基于面壳封闭的B-Rep至CSG转换算法

为了增强转换所得CSG模型的可读性,利用面壳封闭技术改进B-Rep至CSG转换算法.B-Rep至CSG转换包括生成基本体元和构建CSG树.基于面壳封闭的B-Rep模型分解算法能生成基本体元,文中在此基础上提出构建CSG树的算法.首先使用体关系图(VRG)表示基本体元之间的关系;然后基于改进的Stoer-Wagner最小割算法实现从VRG至CSG树的转换.文中证明了通过硬约束"可闭合约束"和"可组合约束"可保证转换所得CSG树的正确性,通过软约束"最简分割约束"和"最优平衡约束"能进一步优化CSG树.文中算法已集成到自主研发的多物理耦合分析建模软件MCAM中.测试结果表明,该算法能显著地改进MCAM的B-Rep至CSG转换结果的可读性,对MCAM的时间性能也有所改进.

基于B-Rep模型的三维实体的真实感显示

介绍了基于 B- Rep模型的三维实体数据结构。通过对 B- Rep模型表达的三维实体的表面进行 Delau-nay三角剖分 ,对离散后的曲面采用明暗处理技术 ,实现了三维实体的真实感显示 ,获得了效果逼真的三维实体真实感图形。

基于面壳封闭的B-rep模型分解方法

三维实体B-rep模型分解是B-rep表示转换为CSG表示的关键问题,并且对深入分析CAD模型的几何形状及其结构关系具有重要意义.文中提出一种基于面壳封闭的方法分解B-rep模型,该方法采用先分割后缝合的策略.首先识别模型中的所有切割环,然后通过切割环将B-rep模型分割成多个面壳,最后利用切割环在面上的收缩将面壳封闭成实体.经过上述3个步骤,可以将具有二次曲面的B-rep模型有效地分解为加体和减体的组合,同时实验表明该方法具有较高的计算效率.

基于B-Rep的三维有限元网格高效消隐技术

利用三维有限元网格图的性质和数据结构的特点，结合实体造型的边界表示模式，提出了一种高效的空间立体网格图的消隐方法．该方法根据Ｂ－Ｒｅｐ将单元面归于不同的子集，充分利用拓扑面的性质，采用一系列优化消隐策略，从而减少计算量，较好地提高了消隐处理的效率．

一种基于B-Rep的地质模型建立方法

本文以钻孔数据为地质数据来源,分析了地质模型的数据结构及表示方法,设计了一种基于B-Rep数据结构的地质模型建立方法。先以地表勘测点为原始数据点利用分治Delaunay剖分算法建立主TIN,再向下延伸构建多层TIN结构,最后把地层分界面和地质区域边界保存为B-Rep模型。运用该方法开发了基于B/S架构的原型系统并建立了某区域的地质模型。算法结构简单且占用存储空间小,能够在WebGIS上得到应用。

面向CAD数据重用的产品B-rep模型建模方法

为解决计算机辅助设计数据重用中轮廓线搜索困难、轮廓线遗漏以及孔洞特征描述困难等造成重用效率低下的问题,更好地支持产品服务系统的自动化设计,提出了一种基于轮廓劈裂和矩阵变换的产品B-rep模型建模方法。该方法以决策点为节点建立轮廓线有权无向图,构建了基于无向图最小生成树的面轮廓劈裂提取方法;利用矩阵变换生成体、面、环、边、点特征关联矩阵,建立完整的产品B-rep模型。基于该方法开发了一种针对建筑钢结构工程产品的设计系统,应用实例验证了该方法的正确性和有效性。

基于三视图的几何重构B-rep算法研究

在讨论保证输出形体与输入视图一致的条件(线段的合法条件)的基础上,改进了确定性面序列判别法。基于线段的合法条件和确定性面序列的性质,提出了视图中的边(2D边)的分类及判别方法,并讨论了2D边与属于输出形体的候选边的对应关系。这些工作可避免几何元素分层构建法(即B-rep法)在有些情况下重构失败或丢失合法输出形体,从而提高了B-rep法的鲁棒性和重构结果的准确性。

