基于逆向参数化的B样条曲面重建算法

目的 解决B样条曲面重建问题中矩形拓扑网自动生成和参数化两大难点问题,提出一种基于逆向参数化的B样条曲面重建算法.方法 首先构建基曲面,在基曲面上根据参数(u,v)进行采样,沿其法线方向进行数据的滤波和精简,求得参数(u,v)对应的精简点,然后对采样求取的精简点集进行B样条曲面拟合,该方法提供了B样条曲面重建的一个新思路.结果 新算法突破了传统密集散乱点云数据的B样条曲面重建基本过程,采用与正向参数化相反的过程进行参数化,解决了B样条曲面重建问题中矩形拓扑网自动生成和参数化的难题;具体试验分析表明新算法不仅在参数化的同时完成了数据滤波和精简,而且在时间和迭代效率方面都具有优势.结论 新算法避免了求取法线的迭代过程,并且可以较容易的实现矩形拓扑网的自动生成,新算法在自主开发的智能测量建模加工一体化装备中得到了应用验证.     

超声检测中曲面重构和路径规划方法研究

针对自由形状曲面工件超声检测中存在探头难于对准曲面法线方向和检测效率低的问题，提出了
一种非等参数超声检测路径生成算法.对于CAD模型未知的曲面工件，首先采用超声波测距原理对工件进
行仿形测量，然后应用B样条方法重构工件的曲面模型，最后根据重构的CAD模型用非等参数算法生成检
测路径.该算法采用近似等弧长方法对参数曲面重新进行参数化，使曲面上各扫描点之间的弧长间距近似
相等.应用结果表明,与等参数超声检测轨迹生成法相比，使用非等参数方法生成的扫描点间距分布更合
理，在满足检测要求的情况下扫描点数明显减少.该算法能保证超声波入射方向和各扫描点曲面的法线方
向一致，提高曲面工件的检测精度和检测效率.     

一种参数化曲面网格生成方法

针对在计算机辅助设计(CAD)及流场数值计算中,经常遇到绘制曲面及曲面网格的问题,探讨了一种生成参数化曲面网格的新方法.介绍的参数化曲面网格生成方法是依据代数变换和椭圆变换得来的.通常所用的二维和三维域椭圆变换是基于在Laplace方程,而本文生成的参数化曲面网格,则基于Laplace beltrami方程.由代数变换和椭圆变换构成的复合变换服从Possion方程的椭圆系统,其控制函数由代数变换确定,且遵守Neumann边界条件,这就保证了网格边界上的正交化.该方法生成的网格最终由曲面本身的形状及边界上的网格点分布确定,减少了计算量,尤其对大型复杂型面可有效提高网格生成速度.     

基于特征的汽轮机叶片参数化设计软件

为了给叶片专用加工软件提供可用的叶片基础模型,开发了基于特征的叶片参数化设计软件.针对汽轮机叶片的结构特点,将叶片分为叶根、根面、叶冠、冠面和叶身5个特征,而叶身又可以分成背弧曲面、进汽边圆弧曲面、内弧曲面和出汽边圆弧曲面4个特征.软件可根据用户输入的叶片参数,对各个特征分别造型,生成可用于开发叶片专用加工软件的叶片三维模型.仿真结果表明:用该方法生成的叶片模型,可分别对叶身的不同部分赋以不同的切削速度和进给量,从而避免过切.基于特征的叶片参数化模型可为叶片加工提供实用的基础模型.     

面向CAE的汽车覆盖件模面设计中零件边界光顺技术

探讨了面向CAE的汽车覆盖件模面设计中光顺零件边界的几个关键技术,给出了零件边界需要光顺区域的判断依据和NURBS光顺曲线的生成方法和流程,开发了相应的参数化设计模块。通过对某汽车前翼子板等实际覆盖件边界的光顺验证了算法的可行性。     

基于UG的风机叶片参数化建模方法

叶片是风机的关键部件,通常采用分段截面拟合进行叶片体建模,在UG平台上对风机叶片进行参数化建模,采用控制叶片厚度的方法对叶片的截面进行参数化设计,并基于Excel表参数化生成风机叶片的各个截面。应用UG图形的变换功能,确定各个截面的空间位置,并在UG曲面造型模块中生成叶片的实体模型,完成叶片实体建模后,对叶片的曲面进行曲面分析和检查。此种建模方法,减少了风机叶片建模的工作量,避免了重复工作,为通风机的系列化建模奠定基础。     

面向CAE的汽车覆盖件模面设计中零件边界光顺技术

探讨了面向CAE的汽车覆盖件模面设计中光顺零件边界的几个关键技术,给出了零件边界需要光顺区域的判断依据和NURBS光顺曲线的生成方法和流程,开发了相应的参数化设计模块.通过对某汽车前翼子板等实际覆盖件边界的光顺验证了算法的可行性.     

