NURBS曲面

摘要： 为提高螺旋锥齿轮的加工精度,提出双正交B样条小波的优化设计方法。以球面渐开线的形成理论为依据,运用MATLAB获取齿面离散点数据。利用双正交B样条小波去除齿面高频细节特征信息,保留低频主体特征信息,重构出一组更合理、有效的齿面离散点。将重构的数据点通过NURBS曲面进行精确拟合后,得到具有较低高斯曲率和较低复杂程度的齿面。将该方法获得的齿面数字化模型进行数控加工并对精加工后的齿面运用三坐标测量仪进行测量和误差分析。结果表明:通过双正交B样条小波处理后的齿面具有较高的加工精度;螺旋锥齿轮数字化模型的重构,为提高螺旋锥齿轮的加工精度提供了一种新的理论方法。

摘要： 包容式节点作为一种曲面壳体结构的新型节点,展示出优越的抗疲劳力学性能及承载能力。文中针对包容式节点曲面渐进优化设计过程中有限元网格不易调整等问题,将等几何分析理论引入包容式节点这类自由曲面壳体结构的分析。首先从包容式节点曲面的NURBS曲面模型出发,基于Reissner-Mindlin退化壳理论,建立对应的壳体单元,然后通过等几何分析实现对包容式节点自由曲面模型的力学分析,并将其结果与有限元仿真结果进行对比,验证该方法的有效性和适用范围,从而为相关设计及优化提供依据和参考。

摘要： 本论文的目的是探讨数字化设计技术在陶瓷设计中的运用。本文将传统的陶瓷设计与数字化设计技术相比较,突出了其优越性。本文重点介绍了数字化设计技术的工作流程,并以Rhino建模软件及3D打印技术为实例,从传统的设计模式到三维数字设计模式的转变,并对如何正确地运用数字化设计技术,提供了技术参考和理论支撑。

摘要： 通过对甲壳虫玩具汽车车身模型进行三维光学扫描获取其表面点云数据,利用逆向工程软件Geomagic Wrap进行逆向造型设计,将扫描数据进行点云数据处理、多边形和精确曲面片的编辑处理而实现快速构建甲壳虫玩具汽车车身N U RBS曲面模型,并对重构的曲面模型进行偏差分析,得到实物原型的CAD模型,为相似模型的建模与设计提供了一定的参考.

摘要： 利用Nurbs曲面对复杂的空间结构建模,可以避免利用多段曲线方程来拟合复杂曲面带来的大量优化变量,使得计算量增加等问题.以曲面控制点的坐标作为设计变量,最小总应变能作为优化目标,利用遗传算法,寻找最优结构体系方案.在结构的拓扑优化中,当设计变量的个数变多时,往往需要更多的迭代步骤以找到全局最优解,然而在结构分析中,当结构形式复杂,单元划分数量大时,有限元分析本身就非常耗费时间,再加上优化分析的迭代数量,使得优化过程计算效率十分低下.为了解决计算效率的问题,引入Kriging metamodel来近似模拟真实模型,从而简化计算过程.对比真实模型的优化结果和近似模型的优化结果发现,近似模型能够预判设计变量和优化目标间的关系,由于近似模型存在误差,由近似模型得到优化结果并不是真实的最优结果,但是由近似模型得到的优化结果接近真实模型的优化结果.

摘要： 半潜驳是水利工程安装作业的重要装备,施工过程中半潜驳需经常上浮、下潜以满足装卸要求,其稳性值得关注.文章以半潜驳的船体表面文件、半潜驳分舱表与各舱室舱容表和载重件参数等为输入,采用基于非均匀有理B样条(NURBS曲面)的湿表面压力积分算法开发了半潜驳稳性评估程序OSTAB(Ocean university of China STABility assessment code),建立了快速的半潜驳船稳性安全评价方法.以"四航南海号"为研究对象,开展了其横向稳性评估工作.通过与装载计算书的数据进行对比发现,文章所提出的计算方法对于装载工况浮态、初稳性高度、静稳性力臂的计算结果均与装载计算书数据匹配较好,该方法能够较准确地评估半潜驳的稳性.

