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    前沿探索与综述
    2013年第5期目录
    2013, 34(5): 0-0. 
    摘要 ( 29 )   PDF(379KB) ( 152 )  
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    庆祝湖北省工程图学学会成立50周年专栏
    三维模型数字水印技术研究进展
    崔汉国, 刘健鑫, 代 星, 周智兴
    2013, 34(5): 1-5. 
    摘要 ( 63 )   PDF(407KB) ( 256 )  
    数字水印技术为网络环境下的三维模型提供版权保护。介绍三维模型数字
    水印的特征、分类及其攻击技术,重点分析三维点云模型、三维网格模型、参数曲面模型、
    体数据模型数字水印技术以及三维模型数字水印算法性能评价的研究现状,归纳、总结出三
    维模型数字水印技术的研究难点以及需要深入研究的问题。
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    基于物联网的桥梁健康监控系统设计与实现
    祖巧红, 张海峰,徐兴玉, 尹 莹
    2013, 34(5): 7-11. 
    摘要 ( 45 )   PDF(829KB) ( 373 )  
    物联网技术的研究和应用在各个领域都得到了蓬勃发展,主要针对桥梁健
    康安全隐患,设计、实现了一套基于物联网技术的桥梁健康监控系统,并进行了实例验证。
    通过物联网技术对桥梁结构的拱肋变形、拱座水平相对位移、拱座不均匀沉降、主梁变形、
    吊杆系杆索力、拱肋主梁应变及环境信息进行实时智能采集与传输;研发了中间件套件,实
    现对桥梁结构实时信息的接收、存储;通过可视化监控软件进行远程监控与预警,为桥梁监
    控、管理、养护提供决策依据,保证桥梁基础设施的安全使用。论文结合物联网技术在某大
    桥健康监控中的应用案例分析,是有益的探索。
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    Delaunay 三角网生长算法改进与实现
    周 婷, 彭正洪, 密新武
    2013, 34(5): 12-15. 
    摘要 ( 39 )   PDF(798KB) ( 275 )  
    对一般三角网生长法做了简要介绍和分析,针对限制算法效率提高的关键
    步骤——“搜索符合条件的第三点”,提出了一种“第三点分区搜索法”的改进算法。通过
    一系列的圆弧将离散点区域划分成多个分区,构网时规定只可在当前分区和相邻的下一分区
    搜索第三点,当该分区的离散点搜索完毕后进入下一分区。在Microsoft Visual Studio 2008
    的环境下使用C++进行编程测试,结果表明,该算法能够加快构网速度,生成的三角形形状
    良好,具有一定的实际效用。
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    储罐底板漏磁检测缺陷整体分布图自动生成方法
    宋小春, 文海燕, 许正望
    2013, 34(5): 16-19. 
    摘要 ( 78 )   PDF(830KB) ( 163 )  
    针对现有检测系统需要借助CAD 商业软件和人工标识相结合,才能绘制
    储罐底板缺陷分布图的不足,研究了基于漏磁检测技术的储罐底板缺陷整体分布图自动生成
    方法。首先,选择漏磁探头首通道传感器的扫查起始位置为基点,通过传感器通道数和采样
    间隔定义单次扫查区域;然后,根据缺陷信号所跨越的传感器通道数以及起、止采样点数,
    计算出矩形框对角线上两个顶点的坐标,并依此绘制矩形框以表征缺陷大小,进而得到单次
    扫查缺陷分布图;再在统一的坐标系下,对单次扫查缺陷分布图进行归一化处理,并对相邻
    两次扫查检测到的同一缺陷进行合并运算;最后,通过多次扫查图拼接,得到储罐底板缺陷
    的整体分布图。检测试验证明,该方法能实现储罐底板缺陷整体分布图的直观显示,自动生
    成可视化缺陷检测报告,提高了储罐底板漏磁检测系统的检测效率、实用性和可靠性。
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    平面连杆机构曲柄调速结构设计
    杜 力, 任亨斌, 黄勇刚, 康华领, 付 婷
    2013, 34(5): 20-24. 
