G^(1)连续组合曲线曲面的构造

为了在保留B样条方法自动光滑性的基础上突破其要求各部分曲线曲面的次数必须相等的限制,同时赋予曲线曲面独立于控制顶点的形状可调性,提出一种G^(1)连续组合曲线曲面的构造方法.首先构造一组含2个自由参数的n(n≥2)次基函数并分析其性质,基于该基函数,定义了结构与n次Bézier曲线曲面相同的新曲线曲面,其包含n次Bézier曲线曲面为特例;然后分析新曲线曲面的G^(1)光滑拼接条件,根据拼接条件,采用与B样条方法相同的组合思想但是不同的组合方式,定义基于新曲线曲面的分段组合曲线与分片组合曲面,其包含2次均匀和2次准均匀B样条为特例.实例结果表明,定义方式自动保证了组合曲线曲面在连接处的G^(1)连续性,组合曲线曲面的端点与角点位置以及内部形状都可以通过改变自由参数的取值来进行调整,且调整方式既可以是全局的又可以是局部的;所提方法为复杂曲线曲面的造型设计提供了便利.

一种新的均匀样条曲线曲面设计方法

本文根据均匀B样条基函数的de Boor-Cox递推公式提出了一种新的样条曲线曲面设计方法。该方法从满足正性、局部支柱性和权性的初始基函数出发,可构造出具有高阶低次或低次高阶的多项式样条基函数和多种函数类型的样条函数。给出了设计这种样条曲线曲面的几种方法和实例,并对基函数的连续可微性进行了证明。该样条基函数和样条曲线曲面具有和均匀B样条类似的几何性质,且均匀B样条是其特例,可用于曲线曲面的几何造型和样条插值。

用于交互设计的一种新方法──BSD样条曲线曲面

从交互设计曲线曲面的角度出发，以Bzier样条曲线为基础，提出了一种不用强加约束就可达到C1连续的样条曲线曲面；引进了局部形状因子，可以局部或全局的对样条曲线曲面进行调整。比传统的Bzier样条有很大的优越性，它特别适合于曲线曲面的交互设计。

形状及光滑度可调的自动连续组合曲线曲面

为了使曲线曲面可以在相对简单的条件下实现较高阶的光滑拼接,同时使曲线曲面的形状在不改变控制顶点的情况下自由调整,构造了一组带5个参数的有理多项式函数.基于该组函数,分别采用与3次Bézier曲线、曲面相同的定义方式,定义了由4个控制顶点确定的新曲线、16个控制顶点确定的新曲面,并讨论了曲线、曲面的光滑拼接条件.根据拼接条件,采用与B样条方法相同的组合思想,但是不同的组合方式,分别定义了由新曲线、新曲面构成的分段组合曲线、分片组合曲面,定义方式自动保证了组合曲线、曲面的连续性.数值实例结果显示了该方法的有效性.

一种新的曲线曲面

给出了由任意n(n≥3)个函数构成的混合函数组,这些函数组具有非负性、规范性、对称性,以及特殊的端点性质。由这些函数组定义的曲线具有凸包性、几何不变性、对称性等基本性质。曲线的起点、终点分别为控制多边形首、末边的中点,曲线在起点处的一阶、二阶导矢都平行于控制多边形的首边,在终点处的一阶、二阶导矢都平行于控制多边形的末边。对于任意给定的m(m?3)个控制顶点,可以由之定义一条曲线段,也可以由之定义由多条曲线段构成的组合曲线,而各条曲线段可以由不同数量的控制顶点来定义,因此由同一组控制顶点可以定义出多种不同的形状。另外,组合曲线在分段连接点处均G2连续,可以满足工程实际中大多数的需求。由函数组定义的张量积曲面具有类似于曲线的诸多良好性质。

曲线曲面逼近与插值的统一表示

为了用一种模型实现从逼近到插值的转换,在多项式空间上构造了含一个参数的调配函数,由之定义了基于4点分段的曲线,该曲线可以理解为由相同的一组控制顶点定义的逼近曲线和插值曲线的线性组合,其中的逼近曲线为3次均匀B样条曲线,插值曲线经过除首末点以外的所有控制点。在均匀参数分割下,曲线具有C^2连续性,取特殊参数时可达C^3连续。在参数变化过程中,曲线各段起点、终点的位置发生改变,但这些点处的一阶、二阶导矢始终保持不变,即始终与3次B样条曲线相同。曲线形状与端点条件密切相关,而B样条曲线具有良好的保形性,这些综合因素使得曲线在形状变化的过程中始终可以较好地保持控制多边形的特征。采用张量积方法将曲线推广至曲面,曲线曲面图例显示了该方法在造型设计中的有效性。

