反求工程中三角网格拓扑生成的算法研究

散乱点的三角网格剖分是反求工程中的第一个重要环节 ,在对三角剖分基本方法深入分析的基础上提出了动态圆的概念 ,使得搜索新三角形的范围大大降低 ,从而加快速度 ,并在搜索过程中实现Delaunay三角形优化。另外 ,通过动态更新搜索边控制三角形生成进度 ,将新三角形和已有三角形的相交判定转化为和搜索边的相交判定。     

一种新的空间离散点集的直接三角剖分方法

针对映射法无法保证在平面中所谓“优”的三角剖分所对应的空间形状也满足要求的缺点,文中提出了一种对空间离散点集进行直接三角剖分的新方法——在形成了初始三角形后,利用生长法,循环扩展三角形各边,直至所有三角形扩展完毕。在算法实现上,提出了利用三角形法向量夹角、阈值距离以及最小内角几个参数,对三角形的生长进行约束,从而使最优点的搜索范围大大降低,提高了三角形扩展的准确性,保证了三角网格的质量。实验证明,该方法适应性广并具有准确、高效的特点。     

基于断层序列图象的三角域拓扑模型快速剖分算法研究

介绍了一种对三角域拓扑模型进行任意截面快速剖分的算法:在断层序列图象的三维重建过程中,划分并规整三角面片,然后以空间立方体序列的形式进行组织,得到具有清晰毗邻关系和索引结构的表面模型。在以任意角度截面剖分模型时,根据空间立方体的索引关系快速检索被切割到的三角面片,依次进行剖切处理,最终得到三维模型的任意剖面轮廓线。该算法在实际中得到应用,效果良好。     

STL文件拓扑关系的建立与新型三角片搜索算法研究

通过对STL文件结构的分析，用改良的无向图数据结构来建立三角形网格之间的毗邻关系网，弥补了STL文件结构固有的缺陷。通过对截平面与三角形之间所有位置关系进行的研究，提出了新的三角形网格搜寻方案，能够顺利搜索到下一个三角形。最后生成的截面轮廓沿Z轴方向看，外轮廓的边界点按其序号大小沿逆时针方向排列，内轮廓的边界点按其序号大小沿顺时针方向排列。     

STL File Generation with Data Reduction by the Delaunay Triangulation Method in Reverse Engineering

Reverse engineering has been widely used for the shape reconstruction of an object without CAD data and typical steps include the scanning of a clay or wood model and the generation of manufacturing data such as an STL file. A new approach to remove point data with Delaunay triangulation is introduced to deal with the size problems of the STL file and the difficulties in the operation of the rapid prototyping (RP) process. The selection of a group of triangles, based on the angle, is used for a robust and reliable implementation of the Delaunay triangulation method. The developed software enables the user to specify the criteria for the selection of the group of triangles by the angle between triangles, the percentage of reduced triangles, and the allowable area. This approach can be used to reduce the measuring data from the laser scanner, thus save the handling time of point data during the modelling process and is useful for verifying and slicing the STL model during the RP process.     

GENERATE TRIANGUUTED SURFACES FROM MASSIVE UNORGANIZED POINTS

A region-growing method for reconstructing triangulated surfaces from massive unorganized points is presented. To save memory space, a ring data-structure is adopted to build connections between points and triangulated surfaces. The data-structure allows the efficient retrieval of all neighboring vertices and triangles of a given vertice. To narrow the search range of adjacent points and avoid mangle intersection, an influence area is defined for each active-edge. In the region-growing process of triangulated surfaces, a minimum-edge-angle-product algorithm is put forward to select an appropriate point to form a new triangle for an active edge. Results indicate that the presented method has high efficiency and needs less memory space, optimized triangulated surfaces with reliable topological quality can be obtained after triangulation.     

STL格式文件的拓扑重建方法研究

STL格式文件用三角网格面来描述实体模型,实际应用如逆向工程中需要建立三角形、边和顶点的邻接拓扑关系,其中查找并去除重复顶点是建立拓扑结构的关键.本文通过分析STL格式文件的数据结构特点,建立准确、清晰、简单的拓扑结构,为后续数控加工及STL数据的其他方面的应用提供了极大的方便.     

