参数化CSG模型之间等价参数域求解方法

基于参数化半空间概念给出参数化CSG模型的一般形式,通过分析不同CSG模型中参数化半空间之间的关系,提出CSG模型等价的模型参数不等式约束关系,并由此定义等价参数域,借助于线性代数领域中新提出的Г-算法,求解这些不等式最终得到等价参数域的显式表示,进而推导出等价参数域上不同模型参数之间的映射关系．当两CSG模型分别表示CAD系统中的零件设计方案和CAPP系统中的零件加工工艺过程时,等价参数域和参数等价关系可用于CAD／CAPP系统中的功能集成．     

建筑CAD系统的三维建模引擎设计理论和方法

为了开发建筑设计全过程集成CAD系统,提出了一种以三维建模引擎为核心的新型建筑CAD系统3DMECAD (3D Modeling Engine based on architectural CAD system),并对系统的体系结构、建模引擎概念和算法进行了论证.3DMECAD系统的核心是以基于特征的CSG/B-rep混合模型理论为基础,作为系统的公用数据模块,实现向计算分析、仿真演示、设计成果提交等外部子系统模块的数据转化.同时利用特征识别技术实现各模型数据的同步更新,保证设计结果的可靠性.3DMECAD系统具有集成度高、适用性强、可靠性高等优点,能够完成建筑设计全过程的各项工作,具有广泛的应用前景.     

基于SolidWorks的CAD模型直接切层研究

针对面曝光快速成形系统的需要,提出了基于SolidWorks的CAD模型直接切层方法.利用SolidWorks在工程图环境下的剖切功能,实现对CAD模型的直接切层.解决了对复杂CAD模型切层时出现的截面错位问题.论述了用于多种曝光模式的截面填充样式的实现方法.以该切层方法得到的CAD模型的截面图形作动态掩膜,利用面曝光快速成形系统成功制作出了三维实体原型,表明该直接切层方法适用于面曝光快速成形系统.     

含肿瘤BNCT网格模型的Monte Carlo剂量计算

根据Snyder解析模型建立了一个含有肿瘤的BNCT(硼中子俘获治疗)-4 mm网格模型,应用MCNP(Monte Carlo N-particle)程序进行模拟计算,并对结果进行了物理分析;使用新研制的MCDB(Monte Carlodosimetry in brain)程序对Snyder加肿瘤模型进行了模拟,得到和MCNP程序几乎完全一致的结果,验证了MCDB程序的正确性,由于MCDB采用了适合均匀网格的快速粒子径迹算法,因而提高了计算速度,较MCNP节省了36%的模拟时间。     

三维任意几何光子成像系统的散射修正及图像重建方法

在客体材料密度重建过程中考虑散射光子的影响,研究了在重建过程中通过迭代扣除散射贡献进行散射修正的重建方法.针对三维任意几何结构问题,利用AutoCAD的二次开发功能实现几何前处理,开发了用于散射量计算的快速光子输运计算程序及基于三维任意几何结构的迭代法图像重建程序(IPOR).通过与蒙特卡罗程序MCNP进行数值比较,可知文中采用的散射修正方法在达到与蒙特卡罗方法相当精度的同时,其计算效率可提高2个数量级.重建计算结果表明,IPOR的重建精度远高于未进行散射修正的直接求解法的重建精度.     

基于CAD系统的快速成形层片轮廓扫描数据的直接提取

为避免快速成形中采用CAD模型的转换模型造成层片轮廓扫描数据精度损失,研究了在CAD系统内部直接提取层片轮廓扫描数据的方法．分析了层片理论轮廓扫描边界中高次曲线的离散方式,定义了层片轮廓扫描面积偏差的概念,建立了CAD模型直接分层截面轮廓边界离散模型,实现了在CAD系统内部直接提取层片轮廓扫描数据,并在聚苯乙烯泡沫材料成形机上进行了试验．结果表明,CAD系统和快速成形系统之间可以避开三维CAD模型的STL转换等近似处理环节,从而获取高品质的轮廓扫描加工数据．     

X射线吸收剂量的蒙特卡洛计算

采用蒙特卡洛程序MCNP计算了介质水对于不同能量X射线的能量吸收系数,并给出了相应的光子通量-剂量转换因子,可用于辐照事例中对于薄膜剂量片测试结果的模拟计算,从而实现对实际照射环境的蒙特卡洛模型优化,以获得照射对象较为准确的吸收剂量计算结果.     

