空间网格面片可见边界提取方法研究与应用

在计算机视觉和图形学中广泛应用三角网格来表示空间曲面,在许多应用领域基于边缘检测的2维图像处理技术已非常成熟,但空间三角网格面片边界提取,特别是沿某一方向可见边界提取方法还没有得到很好发展。本文提出一种求解三角网格面片可见边界算法,该算法根据光线方向和三角网格对应的法向量判断三角网格的可见性,从而确定三角网格面片的可见边界,再由各个三角网格具有可见边界边的数目标识三角网格的类型,接着依据三角网格类型确定面片的可见边界,该算法的时间复杂度为O(n)。最后以实例说明了该算法的可行性和有效性,并将该算法应用于卫星构型分析中的太阳翼遮挡分析计算模块,其计算速度、精度能满足工程实践要求。

基于邻接拓扑的流形网格模型层切多连通域构建方法

为了提高3D打印中复杂流形网格模型分层切片处理的效率与精度,提出基于邻接拓扑的流形网格模型层切多连通域构建方法.首先由层切平面沿分层方向创建分块区间同步分块所有网格面片,根据面片沿分层方向的坐标与分块区间的位置关系获得各层切平面的相交网格面片集;然后构建各层相交面片集所有面片的邻接拓扑关系;再设定初始面片,获取其一邻接面片作为递归邻接面片,递归遍历求解当前面片的邻接面片,直至与初始面片首尾重合形成网格面片环;继续执行网格面片环的递归遍历策略,直至当前层相交网格面片集的所有面片遍历完毕;最后由各层的所有网格面片环同步获得有序化的相邻面片间公共邻接边,进而求得有序的层切轮廓交点集,顺序连接有序交点构建层切轮廓环及连通域.通过成年人髋骨网格模型实例,验证了该方法的可行性与高效性.

改进STL分层算法在机械零件3D打印中的应用研究

为提高三维(Three dimensional,3D)打印机械零件生产方式的生产效率和产品质量,研究提出一个改进的光固化立体造型术(Stereolithography,STL)模型分层算法,该算法采用层厚关联方式对STL模型进行同步分块处理,并结合三角网格面片的顶点信息与法向量信息重构邻接拓扑关系,形成切片平面的网格面片环,并以此为基础对STL模型进行优化分层切片。实验结果显示,该算法在分层厚度为0.30mm条件下的分层算法轮廓算术平均偏差均值为0.77,平均计算耗时为2.45s,均明显优于目前行业内常用的分层算法。实验结果证明,此次设计的改进STL模型分层算法在复杂机械零件3D打印生产中具有一定的应用前景,并能起到加快零件生产速度、提高打印产品表面光滑度的作用。

布料仿真中基于精确力学公式的粒子模型

推导了一种用于布料仿真的粒子模型。该模型使用精确的力学公式构建布料模型平面内的拉伸与剪切变形,以及平面外的弯曲变形方程,并加以适当的简化。模型使用的参数全部具有物理意义,并且适用于任何三角面片网格,克服了传统的弹簧-质点模型中弹簧的弹性系数没有物理意义,并且只适用于规整网格的缺点。实验表明该模型具有良好的仿真效果。