自由形態(tài)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格設(shè)計(jì)技術(shù)

自由形態(tài)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格設(shè)計(jì)技術(shù)羅堯治浙江大學(xué)空間結(jié)構(gòu)研究中心第十四屆全國(guó)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會(huì)2004公曉鶯空間結(jié)構(gòu)曲面生成與網(wǎng)格劃分技術(shù)研究2005張

浩空間結(jié)構(gòu)曲面造型算法及程序?qū)崿F(xiàn)2006岑培超空間結(jié)構(gòu)參數(shù)曲面描述及網(wǎng)格劃分算法2009李

娜空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)幾何形態(tài)研究與實(shí)現(xiàn)2014丁

慧自由形態(tài)空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格設(shè)計(jì)方法研究與實(shí)現(xiàn)已有的研究工作空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)幾何造型規(guī)則形態(tài)自由形態(tài)

自由形態(tài)空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)是指結(jié)構(gòu)整體幾何形態(tài)不能用解析函數(shù)精確表達(dá)或擬合，而能以自由方式變化的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。自由形態(tài)空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)定義計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)基于實(shí)物模型的設(shè)計(jì)基于力學(xué)原理的設(shè)計(jì)仿生設(shè)計(jì)……幾何造型設(shè)計(jì)網(wǎng)格生成網(wǎng)格優(yōu)化調(diào)整網(wǎng)格模型曲面點(diǎn)云自由形態(tài)空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程映射法波前推進(jìn)法鋪砌法Delaunay法細(xì)分法四叉/八叉樹法……曲面點(diǎn)云幾何造型設(shè)計(jì)網(wǎng)格生成網(wǎng)格優(yōu)化調(diào)整網(wǎng)格模型自由形態(tài)空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程幾何優(yōu)化基于結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化綜合優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)方法幾何造型設(shè)計(jì)網(wǎng)格生成網(wǎng)格優(yōu)化調(diào)整網(wǎng)格模型自由形態(tài)空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程陽光谷網(wǎng)格優(yōu)化過程（李承銘.土木工程學(xué)報(bào).2011）網(wǎng)格設(shè)計(jì)網(wǎng)格設(shè)計(jì)任務(wù)：（1）確定網(wǎng)格形狀；（2）選擇合適的方法生成網(wǎng)格；（3）根據(jù)需要，對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行優(yōu)化；（4）結(jié)合約束條件調(diào)整網(wǎng)格。幾何造型設(shè)計(jì)網(wǎng)格生成網(wǎng)格優(yōu)化調(diào)整網(wǎng)格模型自由形態(tài)空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程自由形態(tài)網(wǎng)格設(shè)計(jì)曲面網(wǎng)格設(shè)計(jì)點(diǎn)云網(wǎng)格設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單自由曲面網(wǎng)格生成復(fù)雜自由曲面網(wǎng)格生成點(diǎn)云網(wǎng)格生成點(diǎn)云網(wǎng)格優(yōu)化調(diào)整自由形態(tài)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格設(shè)計(jì)自由形態(tài)網(wǎng)格設(shè)計(jì)曲面網(wǎng)格設(shè)計(jì)點(diǎn)云網(wǎng)格設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單自由曲面網(wǎng)格生成復(fù)雜自由曲面網(wǎng)格生成點(diǎn)云網(wǎng)格生成點(diǎn)云網(wǎng)格優(yōu)化調(diào)整自由形態(tài)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單自由曲面是指單片的，未經(jīng)裁剪等附加操作的B樣條曲面。簡(jiǎn)單自由曲面網(wǎng)格生成等參線:B樣條曲面的u(或w)參數(shù)取常數(shù)，曲面的另一個(gè)參數(shù)在其定義域內(nèi)連續(xù)變化，在曲面上掃描出的一條曲線。等參線分割法曲面提取等參線等參線分割連接節(jié)點(diǎn)空間網(wǎng)格簡(jiǎn)單自由曲面網(wǎng)格生成基本原理：利用B樣條曲面的張量積特性，通過提取等參線，將二維的曲面網(wǎng)格劃分問題，降為一維的曲線分割問題。等參線分割法割線法求解，收斂標(biāo)準(zhǔn)：等分弦長(zhǎng)簡(jiǎn)單自由曲面網(wǎng)格生成四邊形邊界三角形邊界圓形邊界旋轉(zhuǎn)型普通型簡(jiǎn)單自由曲面網(wǎng)格生成四邊形邊界曲面

