CN103415851A - 用于形成表面处理数据的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

在本发明中，产品的表面被分割为多个小片以形成多边形网格，在相邻的小片之间的边界线上的顶点线彼此匹配后，纹理映射到小片单元中。基于映射的纹理，连接多边形网格的位移顶点，以在小片单元中产生褶皱施加多边形数据。每个处理阶段的处理数据可以限制于针对最多两个相邻小片的数据，因此，不会超过计算机的由工作存储器的容量的限制而造成的实际范围。

Description

用于形成表面处理数据的方法和装置
技术领域
本发明涉及在树脂产品的表面上形成褶皱图案的表面处理数据的形成方法和装置。
背景技术
在家电产品、书写材料或者机动车的内部物品的表面上施加褶皱图案是为了实现例如改善外观或触感、防止眩光、防滑等的各种目的。作为褶皱图案，使用各种微观形状的图案，例如，皮革、木质纹理、岩石表面、砂质纹理、绉纱纹理、几何图案。
为了在树脂产品的表面上形成这些褶皱，取代通常的蚀刻法或电铸造法，JP-A-7-241909或者JP-A-2004-358662提出了一种使用处理数据来施加褶皱的技术，该褶皱以这样的方式形成，即，通过计算机，根据通过读取皮革模型的表面构造得到的表面测量值，将表面构造的深度转换为由256级密度所代表的图像数据，以形成处理数据。
当根据褶皱形状数据形成处理数据时，为了避免在三维物体的倾斜表面中的褶皱中出现歪斜，例如，提供了使用体素（box cell）数据转换的建模软件，根据与图像数据中的褶皱的深度对应的密度，将体素堆叠在产品的曲面上，以在产品的表面的法线方向上形成褶皱。
但是，在这种系统中，先将产品的形状数据转换为体素数据，需要大量的数据。
此外，对于具有包括多个曲面的连续、复杂构造的产品的表面，针对每个划分范围形成褶皱，并且在形成褶皱后，需要对相邻的褶皱形状的接合处进行处理。但是，其满意的处理还没有解决。
也就是说，很难将接合处的褶皱变为相同的形状。为了防止接合处突出，需要通过手动操作进行修正，这需要大量的处理。此外，由于通过手动操作的修正会使要结合在一起的褶皱形状变形，因此做工取决于操作者的技能而改变。因此，角部倒圆以及槽或嵴增厚或弯曲，使得修正经常偏离修正的目标，从而劣化外观，并且质量也不稳定。因此，实际上，通常的方法主要适用的对象限制于平面或圆柱表面。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP-A-7-241909
专利文献2：JP-A-2004-358662
发明内容
本发明要解决的技术问题
因此，发明人等研究了以下描述的用于形成表面处理数据的技术，以使得即使在具有大高斯曲率或者具有中等高斯曲率但是由很多曲面（其增加面积）形成的产品构造中，也可以在产品的表面上形成歪斜很少的褶皱。
发明人等研究了以下描述的操作。
将被定义为作为施加褶皱的对象的自由曲面的产品形状数据转换为多边形网格。将通过对多边形网格进行划分得到的多边形网格中的一个设置为在其上映射纹理的初始区域。将与具有改变的映射纹理连接的映射纹理与新的纹理进行组合，以满足规定的要求水平。重复将新的纹理映射到相邻区域上的操作，以将纹理映射到所有的区域。基于纹理分别在多边形网格的法线方向上位移各多边形网格的顶点得到的新的顶点而形成的新的多边形网格数据被确定为施加褶皱的表面处理数据。
通过例如诸如加工中心（machining center）之类的NC加工机或者激光束加工机将表面处理数据作为褶皱施加于压花辊或压花板。通过使用压花辊或压花板，将褶皱转印到片状产品上，使得可以得到施加了褶皱的产品。另外，通过诸如加工中心之类的NC加工机或者激光束加工机将表面处理数据施加于金属模具。使用该金属模具对树脂进行模塑，以将施加到金属模具上的褶皱转印到树脂产品上。由此，可以得到施加了褶皱的三维产品。因此，发明人等认为即使当数据在初始阶段被划分时，各褶皱形状的接合处也是平滑的，并且即使在产品构造的表面不是适当表面的情况下，也可以施加变形或歪曲很小并且外观较好的褶皱。
当形成褶皱的表面处理数据时，不需要处理针对通常的体素数据转换的大量数据。但是，当施加了褶皱形状的所有的产品形状数据本身没有被读入计算机的主存储器中时，不能保持要形成的褶皱形状的连续性。因此，当要施加褶皱形状的区域大时，需要同时被处理的数据量增加。因此，由于内部主存储器的容量有限，使得要花费大量的时间来处理数据。特别地，当数据量超过主存储器可以存储的量时，暂时使用诸如硬盘之类的外部辅助存储器。这时，由于硬盘的访问速度极低，因此处理速度严重降低。计算机有时可能会停滞(frozen)。因此，期望一种改进，以使得可以顺利地执行处理而不用考虑要施加褶皱形状的物体的大小，并且进一步地使得可以改善可行性（实用性）。
考虑到上述情况，本发明的目的是提供一种用于形成表面处理数据的方法和装置，该表面处理数据可以施加具有很小变形或歪曲并且外观较好的褶皱，即使当将褶皱施加到具有大面积的构造上时也不会使处理速度降低，并且可以在可行的范围内对该表面处理数据进行处理。
解决问题的手段
根据本发明，提供一种通过计算机形成表面处理数据的方法，该方法包括：多边形网格形成处理，其中，针对通过将被定义为作为施加褶皱的对象的自由曲面的产品形状数据划分为多个部分而得到的每个小片单元，形成多边形网格；构造连续性形成处理，其中，将多个小片中的一个小片选为要处理的对象，并且一个接一个地使得多边形网格在作为要处理的对象的小片与相邻小片之间依次连续；映射处理，其中，将基于纹理数据的纹理映射到作为要处理的对象的小片上；顶点位移处理，其中，根据映射在小片上的纹理，使作为要处理的对象的小片的各顶点分别在其法线方向上位移；以及褶皱施加多边形网格数据形成处理，其中，分别根据各位移后的顶点形成新的多边形网格数据，其特征在于，重复构造连续性形成处理至褶皱施加多边形网格数据形成处理，以针对包括褶皱施加多边形网格数据的每个小片单元形成表面处理数据。
该形成表面处理数据的方法中，在构造连续性形成处理中搜索被形成为多边形网格的一个小片的边界线上的顶点是否重叠在通过使用其他小片的边界线上的顶点序列形成的折线上，并且当一个小片的边界线上的顶点重叠在该折线上时，在它们之间设置相邻关系。
该形成表面处理数据的方法中，纹理数据是这样的图像数据，其中，将通过将二维位置坐标中的褶皱深度指定为各密度级而得到的像素值看作纹理值。
该形成表面处理数据的方法中，在映射处理之前，针对每个小片，通过使用其平均法线来设置纹理坐标系，并且在映射处理中，将作为要处理的对象的小片的所有顶点投影到该小片的纹理坐标系上以得到纹理值，将位于作为要处理的对象的小片中的规定范围内的顶点投影到与作为要处理的对象的小片相邻的小片的纹理坐标系上以得到纹理值，并且将两个纹理值混合在一起。
该形成表面处理数据的方法中，位于规定范围内的顶点表示到相邻小片的边界线的顶点的最短距离处于规定值范围内的顶点。
该形成表面处理数据的方法中，通过在最短距离中施加权重将纹理值混合在一起。
该形成表面处理数据的方法中，分别使得作为要处理的对象的小片与相邻小片之间的边界线上的顶点的位置相互重合。
