基于STL模型的船舶几何特性计算

系统仿真学报 ›› 2015, Vol. 27 ›› Issue (10): 2264-2271.

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基于STL模型的船舶几何特性计算

刘春雷, 尹勇, 孙霄峰, 张秀凤

大连海事大学航海学院,大连 116026

收稿日期:2015-06-09 修回日期:2015-07-24 出版日期:2015-10-08 发布日期:2020-08-07
通讯作者: 尹勇(1969-),男,湖北人,教授,博士,研究方向为虚拟现实技术。
作者简介:刘春雷(1987-),男,河北人,博士生,研究方向为船舶静力学。
基金资助:
863课题(2015AA016404); 交通部应用基础研究项目(2014329225370)

Calculation of Vessel's Geometric Properties Based on STL Model

Liu Chunlei, Yin Yong, Sun Xiaofeng, Zhang Xiufeng

Navigation College, Dalian Maritime University, Dalian 116026, China

Received:2015-06-09 Revised:2015-07-24 Online:2015-10-08 Published:2020-08-07

摘要/Abstract

摘要： 为提高船舶几何特性计算的精度和实时性,提出一种基于STL(Stereo Lithography)三角网格模型的船舶任意浮态下的几何特性计算方法。将计算机图形学中的SH(Sutherland-Hodgman)剪裁算法用于船舶与水面的求交。基于坐标系仿射变换,将空间水线面转换成二维平面多边形来提取截面轮廓并完成其有序化。根据水线面是单调多边形的特点,采用质心插入法来进行三角剖分。以散货船“太行128”为例进行实例验证,其计算结果与装载手册中给定值相比较误差较小,证明该方法计算精度高、实时性好,具有一定的工程应用价值。

关键词: 船舶工程, 船舶几何特性, 三角网格模型, SH剪裁算法, 截面轮廓, 三角剖分

Abstract: To improve the accuracy of the ship geometric properties calculation and the real-performance of the program, a method based on STL triangular mesh model was proposed to calculate the ship geometric properties. SH polygon clipping algorithm in computer graphics was used to calculate the intersection of ship and water plane. By using of coordinates systems affine transformation, 3D water plane was changed to 2D plane to extract the profile contour. Because the waterlines are monotone polygon, Mass center insertion method was proposed to finish polygon triangulation, computing speed was improved. Bulk carrier "Taihang 128" was taken as an example, comparing the calculated results with the data given in loading manual, there is almost no accuracy loss. The results indicate that the proposed method has high accuracy and good real-time performance and has a certain practical application value.

Key words: marine engineering, vessel's geometric properties, triangular mesh model, SH clipping algorithm, section contour, triangulation

中图分类号:

U66.2+1

刘春雷, 尹勇, 孙霄峰, 张秀凤. 基于STL模型的船舶几何特性计算[J]. 系统仿真学报, 2015, 27(10): 2264-2271.

Liu Chunlei, Yin Yong, Sun Xiaofeng, Zhang Xiufeng. Calculation of Vessel's Geometric Properties Based on STL Model[J]. Journal of System Simulation, 2015, 27(10): 2264-2271.

参考文献

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Calculation of Vessel's Geometric Properties Based on STL Model

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[1]	王智洲, 孙霄峰, 尹勇, 刘春雷. 基于CGAL的船舶浮态计算[J]. 系统仿真学报, 2016, 28(9): 1957-1964.
[2]	刘春雷, 尹勇, 孙霄峰, 张秀凤, 神和龙. 基于STL模型的散货船破损浮态计算[J]. 系统仿真学报, 2016, 28(10): 2613-2620.