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申请/专利权人：大连理工大学

摘要：本发明提供一种碰撞假人有限元模型的参数化约束变体方法。获取碰撞假人有限元模型的几何尺寸参数与约束特征；获取有限元模型的空间点编号和坐标，将其空间点集转换为可用于约束变体的几何代理模型；选取骨架控制点得到骨架曲线和模型横截面，从而选取模型驱动点，得到可参数化编辑的骨架—横截面变体模板；利用参数化变体模板驱动几何代理模型进行基于径向基函数的参数化约束变体；将变体后的几何代理模型进行尺寸校准，去修正参数化变体模板，得到精度达标的几何代理模型；将变体后代理几何模型中的空间坐标点通过映射关系，更新碰撞假人有限元模型中的相关几何信息，对模型其他信息进行重用，实现碰撞假人有限元模型的参数化约束变体。

主权项：1.一种碰撞假人有限元模型的参数化约束变体方法，其特征在于，步骤如下：步骤一、进行碰撞假人有限元模型几何结构的模型理解，获取模型的几何尺寸参数与约束特征，根据有限元模型的数据结构，读取有限元模型的几何信息，获取有限元模型的空间点编号和坐标，将其空间点集转换为可用于约束变体的几何代理模型；步骤1.1、确定模型包含的约束关系及几何尺寸参数；步骤1.2、将步骤1.1得到的约束关系用模型上的点表示，按照各个约束关系提取其空间点几何信息，即空间点在模型中的编号和坐标数据，得到模型约束控制点集；步骤1.3、将步骤1.1得到的几何尺寸参数用模型上的点表示，按照参数分别提取其空间点几何信息，包含空间点的编号和坐标数据，得到模型几何尺寸参数驱动点集；步骤1.4、提取碰撞假人有限元模型的几何信息，仿真模型中的几何信息为包含的全部空间点，即为模型的点集信息，对模型的点集信息进行读取，获取模型文件中点集信息的标识符号，根据表示符号提取模型包含的空间点的信息数据，空间点的信息数据包括空间点的编号以及该点的空间坐标值；步骤1.5、将步骤1.4提取得到的空间点集的信息数据转换成几何代理模型，几何代理模型不包含有限元模型拓扑关系与物理属性，仅包含空间点集信息；步骤二、根据模型整体走势选取骨架控制点得到骨架曲线，根据模型几何尺寸参数与约束特征，选取模型横截面，结合骨架曲线和横截面位置选取模型驱动点，描述模型几何尺寸参数与约束特征，得到可参数化编辑的骨架—横截面变体模板；步骤2.1、根据步骤1.2得到的模型约束控制点集和步骤1.3得到的几何尺寸参数驱动点集的空间位置以及模型的整体结构综合考虑，选择有限个点创建骨架曲线；要求骨架曲线满足：曲线方向反映模型整体趋势，曲线位置尽可能位于模型中间反映物体的整体结构，骨架曲线采用三次B样条曲线进行拟合；对骨架曲线进行等弧长或等参数采样得到模型骨架曲线的型值点集，型值点集包含型值点编号和型值点坐标，得到骨架曲线模板；为避免型值点数量或位置与横截面位置存在误差，手动修改部分型值点实现对模型骨架曲线的修正，得到初始骨架曲线模板；步骤2.2、完成骨架曲线模板的提取后，调整骨架曲线的控制点实现对骨架曲线形状和长度的参数化编辑，得到参数化骨架曲线模板；步骤2.3、根据步骤1.2得到的模型约束控制点集和步骤1.3得到的几何尺寸参数驱动点集的空间位置以及模型的整体结构综合考虑，在步骤2.1得到的骨架曲线模板基础上，选择骨架曲线多个型值点位置提取横截面模板以描述模型的几何轮廓与内部结构；横截面中心点的位置为所在型值点的位置，截面法线方向为曲线切线方向；横截面选择驱动点需要满足：准确反映模型形状和特征