改进的NURBS曲面片拼接算法

研究了已网格化的曲面片之间的拼接技术并对现有的拼接算法进行了改进。首先,根据哈特利-贾德的弦长参数化算法求取非均匀有理B样条（NURBS）曲线上的节点向量,利用节点向量和曲线反求出控制顶点,并采用投影变换的方法求出权因子。其次,根据要求调整曲面片上的控制顶点,使曲面片之间达到G1连续。最后,再对已拼接好的曲面片上的控制顶点进行整体修改,重新排列整张曲面片上的控制顶点,从而实现曲面片的无缝拼接。用专业的三维造型软件对拼接后合并的曲面片进行了测试,结果表明,该方法在保证曲面片之间G1连续的情况下可使多块曲面片实现无缝拼接,无缝拼接试验中的平均误差为0.0049°。     

基于四次带参广义Bézier曲面的汽车造型设计方法

提出了用多张四次带参广义Bézier曲面拼接描述汽车车身曲面的方法。由设计师构建多张四次带参广义Bézier曲面,并对这些曲面进行光滑拼接,在调整各曲面公共边界的位置及形状参数的条件下,形成不同的汽车造型方案。该方法基于四次带参广义Bézier曲面生成及拼接原理,可以迅速调整车身曲面和公共边界,获得光滑的曲面过渡效果,从而快速获得多种车身造型方案。     

基于逼近理论的逆向工程曲面柔性重构技术研究

为减少通用曲面重构在处理非均匀扫描数据点时,曲线曲面形状的失真和不稳定,提出了一种曲面逼近方法。首先对彼此相互独立的每行数据点作逐行的曲线逼近,并根据被传递的候选节点矢量作节点选择,然后根据所需误差精度来控制曲线的控制顶点数,从而合成曲面。彼此相互独立合成的曲线减少了曲面形状的不稳定,同时通过节点矢量传递的柔韧性,可以获得较满意的参数化过程,节点矢量的柔性选择又会使控制点的增加得到有效的控制。实际应用证明,该方法是一种行之有效的曲面拟合方法。     

双三次Q-Bézier曲面拼接的车身设计

针对车身曲面难以用单张曲面进行表达的情况,提出用光滑拼接多张带形状参数的双三次Q-Bézier曲面技术构造曲面方法,并用多张双三次Q-Bézier曲面拼接描述汽车车身曲面;提出由设计师构建多个单张双三次Q-Bézier曲面,再进行曲面间的光滑拼接,在编辑各组双三次Q-Bézier曲面公共边界的位置及其各形状参数的情况下,得到大量的车身造型方案。该方法基于双三次Q-Bézier曲面的生成及其拼接原理,可以高效调整车身曲面及其公共边界,获得光滑的曲面连接效果,从而快速获得多种汽车车身造型方案。所提方法运算速度快、易于操作,具有良好的可拓展性。     

一类卷曲模型的组合B样条曲面重建方法

针对一类大型卷曲模型存在数据点参数化困难、手工操作频繁和建模效率低等问题,提出一种组合B样条曲面的自动重建方法。首先,给出该类卷曲模型点集投影轴线的自动识别方法,并采用映射方式将空间点集投影到给定的平面域,然后根据投影后点集的边界特点,将边界自动分割成四条边界曲线段,进而利用Coons曲面形式实现了点集的区域分割与快速参数化。对于每个分割区域,采用最小二乘拟合形式建立该分割区域内空间点集合的B样条曲面模型,一定程度上提高了建模的效率与自动化程度。其次,在组合曲面的拼接过程中,给出一种基于拼接影响区域的B样条曲面控制点优化调整的一阶光滑拼接策略,提高了拼接的精度。最后的实例验证了所提方法的有效性与实用性。     

一种基于边界信息的曲面延拓方法

针对航空模具设计中曲面延拓较为困难的问题,提出一种基于曲面边界信息的曲面延拓方法,基于曲面边界面片得到一系列待延拓点,利用其切矢量和法矢量等信息获得对应的延拓点;再利用待延拓点、延拓点和曲面边界生成延拓面片网格,通过对网格进行曲面填充,得到一张张延拓曲面片,再将其与原曲面相结合,得到延拓曲面。基于CATIA V5R18开发了航空模具曲面延拓工具,可提高航空模具设计效率。     

基于刚架模型的多张B样条曲面变形

针对由多张B-spline曲面拼接构成的曲面形状修改问题,提出了一种多张B-spline曲面变形算法。通过将曲面片控制顶点网格进行“合并”来建立多张B-spline曲面的刚架模型;以刚架节点位移为未知量,建立节点载荷最小和节点位移最小的统一优化目标函数;将曲面片之间的光滑拼接条件抽象为节点相对位置约束,结合点约束、点和法矢约束共同组成约束方程组;采用罚函数法求解得到变形后曲面新的控制顶点。变形实例表明该算法是直观有效的。     

B样条方法在计算机辅助几何设计中的应用

本文根据作者在计算机辅助汽车车身几何设计中应用B样条方法的初步实践,介绍了重节点非均匀B样条曲线与曲面的算法、性质和应用实例,并对具有四条以上边界的曲面造型、曲面拼接与追加造型等问题作了探讨,本文还介绍了用重节点B样条方法设计的数控绘图程序,利用重节点信息自动生成绘图指令及控带,不需用户书写源程序,在很大程度上体现了自动编程的优越性。本文可用的方法和所设计的程序具有一定的通用性,可应用于其它具有复杂外形的产品的几何设计。     

面向数控加工的三角网格法矢量及曲率估算

在面向三角网格曲面的数控加工中,网格曲面的曲率估算精度对数控加工刀具路径设计和加工质量具有重要的影响。针对数控加工需求,提出了一种三角网格曲面中网格节点曲率的精确估算方法。该方法引入网格形状因子,综合考虑三角形的形状和面积两个因素对网格节点法矢量的影响,得到了更为精确的法矢量,从而获得网格节点处更为精确的曲率估算值。此方法能够有效提高三角网格节点曲率估算的精确度,提高了三角网格曲面刀具路径设计中的刀位点计算精度和数控加工精度。     

曲面拼接与扩展的三角剖分算法的改进

对递归分割曲面在编辑方面的拼接和平面扩展问题的散乱点的三角剖分算法进行了研究.通过边界轨迹优先生成和点的有效性判断等约束条件对原有剖分算法进行了改进,顺利实现了递归分割曲面的拼接和平面扩展,并保证了拼接边界和扩展边界网格拓扑的正确性.