JPH01118962A - 自由曲面作成方法 - Google Patents

自由曲面作成方法

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JPH01118962A
JPH01118962A JP62276790A JP27679087A JPH01118962A JP H01118962 A JPH01118962 A JP H01118962A JP 62276790 A JP62276790 A JP 62276790A JP 27679087 A JP27679087 A JP 27679087A JP H01118962 A JPH01118962 A JP H01118962A
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JP
Japan
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curved surface
free
patch
plane
curve
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JP62276790A
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English (en)
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Tetsuzo Kuragano
哲造 倉賀野
Akira Suzuki
章 鈴木
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 以下の順序で本発明を説明する。
A産業上の利用分野 B発明の概要 C従来の技術 り発明が解決しようとする問題点(第4図及び第5図) E問題点を解決するための手段(第1図)F作用(第1
図) G実施例 (G1)自由曲面作成の原理(第1図)(G2)自由曲
面及び指定平面接続処理手順(第1図〜第3図) (G3)実施例の効果(第1図〜第3図)(G4)他の
実施例 H発明の効果 A産業上の利用分野 本発明は自由曲面作成方法に関し、例えばCAD(co
mputer aided design) 、又はC
AM (computer aided manufa
cturing)などにおいて\自由曲面をもった形状
を生成する場合に適用して好適なものである。
B発明の概要 本発明は、枠組み空間に所定のベクトル関数で表される
パッチを張ることにより自由曲面を生成するようになさ
れた自由曲面作成方法において、枠組み空間の曲面パッ
チ及び所定の平面間の微小空間を接続するにつき、曲面
パッチの制御辺ベクトルを平面上に延長して、曲面パッ
チの境界曲線に対応する自由曲線を生成して、この自由
曲線及び境界曲線間に線織面を生成することにより、曲
面バッチ及び平面を自然に接続することができる。
C従来の技術 例えばCADの手法を用いて自由曲面をもった物体の形
状をデザインする場合(geo■etric mode
ling) 、一般にデザイナは、曲面が通るべき3次
元空間における複数の点(これを節点と呼ぶ)を指定し
、当該指定された節点を結ぶ境界曲線網を所定のベクト
ル関数を用いてコンピュータによって演算させることに
より、いわゆるワイヤフレームで表現された曲面を作成
する。かくして境界曲線によって囲まれた多数の枠組み
空間を形成することができる(このような処理を枠組み
処理と呼ぶ)。
かかる枠組み処理によって形成された境界曲線網は、そ
母自体デザイナがデザインしようとする大まかな形状を
表しており、各枠組み空間を囲む境界曲線を用いて所定
のベクトル関数によって表現できる曲面を補間演算する
ことにより、全体としてデザイナがデザインした自由曲
面(2次関数で規定できないものを言う)を生成するこ
とができる。ここで各枠組み空間に張られた曲面は全体
の曲面を構成する基本要素を形成し、これをパッチと呼
ぶ。
従来この種のCADシステムにおいては、境界曲線網を
表現するベクトル関数として、計算が容易な例えばベジ
ェ(bezier)式、B−スプライン(B−spli
ns)式でなる3次のテンソル積が用いられており、例
えば形状的に特殊な特徴がないような自由曲面を数式表
現するには最適であると考えられている。
すなわち形状的に特殊な特徴がないような自由曲面は、
空間に与えられた点をxy平面上に投影したとき、当該
投影された点が規則的にマトリクス状に並んでいること
が多く、この投影点の数がmxnで表されるとき、当該