该形成表面处理数据的方法中，针对顶点的重合，在与作为要处理的对象的小片和相邻小片的一个边界线上的顶点的位置相同的位置处，在另一边界线上形成顶点，或者分别将一个边界线上的顶点和另一边界线上的顶点移动到相同的位置，以使得该顶点相互重合。
该形成表面处理数据的方法中，通过参照位于作为对象的相邻小片的边界线上的顶点来识别该作相邻小片的边界线上的获得了最短距离的顶点。
该形成表面处理数据的方法中，使得在作为要处理的对象的小片与相邻小片之间的边界线上的顶点位置相互重合的顶点的法线在作为要处理的对象的小片与相邻小片之间相互一致。
该形成表面处理数据的方法中，使得作为要处理的对象的小片的顶点的法线与相邻小片的顶点的法线一致。
该形成表面处理数据的方法中，按照多边形网格的数据量大小的顺序来选择作为要处理的对象的小片。
该形成表面处理数据的方法中，按照多边形网格的数据量大小的顺序来选择与作为要处理的对象的一个小片具有相邻关系的小片的相邻小片。
此外，根据本发明，提供了一种用于形成表面处理数据的装置，该装置包括：数据输入部分，对其输入被定义为作为施加褶皱的对象的自由曲面的产品形状数据和纹理数据；多边形网格形成部分，其针对通过将产品形状数据划分为多个部分而得到的每个小片单元形成多边形网格；相邻关系搜索部分，其搜索小片之间的相邻关系；构造连续性处理部分，其将一个小片设置为要处理的对象，并且针对包括该作为要处理的对象的小片和一个相邻小片的每个组合单元执行处理，以一个接一个地使得多边形网格在作为要处理的对象的小片和相邻小片之间连续；纹理合成部分，其将纹理映射到小片上；顶点位移部分，其根据映射到小片上的纹理使小片的多边形网格的顶点在其法线方向上位移；以及褶皱施加多边形网格形成部分，其连接由顶点位移部分位移了的顶点，以形成包括褶皱构造的褶皱施加多边形网格，其特征在于，针对每个小片单元，输出褶皱施加多边形网格的数据作为表面处理数据。
该形成表面处理数据的装置中，使得分别位于作为要处理的对象的小片和相邻小片之间的边界线上的顶点相互重叠。
该形成表面处理数据的装置中，纹理合成部分包括纹理混合部分，其分别根据作为要处理的对象的小片和相邻小片的纹理坐标系，针对位于距离作为要处理的对象的小片和相邻小片之间的边界线规定范围内的作为要处理的对象的小片，将纹理混合在一起。
该形成表面处理数据的装置中，映射部分包括法线重合处理部分，其使得作为要处理的对象的小片的顶点的法线与相邻小片的顶点的法线一致。
发明的有益效果
根据本发明的形成表面处理数据的方法，首先，由于产品形状数据被构造为多边形网格，并且被处理为没有厚度的曲面，因此可以减小要处理的数据量。
此外，由于产品形状数据被划分为多个小片，因此可以将具有很小变形或歪斜的并且外观良好的褶皱施加到其表面不是适当表面的产品构造上。
特别地，针对作为要处理的对象的小片单元执行构造连续性形成处理至褶皱施加多边形网格的形成。即使当处理期间存在多个与作为要处理的对象的小片相邻的小片时，仍一个接一个地读取并处理数据。因此，最多同时在计算机的主存储器中存储包括作为要处理的对象的小片和相邻小片的两个小片，即，两个小片的多边形网格数据。由此，数据不会超过存储器可以存储的量，从而不会极大地降低计算机的处理速度，并且能够得到高实用性。
根据本发明的形成表面处理数据的装置，针对小片单元执行构造连续性处理部分的处理至褶皱施加多边形网格形成部分的处理。即使当处理期间存在多个与作为要处理的对象的小片相邻的小片时，仍一个接一个地读取并处理数据。因此，最多同时在计算机的主存储器中存储包括作为要处理的对象的小片和相邻小片的两个小片，即，两个小片的多边形网格数据。由此，数据不会超过存储器可以存储的量，从而不会极大地降低计算机的处理速度，并且能够得到高实用性。
附图说明
图1是示出了示例性实施例中的表面处理数据形成装置的结构的框图。
图2是示出了表面处理数据形成装置的处理流程的主要流程图。
图3是示出了三角形多边形网格的形成细节的流程图。
图4是示出了小片划分方法的概念图。
图5是示出了网格点和边界线的示图。
图6是示出了形成多边形网格的格子点的提取方法的说明性视图。
图7是示出了边界线上的点序列的形成方法的说明性视图。
图8是示出了格子点所形成的方格网格的示图。
图9是示出了在方格网格的外周边的凹部中形成三角形形状的方法的说明性视图。
图10是示出了通过方格网格和边界线上的点序列形成三角形多边形的方法的示图。
图11是示出了在小片上形成的三角形多边形网格的示图。
图12是示出了三角形多边形网格的成形方法的说明性视图。
图13是示出了搜索小片的相邻关系的细节的流程图。
图14是示出了边界线上的顶点重合处理的细节的流程图。
图15是示出了顶点重合处理的过程的说明性视图。
图16是示出了顶点重合处理的过程的说明性视图。
图17是示出了顶点重合处理的过程的说明性视图。
图18是示出了顶点重合处理的过程的说明性视图。
图19是示出纹理映射和位移映射的细节的流程图。
图20是示出纹理映射和位移映射的细节的流程图。
图21是示出纹理映射和位移映射的细节的流程图。
图22是示出了小片的平均法线和纹理的投影方向的说明性视图。
图23是示出了小片的顶点和边界线上的顶点之间的最短距离的示图。
图24是示出了颜色的混合方法的说明性视图。
图25是示出了位移映射的概念的说明性视图。
图26是示出了由于拉拔梯度（drawing gradient）导致的金属模具与产品的干扰的说明性视图。
图27是示出了改变表达式的概念的拉拔梯度和位移减少率的关系视图。
图28是示出了施加了位移减小的褶皱深度改变的示图。
具体实施方式
现在，以下将描述本发明的示例性实施例。
图1是示出了根据示例性实施例的表面处理数据形成装置的结构的框图。
可以利用计算机来实现表面处理数据形成装置10。表面处理数据形成装置10包括：数据输入部分11，将产品的表面构造、褶皱的纹理数据以及处理工具数据输入到该数据输入部分；输入数据存储部分12；数据处理部分13，其根据存储在输入数据存储部分12中的数据，产生具有施加到产品的表面曲面上的褶皱构造的多边形数据；多边形数据存储部分19，其存储产生的多边形数据；数据输出部分20，其将来自多边形数据存储部分19的多边形数据输出为处理数据；以及处理数据存储部分14，例如，其由与数据处理部分13连接的硬盘形成。
由键盘或摇杆形成的操作输入部分22以及可以显示图像数据的监视器23与表面处理数据形成装置10连接。
作为产品形状数据输入至数据输入部分11的表面构造数据被定义为自由曲面，在该自由曲面中，分别用作CAD数据的大部分坐标由参数u和v的函数S=F(u,v)表示。预先由小片信息形成表面构造数据，该小片信息被自由曲线表示的边界线划分为多个曲面，并且将表面构造数据存储在输入数据存储部分12中。
只要没有特别地预先说明，边界线包括被称为修边线的线以及限定产品构造的端边缘并且没有相邻小片的边界线。
表面构造数据包括施加褶皱的产品的对象部分（在下文中，将其称为施加褶皱的对象）的整体尺寸。
纹理数据是256级的二维灰度图像数据，其中，褶皱的深度被指定为密度。纹理可以由少量的数据来表示，简化了数据处理。
纹理数据被读取为像素值，用于数据处理部分13中的处理。以下，为了方便起见，像素值也仅被称为颜色或颜色信息。