    摘要 ( 40 )   PDF(736KB) ( 208 )  
    :在曲柄连杆机构设计中,为了实现曲柄到曲轴中心距离适时可调,对曲轴
    结构进行了创新设计。通过凸轮槽与圆盘在同步转动产生相对转动,实现了平面连杆机构在
    连续运转情况下实现曲轴偏心距调整;同时采用特殊中间凸轮结构实现了可以带动有多个相
    位差曲拐同步转动,使整台机构在运动过程中具有适时调节运动参数的能力。通过ADAMS
    仿真分析表明,该结构完全能满足系统无级调速的需要;同时曲柄上曲拐位移与原动件蜗杆
    的转动角度基本呈线性关系,为产品调速部分的刻度分度打下了基础。
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    武汉城市住宅小区风环境计算机模拟分析
    钱 义, 尚 涛, 詹 平
    2013, 34(5): 25-29. 
    摘要 ( 42 )   PDF(1382KB) ( 202 )  
    :随着中国城市化快速增长,住宅小区风环境越发得到人们重视。对于夏热
    冬冷的武汉市,城市住宅小区冬季防风以及夏季自然通风显得尤其重要。通过Airpak3.0 软
    件建立武汉未建小区模型,采用  湍流物理模型求解住宅小区内风速及风压方法来研究
    建筑布局与风场的关系。研究表明,计算机数值模拟能准确模拟小区风流场,建筑布局和风
    向角对小区风环境影响较大。采用数值模拟方法,结合城市风玫瑰图进行合理建筑规划布局,
    可为武汉住宅小区建筑布局规划建设提供指导和优化。
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    鄂州体育中心规划设计的计算机三维仿真
    陈永红, 詹 平, 密新武
    2013, 34(5): 30-34. 
    摘要 ( 72 )   PDF(994KB) ( 155 )  
    :以鄂州体育中心新区的规划设计为研究对象,进行了可视化的计算机三维
    仿真。利用航空照片取得鄂州体育中心新区的数字高程模型数据建立三维地面模型;结合处
    理后的卫星照片正射影像图作为贴图附于地形表面,模拟体育中心的地形、地貌。运用建模
    动画及后期制作软件构建了体育中心规划设计的三维动态仿真。结果表明计算机三维仿真在
    规划设计中的运用比传统图纸和模型的形式更加适合与公众进行交流并得到更加真实、直观
    的反馈。
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    循序渐进掌握CAD/CAE/CAM 技术
    安 萍, 吴树森, 叶升平
    2013, 34(5): 35-39. 
    摘要 ( 54 )   PDF(1433KB) ( 220 )  
    :根据CAD/CAE/CAM 技术的特点和各教学课程的适应性,采用分课程侧
    重学习该技术的某些内容、结合生产实际综合应用各知识点的教学方式,让学生在大学期间
    熟练掌握CAD/CAE/CAM 技术,成为具有实际动手能力的工程技术人才。
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    海军院校工程制图课程中舰船工程图的体现与融合
    欧阳清, 施冠羽, 莫登沅
    2013, 34(5): 40-45. 
    摘要 ( 62 )   PDF(877KB) ( 193 )  
    在传统工程制图课程中融入舰船工程图内容,是海军院校图学教育发展和
    改革的新要求。在全面分析各种舰船工程图样内容和特点的基础上,依据它们与传统工程制
    图课程内容的联系和区别,提出按不同类别的图样以不同方式融合到现有工程制图课程内容
    体系之中,形成有海军装备特色的工程制图课程体系,让学员在学习基本的投影理论和方法,
    掌握基本的图形表达和空间思维能力的同时,拓展舰船工程图知识,提高专业学习能力和岗
    位任职能力。
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    图形学与可视化
    四色问题的直观几何论证及单纯性地图四色定理
    张士庆, 张 号
    2013, 34(5): 46-50. 
