基于曲率的组合曲面分割技术研究

在建立OCS模型的基础上，利用二次NURBS曲面拟合法求解数据点的局部曲率，进而根据平均曲率半径的阀值识别各类边点，由边点连接形成封闭的边环，最后得到组合曲面的线框模型。     

基于AutoCAD的曲面建模技术

介绍了AutoCAD三维建模方法。讨论和实现了利用ActiveX Automation技术将矩阵数据自动转化为AutoCAD矩形网格曲面的建模技术，提高了曲面研究和设计的效率。     

基于形状特征的自由曲面建模技术

针对自由曲面重构建模中存在的问题,对曲面数字化及离散点参数优化技术进行了研究。基于自由曲面的形状特征,提出了一种曲面自适应数字化技术。建立了基于显式的最小二乘重构误差的参数优化模型,运用子空间共轭梯度内部反射牛顿优化技术实现了大规模数据点的参数优化。研究结果表明,自适应数字化技术大大提高了曲面的采样效率;参数优化模型合理且优化算法收敛迅速。     

递归化产品信息集成建模技术

产品设计实际上是一个迭代的过程,后续的设计结果如不符合设计要求,则需要对前在的设计作出修改和改进而再次进行迭代,一个产品设计完毕,可能需要作许多次这样的循环,一直到符合设计要求为止,本文在分析工程产品设计过程的基础上是一个迭代的提出了递归化产品信息休成建模的思想,并论述了其基本原理和主要技术。     

基于网格分割的自适应细分曲面算法研究

细分曲面中,随着对模型细分次数的增多,模型的面片数迅速增长,巨大的数据量加大了模型后处理的难度。为此,结合网格分割技术,提出了一种自适应细分曲面算法。该算法利用控制网格每个顶点与其对应的极限位置之间的欧氏距离不同、采用K-均值算法和区域合并技术对控制网格进行分割,随后对用户指定的网格区域或不满足精度的区域进行局部自适应细分。实验结果表明,该算法在给定精度范围内,有效地以相对较少的面片数获得了理想光滑的细分曲面,且大大提高了模型的后处理速度。     

基于递归分割的机械零件三维形状结构检索方法

为实现设计重用,须对已有设计实例进行检索,实例检索中最为困难的是形状的相似性比较,为此提出基于递归分割的机械零件三维形状结构检索方法。生成模型凸包围盒获取机械零件的初始位置并对其进行归一化变换,再生成自适应有界分割面对实体进行分割,检测分割过程中实体的几何和拓扑参数变化,递归建立有序满二叉树,结合工程特征构建特征矢量,比较特征矢量的相似性获得非根结点实体的相似度,按广度优先变权遍历有序满二叉树,通过非根结点实体的相似度比较,获得各机械零件三维形状结构的相似度。将基于递归分割的机械零件三维形状结构检索方法在原型系统中对不同粒度的设计基元进行验证和应用,结果表明,该方法具有较高的计算效率和判断精度,能够快速准确地反映机械零件的总体轮廓形状和局部细节结构,对于实现设计重用提高设计效率具有重要意义。     

逆向工程中曲面建模的质量控制

通过对解放奥维重卡车左面板内衬的三维测量,点云数据处理及模型重构,论述了逆向工程在曲面建模中应用的关键技术,介绍了一种控制曲面建模误差的方法。     

NURBS曲面造型中曲线曲面分割问题的研究

提出一种基于ＮＵＲＢＳ齐次坐标表示来计算曲线曲面分割问题的方法，把ＮＵＲＢＳ总是转化为四维空间非有理Ｂ样条问题，就用Ｂ样条分割算法来解决，其几何意义明确，求解过程简便易行，便于在ＣＡＤ／ＣＡＭ系统中实现。     

基于超声测距的自由曲面数字化方法研究

对数学模型未知的自由曲面进行超声仿形测量时，必须事先估算各采样点的位置和法矢。针对此问题，提出了一种两次采样的数字化方法：首先采用双曲线外插方法对曲面进行特征线采样，生成初始曲面；然后采用B样条节点插入算法对初始曲面进行递归分割，生成基于给定采样精度的自适应采样路径。实例表明，该方法能较好地提高自由曲面超声测量的效率。     

细分造型技术在CAD系统中的应用研究

在现有CAD系统中通用的NURBS造型对于非规则拓扑关系的曲面的表示存在着拼接、剪裁困难、表达难以准确等缺点,而在实际工程应用中形体轮廓复杂、难以通过基本体素复合且要求光滑的实体又普遍存在.细分造型计算简单,可以表达任意拓扑关系,在图形学中已得到广泛研究.本文阐述了细分造型的原理和方法,提出了在现有CAD系统中应用细分造型的方案,对细分造型中的网格生成、边界限定、法线控制、NURBS补片转换等关键技术进行了研究,初步构造了细分造型的原型系统,可极大地缩短复杂曲面形体的造型时间,取得了良好的实践效果。     

基于边界法线插值的两步法细分曲面造型

针对曲面造型中光滑边界曲线的插值要求（位置和法线），提出了两步法插值边界法线细分方法：首先按边界位置插值细分规则对控制网格进行一次迭代细分，分别计算其细分后的V点、E点、F点；然后调整边界点相邻顶点的位置来满足边界法线要求。该方法将插值边界法线先转化为邻城顶点的调整，后转变为单参数的求解问题，并通过实例验证了该方法能有效地控制细分曲面造型的边界形状。该方法对丰富细分曲面造型技术和推广其应用起到一定作用。     

