МЕТОД ІНТЕРПОЛЯЦІЇ ТОЧКОВИХ РЯДІВ ДЛЯ ФОРМУВАННЯ ГЛАДКИХ ОБВОДІВ

Автор(и)

  • Євген Гавриленко Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного, Україна https://orcid.org/0000-0003-4501-445X
  • Юлія Холодняк Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного, Україна https://orcid.org/0000-0001-8966-9269
  • Ілля Тетервак Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного, Україна https://orcid.org/0009-0009-0616-8983

DOI:

https://doi.org/10.32347/0131-579X.2024.107.54-73

Ключові слова:

монотонна крива, дотичне коло, прилягаюче коло, область розташування кривої, обвід

Анотація

Формування складних функціональних поверхонь заданих масивом точок є актуальним завданням геометричного моделювання. Геометрична модель такої поверхні формується на основі дискретного лінійчатого каркасу, елементами якого є обводи, що складаються з ділянок аналітично заданих кривих ліній. У роботі розв’язується задача моделювання гладкого обводу, який із заданою точністю представляє вихідну криву, інтерполює вихідний точковий ряд та належить кривій лінії, що не містить особливих точок. Обвід формується всередині області можливого розташування частин інтерполюючої кривої, вздовж яких значення кривини монотонно збільшуються або зменшуються. Спосіб визначення області розташування кривої заснований на призначенні положень дотичних прямих та значень кривини у вихідних точках всередині діапазонів, що гарантують можливість інтерполяції точкового ряду кривою лінією із заданими характеристиками. Всі криві лінії, що відповідають умовам задачі, не можуть розташовуватися за межами зазначеної області. Абсолютна похибка інтерполяції точкового ряду оцінюється шириною області можливого розташування кривої лінії. Якщо похибка інтерполяції вихідного точкового ряду виявиться більшою за призначену величину, то ширина області розташування кривої зменшується за рахунок призначення відповідних проміжних точок. В результаті призначення кожної проміжної точки отримуємо області розташування двох нових ділянок кривої, що знаходяться всередині області розташування відповідної вихідної ділянки. Після того, як похибка інтерполяції стає меншою від заданої величини, область розташування кривої лінії вважається сформованою, а отриманий точковий ряд інтерполюється обводом, який знаходиться всередині цієї області. Досліджено можливість формування обводів із заданими характеристиками ділянками кола та В-сплайну.

Біографії авторів

Євген Гавриленко, Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного

д. т. н., професор

Юлія Холодняк, Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного

к. т. н., доцент

Посилання

Hosseini S. F., Moetakef-Imani B. Innovative approach to computer-aided design of horizontal axis wind turbine blades. Journal of Computational Design and Engineering. 2016. Vol. 4, no. 2. P. 98–105. DOI: 10.1016/j.jcde.2016.11.001

Peng Y. H., Yin Z. W. The algorithms for trimmed surfaces construction and tool path generation in reverse engineering. Computers & Industrial Engineering. 2008. Vol. 54, no. 3. P. 624–633. DOI: 10.1016/j.cie.2007.09.012

Fooladi M., Foroud A. A. Recognition and assessment of different factors which affect flicker in wind turbine. IET Renewable Power Generation. 2016. Vol. 10, no. 2. P. 250-259. DOI: 10.1049/iet-rpg.2014.0419

Havrylenko Y., Cortez J., Kholodniak Y., Alieksieieva H., Garcia G. Modelling of Surfaces of Engineering Products on the Basis of Array of Points. Tehnicki vjesnik - Technical Gazette. 2020. Vol. 27, no. 6. DOI:10.17559/tv-20190720081227

Czerech L., Kaczyski R., Werner A. Machining error compensation for objects bounded by curvilinear surfaces. Acta Mechanica et Automatica. 2012. Vol. 6, no. 1. P. 26-30.

Chekalin A. A., Reshetnikov M. K., Shpilev V. V., Borodulina S. V. Design of Engineering Surfaces Using Quartic Parabolas. IOP Conference Series-Materials Science and Engineering. 2007. Vol. 221. 012015. DOI: 10.1088/1757-899X/221/1/012015

Saund E. Identifying Salient Circular Arcs on Curves. Computer Vision and Image Understanding. 1993. Vol. 58, iss. 3. P. 327-337. DOI: 10.1006/ciun.1993.1045

Schomberg K., Olsen J., Doig G. Design of High-Area-Ratio Nozzle Contours Using Circular Arcs. Journal of Propulsion and Power. 2016. Vol. 32, no. 1. P. 188–195. DOI: https://doi.org/10.2514/1.b35640

Okaniwa Sh., Nasri A., Lin H., Abbas A., Kineri Yu., Maekawa T. Uniform B-Spline Curve Interpolation with Prescribed Tangent and Curvature Vectors. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics. 2012. Vol. 18, no. 9. P. 1474–1487. DOI: 10.1109/tvcg.2011.262

Shen W., Wang G., Huang F. Direction monotonicity for a rational Bézier curve. Applied Mathematics -A Journal of Chinese Universities. 2016. Vol. 31, no. 1. P. 1–20. DOI: 10.1007/s11766-016-3399-7