    摘要 ( 58 )   PDF(1270KB) ( 169 )  
    对地图染色问题的论证已困扰学术界160 余年,根本原因在于它不是经典
    数学问题,而人们总想用经典数学方法去证明它。用直观几何方法将其转换为染色等价的正
    规地图,并严格证明“相邻域定理”;建立并分析最小单元地图的染色,发现了单纯性和关
    联性两种地图染色模式;建立基本单元地图模型,创造由基本单元地图模型成长为地图的过
    程与染色相结合的直观方法;严格证明四色定理:任何单纯性地图可以至多用4 种颜色染色,
    而任何关联性地图所需颜色数目不确定;创造“缩灭法则”去简化复杂地图;举出了《中国
    行政区划正规地图》应用实例。
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    基于最大相似类别和位置熵的三维模型融合检索方法
    陈俊英, 孟月波, 王羡慧, 刘四妹
    2013, 34(5): 51-55. 
    摘要 ( 55 )   PDF(713KB) ( 179 )  
    为了有效利用各特征集对三维模型内容的描述信息,对各种特征集上分别
    检索的结果进行综合分析,统计各类模型的分布概率得到查询模型的最大相似类别,然后在
    各个检索结果中统计该类别模型的位置熵,基于最大相似类别模型数目和位置熵计算融合权
    值。在普林斯顿标准3D 模型集上进行实验,并和其他几种动态融合方法和静态方法进行比
    较,结果说明所提出的方法在有弱特征集存在的情况下是有效的。
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    一种任意次非均匀B 样条的细分算法
    韩力文, 杨玉婷, 邱志宇
    2013, 34(5): 56-61. 
    摘要 ( 127 )   PDF(773KB) ( 238 )  
    类似于经典的、应用于任意次均匀B 样条的Lane-Riesenfeld 细分算法,
    提出了一种任意次非均匀B 样条的细分算法,算法包含加细和光滑两个步骤,可生成任意
    次非均匀B 样条曲线。算法是基于于开花方法提出的,不同于以均匀B 样条基函数的卷积
    公式为基础的Lane-Riesenfeld 细分算法。通过引入两个开花多项式,给出了算法正确性的
    详细证明。算法的时间复杂度优于经典的任意次均匀B 样条细分算法,与已有的任意次非
    均匀B 样条细分算法的计算量相当。
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    几何设计与计算
    射影线束形成的抛物线与椭圆抛物面的相似断层表示
    刘阜平, 丁 勇
    2013, 34(5): 62-65. 
    摘要 ( 45 )   PDF(717KB) ( 186 )  
    利用图示法,说明了二射影对应线束形成抛物线时,线束中的特殊线影响
    了抛物线的形状。如果任意五边形的顶点在一条抛物线上,由相似五边形的顶点确定的另一
    条抛物线与其“相似”。我们可以用一系列平行的截平面来表示椭圆抛物面,这些平行的截
    平面上抛物线相似,称为相似断层表示法。这种表示法为我们实现用计算机绘制三维椭圆抛
    物面奠定了理论基础。
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    基于加权渐进插值的Loop 细分曲面等距逼近
    陈甜甜, 赵 罡
    2013, 34(5): 66-70. 
    摘要 ( 85 )   PDF(881KB) ( 194 )  
    等距曲面在CAD/CAM 领域有着重要的作用,由于细分曲面没有整体解
    析表达式,使得计算细分曲面等距比参数曲面更加困难。针对目前已有的两种等距面逼近算
    法进行了改进,利用加权渐进插值技术避免了传统细分等距逼近算法产生网格偏移的问题。
    此外,提出了针对边界等距处理方案,使得等距后的细分曲面在内部和边界都均匀等距。该
    方法无需求解线性方程组,具有全局和局部特性,能够处理闭网格和开网格,为Loop 细分
    曲面数控加工奠定了良好的基础算法。最后给出的实例验证了算法的有效性。
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    二/三阶三角Bézier 曲线
    严兰兰, 韩旭里, 邬国根, 黄国辉
    2013, 34(5): 71-75. 
