基于外载荷的B样条曲面变形

针对B样条曲面变形过程中存在变形区域不能自由选择、变形距离不能精确计算和操作效率低等问题,运用能量优化的思想,提出一种B样条曲面变形的算法,用于B样条曲面的变形.给出B样条曲面按节点矢量划分成曲面片的方法,将曲面片类比为有限单元法中薄壁面单元,并将作用在B样条曲面片上的外载荷分解成曲面片四个端点力的双线性插值.分别建立B样条曲面内部能量方程和外载荷能量方程,外载荷的改变引起B样条曲面内部能量的变化,通过求解一个使B样条曲面内部能量变化量为最小的优化问题,得到变形后B样条曲面控制顶点的变化量.给出一种求解B样条曲面变形距离的计算方法,提高B样条曲面变形的精度和变形效率.最后的实例验证所提算法的有效性和实用性.     

基于B样条的自由曲面几何模型的重构

提出以B Spline曲面为基础的曲面构造方案 ,设计一个简单的自由曲面重建系统 ,对三坐标测量机所测得的离散数据点自由曲面模型进行重建。重构的B样条曲面模型 ,可输出不同CAD CAM系统构造相同的曲面模型所需要的数据(如I deas和Autocad) ,为协同设计中数据和信息共享提供适用的方法 ,还可供后继开发、研究、加工等使用     

B样条曲面造型设计新方法的研究

根据构造均匀双三次Ｂ样条曲面的基本理论，提出用扫描变换形式自动获取Ｂ样条曲面的特征网格顶点信息及直接生成各种Ｂ样条曲面的新方法，并研究其实用程序设计方法。     

基于轮廓约束点的B样条曲面拟合算法

提出了一种面向截面测量数据的B样条曲面拟合算法。首先对原始数据点列进行降噪处理,然后遴选出曲率优势点,并将其作为初始的轮廓约束点,得到插值于约束点的初始曲线。再在需改善拟合精度的区域增加约束点,直至获得满足精度要求的B样条曲线。最后以约束点数目最多的曲线为准,在其余的曲线上增加差额数目的约束点,并进行平均弦长参数化,构造出B样条曲线簇,最终获得B样条拟合曲面。仿真实验结果表明,该方法可显著压缩曲面模型的控制顶点数目,具有较高的曲面重构效率。     

B样条曲面的T样条裁剪法

针对B样条曲面裁剪法中的裁剪曲面定义与裁剪边界修改问题,提出一种T样条曲面裁剪法,并用于多边矩形域上的曲面裁剪。先将B样条曲面转换为一张全行列T样条曲面,然后再利用T样条曲面的局部均匀细分和控制点移除,得到一张T样条裁剪曲面。裁剪后的T样条曲面建立在一个多边T网格上,具有完整的曲面定义,并且可以局部修改其裁剪边界。最后通过实例验证了T样条裁剪曲面在曲面定义和边界修改上都优于B样条裁剪曲面。     

曲线曲面的B3样条拟合及其实现

在计算机辅助几何设计(CAGD)中,曲线、曲面拟合多采用多项式作为基函数,本文通过几种曲线、曲面生成算法分析,提出了一种B3样条的拟合方法.它具有B样条的主要优点,耳通过所有型值点,这一方法适用于自由曲线、曲面的设计.还结合拱坝体形设计实例说明了用此方法进行造型设计的技术.     

基于交互的B样条曲面重建与误差计算

基于三角网格模型的B样条曲面重建技术得到深入发展,计算与显示重建后的B样条曲面与原始测量三角网格之间的误差对分析曲面重建品质有重要作用。一种较为实用的B样条曲面重建方法是对三角网格模型进行四边界区域划分后进行栅格式采样,再根据采样点进行B样条曲面拟合。针对这种重建方法,研究了一种建立三角网格顶点与四边界区域对应关系的算法,再用离散的方法计算点到对应曲面的距离误差,最后用线性插值方法实现误差彩色．云图的显示。     

B样条曲面光滑拼接方法

传统B样条曲面拼接要求在拼接边界上节点矢量相同,导致使用范围受限。提出一种适用于节点矢量不必相同的曲面拼接方法,可在一张曲面因几何约束而发生形状改变后,其他与之相接的曲面自适应地做出变形调整,保证精度要求下的拼接边界G~1连续,并运用实例验证了多曲面拼接方法的有效性。     

用于非均匀有理B样条曲面裁剪的扫描线算法

提出一种用于非均匀有理B样条曲面裁剪的算法.首先在非均匀有理B样条曲面的参数域中定义曲面的裁剪曲线,然后自上而下地分析曲面参数域中的每一条U(或V)向线段(扫描线),通过这些扫描线与裁剪曲线的相交关系来判定曲面的裁剪域,再将其映射到三维空间中,从而显示出裁剪操作的结果.由于可以通过定义扫描移动最小步距值来控制曲面裁剪操作的精度,该算法适用于各种精度需求的裁剪操作场合.此外,也可以根据需要对扫描进行定位操作来实现各种裁剪特效.     

