逆向工程中NURBS曲面与直线交点快速计算

给出了一个能够方便地判断NURBS曲面片与空间直线的交点个数,并且超线性收敛的快速迭代算法。计算Krawczyk算子判断给定的NURBS曲面片和空间直线有无交点和有几个交点。再使用拟牛顿迭代法求出NURBS曲面片和空间直线上的交点。该算法在用点云数据检测曲面重构的误差时具有快速、准确的特点。     

基于点位移约束的NURBS曲面变形研究

NURBS曲面变形涉及控制网格、控制点、权因子或一些物理参数等复杂计算,变形不够直观.应用Cao En曲面模型和合成函数对NURBS曲面提出一种新的变形方法,将变形后的曲面表示成NURBS原始曲面和位移函数的合成曲面.曲面变形与控制网格无关,关键点位置可随意选取,直接通过点的位移约束得到可控制的变形结果.实验证明该方法计算简单,变形操作简便直观,适用于曲面的交互设计.     

NURBS方法在曲面成型中的应用

根据NURBS对外形设计的特点,将NURBS方法引入到复杂曲面的造型之中,为曲面成型技术提供有力支持。并讨论了自由曲面的单元体群的曲面造型方法,给出了单元体轴向相对位置的计算方法。     

飞行器RCS计算中曲面剖分技术研究与实现

飞行器RCS预估计算是隐身技术研究中的重要研究内容。论述了利用飞行器外形的特点,在满足飞行器设计误差的前提下使用平面和柱面对飞行器的整机作NURBS曲面逼近,然后用柱面和平面剖分代替曲面的剖分。实现了飞行器整机模型的指定边长的三角剖分。这种方法不同于有限元计算的网格剖分,具有网格单元与曲面曲率无关和剖分速度快等特点。     

带微孔的透平叶片的光学测绘方法

提出了一种获得透平叶片及其微孔CAD模型的光学测绘方法,首先,采用小视场的数字结构光三维扫描仪分块测量并拼接获得叶片点云;然后,在微孔中插入直径合适的高精度圆柱量规,测得量规点云,拼接到叶片轮廓上;最后,分别拟合叶片点云和量规点云为NURBS曲面和圆柱体曲面,圆柱体轴线与NURBS曲面交点即为微孔位置,圆柱体轴线方向即为微孔的法线方向,该方法采用传递测量对象的方式,测量芯棒而不是直接测量微孔;通过增加点云的采样密度,提高重建模型的精度和可靠性,测绘结果表明,叶片和量规的曲面模型的残差均为0.104 mm.     

复合三角Bezier曲面/平面的过渡和裁剪

由初始交点出发,利用拓扑关系跟踪计算复合三角Bezier曲面与平面的交线,对一系列交点进行点对应修正,曲面片间边界点计算、交线两端交点的跟踪、截面线构造、截面线离散,构造出与基曲面达到G′连续、结构相似的过渡曲面,交点作为型值点值入复合曲面的型值点集中、对三角网格局域三角化,以交线为界分离,重新构造拓扑关系生成两张新的曲面,实现裁剪的目的,测试显示,上述方法简单可靠。     

NURBS曲面自由型特征处理方法研究

NURBS曲面自由型特征因不具有确定的参数、准确的边界,使其表示、编辑及操作十分困难.基于一种新的小波多分辨率分析技术将NURBS曲面从单一尺度几何表示的空域变换为频域的表示形式,借助于滤波器组将模型的整体结构和局部细节变换为其全局和局部多分辨率自由型特征,实现了对NURBS曲面的自由型特征的编辑、操作和控制.该方法不仅能提高NURBS曲面几何建模的效率,而且可以克服传统NURBS曲面建模的繁琐和费时.     

用NURBS光顺原理提高曲面铣削加工质量

分析了参数连续性和几何连续性对光顺性的影响。阐述了B样条方法和NURBS方法各自的特点和相互间的不同点,分析了与传统曲线构造方法相比的优点,介绍了NURBS曲面在3D设计中的应用等。建立曲面后,通过高斯云图和反射方法图的分析,检验NURBS曲面的精度和光顺性,针对不光顺的原因,采取相应的解决方法,以生成高精度的曲面。加工时采用NURBS输出,优化刀具轨迹,简化程序,提高生产效益。     

