JP2000149067A - Method and device for generating curved surfaces - Google Patents

Method and device for generating curved surfaces

Info

Publication number
JP2000149067A
JP2000149067A JP10314639A JP31463998A JP2000149067A JP 2000149067 A JP2000149067 A JP 2000149067A JP 10314639 A JP10314639 A JP 10314639A JP 31463998 A JP31463998 A JP 31463998A JP 2000149067 A JP2000149067 A JP 2000149067A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
curved surface
plate
temporary
elastic member
curved
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP10314639A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Kobayashi
繁 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP10314639A priority Critical patent/JP2000149067A/en
Publication of JP2000149067A publication Critical patent/JP2000149067A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To generate curved surface data having little distortion, which passing through plural measuring points on a real curved surface or nearby these measuring points from three-dimensional(3D) measuring data expressing the positions of these measuring points. SOLUTION: When a temporary curved surface plate divided into patches corresponding to respective measuring points pm is set by a temporary curved surface plate setting means 32, based on a 3D measuring data expressing the positions of plural measuring points pm on the real curved surface, an elastic member is attached with the temporary curved surface plate from the plural measuring points pm by an elastic member attaching means 42, the position of a point for attaching the elastic member to the curved surface plate is defined by using the distance between the measuring points pm by an attaching point defining means 46. When the position of the point is used for attaching the elastic member to the curved surface plate defined by the attaching point defining means 46, a curved surface data calculating means 50 calculates curved surface data which expresses the curved surface of the temporary curved surface plate for minimizing a distortion energy sum U=(ΣU1+ΣU2) of a distortion energy U1 of the temporary curved surface plate and a distortion energy U2 of the elastic member attached to that plate.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、実曲面上の複数の
測定点の位置を表す3次元測定データから、該測定点を
通る曲面を表す曲面データを生成する曲面生成方法、お
よびそれを実行するための装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a curved surface generating method for generating curved surface data representing a curved surface passing through measurement points from three-dimensional measurement data representing the positions of a plurality of measured points on an actual curved surface, and executing the method. The present invention relates to a device for performing

【0002】[0002]

【従来の技術】実曲面上の複数箇所の測定点の位置を測
定することにより得られた、それら測定点の位置を表す
3次元空間の座標位置を示す3次元測定データから、上
記複数箇所の測定点を通る滑らかな曲面を表す曲面デー
タを作成することが望まれる。この曲面データは上記実
曲面に対応するものであるので、CAD/CAMシステ
ムを用いた製品評価、製品設計、製造用金型の設計加工
のための基礎データなどとして用いられるからである。
2. Description of the Related Art From three-dimensional measurement data obtained by measuring the positions of a plurality of measurement points on an actual curved surface and indicating the coordinate positions in a three-dimensional space representing the positions of the measurement points, the plurality of measurement points are measured. It is desired to create surface data representing a smooth surface passing through the measurement points. This is because the curved surface data corresponds to the actual curved surface, and is used as basic data for product evaluation using the CAD / CAM system, product design, and design and processing of a manufacturing die.

【0003】上記曲面データを生成する方法として、た
とえば特公平8−27184号公報に記載されているよ
うに、3次元測定データから各測定断面毎に測定点列を
滑らかに通る第1の自由曲線を算出し、その第1の自由
曲線をn(nは任意の整数)等分し、その第1の自由曲
線の各等分点を滑らかに通るように前記第1の自由曲線
を再度算出し、その第1の自由曲線のi(iは0〜n)
番目の分割点を前記第1の自由曲線と交差する方向に滑
らかに通る第2の自由曲線を算出し、求められた第1の
自由曲線および第2の自由曲線でそれぞれ囲まれる空間
に接平面が共通になる自由曲面データをそれぞれ算出す
る自由曲面生成方法が提案されている。これによれば、
測定点列のピッチや測定点の数がまちまちであっても、
単位自由曲面が大きく歪んだり、不均一になることがな
いという利点がある。
As a method for generating the above-mentioned curved surface data, for example, as described in Japanese Patent Publication No. 8-27184, a first free curve which smoothly passes through a sequence of measurement points for each measurement section from three-dimensional measurement data. Is calculated, and the first free curve is equally divided into n (n is an arbitrary integer), and the first free curve is calculated again so as to smoothly pass through each equal point of the first free curve. , I of the first free curve (i is 0 to n)
Calculating a second free curve that smoothly passes through the second division point in a direction intersecting with the first free curve, and tangent to a space surrounded by the obtained first free curve and the obtained second free curve; A free-form surface generation method has been proposed which calculates free-form surface data that is common to both. According to this,
Even if the pitch of the measurement point sequence and the number of measurement points vary,
There is an advantage that the unit free-form surface is not greatly distorted or non-uniform.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
曲面生成方法では、測定点の位置がまちまちであっても
それらの点を滑らかに結ぶ自由曲線が所定の計算式に従
って算出されるが、その測定点に含まれる誤差を充分に
取り除くことができないため、生成した曲面には歪みが
発生するという不都合があった。
In the above-described conventional curved surface generation method, a free curve that smoothly connects the measurement points is calculated according to a predetermined formula even if the positions of the measurement points are different. Since the error included in the measurement point cannot be sufficiently removed, there is a problem that the generated curved surface is distorted.

【0005】本発明は以上の事情を背景として為された
ものであり、その目的とするところは、実曲面上の複数
の測定点の位置を表す3次元測定データから、その測定
点を略通る歪みのほとんどない曲面を表す曲面データを
生成することができる曲面生成方法および装置を提供す
ることにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to substantially pass through three-dimensional measurement data representing the positions of a plurality of measurement points on an actual curved surface. It is an object of the present invention to provide a curved surface generating method and apparatus capable of generating curved surface data representing a curved surface having almost no distortion.

【0006】[0006]

【課題を解決するための第1の手段】かかる目的を達成
するための本発明の要旨とするところは、実曲面上の複
数の測定点の位置を表す3次元測定データからそれらの
測定点又はその近傍を通る曲面を表す曲面データを生成
する曲面生成方法であって、(a) 前記3次元測定データ
に基づいて、その3次元測定データより位置が表される
各測定点に対応させてパッチに分割された仮曲面板を設
定する仮曲面板設定工程と、(b) 前記実曲面上の複数の
測定点から前記仮曲面板との間に弾性部材を仮に取り付
ける弾性部材取付工程と、(c) 前記弾性部材の前記仮曲
面板に対する取付点の位置を前記測定点間の距離を用い
て定義する取付点位置定義工程と、(d) その取付点位置
定義工程において定義された前記弾性部材の仮曲面板に
対する取付点の位置を用いて、前記仮曲面板の歪みエネ
ルギとそれに取り付けられた弾性部材の歪みエネルギと
の歪みエネルギ和が最小となるその仮曲面板の曲面を表
す曲面データを算出する曲面データ算出工程とを、含む
ことにある。
A first object of the present invention to achieve the above object is to provide a method for measuring the positions of a plurality of measurement points on a real curved surface from three-dimensional measurement data. A curved surface generation method for generating curved surface data representing a curved surface passing in the vicinity thereof, comprising: (a) a patch corresponding to each measurement point whose position is represented by the three-dimensional measurement data based on the three-dimensional measurement data; A temporary curved surface plate setting step of setting a temporary curved surface plate divided into; (b) an elastic member attaching step of temporarily attaching an elastic member to the temporary curved surface plate from a plurality of measurement points on the actual curved surface; c) an attachment point position defining step of defining the position of the attachment point of the elastic member with respect to the temporary curved surface plate using the distance between the measurement points; and (d) the elastic member defined in the attachment point position definition step. Of the mounting point with respect to the temporary curved surface plate And a curved surface data calculating step of calculating curved surface data representing a curved surface of the temporary curved surface plate in which the sum of the strain energy of the temporary curved surface plate and the strain energy of the elastic member attached thereto is minimized. It is in.

【0007】[0007]

【課題を解決するための第2の手段】また、上記第1発
明である方法発明を実施するための第2発明である装置
発明の要旨とするところは、板材を曲面状に塑性加工す
るために、実曲面上の複数の測定点の位置を表す3次元
測定データからそれら測定点又はその近傍を通る曲面を
表す曲面データを生成する曲面生成装置であって、(a)
前記3次元測定データに基づいて、その3次元測定デー
タより位置が表される各測定点に対応させてパッチに分
割された、前記板材と同様の性状を有する仮曲面板を設
定する仮曲面板設定手段と、(b) 前記実曲面上の複数の
測定点から前記仮曲面板との間に弾性部材を仮に取り付
ける弾性部材取付手段と、(c) 前記弾性部材の前記仮曲
面板に対する取付点の位置を前記測定点間の距離を用い
て定義する取付点位置定義手段と、(d) その取付点位置
定義手段において定義された前記弾性部材の仮曲面板に
対する取付点の位置を用いて、前記仮曲面板の歪みエネ
ルギとそれに取り付けられた弾性部材の歪みエネルギと
の歪みエネルギ和が最小となるその仮曲面板の曲面を表
す曲面データを算出する曲面データ算出手段とを、含む
ことにある。
A second aspect of the present invention, which is an apparatus for implementing the method of the first aspect of the present invention, is to form a plate material into a curved surface by plastic working. A surface generating apparatus for generating surface data representing a curved surface passing through the measurement points or the vicinity thereof from three-dimensional measurement data representing positions of a plurality of measurement points on an actual curved surface, wherein (a)
A temporary curved surface plate for setting a temporary curved surface plate having the same properties as the plate material, which is divided into patches based on the three-dimensional measurement data and corresponding to each measurement point whose position is represented by the three-dimensional measurement data Setting means, (b) elastic member attaching means for temporarily attaching an elastic member between the plurality of measurement points on the actual curved surface and the temporary curved plate, and (c) attaching points of the elastic member to the temporary curved plate. A mounting point position defining means for defining the position using the distance between the measurement points, (d) using the position of the mounting point with respect to the temporary curved plate of the elastic member defined in the mounting point position defining means, Surface data calculating means for calculating surface data representing a curved surface of the temporary curved plate in which the sum of the strain energy of the temporary curved plate and the strain energy of the elastic member attached thereto is minimized. .

【0008】[0008]

【第1発明および第2発明の効果】このようにすれば、
仮曲面板設定工程(手段)により、実曲面上の複数の測
定点の位置を表す3次元測定データに基づいて、その3
次元測定データより位置が表される各測定点に対応させ
てパッチに分割された仮曲面板が設定されると、弾性部
材取付工程(手段)により、その実曲面上の複数の測定
点からその仮曲面板との間に弾性部材が仮に取り付けら
れるとともに、取付点位置定義工程(手段)により、上
記弾性部材の仮曲面板に対する取付点の位置が前記測定
点間の距離を用いて定義され、そして、曲面データ算出
工程(手段)により、取付点位置定義工程(手段)にお
いて定義された弾性部材の仮曲面板に対する取付点の位
置を用いて、その仮曲面板の歪みエネルギとそれに取り
付けられた弾性部材の歪みエネルギとの歪みエネルギ和
を最小とする仮曲面板の曲面を表す曲面データが算出さ
れる。このため、その仮曲面板の物理的性質がその曲面
に反映されるので、歪みのほとんどない曲面データが得
られる。
[Effects of the first invention and the second invention]
In the provisional curved surface plate setting step (means), based on the three-dimensional measurement data representing the positions of the plurality of measurement points on the actual curved surface,
When a temporary curved surface plate divided into patches is set in correspondence with each measurement point whose position is represented by the dimension measurement data, an elastic member attaching step (means) is used to determine the temporary curved surface from a plurality of measurement points on the actual curved surface. The elastic member is temporarily attached to the curved plate, and the position of the attachment point of the elastic member with respect to the temporary curved plate is defined by the attachment point position defining step (means) using the distance between the measurement points, and In the curved surface data calculating step (means), using the position of the attachment point of the elastic member with respect to the temporary curved surface plate defined in the attaching point position defining step (means), the distortion energy of the temporary curved surface plate and the elasticity attached thereto Curved surface data representing the curved surface of the temporary curved plate that minimizes the sum of the strain energy and the strain energy of the member is calculated. For this reason, since the physical properties of the temporary curved surface plate are reflected on the curved surface, curved surface data with almost no distortion can be obtained.