基于SURPAC的复杂岩体RFPA3D模型构建与应用

RFPA^3D软件前处理功能薄弱,无法有效便捷地建立形态复杂的岩体模型,而采矿专业软件SURPAC具有强大的复杂地质精确建模能力,且两款软件模型单元均为六面体单元,以此作为研究基础,提出利用SURPAC软件快速准确地进行RFPA^3D模型生成的方法.根据SURPAC块体单元和RFPA^3D模型单元之间的数据关系,在MATLAB中编制以上两种软件的模型转换程序STOR.m;并在某露天铁矿挂帮矿开采边坡失稳分析中进行了应用.计算过程及结果表明,复杂岩体模型的转换高速便捷、准确可靠,同时拓展了RFPA^3D和SURPAC的应用空间.     

定向井抽油杆柱纵横振动模型及其诊断

提出了用于分析定向斜半抽油杆系统工况的新的三维模型，建立了有杆泵系统动力模型的基本方程和数值求解方法，应用微分几何和变分原理，将杆柱的动力方程表示成一组耦合的偏微分方程及相应的边界条件，由此建立的计算程序可以完成对定向井井下工况诊断和地面工况的预测，实例计算结果与现场实侧结果能较好吻合，并通过实例计算讨论了用直井模型分析定向井所带来的较大误差。     

三维WebGIS中三维模型格式的研究与应用

针对现阶段三维WebGIS系统在浏览器端无法加载传统的桌面端大数据量三维模型文件的问题,提出了一种利用新型的glTF文件格式,借助生成转换工具,将原始的模型文件转换为新的模型格式,实现在浏览器端有效快速加载的方法.这一方式实现了快速生成glTF模型的需求,并且传统的三维建模人员即可独立完成,较好地平衡了转换效率与人员成本之间的矛盾,同时能够保证与原始模型文件的一致性和完整性.这种转换方法是基于开源的转换插件,与传统的创作工具相结合,提高三维复杂模型的加载效率,使三维复杂模型在三维WebGIS系统应用中发挥更大作用.     

数字建筑工程系统的特征建模算法与实现技术

为了支持建筑设计全过程集成 CAD系统 ,创建能够描述和组织建筑设计全过程中各种设计信息和各项设计活动的系统模型 ,提出了一种基于特征的 CSG/B- rep混合建模方法。该方法利用 CSG/B- rep混合建模手段 ,将划分为不同层次的形态模型和活动模型按照一定的关系组织起来 ,并将对象特征按照层次划分置于模型的不同层次上 ,且在模型数据结构的各个层次设置了可扩展数据结构 ,形成了支持建筑设计全过程的可扩展特征数据模型。以该系统模型开发的软件已经说明 ,这种特征建模方法工作效率高、模型适用性强 ,能够实现支持建筑设计全过程的各项工作。     

基于法线夹角与面积分布的三维CAD模型检索

三维CAD检索技术对产品设计、重用具有促进作用.经典的三维模型检索算法——形状分布算法SD,适用于全局特征相似的模型检索,但对于全局相似但局部差异明显的模型则无法有效检索.针对这一问题,本文首先提取SD特征,并利用基于法线夹角与面积分布的特征提取技术来对模型局部特征进行描述,随后通过构造特征矩阵来融合提取到的法线夹角与面积分布两类特征,最后将SD特征与法线夹角与面积分布特征进行组合,形成新的特征并应用于检索.实验结果验证了该方法的有效性.     

面向网络交互设计的扩展CSG模型构造

针对网络虚拟设计中三维模型数据流量大，实时交互难的关键问题，提出了一种扩展CSG模型以减少数据传输流量．首先建立了模型的形体表征及操作结构，并对传统CSG树进行语法扩充以构造操作历程树，从而将产品模型分离为表现模型和表示模型等几部分．表现模型完成网络前端的交互设计，表示模型作为加工制造工程的模型重构基础，两者通过核心模型联系并集成，从而提出了一种基于扩展CSG模型的全新网络设计模式．然后基于ACIS几何引擎，开发了相应软件系统，并结合具体产品设计的应用验证表明，该模式提供了一种开展网络设计的可行途径．     