枠組み空間を3次のD発明が解決しようとする問題点 ところで、かかる枠組み処理によって自由曲面をデザイ
ンした際には、自由曲面でなる四辺形パッチ間に例えば
第4図に示すように、ビデオカメラ1をデザインする場
合において、ビデオカメラ本体の側板2を構成する指定
平面と、グリップ3を構成する自由曲面間に、不連続な
微小空間spが残るという問題があった。
このような場合、従来は第5図に示すように、先ず自由
曲面S <u* v)の四辺形パッチの各境界曲線のう
ち、指定平面Srに対峙する境界曲線ECを、指定平面
SV方向に所定の距離だけ平行移動して、仮想曲線EG
Xを形成する。続いて、この境界曲線EG及び仮想曲線
EGXの対応する任意の各点間を接続してなる線織面s
rsを生成し、さらにこの線織面S+tSを指定平面S
Fで切断することにより、自由曲面S (m+ ?> 
と指定平面SF間の微小空間spを接続する微小曲面S
■1を生成する方法が用いられていた。
ところがこの方法によると、境界曲線ECを指定平面S
F力方向単に平行移動して、微小曲面Sms+を生成す
るようになされていることにより、微小曲面s+tst
を自由曲面S (ll+ V) の四辺形バッチの接線
方向に生成することができず、結局四辺形バッチ及び微
示曲面S 3R1は接平面連続の条件を満足し得ないこ
とにより、実際上全体としてデザインされた自由曲面上
に不自然さが残るという問題があった。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、枠組み処
理によって生成された四辺形バッチでなる自由曲面及び
平面を、自由曲面に対して滑らかな微小曲面を用いて接
続するようにした自由曲面作成方法を提案しようとする
ものである。
E問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため本発明においては、枠組み
処理によって境界曲線で囲まれた多数の枠組み空間を形
成し、その枠組み空間に所定のベクトル関数で表される
パッチS (un vl を張ることにより、自由曲面
を生成するようになされた自由曲面作成方法において、
枠組み空間の曲面パッチS(。+V)及び所定の平面S
r間の微小空間SPを接続するにつき、曲面パッチS 
jut vl の所定の境界曲線BOD4上の制御辺ベ
クトルa O、a 1、aZ、G3を平面SF上に延長
して複数の交点PC30)14・PH11X・P(:1
ZIX・P(3:l)1+を求め・その複数の交点p、
3゜)X % P <ffnx % P (:121X
、P(ff21Xに基づいて生成した自由曲線BOD 
2 X及び境界曲線BOD4に応じた線織面S*SXを
生成し、その線織面S□。を用いて曲面パッチS (u
n V)及び平面S、を接続するようにした。
F作用 枠組み空間の曲面パッチS (un v)の所定の境界
曲線BODd上の制御辺ベクトル a O、a l、a
 2 、a 3を所定の平面SFまで延長して、1m数
の交点P (301X % P (xux % P t
zz+x % P (33)Xを求め、その交点P。。
1X % P (IIIX % P (32IX、P(
331Mに基づいて生成した自由曲線BOD 2 X及
び境界曲4’JBOD4に応じた線織面5IISXを生
成するようにしたことにより、枠組み空間の曲面パッチ
S jut v)及び所定の平面Sr間の微小空間SP
を自然に接続し得る。
G実施例 以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。
(G1)自由曲面作成の原理 この実施例においては、枠組み処理された四辺形枠組み
空間の境界を表す境界曲線、及び各四辺形枠組み空間に
張られるパッチを次式 3式% のように、3次のベジェ式でなるベクトル関数S (u
n V)を用いて表現する。(1)式においてP(。。
、は第1図に示すように、四辺形枠組み空間に張られた
四辺形バッチS (un vl の4つの頂点のうちの
1つの頂点でなる基準位置を表す位置ベクトルでなり、
他の頂点の位置ベクトルP(301、P f311、P
、。3.と共に、枠組み処理の際に指定される節点を構
成する。
かくして四辺形パッチS (un V)は節点P(。。
、−Po。+  P(3:11  P(。3) −P 
(。。、の4つの境界曲線によって囲まれている。そし
てこれらの境界曲線は、それぞれ2つの制御点によって
3次のベジェ式を規定している。
すなわち節点P、。。、及びPf3゜1、P(3゜、及
びP(311、P (33)及びP、。3.、P、。3
.及びP、。。、間の境界曲線BODI、BOD2、B
OD5、BOD4はそれぞれ2つの制御点(P、、。1
