基于投影法的过渡曲面构造方法

在采用组合函数法构造过渡曲面方法的基础上,提出了一种在基曲面上构造G1连续的过渡切触线的方法。该方法只需给定曲面上的一组点列及其点上的切矢,在此基础上构造一条空间曲线,并基于正交投影法将这条曲线投影到基曲面上得到一条G1连续的过渡切触线,使得设计人员可以根据需要直接在基曲面上确定过渡曲面与基曲面的切触线的位置,并以此为边界构造过渡曲面。还提出了新的构造过渡辅助面和重新参数化局部基曲面的方法,以适应过渡切触线为分段曲线的情况,并将其应用于翼身融合面的构造中,实例证明了该方法的可行性,效果令人满意。     

基于重采样技术的三角Bezier曲面局部特征逼近

针对反求工程中基于初始测量点直接构造的三角Bezier曲面难以对曲面特征进行正确描述的问题，提出了一种通过局部重采样技术重构曲面特征的方法。从原三角曲面中提取并分离重采样区域，基于区域内测量点拟合B样条曲面，在垂直过渡特征脊线的截面轮廓线上均匀重采样，重新三角化后即可以构造具有良好品质的曲面特征。实例表明提出的方法可以明显改善曲面局部特征的品质。     

激光扫描数据重构曲面的优化技术研究

本文提出了一种利用激光扫描数据和曲面灰度图像重构曲面的方法和步骤 ,利用图像处理技术构造连续的 3D边界 ,采用最小二乘法拟合激光扫描数据构建参数化基曲面 ,通过对 3D边界曲线进行优化处理并作为约束条件 ,使实物反求过程中重构的曲面模型能真实地再现采样曲面的原貌     

基于重采样技术的三角Bézier曲面局部特征逼近

针对反求工程中基于初始测量点直接构造的三角 Bézier曲面难以对曲面特征进行正确描述的问题 ,提出了一种通过局部重采样技术重构曲面特征的方法。从原三角曲面中提取并分离重采样区域 ,基于区域内测量点拟合 B样条曲面 ,在垂直过渡特征脊线的截面轮廓线上均匀重采样 ,重新三角化后即可以构造具有良好品质的曲面特征。实例表明提出的方法可以明显改善曲面局部特征的品质。     

裁剪B样条曲面重建算法研究

提出了具有不规则边界的裁剪B样条曲面重建方法。采用基准平面对数据点进行参数化，并建立以B样条曲面控制顶点为未知量的超定方程组；提出了基于有效点判别条件的孔洞识别算法，通过对孔洞区域的控制顶点施加顶点形状保持约束,确保方程组最小二乘解的存在；基于误差控制重构B样条曲面整体覆盖数据区域，通过边界线提取或曲面求交剪裁来重构裁剪曲面的边界。该方法具有符合设计意图、曲面在孔洞区域具有良好的形状一致性、曲面重构精度高等特点。     

径向基函数网络在虚拟加工对象重构中的应用

针对虚拟制造中无加工对象数据的加工过程仿真,提出适用于离散无规则边界测量数据的径向基函数网络方法,以重构加工对象曲面,阐述了径向基函数网络曲面重构的基本理论,分析了径向基函数网络宽度参数的确定方法;给出了径向基函数网络曲面重构函数的具体实现过程,计算了重构的误差.以实例验证了该方法的可行性,并与传统曲面拟合方法相比较,得出该方法的重构精度高,改进了传统曲面拟合在处理非均匀截面数据点时曲面形状的失真和运算的不稳定现象,从而显示了径向基函数网络重构曲面的优越性.     

HB插值样条曲线曲面

利用三次Ｈｅｒｍｉｔｅ基的变换，得到了构造三次插值样条曲线曲面的一组新的基－ＨＢ基。由ＨＢ基构造的分级三次插值样条曲线具有Ｃ＾１连续，保形的特点，构造的双三次插值样条曲面具有Ｃ＾１－连续，形状可调的特点，能方便地应用于ＣＡＤ／ＣＡＭ设计造型中。     

保持参数分布状态的有限元变形网格B样条曲面重建算法

针对变形前后的有限元网格模型及原始曲面模型,提出一种保持参数分布状态的B样条曲面重建算法。在裁剪区域,通过对原始曲面进行平移、延伸、截取及重新参数化等操作,构造初始拟合曲面;在非裁剪区域,在垂直于大曲率边界的参数方向上插入截面线并重新参数化两条大曲率边界,用双向蒙皮的方法重建拟合曲面。然后进入重新参数化网格点和重新拟合曲面的迭代过程,直至满足终止准则。在曲面迭代修改过程中,通过计算基函数的极值点给出一种更精确的欠约束区域判定方法;利用插值四边/三角细分算法细化粗糙网格模型,补充约束条件,提高拟合曲面的光顺性;借助拟合曲面补充边界约束条件,结合网格点插值和形状保持约束,改进裁剪曲面的拟合精度。实验结果验证了算法的有效性。     

点云部分缺失条件下边界曲面直接拟合技术

针对零件数据采集过程中可能出现的测量数据边界不完整的情况,提出一种点云部分缺失条件下边界曲面的直接拟合算法。对于两种不同的边界曲面类型,选择相应的方法自动构造贴近点云的基面;对点云中的点进行基面投影参数化的同时,运用改进的病态指标准则确定基面的病态控制顶点;在曲面拟合过程中,通过对病态控制顶点的抑制和加入离散边界约束条件,使得拟合得到的边界曲面在逼近点云的同时保持了良好的曲面内部品质,且和周围曲面之间达到近似G1连续。工程应用实例验证了提出算法的有效性及实际应用价值。     

