基于邻域关系的STL文件拓扑重建技术

针对以STL文件描述的网格模型,详细分析了STL文件模型的几何数据结构特性;提出了采用顶点一环邻域的拓扑结构对STL模型进行快速重建;对基于Hash和红黑树的冗余点合并算法进行了分析,分别设计了适应于两者存储节点的数据结构。实例分析表明本文算法在冗余顶点合并和邻域拓扑重建在效率上有着良好的体现。     

ACIS平台在STL网格模型拓扑重构中的应用

STL文件描述的是一种离散的实体表面三角面片模型,模型中的所有三角面片是无序的,也不存在拓扑信息。然而在许多应用系统,需要借助模型的拓扑关系进行分析,以快速、准确地操作模型数据。重点研究STL网格模型的拓扑重构问题,在读取STL文件几何信息基础上,分析ACIS模型的数据结构,确定重构模型的拓扑结构,通过ACIS平台提取所需的拓扑信息,实现STL网格模型到ACIS的拓扑模型的重构。最后,通过实例验证重构算法的正确性。     

STL格式文件拓扑重建及快速切片算法研究

建立三角面片之间拓扑关系是提高分层切片效率的关键因素之一,提出基于标准模板库set容器的拓扑关系重建算法及快速切片算法,有效地去除了STL文件大量冗余数据,简化了数据的存储,该算法每一个三角面片在每一切平面内只求一次交点,切片完成后可直接得到封闭轮廓环,以减少在切片过程中对三角面片的遍历次数、排序次数及求交点计算量,简化了轮廓环的构造过程,从而有效地提高了算法的效率.     

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。     

基于散列的STL拓扑信息重建方法

STL 文件拓扑信息的重建 ,是 STL 文件正确性检验和修复等工作的前提 ,是在产品反求的基础上进行产品再设计的基础。针对现有方法计算复杂 ,计算量大等问题 ,本文首次将半边结构用于 STL 拓扑信息重建过程 ,提出了一种基于散列的 STL 拓扑信息重建新方法 ,该方法可以快速有效地实现 STL 拓扑信息重建     

基于分块搜索算法的三角形网格面重构

为快速构建STL文件三角面片之间的拓扑关系，提出了一种快速拓扑重构算法。该算法有效地解决了数据处理中遇到的冗余操作过多、计算处理效率低的问题。     

基于分组的STL模型快速切片算法

通过分析现有的STL(stereolithography)模型切片算法的特点,提出了基于分组的STL模型分组切片算法。该算法根据每个三角面片在切片方向的投影值,将整个STL模型分为若干组,以减少在切片过程中对三角面片的遍历次数、排序次数以及求交计算量。同时提出了基于链表的拓扑重建算法,在建立拓扑结构的同时去除了冗余数据。组内建立拓扑结构简化了切片轮廓线的构造过程,从而有效地提高了切片算法的整体效率。通过实验仿真对比分析,证明了该算法的实用性和高效性。     

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.     

STL文件修补算法研究

:STL文件在计算机辅助设计领域中得到广泛的应用 ,如快速原型制造系统与CAD系统之间的数据交换接口。但是 ,STL文件本身及其创建过程均存在许多问题 ,如裂缝、孔洞、覆盖等。这些缺陷会给后续处理带来许多不便。针对这个问题 ,本文提出了一种 STL文件的修补算法。该算法首先建立三角片之间的拓扑关系 ,然后检查三角片模型是否存在上述缺陷 ,如果存在 ,则对其进行修补。该算法已在“超人CAD/CAM”系统中实现 ,算法稳定可靠 ,且对上述缺陷 ,基本能正确有效地进行检测与修补     

基于基结构法的液压机底座结构拓扑优化

为使液压机底座结构的拓扑设计更加合理,提出了基于基结构法的底座结构拓扑优化方法,并以8 MN液压机底座为例,给出了以板为基本结构单元的底座基结构和建立在基结构基础上的包含尺寸变量和拓扑变量的结构拓扑优化数学模型。针对该拓扑优化问题,设计了专门的遗传求解算法。     

基于局部样本增益优化的α-shape曲面拓扑重建

在曲面重建中,提高棱边特征重建精度是逆向工程和计算机辅助设计制造等领域的难点问题。采用样点的近似拓扑近邻点集作为曲面局部样本,对α-shape算法进行优化,使α-shape尺度阈值能更为准确地反映样点分布密度,从而提高α-shape曲面拓扑重建结果的正确性。样点的近似拓扑近邻点集的获取本质上是欧氏近邻点集的增益优化,使后者向邻近的稀疏区域适度延伸,从而弥补因数据分布不均匀而导致的拓扑邻域信息缺失。基于增益优化后的样点近邻点集并结合曲面重建先验知识可确定α-shape尺度阈值,使α-shape曲面拓扑重建过程中尺度阈值可自适应调整。试验表明:该算法使所得网格曲面基本不含孔洞和棱边凹痕,能更好保持棱边特征的形位精度,可减少初次过滤结果中的非流形面片,同时具有与主流Delaunay网格过滤算法相近的重建效率。     

