第 卷 第 期
年 月
广东工业大学学报
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖｏｌ Ｎｏ
Ｄｅｃｅｍｂｅｒ
收稿日期
基金项目 国家自然科学基金资助项目广东省教育部产学研结合项目Ｂ广州市科技计划项目
Ｚ Ｄ东莞市高等院校科研机构科技计划项目
作者简介 马登富男硕士研究生主要研究方向为机械 ＣＡＤ 技术
基 于 ＡＣＩＳ 平 台 的 变 形 造 型 技 术
马登富杨雪荣成思源张湘伟
广东工业大学 机电工程学院广东 广州
摘要 论述了变形造型技术的研究现状以及 ＡＣＩＳ 平台中变形造型模块的变形类型和变形参数并基于此平台开发
了变形造型的应用程序结果表明基于 ＡＣＩＳ 平台可便利地实现变形造型应用程序的开发
关键词 变形造型ＡＣＩＳ能量优化法载荷约束
中图分类号 ＴＰ文献标志码 Ａ文章编号
随着科学技术的发展变形造型已经成为计算
机辅助设计制造工程 ＣＡＤＣＡＭ ＣＡＥ计算机
图形学ＣＧ计算机辅助几何设计ＣＡＧＤ 等领域
的重要研究内容如何以直观灵活的操作方式实现
真实美观的形状调控已经成为变形方法进一步研
究的主要课题
目前变形造型方法大体上可以分为基于几何
的方法和基于物理的方法两大类
在基于几何的
方法的变形领域早在 年Ｂａｒｒ
率先将变形
思想引入到几何造型领域并模拟了力学中常见的
几种变形如拉伸扭转和弯曲等随后伯明翰大学
Ｓｅｄｅｒｂｅｒｇ 和 Ｐａｒｒｙ
提出了自由变形的方法在此基
础上人们又提出了扩展的自由变形和直接控制自由
变形此外还有借助参数曲线和曲面的变形方法基
于微分坐标的网格编辑 与 基 于 伸缩变 形 的 方法
等
基于物理的造型方 法 是 由 Ｔｅｒｚｏｐｏｕｌｏｓ 等
年首次引入到计算机图形学中的随后国外许
多学者对曲线曲面物理模型进行了更深入的研究
使得曲线曲面的物理造型技术趋于完善基于物理
的方法主要有能量优化法有限元法边界元法无
网格法质点 弹簧模型粒子模型模态分析Ｍｏ
ｄａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ法有限体积法以及 ＬＥＭ 方法 Ｌｏｎｇ
Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ等
曲线曲面的变形造型理论在 多年的研究过
程中取得了丰富的成果变形造型理论也逐渐被引
入到几何系统中如 ＵＧＣＡＴＩＡ 和 Ｐｒｏ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ 等
ＣＡＤ 软件中的变形功能大多是基于几何的方法开
发的基于物理的方法开发的软件十分有限美国
Ｓｐａｔｉａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 公司推出的三维几何造型引擎
ＡＣＩＳ 中的变形模块 ＤＳ Ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ Ｓｕｒｆａｃｅ ｃｏｍｐｏ
ｎｅｎｔ是基于能量优化策略方法开发的支持 Ｂ 样条
和 ＮＵＲＢＳ ＮｏｎＵｎｉｆｏｒｍ Ｒａｔｉｏｎａｌ ＢＳｐｌｉｎｅｓ即非均
匀有理 Ｂ 样条曲线曲面变形处理调用此模块的
变形函数可以实现对曲线曲面进行精确变形从而
获得理想的形状
变形造型是几何造型的一个新研究方向本文
拟论述 ＮＵＲＢＳ 表示方法和能量法变形造型的原理
并对基于 ＡＣＩＳ 平台的变形造型技术作出研究
ＮＵＲＢＳ 表示及能量优化法变形造
型原理
ＮＵＲＢＳ 表示
ＡＣＩＳ 组件中的曲线曲面采用 ＮＵＲＢＳ 方法表
示ＮＵＲＢＳ 方法为解析形状 即二次曲线弧与二次
曲面和自由曲面的精确表示与设计提供了一个公
共的数学形式它使得这两类形状信息能存储在一
个统一的数据库中通过操纵控制顶点权因子或节
点可以设计出各种形状的曲线曲面
ｋ 次 ＮＵＲＢＳ 曲线方程
可以表示为分段有理
多项式矢函数
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