面向医学假体CAD的Loop细分曲面拟合系统

为实现基于Loop细分曲面表示的医学假体CAD造型,提出了一个完整的Loop细分曲面拟合系统。输入为CT图像经三维重建并经滤噪与平滑处理所得的密集三角网格,再用QEM简化算法与提出的网格优化算法进行简化优化得到基网格,将提出的优化算法与QEM算法无缝集成,最后用顶点迭代调整细分拟合算法输出细分控制网格。该控制网格可作为后续设计与加工模块的输入,对其作若干次Loop细分后即得到逼近于原始网格的光滑细分曲面。     

保持尖锐特征的多边形网格模型孔洞修补方法研究

针对由点云数据重建得到的多边形网格模型存在孔洞的问题,提出了一种保持尖锐特征的多边形网格模型孔洞修补算法.首先,利用基于径向基函数的插补方法获得能够近似地逼近孔洞区域的光滑隐式曲面.然后,利用正则化匹配算法对该隐式曲面进行三角化,完成孔洞填充曲面片与原始模型的孔洞边界的缝合.最后,针对孔洞边界存在尖锐特征进行特征增强处理.实验结果证明,该算法对多边形网格模型的孔洞修补取得良好效果,并能够有效地恢复孔洞区域包含的尖锐特征.     

基于RBF神经网络的三角网格曲面孔洞修补

针对由测量数据重建得到的三角网格曲面存在孔洞的问题,提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络的修补方法.该方法首先检测出孔洞,通过对孔洞特征多边形实施三角化获得新增三角片顶点;在孔洞边界周围采集三角片顶点,将其作为样本点集来训练RBF网络;将训练好的RBF网络用于新增三角片顶点坐标的优化,最终实现孔洞的修补.修补实例表明,该算法对流形曲面上封闭孔洞的修补精度较高,修补效果良好.     

基于径向基函数的多种类型孔洞修补算法研究

利用径向基函数对散乱数据点进行曲面重建受到越来越多学者的关注,并被应用于解决网格模型中的孔洞修补问题。本文在实现径向基函数对简单孔洞进行修补的基础上,进一步研究了对多种类型孔洞的修补问题,提出了统一的修补算法:首先利用填充算法对孔洞进行填充,然后使用径向基函数建立孔洞区域的隐式曲面,最后将新增加的三角片顶点调整到建立的隐式曲面上,并给出了修补结果的优化处理。实例证明,该算法适用性好,对不同类型孔洞的修补效果理想。     

任意拓扑三角网格模型的Loop细分曲面重建系统

提出一种从任意拓扑密集的三角网格模型拟合Loop细分曲面系统，包含对原网格模型进行特征识别，把保持了原有特征的简化网格和拓扑优化所获得的网格作为拟合初始控制网格。系统通过对控制网格顶点的循环修正和局部自适应细分来求解最终拟合细分曲面控制网格，避免了求解线性方程组，提高了拟合曲面的质量，实现了在给定精度下用较少的控制网格反映物体细节特征的分片光滑（片内除奇异点C^1外其余C^2连续）的Loop细分曲面重建。实例表明，Loop细分曲面重建系统对于任意拓扑海量三角网格测量数据的细分曲面重建是高效可行的。     

保持参数分布状态的有限元变形网格B样条曲面重建算法

针对变形前后的有限元网格模型及原始曲面模型,提出一种保持参数分布状态的B样条曲面重建算法。在裁剪区域,通过对原始曲面进行平移、延伸、截取及重新参数化等操作,构造初始拟合曲面;在非裁剪区域,在垂直于大曲率边界的参数方向上插入截面线并重新参数化两条大曲率边界,用双向蒙皮的方法重建拟合曲面。然后进入重新参数化网格点和重新拟合曲面的迭代过程,直至满足终止准则。在曲面迭代修改过程中,通过计算基函数的极值点给出一种更精确的欠约束区域判定方法;利用插值四边/三角细分算法细化粗糙网格模型,补充约束条件,提高拟合曲面的光顺性;借助拟合曲面补充边界约束条件,结合网格点插值和形状保持约束,改进裁剪曲面的拟合精度。实验结果验证了算法的有效性。     

