三维鞋样交互设计方法研究

提出了一种在三角网格鞋楦模型上生成三维帮样曲线的离散表示及其交互编辑修改方法。基于改进的能量模型对鞋楦曲面的选择区域进行展平,利用展平过程建立的三维帮面与展平后二维帮面间的拓扑对应关系,实现鞋样曲线在三维空间与二维展平空间的实时关联;所生成的二维帮样曲线以3次非均匀B-spline表示,并以DXF格式输出,便于其他程序调用。算例结果显示,本文方法具有交互性好、实时直观的优点,能够满足基于楦型的帮样交互设计要求。     

曲面展平算法在鞋样设计中的应用

在利用计算机进行皮鞋设计中,帮样展平是其中的重要步骤.论文提出了一种判断由切割线组成的闭合区域,以确定三维面片展平后区域边界的算法.该算法首先将鞋楦曲面离散为三角网格,然后记录切割线穿过的三角面片,运用自动获取或手工选取的区域搜索方式得到闭合区域.论文并将基于能量的弹簧质点系统方法改进后应用于楦面展平.这些方法已用VC 6.0编程实现,提高了皮鞋设计的效率.     

鞋楦面与其展平图间的帮样交互设计

帮样交互设计是制鞋CAD系统中重要的核心技术。在运用逆向工程方法,生成鞋楦及其展平图数字化模型的基础上,研究鞋楦面与其展平图间的帮样交互设计,给出了点的映射算法,对映射结果进行了误差分析,表明完全满足制鞋行业的精度要求。在此基础上,通过曲线的映射,实现了在鞋楦面与其展平图间帮样曲线的交互生成与编辑,给出了应用举例。系统通过UG平台的二次开发实现。     

逆向工程中的鞋楦模型重建与楦面展开

在分析我国制鞋工业现状和发展的基础上,运用逆向工程方法,通过获取鞋楦表面的点云数据和进行点云数据的预处理,建立了鞋楦表面的数字化模型。然后进行楦面展开,从网格划分方式和展开基点位置两方面进行了精度分析,获得了满意的展开样板。运用Imageware逆向工程软件实现了鞋楦模型重建,通过对UG软件的二次开发完成了楦面展开。     

鞋楦三维面形光电自动测量系统

介绍一种在制鞋工业中使用的鞋楦三维面形光电自动测量系统。系统由测量仪主体、微机、软件系统构成。用它对新设计的鞋楦母样,或者大批生产的鞋楦进行自动测量,得到所需的全楦面三维数据和特征部位点尺寸。这一技术的采用将从根本上促进制鞋计算机辅助设计系统和计算机辅助制造系统技术的发展,对于制鞋业整体技术和整体效益的提高具有重要意义。     

有理B样条方法的工程应用

1946年,Schoenberg发表了长篇文章讨论等距节点的逼进问题,最早提出了B样条的概念。二十余年后,Riesenfeld研究了B样条逼近在计算机辅助几何设计中的应用,并于1973年发表了博士论文。随即B样条曲线曲面在几何设计中获得了广泛的应用。翌年,Versprille完成了“有理B样条在计算机辅助设计中的应用”的博士论文,首先研究了有理B样条问题。由于有理B样条方法的独特优点,已为若干系统如SDRC公司的GEOMOD、波音公司的系统以及Evans＆Sutherland公司的PS300智能图形终端等采用,但公开发表的文献很少。为了进一步完善我们正在发展的三维造型系统,使其具有更强的造型功能,并能精确表达园锥曲线、曲面,我们对有理B样条方法作了初步研究,并设计了试验程序。本文根据我们的研究成果依次阐述有理B样条的特点,有理B样条曲线曲面的表达和形状控制,有理B样条曲线和有理Be＇Zier曲线的转换,最后简述当前正在进行的研究。文中也涉及Versprille曾经研究过而很少应用的若干问题。     

基于B样条曲面插值误差控制的内超环面齿轮齿面建模

针对内超环面齿轮齿面数控加工精度难以保证的问题,提出一种基于B样条曲面插值误差控制的内超环面齿轮齿面建模的方法.该方法以内超环面齿轮理论齿面原型为依据,运用B样条曲面构造插值曲面,计算插值曲面片与理论齿面之间的误差.通过插值误差分析,根据误差分布特点,将型值点网格不断细化,获得一组型值点阵,经插值重构后可得到满足精度要求的内超环面齿轮齿廓模型.最后,通过数控加工验证了建模的有效性.基于B样条曲面插值误差控制的内超环面齿轮齿面建模方法为获得高精度的内超环面齿轮实体模型奠定了理论基础.     