，准确描述模型的参数；单个横截面模板由表达模型轮廓以及内部结构的驱动点构成，根据模型骨架曲线的型值点和横截面的法线向量，计算出当前横截面的驱动点在横截面局部坐标系中的相对坐标，得到包含截面特征和骨架曲线型值点编号的初始横截面模板；步骤2.4、将步骤1.1中的模型包含的几何尺寸参数和约束关系与步骤2.3得到的初始横截面模板进行匹配，实现横截面模板的参数化编辑，获得参数化横截面模板；步骤2.5、将步骤2.3中的初始横截面模板与步骤2.1中的初始骨架曲线模板进行匹配，得到模型的初始骨架—横截面变体模板；步骤2.6、将步骤2.4得到的参数化横截面模板与步骤2.2得到参数化骨架曲线模板进行匹配，得到驱动几何代理模型进行约束变体的参数化骨架—横截面变体模板；步骤三、利用参数化骨架—横截面变体模板驱动几何代理模型进行基于径向基函数的参数化约束变体；步骤3.1、将步骤1.5获得的几何代理模型与步骤2.5得到的参数化骨架—横截面变体模板置于相同坐标系下，实现模型与模板的匹配；步骤3.2、对步骤2.5得到的参数化骨架—横截面变体模板进行参数编辑，输入目标尺寸，得到包含目标尺寸的骨架—横截面变体模板；步骤3.3、根据步骤2.3得到的初始横截面变体模板与步骤3.2包含目标尺寸的骨架—横截面变体模板计算横截面上驱动点坐标的位移偏移量，利用局部约束变体的方法计算几何代理模型空间点的偏移矩阵，计算空间点坐标变化，得到局部约束变体的几何代理模型；步骤3.4、根据步骤2.1得到的初始骨架曲线模板与步骤3.2包含目标尺寸的骨架—横截面变体模板，根据横截面模板所在型值点的位移偏移量，计算全局变体横截面空间坐标与步骤3.3得到的局部约束变体空间点的偏移矩阵，计算空间点坐标变化，得到全局约束变体的几何代理模型；步骤四、将变体后的几何代理模型进行尺寸校准，利用尺寸校准的结果去修正参数化变体模板，得到几何尺寸精度达标的几何代理模型；步骤4.1、对全局约束变体的几何代理模型进行几何尺寸参数测量，根据步骤1.3几何尺寸参数驱动点编号索引得到全局约束变体后几何尺寸参数驱动点集坐标信息，得到全局约束变体后几何尺寸；步骤4.2、根据步骤4.1得到的全局约束变体后几何尺寸与步骤3.2输入的目标尺寸进行对比，得到约束变体后的几何尺寸误差；步骤4.3、根据步骤4.2得到的几何尺寸误差，根据误差调整骨架—横截面变体模板输入的参数，得到修正后的骨架—横截面模板；步骤4.4、将步骤4.3得到的修正后的骨架—横截面模板进行步骤3.3的局部约束变体和步骤3.4的全局约束变体，得到尺寸修正的几何代理模型；步骤4.5、重复4.1到步骤4.4，进行迭代优化，当几何尺寸精度满足要求时，得到最终的几何代理模型；步骤五、将变体后代理几何模型中的空间坐标点通过映射关系，更新碰撞假人有限元模型中的相关几何信息，对模型其他信息进行重用，与此同时保证有限元模型拓扑信息与特征约束不变，实现碰撞假人有限元模型的参数化约束变体；步骤5.1、根据步骤1.5得到的几何代理模型与步骤4.5得到的尺寸修正的几何代理模型包含的空间点编号一致性，进行空间点的一一对应；步骤5.2、根据空间点编号在碰撞假人有限元模型文件几何信息部分进行索引，更新对应点的坐标值；步骤5.3、约束变体前后，保持碰撞假人有限元模型的拓扑信息和物理属性不变；步骤5.4、对初始的碰撞假人有限元模型进行数据更新，完成参数化约束变体的碰撞假人有限元模型。

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