jìn)而實(shí)現(xiàn)三維板形曲面的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)擬合。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明能夠在線、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地動(dòng)態(tài)再現(xiàn)三維板形。
【專利說明】三維板形動(dòng)態(tài)仿真方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種三維板形動(dòng)態(tài)仿真方法，根據(jù)實(shí)時(shí)采集的板形數(shù)據(jù)，利用張量積均勻B樣條方法實(shí)時(shí)構(gòu)建出板材的三維板形曲面，屬于三維可視化【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在板帶材生產(chǎn)過程中(例如帶鋼軋制、鋁合金板材生產(chǎn)等)，為了保障板形質(zhì)量，現(xiàn)場(chǎng)操作人員需要密切關(guān)注板形檢測(cè)儀實(shí)時(shí)采集到的板形數(shù)據(jù)，從中分辨出有價(jià)值的信息，據(jù)此適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)軋機(jī)工藝參數(shù)，減少不合格的板材產(chǎn)品。如何將實(shí)時(shí)采集到的板形數(shù)據(jù)高效直觀地展示給現(xiàn)場(chǎng)操作人員，以便操作人員實(shí)施更加可靠的控制與決策，是板材生產(chǎn)過程中的一個(gè)重要需求。傳統(tǒng)板形數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)顯示技術(shù)大都用二維柱狀圖將板形數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)顯示出來。這種板形顯示技術(shù)雖然具有速度快、實(shí)時(shí)性高等優(yōu)點(diǎn)，但顯示畫面不夠直觀，而且難以復(fù)現(xiàn)復(fù)雜的板形缺陷，目前已很難滿足現(xiàn)場(chǎng)操作人員對(duì)板形控制的需求。
[0003]三維板形可視化技術(shù)具備更強(qiáng)的信息表達(dá)能力，能更高效和直觀地顯示板形檢測(cè)儀采集到的板形數(shù)據(jù)。現(xiàn)有的三維板形可視化技術(shù)有:基于平面視景的板形顯示方法和三維曲面顯示方法。基于平面視景的板形圖是在二維平面上增加色彩映射，通過色彩映射在二維平面中將不同的板形應(yīng)力值用不同顏色表示，即對(duì)平面進(jìn)行著色。三維曲面圖是將各個(gè)時(shí)刻板形檢測(cè)儀采集到的板形數(shù)據(jù)利用可視化軟件直接顯示出來。
[0004]基于平面視 景的板形圖是生產(chǎn)中實(shí)際采用的方法，現(xiàn)場(chǎng)操作人員必須結(jié)合動(dòng)態(tài)顯示板形數(shù)據(jù)的二維柱狀圖才能識(shí)別出板形缺陷，這不僅增加了操作人員的工作負(fù)擔(dān)，也降低了識(shí)別板形缺陷的速率。利用可視化軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)的三維曲面圖能夠快速且準(zhǔn)確地直接顯示板形曲面，但其未對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的處理，因此顯示畫質(zhì)粗糙，顯示效果不逼真的缺點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)操作人員難以根據(jù)此三維曲面快速識(shí)別出板形缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有三維板形可視化技術(shù)所存在的不足，提供一種三維板形動(dòng)態(tài)仿真方法，能夠在線、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地動(dòng)態(tài)再現(xiàn)三維板形。
[0006]本發(fā)明的三維板形動(dòng)態(tài)仿真方法，根據(jù)實(shí)時(shí)采集的板形數(shù)據(jù)，利用張量積均勻B樣條方法實(shí)時(shí)構(gòu)建出板材的三維板形曲面，所述構(gòu)建三維板形曲面包括以下步驟:
[0007]步驟1、根據(jù)初始的1?組板材橫截面板型數(shù)據(jù)，k0為大于等于3的整數(shù)，利用張量積均勻B樣條方法構(gòu)建出初始三維板形曲面；
