JPH01120605A - フイレツト曲面の生成方法 - Google Patents

フイレツト曲面の生成方法

Info

Publication number
JPH01120605A
JPH01120605A JP27876087A JP27876087A JPH01120605A JP H01120605 A JPH01120605 A JP H01120605A JP 27876087 A JP27876087 A JP 27876087A JP 27876087 A JP27876087 A JP 27876087A JP H01120605 A JPH01120605 A JP H01120605A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fillet
curved surface
point
curve
boundary
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.)
Granted
Application number
JP27876087A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2638852B2 (ja
Inventor
Tetsuzo Kuragano
哲造 倉賀野
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony 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 Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP27876087A priority Critical patent/JP2638852B2/ja
Publication of JPH01120605A publication Critical patent/JPH01120605A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2638852B2 publication Critical patent/JP2638852B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Numerical Control (AREA)

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】 (産業上の利用分野〕 本発明は数値制御加工用のフィレット曲面データを生成
する方法に関する。
〔発明の概要〕
二つの面素の境界線の一端から与えられた距離だけ各面
素に対してオフセットした点を形成し、この点から各面
素の共有境界に連なる二辺に垂線を下ろして、その両足
間で与えられた半径に近い3次ベジェ曲線を生成し、境
界線の端においても同様に両足間で3次ベジェ曲線を生
成すると共に、求められた4つの垂線の各足において各
面素の制御辺ベクトルを線形補間し、二画素の共有境界
に沿った新たな境界となるベジェ曲線を形成し、以上に
より求まった4つの曲線を4辺とするベジェ曲面でもっ
て二面素間のエツジを丸め変形したフィレット曲面を得
ることを特徴とし、これにより面素の形状に影響されず
に、指定した半径で丸め変形操作を可能にした曲面生成
方法である。
〔従来の技術〕
計算機内部で3次元自由曲面のデータを扱い、これらの
データから最終的な製品又は金型をNG工作機械等で自
動加工するためのNCデータ(工具経路データ)を生成
するCAD/CAMシステムが実用化されつつある。
計算機内で製品外形等の曲面を扱う場合、形状の制御性
が良い(変形や修正が容易)とか計算が容易であると云
った設計に好ましい性質を持つベジェ(B6zier)
式とかB−スプライン(Spline)式を用いたパラ
メトリックな表現形式が良く使われている。3次元モデ
ルは、これらの式によって計算することができる線素で
構成された面素(バッチ)の集合として表される。
CAD/CAMシステムにおいては、第5図に示すよう
に被加工物のエツジを成す2面素を指定された半径rの
なめらかな円筒面S、又は円錐面で接続するための所謂
フィレット曲面の生成機能(丸め変形操作機能)が設け
られている。特開昭58−160041号公報には、こ
の種のフィレット曲面を生成する一方法が開示されてい
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
第6図のように面素St、Stの接合部における巾が同
じである場合には、半径rを指定してフィレット曲面を
生成することができるが、第7図のように共有境界は一
致しているが、一方の面素S2が大きく歪んでいる場合
には、フィレット曲。
面S、と面素S2との境界が一致しなくなり、連続でつ
なぐことができない、第7図のようなケースは実用上し
ばしば発生し、むしろ第6図のような場合が特殊である
本発明はこの問題にかんがみ、2面素の境界を一致させ
てフィレット曲面で生成させることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、二つの自由曲面の成すエツジに沿って各曲面