Accurate evaluation of free-form surface profile error based on quasi particle swarm optimization algorithm and surface subdivision

Although significant progress has been made in precision machining of free-form surfaces recently, inspection of such surfaces remains a difficult problem. In order to solve the problem that no specific standards for the verification of free-form surface profile are available, the profile parameters of free-form surface are proposed by referring to ISO standards regarding form tolerances and considering its complexity and non-rotational symmetry. Non-uniform rational basis spline(NURBS) for describing free-form surface is formulated. Crucial issues in surface inspection and profile error verification are localization between the design coordinate system(DCS) and measurement coordinate system(MCS) for searching the closest points on the design model corresponding to measured points. A quasi particle swarm optimization(QPSO) is proposed to search the transformation parameters to implement localization between DCS and MCS. Surface subdivide method which does the searching in a recursively reduced range of the parameters u and v of the NURBS design model is developed to find the closest points. In order to verify the effectiveness of the proposed methods, the design model is generated by NURBS and the measurement data of simulation example are generated by transforming the design model to arbitrary position and orientation, and the parts are machined based on the design model and are measured on CMM. The profile errors of simulation example and actual parts are calculated by the proposed method. The results verify that the evaluation precision of freeform surface profile error by the proposed method is higher 10%-22% than that by CMM software. The proposed method deals with the hard problem that it has a lower precision in profile error evaluation of free-form surface.     

自适应细分曲面算法及在快速成型

为提高快速成型制造中STL模型切片轮廓的光滑性,提出了一种基于Loop模式的自适应曲面细分算法,首先分割出网格模型中的曲面和平面,对和尖锐边相邻的曲面三角面设计了特殊的细分规则.通过三角面顶点的平坦度和容差平坦度决定三角面是否做进一步细分,以达到自适应细分的目的.该算法在保留零件模型上尖锐特征的同时,提高了模型上曲面部分的光顺性,从而可以利用模型的全局信息获得光滑的2维切片数据.     

基于计算几何的曲面造型方法研究

以Pro/Engineer和UGNX为代表的计算机辅助设计和辅助制造软件,在制造行业已经成为产品设计和产品制造工程师的重要工具。这些CAD/CAM软件都必须能够胜任曲面造型的功能,它是产品三维设计的必然前提,因此曲面造型成为计算机辅助几何设计和计算机图形学的一项研究重要内容,而计算几何正是对曲面造型进行研究的数学方法。通过对曲面造型和计算几何的相关概念的介绍,详细阐述了基于计算几何方法建立曲面参数曲线的各种数学建模过程。这些数学建模方法能为各种CAD/CAM系统实现曲面功能提供理论指导。     

基于脚部三维扫描的鞋楦建模方法研究

对脚部进行三维扫描,经过网格处理,采用特征节点和特征曲线及其拓扑关系建立脚部特征模型;以脚部特征模型上的特征节点和曲线建立局部坐标系,确定鞋楦特征模板上的顶点,并完成特征模板上顶点的拓扑关系;通过2D曲线的输入,建立鞋楦侧轮廓,底面和统口轮廓曲线;最后,对鞋楦曲面做细分处理,实现了一个符合扫描脚部模型特征和定制轮廓的鞋楦造型工作。     

一种基于MATLAB与UG的逆向工程造型及数控加工方法研究

以水轮机叶片维修加工为例,引入针对曲面拟合的拟合优度综合指数G,对逆向工程扫描数据的平滑处理结果进行评价,采用需要再加工工件的模型与理想工件模型在同一参考系中进行布尔运算,产生切削加工量的方法编制数控加工工艺,从而使大型复杂工件现场再制造技术中对于未知零件表面测量数据的平滑处理、造型和数控加工工艺问题,得到较好解决。     

联合细分曲面中特征构造方法

为增强联合细分曲面的造型能力,根据联合细分的特点,提出了参数修改和复合曲线网两种特征构造方法。前者根据设定的特征角,在有限次细分中改变跨界二阶偏导,从而在插值曲线上生成特征;后者则将特征构造与基曲面的形状表达分离,定义了由基曲线网和特征曲线网组成的复合曲线网,采用改进后的联合细分规则生成带有特征的插值曲面。通过实例表明,由两种方法生成特征的影响范围可灵活调节,但后者生成的曲面总体质量较高。二者一起有效解决了联合细分曲面中特征构造的难题,增强了联合细分方法的造型能力。     

基于边界采样的曲面裂缝处理算法的几何原理

为了避免曲面在非均匀细分过程中产生裂缝,提出了一种基于边界采样的曲面裂缝处理方法.该方法结合曲面在参数空间上递归细分和沿曲面上曲线采样,在曲面初始化的基础上,对所有细分单元进行边界采样,构造自适应多边形来近似曲面上的曲线.再根据边界曲线的曲率,对每一个细分单元进行平坦性检测.通过构造内部边来细分每一个不能通过平坦性准则检测的单元,可有效避免近似曲面产生裂缝.