图学学报

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2010年第2期目录

2010, 31(2): 0.

摘要 ( 29 )

PDF(283KB) ( 162 )

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基于本体的机械产品知识仓库研究与应用

邰丽君，赵韩，董玉德，武照云

2010, 31(2): 1-8.

摘要 ( 71 )

PDF(723KB) ( 164 )

为解决产品开发全生命周期中知识管理与知识重用问题，提出了基于本体的机械产品知识仓库系统构架。从语法、属性、结构、实例四个方面进行相似性的计算，实现将源本体的实例映射到目标本体的过程。采用OWL本体表示语言对产品知识进行本体建模。并对基于本体的案例推理进行了深入的研究。最后将研究成果应用于制造业知识管理系统的机械产品知识仓库子系统中。

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基于模糊理论的机械多目标优化设计

魏锋涛，宋俐，李言，石坤，赵建峰

2010, 31(2): 9-12.

摘要 ( 48 )

PDF(457KB) ( 342 )

多目标优化设计各分目标间的矛盾性和不可公度性增加了解决问题的难度，常规求解多目标优化设计方法一般只能求出问题的有效解，而得不到设计的最优结果。该文以蜗杆传动多目标优化设计为例，采用改进的遗传算法求得若干有效解后，根据模糊理论中的相似优先比法从中确定出最有效解，即最优解，并可排出它们的优劣顺序。

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弧面凸轮分度机构设计及建模方法研究

方代正，王贵成

2010, 31(2): 13-17.

摘要 ( 60 )

PDF(527KB) ( 210 )

利用D-H坐标系建立弧面凸轮的轮廓方程和共轭接触线方程。充分利用球形滚子的几何特征，先绘制中心轨迹线，然后通过Pro/E软件建立弧面凸轮的三维实体模型，从而为实现弧面凸轮的数控加工、该机构的动力学分析和运动仿真等奠定了基础。

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套筒式烟囱CAD系统的开发

范高杰，王子茹

2010, 31(2): 18-25.

摘要 ( 38 )

PDF(615KB) ( 172 )

以AutoCAD为平台，采用ObjectARX编程，开发了一个套筒式烟囱CAD系统。系统由前处理模块、计算模块和后处理模块三部分构成，实现了套筒式烟囱的结构设计、配筋计算和施工图绘制的集成。系统具有界面友好、操作简单、设计快捷和绘图迅速等特点。

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基于VBA的线路纵断面图的自动绘制

邱荣茂，王大鸣，张涛，张德莹

2010, 31(2): 26-32.

摘要 ( 76 )

PDF(536KB) ( 264 )

在对线路纵断面图的构成要素进行分析的基础上，利用VBA对AutoCAD的自主定制，编制了自动绘制线路纵断面图的程序，实现了线路纵断面图自动绘制。首先将绘制线路纵断面图有关的数据组织成若干个Excel表，然后建立AutoCAD与Excel之间的通信，最后通过Excel的对象模型实现对Excel数据表的访问。

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3DXML文件格式解析及应用

王晓斌，宁涛，王可

2010, 31(2): 33-37.

摘要 ( 104 )

PDF(556KB) ( 523 )

3DXML文件格式是一种重要的轻量化CAD数据格式，通过对3DXML文件格式的分析，论述了一种基于MSXML解析器的文件解析技术。这种解析方式可以快速提取3DXML文件中的重要信息，通过对几何及属性信息的重构，建立整个装配体场景，使用文件中的多分辨率模型，可以提高较大模型的渲染速度。最后给出了基于3DXML文件格式的轻量化CAD浏览器的应用实例。

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一种基于最小冲突集的约束冲突消解方法

刘晓平，季浩，石慧

2010, 31(2): 38-42.

摘要 ( 36 )

PDF(511KB) ( 159 )

为了在协同设计中建立以人为核心的冲突消解方法，使设计者在约束冲突发生时，对约束信息之间的制约关系有较清晰的把握，合理地消解冲突，提取最小冲突集是有效的方法。该文在分析最小冲突集特征和交边算法的基础上，给出了提取最小冲突集的方法，并结合一个算例说明最小冲突集在设计者参与下对识别、消解冲突的有效性。

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基于多种群实数编码遗传算法的圆度误差评定

缪立栋，郭慧，张帆

2010, 31(2): 43-48.