过渡曲面构造方法探索

针对模具过渡曲面构造过程中存在的问题，提出了运用NURBS曲线、曲面构造方法，在缺少一条边信息的条件下构造过渡曲面，用这种方法构造的曲面能够满足过渡曲面的工艺要求。     

基于能量优化和细分的参数曲面混合和孔洞填充

提出一种用能量优化法对参数曲面片进行细分的曲面混合及孔洞填充方法。该方法是先根据能量优化原理求出混合(填充)细分曲面的控制顶点，运用边界修改细分法，在正常Catmull-Clark细分之后，将控制网格边界轮廓去除，再进行下一次细分，从而生成一张完整光滑的细分曲面。该方法在保持混合(填充)细分曲面与基曲面在边界处C^2连续的同时，使混合(填充)细分曲面具有较好的光顺性。实例表明，该方法具有较高的效率，且混合(填充)的效果较好。     

Generating parametric G2 non-four-sided blending surfaces

A method of generating n-sided (n=3, 5, 6) G² blending surfaces (except that the 3-sided blending surface is C⁰ continuous at the three vertexes and the 5-sided blending surface is C⁰ continuous at a vertex) is presented in this paper. When this method is used to generate n-sided (n=3, 5, 6) G² blending surfaces between the base surfaces, the base surfaces are expressed as n-sided (n=3, 5, 6) by reparameterising the base surfaces; then the n-sided (n=3, 5, 6) G² blending surfaces are convex combinations of the base surfaces expressed as n-sided (n=3, 5, 6) surfaces. When the contact curves are arbitrary curves in the base surfaces, the regions near the contact curves in the base surfaces are reparameterised and expressed as n-sided (n=3, 5, 6) surfaces; then the n-sided (n=3, 5, 6) G² blending surfaces are convex combinations of the reparameterised local base surfaces expressed as n-sided (n=3, 5, 6) surface styles. The shape of the n-sided (n=3, 5, 6) blending surfaces can be adjusted by changing the size of the reparameterised local base surfaces and the combination weights. An example of a 5-sided surface generated between an aerofoil, the body and the fringe surface of a missile is given.     

基于径向基函数和自适应单元分解的大规模散乱点云快速重构

径向基函数用于散乱数据的插值和拟合具有精确和稳定的优点,但是它不适合大规模点集的曲面重构。把径向基函数和单元分解原理综合起来,提出一种大规模散乱点云的隐式曲面快速重构算法。把整体定义域自适应细分成一系列稍微重叠的子域,基于径向基函数在各子域上计算局部表面,最后采用单元分解函数对局部表面进行加权混合得到全局的重构表面。方法适于处理数量较大和分布密度变化较大的点云数据重构。     

基于四叉树法和波前法的曲面网格剖分算法

提出了一种基于四叉树法和波前法的有限元网格生成算法。该算法首先将裁剪曲线边界离散成多边形,然后使用四叉树法对待划分裁剪参数曲面按细分要求进行递归分解,最终生成规则的栅格点,最后利用波前法的原理生成三角形网格,通过合并处理生成三角形与四边形混合网格。     

基于四叉树法和波前法的曲面网格剖分算法

提出了一种基于四叉树法和波前法的有限元网格生成算法。该算法首先将裁剪曲线边界离散成多边形，然后使用四叉树法对待划分裁剪参数曲面按细分要求进行递归分解，最终生成规则的栅格点，最后利用波前法的原理生成三角形网格，通过合并处理生成三角形与四边形混合网格。     

球齿轮的磨削加工和齿根过渡曲面方程的推导

球齿轮机构是一种能传递空间二维运动的新型齿轮机构.为了解决球齿轮的精加工问题,设计了在范成法加工条件下利用球齿轮与盘形砂轮的啮合运动来加工球齿轮的精密磨削加工方案.介绍了球齿轮齿根过渡曲线的形成原理,以及球齿轮齿根过渡曲线的加工方法.推导出了球齿轮齿根过渡曲线与过渡曲面的参数方程,仿真和实验验证了该方法的正确性.     

曲面造型中多张曲面交点处的过渡技术研究

同种多张曲面相交于一点时角点处的过渡技术。该方法采用先截后补的方法对角点处的过渡进行处理，避免了传统方法需要考虑角点处异常复杂的几何拓扑关系，从而简化了问题的处理。该方法具有良好的通用性和拓展性，可以应用于任何类型帮任意张曲面在角点处的过渡，为组合曲面的过渡技术提供了新思路。     

面向数控加工组合自由曲面过渡技术

从数控加工的角度研究了组合自由曲面的过渡技术并建立过渡面的方法。该过渡技术充分考虑了与数控加工关系密切的组合曲面的曲率情况,避免了以往ＣＡＤ造型中过渡圆角半么牟盲目性,使得在加工过程中,不同过渡面 而无法加工或更换半径更小 刀具而降低加工效率。该方法为曲面过渡技术提供了新的思路,同时有利于ＣＡＤ／ＣＡＭ一体化的实现。     

Reverse engineering of compound surfaces using boundary detection method

This paper proposes an efficient reverse engineering technique for compound surfaces using a boundary detection method. This approach consists in extracting geometric edge information using a vision system, which can be used in order to drastically reduce geometric errors in the vicinity of compound surface boundaries. Through the image-processing technique and the interpolation process, boundaries are reconstructed by either analytic curves (e. g. circle, ellipse, line) or parametric curves (B-spline curve). In other regions, except boundaries, geometric data are acquired on CMM as points inspected using a touch type probe, and then they are interpolated on several surfaces using a B-spline skinning method. Finally, the boundary edge and the skinned surfaces are combined to reconstruct the final compound surface. Through simulations and experimental works, the effectiveness of the proposed method is confirmed.