(19)中华 人民共和国 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 202111437872.0 (22)申请日 2021.11.30 (71)申请人 武汉理工大 学 地址 430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路 122号 (72)发明人 朱大虎　王周君　庄可佳　 (74)专利代理 机构 武汉科皓知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 42222 代理人 杨宏伟 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种百页轮参数化建模方法 (57)摘要 本发明公开了一种百页轮参数化建模 方法， 首先根据测量百页轮的基体大小、 砂带片尺寸与 数量建立百页轮几何模型； 观 察百页轮砂带片的 表面形貌， 根据磨粒粒度和分布计算磨粒的大小 以及磨粒的分布间距； 基于测量的磨粒大小， 建 立正六面体基体并对其进行随机切割， 获取形状 不规则的多面体磨粒； 任意角度旋转磨粒改变其 初始姿态； 将百页轮几何模型的砂带片的表面划 分为虚拟格子， 使磨粒的中心落在虚拟格子的格 点上； 磨粒在四边形的虚拟格子的两个方向上进 行随机震动， 并把磨粒的高度 移动到实际的出刃 高度； 编写GUI插件， 保证在GUI界面输入相关的 参数后， 自动生成基于磨粒微观形貌的百页轮模 型。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 114117676 A 2022.03.01 CN 114117676 A 1.一种百页轮参数化建模方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤一： 测量百页轮的基 体大小、 砂带片尺寸与数量， 建立百页轮几何模型； 步骤二： 用三维超景深显微仪对百页轮砂带片的表面形貌进行采集， 获取实 际百页轮 砂带片的表面的磨粒 大小、 出刃高度和磨粒分布间距； 步骤三： 基于测量的磨粒的尺寸区间， 建立相应大小的正六面体基体， 对利用随机平面 对正六面体 基体进行切割， 建立若干形状不 规则的多面体磨粒模型； 步骤四： 创建虚拟轴线， 使磨粒绕其旋转任意角， 变换磨粒的初始位姿； 步骤五： 根据步骤二中获得的磨粒在不同方向上的间距， 将百页轮几何模型的砂带片 的外表面划分为若干四边形虚拟格子； 步骤六： 将多面体磨粒模型的中心落在虚拟格子的格点上， 继续调整多面体磨粒模型 的中心位置， 使磨粒在四边形的虚拟格子的格点上随机任意移动， 模拟随机分布； 步骤七： 根据实 际磨粒的出刃高度， 移动磨粒在砂带片的外表面的突出高度使其满足 条件， 完成百页轮模型的建立； 步骤八： 编写GUI插件， 调用GUI插件生成百页轮模型的输入界面， 在GUI界面输入相关 的参数， 自动生成基于磨粒微观形貌的百页轮模型。 2.根据权利要求1所述的一种百页轮参数化建模方法， 其特征在于， 步骤一中， 通过测 量百页轮各部 分的几何尺寸， 建立带有中心 孔内径为d、 外径 为D、 高为h的百页轮基体， 并将 n片宽度为b的砂带片均匀分布在基 体的外围。 3.根据权利要求1所述的一种百页轮参数化建模方法， 其特征在于， 步骤二中， 所述磨 粒大小根据磨粒粒度计算得到， 磨粒大小包括磨粒粒径的最小值和最大值， 所述磨粒 的分 布间距包括宽度方向的横向平均间距和长度方向的纵向平均间距。 4.根据权利要求3所述的一种百页轮参数化建模方法， 其特征在于， 步骤二中， 磨粒粒 径的最小值和最大值计算方式如下： 通过超景深显微仪采集百页轮砂带片的表面形貌， 观察磨粒的形状， 磨粒的尺寸通过 磨粒的粒度获取， 相同粒度的磨粒表示其尺寸位于同一区间内， 其直径dg的分布符合高斯 正态分布， 函数 形式如式： 公式(1)中， A为经验系数； μ为正态分布均 值； σ 为正态分布方差； dmin为磨粒粒径的最小 值； dmax为磨粒粒径的最大值。 通过查询我们所需的粒度值， 即可 得到磨粒尺寸分布区间。 5.根据权利要求,4所述的一种百页轮参数化建模方法， 其特征在于， 步骤三中， 磨粒建 模主要分为以下四个步骤： (1)首先建立边长为dmax的正六面体 基体； (2)以正六面体 基体的中心为球心建立 直径为dmin的虚拟球 体； (3)在虚拟球 体的表面随机 选取N个点；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114117676 A 2(4)用这虚拟球体的N个点位置的切平面对正六面体基体进行切割， 保留包含球心的部 分； 由此得到最小直径为dmin， 最大直径为dmax的位于其粒度对应尺寸区间的磨粒。 6.根据权利要求5所述的一种百页轮参数化建模方法， 其特征在于， 磨粒建模过程中在 虚拟球体的表面选取点数N范围为5 ‑12。 7.根据权利要求5所述的一种百页轮参数化建模方法， 其特征在于， 步骤四中， 变换磨 粒的初始位姿方法如下： 首先定义正六面体基体的中心为磨粒的中心， 然后将多面体磨粒模型的中心坐标进行 随机变换来实现磨粒的位姿在x向、 y向、 z向位置的调整， 具体通过以下方法实现： 以向量 (ax， ay， az)为基准线建立虚拟旋转轴， 对所生成的磨粒进行任意角度的旋转， 向量 坐标为： random.un iform为随机函数。 8.根据权利要求7所述的一种百页轮参数化建模方法， 其特征在于， 步骤六中， 磨粒随 机分布的具体实现过程如下： (1)根据步骤二中计算出的磨粒分布间距， 设置Lr、 Lh分别为磨粒的横向间距和纵向间 距； (2)生成磨粒在两个方向上随机振动的距离为Δ1与Δ2， 其表达式为： (3)把随机生成的不规则磨粒的中心分布到百页轮的砂带片表面虚拟格子的格点上， 并对生成的不规则磨粒进行振动， 则第i片砂带片的第j 颗磨粒的坐标表示为(xij、 yij、 zij)， 其表达式为： θ为相邻两片砂带片之间的夹角， R ′为百叶轮半径， gi为第j颗磨粒在砂带片上格点的行 数， gm为第j颗磨粒在 砂带片上格点的列数， p为砂带片宽度方向磨粒分布数量。 9.根据权利要求1所述的一种百页轮参数化建模方法， 其特征在于， 步骤七中， 根据步 骤一中观测百页轮后统计好的磨粒出刃高度， 移动随机生成的磨粒， 使其与实际磨粒出刃 高度保持一 致。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114117676 A 3