基于拓扑信息的多张裁剪曲面缝合算法

曲面缝合是曲面造型过程中常用到的处理技术,即把由多张裁剪曲面表示的模型转换成一个“不漏水”的模型。曲面缝合主要采用先离散后缝合的方法,但离散精度难以控制．提出一种多张裁剪曲面缝合算法,根据被缝合曲面的几何信息建立与其相缝合的邻接曲面信息,利用邻接曲面信息寻找其邻接边界;然后由邻接边界计算边界曲线的匹配参数,建立曲面的拓扑信息;最后根据曲面之间的拓扑信息对曲面进行缝合处理．通过实例对文中算法进行验证,结果显示该算法缝合效果良好。     

零件图处理技术

零件图处理技术是工程图样处理的基础，具有共性和普遍意义。零件留处理技术可以分为相对独立、各具特点的三个部分：表达投影关系的视图．表达剖切的剖面线．以及表达零件大小和加工要求的尺寸和标注，下面分别予以介绍。一、图形外理技术图形处理技术以点、线、圆、子图形等几何元素来表达工程图样，其处理技术主要包括几何元素的定义、变换、编辑等。一般交互技术只注重几何元素的几何信息表示，其拓扑信息是隐含的、被动的，而参数化技术将拓扑信息显式地表示出来。既可以实现拓扑信息不变的参数化，也可以修改拓扑信息实现参数化，通常…     

基于B-Rep实体模型的IGES转换为STL

提出一种将IGES文件格式转换成STL文件格式的算法.根据IGES文件内容重构几何实体信息及其拓扑关系;将几何实体的三维曲面贴合为二维平面,并将曲面上的轮廓边界转换到平面上,在二维空间中根据封闭轮廓边界裁剪曲面;根据曲面上保留的特征点及轮廓边界上的顶点信息对面进行符合STL模型一致性规则的三角剖分,生成合法的STL文件.该算法的核心是保证面与面接合处的三角化的正确性.最后介绍了该算法的转换实例.     

基于FFT的三维CAD模型形状描述

针对三维CAD模型,以快速傅立叶变换为基础,建立了一种CAD模型几何形状描述方法.首先,在对模型几何面进行统一表示的基础上,根据模型边界表示中的面片邻接信息,采用完全图旅行商回路算法建立模型的面片序列,并由参考模型保证面片序列的一致性;然后,根据面片序列将模型几何信息转换为5个一维离散信号,并对信号进行采样和幅度缩放,通过快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)将信号转换到频域,以频域振幅作为三维CAD模型几何形状的描述.如果忽略面片序列引起的偏差,该方法描述模型几何形状的能力与FFT描述离散信号的能力类似.通过实例阐述了描述方法的直观可解释性.     

裁剪后二次曲面的光线跟踪

提出了一个对裁剪后二次曲面进行光线跟踪的新方法。在该方法中引进了一个易于由世界坐标求参数的辅助参数空间，通过预处理，事先将原参数域下的边界变换到新的参数空间。这样，光线与曲面的求交仍可按二次曲面的几何参数进行，求出交点后，再将交点变换到辅助参数空间，在新的参数域中判断交点是否在裁剪过的曲面上。     

设计过程中设计意图维护和拓扑元素命名

拓扑元素的命名和辨识是基于历史的参数化特征造型中的一个关键问题,其实质是维护设计过程中隐含的设计意图.通过分析设计过程与拓扑元素命名的内在关系,面向隐含设计意图捕获,给出了设计过程中拓扑元素变动类型及其被引用元素辨识要求;提出了面的有向等参线概念和基于有向等参线的面面连接关系,以面为核心,综合拓扑元素的局部拓扑信息和几何特性进行拓扑元素命名;将拓扑元素相邻面分成活化面集和非活化面集,基于没计变动连续性观察.将隐含设计意图通过拓扑元素相关面集的子集关系表达出来,提出了拓扑元素辨识的子集关系原则.实验验证表明,文中方法能够更有效地处理拓扑结构发生变化的情况.     

