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。

CSG模型到MCNP几何模型转换算法的研究与实现

针对MCNP输入文件结构复杂、几何模型描述工作易出错的特点,提出将CSG模型作为三维模型到MCNP几何模型转换的中介以实现自动转换的算法。描述CSG模型数据结构,定义CSG模型的规范化及简化操作,实现并验证CSG模型到MCNP几何模型的自动转换。该方法简化了三维模型到MCNP几何模型转换的复杂度,易于实现三维模型到MCNP几何模型的转换,提高了MCNP输入文件的制作效率。

城轨线路三维可视化环境中冲突检测算法的研究

根据在三维可视化中识别出与轨道线路区域相冲突的建筑物的需求出发,引入了冲突检测算法,实现对地下建筑物和城轨线路建模的理论研究。采用CSG与B-rep混合表达的思路,实现基于CSG与B-rep对建筑物建模。在研究模型特点的基础上,提出了使用AABB层次包围法进行第一步的冲突检测,提高检测效率,然后利用三角形相交快速检测算法进行碰撞检测,最后确定建筑与轨道线受影响地区的冲突,通过本文的算法,可以实现快速识别出与轨道线影响的地区冲突的建筑,为在三维可视化环境下的线路设计、选择最优线路、计算拆迁征地费用等方面提供帮助。