B样条曲面建模新方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101908235A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CNCN101908235101908235A(43)申请公布日2010.12.08(21)申请号201010206243.2(22)申请日2010.06.23(71)申请人苏州科技学院地址215011江苏省苏州市滨河路1701号(72)发明人李涛(51)Int.Cl.G06T17/40(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称B样条曲面建模新方法(57)摘要本发明B样条曲面建模新方法涉及CAD领域一种新的自由曲面造型方法，用户只要交互设计两族截面线采样点，便可自动生成一张光滑的B样条插值曲面。首先用向心参数化方法计算各条截面线采样点的初始参数，然后重新计算各条截面线的参数并对采样点参数作规范化处理，用平均法计算每条截面线的节点矢量，再根据Schoenberg-Whitney条件统一各条同向截面线的节点矢量。基于能量法计算插值B样条曲线，分别对两族B样条截面线放样，得到两张单向蒙皮曲面，再构造一张插值截面线公共点的张量积曲面，三张曲面的布尔和即为所求的双向蒙皮曲面。本发明构造的B样条曲面控制顶点数量少，曲面光顺性好，可以插值两个方向的采样点，能够满足较高的曲面造型需求。CN1098235ACN101908235ACCNN110190823501908241A权利要求书1/1页1.一种插值两个参数方向截面线采样点的B样条曲面建模新方法，其特征在于通过对两族截面线采样点先统一节点矢量后插值，使得蒙皮曲面的控制顶点数尽量少，且曲面光顺性好。包括以下步骤：步骤1：先对数据作预处理，使其满足相容性约束；步骤2：分别计算每条截面线采样点的参数；步骤3：统一各条B样条截面曲线的公共节点矢量；步骤4：反求由公共节点矢量定义的插值B样条曲线；步骤5：构造两张单向蒙皮B样条曲面和插值两族截面线公共点的B样条曲面；步骤6：构造布尔和曲面。2.根据权利要求1所述的B样条曲面建模新方法，其特征在于，当步骤1中输入数据不满足相容性约束时，通过构造局部逼近曲线并计算两条曲线的最近点估算两条异族截面线的公共点。3.根据权利要求1所述的B样条曲面建模新方法，其特征在于，当步骤2中计算每条截面线采样点的参数时，先用累加弦长或向心参数化方法计算参数初始值，再找出两族截面线的公共点及其参数值，用平均法统一两族截面线的参数，然后重新规范化各参数，使公共点的参数与相应截面线参数吻合，其它截面线采样点的参数也相对公共点的参数“均匀”分布。4.根据权利要求1所述的B样条曲面建模新方法，其特征在于，当步骤3以U向为例统一各截面线节点矢量时，先用采样点数最多的截面线参数计算初始节点矢量U0，再通过对每条截面线的采样点参数验证Schoenberg-Whitney条件，构造新的节点矢量U1，然后用同样的方法合并各条V向截面线对应的曲面参数，得到最终的U向节点矢量U。上述方法对V向同样成立。5.根据权利要求1所述的B样条曲面建模新方法，其特征在于，当步骤4、步骤5反求插值曲线和进行曲面放样时，一般需要引入能量约束，以保证方程组解的唯一性和曲面的光顺性。6.根据权利要求1、4所述的B样条曲面建模新方法，其特征在于，当步骤6构造布尔和曲面时，三张曲面的节点矢量是统一的，双向蒙皮B样条曲面的控制顶点可以直接由三张B样条插值曲面的控制顶点作布尔和运算得到。2CCNN110190823501908241A说明书1/4页B样条曲面建模新方法技术领域[0001]本发明涉及CAD领域一种插值两个参数方向上多条截面线采样点的B样条曲面双向蒙皮建模新方法。背景技术[0002]B样条曲面是一种最常用的自由曲面表达方式。目前，关于B样条曲面的几何建模大多采用单向蒙皮的方法，即沿着一个参数方向设计截面线，然后通过放样得到蒙皮曲面。单向蒙皮虽然可以满足一定的造型需求，但是得到的曲面只能插值单方向上的数据，不能满足更高的造型需求，如在多边形网格孔洞修补过程中，有时需要构造一个插值四条边界线采样点的曲面，同时还要求插值曲面与周围网格的光滑连接，参见文献“有限元网格的孔洞修补算法研究”(陈文亮，张胜，金修宝，计算机学报，2006，28(6)：1068～1071)。因此，建模时往往需要从两个参数方向上控制曲面的形状。文献“NURBS双向蒙皮造型方法的研究与实现”(张乐年，周来水，周儒荣，软件学报，1997，8(6)：470～474)提出了NURBS曲面双向蒙皮造型方法，采用先构造B样条截面线后统一节点矢量的方法，可以插值四条给定边界，但是由于各条截面线采样点的个数不一定相等，分布也可能不均匀，因此各条截面线的节点矢量一般互不相同，简单的节点合并会使蒙皮曲面控制顶点的数量急剧膨胀，曲面的光顺性也难