NURBS曲面求交及变半径过渡曲面生成

本文探索NURBS曲面求交及构造过渡曲面的方法。基于交线跟踪算法求出NURBS曲面间的交线,算法比较稳定、可靠;采用参数化平面与等距面求交找出两曲面空间等距点,具有自然与变半径过渡曲面的定义相呼应、找点快、准确、稳定的特点;过渡曲面表示为2×3次NURBS曲面,自然、充分地利用了NURBS曲线可精确表示圆弧段的特性,过渡曲面具有表达简单、比较准确、便于采用统一的NURBS曲面处理算法对其进行各种几何处理的优点;实验证明这些方法可行,效果令人满意。     

基于球面三角网格逼近的等距曲面逼近算法

给出了一种基于球面三角网格逼近的等距曲面逼近新算法。利用三角网格逼近基球面,然后计算此三角网格按中心沿在曲面扫凉而成空间区域的边界作为等距曲面的逼近。该算法计算简单,方便地解决了整体误差问题,而且所得到的逼近曲面是与原曲面同次数的NURBS曲面。     

Automatic segmentation and approximation of digitized data for reverse engineering

Reverse engineering is the process of developing a computer-aided design (CAD) model and a manufacturing database for an existing object. This process is used in CAD modelling of part prototypes, in designing moulds and in automated inspection of parts with a complex surface. This paper reports on the automatic segmentation and approximation of three-dimensional digitized points for reverse engineering. Based on an innovation that uses the properties of a non-uniform rational B-spline (NURBS) or B-spline and makes ordered digitized points be control points directly to construct a NURBS or B-spline surface, which takes less computation time than traditional algorithms in calculating surface normals and curvatures at digitized points, an algorithm was developed for automatic segmentation and NURBS surfaces fitting for digitized points.     

一种trimmedNURBS曲面的裁剪方法

所研究trimmed NURBS曲面的裁剪方法分三步完成裁剪算法。其主要特点是将所有trimmed NURBS曲面与裁剪轮廓面的交线都转为封闭环,从而可以统一的方式处理各类裁剪问题。实验结果表明,该算法可方便地解决目前一些曲面造型系统对已裁剪的内部和外部边界无法再裁剪等问题,亦可应用于一般形式的trimmed参数曲面的裁剪操作。     

NURBS曲面(实体)扫描体的逼近算法

实现了一种NURBS曲面(实体)扫描而成的扫描体逼近方法。本方法主要通过:①用系列平面的切割,把NURBS曲面(实体)进行降维处理,变成系列平面曲线;②为曲线设置局部标架;③在局部标架下求出每一曲线在每一时刻的极值点而后转换成原曲线的奇异点;④使用fast marching cubes算法删去扫描体内部点,保留扫描体边界上的奇异点;⑤由保留的奇异点通过插值或逼近方式构建边界曲面。本算法能较好地逼近NURBS扫描体,其逼近精度可通过控制切割精度和扫描过程中时间间隔的选取而有效控制。     

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.     

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。     

Parallel computational models for composites reinforced by CNT-fibres

The aspect ratio of CNT-fibres reinforcing composite material is often with the value of 10³:1-10⁶:1, or even larger. Thus, the method of Continuous Source Functions (MCSF) developed by authors using 1D continuous source functions distributed along the fibre axis enables to simulate the interaction of each fibre with the matrix and also with other fibres. 1D source functions can serve as Trefftz (T-) functions, which satisfy the governing equations inside the domain (matrix), and boundary conditions on the fibre-matrix interfaces are satisfied in collocation points in the least square (LS) sense along the fibre boundaries. The source functions are defined by Non-Uniform Rational B-Spline (NURBS). Because of large gradients of stress fields, large number of collocation points and many NURBS shape functions are necessary to simulate the interaction. Moreover, the matrices used for solving the problem are numerically full. In our model, only the interactions of each two fibres is solved by elimination and then the complex interaction of all fibres in a patch of fibres and the matrix is completed by iteration steps in order to increase efficiency of computations. Such procedure enables to use parallel algorithm for solving all interactions of the pairs of fibres parallel. For heat conduction problem, fibres are supposed to be super-conductive at the first stage. The energy balance condition in each fibre enables to find temperature change of each fibre by the interaction with the other fibre in the first iteration step. The next iteration step enables to correct the temperature changes of the fibres by complex interaction of all fibres and the matrix and distribution of the source functions inside the fibres are obtained. Temperatures and heat flows in the control volume enable then to define homogenised material properties for corresponding patch of the composite material.