NURBS自由曲面造型的应用研究

本文论述了自由曲面（ＮＵＲＢＳ曲线和曲面）的理论和技术基础,并对ＣＡＤ领域的工程实际应用进行了研究和探索。     

基于OpenGL实现NURBS船体曲面造型

本文分析了NURBS构造自由曲面的方法，结合船舶专业，基于OpenGL技术利用VC 开发工具进行船体曲面造型，并探讨了进一步实现科学数据可视化和船体信息表达的方法。     

建立在数据库上的实体造型,曲面造型系统—HYBRID

HYBRID是一个建立在数据库上的实体造型及曲面造型系统,该系统是在北京航天航空大学的PANDA实体造型系统的基础上开发的。HYBRID以集合运算(交、并、差)为工具,由简单物体——基本体素及二维图形,形成复杂物体。系统采用了CSG、B-rep数据结构充分地表示了体的几何信息及拓扑信息。数据库的使用使系统存储量增大,管理统一、方便,图形及非图形信息容易统一处理。曲面造型采用了非均匀有理B样条曲面插值,通过路径、截面的定义形成曲面。HYBRID适用于作为机械、建筑计算机辅助设计的支撑工具及管道的曲面设计。     

自由曲面特征造型及其有效性维护的研究

对HUST-CAID（哈尔滨理工大学计算机辅助工业造型设计）系统研究的基础之上,引入自由曲面特征,运用自由曲面特征定义点构建几何形状轮廓曲线,实现特征参数化。其次,根据特征的分类和参数化,结合HUST-CAID系统的自身特点,完成特征类的定义,并在所构建的几何形状轮廓曲线的基础之上,使用扫掠法和蒙皮法技术构造出几何形状原型和最终的特征实例形状。最后,建立了一套自由曲面特征有效性维护机制。     

二维半自由曲面造型技术与雕刻系统

描述二维自由曲面的造型技术，提出了基于区域填充拉伸、纹理映射、线状模型的造型方法，并对中国水墨画的浮雕造型方法进行了描述。自然物体表面模型的生成技术是二维半模型造型的技术关键，采用由影调到物体表面外形的恢复技术，有效地解决了从实体图象到模型表面的重建问题。     

基于特征造型的自由曲面特征及约束求解的研究

在对HUST-CAID（哈尔滨理工大学计算机辅助工业造型设计）系统进行研究的基础上，首先引入了自由曲面特征。然后结合HUST—CAID系统定义了自由曲面特征的分类和参数化，同时系统为用户提供了一组适当的参数，使用户能够直观的设计任意曲面，而不必参与曲面的底层设计。当用户修改参数时，系统就会自动提供相应的反馈。为了求解出与约束一致的图形，还给出了一种新颖的原型驱动约束求解算法，并在HUST—CAID系统中进行了仿真实验，结果显示，此算法能够有效地简化约束求解和特征造型的过程。     

自由造型

新的材料灵活、巧妙解决自然力量的再生难题。     

基于曲率特征的自由曲面匹配算法

针对无任何预知联系下的自由曲面匹配问题,提出了一种简捷、快速的匹配方法.该方法以曲面的曲率为联系特征,在测量数据与模型曲面之间建立起满足角度、距离约束的对应关系,利用三点旋转平移变换法生成旋转平移变换列表;然后通过最小距离目标函数选取正确的三维坐标变换,实现测量数据与模型曲面之间的准确匹配.实验结果表明:该方法简捷、可靠且容易实现,特别适用于工件的测量定位和多视数据的融合.     

基于改进差分进化算法的曲面零件匹配检测研究

以复杂薄壁形曲面零件为研究对象,以提高复杂曲面零件的检测精度为目的,基于“DE/rand/2/hin”和“DE/best/2/bin”变异策略,提出一种新的混合式差分进化算法。针对曲面零件三维匹配问题的特性,本算法利用旋转和平移变量构成的转换矩阵为个体,以两个点云模型间的最小欧氏距离为目标函数并逐代进化,能够保证计算结果为全局最优解。实验结果表明,所提出的算法具有收敛速度快、搜索能力强、鲁棒性好等优点,该方法可有效降低测量误差对曲面零件质量检测的影响。     

三维CAD模型中自由曲线曲面无损压缩算法

针对协同设计环境下三维CAD模型网络传输慢等技术瓶颈,提出了一种针对精确CAD模型中自由曲线曲面的无损编码压缩算法.该算法采用最佳线性预测,并结合IEEE标准单精度浮点型数据的表达特点,引入了尾数差值编码算法,对曲线曲面的控制点信息进行了预测编码无损压缩,避免了现有多边形网格逼近编码压缩算法造成的精度损失和特征信息丢失.实验结果表明:该算法具有良好的压缩效果.     

