基于任意拓扑曲线网的曲面造型技术研究.pdf

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1、·信息技术·何钢，等·基于任意拓扑曲线网的曲面造型技术研究基于任意拓扑曲线网的曲面造型技术研究何钢。廖文和(1．河海大学常州校区机电工程学院，江苏常州213022；2．南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016)摘要：插值由特征曲线组成的曲线网是最常用的曲面建模思路，而从简单矩形拓扑曲线网到任意拓扑曲线网的扩展不仅增强了曲面设计自由度，而且提高了曲面设计效率。以曲线网建模过程为序，介绍了任意拓扑曲线网的创建和编辑、插值曲面的构造以及曲线网建模系统研究等技术的研究现状，分析了Bezier和NURBS曲面、Gregory曲

2、面片和细分曲面在曲线网插值中的应用特点，指出了今后研究的重点。关键词：任意拓扑；曲线网；细分曲面；参数曲面中图分类号：TP391．7文献标志码：A文章编号：1671-5276(2010)03-0114-03OverviewofSurfaceModelingTechnologyBasedOnArbitraryTopologicalCurveNetworkHEGang，LIAOWen—he(1．ColegeofMechanicalandElectricEngineering，HohaiUniversity，Changzhou2

3、13022，China；2．CollegeofMechanicalandElectricEngineering，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjing210016，China)Abstract：Buildingsurfacefr0mcurvenetworkformedbycharacteristiccurveisthemostcommonmodelingmethod．Theextensionfr0mrectangledomainofcurvenetworkto

4、arbitrarytopologicalcurvenetworkprovidesmorefreedomdegreeandhighereficiencyfordesigner．Thepresentsituationofconstructingandmodilyingarbitrarycurvenetworkandgenerationandthesystem0fcurvenet-worksmodelingareintroducedinsequenceofcurvenetworkmodeling．Thefeaturesofgen

5、eralparameterSUface，GregopatchandSUbdivisionSUfaceoncurvenetworkinterpolationareanalyzedemphaticalyandthedevelopmenttendencyispredicted．Keywords：arbitrarytopology；curvenetwork；subdivisionsurface；parametricsurface在复杂曲面的建模过程中，通常遵循由曲线到曲面的影响了设计曲面的品质。目前，构造曲线网的方法主要有建模思路

6、。已成为工业标准的NURBS曲面是定义在矩形以下3种：1)基于交互绘制的方法：Kara_l和Wesche参数域的，这就意味着需要将复杂曲面分割成矩形参数域分别通过草绘方法或在虚拟现实等环境下采用交互设计来分块构造再拼接起来；这不仅大大降低了建模效率，而的方式来定义曲线形状，并将其连接成曲线网；2)基于多且也不能很好地反映产品的外形特点。设计者一般希望边形网格的方法：Chiyokura和Shirmann提出在多边能不受拓扑结构限制，更灵活地进行设计，因此突破拓扑形网格基础上自动生成曲线网的方法，使曲线网在交点处结构的局限性、

7、直接设计出整张曲面来定义产品的外形，满足连续性约束条件，包括位置、法向甚至曲率约束，曲线就成为许多研究者长期追求的目标。国内外学者对网的拓扑结构也很容易从多边形网格上得到；3)基于散面向任意拓扑曲线网的建模问题进行了深入研究，分别采乱点云的方法：根据点云的局部曲率、切向等参数等信息，用Bezier，B样条、Gregory和细分等多种表示方法提取特征曲线’J、轮廓线和边界线，将它们连接成一个来解决这一问题，在曲面拼接、曲线网整体插值和插值曲整体，形成整张曲线网。3种方法中，基于多边形网格的面光顺等问题的研究方面取得许多重要成

8、果。在介绍这方法简单高效，易于实现，但网格仅在结点位置提供位置些研究成果基础上，本文重点阐述了面向任意拓扑结构曲和切向等少量信息，难以满足复杂形状表达要求；基于散线网建模的关键技术及其研究现状，主要包括任意拓扑的乱点云的方法适合于已有实物基础上的更改设计，而基于曲线网构造和编辑技术、曲线网插值曲面的生成