基于切向约束构造复合二次B样条插值曲线

该文提出一种构造二次B样条插值曲线的新方法,包括新的参数化方法和新的插值方法.新参数化方法中,相邻曲线段的连接处与插值点相一致,以插值点的切向作为约束,利用二次B样条曲线本身的几何性质进行参数化,使曲线在每个插值点上都满足指定的切向,可以直观地控制插值曲线的形状以达到预期效果,参数化方法稳定,不必解方程组.在新参数化方法的基础上进一步提出了分段构造的思想,将形状不好的段分成多段构造,除插值点的切向外还留有其他的自由度进一步直观调控曲线的形状,使得二次B样条插值曲线的形状更自然.新方法对于数据点的改变具有良好的局部性.实例表明该方法是有效的.     

基于代数曲线段的G2连续的曲线造型方法

文中提出了一种用低次代数样条曲线来插值平面上有序数据点列或者构造用多种方法表示的两曲线段间过渡曲线的一种方法 .这里得到的曲线不是用通常的代数曲线方程来表示 ,而是用一种带参数的代数方程来表示 .首先给出了用二次曲线来插值两点、两切线和用四次代数曲线插值两点、两切线和两曲率的方法 ;其次 ,给出了利用四次代数样条曲线来插值平面上一个有序点列 ,无论是构造闭曲线还是开曲线 ,都能达到整体 G2 连续 .最后 ,讨论了代数曲线 /代数曲线、代数曲线 /参数曲线以及参数曲线 /参数曲线之间的过渡曲线造型方法     

一类基于三角函数的插值曲线

从三角函数出发,构造了一类插值于首、末端点及其切矢的参数样条曲线,称之为T—Ferguson,并研究了合成T—Ferguson曲线的算法。T—Ferguson曲线丰富了参数样条曲线,是一种可行的构造插值曲线方法。     

插值给定数据点的四次PH曲线构造

目的 PH （Pythagorean hodograph）曲线由于具备有理等距曲线、弧长可精确计算等优良的几何性质,广泛应用于数控加工和路径规划等方面。曲线插值是曲线构造的主要手段之一,虽然对PH曲线的Hermite插值方法进行了广泛研究,但插值给定数据点的构造方法仍有待突破,为推广四次PH曲线的应用范围,提出了一种新的四次PH曲线的3点插值问题解决方法。方法 从四次PH曲线的代数充分必要条件出发,在该曲线的Bézier控制多边形中引入辅助控制顶点,指出其中实参数的几何意义,该实参数可作为形状调节因子对构造曲线进行交互。对给定的3个平面型值点进行参数化确定相应的参数值;通过对四次PH曲线一阶导数积分得到曲线的显式表达,其中包含一个待定复常量,将给定的约束点代入曲线的显式表达式得到关于待定复常量的一元二次复方程,求解该复方程并反求Bézier控制顶点得到符合约束条件的四次PH曲线。结果 实验对通过构造插值给定数据点的四次PH曲线进行比较,当形状调节因此改变时,曲线形状可进行有效交互。每次交互得到两条四次PH曲线,通过弧长、弯曲能量、绝对旋转数的计算得到最优曲线,并构造得到PH曲线的等距线。结论 本文方法给定的形状调节参数具有明确的代数意义和几何意义,本文方法易于实现,可有效进行交互。     

曲线插值约束的LOOP细分曲面

提出基于Loop细分方法的曲线插值方法,不需要修改细分规则,只需以插值曲线的控制多边形为中心多边形,向其两侧构造对称三角网格带,该对称三角网格带将收敛于插值曲线。因此,包含有该三角网格带的多面体网格的极限曲面将经过插值曲线。若要插值多条相交曲线只需在交点处构造全对称三角网格。运用该方法可在三角网格生成的细分曲面中插值多达六条的相交曲线。     

参数曲线近似弧长参数化的插值方法

本文提出了参数曲线近似弧长参数化的一种插值方法。参数曲线的弧长函数的单调增的，近似弧长参数化可以转化为弧长函数的保单调分段有理线性插值。用这种插值得到的近似弧长参数化曲线插值原曲线上的一组点，最后，两个实例表明了近似弧长参数化曲线能很好地逼近原曲线，且没有所不希望的波动。     

