基于样条曲面理论的工程模型三角网格优化研究

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jessiemaa18
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近年来,现代化机械工程领域发展的步伐正朝着数字化、信息化的方向迈进,在计算机几何造型技术与机械工程领域的协同发展下,曲面网格细分技术在工业产品模型计算机预处理的快速响应及可视化中显得尤为重要。设计人员得到产品的网格化模型后,对其进行旋转、缩放等操作,可以快速地对模型的各个部位进行查看以找出不足之处,在投入生产前对产品模型进行修改和优化。目前三角网格细分技术应用的发展趋势在保证网格显示精度的条件下,对占用内存很大的工业产品模型的网格化过程中,如何提高计算机网格化处理的效率,已成为制约当前网格化发展的一道技术瓶颈。本文主要研究内容及结果如下:(1)分析总结了在工业生产制造领域和CAGD学术领域所涉及到的NURBS曲线曲面的几何数学表示方法和重要的性质,提出了一种由离散数据点决定的中间切矢条件下的NURBS曲线拟合重构算法,实现无边界条件下对离散数据点云的NURBS曲面曲线拟合重构,为NURBS曲面三角网格化提供理论支撑;(2)基于NURBS曲面曲线理论,提出了等偏差迭代算法和平行矢量迭代算法两种参数曲线离散方法,解决了Open Cascade传统曲线离散算法在相同精度离散下所产生的冗余点问题,提高了曲线离散效率,为曲面的网格化奠定良好的基础;(3)在NURBS曲线离散方法和Delaunay三角网理论下,设计了NURBS曲面三角网格化的方法,通过对工程模型几何体沿着“体—面—环—线—点”的方式分解,得到网格化所需要的数据点云,基于Delaunay方法的空圆准则,在给定的精度下实现模型的三角网格化;(4)通过算例验证和实验对比分析,证明了本文提出的NURBS曲线拟合重构方法的优越性,解决了Open Cascade传统算法无法保证曲线拟合精度的问题;与Open Cascade传统方法相比,在曲线离散化方法上,本文的等偏差迭代算法在离散点数和效率方面均优于Open Cascade传统算法;本文提出的曲面三角网格化方法,在相同的精度下,曲面三角面片数量更少,网格化效率更高。基于以上研究内容,本文通过C++语言开发出一套程序,在算法实现和实验对比分析下,验证了本文提出的NURBS曲线拟合方法、参数曲线离散算法和样条曲面三角网格化方法的有效性,为工程样条曲面的网格化方法提供了新的思路,对于工程零件模型的可视化研究具有重要意义。
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