Научная статья на тему 'РЕШЕНИЕ ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ ИЗМЕНЕННОЙ ЦИКЛОГРАФИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ'

РЕШЕНИЕ ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ ИЗМЕНЕННОЙ ЦИКЛОГРАФИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
35
6
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Область наук
Ключевые слова
ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ / ЦИКЛОГРАФИЯ / ИЗМЕНЕННАЯ ЦИКЛОГРАФИЧЕСКАЯ ПРОЕКЦИЯ / ОБРАТНАЯ ЗАДАЧА / ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ФОРМ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Любчинов Евгений Владимирович, Панчук Константин Леонидович, Мясоедова Татьяна Михайловна

В циклографическом моделировании линии трехмерного пространства известны прямая и обратная задачи. Решению этих задач в научной литературе посвящено достаточное количество публикаций. Авторами работы, на основе исследований известной классической циклографической модели, была получена ее модификация, названная измененной циклографической моделью. Необходимость в этой модели была вызвана решением ряда практических задач геометрического моделирования, в частности в области разработки поверхностных форм автомобильных дорог, где традиционно рассматривается только прямая задача геометрического моделирования, в которой требуется по пространственной оси дороги определить поверхностную форму последней. Авторами предложено решение обратной задачи моделирования для измененной циклографической проекции, позволяющее восстанавливать кривую линию пространства по ее циклографическому образу. В работе дано обоснование и приведено решение обратной задачи циклографического моделирования, реализованное на числовом примере. Результаты работы могут быть использованы в системах автоматизированного проектирования, специализирующихся на проектировании автомобильных дорог общего и специального назначения.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по математике , автор научной работы — Любчинов Евгений Владимирович, Панчук Константин Леонидович, Мясоедова Татьяна Михайловна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SOLUTION OF THE INVERSE PROBLEM OF MODIFIED CYCLOGRAPHIC MODEL

In cyclographic modeling of a line of three-dimensional space, direct and inverse problems are known. A sufficient number of publications are devoted to the solution of these problems in the scientific literature. The authors of the work, on the basis of studies of the well-known classical cyclographic model, obtained its modification, called the modified cyclographic model. The need for this model caused by the solution of a number of practical problems of geometric modeling, in particular in the field of developing surface forms of roads, where traditionally only the direct problem of geometric modeling is considered, in which it is required to determine the surface shape of the latter along the spatial axis of the road. The authors proposed a solution to the inverse problem of modeling for a modified cyclographic projection, which makes it possible to restore a curved line of space from its cyclographic image. The paper gives a justification and a solution to the inverse problem of cyclographic modeling, implemented on a numerical example. The results of the work can be used in computer-aided design systems that specialize in the design of general and special roads.

Текст научной работы на тему «РЕШЕНИЕ ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ ИЗМЕНЕННОЙ ЦИКЛОГРАФИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ»

УДК 514.8 Е. В. ЛЮБЧИНОВ

DOI: 10.25206/1813-8225-2023-185-25-30

К. Л. ПАНЧУК Т. М. МЯСОЕДОВА

Омский государственный технический университет, г. Омск

РЕШЕНИЕ ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ ИЗМЕНЕННОЙ

ЦИКЛОГРАФИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

В циклографическом моделировании линии трехмерного пространства известны прямая и обратная задачи. Решению этих задач в научной литературе посвящено достаточное количество публикаций. Авторами работы, на основе исследований известной классической циклографической модели, была получена ее модификация, названная измененной циклографической моделью. Необходимость в этой модели была вызвана решением ряда практических задач геометрического моделирования, в частности в области разработки поверхностных форм автомобильных дорог, где традиционно рассматривается только прямая задача геометрического моделирования, в которой требуется по пространственной оси дороги определить поверхностную форму последней. Авторами предложено решение обратной задачи моделирования для измененной циклографической проекции, позволяющее восстанавливать кривую линию пространства по ее циклографическому образу. В работе дано обоснование и приведено решение обратной задачи циклографического моделирования, реализованное на числовом примере. Результаты работы могут быть использованы в системах автоматизированного проектирования, специализирующихся на проектировании автомобильных дорог общего и специального назначения.