B样条曲线曲面降阶综述

B样条曲线曲面的降阶是样条曲线和曲面造型中的关键技术之一,为了实现不同CAD系统之间的数据交换,常用到这一技术,它已成为热点问题,得到越来越多的研究.结合作者在该领域的研究成果,文章综述了近年来国内外专家学者关于B样条曲线曲面的降阶逼近研究的方法、理论成果及实际应用情况,并对各种不同的方法进行了分析比较.     

基于B样条的冠状动脉树骨架三维重建方法

以B样条曲线为基元，根据两幅不同角度的冠脉造影图像重建冠状动脉树的三维骨架。首先采用B样条曲线的“迭代最近点拟合算法”拟合二维血管中心线，由二维控制点计算三维控制点，然后根据曲线拟合误差和对应点匹配误差优化三维B样条控制点，最后得到冠状动脉树三维骨架的B样条描述。利用临床冠脉造影图像进行冠脉树骨架的三维重建实验，结果表明本重建方法比传统方法在重建精度和算法复杂性上都有较大的改善。     

基于三坐标测量数据的点云曲面重构

基于CMM测量数据,针对鼠标数据的特点,进行了边界拟合、特征识别、分片重建、光滑拼接等技术的研究。利用三次B样条拟合边界曲线,利用微分几何方法进行曲面特征的识别与分割,利用拉伸及放样法进行曲面片重构,最后进行曲面片相交、剪裁、过渡完成最终的鼠标模型。     

基于双三次B样条曲面的ZA蜗轮实体建模方法

蜗轮蜗杆传动在各类机械设备的传动系统中应用广泛.蜗轮的齿面是一种复杂的空间曲面,所以在采用有限元方法进行接触分析时,建立准确的蜗轮实体模型是获得正确结果的前题.提出一种基于双三次B样条插值曲面在SolidWorks 中建立蜗轮实体模型的方法：先根据蜗轮齿面理论方程用VC++编程计算一组插值点阵,再反求双三次B样条插值曲面的控制顶点,最后通过ACIS中间文件将所得曲面转入SolidWorks中,完成后续实体建模工作.与已有方法不同,所提方法中插值曲面的精度可以根据需要自由控制,因此不存在系统误差.以一个ZA蜗轮为例给出了计算结果并与已有方法进行了对比.     

C-B样条旋转曲面造型研究

论文提出利用C-B样条来构造工程中常见的旋转曲面。在介绍C-B样条曲线理论的基础上,讨论了圆及椭圆弧的C-B样条表示及用C-B样条构造旋转曲面体的建模方法。构造了形状可调,母线可以包含圆弧、椭圆弧等的旋转曲面。该方法结构简单,造型速度快,形状在一定范围内可调,表示圆弧、椭圆弧时,参数的几何意义明确。同时由于C-B样条和均匀B样条有相同的结构,该方法可以方便地应用于CAD/CAM建模系统。     

B样条曲面为基础的计算机辅助工业包装设计探讨

本文在论述工业包装设计中应用非均匀有理B样条曲面的化越性后,介绍了一个工业包装CAD系统,阐述了工业包装设计中精细艺术曲面造型的两种新方法,从而开拓了计算机图学在工业包装设计中的应用前景.     

