复杂三角网格模型分治加工刀具轨迹生成

为了解决复杂三角网格模型数控加工效率与精度之间的矛盾,提出包括模型分割以及子区域轨迹规划的分治加工方法.针对分治加工的需求,提出一种基于加工区域特征表述的区域生长原则,用于模型的区域生长分割;为避免在子区域中生成过多的短刀具轨迹,对分割后的子区域进行区域优化合并与边界光顺处理,子区域轨迹规划时对不同的特征子区域采用不同的刀具轨迹生成策略.在等残留高度法刀具轨迹生成中,提出初始轨迹生成方法,并改进扩展了刀具轨迹的投影偏置扩展过程,以解决边界不规则子区域的刀具轨迹生成问题.实例结果表明,基于加工区域特征表述的区域生长原则能够有效地驱动加工模型的区域生长分割,不同特征子区域以适当的刀具轨迹生成策略生成了有效的刀具轨迹.     

基于区域分割的三角网格模型相似性比较

为了在工程应用中检索已有的三角网格模型,以便重用相应零件的设计信息,节省设计和加工成本,提出一种基于区域分割技术的三角网格模型相似性比较算法。依据三角网格模型的球面图像将模型分割为若干个区域;对每个分割得到的区域用一个10维向量表达其形状的几何特征和拓扑特征,一个三角网格模型的特征即可通过各分割区域所对应的10维向量组成的向量组表达;将该向量组作为三角网格模型的形状描述子,两个三角网格模型的相似性可通过相对应的形状描述子间的相似性表达。将描述子中的每个向量看成是一个带有属性的节点,通过两组节点组成的完全二分图的最优匹配进行两个形状描述子之间的相似性比较,实现两个三角网格模型之间的相似性比较。实验结果表明,该算法有效可行。     

三角网格模型的补洞算法研究

提出了一种三角网格模型的空间孔洞修补算法.首先根据网格中的点、边和三角形之间的关系提取孔洞边界,然后根据孔洞区域的夹角的顺序在空间中依次填补三角形直至修补完全,接着对新增加的高度弯曲的三角形进行细分,最后对修补后的孔洞网格进行几何形态调整,光顺化整个孔洞曲面.实验结果证明,该算法简单、有效,孔洞修补效果好.     

三角网格模型分治加工中区域分割算法的研究

提出分治加工策略以保证复杂三角网格模型数控加工同时具有较高的加工效率和加工精度;针对分治加工的需求,提出一种将机械零件三角网格模型分割成具有加工意义区域的算法。算法采用半边数据结构,基于区域生长原理,以二面角结合刀轴矢量为区域生长的驱动信号,实现了三角网格模型内子加工区域的快速分割。为了避免过分割现象,实现了小区域或误判区域的优化合并处理算法。运行实例表明了该算法能够有效实现加工模型的区域分割。     

利用特征刀位点的三角网格表面NURBS刀轨生成

为了提高数控加工的加工效率和精度,提出一种利用特征刀位点的NURBS刀轨生成算法.采用截平面和三角网格模型的等距模型求交来计算直线刀轨的刀位点,由等距模型的顶点曲率估算刀位点处沿刀轨和刀轨间隔方向的曲率半径,并根据残留高度确定刀轨行距;对基于特征刀位点的NURBS曲线拟合算法进行改进,采用阈值分割的方法选取初始特征刀位点,采用相邻直线段夹角最大原则确定新特征点,并用刀位点的投影点参数对特征点参数进行修正.采用文中算法对直线刀轨的刀位点进行NURBS曲线拟合,并在刀轨行间采用NURBS曲线过渡,以减小数控程序量并提高刀轨光顺性.实验结果表明,文中算法效率高,采用其生成的刀轨具有较少的控制顶点、较高的拟合精度以及较好的光顺性.     

基于三角网格模型简化的研究

三角网格模型需要大量的信息来记录点、边和面之间的连接关系,对于复杂模型更需要大量的存储空间,且在网络上传输的速度比较慢。三角网格模型的简化对于其存储、处理、传输以及实时绘制有着重要的意义。本文在针对国内外关于这一领域相关技术研究的基础上,设计出了一种基于三角形删除的简化算法。该算法首先计算三角形的权重,根据设定的权重差值比例来删除相应的三角网格模型区域,然后再对删除后的区域实行三角网格的重建。最后,以两个实例进行探讨,以原始网格模型与简化后的网格模型进行对比,说明本文所设计的网格模型简化算法即有效地实现了三角网格模型的简化,又保持了三角网格模型原有的基本特征,且使简化的效率得到了提高,达到了令人满意的结果。     

自适应三角网格模型重新布点算法的研究

在对任意拓扑三角网格模型进行自动三边界区域划分的基础上，提出一种适应的三角网格模型重新布点算法，该算法首先根据三边界区域划分的结果，构造初始网格模型具有最低分辨率的基础网格模型，然后利用协调映射技术，对网格模型进行重新采样，从而不断对基础网格模型进行细化，算法的特点是可以根据不同的精度自动在曲面的大曲率处重新采样得到较多的点，而在曲面的小曲率处则重新采样得到较少的点，该算法可以用于三角网模型的自适应简化和优化，文中的应用实例表明，该算法可以保证在满足指定精度要求的条件下，得到更合理的三角网格模型，取得理想的效果。     

三角网格的自适应细分研究

提出面向三角网格全局细分和局部自适应的细分算法。在原三角网格模型上计算每个面片的中心坐标,据此生成的中心坐标点作为新的顶点坐标进行重新绘制得到三角基网格,然后进行多次迭代,达到基本的全局细分目标。在最后生成的基网格上,可以通过调节最大网格面积和平均网格面积之间的比例系数等,来得到更加均匀的三角网格。实验表明该方法能到得到质量较高的细分结果。     

利用调和映射的复杂网格曲面螺旋刀轨生成算法

针对截平面法规划的复杂网格曲面刀轨的加工效率不高问题,提出一种复杂网格曲面螺旋刀轨生成算法.首先采用调和映射的方法对网格曲面进行参数化,然后根据残留高度确定参数网格中的参数环,在相邻参数环的参数点之间进行“分组匹配”,并依次计算初始和精确的对角参数螺旋线;在此基础上采用“区域划分”的方法快速生成了无干涉的网格曲面螺旋刀轨.对于复杂网格曲面的实验结果表明,文中的螺旋刀轨能够有效地提高截平面法刀轨的加工效率,且能够保证较好的加工质量.     