Ключевые слова: геометрическое моделирование, циклография, измененная циклографическая проекция, обратная задача, проектирование поверхностных форм автомобильных дорог.

Введение. Благодаря появлению и развитию ин- Анализ исследований в области автоматизиро-

формационно-вычислительной техники, системам ванного проектирования поверхностных форм ав-

автоматизированного проектирования и компью- томобильных дорог позволяет сделать вывод, что

терной алгебры, метод циклографического моде- за последние годы на передний план выходит срав-

лирования геометрических объектов стал всё чаще нительно новый вид проектирования, основан-

применяться в решении совершенно разнородных ный на трехмерном представлении моделируемых

задач науки и производства [1—4]. объектов дорожного строительства. Уход от тра-

Одной из его отличительных особенностей яв- диционного двухпроекционного проектирования

ляется то обстоятельство, что образуемая при ци- позволяет во многом упростить и сократить вы-

клографическом отображении пространственной числительные операции при проектировании,

кривой триада линий на плоскости проекций име- а также визуализировать моделируемые объекты

ет взаимно однозначное параметрическое соответ- дорожного полотна на всех этапах проектирования.

ствие. Это позволяет решать как прямую, так и об- При этом появляются задачи, в которых требуется

ратную задачу циклографического моделирования по различным чертежам, планам или снимкам вос-

линии пространства. станавливать положение оси дороги в простран-

Развитие циклографической модели простран- стве. И если при проектировании поверхностных

ственной кривой позволило авторам работы полу- форм автомобильной дороги на основе классиче-

чить измененную циклографическую проекцию ской циклографической проекции такая задача

кривой, когда каждая из прямолинейных образу- считается решенной [1, 5], то в случае измененной

ющих линейчатых поверхностей, представляющих циклографической проекции, на которой основана

собой элементы аппарата циклографического мо- геометрическая модель формообразования поверх-

делирования линии пространства, всегда находится ностных форм автомобильных дорог общего назна-

в плоскости, перпендикулярной ортогональной про- чения, эта задача не исследовалась.

екции исходной линии [4]. В дальнейших исследова- Постановка задачи. В циклографическом ото-

ниях такая проекция была использована авторами бражении проекция точки А(х,у,Ё) пространства

для разработки геометрической модели формообра- Я3 на плоскости z = 0 представляет собой цикл (на-

зования поверхностных форм автомобильных дорог правленную окружность), центр которого соответ-

общего назначения [4]. ствует координатам (х,у), а радиус — координате

z исходной точки A. В зависимости от положения точки относительно плоскости проекций (знака координаты z), цикл будет иметь то или иное направление [5 — 8]. При таком способе отображения образуется проецирующий конус с вершиной в точке A и основанием в плоскости z = 0, которым служит цикл (циклографическая проекция точки). Очевидно, циклографической проекцией пространственной кривой КЦ) я (тЦ),к(Ц),z(t)); К'(£) * 0;t е R : T0 < t < T будет являться огибающая однопараметрическо-го множества циклов, состоящая в общем случае из двух действительных ветвей. Совместное рассмотрение исходной пространственной кривой и ее циклографической проекции позволяет получить линейчатую поверхность, для которой данныекривые линии являются направляющими. В классической циклографической проекцииполуугол при вершине проецирующего конуса равен а = 45°, а уравнения циклографической а-проекции пространственной кривой были известны ранее [7].Авторамив предыдущих работах были получены уравнения циклографической в- и Р(£)-проекции пространственной кривой, когда полуугол может принимать не только постоянные значения в пределах 0°<в<90°, но и быть некоторой фуккцяяй (3 (i) от параметра исходной кривой [((. IB последнем случае получаем обобщенную циклографическую проекцию с урав-

р2 (О

нениями:

LP(1,2)

(i) = x(t) + z(t) X

X e(t)

x e(t)

-т'Мкт+к'УШц)- M-2(t) >)(t)

кmwV) = (X + z(i) X — т) (Ц[Ц())± т (t)Kh(t) -ц2(t) W)

где о(() = е(г) ■ + XП(се,С(2 +в-г(2; ее(())((](](г)).