一种受约束的散乱点三角划分方法

提出了一种基于区域分割的方法来解决受任意边界、孔域、特征线约束的二维散乱点的三角划分问题。该方法分两个步骤 ,第一步实现散乱点的初始三角形连接 ,第二步实现三角形网格优化。在初始三角形连接中 ,每连接一个三角形 ,将待划分区域分为两至三个较小的区域 ,然后分别对每个区域内的散乱点进行三角划分 ,这样一直迭代下去 ,直至没有新区域出现为止。本方法不仅能解决非凸边界、孔域、特征线嵌入等三角划分中的难点 ,而且其计算量也少     

使用VBA方法在AutoCAD上实现有限元网格划分

提出了使用 VBA和面向对象的思想 ,在 Auto CAD上开发有限元网格划分程序的方法。本程序通过平铺法实现自动三角形网格划分 ,并可以用两种方法把三角形网格转化为四边形网格 :合并法和分割法。文中详细分析了 VBA面向对象的数据组织方法。实践证明VBA是一种方便、快捷、实用的二次开发工具     

基于内角余弦和的三角形正则度评定与网格优化

三角网格模型的质量对有限元分析等工程应用具有重要影响,而三角形的正则度是决定网格质量的主要因素。本文系统提出了基于内角余弦和的三角形正则度评定理论,并应用于三角网格优化中,通过对正则度低的三角形进行边折叠与边交换操作,有效去除了网格中的狭长三角形而使网格质量得以提高。结果证明本算法简捷高效,具有较高实用价值。     

塑性成形三维数值模拟网格表面轮廓节点处理方法

以DEFORM-3D软件为例，提出基于点对来获取模具型腔轮廓节点的方法，并用c 语言加以实现，得到精确的模具截面边界曲线，为研究模具和工件变形提供方便高效的手段。     

RESEARCH ON ADAPTIVE DATA COMPRESSION METHOD FOR TRIANGULATED SURFACES

NC code or STL file can be generated directly from measuring data in a fas re-verse-engineering mode. Compressing the massive data from laser scanner is the key of the new mode.An adaptive compression method based on triangulated-surfaces model is put forwar. Normal-vectoranges between triangles are computed to find prime vertices for removal. Ring data structure isadopted to save massive data effectively. It allows the efficient retrieval of all neighboring vertices andtriangles of a given vertices. To avoid long and thin triangles, a new re-triangulation approach based onnormalized minimum-vertex-distance is proposed, in which the vertex distance and interior angle oftriangle are considered. Results indicate that the compression method has high efficiency and can getreliable precision. The method can be applied in fast reverse engineering to acquire an opimal subsetof the original massive data.     

基于三角片法矢调整的三角网格模型光顺

提出了一种新的三角网格模型光顺方法。首先,对模型中每个三角片的每个顶点,分别求出其一邻域内所有三角片与当前三角片法矢夹角的变化率。然后,根据这种变化率的不同,相应采用拉普拉斯算子或Kuwahara滤波算子对三角片法矢进行调整。最后,基于调整后的三角片法矢,调整模型中各顶点位置,实现三角网格模型的光顺处理。方法中的拉普拉斯算子,适合于对模型中的非尖锐特征区域的光顺,可以快速取得理想的整体光顺效果;而Kuwahara滤波算子则适合于对模型中的特征区域的法矢调整,能够在去除噪声的同时保留原有特征。另外,本文还提出了一种新的误差估计方法,通过计算模型光顺前后的近似间隙体积,可以得到较精确的模型光顺误差。实例表明,与传统方法相比,本文方法在获得理想光顺效果的同时,能充分保留甚至调整加强模型原有特征且光顺前后模型的变形很小。     

