Shape-adjustable developable generalized blended trigonometric Bézier surfaces and their applications
- 1. University of Sargodha
- 2. Shizuoka University
- 3. University of Education
- 4. University of Okara
- 5. Xi'an University of Technology
Description
Abstract Developable surfaces have a vital part in geometric modeling, architectural design, and material manufacturing. Developable Bézier surfaces are the important tools in the construction of developable surfaces, but due to polynomial depiction and having no shape parameter, they cannot describe conics exactly and can only handle a few shapes. To tackle these issues, two straightforward techniques are proposed to the computer-aided design of developable generalized blended trigonometric Bézier surfaces (for short, developable GBT-Bézier surfaces) with shape parameters. A developable GBT-Bézier surface is established by making a collection of control planes with generalized blended trigonometric Bernstein-like (for short, GBTB) basis functions on duality principle among points and planes in 4D projective space. By changing the values of shape parameters, a group of developable GBT-Bézier surfaces that preserves the features of the developable GBT-Bézier surfaces can be generated. Furthermore, for a continuous connection among these developable GBT-Bézier surfaces, the necessary and sufficient $G^{1}$ G 1 and $G^{2}$ G 2 (Farin–Boehm and beta) continuity conditions are also defined. Some geometric designs of developable GBT-Bézier surfaces are illustrated to show that the suggested scheme can settle the shape and position adjustment problem of developable Bézier surfaces in a better way than other existing schemes. Hence, the suggested scheme has not only all geometric features of current curve design schemes but surpasses their imperfections which are usually faced in engineering.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
تلعب الأسطح القابلة للتطوير دورًا حيويًا في النمذجة الهندسية والتصميم المعماري وتصنيع المواد. أسطح بيزير القابلة للتطوير هي الأدوات المهمة في بناء الأسطح القابلة للتطوير، ولكن بسبب التصوير متعدد الحدود وعدم وجود معلمة شكل، فإنها لا تستطيع وصف المخروطيات بالضبط ولا يمكنها التعامل إلا مع عدد قليل من الأشكال. لمعالجة هذه المشكلات، يتم اقتراح تقنيتين مباشرتين للتصميم بمساعدة الكمبيوتر لأسطح بيزير المثلثية المعممة القابلة للتطوير (لأسطح GBT - Bézier القصيرة والقابلة للتطوير) مع معلمات الشكل. يتم إنشاء سطح GBT - Bézier القابل للتطوير من خلال إنشاء مجموعة من مستويات التحكم ذات الأساس المثلثي المدمج المعمم الذي يشبه بيرنشتاين (باختصار، GBTB) يعمل على مبدأ الازدواجية بين النقاط والمستويات في الفضاء الإسقاطي رباعي الأبعاد. من خلال تغيير قيم معلمات الشكل، يمكن إنشاء مجموعة من أسطح GBT - Bezier القابلة للتطوير والتي تحافظ على ميزات أسطح GBT - Bezier القابلة للتطوير. علاوة على ذلك، من أجل الاتصال المستمر بين أسطح GBT - Bézier القابلة للتطوير، يتم أيضًا تحديد شروط الاستمرارية الضرورية والكافية $ G ^{ 1 }$ G 1 و $ G ^{ 2 }$ G 2 (Farin - Boehm وبيتا). يتم توضيح بعض التصاميم الهندسية لأسطح GBT - Bézier القابلة للتطوير لإظهار أن المخطط المقترح يمكن أن يحل مشكلة تعديل الشكل والموضع لأسطح Bézier القابلة للتطوير بطريقة أفضل من المخططات الحالية الأخرى. وبالتالي، فإن المخطط المقترح لا يحتوي فقط على جميع السمات الهندسية لمخططات تصميم المنحنى الحالية ولكنه يتجاوز عيوبها التي عادة ما تواجهها في الهندسة.Translated Description (French)
Résumé Les surfaces développables jouent un rôle essentiel dans la modélisation géométrique, la conception architecturale et la fabrication de matériaux. Les surfaces de Bézier développables sont les outils importants dans la construction de surfaces développables, mais en raison de la représentation polynomiale et de l'absence de paramètre de forme, elles ne peuvent pas décrire exactement les coniques et ne peuvent gérer que quelques formes. Pour résoudre ces problèmes, deux techniques simples sont proposées pour la conception assistée par ordinateur de surfaces de Bézier trigonométriques mixtes généralisées développables (pour les surfaces GBT-Bézier courtes et développables) avec des paramètres de forme. Une surface GBT-Bézier développable est établie en faisant une collection de plans de contrôle avec des fonctions de base de type Bernstein trigonométriques mélangées généralisées (pour faire court, GBTB) sur le principe de dualité entre les points et les plans dans l'espace projectif 4D. En modifiant