用于非均匀有理B样条曲面裁剪的扫描线算法

提出一种用于非均匀有理B样条曲面裁剪的算法.首先在非均匀有理B样条曲面的参数域中定义曲面的裁剪曲线,然后自上而下地分析曲面参数域中的每一条U(或V)向线段(扫描线),通过这些扫描线与裁剪曲线的相交关系来判定曲面的裁剪域,再将其映射到三维空间中,从而显示出裁剪操作的结果.由于可以通过定义扫描移动最小步距值来控制曲面裁剪操作的精度,该算法适用于各种精度需求的裁剪操作场合.此外,也可以根据需要对扫描进行定位操作来实现各种裁剪特效.     

裁剪B样条曲面重建算法研究

提出了具有不规则边界的裁剪B样条曲面重建方法。采用基准平面对数据点进行参数化，并建立以B样条曲面控制顶点为未知量的超定方程组；提出了基于有效点判别条件的孔洞识别算法，通过对孔洞区域的控制顶点施加顶点形状保持约束,确保方程组最小二乘解的存在；基于误差控制重构B样条曲面整体覆盖数据区域，通过边界线提取或曲面求交剪裁来重构裁剪曲面的边界。该方法具有符合设计意图、曲面在孔洞区域具有良好的形状一致性、曲面重构精度高等特点。     

基于B样条曲面裁剪计算的局部协调设计

在反求工程曲面重构中,为了对跨多张曲面的局部矩形拓扑裁剪区域进行重新设计,提出了两种基于矩形拓扑区域的曲面局部协调设计方法:自动截面线蒙皮和最小二乘逼近。两种方法均插值于边界曲线和跨界切矢,保证了模型的整体G1连续性,并逼近或插值裁剪区域数据,具有较好的保形性,实际应用效果良好。     

均匀T网格样条曲面的局部细分算法

为解决T样条曲面造型中控制点插入的规范与半规范问题,提出基于均匀T网格样条曲面的局部细分算法。首先根据T样条曲面定义,将B样条曲面转换成均匀T网格样条曲面,然后在均匀T网格样条曲面中进行局部均匀控制点插入。为满足曲面局部特征细分要求,采用递进控制点插入形式:拥有局部特征的网格先进行全行(或全列)均匀控制点插入,之后进行局部列(局部行)均匀控制点插入,在此基础上,可以再次进行均匀控制点插入,以达到对网格的嵌套细分。该算法对初始网格控制点的混合函数进行矩阵转换,得到最终T网格上控制点的混合函数,实现最终曲面构造。与T样条曲面的局部细分相比,该方法简化了任意控制点插入的复杂度,与B样条曲面的局部细分相比,该方法减少了多余控制点。     

双三次B样条曲面生成的关键技术研究

B样条曲面在实际工程中得到了广泛应用。介绍一种双三次B样条曲面生成的改进算法,该算法能显著提高效率。提出B样条曲面正等测投影的建立方法,讨论用高性能的动态数组和Excel软件存储任意数量控制点的实现方法等关键技术。采用Visual C++6.0为编程工具开发软件系统,实现了任意数量控制点的双三次B样条曲面生成。     

基于B样条的自由曲面几何模型的重构

提出以B Spline曲面为基础的曲面构造方案 ,设计一个简单的自由曲面重建系统 ,对三坐标测量机所测得的离散数据点自由曲面模型进行重建。重构的B样条曲面模型 ,可输出不同CAD CAM系统构造相同的曲面模型所需要的数据(如I deas和Autocad) ,为协同设计中数据和信息共享提供适用的方法 ,还可供后继开发、研究、加工等使用     

曲线曲面的B3样条拟合及其实现

在计算机辅助几何设计(CAGD)中,曲线、曲面拟合多采用多项式作为基函数,本文通过几种曲线、曲面生成算法分析,提出了一种B3样条的拟合方法.它具有B样条的主要优点,耳通过所有型值点,这一方法适用于自由曲线、曲面的设计.还结合拱坝体形设计实例说明了用此方法进行造型设计的技术.     

B样条曲面光滑拼接方法

传统B样条曲面拼接要求在拼接边界上节点矢量相同,导致使用范围受限。提出一种适用于节点矢量不必相同的曲面拼接方法,可在一张曲面因几何约束而发生形状改变后,其他与之相接的曲面自适应地做出变形调整,保证精度要求下的拼接边界G~1连续,并运用实例验证了多曲面拼接方法的有效性。     

B样条曲面造型设计新方法的研究

根据构造均匀双三次Ｂ样条曲面的基本理论，提出用扫描变换形式自动获取Ｂ样条曲面的特征网格顶点信息及直接生成各种Ｂ样条曲面的新方法，并研究其实用程序设计方法。     

基于外载荷的B样条曲面变形

针对B样条曲面变形过程中存在变形区域不能自由选择、变形距离不能精确计算和操作效率低等问题,运用能量优化的思想,提出一种B样条曲面变形的算法,用于B样条曲面的变形.给出B样条曲面按节点矢量划分成曲面片的方法,将曲面片类比为有限单元法中薄壁面单元,并将作用在B样条曲面片上的外载荷分解成曲面片四个端点力的双线性插值.分别建立B样条曲面内部能量方程和外载荷能量方程,外载荷的改变引起B样条曲面内部能量的变化,通过求解一个使B样条曲面内部能量变化量为最小的优化问题,得到变形后B样条曲面控制顶点的变化量.给出一种求解B样条曲面变形距离的计算方法,提高B样条曲面变形的精度和变形效率.最后的实例验证所提算法的有效性和实用性.     