曲线曲面的B3样条拟合

本文介绍了一种新的曲线曲面的生成方法——B3样条拟合。给出了B3样条曲线(面)的概念、核函数及其数学表达式,并论述了两种B3样条曲线(面)的计算机生成方法——通常的矩阵计算法和特殊的查表法。分析了用B3样条进行曲线(面)形状控制时的几种情况。并指出B3样条不仅保留了B样条曲线C~2连续性,而且点点通过型值点,因而提供了一种直观形象的,有很多实际应用价值的曲线(面)设计方法。     

鞋楦CAD系统建模研究

鞋楦是制鞋的模具,开发鞋楦CAD系统对于提高鞋楦的设计制造水平具有重要意义．研究了鞋楦CAD系统建模中的关键技术．首先根据鞋楦设计特点,应用面向对象技术,构建了鞋楦设计模型;然后提出了一种实用的鞋楦几何模型处理技术,由经过规则化处理的表面数据点集定义鞋楦几何模型,经进一步造型处理获得的鞋楦曲面模型用于设计结果的显示和数控编程等后续应用;最后给出了系统开发的总体模型．应用这些建模方法,成功开发了鞋楦CAD系统．     

立体视觉曲面重建与系统误差分析

采用立体视觉空间曲面重建技术对三维曲面表面成像进行边缘提取、图像匹配、匹配点空间位置计算等步骤,得到三维曲面表面点的空间位置,利用空间点信息对三维曲面形状进行重建,恢复曲面三维形状;并讨论了立体视觉系统的摄像机分辨率、测量范围和摄像机间距等参数之间的关系.利用该方法对堆积物表面形状及体积进行测量实验结果表明,该方法能准确、快速、方便地给出三维曲面的形状.     

基于改进粒子群算法的复杂曲面轮廓度误差评定及可视化

针对复杂曲面轮廓度误差的求解是一个复杂的非线性寻优问题,将改进的粒子群算法与细分曲面逐次逼近的方法相结合,实现了复杂曲面轮廓度误差值的精确计算和评定结果可视化。利用双3次B样条曲面进行理论廓面的拟合,从最小条件准则出发,建立了曲面轮廓度误差的数学模型;通过细分曲面逐次逼近的方法,计算出点到曲面的最小距离。在对基本粒子群算法分析的基础上,引入了非线性动态惯性权重系数和杂交算子,提高了算法的精度和效率。以VRML作为三维展示平台、Java Applet作为控制核心,实现了面轮廓度误差评定的可视化、网络化。     

足部运动受力分布与鞋楦优化分析研究

利用力学模型构建出足底在平跟和提踵状态下受力情况,并分析了足底曲面的横向和纵向曲线的变化趋势, 为鞋楦的优化研究提供依据.其次,通过压力平台和鞋垫压力系统对双脚脚底压力的分布、运动过程中脚底压力、冲量、脚底受力时间的变化进行验证,获得鞋楦生产的基本参数.最后,在企业中进行鞋楦试制取得了较好的应用效果.     

基于B样条插值的高精度型面测量路径规划

为了解决型面检测时测量路径的规划问题,提高型面测量的效率和精度,本文针对单光束激光三角法非接触式型面检测专用测量系统,提出了基于B样条曲线插值的测量路径规划模型。针对影响单光束激光测量精度和效率的因素:景深范围、测头倾角等,利用B样条曲线插值模型规划出测量点的位置,使测量运动路径紧密结合型面曲率变化,提高了实际测量精度及效率,解决了大型型面测量的路径规划难题。     

利用小波边缘增强的可靠性匹配方法

为提高景像匹配的可靠性,提出了一种基于小波边缘增强的可靠性匹配方法。采用四阶中心B样条小波对实时图和基准图进行小波分解和边缘增强,以提取可靠的边缘特征。在粗尺度上基于小波边缘增强图进行相关匹配,选择相似度曲面上前5个峰值点作为候选匹配点,保证正确匹配点可以包含在候选匹配点中。对实时图进行旋转校正,利用候选匹配点处的局部灰度特征确定边缘提取的双阈值,应用形态学连接算子来获得二值边缘图,再进行相关匹配,筛选出正确匹配点。在细尺度上获得精确的定位点。应用该方法进行匹配实验,其匹配概率比基于小波二值边缘提取的匹配算法提高了6.95%。