Полученные обобщенные уравнения циклографической проекции пространств енной кривой по -служили основой для разработки геометрической модели формообразования поверхностных форм автомобильных дорог на основе циклографическогс отображения [4]. Однако в государственных нормах и правилах существуют определенные требования, предъявляемые к проектируемым объектам дорожного строительства [9]. Однип ин них является требование, при котором вое ертогрнальные проекции прямолинейных образующих поверхности п)сез-жей часои дигчкны находиться в плоскостях, перпендикулярных ортогональной проекции Юг) оси дороги Р(г) . .Для выполпееия данноио требования авторами было предложено преобразование классической циклографической проекцип в измененную циклографическую проекцию, основанное на «довороте» (рис. 1) ортогональных проекций прямолинейных обнеза(ющиx поверхнастей дорожного полотна до требуемого положения. Наиболее подробно это преоНразовансе рассмотрено в работе [4]. Полумнныа уравнения измененной циклографической проекции для пространственной кривой имеют вир:

xch{t) = x{t) +

У* (t) = y(t) ±

y(t)'-(z(t)-e(t)) 4{x{t)f+{y{t)!f'

x(t)/-(z(t )• e(t)) V( x(t)1)2 + (y(t)')2

(2)

Рис. 1. Схема полученияизмененной циклографической проекции Pc—iT(() [4]

Из теории биссекторов ) 10] извеатно, итто ортогональная проекция р([) кривой Р-) ее^['^[[,:гс:)т Пис-секторной линией для ксивых ]-) о- )г)( Кчк известно, биссекторной линией для двух геометрических объектов называется геометрическое место точек, равноудаленных от этих объектов, при этом расстояние ое биссикто]еной нмлии оп)осделянтги а нег^фж^язл^нн^, ортогонаметоп ототсос^ите^нс обоих объектов [е0, 11]. Очевично, что (то^иоая K(--по отношению к кривым РсЛ(1)(£) и РсЛ(2)(£), полученным по уричнениям измененной циклогсaфияecкoП п[эо-екции, ^рз^ссекто.эипн: линией н^ грс-сетсн ]]B ветствии со схемой логтрнаиия (но язляeвcc лини-иК криволинейной симннтрии, т.^к кан риссаояни; от лобчП точки но кривоН Р^г)) отложеииые по иор-мали к ней. ое л-иных НяЫ-) о НофЯ, .эавны(

Из теоeeзичeзкиx соабражнний везникает вопрос о сущостоооаних я возножоосеи п:ос;,[гг]онения кривой в пространстве по заданной ее измененной циклографической провкции. Етатт -ртся;] раесмо-о((еннпю [ваше задачу Н1-) ы Н((Ы), в качсствепрямой задачи, то очевидно, что задача Нн1-) ы ]5з^]оeí^] об-ратной. Решению этой задали пооояец онанастоящая оабота. Следует вометить, чтокрометеорттаческо-го интереса обратная задача имеет практическую полезность в случае восстановления оси дороги по различным проектным планам и чертежам, а также по реальным замерам каорлинат контрольных точек бровос порлжногл ;алотна [ 12—14[. Послер-нее наиболеи актуален о при рск-шсн^-кощи дорож-ното полотна( ]с]си котором, как правилО[ сравнивают текущее полюжение оси оеораг)и о проектным, таким о бриз ом оренивая объем рвмонтных работ [12]. Больш ое значение име ет трэе-ы рны! визуа-лнрация н-ое-отношо -ешения, при каторой ояони-ваются пространственная видимость -пассы, види-м-^с^!1 ога п-во]ноти)Х и примыкениях, а также ряд других специфических хара ксеристрс [15 — 18].

