基于单位圆弧段逼近的Bezier曲线等距线生成算法

提出一种用四次Bezier曲线逼近单位圆弧段（Unit Circular Arcs）的方法及其详细误差函数分析。使用这种方法,给出一种使用同阶Bezier曲线逼近给定Bezier曲线等距线的算法。在Matlab7．0上实现了该算法,试验表明,新算法比Lee和Ahn所提出的算法有更高的精度和计算效率。由于B样条和NURBS曲线可以认为由多段Bezier曲线组成,因此,新算法为B样条和NURBS曲线等距线的求解提供了一种新的途径。     

基于三次PH曲线误差可控代数曲线等距线逼近算法

论文提出一种用三次PH曲线逼近代数曲线的方法及其误差分析。使用该方法,给出一种用PH曲线的等距线来逼近原来代数曲线等距线的算法。逼近曲线保持了原曲线的一些重要几何性质,如单调性、凹凸性、G1连续性等。数值实验表明,该算法提供了代数曲线近似参数化的一条有效途径。并在此基础上提出了一种计算代数曲线等距线的有理参数表示的新方法。     

基于单位圆弧段逼近的Bézier曲线等距线生成算法

提出一种用四次Bézier曲线逼近单位圆弧段(Unit Circular Arcs)的方法及其详细误差函数分析.使用这种方法,给出一种使用同阶Bézier曲线逼近给定Bézier曲线等距线的算法.在Matlab7.0上实现了该算法,试验表明,新算法比Lee和Ahn所提出的算法有更高的精度和计算效率.由于B样条和NURBS曲线可以认为由多段Bézier曲线组成,因此,新算法为B样条和NURBS曲线等距线的求解提供了一种新的途径.     

B样条曲线的等距算法及应用

等距曲线的拓扑结构是等距算法中的核心因素之一。该文以B样条曲线为例,给出了一种基于关键点的等距算法。它应用了自适应离散等手段并给出了关键点的求解方法,同时利用关键点确定等距线各个分段的取舍,从而有效地去除自交的情况,使得计算出的等距曲线有着正确的拓扑结构。该文的算法已应用于商业软件OpenCAD中。     

三维打印快速成型层面位图的生成算法

提出了新的基于轮廓边的快速求交算法,实现了快速成型系统中层面位图数据的生成.该算法不仅简单、效率高,而且可以处理求交过程中遇到的各种奇点问题,特别是用经典求交方法难以判断和处理的当扫描线通过带水平轮廓边的凸拐点和凹拐点带来的奇点问题.通过在自制的3DP快速成型样机上的试验运行,证明该算法有较好的鲁棒性.     

平面散乱点集凸包的快速生成算法

凸包问题是计算几何的基本问题,在实际工程中得到了广泛的应用。传统的凸包生成算法一般需要两个步骤,首先将离散点按照某种特性排序,然后进行凸包生成。依据快速排序算法的思想,提出一种“一步法”构建平面点集凸包的算法,将构建平面点集的凸包问题与排序问题结合起来,在排序过程中快速生成点集凸包。整个过程达到时间复杂度下限O（nlogn）。该算法在“河北省蓄滞洪区信息管理系统”中得到了实际应用,效果理想。     

直线与曲线的逐点生成算法

首先分析了直线生成算法的现状。论证了单点直线生成算法已无进一步发展的余地。指出了多点直线生成算法是今后的研究方向以及这种算法的主要问题。在比较了各种直线生成算法的计算量的基础上推荐了一个当前最有效的直线生成算法。其次,介绍了圆的逐点生成算法的研究现状。推荐了一个被忽视了的但却有着最小计算量的单点生成圆算法,并指出了其存在的严重错误且进行了纠正。然后,提出了一个新的圆双点生成算法,并对圆的各种逐点生成算法的计算量进行了比较。最后,介绍了逐点生成参数曲线和非参数曲线的两个最新算法。     

基于STL数据的数控加工刀轨快速生成算法

磨牙具有复杂的尖、嵴、窝等特征,采用手工制作,修复精度低、试戴周期长,若用计算机辅助制作方法可以弥补其不足.磨牙修复体CAD模型通常为STL格式,三角片的遍历与高效等距是数控加工刀轨快速、正确计算的关键.基于STL格式,给出了新的拓扑结构、提出了基于顶点的实体等距算法,实现了磨牙修复体粗、精加工刀轨快速、正确计算.该算法已应用于DentalCAM中,经仿真加工结果表明,所提出的算法稳定性好,计算速度快,加工精度高.对于加速国产口腔修复体CAD/CAM软件的临床应用,起到了积极的推动作用.     

基于一元对称幂基的等距曲面有理逼近算法

给出了基于一元对称幂基的等距曲面蒙面逼近新算法。利用一元对称幂基逼近张量积Bézier曲面u向曲线的等距曲线,得到一组等距逼近曲线,取固定的v值,得到一组数据点,用反算控制顶点的方法得到过这组数据点的v向曲线。对这两组曲线用蒙面算法得到逼近的有理等距曲面。该算法计算简单,将二元等距曲面有理逼近转化为一元曲线有理逼近,同时方便地解决了整体误差问题,随着对称幂基阶数的升高,可以得到较理想的逼近效果。     

Loop细分曲面的加工等距面生成及误差控制算法

不同层次的Loop细分网格曲面可作为不同工序的加工模型.当判断各细分层次与极限曲面的整体误差时,若不考虑所存在的尖锐特征,则计算所得误差将高于实际误差.本文考虑了尖锐特征的存在,对现有给定误差估计所需细分次数的算法进行了改进,并针对粗加工和精加工的不同特点,给出了各工序等距面的生成及调整算法.实践验证方法可行.     

