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。     

高效率的三角网格模型保特征简化方法

部分三角网格模型因数据量庞大而导致其不便于存储、分析和显示,本文提出了一种结合网格精细化方法的三角形折叠网格简化算法以解决此问题。首先通过3~(1/2)网格细分法确定待折叠三角形三个顶点的修正坐标,并根据修正坐标初步确定折叠点位置,然后引入折叠点的拉普拉斯坐标和原三角形法向信息来更新折叠点位置,最后由三角形折叠后该区域的体积误差和被折叠三角形的平展度共同确定折叠代价,从而使网格优先从较为平坦和特征点较少的区域开始依次进行三角形折叠简化。对多个模型进行了实验测试和数据分析,结果表明该方法能够有效精简网格数据,与3个不同类型的简化方法相比,该方法的简化效率最高,而且能有效保持原网格模型的几何特征并控制简化三角形的质量。     

保持特征的高质量三角网格简化方法

为解决三维几何模型的庞大数据量给存储、传输等带来的困难,提出一种保持特征的高质量三角网格简化方法。通过顶点投影确定模型中各三角形的折叠点,根据折叠点计算各三角形折叠时产生的误差,按照误差值的大小对模型进行三角形折叠简化。实验结果表明,该网格简化方法在生成高质量简化模型的同时降低了简化模型的误差,并有效地保持了原始模型的几何特征。     

基于区域曲率特性的网格模型简化算法

对目前网格模型简化中的特征保护问题,提出了一种基于区域曲率特性的网格模型简化算法。利用混合过渡特征提取算法提取模型特征并进行区域分割,获得模型的特征区域与非特征区域,然后根据区域曲率值大小及面片数量进行简化量调整分配。研究了基于面积权值的QEM简化算法,并对各个区域进行独立简化,以实现不同网格区域简化过程的优化。通过实例验证比较,所提出的基于区域曲率特性的简化算法比整体简化算法和线性比例分配简化算法具有更优的简化效果和精度。     

基于区域曲率特性的网格模型简化算法

对目前网格模型简化中的特征保护问题,提出了一种基于区域曲率特性的网格模型简化算法。利用混合过渡特征提取算法提取模型特征并进行区域分割,获得模型的特征区域与非特征区域,然后根据区域曲率值大小及面片数量进行简化量调整分配。研究了基于面积权值的QEM简化算法,并对各个区域进行独立简化,以实现不同网格区域简化过程的优化。通过实例验证比较,所提出的基于区域曲率特性的简化算法比整体简化算法和线性比例分配简化算法具有更优的简化效果和精度。     

基于动态误差控制和PSO的三角网格模型简化优化方法

针对基于工业CT切片重建的三角网格模型简化时,大多数简化算法无法同时兼顾网格的细节特征、简化比例和网格质量等问题,提出一种基于动态误差控制和粒子群优化算法相结合的三角网格模型简化优化方法。该方法分为网格简化和网格优化两个阶段。首先,采用投影预测的方法确定折叠点,使用动态变化的距离误差阈值和角度误差阈值计算三角形的折叠代价,并按照折叠代价从小到大的顺序简化网格模型;然后,利用PSO算法对简化模型中的狭长三角形进行优化处理。实验结果表明,与现有网格简化方法相比,所提方法在控制网格模型简化比例的同时,可有效保持网格细节特征,生成高质量的简化网格模型。     

一种适用于邻近特征的非结构体网格生成方法

仿真分析的前处理包括CAD建模、网格划分、载荷及边界条件处理等,高质量的网格对于高精度可信的仿真结果至关重要,但网格划分仍是整个分析过程中的主要性能瓶颈。针对数值模拟前处理过程中网格划分存在的困难,提出一种适用于邻近特征的非结构体网格生成方法。基于网格尺寸、表面曲率、实体厚度等几何特征进行体二叉树自适应细分,采用穿插法和最近距离法等对网格节点进行实体边界拟合。为有效构建核心六面体网格,建立体网格拓扑元素与实体模型边界的快速求交算法,提高求交计算效率。对于具有邻近特征的复杂几何模型,创新性地提出基于一点多投通用模板的高质量实体边界拟合方法,成功解决传统“由外向内”栅格法的实体边界拟合难题。算例应用验证表明,该方法能将具有邻近特征的几何模型进行整体以六面体网格为主的非结构体网格划分,生成的结果网格具有关键区域特征表达准确、全局网格分布合理且单元质量高等特点。     