[0008]步驟2、對(duì)于此后采集的第k組板材橫截面板型數(shù)據(jù)，k = k0+l, k0+2,…，計(jì)算板材寬度方向上的控制點(diǎn)向量dk以及板材行進(jìn)方向的均勻B樣條曲線的節(jié)點(diǎn)矢量ty:
[0009]若yk〈ty (η)，則節(jié)點(diǎn)矢量ty保持不變，η為板材行進(jìn)方向上的控制點(diǎn)個(gè)數(shù)，即if1的維數(shù)，ty(n)為節(jié)點(diǎn)矢量ty中滿足ty(n-l) ( yk_!<ty (η)的節(jié)點(diǎn)；
[0010]若yk≤ty(n),則令η = n+l,ty(n+l2) = ty (n+l2_l)+b,使得 ty (n_l) ^ yk-!<ty (n)；[0011]其中，e廠為前k-l組板形數(shù)據(jù)的B樣條曲面控制點(diǎn)矩陣Clri的第i個(gè)列向量，Yk
為第k組板材橫截面板形數(shù)據(jù)在帶鋼行進(jìn)方向上的坐標(biāo)值，b為節(jié)點(diǎn)矢量ty的節(jié)點(diǎn)間距，I2為板材行進(jìn)方向上B樣條基函數(shù)的次數(shù)；
[0012]步驟3、根據(jù)控制點(diǎn)dk、節(jié)點(diǎn)矢量ty，以及控制點(diǎn)矩陣Clri，遞推計(jì)算前k組板材數(shù)據(jù)的曲面控制點(diǎn)矩陣Ck:
[0013]根據(jù)步驟2中ty是否有增加節(jié)點(diǎn)，分為以下兩種情況計(jì)算控制點(diǎn)矩陣Ck:
[0014]第一種情況:ty沒有增加節(jié)點(diǎn)時(shí)，曲面控制點(diǎn)的個(gè)數(shù)保持不變，采用遞推最小二乘
法分別計(jì)算曲面控制點(diǎn)矩陣Ck的各個(gè)列向量4:
[0015]Cf =C^+PAidl^bkCr)
[0016]其中，Cliik為控制點(diǎn)向量dk的第i個(gè)控制點(diǎn)，Pk為遞推中間量，其表達(dá)式為
[0017]
【權(quán)利要求】
1.一種三維板形動(dòng)態(tài)仿真方法，根據(jù)實(shí)時(shí)采集的板形數(shù)據(jù)，利用張量積均勻B樣條方法實(shí)時(shí)構(gòu)建出板材的三維板形曲面，其特征在于，所述構(gòu)建三維板形曲面包括以下步驟: 步驟1、根據(jù)初始的&組板材橫截面板型數(shù)據(jù)力大于等于3的整數(shù)，利用張量積均勻B樣條方法構(gòu)建出初始三維板形曲面； 步驟2、對(duì)于此后采集的第々組板材橫截面板型數(shù)據(jù)，i = A0+1為+ 2,…，計(jì)算板材寬度方向上的控制點(diǎn)向量4以及板材行進(jìn)方向的均勻B樣條曲線的節(jié)點(diǎn)矢量: 若7“ ?,(?)，則節(jié)點(diǎn)矢量?,保持不變，《為板材行進(jìn)方向上的控制點(diǎn)個(gè)數(shù)，即的維數(shù)，tyifl)為節(jié)點(diǎn)矢量ty中滿足( JV1的節(jié)點(diǎn)；
若Ti ≥ ?,(/7),則令/7=/7+1, ?,(/?42)=?, (/7+72-1)+/7,使得 ?,(/7-1) yk_x < tyifl); 其中，ef1為前左-1組板形數(shù)據(jù)的B樣條曲面控制點(diǎn)矩陣Ck'的第i個(gè)列向量，Ti為第k組板材橫截面板形數(shù)據(jù)在帶鋼行進(jìn)方向上的坐標(biāo)值4為節(jié)點(diǎn)矢量ty的節(jié)點(diǎn)間距，72為板材行進(jìn)方向上B樣條基函數(shù)的次數(shù)； 步驟3、根據(jù)控制點(diǎn) <、節(jié)點(diǎn)矢量ty,以及控制點(diǎn)矩陣，遞推計(jì)算前A組板材數(shù)據(jù)的曲面控制點(diǎn)矩陣G: 根據(jù)步驟2中?,是否有增加節(jié)點(diǎn)，分為以下兩種情況計(jì)算控制點(diǎn)矩陣G: 第一種情況沒有增加節(jié)點(diǎn)時(shí)，曲面控制點(diǎn)的個(gè)數(shù)保持不變，采用遞推最小二乘法分別計(jì)算曲面控制點(diǎn)矩陣G的各個(gè)列向量<:
2.如權(quán)利要求1所述三維板形動(dòng)態(tài)仿真方法，其特征在于，該方法還包括: 步驟5、根據(jù)橫截面板型數(shù)據(jù)的不同對(duì)重構(gòu)出的三維板形曲面進(jìn)行不同顏色的填充。
3.如權(quán)利要求1或2所述三維板形動(dòng)態(tài)仿真方法，其特征在于，所述板材為帶鋼。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103984825SQ201410214716
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】陸寧云, 姜斌, 曾水林 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)