基于刚架模型的多张B样条曲面变形

针对由多张B-spline曲面拼接构成的曲面形状修改问题,提出了一种多张B-spline曲面变形算法。通过将曲面片控制顶点网格进行“合并”来建立多张B-spline曲面的刚架模型;以刚架节点位移为未知量,建立节点载荷最小和节点位移最小的统一优化目标函数;将曲面片之间的光滑拼接条件抽象为节点相对位置约束,结合点约束、点和法矢约束共同组成约束方程组;采用罚函数法求解得到变形后曲面新的控制顶点。变形实例表明该算法是直观有效的。     

基于STEP-NC的NURBS曲面插补技术的研究

为提高曲面的加工效率和精度,提出了一种基于STEP—NC的非均匀有理B样条曲面加工方法。基于STEP—NC的数控系统能够直接处理包括完整的非均匀有理B样条曲面几何信息和1力Ⅱ工工艺信息的STEP—NC程序。详细讨论了非均匀有理B样条曲面插补算法的实现,并通过仿真试验,验证了该方法的有效性。     

三次非均匀B样条在矿井通风机叶片类曲面上的应用

本文提出一种三次非均匀B样条的方法,来辅助计算机完成矿井通风机叶片类曲面的拟合以及设计,并且讨论该方法的可行性以及在矿井通风机叶片曲面上的应用前景。     

基于轮廓约束点的B样条曲面拟合算法

提出了一种面向截面测量数据的B样条曲面拟合算法。首先对原始数据点列进行降噪处理,然后遴选出曲率优势点,并将其作为初始的轮廓约束点,得到插值于约束点的初始曲线。再在需改善拟合精度的区域增加约束点,直至获得满足精度要求的B样条曲线。最后以约束点数目最多的曲线为准,在其余的曲线上增加差额数目的约束点,并进行平均弦长参数化,构造出B样条曲线簇,最终获得B样条拟合曲面。仿真实验结果表明,该方法可显著压缩曲面模型的控制顶点数目,具有较高的曲面重构效率。     

表面测量中高斯滤波器的B样条函数实现方法

提出一种新的高斯滤波器B样条函数实现方法。在B样条函数理论基础上,通过对变分原则引入约束条件的方法,并结合小尺度高斯滤波器级联的特性,得出了高斯滤波器的逼近滤波器。其与高斯滤波器的最大幅度偏差小于1%,并且也具有零相移的特性。在相应的滤波算法中,包括了一级零相移滤波和一级加权滤波,只进行二次循环,算法结构简单,计算效率高。对实际表面测量数据进行应用试验,能够满足高斯滤波器实现方法高精度、高效率的要求。     

三次均匀B样条曲线高速实时插补研究

为满足复杂曲线高速和高精度的加工要求,研究了具有轨迹预读功能的三次均匀B样条曲线速度规划和插补算法.提出了"重叠拼接法",实现了相邻两条B样条曲线段的光滑连接;推导了插补钳制速度的计算公式,保证了加工精度,满足了系统的动态响应能力.在引入"规划单元"概念的基础上,将速度规划和插补设计成B样条曲线插值、规划单元划分、速度规划、规划单元插补四个并行计算的线程,解决了三次均匀B样条曲线高速加工的插补实时性问题.最后,在GT100数控系统中验证了算法的有效性.     

G2 Continuity for Multiple Surfaces Fitting

Fitting 3D known data into sculptured surfaces has received extensive attention. However, most algorithms available are suitable only for an isolated surface. A part typically contains multiple surface regions that must be blended to a degree of continuity. The conventional approach based on blending, lofting, stitching, etc. cannot guarantee the quality of the surface near the jointed area. The purpose of this work is to present a surface-fitting algorithm for multiple sets of data, concentrating on G 2 continuity across the boundary of the fitted surfaces. The proposed surface-fitting algorithm essentially fits several sets of data simultaneously, and yields a B-spline surface for each set of data. The G 0 ,G 1 , and G 2 continuity conditions between B-spline surface patches were addressed. Based on these results, additional constraints were specified to achieve G 2 continuity across the surface boundary. A successful demonstration of the proposed strategy is provided also.     

基于截面测量数据的大型卷曲复杂曲面的B样条精确建模方法

针对高性能航空透明件等大型卷曲曲面逆向工程测量的便利性、建模效率与精度的需要,提出了一类大型卷曲复杂曲面的B样条精确建模方法。首先利用高精度激光跟踪仪得到卷曲模型的系列截面数据,采用迭代算法计算出用于数据参数化的点集回转轴线,实现了各截面数据的序化;其次,为保证模型边界的准确性和样条曲面等参数线不发生扭曲,提出了点集的边界延拓方法,形成了双向有序的建模数据。最后,为提高样条曲面的控制点阵列和满足下游加工操作的需要,提出了采用截面扫略技术实现该类大型复杂曲面的单张曲面建模。实例验证了该方法的有效性和可行性。     

质量守恒润滑模型的快速数值计算方法

为了准确地预测流体动压润滑的油膜压力分布,流体润滑模型的数值计算需要采用质量守恒的空穴边界条件,然而,采用质量守恒的空穴边界条件将会导致求解流体润滑模型的计算时间显著增加.为高效精确地求解流体动压润滑问题,结合Fischer-Burmsister-Newton-Schur(FBNS)方法和网格细化(Grid refin...