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主法向方向单调自由曲面简易骨架图生成算法

王洪申 赵红红 UwimbabaziAngelique

王洪申, 赵红红, UwimbabaziAngelique. 主法向方向单调自由曲面简易骨架图生成算法[J]. 机械科学与技术, 2020, 39(2): 315-320. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190100
引用本文: 王洪申, 赵红红, UwimbabaziAngelique. 主法向方向单调自由曲面简易骨架图生成算法[J]. 机械科学与技术, 2020, 39(2): 315-320. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190100
Wang Hongshen, Zhao Honghong, Uwimbabazi Angelique. Simple Skeleton Generation Algorithm for Free-form Surface with Main Normal Direction Monotonous[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2020, 39(2): 315-320. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190100
Citation: Wang Hongshen, Zhao Honghong, Uwimbabazi Angelique. Simple Skeleton Generation Algorithm for Free-form Surface with Main Normal Direction Monotonous[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2020, 39(2): 315-320. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190100

主法向方向单调自由曲面简易骨架图生成算法

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190100
基金项目: 

国家自然科学基金项目 61962035

详细信息
    作者简介:

    王洪申(1969-), 教授, 博士, 研究方向为CAD/CAM, whs_1989@126.com

  • 中图分类号: TP391

Simple Skeleton Generation Algorithm for Free-form Surface with Main Normal Direction Monotonous

  • 摘要: 利用骨架图进行三维模型的相似性比较研究在工程中有着重要的应用,可以有效地解决检索与重用等问题。本文给出了一种用简易骨架图描述主法向方向单调自由曲面(沿曲面的主法向方向的任一直线与该曲面最多只有一个交点)的方法。首先,求自由曲面的总法向量,按照总法向量的反方向将自由曲面投影到二维平面上,得到投影曲面;然后,求取投影曲面的骨架点和骨架线;最后,将投影曲面的骨架线按照自由曲面的总法向量方向进行柱面拉伸与自由曲面产生交线,该交线就是自由曲面的简易骨架图。并将本文算法与MATLAB中求骨架算法进行比较,实验表明,本文所得的简易骨架图可以更好地描述主法向方向单调自由曲面的几何与拓扑特征,为比较自由曲面的相似性提供了理论技术基础。
  • 图  1  骨架图模型

    图  2  自由曲面的投影及主方向

    图  3  主法向方向单调自由曲面简易骨架图生成算法流程

    图  4  e1, e2为法向量的截切平面集合

    图  5  e1, e2为法向量的交线集合

    图  6  e1, e2为法向量的中点集合

    图  7  投影曲面的骨架线集合

    图  8  自由曲面简易骨架线

    图  9  三个自由曲面按照总法向量的投影

    表  1  等间距取点对总法向量的影响

    等参数间隔 总取点个数 总法向量
    0.03 1 156 (0.01, 0.01, 1.00)
    0.01 10 000 (0.01, 0.00, 1.00)
    0.009 12 544 (0.00, 0.00, 1.00)
    0.008 15 625 (0.00, 0.00, 1.00)
    0.006 27 889 (0.00, 0.00, 1.00)
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    表  2  三个自由曲面主方向

    曲面 e1 e2 e3
    S1 (-1.000 0, 0.000 0, 0.000 0) (0.000, 0.999 8, 0.021 8) (0.000 0, 0.021 8, 0.999 8)
    S2 (-0.971 5, -0.236 9, 0.000 0) (-0.236 9, 0.971 5, 0.000 0) (0.000 0, 0.000 0, 1.000 0)
    S3 (0.000 0, 1.000 0, 0.000 0) (1.000 0, 0.000 0, 0.000 0) (0.000 0, 0.000 0, 1.000 0)
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    表  3  三个自由曲面以e1, e2为法向量所做平面, 交线, 交点, B样条拟合骨架线和自由曲面的骨架线

    表  4  不同算法得到骨架图

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出版历程
  • 收稿日期:  2019-01-25
  • 刊出日期:  2020-02-05

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