三通管的交互设计.pdf

第龙卷第1期万城班年位月杭州电子科技大学学报孙m司of1如创nu Dimiri Univ衍 , Feb. 7M 三通管的交互设计 楚广琳,余正生(杭州电子科技大学图形图像研究所,浙江杭州310018) 摘要:三通管是管道工业中最重要的连接元件。在纤维缠绕中要求三通管尽可能的简单易于制作。该文引用一种技术来实现三通管的交互设计,在该方法中过渡曲面是基于整体造型的,而不是采用代数形式,设计者可以通过修改一些参数来改变三通管曲面形状,具有直观控制的效果。关键词:三通管;纤维缠绕;交互设计;过渡曲面中图分类号: 文献标识码:A 文章编号1001一9146(2008)01一0052-04 0引言 三通管,也叫T形管,是一个结构比较复杂的非轴对称回转体,由两个圆柱形直管相贯形成,分为臂和柄两部分。三通管曲面造型常采用的方法[’〕是利用圆弧面坪面组合构造了三通管的过渡曲面,并推导出各组成曲面的数学表达式。这种方法只适用于口径相同的情况,对于口径不同的三通管造型,至今还未看到一般的方法。这种方法有以下不足[21:(1)过渡曲面唯一,没法对它们进行调整;(2)对于过渡曲面的表达式,不能用统一的曲面方程来表示,需要分别表示;(3)过渡曲面上有平面部分。这些缺点影响着过渡曲面的质量和应用。国外关于三通管及其缠绕的文献有很多〔3-31。目前国内对于三通管的研究的文献不多,主要有文献6一10。该文介绍了如何交互设计三通管曲面造型,不同于文献4,在该方法中三通管曲面是基于整体造型的,而不是采用代数形式,设计者可以通过修改一些参数来改变三通管曲面形状,具有直观控制的效果。该方法既适用于口径相同的三通管曲面造型,也使用于口径不同的三通管曲面造型。设计者可以通过修改一些参数来控制三通管曲面形状,而且保证过渡曲面是光滑的。 1距离曲面 在介绍距离曲面之前,首先介绍什么是软物体。软物体〔,12〕是由一系列点Pi认,Yif动(i=0, 1, 2,---, n)所构成的。每个点都是一个三维势能场的源。在欧几里得空间中,对于给定的点P(x, Y,:), 计算所有源的势能场并使之相加,得到一个总势能场H(x, y,:): H(二,y+:)二 x,y,:)) (1) 由势能函数H(x, y,:)和给定的一个阀值T,可以绘制出一个等势面S: S二{(x, y, z)ER31H(x, y, z)二Tj 式中,H(x, y,:)由式1定义。函数di(二,y9:)描述了给定点P(x, y, (2) z)到势能源Pi(xi, Yi, Zi)的最小距离。一种常用的方法[11,13,141是将di定义为含参数r;ER+(i二0, 1, 2, 收稿日期:2007-05-29 项目基金:浙江省自然科学基金资助项目(Y106166) 作者简介:楚广琳(1983一),女,河南洛阳人,在读研究生,计算机图形学. ..,n)的函数,其中r,叫万方数据第1期楚广琳等:三通管的交互设计做影响半径,由用户给定,表示距离函数的增长速度。 di(x,Y,:)二(i0, 1,2,?,n) (3) 函数h(风)描述到空间中的点到给定势能源Pi(xi, yi,动的势能值。函数h (di)定义如下53 , h(di) di ,1 0,