处理工具数据包括当纹理混合在一起时确定要加权的范围的距离边界线上的顶点的最短距离的上限值、以及用于计算根据拉拔梯度改变的减小率的注塑成型的模具的开模方向。
数据处理部分13包括多边形网格形成部分30、多边形网格集成部分31、纹理合成部分33、褶皱生成部分34、以及操作存储器35（主存储器）。
多边形网格形成部分30在各小片的自由曲面上形成具有顶点的三角形多边形网格。
多边形网格集成部分31包括相邻关系搜索部分31a和构造连续性处理部分31b，用以执行处理，使得三角形多边形网格在相邻的小片之间平滑地连接在一起。
纹理合成部分33包括映射部分33a、纹理混合部分33b以及法线重合处理部分33c，用以将纹理映射在各小片单元的三角形多边形网格上，并且将颜色混合，以确保纹理与相邻小片的纹理的连续性。
褶皱生成部分34包括顶点位移部分34a和褶皱施加多边形网格形成部分34b，用以分别根据与三角形多边形网格的顶点对应的纹理数据的密度级来位移顶点的位置，并且生成施加褶皱的多边形数据。
关于三角形多边形网格的顶点的位置的位移，根据金属模具的拉拔梯度来施加位移的减小率，从而改变位移，以防止在模具拉拔处理期间形成下陷（undercut）。预先对数据处理部分13设置用于确定位移的减小率的多个改变表达式。由此，可以考虑成型材料或产品构造的特性通过操作输入部分22的操作来选择任意的改变表达式。
在操作存储器35中，分别暂时存储数据处理部分13的各部分中的处理数据。
多边形网格形成部分30中形成的所有小片的三角形多边形网格先被存储在处理数据存储部分14中，然后根据数据处理部分13中的处理针对每个小片单元读取并恢复所述三角形多边形网格。最多两个要处理的小片的数据被暂时存储在操作存储器35中。也就是说，每当完成了重合处理时，顶点序列被多边形网格集成部分31使得相互对应的相邻小片的三角形多边形网格被从操作存储器35上擦除，并且被新的相邻三角形多边形网格替代。此外，每当完成了针对每个小片单元的处理时，在纹理合成部分33中映射的三角形多边形网格也被存储在处理数据存储部分14中，并且被从操作存储器35中擦除。
数据处理部分13针对每个小片单元将施加褶皱的多边形数据存储在多边形数据存储部分19中。
在监视器23上，可以分别显示包括图像的各处理的进度状态。
现在，以下将描述表面处理数据形成装置10的处理的细节。
图2是示出了各处理的流程的主要流程图。
当产品的表面构造数据的小片信息、褶皱的纹理数据、开模方向的角度信息以及以下描述的三角形多边形网格的间隔上限值b通过操作输入部分22的操作被输入到数据输入部分11时，数据分别被存储到输入数据存储部分12，以开始处理。随着数据的输入，操作输入部分22选择用于确定位移的减少率的改变表达式。
最初，在步骤100中，数据处理部分13的多边形网格形成部分30从输入数据存储部分12读出小片的信息以形成三角形多边形网格Qc。
在步骤101中，多边形网格形成部分检查是否针对所有的小片都形成了三角形多边形网格。
当剩余还没有形成三角形多边形网格Qc的小片时（步骤101：否），多边形网格形成部分返回到步骤100。当完全形成了所有的小片的三角形多边形网格时（步骤101：是），过程前进到步骤102。
在步骤102中，多边形网格集成部分31的相邻关系搜索部分31a针对每个小片搜索关于该小片的边界线是否重叠在其他小片的边界线上的相邻关系，以指定彼此相邻的小片。
在下一步骤103中，多边形网格集成部分31的构造连续性处理部分32b使得有相邻关系的各小片的边界线上的顶点相互对应。由于期望边界线上的顶点序列作为小片间的相同位置而被共用，因此移动或者新形成边界线上的顶点，以使得各顶点彼此重合。
在步骤S104中，检查是否针对所有的小片都完成了顶点重合处理。
当剩下还没有完成顶点重合处理的小片时（步骤104：否），过程返回到步骤103。当针对所有的小片都完成了顶点重合处理时（步骤104：是），过程前进到步骤105。
在步骤105中，纹理合成部分33将纹理映射到小片的三角形多边形网格Qc上。
在步骤106中，褶皱生成部分34根据纹理数据和处理工具数据分别通过位移映射移动三角形多边形网格Qc的各顶点，以将施加褶皱的多边形数据存储在多边形数据存储部分19中。
步骤105和106针对一个小片相继执行。
在步骤107中，针对所有小片检查褶皱构造是否被施加并且被存储在多边形数据存储部分19中。
当还没有针对所有的小片完成褶皱构造的施加时（步骤107：否），过程返回到步骤105。当完成了褶皱构造的施加时（步骤107：是），过程前进到步骤108。
在步骤108中，在监视器23上显示处理的完成，以结束处理。擦除存储在处理数据存储部分14中的数据。
其后，数据输出部分20通过操作输入部分22的操作从多边形数据存储部分19读取施加了褶皱的多边形数据，使得该数据可以作为处理数据被输出到处理装置。
图3是示出了步骤100中的多边形网格形成部分30执行的形成三角形多边形网格Qc的细节的流程图。
在步骤200中，计算出划分如图4（a）所示的所选小片的自由曲面（参数曲面）J的参数u和v的分割数，使得格子的间隔为间隔上限值b或更小。例如，小片的u的参数间隔（最大值-最小值）除以一整数m以得到参数间隔c。通过使用c来划分小片，以将结果与间隔上限值b进行比较。当结果大于b时，增大m。重复该处理直到所有的格子间隔均小于间隔上限值b为止。针对参数v执行相同的处理。图4（b）示出了自由曲面上的分割线。
在步骤201中，如图5所示，通过使用分别按如上所述计算出的u和v的分割数来计算格子点的参数值，以在自由曲面上生成点。在下文中，生成的点被称为格子点Ca。图5是沿u-v平面的放大视图，为了简化，省去了等参曲线。
在步骤202中，提取出用于形成多边形网格的格子点Ca。
具体地，如图6中的空隙所示，删除了格子点Ca中包括小片的边界线K并且位于边界线以外的格子点。此外，也删除了位于边界线K以内、但是距离该边界线的距离小于格子间隔的长度的1/100的格子点。格子间隔可以是间隔上限值b或者实际的划分格子间隔。
边界线K包括修边线，并且被示为B样条（B-spline）曲线。每个小片的边界线K的构造是任意的。
消去距离边界线K的距离小于规定距离的格子点Ca，以避免通过使用以下描述的边界线K上的点所形成的多边形极小。
在步骤203中，计算出划分边界线K的分割数，以获得具有间隔上限值b或更小的间隔。在步骤204中，如图7所示，通过使用分割数在分界线K上形成点Cb的序列。如下所述，点序列中的各点也由Cb来标示。
如格子点Ca的情况，分割数可以被设置为均分整个周长的值。关于格子点Ca和点Cb序列的划分，格子点Ca和点Cb序列二者均可以被以间隔上限值b划分，然后可以仅将超过间隔上限值b的最后部分划分为二。由此，格子点和点序列可以在规定的范围内分别具有相等的间隔。
在步骤205中，通过使用在先前的步骤202中提取的格子点Ca来形成如图8所示的方格网格Sqc。交点分别对应于格子点Ca，但是，省去了格子点Ca的黑圈的显示。
