JP2004326167A

JP2004326167A - Curved surface creation method and supply surface creating apparatus

Info

Publication number: JP2004326167A
Application number: JP2003115913A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Harihara; 保針原; Takashi Iijima; 貴史飯島
Original assignee: Hitachi Software Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Software Engineering Co Ltd
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2004-11-18

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To create a curved surface whose connecting condition with the original curved surface is held as a whole, and to easily perform the deforming operation of the curved surface in a shape creation system such as a CAGD. <P>SOLUTION: This curved surface creation method comprises the steps of: selecting an original curved surface Si prior to deformation (202); setting a first graphic group SCi(72) by combining at least one passage curve or at least one passage range or both of them with at least one passage point on the original curved surface Si (203); designating an area(deformation area) including the first graphic group SCi(72) (204); selecting a moved second graphic group MCi(71) corresponding to the first graphic group SCi(72) in the deformation area (205); generating preliminary deformation data by an interpolated curve group CVi(83) connecting the second graphic group MCi(71) with an area outside the deformation area while holding the connection information on the original surface (206); and creating an interpolated curved surface S2 by interpolating the curve group and the area outside the deformation area while holding the connection information on the original curved surface (207). Thus, the deformation processing of the curved surface is easily performed and the smooth curved surface is created. Besides, the evaluating function of the created curved surface is used to deform the curved surface according to the purpose by repeating the deforming operation. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータを用いた曲面作成技術に関し、例えば、ＣＡＤ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＤｅｓｉｇｎ）／ＣＡＭ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）／ＣＡＥ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）／ＣＡＧＤ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＧｅｏｍｅｔｒｉｃＤｅｓｉｇｎ）装置や、ＣＧ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＧｒａｐｈｉｃｓ）装置において、特に、基本となる形状を構成する曲面を局所的に目的に合った曲面に変形可能とする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＣＡＧＤ等の分野において、３次元の曲面を目的に合った形状にする技術としては、目的に合った位置に予め球や円錐などの基本的な曲面データなどを用意しておき、これらのデータを必要に応じて組み合わせることにより新たな曲面データを生成するのが一般的である。
【０００３】
また、指示した曲面と、それに対する作用点と変形領域を指示し、それを相対的な変形率を表すベクトル場関数に変形量を乗算することで曲面を局所的に変形する方法がある（例えば特許文献１参照）。また、指示した曲面内に変形領域を指定し移動点列を指示することにより、局所的に局面を変形する方法もある（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特公平７−１２０４３７号
【特許文献２】
特開平１１−１５９９４号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記技術によれば、実用上の機械的な外観を有する形状を表現する限りにおいては満足しうる曲面を作成できうると考えられる。しかしながら、例えば、人間の手のような視覚的に滑らかな物を表現する曲面を作成する場合、全体的に滑らかな連続性を保持した曲面を作成するためには、従来のように基本的な曲面データの組み合わせでは不自然なつながり方になってしまう。
【０００６】
また、上記特許文献１に記載のように、相対的な変形率を表すベクトル場関数に変形量を乗算する手段を用いると、指示した曲面の境界部分の変形に対応できないばかりでなく、変形領域外の領域との間で原曲面での接続状況を保つこともできない。また、上記特許文献２に記載されている技術を用いて曲面を作成した場合にも目的に合った形状が得られない。
【０００７】