簡(jiǎn)單自由曲面網(wǎng)格生成四邊形邊界曲面四邊形網(wǎng)格轉(zhuǎn)化為三角形網(wǎng)格:連接對(duì)角線，連接方式有三種，對(duì)角線全部向左傾斜、對(duì)角線全部向右傾斜以及選擇較優(yōu)方向傾斜。簡(jiǎn)單自由曲面網(wǎng)格生成四邊形邊界曲面簡(jiǎn)單自由曲面網(wǎng)格生成三角形梳邊界曲思面1“縮則格”搖式網(wǎng)格的劃分模式2三向糖網(wǎng)格烏劃分模式簡(jiǎn)單自由曲桃面網(wǎng)格底生成三角皂形邊犬界曲風(fēng)面簡(jiǎn)單自由曲桂面網(wǎng)格快生成圓形滲邊界宋曲面肋環(huán)型簡(jiǎn)單自由獸曲面腥網(wǎng)格暢生成施威德我勒型、齡聯(lián)方型簡(jiǎn)單自由曲重面網(wǎng)格敬生成施威德丑勒網(wǎng)格聯(lián)方網(wǎng)記格凱威特他型凱威特乎型網(wǎng)格巖生成：先將柏曲面平甚均分割為三角捐形面蟲片，按照三僻角形邊錢界曲面嬸中的三電向網(wǎng)格面生成方覽法劃分三角掃形網(wǎng)徒格。簡(jiǎn)單自由曲序面網(wǎng)格律生成圓形爐邊界蛛曲面簡(jiǎn)單自由組曲面準(zhǔn)網(wǎng)格茅生成聯(lián)方型鴉網(wǎng)格肋環(huán)型閘網(wǎng)格凱威窯特型槳網(wǎng)格桿件膨長(zhǎng)度鹿指標(biāo)形狀殖質(zhì)量已指標(biāo)三角茫形的瓦形狀累質(zhì)量持系數(shù)四邊形休的形狀迫質(zhì)量系亦數(shù)簡(jiǎn)單自由曲附面網(wǎng)格著生成網(wǎng)格評(píng)價(jià)指標(biāo)簡(jiǎn)單自由獅曲面賀網(wǎng)格效生成映射斧法生勞成的絡(luò)網(wǎng)格等參線候分割法井生成的保網(wǎng)格曲面網(wǎng)格單元數(shù)量SL/m/m曲面Ⅰ映射法15550.7090.2706059.83.8971.6780.221等參線分割法15550.8970.2006104.93.9261.2760.577曲面Ⅱ映射法16050.7160.1733961.12.4680.7960.305等參線分割法7020.9100.0822457.03.5000.6250.486簡(jiǎn)單自由揉曲面喂網(wǎng)格序生成網(wǎng)格質(zhì)棟量比較自由形陵態(tài)網(wǎng)格襲設(shè)計(jì)曲面趟網(wǎng)格拍設(shè)計(jì)點(diǎn)云網(wǎng)錯(cuò)格設(shè)列計(jì)簡(jiǎn)單哲自由伯曲面瓜網(wǎng)格餐生成復(fù)雜嫌自由充曲面奔網(wǎng)格巴生成點(diǎn)云網(wǎng)吉格生傻成點(diǎn)云網(wǎng)格衛(wèi)優(yōu)化調(diào)應(yīng)整自由形馳態(tài)結(jié)構(gòu)鐮網(wǎng)格設(shè)薪計(jì)實(shí)際工族程應(yīng)用箭中遇到測(cè)的很多戶自由曲補(bǔ)面網(wǎng)格咸結(jié)構(gòu)無啞法歸入著簡(jiǎn)單自嗓由曲面愉的任一露類，它們有著更躺加復(fù)雜否的邊界渡形狀，交這一類興自由曲面番稱之辰為復(fù)雜邊翻界自由甩曲面。復(fù)雜邊玻界曲面疲生成的伙重要途賠徑是曲痕面裁剪。復(fù)雜邊界自贈(zèng)由曲面幸的網(wǎng)格呼生成相關(guān)定氧義復(fù)雜邊界自美由曲面譜的網(wǎng)格辣生成等參域鉗邊界三維空啄間邊界網(wǎng)格生欺成基本獸原理直接厲裁剪晃網(wǎng)格復(fù)雜邊界自紹由曲面毒的網(wǎng)格壓生成St捧ep媽1.在原始憲曲面生固成網(wǎng)格；St煙ep具2.求每根吐等參線與邊數(shù)界線的交點(diǎn)；St畜ep擋3.判斷每條等口參線兩覆個(gè)交點(diǎn)杜之間的烤網(wǎng)格數(shù)量寸；Ste綁p4.將每蜘條等肌參線欺兩交呆點(diǎn)之壺間的觀區(qū)段另等分;St提ep丸5.處理州兩條墊相鄰綿等參撇線間浮的邊界線疏；Ste認(rèn)p6.連接所有等掩分形成孟的節(jié)點(diǎn)生，生成釋網(wǎng)格。網(wǎng)格生繩成基本或原理復(fù)雜邊界自虧由曲面脊的網(wǎng)格刃生成網(wǎng)格護(hù)生成判算法貴優(yōu)化曲面分汗塊目的：在網(wǎng)格劃分過程中稅保留曲面聲特征。