三維實體曲面造型技術(shù)的研究及軟件開發(fā).pdf

1、CAD/CAM技術(shù)起源于航空工業(yè),由于飛機外形復雜含有大量的自由曲面,所以CAD/CAM技術(shù)從一開始就與自由曲線曲面造型緊密聯(lián)系在一起.至今,曲線曲面造型模塊仍是CAD/CAM系統(tǒng)的最關(guān)鍵部分之一.自由曲線曲面造型技術(shù)不僅能夠描述初等解析曲面,而且可以準確表達以復雜方式自由變化存在的曲線曲面即所謂的自由型曲線曲面.而這一類曲線曲面是不能單純地用畫法幾何與機械制圖表示清楚的.此外,通過計算機執(zhí)行計算和處理建立的自由曲線曲面的數(shù)學模型,可以

2、計算出曲線曲面上大量的點及其它信息,為后置處理如數(shù)控加工、物性計算、有限元分析等提供必要的先決條件.調(diào)整曲線曲面的局部與整體幾何特征,還可以使顯示與交互修改工作幾乎同時進行.自由曲線曲面在計算機上的實現(xiàn)擺脫了傳統(tǒng)的模線樣板法,減少了設(shè)計制造周期,提高了制造精度,使互換協(xié)調(diào)性更好,適應(yīng)了現(xiàn)代航空、汽車、機械等工業(yè)的發(fā)展.該課題是以開發(fā)功能完善、高效可靠、符合中國工程設(shè)計人員習慣的三維CAD實體造型設(shè)計軟件為目的.在三維軟件JhSolid系

3、統(tǒng)框架的基礎(chǔ)上,采用面向?qū)ο蟮姆椒?綜合運用了計算機輔助幾何的數(shù)學理論、圖形學、計算機科學和Parasolid提供的核心函數(shù),開發(fā)并實現(xiàn)了空間曲線曲面的造型功能.具體開發(fā)的功能有:平面NURBS曲線的生成與編輯、空間B樣條曲線的生成與編輯、空間自由曲面的生成與編輯.在課題開發(fā)過程中,自由曲線的生成與編輯部分重點解決了NURBS曲線的生成及編輯算法在系統(tǒng)框架上的實現(xiàn),而NURBS曲線被定義為現(xiàn)行工業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換的國際標準.在系統(tǒng)框架上運用

4、的曲線算法如:生成NURBS曲線的德卡斯特里奧算法,求取兩曲線交點的矩形包圍盒算法,通過權(quán)因子精調(diào)曲線的算法等.曲面生成部分主要解決了定義在四角域上的自由曲面的生成功能,并重點研究了三角域自由曲面的生成方法,開發(fā)了蒙皮曲面設(shè)置變異點法,并探索開發(fā)了三邊貝齊爾曲面和三角曲面的HCT剖分.曲面編輯部分,將實體生成與利用曲面編輯實體兩者結(jié)合使用是其引入的開發(fā)思想,它充分挖掘并組合運用了Parasolid內(nèi)核函數(shù)提供的基本功能和曲線曲面造型技術(shù)