结构模型制作中的相贯线展开应用

按相贯线裁剪制作结构模型,可大量节省构件连接时的材料用量,是结构模型质量优化的一个重要途径。讨论了在模型制作过程中常见的两杆相贯和三杆相贯的情况,利用圆柱坐标矩阵旋转变换的方法,构建了相贯线及其展开曲线的方程,分析了使用相贯线进行杆件剪裁的方法,将该方法应用于结构模型制作过程,可使模型在质量上得到了很大优化。     

基于VTK的三维模型切割研究*

为提高模型切割的效率与自然性,利用VTK提供的接口,采用射线拾取方法实现了对表面模型的标记点方式切割,结合四元数的方法实现了对体模型的平面切割。实验表明,通过扩展VTK来实现对三维模型的任意切割是可行的,并可达到较为理想的切割效果。     

数控管切割机三维仿真加工若干问题的研究

为解决检验数控管切割机加工工艺合理性的问题,基于OpenGL 和3DSMax 平台,并在OpenGL 中通过参数驱动导入的3DS 静态模型,实现了加工过程和结果的三维 动态演示。同时相对于传统的利用碰撞检测技术再现切割后管材的相贯线形状,提出了改进 的数学模型,新算法通过了快速性、准确性等的验证。     

一种基于标志点的三维表面模型的切割方法*

在计算机辅助虚拟手术研究中,需要对三维模型进行切割.由此,提出了利用标志点及三角剖分构建三维网格模型的方法来切割三维模型,并对切割后断开的网格进行修补,最大程度避免切割部位失真.该方法已应用到颅外科手术仿真系统中,实践证明,该方法容易实现,且能够比较精确地切割三维模型,达到理想的效果.     

基于VTK的医学三维图像模型构建与切割

虚拟外科手术是医学领域的一个重要研究方向。基于面绘制和体绘制两种可视化算法实现医学图像的三维模型重建,针对不同重建模型分别实现虚拟任意切割：面切割和体切割,并讨论了虚拟切割的交互操作实现方法。用VTK(Visualization Toolkit)初步实现了模拟手术系统中的虚拟切割脊柱体功能。     

基于SolidWorks生成两斜交圆锥表面展开图

针对锥形三通管展开过程较复杂、现有的技术还无法实现其展开图的自动绘制的情况,运用形数结合的思想,提出了通用的两斜交圆锥精确展开的解析放样算法。首先通过该算法建立了轴线斜交的两圆锥表面的数学模型,推导出相贯线方程,并利用SolidWorks二次开发技术建立了相贯线空间模型,由此对相贯线方程正确性进行了验证;其次应用展开原理建立了空间曲线的展平曲线方程,最后使用VB编程在SolidWorks实现了斜交锥形三通管参数化展开图的自动绘制。实例运行结果及有关数据表明该算法运算速度快,精度高,通用性强,可用于多种钣金类零件的展开图绘制,方便了钣金类零件的制造。     

AutoCAD下蛇形弯管三维建模及展开

本文作者通过在AutoCAD中建立管道的三维模型,得到结构的相贯线,然后利用标注、查询等功能获取管道展开所需要的素线实长,进而进行管道展开图的绘制,利用该方法可以大大降低复杂管道(蛇形弯管)的加工维修难度.     

圆柱与圆锥轴线相交时左侧相贯线上最右点的解析证明与图解

轴线相交的圆柱、圆锥两曲面立体相贯时,产生左右两条空间相贯线曲线。该文以左侧相贯线为研究对象,用数学方法证明圆柱立体的半径在一定范围内变化时,左侧相贯线上最右点的变化规律,由此提出了准确绘制左侧相贯线上最右点的图解方法。左侧相贯线上的最右点在两条特殊相贯线上,分别在锥和与锥相切的球的相贯线上及在柱和与锥相切的球的相贯线上。     

一种基于轮廓线的三维表面模型的快速切割算法

在科学计算可视化的领域中,医学图象数据的三维重构和手术模拟是一个研究热点。该文设计并实现了一个基于轮廓线的三维表面模型的快速切割算法,称为“双面切割算法”。该算法充分利用了原始数据的几何及拓扑信息,将三维表面模型的切割操作转化到二维空间中,从而避免了一般三维物体切割算法中三角面片直接求交的大量运算。双面切割算法在进行切割运算时,同时得到切割后的模型及它们的交集模型,并维持了物体数据结构的完整性。     

改进的布尔方法及其在虚拟ACL手术中的应用

为了实现在虚拟ACL手术中对骨骼模型进行钻孔操作的动态模拟,提出了一种针对面网格模型的改进布尔操作方法.首先对与切割曲面相交的三角形进行细分,并移动切割曲面附近的网格顶点使其位于曲面上,实现模型表面上的布尔操作;然后对切割曲面附近的模型表面进行平滑处理,以消除在顶点移动操作中带来的模型表面锯齿状现象;最后采用前沿推进方法生成模型的内壁网格,并利用基于时间的钻孔深度控制函数实现对钻孔操作过程的动态模拟.该方法消除了近似布尔方法中的"T"型点问题,能够保持模型表面平滑效果和切割边缘尖锐特征,实现了对布尔操作的动态模拟,满足实时性的要求.该方法适用于实时系统中针对面网格模型的动态、交互式布尔操作模拟.     

