基于ProE变形曲面网格优化及几何重建技术研究.pptVIP

基于Pro/E的变形曲面网格优化及几何重建技术研究 答辩人: 潘 永 信 导 师: 张 树 有 教授 专 业: 机械设计及理论 简 介 主要内容 绪论 曲面网格层次模型及数据转换 曲面网格优化 拓扑网格的几何重建 曲面重建模块的实现及应用 总结与展望 绪论 课题背景 虚拟设计研究现状 曲面重建研究现状 主要的研究内容 课题背景 CAD技术成为现代工业设计的核心技术之一 传统工业造型设计软件难以对三维形体曲面进行直观、方便地设计和编辑。 外型创新设计只需将已有的设计曲面作局部的修改。 计算机技术的成熟，产品设计向虚拟化发展 基于虚拟现实的VR-CAD技术成为研究热点。 虚拟环境下的曲面变形设计系统 基于外部CAD模型的虚拟变形设计系统 。 变形曲面网格的优化及重建。 虚拟设计技术研究现状 虚拟造型 虚拟实体造型 虚拟曲面造型 自由曲面变形设计 虚拟特征造型 曲面重建研究现状 拓扑重建 高度点元数据 截面线元数据 散乱点元数据[Hoppe、Amenta、Guo] 网格优化 基于顶点聚合的算法[Rossignac、 Luebke] 基于区域合并的算法 [Kalvin、Reddy] 基于几何元素删除的算法 [Schroeder、Turk] 能量函数优化算法[Hoppe] 几何重建 单值网格 任意拓扑网格 构造网格细化曲面[Chaikin、Catmull、Clark] 构造分段连续拼接曲面[Bezier、Farin] 推广B样条曲面[Grimm、Hughes]] 主要研究内容 基于外部CAD的变形曲面模型信息组织 曲面网格的简化及优化 曲面网格的几何重建 主要研究内容 主要研究内容 第二部分 曲面网格层次模型 及数据转换 零件信息的层次网格模型 层次模型定义 零件层 特征层 几何层 显示层 模型数据结构 层次模型与CAD系统的数据交换 CAD系统标准接口 VRML IGES STL 自定义数据接口 中性文件接口 曲面零件信息的提取 三角形生成规则 取向规则 共顶点规则 三角剖分网格的生成 网格模型信息的边界表示 曲面信息的NURBS化 曲面模型信息组织 曲面模型组织过程 曲面离散化 重合点、孤立点、退化三角形处理 显示层数据 点、三角片几何及拓扑信息 几何层数据 点、线、面、环层次信息 边界信息及边界角点环信息 特征层信息（存储曲面特征信息） 几何特征信息 字符特征信息 层次模型的建立步骤 模型信息转换文件 NFF文件：显示层数据 VDS文件：几何、特征层数据 建模过程 STEP1：建立零件结点P，依次读取零件层属性值，进行P的属性赋值； STEP2：遍历零件P的特征树，建立特征节点集合U={ui, i=1…n},根据特征间的约束关系与父子关系在特征间添加约束关系与从属关系； STEP3：建立零件P与特征U间的数据映射关系； STEP4：遍历零件边界表示，建立几何层节点集合S={Si, i=1…n},根据几何面间的约束关系与邻接关系在节点间添加约束关系边集合和邻接关系边集合； STEP5：建立特征集合U中每一元素与几何层节点集合S中元素的数据映射关系； STEP6：依次读入三角形信息，建立三角面片节点集合T={Ti, i=1…n}； STEP7：建立几何层节点中元素与显示层三角面片的数据映射关系； STEP8：调用显示层数据进行模型显示。 模型信息扩充再组织 第三部分曲面网格简化及优化 曲面网格简化及优化 曲面网格的质量指标 平面度（Planarity） 弦高（Chord_ht）、角度（Angles） 偏差（Deviation） 边界曲折程度的评定标准 曲面网格的局部优化 网格细化 变形网格插补 网格简化 狭长三角形 退化三角形 过度细化三角形 边界优化 基于几何元素删除的网格简化 简化元素 点 线 面 简化元操作 顶点删除 边删除 三角形删除 简化空洞的剖分 基于弦内角最大准则的优化剖分 弦内角定义及性质 弦内角的基本定义 弦内角的等同性 弦内角最大化准则 弦内角的优化性判别 弦内角 映射关系 对角线交换 任意弦内角最大化准则 最大弦内角 等价 优化三角剖分 最大内角弦 等价 最小内接圆半径 任意弦内角最大化准则算法 算法步骤： 步骤1 从散乱数据中按逆时针方向顺序读入简单多边形顶点，并建立双向循环链表； 步骤2 计算出双向循环链表中每个结点的凹凸性； 步骤3 对双向循环链表中每个凸结点Q，设与其前后结点P，R组成的三角形为 △PQR，△PQR内不包含多边形上其它的顶点；