一种智能阅读家具的计算机辅助三维建模方法及系统

技术领域

本发明属于家具辅助设计技术领域，具体涉及一种智能阅读家具的计算机辅助三维建模方法及系统。

背景技术

智能阅读家具是传统家具和现在电子设备相结合的产物，但是由于长时间的使用电子设备，如果智能阅读家具所在的阅读设备区域的散热位置不佳或者散热位置出现叠加现象会造成局部热积聚现象，从而导致家具和所嵌入的电子设备的寿命缩短或散热效率降低，由于家具的材质一般包括木质、塑料、油漆的组成部件如果长时间暴露在较高温度下或者长时间局部的热失衡，家具容易造成局部掉漆、干裂、翘曲、变形等比较麻烦的问题，以至于会导致按照三维模型生产的产品的整体导致热态安全性能的下降。

针对于此，现有技术中国专利申请号：CN201710148855.2和中国专利申请号：CN201710148885.3的发明专利，利用流体的对流换热计算准则关联式，建立结构体不同内部边界上的热平衡方程，获得结构体的三维表面温度场分布、内部边界上的热平衡方程、壁面内部局部温度，能够计算结构体复杂并且含有内部冷却通道，获得结构体的受热表面温度、内部边界上的热平衡方程、壁面内部局部温度。但是，由于智能阅读家具的热平衡是设置在阅读设备区域的阅读设备长时间使用所产生的热积聚，并且这些方法智能计算受热表面温度、内部的壁面温度，所以依然无法在设计阶段准确的计算出该区域热平衡的潜在风险，因此，如何消除局部热积聚现象，避免局部的热失衡，提升热态安全性能是这类家具的计算机辅助设计过程中的一大难题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种智能阅读家具的计算机辅助三维建模方法及系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供一种智能阅读家具的计算机辅助三维建模方法，所述方法包括以下步骤：

S100，获取智能阅读家具的三维模型；

S200，将三维模型导入有限元分析软件，以三维模型作为待分析模型；

S300，对待分析模型划分有限元网格并进行瞬态热分析获取温度场分布图；

S400，将温度场分布图灰度化，依次计算各个阅读设备区域的温度适配度；

S500，依次遍历各个阅读设备区域，将各个温度适配度小于阈值的阅读设备区域在待分析模型上整体微调移动获得调整后的三维模型。

进一步地，在S100中，所述智能阅读家具的三维模型为通过Blender软件、MAYA软件、3ds max软件中任意一种三维建模软件对传统家具进行三维建模获得的三维模型后在其上设置阅读设备的三维模型从而得到的智能阅读家具的三维模型，其中，所述智能阅读家具为传统家具和阅读设备的结合体，是设置有阅读设备的传统家具，传统家具包括书柜、书桌，阅读设备包括显示器、液晶屏、平板电脑、智能摄像头。

优选地，在S100中，所述智能阅读家具的三维模型为通过三维扫描仪对智能阅读家具进行扫描得到的三维模型，其中，所述智能阅读家具为传统家具和阅读设备的结合体，是设置有阅读设备的传统家具，传统家具包括书柜、书桌，阅读设备包括显示器、液晶屏、平板电脑、智能摄像头。

进一步地，在S200中，有限元分析软件包括ABAQUS软件、ANSYS软件、MSC软件。

进一步地，在S300中，对待分析模型划分有限元网格并进行瞬态热分析获取温度场分布图的方法为：根据智能阅读家具的材料结构建立待分析模型的有限元分析模型并划分有限元网格；通过任意拉格朗日—欧拉法对所述有限元分析模型进行结构网格重构，获取重构后有限元分析模型的网格集合的温度场，从而得到温度场分布图。

优选地，在S300中，对待分析模型划分有限元网格并进行瞬态热分析获取温度场分布图的方法为：根据利用有限元分析软件建立待分析模型的三维热场模型，设置材料参数和载荷条件，进行瞬态热分析获取温度场分布图，并获取嵌入阅读设备的位置的温度的瞬时值和随时间变化的曲线。

其中，所述阅读设备区域为待分析模型上设置阅读设备的区域。

进一步地，在S400中，将温度场分布图灰度化，依次计算各个阅读设备区域的温度适配度的方法包括以下步骤：

S401，将温度场分布图灰度化获得温度场灰度图，通过边缘检测算子对温度场灰度图进行边缘检测获取各个由边缘线构成的图像子区域，标注出设置有阅读设备的图像子区域作为阅读设备区域，或者，对各个图像子区域霍夫直线检测，筛选出存在直线并且面积小于所有图像子区域面积的平均值的图像子区域作为阅读设备区域；令温度场灰度图中阅读设备区域构成的集合为Device={Device

