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边界表示实体模型简化方法研究

作　者: 孙锐
导　师: 高曙明
学　校: 浙江大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 计算机辅助设计模型简化实体模型边界表示区域抑制过渡识别过渡抑制相交过渡
分类号: TP391.72
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

为了提高处理效率和质量,产品生命周期中的协同设计、分析仿真、图形绘制等活动都需要对复杂产品的三维CAD模型进行必要简化。随着现代产品及其三维CAD模型越来越复杂,如何自动、高效、高质量地对高度复杂的三维CAD模型进行符合不同应用需要的简化已经成为一个十分重要也非常具有挑战性的问题。本文针对目前产品设计与系统集成中复杂CAD模型简化所面临的问题展开深入研究,主要的创新点和贡献体现在如下三个方面：1.提出一种基于区域抑制的边界表示实体模型简化方法为了能够快速高效地简化具有复杂边界的模型区域,提出了一种基于区域抑制的边界表示实体模型简化方法。对于复杂的边界表示实体模型,首先通过半自动的混合标识方法将相邻的待抑制面划分为互不连通的待抑制区域,然后通过环分解算法将复杂区域分解为多个共面环,最后以欧拉操作简化待抑制区域,实现简化模型的重构。与现有基于特征的简化方法相比,该简化方法能够一次性简化模型中的较大区域,并且整个抑制过程并不涉及任何费时的求交运算和布尔运算,因此具有较高的简化效率和较强的鲁棒性。2.提出一种高效的相交过渡识别与抑制方法为了能够有效处理具有复杂边界的相交过渡,提出了一种高效的相交过渡识别与抑制方法。通过分析相交过渡识别与抑制的主要难点,将过渡特征的边界分析(几何测试)与拓扑预测修改相结合,对过渡面的尖边进行分类,将其分为删除边、保留边和分割保留边三类；基于分类结果,将含有保留边的过渡识别为相交过渡；根据相交过渡中尖边所对应的过渡抑制后的拓扑变化,重构过渡周围面边界实现相交过渡抑制。该方法不但能处理更多类型的相交过渡,而且具有较高的效率与鲁棒性。3.提出一种基于体重构的过渡抑制方法为了能够统一有效地处理常规过渡和具有复杂边界的相交过渡,提出了一种基于体重构的过渡抑制方法。该方法基于重构过渡体实现过渡特征的抑制,避免直接处理过渡的复杂边界。在进行边过渡抑制时,首先根据过渡面结构重构过渡体,接着对原模型与过渡体执行布尔操作实现边过渡抑制；在完成所有边过渡抑制后,基于点过渡周围支持面的边界重构实现点过渡抑制。由于该方法不但能抑制小半径的常规过渡,同样也能抑制大半径的相交过渡,因此较好地统一了不同类型过渡的抑制。基于上述工作实现了一个边界表示实体模型简化原型系统BRMSS,并给出了相应的实验结果,验证了本文所提出的三种边界表示实体模型简化方法的可行性与实用价值。

全文目录

摘要  7-9
Abstract  9-18
第1章绪论  18-52
  1.1 引言  18-19
  1.2 CAD技术简介  19-32
    1.2.1 三维CAD模型  20-24
    1.2.2 三维CAD建模  24-29
    1.2.3 协同建模技术  29-31
    1.2.4 CAD/CAE集成  31-32
  1.3 三维CAD模型简化  32-35
    1.3.1 CAD模型简化的基本问题  32-33
    1.3.2 CAD模型简化的主要研究工作  33-34
    1.3.3 CAD模型简化的分类  34-35
  1.4 网格模型简化研究现状  35-42
    1.4.1 传统的网格模型简化方法  35-37
    1.4.2 基于体元的模型简化方法  37-39
    1.4.3 基于特征的模型简化方法  39-42
  1.5 实体模型简化研究现状  42-48
    1.5.1 基于特征识别的简化方法  42-46
    1.5.2 基于特征历史的简化方法  46-48
  1.6 CAD模型简化存在的问题  48-49
  1.7 本文的研究目标和研究内容  49-52
第2章基于区域抑制的简化  52-70
  2.1 引言  52-53
  2.2 基本概念与算法概述  53-58
    2.2.1 基本概念  53-56
    2.2.2 算法概述  56-58
  2.3 待抑制区域的确定  58-60
  2.4 边界环的分解  60-64
  2.5 构造简化模型  64-66
  2.6 实验结果  66-68
  2.7 本章小结  68-70
第3章相交过渡的识别与抑制  70-86
  3.1 引言  70-71
  3.2 问题描述及算法概述  71-75
    3.2.1 基本概念  71-73
    3.2.2 问题描述  73-74
    3.2.3 算法概述  74-75
  3.3 相交过渡的识别  75-79
    3.3.1 常规过渡识别算法  75-77
    3.3.2 相交过渡识别算法  77-79
  3.4 相交过渡的抑制算法  79-84
    3.4.1 修改特征面边界  80-81
    3.4.2 生成被过渡边  81-82
    3.4.3 重构支持面边界  82-84
  3.5 实验结果  84-85
  3.6 本章小结  85-86
第4章基于体重构的过渡特征抑制  86-100
  4.1 引言  86-88
  4.2 方法概述  88-89
  4.3 边过渡抑制算法  89-95
    4.3.1 过渡体的重构  90-92
    4.3.2 变半径过渡的处理  92-93
    4.3.3 相交特征的处理  93-95
  4.4 点过渡抑制算法  95-96
  4.5 实验结果  96-97
  4.6 本章小结  97-100
第5章实体模型简化原型系统  100-116
  5.1 引言  100
  5.2 原型系统的软硬件环境  100-101
  5.3 系统结构与界面设计  101-103
  5.4 实例测试与分析  103-115
    5.4.1 过渡的识别与抑制  103-108
    5.4.2 复杂区域的简化  108-115
  5.5 本章小结  115-116
第6章总结与展望  116-120
  6.1 总结  116-117
  6.2 展望  117-120
参考文献  120-132
攻读博士学位期间主要的研究成果  132-134
致谢  134-135

边界表示实体模型简化方法研究

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