三角形网格多面体空间四边界区域的数据参数化

分析了三角网格多面体四边界区域数据参数化的基本方法,提出了在三角网格多面体四边界区域划分基础上进行四边界区域数据快速参数化的新技术。通过坐标变换、点面投影把空间四边区域的数据参数化难题转化为平面四边区域网格划分问题,并提出了由折线边构成平面四边区域的双向伸缩网格生成技术,解决了反求工程中复杂曲面分片四边区域的数据采集困难问题,为后继的多片四边区域的NURBS曲面的拼接和拟合提供了技术保证。     

遗传算法在离心泵叶轮设计中的应用

基于对旋转机械叶片参数化描述、叶栅流道网格参数化生成、流场数值模拟方法以及寻优算法的全局搜索性能四方面的研究,利用Blade Gen旋转机械叶片专业设计软件,对离心泵叶轮的叶型骨线、子午流面进行了参数化描述,并在Blade Gen中生成离心泵叶轮模型.利用Turbo Grid的高质量旋转机械六面体网格生成算法,对离心泵叶轮叶栅流道的网格进行拓扑计算及参数化控制,增大了后续流场分析的稳定性以及收敛速度.利用CFX的session文件,实现对CFX的后台参数化调用,建立了CFX环境下的完全自动化仿真分析过程.以Matlab为主控程序的方式,高效地整合了Blade Gen、Turbo Grid、CFX软件,建立了可扩展性好、鲁棒性强的离心泵叶片优化系统.     

以离散曲线为测地线的离散曲面构造

为了解决已知曲面特征线的外形设计问题,提出一种以B样条为度量函数的离散曲面构造算法。即假设给定离散曲线为测地线,并计算给定离散曲线的Frenet标架以获取曲线特征,然后由测地线特征计算出曲面约束条件,从而通过离散化约束条件设计满足约束条件的B样条度量函数来构建离散曲面。实验结果表明:该算法能有效地控制离散曲面形状,设计者可以通过控制B样条度量函数的形状,使得所生成离散曲面满足工业生产需求。     

基于遗传算法的锅炉对流受热面优化设计

为优化结构以降低锅炉制造成本,建立以关键结构参数作为决策变量的锅炉对流受热面优化设计模型.提出采用遗传算法进行锅炉对流受热面优化设计的方法,实现完成既定传热任务而减小传热面积的优化目标.选择整数编码形式,并引进变量约束条件、显式函数约束条件和隐式函数约束条件来控制对流受热面结构参数并保证性能指标.利用锅炉设计案例库,采用案例检索与随机生成相结合的方法产生设计方案的初始群体,有效结合设计经验与遗传算法的搜索功能.采用均匀交叉与算术交叉相结合的交叉操作,以及均匀变异产生新个体.采用比例选择与精英保存结合法促进遗传算法向全局最优方向发展.计算结果表明：该方法适用于锅炉对流受热面结构优化设计,能够有效提高设计质量.     

单向性策略与AES密钥生成算法的改进

介绍了Mars和AES最终算法Rijndael的密钥生成算法。通过与DES比较,分析了新一代分组密码的密钥生成算法的设计思路。通过研究AES在密钥设计方面存在的不足,提出了一种新的设计策略,并应用该策略对AES的密钥生成算法进行了具体的改进,分析表明这种改进既可以提高原算法安全性,又不牺牲其效率。     

体成形数值模拟中的模具型腔、网格生成及接触搜索的一致描述

以三次B样条曲面描述为基础 ,对体成形数值模拟中的复杂模具型腔、锻件三维网格自动划分、锻件与模具接触的状态进行了一体化研究。利用B样条曲面的直观性、局部性、通用性和造型灵活性 ,构造了复杂模具型腔及锻件边界 ,提出了三维网格样条生成法、改进的分块样条生成法及接触判断区域层次搜索技术。     

利用CATIA VBA的逆向工程曲面重构方法

针对剖面样条曲线生成需要大量的型面点坐标,工作量大且容易出错等问题,提出基于CATIA二次开发,实现了逆向工程曲面重构的算法.利用程序读入控制点坐标,直接在CATIA软件曲面设计环境中自动生成样条曲线,采用CATIA高级曲面的"Loft"命令完成曲面重构设计,提供了一种利用CATIA VBA实现曲面的逆向重构方法.实验结果表明本文方法可以实现逆向工程曲面重构.     