【0009】[0009]

【発明の他の態様】ここで、好適には、(e) 前記曲面デ
ータにより表される曲面の各パッチと前記各測定点との
間の誤差を求める誤差算出工程(手段)と、(f) その誤
差算出工程より算出された誤差が予め設定された許容値
を越えたか否かを判定する誤差評価工程(手段)と、
(g) 前記パッチに分割された仮曲面板のうち、その誤差
評価工程により前記誤差が予め設定された許容値を越え
たと判定されたパッチを細分割する細分割工程(手段)
と、(h) 細分割工程により細分割されたパッチにおい
て、大きさの異なる隣接パッチとの間の形状の滑らかさ
を保ちながら前記仮曲面板の歪みエネルギとそれに取り
付けられた弾性部材の歪みエネルギとの歪みエネルギ和
が最小となる仮曲面板の曲面を表す曲面データを算出す
る細分割パッチ曲面データ算出工程(手段)とを、さら
に含むものである。このようにすれば、細分割されたパ
ッチにおいて、大きさの異なる隣接パッチとの間の形状
の滑らかさを保ちながら前記歪みエネルギ和が最小とな
る曲面を表す曲面データが算出されるので、測定点に対
して一層適合する曲面データが得られる利点がある。
In another preferred embodiment, (e) an error calculating step (means) for obtaining an error between each patch of the curved surface represented by the curved surface data and each of the measurement points; An error evaluation step (means) for determining whether or not the error calculated in the error calculation step exceeds a preset allowable value;
(g) a sub-dividing step (means) for sub-dividing, among the temporary curved surface plates divided into the patches, those patches determined by the error evaluating step to have the error exceeding a preset allowable value;
And (h) in the patch subdivided in the subdivision step, the distortion energy of the temporary curved plate and the distortion energy of the elastic member attached thereto while maintaining the smoothness of the shape between adjacent patches having different sizes. And a subdivision patch curved surface data calculation step (means) for calculating surface data representing a curved surface of the temporary curved surface plate in which the sum of the distortion energy is minimum. In this way, in the subdivided patches, the surface data representing the surface with the minimum distortion energy sum is calculated while maintaining the smoothness of the shape between the adjacent patches having different sizes, so that the measurement is performed. There is an advantage that curved surface data more suitable for a point can be obtained.

【0010】また、好適には、(i) 前記仮曲面板の各パ
ッチにおいて、その表面形状の方向別の変化率をそれぞ
れ算出する変化率算出工程(手段)と、(j) その変化率
算出工程(手段)により求められた方向別の表面形状の
変化率の差が予め設定された設定値を越える場合には、
前記仮曲面板を異方性材料に変更する仮曲面板変更工程
(手段)とを、さらに含むものである。このようにすれ
ば、仮曲面板の各パッチにおいて、求められた方向別の
表面形状の変化率の差が予め設定された設定値を越える
場合には、その仮曲面板が異方性材料に変更されるの
で、測定点に対して一層適合する曲面データが得られる
利点がある。
Preferably, (i) a change rate calculating step (means) for calculating a change rate of the surface shape in each direction of each patch of the temporary curved surface plate, and (j) the change rate calculating step. If the difference in the change rate of the surface shape in each direction obtained in the step (means) exceeds a preset value,
A temporary curved plate changing step (means) for changing the temporary curved plate to an anisotropic material. With this configuration, in each patch of the temporary curved surface plate, if the difference in the obtained rate of change of the surface shape in each direction exceeds a preset value, the temporary curved surface plate is converted to an anisotropic material. Since it is changed, there is an advantage that curved surface data more suitable for the measurement point can be obtained.

【0011】[0011]

【発明の好適な実施の形態】以下、本発明の一実施例を
図面に基づいて詳細に説明する。
Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0012】図1は、本発明の一実施例の曲面生成方法
を実行する曲面生成装置10の構成を示している。図1
において、曲面生成装置10は、所謂コンピュータから
構成される演算制御装置本体12と、作業者により操作
される操作キーを有して演算制御装置本体12に対して
操作信号を供給する操作装置14と、上記曲面生成方法
の実行内容或いは実行結果である曲面データを演算制御
装置12からの出力に従って表示する画像表示装置16
と、実曲面上の複数の測定点の位置を表す3次元測定デ
ータなどの入力データを記憶するための入力データ記憶
装置18と、曲面パッチの数、各曲面パッチの曲面式係
数データ列、曲面データなどの演算により得られた出力
データを記憶するための出力データ記憶装置20とを備
えている。
FIG. 1 shows the configuration of a curved surface generating apparatus 10 that executes a curved surface generating method according to one embodiment of the present invention. FIG.
, A curved surface generating device 10 includes an operation control device main body 12 composed of a so-called computer, and an operation device 14 having operation keys operated by an operator and supplying an operation signal to the operation control device main body 12. An image display device 16 for displaying the execution contents or execution result of the above-mentioned surface generation method in accordance with the output from the arithmetic and control unit 12
An input data storage device 18 for storing input data such as three-dimensional measurement data representing the positions of a plurality of measurement points on an actual curved surface; the number of curved surface patches; a curved surface equation coefficient data sequence of each curved surface patch; An output data storage device 20 for storing output data obtained by calculation of data or the like.

【0013】上記曲面生成装置10には、入力インター
フェース22が備えられており、タッチシグナルプロー
ブ、倣いプローブ、レーザプローブなどを備えた3次元
測定機24により測定された実曲面上の複数の測定点の
位置を表す3次元測定データが、上記入力インターフェ
ース22を介して直接的に或いは所定の記憶媒体を介し
て間接的に入力され、前記入力データ記憶装置18内に
記憶されるようになっている。上記3次元測定機24
は、粘土により所定の形状に構成されたクレイモデル、
板材が板金加工により曲成された試作モデルなどに表さ
れた実曲面においいて予め定められた所定間隔の複数箇
所の測定点の位置を接触式プローブ或いは非接触式プロ
ーブにより測定し、その測定点の位置を表す3次元空間
内の座標位置をそれぞれ示す3次元測定データを出力す
るものである。
The curved surface generating apparatus 10 is provided with an input interface 22. A plurality of measuring points on an actual curved surface measured by a three-dimensional measuring machine 24 equipped with a touch signal probe, a scanning probe, a laser probe, and the like. Is input directly through the input interface 22 or indirectly through a predetermined storage medium, and is stored in the input data storage device 18. . The above three-dimensional measuring machine 24
Is a clay model composed of clay in a predetermined shape,
The position of a plurality of measurement points at predetermined intervals at a predetermined interval is measured by a contact probe or a non-contact probe on an actual curved surface represented by a prototype model in which a sheet material is bent by sheet metal processing, and the measurement points are measured. It outputs three-dimensional measurement data respectively indicating coordinate positions in a three-dimensional space representing the positions of.

【0014】ここで、上記演算制御装置12の制御機能
の説明に先立って、以下に予備的な説明を行う。先ず、
一般的な曲面は、f(x,y,z)=0 により表される。たとえ
ば、x2+y2+z2-1=0 は中心が(0,0,0) で半径が1の球面
を表す。このような曲面は球面、円柱面、回転放物面に
代表されるものであって関数曲面と称される。しかし、
自動車の外側の形状に代表される工業製品の形状は複雑
で、1つの関数で表現することが困難であるため、複雑
な表面形状をパッチと呼ばれる小さな4角形領域(3角
形でも可)に分割し、各4角形領域の表面形状に3次、
4次、5次などの式を当てはめて複数の曲面式で各々の
曲面形状が表現される。このような曲面は上記関数曲面
と区別されて自由曲面と称される。
Here, prior to the description of the control function of the arithmetic and control unit 12, a preliminary description will be given below. First,
A general curved surface is represented by f (x, y, z) = 0. For example, x 2 + y 2 + z 2 −1 = 0 represents a spherical surface having a center of (0,0,0) and a radius of 1. Such a curved surface is represented by a spherical surface, a cylindrical surface, and a paraboloid of revolution, and is called a function curved surface. But,
Since the shape of an industrial product represented by the shape of the outside of a car is complicated and it is difficult to express it with a single function, the complicated surface shape is divided into small quadrangular regions (triangles are also possible) called patches. 3rd order to the surface shape of each square area,
Each curved surface shape is expressed by a plurality of curved surface expressions by applying a quartic, quintic, etc. equation. Such a curved surface is referred to as a free-form surface to be distinguished from the functional surface.

【0015】上記各パッチのそれぞれの自由曲面を表す
曲面式の表現方法には種々のものがあるが、その一例
を、1つのパッチを示す図2を用いて以下に説明する。
なお、以下の説明において、式中の欧文字の全角文字は
ベクトルを示している。
There are various methods of expressing a curved surface expression representing each free-form surface of each of the patches, and an example will be described below with reference to FIG. 2 showing one patch.
In the following description, European double-byte characters in the expression indicate vectors.

【0016】図2のパッチの自由曲面はuおよびvの2
つのパラメータ(変数)により表される。uおよびvの
3次式の場合のx成分は、数式1に示されるものであ
る。数式1において、F0(u) =1-F1(u) , F1(u) =u2(-
2u+3) , G0(u) =u(1-u)2 , G1(u) =u2(1-v) であり、
数式2に示す性質がある。従って、数式3、数式4、数
式5、および数式6に示すように一般化され得る。
The free-form surface of the patch of FIG.
It is represented by two parameters (variables). The x component in the case of the cubic expression of u and v is shown in Expression 1. In Equation 1, F 0 (u) = 1−F 1 (u) , F 1 (u) = u 2 (−
2u + 3) , G 0 (u) = u (1-u) 2 , G 1 (u) = u 2 (1-v),
There is a property shown in Expression 2. Therefore, it can be generalized as shown in Equations 3, 4, 5, and 6.

【0017】[0017]

【数1】 x(u,v)=x00F0(u)F0(v)+x10F1(u)F0(v) +x01F0(u)F1(v)+x11F1(u)F1(v) +Tux00G0(u)F0(v)+Tux10G1(u)F0(v) +Tux01G0(u)F1(v)+Tux11G1(u)F1(v) +Tvx00F0(u)G0(v)+Tvx10F1(u)G0(v) +Tvx01F0(u)G1(v)+Tvx11F1(u)G1(v) +Mx00G0(u)G1(v)+Mx10G1(u)G0(v) +Mx01G0(u)G1(v)+Mx11G1(u)G1(v) ・・・(1)X (u, v) = x 00 F 0 (u) F 0 (v) + x 10 F 1 (u) F 0 (v) + x 01 F 0 (u) F 1 (v) + x 11 F 1 (u) F 1 (v) + Tux 00 G 0 (u) F 0 (v) + Tux 10 G 1 (u) F 0 (v) + Tux 01 G 0 (u) F 1 (v ) + Tux 11 G 1 (u) F 1 (v) + Tvx 00 F 0 (u) G 0 (v) + Tvx 10 F 1 (u) G 0 (v) + Tvx 01 F 0 (u) G 1 (v) + Tvx 11 F 1 (u) G 1 (v) + Mx 00 G 0 (u) G 1 (v) + Mx 10 G 1 (u) G 0 (v) + Mx 01 G 0 (u) G 1 (v) + Mx 11 G 1 (u) G 1 (v) ・ ・ ・ (1)

【0018】[0018]

【数2】 F0(0) =1 , F1(0) =0 , G0(0) =0 , G1(0) =0 , F0(1) =0 , F1(1) =1 , G0(1) =0 , G1(1) =0 , dF0/du|u=0 =0,dF1/du|u=0 =0,dG0/du|u=0 =1,dG1/du|u=0 =0 , dF0/du|u=1 =0,dF1/du|u=1 =0,dG0/du|u=1 =0,dG1/du|u=1 =1 , ・・・(2) ## EQU2 ## F 0 (0) = 1 , F 1 (0) = 0 , G 0 (0) = 0 , G 1 (0) = 0 , F 0 (1) = 0 , F 1 (1) = 1, G 0 (1) = 0, G 1 (1) = 0, dF 0 / du | u = 0 = 0, dF 1 / du | u = 0 = 0, dG 0 / du | u = 0 = 1 , dG 1 / du | u = 0 = 0, dF 0 / du | u = 1 = 0, dF 1 / du | u = 1 = 0, dG 0 / du | u = 1 = 0, dG 1 / du | u = 1 = 1 , ... (2)