Теория. Рассмотрим решение обратной задачи гАе Рсы^-Рсыи^Рсыъ- Заметим, пара-

P P

разлик-

, (t) Т < t к T К = К (t ) T < t < T

Vt)!) * ch)1) (t1S) 110 — Ч — 111 ' ct)2) ch(2)\ 2/r 20 2 J22

метризации заданных кривых Нст

ны: ина С НсГ

В этой связи возникает задача установления с ооо-ветствия параметризаций заданных кривых Р^ц^) и РсЛ(2)(У. В классическом циклографическом моделировании подобная задача называется обр>аеной и ее решение известно [2, 9]. Суть этого решения заключаатая в саерующем. Пусть на плоскости проекций г = 0 даны две ветви циклографической проекции: Рр(1)(^ ( а РШ) С2). Не о бходимо восстановить в пространстве соответствующую кривую K(г) .Для этого кривым Ррщ^) и р2) ставятся в соответствие их пространственные циклографические образы —

линейчатые поверхности Фр(1) и П>р()!), которые имеют определенный угол наклона образующих к плоскости z=0. Например, при а-проекции этот угол будет равен 45°, при Р-проекции — (9И — Р)° [2]. Затем аналитически находится .линия пере сечения этих поверхностей, выраженная, например, через тарам етт t(. Антлитическое решение этой радечи, как показывает прэшгииа, может быть получено, если Лл^ ) л Hm(Э2 ) — кривые второао по-ядка ЛИбо обводы из ЭТИХ ТВрИЛЫХ. ТСКИМ обрвззот, КрИвая H(Эl) (рис. 2), как ортогональная проекция линии H(э): Фр(ч и Фр(2(, твляетсм яскомой и позволямт также привести )p™yK> Л^л(t2) к партметру К• В реаулета-те на поос^с:к:ости пптекций ера цтплографичтс^м отображении обтазуатсз триада взаимосзязанныт линий , те.1)(е1) я ^эв)(Ц] и во,», Ие ;_o. _

Очевидно, что для кривых тиний HcВД(Э]) и тв^ ((в), полученнI2IX по схемные обрааовиния измeнeнааH ца-клографической проакции, аналогичный с_отоб получения та11}и^о]В][ P(з) не годится. Такте очевидно, что без расположения линий р(() ]а2ентров циклоп, без значения угла поворота ф образующих (см. рис. 1(6)), невозможно однозначно определить положение линии Р(3) в ероаты_нктвы.

Постраюнио (((поверхностей с напртвппощими Hа(2)(T]) и HcГc1 Тв) пезвопиетт нцйии пр>остранственную кривую ■ ФЩ1) гл ФсЩ2) и ее ортогональную про-

екцию H(;к)(TI (рис. 3). Очевидао, что випия т)- ,0.) являетсябиссекторнойдля кривых H))адЭi) и Hcщ(tI), но при этом не явля ется линией криволиоейной симметрии, т.е. ортогональной проекцией искомой кривой (О-1). Нахождение

очередьпозволяят аналогичнымобразом привести исходные кривыо HлOH0 ie H)а,2i02) к озаимнз-одно-значному соответствию параметров, т.е. к общей параметризации Кпгда любойточке Си на кривой HcШ)0]) будет одноенаано соооаетствовать точка Bu кривой РсЩ2|(f2), тогда всегда можно отыскать середины отрезков Bu Си, которые и будут точками А. искомой кривой )>(/) (см. рис. 3). Поскольку радиус окружности основания проецирующего конуса равен расстоянию АВ (или АС ), то всегда возможно восстановить пространственную кривую P(t) для случая циклографической а-проекции.

Результаты экспериментов. Рассмотрим пример. На плоскости проекций z= О даны две кривые Pchm(tt) и Pch[2](f2) (рис. 4), имеющие следующие уравнения:

Оcадеl)оBяIв2/0;

Ущ^]) = 8Я; ое.е].

I^(1C]2) )Т( ) о ^.в; ;

УщЯОоЗТо 0таТв_],5.

Требут]]сгся определить пространственную кри-ткю P))), поотношен]ию к которой эти кривые яв-изметеноей циклографичес^й проекцией.

По алгоритму решоноя обрсотной задачи циклографической проекции пространственной кри-оo]]í] птставим в соответствие зада]нным кривым их а-поверхности [2, В). /..rci э))l(Г2Гc) поспс/оитек пространственные )бразы эволотэтим кривых. Координаты р ) С и Me.оЯ.) эволют НаЙДем по ссзвестнымв диф-ференциольной мапмeтpии оормyаaм:

■ cL.,.)п

(мЭгЭ(Эе))в .