本発明は、ＣＡＧＤ等の形状作成システムにおいて、全体的に原曲面での接続状況を保持した曲面を作成するとともに、曲面の変形操作をより容易にすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
移動先の形状を点列のみにより与えると、点列間の補間情報を指示できないため、全体的に原曲面での接続情報を保持した曲面を作成することができない。
そこで、原曲面上に少なくとも１つの通過曲線又は少なくとも１つの通過範囲又は、これらと少なくとも１つの通過点との組み合わせの中から選択される任意の第１図形群を指定し、該第１図形群を含む変形領域を指定し、前記第１図形群と対応する移動先の第２図形群を設定し、前記変形領域の境界における変形前の前記原曲面での接続情報を保持した状態で前記第２図形群と前記原曲面の前記変形領域外の領域とを結ぶ補間曲線群を生成し、該補間曲線群と前記第２図形群とに基づいて変形曲面を作成する。
【０００９】
第１図形群を、曲線又は曲面を含む図形として指定することにより、点群によって図形を指定する場合に比べて、第２図形群の設定処理及び補間処理が簡単になる。また、曲線又は曲面を含む図形として指定することにより点群の場合に比べて拘束が強まり、補間処理の際に所望の形状に変形しやすい。また、変形領域の境界における変形前の原曲面の接続情報を維持した状態で補間を行うことにより、スムーズな変形が可能になる。
【００１０】
また、前記原曲面上の前記第１の図形群のうちの少なくとも一部が、前記変形領域の境界線上に存在する場合に、前記第２図形群のうち、少なくとも境界線上に存在する前記通過点に対応して指定された移動先の前記第２図形群においては前記原曲面における接続情報を維持しない状態で補間曲線を生成するのが好ましい。
【００１１】
これにより、オペレータが曲面形状を変形する操作において、曲面の変形領域にとらわれることなく、また、変形領域外の領域と変形領域内の接続部分の原曲面での接続情報を意識することなく、変形による曲面の状態を動的かつ視覚的に捕らえながら、曲面形状を変形することができる。例えば、第１の図形群と変形領域との位置関係を変更するだけで、異なる補間処理を行わせることもできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態による曲面作成技術について図面を参照しつつ詳細に説明を行う。図１は、本発明の一実施の形態による曲面作成装置の構成例を示す図である。
図１に示すように、本実施の形態による曲面作成装置は、処理装置１００と、表示装置１０４と、キーボード１０５及びマウス１０６と、プリンタ１０７と、を有している。処理装置１００は、表示制御部１０３と、曲面作成部１０１と、曲面データを格納する曲面データ記憶部１１０と、入力制御部１０８と、出力制御部１０９とを有している。表示装置１０４は、処理装置１００に接続され曲面形状等を表示する。キーボード１０５は、処理装置１００に接続され３次元空間上の座標位置を表す座標値等の数値データを入力する装置である。マウス１０６は、処理装置１００に接続され表示装置１０４に表示される曲面上の点や表示されるシンボル等を指示する。プリンタ１０７は、処理装置１００に接続され、例えば表示装置１０４に表示された曲面形状のハードコピー等を出力する。
【００１３】
曲面作成部１０１は、曲面データ記憶部１１０内の曲面データを取得し、表示制御部１０３を介して曲面形状の形式で表示装置１０４に表示する。キーボード１０５又はマウス１０６を用い、入力制御部１０８を介して原曲面上の点又は曲線又は曲面と、その移動先の点又は曲線又は曲面と、が指定されると、移動先の点又は曲線又は曲面を通過するような変形曲面のデータを作成して表示装置１０４上に表示する。
【００１４】
表示装置１０４上において完成した変形曲面を、出力制御部１０９を介してプリンタ１０７に出力することもできる。曲面作成部１０１は、実際には、処理装置１００の主記憶装置（ハードディスクなど、図示せず）に格納されるプログラムをメモリ上に展開して実行する機能を有している。
【００１５】
入力制御部１０８より、曲面作成部１０１に対して曲面作成の所定の動作に関する命令があると、曲面作成部１０１では、その動作命令に従って、必要となる曲面データを曲面データ記憶部１１０から取得する。取得した曲面データを表示装置１０４に表示するため、表示制御部１０３は、曲面作成部１０１において作成された曲面データを受取り、表示装置１０４において表示できる形態にして表示装置１０４にデータを出力する。
【００１６】
図２は、曲面作成部１０１の処理の流れを示すフローチャート図である。曲面作成部１０１における処理の流れを、図１及び図３〜図１４までを参照しつつ説明する。キーボード１０５又はマウス１０６を用いて、入力制御部１０８を介し曲面作成部１０１に対して「曲面作成」の実行を指令する所定の命令が入力されると、曲面作成部１０１は、表示制御部１０３を介して曲面データ記憶部１１０に格納された原曲面群の形状データを図形情報として表示装置１０４上に表示する（ステップ２０１）。
【００１７】
原曲面データは、この例では図３に示すようなパラメトリック表現の曲面Ｓ（Ｕ，Ｖ）で設計されている。ここで、パラメトリック表現の曲面Ｓ（Ｕ，Ｖ）は、平面や、円錐、球等の二次の解析的に表現できる図形（曲面）を含むものとする。パラメトリック表現の曲面Ｓ（Ｕ，Ｖ）は、三次元空間座標点及び三次元空間ベクトル等により生成される四辺形面素（パッチ）の集合を、格子状に並べたものにより構成されており、それぞれを仮にＵ方向とＶ方向と呼び、これにより表現される曲面上の位置をパラメタ座標位置Ｐｐ（ｕ，ｖ）とする。曲面上の曲線をパラメタ座標曲線ＰＣ（ｕ，ｖ）と呼び、曲面上の範囲をパラメタ座標範囲ＰＡ（ｕ，ｖ）と呼ぶ。このとき、パラメタ座標位置は、次式のようにパラメタ座標位置から三次元空間座標位置への変換関数ＲＰを用いることで、三次元空間座標位置ＥＰ（ｘ，ｙ，ｚ）に変換できる。
ＥＰ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ＲＰ（ＰＰ（ｕ，ｖ））
【００１８】
パラメタ座標曲線は次式のようにパラメタ座標位置から三次元空間座標位置への変換関数ＲＣを用いることで、三次元空間曲線ＥＣ（ｘ，ｙ，ｚ）に変換できる。
ＥＣ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ＲＣ（ＰＣ（ｕ，ｖ））
【００１９】
パラメタ座標範囲は次式のようにパラメタ座標位置から三次元空間曲面への変換関数ＲＡを用いることで、三次元空間曲線ＥＡ（ｘ，ｙ，ｚ）に変換できる。
ＥＡ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ＲＡ（ＰＡ（ｕ，ｖ））
【００２０】
以上のように、パラメタ座標と３次元座標とは１対１で対応している。パラメタ座標を用いると、３次元的な図形をあたかも２次元的な図形を設定するように指定することが可能になり、図形処理が簡単になる。
【００２１】
読み込んだ原曲面データ群を、表示制御部１０３を通して表示装置１０４において表示する。表示される形状に関しては、マウス１０６などから指示できる。図４は、表示装置１０４上に表示される原曲面群の形状図形の例を示す図である。この際、図４に示すように（図１も参照する）、表示装置１０４において、マウス１０６などから指示できるような原曲面の形状データ４１だけでなく、個々の原曲面が持つシーケンシャルな曲面番号（▲１▼、▲２▼など）４２等の曲面の属性データや、パッチの四辺の頂点位置（シンボル）４３又はパッチを格子状に分割した位置に、マウス（表示位置データ入力部）１０６から指示できるようなシンボル等の表示を行うこともできる。これにより、オペレータは、変形処理を加える曲面を視覚的に認識し選択することが可能となる。
