基于压缩索引的二阶四面体网格等值面抽取方法

基于二阶10节点四面体网格单元可视化过程中存在的等值面拓扑、三角等值面片结果的计算、存储及传输代价问题,提出了基于压缩索引的等值面抽取方法。为真实表现网格单元内部等值面片拓扑结构并克服其二义性,分析并简化了二阶10节点四面体单元等参插值函数,提出顶点、棱边、表面间的关系矩阵,分别在网格单元棱边、表面及体内计算提取可以表现等值面几何拓扑特征的等值点,设计了关键点匹配规则;结合三类插值点间的逻辑关系制定了令拓扑准确唯一的等值面片三角化及优化策略,设计了辅助三角化、图像优化及绘制过程的可分裂式三角面片压缩索引结构,提出了针对初始面片及优化后面片存储结构的分裂策略。试验结果证明,该方法可准确描述及确定二阶四面体网格单元内部等值面片的唯一拓扑结构,基于压缩索引结构的计算及优化分裂方法简捷有效,可适应不同的精度要求,大幅降低了计算与绘制传输中产生的代价。     

快速成型制造中分层算法的改进

在现有STL模型切片算法的基础之上,提出了一种基于STL模型坐标分层算法,该算法在读入STL模型时,据各三角面片顶点的Z坐标对其分层,然后据三角面片内部边、顶点之间的拓扑关系在层内进行求交,生成CLI片层文件,输入快速成型机.该算法优化了数据结构,减少了切片时间,提高了切片效率.     

三角面片模型中几何特征的提取

虚拟设计中采用的是由三角面片表示的产品模型，虽然三角面片模型能很好地满足VR实时性的要求，但三角面片模型损失了模型的几何信息和拓扑信息，使得虚拟设计中的产品模型不能直接用于后续产品的详细设计。提出的由虚拟模型到CAD模型的提取算法可以很好地解决这一矛盾。该算法首先对模型进行切片，然后提取个切片中模型的边界点，根据这些边界点和三角面片的顶点重构模型的边界，再进一步形成模型的拓扑结构。在边界信息的基础上拟合模型的表面，从而构造出精确的表面模型。     

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...     

Parasolid数据的STL变换研究

为满足CAD软件与快速成形领域的数据交换需要,提出了一种Parasolid数据的STL变换方法。利用Parasolid建模核心的PK-TOPOL-facet()函数将Parasolid模型按STL文件规则进行三角网格化,通过返回的拓扑信息构建三角面片与它的顶点和法向量的拓扑关系,并由此生成了STL文件。应用实例和Solidworks软件诊断表明,采用该方法可以将Parasolid文件变换为STL文件,生成的STL模型中无错误面和缝隙存在。     

快速成型中粗糙STL模型细分算法

快速成型过程中STL模型精度直接影响成型零件的成型精度,当面对粗糙的STL模型并且没有原始模型进行重新生成或者生成精度不高时,以及逆向工程三维重建得到的STL模型精度不能满足要求时,需要对STL模型进行细分以提高其表面精度,进而提高成型零件精度。为此,提出一种新的STL模型面边点拓扑信息结构,解决了两三角形面片共享边空间插值两次带来的精度误差问题;在此基础上,应用Hermite空间插值方法近似表示三角形面片三边所对应的空间曲线段,之后依据设定的规律连接空间曲线段的中点,实现对粗糙STL模型三角形面片的细分。试验结果表明:细分算法适用于形面较为复杂以及大尺寸多三角面片的STL模型,其效率可达4~n(n是细分次数),可以快速提高给定STL三维网格模型的表面精度。     

快速成型技术中STL模型的切片数据优化

切片处理是快速成型的重要步骤之一。文中在现有的STL模型切片算法的基础上,提出了一种分段切片算法。该算法先将STL模型沿Z方向分成若干厚度区间[Hr,Hr 1],再根据三角形的顶点在Z方向上的最大和最小坐标与实时切片区间的位置关系,建立三角形面片表。然后建立每个区间内部三角形面片之间的几何拓扑关系。该算法减少了在切片过程中的求交计算量,优化了对切片轮廓环的构造,提高了切片成型效率。     

基于哈希表的STL格式文件拓扑重建的算法

针对STL文件所包含的三角面片之间缺乏必要的拓扑关系,在对STL格式文件进行分析和读取时,采用了基于哈希表的拓扑重建算法。首先,以哈希表作为查找表,查找每一个三角形的顶点并将冗余顶点去除;然后,建立1个包含所有不重复顶点的点表和包含所有三角形在点表中索引值的面表,通过建立的点表和面表快速地实现拓扑结构的重建,使其后续的切片效率大大提高。     

计算空间点到细分曲面有符号最近距离的方法

针对在海量细分曲面数据中计算空间点到细分曲面有符号最近距离效率较低的问题,创建一个新的细分曲面数据结构,实现细分曲面的分片表示,进而采用分治策略控制计算规模.利用细分曲面面片网格拓扑结构特性,结合多分辨率采样技术,以空间点和细分曲面极限网格顶点的最近距离作为择优指标,在细分曲面面片中搜索距离空间点最近的顶点.以最近顶点的位置和法向建立参数直线方程,以此为基础,进行最近距离的误差分析和符号判断.结合局部细分技术,提高最近距离的计算精度.基于Catmull-Clark细分模式,通过实例验证了算法的可行性和有效性.与常规方法相比,该算法计算效率高、精度可控,算法原理适用于多种细分模式.     