机械CAD三角网格模型的特征表面分割混合算法

针对机械CAD三角网格模型中普遍存在的网格稀疏性和非均匀性分布等特点，提出了一种特征的二次提取及表面分割混合算法。第一次分割采用基于边的方法，即在平面合并的基础上对相邻三角面片法矢夹角的方差进行判断和处理，从而实现平面与其他稀疏网格表面区域的分割和边界特征的提取；第二次分割采用基于顶点的方法，首先由顶点的估算曲率计算出各面片的近似曲率，然后通过区域生长实现其他表面区域的分割及特征提取。实验结果表明，该方法能较准确地实现机械CAD三角网格模型的特征提取和表面分割。     

可重用零件特征的快速设计技术

针对零件建模中复杂结构设计重用困难的问题,提出了一种基于网格融合的建模方法。采用离散指数映射(DEM)方法对基网格目标区域进行局部参数化;利用最小二乘网格以特征网格边界为条件进行补洞处理,进而采用DEM方法对补洞网格进行参数化,得到特征网格边界点的参数坐标和法矢;依据参数坐标将特征网格边界映射至基网格目标区域,并以目标区域映射边界点的位置和法矢作为初始形变条件,利用基于层的网格变形优化算法对特征网格进行变形重建,使特征网格具有较好的保形性;通过修正特征网格边界点法矢来控制重建网格体积膨胀收缩情况,进一步提高保形性;依据法矢、曲率对基网络和特征网格提取特征图元并以此添加几何约束,控制特征网格在基网格上的位置形态,保证两网格相对位置关系。实验结果表明：该方法便捷高效、精度高,可在新模型设计中有效实现设计重用。     

大型有限元网格模型的快速简化与交互绘制

随着有限元分析计算的复杂化,计算结果的数据量大大增加甚至超出内存限制.提出一种基于外存的多分辨率构建和绘制算法,采用自适应性二叉树对模型的包围盒进行划分,自底层向上简化网格数据及物理数据,构建模型的多分辨率层次结构,较好地保持了原始细节分布;在实时绘制时,采用基于视点的细节层次选择策略进行模型的跟新.实验结果表明,该算法计算速度较快,可以对大型有限元网格模型进行快速绘制并显示其物理计算结果.     

面向快速原型制造的数据模型简化处理

随着坐标测量设备的发展,获取海量包含被测物体更多细节的数据已非常方便,但复杂且冗余的数据模型既对计算机的存储容量、处理速度、绘制速度以及传输效率等提出很高的要求,又在一定程度上影响制造企业响应市场的快速性。研究快速原型制造的数据模型简化处理,首先,依据网格简化的特点,提出一种快速重建STL拓扑信息的新算法;然后,在总结现有三角形折叠简化算法简化过程的基础上,提出一种改进的基于三角形折叠的网格简化算法;最后,通过自行开发的数据模型简化处理系统实现该算法,并例举示例进行验证。实验结果表明,所提出的简化算法能够很好地简化光滑平坦区域,同时对曲率变化较大的局部区域简化效果也比较明显。     

基于二面角的三角网格简化算法

逆向工程建模自动化技术的发展,提高了对网格简化质量的要求.为了在大规模简化时保持模型的重要几何特征,在Garland二次误差测度算法基础上,提出二面角的三角网格简化算法,编写了实现算法的Matlab程序.通过实例与Garland算法进行比较,结果表明基于二面角的三角网格简化算法很好地保留了模型的几何特征,提高了网格简化质量,能满足自动化建模的要求.     

复杂机械零件的六面体有限元网格生成方法

为了解决复杂机械零件有限元仿真效率与计算精度难以保证的问题,提出一种面向复杂外形机械零件的全六面体有限元网格生成方法。通过引入有限元网格误差估算理论对关注区域的误差特性及其导致因素进行分析;基于复杂外形机械零件的几何特征与物理特性建立模型关键区域识别准则,并研究模型计算域虚拟规划策略给出其算法及其实施步骤;以模型计算域虚拟规划为基础,提出了六面体网格生成算法与结果网格的质量评价准则。算例应用验证表明,该方法能将复杂机械零件进行全六面体有限元网格划分,生成的结果网格具有关键区域特征表达准确、全局网格分布合理且单元质量高等特点。     