をなめらかにつなぐフィレット曲面を生成する方法であ
る。
まずエツジを形成する二つの面素S、 、SRの共有境
界線Gの一方の端点P1、D2において、点P0に連ら
なる各面素の辺り、 SD1、D2に関し、各辺の制御
辺ベクトルと直交する二つのベクトルを形成し、与えら
れた距ar+ だけ点P0から離れ且つ上記直交するベ
クトルを法線とする二つの平面π1、π2を形成する。
次に上記二平面π3、π2の交線上の点Q、から上記各
辺D+、Dzに垂線を下してその足をqI、q8とし、
点q+ 、ql間において半径r1に近似した3次ベジ
ェ曲線C1を形成する。
次に上記境界線Gの他の端点P0 ′において、上記の
過程を行い、得られた足q 、  l、qz  ’間に
おいて与えられた半径r2に近似した3次ベジェ曲線C
2を形成する。
次に4点q+ 、qts qI  ’、q 、  lに
おいて各面素S1、S!の制御辺ベクトルを線形補間し
た制御辺ベクトルを形成し、ql、QI’間及びqts
q2′間で境界線Gに沿った3次ベジェ曲線C1、C4
を形成する。
上記曲線CI”’ C4を4辺とする双3次ベジェ曲面
から成るフィレット曲面S、を生成する。
〔作用〕
半径r、 、rZを夫々適当に措定することにより、2
つの面素間に境界を共有したフィレット曲面をベジェ曲
面で生成することができる。
〔実施例〕
第1A図に本発明によって、生成されるフィレット曲面
を概略的に示す、共有境界線Gがシャープエツジとなる
2つの面素S1、Stを丸め変形操作で生成したフィレ
ット曲面S3でなめらかに接合する。なおこの例では面
素Sl、Slが境界線Gを共有しているが、一方の面素
S!は大きく歪んでいる。
フィレット曲面S3は、面素Sl、S2に対し新たな境
界を成すベジェ曲′4IAc、 、C4及びこれらの境
界の端点(節点)間を結ぶ指定半径r、、C2に近似し
たベジェ曲線CI、Ctで構成される。
各面素s、 、S、はこの例では4辺形で構成され、そ
の各辺は第2図に示すように4つの制御点P0〜P3 
 (夫々位置ベクトル)でパラメータ表現される3次ベ
ジェ曲線で表されている。
3次ベジェ曲線のテンソル式は、 R(t)”(1−t+tE)”PO −(1−t) 3Pa + 3 (1−t) ”EP。
+3(1−t)t”l!”P  +t’g’po  −
・・−・−・・−・−・−・(1)で表される。tは両
端点P0、P3(節点)間でO〜1の値を取るパラメー
タである。またEは各制御点を示すシフト演算子であっ
て、P、−EP6、Pt−E”PO5Pt−tl’Po
である。
4辺形面素は、u、vをパラメータとして、第3図に示
すように16個の制御点1〜16による双3次ベジェ式
、 S (u + v) = (1−u + uE) ” 
(1−v + vF) ’P+・−−−−−−−−−−
(2)で表される。
第1B図及び第4図のフローチャートに示すように、ま
ずステップS1で、面素S+ 、Stの共有境界線Gの
一端における端点P0において、そのまわりのSlの制
御辺ベクトルa、bの法線ベクトルn1  (外積)を
求め、Poから指定した半径r1だけオフセットした点
P+をベクトルn1の延長上に求める。次にステップS
2で、面素S2の端点P6(Sl と共有)のまわりの
制御辺ベクトルa  (S、と共有)及びCに関し、ス
テップSlと同じ処理を行う。即ち、ベクトルa、cの
法線ベクトルn2を求め、Poから半径r1だけ離れた
点P2をn2の延長上に求める。
次にステップS3で、点P1を通り、法線ベクトルn1
を持つ平面をπ1とし、点P2を通り法線ベクトルn2
を持つ平面をπ、とし、更に一方の面素S2の端点P0
に連なる辺D2に関し、この辺の曲線を規定している端
点P0及び制御点P。いPotの3点を通る平面をπ、
とする。そしてこれらの3平面の交点をQlとする。な
お第1C図の断面で示されるように、π1は距離r、を
隔てて面素S、と略平行な平面であり、π冨は距離r、
を隔てて面素S2と略平行な平面である。また平面π3
は面素S2と略直角で端点P0を通る平面である。なお
π、は面素S1の端点P0と辺D1を規定する2つの制
御点から形成してもよい。
このステップS3で得られた点Q、は、生成するフィレ
ット曲面S、の一つの端辺C8の曲率中心として用いる
次にステップS4で、点Q、から面素S、の辺D1へ垂
線を下し、その足をq、とする。同様に点Q1から面素
S2の辺D2へ垂線を下し、その足をq2とする0点q
+ 、Qzはフィレット曲面Ssの端辺C3の両端とな
る。
次にステップS5で、第1D図に示すように、q+ 、
Qzを分割点として各面素S+、Stの辺Dt、Dzを
部分Iと■とに分割し、各部を成す新たなベジェ曲線の
制御点を生成する。なお各辺り、 、Dtの部分■が最
終的に残る面素の辺である。後述のようにこの部分分割
はql、q2の位置をパラメータとして行うことができ
、分割され゛た新たなベジェ曲線は元の辺D+、Diに
対し変化することはない。
次にステップS6で、点Ql、q8、q2を用いて半径
r1、D2に近い値で3次ベジェ曲線C9を生成する。
この曲線はQ+ 、qzを端点とし、半径r1に近い値
の円弧状となる。この曲線CIによりフィレット曲面S