摘要 ( 64 )

PDF(500KB) ( 217 )

针对实数编码的遗传算法(RGA)在圆度误差评定中存在的早熟收敛、精度较差及运算速度慢等缺点，分析了多种群遗传算法的模型结构，利用多种群遗传算法的并行性，将其应用于圆度误差评定。实验证明该方法有效地提高了算法的精度和收敛速度，能够快速评定圆度误差。

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确定任意形状物体最小包围盒的一种方法

陈华

2010, 31(2): 49-53.

摘要 ( 101 )

PDF(455KB) ( 795 )

最小包围盒广泛应用于碰撞检测、模具分型设计、产品包装设计以及图像处理、模式识别等领域。根据不同的应用场合对包围盒的不同要求，提出了一种简单、实用的确定任意物体最小包围盒的方法，利用现有的CAD软件本身具有确定轴向包围盒的功能，通过对AutoCAD软件的二次开发，利用程序自动确定出任意形状物体的最小体积包围盒或最小面积包围盒，以适应于不同的应用场合。

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面向数字校园的网格LBS体系构架研究

任维政，邓中亮，徐连明

2010, 31(2): 54-58.

摘要 ( 64 )

PDF(529KB) ( 229 )

为了有效解决基于位置的服务（LBS）系统中空间信息的共享问题，提出了面向网格计算环境下空间信息网格的数据组织与访问机制模型，构建了以服务为核心，包括定位层、数据层、服务层和应用层的基于网格地理信息系统的校园LBS（CLGG）体系构架。以数字校园为应用实例，研制了原型系统, 实现了的区域导航、实时定位、历史路径查询、热点区域信息发布、用户认证与管理等功能，验证了所提出的LBS系统构架和空间信息网格的数据组织与访问机制的可行性和有效性。

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加权微粒群算法在模型配准中的应用

刘晶，林大钧

2010, 31(2): 59-62.

摘要 ( 66 )

PDF(364KB) ( 158 )

微粒群算法目前已经在很多领域得到了广泛的应用。根据微粒群算法收敛较快的权值范围，建立加权函数，将其运用到速度进化过程中，并在进化过程中分群优化，使得改进的微粒群算法在迭代初期具有较好的全局收敛能力，在迭代后期具有较好的局部收敛能力，从而可以实现维护全局和局部搜索能力的平衡。将该算法运用于散乱点云与三维CAD模型的配准问题中，并与基本微粒群算法进行对比，具有更好的配准结果，迭代收敛更快。

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基于降维和筛选的立体图快速生成算法

刘晓平，习雅思

2010, 31(2): 63-67.

摘要 ( 53 )

：在基于求交测试的立体图生成过程中，提高计算速度是立体图生成的重要问题。首先通过将空间三角形和空间射线分别映射成平面包围盒和二维点，达到降维的目的；然后，依据当前扫描点的坐标，在模型的所有三角面片中筛选出少数可能的相交三角形，只对筛选出的三角形进行三维求交测试。应用此方法，在不影响立体图效果的情况下，显著提高了基于求交测试的立体图生成速度。

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面向对象模板的特色建筑造型

刘晓平，钱晶晶，余烨，罗月童

2010, 31(2): 68-72.

摘要 ( 26 )

PDF(479KB) ( 249 )

根据特色建筑物的构建特点，提出了一种基于面向对象模板的建模方法。从建筑学的角度分析特色建筑营造规则并引入模板思想，在对比了其与面向对象思想的相通之处后提出了“基模板－结构模板－实例化模板”架构，然后给出了面向对象模板的建模方法，最后以塔为例，快速构建并渲染出真实感较强的特色建筑的三维模型。

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基于场分布的平面散乱点集B样条曲线重建算法

黄童心，王文珂，张慧，宋征轩

2010, 31(2): 73-83.

摘要 ( 67 )

PDF(641KB) ( 178 )

平面散乱点集的曲线重建是逆向工程研究的核心问题之一。该文在Goshtasby算法的基础上，提出了一种基于场分布的平面散乱点集B样条曲线重建算法。首先，通过估计场强基函数的边界提高量子化效率，生成散乱点集场分布的数字图像；然后，利用图像细化结合改进的BFS（Breadth-First-Search）算法来避免数字图像中由于存在大量冗余分支像素而难以生成脊轮廓的问题；最后，采用加权最小二乘法延长重建曲线，改进Goshtasby算法所得的开曲线在端点处收缩的缺点。实验表明，对于带噪声的平面稠密点集，该算法可有效地重建反映点集形状和走向的B样条曲线。

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稠密采样点模型的快速隐式曲面重建

苗兰芳，周廷方，彭群生

2010, 31(2): 84-91.