【0019】[0019]

【数3】 x(0,0)=x00,x(1,0)=x10,x(0,1)=x01,x(1,1)=x11 すなわち、x(i,j)= xij (但し、i およびj は 0又は1) ・・・(3) X (0,0) = x 00, x (1,0) = x 10, x (0,1) = x 01, x (1,1) = x 11 That is, x (i, j ) = X ij (where i and j are 0 or 1) (3)

【0020】[0020]

【数4】 ∂x/∂u |u=0,v=0 =Tux00, ∂x/∂u |u=1,v=0 =Tux10, ∂x/∂u |u=0,v=1 =Tux01, ∂x/∂u |u=1,v=1 =Tux11, すなわち、∂x/∂u |u=i,v=j = Tuxij ・・・(4) [Number 4] ∂x / ∂u | u = 0, v = 0 = Tux 00, ∂x / ∂u | u = 1, v = 0 = Tux 10, ∂x / ∂u | u = 0, v = 1 = Tux 01 , ∂x / ∂u | u = 1 , v = 1 = Tux 11 , ie, ∂x / ∂u | u = i, v = j = Tux ij (4)

【0021】[0021]

【数5】 ∂x/∂v |u=0,v=0 =Tvx00, ∂x/∂v |u=1,v=0 =Tvx10, ∂x/∂v |u=0,v=1 =Tvx01, ∂x/∂v |u=1,v=1 =Tvx11, すなわち、∂x/∂v |u=i,v=j = Tvxij ・・・(5) [Number 5] ∂x / ∂v | u = 0, v = 0 = Tvx 00, ∂x / ∂v | u = 1, v = 0 = Tvx 10, ∂x / ∂v | u = 0, v = 1 = Tvx 01, ∂x / ∂v | u = 1, v = 1 = Tvx 11, i.e., ∂x / ∂v | u = i , v = j = Tvx ij ··· (5)

【0022】[0022]

【数6】∂x/∂u ∂v |u=i,v=j =Mxij ・・・(6)[6] ∂x / ∂u ∂v | u = i , v = j = Mx ij ··· (6)

【0023】上記の各式は曲面式の表現に用いる値を示
しており、それらの意味を要約すると、以下のように言
える。すなわち、xについて、パッチ34の四隅の座標
値はx00,x10,x01,x11 で表され、その四隅の∂x/∂u の
値はTux00,Tux10,Tux01,Tux1 1 で表され、その四隅の∂
x/∂v の値はTvx00,Tvx10,Tvx01,Tvx11 で表され、その
四隅の∂x/∂u ∂v の値はMx00,Mx10,Mx01,Mx11 で表さ
れる。yおよびzについても、xと同様にして、四隅に
おける上記4種の値を使ってそれぞれ表され得る。すな
わち、yについて、パッチ34の四隅の座標値はy00,y
10,y01,y11 で表され、その四隅の∂y/∂u の値はTu
y00,Tuy10,Tuy01,Tuy11 で表され、その四隅の∂y/∂v
の値はTvy00,Tvy10,Tvy01,Tvy11 で表され、その四隅の
∂y/∂u ∂vの値はMy00,My10,My01,My11 で表され、z
について、パッチ34の四隅の座標値はz00,z10,z01,z
11 で表され、その四隅の∂z/∂u の値はTuz00,Tuz10,T
uz01,Tuz11 で表され、その四隅の∂z/∂v の値はTv
z00,Tvz10,Tvz01,Tvz11 で表され、その四隅の∂z/∂u
∂v の値はMz00,Mz10,Mz01,Mz11 で表される。
Each of the above equations indicates a value used in the expression of the curved surface equation, and their meanings can be summarized as follows. That is, the x, coordinate values of the four corners of the patch 34 is represented by x 00, x 10, x 01 , x 11, the value of ∂x / ∂u its four corners Tux 00, Tux 10, Tux 01 , Tux 1 It is represented by 1 and its four corners ∂
The value of x / ∂v is represented by Tvx 00 , Tvx 10 , Tvx 01 , Tvx 11 , and the values of ∂x / ∂u ∂v at the four corners are represented by Mx 00 , Mx 10 , Mx 01 , Mx 11 . y and z can be expressed using the above four values at the four corners in the same manner as x. That is, for y, the coordinate values of the four corners of the patch 34 are y 00, y
10, y 01, y 11 and the 隅 y / ∂u values at the four corners are Tu
y 00 , Tuy 10 , Tuy 01 , Tuy 11 ∂y / ∂v at the four corners
Are represented by Tvy 00 , Tvy 10 , Tvy 01 , and Tvy 11 , and the values of ∂y / ∂u ∂v at the four corners are represented by My 00 , My 10 , My 01 , My 11 , and z
, The coordinate values of the four corners of the patch 34 are z 00, z 10, z 01, z
Is represented by 11, the value of ∂z / ∂u its four corners Tuz 00, Tuz 10, T
uz 01 , Tuz 11 and the ∂z / ∂v values at the four corners are Tv
z 00 , Tvz 10 , Tvz 01 , Tvz 11 ∂z / ∂u
The value of ∂v is represented by Mz 00 , Mz 10 , Mz 01 , and Mz 11 .

【0024】次に、曲面式のベクトル表現について以下
に説明する。先ず、P00=(x00,y00,z00)はx,
y,z座標がx00,y00,z00である点を表すものとす
ると、数式7として表される(但し、iおよびjは0ま
たは1)。同様に、Tu00 =(Tux00,Tuy00,Tuz00 )は
x,y,z座標がx00,y00,z00であるときの∂x/∂
u の値、Tv00 =(Tvx00,Tvy00,Tvz00 )はx,y,z
座標がx00,y00,z 00であるときの∂x/∂v の値、M
00=(Mx00,My00,Mz00)はx,y,z座標がx 00
00,z00であるときの∂x/∂u ∂v の値であるとする
と、それぞれ数式8、数式9、数式10として表され
る。そして、パッチの自由曲面を表す曲面式Sを数式1
1とすると、その曲面式Sは数式12により表される。
Next, the vector expression of the surface equation will be described below.
Will be described. First, P00= (X00, Y00, Z00) Is x,
y and z coordinates are x00, Y00, Z00Represent a point that is
Then, it is expressed as Equation 7 (where i and j are 0 or less).
Or 1). Similarly, Tu00= (Tux00, Tuy00, Tuz00 ) Is
x, y, z coordinates are x00, Y00, Z00∂x / ∂ when
the value of u, Tv00= (Tvx00, Tvy00, Tvz00 ) Is x, y, z
Coordinates x00, Y00, Z 00∂x / ∂v value when, M
00= (Mx00, My00, Mz00) Indicates that the x, y, and z coordinates are x 00,
y00, Z00Is the value of ∂x / ∂u ∂v
Are represented as Expression 8, Expression 9, and Expression 10, respectively.
You. Then, a surface equation S representing the free-form surface of the patch is expressed by Equation 1
Assuming that 1, the curved surface equation S is expressed by Equation 12.

【0025】[0025]

【数7】 Pij=( xij, yij, zij) ・・・(7)P ij = (x ij , y ij , z ij ) (7)

【0026】[0026]

【数8】 Tu ij=( Tuxij, Tuyij, Tuz ij ) ・・(8)[Expression 8] Tu ij = (Tux ij , Tuy ij , Tuz ij ) (8)

【0027】[0027]

【数9】 Tv ij=( Tvxij, Tvyij, Tvzij) ・・・(9)Tv ij = (Tvx ij , Tvy ij , Tvz ij ) (9)

【0028】[0028]

【数10】 Mij=(Mxij, Myij, Mzij) ・・・(10)M ij = (Mx ij , My ij , Mz ij ) (10)

【0029】[0029]

【数11】 S(u,v) =[ x(u,v),y(u,v),z(u,v)] ・・・(11)S (u, v) = [x (u, v), y (u, v), z (u, v)] (11)

【0030】[0030]

【数12】 S(u,v) =Σ[ Pij Fi (u) Fj (v)+Tu ij Gi (u)Fj (v) +Tv ijF i (u)Gj (u)+Mij Gi (u)Gj (u) ] ・・・(12)S (u, v) = Σ [P ij F i (u) F j (v) + Tu ij G i (u) F j (v) + Tv ij F i (u) G j (u ) + M ij G i (u) G j (u)] ・ ・ ・ (12)

【0031】図2は、たとえばP00=(0,0,0) 、P10
(64.2,-5,0) 、P01=(0,-5,40) 、P11=(64.2,-5,4
0)、Tu00 =(64.2,-1.6,0) 、Tu10 =(64.2,0.37,0)
、Tu0 1 =(64.2,-0.9,0) 、Tu11 =(64.2,0.8,0)、
Tv00 =(0,-3.7,40) 、Tv10 =(0,-3.1,40) 、Tv01
=(0,-6.3,40) 、Tv11 =(0,-5.8,40) 、M00=(0,0.
7,0) 、M10=(0,0.47,0)、M01=(0,0.59,0)、M11
(0,0.38,0)である場合であって、変数uおよびvが 0,
0.1,0.2・・・,0.9,1.0のように変化させられたときに
上記曲面式S(u,v) により表される曲面を示している。
FIG. 2 shows, for example, P 00 = (0,0,0) and P 10 =
(64.2, -5,0), P 01 = (0, -5,40), P 11 = (64.2, -5,4
0), Tu 00 = (64.2, -1.6,0), Tu 10 = (64.2,0.37,0)
, Tu 0 1 = (64.2, -0.9,0), Tu 11 = (64.2,0.8,0),
Tv 00 = (0, -3.7,40), Tv 10 = (0, -3.1,40), Tv 01
= (0, -6.3,40), Tv 11 = (0, -5.8,40), M 00 = (0,0.
7,0), M 10 = (0,0.47,0 ), M 01 = (0,0.59,0), M 11 =
(0,0.38,0) and the variables u and v are 0,
.., 0.9, 1.0 when it is changed as shown by the curved surface equation S (u, v).

【0032】図3は、前記演算制御装置12の演算機能
の要部を示す機能ブロック線図である。図3において、
3次元測定データ読取手段30は、曲面データの生成に
先立って、予め測定され且つ上記入力データ記憶装置1
8内に記憶された3次元測定データを読み込む。図4
は、実曲面がクレイモデルにより表された車両のフェン
ダー部分の曲面である場合に、その曲面の上において所
定の間隔で設定された測定点pm の位置を示しており、
この場合の3次元測定データはそれら測定点pmの空間
的位置をそれぞれ座標値たとえばxyz直交座標値で表
わされたものpmi(xi , yi , zi ) となる。
FIG. 3 is a functional block diagram showing a main part of the arithmetic function of the arithmetic and control unit 12. As shown in FIG. In FIG.
The three-dimensional measurement data reading means 30 measures the measurement data in advance and generates the input data storage device 1 before generating the curved surface data.
The three-dimensional measurement data stored in 8 is read. FIG.
, When the real curved surface is a curved surface of a fender portion of a vehicle represented by the clay model, it indicates the position of the measurement point p m which is set at a predetermined interval in the top of the curved surface,
In this case, the three-dimensional measurement data is obtained by expressing the spatial position of each of the measurement points p m by coordinate values, for example, xyz rectangular coordinate values p mi (x i , y i , z i ).

【0033】仮曲面板設定手段32は、上記3次元測定
データに基づき、その3次元測定データより位置が表さ
れる各測定点pm を利用して、図5に示すように、平行
四辺形、矩形、或いは正方形の曲面パッチ(小曲面)3
4の境界となるスプライン(網目線)36から成るスプ
ライン網(網目)を作成することにより、その各測定点
に対応させてパッチに分割された仮曲面板38を設定す
る。すなわち、上記スプライン36は、測定点pm の配
列方向に沿って所定間隔で形成される。尚、上記仮曲面
板38は、上記複数の測定点から滑らかな曲線を生成す
るために適当な弾性および剛性などの物理的性質を備え
た弾性平板であって、上記各測定点pmに略接触し或い
は近接するように生成された計算上用いられる仮想部材
である。また、上記仮曲面板38の曲面は、それを構成
する各曲面パッチ34の面形状を表す数式12に示すよ
うな各曲面式S(u,v) より表される。
The provisional curved plate setting unit 32, based on the three-dimensional measurement data, by using the respective measurement points p m that position is represented from its three-dimensional measurement data, as shown in FIG. 5, parallelogram , Rectangular or square surface patch (small surface) 3
By creating a spline network (mesh) composed of splines (mesh lines) 36 serving as boundaries of 4, a temporary curved surface plate 38 divided into patches is set corresponding to each measurement point. That is, the spline 36 is formed at predetermined intervals along the arrangement direction of the measurement point p m. Incidentally, the temporary curved plate 38 is a resilient flat plate having physical properties such as appropriate elasticity and rigidity in order to produce a smooth curve from the plurality of measuring points, substantially above each measuring point p m It is a virtual member used for calculation generated to be in contact or close proximity. The curved surface of the temporary curved surface plate 38 is represented by each curved surface expression S (u, v) as shown in Expression 12 representing the surface shape of each curved surface patch 34 constituting the curved surface plate.

