三維實(shí)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(jī)外形復(fù)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(zhǔn)確表達(dá)以復(fù)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(jī)械制圖表示清楚的.此外,通過計算機(jī)執(zhí)行計算和處理建立的自由曲線曲面的數(shù)學(xué)模型,可以

2、計算出曲線曲面上大量的點(diǎn)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(jìn)行.自由曲線曲面在計算機(jī)上的實(shí)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(jī)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(xí)慣的三維CAD實(shí)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(yùn)用了計算機(jī)輔助幾何的數(shù)學(xué)理論、圖形學(xué)、計算機(jī)科學(xué)和Parasolid提供的核心函數(shù),開發(fā)并實(shí)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(diǎn)解決了NURBS曲線的生成及編輯算法在系統(tǒng)框架上的實(shí)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(biāo)準(zhǔn).在系統(tǒng)框架上運(yùn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(shí)體生成與利用曲面編輯實(shí)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(yùn)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)