离散数据点集的3D三角划分算法研究

在实物测量造型过程中,根据离散点集进行三角网格划分是其关键环节之一,也是进行后续进行曲面重构的前提和基础。本文在当前的三角网格划分方法比较之后,提出了一种散乱点集的三角网生长算法,该算法无须对离散点集所对应的自由曲面进行分片投影,直接在3D空间从已划分区域边界到未划分区域按照Delaunay准则生成三角网格,并给出了用此算法处理散乱数据的试验结果。     

三角网格大面积孔洞光顺修补算法的研究

针对曲率变化复杂区域的大面积孔洞缺陷,提出一种基于曲面拟合的光顺孔洞修补算法。首先提取孔洞基本特征信息,基于孔洞边界直接填充修补;接着通过网格细分与优化,获得孔洞内部采样点;最后通过加权分点曲面拟合,调整采样点的空间位置。应用实例表明,该算法获得的修补网格质量高,能较好地逼近原始缺失曲面,且与周围原始网格光顺连接。     

基于无网格局部Petrov-Galerkin法的曲面修复算法

针对三维残缺数据曲面重构的困难,提出残缺点云或有孔洞网格曲面数据修复的新算法,该方法通过拟合进行曲面重构,大大减小了边界节点误差的影响;同时采用基于板壳理论的无网格法,使孔洞曲面修复更光滑,尤其可以更真实地修补出锻压制造的薄板零件.首先应用移动最小二乘法插值对残缺点云进行边界提取,然后给出逐层节点布置算法,最后应用基于最小势能原理的无网格法进行曲面修复,并将通常无网格法中积分圆域改进为多边形域.编写相应程序,经简单二次曲面缺损网格修补验证算法的有效性,结果分析表明误差很小,曲面修复结果理想.为进一步证明算法实用性,对实际薄壳产品的孔洞进行算法应用,修补效果理想.     

基于交互的B样条曲面重建与误差计算

基于三角网格模型的B样条曲面重建技术得到深入发展,计算与显示重建后的B样条曲面与原始测量三角网格之间的误差对分析曲面重建品质有重要作用。一种较为实用的B样条曲面重建方法是对三角网格模型进行四边界区域划分后进行栅格式采样,再根据采样点进行B样条曲面拟合。针对这种重建方法,研究了一种建立三角网格顶点与四边界区域对应关系的算法,再用离散的方法计算点到对应曲面的距离误差,最后用线性插值方法实现误差彩色．云图的显示。     

反求工程中基于边界扩展的三角网格构造

针对非接触式方式测量的大规模散乱点云数据建模，提出一种三角剖分算法，该算法适用于多张自由曲面片构成的曲面物体，尤其适用于含内孔的曲面对象。算法过程包括两个阶段：第一阶段，采用一种空间栅格装点法来进行初始点云数据精简，精简比率通过栅格小正方体单元尺寸控制；第二阶段，构造种子三角形，通过连接已剖分网格区域的边界边与最优扩展点采形成三角网格，从而向外延展，也可以时一个带有内孔的复杂自由曲面直接进行三角剖分，无需人工分区。实验结果表明该算法可以快速、有效地从三维数据点云建立几何模型。     

能量法在C-C细分曲面N边孔洞填充中的应用

引入能量函数的概念,提出了用于Catmull—clark细分曲面N边空洞填充的新方法——能量法。该方法以物理变形模型为基础,利用能量法计算未知点填充N边孔洞。填充后的曲面不仅保持了原来的曲面特征,而且达到了二阶连续,更具有实用价值。文中详细地介绍了该方法的基本思想和实现方法,并且给出了应用实例。     