【0034】上記仮曲面板設定手段32では、以下に説
明するように仮曲面板38に対するスプライン36が形
成される。先ず、図6に示すように、3次元測定データ
より位置が表される一群の測定点pm の最大座標値およ
び最小座標値から上記仮曲面板38が丁度入る矩形の箱
(矩形枠)40が求められる。次いで、図7に示すよう
に、一群の測定点pm すなわち仮曲面板38を水平面で
横切るように切断したときの曲線a、b、cが求められ
る。この場合、測定点pm の点列が少ない部分は内挿計
算および外挿計算を用いて求められる。続いて、図8に
示すように、一群の測定点pm すなわち仮曲面板38を
垂直面で横切るように切断したときの曲線イ乃至リが求
められる。そして、図9に示すように、曲線イ乃至リの
線端を連結するようにして曲線eおよびfが求められ
る。このようにして求められた曲線a乃至fおよび曲線
イ乃至リは、前記スプライン36に対応するものであ
り、それにより仮曲面板38が小さく分割されて複数の
曲面パッチ34が形成されるのである。これにより、曲
面パッチ34の四隅の点の値 xij、 yij、 zij、 Tu
xij、 Tuyij、 Tuzij、 Tvxij、 Tvyij、 Tvzij、M
xij、Myij、Mzij は未知の値であるから、上記スプラ
イン36の格子点(交点)が仮に決められるのである。
In the temporary curved plate setting means 32, a spline 36 for the temporary curved plate 38 is formed as described below. First, as shown in FIG. 6, three-dimensional measuring a set of maximum coordinate values of the measurement point p m of the data from the position represented and the minimum coordinate values of the rectangle in which the temporary curved plate 38 enters just a box (rectangular frame) 40 Is required. Then, as shown in FIG. 7, a group of measurement points p m i.e. curve a when the temporary curved plate 38 was cut across a horizontal plane, b, c are determined. In this case, the column is small part in terms of measurement points p m is determined by using the interpolation calculation and extrapolation calculations. Subsequently, as shown in FIG. 8, the curve b to Li of a cutaway of the set of measuring points p m i.e. Provisional curved plate 38 to cross the vertical plane are determined. Then, as shown in FIG. 9, the curves e and f are obtained by connecting the line ends of the curves a to l. The curves a to f and the curves a to r obtained in this way correspond to the splines 36, whereby the temporary curved surface plate 38 is divided into small pieces to form a plurality of curved surface patches 34. . Thus, the values x ij , y ij , z ij , and Tu of the four corner points of the surface patch 34 are obtained.
x ij , Tuy ij , Tuz ij , Tvx ij , Tvy ij , Tvz ij , M
Since x ij , My ij , and Mz ij are unknown values, the grid points (intersections) of the spline 36 are temporarily determined.

【0035】図3に戻って、弾性部材取付手段42は、
実曲面上の複数の測定点pm と前記仮曲面板38との間
に弾性変形可能な複数個の弾性部材たとえばコイルスプ
リング44をそれぞれ取り付ける。このコイルスプリン
グ44も、計算上用いられる仮想部材であり、所定の弾
性係数を備えている。図10は、実曲面上の複数の測定
点pm と仮曲面板38との間に両端部が固定されたコイ
ルスプリング44の取付状態を概念的に示している。図
10において、x印はコイルスプリング44の仮曲面板
38すなわち曲面パッチ34に対する取付点ps を示
し、●印は測定点pm であってコイルスプリング44の
取付位置を示している。
Returning to FIG. 3, the elastic member attaching means 42
Attaching a plurality of elastic members for example a coil spring 44 elastically deformable between a plurality of the measurement points p m the provisional curved plate 38 on the real curved surface, respectively. The coil spring 44 is also a virtual member used for calculation and has a predetermined elastic coefficient. 10, both end portions are conceptually shows a mounting state of the coil spring 44 fixed between the plurality of measurement points p m and the temporary curved plate 38 on the real surface. In FIG. 10, x mark indicates the attachment point p s on the interim curved plate 38 i.e. surface patch 34 of the coil spring 44, ● mark indicates the mounting position of the coil spring 44 a measurement point p m.

【0036】取付点定義手段46は、上記コイルスプリ
ング44の仮曲面板38に対する各取付点の位置を上記
測定点pm 間の距離を用いてそれぞれ定義すなわち決定
する。すなわち、図11に簡単に例示するように、所定
の高さにおいて水平方向に沿って位置する測定点pm
の直線距離a1,a2,a3,・・、および所定の間隔におい
て垂直方向に沿って位置する測定点pm 間の直線距離b
1,b2,b3,b4,・・を算出し、各取付点ps の位置p
s (uk ,vk ) を特定するためのパラメータ ukおよび
vk を、点列間の直線距離を利用して曲線長に比例する
ように求める。たとえば、所定の取付点ps の位置を特
定するためのパラメータu1およびv1を求める場合には、
数式13および数式14からそれら直線距離a1,a2,a
3,・・およびb1,b2,b3,b4,・・に基づいて、コイ
ルスプリング44の仮曲面板38に対する取付点ps
位置を示すためのパラメータ u1 および v1 を算出して
所定の取付点ps の位置ps (u1 ,v1)を決定する。
The attachment point defining means 46 defines i.e. respectively determined by using the distance between the position of the measurement point p m of the attachment points for the temporary curved plate 38 of the coil spring 44. That is, as briefly illustrated in Figure 11, along the vertical direction in a linear distance a1, a2, a3, · ·, and a predetermined interval between measurement points p m located along the horizontal direction at a predetermined height linear distance b between the measurement points p m located Te
1, b2, b3, b4, ... are calculated and the position p of each mounting point p s
parameters u k and s (u k , v k )
v k is determined in proportion to the curve length using the straight line distance between the point sequences. For example, when obtaining the parameters u1 and v1 for specifying a position of a predetermined attachment point p s is
From Equations 13 and 14, the linear distances a1, a2, a
, And b1, b2, b3, b4,..., The parameters u1 and v1 for indicating the position of the mounting point p s of the coil spring 44 with respect to the temporary curved plate 38 are calculated to determine the predetermined mounting point. to determine the p s position p s (u1, v1).

【0037】[0037]

【数13】 u1=a1/(a1+a2+a3+・・・) ・・・(13)[Expression 13] u1 = a1 / (a1 + a2 + a3 +...) (13)

【0038】[0038]

【数14】 v1=b1/(b1+b2+b3+b4+・・・) ・・・(14)[Expression 14] v1 = b1 / (b1 + b2 + b3 + b4 +...) (14)

【0039】曲面データ算出手段50は、上記取付点定
義手段46において定義されたコイルスプリング44の
仮曲面板38に対する取付点ps の位置ps (uk ,vk )
を用いて、その曲面パッチ34の1つ分の歪みエネルギ
U1とそれに取り付けられたコイルスプリング44の歪み
エネルギU2との歪みエネルギ和 U=(ΣU1+ΣU2)が最
小となる仮曲面板38の曲面を表す曲面データを数式1
2に示すような曲面式S(u,v) から算出する。すなわ
ち、コイルスプリング44とそれが取り付けられた仮曲
面板38とは、上記歪みエネルギ和(ΣU1+ΣU2)が最
小となる状態で釣り合うので、その歪みエネルギ和(Σ
U1+ΣU2)が最小となるという条件下で仮曲面板38の
曲面を表す曲面データS(u,v) が求められるのである。
曲面パッチ34の四隅の点における座標値Pij、u によ
る微分値Tu ij、v による微分値Tv ij、u およびv に
よる微分値Tijは未知数であるので、歪みエネルギ和
(ΣU1+ΣU2)最小の条件からそれを未知数のそれぞれ
について偏微分すると、未知数の数だけ線型方程式が導
かれ、それらの線型連立方程式が解かれることにより曲
面が決定されるのである。
The curved surface data calculating means 50 calculates the position p s (u k , v k ) of the mounting point p s of the coil spring 44 with respect to the temporary curved surface plate 38 defined by the mounting point defining means 46.
Is used to calculate the distortion energy of one of the surface patches 34.
The surface data representing the curved surface of the temporary curved plate 38 where the sum of the distortion energy U = (ΣU 1 + ΣU 2 ) of U 1 and the strain energy U 2 of the coil spring 44 attached thereto is expressed by the following equation (1).
It is calculated from the curved surface equation S (u, v) as shown in FIG. That is, the coil spring 44 and the provisionally curved plate 38 to which the coil spring 44 is attached are balanced in a state where the sum of the distortion energies (ΣU 1 + ΣU 2 ) is minimized.
Under the condition that U 1 + ΣU 2 ) is minimized, the surface data S (u, v) representing the surface of the temporary curved plate 38 is obtained.
Coordinate values P ij at the point of the four corners of the surface patch 34, the differential value by u Tu ij, v differential value by Tv ij, since the differential value T ij by u and v are the unknown, strain energy sum (ΣU 1 + ΣU 2) By partially differentiating each of the unknowns from the minimum condition, linear equations are derived by the number of unknowns, and the surface is determined by solving the linear simultaneous equations.

【0040】ここで、測定点をQk とすると、コイルス
プリング44の歪みエネルギU2は数式15により表さ
れ、曲面パッチ34の1つ分の歪みエネルギU1は数式1
6により表される。数式15は k=1 〜K の積和式であ
って、αはバネ定数である。ΣU2はすべてのコイルスプ
リング44の歪みエネルギであり、ΣU1はすべてのパッ
チの歪みエネルギである。
Here, assuming that the measurement point is Q k , the distortion energy U 2 of the coil spring 44 is expressed by Expression 15, and the distortion energy U 1 of one curved patch 34 is expressed by Expression 1.
6. Formula 15 is a product-sum formula of k = 1 to K, and α is a spring constant. ΣU 2 is the strain energy of all coil springs 44 and ΣU 1 is the strain energy of all patches.

【0041】[0041]

【数15】 U2=αΣ{Qk −S(uk ,vk ) }2 ・・・(15)U 2 = αΣ {Q k −S (u k , v k )} 2 (15)

【0042】[0042]

【数16】 U1=(D/2) ∬{(k1 +k2)2−2(1 −ν)k1k2 }H dudv ・・・(16) ここで、 (k1 +k2)2=(1/H4){Su 2(nSvv) +Sv 2(nSuu)
−2(Su v )(nSuv) }2 k1k2=(1/H2){ (nSuu)(nSvv) −( nSuv) }2 H =|Su ×Sv | n= (Su ×Sv )/H Su =∂S/∂u 、Sv =∂S/∂v 、Suv=∂S/∂
u ∂v
U 1 = (D / 2) ∬ {(k 1 + k 2 ) 2 −2 (1 −ν) k 1 k 2 } H dudv (16) where (k 1 + k 2 ) 2 = (1 / H 4 ) {S u 2 (nS vv ) + S v 2 (nS uu )
-2 (S u S v) ( nS uv)} 2 k 1 k 2 = (1 / H 2) {(nS uu) (nS vv) - (nS uv)} 2 H = | S u × S v | n = (S u × S v ) / H S u = ∂S / ∂u, S v = ∂S / ∂v, S uv = ∂S / ∂
u ∂v

【0043】曲面パッチ34の1つ分の歪みエネルギU1
とそれに取り付けられたコイルスプリング44の歪みエ
ネルギU2との歪みエネルギ和 U=(ΣU1+ΣU2)が最小
となるときの条件は、数式17に示されるものである。
The distortion energy U 1 for one of the curved surface patches 34
The condition when the sum U = (ΣU 1 + ΣU 2 ) of the strain energy U and the strain energy U 2 of the coil spring 44 attached thereto is minimized is shown in Expression 17.