方式：只在平行木于等精參線膚的方誓向進(jìn)悶行，商以所返有裁盤剪線拒的端木點(diǎn)對(duì)繳應(yīng)的例等參父線為盡分割而線。復(fù)雜邊界斷自由婚曲面北的網(wǎng)學(xué)格生眠成網(wǎng)格生春成基本泊原理相切鏟處理為使交妨點(diǎn)之間慢的曲蜂面和紅空洞依然滿桐足間隔出肝現(xiàn)的規(guī)律賤，當(dāng)衡等參淋線與溪裁剪政線相餅切時(shí)老，增笑加虛擬交拴點(diǎn)。等參線與爆裁剪線商的兩個(gè)普交點(diǎn)距狗離很近揉不足一薦格時(shí)，也按相切允處理搞。復(fù)雜邊界自緊由曲面扔的網(wǎng)格紋生成極小單掀元?dú)w并當(dāng)邊線與等返參線戰(zhàn)距離咬過近裝，幾或乎相拋切時(shí)夏，會(huì)候?qū)е聣ㄐ〗窍攵鹊尼t(yī)畸形爺網(wǎng)格和，需檔要將再這些橋狹長(zhǎng)哪的網(wǎng)蔬格與偵相鄰渾網(wǎng)格因單元終合并濾。網(wǎng)格坊生成袖算法吃優(yōu)化復(fù)雜邊界自媽由曲面松的網(wǎng)格必生成算法流濕程復(fù)雜邊界自哥由曲面攪的網(wǎng)格喪生成復(fù)雜邊界自樂由曲面畏的網(wǎng)格猛生成復(fù)雜邊界踩自由爽曲面朋的網(wǎng)遍格生叨成復(fù)雜邊界視自由概曲面幻玉的網(wǎng)點(diǎn)格生丈成復(fù)雜邊界運(yùn)自由伯曲面殺的網(wǎng)狹格生使成復(fù)雜邊界自活由曲面貍的網(wǎng)格歲生成神木少年宮復(fù)雜邊界自懼由曲面腔的網(wǎng)格氣生成自由穴形態(tài)甚網(wǎng)格鏈設(shè)計(jì)曲面隆網(wǎng)格呈設(shè)計(jì)點(diǎn)云網(wǎng)格隨設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單自碑由曲面羽網(wǎng)格生蘿成復(fù)雜自吃由曲面洋網(wǎng)格生漫成點(diǎn)云網(wǎng)毀格生羅成點(diǎn)云網(wǎng)社格優(yōu)瀉化調(diào)王整自由漲形態(tài)膽結(jié)構(gòu)防網(wǎng)格則設(shè)計(jì)基于實(shí)濟(jì)物的設(shè)庸計(jì)是自懸由形態(tài)你空間網(wǎng)駁格結(jié)構(gòu)余幾何造構(gòu)型設(shè)計(jì)木的一個(gè)悔重要途墾徑，該卵類設(shè)計(jì)嬸方法必皮不可少尊的一個(gè)奪環(huán)節(jié)是貫采集實(shí)欣物的外毯形信息攀，通過蝴三維掃描得饑到一系列炎實(shí)物表鴉面的坐屑標(biāo)點(diǎn)（蘋即點(diǎn)云）。面向3D掃描闊點(diǎn)云懂的網(wǎng)雜格生男成點(diǎn)云曲面網(wǎng)格逆向刑工程實(shí)物3D掃描1）精減數(shù)據(jù)，剔嘉除雜和點(diǎn)與士噪點(diǎn)；2）對(duì)多視圖釣掃描的點(diǎn)云進(jìn)行描拼合宵處理優(yōu)等。采用與Sh悄in蝕in銷g必3D三維掃武描儀配顆套的掃陳描軟件旦。運(yùn)用AF茂T方法熔，將稀點(diǎn)云漁作為亦剖分叼對(duì)象疏，進(jìn)寫行網(wǎng)牲格生嚴(yán)成。買對(duì)原猴方法溫進(jìn)行烘改進(jìn)年，建獅立能估適應(yīng)棕非連都續(xù)的襪點(diǎn)云襲數(shù)據(jù)借的網(wǎng)暖格生中成方晶法。設(shè)計(jì)紡思路面向3D掃描屬點(diǎn)云嫌的網(wǎng)朋格生狼成點(diǎn)云邊苦界搜索點(diǎn)C：R鄰域潤(rùn)的坐僻標(biāo)形急心點(diǎn)點(diǎn)P：當(dāng)冊(cè)前已嬸知邊甘界點(diǎn)R鄰域：半徑取裙平均點(diǎn)蘭距的m倍面向3D掃描點(diǎn)伍云的網(wǎng)塞格生成搜索盒空間制分割今，建浸立數(shù)出據(jù)點(diǎn)瞇之間的幾何良拓?fù)?空間位互置)關(guān)系。面向3D掃描搖點(diǎn)云在的網(wǎng)龍格生難成波前胞推進(jìn)供法AF幻玉T面向3D掃描點(diǎn)巾云的網(wǎng)叔格生成前沿推評(píng)進(jìn)方法123456當(dāng)前前沿鄰居狀態(tài)三角形閉合四邊形閉合推進(jìn)后圖形面向3D掃描棟點(diǎn)云予的網(wǎng)革格生啞成1

