CATIA建模教程(四)——放样曲面在曲面造型中的应用

放样曲面也称为多截面扫掠曲面,可以通过多条截面线,控制所生成曲面的形状,在设计中具有广泛的应用.放样曲面与扫掠曲面中的轮廓扫掠功能有一些类似,都是通过截面线并且沿着导引线进行扫掠,从而形成一张曲面.     

CATIA建模教程(五)——桥接曲面和填补曲面的应用

通过扫掠曲面、放样曲面以及其他基础曲面,可以建立一系列的单张曲面,但这些曲面需要通过过渡形成完整的造型.本文将介绍桥接曲面和填补曲面两种常用的过渡连接方式.     

MESSAGE——具有自由曲面造型功能的立体造型系统

MESSAGE是一具有自由曲面造型功能的立体造型系统,它能够处理二次曲面、旋转曲面、 广义sweeping曲面、自由曲面以及由平面和上述曲面围成的三维物体,系统以平面及双三次 有理B样条曲面为基本曲面模型,提供了布尔运算、glue运算及多种局部修改运算.系统还 具有一个独立的几何数据库,可以支持一些重要的工程应用.     

基于卷积曲面的几何造型方法

卷积曲面是一种很有潜力的隐式曲面造型方法。由于卷积的可叠加性质,使得其生成的曲面很光滑,不会产生凸包和裂缝。卷积曲面造型是基于骨架的,其骨架可以是曲线或曲面,也可以以物体轮廓线为骨架原型来获取所需要的物体造型。在卷积造型的过程中,通过对骨架加权可以精细地控制结果曲面的形状。在介绍了卷积曲面造型的各类方法后,分析了其特点和发展方向。     

细分蒙皮曲面

对细分曲面在曲面造型中的应用进行了研究，并着重于蒙皮曲面造型技术．所提方法在传统的蒙皮曲面构造过程中引入细分方法，有效地避免了因截面曲线的相容性处理而产生的数据量激增的问题；最后生成的蒙皮曲面能够精确插值预先设计的截面曲线，并且可以在指定的截面曲线处产生折痕效果．     

基于四边形网格的可调细分曲面造型方法

提出了一种基于四边形网格的可调细分曲面造型方法。该方法不仅适合闭域拓扑结构，且对初始网格是开域的也能进行处理。细分算法中引入了可调参数，增加了曲面造型的灵活性。在给定初始数据的条件下，曲面造型时可以通过调节参数来控制极限曲面的形状。该方法可以生成C1连续的细分曲面。试验表明该方法生成光滑曲面是有效的。     

基于任意骨架的隐式曲面造型技术

给出了一个新的基于任意多面体网格骨架的构造性自由曲面造型算法.算法首先由每个给定骨架构造出一个距离场,然后利用隐函数光滑过渡技术和CSG(constructive solid geometry)表示技术将所构造的隐式曲面自由地两两粘合成一张光滑曲面.隐式曲面的多边形化算法则用来生成最终曲面网格.以任意骨架作为基本体素,突破了传统隐式曲面以点为基本骨架的限制.而且,距离曲面很好地逼近了原骨架形状,使用户可直观地对复杂曲面进行交互设计.而形变函数的引入,则极大地丰富了此方法的造型能力.实验结果表明,基于该算法的原型系统能够方便、直观地构造复杂的自由曲面.     

基于PD6.0的NURBS曲面造型过程

ＰＤ６．０软件提供了一个良好的ＮＵＲＢＳ曲面造型环境。本文着重阐述了ＰＤ６．０软件的ＮＵＲＢＳ曲面建模技术和造型过程，并解决了造型过程中常遇到的若干问题，最后给出了曲面造型的两个实例。     

螺旋曲面的等距曲面

考察了螺旋曲面生成两种等距曲面的方法：由螺旋面直接作等距曲面,由螺旋遄的端面型线生成等距曲线,再由等距曲线生成螺旋面,提出了截向等距曲面的概念,指出了与通常意义下的等距曲面之间的关系,并给出了它们之间的关系表达式。最后的实例表明,两种等距曲面的互不蕴含关系。两种方法在具有自主版权的三维造型系统Ｇｅｍｓ５．０中得到实现。     

建立在数据库上的实体造型,曲面造型系统—HYBRID

HYBRID是一个建立在数据库上的实体造型及曲面造型系统,该系统是在北京航天航空大学的PANDA实体造型系统的基础上开发的。HYBRID以集合运算(交、并、差)为工具,由简单物体——基本体素及二维图形,形成复杂物体。系统采用了CSG、B-rep数据结构充分地表示了体的几何信息及拓扑信息。数据库的使用使系统存储量增大,管理统一、方便,图形及非图形信息容易统一处理。曲面造型采用了非均匀有理B样条曲面插值,通过路径、截面的定义形成曲面。HYBRID适用于作为机械、建筑计算机辅助设计的支撑工具及管道的曲面设计。     

超限插值在一类艺术曲面造型中的应用

本文集中讨论了超限插值及其特殊情况,特别地,对于插值交叉线、插值边界曲线及其导矢的情形给出了大量的艺术曲面造型,其计算效率远远高于基于偏微分方程（PDE）的曲面造型方法.因此,用超限插值方法构造艺术曲面造型不失为一种高效的方法.     