摘要： 针对三维人脸表情合成精度较低的问题,提出一种基于NURBS曲面拟合技术的三维人脸表情合成算法.基于NURBS曲面的优化控制原理,将二维人脸图像转化为连续的三维表情参考模型,通过增加整体几何约束和局部平滑约束,提高了人脸表情形状的平滑程度和嘴部拟合的精确度,生成了更加精细的三维人脸表情形状.仿真结果表明,该算法对不同环境、姿势和光照条件的二维人脸图像,具有一定的稳定性和泛化性,合成效果比较理想.

摘要： 本文以NURBS曲面为研究对象,提出基于序列二次规划算法(Sequential Quadratic Programming,SQP)的NURBS曲面轮廓度误差评定模型。首先,根据给定的控制点和节点向量构造NURBS曲面,并采用分割逼近法计算测点到该曲面的最小距离及其对应最近点;其次,结合距离函数的微分运动模型,采用SQP算法实现测量点集和理论曲面的最佳匹配,进而得到曲面的轮廓度误差;再次,考虑到测量点集的有限性,重构测量曲面,可得测量曲面上任意一点到理论曲面的最小距离;最后,利用MATLAB软件进行了仿真实验,结果验证了该方法的有效性。

摘要： 为研究洄游鱼类河鲀的减阻机理,构建了河鲀背部曲面的几何模型和数学模型及其转换关系.利用三维扫描和NURBS曲面建模技术,获得河鲀的整体几何模型.构造出河鲀背部纵向中间面的轮廓曲线及其曲率拐点,截取相应的横向轮廓线进行曲率半径拐点分析,依此将河鲀背部曲面划分成主区和侧区两部分.经曲面拟合、建模、合并和光顺等操作,获得精确的河鲀背部曲面的数学和几何模型,主、侧区曲面评估判定系数R2分别为0.985和0.843.结果 表明:特征化分区显著提高了河鲀背部曲面的数学建模精度,且点云数据asc文件简化了曲面拟合流程.

摘要： 针对在浏览器/服务器结构(B/S架构)中模型数据量过大导致Web加载速度过慢、模型变形时失真的情况,提出一种基于B/S架构的参数化人台变形NURBS曲面模型.首先,通过手工与三维扫描工具结合的方式提取标记点模型特征信息,获得其特征语义结构缩小模型数据量;其次,搭建B/S架构,通过JSON树状结构,实现数据从服务器端到客户端的加载和渲染,并采用角度加权平均、相似三角形等方法实现人台模型的参数化变形;最后,依据NURBS曲面原理,利用高密度点复用原则对变形区域控制点进行补点操作,构建一个光滑的人台变形曲面模型.结果表明,该方法利用人体特征大量缩减模型数据形成精简人体特征数据模型和结构,在B/S架构中流畅加载并实现高质量的人台变形NURBS曲面模型.

摘要： 基于双目立体视觉对大田间玉米生长参数进行测量，并建立了玉米三维生长模型。以上次测量的玉米平均高度平面为基准面，确定玉米的测量区域，基于大津法对测量区域进行自动二值化处理。通过连接测量区域对边等分点的方法对测量区域进行网格化分割，利用左右网格匹配的方法求得覆盖面积，并测量了玉米的平均颜色。对左右网格型心进行三维重建，得到型心点云的三维数据，将点云的平均高度作为株高的测量值。通过自动测量标杆的方法也对玉米株高进行了测量，佐证了三维测量株高的正确性。利用上述玉米的测量参数，构建了玉米的三维生长模型，利用OpenGL实现了玉米生长过程的可视化。

摘要： 基于双目立体视觉对大田间玉米生长参数进行测量，并建立了玉米三维生长模型。以上次测量的玉米平均高度平面为基准面，确定玉米的测量区域，基于大津法对测量区域进行自动二值化处理。通过连接测量区域对边等分点的方法对测量区域进行网格化分割，利用左右网格匹配的方法求得覆盖面积，并测量了玉米的平均颜色。对左右网格型心进行三维重建，得到型心点云的三维数据，将点云的平均高度作为株高的测量值。通过自动测量标杆的方法也对玉米株高进行了测量，佐证了三维测量株高的正确性。利用上述玉米的测量参数，构建了玉米的三维生长模型，利用OpenGL实现了玉米生长过程的可视化。