【００２２】
オペレータは、マウス１０６を介して曲面番号４２、シンボル４３又は原曲面４１の形状データのいずれかを指示することにより、原曲面４１を選択するか又は原曲面上の座標位置を入力することができる。表示された原曲面データ群の中から、変形処理を加える対象である原曲面Ｓ１（５１）（図７参照）を、キーボード１０５又はマウス１０６を用いて選択すると、曲面作成部１０１は、選択された原曲面データＳ１の曲面番号４２などの識別子を、曲面作成部１０１の曲面作成処理の実行時に用いるために、装置内のデータメモリ部（図示せず）に格納する（ステップ２０２）。
【００２３】
次に、図７に示すように、選択した原曲面データＳ１（５１）のうち移動処理を加えたい曲面上の図形、例えば三次元空間座標曲線データ群である通過線群ＳＣｉ（７２）をマウス１０６又はキーボード１０５を介して選択すると、通過線群ＳＣｉ（７２）を、移動処理を加えたい曲面上のパラメタ座標曲線として視覚的に認識できる。原曲面上の変形を可能とする範囲において、「通過線」とは原曲面上に“線（直線、円弧、曲線を含む）”として存在する要素を指し、同様に「通過点」とは原曲面上の“点”として存在する要素を指し、「通過範囲」とは原曲面上に“範囲（面積を持つもの。矩形領域、多角形領域等を含む）”として存在する要素を示す。通過線群ＳＣｉ（７２）を指示する方法としては、ステップ２０２において表示装置１０４に表示されたシンボル等を、マウス１０６を用いて直接指示する方法又はキーボード１０５から曲面のパラメタ座標位置を数値により指示する方法等を用いることができる。この際に、選択できる曲面上の通過線群ＳＣｉ（７２）は、パッチの境界線の部分のみでなく、曲面内の全ての部分を、キーボード１０５又はマウス１０６を用いて任意に指示することが可能である（ステップ２０３）。図７の場合には、移動処理を加えたい対象として曲線を指定したことになる。指定対象としては、曲線、曲面、点のそれぞれ全ての組合せが可能であり、また複数個ずつ組み合わせることも可能である。
【００２４】
ステップ２０２において選択した原曲面Ｓ１（５１）において、選択された曲面上の通過線群ＳＣｉ（７２）を含む変形領域ＡＲＥＡ（５２）を通過線群ＳＣｉ（７２）と同様にキーボード１０５又はマウス１０６を介して指示すると、指示された変形領域ＡＲＥＡ（５２）の境界線Ｃ（ｔ）が、１つ以上のパラメタ座標位置によって表現される図形データとしてメモリに設定される（ステップ２０４）。変形領域ＡＲＥＡ（５２）を画定する境界線Ｃ（ｔ）５４の例を、図５に示す。符号５１は、原曲面Ｓ１を、符号５２は境界線Ｃ（ｔ）５４により画定される変形領域ＡＲＥＡを示す。符号５３は変形領域５２を定義する点である。設定された変形領域ＡＲＥＡの境界線Ｃ（ｔ）（５４）は、原曲面Ｓ１（５１）のパラメタ座標曲線により表現できる。設定された変形領域外の領域（５５）は境界線Ｃ（ｔ）（５４）の外側の変形対象外の領域を示し、この領域に関しては変形処理を加えない。図５の（Ａ）は、変形領域５１が、対角の２点５３、５３により定義される矩形範囲の例であり、図５（Ｂ）は、複数点５３…により表現される多角形又は自由曲線により補間された領域を変形領域とする例を示す。このように、変形領域ＡＲＥＡ５２は、点５３に基づいて定義される。すなわち、変形領域ＡＲＥＡ５２は多角形の頂点となる点５３を指示することにより定義される。或いは、マウス１０６を介して原曲面５１上に自由な閉曲線を描き、この閉曲線をつないだ多角形により定義することもできる。
【００２５】
図６（Ａ）から図６（Ｃ）までに、変形領域５２と、選択された曲面上の通過線群ＳＣｉ（７２）と、の関係の種々の形態を示す。このとき、選択された曲面上の通過線群ＳＣｉ（７２）は、原曲面Ｓ１のパラメタ座標位置としてとらえることができる。図６（Ａ）は、通過線群ＳＣｉ（７２）が全て原曲面Ｓ１の内側にある場合にとりうる変形領域５２を画定した例であり、図６（Ｂ）は、通過線群ＳＣｉ（７２）の中に原曲面Ｓ１（５１）のうち四隅を除く曲面境界上に、指示された物が存在する場合にとりうる変形領域５２を画定した例であり、図６（Ｃ）は、通過線群ＳＣｉ（７２）の中に原曲面Ｓ１の四隅を、指示された物が存在する場合にとりうる変形領域５２を画定した例である。オペレータが設定した曲面変形領域により、図６（Ａ）から図６（Ｃ）までのいずれかの形態にすることができる（ステップ２０４）。
【００２６】
図７に示すように、以上において選択された曲面上の通過線点群ＳＣｉ（７２）に対して、通過線群ＳＣｉ（７２）を構成する通過線のそれぞれに対応する移動先を示す移動先通過線群ＭＣｉ（７１）を設定する。図７は、移動先の移動先通過線群ＭＣｉ（７１）が指示された様子を示す図である。図７に示すように（図１も参照する）、移動先通過線群ＭＣｉ（７１）は、マウス１０６を使用して表示装置１０４に予め表示されている三次元空間座標曲線データ群である移動先通過線群ＭＣｉ（７１）のような表示データを選択すれば良く、このようにすれば視覚的に直接指示することにより設定を行うことができる。或いは、キーボード１０５から、ＭＣｉ（ｘ，ｙ，ｚ）（７１）のデータを直接入力したり、選択された曲面上の移動先通過線群ＳＣｉ（７２）に対するベクトル量を含む差分値Ｖｉ（ｘ，ｙ，ｚ）を入力することにより以下の式から移動先通過線群ＭＣｉ（７１）を設定することも可能である（ステップ２０５）。
ＭＣｉ＝ＳＣｉ＋Ｖｉ（ｘ，ｙ，ｚ）
【００２７】
図８（Ａ）〜図８（Ｃ）までに示すように、上記ステップにより選択された曲面上の通過線群ＳＣｉ（７２）に対して、その移動先を示す移動先通過線群ＭＣｉ（７１）と、原曲面Ｓ１の変形領域（５２）外の部分を原曲面での変形前の接続情報を保持して結ばれる補間線群ＣＶｉ（８３）を変形領域５２の予備変形データとして生成する。この時、接続情報の一例として図１４に示すような状態のいずれかを想定している。図１４（Ａ）は接点位置１４０１がつながっている状態であり、これは変形領域（５２）の境界部分と変形領域外の領域（５５）の境界部分とが接点位置１４０１で同一位置であるという条件だけを満たしている。図１４（Ｂ）は接点位置１４０１で接線情報１４０２が連続している状態であり、これは変形領域（５２）の境界部分と変形領域外の領域（５５）の境界部分とが接点位置１４０１で同一位置であるというだけでなくそれぞれの接線情報１４０２が同じベクトル方向であるという条件も満たしているものであり、図１４（Ｃ）は接点位置１４０１で曲率情報１４０３が連続している状態であり、これは変形領域（５２）の境界部分と変形領域外の領域（５５）の境界部分とが接点位置１４０１で同一位置であるというだけでなく、それぞれの接線情報１４０２が同じベクトル方向という条件と共に、それぞれの曲率情報１４０３が同じベクトル方向と同じベクトル量であること満たしているものなどがある。
【００２８】
また、この際、補間線群ＣＶｉ（８３）は、変形領域（５２）の境界線上の点を補間線群ＣＶｉ（８３）の始点側をＭＣｉ（ｉ＝０）とし、終点側をＭＣｉ（ｉ＝ｎ）とし、変形領域の境界線上の接線方向ベクトルを用いて、又は、場合によってはｎ階の微分量の連続性を保持しながら、移動先を示す移動先通過線群ＭＣｉ（７１）を、例えば移動先通過線群ＭＣｉ（７１）とを原曲面での接続情報を保持して補間するスプライン関数Ｑｊ（ｊ＝０，ｎ−１）を用いて曲線化するものとする。
【００２９】
【数１】

