NURBS造型方法的研究与实现

本文通过ＮＵＲＢＳ造型方法关键技术的研究，在我校自主开发的超人（ＳｕｐｅｒＭａｎ）ＣＡＤ／ＣＡＭ集成系统中成功地实现了基于复合曲线ＮＵＲＢＳ蒙皮曲面的造型功能，双向蒙皮曲面的造型功能和ＮＵＲＢＳ曲线曲面的可控修形功能，建立了窒完全基于ＮＵＲＢＳ方法的ＣＡＤ／ＣＡＭ系统，大量的工程应用和实例验证，表明本研究的ＮＵＲＢＳ方法是一种适用于复杂外形产品设计与制造的，灵活有效的造型方法。     

NURBS曲面G~1光滑拼接算法

非均匀有理Ｂ样条（ＮＵＲＢＳ）曲线、曲面造型方法，是当前ＣＡＤ／ＣＡＭ领域研究热点之一，大量的基于ＮＵＲＢＳ的实用造型系统得到发展。对ＮＵＲＢＳ而言，虽然具有参数连续性，但为了实用需要，仍需构造具有一定光滑程度的合成曲面，满足局部设计和修改的目的。本文给出了实用的具有二次公共边界曲线的ＮＵＲＢＳ曲面片Ｇ１光滑拼接条件，得到了相应控制顶点、权系数的具体算法；对于一个已知ＮＵＲＢＳ曲面，构造另一个ＮＵＲＢＳ曲面，使其达到Ｇ１拼接是简单易行的。     

NURBS曲在G^1光滑拼接算法

非均匀有理Ｂ样条（ＮＵＲＢＳ）曲线、曲面造型方法，是当前ＣＡＤ／ＣＡＭ领域研究热点之一，大量的基于ＮＵＲＢＳ的衫和造系统得到发展，对ＮＵＲＢＳ而言，虽然具有参数连续性，但为了实用需要，仍需构造具有一光滑程度的合成曲面，满足局部设计和修改的目的，本文给出了实用的具有二次公共边界曲线的ＮＵＲＢＳ曲面片Ｇ＾１光滑拼接条件，得到相应控制顶点、权系数的具体算法；对于一个已知ＮＵＲＢＳ曲面，构造另一人ＮＵＲＢ     

COMPUTING AREAS BOUNDED BYRATIONAL BEZIER CURVES

ＣＯＭＰＵＴＩＮＧＡＲＥＡＳＢＯＵＮＤＥＤＢＹＲＡＴＩＯＮＡＬＢＥＺＩＥＲＣＵＲＶＥＳＧｕｏｊｉｎＷａｎｇ；ＴｈｏｍａｓＷ．ＳｅｄｅｒｂｅｒｇＣＯＭＰＵＴＩＮＧＡＲＥＡＳＢＯＵＮＤＥＤＢＹＲＡＴＩＯＮＡＬＢＥＺＩＥＲＣＵＲＶＥＳ￥ＧｕｏｊｉｎＷａｎｇ...     

华正CAXA──集成化CAD／CAM／CAE系统

华正ＣＡＸＡ──集成化ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ系统ＣＡＸＡ系统是北京华正模具研究所自主开发的汉化界面ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ系统，能够解决复杂三维曲面造型设计及制造问题。ＣＡＸＡ系统的整个数学构架由ＮＵＲＢＳ构成，各种复杂曲面可由它来构图成型，提供ＣＡＭ...     

CADDS系统在汽车仪表板及其模具三维造型／数控加工中的应用

介绍利用ＣＡＤＤＳ５软件成功地完成了汽车仪表板造型设计和模具数控加工的过程。着重介绍ＣＡＤＤＳ５软件中曲面造型（ＮＵＲＢＳ）、参数化设计和数控加工模块在开发过程中显示出的灵活、准确、可靠等特点。证明在复杂曲面产品开发过程中，ＣＡＤ／ＣＡＭ技术具有传统方法不可比拟的优点。     

圆弧曲线的三次NURBS表示

本文首次提出三次ＮＵＲＢＳ曲线精确地表示圆弧的充要条件，解决了两方面的问题：一是已知三次ＮＵＲＢＳ曲线，如何判断它是否是圆弧，二是已知一圆弧曲线，怎样用三次ＮＵＲＢＳ曲线精确地表示，给出了圆弧曲线的三次ＮＵＲＢＳ表示的几何构造算法，均匀有理Ｂ样条曲线和有理Ｂｅｚｉｅｒ曲线精确地表示圆弧曲线的充要条件可作为ＮＵＲＢＳ曲线的特殊情形得到，这些研究结果为ＮＵＲＢＳ应用于ＣＡＧＤ，ＣＡＤ／ＣＡＭ提供了一个     