在步骤206中，如图9中的部分E1和E2所示，当方格网格Sqc的外周边以阶梯状形成而具有凹部时，通过直线将分别将各凹部的内角夹在中间的外周边的两个格子点连接在一起，以形成三角形△1和△2。然而，如部分E3的虚线所示，当将两个格子点连接在一起的直线经过边界线K时，不形成三角形。
在步骤207中，如图10所示，将位于方格网格Sqc的每个格子的一对对角位置处的格子点连接在一起，以形成三角形多边形网格Tpc。
随后，在步骤208中，在位于方格网格Sqc的外周边的格子点Ca和边界线K上的点Cb序列之间也形成三角形多边形。
这里，如图10所示，先选择位于外周边上的格子点中的一个Ca1，并将其与离其最近的边界线K上的点Cb1连接。该连接直线R0被设置为一边，以通过进一步包括位于方格网格Sqc的外周边的相邻格子点Ca2来计算三角形△Ca1-Cb1-Ca2，以及通过进一步包括边界线K上的相邻点Cb2来计算三角形△Ca1-Cb1-Cb2。两个三角形中更接近正三角形的一个被用作三角形多边形Tpc。
关于三角形是否接近正三角形，可以按照以下所述来决定。最大内角和最小内角之差越接近0（零），三角形则越接近正三角形，或者最长边的长度与最短边的长度之比越接近1，三角形越接近正三角形。
然后，对方格网格Sqc的外周边上的依次与所选格子点Ca1相邻的格子点（例如，Ca2），重复上述处理。可以预先确定逆时针方向或顺时针方向作为相邻方向。
根据上述处理，如图11所示，在小片上的自由曲面J上形成从方格网格Sqc的外周边扩张到边界线K上的点Cb的序列的三角形多边形网格Qc。
在步骤209中，通过边缘交换处理来使三角形多边形网格Qc成形。在步骤208中，通过针对每个步骤选择在形状上更好地接近正三角形的三角形的处理来形成三角形多边形网格Qc。但是，当看到所形成的三角形多边形网格的整体部分时，有时通过边缘交换处理可以形成更好的三角形。
这里，对图12中的虚线所示的连接方格网格Sqc的外周边上的格子点Ca3与边界线上的点Cb3以在其两侧具有三角形多边形的一条边缘线R1，计算边缘线R2，如粗实线所示，其将形成一个三角形多边形的边界线上的点Cb4与形成另一个三角形多边形的外周边上的格子点Ca4连接。然后，得到在新的边缘线R2的两侧形成的两个三角形（边缘交换处理后的三角形）。
如图12所示，当边缘交换处理后的两个三角形△Ca4-Cb4-Ca3和△Ca4-Cb4-Cb3比边缘交换处理前的两个三角形△Ca3-Cb3-Cb4和△Ca3-Cb3-Ca4更接近正三角形时，消去作为虚线的边缘线R1，以通过替换使用边缘交换处理后的三角形△Ca4-Cb4-Ca3和△Ca4-Cb4-Cb3作为三角形多边形。
对依次相邻的方格网格Sqc的外周边上的格子点，重复上述处理，从而使小片的三角形多边形网格Qc成形。
每当如上所述地形成数据时，将每个小片的三角形多边形网格Qc的数据存储在处理数据存储部分14中。
在以下描述的各个处理中，当仅提到小片时，只要没有特别提及，该小片是指小片的三角形多边形网格Qc。
图13是示出了在步骤102中通过相邻关系搜索部分31a执行的搜索各小片的相邻关系的细节的流程图。
最初，在步骤300中，检查所有小片的三角形多边形网格Qc的数据容量，以将小片的处理顺序设置为以大数据容量的顺序。
当个别地比较多个小片以搜索小片的相邻关系时，之前输入的小片的输入和输出的次数小于之后输入的小片的输入和输出的次数。因此，确定顺序以尽可能地减小具有大数据容量的小片的输入和输出的次数，从而提高处理速度。
在步骤301中，以大数据容量的顺序，将一个小片的三角形多边形网格Qc的数据从处理数据存储部分14读出至操作存储器35，以提取边界线上的顶点序列。将提取的顶点序列（其数据）作为全局坐标文件存储在操作存储器35中。之后，从操作存储器35擦除三角形多边形网格Qc的数据。
在步骤302中，通过使用操作存储器35的顶点序列来形成折线。折线被存储在操作存储器35中。由于各小片中的折线在其数据量上分别较小，因此将折线累积在操作存储器35中。
在步骤303中，检查是否针对所有的小片都形成了折线。
当存在没有形成折线的小片时（步骤303：否），过程返回到步骤301。当完全形成了所有的小片的折线时（步骤303：是），过程前进到步骤304。
在步骤304中，以大数据容量的顺序从操作存储器（全局坐标文件）读出作为要处理的对象的小片WA的边界线K上的顶点序列。在步骤305中，读出其他小片W的折线。
然后，在步骤306中，搜索小片WA的顶点序列是否重叠在所考虑的其他小片W的折线上。
当小片WA的顶点序列重叠在其他小片W的折线上时（步骤306：是），过程前进到步骤307，以设置所考虑的其他小片W与作为要处理的对象的小片WA相邻的相邻关系，并且将相邻信息存储在操作存储器35中。然后，过程前进到步骤308。
当顶点序列不重叠在其他小片W的折线上时（步骤306：否），过程前进到步骤308。
在步骤308中，检查是否针对所有其他小片W搜索了作为要处理的对象的小片WA的顶点序列在折线上的重叠。
当剩下没有针对其搜索小片WA的顶点序列在折线上的重叠的其他小片W时（步骤308：否），过程返回到步骤305，以读出剩下的其他小片W的折线，并且重复搜索处理。
当针对所有其他小片W完全搜索了上述顶点序列在折线上的重叠时（步骤308：是），得到作为要处理的对象的一个小片WA的相邻信息。
之后，在步骤309中，检查是否针对分别被设置为要处理的对象的所有小片搜索了相邻关系。
当还剩下没有被设置为要处理的对象的小片时（步骤309：否），过程返回到步骤304。当所有的小片均被设置为要处理的对象以完成相邻关系的搜索时（步骤309：是），过程前进到步骤103。
图14是示出了在步骤103中由构造连续性处理部分31b执行的顶点重合处理的细节的流程图。图15至图18是示出了顶点重合处理的进度的说明性视图。
首先，在步骤400中，将作为要处理的对象的小片WA的三角形多边形网格Qc的数据从处理数据存储部分14读出至操作存储器35。然后，在步骤401中，与小片WA具有相邻关系的小片WB的三角形多边形网格Qc的数据也被从处理数据存储部分14读出至操作存储器35。按照如上所述的大数据容量的顺序来读取小片WA和小片WB。
在步骤402中，移动或者形成两个小片WA和WB的边界上的顶点以使得它们相互对应。
这里，首先，搜索设置在小片WA和WB的边界线上的顶点序列。在上述说明中，作为示出边界线的符号，使用了K。但是，代替K，这里小片WA的边界线被标示为BOA，而小片WB的边界线被标示为BOB。小片WA的边界线BOA和小片WB的边界线BOB最初具有边界线相互重叠的关系。但是，为了方便说明，图15至图18示出了分离开的边界线。
在示出的示例中，顶点Pa1至Pa5形成了小片WA的边界线BOA上的顶点序列PA。顶点Pb1至Pb7形成了小片WB的边界线BOB上的顶点序列PB。但是，两个顶点序列没有位于相同的位置。
此外，如图所示，例如，在小片WB的角部，当在与顶点序列PB的起始点（顶点Pb1）相邻的前侧的顶点Pbz没有设置在与小片WA的边界线BOA的公共线上时，连接顶点Pbz和小片WB中的起始点的顶点Pb1的边界线与小片WA的边界线BOA不对应。在该情况下，小片WA的顶点Pa1是边界线BOA上的顶点，但是却不在与小片WB的公共边界线上。因此，不适合让顶点Pa1对应于小片WB的边界线上的与边界线BOA分开的顶点Pbz。
