B样条曲线和三角面片的整合与智能人体模型开发

提出了一种几何模型对人体进行建模,并得出可以智能修改的人台模型.这种几何模型整合了B样条曲线和三角面片的优点.对于人体点云数据进行Delaunay三角化处理,然后用插值B样条曲线对一系列的水平截面与三角化模型的交点.二次的三角化是利用在不同截面中的插值B样条曲线生成的等间距节点.这一系列的处理使得插值B样条曲线和三角面片整合在一起.用这个方法建立的人台可以通过输入关键围度尺寸,生成新人台模型,并且通过展开参数化的人台模型生成服装样板.     

快速成形技术中基于STL模型的分层算法研究

提出了一种基于STL模型新的分层算法.通过分析STL模型三角形面片之间的邻接关系,建立了有向图,采用递归分层方法实现了具有容错能力的快速分层.为了进一步提高算法的效率,对算法进行了改进,首先,利用所谓信息继承技术确定了每个截面轮廓第一个切割的三角面片;然后,根据每个轮廓环第一个切割的三角面片,直接确定了截面轮廓的正确走向.实验表明,该算法不仅能够高效实现STL模型的分层,而且运行稳定可靠.     

基于顶点偏置的STL模型刀具轨迹生成

为生成STL模型无干涉的刀具轨迹，利用与顶点相连的各三角面片的法向向量，计算出各项点的偏置点，并由这些偏置点构造完全由三角面片组成的偏置模型：用平行截面对偏置模型进行切片，在二维空间内对所得交线段进行裁剪与连接处理，得到刀具轨迹。算法实例表明该方法具有可行性。     

STL模型布尔运算的实现

首先建立STL模型的拓扑结构从而获得三角面片间的相邻关系．通过两个实体间的棱面相交性测试获得交点和交线,进而提取交线环．利用约束Delaunay方法对相交的三角形进行二次三角形划分,将相交表面沿交线环剖分为多个面域,利用射线法判断各个面域相对于另一实体的位置关系．通过提取相交环来决定有效的相交线降低了位置关系判断的复杂性,提高了布尔运算的稳定性．     

XML技术在产品模型数据转换中的应用

基于XML的数据描述功能,提出了采用信息分解的方法,分别将在产品建模系统中产品层次信息模型的装配和几何拓扑信息与三角面片信息以XML中性文档和三角面片模型文件的形式,通过数据转换接口传递到虚拟装配系统中,并在虚拟装配系统中通过映射关系进行模型重构,较好地解决了CAD系统和虚拟装配系统之间的信息共享问题,并通过实例验证了研究成果的可行性.     

基于贝塞尔曲线及柏林噪声模型的纱线外观仿真

对纱线进行的计算机建模及仿真是织物仿真技术的基础.为了提高纱线外观的仿真模拟效果,提出了一种基于贝塞尔曲线及柏林噪声模型的纱线外观仿真方法,即利用随机产生的控制点构造贝塞尔曲线模拟纱线轮廓,利用柏林噪声对纱线毛羽进行模拟.实验证明该方法具有较好的仿真效果.     

智能车辆避障路径规划方法研究

为解决车辆在避障时由于路径曲率不连续易发生原地转向的问题，该文对比探究智能车辆避障路径规划方法，开展了五次贝塞尔曲线、三次贝塞尔曲线、五次样条曲线和三次样条曲线避障路径研究。首先，确定控制点分别拟合出五次贝塞尔曲线、三次贝塞尔曲线、五次样条曲线和三次样条曲线的避障路径；其次，采用Matlab和Carsim联合仿真分析的方法对该四种避障路径的曲率进行对比分析；最后，基于无人驾驶平台，采用纯跟踪预瞄模型开展实车试验，以此探究四种避障路径的工程实用性。结果表明：采用样条曲线和贝塞尔曲线进行避障规划，车辆的横向超调量为0;相比于三次曲线避障方法，五次曲线避障方法所规划的路径曲率更连续；相比于样条曲线避障方法，贝塞尔曲线避障方法车辆的转向更稳定。     

基于Open Inventor的虚拟肝脏手术切割方法研究

肝脏是人体最大的实质性脏器,虚拟肝脏切割技术对临床手术有重要的指导意义.提出了一种基于Open Inventor,利用肝脏的CT(Computed tomography)扫描数据集进行三维重建并实现虚拟肝脏切割的方法.在肝脏三维可视化的基础上,实现了任意角度对虚拟肝脏进行切割和切割面结构的显示.实验结果表明,该方法能够很好的提高肝脏手术切割平面的可视化,有利于术前的手术设计、提高手术效果.     

