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细分曲面方法是近年来出现的一种新型的离散型造型技术方法,即为通过预先设定的细分规则运用到初始控制网格而产生曲线曲面的方法。细分曲面方法不仅具备B样条曲面的仿射不变性和局部支撑性等优点,还具有参数曲面所没有的任意拓扑性的优点。目前出现的细分模式种类很多,其中C-C细分模式是B样条的推广,C-C细分曲线易于与BURBS曲线相融合,能够更好的与数控加工相结合。本文以C-B样条为切入点,通过对C-B样条曲线曲面的分析研究,并成功的将C-B样条应用到C-C细分曲线曲面上,得出了基于C-B样条的C-C细分算法。同时在研究新算法的基础上采用自适应细分方法,从应用角度对细分曲线曲面的造型技术进行研究,提高了细分曲线曲面的造型能力。本文主要研究内容如下:
首先介绍细分曲面的现状、基本原理、特点和分类,重点讨论C-C细分模式、D-Sabin细分模式和Loop细分模式等的基本原理与算法。
然后在研究C-曲线的基础上,分析C-B样条曲线曲面的特性,如利用C—B样条曲线精确表述圆弧和椭圆弧等等。并将此结果推广到曲面上来,即用C-B样条曲面构造常见的工程曲面。然后把C-B样条的特性用于C-C细分曲面上,构造新的在奇异点处的细分算法,使得产生的细分曲面不仅能在C-B样条范围内可调,而且还可以在标准的C-C细分曲面和初始控制网格之间进行任意调整。
最后考虑自适应细分方法对曲线曲面网格连续性的影响,对基于曲面片的自适应方法进行研究。根据定义的自适应细分准则,把不同的细分准则分别应用到C-C细分模式和C-B样条的C-C细分模式中,得到各自的自适应新算法。解决了在细分过程中过分细化的问题,并且得到的极限曲面同原算法一样,都是光滑曲面。