立體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與幾何造型學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1立體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與幾何立體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與幾何(j h)造型造型第一頁(yè)，共63頁(yè)。第1頁(yè)/共63頁(yè)第二頁(yè)，共63頁(yè)。第2頁(yè)/共63頁(yè)第三頁(yè)，共63頁(yè)。第3頁(yè)/共63頁(yè)第四頁(yè)，共63頁(yè)。采用Coons曲面、Bezier曲面、B樣條曲面以及非均勻有理B樣條曲面(NURBS)等表示形式，這樣的模型被稱為表面模型。第4頁(yè)/共63頁(yè)第五頁(yè)，共63頁(yè)。展都有過(guò)重大的影響。n進(jìn)入20世紀(jì)90年代，實(shí)體造型系統(tǒng)技術(shù)日益完善。第5頁(yè)/共63頁(yè)第六頁(yè)，共63頁(yè)。Technology Corp.，PTC而生，PTC推出的Pro/E是世界上第一個(gè)采用(ciyng)參數(shù)化技術(shù)的CAD軟件，它第一次實(shí)現(xiàn)了尺寸驅(qū)動(dòng)的零件

2、設(shè)計(jì)。第6頁(yè)/共63頁(yè)第七頁(yè)，共63頁(yè)。復(fù)合建模技術(shù)。n90年代初，SDRC公司的開(kāi)發(fā)人員以參數(shù)化技術(shù)為藍(lán)本，提出了“變量化技術(shù)”。第7頁(yè)/共63頁(yè)第八頁(yè)，共63頁(yè)。第8頁(yè)/共63頁(yè)第九頁(yè)，共63頁(yè)。的網(wǎng)格(wn )。n在模擬仿真方面，能利用生成的三維幾何模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)分析、裝配工藝規(guī)劃等。第9頁(yè)/共63頁(yè)第十頁(yè)，共63頁(yè)。第10頁(yè)/共63頁(yè)第十一頁(yè)，共63頁(yè)。第11頁(yè)/共63頁(yè)第十二頁(yè)，共63頁(yè)。 線框模型是在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和 CAD/CAM領(lǐng)域中最早用來(lái)表示(biosh)形體的模型，并且至今仍在廣泛應(yīng)用，是表面模型和實(shí)體模型的基礎(chǔ)。線框模型是用頂點(diǎn)和鄰邊來(lái)表示(biosh)形體的

3、。 線框模型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于理解的優(yōu)點(diǎn)，便于在計(jì)算機(jī)內(nèi)部表達(dá)和處理。 缺點(diǎn)：圖形存在二義性，無(wú)深度信息；其次，線框模型不便于用作幾何圖形的通用表達(dá)形式。1、線框模型(mxng)（Wireframe Model）第12頁(yè)/共63頁(yè)第十三頁(yè)，共63頁(yè)。第13頁(yè)/共63頁(yè)第十四頁(yè)，共63頁(yè)。就好像(ho xin)是人工繪圖的自然延伸。第14頁(yè)/共63頁(yè)第十五頁(yè)，共63頁(yè)。無(wú)法識(shí)別面與體，更談不上區(qū)別體內(nèi)與體外。第15頁(yè)/共63頁(yè)第十六頁(yè)，共63頁(yè)。第16頁(yè)/共63頁(yè)第十七頁(yè)，共63頁(yè)。第17頁(yè)/共63頁(yè)第十八頁(yè)，共63頁(yè)。 表面模型是用有向棱邊圍成的部分來(lái)定義形體表面，由面的集合來(lái)定義形體。 表面

