CAD模型修复的保结构

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1、CAD模型修复的结构维护摘要有两种主要方法转换镶嵌的CAD模型,它们所包含的不一致就像存在于流形封闭三角形网格中的缝隙或自交叉。面向表面算法通过扰乱部分输入尝试修复不一致，但他们往往不能处理特殊情况。另一方面体积算法产生有保证的流形网格，但由于全球重采样大多输入镶嵌结构被破坏。在本文中，我们将结合这两种方法的优点：我们利用素网格拓扑的简洁性在自交叉和缝隙附近重建一个已清理的表面，但在远离这些不一致的区域保留了输入的镶嵌性。因此，我们能够保留可能存在于输入镶嵌结构的任何特征（即iso参数或曲率线）。我们的算法缩小缝隙至用户定义的最大直径，解决自交叉、处理不兼容的补丁取向并生成保

2、持在输入模型容错范围内功能敏感的流行输出。简介今天CAM生产环境的一个共同难题具有不同的几何表现，它一方面采用CAD系统，另一方面采用下游应用程序。而CAD系统通常代表一个模型通过一套被整理的NURBS补丁或其他表面基元（可能是从CSG代表提取的），下游应用程序如计算流体或结构仿真，快速原型和依靠封闭一致的流形三角形网格作为输入流的数控加工。从一个到另一个表示的转换不仅要考虑时间是一个主要瓶颈,而且也要考虑输出的准确性和质量,这直接影响所有后续生产阶段。常见的镶嵌算法可以有效准确地将单一表面基元转换成三角形网格，但通常不能处理不同原语之间连续性限制或检测和解决交叉几何。这导致

3、工件像缝隙、重叠、交叉或方向不一致的镶嵌补丁一样，往往不得不进行手动修复和繁琐的后处理步骤。由于这个原因，已投入相当的努力使算法能够自动修复这种模型。有两种主要方法转换镶嵌的CAD模型，它们所包含的不一致就像存在于干净流形三角形网格中的缝隙或自交叉。面向表面算法设法明确地计算或识别(子-)补丁，它们是通过临时边界元素缝合在一起的。这些算法输入补丁变化很小，但由于数值问题不能保证输出网格的一致性，因此通常需要用户交互。另一方面体积算法使用一个标志距离网格作为中间表示，能够保证流形重建。不幸的是，由于全球重采样这些算法破坏了输入镶嵌结构。此外，该决议的基础网格限制了重建质量。在本

4、文中，我们结合这两种方法的优点：我们利用素网格拓扑的简洁性在自交叉和缝隙附近重建一个已清理的表面，但在远离这些不一致的区域保留了输入的镶嵌性。因此，我们是能够保留可能存在于输入镶嵌结构的任何特征（即iso参数或曲率线）。我们的算法缩小缝隙至用户定义的最大直径，解决自交叉、处理不兼容的补丁取向并生成保持在输入模型容错范围内功能敏感的流行输出。其基本思路是，首先确定包含像文物一样的缝隙和重叠的关键区域，然后有选择地在这些地区运用体积重建算法，最后将未修改外部元件加入重建。由于其选择性我们的算法一方面能达到较高的网格分辨率和文物附近的较高的重建质量，另一方面也不会引发全球重建算法的

5、输入的性能开销。图1：我们的算法将镶嵌的CAD模型转换成一个无交集和封闭三角形网格，它涵盖所有的差距达到一定规模。左：输入补丁被创建通过由385个修剪NURBS曲面组成的镶嵌CAD模型。中：一个标准体积重建算法在全球重新取样并销毁镶嵌结构。右：我们的算法仅在本地文物附近重新取样比如缺口和交叉点，因此保留了大部分输入镶嵌。2.前期工作基于表面算法直接在输入镶嵌上工作并使用大量技术来检测和解决文物。这些技术包括，例如：相互捕捉边界元素，投影和插入边界边成面，明确计算面之间的交叉，补丁之间正常领域的传播[BW92，BS95，BDK98，GTLH01，MD93]，小块补丁拼接缝隙[T

6、L94，Lie03]，通过识别和切割处理[GW01]解决拓扑噪声等。基于表面的方法只能在文物附近小范围地区修改输入的几何形状。因此，尽可能保留输入镶嵌。然而，这些方法通常不能提供任何输出质量担保：有可能没有全球一致的定位输入补丁，一些文物比如重叠几何或“双墙”很难处理;交叉点是很难发现和解决的;这是由于一个健全和有效实施的数值问题是一项挑战。面向体积的方法转换成输入体积的表示，即一个标志距离领域或定向网格的距离[NT03，Ju04，FPRJ00]。从这个立方体表示提取表面使用类似移动立方体[LC87，KBSS01]或双轮廓[Gib98，JLSW02，Ju04]技术。体积技术生

7、产保证流形输出。此外，拓扑文物和孔可以使用不同的过滤器操作轻松删除[ABA02，DMGL02，NT03]。算法我们算法的输入是一个镶嵌的CAD模型M0={P1,…,Pn}它由n个元素Pi组成。每个元素Pi是一个流形三角形网格,并通过元素的IDi唯一识别。此外,规定误差极限e0和最大直径误差g0。输出是一个无交集的封闭三角形网格T，它接近M0达到最大误差e0并且所有缝隙的直径<=g0。我们的算法进行几个阶段（见图2）：转换M0到封闭网格M（第3.1）确定一个关键点的集合封闭所有的交叉点和所有直径缝隙(第3