由此，位置相互对应的顶点限制于分别设置在小片WA和小片WB的边界线BOA和BOB的公共部分上的顶点。
因此，如图15（a）中的箭头标记所示，以这样的方式来设置搜索路径，即，在小片WA中，逆时针探索顶点序列PA，在小片PB中，顺时针探索顶点序列PB。沿着搜索路径来搜索顶点，当顶点序列PB的起始点（顶点Pb1）位于小片WA的边界线BOA上时，该起始点被设置为位于公共边界线上的顶点序列的终点。相反，当顶点序列PB的起始点不位于小片WA的边界线BOA上时，即，不位于公共边界线上，小片WA的顶点序列PA的起始点被设置为位于公共边界线上的顶点序列的终点。
上述事实适用于小片WA和小片WB的顶点序列的终点。
由此，首先使位于公共边界线上的顶点序列的终点相互重合，如图15（b）所示，在小片WA的边界线BOA上，在与小片WB的顶点序列PB的起始点（Pb1）的位置相同的位置处形成顶点Pax，并且将其设置为公共边界线上的起始点位置。类似地，在小片WB的边界线BOB上，在与小片WA的顶点序列PA的终点（顶点Pa5）的位置相同的位置处形成顶点Pbx，并且将其设置为公共边界线上的终点位置。黑圈示出了使其位置相互一致的顶点。
将小片WA和小片WB中被设置为相同位置的起始点位置的两个顶点（Pax，Pb1）设置为对象或目标点N，并且目标点的标志分别由AB标示。也就是说，标志AB示出了其位置相互对应的顶点。
在边界线BOA上形成的顶点Pax与有一边由顶点Pax之前和之后的顶点Pa1和Pa2形成的三角形的其他顶点之间，形成边缘，以将三角形划分为两个三角形多边形，使得不形成方形。
然后，如图15（c）所示，在小片WA的顶点序列PA和小片WB的顶点序列PB中，计算出从分别被确定为标志AB的顶点到邻近的顶点的距离，以将具有较短距离的顶点设置为下一对象或目标点N。包括目标点N的小片的标志被标示为A。另一小片的标志被指定为B。此外，沿着搜索路径搜索下一顶点，以根据最接近目标点N的下一顶点位于标志A或标志B的小片中的哪个来确定是否移动或形成顶点。换而言之，判定第二最接近被设置为标志AB的顶点的顶点位于小片WA或WB中的哪个，以确定是否移动或形成顶点。
也就是说，当最接近目标点N的顶点存在于标志A的小片中时，在标志B的小片的边界线上与标志A的目标点N的位置相同的位置处形成新的顶点。也就是说，当接近标志AB的顶点的顶点连续地排列在相同的小片侧时，在不具有目标点N的标志B的小片中形成新的顶点。
另一方面，当接近目标点N的顶点存在于标志B的小片中时，分别将接近目标点的顶点和目标点N的顶点移动到顶点的中间位置。也就是说，当接近标志AB的顶点的两个顶点位于彼此不同的小片中时，将两个顶点移动到它们的中间位置。
当接近目标点N的顶点位于与目标点N相隔相等距离的小片A和小片B的位置中时，与目标点N和接近目标点N的顶点存在于标志A的小片上的情况相同，在标志B的小片的边界线上与标志A的目标点N的位置相同的位置处形成新的顶点。
在图15所示的示例中，由于小片WA的顶点Pa2比小片WB的顶点Pb2更接近于标志AB的顶点，因此顶点Pa2被设置为目标点N，小片WA的标志被指定为A而小片WB的标志被指定为B。
然后，如图16（d）所示，接近标志A的小片WA中的被设置为目标点N的顶点Pa2的下一顶点是标志B的小片的顶点Pb2。也就是说，由于接近标志AB的顶点的两个顶点位于彼此不同的小片中，如图16（e）所示，将目标点N的顶点Pa2以及接近目标点N的标志B的小片的顶点Pb2移动到这两个顶点的中间位置，以分别由AB来标示顶点Pa2和Pb2的标志。
然后，计算出从标示AB指定的顶点Pa2和Pb2到下一顶点的距离。由于顶点Pb3更接近于顶点Pa3，因此顶点Pb3被设置为新的目标点N，小片WB的标志被改变为A，而小片WA的标志被改变为B。
随后，如图16（f）所示，接近目标点N的顶点Pb3的下一顶点是标志A的小片WB中的顶点Pb4。也就是说，由于接近标志AB的顶点Pa2和Pb2的两个顶点位于相同的小片中，如图17（g）所示，在标志B的小片WA的边界线BOA上与顶点Pb3的位置相同的位置处形成顶点Pay，以通过标志AB标示顶点Pay和Pb3。
同样，在该情况下，在边界线BOA上形成的顶点与有一边由顶点Pay之前和之后的顶点Pa2和Pa3形成的三角形的另一顶点之间，形成边缘，以将三角形划分为两个三角形多边形。
当从小片A和B中的标志AB的顶点到下一顶点的距离相等时，可以直接确定顶点的位置，以将这样的顶点设置为标志AB的下一顶点。
图17和图17（h）之后的图示出了根据上述方法沿着搜索路径重复顶点的形成和移动的进度。由此，最终，如图18（k）所示，得到两个顶点序列PA’和PB’，其顶点位置在两个小片WA和WB的边界线上相互重合。
现在，返回到图14的流程图，在步骤403中，将其边界线上的顶点与作为要处理的对象的小片WA的边界线上的顶点重合的相邻小片WB的三角形多边形网格Qc返回至处理数据存储部分14，以对其进行替代并将其存储在处理数据存储部分14中，并且将其从操作存储器35上擦除。
在步骤404中，针对与小片WA相邻的所有小片WB，检查边界线上的顶点是否与小片WA的边界线上的顶点重合。
当剩下还没有执行顶点重合处理的小片PB时（步骤404：否），过程返回到步骤401。当针对所有相邻的小片WB顶点重合时（步骤404：是），过程前进到步骤405。
在步骤405中，计算作为要处理的对象的小片WA的整个表面的平均法线，以根据平均法线方向设置纹理坐标系并将纹理坐标系存储在操作存储器35的全局坐标文件中。这是为纹理映射作准备。具体地，例如，将全局坐标系（X,Y,Z）的原点设置为纹理坐标系（s，t，u）的原点。将纹理坐标系的u轴设置为小片的平均法线方向。
之后，在步骤406中，对小片WA中其顶点重合的边界线的顶点序列PA’进行替换并将其存储在操作存储器35的全局坐标文件中。在步骤407中，对小片WA的三角形多边形网格Qc进行替换并将其存储在处理数据存储部分14中。
由此，完成了一个小片WA与相邻小片WB在边界线上的顶点重合处理。从随后的顶点重合处理的对象中排除小片WA的三角形多边形网格。
之后，在步骤104中，检查是否针对所有的小片W完成了作为要处理的对象的小片WA和相邻小片WB的顶点重合处理。当还剩下没有成为要处理的对象的小片时，过程返回到步骤400以对数据容量中第二大的小片重复上述步骤处理。
现在，以下将描述褶皱构造的施加的细节。
图19至图21是示出了步骤105和106中纹理合成部分33和褶皱合成部分34执行的纹理映射和位移映射的细节的流程图。
在步骤500中，纹理合成部分33将施加褶皱的作为要处理的对象的小片WA的多边形网格Qc从处理数据存储部分14读出至操作存储器35。读取顺序被设置为在步骤300中设置的大数据容量的顺序。
在步骤501中，计算读取的小片WA的三角形多边形网格Qc中包括的所有顶点的法线并将其添加为顶点的属性信息。
在下一步骤502中，映射部分33a将小片WA中的所有顶点映射到在步骤405中通过使用平均法线设置的小片WA的纹理坐标系上，以得到颜色信息并且将颜色信息添加为顶点的属性信息。