基于图像的编织产品三维图案结构映射

由于结构的复杂性以及设计与制作环节的不可分性,作为传统手工艺产品的编织产品在设计技术上的发展明显滞后于一般工业产品。分析了编织产品组织结构的数学特征与造型规律,在织物结构设计的三维单元体技术基础上,增加了形态变量控制与整体图案的映射控制,利用二次映射技术基于Nurbs曲面自动生成细节丰富的编织产品组织结构,进一步利用图像映射技术将平面图像自动映射为三维编织产品表面的图案结构。将编织产品的设计工作简化为一般的曲面形态概念设计,利用技术手段完成复杂编织结构细节的自动化建模,有效地分离了编织产品的设计与制作过程,扩展了创新的空间,提高了生产效率。     

基于CUDA的细分曲面阴影体算法

为了在虚拟现实、电脑游戏等图形应用中更快速生成和实时绘制细分曲面的阴影,提出采用CUDA架构的GPU阴影体生成算法.该算法采用基于CUDA的曲面细分算法,通过CUDA共享内存结构使表面细分过程更加高效.采用基于CUDA的阴影体算法产生阴影轮廓线以及拉伸出阴影体.通过基于CUDA的流式缩减算法对阴影体数组进行压缩.通过优化CUDA和OpenGL的互操作,将绘制过程从以往算法的3步减少为2步.该算法在具有CUDA硬件的标准PC上进行测试.实验结果表明,与之前的GPU的算法相比,该算法可以生成更复杂细分曲面的阴影体,阴影体数组占用显存空间降低到2％以下,并可获得高达4倍的绘制速度提升.     

复合快速成形中支撑生成研究

针对复合快速成形中支撑生成的需求,提出了一种基于支撑线的支撑生成算法.该算法首先求出待支撑形状下表面轮廓线中被其他表面支撑的支撑线;然后利用该支撑线识别出悬臂,顶篷,孤岛等不同类型的待支撑形状,并考虑待支撑形状的几何特性和材料强度确定出需要添加支撑的区域和支撑数量,采用Parasolid建模核心生成支撑实体完成了上述算法的系统实现.应用实例表明,该算法能够准确地找出各类待支撑形状并能自动生成适量的支撑.     

时延故障低成本单跳变测试序列生成器

为了避免时延故障测试因额外测试器插入导致过高的硬件成本和性能降低,本文提出了一种内建自测试测试向量生成器设计.该方案通过对累加器结构作低成本的设计改进,并通过一种高效的单跳变序列生成算法设计了时延故障测试序列生成器.该设计改动微乎其微,通过将原有加法单元替换为一种改进的加法单元,对加法器原有关键通路无任何额外的时延影响.该累加器可执行通常的累加运算,在测试时又可担当测试器.与以往的方法相比,具有两个显著优点:低的硬件成本及低的时间开销.由于累加器在VLSI电路中普遍存在,本文的复用设计节省硬件成本,可有效用于强健时延故障的测试序列生成.     

基于遗传算法的分形艺术图案生成方法

将遗传算法与分形艺术设计相结合,提出一种基于遗传算法的分形图案生成方法.这种方法通过二叉树结构表示分形图案的迭代函数,并对树型结构表示的迭代函数进行遗传操作,产生新的后代.为更快、更好地满足用户提出的设计需求提供了有利帮助.通过实验验证其算法的可行性.     

Coons曲面生成算法研究与实现

文章深入分析了Coons曲面的基本特性及生成原理,针对工程实际中常采用的双三次曲面,提出了一种在OpenGLUtility中,运用c＋＋面向对象设计方法,采用优化的数据结构和简洁的生成算法进行实现的技术途径,指出了它对于自由曲面三维造型所存在的实际意义。