新墨西哥州阿尔伯克基--桑迪亚国家实验室(Sandia National Laboratory)领导的一组研究人员发明了一款首创的软件，供科学家创建复杂物体的精确数字表示。
这款名为VoroCrust的新软件提供了一种新的方式来创建名为网格的数字表示，科学家们在许多学科中使用这种网格，这些学科使用各种部件的几何模型-从转子到车轮再到防护设备。复杂网格通常具有曲线、锐边或孔。一旦创建，它们看起来就像3D图像，可以在计算机模拟中使用，计算机模拟中包含确定部件在极端条件下何时可能失效的算法。这是一个很有帮助的-而且经常是..。
例如，航空航天行业的一位科学家可能会制作一个飞机机翼的网格，并通过计算机模拟来了解更多关于它在大风和极端温度下会发生什么的信息。一些科学家还使用网格对地质学进行建模，以预测地下变化，例如液体或污染物的地下流动。
桑迪亚计算机科学家兼项目负责人穆罕默德·埃贝达(Mohamed Ebeida)表示，VoroCrust结合了名为Voronoi Cell的特殊类型的3D多面体细胞来创建网格。他说，大多数其他网格生成方法使用3D四面体或六面体单元，这些单元质量较低或难以自动化。现有的Voronoi网格划分方法并不总是适用于复杂物体的所有角和角。这可以用体力劳动来解决，但这是一个乏味的过程，可能需要大量的…。
VoroCrust目前正在接受其他一些政府机构和大学的测试。该软件拥有一项专利，另外还提交了两项专利申请。研究许可证可通过桑迪亚知识产权局获得。
Ebeida说，VoroCrust是第一个生成符合复杂模型的Voronoi-cell网格的软件，不需要手动修复。他已经在该软件上工作了三年多，并表示该软件可以减少科学家在3D建模上花费的许多小时的体力劳动。
“桑迪亚认为啮合是这些分析中最大的单一瓶颈，”埃贝达说。目前的做法需要人工干预，而VoroCrust为我们提供了一条实现这一过程自动化的途径，通过减少修复计算机生成的建模错误所花费的时间，减轻了技术人员的负担。“。
Ebeida说，最近描述VoroCrust的手稿已经通过了Graphics的交易，并将在顶级计算机图形会议SIGGRAPH 2020上展示，并补充说“这是一个相当大的荣誉。”
该软件是与马里兰大学、帕克学院、德克萨斯大学奥斯汀分校和加州大学戴维斯分校合作开发的。
在3D建模中，分析师在需要分析的对象周围创建看起来像几何壳的网格。理想情况下，网格看起来与对象完全一样，并符合所有边，但使用当前的网格技术并不总是很容易做到这一点。
常见的网格方法通常使用四面体和六面体单元来填充对象的空间，从对象的内部到其外部边界。然而，当单元不符合边界附近的形状时，就会出现问题。Ebeida说，手动修复这个问题并不总是可靠的，有时会改变最终模型的数学属性。
想象啮合过程的一种方式是想着填满床垫。四面体的“垫子”可以很容易地填满空间，但它们可能太坚固了。六面体坐垫可以更灵活，但由于其固定的结构，可能不会沿着顶部或角落的边缘。使用灵活的材料，如多面体，可以有任意数量的边，可以更容易地填充床垫的所有区域和角落。
Ebeida说，为了完全自动化网格划分过程，他的团队不仅使用了多面体，他们还逆转了标准方法，找到了一种从3D模型的边界而不是中间开始的方法。研究小组小心翼翼地在几何物体的边界周围放置称为种子的点，然后这些点成为沃罗诺伊细胞的立足点。一旦边界的外部完成，就可以用附加的Voronoi单元格填充对象的内部。
马里兰大学的博士生艾哈迈德·阿卜杜勒卡德(Ahmed Abdelkader)与埃贝达一起研究VoroCrust，并描述了使用Voronoi细胞的优势。
“表面更干净，就像宝石或钻石，”他说。“它们可以完美而自然地结合在一起。”
Abdelkader说，曲线带来了挑战，他使用碗和更复杂的物体(如发动机)为例。他说，要确定必要的成分，以便在数学证明中将这些碎片完美地组合在一起，需要做大量的工作。现在，他说，团队很高兴能在这一更深层次的理解基础上，通过以下方式增强软件