图22（a）示出了小片WA的纹理坐标系。纹理的投影方向与平均法线平行。
然后，纹理混合部分33b校正小片的边界线上的顶点的颜色信息，以抑制颜色的极端变化并且平滑地改变相邻小片中的颜色。
图22（b）示出了由于作为要处理的对象的小片WA和相邻小片WB（虚线）的纹理坐标系相互不同，当相邻小片WB的纹理坐标系上的投影扩展到作为要处理的对象的小片WA上时，投影到相同点（顶点P）上的纹理GB与投影到作为要处理对象的小片WA的纹理坐标系上的纹理GA不同。
在步骤503中，选择与作为要处理的对象的小片WA相邻的一个小片并且从处理数据存储部分14读出相邻小片WB的边界线上的顶点。按照如上所述的相同方式以大数据容量的顺序来读取步骤503中读取的小片WB。
由于相邻小片之间的边界线上的顶点经过顶点重合处理，当将小片WA的边界线上的顶点与小片WB的边界线上的顶点比较时，在同一位置上重叠的顶点被识别为位于小片WA和WB之间的公共边界线上的顶点。
在步骤504中，计算小片WA的所有顶点与在先前的步骤503中识别的小片WA和小片WB之间的边界线上的顶点之间的最短距离L。如图23所示，最短距离表示两个顶点之间的直线的距离。
然后，在步骤505中，针对其最短距离L小于规定值Lmax的顶点，得到投影到使用小片WB的平均法线设置的纹理坐标系上的颜色信息，并且将该颜色信息与在步骤502中投影到使用小片WA的平均法线设置的纹理坐标系上并且已经添加的颜色信息混合。用混合结果改写已经添加的颜色信息。
这里，如图24所示，要混合的颜色信息被标示为位于Lmax范围内的顶点的像素值。在最短距离L=0（在边界线上）处，作为要处理的对象的小片WA的纹理GA的像素值GA（g）和相邻小片WB的纹理GB的像素值GB（g）分别被设置为50%。此外，最短距离L越大，像素值GA（g）的比率越增加，而像素值GB（g）的比率越减小。在位于Lmax的位置的顶点处，像素值GA（g）的比率被设置为100%，而像素值GB（g）的比率被设置为0%。
也就是说，混合处理后的顶点的像素值GR分别由下述等式表示。
GR（g）=GA（g）（Lmax+L）/2Lmax+GB（g）（Lmax-L）/2Lmax
在步骤506中，检查是否针对作为要处理的对象的小片WA完成了与所有相邻小片WB的颜色混合处理。
当剩下还没有完成颜色混合处理的小片时（步骤506：否），过程返回到步骤503以重复与具有第二大数据容量的相邻小片WB的颜色混合处理。
当完成了与所有相邻小片WB的颜色混合处理时（步骤506：是），过程前进到步骤507。
在步骤507中，在步骤501中计算出的作为要处理的对象的小片WA的法线的边界线上的顶点的法线信息被存储在全局坐标文件中。
在步骤508中，检查是否存在颜色信息施加到所有顶点并且完成了混合处理的相邻小片WB。
当还不存在完成了混合处理的相邻小片时（步骤508：否），过程前进到步骤513。当存在完成了混合处理的相邻小片时（步骤508：是），过程前进到步骤509。
在步骤513中，作为要处理的对象的小片WA被存储在处理数据存储部分14中。由此，处理数据存储部分14的小片WA被添加了颜色信息的数据取代。
在步骤509中，法线重合处理部分33c读出完成了混合处理的小片WB的边界线上的顶点的法线信息（法线方向）。当小片WB是要处理的对象的小片时，该法线信息在步骤501中被添加至其属性信息。
在步骤510中，从全局坐标文件中搜索与小片WB的边界线上的顶点对应的小片WA的边界线上的顶点。
在步骤511中，与小片WB的顶点对应的小片WA的顶点的法线被小片WB的对应顶点的法线取代，以将它们设置为小片WA的顶点的新的法线。
在步骤512中，关于与小片WA具有相邻关系并且完成了混合处理的所有小片WB，检查是否完成了作为要处理的对象的小片WA的法线的替代处理。当剩下还没有完成小片WA的法线的替代处理的相邻小片WB时（步骤512：否），过程返回到步骤509。
当针对所有已经完成混合处理的相邻小片WB完成了小片WA的法线的替代处理时（步骤512：是），过程前进到步骤513以将作为要处理对象的小片WA存储在处理数据存储部分14中。在操作存储器35中，剩余作为要处理的对象的小片WA。
在步骤508的检查中，当还不存在完成混合处理的相邻小片WB时，即，当小片WA是例如作为要处理的对象的第一小片时，由于不存在使法线与其对应的配对物，过程直接前进到步骤513，使步骤501中得到的法线处于原来的状态。随后，在其他小片的处理中，在步骤509中小片被读出为相邻小片WB，以成为使所考虑的其他小片的边界线上的顶点的法线与其对应的对象。
到目前为止以上描述的处理对应于纹理合成部分33执行的纹理映射。以下描述的处理对应于褶皱合成部分34执行的位移映射。
被位移映射位移的曲面p’由等式（1）表示。
p’（u，v）=p（u，v）+h（u，v）q（u，v）……（1）
这里，如图25所示，p（u，v）指代位移前的曲面（基础曲面）。h（u，v）指代位移。q（u，v）指代位移方向的单位向量。
因此，这里，根据上述等式来位移位于多边形网格中的p（u，v）位置处的顶点。
现在，返回到图19至图21的流程图，在步骤514中，顶点位移部分34a选择小片WA的三角形多边形网格Qc的其中一个顶点pc，以读取该顶点的法线方向。所选顶点的位置是任意的。
当顶点被向后位移时并且当计算拉拔梯度时，法线方向是单位向量q。
在步骤515中，根据作为顶点的属性信息的颜色信息（像素值g）的转换率以及褶皱的深度来得到顶点的参考位移。
当假设褶皱的最大深度（即，最大位移）是hmax时，转化率是hmax/255并且参考位移h由根据像素值g的等式（2）表示。
h=（g/255）hmax……（2）
例如，当hmax为300μm时，若像素值g为128，则参考位移h为150μm。
在随后的步骤516中，根据作为要加工对象的金属模具的开模方向以及顶点的坐标的法线方向，计算作为要加工对象的金属模具的拉拔梯度。开模方向是预先设置的条件并且其存储在输入数据存储部分12中。
然后，在步骤517中，根据与开始处理时选择的拉拔梯度相关的褶皱深度的改变等式，计算顶点位置处的位移的减小率。
如图26所示，当假设拉拔梯度是由相对于顶点的法线方向90°的线和由空心箭头标记所示的开模方向形成的角θ时，拉拔梯度越小，形成越大的下陷，使得在开模处理期间金属模具干扰产品侧的褶皱。因此，为了防止形成下陷，如图27所示来设置改变等式，以使得拉拔梯度θ越小，位移的减小率越大，也就是说，拉拔梯度θ越小，位移越小。这时，通过考虑金属模具和产品的实际干扰程度由于模制树脂的收缩而稍微减轻，来确定改变等式。位移的减小率根据拉拔梯度连续地改变。
在步骤518中，参考位移h乘以位移的减小率以计算最终位移。
由此，例如，当参考位移h为200μm时，若拉拔梯度大于25°，则位移的减小率被设置为0%，使得最终位移hf为原来的200μm。当拉拔梯度位于0°至25°的范围内时，位移的减小率被设置为90%至0%，使得最终位移可以从20μm至200μm变化。
在步骤519中，按如上所述得到的最终位移hf被指定为h（u，v），并且根据上述等式（1）使用单位向量q（法线方向）来位移多边形网格的顶点pc。
