基于格网的等值线生成算法的研究

本文提出一种基于格网的等值线的生成算法。根据边界线与非封闭等值线间的关系,建立等值线间的拓扑关系,并以树结构方式存储,从而实现数据的可视化。     

基于格网的等值线生成算法的研究

本文提出一种基于格网的等值线的生成算法。根据边界线与非封闭等值线间的关系，建立等值线间的拓扑关系，并以树结构方式存储，从而实现数据的可视化。     

基于曲率球的参数曲面自适应三角化方法研究

参数曲面的三角化算法是有限元分析和数控机床路径规划的基础。文中提出了一种新的基于分层递推思想的三角化算法,直接在曲面上生成三角网格。根据曲面微分几何定义相对保守的曲率球概念,将局部曲面近似成曲率球面,在球面上建立三角形边和面片的误差模型和递推关系,计算三角形各个顶点在欧式空间以及参数空间的坐标。然后采用逐层递推的方法,从曲线边界开始,逐层生成三角形网格,直至满足收敛准则。文章最后将此算法用C++程序语言编程并通过NURBS曲面进行实例验证,结果表明该算法能够较好的对参数曲面进行三角网格划分。     

基于隐式曲面的三角网格模型等距算法

针对三角网格模型，提出了一种基于隐式曲面的等距算法。该算法首先对三角网格模型进行拓扑重建，然后对顶点进行八叉树采样，由采样点及采样点的单位法矢点来构建隐式曲面，将隐式曲面等距，最后将原模型的顶点投影到等距曲面得到投影点，根据先前建立的拓扑关系，将投影点三角网格化得到等距后的三角网格模型。该算法在一定数值范围内避免了等距模型自交问题，而且等距模型三角网格均匀，质量高。     

基于三角形细分的三角网格模型表面体素化算法

针对现有三角网格模型表面体素化算法效率低的问题,提出一种基于三角形细分的三角网格模型表面体素化算法。该算法采用三角形细分方式获取大量顶点信息,采用面积阈值控制顶点的生成数量,并采用点的向量平移方式减少求解顶点坐标的计算量。通过建立顶点信息与三角形相交体素单元的一一对应关系实现三角网格模型的表面体素化。通过与现有2种算法在不同分辨率下的多种模型实验对比,表明该算法所需的采样点数量少于现有算法,在模型表面体素化效率方面优于现有算法。此外,所提算法也适用于亏格不为0和存在封闭内腔的三角网格模型。     

具有线约束的曲面四边形网格自动生成算法研究

提出了一种具有线约束的曲面四边形网格自动生成算法。该算法分成二个大的步骤:先用约束Delaunay三角化方法生成曲面三角形网格,然后通过定义一些拓扑操作,利用前沿法将三角形网格转化成四边形网格。与传统的算法相比,本文算法能够处理约束边等特殊约束情况。最后给出了例子用于验证本文的算法。     

基于隐式曲面的三角网格模型等距算法

针对三角网格模型,提出了一种基于隐式曲面的等距算法.该算法首先对三角网格模型进行拓扑重建,然后对顶点进行八叉树采样,由采样点及采样点的单位法矢点来构建隐式曲面,将隐式曲面等距,最后将原模型的顶点投影到等距曲面得到投影点,根据先前建立的拓扑关系,将投影点三角网格化得到等距后的三角网格模型.该算法在一定数值范围内避免了等距模型自交问题,而且等距模型三角网格均匀,质量高.     

一种保持特征的网格简化算法

针对网格简化算法中出现的细节特征丢失、简化结果过于均匀以及计算复杂等问题,从原始模型的几何特征出发,对待折叠三角形与其邻域内三角形的形状与位置关系进行研究,对三角形折叠点到其三个顶点的偏离程度进行总结,提出了一种基于三角形折叠的保持模型特征的网格简化算法。该方法根据目标三角形各顶点邻域三角形的不同,为其3个顶点分配相应的权值,由各顶点权值的大小最终确定三角形折叠点坐标,然后以二次误差测度为度量标准计算出每个三角形的折叠代价,再结合三角形局部面积比、局部区域不平度以更好地控制简化结果。实验结果表明:该方法能够降低计算的复杂度、提高简化速度,使模型的特征区域和非特征区域均保持一定的简化率,并较好地保持了原始模型的细节特征。     