摘要 ( 41 )

PDF(807KB) ( 326 )

算法以稠密采样点模型表面局部区域内的双边滤波函数值为依据，模型表面附近任意一点的函数值通过与该点最近的模型表面的K个采样点数据直接计算得到。与已有的隐式曲面重建方法相比，该方法既不用曲面内部或外部的支撑点，也不用求解线性和非线性方程，其重建速度快。此外，由于采用双边滤波函数作为其重建的隐式曲面的函数值，因此还能对带有噪声的采样点模型进行特征保持的表面重建。实验结果表明，对于稠密采样点模型，该方法可以快速重建出逼近程度高，效果好的曲面。

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一种大规模散乱数据自适应压缩与曲面重建方法

王晓明，刘吉晓

2010, 31(2): 92-96.

摘要 ( 31 )

PDF(863KB) ( 173 )

：针对大规模散乱数据点云，提出了一种基于曲率与距离的三角网格抽样方法。算法既能保证所生成网格曲面中每个三角片具有较好的形状，又能较鲜明地刻画曲面的细节特征。同时还能将原先规模较大的点云压缩到事先可控的数量上，是一种简单高效的自适应压缩和曲面生成方法。

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三角域上C1连续的H-Coons曲面片

唐运梅，吴晓勤，韩旭里

2010, 31(2): 97-103.

摘要 ( 35 )

PDF(744KB) ( 218 )

在三角形域上利用两类H-Hermite多项式构造C1连续的两种形式的H-Coons曲面片。构造的三角曲面片均含有形状参数

，调整

的值，可改变曲面的内部形状，而不影响曲面的边界形状。当
0
时，可退化为通常的边-边与边-点方法插值的曲面片。最后，通过实例显示了该文方法的实际效果。

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基于双边滤波的Retinex图像增强算法

胡韦伟，汪荣贵，方帅，胡琼

2010, 31(2): 104-109.

摘要 ( 219 )

PDF(686KB) ( 706 )

针对Retinex图像增强技术在高对比度边缘区域存在“光晕伪影”这一缺点，提出了一种基于双边滤波的Retinex算法。该算法先使用带有边缘保存功能的双边滤波将原图像分解成照度图像和反射图像，再分别采用不同的策略压缩照度图像和增强反射图像，最后把两部分图像合成为新的图像。通过从主观视觉效果和客观质量评价两方面对该算法进行检验，实验结果表明它有较好的增强效果，解决了“光晕伪影”问题。

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基于内外边缘颜色特征的图像检索算法

郑秋梅，王红霞，闵利田

2010, 31(2): 110-115.

摘要 ( 62 )

PDF(608KB) ( 200 )

算法的基本思路是提取边缘部分的颜色特征进行图像检索，将边缘分为内外边缘区别对待，加大内边缘（对应目标部分）的比重，通过多尺度多结构元的数学形态学方法实现。通过设置内外边缘的权重充分考虑了目标的重要性，克服了全局颜色直方图不能反映空间信息的缺陷。实验结果表明，该算法有效地提高了检索系统的效率。

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基于图像正则化的抗几何变换的感知哈希算法

孙锐，闫晓星，丁志中

2010, 31(2): 116-122.

摘要 ( 64 )

PDF(666KB) ( 259 )

：图像哈希在内容认证、数据库搜索和水印等领域有广泛的应用。该文提出的新的抗几何变换的感知哈希方法包括三个主要阶段：第一阶段通过图像正则化过程获得一个对任意仿射变换具有不变性的正则图像；第二阶段对随机选择的多个子图像进行小波变换产生一个包括图像主要特征的副图像；第三阶段采用奇异值分解捕获图像的局部感知成分并生成最终哈希。仿真实验表明算法有效抵抗了几何变换、压缩等感知保持操作，内容篡改也被正确检测。批量实验也证明算法有较好的稳健性和抗误分类能力。

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基于FCM和图割的交互式图像分割方法

田元，王乘，管涛

2010, 31(2): 123-127.

摘要 ( 52 )

PDF(495KB) ( 280 )

为了提高在前景和背景颜色相似情况下图像的分割效果，提出了一种基于模糊C均值聚类（FCM）和图割的交互式图像分割方法。首先，利用分水岭算法对图像进行预处理，将图像分成多个小区域，用区域代替像素点进行分析。然后，采用模糊C均值算法对用户标记的前景区域和背景区域分别进行聚类分析，挖掘用户交互所提供的隐藏信息。用未标记区域的颜色分量到前景区域及背景区域类心的最小距离表示相似能量，用未标记区域与其相邻区域的相关性表示先验能量。最后，利用最大流/最小割算法求能量函数的全局最优解。与其他方法相比，该文方法具有较好的分割性能，能从前景背景相似的图像中较精确地提取感兴趣的物体，且用户操作简单。

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基于多小波变换和分块SVD的彩色图像水印算法

韩绍程，罗长杰，张兆宁，王玉松

2010, 31(2): 128-133.

