移动曲面拟合法在复杂曲面造型中的研究与应用

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 16次 | 上传用户:denggaoangyuan
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复杂曲面的复杂性主要体现在两个方面:一是在许多边缘学科、高科技产品领域对产品涉及的曲面造型有很高的精度要求,以达到某些数学特征的高精度为目的;二是现代社会的人们在注重产品功能的同时,对产品的外观造型提出了越来越高的要求,以追求美学效果或功能要求为目的。为满足复杂曲面的高数值精度和光滑度的算法要求,本文对复杂曲面的造型方法展开理论研究,着重研究了移动曲面拟合法中的关键影响因素及相关理论,并对其进行改进,通过结合某新型大视野后视镜的建模实验,得到了满足强制标准的数值意义上的较好效果。 本文主要由复杂曲面造型方法、改进的移动曲面拟合法研究和实例应用三部分组成。具体内容如下: 第一部分是介绍复杂曲面造型的一般方法。比较分析复杂曲面造型的三次样条插值、B样条插值、二次曲面拟合、非均匀有理B样条曲面拟合等现有的一般方法。 第二部分是移动曲面拟合法的研究和改进。首先介绍了移动最小二乘法(MLS,MovingLeastSquare)的基本原理、矩阵A可逆的充要条件及其几何意义。然后对移动最小二乘法中的基函数、权函数及影响域半径的选取等各关键性因素进行详细分析,针对移动最小二乘法形成的方程组有时会是病态的甚至奇异的缺陷,提出了基于带权正交基函数的移动最小二乘法和适当扩大影响域半径的选取原则。最后针对移动最小二乘法存在的缺点和问题,进一步提出改进的移动曲面拟合法,不仅方法简单有效、易编程实现,而且在保证拟合曲面比较光滑的前提下,能更有效地提高拟合曲面精度。 第三部分是实例应用和结果分析。首先介绍了后视镜的有关知识和反求工程的基本理论,然后将移动曲面拟合法的理论应用到复杂曲面造型实例——大视野后视镜曲面拟合中,建立了后视镜的数学模型,并用Mmlab编程实现算法。对算例结果进行比较分析,验证了本文提出的影响域半径选取原则和改进算法的有效性,改进的算法能更有效地提高拟合曲面精度。 最后对全文进行了总结,提出了下一步工作的展望。
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