細(xì)分曲面在CAM中的關(guān)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(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。由于細(xì)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(méi)有的拓?fù)淙我庑院驼w連續(xù)性，因此在表示復(fù)雜自由曲面時(shí)體現(xiàn)出無(wú)可比擬的優(yōu)越性，近年來(lái)成為國(guó)際圖形學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。 目前，細(xì)分曲面在動(dòng)畫(huà)、游戲、多分辨率分析、醫(yī)學(xué)圖象處理等多方面領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用，但在工程中的應(yīng)用還比較少，現(xiàn)有研究也主要集中在細(xì)分曲面重建。對(duì)于細(xì)分曲面在CAM

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

3、完善，討論了兩種等距算法：第一種算法通過(guò)解全局線性方程組求出等距面的控制頂點(diǎn)，進(jìn)而運(yùn)用細(xì)分規(guī)則對(duì)控制網(wǎng)格細(xì)分得到等距曲面；第二種等距算法則是先對(duì)初始控制網(wǎng)格細(xì)分，然后用高度逼近的控制點(diǎn)代替極限點(diǎn)沿法矢方向等距。通過(guò)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(píng)價(jià)運(yùn)算代價(jià)，確認(rèn)了等距算法Ⅱ的質(zhì)量更優(yōu)、效率更高。 4、對(duì)等距中的關(guān)鍵問(wèn)題如特征保持、自交檢測(cè)與控制進(jìn)行了妥善處理。提出了尖銳特征保持和圓滑過(guò)渡分開(kāi)處理的策略

4、。在等距尖銳特征保持過(guò)程中，通過(guò)自定義折痕、角點(diǎn)法矢，實(shí)現(xiàn)了在曲面上任何地方都嚴(yán)格按照統(tǒng)一的等距定義進(jìn)行等距。對(duì)于等距自交，根據(jù)實(shí)際情況也對(duì)允許自交和不允許自交的情況進(jìn)行了分開(kāi)處理，提出了折痕處局部自交無(wú)效環(huán)去除的有效方法。 5、提出了改進(jìn)的Z-Buffer算法用于Loop細(xì)分曲面數(shù)控加工的無(wú)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(kāi)發(fā)環(huán)境下結(jié)合OpenGL，實(shí)現(xiàn)了本文算法，用實(shí)例驗(yàn)