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基于OpenGL的叶轮可视化造型

叶轮是动力机械等领域广泛使用的重要部件之一,由于叶轮型面是较为复杂的自由型曲面,不能用常规初等曲线、曲面来描述,设计时常常以离散点的形式给出,它的造型方法一直是人们研究的热点。自由型曲面的表示经历了Ferguson双三次曲面、Coons双三次曲面片、Bezier方法、B样条方法,发展到目前广泛流行的NURBS方法。由于NURBS方法统一了初等曲线、曲面和自由型曲线、曲面的精确表示,因而可采用统一的数据结构和求值算法。同时,NURBS方法中控制点和权因子的引入为曲线、曲面的表示提供了更大的灵活性,局部改变控制点或权因子可以调整局部的曲面形状,而不影响其它部分。OpenGL是Open Graphics Library的缩写,顾名思义,OpenGL便是“开放的图形程序接口”。用户可以方便地利用OpenGL创建高质量的三维色彩图及三维动画。OpenGL图形库除了提供基本的点、线、多边形的绘制函数外,还提供了复杂的三维物体(球、锥、多面体...  (本文共4页) 阅读全文>>

《石油矿场机械》2006年03期
石油矿场机械

单条双圆弧最优逼近NURBS曲线的算法研究

1基本思路在工程设计中,常常要求构造的曲线简单,易于实现,因此,用简单曲线逼近任意曲线是必要的。由于直线和圆弧在工程加工中易于实现,而且其形式简单,特别是双圆弧又容易具备一定的光滑度要求(如:G1连续),因此用双圆弧逼近复杂曲线已经得到了工程技术人员的关注。国内许多文献[1~4]通过几何方式求出双圆弧各自的圆心和半径,并通过计算该双圆弧的公切点轨迹,确定满足该双圆弧最佳光顺条件的公切点位置,从而确定该双圆弧。国外许多文献[6~10]则通过双圆弧的NURBS表示形式,确定该双圆弧的控制多边形顶点以及相应的权值,从而确定该双圆弧。本文提供一种单条最优双圆弧逼近NURBS曲线的算法,其误差ε由用户指定,主要步骤为:a)将原始的NURBS曲线分解成相应的多边形,该多边形和原始曲线的误差控制在ε1内。b)用若干条双圆弧逼近上述多边形,误差控制在ε2=ε-ε1内。c)在逼近过程中,对每条双圆弧可通过选择不同的比值γ(γ的含义详见双圆弧定义部...  (本文共4页) 阅读全文>>

《武汉理工大学学报》2006年S1期
武汉理工大学学报

Reconstructing NURBS Surface with Features

1 Introduction Reverse engineering (RE) is ani mportant method in constructing a CAD model froman existing physicalpart during part or product design. Whenthe digitized points are available ,the CAD model could be constructedby NURBS curves or surfaces fitting, whichis a commonly available and widely used method.Many efforts have been made in constructing CAD models by fitting NURBS curves and surfaces topoints[1 ,2]...  (本文共4页) 阅读全文>>

《计算机工程》2006年15期
计算机工程

NURBS扫描体的逼近算法研究

1概述扫描体(Swept Volume)是指一个物体在指定时间内沿空间一条任意路径移动而生成的实体所占据的几何空间总和[1]。该物体可以是曲线、曲面或实体,我们称其为发生体;称发生体沿指定路径移动的过程为扫描。扫描体在数控验证、制造设计、机器人工作空间分析、实体造型设计、空间物体的碰撞检测以及功效设计等方面具有广泛应用。在多年的研究过程中,人们提出了多种扫描体计算理论和方法,如雅可比降秩法或奇异点理论[2]、扫描微分方程[3]、包络理论[4]、隐式造型[5]等。这些理论都能精确计算出扫描体,但计算过程十分复杂,实现困难。近年来,人们开始寻求一些扫描体的逼近理论和算法。如在三维空间中,利用离散表示和等值面重构以及多边形网格逼近扫描体[6]。另外,近年来,人们主要对参数曲线、曲面等的扫描体进行了重点研究,对NURBS曲线扫描的研究也有所涉及,这些扫描大多局限于生成的扫描体为一NURBS曲面。最近,文献[1]提出了一种NURBS实体扫...  (本文共4页) 阅读全文>>

《中外公路》2006年06期
中外公路

拱轴线的统一数学描述探讨——三次NURBS表示法

拱桥的拱轴线主要有圆弧、抛物线、悬链线等形式,在拱桥传统设计中,通过确定拱轴系数m,拟定上部结构尺寸等,将拱圈沿跨径进行等分,根据《公路设计手册》(拱桥)查找并计算各截面坐标及相关数据,然后进行结构计算。在拱桥CAD软件的开发过程中,开发思路与传统设计过程基本一致,其中圆弧拱可以采用通用图形系统提供的画圆命令精确绘制,抛物线拱和悬链线拱等一般采用分段直线表达或根据特征点拟合拱圈线形,对于中、小跨径拱桥这种表达方式是适合的,但对于大跨径拱桥而言,这种表达方式存在以下矛盾:如果分段过大则描述图形失真、误差偏大、精度不够,描述图形失真则达不到绘制拱圈线形的目的;如果分段过小则计算量大、运行速度缓慢,也难于实现拱桥三维设计,而三维设计是桥梁软件开发的发展趋势。目前大多数通用绘图系统一般都提供样条曲线命令,如AutoCAD、MDT、Solidworks、UG等软件中样条曲线均为NURBS(非均匀有理B样条)曲线,NURBS曲线既能精确描述...  (本文共4页) 阅读全文>>

《弹箭与制导学报》2006年04期
弹箭与制导学报

NURBS曲面拟合技术在三维天线罩分析中的应用

1引言目前工程上对天线罩分析方法通常采用基于几何光学的射线寻迹法[1-3],此方法物理意义明确,简单易行。但计算过程中需求解射线和罩壁的交点,对于一般不能表述成简单数学解析式的非规范形状的天线罩,无法直接求解射线和罩壁的交点,必须利用四边形或三角形面片拟合天线罩后,求解射线与小面片交点处坐标。这种方法的精度会受到罩面给定点的个数及疏密的影响,当给定点个数已经固定,加密插值并不能保证曲面描述精度改善,同时四边形面或三角形面元与面元拼接处不光滑而产生棱边噪声。因此为了提高分析结果的准确性,需要考虑更精确有效的曲面表示和拟合方法。国际标准组织(ISO)于1991年颁布了关于工业产品数据交换的STEP国际标准,把NURBS作为定义工业产品几何形状的唯一数学方法。NURBS采用逼近型拟合方法,可使任何复杂曲面由曲面片光滑拼合而成。文中采用NURBS曲面描述不规则天线罩,克服了四边形或三角形面片拟合天线罩所存在的缺点,在使用传统的射线寻迹法...  (本文共3页) 阅读全文>>