ШoЛ) ) )/ о

oo о.) оcг:I (Э1) В

Рис. 2. Визуализация примера решения обратной задачи при циклографическом моделировании кривой линии пространства

иетпе' ои7

_Рис. 3. Схеад определения точек ортогональной проекции /((и) исходной кривой Р(() в случае задания кривых линий, являющихся измененной _иклографической проекцией линии Р(()

Рch(2) (h)

Ptfi II) (h)

OWl))2

^rn )' Ш/Г]il (Э1 ) ш^[1]il.)' cкcг],i )

Рис. 4. Исхoдныe домньге поимера

Уец)_) 3 Тсч)_( б е2аееу^и",

Коордииесп^а z Е(!)(_) опредется так:

г'тЕи) 3

где г=1,2. Полученные урazнeния в статье приведены в сокращенном виде ввиду громоздкости их развернутых выражений.

Исходные кривые и прзстеенствеееые обраты их эволют при совместном рассмотр ении образуют линейчатые поверхности ФсЩ:_а и 2РсЛ(__2). Уравнения этих поверхностей имеют вид:

Xc1(1) (A , A ) - (C1) + X l1 1) - ХЕ(Ц ((1 (J (

1(1) (li, (111 = y B(1) -- ( + A ¡¡ад Y) - Ул(-(J (

Z/l^vh ^•-(Д-Х1-1:

0< ( < 1 0 < • < L

^tl-) (l2 2 A2 ( = -d-J:)2) )2 ( + A2 t" )—) ((2 ) — E—C2) Yl ) (2 c A2 ( = Увд (l2 ( + Y2 ^c,^:) ¡2 ( < УВД ((1 (J

1 c/2)

l))-) Z2 > • ( •Z£(2) (-2 X(

0 :(1 1, (2 (5; (<(, <-

Соссаоля) раотнстве: О = ХсК2){12, (Д

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Р][]) Р<. Ы ) = С)к.{2} ((2 <0' Тощ ((11 ) = уЧ=о(У по/ротем систему из трех уравнений с чесырьмя несзлестны-си. Решение твктт сис=еув( о^(уг^с^1::,2:'в^ег(ся нахож-де си ем функцсеоналяных зависимостей п<а_)э=) метров этой сясетемЫ1 и ррссмитрчваемтм примере инача( ле получрм вырожтнив ^аызе^тмы/л'ыг'ы^в! /2=С2[[],^<г , 1] из вырсженря УЛрС{с],1]) = Т^« е2)(2): ЗатеМ) птдставля= полученное выраженене 1. = /цЯ^ .12, = ) в уралнение Р][<)•<,]<]( еР.вд •=. ЫТ 1 выразим велтину р = =<[Р1,^2). Даееу, подстатрясм пол^енныт ,сыуажения 1 и 12 с уравнтнит Ж.), (с<, Ы) = ЖсК2) ., -)(:!) и еыражаем пара-мет<р Сзр/ТС^1 Подставив сосучснн ые зависимости ]2 = М,.).0^ Ые) т ^р/ТРр!) и = = /(¡Г) в уравнения поверхности Фрр (О , получа=т параметрические уравнения проттрансятенией сриЕ)3 (=18):

Ир = СдО 3 сО =

Рея = РОЯ Ов] уР

На риС( С пртотостсвзент вис^тоизация получения кривой Рс°(^1)1 = се вычисления по определению функций налоной зависимости параметров, а также визуаоизация, представленная на последующих рисунках . пртизаодирися в с]И[стеме компьютерной алгебры MapHe]

Получаннео вривея -сса(°]) розволяер вы разать ррисую РсЩ2)(0) чеэрез пвраметр 0. Полученные ррав-незия сривой Рс).2 <(¡3 = /¡(С^ ") С выглядят еле дующим образам:

хс ску(1<) = -2 • RooЮf:4096 _ z5 -

- 5760 _ .г4 + (10241)( + 8192) _ .г3 -ь

+ (4810 -4 237600) _ .г2 + + (—1СЫ21:4 - 633601_ + 133=2) _ .г +

+ 3(1у — 48р3 3211284р1)20, >3сЛ(2) (1а) = 3 • Ко3ЮГ{с1096 Х,5 -

— 576С ^ .4 + (102402 + 8192) 33 +с

+ (4831°3 + 23760 Я1)_ .р2 + (—1922р4 - 63360 Я_ 13312) ) ++

0 < fj fi 1 . Функция RоotOf — это специальный операт^{з cиc:т^IVIЬt компьютерной Maple,

который означает, что система не можот ]еи^^р)а;^]ить реш^ие в Одн£ik;о ;)то ihе мешает ей да-

вать верные конечные результатам символьных и ч]ис^^ннызс {засчеттов.

