JP2010525474A - 展開できない表面を持つ３次元オブジェクトのプレカット又は型紙をモデル化し、オブジェクト上に２次元モチーフの移すことを補助する方法と装置 - Google Patents

Abstract

本発明の装置と方法は、３次元オブジェクトのモデル化（305）及び２次元モチーフの前記３次元オブジェクトの前記モデル化への投影に基づいて２次元モチーフを、展開できない面を持つ３次元オブジェクトの上に移すことを対象とする。第１段階では３次元オブジェクトのモデル化の一部分を複数の展開可能面でモデル化する（310）。第２段階では、２次元モチーフの投影を複数の展開可能面に移す。前記展開可能面は３次元オブジェクト上に位置づけされるように構成される。
【選択図】図３

Description

本発明は３次元オブジェクトの装飾に関する。特に展開できない表面を持つ３次元オブジェクトのプレカットされたもの又は型紙をモデル化し、これらオブジェクト状に２次元モチーフを移すことを補助する方法と装置に関する。

２次元画像を３次元オブジェクトへ投影する技術は、物体装飾の目的で多くの産業界でよく使われている。この問題の複雑さは３次元オブジェクトの性質及び投影面の性質により変わる。従って、２次元画像を小さい物体のある連続面へ投影すること、例えば、缶の外面への投影は特に問題にならないが、ロゴ、シンボル、名称を航空機の外面へ投影する場合には多くの問題が生じる。特に、投影面の複雑な形状、再生画像とオリジナル画像との間のスケールファクタ、及び、その上に、再生しなければならない２次元画像の一部分を描画したり、しなかったりする特定要素（例えば航空機の窓枠）の存在は問題を困難なものにする。

航空機の装飾は、航空会社の商業的イメージを持ち運ぶことを目的としており、名称、サイン、ロゴ（これらは完璧に表されねばならない）の塗装を含んでいる。航空会社のモデルを各航空機の個別の形状に適合させることは経験と経験的分析に基づいて行われている。この適合が有効であるかどうかは模型（下絵）作成に関係している。このプロセスは、特に費用と時間に関して問題が多い。

３次元オブジェクト上への２次元モチーフの投影が決定されたときには、現実のオブジェクトに、この投影を行う必要がある。これには複数のやり方がある。

ＥＰ特許EP0 593 340には、３次元オブジェクトの装飾のための方法と装置が開示されている。その方法は、装飾の輪郭により、装飾オブジェクトの３次元モデルを表示するものである。その方法によれば、例えば、装飾又は型紙の境界を示す接着性リボン又はプレカット装飾要素等を位置付けするための前記輪郭の、少なくとも複数の特徴点の位置を物体上で特定する。本発明は、特に、航空機の外面に、ロゴ、識別用サインを使って行う航空機の装飾に応用される。

ＥＰ特許ＥＰ0 593 340

図１は、円錐的投影の例を示す。これを使って、航空機の外面に２次元画像を再生することができる。航空機110の垂直尾翼の上へ投影点105から画像100を投影すると、航空機の外表面の変化部分への円錐的投影に関する問題が発生する。例えば、垂直尾翼と胴体との間の連結部分である。更に、このような方法の実施は容易ではない。

別の方法として、(複数)型紙を使うことができる。型紙の配置は航空機の(複数)目印（例えば、(複数)丸窓の位置）を使って行われる。しかし、航空機表面の複雑な形状のために、一般に、型紙は展開できない形状となる。つまり、これら型紙は平面となることができない。この理由で、製造とストックの重大な問題と高い設計費用が発生する。更に、一般的に、型紙は、適正に配置することが困難である。このために、特別な目印を使う必要がある。

従って、２次元モチーフを、複雑な表面形状の３次元オブジェクトの上に効率的に移す必要性がある。

本発明により、前記問題の少なくとも一つを解決することができる。

本発明は、３次元オブジェクトのモデル化に基づいて、展開できない面をもつ３次元オブジェクトの少なくとも１の部分に対するプレカット物又は型紙のモデル化方法を対象とする。この方法は、次のステップを有している。
−３次元オブジェクトの少なくとも一部分を複数の面に分割するステップ；及び
−前記複数の面の各面に対して、前記３次元オブジェクトの前記モデル化面を展開可能面により近似するステップ。

