3D曲面模型網格化之研究｜國立中央大學博碩士論文系統

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研究生：	邱至意 Chih-Yi Chiu
論文名稱：	3D曲面模型網格化之研究 Study of 3D Surface Model Triangulation
指導教授：	賴景義 Jiing-Yih Lai
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 機械工程學系 Department of Mechanical Engineering
畢業學年度：	90
語文別：	中文
論文頁數：	69
中文關鍵詞：	網格化、剪切曲面
外文關鍵詞：	IGES, STL
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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。

Study of 3D Surface Model Triangulation

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

                                

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)

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