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屠长河教授主持的国家重点研发计划“工业软件”重点专项“基于微服务架构的增强/混合现实应用开发引擎的研发和应用验证”项目自2023年4月1日启动以来，团队成员经过不懈努力，在面向航空、轨道交通等工业CAD领域的智能制造方面取得了一系列重要成果，其中面向重大复杂装备的三维重建和轻量化表示这两项成果在日前召开的SIGGRAPH 2024大会（美国丹佛；7月28日至8月1日）上报告以后，受到与会人员的广泛关注。同时，SIGGRAPH Asia 2024大会（日本东京；12月3-6日）的审稿结果正式揭晓，计算机学院交叉研究中心在智能制造研究领域再创佳绩，曲面偏置、线制品成型方面的研究成果分别被条件接受为Journal Track和Conference Track。
图1. 保持尖锐特征且精度可控的偏置曲面生成与简化
第1篇文章题为“PCO: Precision-Controllable Offset Surfaces with Sharp Features”，关注偏置曲面的精确生成和简化表示（图1），这是模具设计与制造中的基本问题和难点问题。偏置问题的主要难点在于保持拓扑正确性、尖锐特征和非自交性。本文采用多源距离场代替传统的单源距离场，实现尖边保持和拓扑正确性；使用自适应区域剖分以及凸函数线性逼近方法，实现计算的高效性和精确性，并确保偏置曲面不会自交。更进一步，基于距离场的快速合并方法，将偏置曲面的简化表示转化为图论中的最大团问题，不仅能够将精度损失降至最低，还能够保持特征线免受破坏。
本文的第一作者是硕士生王磊，指导教师是山东大学辛士庆教授、屠长河教授、郭炅教授、美国德州农工大学王文平教授和青岛科技大学陈双敏副教授。硕士生王旭东、王鹏飞和徐瑞也对该项研究做出重要贡献。
图2. 复杂几何线制品的成型制造
第2篇文章题为“Tune-It: Optimizing Wire Reconfiguration for Sculpture Manufacturing”，针对复杂几何线制品的成型制造问题，提出了一种人机协同的两阶段成型制造计算框架（图2）。线制品广泛应用于工业生产和日常生活，如线艺术雕塑、弹簧、金属丝栅栏等。弯线机在线制品的数控加工方面具备高效率和高精度的优点，但受制于免碰撞的约束，只能生产结构简单的线制品，尚不支持复杂几何线制品的成型制造。为了解决这一难题，本文提出了两阶段加工策略。第一阶段中，使用弯线机制造一个与目标形状局部相同且免于碰撞的线制品形状；第二阶段中，由人工调整少数几个节点的弯曲程度，即可得到目标线制品。两阶段加工策略的本质是“优化线重配置（Optimal-Wire-Reconfiguration, OWR）”问题，本文创新地提出双层优化的新解法。大量的实验结果表明，本文方法能够支持各种复杂几何线制品的成型制造，具有较大的商用潜力。
ACM SIGGRAPH是迄今为止世界上影响最广、规模最大，也是最权威的集科学、技术、艺术、商业于一身的图形学技术展示和学术会议。自1974年在科罗拉多州举办第一届会议以后，每年有上万人参加；顶峰时期参会人员达3到4万。与会人员既有计算机图形学、计算机视觉、虚拟现实、人机交互、可视化、数字孪生与元宇宙等领域的专家学者，也有游戏动漫、数字影视、新媒体设计、增减材制造等产业的业界大咖。SIGGRAPH制定了非常严格的论文评审流程，每篇文章需要至少5名相关专家提供详细评审意见。被录取的文章分Journal Accept和Conference Accept两种类型，前者将同时刊登在图形学顶级期刊ACM Transactions on Graphics上；该期刊是中国计算机学会（CCF）推荐的计算机图形学与多媒体领域A类期刊，中科院分区为SCI 1区Top，影响因子为7.8。
文字：王磊、吴其兵
图片：王磊、吴其兵
编辑：郭洪英