本発明によると、プレカット物又は型紙を、低コストで容易に作成することができる。本発明によると、プレカット物又は型紙のモデルを保存し、事後の使用及び/又は種々のモチーフの転写に使用することができる。

特定の実施例によると、本方法は、更に、少なくとも１の前記３次元オブジェクトの前記展開可能面(複数)と前記３次元オブジェクトのモデルとの間の少なくとも１の誤差を測定するステップを有する。前記３次元オブジェクトの前記少なくとも１の部分を複数の面に分割する、及び、前記３次元オブジェクトの前記モデル化面（複数）を前記展開可能面で近似化するステップ(複数)は、少なくとも測定誤差が所定値より大きい場合は、反復される。この実施例によると、３次元モデル上にプレカットと型紙の適合させる適合精度を制御することが可能である。

前記３次元オブジェクトの前記モデル化が前記３次元オブジェクトの近似的モデル化であると有利である。前記モデル化をするときには、展開可能面への３次元オブジェクトのモデル化により発生する誤差を考慮する。

特定の実施例によれば、３次元オブジェクトの前記モデルの前記部分面を１の展開可能面で近似するステップは、前記３次元オブジェクトの前記モデル上で第１と第２の参照曲線を決定するステップを含む。前記展開可能面は、前記第１と第２の参照曲線により決められる面である。

前記第１と第２の参照曲線の少なくとも１は、３次元オブジェクトのモデル化面と所定平面との交差により得られる。他の方法又は補足的な方法として、前記第１と第２の参照曲線の少なくとも１は、３次元オブジェクトの上に投影する２次元モチーフの特徴により決定される。前記第１と第２の参照曲線は平行である。

特定の実施例によれば、本方法は、更に、３次元オブジェクトの前記モデル化の少なくとも１の特徴点を前記展開可能面の１に移すステップを有している。精度高く、位置決めすることにより、現実の３次元オブジェクトの上に３次元モデルのモチーフを正確に再生することができる。特に複雑な面の領域において、そうである。

本発明は、また、３次元オブジェクトのモデル化、及び、前記３次元オブジェクトの前記モデル化の上への２次元モチーフの投影に基づいて、展開できない３次元オブジェクト上に２次元モチーフを移す手助けをする方法を対象とする。この方法は次のステップ(複数)を含むことを特徴としている。
−プレカット及び型紙のモデル化をし、３次元オブジェクトの前記モデル化の少なくとも一部分を、前記方法により複数の展開可能面によりモデル化するステップ；及び
−少なくとも１の前記展開可能面の上に前記２次元モチーフの投影の少なくとも１部分を移すステップ。前記少なくとも１の展開可能面は、前記３次元オブジェクトの上に配置され、少なくとも１の前記２次元モチーフを前記３次元オブジェクト上に移すように構成される。

本発明による方法を使うと、２次元モデルを３次元オブジェクトに移す方法が簡単化され、プレカットまたは型紙の位置づけの誤差を低減できる。更に、本発明による方法を使うと、実際の模型の製造を必要とするな検証ステップをなくすることができる。

本発明は、また、前記方法の各ステップを実行するように構成された手段を有する装置、および、前記ステップ（複数）の各ステップを実行する命令を含むコンピュータプログラムを対象とする。

本発明の他の有利な点、目的及び特徴は、図面を参照して、非制限的な実施例を示す以下の詳細な説明から明らかである。

航空機の外表面に２次元イメージを生成することを可能にする錐状投影の一例である。 本発明を実施することのできる装置の一例である。 本発明による方法の第１部分を実施し、展開可能面の１セット（組）により３次元オブジェクトをモデル化するためのアルゴリズムの例のステップを示す。 展開可能面で構成される３次元オブジェクトモデル、２次元モチーフに基づいてプレカット又は型紙の１セットを作成するためのアルゴリズムの例のステップを示す。 図３及び４のステップを示す。 図３及び４のステップを示す。 図３及び４のステップを示す。 図３及び４のステップを示す。