【0044】[0044]

【数17】 ∂U /P ijx =0、∂U /P ijy =0、∂U /P ijz =0 ∂U /Tuijx =0、∂U /Tuijy =0、∂U /Tuijz =0 ∂U /Tvijx =0、∂U /Tvijy =0、∂U /Tvijz =0 ∂U /M ijx =0、∂U /M ijy =0、∂U /M ijz =0[Number 17] ∂U / P ij x = 0, ∂U / P ij y = 0, ∂U / P ij z = 0 ∂U / Tu ij x = 0, ∂U / Tu ij y = 0, ∂U / Tu ij z = 0 ∂U / Tv ij x = 0, ∂U / Tv ij y = 0, ∂U / Tv ij z = 0 ∂U / M ij x = 0, ∂U / M ij y = 0, ∂U / M ij z = 0

【0045】ところで、通常、2つの方程式を解けば、
ij、Tu ij、Tv ij、Mijは求まるが、その場合の2
つの方程式は非線型であるために容易に解くことができ
ない。従来は、Su2とSv2とは非常に小さいと仮定して
簡単化した式18が用いられてきた。建築物や通常の機
械では変形が非常に小さいので、上記の仮定は正しい。
しかし、曲面の平滑化ではこの仮定が成立しない場合が
しばしば発生し、算出した曲面の歪みが存在して曲面デ
ータの精度が得られない場合があった。
By the way, usually, if two equations are solved,
P ij , Tu ij , Tv ij , and M ij are obtained.
One equation cannot be easily solved because it is nonlinear. Conventionally, simplified equation 18 has been used assuming that Su 2 and Sv 2 are very small. The above assumption is correct, since the deformation is very small in buildings and ordinary machines.
However, in the case of curved surface smoothing, this assumption often does not hold, and there is a case where the accuracy of the curved surface data cannot be obtained due to the calculated distortion of the curved surface.

【0046】[0046]

【数18】 U1=(D/2) ∬( Suu2 +Suv2 +Svv2) dudv ・・・(18)U 1 = (D / 2) ∬ (Suu 2 + Suv 2 + Svv 2 ) dudv (18)

【0047】本実施例では、パッチの形状を正方形、長
方形(矩形)、平行四辺形に限定すること、およびコイ
ルスプリング44の取付位置ps (uk ,vk ) を式13お
よび14に示すように決定して変数u およびv を近似的
に曲線長に比例するように求めることにより、Su2とS
v2が非常に小さいという仮定を用いないで歪みエネルギ
U1が数式19に示すように簡単化されている。一般に、
パラメータと線長とは比例関係にないが、関数の形を変
えることでパラメータと線長とが比例するようにするこ
とが可能となる場合がある。たとえば、 x=(1-t2)/(1+
t2) 、y =2t/(1+t2) は中心が原点、半径が1の円とな
り、0≦t ≦1で第1象限内の1/4円となる。この場
合、 t= 0〜1/3 のときの線長は0.634 となり、 t=1/
3 〜2/3のときの線長は0.533 となり、 t= 2/3〜1 の
ときの線長は0.395 となり、変数tの変動と線長とは比
例しない。しかし、x =cos(π/2)t、y =sin(π/2)tと
おくと、0≦t ≦1で同じ1/4円となるが、t = 0〜
1/3 のときの線長とt =1/3 〜2/3 のときの線長とt =
2/3〜1 のときの線長とは共に0.524 となり、変数tの
変動と線長とが比例する。上記の例では関数の形を代え
て比例関係としたことになるが、本実施例では、曲線長
とパラメータとの関係を事前に求めておくことが行われ
ている。この関係は数式15の中に取り込まれている。
すなわち、本実施例では、関数の形はそのままにされて
はいるが、曲線長とパラータとの関係の条件式が使用さ
れることで、近似的に比例関係が満たされている。この
関係が用いられることにより以下の数式19が導かれて
いるのである。
In this embodiment, the shapes of the patches are limited to a square, a rectangle (rectangle), and a parallelogram, and the mounting position p s (u k , v k ) of the coil spring 44 is shown in equations 13 and 14. By determining the variables u and v approximately in proportion to the length of the curve, Su 2 and S
The strain energy without the assumption that v 2 is very small
U 1 is simplified as shown in Equation 19. In general,
Although the parameter and the line length do not have a proportional relationship, changing the shape of the function may make it possible to make the parameter and the line length proportional. For example, x = (1-t 2 ) / (1+
t 2 ), y = 2t / (1 + t 2 ) is a circle having the origin at the center and a radius of 1 and becomes a 1/4 circle in the first quadrant at 0 ≦ t ≦ 1. In this case, the line length when t = 0 to 1/3 is 0.634, and t = 1 /
The line length at 3 to 2/3 is 0.533, and the line length at t = 2/3 to 1 is 0.395, and the variation of the variable t is not proportional to the line length. However, if x = cos (π / 2) t and y = sin (π / 2) t, the same 1/4 circle is obtained for 0 ≦ t ≦ 1, but t = 0 to
Line length at 1/3 and t = 1/3 to 2/3 and t =
The line length at the time of 2/3 to 1 is both 0.524, and the variation of the variable t is proportional to the line length. In the above example, the form of the function is changed to a proportional relation, but in the present embodiment, the relation between the curve length and the parameter is obtained in advance. This relationship is incorporated in Equation 15.
That is, in the present embodiment, although the form of the function is not changed, the proportional relationship is approximately satisfied by using the conditional expression of the relationship between the curve length and the parameter. By using this relationship, the following Expression 19 is derived.

【0048】[0048]

【数19】 U1=(D/2) [(1/A3B3sin3θ) ∬{B4Suu2 +2A2B2 SuuSvv+A4Svv2 +4(AB cosθ)2Suv2 −4AB3 cosθSuuSvv−4A3B cosθSuuSuv}dudv −2(1 −ν)(1/AB sinθ) ∬( SuuSvv−Suv2)dudv] ・・・(19)U 1 = (D / 2) [(1 / A 3 B 3 sin 3 θ) ∬ {B 4 Suu 2 + 2A 2 B 2 SuuSvv + A 4 Svv 2 +4 (AB cos θ) 2 Suv 2 −4AB 3 cos θ SuuSvv −4A 3 B cosθSuuSuv} dudv −2 (1 −ν) (1 / AB sinθ) ∬ (SuuSvv−Suv 2 ) dudv] (19)

【0049】図3において、誤差算出手段52は、曲面
データ算出手段50により求められた曲面データにより
表される曲面すなわち各曲面パッチ34と各測定点pm
との間の誤差eを算出するとともに、その曲面パッチ3
4内の各測定点pm 毎に求められた間隔dの最大値を最
大誤差emax として決定する。たとえば、図12に示す
ように、各測定点pm を通過する曲面パッチ34の面に
垂直な法線を決定し、その法線上においてその測定点p
m と曲面パッチ34との間隔dを誤差eとして算出する
のである。誤差評価手段54は、上記曲面データ算出手
段50により算出された曲面の曲面パッチ34内の各測
定点pm 毎に求められた間隔dの最大値を最大誤差e
max が予め設定された判断基準値すなわち許容値を越え
たか否かを判定し、その判定に基づいて各曲面パッチ3
4の評価を行う。すべての曲面パッチ34の最大誤差e
max が許容値内であれば、曲面データ算出手段50で算
出された曲面データを出力させるが、逆に許容値外であ
れば、その許容値外の曲面パッチ34を細分割手段56
により細分割させる。
In FIG. 3, the error calculating means 52 includes a surface represented by the surface data obtained by the surface data calculating means 50, that is, each surface patch 34 and each measurement point p m.
Is calculated, and the surface patch 3
The maximum value of the distance d determined for each measurement point p m in 4 determined as maximum error e max. For example, as shown in FIG. 12, to determine the normal line perpendicular to the plane of the surface patch 34 that passes through each measurement point p m, the measurement point p on the normal
The distance d between m and the surface patch 34 is calculated as the error e. Error evaluation means 54, the curved surface data calculation unit 50 maximum error e the maximum distance d determined for each measurement point p m in surface patches 34 of the curved surface calculated by
It is determined whether or not max exceeds a predetermined criterion value, that is, a permissible value.
4 is evaluated. The maximum error e of all the surface patches 34
If the max is within the allowable value, the surface data calculated by the surface data calculating means 50 is output. Conversely, if the max is out of the allowable value, the surface patch 34 outside the allowable value is divided into the subdivision means 56.
To subdivide.

【0050】細分割手段56は、パッチに分割された仮
曲面板38のうち、上記誤差評価手段54により誤差e
が予め設定された許容値を越えたと判定された曲面パッ
チ34をさらに細分割(本実施例では4分割)する。図
13の曲面パッチ34のうちの34d はさらに4分割さ
れた曲面パッチを示している。また、図14は4分割さ
れた曲面パッチ34d がさらに4分割された曲面パッチ
34ddを示している。
The subdivision means 56 outputs the error e by the error evaluation means 54 of the temporary curved surface plate 38 divided into patches.
Is further subdivided (in this embodiment, divided into four) by the surface patch 34 determined to exceed the preset allowable value. 34d of the surface patch 34 in FIG. 13 indicates a surface patch that is further divided into four. FIG. 14 shows a curved surface patch 34dd obtained by further dividing the curved surface patch 34d into four.

【0051】細分割パッチ曲面データ算出手段58は、
上記細分割手段56により細分割された曲面パッチ34
d において、大きさの異なる隣接曲面パッチとの間の形
状の滑らかさを保ちながら仮曲面板38すなわち曲面パ
ッチ34d の歪みエネルギU1とコイルスプリング44の
歪みエネルギ U2 との和が最小となる曲面を表す曲面デ
ータを前述と同様にして曲面式S(u,v) から算出する。
すなわち、細かく分割された曲面パッチ34d とそれに
隣接する分割されない曲面パッチ34との間では、それ
らの境界線上においてスプライン36の交点である格子
点(四隅点)が相互に一致しないので、その境界線上で
折れ線が発生して曲面の連続性が失われる。このため、
図15に示すように、分割されない曲面パッチ34を
A、分割された曲面パッチ34d をB1 およびB2
し、それら曲面パッチAと曲面パッチB1 およびB2
が相互に隣接するとき、曲面パッチAの形を変えないで
1 およびA2 に分割し、曲面パッチA1 とB1 、A2
とB2 との間の境界を横切る接線ベクトルが相互に等し
いとおいて条件式が導かれるのである。たとえば曲面式
A1S(u,v) である曲面パッチA1 と曲面式がB1S(u,
v) である曲面パッチB1との間では、曲面パッチA1
の接線ベクトル∂A1S/∂u と曲面パッチB1 側の接線
ベクトル∂B1S/∂u とが等しいという条件が設定され
る。なお、曲面式が AS(u,v) である曲面パッチAを分
割する場合には、u =0.5u' を曲面式 AS(u,v) に代入
すると曲面パッチA1 の曲面式A1S(u,v) となり、u =
0.5+0.5u''を曲面式 AS(u,v) に代入すると曲面パッチ
2 の曲面式A2S(u,v) となる。2階以上の微分値の連
続性についても同様である。
The subdivision patch surface data calculation means 58
The surface patch 34 subdivided by the subdivision means 56
In d, the sum of the strain energy U 2 of strain energy U 1 and the coil spring 44 of the provisional curved plate 38 i.e. the surface patch 34d while maintaining the smoothness of the shape between the different neighboring surface patches sizes minimum Surface data representing the surface is calculated from the surface equation S (u, v) in the same manner as described above.
That is, between the finely divided curved surface patch 34d and the adjacent undivided curved surface patch 34, the grid points (four corner points), which are the intersections of the splines 36, on their boundary lines do not coincide with each other. Causes a broken line and loses the continuity of the curved surface. For this reason,
As shown in FIG. 15, a surface patch 34 undivided A, the divided surface patch 34d and B 1 and B 2, when they surface patch A and the surface patch B 1 and B 2 are adjacent to each other, curved The patch A is divided into A 1 and A 2 without changing the shape of the patch A, and the surface patches A 1 and B 1 , A 2
Tangent vector across the boundary between the B 2 is the conditional expression is derived at a mutually equal. For example curved formula A1 S (u, v) surface patches A 1 and a curved type is that B1 S (u,
In between the surface patches B 1 is a v), the tangent vectors ∂ surface patch A 1 side A1 S / ∂u and tangent vector ∂ surface patch B 1 side B1 S / ∂u and conditions that are equal is set You. In the case where the curved surface expression divides the surface patch A is A S (u, v) is, u = 0.5 u 'curved formula A S (u, v) substituted for the to surface patch A 1 curved formula A1 S (u, v), and u =
0.5 + 0.5 u '' curved formula A S (u, v) substituted for the curved surface patch A 2 curved formula A2 S (u, v) become. The same applies to the continuity of the differential values of the second or higher order.