基于B-rep的精确切片原理与方法

针对快速原型制造系统通常采用 STL格式文件进行切片存在的问题 ,提出一种基于精确模型 B-rep的直接切片策略 ,并结合商用 CAD系统及适应性切片的发展 ,研究了其原理与方法。

基于拉伸特征的B-Rep→CSG转换算法及其应用

边界表示(boundary representation,B-Rep)法和构造实体几何(construction solid geometry,CSG)法是目前应用最广泛的两种实体表示法,B-Rep→CSG转换也备受关注。B-Rep→CSG转换算法为一种半空间分割法,完全依赖三维造型引擎中的布尔运算,计算量大且不稳定。实际应用中已有大量具有拉伸特征的B-Rep模型:可将整个模型或模型的一部分看作由二维图形沿一定方向拉伸而成。通过将三维模型的B-Rep→CSG转换问题变为二维图形的B-Rep→CSG转换问题,从而避免对布尔运算的依赖,为此,提出基于拉伸特征的BRep→CSG转换算法。首先,得到拉伸边具有相互平行性、首尾相连性、方向相反性、唯一连接性4个拉伸特征,然后,基于这些特征提出基于平行边连接图的拉伸特征识别算法,最后,结合拉伸特征识别算法、基于环收缩的模型分割算法和基于顶点可见的多边形分割算法,提出具有拉伸特征的三维模型的B-Rep→CSG转换整体解决方案。将本文算法集成至自主研发的粒子输运可视建模(COSINE visual modelling of particle transport,cosVMPT)软件,并基于cosVMPT对3个专门构造的例题和1个实际应用实例进行了测试,测试结果证明了本文算法的有效性和优越性。

基于B-rep的工件表面动态几何模型

在NC(Numerical Control)仿真中,工件三维图形处理是一项关键技术。既要实现几何造型的显示功能,又要求三维图形具有可加工性、加工成品的信息具有可记录性。为此,采用B-rep(边界表示法)模型和面向对象技术相结合的方法,设计一种记录NC仿真中工件形状数据变化信息的数据结构,构建NC仿真系统中工件表面动态几何模型。实现NC仿真中每个数控刀位工件加工表面的生成与判断。NC仿真完成后,可以判断零件的加工表面与非加工表面,进而分析零件表面加工质量(表面粗糙度)。

B-Rep参数化设计特征库研究

长期以来 ,对CAD/CAM集成的研究都是以特征技术为核心。大多数传统特征造型系统都具有设计特征库。这些特征库往往被冠以参数化特征库名称 ,但是库中的特征模式却没有提供真正的参数化特征。本文提出了一种真正的参数化设计特征库 ,包括库中特征模式的表示方法及库中特征模式的参数化驱动方法 ,本文称为概念性B Rep(BoundaryRepresentaion)。概念性B Rep是产品模型生成过程与结果表示中所存在的所有实体的表示方法 ,其中包括设计特征库中的基本形状特征模式。设计特征库中的特征模式在被给予具体参数后形成的实体即设计特征引用前的表示形式、加工特征的实体部分、产品模型的整体实体部分 ,均由概念性B

B-Rep模型重构中切割点和内点问题

基于投影理论讨论了匹配投影边组特性,以及对应的空间边包含空间顶点为内点(因与其他空间边重叠,所以该边是无效的)或隐含了切割点(常规方法无法求得的形体顶点)的条件,以此为基础提出了防止生成重叠边、求切割点的新方法.

基于B-Reps模式的图形显示

本文详细介绍了FSMTS系统基于B-Reps表示模式的图形显示算法。通过这些算法,用户可获得稳定的特征零件产品模型的消隐线框图,工程三视图和快速浓淡图。

面向组合参数曲面扩展B-rep的特征简化和网格生成算法

针对CAD模型通常包含大量几何特征,而某些特征会制约高质量网格生成的问题,提出一套实现组合曲面模型的自动特征简化和高质量网格生成的算法.首先引入离散曲面B-rep和虚面等概念,扩展B-rep的适用能力;随后基于扩展B-rep自动识别短边、窄面、邻近和不光滑边界等4类曲面特征;其中短边利用曲线合并来消除,后3类特征则通过曲面合并来消除.由于曲面合并形成的虚面缺乏连续的参数表达,可利用其离散模型生成高质量曲面网格;虚面内部网格点被反映射回连续曲面,以保证最终网格模型的几何精度.最后通过若干特征简化和网格生成实例验证了文中算法的有效性和实用性.