然后，在步骤520中，检查是否剩下还没有执行上述处理的顶点。
当剩下没有经过上述处理的顶点时（步骤520：否），过程返回到步骤514以重复到步骤519的处理。
当完成了所有顶点基于纹理数据在法线方向上的位移时（步骤520：是），步骤520前进到步骤521。褶皱施加多边形网格形成部分34b将位于新位移的位置的顶点pc连接在一起，以形成施加了褶皱构造的多边形网格QT。在步骤522中，多边形网格QT的数据被存储在多边形数据存储部分19中并且被从操作存储器35中擦除。
通过上述处理，完成了将褶皱构造施加到作为要处理的一个对象的小片WA的处理。
之后，在步骤107中，检查是否完成了将褶皱构造施加到所有小片的处理。当剩下还没有完成用于施加褶皱构造的处理的小片时（步骤107：否），过程返回到步骤500以按照在步骤300中设置的大数据容量的顺序从处理数据存储部分14读出小片WA作为要处理的新对象，并且重复到步骤522的处理。
当针对所有的小片完成了上述处理时（步骤107：是），使监视器23显示处理的完成（步骤108），并且完成用于形成褶皱施加多边形数据的处理。
通过该多边形数据，如图28所示，可以得到这样的产品，其中，由于上述在小拉拔梯度的部分中位移的减小，使得褶皱Rs的深度（高度）连续改变而不在金属模具和产品之间产生下陷。在附图中，空心箭头指代开模方向。
在本示例性实施例中，由本发明中的多边形网格形成部分30执行流程图中的步骤100（步骤200至209）。由相邻关系搜索部分31a执行步骤102（步骤300至308）。由构造连续性处理部分31b执行步骤103（步骤400至407）。
此外，由纹理集成部分33执行步骤105（步骤500至513）。特别地，由纹理混合部分33b执行步骤503至506。由法线重合处理部分33c执行步骤509至512。
此外，由顶点位移部分34a执行步骤514至520。由褶皱施加多边形网格形成部分34b执行步骤521。
如上所述形成示例性实施例。首先，针对将被定义为作为施加褶皱的对象的自由曲面J的产品形状数据划分为多个部分而得到的每个小片单元，形成多边形网格Qc。将小片WA中的一个设置为要处理的对象，并且使小片WA和小片WB的边界线上的顶点分别相互对应，以使得多边形网格Qc在小片WA和一个相邻小片WB之间顺序地连续。
然后，基于纹理数据的纹理被映射到小片WA上。根据映射到小片上的纹理使小片WA的顶点分别在其法线方向上位移，以分别根据位移了的顶点形成新的多边形网格QT。依次对分别被设置为要处理的对象的小片重复上述处理。由此，针对所有小片的多边形网格QT得到施加褶皱的表面处理数据。
根据本示例性实施例的表面处理数据形成装置，在处理的各阶段中分别仅一个小片WA被设置为要处理的对象。此外，即使当存在多个与作为要处理的对象的小片WA相邻的小片WB时，也根据需要一个接一个地读取相邻的小片WB并对其进行处理。也就是说，同一时间仅包括作为要处理的对象的小片WA和一个相邻的小片WB的两个小片的多边形网格数据被存储在数据处理部分13的操作存储器35中。因此，由于没有大量的数据存储在存储器中，不会害怕数据超过存储器可以存储的量而极大地降低计算机的处理速度或者使计算机停滞。
当产品形状数据被改变为多边形网格时，在通过将产品形状数据划分为多个部分而得到的每个小片W的自由曲面的参数空间中，通过规定的分割线形成格子点。此外，在小片的边界线上形成具有规定间隔的点序列。由此，通过使用位于边界线内侧的格子点和点序列，形成具有分别位于自由曲面上的顶点的三维多边形网格Qc。
特别地，形成格子点和点序列的分割线在规定的范围内分别具有相等的间隔。此外，形成三维多边形网格Qc使得位于边界线内侧的格子点连接在一起以形成格子网格，由该格子网格形成三角形多边形，以及将位于格子网格外周边的格子点连接到边界线上的点序列，以形成三角形多边形。也就是说，由于没有执行二维平面上的投影和到三维平面的恢复处理，减小了计算的负担，并且缩短了处理时间。此外，不会出现由于二维和三维处理导致的变形和歪斜。由于三维多边形网格被划分为小片，几乎没有变形或歪斜并且外观良好的褶皱可以被施加到即使其表面不是适当表面的产品的构造上。
此外，由于通过搜索一个小片的边界线上的顶点是否重叠在使用其他小片的边界线上的顶点序列形成的折线上来设置小片间的相邻关系，因此，即使当相邻关系没有被添加至输入到数据输入部分11的小片的数据中，也可以简单地判定小片之间的相邻关系。
由于通过以多边形网格的数据量大小的顺序选择小片来处理小片之间的相邻关系的搜索，因此避免了将与数据量大的小片相邻的小片读取到操作存储器多次，从而改善了处理速度。上述事实分别适用于顶点重合处理之后的处理。
然后，由于执行了在具有相邻关系的两个小片WA和WB之间使得边界线BOA和BOB上的顶点相互对应的处理，因此，边界线上的顶点序列被共用作为小片之间的相同位置。由此，小片被平滑地连接在一起，而没有突变(break)。
具体地，在与小片WA和小片WB中的一个的边界线上的顶点的位置相同的位置处，在另一边界线上形成新的顶点。否则，将该一个边界线上的顶点和另一边界线上的顶点分别移动到与它们之间的中间位置相同的位置，并且使它们相互对应。从而，在极细的网格或粗网格中不形成接合处。
纹理数据是这样的图像数据，其中，将通过将二维位置坐标中的褶皱深度指定为密度梯度而得到的像素值看作纹理值。由于纹理数据本身可以通过少量的数据来表示纹理，因此数据处理被简化。
关于纹理在小片上的映射，通过使用每个小片的平均法线来设置纹理坐标系。作为要处理的对象的小片WA的所有顶点被投影到小片WA的纹理坐标系上以得到纹理值（GA）。特别地，对于距离位于Lmax范围内的相邻小片WB的边界线上的顶点具有最短距离L的顶点，由于通过在小片WB的纹理坐标系上投影而得到纹理值（GB），并且两个纹理值混合在一起，因此，减轻了纹理值的不连续性。
然后，由于通过将权重施加到距离边界线上的顶点的最短距离L来将纹理值混合在一起，因此纹理的改变是平滑的。此外，由于使小片WA的顶点的法线与相邻小片WB的顶点的法线对应，因此在小片的接合处不会出现奇怪感。
对于当在小片WA中得到最短距离L时与相邻小片WB公共的边界线上的顶点，当参照位于相邻小片WB的边界线上的顶点时，可以识别小片WA的边界线上的顶点中的哪个位于小片WA和小片WB之间的边界线上，而不需要属性信息，因为执行了顶点重合处理并且小片WA的顶点重叠在小片WB侧的顶点上。
在褶皱生成部分34的处理中，通过将基于纹理的参考位移乘以根据金属模具的拉拔梯度的位移减少率得到分别位移三角形多边形网格Qc的各顶点的位移。因此，在通过得到的表面处理数据加工的褶皱中，不生成下陷，并且褶皱的深度平滑地改变，从而得到其外观良好的外表面。
在示例性实施例中，描述了将B样条曲线用作边界线的自由曲线的示例，但是同样可以将其他自由曲线应用于本发明。
此外，关于小片W之间的相邻关系，通过在形成多边形网格后搜索一个小片的边界线上的顶点是否重叠在使用其他小片的边界线上的顶点序列形成的折线上，来设置相邻关系。但是，相邻关系的信息可以被预先添加至划分小片而得到的数据中。
纹理数据被提供为256级的灰度图像数据，但是，本发明不限于此，可以使用褶皱的深度信息以多个颜色成分的密度提供的图像数据。