【0052】変化率算出手段60は、仮曲面板38の細
分割された曲面パッチ34について、その曲面形状の u
方向および v方向別の変化率を算出する。仮曲面板変更
手段62は、その変化率算出手段60により求められた
方向別の曲面形状の変化率の差が予め設定された設定値
を越える場合には、上記細分割パッチ曲面データ算出手
段58による曲面データ算出に先立って、仮曲面板38
を上記 u方向および v方向別の変化率の比に対応する異
方性を備えた異方性材料に変更する。この異方性材料と
は、方向によって硬さ、強度、弾性率などの機械的性質
が異なる材料であり、たとえば波板で裏打ちされた板材
がそれに相当する。この異方性材料の性質は曲面パッチ
34毎に決定される。すなわち、仮曲面板38と測定点
m との間の距離dの平均値davが求められ、その平均
値davと個々の距離dijと差の2乗値(dav−dij2
をu方向およびv方向に整理してそれぞれ算出してそれ
らの平均値すなわち2乗平均誤差値を求めるとともに、
その平均値の図16に示すu方向の値とv方向の値との
比を算出する。この比を等方性材料の材料特性値に乗じ
て補正を行い、異方性材料特性値を決定する。そして、
仮曲面板変更手段62は、その値を用いて数式19の
A、Bの値を変更する。たとえば、u方向とv方向との
比が1:2であるならば、Aの代わりに 2・1/(1+2) =
2/3 、Bの代わりに 2・2/(1+2) =4/3 が代入される。
これにより、図17に示すようなうねりが形成される曲
面データが図18示すようにうねりが解消される。
The change rate calculating means 60 calculates the u of the curved surface shape of the subdivided curved surface patch 34 of the temporary curved surface plate 38.
Calculate the rate of change for each direction and v direction. If the difference in the rate of change of the curved surface shape for each direction calculated by the change rate calculating means 60 exceeds the preset value, the provisional curved surface changing means 62 sets the subdivision patch curved surface data calculating means 58. Prior to the calculation of the curved surface data by the
Is changed to an anisotropic material having anisotropy corresponding to the ratio of the change rate in each of the u direction and the v direction. The anisotropic material is a material having different mechanical properties such as hardness, strength, and elastic modulus depending on the direction. For example, a plate material lined with a corrugated sheet corresponds thereto. The properties of this anisotropic material are determined for each curved patch 34. More specifically, the temporary curved plate 38 and the average value d av of the distance d between the measuring point p m is determined, the average value d av and squares of the individual distances d ij and the difference (d av -d ij) Two
Are arranged in the u direction and the v direction, respectively, and calculated to obtain their average value, that is, the root mean square error value.
The ratio of the average value in the u direction and the value in the v direction shown in FIG. 16 is calculated. The ratio is multiplied by the material characteristic value of the isotropic material to make a correction to determine the anisotropic material characteristic value. And
The provisional curved plate changing means 62 changes the values of A and B in Expression 19 using the values. For example, if the ratio between the u direction and the v direction is 1: 2, instead of A, 2 · 1 / (1 + 2) =
2/3 / (1 + 2) = 4/3 is substituted for 2/3 and B.
Thereby, the undulation of the curved surface data on which the undulation as shown in FIG. 17 is formed is eliminated as shown in FIG.

【0053】因みに、曲面パッチの分割およびその曲面
データの算出が繰替えされて小さなパッチが形成される
と、曲面にうねりが発生する場合がある。図19の左部
分においてl方向が略直線であるがh方向が大きく変化
する形状であるような場合には、図19の右部分に示す
ようなうねりが発生する可能性が高い。
By the way, if the division of the surface patch and the calculation of the surface data are repeated to form a small patch, the surface may undulate. In the case where the left portion of FIG. 19 has a shape in which the l direction is substantially straight but the h direction changes greatly, there is a high possibility that undulation as shown in the right portion of FIG. 19 will occur.

【0054】図20は、前記演算制御装置12の制御作
動の要部を説明するためのフローチャートであって、曲
面生成演算制御ルーチンを示している。図20におい
て、前記3次元測定データ読取手段30に対応するSA
1では、たとえば入力データ記憶装置18に記憶され
た、実曲面の測定点pm の位置を表す3次元測定データ
が読み出される。次いで、前記仮曲面設定手段32に対
応するSA2では、上記3次元測定データにより表され
た測定点pm の位置を利用して、平行四辺形、矩形、或
いは正方形の曲面パッチ34の境界となるスプライン網
が形成された仮曲面板38が設定される。
FIG. 20 is a flowchart for explaining a main part of the control operation of the arithmetic and control unit 12, and shows a curved surface generation arithmetic control routine. In FIG. 20, SA corresponding to the three-dimensional measurement data reading means 30 is used.
In 1, for example, stored in the input data storage unit 18, the three-dimensional measurement data representing the position of the measurement point p m of the real curved surface is read. Then, the in provisional curved setting means 32 corresponding to the SA2, by using the location of the measurement point p m represented by the three-dimensional measurement data, parallelogram, rectangle, or the boundary of the square of the surface patch 34 A temporary curved surface plate 38 on which a spline network is formed is set.

【0055】続いて、前記弾性部材取付手段42および
取付点定義手段46に対応するSA3では、コイルスプ
リング44が実曲面上の複数の測定点pm と仮曲面板3
8との間にそれぞれ取り付けられるとともに、そのコイ
ルスプリング44の仮曲面板38に対する各取付点ps
の位置ps (u1 ,v1)が、数式13および数式14から
上記測定点pm 間の距離を用いてそれぞれ算出されて定
義される。
[0055] Then, the elastic member mounting means 42 and the SA3 corresponding to the attachment point defining means 46, a plurality of measurement points on the coil spring 44 is the actual curved p m and provisional curved plate 3
8 and each mounting point p s of the coil spring 44 with respect to the provisionally curved plate 38.
Position p s (u1, v1) is defined is calculated respectively from equations 13 and Equation 14 by using the distance between the measuring points p m.

【0056】SA4では、曲面パッチ34の1つ分の歪
みエネルギU1とそれに取り付けられたコイルスプリング
44の歪みエネルギU2との歪みエネルギ和 U=(ΣU1
ΣU2)を最小とする条件から、曲面パッチ34の四隅の
点における座標値Pij、u による微分値Tu ij、v によ
る微分値Tv ij、u およびv による微分値Tijのそれぞ
れについて偏微分することにより、未知数の数だけ連立
する線型方程式が導かれる。次いで、前記曲面データ算
出手段50に対応するSA5では、上記線型連立方程式
が解かれることにより、曲面を表す曲面データが算出さ
れる。
[0056] In SA4, strain energy sum of the strain energy U 2 of one component of the strain energy U 1 a coil spring 44 attached to its surface patch 34 U = (ΣU 1 +
From the condition of minimizing ΣU 2 ), the partial derivatives of the coordinate values P ij , the differential value Tu ij by u, the differential value Tv ij by v, and the differential value T ij by u and v at the four corner points of the surface patch 34 are respectively obtained. By doing so, a linear equation that is simultaneous with the unknown number is derived. Next, in SA5 corresponding to the curved surface data calculating means 50, the linear simultaneous equations are solved to calculate curved surface data representing the curved surface.

【0057】次に、誤差算出手段52に対応するSA6
において、SA5により算出された曲面と前記測定点p
m との間の距離である誤差eが算出されるとともに、各
曲面パッチ34内の最大誤差emax が算出される。誤差
評価手段54に対応するSA7では、上記最大誤差e
max が予め設定された許容範囲内であるか否かが判断さ
れる。このSA7の判断が肯定される場合は、SA14
において曲面データが出力され、たとえば出力データ記
憶装置20に記憶される。
Next, SA6 corresponding to the error calculating means 52
, The curved surface calculated by SA5 and the measurement point p
The error e, which is the distance from m , is calculated, and the maximum error e max in each curved surface patch 34 is calculated. In SA7 corresponding to the error evaluator 54, the maximum error e
It is determined whether or not max is within a preset allowable range. If the determination in SA7 is affirmative, SA14
The surface data is output and stored in the output data storage device 20, for example.

【0058】しかし、上記SA7の判断が否定される場
合は、前記細分割手段56に対応するSA8において、
パッチに分割された仮曲面板38のうち、上記SA7に
より誤差eが予め設定された許容値を越えたと判定され
た曲面パッチ34が4つに細分割される。次いで、前記
変化率算出手段60に対応するSA9では、分割された
曲面パッチ34d について、その曲面形状の u方向およ
び v方向別の変化率が算出され、相互に比較される。次
いで、SA10では、上記分割された曲面パッチ34d
の曲面形状の u方向の変化率と v方向の変化率との差が
予め設定された判断基準値よりも大きいか否かが判断さ
れる。このSA10の判断が否定された場合はSA12
が直接実行されるが、肯定された場合は、前記仮曲面板
変更手段62に対応するSA11において、上記 u方向
および v方向毎の形状変化の大きさの比に基づいて決ま
る異方性を備えた異方性材料に仮曲面板38が変更され
る。
However, if the determination at SA7 is negative, then at SA8 corresponding to the subdivision means 56,
Of the temporary curved surface plate 38 divided into patches, the curved surface patch 34 whose error e has been determined to exceed the preset allowable value by SA7 is subdivided into four. Next, in SA9 corresponding to the change rate calculating means 60, the change rates of the curved surface shape in the u direction and the v direction are calculated for the divided surface patch 34d and compared with each other. Next, in SA10, the divided curved surface patch 34d
It is determined whether or not the difference between the change rate in the u direction and the change rate in the v direction of the curved surface shape is larger than a predetermined reference value. If the determination of SA10 is denied, SA12
Is directly executed, but if affirmative, the anisotropy determined based on the ratio of the magnitude of the shape change in each of the u direction and the v direction is provided in SA11 corresponding to the temporary curved surface plate changing means 62. The temporary curved plate 38 is changed to the anisotropic material.

【0059】次いで、SA12では、前記歪みエネルギ
和 Uを最小とする条件式が再度算出され、SA13で
は、分割されたパッチ34d と分割されていないパッチ
34とを滑らかにつなぐための条件式を満足しながら前
述と同様の上記歪みエネルギ和Uを最小とする連立方程
式が作成される。次いで、SA5以下が繰り返し実行さ
れる。本実施例では、上記SA13およびSA5が前記
細分割パッチ曲面データ算出手段58に対応している。
Next, in SA12, a conditional expression for minimizing the distortion energy sum U is calculated again. In SA13, a conditional expression for smoothly connecting the divided patch 34d and the undivided patch 34 is satisfied. Meanwhile, a simultaneous equation that minimizes the distortion energy sum U as described above is created. Next, SA5 and subsequent steps are repeatedly executed. In the present embodiment, SA13 and SA5 correspond to the subdivided patch surface data calculation unit 58.