3DP工艺中阶梯误差与渗透误差相互作用研究

3DP工艺中影响零件成型精度的原理性误差主要来源于阶梯误差和黏结剂渗透误差,并且在误差测量结果中难以区分．本文基于黏结剂在砂床中的流动状态,建立了黏结剂从喷射到渗透过程的数值仿真模型,分析了在二维平面不同角度三角面片打印时理想模型边界和实际黏结砂粒边界之间的位置误差,研究了阶梯误差和渗透误差之间的相互作用．在此基础上,针对不同角度三角面片打印过程中阶梯误差与黏结剂渗透误差相互作用关系也不相同的问题,提出了基于三角面片法向量方向与成型方向夹角的三角面片偏移误差公式用于表达这两种误差对成型质量的综合影响．结果表明：在向上三角面片中,渗透误差与阶梯误差相互补偿,三角面片偏移误差随着斜面与水平面夹角角度的减小而减小;在向下三角面片中,阶梯误差与渗透误差相互叠加,三角面片偏移误差随着斜面与水平面夹角角度的减小而增大．将三角面片偏移误差的公式计算值与其实际测量值进行对比,公式计算误差最大为0.060 mm,最小为0.002 mm,表明三角面片偏移误差公式用于表达阶梯误差与黏结剂渗透误差综合作用的有效性.     

基于STL模型的表面区域递归拾取算法

针对传统基于立体平面印刷 (STL)文件的三维模型表面区域拾取生成算法速度慢、效率低且不易识别裂缝等非正常情况,提出了一种采用递归搜索的表面区域快速拾取算法.该算法利用模型中所有三角面片构造拓扑信息,通过面片相邻和边重合关系递归搜索,对每个满足条件的三角面片只搜索一次,因此大大提高了生成速度,其算法效率达到O(n);还容易识别出STL文件的裂缝等非正常情况,自动生成三维区域轮廓边界环.该算法已在光固化、选择性烧结快速成形等的支撑生成中得到应用,不仅计算速度得以提高,而且工艺质量大为改善,达到了很好的效果.     

虚拟手术仿真中的四面体切割方法

人体软组织及器官的切割仿真是虚拟手术仿真的重要组成部分，软组织及器官的几何模型普遍采用四面体模型，切割的同时，软组织及器官的拓扑结构发生变化，模型中的部分四面体基元必须能够通过分裂或合并以适应上述变化，并影响虚拟手术仿真过程的计算模型、碰撞检测、可视化等。本文对近年出现的四面体重构的规整法、无缝切割法和最小数据集法进行了分析，并总结了上述方法的优缺点。     

基于硬件纹理体重建的切割算法

在硬件纹理加速体重建算法的基础上,提出了两种模拟三维数据切割的方法:利用深度缓存实现和利用离散距离场实现.由于使用了图形硬件加速,所提出的算法达到了交互速度,可以应用在手术模拟等诸多三维切割应用中.     

6PM2六轴混联镗铣床数控加工程序的处理

为解决6PM2型六轴混联镗铣床的数控加工编程问题,借助于现有成熟的五坐标编程方法和控制技术,将加工程序中对应于各虚轴的驱动量经过虚实映射变换、插补运算和速度处理,转化为混联机床各实轴的驱动量用于控制刀具的运动,最终实现了在六轴混联镗铣床上的数控加工。实验结果表明该方法可行且有效。     

