网格质量分析-计算机应用研究.DOCVIP

基本体素表面网格生成新方法 吴 婷，张礼兵 (嘉兴学院 机电工程学院，浙江 嘉兴 314001) 摘 要: 为提高三角网格生成的质量和速度，针对圆柱体和圆锥体，提出了一种新的曲面网格生成方法。根据曲面的表面形态特征，以正三角形单元为基础，利用波前法(Advancing Front Method, AFM)层层推进原理直接在三维空间中进行三角剖分。实验分析结果表明该方法能够避免映射法的边界调整问题以及传统波前法由于递归剖分引入的累积变形，无需坐标变换和耗时的合法性检查就能够高效、快速的生成较高质量的曲面网格。 关键词: 网格；三角剖分；波前法(AFM)；基本体素；曲面中图分类号: TP391　　　 New method for triangular mesh generation of basic voxel surface Wu Ting, Zhang Libing (College of Mechanical Electrical Engineering, Jiaxing University, Jiaxing Zhejiang, 314001, China) Abstract: To raise the quality and generation velocity of triangular meshes, this paper proposed a novel surface triangular mesh generation method for cylinder and cone. Based on the surface shape characteristics and the regular triangle unit, it finished the triangulation directly in 3D according to the advancing layers principle of AFM (advancing front method). Experimental results demonstrate that this method can avoid the boundary adjustment problem of mapping method and the accumulated deformation resulted by recursion decomposition of AFM, and need no coordinate transformation and the time-consuming legal examination, therefore can efficiently and rapidly generate a higher quality surface meshes. Key words: mesh; triangulation; advancing front method (AFM); basic voxel; surface 引言 随着计算机技术和逆向工程技术的快速发展，由大量小三角面片组成的三角网格模型因其拓扑能力强，操作简便等优点, 已经成为数字几何模型的重要表现形式，并广泛应用于制造业、医学、娱乐等领域。在几何模型的三角化处理中，最重要的环节就是将围成形体或形面的各个曲面(如平面、柱面、 圆锥面、球面、NURBS曲面等 )进行网格剖分。网格剖分的好坏直接影响到后续的有限元分析、逆向建模、快速成型等结果的质量和精度[1-2]。 目前，关于曲面的三角网格生成方法主要集中在Delaunay三角剖分方法和波前法(Advancing Front Method, AFM)。Delaunay三角剖分方法[3-4]根据外接圆为空准则将指定区域内的节点进行连接以生成网格。该方法在二维平面域中较为成熟，但如果直接应用到三维曲面则稳定性差。因此，对于三维曲面，主要采用映射法，即首先将曲面边界映射到平面参数域上后，利用Delaunay三角剖分方法构建平面网格，最后再映射回三维物理空间[5]；该方法简单快速，但由于映射过程失真形，曲面适应能力较差，生成的网格质量不高。李鸿亮等[6]以正三角形单元为基础，基于映射法建立圆柱和圆台的三角剖分，但该策略在曲面边界处会出现不规则狭小三角片。关振群等[7]通过引入虚边界, 解决了闭合曲面由于映射参数平面域边界不完整的问题。 基于AFM波前法[8-10]的曲面网格方法从区域边界开始，采用递归的方式不断地向内部收缩产生新的三角形，直到填满整个区域。该方法具有良好的曲面适应能力，因此越来越多的被应用于曲面的三角形网格自动生成过程中。但是由于该方法缺乏成熟的理论支撑，涉及到数据的存储方式、