EDS UNIGRAPHICS V10．4

ＥＤＳＵＮＩＧＲＡＰＨＩＣＳＶ１０．４最新版本ＵＧＶ１０．４是目前最全面的ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ系统．拥有４０多个应用软件，并能在各种平台上运行，如ＨＰ７００系列、ＶＡＸ和ＡＸＰ系列、ＳＧＩ、ＳＵＮ和ＩＢＭＲＳ／６００系列的各种机器。与老版本相比，１...     

CADDS系统在汽车仪表板及其模具三维造型／数控加工中的应用

介绍利用ＣＡＤＤＳ５软件成功地完成了汽车仪表板造型设计和模具数控加工的过程。着重介绍ＣＡＤＤＳ５软件中曲面造型（ＮＵＲＢＳ）、参数化设计和数控加工模块在开发过程中显示出的灵活、准确、可靠等特点。证明在复杂曲面产品开发过程中，ＣＡＤ／ＣＡＭ技术具有传统方法不可比拟的优点。     

NURBS三参数实体造型及在模具CAD/CAM中的应用

在大量ＣＡＤ／ＣＡＭ应用类问题中，不但需要描述实体的外形，也要求表达实体的内部信息．针对这个要求，本文提出了ＮＵＲＢＳ三参数实体造型方法和形体构筑技术．本文将此方法应用于模具ＣＡＤ／ＣＡＭ系统中，如有限元建模中的形体三维有限元网格生成及相应的应力分析、质量特性计算等问题.     

CM,RE和CAD/CAM系统集成环境的研究

对三坐标测量系统、联系实际向工程、CAD/CAM系统信息集成中存在的问题进行分析，提出了面向快速逆向设计和制造集成环境的功能模型、关键技术和处理方法。通过建立CM，RE，CAD/CAM系统的集成平台，对样件、模型进行快速测量，并对测量数据进行数据处理、特征重建、几何造型和数控加工处理，以实现对产品样件或模型的快速逆向设计与制造。     

T 样条用于计算机辅助设计、分析和制造的 新型表示方法

几何造型主要研究在计算机环境下几何模型的表示与设计,其是计算机辅助设计、工程和制造领 域中重要的基础研究方向。当前工业制造中几何模型表示的标准是非均匀有理 B 样条(NURBS)。然而,由于张量 积拓扑结构,NURBS 在表示复杂几何模型时具有难以克服的局限性。T 样条是一种新型兼容 NURBS 的自由曲面 造型表示技术。由于克服了 NURBS 的多个重要的局限,T 样条自提出后引起了学术界和工业界的极大关注。为 了使国内外同行对 T 样条的发展历程和研究现状有一个较为全面的了解,对其进行系统综述。在广泛文献调研的 基础上,对 T 样条的定义、基础算法,以及在计算机辅助设计、工程和制造中的应用进行归纳总结和详细分析, 重点分析了这些算法的基本思想和原理,比较了其优点和不足。由于工业界对几何表示的精度和效率的要求越来 越高,导致 T 样条的研究仍然不完善,还存在大量亟待解决的问题和可能的发展方向。     

基于IGES接口的电磁计算模型数据交互

现今武器大多是利用非均匀有理B样条(non-uniform rational B-spline,NURBS)数学表述,在CAD/CAM系统下完成建模和重构.利用电磁计算软件运算武器模型的雷达散射截面(radar cross section,RCS)从而评估其隐身性能,就需要与CAD/CAM系统进行数据交互.通过对基本图形转换规范(initial graphics exchange specification,IGES)数据标准的分析,为电磁计算软件编译了IGES数据接口.该数据接口具备IGES文件数据导入和模型数据导出另存为IGES文件格式的功能,从而实现了自行开发的计算软件CRCS v1.2和CAD系统软件的数据交互,提高了软件处理复杂模型的能力进而使模型重构与计算趋于一体化.     

