曲线的连续性

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本帖隐藏的内容需要回复才可以浏览:G0、G1、G2、G3……这些都是NURBS软件中表示连续性的词。那么如何能更好的去理解他们呢?下面我们以三个控制点的两条曲线为例,分别来介绍下它们的涵义。从字面上来理解,两曲线的端点没有相接就谈不上连续,如图1;(图1,无连续)那么当它们的端点相接以后,就至少是G0。可以执行CurvatureGraph命令,俗称曲率梳命令来对曲线进行连续性的检测。完毕之后,两曲线相接处的曲率梳呈现出v字形(黄色高亮显示)或锐角,也就是曲率梳有开口,这种情况我们就称它为G0,如图2;(图2,G0)两曲线端点相接且相切就是G1,它们的切线方向一致。特征是:两相接曲线最末端的两个控制点相互排成一直线。再来看曲率梳,你会发现,原来在G0中出现的V形开口消失了,却重叠成一条平滑直线,这种情况我们叫做G1,如图3;(图3,G1)我们用Match命令将这两条曲线匹配成Curvature(曲率),即G2。如图4。G2可以理解为光顺。依然打开曲率梳来看G2的情况,如图5,两曲线相接处的曲率梳呈现出1字形(黄色高亮显示),并且两边的曲率梳还一样长,这种情况我们称之为G2。(图4,Match命令对话框)(图5,G2)那么G1、G2他们的原理是什么呢?我们在G1的图上来标示圆角看下,可以发现曲线的任意处都有他的曲率圆,如图6。(图6,曲率圆)我们把这图拆开来,对着曲线标注半径。会发现G2连续的两条曲线有共同的曲率半径,如图7。(图7,标注半径工具检测G2曲线的曲率半径)说了半天的曲率梳,那么他代表的是什么呢?曲率梳的梳齿代表的是曲率半径的大小以及垂直曲线的方向(法向)。长度代表曲率半径大小,曲率方向代表法向,如图8。(图8,曲率半径,以及法线方向)比如G1就是法向一致,所以两曲线相接端点处的切线方向也会一样,斜率相同。而G2则是两曲线相接端点处斜率相同并且曲率半径相同,如图9。(图9,G1的曲率梳)在通过对G0、G1、G2理解的基础上,我们来看下G3的概念。如图10,G3的曲率梳感觉不出来是两个扇形。(图10,G1、G2、G3的曲率梳的对比情况)现在看下如何手动调整两曲线的连续性到G3,如图11。图中线段的点都是等分点,三条直线各被点分成了5等份,其实还可以不同的等分值,只要满足比例条件就可以了。(图11,G3连续的控制点比例位置)图11,红色、蓝色两条各有三个控制点的二阶曲线,在满足公式AD:DB=CE:EA=EF:FD时,两曲线的连续性达即可到G3。ISO连续和曲面连续的关系:(图12)(图13)图13两曲面就是斜向关系,也就是他们的ISO不连续,但是曲面是连续的。为了证明这点,我们打开模型的控制点,选择中间三排控制点后一起往上拉来做强调。看到的是G2连续的,如图14。(图14)对于Untrimed曲面,边界也是ISO,边界ISO不连续时,内部ISO也会有部分的不连续。如果ISO不连续,这两个曲面之间就只能是逼近连续了。其实这没什么大影响,因为两曲面ISO不相等时,也只是属于逼近连续,只要在我们误差要求范围内,都是容许的。绝对连续只会发生在ISO相互对应且零误差缝隙的曲面之间。平时做模型,只要求逼近就行了。一般做法都是先做出一阶面,然后Match自动提升到3阶,这样比较容易达到平滑且不扭曲。边界有夹角,ISO连续时,其实也是逼近的,尤其是夹角小于30度时,曲率误差会很大;夹角大于45度时,肉眼基本上看不出斑马纹的瑕疵了。如图15,这个夹角其实也是逼近G2而已,但是看不出瑕疵。除了汽车行业,一般做产品设计的都能允许这种公差。(图15,曲面ISO与连续性)如图16,这两个曲面的尖端处也比较容易出现误差。一般两种方式可以降低不顺。其中一种就是提升曲面到5阶或更高阶,就会降低误差。(图16,边界不连续两曲面)

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