Triangular mesh generation employing a boundary expansion technique

This paper presents a triangulation method for modelling very large sets of cloud data. The three-dimensional (3D) data sets are produced by a machine vision system and/or coordinate measuring machine (CMM). The algorithm is suitable for processing the data collected from objects composed of free form surface patches especially with interior holes. This is accomplished from the 3D data sets in two steps. Firstly, the original cloud data is reduced into a simplified data set employing a data reduction technique (voxel binning method), in which the error between the cloud data and the meshed surface is used to control the data reduction. Secondly, the triangulation process starts with a randomly selected seed triangle. The triangular mesh extends outward by continuously linking suitable external points to it along the boundary edges of the meshed area. A complex free form surface with interior holes can be triangulated in one computing session without manually dividing it into several simple patches. The error-based data reduction parameters are extracted from the cloud data set, by a series of local surface patches, and the required spatial error between the final triangulation and the cloud data. Experimental results are given to illustrate the efficacy of the technique for rapidly constructing a geometric model from 3D digitised cloud data.     

一种保持特征的网格简化算法

针对网格简化算法中出现的细节特征丢失、简化结果过于均匀以及计算复杂等问题,从原始模型的几何特征出发,对待折叠三角形与其邻域内三角形的形状与位置关系进行研究,对三角形折叠点到其三个顶点的偏离程度进行总结,提出了一种基于三角形折叠的保持模型特征的网格简化算法。该方法根据目标三角形各顶点邻域三角形的不同,为其3个顶点分配相应的权值,由各顶点权值的大小最终确定三角形折叠点坐标,然后以二次误差测度为度量标准计算出每个三角形的折叠代价,再结合三角形局部面积比、局部区域不平度以更好地控制简化结果。实验结果表明:该方法能够降低计算的复杂度、提高简化速度,使模型的特征区域和非特征区域均保持一定的简化率,并较好地保持了原始模型的细节特征。     

一种基于神经元增长结构(GCS)的空间散乱点三角剖分方法

空间散乱数据点的三角剖分是逆向工程的关键技术,本文提出了基于一种动态神经网络———神经元增长结构(GrowingCellStructure)的空间三角剖分新方法。这种方法具有可以直接处理带有噪声的数据,无需对数据进行平滑处理,网格规模可控,算法简单,生成的三角网格形状好等优点。     

一种改进的三电平逆变器SVPWM控制算法

传统三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法中扇区分割多为三角形和六边形,扇区判断计算复杂,且采用七段式开关序列,开关频率较大.为此,提出了一种新的三电平逆变器SVPWM控制算法,利用新的空间矢量类六边形进行扇区分割减少扇区判断的复杂性,采用新的四段式开关序列降低开关频率.仿真结果表明,在开关频率降低的情况下总谐波失真(THD)降低,且该算法的系统运行计算时间较短.     

广义相容三角网格及其优化

研究了在散乱数据点集的 3 D三角网格划分中 ,一种虽有三角片相互交叠 ,却可通过优化得到相容网格的情况 ,这种网格可称为广义相容三角网格。文中详细讨论了广义相容三角网格的特点及优化算法 ,并给出应用实例     

基于Delaunay三角剖分的多相流射线层析成像

为提高多相流CT系统重建图像质量,提出基于Delaunay三角剖分的射线层析成像方法.根据模型构造点集,对管道截面进行多尺度Delaunay三角剖分,根据三角形重心在探测阵列上的投影到其最近探测阵列元的归一化距离,确定各剖分单元的投影系数,并采用不同的重建算法进行图像重建.仿真与实验结果表明,该方法可利用少量投影数据重建图像,改善了工业多相流检测中投影数据不完整造成的图像失真;与均匀剖分相比,多尺度剖分明显改进了图像精度和实时性.     

基于二面角平分插值的车身外形三维重建

为了缩短车身设计的周期,利用插值的三维重建方法被广泛地应用在车身造型设计。目前常用的插值方法存在细节特征表现不足,平滑但不过原始控制点等问题,提出了在利用Delaunay三角剖分生成的初始三角网格上进行二面角平分插值的方法,该方法通过二面角平分插值不断逼近原始曲面,插值出来的网格通过原始控制点集,符合车身外形的三维造型设计。实验结果表明:该方法不仅稳定性高,而且能保留曲面的细节特征,可适用于三维曲面重建的各种领域。