4、模型是在線框模型的基礎(chǔ)上，增加有關(guān)面邊（環(huán)邊）信息以及表面特征、棱邊的連接方向等內(nèi)容。從而可以滿足面面求交、線面消隱、明暗色彩圖、數(shù)控加工(ji gng)等應(yīng)用問(wèn)題的需要。 缺點(diǎn)：對(duì)形體究竟存在于表面的哪一側(cè)，沒(méi)有給出明確的定義，因而在物性計(jì)算、有限元分析等應(yīng)用中，在形體的表示上仍然缺乏完整性。 2、表面(biomin)模型(Surface Model)第18頁(yè)/共63頁(yè)第十九頁(yè)，共63頁(yè)。第19頁(yè)/共63頁(yè)第二十頁(yè)，共63頁(yè)。第20頁(yè)/共63頁(yè)第二十一頁(yè)，共63頁(yè)。 實(shí)體模型明確定義了表面的哪一側(cè)存在實(shí)體，用有向棱邊隱含地表示表面的外法線方向。 實(shí)體模型和表面模型的主要區(qū)別(qbi)是在定義

5、了表面外環(huán)的棱邊方向，一般按右手規(guī)則為序。 3、實(shí)體模型（Solid Model） 第21頁(yè)/共63頁(yè)第二十二頁(yè)，共63頁(yè)。第22頁(yè)/共63頁(yè)第二十三頁(yè)，共63頁(yè)。 形體(xngt)A 形體(xngt)B 并運(yùn)算 差運(yùn)算 交運(yùn)算第23頁(yè)/共63頁(yè)第二十四頁(yè)，共63頁(yè)。第24頁(yè)/共63頁(yè)第二十五頁(yè)，共63頁(yè)。第25頁(yè)/共63頁(yè)第二十六頁(yè)，共63頁(yè)。第26頁(yè)/共63頁(yè)第二十七頁(yè)，共63頁(yè)。第27頁(yè)/共63頁(yè)第二十八頁(yè)，共63頁(yè)。第28頁(yè)/共63頁(yè)第二十九頁(yè)，共63頁(yè)。此，在理論上，只要在計(jì)算機(jī)內(nèi)儲(chǔ)存一種幾何信息就夠了。第29頁(yè)/共63頁(yè)第三十頁(yè)，共63頁(yè)。出來(lái)，因此，在理論上也需要儲(chǔ)存其中一種，但

6、為應(yīng)用方便起見(jiàn)，常儲(chǔ)存若干種拓?fù)潢P(guān)系。第30頁(yè)/共63頁(yè)第三十一頁(yè)，共63頁(yè)。第31頁(yè)/共63頁(yè)第三十二頁(yè)，共63頁(yè)。棱由兩個(gè)頂點(diǎn)決定。第32頁(yè)/共63頁(yè)第三十三頁(yè)，共63頁(yè)。V3V2V4e2e1e3e4f1f2f3拓?fù)湫畔6e5f4V1(x2,y2,z2)(x1,y1,z1)(x3,y3,z3) (x4,y4,z4)幾何信息f3f4f1e2V2e5f2e3V3e6V1e4xzyV4e10體立體的層次(cngc)關(guān)系第33頁(yè)/共63頁(yè)第三十四頁(yè)，共63頁(yè)。拓?fù)?tu p)信息的重要性第34頁(yè)/共63頁(yè)第三十五頁(yè)，共63頁(yè)。第35頁(yè)/共63頁(yè)第三十六頁(yè)，共63頁(yè)。第36頁(yè)/共63頁(yè)第三十七頁(yè)，

7、共63頁(yè)。第37頁(yè)/共63頁(yè)第三十八頁(yè)，共63頁(yè)。第38頁(yè)/共63頁(yè)第三十九頁(yè)，共63頁(yè)。第39頁(yè)/共63頁(yè)第四十頁(yè)，共63頁(yè)。第40頁(yè)/共63頁(yè)第四十一頁(yè)，共63頁(yè)。第41頁(yè)/共63頁(yè)第四十二頁(yè)，共63頁(yè)。第42頁(yè)/共63頁(yè)第四十三頁(yè)，共63頁(yè)。第43頁(yè)/共63頁(yè)第四十四頁(yè)，共63頁(yè)。第44頁(yè)/共63頁(yè)第四十五頁(yè)，共63頁(yè)。第45頁(yè)/共63頁(yè)第四十六頁(yè)，共63頁(yè)。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、管理、輸出形體的實(shí)質(zhì)就是對(duì)點(diǎn)集及其連接關(guān)系的處理。第46頁(yè)/共63頁(yè)第四十七頁(yè)，共63頁(yè)。第47頁(yè)/共63頁(yè)第四十八頁(yè)，共63頁(yè)。向作為該面的正向。若一個(gè)面的外法線向外，此面為正向面，反之，為反向面。第48頁(yè)/共63頁(yè)第