陶瓷产品辅助设计与可视化关键技术研究

本文探讨陶瓷产品器型辅助设计与可视化技术,并讨论如何提高陶瓷产品创新设计质量和效率。借助于三维辅助几何设计技术,可以采用自由曲面表达陶瓷器型,可以采用自由曲线辅助表达陶瓷表面的纹理。这样,通过自由曲面与曲线的高质量设计算法,可以方便陶瓷器型与纹理的创新设计;通过自由曲面的插值进行陶瓷产品的逆向构造,便于复用已有陶瓷产品设计结果;通过陶瓷产品的可视化,可以反应陶瓷产品的设计质量,形成陶瓷产品的设计闭环,提升设计质量;通过自然语义驱动的陶瓷设计,可以根据客户需求更直观更快地生成产品原型。

六次Bézier曲线的新扩展

本文构造了含有双参数的七次多项式基函数,该基函数是六次Bernstein基函数的扩展,并基于该基函数定义了带形状参数的多项式曲线.分析结论显示该多项式曲线不仅具有六次Bézier曲线的特性,而且具有形状的可调性和更好的逼近性.

四次保形有理Bézier曲线的构造

本文讨论四次 Bézier曲线的保形性 ,对不保形的四次 Bézier曲线构造了一类四次有理 Bézier曲线的调整方法 ,论述了保形性定理 。

高阶连续的形状可调三角多项式曲线曲面

目的目前使用的B样条曲线曲面存在着高连续阶与高局部调整性两者无法兼而有之的不足,且B样条曲线曲面的形状被控制顶点和节点向量唯一确定,这些因素影响着B样条方法的几何设计效果与方便性。本文旨在克服这种局限,以期构造具有高次B样条方法的高连续阶,低次B样条方法的高局部调整性,以及有理B样条方法权因子决定的形状调整性的曲线曲面。方法在三角函数空间上构造了一组含参数的调配函数,进而定义具有与3次B样条曲线曲面相同结构的新曲线与张量积曲面。结果新曲线曲面继承了B样条方法的凸包性、对称性、几何不变性等诸多性质。不同的是,同样是基于4点分段,3次均匀B样条曲线C2连续,而对于等距节点,在一般情况下,新曲线C5连续,当参数取特殊值时可达C7连续。新曲线在C5连续的情况下存在1个形状参数,能较好地调整曲线的形状同时又无须改变控制顶点。另外,将形状参数设为特定值,新曲线可以自动插值给定点列。新曲面具有与新曲线相应的优点。结论在强局部性下实现高阶连续性的形状可调分段组合曲线曲面,为高阶光滑曲线曲面的设计提供了可能,并且新曲线实现了逼近与插值的统一表示,能较好地应用于工程实际。调配函数的构造方法具有一般性,可用相同方式构造其他具有类似性质的调配函数。

易于拼接且形状可调的Bézier曲线曲面

为了增强Bézier曲线曲面形状表示的灵活性,同时简化Bézier曲线曲面的光滑拼接条件,构造了3组含参数的多项式基函数,并由它们定义了结构分别类似于二次、三次、四次Bézier曲线曲面的新曲线曲面.它们不仅保留了Bézier曲线曲面的基本性质,而且还具有形状可调性,并且由新曲线曲面构成的组合曲线曲面可以在简单的条件下实现G2或G3光滑拼接.另外还给出了构造与给定多边形相切的曲线的方法,该方法简单有效,而且曲线对给定的多边形是保形的.

Method of designing developable surface based on engineering requirement

The paper deals with the principle of envelope of a one-parameter plane family to design developable surfaces. Three methods of designing developable surfaces are presented. They are designing a developable surface based on one curve on it and its normal line, designing a developable surface based on two curves on it and designing a developable surface based on one curve and one surface. They meet the requirements of engineering fields.

The Experimental Research on a New Multiple Curved Surfaces Compound Focus Solar Trough Collector

A new trough imaging solar collector with multiple compounding curved surfaces has been designed. Its working principle and design parameters have been introduced. The experimental curve of temperature rising of the system with time under the real weather has been given. The system efficiency and the relation between efficiency and temperature have been calculated. The test result shows that the system has the advantages of high collecting temperature and not obvious variety of the collecting efficiency with the operating temperature. Therefore, this collector is a quite ideal medium temperature solar collector.