Peng L., Zuqing Y., Liang D., Nianli L. Integration of non-uniform Rational B-splines geometry and rational absolute nodal coordinates formulation finite element analysis. Acta Mechanica Solida Sinica. 2014. Vol. 27, no. 5. P. 486–495. DOI: 10.1016/s0894-9166(14)60057-4

Farin G., Rein G., Sapidis N., Worsey A. Fairing cubic B-spline curves. Computer Aided Geometric Design. 1987. Vol. 4, no 1–2, P. 91-103. DOI: 10.1016/0167-8396(87)90027-6

Холодняк Ю.В. Гавриленко Є.А. Мірошниченко М.Ю. Алгоритм формування моделей технічних виробів при реверс-інжинірингу. Прикладна геометрія та інженерна графіка. Київ : КНУБА, 2022. Вип. 103. С. 38-54. DOI: 10.32347/0131-579X.2022.103.38-54

Havrylenko Y., Kholodniak Y., Vershkov O., Naidysh A. Development of the method for the formation of one-dimensional contours by the assigned interpolation accuracy. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2018. Vol. 1, no. 4. P. 76-82. DOI: 10.15587/1729-4061.2018.123921

References

Hosseini S. F., Moetakef-Imani B. (2016) Innovative approach to computer-aided design of horizontal axis wind turbine blades. Journal of Computational Design and Engineering. Vol. 4, no. 2. P. 98–105. DOI: 10.1016/j.jcde.2016.11.001 {in English}

Peng Y. H., Yin Z. W. (2008) The algorithms for trimmed surfaces construction and tool path generation in reverse engineering. Computers & Industrial Engineering. Vol. 54, no. 3. P. 624–633. DOI: 10.1016/j.cie.2007.09.012 {in English}

Farhad Hosseini S., Moetakef-Imani B. (2017) Innovative approach to computer-aided design of horizontal axis wind turbine blades. Journal of Computational Design and Engineering. Vol.4, Iss. 2. P. 98-105. DOI: 10.1016/j.jcde.2016.11.001 {in English}

Havrylenko Y., Cortez J., Kholodniak Y., Alieksieieva H., Garcia G. (2020) Modelling of Surfaces of Engineering Products on the Basis of Array of Points. Tehnicki vjesnik - Technical Gazette. Vol. 27, no. 6. DOI:10.17559/tv-20190720081227 {in English}

Czerech L., Kaczyski R., Werner A. (2012) Machining error compensation for objects bounded by curvilinear surfaces. Acta Mechanica et Automatica. Vol. 6, no. 1. P. 26-30. {in English}

Chekalin A. A., Reshetnikov M. K., Shpilev V. V., Borodulina S. V. (2007) Design of Engineering Surfaces Using Quartic Parabolas. IOP Conference Series-Materials Science and Engineering. Vol. 221. 012015. DOI: 10.1088/1757-899X/221/1/012015. {in English}

Saund E. (1993) Identifying Salient Circular Arcs on Curves. Computer Vision and Image Understanding. Vol. 58, iss. 3. P. 327-337. DOI: 10.1006/ciun.1993.1045. {in English}

Schomberg K., Olsen J., Doig G. (2016) Design of High-Area-Ratio Nozzle Contours Using Circular Arcs. Journal of Propulsion and Power. Vol. 32, no. 1. P. 188–195. DOI: https://doi.org/10.2514/1.b35640. {in English}

Okaniwa Sh., Nasri A., Lin H., Abbas A., Kineri Yu., Maekawa T. (2012) Uniform B-Spline Curve Interpolation with Prescribed Tangent and Curvature Vectors. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics. Vol. 18, no. 9. P. 1474–1487. DOI: 10.1109/tvcg.2011.262. {in English}

Shen W., Wang G., Huang F. (2016) Direction monotonicity for a rational Bézier curve. Applied Mathematics - A Journal of Chinese Universities. Vol. 31, no. 1. P. 1–20. DOI: 10.1007/s11766-016-3399-7/. {in English}

Peng L., Zuqing Y., Liang D., Nianli L. (2014) Integration of non-uniform Rational B-splines geometry and rational absolute nodal coordinates formulation finite element analysis. Acta Mechanica Solida Sinica. Vol. 27, no. 5. P. 486–495. DOI: 10.1016/s0894-9166(14)60057-4. {in English}

Farin G., Rein G., Sapidis N., Worsey A. (1987) Fairing cubic B-spline curves. Computer Aided Geometric Design. Vol. 4, no 1–2, P. 91-103. DOI: 10.1016/0167-8396(87)90027-6. {in English}

Kholodniak Yu.V. Havrylenko Ye.A. Miroshnychenko M.Yu. (2022) Alhorytm formuvannia modelei tekhnichnykh vyrobiv pry revers-inzhynirynhu. Prykladna heometriia ta inzhenerna hrafika. Kyiv .: KNUBA, 2022. Vol. 103. P. 38-54. DOI: 10.32347/0131-579X.2022.103.38-54 {in Ukrainian}

Havrylenko Y., Kholodniak Y., Vershkov O., Naidysh A. (2018) Development of the method for the formation of one-dimensional contours by the assigned interpolation accuracy. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. Vol. 1, no. 4. P. 76-82. DOI: 10.15587/1729-4061.2018.123921. {in English}

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-02-26

Номер

Розділ

Статті