面向工业机器人虚拟展示的三维模型简化技术

针对工业机器人等重要机械装备的模型结构复杂、三维网格模型数据量较大且在导出时容易存在破面的问题,提出了一种基于经典边折叠法的改进网格简化算法。引入修正网格的环节,在一定程度上保证了简化效率和提高了简化精度,解决了模型中存在的冗余点及冗余边问题。同时,考虑到工业机器人三维模型在纹理映射中的复杂度和计算量,采用逐步简化的方式进行模型简化。该简化算法根据给定的简化率迭代,进而生成多分辨率层次结构模型。通过实验验证,该方法能够实现三维模型的简化和优化,在真实表达虚拟展示模型的基础上,实现了三维模型优化的完整性。为之后虚拟展示系统中的光照、贴图和人机交互方面提供了精确模型信息。     

保持尖锐特征的多边形网格模型孔洞修补方法研究

针对由点云数据重建得到的多边形网格模型存在孔洞的问题,提出了一种保持尖锐特征的多边形网格模型孔洞修补算法.首先,利用基于径向基函数的插补方法获得能够近似地逼近孔洞区域的光滑隐式曲面.然后,利用正则化匹配算法对该隐式曲面进行三角化,完成孔洞填充曲面片与原始模型的孔洞边界的缝合.最后,针对孔洞边界存在尖锐特征进行特征增强处理.实验结果证明,该算法对多边形网格模型的孔洞修补取得良好效果,并能够有效地恢复孔洞区域包含的尖锐特征.     

基于参数化模型特征的有限元网格划分方法研究

基于开孔实体的参数化特征模型思想,本文提出了一种非自由边界分割有限元网格划分方法,可以针对开孔实体的几何特征和力学特征,对多种类型的开孔构件进行全6面体网格划分,生成的网格质量均匀、局部加密方便且疏密过渡合理.经实例应用表明,此种网格划分方法具有通用性强、简单、实用、高效等特点.     

基于参数化模型特征的有限元网格划分方法研究

基于开孔实体的参数化特征模型思想，本文提出了一种非自由边界分割有限元网格划分方法，可以针对开孔实体的几何特征和力学特征，对多种类型的开孔构件进行全六面体网格划分，生成的网格质量均匀、局部加密方便且疏密过渡合理。经买例应用表明，此种网格划分方法具有通用性强、简单、实用、高效等特点。     

STL数据的Parasolid数据变换

为满足STL与Parasolid几何建模核心之间数据直接交换的需要,提出在对三角网格模型数据分割的基础上,利用角点对三角网格曲面边界进行分段,以各边界段的近似中点和递归细分算法提取边界段上的特征点,采用Dijkstra算法计算对应边界段上对应特征点之间的最短路径线以获得空间四角形的节点数据,通过Parasolid函数以插值的方式重构三角网格模型的自由曲面并进行曲面缝合,最终将STL数据转换成Parasolid数据。应用实例表明了所生成模型的稳定性与可靠性。     

有限元网格的圆角过渡特征提取及网格修改

根据过渡曲面的曲率特性，提出了一种有限元网格的圆角过渡特征提取及网格局部修改算法。通过曲率估算、过渡区域圆弧识别和圆弧分组等步骤，计算出一系列截面轮廓线来描述圆角过渡特征，同时将过渡区域网格从模型中提取出来。直接调整圆弧半径，快捷、准确地修改网格模型中等半径及变半径过渡区域网格。应用该算法，能够在有限元网格模型中直接修改零件或模具的过渡圆角形状，提高设计与CAE分析的效率。     

非封闭三角网格模型边界特征的自动识别

孔洞修补是反求工程中的重点研究内容之一,孔洞修补必须要准确定位和识别孔洞边界。非封闭三角网格模型边界和孔洞边界的识别多采用人机交互方法。提出一种新的孔洞边界自动识别方法:将边界顶点和边界网格向该边界对应的投影特征平面投影以获得边界投影多边形,利用平面几何多边形内角和知识进行自动识别,若边界投影多边形所对应的无网格部分夹角总和等于多边形的内角和则为孔洞边界,反之则为模型边界。通过实例验证,该方法能够自动识别出模型边界和孔洞边界并分离,提高了在非封闭三角网格模型中孔洞边界识别的效率。