摘要： 基于双目立体视觉对大田间玉米生长参数进行测量，并建立了玉米三维生长模型。以上次测量的玉米平均高度平面为基准面，确定玉米的测量区域，基于大津法对测量区域进行自动二值化处理。通过连接测量区域对边等分点的方法对测量区域进行网格化分割，利用左右网格匹配的方法求得覆盖面积，并测量了玉米的平均颜色。对左右网格型心进行三维重建，得到型心点云的三维数据，将点云的平均高度作为株高的测量值。通过自动测量标杆的方法也对玉米株高进行了测量，佐证了三维测量株高的正确性。利用上述玉米的测量参数，构建了玉米的三维生长模型，利用OpenGL实现了玉米生长过程的可视化。

摘要： 基于双目立体视觉对大田间玉米生长参数进行测量，并建立了玉米三维生长模型。以上次测量的玉米平均高度平面为基准面，确定玉米的测量区域，基于大津法对测量区域进行自动二值化处理。通过连接测量区域对边等分点的方法对测量区域进行网格化分割，利用左右网格匹配的方法求得覆盖面积，并测量了玉米的平均颜色。对左右网格型心进行三维重建，得到型心点云的三维数据，将点云的平均高度作为株高的测量值。通过自动测量标杆的方法也对玉米株高进行了测量，佐证了三维测量株高的正确性。利用上述玉米的测量参数，构建了玉米的三维生长模型，利用OpenGL实现了玉米生长过程的可视化。

摘要： 潜艇壳体是复杂的空间自由曲面，在潜艇设计开发过程中，壳体设计是直接影响设计成功与否的重要因素，而在壳体的计算机辅助设计当中，复杂曲线和曲面的设计又是一个核心的问题。将设计思想或实物原型转变为CAD模型，是加速引进装备的国产化与产品创新设计的关键技术。探讨了应用NURBS的曲线曲面理论进行复杂曲线曲面造型的基本方法，给出一个运用该理论进行潜艇壳体复杂曲面建模的实例。实践结果表明：应用NURBS技术将大大提高利用计算机设计复杂曲线曲面模型的精度和效率。

摘要： 潜艇壳体是复杂的空间自由曲面，在潜艇设计开发过程中，壳体设计是直接影响设计成功与否的重要因素，而在壳体的计算机辅助设计当中，复杂曲线和曲面的设计又是一个核心的问题。将设计思想或实物原型转变为CAD模型，是加速引进装备的国产化与产品创新设计的关键技术。探讨了应用NURBS的曲线曲面理论进行复杂曲线曲面造型的基本方法，给出一个运用该理论进行潜艇壳体复杂曲面建模的实例。实践结果表明：应用NURBS技术将大大提高利用计算机设计复杂曲线曲面模型的精度和效率。

摘要： 潜艇壳体是复杂的空间自由曲面，在潜艇设计开发过程中，壳体设计是直接影响设计成功与否的重要因素，而在壳体的计算机辅助设计当中，复杂曲线和曲面的设计又是一个核心的问题。将设计思想或实物原型转变为CAD模型，是加速引进装备的国产化与产品创新设计的关键技术。探讨了应用NURBS的曲线曲面理论进行复杂曲线曲面造型的基本方法，给出一个运用该理论进行潜艇壳体复杂曲面建模的实例。实践结果表明：应用NURBS技术将大大提高利用计算机设计复杂曲线曲面模型的精度和效率。

摘要： 潜艇壳体是复杂的空间自由曲面，在潜艇设计开发过程中，壳体设计是直接影响设计成功与否的重要因素，而在壳体的计算机辅助设计当中，复杂曲线和曲面的设计又是一个核心的问题。将设计思想或实物原型转变为CAD模型，是加速引进装备的国产化与产品创新设计的关键技术。探讨了应用NURBS的曲线曲面理论进行复杂曲线曲面造型的基本方法，给出一个运用该理论进行潜艇壳体复杂曲面建模的实例。实践结果表明：应用NURBS技术将大大提高利用计算机设计复杂曲线曲面模型的精度和效率。

摘要： 本文从目标表面提取数据点建立非均匀有理B样条(NURBS)曲面模型,用于目标的雷达散射截面(RCS)计算。给出NURBS曲面建模中反算控制顶点和节点矢量的具体过程,分析了NURBS曲面两个参数方向的次数以及B样条基函数。最后,利用基于NURBS曲面模型的物理光学(PO)方法计算目标的RCS,通过结果的分析比较验证了该建模方法在计算电磁学领域中应用的有效性。