基于非均匀Catmull-Clark细分方法的曲线插值

带有复杂型曲线插值约束的细分曲面的生成,是计算机图形学及几何造型技术等领域所关心的一个问题.鉴于此,提出了一种高效的可以插值三次NURBS曲线的细分曲面生成方法.只需在被插值曲线的控制多边形两侧构造具有对称性质的四边形,构成对称网格带;证明了对该对称网格带应用Sederberg等人提出的非均匀Catmull-Clark细分规则以后,它将收敛于这条被插值曲线.因此,含有这种对称网格带的多面体网格的细分极限曲面即为满足曲线插值约束的细分曲面.应用该方法,既可以插值单条NURBS曲线,也可以插值由多条NURBS曲线组成的曲线网格.因此,该方法广泛适用于产品外形和图形软件设计.     

基于几何约束的三次代数曲线插值

尽管三次参数曲线在曲线曲面造型中扮演着主要角色,但是计算几何专家也一直没有放弃对三次代数曲线的性质及应用进行研究。该文首先综述了近年来有关三次代数曲线研究的最新进展,对各主要方法的优缺点进行了客观的评价。然后提出了一种基于几何约束的三次代数曲线的插值方法,该方法守完全通过几何量如控制顶点、切线和曲率来控制三次代数曲线的形状,使得对三次代数曲线的编辑与对三次B－样条曲线的编辑一样灵活方便。该文提出的代数曲线的结构有两种,一种是插值平面上四点及两端点切线的三次代数曲线;另一种是插值两端点、两切线及两曲率的三次代数曲线。在第二种情况下对曲率的情况进行了详细的分类。并且从理论上对曲线的连续性及保凸性进行了严格的证明。     

二次参数曲线拟合平面点的一种新方法

对平面上给定的一组数据点进行了研究,提出了构造参数曲线拟合数据点的一种新方法。所构造的拟合参数曲线是C′连续的分段二次参数曲线。本文以实例对新方法与二次插值样条曲线进行了比较。     

一种有理二次插值函数的凸性分析

在给定的插值数据条件下,利用一种带参数的分母为二次的有理二次插值方法,通过调整插值函数中的参数,给出了插值曲线的保凸方法和该方法得以实现的充分必要条件。这种条件是对参数的简单的线性的不等式约束,容易在计算机辅助设计中得到实际应用。     

三次Hermite参数曲线与曲面的扩展

在给定插值条件时,标准三次Hermite参数曲线与曲面的形状无法调整。为克服标准三次Hermite参数曲线与曲面的不足,首先通过提高基函数次数的方法给出了一种带形状参数的四次Hermite基函数,然后生成了相应的带形状参数的四次Hermite参数曲线与曲面。所生成的曲线与曲面是标准三次Hermite参数曲线与曲面的扩展,不仅与标准三次Hermite曲线与曲面具有完全相同的性质,而且当插值条件给定时,其形状可通过修改形状参数的取值进行局部或整体调节,为插值曲线与曲面的构造提供了一种新方法。     

平面四点确定一条抛物线及其在参数插值中的应用

本文讨论了用平面有序四点确定一条抛物线及其在参数插值中的应用。提出了有用四点确定一条抛物线的算法，讨论了确定抛物线的四点相互间要满足的位置。对平面给定的一组数据点，提出了构造参数插值曲线的新方法。所构造的插值曲线是ＧＣ＾１连续的分片三次参数曲线，其插值精度为二次参数多项式。本文还以计算实例对新方法与其它方法的插值精度进行了比较。     

平面曲面的曲率表示及其应用

通过平面曲线的曲率函数显式表示,对这种样条曲线及其造型作了研究,并给出了在线性曲率条件下的插值样条曲线生成算法。     

基于参数样条插值的同坡曲面构造方法

传统的同坡曲面构造方法都是在导线方程为已知的前提下进行的。然而在实际工程中,导线方程往往是很难得到的,只能通过测量得知导线通过一列数据点。针对这一问题,给出了一种实际工程中同坡曲面的构造方法,该法首先根据测量数据点,利用三次参数样条曲线插值方法构造出同坡曲面的导线方程,然后再从同坡曲面的形成原理入手建立其参数方程,最后通过实例表明该方法是可行有效的。     

