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三角网格面及其上曲线等距方法研究

梁凤娟  
【摘要】:等距是CAD/CAM中的一个重要操作,在数控加工、机器人技术、实体造型等领域有广泛的应用。虽然单一曲线/曲面等距技术已被广泛研究并取得了丰硕成果,但组合曲面及其上曲线等距方法研究还不多。由于曲线/曲面的离散化表示广泛应用于许多工业领域和图形系统,本文对三角网格面及其上的离散曲线等距方法进行了系统分析和研究。 三角网格面上的离散曲线圆角等距较尖角等距应用更广泛,但目前还没有理想的圆角等距方法。本文提出一个三角网格面上离散曲线等距的新方法来实现圆角等距。首先计算原始曲线中各线段端点的等距轨迹线,根据等距轨迹线所经过的三角面对原始边离散,使得离散后每段线段的等距线仍在一个三角面上,实现边的快速等距;其次用近似圆弧段连接等距形成的断裂,利用干涉连贯性和干涉边特性在等距过程中去除局部无效环;最后,拓展了平面上单调链求交的扫描线算法,通过对初步等距线求交去除全局无效环。 目前的三角网格面等距算法,或者采用尖角等距避免断裂和局部干涉,或者结合3轴数控加工特点在2D(生成刀具轨迹的驱动平面)中去除无效区域。本文采用顶点多向量实现等距断裂处理,且利用局部干涉区域连贯性在等距过程中去除局部无效区域,提出一个三角网格面等距新算法。该方法的特点是有效处理顶点和边等距实现圆角缝合断裂,并利用干涉区域连贯性提高了局部无效区域确定效率。 本文在Visual C++ 6.0和ACIS系统下实现了本文的三角网格面等距算法及三角网格面上曲线等距算法,实验表明所提出算法可行有效,特别是局部无效区域的确定是高效的。


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