基于光线投射法的三维有限元网格自动划分

提出并实现了一种基于光线投射法的三维有限元网格自动划分方法，能适用于任意用ＣＳＧ树表示的三维实体．此方法先把三维实体离散成一定形状的体元，再由体元产生有限元四节点四面体网格．最后给出了用此方法划分的两个实例．     

CAD/CAPP中零件信息共享的研究

CAD(Computer Aided Design)与CAPP(Computer Aided Process Planning)系统中的信息共享问题是决定它们能否真正集成的关键问题。本文作者根据CAD与CAPP信息的特点和联系,提出一种基于特征型面的CSG(Constructive Solid Geometry)方法,并运用该方法对部分零件的造型进行了有益的尝试,效果是好的.文中分析了零件信息的生成问题和表示问题,并介绍了系统的研制情况.     

双三次样条曲面插值的一种高效并行算法

该文在对双三次样条曲面插值问题的并行方案的优选、任务分配的优化以及Ｔｒａｎｓｐｕｔｅｒ并行结构上并行通讯的策略进行深入研究的基础上，给出了一种高效的ＭＩＭＤ并行算法，这种算法模式也适用于Ｂ样条和非均匀有理Ｂ样条等曲面插值问题，因而适用范围广，具有代表性。该算法的优点是各处理机负载平衡度高、通讯量小，其效率几乎接近１，大大高于现有解三对角方程组的并行直接法的效率（如分块ＬＤＬ＾Ｔ分解，ＤＤＭ方法的效     

逆向工程中点云数据与CAD数模的配准

提出了一种基于逆向工程的三维测量点云数据与CAD数模配准算法,该算法分两个步骤,即粗配准和精配准。粗配准采用主方向重合法来缩小三维测量点云数据与CAD数模的平移错位和旋转错位;精配准采用四元数法在粗配准的基础上使二者更为精准地重合在一起。该算法已通过VC 代码进行实现,结果表明这种方法能较好地使二者配准。     

BNCT物理剂量Monte Carlo程序系统——MCDB及算法

硼中子俘获治疗(BNCT,boron neutron capture therapy)规划软件系统MCDB(Monte Carlo dosimetry inbrain),包括医学前处理、Monte Carlo物理剂量计算和后处理。采用中心点方法确定网格的材料和密度,并自动生成Monte Carlo输入文件。MCDB借鉴并发展了一套网格几何下的快速粒子径迹算法,取得了与MCNP程序一致的剂量计算结果,计算速度较MCNP程序提高2.7~3.5倍。MCDB可进行并行计算,具有线性加速比,能够满足BNCT临床对计算时间和精度的要求。     

基于ArcGIS的城市三维景观漫游系统设计与实现

为了解决城市景观风貌设计中,二维CAD效果图难以反映三维景观的真实感,且简单的三维可视化不能满足设计人员对景观的空间分析需求,设计并开发了一个城市三维景观漫游系统。系统设计中,首先利用Google Sketchup对常用的景观模型建模并搭建三维模型库,然后开发一系统,自动调用模型库中的模型生成三维场景,并进行景观设计。系统具有通用性和适用性,可为城市规划相关部门在城市景观研究、设计、管理等方面提供具有真实感和空间参考的决策支持信息。     

Off-Line Programming of a Robot for Laser Re-Manufacturing

Off-line programming provides an essential link for CAD/CAM. This paper introduced the principle of developing off-line programming system for laser re-manufacturing. Task and information flow of off-line programming for laser re-manufacturing robot was analyzed and the software structure of off-line programming based on commercial CAD software was constructed. The off-line programming system developed in this study includes 3-D solid model design, direct slicing for obtaining path data, graphical simulation of the robot and its workcell, kinematic model of the robot, motion planning, and creation of the control program for manufacturing process. The CAD software was used to design models of robot, workpiece, coaxial nozzle, and workspace. Through the application programming interface provided by the CAD software, the VC++ and ATL were chosen to develop such modules as direct slicing for obtaining path data, path planning, process specification, and control program automatic generation. The FANUC Roboguide software was used to realize graphical simulation. By direct slicing, the position and orientation data of robot end-effector was determined. The results show that the proposed system can be applied in laser re-manufacturing robot for manufacturing operations.