    摘要 ( 85 )   PDF(602KB) ( 195 )  
    构造了两组由三角函数形成的基函数,并由这两组基函数定义了两种新的
    曲线,分别称为二阶、三阶T-Bézier 曲线。这两种曲线分别具有和二次Bézier 曲线、三次Bézier
    曲线一样简单的结构,而且都具有Bézier 曲线的基本性质,如凸包性、对称性、几何不变
    性、端点插值和端边相切性。此外,在普通Bézier 曲线的G1 光滑拼接条件下,二阶T-Bézier
    曲线可以达到G3 光滑拼接,三阶T-Bézier 曲线可以达到G2 光滑拼接。另外,给出了用二阶
    T-Bézier 曲线来构造与给定多边形相切的曲线的方法,该方法简单有效,而且曲线对给定的
    多边形是保形的。
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    数字化设计
    流程工厂设计软件的关键技术研究及展望
    李士才, 唐卫清
    2013, 34(5): 76-81. 
    摘要 ( 41 )   PDF(604KB) ( 194 )  
    首先分析了流程工厂所涉及的专业领域以及设计过程的特点,从而推导出
    目前流程工厂设计软件需要的主要关键技术和功能要求。从流程工厂设计软件的图形平台的
    相关技术、协同设计技术及要求、以及如何支持流程工厂全生命周期的管理3 个方面探讨了
    流程工厂软件需要的主要技术和功能。然后分析了国内外主流流程工厂设计软件的发展水平
    和采用的技术,并提出了国产流程工厂设计软件和国外流程工厂设计软件的差距。最后对国
    产流程工厂设计软件的发展做了展望和具体的期望。
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    基于功率键合图装载机转向系统建模与仿真
    卞向娟, 龚友平, 李志华
    2013, 34(5): 82-87. 
    摘要 ( 44 )   PDF(5130KB) ( 195 )  
    为了使装载机转向系统的设计能够保证在作业或行驶时的机动性、安全性
    和敏捷性,一般要对该系统进行虚拟仿真设计。首先分析小型多功能装载机液压转向系统工
    作特性,包括系统组成,转向工作原理,及系统模型简化;然后以键合图理论为建模工具,
    根据能量和信息流动与转换过程的不同,将转向系统各组成元件抽象为键合图元,建立了液
    压转向系统的功率键合图;接着推导了液压转向系统工作过程的状态方程;最后,在
    MWORKS 软件环境中建立了液压转向系统功仿真模型,并对转向过程进行了仿真测试。为
    小型多功能装载机转向系统设计制提供了一套完整的理论与方法,对装载机转向系统的设计
    具有着重要的理论和工程应用价值。
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    工业设计
    产学研结合的产品设计课程实践教学研究
    刘永瞻, 刘静华
    2013, 34(5): 88-92. 
    摘要 ( 73 )   PDF(720KB) ( 204 )  
    :产品设计课程是工业设计教学体系的核心。针对学生实践能力不足的问题,
    产学研相结合的教学模式,可充分利用学校与企业的不同资源优势,将封闭理论化的学校教
    育与开放应用性的生产实践有机结合。通过多种方式的教学及交流互动的开展,分别利用企
    业在产品开发前期、中期、后期三阶段的丰富经验,可使学生在产品概念创新、造型开发、
    可实现性等方面的关键能力得到有效提升。
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    面向用户认知的汽车产品族前脸造型设计方法
    张 悦, 卢兆麟
    2013, 34(5): 93-98. 
    摘要 ( 76 )   PDF(5932KB) ( 193 )  
    为了帮助新兴的自主汽车企业形成家族特征前脸,提高消费者的产品认知
    度,提出了面向用户认知的汽车产品族前脸造型设计的方法。阐述了汽车前脸造型及产品族
    的定义、概念与作用,并将具体设计过程划分为完形设计、识别特征设计与细节设计3 个步
    骤,进一步阐释了前脸造型特征在产品族中运用的方式,最后以实例进行了说明。
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    双壳铝合金车体一次弯曲固有频率的计算方法
    赵 水, 贺 鑫, 原 欣
    2013, 34(5): 99-102. 
