[發(fā)明專利]基于線框的曲面體三維邊界表示模型重建方法及其裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810040612.8
• 申請日: 2008-07-16
• 公開（公告）號: CN101320486A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發(fā)明（設計）人: 顧永明;宦紅倫
• 申請（專利權(quán)）人: 永凱軟件技術(shù)（上海）有限公司
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20;G06T17/40
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 王敏杰

技術(shù)領域：

本發(fā)明涉及一種基于線框的曲面體三維邊界表示(BoudaryRepresentation。以下簡稱B-rep)模型重建方法及其裝置。

技術(shù)背景：

在計算機輔助設計與制造(CAD/CAM)領域，先后出現(xiàn)了基于二維平面、基于三維形體的CAD繪圖或造型系統(tǒng)，如CADAM，AutoCAD，CATIA，Pro/E，UG等。而最早出現(xiàn)的三維造型系統(tǒng)就是二十世紀六、七十年代的線框模型系統(tǒng)，線框作為簡單的三維造型，能表達基本的幾何信息和一定的幾何數(shù)據(jù)拓撲關系。二十世紀七、八十年代，隨著計算機技術(shù)的大跨步前進，CAD/CAM技術(shù)也有了較大發(fā)展，先后出現(xiàn)了B-rep模型和實體模型等造型技術(shù)，更多地表達了零件的其他特性，也給設計帶來了驚人的方便性。另一方面，隨著計算機技術(shù)與人工智能的結(jié)合發(fā)展，智能CAD/CAM系統(tǒng)尤其基于草圖的智能CAD/CAM也將在工業(yè)領域越來越多地得到推廣和應用，如何將草圖設計快速轉(zhuǎn)換成理想的三維形體，也將成為CAD/CAM一個重要的研究領域。無論時當前還是將來的CAD/CAM系統(tǒng)，基于線框的曲面體B-rep模型重建，都是非常重要的研究課題。基于線框的B-rep模型重建的一個主要方法，就是從線框中提取數(shù)據(jù)的幾何信息和拓撲信息，自動轉(zhuǎn)化為B-rep模型。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于線框的曲面體B-rep模型重建方法，主要解決了基于曲面體的線框模型，如何生成空間表面，如何生成空間面環(huán)，如何生成空間面片以及如何生成最終的B-rep模型等問題，實現(xiàn)線框模型向B-rep模型的高精度轉(zhuǎn)換。

基于線框的曲面體三維邊界表示(Boudary?Representation。以下簡稱B-rep)模型重建方法，具體技術(shù)法案它包括如下步驟：

①客戶端輸入曲面體的線框模型；

②服務器端根據(jù)輸入的線框模型，采用三點法生成平面，并利用相鄰空間邊以及模式識別的方法生成空間自然曲面；

②服務器端對相交曲面求交線，生成高次曲線邊；

④服務器端將前述空間邊(無向)分開為兩條方向相反的有向邊，計算每條有向邊與其前向鄰邊的夾角，得到每條有向邊的極左鄰邊；

⑤服務器端對表面進行劃分，即根據(jù)當前有向邊查找其極左鄰邊，并將最終所形成的面環(huán)添加到面環(huán)表；

⑥服務器端判斷每個表面上的每個面環(huán)的方向，即根據(jù)面環(huán)所在多邊形的凸凹性質(zhì)或包含不同空間邊而采用相應策略確定面環(huán)是順時針還是逆時針方向；

⑦服務器端根據(jù)每個表面上的面環(huán)的方向和大小，判斷同一表面上不同面環(huán)間的位置關系，得到面環(huán)關系表；

⑧服務器端根據(jù)同一表面上不同面環(huán)的位置關系，確定面環(huán)與面環(huán)之間是否生成面片，得到空間面片表；

⑨服務器段對所有面片進行處理，按照通過有向邊查找鄰面的方法從所有面片中提取若干封閉面序列(即面片的集合)，將這些封閉面序列組合起來，刪除冗余的面片，最終得到目標形體的B-rep模型。

所述的基于線框的曲面體B-rep模型重建方法，是基于以下裝置實現(xiàn)的，其特征在于：包括進行輸入曲面線框文件的客戶端、對線框文件進行B-rep曲面體線框模型重建的服務器和將線框文件從客戶端輸送到服務器端的網(wǎng)絡總線。

步驟①中所述的線框模型，包括空間頂點表和空間邊表以及其關聯(lián)結(jié)構(gòu)。

步驟②中所述的三點法生成平面，為服務器端利用相鄰接的兩條空間直線邊的三個端點生成空間平面，再利用曲線上的三點生成空間二次曲線邊的支撐平面并加入表面表。

步驟②中所述利用相鄰空間邊以及模式識別的方法生成空間自然曲面，包括：a.服務器檢測相鄰的且不在同一平面上的直線邊和曲線邊生成相應的曲面或b.服務器檢測相鄰的且不在同一平面上的兩條圓弧或兩個整圓生成相應的曲面。

所述步驟③中的相交曲面，是通過服務器端檢測是否有空間頂點同時落在兩個曲面上判別兩個曲面是否相交的：有相交點為相交曲面；否則，為不相交曲面。

所述步驟③中的生成高次曲線，是將交線作劃分從而生成高次曲線邊。

所述步驟④中計算每條有向邊的極左鄰邊的夾角，是通過表面法矢和右手螺旋法則來計算的。

所述步驟⑤中服務器端對表面進行劃分，即提取面環(huán)，具體是通過以下步驟完成的：服務器端遍歷每個表面，對表面上的有向邊遞歸查找極左鄰邊形成一條有向路徑，當路徑的終點與起始有向邊的起點重合時，刪除橋邊或直接從路徑中提取封閉的面環(huán)。