S402，在i1的取值范围内，计算Device

进一步地，在S402中，计算Device

根据温度场分布图获取Device

获取Device

；

其中，Temp()函数表示取有限元网格的温度值的函数；N3为集合Edge

或者，计算Device

,

其中，Temp()函数表示取有限元网格的温度值的函数；N3为集合Edge

（其优点为：以上的温度适配度计算方法，在外界温度和家具内部的平均温度的温差较大时，能减少潜在的温度适配度失真现象，提高温度适配度的灵敏度）。

进一步地，在S500中，所述阈值为温度场分布图中所有的阅读设备区域的温度适配度的平均值。

优选地，在S500中，所述阈值为与当前的阅读设备区域距离最近的阅读设备区域的温度适配度和与当前的阅读设备区域距离最远的阅读设备区域的温度适配度的平均值。

进一步地，在S500中，将各个温度适配度小于阈值的阅读设备区域在待分析模型上整体微调移动获得调整后的三维模型的方法包括以下步骤：

以待分析模型中各个温度适配度小于阈值的阅读设备区域构成集合DevPre={DPre

依次遍历集合DevPre中将各个DPre

按照集合DevPre中温度适配度与DPre

在待分析模型上将DPre

在依次遍历集合DevPre中将各个DPre

优选地，在S500中，将调整后的三维模型上空洞的位置以调整后的三维模型的平均厚度进行填补修复。

优选地，在S500中，还包括：将调整后的三维模型上的所有阅读设备区域进行增厚或者磨平处理。

本发明还提供了一种智能阅读家具的计算机辅助三维建模系统，所述一种智能阅读家具的计算机辅助三维建模系统包括：处理器、存储器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述一种智能阅读家具的计算机辅助三维建模方法中的步骤，所述一种智能阅读家具的计算机辅助三维建模系统可以运行于桌上型计算机、笔记本电脑、掌上电脑及云端数据中心等计算设备中，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器、服务器集群，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：

三维模型导入单元，用于获取智能阅读家具的三维模型；

有限元分析单元，用于将三维模型导入有限元分析软件，以三维模型作为待分析模型；

瞬态热分析单元，用于对待分析模型划分有限元网格并进行瞬态热分析获取温度场分布图；

适配度计算单元，用于将温度场分布图灰度化，依次计算各个阅读设备区域的温度适配度；

模型调整单元，用于依次遍历各个阅读设备区域，将各个温度适配度小于阈值的阅读设备区域在待分析模型上整体微调移动获得调整后的三维模型。

本发明的有益效果为：本发明提供一种智能阅读家具的计算机辅助三维建模方法及系统，能够快速的分析出有限元网格在温度值可能连续扩散的情况下局部热积聚导致的失去热平衡的衡量尺度，从而判断整个温度场分布图中的阅读设备区域是否会对整体的热平衡造成压力，不但能够实现两个阅读设备区域之间相对的热平衡，降低区域热平衡的潜在风险，而且能提高按照调整后的三维模型生产的智能阅读家具嵌入的电子设备的寿命或电热效率。

附图说明

通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本发明的上述以及其他特征将更加明显，本发明附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中：

图1所示为一种智能阅读家具的计算机辅助三维建模方法的流程图；

图2所示为一种智能阅读家具的计算机辅助三维建模系统结构图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示为一种智能阅读家具的计算机辅助三维建模方法的流程图，下面结合图1来阐述根据本发明的实施方式的一种智能阅读家具的计算机辅助三维建模方法，所述方法包括以下步骤：

S100，获取智能阅读家具的三维模型；

S200，将三维模型导入有限元分析软件，以三维模型作为待分析模型；

S300，对待分析模型划分有限元网格并进行瞬态热分析获取温度场分布图；

S400，将温度场分布图灰度化，依次计算各个阅读设备区域的温度适配度；

S500，依次遍历各个阅读设备区域，将各个温度适配度小于阈值的阅读设备区域在待分析模型上整体微调移动获得调整后的三维模型。

进一步地，在S100中，所述智能阅读家具的三维模型为通过Blender软件、MAYA软件、3ds max软件中任意一种三维建模软件对传统家具进行三维建模获得的三维模型后在其上设置阅读设备的三维模型从而得到的智能阅读家具的三维模型，其中，所述智能阅读家具为传统家具和阅读设备的结合体，是设置有阅读设备的传统家具，传统家具包括书柜、书桌，阅读设备包括显示器、液晶屏、平板电脑、智能摄像头。

优选地，在S100中，所述智能阅读家具的三维模型为通过三维扫描仪对智能阅读家具进行扫描得到的三维模型，其中，所述智能阅读家具为传统家具和阅读设备的结合体，是设置有阅读设备的传统家具，传统家具包括书柜、书桌，阅读设备包括显示器、液晶屏、平板电脑、智能摄像头。