基于能量优化和细分的参数曲面混合和孔洞填充

提出一种用能量优化法对参数曲面片进行细分的曲面混合及孔洞填充方法。该方法是先根据能量优化原理求出混合(填充)细分曲面的控制顶点，运用边界修改细分法，在正常Catmull-Clark细分之后，将控制网格边界轮廓去除，再进行下一次细分，从而生成一张完整光滑的细分曲面。该方法在保持混合(填充)细分曲面与基曲面在边界处C^2连续的同时，使混合(填充)细分曲面具有较好的光顺性。实例表明，该方法具有较高的效率，且混合(填充)的效果较好。     

曲面造型中一种快速的曲面跟踪求交算法

提出了一种新的曲面求交算法,采用精度好、效率高、计算稳定的迭代方法求得等参数网格线在曲面上的交点,并通过跟踪获得两曲面的交线。本算法由三个子算法组成,一个是求曲面上到固定点距离最近的点,一个是求参数网格线与曲面的交点,一个是求曲面与曲面的交点。为保证不遗漏交点,利用第一个算法对参数网格点进行分类,跟踪交点时利用第三个求下一个交点。与离散法求交相比,本算法具有计算稳定性、可靠性好,速度快,精度高的优点     

曲面NC验证的精度检验研究

系统阐述了一种曲面加工精度检验的实施方案 ,该方案以法矢量和刀具扫描体求交来实现曲面的加工精度检验。其中的刀具扫描体采用本人提出的直纹面的 NU RBS构造方法 ;在射线和曲面求交过程中提出了一种新的NU RBS曲面细分方法 ;另外改进了射线和包围盒的求交算法 ,采用该方法不需要将空间点和多边形投影到二维坐标系中。这些算法大大简化了计算 ,提高了效率 ,本文结尾给出了精度检验的仿真结果     

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。     

基于Pro／E提高三角曲面品质的解决方案

介绍了一种三角曲面的构建方法,首先以三条边和其中一条边对应的预角创建三角曲面;接着在顶角收敛处创建投影曲线,并用投影曲线将收敛的部分曲面裁剪掉;然后以四条边界曲线创建曲面,并使曲面和原曲面相切;最后合并两曲面。通过曲面偏距网格分析可知,曲面的U、V方向网格线不再相交于一点,表明曲面品质在收敛角处得到改善。     

An adaptive uniform toolpath generation method for the automatic polishing of complex surfaces with adjustable density

During automatic polishing process, path trajectory is an important factor affecting the quality of machining. In this paper, a path generation algorithm based on adaptive Hilbert curves which can cover the curved surface evenly is proposed. The generated path not only makes the coverage density adjustable but also is able to pass through the points on the curved surface in more directions which is helpful to get a finished part without stripes. Using the proposed algorithm, the uniform distributed grid points are obtained in the parameter domain and then these node points with adjustable density can be calculated accordingly. Thus, according to the construction rule of adaptive Hilbert curve, the objective toolpaths are subsequently obtained. After that, by means of a mapping strategy, the path trajectory can be obtained on the physical space. To verify the proposed algorithm, uniform polishing paths with variable density are planned on two typical curved surfaces. The result of the machining experiment shows that the curved mirror-like surface can be achieved, and it also indicates the applicability of the proposed method.     

异形截面孔磨粒流精密加工质量分析

采用磨粒流精密加工技术对异形截面深孔进行数值模拟及实验研究,通过大涡模拟方法对钛合金异形截面孔零件进行数值分析,并进行相关实验研究以揭示磨粒流抛光异形曲面的表面创成机理。磨粒流精密加工数值分析揭示了磨粒流动态压力、速度、磨粒对壁面压力和壁面剪切力对壁面作用规律,获得了异形截面孔内流向截面的漩涡位置分布与漩涡产生原因以及漩涡与磨粒相互作用关系。经过磨粒流精密加工后,异形曲面的表面粗糙度由Ra=7.136 μm、Rz=40.103 μm减小到Ra=1.822 μm、Rz=8.964 μm,异形截面孔内表面凸起、球化现象去除,表面质量明显改善,漩涡使异形曲面的表面质量得到大幅改善。