Interactive rendering of NURBS surfaces

NURBS (Non-uniform rational B-splines) surfaces are one of the most useful primitives employed for high quality modeling in CAD/CAM tools and graphics software. Since direct evaluation of NURBS surfaces on the GPU is a highly complex task, the usual approach for rendering NURBS is to perform the conversion into Bézier surfaces on the CPU, and then evaluate and tessellate them on the GPU. In this paper we present a new proposal for rendering NURBS surfaces directly on the GPU in order to achieve interactive and real-time rendering. Our proposal, Rendering Pipeline for NURBS Surfaces (RPNS), is based on a new primitive KSQuad that uses a regular and flexible processing of NURBS surfaces, while maintaining their main geometric properties to achieve real-time rendering. RPNS performs an efficient adaptive discretization to fine tune the density of primitives needed to avoid cracks and holes in the final image, applying an efficient non-recursive evaluation of the basis function on the GPU. An implementation of RPNS using current GPUs is presented, achieving real-time rendering rates of complex parametric models. Our experimental tests show a performance several orders of magnitude higher than traditional approximations based on NURBS to Bézier conversion.     

NURBS曲线高速高精度加工的插补控制

针对复杂零件高速精密加工的需求,提出了一种NURBS曲线的实时插补算法,它基于NURBS曲线的矩阵表示,通过适当的插补预处理、运用参数预估计与校正的插实施以及合理的近似计算方法,简化了插补的实时计算,保证了算法的实时性,特别是引入了插补误差和进给加速度的实时监控,使进给速度能随曲线曲率自适应调整,实现了NURBS曲线高速高精度加工的插补控制。     

Robust uniform triangulation algorithm for computer aided design

This paper presents a new robust uniform triangulation algorithm that can be used in CAD/CAM systems to generate and visualize geometry of 3D models. Typically, in CAD/CAM systems 3D geometry consists of 3D surfaces presented by the parametric equations (e.g. surface of revolution, NURBS surfaces) which are defined on a two dimensional domain. Conventional triangulation algorithms (e.g. ear clipping, Voronoi-Delaunay triangulation) do not provide desired quality and high level of accuracy (challenging tasks) for 3D geometry. The approach developed in this paper combines lattice tessellation and conventional triangulation techniques and allows CAD/CAM systems to obtain the required surface quality and accuracy. The algorithm uses a Cartesian lattice to divide the parametric domain into adjacent rectangular cells. These cells are used to generate polygons that are further triangulated to obtain accurate surface representation. The algorithm allows users to control the triangle distribution intensity by adjusting the lattice density. Once triangulated, the 3D model can be used not only for rendering but also in various manufacturing and design applications. The approach presented in this paper can be used to triangulate any parametric surface given in S(u,v) form, e.g. NURBS surfaces, surfaces of revolution, and produces good quality triangulation which can be used in CAD/CAM and computer graphics applications.     

NURBS 曲面光顺方法综述

NURBS 曲线、曲面的光顺处理是CAD/CAM 中非常重要的问题。在研 究了NURBS 曲面光顺中的几种常用方法的基础上,针对现有光顺算法在多尺度特征并存曲 面光顺中的不足,提出利用各向异性小波在表达高维信息的优势,将各向异性小波融入曲面 的多分辨率分析中的思想,应用于NURBS 曲面光顺,以达到对曲面特征的保存。     

基于STEP-NC的CNC系统中NURBS插补技术研究

STEP-NC是一个用来实现CAD/CAM与CNC系统间数据交换的接口标准,基于STEP-NC的CNC系统是未来数控技术发展方向之一,该系统不但具有直线和圆弧插补功能,而且还具有样条曲线插补功能。为此设计了一个统一的基于NURBS样条曲线插补的通用插补器,并开发了一种基于等弧长的插补技术和插补算法。最后通过仿真和实例加工验证了该算法的有效性和可靠性。     

A practical approach to generating steepest ascent tool-paths for three-axis finish milling of compound NURBS surfaces

NURBS surfaces are commonly used in CAD/CAM software systems to represent the complex shapes of mechanical parts. Well-planned tool paths for machining the surfaces can significantly increase cutting efficiency and improve part quality. The steepest ascent tool-path pattern has been proposed for making sculptured surfaces in a 3-axis finish milling operation, and it has been proven that a steepest ascent tool-path is inherently more efficient in removing material to make these surfaces within tolerances than a tool path of any other type. However, the mathematical representation of steepest ascent paths on NURBS surfaces has not been addressed. In our work, simplified formulae of these paths are derived, and a comprehensive, efficient algorithm to plan steepest ascent tool-paths on compound NURBS surfaces is developed. To verify its validity and efficiency, this innovative approach is applied to a complicated compound surface. Furthermore, a comparison between the steepest ascent and CATIA tool-paths on two NURBS surfaces is conducted to demonstrate the advantages of the steepest ascent tool-paths for NURBS surface part production.