进一步地，在S200中，有限元分析软件包括ABAQUS软件、ANSYS软件、MSC软件。

进一步地，在S300中，对待分析模型划分有限元网格并进行瞬态热分析获取温度场分布图的方法为：根据智能阅读家具的材料结构建立待分析模型的有限元分析模型并划分有限元网格；通过任意拉格朗日—欧拉法对所述有限元分析模型进行结构网格重构，获取重构后有限元分析模型的网格集合的温度场，从而得到温度场分布图。

优选地，在S300中，对待分析模型划分有限元网格并进行瞬态热分析获取温度场分布图的方法为：根据利用有限元分析软件建立待分析模型的三维热场模型，设置材料参数和载荷条件，进行瞬态热分析获取温度场分布图，并获取嵌入阅读设备的位置的温度的瞬时值和随时间变化的曲线。

其中，所述阅读设备区域为待分析模型上设置阅读设备的区域。

进一步地，在S400中，将温度场分布图灰度化，依次计算各个阅读设备区域的温度适配度的方法包括以下步骤：

S401，将温度场分布图灰度化获得温度场灰度图，通过边缘检测算子对温度场灰度图进行边缘检测获取各个由边缘线构成的图像子区域，标注出设置有阅读设备的图像子区域作为阅读设备区域，或者，对各个图像子区域霍夫直线检测，筛选出存在直线并且面积小于所有图像子区域面积的平均值的图像子区域作为阅读设备区域；令温度场灰度图中阅读设备区域构成的集合为Device={Device

S402，在i1的取值范围内，计算Device

进一步地，在S402中，计算Device

根据温度场分布图获取Device

获取Device

；

其中，Temp()函数表示取有限元网格的温度值的函数；N3为集合Edge

或者，计算Device

,

其中，Temp()函数表示取有限元网格的温度值的函数；N3为集合Edge

（其优点为：在外界温度和家具内部的平均温度的温差较大时，能减少潜在的温度适配度失真现象，提高温度适配度的灵敏度）。

进一步地，在S500中，所述阈值为温度场分布图中所有的阅读设备区域的温度适配度的平均值。

优选地，在S500中，所述阈值为与当前的阅读设备区域距离最近的阅读设备区域的温度适配度和与当前的阅读设备区域距离最远的阅读设备区域的温度适配度的平均值。

进一步地，在S500中，将各个温度适配度小于阈值的阅读设备区域在待分析模型上整体微调移动获得调整后的三维模型的方法包括以下步骤：

以待分析模型中各个温度适配度小于阈值的阅读设备区域构成集合DevPre={DPre

依次遍历集合DevPre中将各个DPre

按照集合DevPre中温度适配度与DPre

在待分析模型上将DPre

在依次遍历集合DevPre中将各个DPre

优选地，在S500中，将调整后的三维模型上空洞的位置以调整后的三维模型的平均厚度进行填补修复。

优选地，在S500中，还包括：将调整后的三维模型上的所有阅读设备区域进行增厚或者磨平处理。

本发明的实施例提供的一种智能阅读家具的计算机辅助三维建模系统，如图2所示，该实施例的一种智能阅读家具的计算机辅助三维建模系统包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种智能阅读家具的计算机辅助三维建模方法实施例中的步骤，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：

三维模型导入单元，用于获取智能阅读家具的三维模型；

有限元分析单元，用于将三维模型导入有限元分析软件，以三维模型作为待分析模型；

瞬态热分析单元，用于对待分析模型划分有限元网格并进行瞬态热分析获取温度场分布图；

适配度计算单元，用于将温度场分布图灰度化，依次计算各个阅读设备区域的温度适配度；

模型调整单元，用于依次遍历各个阅读设备区域，将各个温度适配度小于阈值的阅读设备区域在待分析模型上整体微调移动获得调整后的三维模型。

所述一种智能阅读家具的计算机辅助三维建模系统包括：处理器、存储器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种智能阅读家具的计算机辅助三维建模方法实施例中的步骤，所述一种智能阅读家具的计算机辅助三维建模系统可以运行于桌上型计算机、笔记本电脑、掌上电脑及云端数据中心等计算设备中，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器、服务器集群。

所述一种智能阅读家具的计算机辅助三维建模系统可以运行于桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备中。所述一种智能阅读家具的计算机辅助三维建模系统，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是一种智能阅读家具的计算机辅助三维建模系统的示例，并不构成对一种智能阅读家具的计算机辅助三维建模系统的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种智能阅读家具的计算机辅助三维建模系统还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器 (Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列 (Field-Programmable Gate Array，FPGA) 或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种智能阅读家具的计算机辅助三维建模系统运行系统的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种智能阅读家具的计算机辅助三维建模系统可运行系统的各个部分。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述一种智能阅读家具的计算机辅助三维建模系统的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序（比如声音播放功能、图像播放功能等）等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据（比如音频数据、电话本等）等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card, SMC），安全数字（Secure Digital, SD）卡，闪存卡（Flash Card）、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。