此外，在纹理映射中，通过使用相邻小片的纹理坐标系将像素值混合在一起。但是，当纹理由于纹理的特性或多边形网格的细度而足够平滑地连接在一起时，可以省略像素值的混合处理。
在褶皱图案的位移映射中，针对关于拉拔梯度的位移的减小，减小率连续地改变。但是，要理解的是，可以在任意步骤中有意地逐渐改变减小率。
通过参照具体的示例性实施例详细地描述了本发明。但是，本领域的技术人员要理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以添加各种改变或修改。
本申请基于2011年3月8日提交的日本专利申请（JPA.No.2011-050153），该日本专利申请的内容通过引用方式并入本文。
工业实用性
本发明用于在产品的表面上具有褶皱图案的各种树脂产品的制造领域，并且可以得到很大的优势。
附图标记的描述
10  表面处理数据形成装置
11  数据输入部分
12  输入数据存储部分
13  数据处理部分
14  处理数据存储部分
19  多边形数据存储部分
20  数据输出部分
22  操作输入部分
23  显示器
30  多边形网格形成部分
31  多边形网格集成部分
33  纹理合成部分
34  褶皱生成部分
35  操作存储器
b  空间上限值
Ca、Ca1、Ca2、Ca3、Ca4  格子点
Cb  点序列
Cb1、Cb2、Cb3、Cb4  点
GA、GB  投影纹理
J  自由曲面
K、BOA、BOB  边界线
L  最短距离
N  目标点
PA、PA’、PB、PB’  顶点序列
Pa1、Pa2、Pa3、Pa4、Pa5、Pax、Pay  顶点
Pb1、Pb2、Pb3、Pb4、Pb5、Pb6、Pb7、Pbx  顶点
pc  顶点
Qc  三角形多边形网格
QT  多边形网格
R1、R2  边缘线
Sqc  方格网格
Tpc  三角形多边形
W、WA、WB  小片
△1、△2  三角形

Claims (17)

1.一种通过计算机形成表面处理数据的方法，包括：
多边形网格形成处理，其中，针对通过将被定义为作为施加褶皱的对象的自由曲面的产品形状数据划分为多个部分得到的每个小片单元，形成多边形网格；
构造连续性形成处理，其中，将所述多个小片中的一个小片选为要处理的对象，并且一个接一个地使多边形网格在作为要处理的对象的小片和相邻小片之间顺序地连续；
映射处理，其中，将基于纹理数据的纹理映射到作为要处理的对象的小片上；
顶点位移处理，其中，根据映射在小片上的纹理，分别在其法线方向上位移作为要处理的对象的小片的顶点；以及
褶皱施加多边形网格数据形成处理，其中，分别根据位移后的各顶点形成新的多边形网格数据，其特征在于，重复所述构造连续性处理至褶皱施加多边形网格数据形成处理，以针对包括褶皱施加多边形网格数据的每个小片单元形成表面处理数据。
2.如权利要求1所述的形成表面处理数据的方法，其中
在所述构造连续性形成处理中搜索被形成为多边形网格的一个小片的边界线上的顶点是否重叠在使用其他小片的边界线上的顶点序列形成的折线上，并且当所述一个小片的边界线上的顶点重叠在所述折线上时，在它们之间设置相邻关系。
3.如权利要求1或2所述的形成表面处理数据的方法，其中
所述纹理数据是将通过将二维位置坐标的褶皱深度指定为密度梯度而得到的像素值看作纹理值的图像数据。
4.如权利要求1至3中任一项所述的形成表面处理数据的方法，其中
在所述映射处理之前，针对每个小片，通过使用其平均法线来设置纹理坐标系，并且在所述映射处理中，
将作为要处理的对象的小片的所有顶点投影到该小片的纹理坐标系上以得到纹理值，
将位于作为要处理的对象的小片中的规定范围内的顶点投影到与作为要处理对象的小片相邻的小片的纹理坐标系上以得到纹理值，并且将两个纹理值混合在一起。
5.如权利要求4所述的形成表面处理数据的方法，其中
位于所述规定范围内的顶点表示其到所述相邻小片的边界线的顶点的最短距离处于规定值范围内的顶点。
6.如权利要求5所述的形成表面处理数据的方法，其中
通过在所述最短距离中施加权重来将所述纹理值混合在一起。
7.如权利要求5或6所述的形成表面处理数据的方法，其中
使作为要处理的对象的小片和所述相邻小片之间的边界线上的顶点的位置相互重合。
8.如权利要求7所述的形成表面处理数据的方法，其中
针对顶点的重合，在与作为要处理的对象的小片和相邻小片的一个边界线上的顶点的位置相同的位置处，在另一边界线上形成顶点，或者将所述一个边界线上的顶点和所述另一边界线上的顶点分别移动到相同的位置，使得所述顶点相互重合。
9.如权利要求7或8所述的形成表面处理数据的方法，其中
通过参照位于作为所述对象的所述相邻小片的边界线上的顶点来识别所述相邻小片的边界线上获得了所述最短距离的顶点。
10.如权利要求7或8所述的形成表面处理数据的方法，其中
使其位置在作为要处理的对象的小片和相邻小片之间的边界线上相互重合的顶点的法线在作为要处理的对象的小片和所述相邻小片之间相互一致。
11.如权利要求10所述的形成表面处理数据的方法，其中
使作为要处理的对象的小片的顶点的法线与相邻小片的顶点的法线一致。
12.如权利要求1至11中任一项所述的形成表面处理数据的方法，其中
按照多边形网格的数据量大小的顺序来选择作为要处理的对象的小片。
13.如权利要求12所述的形成表面处理数据的方法，其中
按照多边形网格的数据量大小的顺序来选择与作为要处理的对象的一个小片具有相邻关系的小片中的所述相邻小片。
14.一种用于形成表面处理数据的装置，包括：
数据输入部分，对其输入被定义为施加褶皱的对象的自由曲面的产品形状数据和纹理数据；
多边形网格形成部分，其针对通过将所述产品形状数据划分为多个部分而得到的每个小片单元，形成多边形网格；
相邻关系搜索部分，其搜索小片之间的相邻关系；
构造连续性处理部分，其将一个小片设置为要处理的对象，并且针对包括该作为要处理的对象的小片和一个相邻小片的每个组合单元执行处理，以一个接一个地使多边形网格在作为要处理的对象的小片和相邻小片之间连续；
纹理合成部分，其将纹理映射到小片上；
顶点位移部分，其根据映射到小片上的纹理使该小片的多边形网格的顶点在其法线方向上位移；以及
褶皱施加多边形网格形成部分，其连接由所述顶点位移部分位移了的顶点，以形成包括褶皱构造的褶皱施加多边形网格，其特征在于，针对每个小片单元，输出褶皱施加多边形网格的数据作为表面处理数据。
15.如权利要求14所述的形成表面处理数据的装置，其中
使分别位于作为要处理的对象的小片和相邻小片之间的边界线上的顶点相互重叠。
16.如权利要求14或15所述的形成表面处理数据的装置，其中
所述纹理合成部分包括纹理混合部分，其分别根据作为要处理的对象的小片和相邻小片的纹理坐标系，针对位于距离作为要处理的对象的小片和所述相邻小片的边界线规定范围内的作为要处理的对象的小片，将纹理混合在一起。
17.如权利要求14至16中任一项所述的形成表面处理数据的装置，其中
所述映射部分包括法线重合处理部分，其使得作为要处理的对象的小片的顶点的法线与相邻小片的顶点的法线一致。
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