复杂型腔的环切加工

提出了基于离散逼近的二维轮廓偏置计算方法。边界轮廓的离散逼近不仅要满足边界的逼近精度，而且产生的偏置折线要求满足对偏置曲线的逼近精度，在分析了相邻原始曲线交点及其偏置点与偏置线线交点的几何关系后，提出了相邻偏置曲线裁求交的新处交的新算法，减少了求交计算量，同时提出了一种基于干涉别的环分类准则，提高了环分类的正确性。     

快速成型中基于STEP的直接分层算法

在研究了平面与基本曲线、曲面和参数曲线、曲面的求交算法后，提出了快速成型中基于STEP的CAD模型直接分层算法，避免了STL中间文件的转换，分层后得到层片的精确轮廓表示，并具有通用性好的优点．根据基本曲线／曲面和参数曲线／曲面的不同特征，采用不同的方法来求它们与平面的交点及交线，以提高算法的稳定性和效率．     

基于三角网格曲面的环切粗加工刀轨生成算法

提出一种基于三角网格曲面的环切粗加工刀轨生成算法,该算法采用R*-tree建立三角网格曲面的动态空间索引结构,基于该结构快速建立三角网格模型的Z向包络面,采用R*-tree建立Z向包络面的索引结构,对切削平面与Z向包络面求交获取截面轮廓环,判断截面轮廓环的环向,并依据轮廓环间的拓扑关系确定切削区域,通过对轮廓环进行等距偏置获取环切粗加工刀轨.实例证明:该算法对各类复杂三角网格曲面均可准确生成无干涉环切粗加工刀轨,并可实现模型的区域性加工.     

三维图形拼合算法探索

本文介绍了一种采用多面体逼近曲表面物体的三维体素造型系统,采用点-线-环-面-体树形显示边界表达形式描述三维物体.提出了一种从空间无限交线转化为有限交线段的求交算法和一种从交点出发,逐步完成与交点有关的面信息的拓扑重建算法,简化和统一了拼合算法,并使拼合运算速度得到提高.     

直线与参数曲面求交的一种有效算法

参数曲面求交是曲面造型中的最基本、最重要的问题之一。针对该问题，提出了一种计算直线与参数曲面的交点的有效方法。该方法基于参数曲面的几何不变性，通过对其进行几何变换，将直线转换成投影面垂直线；利用过直线的假想平面对曲面片进行反得分割，直到新的曲面片边界参数值之差满足给定的精度要求为止，以其平均值为交点的参数值。并以双三次参数B样条曲面为例，给出了具体的实现算法。     

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．     

基于边缘交点聚类法的眼底图视盘轮廓提取

由于眼底血管闭塞、噪声和弱边界等原因,主动轮廓模型不能够精确地收缩至视盘的轮廓边缘,由此提出基于边缘交点聚类的轮廓提取方法.由初始轮廓确定一个矩形区域,选取该矩形区域的主对角线、副对角线、垂直中心线和水平中心线,求其与视盘边缘的交点,将所有候选交点进行K-Means聚类分析,取得位于边缘附近的点作为主动轮廓模型的初始轮廓点,进行能量最小化计算,直至轮廓停止收缩.实验证明,经边缘交点聚类初始化后再运用主动轮廓进行视盘边缘提取,轮廓最终会较为精确地收缩于视盘边缘.     

一种有向投影的测量数据刀具轨迹生成技术

为解决实物反求工程中零件加工精度和效率低的问题,提出了一种适合于测量数据的有向投影算法,并用于刀具轨迹的生成.按照投影原理,通过一个迭代过程不断地更新交点附近的邻近点集,再利用最小二乘法建立近似平面来计算其与投影线的交点,直至达到要求的误差精度.研究了基于参考曲面的刀具轨迹生成机理,先构造参考面并确定采样点,然后将其沿着投影方向映射到偏置点云上,再采用三次B样条曲线插值法生成刀具轨迹.实验表明,该方法可以有效地避免曲面重建,并且计算稳定、操作简单,从而提高了实物反求的效率和精度.     