用参数样条插值挖补方法进行大规模散乱数据曲面造型

利用矩形域中带连续边界条件的多元散乱数据最优插值方法，结合张量积型参数样条插值，从挖补的思想得到启发，提出一种适合大规模散乱数据曲面造型的参数样条插值挖补方法．用该方法构造的参数曲面内部C^m，n连续，挖补的矩形边界分别为C^m-10.和C^0,n-1连续．最后就常见的m=n=2时的双三次样条给出一些数值例子，说明该算法简单易行，效果良好．     

Isophote interpolation

The isophote is an important class of characteristic curves on a parametric surface. Accordingly, as a kind of feature based path generation method, isophote based tool paths has been proposed as an important path pattern for parametric surface machining. In this paper, an approach has been proposed for the isophote interpolation on a parametric surface. The paper has related the arc-length derivatives to time derivatives of parameters along the isophote. The results are then used to derive the parametric interpolation. The isophote curve interpolation is developed based on parametric interpolation. The proposed interpolation guarantees that interpolated points always stay on the parametric surface. An improvement interpolation has been presented to alleviate inclination errors and point deviation from the isophote. Simulations of isophote interpolation have been carried out to verify the effectiveness of the proposed algorithm. The proposed algorithm has applications in real time tool path interpolation for the machining of parametric surfaces.     

Neural Network Methods for NURBS Curve and Surface Interpolation

New algorithms based on artificial neural network models are presented for cubic NURBS curve and surface interpolation.When all th knot spans are identical,the NURBS curve interpolation procedure degenerates into that of uniform rational B-spline curves.If all the weights of data points are identical,then the NURBS curve interpolation procedure degenerates into the integral B-spline curve interpolation.     

参数曲线插补自适应加减速控制方法研究

CNC系统中参数曲线插补广泛地应用于复杂轨迹的生成.为了弥补参数曲线插补时加减速能力的不足,提出自适应的加减速控制方法.在插补预处理中,对轮廓误差引起的速度变化曲线进行分析,在加加速度满足要求的同时,对加速度的变化进行控制.应用该方法,在保证系统加工精度的基础上,可以根据曲线的形状,自适应的调整进给速度,使进给速度变化趋于平滑,有效地避免了加速度和加加速度的变化对伺服系统造成的机械冲击.文中给出了B样条曲线插补的实例对控制方法进行了说明和验证.仿真结果表明,该方法切实可行而且有效.     

A parametric interpolator with confined chord errors, acceleration and deceleration for NC machining

Parametric interpolation has many advantages over linear interpolation in machining curves. Real time parametric interpolation research so far has addressed achieving a uniform feed rate, confined chord errors and jerk limited trajectory planning. However, simultaneous consideration of confined chord errors that respect the acceleration and deceleration capabilities of the machine has not been attempted. In this paper, the offline detection of feed rate sensitive corners is proposed. The velocity profile in these zones is planned so that chord errors are satisfied while simultaneously accommodating the machine's acceleration and deceleration limits. Outside the zone of the feed rate sensitive corners, the feed rate is planned using the Taylor approximation. Simulation results indicate that the offline detection of feed rate sensitive corners improves parametric interpolation. For real time interpolation, the parametric curve information can be augmented with the detected feed rate sensitive corners that are stored in 2×2 matrices.     

Quart-parametric interpolations for intersecting paths

The intersecting path is an important tool path generation method. This paper proposes an approach for the quart-parametric interpolation of intersecting paths. The objective of our approach is that the intersecting paths for surface machining can be directly interpolated within the computer numerical control (CNC) system. This enables the CNC interpolator to process the intersecting paths without geometric approximation as in existing approaches and take into consideration any specific feedrate profiles and further machining dynamical issues along the path.The interpolation of the intersection of two general parametric surfaces is transferred into interpolation of its projection curves and the time trajectories of four parameters along the intersecting curves are obtained. Our strategy is to carry out the quart-parametric interpolation based on the projection interpolation. The feedrate control method is developed, and then the interpolation algorithms for two projection curves are proposed. An error reduction scheme is presented to alleviate point deviation from the drive parametric surface. Simulations of quart-parametric interpolation have been carried out to verify the effectiveness of the proposed algorithm.