三维桁架结构图分拆与相贯线数据提取方法研究

针对多管相贯线切割的需要,提出了一种三维桁架结构设计图分拆和管件数据提取方法。该方法首先将三维曲面表示的整体实体图细分成一系列基本图元,然后通过对基本图元的识别分析获得各管件的参数,并给出了相贯线切割所需要的管件各种相贯参数的计算方法。最后通过在6轴数控管切割机上的试验, 验证了该方法的可行性和有效性。     

六面体体元网格三维地质模型剖切算法

针对常用的六面体体元网格三维地质模型,提出了一种求剖切面的算法.首先,采用分层投影求交点的方式,将地质体模型与切割面投影到同一平面,三维空间下的地质体模型与切割面的剖切转化为二维平面上的四边形网格与切线段求交点的运算.为减少判交次数,先根据切线走势判断可能存在交点的区域,再对可能区域进行精确判交.其次,找到并求出不能通过投影方式得到的交点.然后,将得到的所有交点按规则组成四边形网格,对每个四边形三角化处理得到TIN形式的剖切面.最后,对该TIN面进行显示.实验证明了对六面体体元网格三维地质模型剖切的可行性.     

基于倾斜摄影的三维模型单体化方法研究

利用三角面片的可分割性质,解决倾斜摄影数据的三维模型可分离单体化问题。该方法首先绘制切割多边形,确定单体化模型边界,然后使用包围盒方法进行求交检测,获得需要切割的三角面片。之后计算求交检测所得三角面片与切割多边形的交点,然后详细分析切割多边形与三角面片相交时的不同相交情形,并针对不同的相交情形采用不同的切割方法。最后,对相交区域三角面片进行裁切并重构,再纹理重构并实现多细节分层后得到分离的单体化模型。实验结果表明,该方法可有效实现倾斜摄影三维模型的分离单体化。     

三维表面模型的快速切割算法

讨论了一个三维表面模型的快速切割算法.由改进的MC(marching cubes)方法抽取、构成了连续曲面的分组信息以及构成曲面的三角面片的层次包围盒信息，并利用记录了上述信息的B+树模型,完成了三维表面模型的快速切割算法.讨论的算法通过充分发掘和利用MC算法中所隐含的三角面片的包围盒信息和物体各部分间的三维相关信息，在对三维表面模型进行切割计算时,可以快速定位交点，并且根据交点信息，不必遍历模型的所有三角面片，而直接完成对整个被切割模型的分割.研究背景是髋关节整型手术中平面手术刀及球面手术刀对髋关节的切     

城市交通网络信号控制系统的实时演算模型

基于实时演算(Real-Time Calculus: RTC)理论,为单/双行道两类城市交通网络的定时和自适应两类信号控制系统建立了统一的形式化模型.首先,将车流和交叉路口分别建模为RTC的到达曲线和资源曲线.然后,根据不同信号控制策略,将紧邻路口间的曲线进行综合计算,得到整个交通网络的RTC模型.应用最小加代数方法,RTC模型能够计算车辆在路口的最长等待时间D和路口拥堵车队的最大长度B.基于RTC模型,应用MATLAB对8组不同规模的城市交通网格进行仿真,实验结果表明:1）与双行道网络相比,单行道网络更能有效处理较稀疏的交通流.以定时控制为例,在车流频率u≤1/2时,单行道网络能够将交通拥堵指标D和B分别降低至少2.66倍和3倍.2)双行道网络中,车流频率u存在一个临界区域.在临界域内,拥堵指标随车流频率递增变化;一旦u低于或超出临界域,拥堵指标则分别保持稳定不变或不可控.3)自适应策略优于定时控制策略.例如在双行道网络中,自适应控制策略对应的拥塞指标D和B比定时控制策略分别降低1.68倍和1.26倍.     

医学图像三维表面模型切割算法

为了在计算机辅助虚拟手术中对重建的三维模型进行切割,提出一种医学图像三维表面模型切割算法,利用鼠标在模型上画任意形状的封闭曲线来模拟手术刀的切割轨迹,从而实现手术过程中的任意交互切割。仿真实验结果表明,该算法具有良好的交互性,能够获得较好的虚拟切割效果,具有一定应用价值。     

基于OpenGL的相贯线切割轨迹的建模与仿真

围绕管材切割中的坡口加工问题,对定角度坡口和变角度坡口进行了分析。建立了圆管相贯线的一般模型,提出了适用于数控切割的坡口角度的计算方法,完成了仿真算法的研究。针对插入式相贯接头,利用VC++和OpenGL完成了仿真程序的编写,实现了具有变角度坡口切割轨迹的仿真。结果表明切割后的主管与支管装配准确,焊接坡口完全符合美国石油协会标准规定的要求。     

基于三维表面模型的任意切割算法*

通过对三维表面模型进行切割,人们可以方便地观察物体的内部结构。针对三维表面模型,提出了一种任意切割算法。任意切割过程首先是交互生成切割曲线,生成切割面;然后通过切割面对表面模型进行切割,在切割面上生成交线序列;再由交线序列与切割面边界生成封闭的边界轮廓,确定各边界轮廓间的包含关系;最后对边界轮廓包围的截面区域进行Delaunay三角剖分并着色,得到完整的剖面。实验结果证明了该算法的有效性和可行性。