基于自适应采样的自由曲面偏置算法

应用基于形状的自适应采样算法，给出了一种自由曲面的偏置.算法。首先从微分几何的观点出发，建立了原曲面与偏置曲面之间曲率上的对应关系。然后在原曲面上根据偏置曲面的曲率分布进行数据点的采样计算，并将采样结果进行偏置处理，最后得到给定精度下的偏置曲面。算例表明，给定相同的允许误差，本方法能明显减少所需偏置点的个数，降低了偏置曲面插值及进一步处理的难度。     

基于变形网格法的高密点云曲面重建

针对散乱点云庞大的特点,为提高其曲面重构效率,提出了一种三维高密散乱点云的曲面重建方法。该法首先构建一均匀网格,再通过拟合网格每个单元格的顶点到所输入点集中最近的点来实现对网格单元格进行变形,然后根据每个单元格中顶点状态模型构建三角片。该方法运行速度快,占用内存少。最后通过实例分析验证了该方法的有效性。     

采用边界拉伸的干涉检验方法与装配顺序规划

干涉检验及装配顺序规划为虚拟装配中的关键技术和重要研究内容。干涉检验的一般算法是用离散运动轨迹求得动态干涉,但其运动步长很难掌握。提出一种基于边界拉伸的干涉检验方法,将离散干涉检验转化为连续干涉检验,减少了运算量,提高了效率。并在此干涉检验算法基础上,进一步对装配顺序进行规划。实践表明,方法行之有效。     

采用点云切片技术的喷漆机器人轨迹生成

提出了一种直接生成喷漆机器人运行轨迹的方法.该方法首先扫描待喷涂工件的表面以获取工件的点云数据信息,然后对点云数据进行切片处理,估算采样点的法矢量,最后采样点沿其法矢量偏置喷枪到工件的距离,得到喷漆机器人的喷枪轨迹.该方法将点云切片技术运用到喷漆机器人的轨迹规划,能准确地控制喷枪的运行位置、方向以及喷枪与喷涂工件表面之间的距离,提高了喷涂质量和效率.     

圆环与圆环求交算法中初始点的计算

曲面求交是CAD/CAM领域最为重要也最为复杂的问题之一。在众多的算法中,追踪法由于其易于实现、计算速度快而得到广泛应用,而追踪法最大的缺点在于很难确定每条交线的初始点。针对这个问题,笔者提出了一种专门用于解决圆环面与圆环面求交算法中初始点计算的方法。该算法以几何方法为基础,通过判断圆环中心圆之间的位置关系来判定相交区域,并运用数值分析方法精确计算出每条交线的初始点。     

参数曲面点元离散求交法

提出了一种基于点元的参数曲面求交交互式新算法。该算法在参数曲面上进行自适应的离散点元采样,将点元组织为空间八叉树结构进行求交运算,最后进行交点排序并得到最终的求交结果。与以往的参数曲面求交方法相比,本算法更简单高效。实验结果表明,本算法稳定可靠,误差可控,而且可以达到交互速度。     

点包容性检测

介绍了一个易于实现的点包容性检测算法--倾斜射线法,其特点是射线不会与多边形的顶点或边重合,无须作特殊情况的处理,需计算的区域小,因而计算量小.判断倾斜射线与多边形的交点数,如果交点数为奇数,则点在多边形内,否则,点在多边形外.验证表明,此算法简单有效、稳定可靠,对自相交多边形及带孔多边形等情况同样适用.     

一种改进的视频序列超分辨率重建算法及应用

在凸集优化基础上,充分利用最大后验概率和凸集投影技术,提出了一种高效强鲁棒性视频序列分辨率提升算法。首先,在空域设计一个简单的预处理共轭梯度估计器,预测原始高分辨率图像;然后,在小波域分别创建帧间和帧内两个不同的凸集,并实施不同的投影运算,提取出隐含在相邻低分辨率图像中的细节信息;最后,利用空域估计器中相邻因子间的关系约束凸集投影解的可行域,保证快速获得图像重建的唯一最优解。仿真实验和实际交通监测系统应用结果均表明,该方法较其他方法不仅可获得更高的峰值信噪比和更好的可视化效果,而且收敛更快,鲁棒性更强。     

基于OpenGL的相贯线切割轨迹的建模与仿真

围绕管材切割中的坡口加工问题,对定角度坡口和变角度坡口进行了分析。建立了圆管相贯线的一般模型,提出了适用于数控切割的坡口角度的计算方法,完成了仿真算法的研究。针对插入式相贯接头,利用VC++和OpenGL完成了仿真程序的编写,实现了具有变角度坡口切割轨迹的仿真。结果表明切割后的主管与支管装配准确,焊接坡口完全符合美国石油协会标准规定的要求。