、P、ア。、)、(P  (311%   P  t3
z>)   %    (P  (t3) −、P  
+ti+)   %(P(。t)、P(01))によっ
て規定されている。
また、(1)式において、E及びFはU方向及びV方向
のシフト演算子で、パッチS (un Vl 上の位置
ベクトルで表される制御点P (i+Jl に対して次
式 %式%) (i、  j=o、■、2)  ・・・・・・ (2)
F ′P tt、 j> = P (息・1・1)(i
、j=o、l、2) ・旧・・(3)の関係をもつ。
またU及びVはU方向及びV方向の位置を表すパラメー
タで、次式 %式%(4) で表すように、0〜1の間を変化する。
このように定義した場合、枠組み空間の内部に、境界曲
線BODI BOD2、BOD5、BOD4の各制御点
(P(1゜)、P(t。、)、(P (311、P+*
z+) %  (P(z3>s P(13)) %  
(P(otrsP(。3.)に対応する4つの制御点P
(,0、P(z++、P(tゎ、Put、を設定するこ
とにより、枠組み処理によって規定されている4つの境
界曲線BODISBOD2、BOD5、BOD4によっ
て囲まれている四辺形枠組み空間に、4つの内部の制御
点P、、、〜P(1りによって規定される自由曲面を張
ることができる。
(G2)自由曲面及び指定平面接続処理手順第1図に示
すように、自由曲面パッチ及び指定平面間の微小空間を
接続する処理は、これをコンピュータによって第2図に
示す処理手順を実行することにより実現する。
すなわちコンピュータは、ユーザからの指示によって自
由曲面及び指定平面接続処理手順SPIに入ると、ステ
ップSP2において、ユーザからの接続すべき曲面パッ
チの指定を待ち、この曲面パッチS (lJ+ v)が
指定されると、続く゛ステップSP3において、さらに
この曲面パッチS (u+v)  と接続すべき平面の
指定を待つ。なおこの曲面パッチS (u+vl及び平
面の指定は、ユーザが表示画面上で指示することにより
行う。
続いてコンピュータは、ステップSP3において、ユー
ザから平面SFが指定されると、ステップSP4に移っ
て、曲面パッチS (III V)の制御点P(。。、
から隣の制御点P(10)に向かう制御辺ベクトルコ。
を−U方向に延長し、指定平面SFとの交点P、3゜、
Xを求め、次のステップSP5に移る。
続くステップSP5、SF3、SF3において、コンピ
ュータはステップSP4と同様にして、順次曲面バッチ
の各制御点P、。81、P、。2)、P(。、。
から、それぞれ隣の制御点 P(Ill、P(1!l、
P(131に向かう制御辺ベクトルat 、at 、a
=を−U方向に延長し、それぞれ指定平面SFとの交点
P u+、x 、P 、3z+x 、P tx3.xを
求め、ステップSP8に移る。
ステップSP8において、コンピュータは上述のステッ
プSP4、SF3、SF3、SP?で得た指定平面Sr
上の交点 p、。)X 、P +311X、p、□X 
、、 P (!31Kを制御点として、次式3式%(3
61 の3次のベジェ式で表される第1のベジェ曲線BOD2
Xを生成し、続くステップSP9に移る。
次のステップSP9においてコンピュータは、曲面パッ
チS +uo vl 上の制御点P、。。1、P(。1
いP、。2.、P、。8.をそれぞれ制御点として、次
式3式%(6) の3次のベジェ式で表される第2のベジェ曲線BOD4
(すなわち境界曲線)を生成し、さらにこの第1及び第
2のベジェ曲線BOD2X及び80D4の各対応する制
御点 P、。。、及びP(3゜、X、P、。、)及びP
。llX%  P(。2)及びp、。8、P、。3)及
びP(33)X間を直線で結んで、次式3式% で表される線織面でなる微小曲面S 13Kを用いて、
曲面パウチS(。+Vl及び指定平面Srを接続する。
かくして、曲面パッチS (III V)が比較的ゆる
やかな境界曲JliBODAを存するとき、 微小曲面
S RlXを構成する線織面の各直線  P、。。、及
びP C311)11 %  P 101)及びP(3
1)X・ P <otr及びP (3りX % P (
(111及びP(33)Xが、それぞれ曲面バッチS 
(un vl の接線方向に伸長するようになされてい
ることにより、曲面パッチS (un v)及び指定平
面Sr間を線織面でなる微小曲面S ***を用いて、
実用上十分な範囲で自然に接続することができる。
この実施例の場合、これに加えて、曲面バッチS (u
n vl が複雑な境界曲線BOD4を有するときコン
ピュータは、ステップ5PIOに移って、曲面パッチS
 (un v)の節点P、。。いP、。1.及び指定平