以下、航空機の外部の装飾を例にあげて説明する。しかし、本発明による方法と装置は、装飾の２次元表現から出発し、全ての３次元オブジェクトの装飾に適用することができる。

図２は本発明を実施した装置２００である。装置２００は、例えば、マイクロプロセッサコンピュータ、又は、ワークステーション（通信に接続している又はしていない）である。装置２００は通信バス２１０を有し、以下のものが接続されていることが好ましい。

―中央処理ユニット２１５、例えばマイクロプロセッサ（ＣＰＵと表記する）。
―静的メモリ２２０、これは本発明を実施するプログラムを持っている。ＲＯＭと表記する。
―動的メモリ２２５（これは電圧を与えた後で、本発明による方法を実施するコードを格納する）及びレジスタ（これは本発明を実施するのに必要な変数及びパラメータを記憶する。ＲＡＭと表記する。
―通信網に接続されている通信インターフェース２３０（インターフェースはデータの送受信用のものである）。

オプションとして、装置２００は次の構成要素を持つことができる。
―データを視覚化でき、キーボード２４５と共に本発明のプログラムを使うユーザに対するグラフィックインターフェースとなる表示装置２４０。キーボードは別の手段で補完される。例えば、マウス、光学ペン、ポイント装置、タッチパネル等である。
―本発明のプログラム及び本発明の実施時に使用又は生成されるデータを、格納することができるハードディスク２５０又はメモリ（例えば、コンパクトフラッシュ（登録商標））
―本発明に基づいて処理するように、ディスケット２６０が挿入され、データの読み出し、書き込みを行うディスケット読取装置２５５（又は他の全ての取出し可能なデータ媒体）。

通信バスにより、装置２００に含まれる又は接続されている種々の要素間の通信とインターオペラビリティが可能になる。バスの表示は限定的なものではなく、特に、ＣＰＵは、直接的に又は装置２００の各要素を介して、装置２００の全ての構成要素に命令を伝えることができる。

ディスケット２６０は、例えば、コンパクトディスク（ＣＤ−ＲＯＭ）（再書込み可能又は不可能），ＺＩＰディスク又はメモリカードのような記憶媒体に置換えることができる。一般的言えば、マイクロプロセッサ等により読み取り可能な情報記録手段に置換えることもできる（それは、装置に組込むことができても、できなくてもよい）。必要があればリムーバブルにすることができる。又、本発明による方法を実施する１つ又は複数のプログラムを記憶するように構成されている。

装置を使って本発明の実施を可能にするコードは、静的メモリ２２０、ハードディスク２５０又はリムーバブルデジタルメディア（例えば、前記のディスケット２６０）に無差別に格納される。変形として、プログラムコードは通信網、インターフェース２３０を介して受信され、実行される前に、装置２００の格納手段（例えば、ハードディスク２５０）に格納される。

ＣＰＵ２１５は、本発明に基づく、１つ又は複数プログラムの命令又は部分的プログラムコードの実行を命令したり制御したりするように構成される。前記命令は前記格納手段の内の１つに格納される。電圧がかけられたときに、１つ又は複数のプログラム（不揮発性メモリ（例えばハードディスク２５９又はＲＯＭ２２０）に記憶されている）は、ＲＡＭ２２５（本発明に基づく１又は複数のプログラムの実行可能なコードをもっている）及びレジスタに移され、本発明を実施するのに必要な変数及びパラメータを記憶する。

本発明による装置(dispositif)を備える装置（appareil）はプログラムされた装置（appareil）であることに留意すべきである。この装置（appareil）はＡＳＩＣ回路において固定された１又は複数のプログラムを有している。

本発明による方法は、２つの段階に分けることができる。第１段階は、展開可能面の１セット(組)による３次元オブジェクトのモデル化を目的とする。即ち、３次元面は、変形無しに、平面で表現できる。第２段階は、モデル化した展開可能面上に２次元モチーフを移すことを目的とする。

第１段階は、各３次元オブジェクトモデルごとに１回のみ実行される。これに対し、第２段階は、３次元オブジェクトに対し、３次元オブジェクトに移されるべき各２次元モチーフ（例えば、各色ごとに）ごと１回又は複数回繰り返される。