自由曲面视觉测量标志点三维匹配方法研究

提出一种适用于自由曲面视觉测量的标志点三维匹配方法.该方法首先通过编码标志点确定局部测量区域在物体上的初始位置,获得可能匹配点集;然后根据非编码标志点与编码标志点之间的距离、角度、方向等特征,获得全局坐标系与局部坐标系之间的初始转换关系;最后根据此初始转换关系求解最终匹配点集,完成标志点的三维匹配.该方法适用于基于标志...     

Free-Form Solid Modeling with Trimmed Surface Patches

Solid modelers store a more complete representation than wireframe or surtace modelers. This completeness permits the automation of such tasks as interference analysis, mass property calculation, and finite element mesh generation. But the denser information content and complex algorithms needed to perform these tasks complicate the support of free-form geometry, especially Boolean operations. Consequently, the high degree of geometric coverage traditionally found in surface modeling systems has not, for the most part, been equaled in modern solid modelers. This article explores some of the difficulties encountered in Boolean combinations of free-from solids and presents a geometric representation designed to circumvent them.     

一种新的自由曲面高斯图分解算法

将高斯图分解成单类型区域是进行自由曲面的形状分析与控制研究中把握自由曲面整体形状的关键算法之一。本文提出了一种新的自由曲面高斯图分解算法,该算法通过引入二阶导数改进了现存高斯图外边界计算算法,实现了对高斯全图的最小闭域分割。理论分析及实验结果均表明,该算法不但可行,而且具有更好的鲁棒性。     

型面分析法及其在自由曲面建模教学中的应用研究

自由曲面建模是三维建模软件教学的难点,也是许多三维建模工作者的薄弱点。该文从建模软件应用而非软件开发人员的视角,通过对自由曲面构成规律的总结,介绍了以型面分析法为核心的自由曲面三维建模方法的基本内容和分析方法,指出了三维自由曲面数字建模教学中的关键知识与内容。     

形状特征局部操作在实体造型中的实现

文章介绍了实体造型中形状特征的局部操作,研究了包含形状特征描述的数据结构,分析了形状特征的分类、框架、特征间的联系及有关操作,分析了欧拉运算及实现思路,在此基础上对实体造型进行局部操作,提高了造型中的运算效率,也对特征造型作了相应的探讨。     

利用张力薄膜平衡特性构造自由曲面空间结构

自由曲面空间结构不仅要满足特定的几何形态要求,而且需要具备受力均衡的力学性能.结合几何特性分析与力学性能优化,提出了基于自然界中张力薄膜平衡特性的自由曲面空间结构造型技术.将初始的准均匀B样条曲面比拟为张力薄膜,运用拉普拉斯公式与改进的动力松弛法进行优化,得到满足给定边界条件的合理目标曲面.数值实验结果表明,该造型技术简便可行,可有效地缩短自由曲面空间结构的设计周期.     

基于Catmull-Clark细分的曲面布尔运算基础研究

基于Catmull-Clark细分,提出一种对平面四边型网格进行操作的基础布尔运算,包括曲面求交、裁剪和网格级基础布尔运算,首先将细分曲面的求交转换为对一定细分层次的细分控制网格求交,得到满足一定精度要求的交线;采用局部修改交点处的控制网格拓扑结构和控制网格顶点位置的方法,实现了对细分曲面的裁剪;最后提出一种对一定细分层次的四边形控制网格进行操作的布尔运算,称之为细分曲面网格级布尔运算,包括布尔交、布尔并和布尔差3种运算,并给出了运算的基本原则与应用实例.