【００３０】
この補間線について、図８（Ａ）から図８（Ｃ）までを参照して説明する。図８（Ａ）は、通過線群ＳＣｉ（７２）が全て原曲面Ｓ１の内側に存在する場合の補間線群ＣＶｉ（８３）の例を示す。この図は、平面的な原曲面Ｓ１を想定し、原曲面Ｓ１の内側の部分に存在する通過線群ＳＣｉ（７２）とこれを包含する変形領域５２を設定し、通過線群ＳＣｉ（７２）と対応する移動先の移動先通過線群ＭＣｉ（７１）を、変形領域５２の境界線上の接線方向ベクトル８１と移動先通過線群ＭＣｉ（７１）の端点における接線ベクトル８２とを反映した形で補間する補間線ＣＶｉ（８３）を生成した例である。
【００３１】
図８の（Ｂ）は、通過線群ＳＣｉ（７２）の中に原曲面Ｓ１の境界線又は四隅の位置に存在する部分がある場合の補間線群ＣＶｉ（８３）の例を示す。この図においては、平面的な原曲面Ｓ１を想定し、原曲面Ｓ１の境界線又は四隅の位置に存在する通過線群ＳＣｉ（７２）とこれを包含する変形領域ＡＲＥＡ（５２）を設定し、通過線群ＳＣｉ（７２）と対応する移動先を示す移動先通過線群ＭＣｉ（７１）を変形領域の境界線上の接線方向ベクトル８１と通過線群ＳＣｉ（７２）の端点における接線ベクトル８２を反映した形で補間する補間線群ＣＶｉ（８３）を生成した例である。
【００３２】
図８の（Ｃ）は、通過線群ＳＣｉ（７２）又は通過点群ＳＰｉの中に原曲面Ｓ１の境界線又は四隅の位置に存在するものがある場合の補間線群ＣＶｉ（８３）の例を示す。この図は、平面的な原曲面Ｓ１を想定し、原曲面Ｓ１の境界線又は四隅の位置の部分に存在する通過線群ＳＣｉ（７２）および通過点群ＳＰｉと、これを包含する変形領域５２を設定し、通過線群ＳＣｉ（７２）及び通過点群ＳＰｉと対応する移動先を示す移動先通過線群ＭＣｉ（７１）及び通過点群ＭＰｉを、変形領域の境界線上の接線方向ベクトル８１と通過線群ＳＣｉ（７２）の端点における接線ベクトル８２とを反映した形で補間した補間線群ＣＶｉ（８３）を生成した例である。このように、変形領域ＡＲＥＡ５２と、通過線群ＳＣｉ（７２）との位置関係により、異なる補間曲線を生成できる。
【００３３】
図９に示すように、上記補間線群ＣＶｉ（８３）を、全ての移動先を示す移動先通過線群ＭＣｉ（７１）に対して、Ｕ方向、Ｖ方向それぞれに対して生成する（ステップ２０６）。ステップ２０６で生成した補間線群ＣＶｉ（８３）と原曲面Ｓ１の変形領域外の領域（５５）を原曲面での接続情報を保持するような形で内挿された補間面Ｓ２（９１）の生成を行う。
【００３４】
この際、補間面Ｓ２（９１）を生成する手段としては、補間線群ＣＶｉ（８３）により格子状に構成される四辺形面素（パッチ）の集合を、Ｕ方向側及びＶ方向側それぞれを変形領域（５２）の外側の部分と境界線上の接線方向ベクトル、場合によってはｎ階の微分量を保持しながら、原曲面での接続情報を保持して補間するスプライン関数Ｂｊｋ（ｊ＝０，ｎ−１：ｋ＝０，ｍ−１）を用いることで、補間するものとする。
【００３５】
【数２】