    摘要 ( 39 )   PDF(491KB) ( 159 )  
    车体结构体的固有频率是铁路车辆设计中的重要指标之一。为了在车体的
    设计阶段就能保证一次弯曲固有频率在10Hz 以上,推导了车体一次弯曲固有频率的解析计
    算方法,并与有限元的计算结果进行了比较并分析了两者存在误差的原因,使该计算方法为
    车体设计提供一定的参考。
    相关文章 | 计量指标
    视觉与图像
    基于冠脉造影和血管内超声图像融合的虚拟血管镜系统
    孙 正, 韩少勤
    2013, 34(5): 103-109. 
    摘要 ( 71 )   PDF(909KB) ( 171 )  
    :以X 射线冠状动脉造影和血管内超声图像作为数据源,建立交互式冠状动
    脉虚拟血管镜系统。首先,根据两种成像手段互补的特点,融合两种图像数据,重建三维血
    管模型。然后,运用虚拟现实造型语言,对三维血管模型实现内镜漫游模式的可视化。系统
    可用于对冠心病的可视化诊治、冠状动脉粥样硬化病变的发展和对介入治疗效果评价的研
    究,以及对医务人员的培训中。
    相关文章 | 计量指标
    改进BP 网络在超光谱图像压缩中的应用
    闫红梅, 吴冬梅
    2013, 34(5): 110-114. 
    摘要 ( 45 )   PDF(1356KB) ( 194 )  
    鉴于超光谱图像的应用领域,对超光谱图像的压缩要重点考虑压缩质量和
    压缩时间。将BP 神经网络用于超光谱图像压缩可得到较好的压缩质量。在保证较好恢复质
    量的前提下,提出了一种利用Cauchy 误差估计器、在转移函数中引入陡度因子、进行导数
    提升及各层调节变尺度的改进BP 算法进一步减少压缩时间。实验结果表明:算法减少了压
    缩时间,提高了编码效率。
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    变量喷雾系统中果树冠幅检测方法研究
    沈明明, 张富贵, 吴雪梅, 刘国志, 陈宇熠
    2013, 34(5): 115-120. 
    摘要 ( 40 )   PDF(467KB) ( 169 )  
    果树的变量喷雾系统要求快速实时地检测果树的冠幅,现有数字图像处理
    检测果树冠幅存在不能实现实时检测且误差大或者不能检测果树实际冠幅值的问题,本文用
    参照标准板与每株样本果树一起拍摄,通过求每张图像单位像素宽度的方法求取对应样本果
    树的实际冠幅;再将采用该数字图像检测的果树冠幅与采用手持激光测距仪检测的冠幅标准
    值作比较分析。试验结果表明:检测的50 株样本果树中,74%的样本数利用图像处理方法
    所检测冠幅值与参考值的相对差值都小于20%,对果树冠幅数字图像检测值与标准值进行回
    归分析,R2=0.7406,因此,在变量喷雾系统中采用图像处理方式检测果树冠幅是可行的。
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    交互设计与虚拟现实
    机械产品三维互动选型与定制系统
    叶建华, 高诚辉, 江吉彬
    2013, 34(5): 121-125. 
    摘要 ( 39 )   PDF(568KB) ( 213 )  
    以机械产品设计工程师为服务对象,以机械零部件信息的直观、准确传达
    为目的,引入Web3D 技术,融合机械三维CAD 技术,实现机械产品三维选型与定制系统
    的研发。采用基于SolidWorks 的参数化建模技术实现产品系列化与定制模型的实时生成。
    采用基于Viewpoint 的三维动态显示技术实现产品三维信息的展示。通过文件格式转换提供
    通用的二维/三维文件下载功能,以便客户进行预装配、分析等。
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    基于光学运动捕捉的虚拟人体标定技术
    侯永隆, 宁 涛, 王 可
    2013, 34(5): 126-131. 
