第七章三维产品建模技术.pptVIP

7 三维产品建模技术 7.1 三维几何造型技术 7.2 特征建模技术 7.1 三维几何造型技术 2）.几何造型系统的发展历程 20世纪60年代初，出现了以Sketch-pad为代表的人机交互的二维图形设计系统。 20世纪60年代末，开始研究线框模型。 20世纪70年代，曲面模型。 20世纪80年代，实体造型 3）.三维几何造型的应用 可建立零部件的三维数字化模型（装配检查、干涉、二维工程图的自动生成） 分析计算方面，可进行物体的物理特性计算（体积、重量、转动惯量、面积等计算） 模拟仿真方面，利用三维几何进行运动学分析、动力学分析、虚拟装配等 加工制造方面，数控自动编程及加工过程仿真 2.形体在计算机内部的表示 1)几何信息和拓扑信息 几何信息是构成形体的各几何元素在欧式空间中的位置和大小，通常用三维直角坐标系来表示各种数据信息。 拓扑信息是指构成形体的几何元素的数量，以及它们之间的相互关系的信息。 2）形体的定义 顶点-边-环-面-壳-体 线框模型特点： 1）结构简单、易于实现、占用内存少、对硬件要求低。 2）线框模型直观性好、建立模型时操作简单灵活。 3）处理速度快 4）由于有了形体的三维数据，可方便产生任意视图。 5）线框模型有二义性。 6）线框模型信息不完整 2） 表面模型 优点：能够进行消隐、着色等应用，还常用于构造复杂的曲面物体。 缺点： 在该模型中，只有一张张面的信息，物体究竟存在于表面的哪一侧，并没有给出明确的定义，无法计算和分析物体的整体性质，如物体的表面积、体积、重心等，也不能将这个物体作为一个整体去考察它与其它物体相互关联的性质，如是否相交等 3） 实体模型 分解表示是将形体按某种规则分解为小的、更易于描述的部分，每一小部分又可分为更小的部分，这种分解过程直至每一小部分都能够直接描述为止。 根据基本单元的不同形状，常用四叉树、八叉树和多叉树等表示方法。 四叉树法表示形体的过程是这样的，首先对形体定义一个外接正方形，再把它分解成四个子正方形，并对正方形依次编号为1，2，3，4。如果子正方形单元已经一致，即为满（该正方形充满形体）或为空（没有形体在其中），则该子正方形可停止分解；否则，需要对该正方形作进一步分解，再一分为四个子正方形。在四叉树中，非叶结点的每个结点都有四个分支。 八叉树建立过程 八叉树的根节点对应整个物体空间 如果它完全被物体占据，将该节点标记为F(Full)，算法结束； 如果它内部没有物体，将该节点标记为E(Empty)，算法结束； 如果它被物体部分占据，将该节点标记为P(Partial)，并将它分割成8个子立方体，对每一个子立方体进行同样的处理。 构造表示法（构造立体几何法） 构造表示是通过对体素定义运算而得到新的形体的一种表示方法。 有时又称为构造实体几何表示法(CSG：Constructive Solid Geometry) 构造实体几何表示法的体素可以是立方体、圆柱、圆锥等，也可以是半空间，其运算为变换或正则集合运算的并、交、差。 构造表示的优点 便于用户输入形体，在CAD/CAM系统中，通常作为辅助表示方法。 数据结构简单，信息量小； 不会产生二义性； 能够表示的实体范围较大，体素种类越多，则能够构造出的实体越复杂； 边 界 表 示 法 边界表示(Boundary Representation)也称为BR表示或B-Rep表示法 实体的边界通常是由面的并集来表示 每个面由它所在的曲面的定义加上其边界来表示 面的边界是边的并集 边是由点来表示的 边界表示的一个重要特点是在该表示法中，描述形体的信息包括： 几何信息（Geometry） 拓扑信息（Topology） 边界表示模型是一种采用描述形体表面的方法来描述的几何表示模型。一个形体一般可以通过其边界拆成一些有界的“面”或“小片”的子集来表示，而每一个面又可以通过其边界的边和顶点来表示。若面的表示无二义性，则其边界表示模型也无二义性，但通常不一定只有唯一的表示。 形状特征模型 形状特征是描述零件或产品的最主要的特征，主要包括几何信息、拓扑信息 主特征用来构造零件的基本几何形体 根据特征形状复杂程度分为简单主特征和宏特征 圆孔 锥孔 平键槽 弧形槽 T形槽 挡圈槽 形状特征 主特征 辅特征 简单主特征 宏特征 简单辅特征 复制特征 组合特征 圆柱体 圆锥体 长方体 轮毂 轮幅 盘 孔 螺纹 槽 花键 周向均布孔 阵列孔 轮缘 同轴孔 中心孔 圆柱齿轮轮缘 V 带轮轮缘 零件形状特征的分类 7.2 特征建模技术 形状特征模型 形状特征是描述零件或产品的最主要的特征，主要包括几何信息、拓扑信息