基于区域增长和三角分割的局部纹理映射算法

为增强三维场景中物体的真实感,展现物体局部细节特征,文章提出了一种基于区域增长和三角分割的局部纹理贴图映射算法。该算法以用户指定点为中心点,将包含该点三角面作中介面,通过将邻接平面展平到中介平面上,在一定范围内扩展该映射区域,计算区域内顶点纹理坐标。对于部分超过范围的三角面,通过求切线交点的方法进行三角分割,直至获得贴图的合适映射区域。算法成功应用于针织物外观模拟展示系统,很好地实现了在不规则三维物体上的局部区域纹理映射。     

基于采煤机截割路径的动态三维地质模型构建方法

针对虚拟综采工作面难以构建实时动态煤层的问题，提出了一种根据采煤机行走轨迹构建三维地质模型的方法.建立了初始三维地质模型和动态三维地质模型，并提取了目标煤层的轨迹曲线，为采煤机提供了目标截割路径;基于当前工作面采煤机的实际截割情况及未来发展趋势提出了三种采煤机截割方案，分别是采煤机记忆截割、人工干预的采煤机记忆截割和采煤机自主截割;建立了真实的虚拟综采工作面，构建了三种方案的实际煤层形态，并进行了仿真对比实验.结果表明:通过采煤机自主截割方案构建的实际煤层的总体平均误差为15.73mm，能够实现较小的割岩量和较高的回采效率.     

采空区三角网格模型边界剖面线提取方法及其应用

在分析目前常用的三角网格模型边界剖面线提取方法运用于提取复杂边界采空区边界轮廓线时存在缺陷的基础上,对传统的凸包算法进行了改进,形成了适用于复杂边界采空区三角网格模型边界剖面线提取的新方法,即凸包压入法.首先,以垂直于任意坐标轴的平面剖切复杂采空区三角网格模型得到边界剖面线的无序点集,提取无序点集的凸包线作为初始轮廓线,然后将包络于初始轮廓线内的点按张角最大的原则全部添加到轮廓线中,获得完整的剖面轮廓线,形成复杂采空区剖面线.实际应用表明,所提算法能够快速有效地提取各种形态采空区的边界剖面线,可准确获取复杂采空区剖面并能够比较分析采空区的超挖、欠挖量,具有很好的应用价值.     

激光切割430不锈钢板材的工艺

针对430铁素体不锈钢切割后热影响区脆化、抗拉强度低等成形质量差的问题,本文以430铁素体不锈钢为实验材料,在辅助气压为0.6 MPa的条件下研究了工艺参数(激光功率、切割速度)对板材切口形貌、热影响区、挂渣量的影响规律。实验结果表明:随着激光功率的增大,切口反面的挂渣量减少,切口宽度增大,热影响区的晶粒有变大趋势;随着切割速度的增加,挂渣量增加,切口宽度减小,热影响区晶粒变大,切口光洁变好,切口的表面质量有所提高。在辅助气压为0.6 MPa的条件下,当激光功率350 W,切割速度0.01 m/s时,切口挂渣量最少、切口宽度质量最佳,微观组织形态较为均匀。     

基于Monte Carlo法虚拟仪器测量不确定度评定

结合Monte Carlo法的虚拟仪器测量不确定度评定流程,提出两个方面的完善方案:根据虚拟仪器软件数学模型,使用区间分析法建立舍入误差模型,评定计算机舍入误差对虚拟仪器测量不确定度的影响;在不确定度源仿真模块中引入仿真质量检测与控制功能,降低仿真质量对评定效果的影响.最后以数字称重传感系统为例,说明了完善方法的有效性.     

基于多媒体虚拟的面部残缺再生三维仿真分析

为了提高多媒体虚拟面部残缺再生仿真的准确性,提出了一种基于多媒体虚拟的面部残缺再生三维仿真方法。利用粒子滤波估计算法,对面部残缺的方向和角度进行估计,从而为多媒体虚拟的面部残缺再生三维仿真提供依据。利用多媒体虚拟技术,对面部残缺再生三维进行有效的仿真分析。实验结果表明,利用该算法进行面部残缺再生三维仿真,能够真实地反映面部残缺不同位置之间的关联性,从而为面部残缺手术提供准确的决策依据。