    摘要 ( 59 )   PDF(773KB) ( 200 )  
    :分析关节对骨骼段运动的约束,基于光学运动捕捉设备给出两种关节中心
    参数估计模型——双骨骼段模型和球模型。对两种模型分别给出最小二乘解法,通过求解线
    性方程组得到关节中心位置。利用虚拟铰链测试了两种解法的精度,选取精度较高的双骨骼
    段模型,结合虚拟人的关节结构提出一种虚拟人体标定技术。比较某表演者四肢的测量值和
    标定值,得出标定误差在4.3%以内。对标定后的虚拟人进行驱动,标定后的虚拟人逼真地
    复制了表演者的动作,并减少了肢体交叉。
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    应用与交流
    图解工程静力学研究
    林大钧
    2013, 34(5): 132-137. 
    摘要 ( 33 )   PDF(715KB) ( 261 )  
    正投影基本原理可用于求解工程静力学问题,主要介绍图解空间汇交力系
    和任意力系的基本方法。通过实例说明图解基本原理的应用,以便进行更深入的研究。大多
    数工程静力学问题可以用代数方法或图解方法予以解决。有些情况下,代数法较易获解,而
    在许多情况下,图解方法更加快速而经济,用AutoCAD 进行图解将更加有效。
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    基于GB/T 24734 的三维尺寸快速标注技术
    许璟琳, 郑国磊, 王 勃
    2013, 34(5): 138-142. 
    摘要 ( 48 )   PDF(655KB) ( 272 )  
    针对当前主流CAD 软件提供的三维标注功能局限的现状,结合制造企业
    对复杂零件三维模型快速标注的需求,探讨了基于GB/T 24734 的三维尺寸快速标注技术;
    设计并实现了三维尺寸快速标注的算法,详细阐述了其相关的技术。该算法涉及标注面自动
    构造、尺寸元素计算、显示处理等一系列技术。其中,标注面构造主要涉及标注面分类、光
    标点获取等操作。为了便于尺寸的显示与观察,采用了标注文字的正向显示处理技术。以
    CATIA V5 系统为平台,实现了上述算法,开发了快速标注模块,通过实例测试验证了算法
    的可行性。
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    机械装备金属结构有限元建模策略研究与应用
    朱会文, 黄启良, 王宗彦, 屈小章
    2013, 34(5): 143-147. 
    摘要 ( 67 )   PDF(587KB) ( 170 )  
    在分析有限元建模技术的研究现状及其不足的基础上,针对机械装备金属
    结构所具有的体积庞大、结构复杂的特点,为了快速、准确地建立其有限元模型,构建了其
    有限元建模策略的体系结构,提出了在其有限元建模过程中所应遵循的八条策略,分别是全
    局规划、等效合成、实时校核、等效替换、酌情弱化、合理简化、关键细化和巧用干涉,并
    以铸造起重机为分析对象,对以上建模策略进行了举例说明,验证了其有效性和实用性。
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    视图中呈类似性同一平面的可构性研究
    董 萍
    2013, 34(5): 148-153. 
    摘要 ( 38 )   PDF(717KB) ( 166 )  
    针对视图中呈类似性同一平面的可构性,分别研究了视图中呈类似性投影
    面垂直平面及一般位置平面,可构分两种情况,一是视图中呈类似性同一平面轮廓线是否可
    构,二是当视图中呈类似性同一平面其轮廓线不可构时,轮廓包围区域是否构形。视图中呈
    类似性同一平面,不论是几边形平面,在已知二视图时,组成面的轮廓中呈类似性投影面平
    行线均可构,当轮廓线可构时,构形的方法也多样化。二视图中呈类似性的投影面垂直平面
    可构,三视图中一般位置平面仍可构。
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