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第五章 参数化实体特征造型技术.docx
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第五章 实体和参数化特征造型技术
几何造型技术是一种研究在计算机中,如何表达物体模型形状的技术。它从
诞生到现在,仅仅经历了三十多年的发展历史,由于几何造型技术研究的迅速发
展和计算机硬件性能的大幅度提高,已经出现了许多以几何造型作为核心的实用
化系统,在航空航天、汽车、造船、机械、建筑和电子等行业得到了广泛的应用。
在几何造型系统中,描述物体的三维模型有三种,即线框模型、表面模型和
实体模型。几何造型的任务是将现实世界中真实存在的物体及其属性转化为计算
机所能接受和表达的信息,存储在计算机内,建立起物体的数字模型,为产品设
计、分析、制造、仿真、装配、管理等生产过程提供有关产品的几何信息和特征
信息。
几何造型的基本过程如图 5-1 所示:
现
实
物
体
抽
象
模
型
信
息
模
型
内
部
模
抽
象
化
格
式
化
具
体
化
计
算
机
型
图 5-1 几何造型过程
本 章 将 主 要 介 绍 有 关 实 体 和 参 数 化 特 征 造 型 技 术 。
5.1 三维几何造型
5.1.1 线框造型
线框造型是利用形体的棱边和顶点表示物体几何形状的一种造型方法,由此方法所产生
的数字模型称为线框模型。
1.线框模型的数据结构
线框造型的数据结构为两张表结构。一张为顶点表,另一张为棱线表。
V
2
e
1
V
1
e
3
V
3
e
12
立方体
e
10
y
V
5
…
e
e
2
e
3
e e
10 11
e
e
6
1
12
e
8
o
x
z
V
7
e
7
V
8
V
V
2
V
3
V
4
V
5
V
6
V
8
V
7
图 5-2 立方体的线框模型图
图 5-3 立方体棱边和顶点的关系
表 5-1 线框模型的顶点表
坐标值
顶点
y
z
0
V1
V2
…
…
V7
V8
1
1
0
0
…
…
0
1
0
1
表 5-2 线框模型的棱线表
顶点号
棱线
e 1
e 2
2
3
e 3
3
4
…
…
…
3
…
…
7
…
e 10
e 11
e 12
4
8
1
5
2.线框模型的特点
线框模型的优点:
(1)数据结构简单、模型所需数据量小、处理时间短、建模方便、操作容易。
(2)线框模型包含了形体的三维数据,可以产生任意视图。
线框模型的缺点:
(1)线框模型易产生多义性
(a)
(b)
(c)
图 5-4 线框模型的多义性
(a)线框模型
(b)前后通孔 (c)左右通孔
(2)拓扑关系缺乏有效性
图 5-5 无意义的线框模型
(3)线框模型的信息不完整
线框模型中尚未
包含的轮廓信息
图 5-6 缺少轮廓信息的线框模型
5.1.2 曲面造型
曲面造型是在线框造型的基础上增加面的信息,利用平面和曲面来表示形体的一种造型
方法,由曲面造型所构造的模型称为曲面模型。
1.曲面模型的数据结构
曲面模型的数据结构仍为表结构,除顶点表和棱线表外,还定义了构成三维实体的各个
组成面的信息,即面表。
面
1
棱线
1,2,3,4
5,6,7,8
2,10,6,9
3,10,7,11
4,11,8,12
1,9,5,12
2
3
4
5
6
F
1
V
1
e
2
F
6
e
12
F
3
F
5
V
5
F
4
e
6
V
7
V
8
e
7
F
2
图 5-7 立方体的曲面模型
曲面造型方法:
(1)由曲线构造曲面。例如,由曲线通过拉伸、旋转、扫描得到曲面。
(2)由曲面派生曲面。例如,倒圆角曲面、偏移曲面、混合曲面、延伸曲面、修剪曲
面和拓扑连接曲面等。
2.曲面造型的特点
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