流曲线曲面的概念和构造方法

给出了一种新的曲线曲面－流曲线曲面概念及其构造方法。给出了用多项式和Ｂｅｚｉｅｒ控制网构造流曲线曲面的基本方法和约束条件，这种流曲线曲面方法可用于计算机辅助几何设计和图形学中曲线表示和设计，特别是船体外型的造型和设计。     

快速可展窄带曲面设计

针对在服装、制鞋、钣金等行业的产品外形设计中,经常需要插值两条特征空间曲线,构建光顺可展窄带来过渡连接相邻的两可展曲面(可无伸缩地展开成平面)的问题,提出了一种新算法支持可展窄带的优化实时设计。其中:一条线为样式线,承载了外形褶皱的设计要求,通常固定不变;另外一条为设计线,允许其在指定的范围内进行变动(该范围通过两曲面嵌入线进行限定),并且保证设计线始终处于一个被连接的可展曲面上。该问题最终可转换为离散组合优化与非线性约束优化相混合的优化问题,可迭代进行快速求解。最后与主流计算机辅助设计软件Cimatron以及文献[1]中的方法进行了对比测试。测试结果表明该算法在造型速度上以及可展窄带的可展度方面均具有明显优势。所提算法对于相关行业的可展窄带外型设计具有实际工程应用价值。     

基于C-B样条的Catmull-Clark细分曲面造型系统的开发

论文针对工程应用,根据C-B样条和Catmull-Clark细分曲面的特点可调因子使得生成曲面形状可调和一次细分操作以后所有的网格面片都为四边域,构造合理的数据结构,采用有效的实时交互式的用户界面,开发了基于C-B样条的Catmull-Clark细分曲面的造型系统.为细分曲面的形状调整提供了简单、实时而且直观的人机交互方法.该系统能处理任意拓扑结构,能够精确地表示二次曲面,所生成的曲面光滑可调.可以以软件包或插件的形式加入到现有的CAD系统中.     

基于PD6.0的NURBS曲面造型过程

PD6．0软件提供了一个良好的NURBS曲面造型环境。本文着重阐述了PD6．0软件的NURBS曲面建模技术和造型过程，并解决了造型过程中常遇到的若干问题，最后给出了曲面造型的两个实例。     

基于结式的曲面拼接与三维造型

针对很多几何造型是带有约束条件的曲面拼接问题,在线性连续同伦的基础上提出了利用非线性同伦连续计算拼接曲面以进行三维造型的方法。首先,根据得到的截面(切片)的位置及其曲线方程确定插值点并得到插值多项式;其次,将此插值多项式作为非线性连续同伦映射函数并分别代入主曲面和辅助曲面的多项式方程得到过渡曲面的方程;然后,仅将插值变元作为变元而主、辅助曲面方程的变元作为参数,利用Sylvester结式消去过渡方程中的变元得到关于主曲面的拼接方程即造型曲面。利用该方法能实现带有控制点的曲面造型以及多曲面约束的几何造型,而且它可以确定造型过程中的中间形状及中间形状的位置,从而更加具有实用性。     

子分曲面尖锐特征生成

虽然生成光滑曲面是自由曲面造型的一个主要追求目标,但在某些场合却又要求能够产生非光滑的特殊效果,即所谓的尖锐特征(sharp feature).该文研究子分曲面造型中特殊效果的生成,提出一种基于网格拓扑构造的方法,把折痕、角、尖刺和锥等尖锐特征的生成统一到边界处理方法中,从而避免了为各种效果建立特殊子分规则,并在不改变已有子分模式的情况下实现特殊尖锐特征造型.     

自适应细分方法进行曲面造型

充分利用可调控CatmullClark细分规则与均匀的CatmullClark细分规则的优点,提出了自适应细分方法。该方法简单,比传统的单一细分方法有更好的灵活性,通过适当调节控制因子,可使得曲面造型比较灵活。通过分析曲面上点的曲率来控制细分,可以在较低的细分次数下达到良好的曲面造型效果,为曲面造型提供了一个新的方法。     

二次B样条曲面顶点及法向插值

顶点位置插值是自由曲面造型的基本方法,法向插值在一些CAD／CAM系统中也有重要应用,文中利用子分曲面理论研究双二次B样条曲面的性质,在此基础上利用Doo-Sabin分子模式构造插值顶点位置和法向的双二次B样条曲面控制网络,得到插值曲面的参数表示,为了提高效率,对规模较大的网络数据,先把它成若干片子网格,分别求出满足子网格相关的插值条件的控制网格,最后再反它们整合在一起形成完整的控制网格,使得相应的二次B样条曲面插值所有顶点及法向。     

车身CAD/CAM扫描曲面的造型方法

本文介绍了与曲面造型方法有关的几个概念;从理论上阐述了扫描曲面的生成方法;重点论述了在汽车车身曲面造型中经常出现的各类扫描曲面的造型方法;最后介绍了扫描曲面的造型方法在实际车身零件曲面造型中的应用。