目标组织轮廓的三次非均匀B样条逼近

提出断层医学图像中目标组织轮廓最少数据点描述的样条曲线建模方法．首先采用多边形逼近将图像分割和轮廓跟踪所获得的目标组织轮廓线上几乎共线的部分离散数据点去除；再以剩下的轮廓数据点作为型值点，采用周期B样条曲线逼近的方法，得到控制误差条件下最少数据点描述的目标组织轮廓曲线，并依照IGES标准，输出医学内植物设计和骨组织有限元分析所需的目标组织样条曲线几何模型．     

基于多阶段向量场的活动轮廓模型

传统的基于向量场的活动轮廓模型不能准确地提取复杂形状边界,尤其当初始轮廓曲线在目标边界外部、提取复杂的凹形边界时,常遇到"平衡点"问题.为此,文中提出了基于多阶段向量场的活动轮廓模型.首先在离散化的轮廓曲线上取一些样本点,并按其法线方向将它们映射到目标特征点;然后由传统向量场和映射产生的向量场得到一个加权平均的向量场,将轮廓曲线在该向量场中演化,若轮廓曲线未完全收敛到边界,则在未收敛的轮廓曲线上取新样本点,按前面方法计算出新的向量场.经过在多阶段向量场中的演化,轮廓曲线最终收敛到目标边界.实验结果表明,相比于传统方法,文中方法更有效.     

基于插入法构建油藏剖面图中的多边形图元

为了获取指定剖面上油藏内部参数场的空间分布情况,需要依据剖面与油藏模型间的交点集构建多边形,进而根据不同油藏参数得到相应的剖面图.在研究常用多边形构建算法的基础上,根据交点数据集的特点,提出了基于插入法的多边形构建算法:利用矢量叉积性质,根据点与射线位置关系,确定待排序点在有序顶点集合中的位置,对有序顶点依次连接构成多边形.应用结果表明,该算法能够有效地解决油藏模型剖面可视化中多边形的构建问题.     

Intersections of two offset parametric surfaces based on topology analysis

Conventional methods for solving intersections between two offset parametric surfaces often include iteratively using computationally expensive SSI (surface/surface intersections) algorithm. In addition, these methods ignore the relations between the intersection curves of parametric surfaces with different offset distances. The algorithm presented in this paper, makes full use of the topological relations between different intersection loops and calculates intersection loops with the help of previously calculated intersection loops. It first pre-processes two parametric surfaces to obtain the characteristic points, called topology transition points (TTPs), which can help in the subsequent finding of the topologies of the intersection curves. Then these points are categorized into several distinct groups, and we can determine the calculation strategy for searching initial points by analyzing the properties of these TTPs on the surfaces. Hence, all intersection curves can be marched from initial points by the tracing algorithm. The proposed algorithm could calculate intersection curves robustly and effectively, and has been tested to be capable of overcoming the degenerate conditions such as loop and singularities leaking that occur frequently in conventional algorithms.     

求解共轭齿形的轮转曲线等距偏移法

针对传统共轭齿形求解方法无法解决奇异点的问题,提出轮转曲线等距偏移法。分析了共轭曲线的等距偏移特性,推导出轮转曲线等距偏移线方程,基于该方程进行了圆弧齿廓的共轭齿形计算;采用圆弧逼近方式,以轮转曲线等距偏移线族求解任意齿廓的共轭齿形,并以含齿顶尖点的渐开线齿廓曲线为例进行共轭齿形计算;讨论了该方法的原理性误差,优化了该方法的求解精度。计算验证表明:相比于传统共轭齿形求解方法,轮转曲线等距偏移法能解决奇异点问题,且无需求解啮合方程,在齿廓曲线曲率半径变化率较小且存在奇异点时,用该方法求解共轭齿形优势明显。     

平面代数曲线的交点隔离算法

判断两条平面代数曲线在给定区域内是否相交是几何设计的一个基本问题.针对代数曲线的正规交点,本文建立了一个隔离算法.首先使用结式计算和单变元多项式的实根隔离算法,获得一系列初始矩形Box.这些Box中要么没有交点,要么只有唯一交点.通过引入伴随多项式,建立了判定给定Box中无交点和有唯一正规交点的方法 .利用Maple平台实现了隔离代数曲线正规交点的算法Real Intersection.经过随机方程组实验,该方法在高次数的情况明显优于Maple中基于有理单变元表示的交点隔离方法 Isolate.     