二维流形三角网格模型顶点法矢量估计

提出一种以顶点的一邻域中三角形在该顶点处的顶角与对应三角形的面积比值加权三角面法矢量估计二维流形三角网格模型顶点法矢量的方法.回顾了现有的五种顶点法矢量估计方法,然后给出了新的方法.设计了利用理论法矢量与估计法矢量的夹角作为误差评价标准的实验,应用球体和椭球体模型分析了所涉及的6种估计方法的性能.     

基于局部—全局方法的三角网格优化算法

在基于网格形变的图像缩放算法中,表示图像的网格质量对于这类算法的结果有着很大的影响。为了改善图像网格质量,提出一种基于局部—全局方法的平面三角网格优化算法。在局部阶段利用自定义的最相似规则,为网格中的每一个三角形单元求取与之最相似的正三角形,得到一组目标仿射变换函数;全局阶段采用尽可能刚性方法,利用最小二乘法求取一组满足最小变形能量函数的最优解,使得最终生成的网格由尽可能相似于正三角形的三角形构成。同时,在优化过程中加入约束控制,保护网格中的重要区域不发生改变。实验结果表明,优化后的网格质量得到了明显的改善,有助于图像缩放算法后续工作的进行。     

基于代价函数三角网格模型动态简化的研究

模型简化是解决复杂三维模型存储、传输、实时绘制与硬件处理能力的局限性之间矛盾的主要方法。介绍了三角网格模型简化相关技术和算法。目前基于边折叠的三角网格模型简化算法边折叠计算复杂,没有有效进行动态简化,结合Garland的二次误差度量算法和Hoppe的累进网格算法,提出了基于代价函数的三角网格模型动态简化算法。     

基于离散数据的自由曲面三角网格实现算法

针对自由曲面三角网格实现过程中三角网格的数目和形态等质量问题,提出一种采用最小权法直接实现三角划分的算法。分析和总结了三角形网格的优化方法,制定了具体的三维优化过程,不仅分析指出了现在主流三维划分的优点和局限性,而且结合环域网格的特点,制定了用增加点法完成的三维优化方法。提高了三角划分的速度,改善了三角单元质量,并提高了对三角单元进行修正的速度,实验结果证明了算法的有效性。     

一种3维模型的网格盲水印算法

3维模型的数字水印是数字水印研究的热点之一,鲁棒性、嵌入可读性水印和盲检测是3维模型数字水印的难点所在。从增强3维模型数字水印的鲁棒性出发,提出一种基于局部几何空间的3维模型数字水印算法,它以模型三角网格顶点在其一环邻居顶点为所确定的局部几何空间;通过改变顶点在局部几何空间中的位置来嵌入水印,并以调整其间的夹角来嵌入水印序列的索引,而调整顶点与圆心的距离来嵌入较高比特的二进制数值。本文算法在水印检测时,无需原始模型,且可抵抗平移、旋转、均匀缩放、顶点乱序、剪切及网格简化等攻击。实验结果表明, 该水印算法具有很好的鲁棒性、可读水印的不可感知性和盲水印检测的优势。     

在机检测中三角网格拓扑重建方法的研究

对STL（Stereo Lithographic）模型中三角面片进行拓扑重建是解决在机检测系统中对零件模型表面进行曲面划分的前提条件之一。在建立点-边拓扑关系的基础上,将原有基于顶点坐标值浮点数比较的半边匹配结构转化为基于索引值的整型数匹配,并提出了基于关联-散列结构三角网格拓扑重建方法。该方法采用散列结构为辅助数据结构来减少STL模型顶点归并和边界归并的计算量,利用STL模型相邻网格单元数据相关性降低哈希函数的构建难度并提高冲突处理效率,在滤除冗余数据的同时完成拓扑关系的建立。计算实例验证了该算法的高效性和有效性。     

离散三角网格模型顶点法矢量估算

提出一种新的三角网格模型顶点法矢估算方法,采用以三角网格顶点一阶邻域三角形的形状因子与顶点到三角形质心距进行综合加权的方法。同时指出：在同等三角网格曲面,随着三角网格划分精度的提升,网格顶点法矢估算精度有增大趋势;在同等网格划分精度条件下,对于平均曲率小以及平均曲率变化率小的三角网格模型,其网格顶点法矢估算精度也有增大趋势。实例计算和误差分析表明,该方法的计算结果更为精确合理。     

三维网格模型的稳定布尔运算算法

给出一种稳定、高效的三维网格模型的布尔运算算法。该算法首先,基于网格模型原始的拓扑关系,结合层次包围盒相交检测实现网格模型相交区域快速定位;然后,采用改进的空间三角形求交算法求解离散交线段数据,并对单个三角形重新进行Delaunay三角剖分;最后,通过建立交线段与相交三角形间的拓扑关系对交线快速跟踪提取,通过局部区域快速分类组合,实现三角网格模型的精确布尔运算。该算法能有效地处理各种特殊情况且运行稳定;程序实现简单,实例证明符合工程需求。