細分曲面在CAM中的關鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，自由曲面造型己廣泛應用于各個領域。由于細分曲面不僅具有NURBS曲面的局部控制性、仿射不變性等良好性質(zhì)，而且具有參數(shù)曲面所沒有的拓撲任意性和整體連續(xù)性，因此在表示復雜自由曲面時體現(xiàn)出無可比擬的優(yōu)越性，近年來成為國際圖形學領域研究的熱點之一。 目前，細分曲面在動畫、游戲、多分辨率分析、醫(yī)學圖象處理等多方面領域已有廣泛應用，但在工程中的應用還比較少，現(xiàn)有研究也主要集中在細分曲面重建。對于細分曲面在CAM

2、中的應用還有很多關鍵問題需要解決，比如等距和求交等。本文以細分曲面在CAM中的應用為研究方向，主要研究內(nèi)容如下： 1、介紹了細分曲面的發(fā)展歷史，總結(jié)了細分曲面造型的基本理論，分析了典型細分模式的構(gòu)造方式和特性。 2、提出了基于頂點平坦度的自適應細分算法，克服了細分曲面指數(shù)增長的龐大數(shù)據(jù)量帶來的占據(jù)硬盤空間、處理速度慢的缺點，從而提高了CAM數(shù)據(jù)傳輸和處理的速度。 3、對Loop細分曲面的等距面生成算法進行了比較和

3、完善，討論了兩種等距算法：第一種算法通過解全局線性方程組求出等距面的控制頂點，進而運用細分規(guī)則對控制網(wǎng)格細分得到等距曲面；第二種等距算法則是先對初始控制網(wǎng)格細分，然后用高度逼近的控制點代替極限點沿法矢方向等距。通過定性分析兩種等距算法的整體誤差、定量分析最大等距誤差、綜合評價運算代價，確認了等距算法Ⅱ的質(zhì)量更優(yōu)、效率更高。 4、對等距中的關鍵問題如特征保持、自交檢測與控制進行了妥善處理。提出了尖銳特征保持和圓滑過渡分開處理的策略

4、。在等距尖銳特征保持過程中，通過自定義折痕、角點法矢，實現(xiàn)了在曲面上任何地方都嚴格按照統(tǒng)一的等距定義進行等距。對于等距自交，根據(jù)實際情況也對允許自交和不允許自交的情況進行了分開處理，提出了折痕處局部自交無效環(huán)去除的有效方法。 5、提出了改進的Z-Buffer算法用于Loop細分曲面數(shù)控加工的無干涉刀具軌跡的生成，有效地統(tǒng)一了粗精加工的刀具路徑規(guī)劃。 6、在VC++6.0開發(fā)環(huán)境下結(jié)合OpenGL，實現(xiàn)了本文算法，用實例驗