基于NURBS的船体曲面切割和排板技术的探讨

船体曲线和曲面的分割与曲面排板是船舶计算机辅助设计与制造中的一项关键技术。本文使用一种新的算法实现了船体NURBS曲面的切割以及外板曲面的生成,并对某集装箱船的船体曲面和船体某外板曲面进行了计算,验证了该算法的正确性和可行性。     

一个基于NURBS的船型设计系统

介绍了一个以AutoCAD、AutoSurf为软件平台、基于NURBS方法的船型设计系统。该系统采用曲面模型，用NURBS曲线／曲面实现船型曲面的定义。系统包括船型数据输入、船型曲线／曲面的生成与编辑、光顺性检查、静力学性能计算以及生成光照效果图等。     

利用测地线生成消声瓦几何边线的方法研究

利用潜艇外形曲面型值点阵构造双三次准均匀B样条曲面的插值函数，再利用测地线微分方程进行测地线的数值求解，生成艇体曲面上任意点任意方向上一定弧长的测地线，用于绘制艇体曲面上消声瓦敷设后的三维边界曲线。对以上消声瓦三维边界曲线的几何生成方法进行了理论探讨，并利用MATLAB编程作为计算内核和图形输出，进行了初步实现和验证。     

基于形状参数的球艏参数化设计

对球艏曲面的参数化建模方法进行了系统研究,首先对球艏的纵向特征曲线和横截面曲线进行参数化建模,将曲线的生成问题看成是一个约束优化问题,目标函数反映了曲线的光顺性,形状参数集则构成问题的等式约束条件,设计变量为曲线的控制顶点坐标。对于球艏曲面的建模则采用改进曲面放样法,即在生成曲面的过程中考虑纵向曲线的光顺性,使得生成的曲面不仅插值通过各条球艏截面曲线,同时具有较好的光顺性。     

航道截面的生成方法与计算机绘制

给出了以航道测量点拟合航道曲面与平面求交生成航道截面曲线的方法，并用截面与航道测量区边界的交点来确定航道截面宽度区间，有效解决了航道截面生成和截面图绘制的问题。     

确定船型的顶点生成算法的开发研究

当众多输入数据沿弦长跨距方向不均匀分布或当给定的开头很复杂时，很难获得描述实始开头的光顺光顺双人Ｂ样条的逆矩阵。为了解决这个难题，笔都提出用于生成Ｂ样条曲线或曲面顶点的图像表面扩展法（ＩＳＥ）。论述了这一方法的基本要领、收敛性和对其的验证，同时也 用此方法得到了Ｂ样条件曲线和曲面，与由现有的以逆矩阵法、伪逆矩阵法和弦长相似法为基础的其他方法得到的结果作出了比较。变采用图像表面扩展法生成了具有折角线     

消声瓦几何生成的二次开发

利用测地线进行消声瓦布置三维设计中各种特征曲线的生成。对测地线的生成途径进行了总结分析，并利用测地线几何性质给出了一种求测地线及消声瓦边界曲线的快捷算法。按照工程要求，提出了一种消声瓦在曲面上布置的整体规划方法，该方法将艇体各级纵向基准线作为消声瓦约束和排列的基础，并给出了通过求曲线在曲面上等距线的方法生成基准线。在通用AutoCAD及MDT平台上利用Visual LISP语言进行了二次开发和典型艇体验证，该方法满足工程应用要求。     

基于NURBS的船体曲面重构

面向船舶CAD、静力学计算、CAM和CFD等应用,文章以建立一个具有工程应用价值的船体曲面重构系统为宗旨,采用一种改进的蒙皮法,求解船体曲面造型的NURBS曲线、曲面的反算问题.其中,利用广义站改进了船体曲面的首尾控制网格;利用节点删除优化了相容性处理后的节点数目,为船体曲面的计算机重构提供了一种良好的方案.这对船体曲面面元的自动划分,CAM船体表面板格划分和CFD结构化计算网格的生成有着重要意义.     

消声瓦几何生成的测地线法

利用艇体外形曲面型值点阵,构造双三次准均匀B样条曲面的插值函数,再利用测地线微分方程进行测地线的数值求解,生成艇体曲面上任意点任意方向上一定弧长的测地线,用于绘制艇体曲面上消声瓦敷设后的三维边界曲线。对上述消声瓦三维边界曲线的几何生成方法进行了理论探讨,并利用M ATLAB语言进行了编程计算和图形输出。     

消声瓦几何生成及曲面规划

利用测地线进行消声瓦布置三维设计中各种特征曲线的生成。在测地线生成途径上进行了总结分析,并利用测地线几何性质给出了一种求测地线及消声瓦边界曲线的快捷算法。按照工程要求,提出了一种消声瓦在曲面上整体布置的规划方法,该方法将艇体纵向基准线及网格线作为消声瓦约束和排列的基础,并给出了通过求曲线在曲面上等距线的方法生成基准线;在通用几何造型平台上进行了典型艇体验证,该方法满足工程应用要求。     

