基于局部协调设计的复杂自由曲面模型拓扑还原技术

针对局部协调设计因引入协调曲面而破坏了模型原有的拓扑结构并同时增加了自由曲面形状造型所需的曲面片数量,提出一种基于局部协调设计的复杂裁剪汇交曲面模型拓扑还原技术。逆向定位汇交点(N面角点)并完整构造出决定还原后N边汇交曲面模型拓扑、几何形状和边界的特征曲线网格。应用自由曲面逼近技术分片逼近经裁剪汇交曲面和协调曲面离散获得的点云数据重建B样条曲面以实现裁剪汇交曲面的拓扑还原。采用自由曲面模型的全局美化技术实现紧公差约束下对点云逼近的N张拓扑还原后汇交曲面的全局美化,保证曲面相邻边界和N面角点处收敛的G1光滑拼接。应用实例表明,该拓扑还原技术不仅较好复现了原始汇交曲面模型的拓扑与几何性质,并且使模型达到整体G1连续。     

基于空间栅格支撑与曲率云图引导的点云表面构线

针对已有的点云表面构线方法在处理多层点云曲面模型时出现的弱鲁棒性问题,以及构线过程中缺乏直观点云形状特征引导的现象,提出一种基于空间栅格支撑与曲率云图引导的点云表面构线方法。首先,将点云划入规则分布的空间栅格并基于三参数Shepard曲面估算点云曲率;其次,依据曲率云图反映的点云几何形状特征选择构线点,并搜索沿构线点投影方向与之相交的最近非空栅格(即含有测量点的栅格),继而以最近非空栅格为中心,构建其k-最近邻域点集作为点投影算法的目标点云计算构线点的投影点;然后,插值构线点列经投影计算得到的投影点序列,获得初始曲线;最后,构造与初始曲线节点分布一致的法矢曲线作为曲线投影的方向,结合二分法与基于空间栅格支撑的点投影算法将初始曲线投影至点云曲面。实例对比表明,空间栅格的引入显著增强了点投影算法的稳定性,而曲率云图的引导则提高了用户交互选点构线过程中对点云所蕴涵形状特征的识别与分析能力。     

复杂自由曲面模型的局部协调设计技术

综合应用自由曲面模型的全局美化技术和基于离散边界约束条件及裁剪B样条曲面模型的任意边域曲面填充方法,提出了一种新的针对复杂自由曲面模型的局部协调设计技术.利用可微流形的无穷小变形技术,实现紧公差约束下对点云逼近的多张B样条曲面的全局美化,保证了N边汇交曲面相邻边界处收敛的G1光滑拼接,并改善了模型的整体形状.构造包含汇交点的局部区域来裁剪N边汇交曲面,并基于边界条件的离散化处理和裁剪B样条曲面模型重构局部区域,使得局部重构曲面（即协调曲面）与裁剪汇交曲面之间满足近似G1连续,同时光滑地逼近于局部区域的特征趋势.应用实例表明,该局部协调设计技术能够较好地实现复杂曲面造型和反求工程建模中模型的整体G1连续性和保形性,并且为进一步研究基于局部协调设计的拓扑还原技术奠定了坚实可靠的基础.