基于拓扑关系的交线快速生成方法

三角网格是逆向工程中常用的数据模型。由于模型拓扑关系的复杂性，目前在网格模型的交线生成过程中数据点排序与分离存在诸多缺陷。提出了一种利用网格模型拓扑关系的交线生成与分离算法，该算法充分利用了网格模型的拓扑关系，对各种拓扑类型的数据点完成排序、分离，实现任意复杂拓扑关系的交线生成，为逆向工程中曲线框架的构造提供了依据。     

反求工程中隐式曲面的三维网格自动精确恢复新算法

提出了一种基于点云数据的隐式曲面三维网格自动精确恢复新算法。该算法首先对恢复的初始三角形网格进行区域分割和边界重构,将隐式曲面的三角形网格分离出来,然后对恢复的隐式曲面表面的初始逼近网格从3个方面进行优化:即将初始逼近网格的曲率控制与网格面的拓扑一致性调整;调整网格顶点法矢与交互式分割;补偿网格抽样率。通过该算法能将隐式曲面的三角形网格自动精确恢复。然后进行网格光顺,输出优化的CAD模型。实例证明了该方法的正确性、可行性和实用性。     

三角网格模型特征线识别

给出了新的三角网格模型顶点法矢计算公式,据此对模型中的边进行了分类;在此基础上,提出了一种曲面三角网格模型特征线识别的新方法,该方法根据网格中边的分类结果形成含特征边的特征域,再由这些特征域得到初始特征线,最后对初始特征线进行优化处理,从而识别出网格模型的特征线。     

Tool path generation for contour parallel milling with incomplete mesh model

In this paper, a tool path generation method for contour parallel milling based on an incomplete two-manifold mesh model, namely, an inexact polyhedron which is widely used in recent commercialized computer-aided manufacturing software systems is presented. The method consists of three major steps: machining area detection, 2D offset, and path linking. Machining areas obtained from a mesh model are closed 2D lines. Thus, offsetting closed lines is essential to generate mesh-based contour parallel tool path. For contour parallel path elements, a new offset algorithm for closed 2D lines with islands is introduced and the result is illustrated. The main point of the proposed algorithm is that every point is set to be an offset using bisectors, and then invalid offset lines, which are not to be participated in offsets, are detected in advance and handled with an invalid offset edge handling algorithm in order to generate raw offset lines without local invalid loops. As a result, the proposed offset method is proved to be robust and simple, moreover, has a near O(n) time complexity, where n denotes the number of input lines. The proposed algorithm has been implemented and tested with 2D lines of various shapes. Finally, contour parallel path is made through linking offset path elements.     

一个三角网格上曲线的等距线计算方法

鉴于三角网格在图形系统和工业界广为使用,提出了一种三角网格上曲线等距线的计算方法,其曲线表示为位于三角网格的点序列连接而成的空间折线.首先,利用三角网格特性把原始边离散成多条新边;然后,沿等距方向计算各条新边端点的等距点,同时对导致两相邻的等距边断裂的顶点生成相应的近似等距的"圆弧段";在边等距过程中删除局部无效环;依次连接所有的等距点生成一中间等距线;再在中间等距线中删除全局无效环得到等距线.实验表明,该方法可行且快速有效.     

The development of a technique for 3D complex surface reconstruction from unorganized point cloud

In this paper, we propose a new neural network based on our two-level adaptive hierarchical clustering algorithm. The algorithm is to manage unorganized points, so that the triangular mesh models can be correctly obtained by applying the triangular mesh creation algorithm. We also develop adaptive self-flipping triangle edges to improve triangular mesh structure. Only one parameter, the maximal edge length of triangle, is needed in the neural network. The proposed two-level consists of the first level for clustering the cloud of points that has same order of the maximal edge length into a same cluster and the second level for generating triangular surface model or drape surfaces over the points of the same cluster. The normal vector for the generated triangular 3D surface model can be obtained from the second level. This helps to generate the STL file or stereolithography format. From the experimental results it can be shown that the proposed method is very effective for clustering unorganized point clouds for generating a triangular mesh of complex surfaces.     