8、四十九頁(yè)，共63頁(yè)。第49頁(yè)/共63頁(yè)第五十頁(yè)，共63頁(yè)。為正則體，不滿足該定義的形體稱為非正則形體。第50頁(yè)/共63頁(yè)第五十一頁(yè)，共63頁(yè)。第51頁(yè)/共63頁(yè)第五十二頁(yè)，共63頁(yè)。第52頁(yè)/共63頁(yè)第五十三頁(yè)，共63頁(yè)。 在計(jì)算機(jī)內(nèi)描述立體幾何信息和拓?fù)湫畔⒌臄?shù)據(jù)組織方式就是立體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(sh j ji u)。立體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(sh j ji u)是指立體在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)與描述結(jié)構(gòu)，為了使計(jì)算機(jī)能夠處理圖形，需要對(duì)描述立體圖形的數(shù)據(jù)進(jìn)行組織，使之能夠?yàn)橛?jì)算機(jī)所使用，并且便于處理和存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(sh j ji u)的好壞直接影響到圖形處理的效率和可靠性。描述(mio sh)立體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第5

9、3頁(yè)/共63頁(yè)第五十四頁(yè)，共63頁(yè)。第54頁(yè)/共63頁(yè)第五十五頁(yè)，共63頁(yè)。體面1面2.面n環(huán)1環(huán)2.環(huán)n棱1棱2.棱n點(diǎn)1點(diǎn)2.點(diǎn)n第55頁(yè)/共63頁(yè)第五十六頁(yè)，共63頁(yè)。第56頁(yè)/共63頁(yè)第五十七頁(yè)，共63頁(yè)。n常用的圖形數(shù)據(jù)(shj)結(jié)構(gòu)有：n鏈表結(jié)構(gòu)n鏈表結(jié)構(gòu)采用數(shù)據(jù)(shj)鏈表來(lái)組織數(shù)據(jù)(shj)，通常將立體的數(shù)據(jù)(shj)分三個(gè)表來(lái)存儲(chǔ)，即面表、棱線表（也稱環(huán)表）和頂點(diǎn)表。描述(mio sh)立體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第57頁(yè)/共63頁(yè)第五十八頁(yè)，共63頁(yè)。 面表是一個(gè)二維數(shù)組，每一行存儲(chǔ)一個(gè)表面的信息， 用兩個(gè)指針?lè)謩e指向該表面在棱線表中起始(q sh)和終止地 址。 棱線表是一個(gè)一維數(shù)組，存儲(chǔ)構(gòu)成每個(gè)表面環(huán)的頂點(diǎn) 序號(hào)。表中頂點(diǎn)序號(hào)應(yīng)按一定的規(guī)則排列，即符合外 法線法的要求。 頂點(diǎn)表是一個(gè)二維數(shù)組，每一行存儲(chǔ)一個(gè)頂點(diǎn)的三個(gè) 坐標(biāo)值。第58頁(yè)/共63頁(yè)第五十九頁(yè)，共63頁(yè)。面表 環(huán)表 頂點(diǎn)(dngdin)表第59頁(yè)/共63頁(yè)第六十頁(yè)，共63頁(yè)。1.1.0.780.1.0.1.561.0.430.1.0.1.1.0.0.0.1.763 5236444456 43121.1.0.0.1.0.124412頂點(diǎn)表x y z棱邊表 頂點(diǎn)序號(hào) 面表 棱邊數(shù) 簡(jiǎn)化(jinhu)的三表結(jié)構(gòu)第60頁(yè)/共63頁(yè)第六十一頁(yè)，共63頁(yè)。數(shù)組結(jié)