Таким образом, теперь каждой точке на кривой Pct (Ь) однозначно соотве;тст^ует оеочка на кoньвой Рй(2о и(0)). 1пис. 21 сое/(ук^тг чпо иск(^1мыми точками А1г. являются кочки, являющиеся ^{^(^динами от-резков,пересекающих к^]эи:вь>ю Я-^^) и _РсЛ(2}(t2 о 0())) в точках с одинаковыми значениями параметров t1.

Рис. 5. Пространственная визуализация получениялинии -РсЛ(0)

В символьном ниде такинв- "уочки мнжна ^нр^еделита, устанотив линеькн^ю зависимость между соответ-с^|^^ннкк^и точсс^^^^ нк^ к:кривь^^ди Pch(1() и Рсй(2)(12 = У(1)):

X (fl) = XcA(l)(íl)(M о;5)ц (но =1^ )Мо(^1)=е;)сад(0)(1^ АО + УсодСмС

где 0 В ( е 1 , X = С1,00. Такам образам, уравнения ор-тчгоннн>ной пзио^нмсо!0[ 05 (í) искомой кравай 0(t), полученные в .м.^ашоа щеикк^рд, ичек^гг )^ад:

(tа = 1 о омн550н - в.ооама(доаб _ ас5 о о ^за^в tj ^ aZ4 с+м (шгд^2 с- емонэнг3 иъ +

+ ((eit1[3 ■сн[з,7(5([l1)_с.:и:г[ ч (-^0н(1(Д - ((([((ЗбССч 133М2) а0-^ +Н331!55 ^ (Hí^t,33 -(^н4зед t-)8, y (t-) = д° -н 1г5са1л1.н;)1_((40ннви'5 -- 5авн _а .о.1 -+3 (102Д.!2 ^1нмн) ^ а:3 +

-с (ден^ 1е оозеазс^^^1) ___ ^^ + (—иноэнн)),,4 -оГГ(3[31И0+2 lCГ[3[_1^)а_.Zч +33ii15 i-(git1:3 -+ ).

Из рисс. 1 (б) виднн1 бая точка Al(xl(tJrj^jl^j))

на кривой 0+t) Hc^^i^T^c) (з;pг((г^r'oнa^шной проекцией вершин ы проецирующего аонуса° Нег^р ^¡р1>1вно^ а вершин, очекидно. совпадает с искомой прчедранцтг^^а^^0l0 кри+оо 0)/). Таким образом,на-пример, в случае a-проекции, величина координаты z точек Aj будет равна расстоянию от точки Ae до любой из кривых fcñuiM и Pcíl(2|(f2)_no направлению н ормали, проведенной к линии 0¡(t). Такимоб-рссмом, ко ординату z^f ^можнонайти по уравнению

Z) (t)) = J(Xc,)) (í)) - X) О) ))н + (Ус((1) (Ф)) - У) (.)))н :

zl (р) = (1 - ОД2502 + RootOf(4096 _ Z5 -

- 576е _ iH4 + (1032-4 + + 819^) _ + + (48íj3 ■+ 237601 ) __ 29 2 + (-193+04 -

- 63О6О02 +13318) _ Z 7 - -l^íj33 -

- 3408-2fj)2)2 (-líj - 1,5RooíC4_4096 _ .8)5 -

-1 __ Z4 (1024C2 +- ^1'Э2) __ +

-4- +48 03 + 23!33,'3¡re_(0 92 _Z2 + + (-_92)+ - + -331 2) _ Z +

+ 31) - 1j3 -2Т3_4)))2))/21

Пс^лучен]за,^ п;ро с^занственная кривая

P(f) = (х1(1), y1(f), z1(f)) являетсяискомой.Она также по-

+ [t.5 - де.3 - н^едt

Рис. 6. Визуализация итогового результата получения кривой P(t) (нарисунке показанаееортогональная проекция P1(t))

