[发明专利]不规则三角网曲面几何拓扑一致分析方法及系统

说明书

本发明提出了一种不规则三角网曲面几何拓扑一致分析方法及系统，包括：输入给定曲面模型及进行布尔运算与切割分析的参数信息；判断给定曲面模型是否为不规则三角网曲面模型；根据进行布尔运算与切割分析的参数信息，计算该布尔运算与切割分析得到所有交点集合；统计存在计算交点的所有已知三角面的序号集合和不存在计算交点的所有已知三角面的序号集合；统计得到每一个存在计算交点的三角面范围内的所有交点集合，所有细分三角网顶点集合、所有细分三角面集合；计算得到布尔运算与切割分析后的不规则三角网曲面模型。本发明是实现各专业应用领域中多种三维复杂模型构建统一的几何拓扑一致性模型的核心支撑技术。

技术领域

本发明涉及计算机三维技术领域，特别涉及一种不规则三角网曲面几何拓扑一致分析方法及系统。

背景技术

目前三维技术已经被广泛的应用到建筑BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)、数字城市、数字地球、数字矿山、数字虚拟人、三维柔性定制、机器三维设计等各个领域的可视化浏览、查询与仿真系统中。计算机三维技术中的一个核心原理，就是构建一系列的三角网来代表局部区域，从而通过全局关联的三角网来表征整体的三维几何模型。依据几何理论可知，一个空间三角形确定一个平面方程，也就是说计算机中的复杂三维几何模型，是通过一系列平面三角网模型来表征的。即，复杂三维几何模型上任意点的(X,Y,Z)三维坐标，包含三个坐标值，如果其中的两个坐标值是确定的，第三个坐标值则可通过该点所在的三角形平面间接计算得到。

目前各种类型的三维软件系统主要应用于各类模型的三维可视化浏览、查询与仿真等，实质是提供一系列的可视化模型用于人的交互式决策与分析，三维模型本身并不直接参与到专业的精准分析中，三维模型的微观精度差异不对这类型应用产生影响。所以目前相关三维软件系统中，针对给定的超过一定三角形数量规模的三维不规则三角网曲面模型，进行空间布尔运算与拓扑分析时，一般只在三维空间模型的相应分析边界上能够保证布尔运算与切割分析的拓扑一致性。而在边界内部的相关几何拓扑性会得到改变，使得某些区域空间点在布尔运算与切割分析时对应的前后两组模型中的所处的平面方程会发生改变。也就是说复杂三维几何模型上任意点的(X,Y,Z)三维坐标，由于只有两个坐标值是确定的，而第三个坐标值是通过其所在的平面方程所间接计算出来的，这样会导致同一个空间点在分析前后会有一个坐标值发生改变。

如图1所示，实线表示初始三角网曲面模型，点线表示切割区域，虚线表示非拓扑一致切割后得到的部分三角网曲面模型；在初始三角网曲面模型中，O点的坐标由三角面ABC所确定。经过矩形切割后，O点的坐标由三角面ADE所确定；而三角面ABC与三角面ADE是不共面的，导致了O点的坐标在切割前后发生了改变。

显然，这种技术实现方式无法适用于三维复杂矢量模型用于各专业领域的精准设计、计算、分析、制造与控制等应用。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种不规则三角网曲面几何拓扑一致分析方法及系统。

为了实现上述目的，本发明一方面的实施例提供一种不规则三角网曲面几何拓扑一致分析方法，包括如下步骤：

步骤S1，输入给定曲面模型A₀及进行布尔运算与切割分析的参数信息C；

步骤S2，判断所述给定曲面模型A₀是否为不规则三角网曲面模型A，如果是则执行步骤S3，否则将所述给定曲面模型A₀转换为不规则三角网曲面模型A后执行步骤S3，所述不规则三角网曲面模型A由I个三角面α_i组成，记为：