基于CGAL的点云三角面片重构

点云的三角面片重构是曲面重构的基础,通过三角面片重构可得到离散点的邻接关系,这些邻接关系为曲面拟合提供必要的信息.介绍了一个功能强大的计算几何库CGAL,并利用它完成对面模型的点云三角面片重构和体模型的点云三角面片重构.     

离散数据环境下复杂曲面检测点布局策略研究

根据采样策略进行采样点的选择和布局,是对复杂曲面加工质量进行检测轨迹规划的重要内容之一.针对一般曲面采样点布局算法用于离散数据环境下复杂曲面测点布局存在的局限性,通过分析离散数据环境下复杂曲面数据的特点,引入局部网格曲率特性参数,构建基于三角面片微分几何特性的网格简化方法,从而提出基于网格简化的复杂曲面离散数据检测点布局策略,并建立不同层次网格之间距离值相对于简化三角形数量的拟合曲线方程,验证曲率权值优化方法在离散数据环境下对提高复杂曲面采样点布局精度的有效性.     

金属快速原型层积成形表面光整CAM系统

针对金属原型层积成形的特点，提出采用铣削光整加工来提高其表面精度。根据相邻轮廓线同步前进算法来进行层间三角面片连接，以三角面片逼近层间曲面，并由法向可求出等距面进而得到刀位轨迹和刀轴矢量，经过后置处理后最终得到NC代码，从而建立了金属原型层积成形表面光整CAM系统。     

基于包围矩形的三轴铣削仿真建模技术研究

以三角面片离散法为基础对刀具和毛坯进行了建模。将包围矩形算法引入到刀具对毛坯切削的判断中,用其搜索发生切削关系的点并修改其高度值来完成刀具对毛坯的切削;优化三角面片重绘过程中的计算,从而减小了仿真过程中的计算量,提高了仿真速度,优化了仿真效果。     

增材制造中STL模型三角面片法向量自适应分层算法研究

本文提出了增材制造技术中STL模型三角面片法向量自适应分层新算法。该方法寻找与层厚t相交的三角面片的最小法向量,应用三维模型体素中x-y分辨率和STL模型中三角面片法向量与制造方向间夹角变化关系,实现STL模型的自适应分层。用此方法分层,减少了分层参数处理的复杂性,使自适应分层变得更加简单且易实现,得到的分层厚度值更加准确。由于自适应分层是在允许的误差范围内得到的分层厚度,因此在STL模型轮廓变化明显的区域分层更加精细。     

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。     

一种编织物三维模拟的新方法

首先从编织物的结构中提取出三种基本编织结构：Knit、Tuck、Welt,并对这三种结构进行模型构造;然后分析纹理图案的bmp图片,从中得到编织物针珐数据;接着把这三种基本结构按照得到的针珐数据连接起来,生成一条条粗糙的纱线中心线,并由此得到粗略的编织物框架;再从纱线的每个结构中选取一定的点作为控制点,由这些控制点生成NURBS曲线,得到精确、平滑的纱线中心线;然后构造纱线的横截面,根据横截面生成纱线表面的三角面片;最后按照每条纱线的颜色显示这些面片,从而生成逼真的编织物模拟效果。同时,运用弹簧一质点模型,模拟了编织物受到拉力后变形的情况。     

基于FDM 3D打印的模型数据前处理

针对三角面片之间存在繁杂冗余的拓扑关系,冗余数据繁杂直接影响后期切片处理的操作,提出一种基于广度优先搜索的STL文件拓扑优化的算法。当读入一个起始顶点时,通过广度优先搜索访问具有直接邻接关系的第一层顶点,同时标记每个顶点的时间标签顺序,接着更新三角面片的数组。通过广度优先搜索快速存储完所有的三角面片后,以VS2017和QT5.14为平台,利用OpenGL技术仿真模型显示原图和点云形式,为后续切片处理提供了方便。     

散乱三维测量数据构建三角形网格模型的研究

三角网格模型广泛应用于曲面重构、快速原型制造和三维真实感显示等领域.针对三维测量得到的无拓扑关系的散乱无序点集,提出了一种三角网格模型构建算法.首先进行点云粗分组,然后从最高点根据Delaunay划分原则,按照循环扩展的思路生成三角形网格.通过控制合适的三角形生长条件,有效避免了三角面片交叉错乱、退化、法向量不一致缺陷.应用实例表明,该算法能有效完成各类复杂型面三维测量数据的三角网格模型构建.     

复杂曲面加工工业机器人轨迹生成算法

提出了一种面向复杂曲面加工的工业机器人轨迹生成算法。该算法可用在工业机器人离线编程系统中;通过CAD/CAM技术完成复杂曲面的建模,并提取其STL文件格式数据;根据三角面片各点坐标在切片方向上投影的最大和最小值反求与此三角面片相交的切平面,并对三角面片分组,然后推导出三角面片边上相邻交点的增量公式,最后通过机器人编程得到复杂曲面的加工运动轨迹。仿真结果表明,该算法稳定可靠,而且可以生成任意复杂曲面的加工运动轨迹。     

飞行体柔性接头摆心测试数据光顺处理研究

飞行体柔性接头在摆动过程中其上各点本应该是沿着光滑曲线运动的,但由于定位、安装和检测误差使得各检测点的运动轨迹为离散不规则的折线,故需要通过Matlab软件对基于机器视觉检测到的标志点坐标进行优化处理,采用抛物线和圆弧进行拟合,得到光顺曲线,再用曲线上的点的坐标来优化被测标志点的坐标,并将优化的坐标值代入摆心计算程序,从而得出优化后的柔性接头的摆心,消除安装和检测误差的干扰。     