図３は、本発明による方法の第１段階を実行し、３次元オブジェクトを展開可能面の１セットによりモデル化するためのアルゴリズムの１例のステップ（複数）を表す。モデル化オブジェクトの３次元モデルを生成するために、第１段階はモデル化する部分を決定する（ステップ300）。即ち、２次元モチーフが移される部分オブジェクトである。３次元モデルは、例えばＣＡＤソフトウェアにより生成される。ＣＡＤの一例としてCatia（Catiaは商標である）がある。Catiaはフランスの企業Dassault Systemesにより開発され、ＩＢＭにより販売されているものである。この段階では３次元オブジェクトシステムを考慮することができる。図５に示すように、例えば、２次元モチーフが移されるべき航空機に対して、中間の垂直面（le plan vertical median）に基づいて、決められている縦断面に基づいて、航空機の或る部分だけを選択することができる。また、３次元オブジェクトのモデル化を、複数の展開可能面に分割することができる。この各部分は関係している複雑な面に接続している。

３次元モデルの部分が選択されるときに、新しい面（これをモデル化面（surface de (modelisation）という）が決められ近似的３次元モデルが実現される（ステップ305）。展開可能面で構成される３次元オブジェクトのモデル化をするときに入り込む誤差を考慮しつつ、モデル化面がモデル化すべき３次元オブジェクトの面の代わりに使用される。即ち、最初の理論値と展開可能面との間の長さのズレを考慮する必要がある。モデル化面は、３次元オブジェクトの面に平行な面で、３次元オブジェクト面の外側に配置される面である。モデル化面と３次元オブジェクトの実際の面との間の距離はモデル化すべき３次元オブジェクトのタイプに対応して選択される。特に、モデル化すべき３次元オブジェクトが航空機である場合、モデル化面と航空機の実際の面との間の距離は、航空機のタイプ、パネルの接続数及び航空機の理論的プロファイルの位置に基づいて選択される。例えば、エアバス320の場合、選択された距離は２ｍｍで、エアバス340の場合は、選択された距離は3.5ｍｍである。しかし、その方法は繰り返しであることが好ましく、この差は自動的に決定される。

モデル化面が決定されると、展開可能面（surface developpable）の１セットはモデル化面に基づいて決定される（ステップ310）。各展開可能面は、モデル化面の参照曲線により決定される。前記展開可能面は２曲線に垂直なセグメント（複数）により構成され、その端部（複数）は２曲線に属し、罫線が引かれた面を構成する。一般的には、展開可能面の１セットは１又は複数の曲線上で１のセグメントを押えつけながら走査する走査により構成される。モデル化面の参照曲線は、特に、モデル化面と平面との交差により、又は投影する２次元モチーフの形状により決定される。例えば、図５には、モデル化面（surface de modelisation ）500が示されている。この面は２の曲線505-1と505-2を含んでいる。これら曲線は、平行面510-1と510-2とモデル化面500との交差により形成される。

曲線505-1と505−2により生成される展開可能面（surface developpable）は面515である。参照曲線(複数)の間の距離はモデル化面の複雑度に基づいて決めることが好ましい。有利な実施例においては、２つの近い参照曲線の間のデフォールト距離が使われる。この距離は、モデル化面とこれら２の参照曲線が生成する展開可能面との間の差が所定閾値を大きい間、反復法で減縮される（ステップ315）。従って、モデル化面と“使われるこれら２の参照曲線が生成する展開可能面”との間の距離が所定閾値より大きい場合は、これら使用される２の参照曲線の間の距離が小さくされ、新しい展開可能面が算出される（ステップ310が繰り返される）。

モデル化面と展開可能面との間の最大乖離は最大で２ｍｍとする必要がある。当然この値は小さくすることができ、又は大きくすることができ、精度を上げたり、下げたりする。

反対に、モデル化面と“使われるこれら２の参照曲線が生成する展開可能面”との間の距離が所定閾値より小さい場合で、モデル化面が展開可能面により全体に亘ってモデル化されなかった場合、２の新しい参照曲線が選択される。又は、第２が先立つ選択に対応する場合は１の参照曲線が選択され、新しい展開可能面が決められる。破線の矢印で示しているように、このプロセスは、全部の選択面が展開可能面でモデル化されるまで繰り返される。

