3D曲面模型網格化之研究

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姓名

邱至意(Chih-Yi Chiu) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

3D曲面模型網格化之研究
(Study of 3D Surface Model Triangulation)

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摘要(中)

電腦輔助設計(CAD)及電腦輔助製造(CAM)目前在工業界已經廣泛的被使用，應用在產品的設計與製程規化上。IGES為不同的電腦輔助設計及電腦輔助製造系統轉換3D模型資料的國際標準規範，其中IGES格式是以數個曲面來描述一個實體模型(Solid Model)，而剪切曲面(Trimmed Surface)為IGES描述3D模型最重要的特徵。一般若要在軟體做塗彩顯示、快速原型切層及實體切削其它的資料分析時，往往需要使用網格所描述的實體模型資料，以方便運算。
因此設計記錄IGES檔案格式的資料結構，以顯示完整的3D實體模型，並研究三角網格的拓撲關係，以加快STL檔案的處理速度，以利網格化後的各種應用，最後做IGES曲面資料網格化之研究，以達到CAD模型網格化的目的。

摘要(英)

Study of 3D Surface Model Triangulation

關鍵字(中)

★ 網格化
★ 剪切曲面

關鍵字(英)

★ IGES
★ STL

論文目次

摘要 I
致謝 II
目錄 III
圖目錄 VI
表目錄 VIII
第一章緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 2
1.2.1 三角網格研究方面 2
1.2.2 剪切曲面(Trimmed Surface)之網格化 2
1.2.3 在基本曲面運算以及電腦圖學方面 3
1.3 研究目的 3
1.4 論文架構 4
第二章 CAD模型IGES之記錄與資料結構規劃 5
2.1 前言 5
2.2 IGES資料格式 5
2.3 IGES資料結構之規劃 7
2.3.1 點資料結構設計 7
2.3.2 線資料結構設計 8
2.3.3 面資料結構設計 10
2.4 以NURBS描述基本幾何特徵 12
2.4.1 以NURBS曲線描述直線 14
2.4.2 以NURBS曲線描述圓弧 15
2.4.3 以NURBS曲面描述旋轉曲面 17
第三章 STL網格資料記錄與資料結構之規劃 30
3.1 前言 30
3.2 STL的檔案格式 30
3.3 STL資料結構之規劃 31
3.3.1 以網格為基本單位之傳統記錄方式 31
3.3.2 記錄網格之拓撲關係 32
3.3.2.1 以點為單位記錄網格資料 33
3.3.2.2 點資料排序 33
3.3.2.3 重複點資料的合併 35
3.3.2.4 記錄以點相鄰之三角網格 35
3.4 拓撲關係網格結構之切層應用 37
3.5 切層實例與效能分析 38
第四章剪切曲面三角網格化 50
4.1 前言 50
4.2 曲面網格化方法之規劃 50
4.2.1 曲面網格化方法一： 50
4.2.2 曲面網格化方法之二： 51
4.3 曲面網格建構流程 51
4.3.1 在UV參數座標上建立規則化網格結構 51
4.3.2 判斷各頂點是否在2D邊界曲線定義的範圍內 52
4.3.3 以2D曲線繪製點與周圍頂點來產生三角網格 53
4.3.4 刪除邊界曲線定義範圍外的網格 56
4.3.5 由2D UV參數座標之網格轉換為3D座標之網格 57
4.4 網格化實作與效能分析 58
第五章結論與未來展望 66
5.1 結論 66
5.2 未來展望 67
參考文獻 69

參考文獻

1. Drgun Akleman, and Jianer Chen, ”GUARANTEEING THE 2-MANIFOLD PROPERTY FOR MESHES WITH DOUBLY LINKED FACE LIST”, Journal of Shape Modeling, Vol. 5,No. 2 159-177 (1999)
2. Stan Melax, ”A Simple, Fast, and Effective Polygon Reduction Algorithm”, Game Developer, p44-49, November (1998)
3. Hugues Hoppe, “Surface Reconstruction from Unorganized Points” Doctor of Philosophy University of Washington (1994).
4. Dezhang Song, and Honglu Wang, ”Automesh for trimmed surface entity of IGES/PDES”,Advances in Engineering Software 30, pp401-406 (1999).
5. Shi-Nine Yang, and Yung-Jen Yang, ”Step length problem for trimming curve approximation in tessellation trimmed surfaces”, Journal of Computational and Applied Mathematics 140, pp867-876 (2002)
6. Les A Piegl* and Wayne Tiller, “Geometry-based triangulation of trimmed NURBS surfaces”, Computer-Aided Design, Vol. 30, No. 1, pp. 11-18 (1998).
7. Richard S.Wright, and Jr. Michael Sweet原著, 大新資訊譯, Open GL 超級手冊, 廖文良發行, 碁峰資訊股份有限公司發行,2000年6月初版。
8. David F. Rogers, and J. Alan Adams, MATHEMATICAL ELEMENTS FOR COMPUTER GRAPHICS, McGraw-Hill, Inc (1990)
9. KUNWOO LEE, Principles of CAD/CAM/CAE Systems, Addison Wesley (1999).
10. 黃國瑜,　葉乃菁, 資料結構, 文魁資訊 (2001)

指導教授

賴景義(Jiing-Yih Lai)

審核日期

2002-7-17

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