摘要： 本文从目标表面提取数据点建立非均匀有理B样条(NURBS)曲面模型,用于目标的雷达散射截面(RCS)计算。给出NURBS曲面建模中反算控制顶点和节点矢量的具体过程,分析了NURBS曲面两个参数方向的次数以及B样条基函数。最后,利用基于NURBS曲面模型的物理光学(PO)方法计算目标的RCS,通过结果的分析比较验证了该建模方法在计算电磁学领域中应用的有效性。

摘要： 本发明公开了一种针对NURBS曲面五轴加工刀具路径快速干涉检测方法，该方法进行了NURBS曲面的构建并基于等参数法建立了NURBS曲面五轴加工刀具运动轨迹，分析了NURBS曲面不同区域干涉检测的差异。针对所有刀触点，基于刀轴检测线划分点选取被加工曲面易干涉点进行了NURBS曲面五轴加工刀侧干涉的检测。针对NURBS曲面非凸曲面区域内刀触点，基于刀具底圆直径线划分点选取被加工曲面易干涉点进行了NURBS曲面五轴加工刀底干涉的判断。与传统方法相比，本发明所述方法简单、有效，对提高NURBS曲面五轴加工质量具有重要意义。

摘要： 本发明涉及一种基于NURBS曲面拟合的气动光学热辐射效应校正方法及装置，其包括：获取气动热辐射效应的退化图像；采用高斯金字塔滤除退化图像中的高频成分，得到高斯金字塔顶层图像；提取高斯金字塔顶层图像中的像素点为NURBS曲面的拟合像素点；分别计算拟合像素点行方向与列方向的节点矢量，并利用行方向与列方向的节点矢量构建NURBS曲面的基底函数矩阵；基于NURBS曲面反算法计算NURBS曲面的控制点向量，并根据控制点向量进行曲面修正得到NURBS曲面的新权因子；建立基于NURBS曲面拟合的热辐射效应校正模型，交替迭代估计NURBS曲面的基底函数矩阵、控制点向量，并输出满足预设要求的清晰图像及热辐射效应层图像。本发明可以对退化图像进行有效校正，得到清晰图像。

摘要： 本发明公开了一种基于NURBS的射线追踪方法及系统，主要解决现有射线追踪方法速度慢和精度低的问题。其方案是：1.根据曲面节点距信息将曲面表示为多个曲面元；2.利用曲面元的坐标轴排列包围盒，排除一部分无交点的曲面元；3.利用曲面的三角面元控制网络，进一步排除无交点的曲面元；4.应用极值搜索迭代方法取射线和剩余曲面元的交点；5.利用几何关系与菲涅尔定律对射线进行追踪，形成递归，实现射线轨迹追踪。本发明通过坐标轴排列包围盒与三角面元控制网络排除更多无交点曲面元，减少了射线追踪时间，通过极值搜索迭代求解射线‑曲面交点，提高了交点的精度，可用于对表面弯曲目标雷达散射截面积进行快速和精确的计算。

摘要： 本发明涉及一种基于NURBS曲面拟合的气动光学热辐射效应校正方法及装置，其包括：获取气动热辐射效应的退化图像；采用高斯金字塔滤除退化图像中的高频成分，得到高斯金字塔顶层图像；提取高斯金字塔顶层图像中的像素点为NURBS曲面的拟合像素点；分别计算拟合像素点行方向与列方向的节点矢量，并利用行方向与列方向的节点矢量构建NURBS曲面的基底函数矩阵；基于NURBS曲面反算法计算NURBS曲面的控制点向量，并根据控制点向量进行曲面修正得到NURBS曲面的新权因子；建立基于NURBS曲面拟合的热辐射效应校正模型，交替迭代估计NURBS曲面的基底函数矩阵、控制点向量，并输出满足预设要求的清晰图像及热辐射效应层图像。本发明可以对退化图像进行有效校正，得到清晰图像。