別の方法として、２つの参照曲線の間の距離は規則的で、予め決められたものであってもよい。

説明として、図５乃至８に示されている(複数)展開可能面は、参照曲線に基づいて生成される。この参照曲線は航空機の縦軸に直角な垂直平面の交差から生じている。これら平面は平行であり、帯形状の展開可能面を生成している。

３次元オブジェクトの選択された部分の展開可能面の１セットが生成されたときに、対象性を使って、残り部分をモデル化することができる。例えば、航空機のコックピットの半分のモデル化が図６に示されているが、このモデル化は、展開可能面の１セットで航空機のコックピットの全体をモデル化するために使用することができる。この拡張は単純な幾何学で行われる。

次に、３次元オブジェクトの特徴点を、展開可能面に移し、プレカット又は型紙を３次元オブジェクトの上に後で配置する手助けにすると有利である（ステップ320）。特に、航空機を形成するパネルのトレースのような特徴曲線、窓枠の輪郭、ドアの輪郭が、各展開可能面に投影される。この投影は従来の手法(例えば、前記の特許に記載されている)で行われる。

展開可能面の１セットが、図３のアルゴリズムの結果、得られる。このセットは、特徴点を含むことが好ましい。直接、展開可能面のこのセットを使って、２次元モチーフが移される、又は、後で使うために、別の２次元モチーフを移し、後で使うために情報ファイルの形で記憶されることができる。展開可能面の１セットが情報ファイルの形で記憶されると、このファイルは、例えば、これら展開可能面の輪郭の１セットを含んでもよい。それらの位置が、特徴点のリストと同様に、前記セットに関連付けられると有利である。前記展開可能面(複数)は３次元面の形で、又はミミズのような形状（planaire）面の形で記憶することができる。即ち、展開可能面は標準幾何学的変換に基づいて、展開される。

図４は、展開可能面から構成される３次元オブジェクトモデル及び２次元モチーフに基づいてプレカット物又は型紙の１セットを得るためのアルゴリズムの１例の(複数)ステップを示している。

前記した特許に示されているように、標準投影アルゴリズムに基づいて、３次元オブジェクトモデルを使って２次元モチーフを投影する（ステップ400）。次に、、２次元モチーフの投影は展開可能面（複数）の上に移される。このやり方は、３次元オブジェクトの特徴点（複数）が展開可能面（複数）の上に移すやり方と同様である（図３のステップ320）。

次に、(複数)展開可能面は展開され、同一平面状に配置され、図面ファイルの生成を手助けすることが好ましい。この図面ファイルはプレカット物又は型紙を作成するために使うことができる。図７は、展開可能面および展開された面の１セットを表す。この展開可能面は特徴点および２次元モチーフの投影を含む。このファイルの作成は、プレカット物又は型紙を作成する作成者に、各展開可能面に関係する正確な最終的なデータを送るための効率的方法である。このファイルにより、プレカット物又は型紙の表示が保存でき、直接その後、使うことができる。例えば、航空機の装飾を再度描画できる。

前記の決定された情報に基づいて、プレカット物または型紙を作成することが可能である（ステップ410）。プレカット物または型紙のフォーマットは、再生産する２次元モチーフおよび特徴的参照符号（references caracteristiques）に基づいて決定される。この特徴的参照符号はプレカット物又は型紙の位置決めを可能にする。具体的な実施例によれば、プレカット物又は型紙の作成に、次のステップが含まれることが好ましい。
―展開可能又は展開された面の輪郭のプレカット物又は型紙の台（support）の上でトレースするステップ；
―予めトレースされた輪郭を使って展開可能面を切断するステップ；及び、
―３次元オブジェクト及びモチーフ(複数)の上のプレカット物又は型紙の位置決めのために使われる特徴点(複数)を、展開可能面又は展開可能面の上でトレースするステップ。

（複数）接着剤を使って構成されるものをトレースし、切断できる装置を使って、プレカット物又は型紙の製作を行うと有利である。接着剤構成物とは、例えば、接着剤又はマイラー(mylar：登録商標)でできたプレカット物又はトレースが確保されるような台又は３次元オブジェクト上のマスクである。