les valeurs des paramètres de forme, un groupe de surfaces GBT-Bézier développables qui préserve les caractéristiques des surfaces GBT-Bézier développables peut être généré. En outre, pour une connexion continue entre ces surfaces GBT-Bézier développables, les conditions de continuité $G^{1}$ G 1 et $G^{2}$ G 2 (Farin-Boehm et bêta) nécessaires et suffisantes sont également définies. Certaines conceptions géométriques de surfaces développables GBT-Bézier sont illustrées pour montrer que le schéma suggéré peut régler le problème d'ajustement de forme et de position des surfaces développables de Bézier d'une meilleure manière que d'autres schémas existants. Par conséquent, le schéma suggéré a non seulement toutes les caractéristiques géométriques des schémas de conception de courbes actuels, mais dépasse leurs imperfections qui sont généralement rencontrées en ingénierie.Translated Description (Spanish)
Resumen Las superficies desarrollables tienen una parte vital en el modelado geométrico, el diseño arquitectónico y la fabricación de materiales. Las superficies de Bézier desarrollables son las herramientas importantes en la construcción de superficies desarrollables, pero debido a la representación polinómica y al no tener un parámetro de forma, no pueden describir cónicas con exactitud y solo pueden manejar unas pocas formas. Para abordar estos problemas, se proponen dos técnicas sencillas para el diseño asistido por ordenador de superficies Bézier trigonométricas combinadas generalizadas desarrollables (para abreviar, superficies GBT-Bézier desarrollables) con parámetros de forma. Se establece una superficie GBT-Bézier desarrollable haciendo una colección de planos de control con funciones trigonométricas generalizadas similares a las de Bernstein (para abreviar, GBTB) sobre el principio de dualidad entre puntos y planos en el espacio proyectivo 4D. Al cambiar los valores de los parámetros de forma, se puede generar un grupo de superficies GBT-Bézier desarrollables que conserva las características de las superficies GBT-Bézier desarrollables. Además, para una conexión continua entre estas superficies GBT-Bézier desarrollables, también se definen las condiciones de continuidad necesarias y suficientes $ G ^{1} $G 1 y $ G ^{2}$ G 2 (Farin-Boehm y beta). Se ilustran algunos diseños geométricos de superficies GBT-Bézier desarrollables para mostrar que el esquema sugerido puede resolver el problema de ajuste de forma y posición de las superficies Bézier desarrollables de una mejor manera que otros esquemas existentes. Por lo tanto, el esquema sugerido no solo tiene todas las características geométricas de los esquemas de diseño de curvas actuales, sino que supera sus imperfecciones que generalmente se enfrentan en ingeniería.Files
s13662-021-03614-3.pdf
Files
(7.8 MB)
Name | Size | Download all |
---|---|---|
md5:2d3d639a0fc4c5c3bc48d21d2fa0cf78
|
7.8 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- أسطح بيزير المثلثية الممزوجة المعممة القابلة للتطوير والقابلة لضبط الشكل وتطبيقاتها
- Translated title (French)
- Surfaces de Bézier trigonométriques mixtes généralisées développables à forme réglable et leurs applications
- Translated title (Spanish)
- Superficies de Bézier trigonométricas generalizadas desarrollables de forma ajustable y sus aplicaciones
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3206057831
- DOI
- 10.1186/s13662-021-03614-3
References
- https://openalex.org/W1587477963
- https://openalex.org/W1964664927
- https://openalex.org/W1977278111
- https://openalex.org/W1985352179
- https://openalex.org/W1990261039
- https://openalex.org/W1994722502
- https://openalex.org/W1994916162
- https://openalex.org/W2006545922
- https://openalex.org/W2019645491
- https://openalex.org/W2029878795
- https://openalex.org/W2037915524
- https://openalex.org/W2055410695
- https://openalex.org/W2068030190
- https://openalex.org/W2083452841
- https://openalex.org/W2134184027
- https://openalex.org/W2136765961
- https://openalex.org/W2168708828
- https://openalex.org/W2298775225
- https://openalex.org/W2574089672
- https://openalex.org/W2591614612
- https://openalex.org/W2740642769
- https://openalex.org/W2792388515
- https://openalex.org/W2920123801
- https://openalex.org/W2987882566
- https://openalex.org/W3012107782
- https://openalex.org/W3092246241
- https://openalex.org/W3126837765