摘要 ( 73 )

PDF(742KB) ( 308 )

提出了一种基于多小波变换和分块SVD的非盲水印算法。选择彩色图像的饱和度分量作为水印的嵌入域，水印为有意义的灰度图像，水印经Arnold置乱后被嵌入到饱和度分量多小波变换的不同中频区域中。实验证明，该算法不仅对噪声、JPEG压缩、剪切及Photoshop处理具有很好的鲁棒性，而且能抵抗旋转、放缩和平移等几何攻击。

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国画一笔多色的计算机模拟

邓学雄，章文，张志尧，颜玮

2010, 31(2): 134-138.

摘要 ( 43 )

PDF(515KB) ( 161 )

：针对国画的笔道颜色分布会随运笔的缓疾、力度轻重而异的特点，提出了运用多个单色笔道叠加的方法，实现了“一笔多色”国画技法效果的计算机模拟。重点探讨了叠加笔道的数量、多色笔道的实时显示、多色笔道的整体删除等问题。笔道叠加算法避免了逐点填充笔道的复杂过程，保证了笔道颜色渐变在效率最优的情况下达到最大分辨率。仿真算法表明，绘制效果既保留了原笔划钩提顿挫的力度特性，又巧妙地解决了笔划中色彩过渡的问题，整体效果逼真细腻。

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基于VRML的移动模架造桥机的动态模拟

冯桂珍，王大鸣，池建斌，王咏梅

2010, 31(2): 139-143.

摘要 ( 39 )

PDF(430KB) ( 227 )

造桥机是工程机械中的重要机械设备，鉴于其结构复杂、研制周期长、资金投入大等特点，在设计前期对其进行动态模拟有其理论和实际意义。以某移动模架造桥机为对象，在深入了解其装配关系和施工工艺的基础上，利用VRML实现了装配与施工工艺过程的动态模拟。模拟过程具有动态性、交互性、低带宽网络传输等特性。

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抛物面梯度可视化研究

刘小羊，林大钧，郑鹏飞，吴志庭

2010, 31(2): 144-149.

摘要 ( 52 )

PDF(424KB) ( 244 )

在对工程数量场优化问题的研究过程中，经常要分析数量场中各点的温度
和压力等变化趋势，它可以归结为求解各点处的梯度方向。而数量场的数学模型通常都可以
看成是曲面的表达式。该文用图解的方法对抛物面这类曲面的梯度进行了研究，建立了相应
的数学表达式，最后利用Visual Lisp 编程在AutoCAD 中实现抛物面梯度的图形显示。

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逆向工程中NURBS曲面与直线交点快速计算

王保庆，张俐，李东升

2010, 31(2): 149-152.

摘要 ( 70 )

PDF(461KB) ( 275 )

给出了一个能够方便地判断NURBS曲面片与空间直线的交点个数，并且超线性收敛的快速迭代算法。计算Krawczyk算子判断给定的NURBS曲面片和空间直线有无交点和有几个交点。再使用拟牛顿迭代法求出NURBS曲面片和空间直线上的交点。该算法在用点云数据检测曲面重构的误差时具有快速、准确的特点。

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工程图学思维浅析

毛昕，黄英，那履弘，刘阳

2010, 31(2): 153-159.

摘要 ( 42 )

PDF(419KB) ( 221 )

提出了形象性、严谨性、工程性和创造性的工程图学思维特征。以思维心理学和思维方法学为理论基础，结合教学经验，探讨了形象思维的一般过程，课程中形象思维的主要方法和形象记忆。探讨了工程图学中的辩证思维方法，以利于对课程的深层次把握。提出并分析了工程图学思维的智力品质，介绍了教学中培养学生形象思维能力的具体做法。

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机械制图教学内容的程序化创新设计研究

杜振华，陈国民，冯剑，秦玉芳，唐永勇

2010, 31(2): 160-166.