面S、上の交点PT3゜IX % P t、x、xを節
点として用いて(1)式について上述したような微小曲
面バッチS(un vl Xを生成する。
この場合、曲面パッチS (oo vl の制御点P、
。31、P(。2)及び指定平面SF上の交点 P13
1□、P(221Xに加えて、節点P(oo>及び交点
P(301Xを結ぶ直線、節点P、。1.及び交点P。
31Kを結ぶ直線を3等分する点P(+。)X 、P 
(2゜、X  及びP (+3)X % P (2゜8
をそれぞれ制御点とし、さらに制御点P、。1.及びp
、。8を結ぶ直線、制御点P(。2.及びPT3tlX
を結ぶ直線を3等分する点P CIIIX 、P +z
+)x 、P nnx 、P nz)xをそれぞれ内部
制御点として用いる。
続いて、特願昭60−277448号に提案されている
ような自由曲面作成方法を用いて、曲面パッチS fu
+vl に対して微小曲面バッチS <u、 vl x
を接続してなる自由曲面全体としてより自然な外形形状
をもたせるために、境界曲線BOD4を挟んで隣接する
枠組み空間に、当該境界曲線BOD4において、接平面
連続の条件を満足するようなバッチを張るように境界曲
線BOD4周りの制御辺ベクトルを設定し直す。
すなわち、曲面パ・ンチS (un vl及び微小曲面
バッチS (Ill V□を滑らかに接続するために、
節点P (001% P <so>−、P (331%
 P (o3)−、P (331X %PL3゜□に基
づいて、隣接するバッチS (un v)及びS (I
ll vl xの境界曲線BOD4において接平面連続
の条件が成り立つような制御辺ベクトルa1、a2及び
c、 、c、を設定し、これらの制御辺ベクトルa l
 % a を及びC,、czによって内部制御点P(I
I)、Put>及びP (II)X s P (lゎ、
を設定し直すことを原理としている。
なおこの明細書において、接平面とは境界曲線の各点に
おけるU方向及びV方向の接線ベクトルによって形成さ
れる平面を意味し、例えば境界曲線BODd上の各点に
ついて、バッチS (un vl及びS (u、 v)
 kの接平面が同一のとき接平面連続の条件が成り立つ
すなわち境界曲線BODA上の点(0、V)についての
接平面連続の条件は、第3図に示すようにして決められ
る。すなわちバッチS (at v)について、境界面
49BODAを横断する方向(すなわちU方向)の接線
ベクトルHa、及び境界曲線BOD4に沿う方向(すな
わちV方向)の接線ベクトルH1の法線ベクトルn、は
、 n1=H*×Hb          −・・・・(8
)で表され、またバッチS (un vl xについて
境界曲線BOD4を横断する方向の接線ベクトルHc及
び境界曲線BOD4に沿う方向の接線ベクトルH5の法
線ベクトルntは、 nz−H<×Hb             −−(9
)で表される。
このような条件の下に、接平面連続にするためには、接
線ベクトルH−、Hb及びHc、Hbが同一平面に存在
しなければならず、その結果法線ベクトルn、及びn8
は同一方向を向くことになる。
これに実現するために、次式 %式%(10) が成り立つように、内部制御点P(11)〜P(tz+
及びP t+ 、> x −P +zz> xを設定す
る。ここでλ (V)、μ(V)、ν (V)はスカラ
量である。
これにより、曲面パッチS (un v、及び微小曲面
パッチS (un V) Xが接平面連続の条件を満足
して滑らかに接続し得、曲面パッチS (un v)及
び指定平面SP間を自然に接続することができる。かく
してステップ5PIIにおいて一連の自由曲面及び指定
平面接続処理手順を終了する。
(G3)実施例の効果 上述のように構成すれば、枠組み空間の曲面パッチS 
(un vl の所定の境界曲線BODA上の制御辺ベ
クトルa@ 、aI 、at % G3を所定の平面S
P上に延長して複数の交点P<3゜))1、P(2゜8
、p(3゜x 、、 P (33)Xを求め、その交点
p(1゜0.1’ +311X % P (3ffil
)+ 、P (33)Xに基づいて生成した自由曲線B
OD2X及び境界曲線BOD4に応じた線織面S□8を
生成するようにしたことにより、枠組み空間の曲面パッ
チS Lu+ V)及び所定の平面S1間の微小空間s
pを不自然感なく滑らかに接続し得る。
さらにこれに加えて、枠組み空間の曲面パ゛ンチS (
un vl が、複雑な曲面形状を有するときには、線
織面S。X上に微小曲面パッチS (u、 vl Xを
生成し、この微小曲面パッチS (us vl X及び
枠組み空間の曲面パッチS (un IT)を接平面連
続の条件を用いたパッチ接続の手法で接続するようにし