基于部分先验识别的B-Rep模型全局对称性识别方法

B-Rep模型对称性识别能有效地提高CAE分析效率.针对现有方法通过识别B-Rep模型所有局部对称性来确定全局对称性,效率较低的问题,提出一种基于部分先验识别的B-Rep模型全局对称性识别方法.该方法以一致面集为对称性识别单元,首先利用先验知识快速确定部分局部对称性,然后通过几何推理逐步缩小候选对称性识别范围,最终快速确定B-Rep模型全局对称性.实验结果证明,文中方法鲁棒性高且识别速度快.

面向三维机加工艺规划系统的CATIA模型B-Rep信息提取与应用

三维机加工艺规划设计是制造业信息化的重要组成部分,制造特征识别是其基础核心技术,是三维机加工艺规划设计的前提条件,其基础数据主要来源于产品三维模型底层的B-Rep(边界表示法)数据.针对汽车等行业常用的CATIA三维模型B-Rep信息提取的关键技术及难点,介绍如何深入应用CAA二次开发技术,提取零件的B-Rep信息并应用于三维机加工艺规划艺系统的特征识别技术,为三维机加工艺规划过程提供了基础依据.

基于加工特征的B-rep模型几何变换算法

为了真实反映加工过程中零件的几何变换情况,对边界表示法模型的特征尺寸的改变和特征的删除方法进行了研究。基于拓扑结构保持不变的前提下,提出了通过延长特征邻接边实现面特征在法向方向上尺寸改变的几何更新算法和几何形状规则的特征的删除算法,针对几何形状不规则的非独立特征,提出了通过面对齐和合并面处理来实现特征删除的算法。经过几何变换后,确保零件模型面壳封闭,保证模型的合理性和完整性,能够通过模型重构映射零件的实际加工情况。最后通过软件实例验证了方法的可行性。

球体测地线八叉树网格的B-rep区域填充算法

地理实体的网格化是地球系统空间网格ESSG面向真三维地理空间计算的基础。针对ESSG现有研究缺乏任意形状体要素网格化方法的问题,面向真三维地质实体构模,以钻孔数据生成的基于封闭不规则三角网的边界表达B-rep作为三维空间实体的边界约束,依据ESSG中体元的空间拓扑关系,提出一种基于球体测地线大圆弧八叉树网格SGOG的三维空间区域填充算法。主要步骤包括空间直线段的网格化、B-rep三角面的网格化和基于上述点、面边界约束的三维空间径向扫描式填充。实验表明,该算法可以实现三维空间的网格填充,且算法的速度快、效率高。

基于CSG和B-Rep的三维地下管网参数化建模

结合结构实体几何法(Constructive Solid Geometry,CSG)与边界表示法(Boundary Representation,B-Rep)在管网建模中的优缺点,该文提出一种基于CSG/B-Rep混合数据模型的城市地下管网三维建模方法,实现了管件和管线的三维模型构建。根据不同类型管件和附属物的连接特征,计算管点模型与管线准确匹配所需的旋转参数;利用3DS Max擅长于精细建模、SuperMap便于高效构建大规模三维场景的特点,基于CSG方法和3DS Max构建了各种造型管件及附属物的精细三维模型;在此基础上利用SuperMap渲染大规模三维管网场景。以南宁市某区域地下管网为例进行三维建模,验证了该建模方法的可行性。

基于B-rep边界约束的Delaunay四面体剖分

为实现B-rep的三维实体的四面体剖分,研究了网格划分过程中的关键问题。基于B-rep数据结构的拓扑关系,提出一种在网格划分过程中约束实体边界的策略。研究了包含插入点的包含域的合法性检验方法,并对其改进扩展以保证生成单元的有效性。在对点和面的拓扑关系进行预处理的基础上,提出了判断四面体单元是否被实体边界包围的面法向法和基于单元边的加密点生成算法。最后使用Delaunay逐点插入法结合以上算法实现对以B-rep为模型的三维实体的四面体单元网格划分,并通过实例得到验证。