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。     

Global Continuity Adjustment and Local Shape Optimization Technique for Complex Trimmed Surface Model

Smoothly stitching multiple surfaces mainly represented by B-spline or NURBS together is an extremely important issue in complex surfaces modeling and reverse engineering.In recent years,a lot of progress has been made in smooth join of non-trimmed surface patches,while there has been seldom research on smoothly stitching trimmed surface patches together.This paper studies the problem of global continuity adjustment,damaged hole repair and local shape optimization for complex trimmed surface model,and presents a uniform scheme to deal with continuity adjustment of trimmed surfaces and geometric repair of local broken region.Constrained B-spline surface refitting technique and trim calculation are first utilized to achieve global G1 continuity,and then local shape optimization functional is adopted to reduce fitting error and improve local quality of refitted surface patch.The proposed approach is applied to a discontinuity ship hull surface model with an irregular hole,and the result demonstrates the validation of our method.Furthermore,on the premise of global continuity,the proposed locally repairing damaged surface model provides a better foundation for following research work,such as topology recovery technique for complex surface model after geometric repair.     

基于几何约束的Doo-Sabin细分曲面修改算法

给出了Doo-Sabin细分曲面在奇异面的极限位置和法矢计算公式,定义了正则网格带的局部等参数线。通过建立局部坐标系对曲面上所有点进行局部参数化,把曲面上点的位置、法向量及局部等参数线等约束转化为所有待调整控制顶点的约束,得到线性系统,从而可以在满足上述多种不同类型的几何约束时修改曲面的形状。从控制网格扰动量最小和能量优化的角度给出两种修改算法,并利用广义逆矩阵求得显式解。约束的线性关系表明,两种方法都存在逆过程,修改的结果与过程无关,便于实际操作与控制。     

基于STEP-NC的NURBS曲面插补技术的研究

为提高曲面的加工效率和精度,提出了一种基于STEP—NC的非均匀有理B样条曲面加工方法。基于STEP—NC的数控系统能够直接处理包括完整的非均匀有理B样条曲面几何信息和1力Ⅱ工工艺信息的STEP—NC程序。详细讨论了非均匀有理B样条曲面插补算法的实现,并通过仿真试验,验证了该方法的有效性。     

现代CAD中公差信息表示方法的研究概况

介绍在计算机型体造型过程中，如何用研究中的各种表示方法将公差信息组入其中，以适应现代制造技术的要求，用变量模型、形体参数化、公差模块等方法，可实现尺寸和公差信息的直接引入，为ＣＡＤ／ＣＡＭ的真正一体化创造有利条件。     

利用曲线面变形提取产品形态体特征的方法研究

在变形设计理论的基础上,提出了将产品主体形态分解为子形态。研究了基于超椭圆方程和三次带参均匀B样条曲线构造技术提取影响产品艺术风格子形态横截面造型特征的方法,并结合曲面构造变形技术实现产品形态体特征的提取。以电动手工具为例研究了产品形态体特征提取与形态优化设计效果,得出超椭圆方程提取算法参数少,可较好地提取对称图形、非倒角图形的造型特征;基于三次带参均匀B样条曲线构造技术的算法参数较多,可较好地提取多种图形。     

应用于CAD/CAM的基于点的几何模型

常规几何模型通常难以胜任一些复杂曲面产品的计算机辅助设计／计算机辅助制造问题,为此,提出了应用于计算机辅助设计／计算机辅助制造的基于点的几何模型概念,给出了基于点的几何模型的定义及其计算机辅助设计／计算机辅助制造应用流程,研究了基于点的几何模型的几何特性、计算机辅助设计方法、计算机辅助制造方法及其计算机辅助设计／计算机辅助制造系统开发方法。在鞋楦计算机辅助设计／计算机辅助制造中的应用表明,基于点的几何模型有常规几何模型所没有的特性,能够实现某些特殊产品的计算机辅助设计／计算机辅助制造。     

基于约束搜索球的点云数据与CAD模型精确比对检测

针对传统数字化比对检测中点偏差计算的准确性及效率不高的问题,提出了一种基于约束搜索球的点云数据与计算机辅助设计模型比对检测技术。首先,为了提高计算的准确性,在分析现有点—面计算模型的基础上,提出了点—边计算模型及点—点计算模型,用于计算曲率变化较大区域的点偏差。其次,为了提高计算效率,在最邻近顶点搜索过程中采用K-D树进行加速,在点数据归属过程中,构建一系列约束搜索球,将点云数据与计算机辅助设计模型比对的范围限制在约束搜索球内,降低算法的时间复杂度,提高点数据归属的效率。以某大型叶片为例,验证了该方法的有效性。