зволяет полулитв кллссическую циклографическую пр оекцию по уравнениям (1). На рис. 6 пред ставлен конечный рббультат решеаия ббссматриваемогу поимер в с ojcToroeTevKHO й пр о екций p(i) кривой P(-). Дополнотвоенн ,дло ботьшей еаглядности, на рисунке пькееаны рнккографиккегии ббЦьсхекц^и Рц^Я) и Pa>2)ч) > п о луч енные длч полуугла при вер шине проецирующего конуса, равного 45°. Также визуа-ризированы ортогональные проекции образующих линейчатых поверхностей, для которых кйРвые РоедЯ) и ^цЮ и п олученная кривая P(t) являются направляющими.

Обтуждение результатов. Результатгл воечиелен-ного эксперимента подтвердили теоретические вы-роды о том, что совершение перехода от кривых титий -PcBi)Ti) и Pch(2) ( t 2), полученных по схеме образования измененной циклографической проекции, к исходнвй пространственной кривой P(Н) возможно. Не исключается получение аналитического ре-ш^шеея, если исходные кривые Pchm(t1) и Рс2(2)(ф) будут заданы кривыми второго порядка или обводами ио них. В остальных же случаях, когда исходные оривыо представляют собой сплайн-кривые третьей или более цысоких степеней, пространственную кривою -Р^Со) можно получить как дискретный ряд точек, каждая из кеторых определявтея аналитически. В дальнейшем для формирования сам ойлинии Рев) можетбыть использовани инйерполцция этозо ряда точек.

Заключение. Полученные -зезультаты показыви-ют, что измененная циклографическая проекция, так же как и класзицесзеаэ, звряется обиоермой. Предложенный алгоритм определения исходной пространственной куивой по ейдзнным йривыр линиям, полученным по схеме образования измененной циклографической проекции, основан на алгоритме решения обратнцй зод(чи классиче-ской цикограс))иче(кой цроекции пространственной кривой. Он позволяет однозначно опрцделять линию Pj(i) (ортогональную проекцию искомой кривой), по которой восстанавливается искомая пространственная кривая P(t). Результаты работы могут быть использованы в областиразработки систем автоматизированного проектирования автомобильных дорог как общего, так и специального назначения.

Библиографический список

1. Lyubchinov E. V., Panchuk K. L. Geometric modeling of solutions of the direct and inverse tasks of geometricoptics on a plane // Journal of Physics: Conference Series.2019.Vol. 1210 (1). P. 012087.001:10.1088/1742-6596/1210/1/012087.

2. Мясоедова Т. M., Панчук К. Л. Формообразование семейства контурно-параллельных траекторий обрабатывающе-гоинструментана осннвез цинлиграфического етображения // Ученые Омска — региону: материалы IV Р(гиональной науч.-техн. конф., Омск, 04-05 июня МО 1 9 и У ОмГТУ. Омск, 2019. С. 142-146.

3. Панчук К. Л., Любчинов Е. В. Циклографическая интерпретация и компьютерное фешение одной системы алгебраических уравнений /ф Генметрия и графика. 2019. Т. 7, № 3. С. 3-14.D0I:10.12737/article_5dceHe028e4301.77886978.

4. Panchuk K. L., Niteyskiy A. S., Lyubchinov E. V. Cyclographic Modelinф of SuНее Forms of Highways // IOP Conference Series: Materials Ocience and Engineering. 2017. Vol. 262. P. 012108. DOI: 10.1088/1757-899X/262/1/012108.

5. Панчук К. Л., Кайгородцева Н. В. Циклографическая начертательная геомет.ия: моногц. Омск: Озд-во ОоГТУ, 2017. 232 с.ISBN 978-5-8149Ф578-7.

6. Pottmann H., Wallner J. Computational Line Geometry. Berlin. Heidelberg: SprmgerVerlag, (^001.565 ° ISBN 978-3-64204018-4.

