NURBS体的DEXEL化与布尔运算

NURBS曲面与NURBS体造型技术是目前复杂体造型的重要工具,但复杂体之间的布尔运算求交困难。将NURBS曲面围成的体与NURBS体体素化(VOXEL化)为由一系列平面凸四边形或三角形表示的体,通过DEXEL射线组群与四边形或三角形求交,实现NURBS体的DEXEL化。在同一DEXEL模型空间实现复杂NURBS体之间的布尔运算,所有运算是线性的。该方法可推广到在逆向工程中生成的由三角面表示的体。在Java2.0与Java3D环境下编程实现并验证了该算法,给出了一个机械零件设计实例。     

基于DEXEL体造型技术在飞机复合材料零件设计中应用

飞机复合材料零件结构分为蜂窝结构、夹心结构、空心结构、夹层结构等。在以边界面表示的体造型系统中,难以设计这些复杂结构。在提出的基于DEXEL体造型系统中,通过布尔运算可很容易设计这些复杂结构。通过射线组群与多边形的求交算法实现体的DEXEL化。通过基于DEXEL模型的布尔运算实现复杂体设计。通过大体素可显示体的颜色与材质等属性。该系统在Java2.0与Java3D环境下编程实现。为验证该算法,给出了一个飞机水平安定面翼肋设计实例。     

基于多面体模型的矩阵乘法向量代码生成

矩阵乘法是众多科学计算的核心,而向量化编程是提升其性能的主要手段之一。针对现有的向量化优化往往存在需要手工进行调优以及与硬件结构映射的问题,基于多面体编译器PPCG,在多面体模型中引入向量代码生成框架,提出了基于多面体模型的矩阵乘法向量代码生成框架。通过对矩阵乘法的向量化方案进行收益分析来确定向量化方案,指导应用框架的代码生成,基于该代码生成框架,有利于矩阵乘法的向量化快速优化。选取13个规模在64×64×64到1 024×1 024×1 024之间的矩阵乘法用例进行实验,结果表明,该框架能够正确生成向量化代码,与基础编译器ICC的自动向量化功能相比,应用该框架生成的向量化代码最高获得了5.09倍的加速和3.39倍的平均加速。     

采样点模型的布尔运算

提出了一种快速而鲁棒的点模型布尔运算算法.在进行布尔运算之前,首先将点模型中的每个点表示成具有一定半径的面元,并确定它相对于另一个模型表面的内、外及相交关系;然后对相交面元进行全局误差控制下的自适应加密重采样,以求取交线;为了加速面元的内、外及相交关系的检测,对每个模型建立层次结构k-d树.实验结果表明,该方法对于具有不同分辨率以及采样不均匀的点模型也能进行稳定可靠的布尔运算.     

大规模网格模型间的快速视觉布尔运算

为了解决产品设计阶段中大规模网格模型间的布尔运算无法实现立等可得的速度瓶颈,提出了一种新算法。该算法利用离散化采样获得射线段点云模型,将三角面片间的3D布尔运算转换为射线段间的1D布尔运算,对相交处的交点进行高精度的求解和插值处理,使得布尔运算速度大为提高,从而大大提升复杂拓扑结构的产品设计效率。通过该算法所获得射线段点云模型可获得等同于基于三角网格的渲染效果,该方法可进行工程应用。     

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。     

三维网格模型的布尔运算方法

提出了一种基于三维网格模型的布尔运算方法。首先通过基于方向包围盒（OBB）层次包围盒树的碰撞检测算法,得到实体的相交三角形对;接下来求出两相交三角形之间的交线,建立与三角形的交线拓扑关系;通过分类处理三种交线类型来对相交三角形进行区域划分,得到一系列多边形,并对多边形进行三角剖分形成结果区域;最后根据体的包含关系构建关系邻接表,判断多边形区域的相对于其他实体的内外关系并通过网格模型的拓扑关系,定位表面三角网格区域;同时根据交、并、差等布尔操作,对结果区域进行取舍,得到最终结果。实验结果表明相交部分的岩性与实体的岩性相吻合,验证了该算法的正确性以及可行性。     

NURBS体造型与布尔运算

该论文主要讨论NURBS体造型技术与并、交、差布尔运算。NURBS体造型技术主要有蒙皮法、拉伸法与旋转法等。影响NURBS体形状的因素有:控制顶点、结点与结点的重度、权因子与基函数次数。为计算方便,将一次、二次、三次NURBS曲线系数矩阵用统一矩阵形式表示。用基于NURBS体三参数u、v、w的体素模型实现NURBS体的并、交、差布尔运算。     

基于面元表示的点模型布尔运算的研究

为实现离散点模型的布尔运算,提出一种采用表面面元表示的点模型布尔运算算法.通过构造KD树实现了邻域的快速搜索,在此基础上,进行面元的内外相交测试提高了内外判别的准确性.布尔运算的结果采用面元方法进行快速绘制.实验表明,该算法运算简单快速,有效地进行点模型的布尔运算.     