摘要： 本发明提出了一种基于NURBS的船体曲面自动建模系统，包括：船型数据输入模块、船型三维光顺模块和船型存储模块；船型数据输入模块的数据输出端与船型三维光顺模块的数据输入端相连，船型三维光顺模块的数据输出端与船型存储模块的数据输入端相连；船型数据输入模块用于从文件夹中读入符合默认格式的船型数据；船型三维光顺模块用于根据船型数据输入模块输入的船型数据判断船型是否符合规定并对船型进行三维光顺；船型存储模块用于将符合规定的船型数据进行存储作为本次或者下次使用。本发明不仅能对全船统一光顺，还能实现完善的数据结构，还可以对多种甲板中心线与甲板边线的联动处理等。

摘要： 本发明公开了一种基于复杂网格曲面NURBS拟合的机器人作业轨迹生成方法。该方法主要应用于离线编程软件的仿真环境中。在确定了被加工的网格曲面后，首先以最小二乘共形映射的网格参数化以及最小包围框准则的参数调整所得到的网格参数作为NURBS拟合参数化的预输入，然后通过参数缺失区域法向补偿的步骤，使用最小二乘NURBS拟合方法来构建非规则复杂网格曲面的NURBS曲面，最后在二维参数域中沿直线或贴合曲线边界的方式生成等距轨迹通过NURBS曲面以求得三维空间中的等距轨迹。本发明通过所提出的NURBS拟合方法，得到复杂网格曲面的拟合NURBS曲面，能够生成等距效果更优或贴合边界的作业轨迹。

摘要： 本发明涉及一种基于NURBS曲面的低散射优化技术，涉及电磁散射领域。针对一个外形可变的目标物体，利用NURBS曲面构建其表面，利用遗传算法对NURBS曲面的控制参数进行优化，得到目标的低散射模型。由于遗传算法具有仅使用求解问题的目标函数值就可以得到下一步的有关信息的特点，优化过程只需要进行RCS的计算，不需要计算其他额外的数据，相对于其他复杂的降低RCS的过程，整个优化的过程简单易于实现。

摘要： 本发明公开了一种交通工具外壳造型中NURBS曲线曲面光顺生成方法。已知拟合参数模型的模型方程，对交通工具外壳造型进行逆向工程的数据采集获得数据点集，参数化后获得模型方程的节点向量，并选取初始的控制点，由控制点和模型方程的节点向量生成拟合参数模型；根据交通工具外壳造型光顺效果的实际要求对拟合参数模型和控制点进行迭代优化，获得最优的拟合参数模型。本发明通过调整控制点对应的光顺权重实现了对曲线曲面的精准光顺，提高了光顺操作的灵活性与交互性。同时，几何迭代过程保证了用户在每步迭代后可以全局或局部地修改控制点的权值、节点向量或数据参数化等。

摘要： 本发明公开了一种针对NURBS曲面五轴加工刀具路径快速干涉检测方法，该方法进行了NURBS曲面的构建并基于等参数法建立了NURBS曲面五轴加工刀具运动轨迹，分析了NURBS曲面不同区域干涉检测的差异。针对所有刀触点，基于刀轴检测线划分点选取被加工曲面易干涉点进行了NURBS曲面五轴加工刀侧干涉的检测。针对NURBS曲面非凸曲面区域内刀触点，基于刀具底圆直径线划分点选取被加工曲面易干涉点进行了NURBS曲面五轴加工刀底干涉的判断。与传统方法相比，本发明所述方法简单、有效，对提高NURBS曲面五轴加工质量具有重要意义。

摘要： 本发明涉及一种NURBS曲面有限元板壳网格划分方法及计算机实现系统，所述方法包括以下步骤：获取原始NURBS曲面，在所述原始NURBS曲面的边界选取多个种子点；将所述种子点在曲面中的自然坐标映射至平面上，基于所述种子点对平面进行三角网格划分；计算三角网格中每个三角面片的形心，以形心为特征点，剔除特征点不在曲面内的三角面片；将剩余的每个三角面片剖分为四边面片，形成四边形网格；对各四边面片进行光顺处理；保持平面网格的拓扑关系，将四边形网格从平面映射到原始曲面上。与现有技术相比，本发明适用于完整的或切割后的一切NURBS曲面，且网格对曲面及边界拟合精确，满足有限元分析的要求，尺寸可控，生成网格平滑，无非凸面片，计算速度快。