У простейшего куба (6 полигонов) таких 2 нормалей не найдется - все нормали к полигонам смотрят в разные стороны. А если разбивать на треугольники - то наоборот, найдется и у сферы.
Витя, дальше просто не хочу комментировать - все в том же духе. Бездна самонадеянности, но ничего не продумано тщательно, везде дырки. Это только с первого взгляда 3D кажется простым, но это впечатление обманчиво. Ну напр: сколько вертексов имеет простейший кубик?
Все это мелочи реализации, да на них уйдет время, но это не значит что они не решаются. С треугольниками просто, если векторы двух полигонов равны, проверяем не могут ли они создать четырехугольник. Могут? Значит это один вектор.
Просто если ты хочешь простое решение, то сперва надо четко определить условия и ограничения. Например из твоей картинки я сделал вывод что у тебя фигуры с большим количеством полигонов. Если пойти по такому пути, то можно посчитать что и сфера может состоять из 8-ми точек. И ведь они могут так располагаться что и не поймешь, то-ли это минимальный куб, то-ли это каличная сфера.
Если хочешь получить более конструктивные предложения, то выложи для примера файлы с кубом, сферой, цилиндром со всей возможной для них информацией. И желательно чтоб в них отражались все граничные условия. Вот тогда уже можно будет не просто словами на ветер бросаться, но и код предложить. Будут примеры, можно будет поэкспериментировать с разными параметрами и детектами.