一种基于关键区域的彩色图像水印算法

为了保护信息,防止信息遗失或泄密,提出了一种空域和变换域相结合的基于关键区域的彩色图像水印算法,应用于彩色静止图像,讨论了计算误差和图像复原等问题,并给出了解决方法。该算法水印信息容量大,实验证明可以抵抗裁剪、伸缩、旋转等几何攻击。     

基于有向图的信息拓扑独立的二阶系统一致性判据

针对可能存在拓扑切换情形的有向图, 研究了多个二阶系统在没有领航者时的一致性问题. 提出了两个使用不同合作策略的一致性算法, 并得到了若干与信息拓扑参数无关的一致性判据. 采用基于特征值分析的方法对第一个一致性算法进行了分析, 得到了该算法在固定有向图条件下一致性可达的充分必要条件. 对于第二个一致性算法, 如果切换网络拓扑的并图存在一棵有向生成树的频率足够高, 则系统仍然可以实现一致性. 利用等价模型变换将原系统转化为级联系统的方法, 给出并简化了该算法的收敛性分析. 采用同样的策略, 针对切换无向图的一致性问题进一步推导得到了一个新颖的充分必要条件. 另外, 本文还分别针对固定有向图研究了这两个算法对时延的鲁棒性. 论文最后给出了仿真示例, 验证了所得理论结果的正确性和算法的有效性.     

一个雕塑实体的布尔操作算法

给出了一个雕塑实体布尔操作的现实算法,在保证效率和精确性的同时确保鲁棒性是算法的目标,实体模型通过裁剪曲面片和半边数据结构来表达几何和拓扑信息。采用了层次求交和交线跟踪的方法来保证曲面片分割和区域分类的一致性,从而克服实践中常见的退化情况。该算法也可以方便地扩展到非流形模型的布尔操作。作为一个实体造型系统的一部分,该算法已经在ＳＧＩ工作站上实现。     

隐式裁剪曲面的造型及绘制

隐式曲面没有参数域的概念,故对其裁剪问题的研究,很少有人问津.提出了一种隐式裁剪曲面的造型和绘制方法:先把投影平面变换到xy平面,将该xy平面作正交化网格剖分,由参数表示或隐式表示的裁剪曲线在该xy平面定义裁剪区域,再把裁剪后留下的区域内的网格投影到隐式曲面上,从而实现了隐式裁剪曲面的多边形化绘制.     

Feature-based decomposition of trimmed surface

A trimmed surface is usually represented by a parametric surface and a set of trimming curves. Because of the complexity in manipulating trimmed surfaces, many CAD processes and algorithms cannot be applied to trimmed surfaces directly. It is thus desirable to represent a trimmed surface by a group of regular surfaces. In this paper, an algorithm for decomposing a trimmed surface is presented. First, bisectors of the Voronoï diagram developed in the parametric space are used to define an isolated region for every trimming curve. Feature points on the trimming curves are extracted by considering curvatures of the curves. Correspondence between feature points and vertices on the bisectors are established by considering the similarity between the trimming curves and the bisectors. Regions of parametric patches are then identified. Finally, a group of regular surfaces are constructed by interpolating a set of sampled surface points on each of the identified regions.     

一种基于编码的参数曲面离散算法

在深入分析目前流行的参数曲面离散算法的基础上,提出了一种基于编码的参数曲面离散算法,避免了目前参数域平面离散算法中存在的大量无效计算及重复计算,提高了参数曲面网格剖分的速度,以使其适合用于面向网络的系统。     

SHELL ADAPTIVE TRIANGULATION OF TRIMMED NURBS SURFACE

ＳＨＥＬＬＡＤＡＰＴＩＶＥＴＲＩＡＮＧＵＬＡＴＩＯＮＯＦＴＲＩＭＭＥＤＮＵＲＢＳＳＵＲＦＡＣＥＷａｎｇＨｕｉｃｈｅｎｇＺｈａｎｇＸｉｎｆａｎｇＺｈｏｕＪｉＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓａｎｅｗａｐｐｒｏａｃｈｆｏｒｔｒｉａｎｇｕｌａ...     