【0060】上述のように、本実施例によれば、仮曲面
板設定手段32(SA2)により、実曲面上の複数の測
定点pm の位置を表す3次元測定データに基づいて、そ
の3次元測定データより位置が表される各測定点pm
対応させてパッチに分割された仮曲面板38が設定され
ると、弾性部材取付手段42(SA3)により、その実
曲面上の複数の測定点pm からその仮曲面板38との間
にコイルスプリング(弾性部材)44が取り付けられる
とともに、取付点定義手段46(SA3)により、上記
コイルスプリング44の仮曲面板38に対する取付点の
位置が測定点間pm の距離を用いて定義され、そして、
曲面データ算出手段50(SA5)により、上記取付点
定義手段46において定義されたコイルスプリング44
の仮曲面板38に対する取付点の位置を用いて、その仮
曲面板38の歪みエネルギU1とそれに取り付けられたコ
イルスプリング44の歪みエネルギU2との歪みエネルギ
和U=(ΣU1+ΣU2)を最小とする仮曲面板38の曲面
を表す曲面データが算出される。このため、その仮曲面
板38の物理的性質がその曲面に反映されるので、各測
定点pm またはその近傍を通る歪みの少ない曲面を表す
曲面データが得られる。
[0060] As described above, according to this embodiment, by the temporary curved plate setting unit 32 (SA2), based on the three-dimensional measurement data representing the positions of a plurality of measurement points p m on the real curved surface, the 3 When temporary curved plate 38 that is divided into patches corresponding to each measurement point p m that position is represented from dimension measurement data is set by the elastic member mounting means 42 (SA3), a plurality of measurements on the real curved surface with the coil spring (elastic member) 44 between the point p m and the temporary curved plate 38 is attached, by attachment point defining means 46 (SA3), the position of the attachment point for the temporary curved plate 38 of the coil spring 44 It defined using the interval between the measurement points p m, and,
The coil spring 44 defined in the attachment point defining means 46 by the curved surface data calculating means 50 (SA5).
Using the position of the attachment point for the temporary curved plate 38, the strain energy sum of the strain energy U 2 of strain energy U 1 a coil spring 44 attached thereto of the temporary curved plate 38 U = (ΣU 1 + ΣU 2) The curved surface data representing the curved surface of the temporary curved plate 38 that minimizes the following is calculated. Therefore, physical properties of the provisional curved plate 38 because it is reflected in the curved surface, the curved surface data representative of each measurement point p m or less distortion curved through its vicinity is obtained.

【0061】また、本実施例によれば、曲面データによ
り表される曲面の各パッチ34と各測定点pm との間の
誤差eを求める誤差算出手段52(SA6)と、その誤
差算出手段52により算出された誤差eが予め設定され
た許容値を越えたか否かを判定する誤差評価手段54
(SA7)と、パッチに分割された仮曲面板38のう
ち、その誤差評価手段54により誤差eが予め設定され
た許容値を越えたと判定されたパッチ34を細分割する
細分割手段56(SA8)と、その細分割手段56によ
り細分割されたパッチ34において、大きさの異なる隣
接パッチとの間の形状の滑らかさを保ちながら前記歪み
エネルギ和が最小となる曲面を表す曲面データを算出す
る細分割パッチ曲面データ算出手段50(SA5、SA
13)とが設けられていることから、細分割されたパッ
チ34において、大きさの異なる隣接パッチとの間の形
状の滑らかさを保ちながら歪みエネルギ和 Uが最小とな
る曲面を表す曲面データが算出されるので、測定点pm
に対して一層適合する曲面データが得られる利点があ
る。
[0061] Further, according to this embodiment, the error calculation unit 52 for obtaining the error e between the patch 34 of the curved surface represented by the surface data and the measurement point p m (SA6), the error calculating means An error evaluator 54 for determining whether or not the error e calculated by 52 has exceeded a preset allowable value.
(SA7) and the subdivision means 56 (SA8) for subdividing the patches 34 of the provisional curved plate 38 divided into patches, for which the error e has been determined by the error evaluation means 54 to exceed an allowable value set in advance. ), And in the patches 34 subdivided by the subdivision means 56, surface data representing a surface in which the sum of the distortion energies is minimized while maintaining the smoothness of the shape between adjacent patches having different sizes is calculated. Subdivided patch surface data calculation means 50 (SA5, SA
13), in the subdivided patch 34, surface data representing a surface with the minimum distortion energy sum U while maintaining the smoothness of the shape between adjacent patches having different sizes is obtained. Since it is calculated, the measurement point p m
There is an advantage that curved surface data more suitable for

【0062】また、本実施例によれば、仮曲面板38の
各パッチ34において、その表面形状の方向別の変化率
を算出する変化率算出手段60(SA9)と、その変化
率算出手段60により求められた方向別の形状変化率の
差が予め設定された設定値を越える場合には、仮曲面板
38をその方向別の変化率の比に対応した異方性を有す
る異方性材料に変更する仮曲面板変更手段62(SA1
1)とが設けられていることから、測定点pm に対して
一層適合する曲面データが得られる利点がある。
Further, according to the present embodiment, in each patch 34 of the temporary curved surface plate 38, the change rate calculating means 60 (SA9) for calculating the change rate of the surface shape in each direction, and the change rate calculating means 60 If the difference in the shape change rate in each direction obtained by the above exceeds a preset value, the provisional curved plate 38 is anisotropic material having anisotropy corresponding to the ratio of the change rate in each direction. Temporary plate changing means 62 (SA1
Since 1) and is provided, there is an advantage that more conforming surface data are obtained for the measurement point p m.

【0063】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
説明したが、本発明はその他の態様においても適用され
得るものである。
While the embodiment of the present invention has been described with reference to the drawings, the present invention can be applied to other embodiments.

【0064】たとえば、前述の実施例の弾性部材取付手
段42では、コイルスプリング44が測定点pm と仮曲
面板38との間に取付られていたが、板ばね、合成ゴム
などの他の弾性変形可能な部材であっても差し支えな
い。
[0064] For example, the elastic member mounting means 42 in the illustrated embodiments, although the coil spring 44 has been mounted between the measuring point p m and the temporary curved plate 38, the plate spring, other elastic, such as synthetic rubber A deformable member may be used.

【0065】また、前述の実施例の細分割パッチ曲面デ
ータ算出工程58では、上記細分割手段56により細分
割された曲面パッチ34d において、大きさの異なる隣
接曲面パッチとの間の形状の滑らかさを保つという条件
を満たしながら仮曲面板38すなわち曲面パッチ34d
の歪みエネルギU1とコイルスプリング44の歪みエネル
ギ U2 との和が最小となる曲面を表す曲面データを算出
するために、すなわち制約条件付の歪みエネルギー法を
解くために、Lagrangeの未定定数法が用いられてもよ
い。
In the subdivision patch surface data calculation step 58 of the above-described embodiment, in the subsurface patch 34d subdivided by the subdivision means 56, the smoothness of the shape between adjacent subsurface patches having different sizes is obtained. While maintaining the condition of keeping the temporary surface plate 38, that is, the surface patch 34d.
In order to calculate the surface data representing the curved surface in which the sum of the strain energy U 1 of the coil spring 44 and the strain energy U 2 of the coil spring 44 is minimized, that is, to solve the strain energy method with constraints, the Lagrange's undetermined constant method is used. May be used.

【0066】なお、上述したのはあくまでも本発明の一
実施例であり、本発明はその主旨を逸脱しない範囲にお
いて種々の変更が加えられ得るものである。
The above is merely an example of the present invention, and the present invention can be variously modified without departing from the gist of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の曲面生成方法を実行する曲
面生成装置の構成を説明する図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a curved surface generation device that executes a curved surface generation method according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の曲面生成に際して用いられるパッチ形状
を表す曲面式により表現される曲面を例示する図であ
る。
FIG. 2 is a diagram illustrating a curved surface represented by a curved surface expression representing a patch shape used in generating the curved surface of FIG. 1;

【図3】図1の演算制御装置の演算機能の要部を説明す
る機能ブロック線図である。
FIG. 3 is a functional block diagram illustrating a main part of an arithmetic function of the arithmetic and control unit in FIG. 1;

【図4】図1の演算制御装置による曲面生成に用いられ
る、実曲面から測定された3次元測定データの複数の測
定点を例示する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a plurality of measurement points of three-dimensional measurement data measured from an actual curved surface, which is used for generating a curved surface by the arithmetic and control unit of FIG. 1;

【図5】仮曲面板設定工程により、図4の3次元測定デ
ータに基づいて設定されたパッチに分割された仮曲面板
を示す図である。
5 is a diagram showing a temporary curved surface plate divided into patches set based on the three-dimensional measurement data of FIG. 4 in a temporary curved surface plate setting step.

【図6】図5のパッチに分割する処理工程を詳しく示す
図であって、3次元測定データより位置が表される一群
の測定点pm の最大座標値および最小座標値から仮曲面
板が丁度入る矩形の箱を算出する工程を示す図である。
[6] A diagram showing in detail the process step of dividing the patch of Figure 5, the temporary curved plate from a group of maximum coordinate value and minimum coordinate values of the measurement point p m represented position than the three-dimensional measurement data It is a figure which shows the process of calculating the rectangular box just entered.

【図7】図5のパッチに分割する処理工程を詳しく示す
図であって、一群の測定点pmすなわち仮曲面板を水平
面で横切るように切断したときの曲線a、b、cを算出
する工程を示す図である。
[7] a diagram showing in detail the process step of dividing the patch of FIG. 5, and calculates the curve a, b, c when cutting a set of measurement points p m i.e. Provisional curved plate across a horizontal plane It is a figure showing a process.

【図8】図5のパッチに分割する処理工程を詳しく示す
図であって、一群の測定点pmすなわち仮曲面板を垂直
面で横切るように切断したときの曲線イ乃至リを算出す
る工程を示す図である。
[8] A diagram showing in detail the process step of dividing the patch of FIG. 5, the step of calculating a curve b or Li of a cutaway of the set of measuring points p m i.e. Provisional curved plate across a vertical plane FIG.

【図9】図5のパッチに分割する処理工程を詳しく示す
図であって、曲線イ乃至リの線端を連結するようにして
曲線eおよびfを算出する工程を示す図である。
FIG. 9 is a diagram specifically illustrating a processing step of dividing into patches in FIG. 5, and illustrating a step of calculating curves e and f by connecting the line ends of the curves a to l.

【図10】弾性部材取付工程により、実曲面上の複数の
測定点pm と仮曲面板との間に両端部が固定されたコイ
ルスプリングを概念的に示す図である。
The [10] the elastic member attaching step is a diagram conceptually showing a coil spring having both ends secured between the plurality of measurement points p m and the temporary curved plate on the real surface.

【図11】所定方向に沿って位置する測定点pm 間の直
線距離を説明する図である。
11 is a diagram illustrating the linear distance between the measuring points p m located along the predetermined direction.

【図12】測定点pm と仮曲面板との間の距離dを説明
する図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a distance d between a measurement point p m and a temporary curved plate.

【図13】上記測定点pm と仮曲面板との間の距離dが
予め設定された許容値を越える部分のパッチが、細分割
手段により細分割された状態を示す図である。
FIG. 13 is a view showing a state in which a patch of a portion where a distance d between the measurement point p m and the temporary curved surface plate exceeds a predetermined allowable value is subdivided by subdivision means.

【図14】細分割手段により細分割処理されたパッチに
おいて上記誤差dが予め設定された許容値を越える場合
にさらに細分割された状態を示す図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating a state in which the patch is further subdivided when the error d exceeds a preset allowable value in a patch subdivided by the subdivision unit.

【図15】図13の細分割方法を説明する図である。FIG. 15 is a diagram illustrating the subdivision method of FIG.

【図16】仮曲面板と測定点pm との間の距離dの平均
値davと個々の距離dijとの差の2乗値(dav−dij
2 の平均値を方向別に算出するときの方向を説明する図
である。
[16] 2 of the difference between the average value d av and the individual distance d ij of the distance d between the provisional curved plate and the measurement point p m square value (d av -d ij)
FIG. 9 is a diagram illustrating directions when calculating an average value of 2 for each direction.

【図17】仮曲面板のパッチにおいて、歪みエネルギ和
Uの方向別の変化率の差が予め設定された設定値を越え
る場合に等方性材料であるときのその仮曲面板の曲面を
示す図である。
FIG. 17 shows a sum of strain energies in a patch of a temporary curved surface plate.
FIG. 11 is a diagram illustrating a curved surface of a temporary curved plate when the material is an isotropic material when a difference in a change rate in each direction of U exceeds a preset value.

【図18】仮曲面板のパッチにおいて、歪みエネルギ和
Uの方向別の変化率の差が予め設定された設定値を越え
る場合に異方性材料に変更したときのその仮曲面板の曲
面を示す図である。
FIG. 18 shows the sum of strain energies in a patch of a temporary curved plate.
FIG. 9 is a diagram showing a curved surface of a temporary curved plate when the change in the rate of change in each direction of U exceeds a preset value and the material is changed to an anisotropic material.