論理的な、組織的な順序に従い、（寸法又は他の目印のような）追加的な助けを使わず、予め決められた配列に基づいて、３次元オブジェクトへの貼り付けが行われる。配列は、参照番号、タイプに基づいて航空機のゾーンに応じて実行されることが好ましい。参照番号、タイプにより、プレカット物又は型紙の設置が可能になる。プレカット物又は型紙の１つの要素に対し、少なくとも２の参照番号が使えると、プレカット物又は型紙の配置が可能になることに注意すべきである。１つは航空機のＸ軸に基づく位置決めを、他の１つは航空機のＺ軸に基づく位置決めを可能にするからである。

実際には、コントロール手段として各プレカット物又は型紙の上にトレースされた参照符号を使って、左から右へ、上から下へ配置することにより、全構成部品を容易く次々に配置することができる。これにより、配置の許容度を管理し、各構成要素の間で許容度を配分することが可能になる。従って、特別なツールの助けを必要とせず、プレカット物又は型紙の配置を行うことができる。

図８は展開可能面に基づいて形成された、配置特徴点を持つプレカット物の配置を示す。図８に示される展開可能面(複数)は位置づけされており、２次元モチーフの投影を有している。このように３次元オブジェクト上に２次元モチーフを移すことができる。

当然、特定の必要性を満たすべく、本発明の当業者は前記記載において変更を加えることができる。

Claims (10)

1. ３次元オブジェクトの１のモデル（305）に基づいて、展開できない表面をもつ３次元オブジェクトの少なくとも１の部分に対するプレカット又は型紙のモデル化方法であって、次のステップを有している方法。
   −３次元オブジェクトの少なくとも一部分を複数の面に分割するステップ；及び
   −前記複数の面の各面に対して、前記３次元オブジェクトの前記モデル化面を展開可能面により近似するステップ（310）。
2. 更に、少なくとも１の前記３次元オブジェクトの前記展開面と前記３次元オブジェクトのモデルとの間の少なくとも１の誤差を測定するステップ（315）を有し、前記３次元オブジェクトの前記少なくとも１の部分を複数の面に分割する、及び、前記３次元オブジェクトの前記モデル化の面を前記展開可能面で近似化するステップ(複数)は、少なくとも測定誤差が所定値より大きい場合は、反復されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記３次元オブジェクトのモデル化は３次元オブジェクトの近似的モデル化であることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. ３次元オブジェクトの前記モデルの前記部分面を１の展開可能面で近似するステップは、前記３次元オブジェクトの前記モデル上で第１と第２の参照曲線を決定するステップを含み、前記展開可能面は、前記第１と第２の参照曲線により決められる面であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記第１と第２の参照曲線の少なくとも１は、３次元オブジェクトのモデル化面と所定平面との交差により、又は、３次元オブジェクトの上に投影する２次元モチーフの特徴により得られることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記第１と第２の参照曲線は平行であることを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
7. 更に、３次元オブジェクトの前記モデル化の少なくとも１の特徴点を前記展開可能面の１に移すステップを有していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
8. ３次元オブジェクトのモデル、及び、前記３次元オブジェクトの前記モデルの上への２次元モチーフの投影に基づいて、展開できない３次元オブジェクト上に２次元モチーフを移す方法であって、次のステップ(複数)を含むことを特徴とする方法。
   −プレカット及び型紙のモデル化をし、３次元オブジェクトの前記モデルの少なくとも一部分を、請求項１乃至７のいずれか一項の方法により、複数の展開可能面によりモデル化するステップ；及び
   −少なくとも１の前記展開可能面の上に、前記２次元モチーフの投影の少なくとも１部分を移すステップ（405）。
   但し、前記少なくとも１の展開可能面は、前記３次元オブジェクトの上に配置され、少なくとも１の前記２次元モチーフを前記３次元オブジェクト上に移すように構成される。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法の各ステップを実行するように構成された手段を有する装置。
10. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法の各ステップを実行する命令を含むコンピュータプログラム。

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