自由曲面特征模型中的数值和曲线参数*

成功的特征模型系统,在很大程度上取决于是否能给用户提供友好的方式来指定和改变特征模型,针对这一点,给出了两个新的功能：a）利用数值参数和曲线参数来指定和改变自由曲面特征模型;b）除了特征模型中现有的参数,其他参数可以添加到特征模型,包括特征之间的交叉曲线。为了提供这些功能,提出了一个新的三个层次的结构,最高层次为不可估计模型,最低层次为可评估的模型,中间层次为部分评估模型,后者链接最高层次的特征和最低层次的几何模型,并且也提供了最高层次和最低层次几何模型中的特征定义的交互。     

自由曲面特征的定义与识别技术的研究

结合自主开发的HUST-CAID（哈尔滨理工大学计算机辅助工业造型设计）系统的特点,引入自由曲面特征,给出了自由曲面特征的参数化定义,并在此基础上对自由曲面特征识别进行研究,先是给出自由曲面特征识别的定义,接着提出了基于曲线的特征识别的算法。该方法将基于曲线的特征以二维参数的形式给出定义,使其能在二维平面上研究,通过重构特征的剖面模板库,从而利用目标特征与模板特征匹配实现了特征识别。     

自由特征模型参数化研究

为了更高效直观地对自由特征形状进行建模,对自由特征形体及自由特征定义点进行参数化,提出了一种通过封装参数和约束创建自由特征体特征的方法。在自由特征形状的定义中,建立数值参数和最终特征形状几何属性的映射关系。在轨迹线上提取特征定义点,在各点处建立横截面,对横截面进行蒙皮和扫掠运算,生成和基曲面无缝连接的自由形状体特征。     

自由曲面特征造型及其有效性维护的研究

对HUST-CAID（哈尔滨理工大学计算机辅助工业造型设计）系统研究的基础之上,引入自由曲面特征,运用自由曲面特征定义点构建几何形状轮廓曲线,实现特征参数化。其次,根据特征的分类和参数化,结合HUST-CAID系统的自身特点,完成特征类的定义,并在所构建的几何形状轮廓曲线的基础之上,使用扫掠法和蒙皮法技术构造出几何形状原型和最终的特征实例形状。最后,建立了一套自由曲面特征有效性维护机制。     

点模型曲面的调和映射参数化

利用调和映射的平面和球面中值性质,提出了确定点模型曲面参数化映射中有关权因子的两种新方法,设计了能够达到内在变形较小的相应参数化方法,并将参数化方法应用于点模型曲面上的纹理映射．实验和统计结果表明,文中方法是比较有效的点模型曲面的参数化方法．     

嵌入参数空间的曲面控制自由变形方法

提出了一种新的通过控制参数曲面来实现物体的自由变形的方法，物体通过映射函数被嵌入到曲面的参数空间从而实现变形，同时映射函数的引入增加了变形的控制手段。实验表明该方法具有易于交互和控制的优点，适用于几何造型和计算机动画领域。     

凸多边形域上的参数曲面自由变形

为了获得丰富的曲面造型效果,构造了一种兼具单峰性和区域峰值性,支撑区域为任意凸多边形域的伸缩因子.首先引入基于凸多边形域的伸缩因子;然后构造了空间变形矩阵;最后将上述变形矩阵作用于待变形曲面的方程上,获得相应的变形效果.数值实例结果表明,通过调控支撑区域、峰值区域、变形中心、主方向、伸缩参数和光滑参数,可以灵活地对曲面变形;该方法不仅计算简单、易于控制,还能精确地控制变形的范围,迭加使用可以得到丰富的变形效果.     

网格曲面参数化映射的变形补偿及其在曲面加工中的应用

针对基于网格曲面参数化的轨迹规划中存在映射变形进而影响轨迹规划精度的问题,在分析网格曲面参数化映射变形场的基础上,提出了引入映射变形补偿的计算方法,包括补偿角度变形的方向映射、补偿拉伸变形的长度映射、针对不同三角片具有不同映射变形量的大跨度映射变形处理策略.在实例分析中,对参数化结果的映射变形进行了量化评估,并生成了复杂网格曲面上的等距线环形轨迹与实际的摆线抛光轨迹,验证了所提方法能够有效地补偿映射变形,保证轨迹规划的精确性,从而能够充分发挥网格曲面参数化的降维优势.     

参数曲线曲面自由变形的多项式因子方法

为得到理想的造型效果,提出一种空间参数曲线曲面自由变形的方法.首先引入基于多项式的伸缩因子,并构造了空间变形矩阵;然后将变形矩阵或伸缩因子作用于待变形曲线曲面方程,从而得到形变效果.实验结果表明,该方法计算简单、易于控制,可得到较好的变形效果.     

