实体造型研究现状和发展趋势

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1、实体造型的研究现状和发展趋势实体造型技术目前已经成孰。实体造型技术是一块阶石，使我们走向更理想的公司或工厂：其整个产品的设计都能以实体模型的组合件方式存储于计算机屮，所有工程和制造部门工作人员均能方便地从图形工作站网络存取这些信息。外购件目录不再是一条清单，而是数据库信息，其中标明了所需的全部儿何和功能特性。制造部门的人员在工作站旁边，就可以看到逼真的装配件彩色图像，可以要求远在外地的工程设计部门的人员对工程设计进行修改。工程部门的人员可重新修改存储在数据库中的实体模型，核算修改后的设计，更新零件数据库，并在儿小时、基至儿分钟内就能通知制造部门的人员，他们所要求的设计修改业已完成

2、。1•什么是实体造型实体造型是几何造型屮一个新的重要领域，是几何学发展到现在与当代计算机强大功能相结合的先进技术。实体造型（SolidModeling）这一术语是实现三维儿何实体完整信息表示的理论、技术和系统的整体概括。通过这种完整的、无二义性的三维几何实体的表示，至少原则上可以口动地算出，被表示物体的任何有效定义了的儿何特性。迅速发展的实体造型技术正使得CAD/CAM中的“A”字不仅仅表示“Aided”或“Assisted”（辅助）,而且具有"Automated"（自动）的含义。由此可见，实体造型的最显著特点就是所表示物体的完整性和无二义性。换言之，能完整且无二义性地表示物体即

3、为实体造型和显著特点。2•实体造型的历史实体造型可看作是第五代几何造型方法，前四代分别为手工绘画、二维计算机绘图、三维线架系统和曲面造型。机械制造行业及其他部门仍在广泛地使用手工绘图，但许多公司、厂矿已配置了后四代系统，形成五代并存的局面。尽管有人断言，技术发展将出现无图纸工作环境，但我们认为，五代造型方法将较长时期并存使用，在实际生产中发挥各自优势。实体造型的出现可以追溯到60年代初期，即L.GRoberts寻找处理实体和景物（Scene）分析问题之时。那个时期，还有另外两个著名的项目，它们是由当时正处于萌芽状态屮的计算机图形界发起的Sandia公司IIT研究所的Gutterm

4、anM.M.对用扩充的APT语法来表示的半空间合成的传统集论来定义实体的方法进行了研究探讨。结果未能成功，主耍原因显然是因为计算上的困难，即如何从这些表示产生必要的边界信息（曲面和边），以生成图形显示。边界计算问题直到1970年才得到真止解决。在IBM公司,由Luh和Krolark进行的一个项目中，是用半空间上CSG的约束形式来表示实体的。这一颇的雄心的项口也惨遭失败,不得不中途放弃。60年代后半期，对实体造型木身的报导仍然很少，然而，在雕塑曲面和图形显示方面确实做了大量的工作。60年代后期和70年代初期，出现了一系列新的实体造型项目，主要有：在英国，1973年剑桥大学计算机试验

5、室的CAD小组的LanBraid研制了BUILD-1系统，5年以后又出现了BUILD・2系统，但都没冇公开使用，不过它们在研究领域中都十分重耍。十分遗憾的是，剑桥大学计算机研究室的CAD小组在1980年解散了。其中有一部分人员组建了ShapeData有限公司，但该公司后来又被Evans&SutheHand合并。在欧洲大陆，1969年柏林的一所大学开始COMPAC系统的研制。不久Z后,鲁尔大学着手开发Proren系统。同时，在法国和瑞典，Brun和Engeli等人也分别发表了Euclid和Euklid系统。1973年，北海道(Hokkaido)大学公布了TIPS-1,东京大学公布了

6、GEOMOP系统o1982年,Cornell小组完成了TIPS的文档,并由CAM-I公司推销。在美国，70年代初期出现的“第二次浪潮”屮有两项著名的非学术性项口。60年代后期，SYNTHAVISION系统开始是作为研究弹道学和核反应工具的研究项目。70处代初期，该系统演变为商品化的仿生系统。70年代后期，该系统进入CAD市场。几乎就在同一时期，在菲亚特的支持F,Draper试验室研制了Shapes系统，但并未得到使用。70年代后期它乂复活了。在美国的大学界，70年代中期，Carnegie-mellon的Eastman小组开发了GLIDE-1系统。自那以后，他们主要致力于开发用于造

7、型的数据库。在Stanford人学Baumgart对欧拉算子和用于边界表示的翼边多面体(winged-edge)结构的介绍对BUILD-2GLIDE的后期版木以及其他系统的开发有着极其重要的影响。最后，1972年，罗切斯特大学开始了“生产自动化项目”(ProductionAutomationProject),1973年所发布的研究成果为PADL-1和PADL-2系统,从而间接地为GMSOLID和某些其他系统指引了道路。所有这些项目都已经认识到布尔运算的重耍性，初期主耍用丁物体定