基于RBF的点模型布尔运算

由已有模型构造新的模型是数字娱乐领域的重要造型方法,提出了一种基于RBF（径向基函数）的点模型布尔运算方法。该方法首先将输入点模型进行空间八叉树划分,然后采用RBF将点模型隐式化生成隐函数表示的符号距离场,最后通过隐式曲面的布尔运算方法剔除多余的点,得到需要的新点模型。对点模型进行空间八叉树划分加速了点模型的RBF隐式化过程。该方法可由多个简单的点模型快速构造出复杂的点模型。     

基于DEXEL和离散点阵法的数控加工仿真研究

本文提出了基于DEXEL模型实现数控铣削过程中毛坯体的实时建模方法,减少了内存存储空间,支持观察视角的变化和仿真结果的缩放;根据三轴数控铣床加工的特点,将刀具扫描体看成离散刀位点之间的单个扫描体的组合,采用离散点阵法对刀具扫描体建模.使用局部搜索算法,用其搜索发生切削关系的点并动态更新仿真工件的高度值.在VC++ 6....     

Boolean operations on arbitrary polygonal and polyhedral meshes

A linearithmic floating-point arithmetic algorithm designed for solving usual boolean operations (intersection, union, and difference) on arbitrary polygonal and polyhedral meshes is described in this paper. This method does not dis-feature the inputs which can be two volume meshes, two surface meshes or one of each. It provides conformal meshes upon exit. It can be used in many pre- and post-processing applications in computational physics (e.g. cut-cell volume mesh generation or conservative remapping). The core idea is to consider any configuration as a polygonal cloud. The polygons are first triangulated, the intersections are solved, the polyhedral cells are then reconstructed from the conformal triangles cloud and finally their triangular faces are re-aggregated to polygons. This approach offers great flexibility regarding the admissible topologies: non-planar faces, concave faces or cells and some non-manifoldness are handled. The algorithm is described in detail and some current results are shown.     

布尔函数和伪布尔函数多项式表示的快速实现算法

布尔函数和伪布尔函数在不同的领域有着广泛的应用,利用多项式表示有利于刻划它们的一些特征属性。论文首先在已知输入都能得到输出的条件下给出了布尔函数多项式表示的快速实现算法,该算法仅用到模2加运算,运算次数少,具有简洁、易于编程实现、准确而快速的特点,而且该算法很易推广为伪布尔函数多项式表示的快速实现算法,只需把模2加运算换成实数加运算即可。接着通过比较说明了伪布尔函数多项式表示的快速实现算法,同时指出任何伪布尔函数都能通过多项式形式表示出来。最后通过实例进一步验证了算法的正确性。     

基础R0_代数的正规MP-滤子和布尔MP-滤子

BR0-代数是MV-代数和R0-代数的共同基础,论文引入了BR0-代数的正规MP-滤子和布尔MP-滤子,讨论了他们之间的关系,给出它们的特征性质,并且给出了刻画正规BR0-代数的特征定理。     

舰载机甲板停机位分配问题研究

舰栽机甲板停机位分配问题关系到航母飞行甲板作业的效率,合理的停机位分配对于提高甲板作业效率十分重要。对舰载机停机位分配问题进行了详细研究,以舰载机移动路径、加油路径以及挂弹路径总和最小为目标函数,建立了甲板停机位分配模型,利用贪心算法并结合模拟退火算法对模型进行了求解,仿真结果表明,该模型对停机位的分配合理。     

化工原理实验CAI软件的设计与实现

化工原理实验CAI软件是为提高化工原理实验总体效果而研制的。该软件以WINDOWS作为开发与应用平台,采用了三维图形用户界面。系统所使用的数学模型经过充分分析、论证,能严格、细致地模拟各实验过程;各实验界面设计模仿了真实实验环境和设备,立体感、真实感强;实验仿真过程中,实现了相关信息的实时、联动显示,可以在任何操作状态下反复再现实验过程,真正体现了工程性仿真;实验操作不用记忆任何复合功能键,只要“按动”或“旋转”具有真实感的“开关”和“阀门”,实现了“无操作手册操作”;实验原始数据记录和数据处理结果显示等功能齐全,做到了边实验、边进行数据分析处理、边显示,实现了“所见所动即所得”;切实采取了容错技术和手段,同时设计了在线信息提示功能。本文概述了该软件的结构特点、编程技术及系统界面设计、模型设计方法。     

Robust Computation of Intersection Graph between Two Solids

We propose a new robust algorithm for Boolean operations on solid models. The algorithm produces a consistent intersection graph between two input solids whose geometrical data are represented in floating point numbers. In order to prevent numerical calculation errors and inaccuracy of input data from causing inconsistency of the output, we put higher priority on symbolical connectivity of the edge-face intersection points than their numerical nearness. Each edge-face intersection point is symbolically represented using face names, which generate connectivity relations between the intersection points and the intersection line segments. The symbols with the same connectivity are made into clusters. The intersection line segments connected together at their end clusters form the intersection graph of two solids. Inconsistency of the connectivity of the clusters is detected and the intersection graph is corrected automatically. We describe the algorithm in detail for polyhedral solids, discuss extension to curves solids, and show its effectiveness by some examples of Boolean operations for two solids whose faces intersect at a very small angle.     

人造微孔骨结构RP过程仿真研究

在人造骨设计中,为了能使人造骨部分与人体骨组织在一起生长、融合,就要求人造骨具有与人体骨组织一样的微孔结构。边界面与实体模型很难作到这一点。通过将多面体三向DEXEL模型转换为小体素模型,并设置小体素的透明度属性为全透明,实现人造微孔骨结构设计。将沿y轴方向相同属性的小体素合并为一个大体素,模拟激光头的一次烧结轨迹,通过层层堆叠方式实现RP过程仿真。在Java2.0与Java3D环境下编程实现并验证了所有算法。