Offset曲线的区间多项式逼近

用一个较简单的逼近格式去逼近：Bezier曲线的offset曲线，即用一个三次参数曲线去逼近offset曲线．通过分析逼近误差而由此给出了offset曲线的区间多项式逼近，即得到了一个包含offset曲线的区间Bezier曲线．同时给出了区间Beier曲线的区间控制点的大小与Bezier曲线控制顶点之间的关系．最后举出实例说明这种逼近方法可以与细分技术结合达到很好的逼近效果．     

张量积等距曲面的样条逼近

在几何造型系统中,通常需要用低次有理参数曲线、曲面来逼近等距曲线、曲面.这篇文章主要研究张量积等距曲面的样条逼近.利用样条曲面和原曲面加权组合构造一个新的有理曲面,该曲面通过插值原曲面的等距曲面上的采样点,从而逼近等距曲面.此方法较为简单,逼近曲面的次数不会超过原曲面,逼近曲面能达到C2连续.由插值点决定控制点的个数和逼近所能达到的误差精度,而且可以通过调节权值使等距曲面达到最佳逼近.     

地空导弹武器系统仿真中目标与设定区域(多边形)位置关系判别算法

将地空导弹武器系统仿真中诸多问题抽象为目标与设定区域(多边形)位置关系判别问题。提出旋转函数和相关边的概念,设计了判断目标在多边形内外的新算法。综合运用旋转函数与相关边技术,将目标与多边形之间的位置关系转化为目标与其相关边之间的位置关系,首先找出目标点的相关边,再计算该点与其相关边组成的有向三角形的旋转函数,最后利用旋转函数值的正负性来判断目标与多边形的位置关系。在相关边的寻找过程中设计了算法,避免了大量的求交运算,从根本上提高了算法的效率。新算法还简单有效地解决了传统判别算法——射线法中的临界位置问题。程序验证表明：新算法易于实现,适用于简单多边形,在地空导弹武器系统仿真中具有很强的重用性,对避免重复的仿真研究和开发具有重要意义。     

一种基于平面扫描的弧段分割与多边形自动构建算法

针对多边形自动生成的传统算法在自动化和时间效率方面的不足而导致的相应商用GIS软件数据处理和时空分析能力的欠缺, 提出一种基于扫描思想的弧段分割和多边形自动生成算法。本算法具有以下特点: 面向从求交开始至生成多边形结束的完整任务; 充分利用求交过程中的有益信息, 以较小的算法复杂度和极小的计算量, 实现弧段分割和多边形自动构建; 避免了传统方法中多边形嵌套关系的计算, 并能有效地处理桥和悬边问题。实验结果表明, 与传统算法相比, 本算法在效率方面有明显的提升。     

圆与凸多边形重叠区域的判断及确定

通过引入进、出边交点的概念，深入研究了圆与凸多边形区域的重叠判断及重叠区域的确定问题，提出了一种新颖而实用的区域重叠判断与确定的快速算法，并给出了作出重叠区域的定理．     

WEDM中异型面数控编程及电极丝倾角验证

基于对直纹面加工原理的分析,研究了复杂直纹面电火花线切割加工数控编程的相关技术：轨迹标注原则、对应点的求取算法、对应曲线的等误差同步线性逼近方法以及电极丝最大倾角的计算方法。其中,等误差同步线性逼近方法能产生更少的逼近线段、生成更短的数控代码,电极丝最大倾角的计算方法有效地解决了编程中对电极丝最大倾角的求取,以上技术在我们开发的慢走丝电火花线切割数控编程系统中得到了验证和应用。