【００３６】
このときに、補間線群ＣＶｉ（８３）と原曲面Ｓ１の変形領域５２外の部分とは、形状が変形しないように補間する（ステップ２０７）。
ステップ２０７において作成した補間面Ｓ２の形状を、表示制御部１０３を通して表示装置１０４に表示する（ステップ２０８）。補間面Ｓ２に対する確認手段をオベレータ（ユーザ）が選択する。確認の問い合わせは、表示装置１０４又はプリンタ１０７等を通してオペレータに対して行われ、これに対して、オペレータは、キーボード１０５又はマウス１０６などより選択結果を指示する（ステップ２０９）。
【００３７】
ステップ２０９において指示された確認手段を用いた補間面Ｓ２（９１）の確認データを、表示装置１０４又はプリンタ１０７に出力する。図１０に示すような補間面Ｓ２（９１）の等高線データ（１００１）の表示によりＳ２（９１）の全体的な盛り上がりとしわ部分（１００２）を把握したり、図１１に示すような曲率半径線（１１０１）の表示によりＳ２（９１）の曲率の反転位置（１１０２）を把握したり、図１２に示すような法線（１２０１）の表示によりＳ２（９１）の全体的なうねり具合を把握したり、図１３に示すような変形による原曲面Ｓ１との差分量（１３０１）の表示により原曲面Ｓ１と比べた時の補間曲面Ｓ２（９１）の膨らみの状態を把握したりすることにより確認が行われる（ステップ２１０）。
【００３８】
ステップ２１０の出力結果に対するオペレータの判定を、表示装置１０４又はプリンタ１０７等を通して問い合わせる。この際、オペレータが、変形された補間面Ｓ２に対して満足できないと感じた場合は、キーボード１０５又はマウス１０６を用いて、図２のステップ２０３からステップ２１０までの処理を再度実行するための命令を発することにより、曲面変形処理を繰り返すことができる。繰り返し処理により補間面Ｓ２を目的の形状に近づけていき、ユーザが補間面Ｓ２に対して満足するまでこの処理を繰り返す（ステップ２１１）。
【００３９】
ステップ２１１の判定においてユーザの満足が得られた場合に、生成された補間面Ｓ２の形状データをデータメモリ部に設定し、このデータを、表示制御部１０３を通して表示装置１０４に表示する（ステップ２１２）。表示装置１０４及びデータメモリ部からワーク的に作成したデータを消去した後、処理を終了する。上記の処理により、オペレータが変形前の曲面を変形された状態を確認しながら、所望の形状をインターラクティブに作成していくことが出来るという利点がある。
【００４０】
以上のように、本実施の形態による曲面作成技術によれば、移動を加えたい対象である原曲面を選択し、この原曲面上に少なくとも１つの通過曲線又は少なくとも１つの通過範囲又は、これらと少なくとも１つの通過点との組み合わせの中から選択される任意の第１図形群を指定し、この第１図形群を囲む変形前の曲面の一部の領域（変形領域）を指定し、上記第１図形群と対応する、移動させた後の少なくとも１つの通過曲線又は少なくとも１つの通過範囲又は、これらと少なくとも１つの通過点との組み合わせの中から選択される第２図形群を指定し、この移動先の第２図形群と原曲面上の変形領域外の領域（５５）とを原曲面での接続情報を保持して結ぶ補間曲線群による予備変形データを発生させる。この曲線群と変形領域外の領域とを原曲面での接続情報を保持して補間した曲面を作成することにより、曲面の変形処理をリアルタイムで実現できる。この際、予め通過曲線又は通過曲面等を与えておくため、これらを点群として与えた場合に比べて図形処理が簡単になるという利点がある。また、点群による処理を行う場合に生じていた点と点との間に存在する空白に起因するうねりを少なくすることができ、スムーズかつ精度の高い曲面を作成することができる。さらに、作成した曲面の評価機能を用いて変形操作を繰り返し実行することにより、曲面をより目的にあった形状に変形していくことが容易にできるという利点がある。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、曲面の変形処理を簡単にすることができ、かつ、スムーズな曲面を作成することができる。さらに作成した曲面の評価機能を利用すれば、変形操作を繰り返すことにより、曲面をより目的に沿った形状に変形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による曲面作成装置の構成例を示すフロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態による曲面作成手順の流れを示すフローチャート図である。
【図３】本発明の一実施の形態による曲面作成技術に用いられるパラメトリック曲面の例である。
【図４】本発明の一実施の形態による曲面作成方法における原曲面の形状データとその属性データ及びシンボルの表示例である。
【図５】本発明の一実施の形態による曲面作成方法における変形領域の定義例を示す図であり、図５（Ａ）は、対角の２つの頂点に基づいて矩形の領域を画定する方法の例を示す図であり、図５（Ｂ）は、複数の任意の点を結ぶことにより領域を画定する方法を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態による曲面作成方法における曲面上の通過線群と変形領域との関係例を示す図であり、図６（Ａ）は、通過線群が変形領域であってそれを画定する境界線に含まれない例であり、図６（Ｂ）は、通過線群の一部が変形領域を画定する境界線上にある場合の例であり、図６（Ｃ）は、通過線群の一部が矩形の変形領域の頂点上になる場合の例である。
【図７】本発明の一実施の形態による曲面作成方法における原曲面上の曲線ＳＣｉ（７２）と、その移動先をデータ群ＭＣｉ（７１）として指示した様子を示す三次元座標曲線の表示例である。
【図８】本発明の一実施の形態による曲面作成方法において、移動後の通過線列と原曲面の変形領域外の領域とを原曲面での接続情報を保持して結ぶ例である。補間線に関する図であり、図８（Ａ）は、通過線群ＳＣｉ（７２）が全て原曲面Ｓ１の内側に存在する場合の補間線群ＣＶｉ（８３）の例を示す図であり、図８の（Ｂ）は、通過線群ＳＣｉ（７２）の中に原曲面Ｓ１の境界線又は四隅の位置に存在する部分がある場合の補間線群ＣＶｉ（８３）の例を示す図であり、図８の（Ｃ）は、通過線群ＳＣｉ（７２）又は通過点群ＳＰｉの中に原曲面Ｓ１の境界線又は四隅の位置に存在するものがある場合の補間線群ＣＶｉ（８３）の例を示す図である。
【図９】本発明の一実施の形態による曲面作成方法における原曲面データ及び変形後の曲面データの表示例を示す図である。
【図１０】本発明の一実施の形態による曲面作成方法における変形後の曲面に対する等高線の表示例を示す図である。
【図１１】本発明の一実施の形態による曲面作成方法における変形後の曲面に対する曲率分布の表示例を示す図である。
【図１２】本発明の一実施の形態による曲面作成方法における変形後の曲面に対する法線の表示例を示す図である。
【図１３】本発明の一実施の形態による曲面作成方法における変形後の曲面に対する差分値の表示例を示す図である。
【図１４】本発明の一実施の形態による曲面作成方法における曲面の接続情報の例を示す図である。
【符号の説明】
１００…処理装置、１０１…曲面作成部、１０３…表示制御部、１０４…表示装置、１０５…キーボード、１０６…マウス、１０７…プリンタ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for creating a curved surface using a computer. In particular, the present invention relates to a technique for locally deforming a curved surface constituting a basic shape into a curved surface suitable for a purpose.
[0002]
[Prior art]
In the field of conventional CAGD and the like, as a technique for forming a three-dimensional curved surface into a shape suitable for the purpose, basic curved surface data such as a sphere and a cone are prepared in advance at a position suitable for the purpose, and these are prepared. Generally, new curved surface data is generated by combining data as needed.
[0003]
In addition, there is a method in which a designated surface, an action point and a deformation area with respect to the designated surface are designated, and the surface is locally deformed by multiplying a vector field function representing a relative deformation rate by a deformation amount (for example, Patent Document 1). There is also a method of locally deforming an aspect by designating a deformation area in a designated curved surface and designating a moving point sequence (for example, see Patent Document 2).
[0004]
[Patent Document 1]
Tokuhei 7-120437
[Patent Document 2]
JP-A-11-15994
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
According to the above technique, it is considered that a satisfactory curved surface can be created as long as a shape having a practical mechanical appearance is expressed. However, for example, when creating a curved surface that expresses a visually smooth object such as a human hand, in order to create a curved surface that maintains smooth continuity as a whole, a basic element such as a conventional one is used. The combination of the curved surface data results in an unnatural connection.
[0006]
Further, as described in Patent Literature 1, when a means for multiplying a vector field function representing a relative deformation rate by a deformation amount is used, not only cannot the deformation of the boundary portion of the designated curved surface be performed, but also the deformation area It is not possible to maintain the connection on the original curved surface with the outside area. Further, even when a curved surface is created using the technique described in Patent Document 2, a shape suitable for the purpose cannot be obtained.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a shape creation system such as a CAGD that creates a curved surface that entirely retains a connection state of an original curved surface, and further facilitates a curved surface deformation operation.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
If the shape of the movement destination is given only by a sequence of points, interpolation information between the sequence of points cannot be specified, so that a curved surface holding the connection information of the original curved surface as a whole cannot be created.
Therefore, an arbitrary first graphic group selected from at least one pass curve or at least one pass range or a combination of these with at least one pass point is designated on the original curved surface, and the first graphic group is designated. Is specified, a second group of graphics corresponding to the first group of graphics is set, and the second group of figures is set in a state where the connection information on the original curved surface before the deformation at the boundary of the first area is held. An interpolated curve group connecting the two graphic groups and an area outside the deformation area of the original curved surface is generated, and a deformed curved surface is created based on the interpolated curve group and the second graphic group.
[0009]
By specifying the first graphic group as a graphic including a curve or a curved surface, the setting processing and the interpolation processing of the second graphic group are simplified as compared with the case where a graphic is specified by a point group. In addition, by specifying a figure including a curve or a curved surface, the constraint is strengthened as compared with the case of a point cloud, and the shape is easily deformed to a desired shape during the interpolation processing. Further, by performing the interpolation while maintaining the connection information of the original curved surface before the deformation at the boundary of the deformation region, a smooth deformation becomes possible.
[0010]
Further, when at least a part of the first graphic group on the original curved surface exists on a boundary of the deformation area, the passing point existing on at least the boundary of the second graphic group. It is preferable that the interpolation curve is generated in a state where the connection information on the original curved surface is not maintained in the second graphic group of the movement destination designated corresponding to the above.
[0011]
Accordingly, in the operation of deforming the curved surface shape, the operator is not limited to the deformation region of the curved surface, and is not conscious of the connection information on the original curved surface of the region outside the deformation region and the connection portion in the deformation region. The shape of the curved surface can be deformed while dynamically and visually grasping the state of the curved surface due to. For example, a different interpolation process can be performed only by changing the positional relationship between the first graphic group and the deformation area.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a curved surface creation technique according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a curved surface creation device according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the curved surface creating apparatus according to the present embodiment includes a processing device 100, a display device 104, a keyboard 105 and a mouse 106, and a printer 107. The processing device 100 includes a display control unit 103, a curved surface creating unit 101, a curved surface data storage unit 110 for storing curved surface data, an input control unit 108, and an output control unit 109. The display device 104 is connected to the processing device 100 and displays a curved surface shape and the like. The keyboard 105 is a device that is connected to the processing device 100 and inputs numerical data such as coordinate values representing coordinate positions in a three-dimensional space. The mouse 106 is connected to the processing device 100 and indicates a point on a curved surface displayed on the display device 104, a symbol to be displayed, and the like. The printer 107 is connected to the processing device 100 and outputs, for example, a curved hard copy or the like displayed on the display device 104.