2

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新節(jié)點(diǎn)攔生成面向3D掃描決點(diǎn)云秤的網(wǎng)串格生掏成1

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新節(jié)點(diǎn)嗽生成面向3D掃描因點(diǎn)云正的網(wǎng)霞格生廊成最優(yōu)紗點(diǎn)的擺搜索范圍努：正面錦積準(zhǔn)往則面向3D掃描盆點(diǎn)云師的網(wǎng)晝格生靈成新節(jié)辰點(diǎn)生月成1

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面向3D掃描悶點(diǎn)云蹲的網(wǎng)貢格生嫌成1

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3

新節(jié)毛點(diǎn)生爽成面向3D掃描些點(diǎn)云隙的網(wǎng)伍格生惕成質(zhì)量憐系數(shù)形狀長(zhǎng)度相交榜判斷壟準(zhǔn)則面向3D掃描曲點(diǎn)云期的網(wǎng)窄格生陶成網(wǎng)格生搶成流程點(diǎn)云分裝點(diǎn)云邊界搜索離散邊界根據(jù)前沿鄰居情況，推進(jìn)前沿更新活躍前沿庫有新的活躍前沿產(chǎn)生結(jié)束是否面向3D掃描面點(diǎn)云剖的網(wǎng)縮慧格生收成面向3D掃描賤點(diǎn)云窗的網(wǎng)悼格生么成面向3D掃描命點(diǎn)云結(jié)的網(wǎng)凝格生協(xié)成面向3D掃描點(diǎn)尋云的網(wǎng)蛙格生成面向3D掃描點(diǎn)域云的網(wǎng)資格生成自由形羞態(tài)網(wǎng)格柱設(shè)計(jì)曲面網(wǎng)盞格設(shè)計(jì)點(diǎn)云網(wǎng)格楚設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單自裳由曲面抱網(wǎng)格生堡成復(fù)雜祖自由景曲面梅網(wǎng)格粱生成點(diǎn)云網(wǎng)格擺生成點(diǎn)云網(wǎng)船格優(yōu)漢化調(diào)借整自由形框態(tài)結(jié)構(gòu)弦網(wǎng)格設(shè)陳計(jì)1）直躁接采用AF稠T法在檢點(diǎn)云確上生進(jìn)成的緣瑞網(wǎng)格熱，在遲形狀楚和均部勻性凍方面寇還不咽是很士理想侮，仍廢有優(yōu)驚化的凍空間。2）在實(shí)際碎應(yīng)用梁中，戚網(wǎng)格次設(shè)計(jì)匹的過得程經(jīng)組常需腎要處股理一獄些內(nèi)磁部約乏束條棋件。面向3D掃描點(diǎn)鍬云的網(wǎng)膊格優(yōu)化臣與調(diào)整面向3D掃描點(diǎn)揭云的網(wǎng)矩格優(yōu)化原與調(diào)整網(wǎng)格母的優(yōu)愛化優(yōu)化告方法De部la爐un猜ay優(yōu)化Lap僵lac廈ian優(yōu)化最小從內(nèi)角氏最大距準(zhǔn)則優(yōu)化幾塌何拓?fù)淦骄箘t網(wǎng)格光胞順優(yōu)化面向3D掃描點(diǎn)假云的網(wǎng)墓格優(yōu)化另與調(diào)整=0.0賭75=0