实体建模的表示与实现 文档

《实体建模的表示与实现 文档》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、实体建模的表示与实现1实体建模表示方法常用的实体造型表示方法有扫描法、边界表示法、构造立体几何法、混合表示法等。无论那种方法，都要考虑下述的两个问题：①表示方法蕴涵信息的完整性，即它是否唯一地描述了现实生活中的三维物体；②表示方法能表达形体的覆盖率，即定义形体范围的大小。1.1扫描法将二维的封闭截面沿给定的轨迹平移或绕给定的轴线旋转而成的。图1-1扫描成型的实体1.2边界表示法通过描述形体的边界来表示一个形体。由于形体的边界是形体与周围环境的分界面，完整地定义了形体边界，也就唯一地定义了形体本身的。图1-2边界表示法的原理1.3构造立体几何法实

2、体几何构造法（CSG：constructivesolidgeometry）CSG法是一种用体素拼合构成物体的方法。它是目前最常见、最重要的方法之一。用CSG法表示一个物体可用二叉树的形式加以表达，如图1-3所示。9图1-4中CSG树的树叶分为两种，一种是基本体素，如长方体、圆柱等；另一种是体素作运动变换时的参数，如平移参数ΔX等。图中结点表示某种运算。有两类运算子，一类是运动运算子，如平移、旋转等；另一类是集合运算子，指并、交及差，分别用记号∪*、∩*、-*表示。 图1-3同一形体的不同CSG结构图1-4定义形体的CSG树CSG树中的每个子树都

3、代表部分体素的组合，树根代表最终拼合成的物体。CSG树可能是一颗不完全的二叉树，这取决于用户拼合物体时所设计的步骤。CSG树代表了CSG方法的数据结构，可以采用遍历算法进行拼合运算。CSG树无二义性，但并不唯一，它的定义域取决于所用体素以及所允许的几何变换和正则集合运算算子。若体素是正则集，只要体素叶子是合法的，正则集的性质就保证了任何CSG树都是合法的正则集。CSG表示的优点有：91)数据结构比较简单，数据量比较小，内部数据的管理比较容易。2)CSG表示可方便地转换成边界（Brep）表示。3)CSG方法表示的形体的形状，比较容易修改。CSG表

4、示的缺点有：1)对形体的表示受体素的种类和对体素操作种类的限制，也就是说，CSG方法表示形体的覆盖域有较大的局限性。2)对形体的局部操作不易实现，例如，不能对基本体素的交线倒圆角。3)由于形体的边界几何元素（点、边、面）是隐含地表示在CSG中，故显示与绘制CSG表示的形体需要较长的时间。1.4CSG与B-rep混合表示模型通过上面的介绍可知，上述实体构造方法各有优缺点：形体表示以特征表示和构造的实体几何表示（CSG）最为方便，但是从计算机对形体的管理和操作运算角度看，以边界表示（B-rep）最为实用。所以，近年来大型CAD系统都采用多种模型表示

5、的方法。图4-18所示为一混合模型的典型架构。CSG模型中只定义了它所表示物体的构造方式，它既不存储顶点、棱边、表面等物体有关的边界信息，也未显式定义三维点集与所表示物体在空间的一一对应关系，所以CSG树又被称为物体的隐式模型和算法模型。CSG树表示一个复杂实体时，常常比较简洁，它所表示物体的有效性是由基于物体（体素）的有效性和集合运算的正则性而自动得到保证。CSG树的缺点是不适合对集合物体形状作局部的修改，而且在生成工程设计中常用的线框图时效率很低。在实际应用中，常常把CSG树与B-rep表示结合起来使用，相互补充。9几何输入系统 CSG模型

6、 B-rep模型 其它程序 用户 几何核心   显示 图1-5 混合表示模型的典型架构2特征建模技术产品的几何建模不足以提供产品整个生命周期中所需要的全部信息,这就要求产品的几何模型向产品模型发展。而特征建模技术是建立产品模型的一个重要途径。产品特征可分为形状特征、尺寸公差特征和技术特征等，在此主要讨论与实体造型有密切关系的形状特征。3实体建模的实现3.1草图绘制草图是特征生成所依赖的曲线组合。绘制草图的过程可以分为确定草图基准平面，选择草图状态，图形的绘制，图形的编辑和草图参数化修改等五步。93.2实体特征在制造工程师中，提供了四种基本实体特

7、征工具分别是拉伸增/除料，旋转增/除料，放样增/除料，导动增/除料。3.3实体造型实例一分析过程：(1)形体分析（底板、空心圆台、筋板）；(2)用适当增/除料方式生成各部分形体（附属特征后做）。1)生成底板(根据俯视图作出草图—拉伸增料生成底板整体—拉伸除料生成内槽)2)生成空心圆台(以底板内槽上表面为草图基准面作出R45—带拔模斜度拉伸增料生成圆台—以圆台的上表面为草图基准面作出φ40—拉伸除料生成空心圆台)3)生成筋板(作出斜线草图—生成筋板—拔模)4)作附属特征93.4实体造型实例分析过程：(1)形体分析（底板、2个凸台）；(2)用适当增

8、/除料方式生成各部分形体（附属特征后做）。1)生成底板(根据俯视图作出草图—带拔模斜度拉伸增料生成底板)2)生成带凹坑的两个凸台(以底板的上表面为草图