7. Choi H. I., Han C. Y., Moon H. P. [et al.] Medial axis transform and offset curves by Minkowski Pythagorean hodograph curves // Comput. Aided Design. 1999. Vol. 31. P. 59-72.

8. Dr. Emil Muller. Vorlesunge^ber Darstellende Geometrie. II. Band: Die Zyklographie. Edited from the manuscript by Dr. Josef Leopold Krames. Leipzig and Vienna: Franz Deuticke, 1929. 476 p.

9. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги: нормативно-технический материал. Введ. 1987-01-01. Москва: Госстрой России, ФГУП ЦПП, 1987. 106 с.

10. Peternell M. Geometric Properties of Bisector Surfaces // Graphical Models. 2000. Vol. 62. P. 202-236. DOI: 10.1006/ gmod.1999.0521.

11. Farouki R. T., Johnstone J. K. Computing point/curve and curve/curve bisectors // The Mathematics of Surfaces V (R. B. Fisher, Ed.). London: Oxford Univ. Press. P. 327-354.

12. Бойков В. Н., Петренко Д. А., Люст С. Р. [и др.]. Система автоматизированного проектирования автомобильных дорог INDORCAD/ROAD // Вестник Томского государственного университета. 2003. С. 350-353.

13. Кореневский В. В., Мордик Е. А. Оценка геометрических параметров дороги с использованием передвижной дорожной лаборатории // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2019. № 4 (77). С. 48-55.

14. Бойков В. Н. САПР автодорог — перспективы развития // САПР и ГИС автомобильных дорог. 2013. № 1 (1). С. 6-9.

15. Елугачёв П. А. Опытное трассирование автомобильной дороги с использованием пространственных кривых Безье // Исследовано в России. 2006. С. 915-922.

16. Абдуллин М. М., Глазычев А. О., Муфтеев В. Г. [и др.]. Особенности моделирования трассы автомобильной дороги

с использованием единой пространственной «B-сплайновой» кривой высокой степени // Труды Международной конференции по компьютерной графике и зрению «Графикон-2019». 2019. С. 169-171.

17. Сальков Н. А. Моделирование геометрических форм автомобильных дорог: моногр. Москва: ИНФРА-М, 2019. 162 с. ISBN 978-5-16-014029-2.

18. Кузьмин В. И., Левтеров А. И. Автоматизированное конструирование виражей безопасных конструкций на закруглениях автомобильных дорог // Вестник Харьковского национального автомобиледорожного университета. 2009. Вып. 47. С. 29-33.

ЛЮБЧИНОВ Евгений Владимирович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Инженерная геометрия и САПР» Омского государственного технического университета (ОмГТУ), г. Омск. SPIN-код: 8144-6370 AuthorID (РИНЦ): 917932 ORCID: 0000-0003-2499-4866 AuthorID (SCOPUS): 57199399265 ResearcherID: D-1882-2019

Адрес для переписки: [email protected] ПАНЧУК Константин Леонидович, доктор технических наук, доцент (Россия), профессор кафедры «Инженерная геометрия и САПР» ОмГТУ, г. Омск.

SPIN-код: 5623-0008 AuthorID (РИНЦ): 501163 ORCID: 0000-0001-9302-8560 AuthorID (SCOPUS): 55857766100 ResearcherID: S-2788-2017 Адрес для переписки: [email protected] МЯСОЕДОВА Татьяна Михайловна, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры «Инженерная геометрия и САПР» ОмГТУ, г. Омск. SPIN-код: 6056-6455 AuthorID (РИНЦ): 686836 ORCID: 0000-0002-9641-9417 AuthorID (SCOPUS): 57201776004 ResearcherID: E-7505-2014 Адрес для переписки: [email protected]

Для цитирования

Любчинов Е. В., Панчук К. Л., Мясоедова Т. М. Решение обратной задачи измененной циклографической модели // Омский научный вестник. 2023. № 1 (185). С. 25-30. DOI: 10.25206/1813-8225-2023-185-25-30.

Статья поступила в редакцию 11.01.2023 г. © Е. В. Любчинов, К. Л. Панчук, Т. М. Мясоедова

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.