一种无人机外形的参数化绘制方法及相关装置

本发明属于飞行器外形设计，特别涉及一种无人机外形的参数化绘制方法及相关装置。

背景技术：

1、无人机外形是开展总体设计和方案设计的基础，是总体布置和结构设计等工作的输入。无人机设计时，受无人机气动及各分系统参数影响，外形需要快速修改迭代，以提高其设计效率。

2、目前，现有传统无人机外形设计的方法是，先基于三维建模软件的造型功能，从造型设计的美观角度出发对无人机进行建模；再通过逆向测绘的方法提取无人机外形用于后续设计。上述现有传统方法获得的无人机外形为非参数化模型，后续外形参数更改时，需从三维造型阶段开始重新修改，导致设计迭代周期较长、效率较低；另外，基于美观角度的三维建模，主观性强且不具备通用性，通常也较难获取高质量的曲面。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种无人机外形的参数化绘制方法及相关装置，以解决现有工业设计领域中从美观角度出发对无人机外形进行建模时存在的迭代周期较长、效率较低以及通用性较差、曲面质量不够高的技术问题。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明第一方面，提供一种无人机外形的参数化绘制方法，包括以下步骤：

4、基于获取的无人机总体尺寸参数，确定关键剖面的站位；

5、基于确定的关键剖面的站位，在三维建模软件中绘制各关键剖面上的控制点；基于各关键剖面上的控制点，绘制得到各关键剖面的轮廓曲线；

6、基于绘制得到的各关键剖面的轮廓曲线，绘制得到多条主轮廓样条曲线；其中，多条主轮廓样条曲线中至少包括脊线、腹线和腰线；

7、基于各关键剖面的轮廓曲线以及多条主轮廓样条曲线扫掠生成曲面，参数化绘制获得无人机外形。

8、本发明的进一步改进在于，

9、所述无人机总体尺寸参数至少包括不包含起落架和桨叶的无人机本体的长度、宽度和高度。

10、本发明的进一步改进在于，

11、所述关键剖面至少包括机头曲率最大处剖面、机身前部口盖处剖面、机身最大轮廓剖面、机身与尾梁连接剖面和机身尾梁末端剖面。

12、本发明的进一步改进在于，

13、所述基于各关键剖面上的控制点，绘制得到各关键剖面的轮廓曲线的步骤包括：

14、在各个关键剖面中，利用样条线功能连接关键剖面中的所有控制点，绘制得到关键剖面的轮廓曲线。

15、本发明的进一步改进在于，

16、所述基于绘制得到的各关键剖面的轮廓曲线，绘制得到多条主轮廓样条曲线的步骤中，主轮廓样条曲线通过控制点参数化地控制疏密程度，以保证曲率梳平滑。

17、本发明的进一步改进在于，

18、所述基于各关键剖面的轮廓曲线以及多条主轮廓样条曲线扫掠生成曲面，参数化绘制获得无人机外形的步骤包括：

19、基于各关键剖面的轮廓曲线，沿着多条主轮廓样条曲线扫掠生成曲面，参数化绘制获得无人机外形；

20、其中，参数化调节的参量为曲面张度，通过调节曲面使得无人机外形曲面不存在局部凹陷或凸出，无人机外形曲面各处曲率均匀且至少一阶导数连续。

21、本发明的进一步改进在于，

22、所述绘制得到各关键剖面的轮廓曲线的步骤中，关键剖面的轮廓曲线的参数化变量包括控制点坐标、张度系数、切线方向和曲率方向；

23、所述绘制得到多条主轮廓样条曲线的步骤中，主轮廓样条曲线的参数化变量包括控制点坐标、张度系数、切线方向和曲率方向。

24、本发明第二方面，提供一种无人机外形的参数化绘制系统，包括：

25、位置确定模块，用于基于获取的无人机总体尺寸参数，确定关键剖面的站位；

26、第一绘制模块，用于基于确定的关键剖面的站位，在三维建模软件中绘制各关键剖面上的控制点；基于各关键剖面上的控制点，绘制得到各关键剖面的轮廓曲线；

27、第二绘制模块，用于基于绘制得到的各关键剖面的轮廓曲线，绘制得到多条主轮廓样条曲线；其中，多条主轮廓样条曲线中至少包括脊线、腹线和腰线；

28、扫掠模块，用于基于各关键剖面的轮廓曲线以及多条主轮廓样条曲线扫掠生成曲面，参数化绘制获得无人机外形。

29、本发明第三方面，提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上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程序时实现如本发明第一方面中任一项所述的无人机外形的参数化绘制方法。

30、本发明第四方面，提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面中任一项所述的无人机外形的参数化绘制方法。

31、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

32、本发明提供了一种无人机外形的参数化绘制方法，具体是一种基于参数化设计的无人机外形绘制方案，其可高效迭代生成高质量曲面的无人机外形，能够更好地兼顾无人机外形设计的质量与迭代速度，可提高设计阶段的设计效率。进一步具体解释性地，通过引入控制点这种参数化设计技术，能够灵活调整无人机的主轮廓样条曲线、关键剖面的轮廓曲线的张度以及生成的无人机外形曲面的张度和曲率梳，实现对无人机外形特征的精确控制，这种参数化的控制方式使得设计过程更加直观、易于操作，同时也为后续的迭代优化提供了极大的便利；另外，基于控制点的参数化设计，能够快速响应设计参数的调整，实现无人机外形的高效迭代生成，这意味着设计师可以在短时间内尝试多种设计方案，并通过对比分析选择最优方案，从而大大缩短了设计周期。

技术特征：

1.一种无人机外形的参数化绘制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种无人机外形的参数化绘制方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的一种无人机外形的参数化绘制方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的一种无人机外形的参数化绘制方法，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的一种无人机外形的参数化绘制方法，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的一种无人机外形的参数化绘制方法，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的一种无人机外形的参数化绘制方法，其特征在于，

8.一种无人机外形的参数化绘制系统，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7中任一项所述的无人机外形的参数化绘制方法。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的无人机外形的参数化绘制方法。

技术总结本发明属于飞行器外形设计技术领域，公开了一种无人机外形的参数化绘制方法及相关装置；其中，所述无人机外形的参数化绘制方法包括：基于获取的无人机总体尺寸参数，确定关键剖面的站位；基于确定的关键剖面的站位，在三维建模软件中绘制各关键剖面上的控制点，并绘制得到各关键剖面的轮廓曲线；基于绘制得到的各关键剖面的轮廓曲线，绘制得到多条主轮廓样条曲线；基于各关键剖面的轮廓曲线以及多条主轮廓样条曲线扫掠生成曲面，参数化绘制获得无人机外形。本发明技术方案能解决现有技术中从美观角度出发对无人机外形进行建模时存在的迭代周期较长、效率较低以及通用性较差、曲面质量不够高的技术问题。技术研发人员：董益磊,陈新民,徐茂,陈崇斌,肖凯受保护的技术使用者：中国科学院宁波材料技术与工程研究所技术研发日：技术公布日：2024/11/4