大曲率帆形板水火弯板火路生成算法研究与实现

目前帆形板水火弯板工艺参数的确定是水火弯板研究的热点之一。在深入研究成形曲面与检测曲面之间差异的基础上提出大曲率帆形板水火弯板火路坐标参数生成方法,该方法将成形曲面与检测曲面在同一坐标系下进行对比,获取成形曲面特征曲线与检测曲面相应特征曲线的交点坐标;对于横向未成形,则交点坐标点的连线为下一步火路坐标,对于纵向未成形则布置在交点坐标附近。最后通过实验的方法验证了该方法的可行性,可望在帆形板水火弯板火路坐标预报中得到实际的应用。     

分形曲线的计算机生成

计算机分形学是用来描述具有自相似性曲线的一门新学科，这里讨论了集成软件中典型分形曲线和图案的计算机生成方法：Von Koch曲线，Peano曲线,Sierpinski三角型，Sierpinski地毯，Sierpinski海棉和Mandelbrot集；还介绍了D0L系统的原理和如何用这个系统构造简单植物树木形态以及有关程序的一些特点。     

基于Dijkstra算法的走刀步长计算方法

本文主要研究了B样条曲线曲面的基本性质以及曲面的构建,基于Dijkstra图论算法的走刀步长计算方法,在各个刀触点的生成中,具有等弓高误差以及变步长等特性,与传统走刀步长算法生成的刀具路径轨迹相比具有生成的刀具路径最短,刀触点最少等优点。使用MATLAB软件对以上理论进行了验证,也证明了算法的可行性。     

混流式水轮机叶片三维建模和曲面重构的综述

介绍了UG环境下混流式叶片三维几何造型和曲面重构的一般流程。前者采用UG软件中的三次NURBS曲线作为叶片曲面数字化的几何模型,由二维木模图得到转轮叶片的型值点,依据由点连线、由线成面、由面构体的实体建模方法,实现了混流式叶片的整体造型。后者是叶片逆向设计中的关键步骤,它指在通过数字化及数据处理后的混流式叶片的三维CAD模型重构中采用NURBS为基础的曲面重构方法,包括直接由点云构造曲面和通过点云构造曲线后再构造曲面。     

船型参数化建模

本文尝试地建立了船型参数化建模方法,即通过特征参数确定纵向特征曲线,应用优化方法生成站线,进而生成船体曲面.某船的改型实例表明了该建模方法的可行性.     

NURBS曲面与隐式曲面求交的计算机实现及应用

阐述了参数曲面与隐式曲面求交的算法原理，给出计算机实现方法及交点可能的分布示意图，将其应用于基于NURBS的船体曲面与任意平面的求交中，并针对船体曲面的特点指出应用过程中应注意的问题。     

基于FRIENDSHIP的球艏参数化实现方法

在分析球艏形状特征参数、特征曲线和曲面生成的基础上,介绍以Feature、Curve engine和Metasurface为特征机制的球艏参数化方法和实现过程。生成的曲面模型光顺、精度高,可满足工程的需要。     

自由曲面的数控自动编程

本文主要介绍华东船院研制的自由曲面计算机自动编程软件包，该软件以Ｂ样条曲面为基础具备数据输入，三维较显示，刀具轨迹计算及模拟，切削残留高度及刀具干涉计算，数控程序生成等功能，本系统用Ｔｕｒｂｏ Ｐａｓｃａｌ编写，可在ＩＢＭＰＣ微机上运行，因而特别适合于还不具备工作站的中小工厂使用。     

五轴联动数控铣床高效加工螺旋浆曲面

把微分几何中曲线与曲面之间的“切触”概念应用于复杂曲面的数控加工,提出用圆柱铣刀和圆锥盘铣刀的外圆在五坐标联动中加工三维自由曲面的最佳切触条件.文章的特色是利用曲线与曲面之间可以比曲面与曲面之间贴合得更紧密的特点,把微分几何里的曲线与曲面之间的“切触”概念应用于曲面数控加工.     

基于能量优化法的船型快速设计

为使船型设计不再局限于母型的束缚,能够根据设计参数快速生成光顺的船体曲面,基于对船体曲线特征的分析,给出了具体的船型设计参数,提出了利用能量优化方法,以船体曲线的曲率平方和最小为优化目标,求解基于NURBS表达的、光顺的船体型线的设计方法。该方法可以在插值点、导矢、曲率、面积及形心等相关约束下调整船体曲线的基本形状特征,保证船体曲面的光顺性,实现船体曲面的NURBS表达。通过对某一条船的设计,证明了该设计方法的可行性和实用性。