A Generic Algorithm for Mesh Optimisation

The method presented in this paper optimises a given triangular mesh surface with respect to prescribed criteria to obtain a unit surface mesh. Two criteria are defined to guide the mesh optimisation scheme. In the procedure, we use three optimis-ation operators (edge split, edge collapse, and edge swap), and a local spherical surface is defined to interpolate the given mesh surface. As a generic algorithm for mesh surface optimisation, our algorithm needs neither parametric surface nor a cloud of points as references during mesh surface optimisation.     

三维封闭三角网格模型的缺失实体孔洞修复算法

提出一种针对三维封闭三角网格模型的缺失实体孔洞修复算法,由初始导引点出发,根据几何特征搜索孔洞边界,并以水平集方法扩展边界,获取目标问题区域。基于边界采样和投影方法建立代理曲面,实现了内环三角化细分和三维网格表面的自由变形。通过合并环间区域和引入边缘约束的平滑过程,得到缺失实体孔洞的上缝合面。在此基础上向内扩展,获取孔洞下表面边界轮廓,搜索出上下边界环之间的三角网格区域,并利用同样的方法构建缺失实体孔洞的下缝合面。最终,连接上下缝合面以及两个边界轮廓环之间的三角网格区域得到修复实体。试验制作的样件表明,算法能简化人工交互设计的步骤,生成高质量的修补结果。     

STL模型切片轮廓数据的生成算法研究

对基于STL模型的切片处理技术进行了深入分析,并在吸收现有算法优点的基础上,提出了分组排序、对边求交的分层算法。该算法先根据三角面片中顶点在分层方向的最大坐标值和最小坐标值对各面片进行排序并形成分层关系矩阵,然后对每层的三角面片采用对边依次追踪求交的方法生成切片轮廓数据。实际应用表明,该算法具有高效、稳定和可靠等优点。     

组合三角Bézier曲面的延伸

在分析四边拓扑曲面延伸方法的基础上,根据组合三角曲面的特点,提出了组合三角曲面的延伸方向、延伸步距及延伸点的计算方法,由延伸点和原始边界点形成延伸曲面的三角网格,通过分析延伸曲面三角网格的空间关系,提出了延伸曲面的折皱、重叠等奇异情况的分析和处理方法,应用三角形的形状因子,对延伸曲面三角网格中的狭长三角形进行判定,通过延伸点的插入和归并,对三角形网格进行优化处理,以保证延伸曲面的三角网格的品质。最后对原始曲面和延伸曲面的三角网格进行整体G1插值构造,得到延伸后的组合三角曲面模型。应用结果表明,提出的方法可行,算法有效、快速。     

离散数据点集的3D三角划分算法研究

在实物测量造型过程中,根据离散点集进行三角网格划分是其关键环节之一,也是进行后续进行曲面重构的前提和基础。本文在当前的三角网格划分方法比较之后,提出了一种散乱点集的三角网生长算法,该算法无须对离散点集所对应的自由曲面进行分片投影,直接在3D空间从已划分区域边界到未划分区域按照Delaunay准则生成三角网格,并给出了用此算法处理散乱数据的试验结果。     

面向ICT切片图像复杂轮廓数据的三角网格拼接

针对从ICT(Industrial Computerized Tomography)切片图像中提取出的复杂轮廓数据的三维重建中数据量过多、算法复杂等问题,提出一种简单快速有效的三角网格拼接方法。即采用Freeman链码对断层图像的轮廓数据进行存储和精简,再根据相邻层间轮廓的相似性采用凸包理论来确定轮廓对应点,最后根据轮廓对应点情况对原有的轮廓点集合进行增补后采用最短对角法进行网格拼接。试验结果表明,该方法在保证重建精度的情况下有效减少数据量和计算消耗。