基于拓扑约束释放与重构的变结构设计技术研究

针对拓扑约束型模型难以进行变结构处理的问题，提出了一种约束释放、形状变形、拓扑重构的变结构设计方法。对三维实体进行面片分解以形成面片族，结合增减关键点的策略，以使每一曲面点集的局部拓扑关系确定化，只记录实体点集的数据而释放其拓扑连接关系。通过对约束释放的拓扑自由面片进行细分操作，并运用工具对其进行编辑，实现了变结构处理。对编辑完成的面片进行优化和拓扑重构操作，完成变结构的过程。最后给出了应用实例。     

Interface between CAD and Rapid Prototyping systems. Part 2: LMI — An improved interface

The STL (STereoLithography) file format, as developed by 3D Systems, has been widely used by most Rapid Prototyping (RP) systems and is supported by all major computer-aided design (CAD) systems. However, it is necessary to improve the STL format to meet the development needs of RP technologies. In Part 1, several existing and proposed formats have been discussed. This paper, Part 2, will present an improved interface between CAD and RP systems. The new interface is a file format that supports the STL format, removes redundant information in the STL format and adds topological information to balance storage and processing cost. In addition to supporting facet boundary models, the new interface supports precise models by using the edge-based boundary representation. This paper discusses the design considerations of the new interface and data structures for both facet models and precise models. Finally, a comparison of the new interface and the STL file format will be made.     

基于红黑树的STL数据快速拓扑重建算法

STL文件是一种应用广泛的三角网格表示文件,其中拓扑结构的构建直接关系到后续应用的效果。本文提出的基于红黑树的STL文件快速拓扑重建算法以红黑树为基础数据结构,采用以三角片为单位的思想,将冗余点去除与拓扑结构的建立相融合,完成了对STL文件的半边拓扑结构的快速重建,同时还保证了良好的可扩展性。经实例测试,该算法可以高效、稳定的完成STL文件的拓扑重建工作。     

Adding sub-chain method for structural synthesis of planar closed kinematic chains

For at least the past five decades,structural synthesis has been used as a main means of finding better mechanisms with some predefined function.In structural synthesis,isomorphism identification is st...     

基于STL文件的斜切削切片软件开发

分析了三角形面片与切平面的位置关系，提出了一种新的截面信息计算方法和特征参数提取方法，对比传统的LOM算法，该算法尤其适用于以金属板材为造型材料的LOM制造，并在此算法上开发了斜切削软件。     

三角网格简化的一种新方法——抽取算法

介绍曲面重构中有效减少三角曲面片的方法——抽取算法,这种算法使用网格顶点的局部几何拓扑特性,改变网格顶点到特征边的距离以及特征边之间的角度,在三角网格上产生位移,减少三角网格的数目;删除网格顶点而产生的“拓扑洞”由局部三角化来修补。     

反求工程中复杂多面体模型的网格简化算法

提出一种新的基于顶点删除准则的多面体模型简化算法.该算法使用局部几何和拓扑特征移去满足简化标准的顶点,并对移去顶点后产生的空洞进行剖分区域划分,进而分别进行局部三角化.算法实现简单、速度快,能够有效处理高斯曲率近于零而平均曲率较大的网格,解决了以往一些算法对此根本不能进行简化的问题.实验表明,该算法可以简化具有复杂拓扑结构的网格模型,适用于在反求工程中获得的以重构精度为主要目标的多面体模型的简化.     

Topological and Parametric Optimization in the Design of SLM Products

Russian Engineering Research - A two-stage design method is proposed. The first step consists of topological optimization of the product and subsequent determination of its facet geometry. The...     

边界一致的Delaunay四面体网格稳定生成算法

提出了一种稳定的四面体网格生成算法,克服了现有三维Delaunay四面体生成算法的如下不足:针对现有算法的稳定性问题,提出了随机扰动以及延迟插入的增量方法,在不牺牲速度的条件下,提高了稳定性;针对边界一致问题,改进了约束边和约束面恢复算法,使之能够处理曲面边界;针对质量问题,提出了交换和插点相结合的网格优化及Sliver单元的去除方法。并给出了几个例子检验提出的算法。     

自适应细分曲面算法及在快速成型

为提高快速成型制造中STL模型切片轮廓的光滑性,提出了一种基于Loop模式的自适应曲面细分算法,首先分割出网格模型中的曲面和平面,对和尖锐边相邻的曲面三角面设计了特殊的细分规则.通过三角面顶点的平坦度和容差平坦度决定三角面是否做进一步细分,以达到自适应细分的目的.该算法在保留零件模型上尖锐特征的同时,提高了模型上曲面部分的光顺性,从而可以利用模型的全局信息获得光滑的2维切片数据.