摘要 ( 33 )

PDF(646KB) ( 223 )

：研究并提出了制图课教学中正确的思维方式，通过与当前思维方式的比较找出了教学中存在的问题，即一味强调形象思维，过分忽视逻辑思维。以组合体读图为例，对该教学内容进行了程序化创新设计和强化逻辑思维，并进行了教学实践。实践表明新方法改变了过去课堂教学中听得懂但不会用的状况，深受学生欢迎。

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“工程制图”工程项目引入法实践教学模式的研究与实践

胡琳

2010, 31(2): 167-173.

摘要 ( 66 )

PDF(610KB) ( 285 )

：新世纪的人才应是复合型人才，对人才的素质提出了更高的要求。如何打破传统的教育模式中存在的不足，建立快速提高学生的实践能力、创新意识和创新设计能力的培养模式，是高素质人才培养的关键。该文从两个方面阐述了工程项目引入法实践教学模式的改革与探索，首先拓展个性化设计的理念，来提高学生的创新思维和创新设计的能力，其次通过建立基于团队的工程项目小组，提高学生的综合素质，以期达到高素质工程技术人才的培养目的。

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基于计算机动画的虚拟导游技术及其应用

罗月童，孙静，储昭辉

2010, 31(2): 174-177.

摘要 ( 37 )

PDF(381KB) ( 194 )

基于虚拟现实技术的虚拟旅游正蓬勃发展，正如导游在旅游业的重要地位一样，虚拟导游也是虚拟旅游技术的重要组成部分。该文利用计算机人物建模和动画技术，实现了基于计算机动画的虚拟导游，有效地增强了虚拟旅游场景的趣味性和真实感。讨论了基于计算机动画的虚拟导游的关键技术，并将其应用于虚拟旅游系统，效果良好。

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视点相关的复杂模型的简化算法

杨关良，王芳

2010, 31(2): 178-181.

摘要 ( 53 )

PDF(450KB) ( 221 )

为克服Hoppe边折叠算法存在计算量很大，运行速度很慢的缺点，在Garland边折叠算法基础上，将边折叠算法与视点相关因子相结合，对复杂模型进行了简化，并使用改进的多边形模型的数据结构，实时动态地生成了多层次的LOD模型。实验结果表明，该算法能够在保留模型重要的几何特征的前提下，实现模型较大幅度的简化。

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双桥转向摇臂机构设计方法的研究

刘吉玉，刘刚，王泽东

2010, 31(2): 182-187.

摘要 ( 74 )

PDF(612KB) ( 212 )

为了使摇臂机构的参数和偏转角的函数关系能按照编写的程序进行计算机辅助设计，将空间摇臂机构简化为平面机构，研究其解析设计方法，并对摇臂机构的转化误差和转角偏差进行了计算和分析。计算实例表明，机构简化误差不超过允许值，为摇臂机构的优化设计打下了基础。

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基于极坐标测量的圆度误差评定算法

雷贤卿，李济顺，薛玉君，畅为航

2010, 31(2): 188-191.

摘要 ( 80 )

PDF(431KB) ( 167 )

：提出一种利用极坐标测量数据求解圆度误差的网格搜索算法，其原理是在最小二乘圆心周围按一定规则布置一系列的极坐标网格点，依次以各网格点为理想圆心计算所有测点的半径值，通过比较这些半径值，实现最小区域法、最小外接圆法和最大内接圆法的圆度误差精确评定。详细叙述了算法求解圆度误差的过程和步骤，给出了数学计算公式及程序流程图。试验结果表明，该算法可有效、正确地评定圆度误差。

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多管相贯线切割运动轨迹与位姿控制方法研究

曹建福，张恒超

2010, 31(2): 192-197.

摘要 ( 44 )

PDF(469KB) ( 198 )

针对空间多管相贯线的切割问题，基于简化的坡口模型，提出了一种实用的切割运动轨迹与位姿控制方法。用参数化图形方式给出了相贯线的计算模型，建立了由三维模型数据到6轴联动切割运动代码的转换算法。通过现场实际切割，表明该方法可明显提高相贯线的切割效率。

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基于OpenGL的相贯线切割轨迹的建模与仿真

赵龙，郭艳玲

2010, 31(2): 198-203.

摘要 ( 32 )

PDF(569KB) ( 227 )

：围绕管材切割中的坡口加工问题，对定角度坡口和变角度坡口进行了分析。建立了圆管相贯线的一般模型，提出了适用于数控切割的坡口角度的计算方法，完成了仿真算法的研究。针对插入式相贯接头，利用VC++和OpenGL完成了仿真程序的编写，实现了具有变角度坡口切割轨迹的仿真。结果表明切割后的主管与支管装配准确，焊接坡口完全符合美国石油协会标准规定的要求。

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