たことにより、枠組み空間S (us v)及び平面S
r間の微小空間SPを不自然感なく滑らかに接続するこ
とができる。
(G4)他の実施例 (1)  なお上述の実施例においては、枠組み空間に
3次のベジェ式で表されるパッチを張る場合について述
べたが、数式の次数はこれに限らず4次以上にしても良
い。
(2)  さらに上述の実施例においては、ベジェ式に
よって表されるパッチを張るようにした場合について述
べたが、これに限らず、スプライン式、クーンズ(Co
ons)式、フオーガソン(Furgason)式など
の他のベクトル関数を用いるようにしても良い。
H発明の効果 上述のように本発明によれば、枠組み空間に所定のベク
トル関数で表されるパッチを張ることにより自由曲面を
生成するようになされた自由曲面作成方法において、枠
組み空間の曲面パッチ及び所定の平面間の微小空間を接
続するにつき、曲面パッチの制御ベクトルを平面上に延
長して、曲面パッチの境界曲線に対応する自由曲線を生
成して、この自由曲線及び境界曲線間に線織面を生成す
ることにより、曲面パッチ及び平面を自然に接続し得る
自由曲面作成方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による自由曲面作成方法の一実施例を示
す路線図、第2図はその自由曲面及び指定平面の接続処
理手順を示すフローチャート、第3図は接平面連続の条
件の説明に供する路線図、第4図は自由曲面及び平面間
の不連続空間の説明に供する路線図、第5図は従来の曲
面パッチ及び平面の接続方法の説明に供する路線図であ
る。 1・・・・・・ビデオカメラ、2・・・・・・側板、3
・・・・・・グリップ、SP・・・・・・不連続空間、
S (ill 91 、S III+ v) 11・・
・・・・四辺形パッチ、 a、〜a3 、CIS(、z
・・・・・・制御辺ベクトル、 P(。。1、P(。1
.、P(3゜1、P  (1!ls  P  (6ff
lll  %  P  (33)+1  ”””節点−
P(1113%P(Of)、P (+ (1) ”’ 
P (131、P (11)〜P (111、P (1
0)X ′P (13)X % P t+I>x ”P
 tzr>x ””’制御点、 BOD4・・・・・・
共有境界、Sr・・・・・・平面、S□、S 、s、・
・・・・・線織面。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)枠組み処理によつて境界曲線で囲まれた多数の枠
    組み空間を形成し、上記枠組み空間に所定のベクトル関
    数で表されるパッチを張ることにより、自由曲面を生成
    するようになされた自由曲面作成方法において、 上記枠組み空間の曲面パッチ及び所定の平面間の微小空
    間を接続するにつき、 上記曲面パッチの所定の境界曲線上の制御辺ベクトルを
    上記平面上に延長して複数の交点を求め、上記複数の交
    点に基づいて生成した自由曲線及び上記境界曲線に応じ
    た線織面を生成し、 当該線織面を用いて上記曲面パッチ及び上記平面を接続
    するようにした ことを特徴とする自由曲面作成方法。
  2. (2)上記自由曲線及び上記境界曲線に基づいて上記線
    織面を生成し、当該線織面上にパッチを張ることにより
    、上記微小空間上に微小曲面パッチを生成し、当該微小
    曲面パッチ及び上記曲面パッチを接平面連続の条件に基
    づいて接続するようにした特許請求の範囲第1項に記載
    の自由曲面作成方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2042892A2 (en) 2007-09-28 2009-04-01 FUJIFILM Corporation Optical film, polarizing plate, and image display apparatus
JP2010049677A (ja) * 2008-07-04 2010-03-04 Dassault Systemes 案内曲線で定義される面の設計をなすコンピュータ実行方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2042892A2 (en) 2007-09-28 2009-04-01 FUJIFILM Corporation Optical film, polarizing plate, and image display apparatus
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