[0013]
The curved surface creating unit 101 acquires the curved surface data in the curved surface data storage unit 110, and displays the acquired curved surface data on the display device 104 via the display control unit 103 in the form of a curved surface shape. Using the keyboard 105 or the mouse 106, when a point, curve, or surface on the original curved surface and a point, curve, or surface at the movement destination are designated via the input control unit 108, the point or curve at the movement destination is designated. Data of a deformed curved surface that passes through the curved surface is created and displayed on the display device 104.
[0014]
The completed curved surface on the display device 104 can be output to the printer 107 via the output control unit 109. The curved surface creation unit 101 has a function of actually loading a program stored in a main storage device (a hard disk or the like, not shown) of the processing device 100 on a memory and executing the program.
[0015]
When the input control unit 108 issues a command related to a predetermined operation for creating a surface to the surface creating unit 101, the surface creating unit 101 acquires necessary surface data from the surface data storage unit 110 according to the operation instruction. . In order to display the acquired curved surface data on the display device 104, the display control unit 103 receives the curved surface data created by the curved surface creating unit 101, and outputs the data to the display device 104 in a form that can be displayed on the display device 104.
[0016]
FIG. 2 is a flowchart illustrating the flow of the process of the curved surface creating unit 101. The flow of processing in the curved surface creation unit 101 will be described with reference to FIG. 1 and FIGS. When a predetermined command for instructing execution of “creation of a surface” is input to the surface creation unit 101 via the input control unit 108 using the keyboard 105 or the mouse 106, the surface creation unit 101 Then, the shape data of the original curved surface group stored in the curved surface data storage unit 110 is displayed on the display device 104 as graphic information (step 201).
[0017]
In this example, the original surface data is designed as a surface S (U, V) in a parametric expression as shown in FIG. Here, the surface S (U, V) in the parametric expression includes a figure (curved surface) such as a plane, a cone, a sphere, etc., which can be expressed in a secondary analytical manner. The surface S (U, V) in the parametric expression is configured by a set of quadrilateral surface elements (patches) generated by three-dimensional space coordinate points, three-dimensional space vectors, and the like, arranged in a grid. These are tentatively called the U direction and the V direction, and the position on the curved surface represented by these is defined as a parameter coordinate position Pp (u, v). The curve on the curved surface is called a parameter coordinate curve PC (u, v), and the range on the curved surface is called a parameter coordinate range PA (u, v). At this time, the parameter coordinate position can be converted into a three-dimensional space coordinate position EP (x, y, z) by using a conversion function RP from the parameter coordinate position to the three-dimensional space coordinate position as in the following equation.
EP (x, y, z) = RP (PP (u, v))
[0018]
The parameter coordinate curve can be converted into a three-dimensional space curve EC (x, y, z) by using a conversion function RC from the parameter coordinate position to the three-dimensional space coordinate position as in the following equation.
EC (x, y, z) = RC (PC (u, v))
[0019]
The parameter coordinate range can be converted into a three-dimensional space curve EA (x, y, z) by using a conversion function RA from the parameter coordinate position to a three-dimensional space surface as in the following equation.
EA (x, y, z) = RA (PA (u, v))
[0020]
As described above, the parameter coordinates and the three-dimensional coordinates have a one-to-one correspondence. The use of parameter coordinates makes it possible to designate a three-dimensional figure as if it were a two-dimensional figure, thereby simplifying figure processing.
[0021]
The read original surface data group is displayed on the display device 104 through the display control unit 103. The displayed shape can be designated by the mouse 106 or the like. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a shape figure of the original curved surface group displayed on the display device 104. At this time, as shown in FIG. 4 (also refer to FIG. 1), in the display device 104, not only the shape data 41 of the original curved surface that can be designated by the mouse 106 or the like, but also the sequential curved surface number of each original curved surface Attribute data of a curved surface such as (1) or (2) or a vertex position (symbol) 43 of the four sides of the patch or a position where the patch is divided in a grid form from the mouse (display position data input unit) 106 It is also possible to display a symbol or the like that can be instructed. Thus, the operator can visually recognize and select the curved surface to be subjected to the deformation processing.
[0022]
The operator can select the original surface 41 or input a coordinate position on the original surface by designating any one of the surface number 42, the symbol 43, and the shape data of the original surface 41 via the mouse 106. . When the original surface S1 (51) (see FIG. 7) to be transformed is selected from the displayed original surface data group using the keyboard 105 or the mouse 106, the surface creating unit 101 selects the original surface S1 (51). The identifier such as the curved surface number 42 of the original curved surface data S1 is stored in a data memory unit (not shown) in the apparatus to be used when the curved surface creating unit 101 executes the curved surface creating process (step 202).
[0023]
Next, as shown in FIG. 7, a figure on the curved surface to be moved, for example, a passing line group SCi (72), which is a group of three-dimensional space coordinate curve data, is selected from the selected original surface data S1 (51) using a mouse. When the selection is made via the keyboard 106 or the keyboard 105, the passing line group SCi (72) can be visually recognized as a parameter coordinate curve on a curved surface to which the movement processing is to be applied. In the range where deformation on the original curved surface is possible, the “passing line” refers to an element existing as a “line (including a straight line, an arc, and a curve)” on the original curved surface. An element that exists as a “point” on a curved surface is referred to, and a “passing range” indicates an element that exists as an “range (having an area; including a rectangular area, a polygonal area, etc.)” on the original curved surface. As a method of designating the passing line group SCi (72), a method of directly designating a symbol or the like displayed on the display device 104 in step 202 using the mouse 106 or designating a parameter coordinate position of a curved surface from the keyboard 105 by a numerical value. Can be used. At this time, the selectable passing line group SCi (72) on the curved surface can arbitrarily designate not only the boundary portion of the patch but also all the portions within the curved surface using the keyboard 105 or the mouse 106. It is possible (step 203). In the case of FIG. 7, it means that a curve is specified as a target to which the moving process is to be added. All combinations of curves, curved surfaces, and points can be specified, and a plurality of combinations can be made.
[0024]
In the original curved surface S1 (51) selected in step 202, the deformation area AREA (52) including the passing line group SCi (72) on the selected curved surface is moved to the keyboard 105 or the mouse 106 similarly to the passing line group SCi (72). , The boundary C (t) of the designated deformation area AREA (52) is set in the memory as graphic data represented by one or more parameter coordinate positions (step 204). FIG. 5 shows an example of the boundary line C (t) 54 that defines the deformation area AREA (52). Reference numeral 51 denotes an original curved surface S1, and reference numeral 52 denotes a deformation area AREA defined by a boundary line C (t). Reference numeral 53 is a point defining the deformation area 52. The boundary line C (t) (54) of the set deformation area AREA can be represented by a parameter coordinate curve of the original curved surface S1 (51). An area (55) outside the set deformation area indicates an area outside the boundary C (t) (54) and is not to be deformed, and no deformation processing is performed on this area. 5A is an example of a rectangular range in which the deformation area 51 is defined by two