基于改进MC算法的DICOM格式CT图像三维重建

保证MC算法所抽取等值面的拓扑正确并作有效实现是医学三维应用的关键技术。本文对MC算法的内部拓扑歧义判定方法作了改进,使其更为简单直观,并以此为基础开发了CT序列图像三维重建系统。系统读入D ICOM格式的CT图像数据,封装成由立方体单元组成的规则体数据,用改进的MC算法抽取等值面,得到三角网格模型,为后续基于三角网格的医用修复体设计研究打好了基础。     

Topological hierarchy-contour tracing algorithm for nests of interconnected contours

As a simple meaningful external illustration, a group of boundary contours is commonly used for representing the physical appearance of an object of interest on a 2D plane (e.g., a part drawing, CT scan image, a sliced layer, tile pattern). The illustration is understood from the composition of the contours and their attributes that include their shapes, sizes, locations and relationships. Therefore, not only is geometrical information important for contours to be useful in subsequent operations but their topological hierarchy relationships also are essential. Presented in this paper is a topological hierarchy-contour tracing algorithm that is capable of tracing nests of interconnected contours often found in practice and of identifying their topological hierarchy relationships automatically during contour tracing. The algorithm organizes contours by family rather than by group or as individual. However, contours are traced across families generation by generation instead of going deep with one family branch at a time. The outputs of the algorithm are ordered sequences of boundary pixels representing all closed contours and their topological hierarchy relationships. The algorithm has been implemented on LabVIEW, and tested with several samples to illustrate its applications.     

室内清扫机器人区域充满拓扑算法

针对室内清扫机器人清扫任务的特点，即要充满房间的可达区域，提出了一种区域充满拓扑算法。文中介绍了机器人工作环境的识别和表示，区域充满采用的运动方式．详细给出拓扑算法，并运用该算法进行了机器人清扫路径规划。     

基于拓扑分割的网络可观测性分析方法

针对电力网络可观测性分析问题,对量测网络建模、网络拓扑可观测性分析理论、不可观测节点的影响范围等方面进行了研究,提出了一种基于拓扑分割的网络可观测性分析方法,在某42节点系统上对该方法进行了测试。该方法将带量测的电力网络建模为量测拓扑单线图,并在无注入量测节点处进行了拓扑分割,将网络分割成了多个连通子网。利用广度优先双向搜索算法对含线路潮流量测的各个子网进行了可观测性分析,在不可观测子网中分析了不可观测节点的影响范围,得到了所有可观测拓扑岛。再结合其结果对仅含注入型量测的子网进行分析,得到了剩余的可观测岛。最后将共有相同无注入量测节点的可观测岛进行了合并。算法在判断可观测性的同时,得到了全网所有的可观测拓扑岛。研究结果表明,该方法正确有效,保持了拓扑算法的快速性特点。     

具有交货期约束的并行多机车间调度研究

针对有不同交货期约束的车间调度问题进行分析,提出一种求解并行多机车间调度问题的蚁群优化算法。利用改进后的有向无环图(DAG)来表达任务之间拓扑顺序,人工蚂蚁在该图中遍历可以得到任务的拓扑序。此算法包括订单任务列表的优化和机床分配策略的优化,衍生出两种概率公式的设计和两种信息素;并利用启发式信息保证截止时间最早的任务优先调度。最后将该方法应用于ABS阀体制造过程中,证实了该方法的有效性和可靠性。     

采用拓扑遍历方法优化船舶设计计划

为有效解决资源约束下的船舶设计多项目调度问题,根据船舶设计任务调度的特点,综合考虑船舶设计过程中各种影响因素和约束条件,以拓扑遍历方法为基础,提出了一种多项目调度问题的拓扑遍历优化算法.该算法具有对含耦合关系的项目进行处理的特点,在确定调度计划的过程中,提出以当前任务对后续任务的影响程度,以及关键路径任务优先的优先原则,并结合工程实例,验证了该算法的可行性.     

蛇形管CAPP工艺推理的实现算法

详细介绍蛇形管CAPP系统的主要模块、工艺规程生成模块的实现原理,并提出用两级AOV-网的数据结构经拓扑排序后自动生成工艺路线的算法。     

卫星天线臂结构优化设计的分级遗传算法

为满足刚度大、强度高、质量小的设计要求,本文针对卫星天线臂的结构优化设计提出了分级遗传算法。首先,依据设计与制造要求,将天线臂结构优化设计分解为拓扑构型与杆件尺寸两级优化问题。然后,将单元材料相对密度作为基因,整体结构的相对密度作为染色体,将刚度与质量转化为适应度函数,形成拓扑构型的遗传算法。其次,在保持拓扑构型不变的条件下,将组成拓扑构型的各杆件的剖面面积作为设计变量,杆件结构的质量作为目标函数,形成杆件尺寸优化模型,通过引入遗传算子,形成第二级遗传算法。最后,给出了某卫星天线臂结构优化设计实例,证实了本文分级遗传算法的有效性。