自由曲面的平面映射原理及其算法

论述空间曲面的平面映射定义及其变形；分析了空间曲面的几种近似映射方法，并同时分析了各种映射方法的优缺点；针对在空间曲面应用最广泛的NURBS曲面，提出了NURBS曲面的混合映射算法；讨论了小曲率NURBS曲面平面映射的算法，并将该算法成功地应用于花纹鞋模的设计中。     

矩形域上的参数曲面自由变形算法

针对参数曲面的自由变形,构造了矩形域上一类带平台的、分片多项式形式的伸缩函数.新的伸缩函数具备了对称性、单点峰值性、线性峰值性和区域峰值性等良好的性质;且具备了简单的多项式形式,易于构造和操控;由此构造的伸缩因子中的各个参数具备明显的几何意义,特别适用于交互设计.将基于伸缩因子构造的变形矩阵作用于待变形的曲面,可以获得诸如凹凸、剪切、伸缩和改变变形中心等各类变形效果,借助于叠加变形可进一步实现丰富多样的复杂变形效果.该文付出了大量的数值实例,展示了各类变形效果以及伸缩函数中各个不同参数对形状的调控.     

自由曲面对象族研究

传统的边界表示方式导致自由曲面特征仅包含几何信息,很显然这种表达方式是很低效的。为此提出了一种有效描述自由曲面特征的新方法,该方法基于陈述式的对象族模型构建自由曲面对象族,使自由曲面具有高层次的语义信息,可以保证自由曲面特征无缝地融合到模型中去,同时满足自由曲面特征与其他特征间的约束关系。通过约束定义自由曲面特征具有的语义信息,在建模过程中功能属性被很好地维护,实现了对自由曲面特征在参数化层次上的描述,并证明了其可行性。     

基于特征造型的自由曲面特征及约束求解的研究

在对HUST-CAID（哈尔滨理工大学计算机辅助工业造型设计）系统进行研究的基础上，首先引入了自由曲面特征。然后结合HUST—CAID系统定义了自由曲面特征的分类和参数化，同时系统为用户提供了一组适当的参数，使用户能够直观的设计任意曲面，而不必参与曲面的底层设计。当用户修改参数时，系统就会自动提供相应的反馈。为了求解出与约束一致的图形，还给出了一种新颖的原型驱动约束求解算法，并在HUST—CAID系统中进行了仿真实验，结果显示，此算法能够有效地简化约束求解和特征造型的过程。     

附加自由曲面构造框架及其有效性维护的研究*

在对HUST-CAID(哈尔滨理工大学计算机辅助工业造型设计)系统进行研究的基础上,首先引入了自由曲面特征,然后结合HUST-CAID系统定义了自由曲面特征的分类和参数化,应用这种分类和参数化的方法创建了一个自由曲面特征,提出了一种基于FFDP配置的附加自由曲面特征的构造框架。此框架可以使自由曲面整体模型的构造完全参数化。最后建立了基于这个框架构造的自由曲面附加特征的有效性维护机制,从而达到对自由曲面附加特征进行有效性维护的目的。     

基于广义基曲面参数化的N边域曲面重构

研究了由散乱数据点集重构N边域曲面的方法.已有方法大都使用单张B样条曲面进行拟合,或由用户手工描绘曲面片的边界曲线网格.与之不同,为便于数字处理,采用广义基曲面参数化方法可以在建立曲面片网格同时进行散乱数据的参数化,全过程无需人工干预.另外,推导了在曲面拟合算法中控制顶点约束的确定方法以满足给定的边界条件.通过仿真,研究了曲面片网格的光顺以在N边域曲面内部达到G1连续,并以实例证明了文中算法的有效性.     

复杂模型的三角参数曲面构造研究与实现

本文介绍由任意设置的散乱数据点给定的复杂曲面模型，按整体ＶＣ~１连续的几何特征构造非平面域Ｂｅｒｎｓｔｅｉｎ－Ｂｅｚｉｅｒ三角参数曲面的一种方法。可处理非凸边界、孔洞或多值的曲面造型和空间三角网格自动剖分，并提供一个偏差比率不大的简单判别式，有效地提高了算法效率。     

非凸曲面参数化在游戏引擎中的实现

参数化是三维游戏模型制作的一个基本原则,是曲面拟合过程中的关键技术。提出一种新的网格曲面参数化算法,为非凸曲面构造凸边界,结合均值坐标参数化方法进行参数化,最后应用到游戏引擎的建模模块中,实验说明了算法的可行性和高效性。     

解析曲面与自由曲面混合模型的约束优化重建方法

首先阐述了平面、球面、柱面、锥面、B样条曲面的表达方式和相应的点到曲面的距离函数;然后给出了解析曲面与自由曲面保持连续性所需满足的约束方程;带约束的拟合问题通过惩罚函数方法来求解.实例表明:该方法可以应用于工业零件的反求设计中.     

双三次自由曲面轮廓线的研究

讨论了双三次Bezier曲面轮廓线的解析式,由于双三次自由曲面轮廓线的复杂性,提出了采用三次Bezier曲线逼近双三次Bezier曲面轮廓线的方法和分片曲面的预处理方法。