diagonal points

53, 53. FIG. 5B is a polygon or polygon represented by a plurality of points 53. An example in which an area interpolated by a free curve is set as a deformation area will be described. Thus, the deformation area AREA 52 is defined based on the point 53. That is, the deformation area AREA 52 is defined by indicating a point 53 that is a vertex of the polygon. Alternatively, a free closed curve may be drawn on the original curved surface 51 via the mouse 106, and the closed curve may be defined by a polygon connected thereto.
[0025]
FIGS. 6A to 6C show various forms of the relationship between the deformation area 52 and the passing line group SCi (72) on the selected curved surface. At this time, the passing line group SCi (72) on the selected curved surface can be regarded as the parameter coordinate position of the original curved surface S1. FIG. 6A is an example in which a deformation region 52 that can be taken when all the passing line groups SCi (72) are inside the original curved surface S1 is defined, and FIG. 6B is a diagram showing the passing line group SCi (72). Is an example in which a deformation area 52 which can be taken when the designated object is present is defined on the curved surface boundary excluding the four corners of the original curved surface S1 (51), and FIG. 6 (C) shows the passing line group SCi. This is an example in which four corners of the original curved surface S1 are defined in (72), and a deformation region 52 that can be taken when the designated object is present is defined. Depending on the curved surface deformation area set by the operator, any one of the forms shown in FIGS. 6A to 6C can be used (step 204).
[0026]
As shown in FIG. 7, for the passing line point group SCi (72) on the curved surface selected above, a destination indicating a destination corresponding to each of the passing lines constituting the passing line group SCi (72). A passing line group MCi (71) is set. FIG. 7 is a diagram showing a state where the destination passage line group MCi (71) of the destination is instructed. As shown in FIG. 7 (also refer to FIG. 1), the destination passing line group MCi (71) is a three-dimensional space coordinate curve data group previously displayed on the display device 104 using the mouse 106. What is necessary is just to select the display data such as the preceding passing line group MCi (71). In this case, the setting can be performed by visually giving a direct instruction. Alternatively, data of MCi (x, y, z) (71) is directly input from the keyboard 105, or a difference value Vi (x) including a vector amount for the destination passing line group SCi (72) on the selected curved surface. , Y, z), the destination passing line group MCi (71) can be set from the following equation (step 205).
MCi = SCi + Vi (x, y, z)
[0027]
As shown in FIGS. 8 (A) to 8 (C), for the passing line group SCi (72) on the curved surface selected in the above step, the destination passing line group MCi (71) indicating the destination is shown. ) And an interpolation line group CVi (83) that connects the portion of the original curved surface S1 outside the deformation area (52) while retaining the connection information before the deformation on the original curved surface is generated as preliminary deformation data of the deformation area 52. At this time, one of the states shown in FIG. 14 is assumed as an example of the connection information. FIG. 14A shows a state where the contact point 1401 is connected, which means that the boundary part of the deformation area (52) and the boundary part of the area (55) outside the deformation area are the same at the contact point 1401. Only the conditions are met. FIG. 14B shows a state in which the tangent information 1402 is continuous at the contact point 1401. This is because the boundary between the deformation area (52) and the boundary outside the deformation area (55) is the contact point 1401. 14C satisfies the condition that not only the same position but also each tangent information 1402 has the same vector direction. FIG. 14C shows a state where the curvature information 1403 is continuous at the contact position 1401. This not only means that the boundary portion of the deformation region (52) and the boundary portion of the region (55) outside the deformation region are at the same contact point 1401, but also that each tangent information 1402 has the same vector direction. , The curvature information 1403 has the same vector direction and the same vector amount.
[0028]
Also, at this time, the interpolation line group CVi (83) sets a point on the boundary of the deformation area (52) to MCi (i = 0) on the start point side of the interpolation line group CVi (83) and MCi (i) on the end point side. = N), and using the tangent direction vector on the boundary line of the deformation area, or in some cases, while maintaining the continuity of the n-th order differential quantity, the destination passing line group MCi (71) indicating the destination is For example, it is assumed that the destination passing line group MCi (71) is curved using a spline function Qj (j = 0, n-1) for interpolating while holding connection information on the original curved surface.
[0029]
(Equation 1)

[0030]
This interpolation line will be described with reference to FIGS. 8A to 8C. FIG. 8A shows an example of the interpolation line group CVi (83) in the case where all the passing line groups SCi (72) exist inside the original curved surface S1. In this figure, assuming a planar original curved surface S1, a passing line group SCi (72) existing inside the original curved surface S1 and a deformation area 52 including the same are set, and the passing line group SCi (72) is set. And the tangent direction vector 81 on the boundary of the deformation area 52 and the tangent vector 82 at the end point of the destination pass line group MCi (71). This is an example in which an interpolation line CVi (83) for interpolation is generated.
[0031]
FIG. 8B shows an example of the interpolation line group CVi (83) in the case where there is a portion existing at the position of the boundary line or the four corners of the original curved surface S1 in the passing line group SCi (72). In this drawing, assuming a planar original curved surface S1, a set of passing lines SCi (72) existing at the boundaries or four corners of the original curved surface S1 and a deformation area AREA (52) including the same are set. The destination passing line group MCi (71) indicating the destination corresponding to the passing line group SCi (72) reflects the tangent direction vector 81 on the boundary of the deformation area and the tangent vector 82 at the end point of the passing line group SCi (72). This is an example in which an interpolation line group CVi (83) to be interpolated in the above-described manner is generated.
[0032]
FIG. 8C shows an example of the interpolation line group CVi (83) in the case where there is a passing line group SCi (72) or a passing point group SPi at the boundary or four corners of the original curved surface S1. Is shown. In this figure, assuming a planar original curved surface S1, a passing line group SCi (72) and a passing point group SPi existing at the boundary or four corners of the original curved surface S1, and a deformation region 52 including the same. Is set, and the destination passing line group MCi (71) and the passing point group MPi indicating the destination corresponding to the passing line group SCi (72) and the passing point group SPi are defined as the tangential direction vector 81 on the boundary line of the deformation area. This is an example in which an interpolated line group CVi (83) interpolated in a manner reflecting the tangent vector 82 at the end point of the passing line group SCi (72) is generated. Thus, different interpolation curves can be generated depending on the positional relationship between the deformation area AREA 52 and the passing line group SCi (72).
[0033]
As shown in FIG. 9, the interpolation line group CVi (83) is generated for each of the U and V directions with respect to the destination passing line group MCi (71) indicating all the destinations (step 206). ). The interpolation line group CVi (83) generated in step 206 and the area (55) outside the deformation area of the original curved surface S1 are obtained by interpolating the interpolation surface S2 (91) in such a manner as to retain the connection information on the original curved surface. Generate.
[0034]
At this time, as a means for generating the interpolation plane S2 (91), a set of quadrilateral surface elements (patches) formed in a lattice by the interpolation line group CVi (83) is A spline function Bjk (j = 0, j) that holds and interpolates the connection information on the original curved surface while holding the tangential direction vector on the boundary line and the portion outside the deformation region (52), and in some cases, the n-th order differential amount n-1: k = 0, m-1) to perform interpolation.
[0035]
(Equation 2)