基于Geomagic studio和DesignX的端盖逆向设计

随着技术的发展,机械零件结构逐渐变得复杂,不便测量,本文以简单的端盖零件为研究对象,运用三维扫描仪获取零件点云数据,然后利用Geomagic studio软件对点云进行处理并封装三角面片,再运用Design X对三角面片进行逆向设计,并与原始点云比对分析,获取端盖零件三维模型,详细介绍了零件逆向设计过程,利用这种方法较好地缩短产品的研发周期。     

基于特征点自动识别的B样条曲线逼近技术

提出一种实用的用三次B样条曲线逼近稠密且带噪声的二维断面数据点列的算法。剔除数据点列中的重合点并对其进行均匀弧长重采样处理后,利用相邻点拟合圆弧的方法来近似计算各数据点的离散曲率值,并根据相邻点之间的离散曲率符号变化情况及相近点之间的曲率值和曲率差分关系自动识别出断面数据中绝大多数的特征点(拐点、折痕点、曲率极值点)。构造插值于特征点的B样条曲线,并在逼近误差最大处插入新的插值点。重复这一过程,直到逼近误差小于预先给定值,从而得到最终插值点列并构造相应的B样条曲线。试验结果表明,所构造的曲线节点数目及其分布合理,能够很好地反映原始断面数据点列中的细小特征部分。该算法具有速度快、逼近精度高等特点,可广泛应用于二维断面数据的曲线重建。     

有界泊松曲面约束的曲面样点法向稳健估计

对存在噪声、非均匀采样等缺陷的曲面样本,基于样点及其邻近样点构成的局部样本通常无法稳健逼近曲面局部区域,导致样点法向难以准确估计。为抑制样本缺陷对样点法向估计的影响,提出一种以有界泊松曲面逼近局部样本作为约束的样点法向加权估计算法。对待估计法向的样点,该算法对其所属曲面局部样本作增益优化处理,使得曲面局部样本具备边界保护区域;在样点的Frenet标架中以泊松曲面逼近该样本,基于样本的边界保护区域将泊松曲面的离散网格转化为有界形式,从而建立样点邻域的曲面约束,以有界泊松曲面离散网格中距样点最近的网格面片作为样点的参考面片,基于顶点邻域面的正则度及邻域面到该顶点的测地距离估计参考面片顶点法向,将参考面片各顶点法向的加权求和结果作为样点法向的估计结果。实验结果表明:曲面样本噪声水平不高于20%时,可将法向计算误差控制在π/18以内,且所得法向过渡较为光滑。证明了该算法适用于复杂曲面样本,可稳健处理存在噪声以及采样不均匀等缺陷的曲面样本的样点法向估计问题,实现曲面样点法向的光滑过渡。     

一个三角网格上曲线的等距线计算方法

鉴于三角网格在图形系统和工业界广为使用,提出了一种三角网格上曲线等距线的计算方法,其曲线表示为位于三角网格的点序列连接而成的空间折线.首先,利用三角网格特性把原始边离散成多条新边;然后,沿等距方向计算各条新边端点的等距点,同时对导致两相邻的等距边断裂的顶点生成相应的近似等距的"圆弧段";在边等距过程中删除局部无效环;依次连接所有的等距点生成一中间等距线;再在中间等距线中删除全局无效环得到等距线.实验表明,该方法可行且快速有效.     

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。     

基于外存八叉树STL模型的拓扑重建方法

基于STereoLithography (STL)三维模型文件,使用八叉树数据结构对模型进行拓扑重建,根据STL模型三角面片法向量夹角不同,找到任意三角面片设定该法向量为基准法向量设定阈值角度将在阈值角度内的三角面片划分成同一部分,最终完整模型被划分成多个子区域,再将子区域投影到基准法向量垂直的平面上得到平面点集,然后使用八叉树讲这些点集进行存储,使用Delaunay三角形法将得到的点集进行平面网格划分,最终使用朴素反映射法将画好的平面网格投影到模型表面。     

基于测量的单螺杆空气压缩机螺杆零件的设计方法

根据测量造型技术的方法和特点, 针对ＰＣ型单螺杆空气压缩机螺杆类关键零件的反求设计问题, 提出了测量该类复杂零件的测量方法、三角面片的测头半径补偿方法和基于测量曲线局部型值点定量修正的曲线曲面光顺方法。在测量数据处理、误差分析和曲线曲面造型、实体造型技术的基础上, 实现了单螺杆空气压缩机螺杆零件数学模型的建立。     

基于分层切片算法的射钉器壳体逆向工程与增材制造的应用研究

基于STL文件的三角面片分层切片算法原理,选用企业新型产品射钉器壳体为载体,进行贴标志点、扫描、点云数据分析处理、曲面实体三维建模重构、三维曲面的创新设计,得到新的曲面模型零件,应用三角面片分层切片算法,对三维曲面模型数据进行分层处理。在3D打印软件中进行相关打印参数设置,完成3D增材制样打印。经检测,打印样件能满足工业产品的要求。可见应用增材制造,可提高企业产品的生产效率,降低生产成本。     

基于Marching Cube仿真建模与并行计算方法

论文分析比较了射线法与Marching cube体素法离散建模特点,认为Marching cube体素离散模型在轮廓形状精度方面更具保障性,并针对体素离散模型计算量巨大问题,采用CUDA并行计算法多线程并举判别体素类型、计算三角形面片数量、确定三角形面片坐标数据起始存储位置、动态线性分配VBO缓冲区,并将VBO缓冲区分区分块存储三角形面片,从而进一步提高体素离散模型显示效率。