多裁剪自由曲面生成有限元网格的实现

论述了多裁剪自由曲面生成有限元曲面网格的几个关键技术.采用了推进波前法生成曲面网格,给出了核心算法;在曲面算法中运用了介于参数法与直接法之间的新方法.针对求解曲面上最优点的参数域反算问题,引入了切矢逆求方法,可使迭代次数大为降低.测试表明,该算法快速、稳定.对大型的多裁剪自由曲面生成的曲面有限元网格,可直接用于有限元计算.     

Approximate development of trimmed patches for surface tessellation

This paper presents a method for constructing an auxiliary planar domain of triangulation for tessellating trimmed parametric surface patches. By minimizing a mapping error function, an approximate locally isometric mapping between a given trimmed parametric surface patch and its triangulation domain is constructed. In this way the shape of triangular elements on the triangulation domain is approximately preserved when mapped into three-dimensional space. We also provide an efficient method to achieve a good initial guess for the minimization of the mapping error function. Furthermore, our proposed method guarantees a homeomorphism between a triangulation domain and parametric space/given surface patch by robustly removing the possibility of self-intersection on the developed surface net. Practical application of the proposed algorithm can include the formation of ship hulls, ducts, shoes, clothing and automobile parts as well as the surface meshing procedure.     

Trimmed NURBS曲面参数域的快速三角化算法

本文介绍对裁剪后的ＮＵＲＢＳ曲面参数域的一个简单、快速的三角划分算法．该算法首先对参数域进行初始划分，然后对初始划分中的每个三角形进行取舍判断或裁剪，保留参数域内的部分，丢弃参数域外的部分．为了提高速度，本算法采用了近似参数域边界线、避免无效计算及避免重复计算等措施．测试所得的数据表明，三角划分的时间与划分数成线性关系．     

一种裁剪参数曲面的有限元网格剖分方法

在板料冲压成形模拟分析中,从CAD系统输入的模具的曲面模型包含大量的裁剪参数曲面,曲面之间的相邻关系复杂,针对这种曲面模型的特点,提出了一种裁剪参数曲面的有限元网格剖分方法,单个裁剪参数曲面采用非约束边界的等参数映射法,各个裁剪参数曲面各自独立地网格剖分产生了网格单元后,再将各个裁剪参数曲面的网格单元合并为单元相容,即单元间无裂缝和覆盖的网格模型,这种方法适合于需要大量裁剪参数曲面拼合的复杂曲面模型,如汽车覆盖件模型的网格剖分。     

A robust efficient tracing scheme for triangulating trimmed parametric surfaces

An efficient, robust parametric trimmed surface triangulation method is presented. Efficiency is gained during trimmed curve tracing by minimising the number of cells processed. Key feature is the efficient tracing algorithm, and knowledge of orientation of the trimming curves is not required. The method is applicable to NURBS surfaces and operates on the untrimmed surface, constructing a rectangular parametric grid onto which the trimming curves are traced. This approach also minimises the occurrence of degenerate triangles and copes with holes independently of the grid size.     

A geometric approach to boundary-conformed toolpath generation

Isoparametric or streamline-like toolpath generation is an important method for CNC surface machining. For a trimmed surface, the generation of such a toolpath is not straightforward because by simply following the isoparametric curves of the parametric surface to generate the toolpath, the resulting toolpath may no longer conform to the trimmed boundary of the surface. Various methods have been proposed to solve this problem. Some methods work well for single surface machining, but may not be feasible for multi-patch surface machining. A new geometric approach to the problem of multi-patch machining is proposed in this paper. The new method works by generating bisectors to partition the region into smaller subregions, and generates the toolpath by offsetting the subregion boundary by using a special offset function. As this new method does not rely on processing on the parametric domain of the surface patches, it can be used for both NURBS and subdivision surfaces. Examples are given to demonstrate the capability of the new method, and to show that the new method compares favorably with existing techniques.     

一种多张裁减曲面的快速三角化算法

针对多张裁减曲面的三角化问题,提出一种多张裁减曲面三角化边界的算法。该算法在进行多张裁减曲面的三角化时,采用点对应的方法离散曲面的公共边界,因而能有效地防止曲面相交处出现裂缝、孔洞和覆盖等现象,提高了多张裁减曲面三角化算法的正确性。同时采用了目前比较先进的基于局部优先的平面任意区域三角剖分算法,因而提高了三角化的效率。