[0036]
At this time, the interpolation line group CVi (83) and the portion of the original curved surface S1 outside the deformation region 52 are interpolated so that the shape is not deformed (step 207).
The shape of the interpolation plane S2 created in step 207 is displayed on the display device 104 through the display control unit 103 (step 208). The observer (user) selects a confirmation means for the interpolation plane S2. The confirmation inquiry is made to the operator through the display device 104 or the printer 107, and the operator instructs the selection result from the keyboard 105 or the mouse 106 (step 209).
[0037]
The confirmation data of the interpolation plane S2 (91) using the confirmation means designated in step 209 is output to the display device 104 or the printer 107. Displaying the contour line data (1001) of the interpolation plane S2 (91) as shown in FIG. 10 allows the user to grasp the overall swelling and wrinkle portion (1002) of S2 (91), or to use the curvature radius line as shown in FIG. The display of (1101) indicates the reversal position (1102) of the curvature of S2 (91), and the display of the normal (1201) as shown in FIG. 12 indicates the overall undulation of S2 (91). It is confirmed by grasping the state of the bulge of the interpolated curved surface S2 (91) when compared with the original curved surface S1 by displaying the difference amount (1301) from the original curved surface S1 due to the deformation as shown in FIG. (Step 210).
[0038]
The operator makes an inquiry about the output result of step 210 through the display device 104 or the printer 107 or the like. At this time, if the operator feels unsatisfied with the modified interpolation plane S2, a command for executing the processing from step 203 to step 210 in FIG. 2 again using the keyboard 105 or the mouse 106. Is issued, the curved surface deformation processing can be repeated. The repetition process brings the interpolation surface S2 closer to the target shape, and repeats this process until the user is satisfied with the interpolation surface S2 (step 211).
[0039]
If the user is satisfied in the determination of step 211, the generated shape data of the interpolation plane S2 is set in the data memory unit, and this data is displayed on the display device 104 through the display control unit 103 (step 212). ). After erasing the work-generated data from the display device 104 and the data memory unit, the process ends. The above processing has the advantage that the operator can interactively create a desired shape while checking the state of the curved surface before deformation.
[0040]
As described above, according to the curved surface creation technique according to the present embodiment, an original curved surface to be moved is selected, and at least one pass curve or at least one pass range or these are selected on the original curved surface. An arbitrary first graphic group selected from a combination with at least one passing point is designated, and a partial area (deformation area) of the curved surface before the deformation surrounding the first graphic group is designated. A second graphic group corresponding to one graphic group and selected from at least one pass curve or at least one pass range after moving or a combination of these with at least one pass point is designated. Preliminary deformation data is generated by an interpolation curve group that connects the second graphic group of the movement destination and the area (55) outside the deformation area on the original curved surface while holding the connection information on the original curved surface. By creating a curved surface by interpolating the curve group and the region outside the deformation region while retaining the connection information on the original curved surface, the deformation process of the curved surface can be realized in real time. At this time, since a passing curve or a passing curved surface or the like is given in advance, there is an advantage that graphic processing is simplified as compared with a case where these are given as a point group. In addition, it is possible to reduce the undulation caused by the blank existing between the points, which has occurred when performing the processing using the point group, and to create a smooth and highly accurate curved surface. Furthermore, there is an advantage that the curved surface can be easily deformed into a more desired shape by repeatedly executing the deformation operation using the created curved surface evaluation function.
[0041]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the deformation | transformation process of a curved surface can be simplified and a smooth curved surface can be created. Further, if the created curved surface evaluation function is used, the curved surface can be deformed into a shape more suited to the purpose by repeating the deformation operation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a curved surface creation device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a flow of a curved surface creation procedure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an example of a parametric surface used in a surface creation technique according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a display example of shape data of an original curved surface, its attribute data, and symbols in the curved surface creating method according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing an example of defining a deformed area in the curved surface creation method according to one embodiment of the present invention. FIG. 5A shows a method of defining a rectangular area based on two diagonal vertices. FIG. 5B is a diagram showing a method of defining an area by connecting a plurality of arbitrary points.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a relationship between a group of passing lines on a curved surface and a deformation region in the method for creating a surface according to an embodiment of the present invention. FIG. FIG. 6B is an example in which a part of the passing line group is on the boundary line that defines the deformation area, and FIG. This is an example of a case where a part of a group of passing lines is on a vertex of a rectangular deformation area.
FIG. 7 is a display example of a curve SCi (72) on an original curved surface and a three-dimensional coordinate curve showing a state where the destination is designated as a data group MCi (71) in the curved surface creating method according to one embodiment of the present invention; It is.
FIG. 8 is an example of connecting a passing line sequence after movement and an area outside the deformation area of the original curved surface while retaining connection information on the original curved surface in the method for creating a curved surface according to one embodiment of the present invention. FIG. 8A is a diagram related to interpolation lines, and FIG. 8A is a diagram illustrating an example of an interpolation line group CVi (83) when all the passing line groups SCi (72) exist inside the original curved surface S1. (B) is a diagram showing an example of an interpolation line group CVi (83) in a case where there is a portion existing at the boundary line or the four corners of the original curved surface S1 in the passing line group SCi (72). (C) of FIG. 8 shows an example of the interpolation line group CVi (83) in the case where some of the passing line group SCi (72) or the passing point group SPi exists at the boundary line or the four corner positions of the original curved surface S1. FIG.
FIG. 9 is a diagram showing a display example of original curved surface data and deformed curved surface data in the curved surface creating method according to one embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a display example of contour lines for a curved surface after deformation in the curved surface creation method according to one embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram illustrating a display example of a curvature distribution for a curved surface after deformation in the curved surface creation method according to one embodiment of the present invention;
FIG. 12 is a diagram illustrating a display example of a normal to a curved surface after deformation in the curved surface creation method according to one embodiment of the present invention;
FIG. 13 is a diagram showing a display example of a difference value with respect to a curved surface after deformation in the curved surface creation method according to one embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of curved surface connection information in the curved surface creation method according to one embodiment of the present invention;
[Explanation of symbols]
100: processing device, 101: curved surface creation unit, 103: display control unit, 104: display device, 105: keyboard, 106: mouse, 107: printer.

Claims

A surface creation method for creating a surface deformed from an original surface,
Selecting an original surface to be transformed;
Specifying at least one pass curve or at least one pass range on the original curved surface, or an arbitrary first graphic group selected from a combination of these and at least one pass point;
Specifying a deformation area including the first group of graphics;
Setting a destination second graphic group corresponding to the first graphic group;
An interpolation curve group that connects the second graphic group and a region of the original curved surface outside the deformation region while generating connection information on the original curved surface before the deformation at the boundary of the deformation region is generated. Creating a deformed surface based on the group and the second figure group.

The steps of claim 1,
Displaying the shape of the deformed curved surface;
And a step of evaluating the change in shape of the deformed curved surface is sequentially repeated.

When at least a part of the first graphic group on the original curved surface exists on the boundary of the deformation area, the first graphic group present on at least the boundary of the second graphic group 3. The curved surface according to claim 1, further comprising: generating an interpolation curve in a state where the connection information on the original curved surface is not maintained in the second graphic group of the movement destination designated corresponding to (b). How to make.

A program for causing a computer to execute the steps according to any one of claims 1 to 3.

An input unit, a curved surface data storage unit that stores the surface data, a curved surface creating apparatus that creates a curved surface deformed from the original curved surface,
Further, based on input control from the input unit and storage data stored in the surface data storage unit, an original surface to be deformed is selected, and at least one passing curve or at least one One first figure group selected from one pass range or a combination of these and at least one pass point, a deformation area including the first figure group is designated, and the first figure group corresponds to the first figure group. According to the setting of the second figure group after the movement, the second figure group and the original curved surface outside the deformation area of the original curved surface are held in a state in which the connection information on the original curved surface before the transformation at the boundary of the modified region is held. A curved surface creating apparatus, comprising: a curved surface creating unit that creates an interpolated curve group connecting regions and creates a deformed surface based on the interpolated curve group and the second graphic group.