【図19】うねりが発生する前提となる、l方向が略直
線であるがh方向が大きく変化する仮曲面板の形状と、
その仮曲面板の曲面パッチの分割およびその曲面データ
の算出が繰替えされて小さなパッチが形成されたことに
より発生するうねりとを示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing the shape of a provisionally curved plate on which the l-direction is substantially straight but the h-direction changes greatly, on which the undulation is assumed;
FIG. 9 is a diagram showing the undulations generated by forming a small patch by repeating the division of the curved surface patch of the temporary curved surface plate and the calculation of the curved surface data.

【図20】図1の演算制御装置の演算制御作動の要部を
説明するフローチャートである。
20 is a flowchart illustrating a main part of an arithmetic control operation of the arithmetic control device in FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:曲面生成装置 32:仮曲面板設定手段(仮曲面板設定工程) 34:曲面パッチ 36:スプライン 38:仮曲面板 42:弾性部材取付手段(弾性部材取付工程) 44:コイルスプリング(弾性部材) 46:取付点定義手段(取付点位置定義工程) 50:曲面データ算出手段(曲面データ算出工程) 52:誤差算出手段(誤差算出工程) 54:誤差評価手段(誤差評価工程) 56:細分割手段(細分割工程) 58:細分割パッチ曲面データ算出手段(細分割パッチ
曲面データ算出工程) 60:変化率算出手段(変化率算出工程) 62:仮曲面板変更手段(仮曲面板変更工程) d:誤差 pm :測定点
10: Curved surface generating device 32: Temporary curved plate setting means (temporary curved plate setting step) 34: Curved surface patch 36: Spline 38: Temporary curved plate 42: Elastic member attaching means (elastic member attaching step) 44: Coil spring (elastic member) 46: attachment point definition means (attachment point position definition step) 50: curved surface data calculation means (curved surface data calculation step) 52: error calculation means (error calculation step) 54: error evaluation means (error evaluation step) 56: subdivision Means (subdivision step) 58: Subdivision patch surface data calculation unit (subdivision patch surface data calculation step) 60: Change rate calculation unit (change ratio calculation step) 62: Temporary surface plate change unit (temporary surface plate change step) d: error p m: measuring point

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 実曲面上の複数の測定点の位置を表す3
次元測定データから該測定点又はその近傍を通る曲面を
表す曲面データを生成する曲面生成方法であって、 前記3次元測定データに基づいて、該3次元測定データ
より位置が表される各測定点に対応させてパッチに分割
された仮曲面板を設定する仮曲面板設定工程と、 前記実曲面上の複数の測定点から前記仮曲面板との間に
弾性部材を仮に取り付ける弾性部材取付工程と、 前記弾性部材の前記仮曲面板に対する取付点の位置を前
記測定点間の距離を用いて定義する取付点位置定義工程
と、 該取付点位置定義工程において定義された前記弾性部材
の仮曲面板に対する取付点の位置を用いて、前記仮曲面
板の歪みエネルギとそれに取り付けられた弾性部材の歪
みエネルギとの歪みエネルギ和が最小となる該仮曲面板
の曲面を表す曲面データを算出する曲面データ算出工程
とを、含むことを特徴とする曲面生成方法。
1. A method that represents the positions of a plurality of measurement points on an actual curved surface.
A surface generation method for generating surface data representing a curved surface passing through the measurement point or its vicinity from the dimension measurement data, wherein each measurement point whose position is represented by the three-dimensional measurement data based on the three-dimensional measurement data A provisional curved surface plate setting step of setting a provisional curved surface plate divided into patches corresponding to the elastic member attaching step of temporarily attaching an elastic member to the provisional curved surface plate from a plurality of measurement points on the actual curved surface; An attachment point position defining step of defining a position of an attachment point of the elastic member with respect to the temporary curved surface plate using a distance between the measurement points; and a temporary curved surface plate of the elastic member defined in the attachment point position defining step. The surface data representing the curved surface of the temporary curved plate where the sum of the strain energy of the temporary curved surface plate and the strain energy of the elastic member attached thereto is minimized is calculated using the position of the attachment point with respect to And generating a surface data.
【請求項2】 前記曲面データにより表される曲面の各
パッチと前記各測定点との間の誤差を求める誤差算出工
程と、 該誤差算出工程より算出された誤差が予め設定された許
容値を越えたか否かを判定する誤差評価工程と、 前記パッチに分割された仮曲面板のうち、該誤差評価工
程により前記誤差が予め設定された許容値を越えたと判
定されたパッチを細分割する細分割工程と、 細分割工程により細分割されたパッチにおいて、大きさ
の異なる隣接パッチとの間の形状の滑らかさを保ちなが
ら前記仮曲面板の歪みエネルギとそれに取り付けられた
弾性部材の歪みエネルギとの歪みエネルギ和が最小とな
る仮曲面板の曲面を表す曲面データを算出する細分割パ
ッチ曲面データ算出工程とを、含む請求項1の曲面生成
方法。
2. An error calculating step for obtaining an error between each patch of the curved surface represented by the curved surface data and each of the measurement points, and the error calculated in the error calculating step is set to a predetermined allowable value. An error evaluation step of determining whether or not the error has been exceeded; and a subdivision of a patch of the temporary curved surface plate divided into the patches, in which the error is determined to have exceeded a preset allowable value by the error evaluation step. In the dividing step, in the patch subdivided in the subdividing step, the distortion energy of the temporary curved plate and the distortion energy of the elastic member attached thereto while maintaining the smoothness of the shape between adjacent patches having different sizes A subdivided patch surface data calculation step of calculating surface data representing the surface of the temporary curved surface plate that minimizes the distortion energy sum of the surface.
【請求項3】 前記仮曲面板の各パッチにおいて、その
表面形状の方向別の変化率をそれぞれ算出する変化率算
出工程と、 該変化率算出工程により求められた方向別の表面形状の
変化率の差が予め設定された設定値を越える場合には、
前記仮曲面板を異方性材料に変更する仮曲面板変更工程
とを、含むことを特徴とする請求項1または2の曲面生
成方法。
3. A change rate calculating step of calculating a change rate of a surface shape in each direction of each patch of the temporary curved surface plate, and a change rate of a surface shape in each direction obtained in the change rate calculating step. If the difference exceeds the preset value,
3. A curved surface generating method according to claim 1, further comprising a step of changing the temporary curved surface plate to an anisotropic material.
【請求項4】 板材を曲面状に塑性加工するために、実
曲面上の複数の測定点の位置を表す3次元測定データか
ら該測定点又はその近傍を通る曲面を表す曲面データを
生成する曲面生成装置であって、 前記3次元測定データに基づいて、該3次元測定データ
より位置が表される各測定点に対応させてパッチに分割
された、前記板材と同様の性状を有する仮曲面板を設定
する仮曲面板設定手段と、 前記実曲面上の複数の測定点から前記仮曲面板との間に
弾性部材を仮に取り付ける弾性部材取付手段と、 前記弾性部材の前記仮曲面板に対する取付点の位置を前
記測定点間の距離を用いて定義する取付点位置定義手段
と、 該取付点位置定義手段において定義された前記弾性部材
の仮曲面板に対する取付点の位置を用いて、前記仮曲面
板の歪みエネルギとそれに取り付けられた弾性部材の歪
みエネルギとの歪みエネルギ和が最小となる該仮曲面板
の曲面を表す曲面データを算出する曲面データ算出手段
とを、含むことを特徴とする曲面生成装置。
4. A curved surface for generating a curved surface data representing a curved surface passing through the measurement point or its vicinity from three-dimensional measurement data representing positions of a plurality of measurement points on an actual curved surface in order to plastically work the plate material into a curved surface. A temporary curved surface plate having the same properties as the plate material, which is divided into patches based on the three-dimensional measurement data and corresponding to each measurement point whose position is represented by the three-dimensional measurement data. Provisional curved plate setting means for setting; an elastic member attaching means for temporarily attaching an elastic member to the temporary curved plate from a plurality of measurement points on the actual curved surface; and an attachment point of the elastic member to the temporary curved plate. Mounting point position defining means for defining the position of the elastic member using the distance between the measurement points, and using the position of the mounting point of the elastic member with respect to the temporary curved surface plate defined by the mounting point position defining means, Face plate distortion energy Surface generation apparatus characterized by a surface data calculation means strain energy sum of the formic and strain energy of the attached elastic member thereto to calculate the surface data representing a curved surface of the temporary curved plate made minimum, include.
JP10314639A 1998-11-05 1998-11-05 Method and device for generating curved surfaces Withdrawn JP2000149067A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10314639A JP2000149067A (en) 1998-11-05 1998-11-05 Method and device for generating curved surfaces

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10314639A JP2000149067A (en) 1998-11-05 1998-11-05 Method and device for generating curved surfaces

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000149067A true JP2000149067A (en) 2000-05-30

Family

ID=18055753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10314639A Withdrawn JP2000149067A (en) 1998-11-05 1998-11-05 Method and device for generating curved surfaces

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000149067A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6937235B2 (en) 2001-08-09 2005-08-30 Minolta Co., Ltd. Three-dimensional object surface shape modeling apparatus, method and program
JP2010169395A (en) * 2008-07-08 2010-08-05 Samsung Heavy Ind Co Ltd System and method for evaluating degree of completion of processing of curve-shaped member
KR101246185B1 (en) 2012-01-20 2013-03-25 삼성중공업 주식회사 Completion assessment method of curved plates in manufacturing process and system using the same
KR20130037492A (en) * 2011-10-06 2013-04-16 현대중공업 주식회사 Method for predicting development of curved plates

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6937235B2 (en) 2001-08-09 2005-08-30 Minolta Co., Ltd. Three-dimensional object surface shape modeling apparatus, method and program
JP2010169395A (en) * 2008-07-08 2010-08-05 Samsung Heavy Ind Co Ltd System and method for evaluating degree of completion of processing of curve-shaped member
KR20130037492A (en) * 2011-10-06 2013-04-16 현대중공업 주식회사 Method for predicting development of curved plates
KR101650590B1 (en) 2011-10-06 2016-08-24 현대중공업 주식회사 Method for predicting development of curved plates
KR101246185B1 (en) 2012-01-20 2013-03-25 삼성중공업 주식회사 Completion assessment method of curved plates in manufacturing process and system using the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dey et al. Curvilinear Mesh Generation in 3D.
Cirak et al. Integrated modeling, finite-element analysis, and engineering design for thin-shell structures using subdivision
CN110543654B (en) Method for determining distributed process parameters of laser shot blasting forming complex curved surface
Rajamohan et al. Effect of probe size and measurement strategies on assessment of freeform profile deviations using coordinate measuring machine
CN106826417B (en) A kind of slotting cutter grinding process X-Y scheme emulation mode
Kim et al. A new machine strategy for sculptured surfaces using offset surface
ITTO20080007A1 (en) PROCEDURE FOR CORRECTING DATA FROM A MOLD MODEL.
Ren et al. Real-time simulation and visualization of robotic belt grinding processes
US7609262B2 (en) Evolutionary optimization and free form deformation
Zhao et al. Tool path planning based on conformal parameterization for meshes
Yingjie et al. Adaptive tool-path generation on point-sampled surfaces
JP2000149067A (en) Method and device for generating curved surfaces
Dey et al. Towards curvilinear meshing in 3D: the case of quadratic simplices
Park et al. Hybrid cutting simulation via discrete vector model
Hagen et al. Variational surface design and surface interrogation
US7733504B2 (en) Shape evaluation method, shape evaluation device, and device having the shape evaluation device
Li et al. B-spline surface approximation method for achieving optimum dwell time in deterministic polishing
KR101462861B1 (en) System and Method for outputting hot working of curved board
Blount et al. Blank shape analysis for heavy gauge metal forming
JP3610295B2 (en) How to find a surface expression that represents a free-form surface
CN110595416B (en) Three-dimensional decoupling calibration method and calibration device for scanning measuring head
CN109029285B (en) Hybrid measurement method integrating contact measurement and non-contact measurement
Wolovich et al. The precise measurement of free-form surfaces
Hajji et al. Uat b-splines of order 4 for reconstructing the curves and surfaces
JP4707216B2 (en) Structure analysis device

Legal Events

Date Code Title Description
A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20040122