基于特征的BREP-CSG模型转换方法及其应用

摘要

边界表示法(BREP:Boundary Representation)和构造实体表示法(CSG:Constractive Solid Modeling)是最常用的两种三维实体表示法。虽然CSG→BREP的转换算法非常成熟,但BREP→CSG的转换却非常困难。现有BREP→CSG转换算法多数基于“边、面”等低级几何元素,缺乏对三维形体宏观特征的考虑,导致“转换效率低、转化结果不直观”等问题。本文通过引入特征识别技术,发展了基于特征的转换算法,能够考虑三维形体的更宏观特征,进而优化BREP→CSG转换算法。本文主要工作包括:
　　(1)在广泛调研各种三维模型特征识别技术的基础上,决定将基于环的特征识别方法引入BREP→CSG转换算法。因为基于环的特征识别方法具有“通用性强、识别方法简单”等优点,符合BREP→CSG转换算法需求。
　　(2)基于环特征不能直接将BREP模型转换为CSG模型。针对此问题,本文提出改进VRG(Volume Relational Graph),首先基于环特征将BREP模型分解为改进VRG,然后将改进VRG图转换为CSG模型,从而实现BREP→CSG的转换。在转换过程中,本文还应用若干启发式规则保证转换所得CSG模型更优,如对应CSG树比较平衡。
　　(3)将相关算法应用于自主研发的建模软件MCAM(MCNPAutomatic Modeling)中,对其核心功能:CAD模型向MCNP模型转换,进行了优化,取得了良好应用效果。

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图表清单

第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 实体模型表示

1.3 特征识别技术

1.4 研究内容和论文结构

1.5 本章小结

第二章 BREP?CSG模型转换的相关研究

2.1 基于分解的转换方法

2.2 基于特征的转换方法

2.3 基于特征的转换算法流程

2.4 本章小结

第三章 基于面壳封闭的BREP模型分解

3.1 相关定义

3.2 算法总体流程

3.3 特征环的提取

3.4 面壳的封闭

3.5 分解结果

3.6 本章小结

第四章 基于改进VRG图的CSG树生成方法

4.1 VRG图

4.2 改进VRG图

4.3 基于改进VRG图的CSG树生成算法

4.4 模型转换思路总结

4.5 实验结果

4.6 本章小结

第五章 应用实例

5.1 MCAM的模型转换

5.2实验结果与分析

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总 结

6.2 展 望

参考文献

硕士研究生在读期间已发表论文

硕士研究生在读期间参加的科研工作

硕士期间申请的软件著作权