UGII扩展几何对象的交互操作技术研究

采用WINDOWS HOOK机制及OpenGL库嵌入技术,将光标(Cursor)在UGII窗口的屏幕坐标点映射为世界坐标系下的空间射线,根据空间射线与用户扩展几何对象的位置关系,实现了用户扩展几何对象的鼠标交互操作.应用该技术可更方便地操作扩展几何对象,提高建模效率.     

散乱点云局部形貌标架量化及特征识别方法

针对散乱点云特征识别结果存在噪声及特征遗漏的问题,提出一种基于曲面局部形貌标架的点云特征识别方法。基于点云局部中轴对样点的隔离作用,剔除样点欧氏邻域内的非测地邻域点,为曲面构造优化的局部样本模型。析取局部离散样本中的准共法截线点对集合,构造散乱点云的局部形貌标架。基于标架夹角的差异性,对曲面样本形貌进行量化分析,区分平滑、边界、棱边及尖角等特征区域,实现对中心样点属性的稳健判别。实验结果表明,该方法适用于不同采样密度的点云,可显著降低点云特征识别结果中的噪声点规模,且能有效减少特征遗漏现象。     

基于四维聚类的R*-树结点分裂算法

针对R*-树应用到逆向工程领域时遇到的适用性差等问题,提出一种新的R*-树结点分裂算法,该算法以R*-树结点最小边界矩形外接球半径为权值,对点、三角形、矩形等多种三维几何对象进行加权处理,将其统一表示为四维点对象,选定距离最远的两个四维点作为初始分簇中心,根据点到两分簇中心的距离进行分簇,结合k-means算法以结点外接球半径为权值计算新的分簇中心,并迭代分簇过程,直到各分簇中心不再变化,结束R*-树的结点分裂过程。试验证明,采用该结点分裂算法可处理复杂数据对象的分簇,并在提高建树效率的同时,优化R*-树结构,提高空间查询效率,对提高逆向工程数据预处理效率具有重要意义。     

散乱数据点的快速三角剖分算法

提出了一种改进的波前扩展算法,该算法给出的候选点判断准则,可对数据点的K近邻进行快速过滤,并有效避免了单元自相交;建立的匹配点查找和优化准则,可生成局部优化的三角形网格单元;依据四种不同的查询结果,制定了相应的波前环更新和数据点标记方法.将波前扩展算法应用于具有复杂特征的散乱数据点的三角剖分中,结果表明,该算法可快速生成高质量的三角网格模型.     

三角Bézier曲面数控精加工刀轨快速生成算法

为了解决三角Bézier曲面精加工刀轨生成效率低以及存在的刀轨干涉等问题,提出一种基于三角Bézier曲面的数控精加工刀轨快速生成算法,该算法引入动态索引组织三角Bézier面片的拓扑近邻关系,基于该索引快速获取与刀轨截平面相交的三角Bézier面片集,对其中任一相交面片进行初始交点迭代计算,从初始交点开始跟踪迭代获取跨越三角Bézier面片的完整交线,将获得的有序交线各端点作为刀触点获取相应刀位点,依据刀触点处曲面法矢与刀杆矢量的关系快速确定可能存在干涉的区域,进而对干涉区域刀位点进行调整获取无干涉刀位点,顺次连接各刀位点生成数控加工刀轨,实例证明该算法可对任意复杂三角Bézier曲面精确、快速生成数控加工刀轨,并通过三角Bézier曲面模型的数控刀轨生成验证了该算法的实用性。     

样点邻域同构曲面约束的散乱点云法向估计

针对现有点云法向估计算法难以兼顾估计结果的精度与稳健性问题,以局部采样区域同构曲面作为样点邻域点集所反映曲面形状约束,提出一种散乱点云法向估计方法。该方法将目标样点的邻域点集作为局部样本进行曲面重建,获取插值于采样点集并与采样表面拓扑同构的局部网格曲面;对曲面局部区域高斯映射结果进行聚类分析,获取目标样点的各向同性邻域面;基于面片的正则度以及面片至目标样点的测地距离,确定目标样点各向同性邻域面片法向的加权均值,并将所得结果作为目标样点的法向估计结果。试验结果表明,该方法在点云数据信噪比为40 dB的情况下可保证98%以上样点法向估计偏差在以内,可稳健处理含有噪声以及采样不均匀等缺陷的散乱点云法向估计问题,对于含尖锐特征的点云亦能准确估计样点法向,且具有较高的计算效率。     

三角网格曲面模型快速求交算法

提出一种三角网格曲面模型快速求交算法,该算法基于三角网格曲面模型动态空间索引结构,通过结点包围盒相交检测快速缩小求交范围,准确定位相交三角面片包围盒集合并对该集合进行排序,依次连接各包围盒内三角网格曲面模型交线数据,实现曲面模型交线快速提取.实例证明,该算法可有效地提高数据密集、形状复杂的三角网格曲面模型求交效率,对逆向工程中三角网格曲面模型的裁剪、拼接及数控加工刀轨生成具有重要意义.     

基于三角Bézier曲面的三角网格模型光顺算法

针对三角网格模型整体光顺效果较差的问题,提出一种基于三角Bézier曲面的三角网格模型光顺算法,该算法采用R*S树组织三角网格模型的动态索引,对三角网格模型进行精确保形精简,根据保形精简后三角网格模型型面几何特征构造整体G1连续三角Bézier曲面,将其作为三角网格模型的光顺参考曲面。通过将三角网格顶点映射于光顺参考曲面上,实现三角网格模型的光顺处理。实例证明该算法可对各种复杂型面的三角网格模型获得理想的整体光顺效果,并有效保留原模型的型面特征。     

三角Bézier曲面快速求交算法

提出一种三角Bézier曲面快速求交算法,该算法采用R*S-树建立三角Bézier曲面的动态空间索引结构,基于该索引结构快速获取相交区域三角Bézier曲面片集,通过设定离散精度阀值,在逼近精度允许范围内将相交三角Bézier曲面片均匀离散为三角网格,采用R*S-树建立离散后三角网格的动态空间索引结构,通过网格单元间的求交获取交线数据,进而通过查询共端点交线数据跟踪提取三角Bézier曲面的完整交线,实例证明该算法在逼近精度允许范围内可快速、准确获取任意复杂三角Bézier曲面交线,并通过三角Bézier曲面模型的数控刀轨生成验证了该算法的实用性。