、を成す4辺の一方の端辺が定まる。
次にステップS7で、面素Sl 、Stの境界線Gの他
方の端点P6  ’においてステップ81〜S6の処理
を行い、指定した半径r2で3次のベジェ曲mczを生
成し、フィレット曲面S、のもう一方の端辺とする。な
おrlはr、と同じでも異なっていてもよい。
次にステップS8で、第1E図に示すように、面素S1
、S!の共有境界線Gを定めている制御辺ベクトルaと
、面素S1のGと対向した辺における制御辺ベクトルd
とを用いて、点q1における新たな制御辺ベクトルa′
を線形補間により形成する。同様にして境界vAGの他
の側においてフィレット曲面S、の端辺Ctの端点Q+
  ’において、制御辺ベクトルe′を元の面素S1の
制御辺ベクトルから線形補間して形成する。そしてこれ
らの制御辺ベクトルa′、e゛の終点を制御点とし、q
1、Q+’を端点として3次ベジェ曲線C3を生成する
。この曲線C1は生成したフィレット曲面S3の一辺で
あり、残りの面素Slとの境界線になる。同様にステッ
プS9で、面素StにおいてC,、C,の各端点qz、
qt  ′の間を結ぶベジェ曲線C4を線形補間で生成
し、S2とS。
との境界線とする。
以上によりフィレット曲面S、の4辺C1〜C4が定義
できたので、次にステップ310で、双3次ベジェ曲線
を生成する。なお曲面S、の内部制御点は、S3の4つ
の端点においてツイストベクトルを零とおくか又は曲率
に相当する量を零とおくことにより求めることができる
なおステップS7におけるベジェ曲線C1の生成には、
次の方法を用いることができる。まず第1F図に示すよ
うに点qz  (一方の垂線の足)における制御辺ベク
トルf、gを求め、これらの外積を法線ベクトルとする
平面π1をq2において形成する。次に他方の点q1に
おける制御辺ベクトルhを延長して、平面π、との交点
q3を求める0次にqr % qzを端点とし、点q、
を制御点とする2次ベジェ曲線を生成し、それを3次に
次数を上げて新たに制御点qs、qbを得る。この結果
、qt、qzを端点としQs 、Qbを制御点とする半
径r、の円弧に近位した3次ベジェ曲線C,が得られる
なお2次のベジェ曲線を演算操作で3次に変換しても曲
線の形状は変化しない。その証明は以下のとおりである
第1F図に示すように、3次元空間内に与えられた41
% qz (端点)及びqzから成る3つの制御点ベク
トルによって表される2次ベジェ曲線は、R(t) ”
 (1−t + tE) ”Q+  −−−−−=−=
−・−=(3)で表される。tは両端点間で0〜1の値
を取るパラメータである。またEは各制御点を示すシフ
ト演算子であって、q、m1iiq醜、Qz=E”qr
である。
同様に3次のベジェ曲線は、既述のように第1式で表さ
れる。なお第1式〇P0、EPo 、E”Pt+、Eコ
P0は第1F図では、3次ベジェ曲線の4つの制御点Q
I% Qs、qいq2に夫々対応する(pH=Ql、E
P(1−qいE”p、=qいE’Po=Qz) −第3
式の両辺に(1−t)+t=1を掛けると、((1−t
)  + t) R(t) = ((l  t)+ t)  ((1t)”qr +
 2(1t)tqz +t”Qz=(1t)’q+ +
(1−t)t(2qs  ”qr)+ (1t) t”
(2q* +qz)  + tsqt2qs+qz +jsqz     ’−−−−・−・−−−一−・−
−−−−(4)となる。従って第2式と第3式とが等し
いとすれば、 −−−−−・−・・・−・−・−(5)である、即ち、
第1F図に示すように線分qIQ:lを2:1に比例分
割すれば制御点Qsが求まり、線分q2q、を2:lに
比例分割すれば制御点Qhが求まる。
このようにして求まった4つの制御点Q1% QSSq
いqオにより定まる3次のベジェ曲線は、3つの制御点
Q1% Q3、Catで定まる2次のベジェ曲線と同一
である。
次に3次ベジェ曲線を任意のパラメータ値で分割しても
曲線か変化しないことを示す。第5図はPo 、P+ 
、P2 、Palを制御点とする3次ベジ工曲線R(t
)をパラメータt0で分割する場合を示す。各部の新た
なパラメータをtI 、Lzと。
し、制御点をPl。〜、及びP2゜〜、とする。
全体の曲線式は、 R(t)= (1−tItE)’PO・・−−−−−・
−・−・−・−(61で、分割の一方の曲線式は、 R(tl )= (1−tl  +tl B)3Pi。
−・(7)である。R(t、 )はR(t)と等しくな
ければならないから、 (1−tI + t、 E)”P lo −(1−t 
+ t E)3P0−・・・・・−・−−−−〜・−・
・(8)1、= 171.であるから、第5弐の右辺は
、(1−t++t+(1−to+toE) ) 3P。
= (1−tI)3Po+3(1−to”tI (1−
to+toE)Pa+3(1−tI)tI”(1−to
+toE)2Po+t’(1−to+toH)3P。
第5式の左辺は、 (1−t、)’PL。+3(1−tI)2t+P1++
3(1−tI)t+!Pi□+t+”Pit従って、 Pl。千P0 Pit =(1−to)Po+toP+Plt  −(
1−to+toE)” Pa” (1−to) ”Po
+2(1−to) toP1+to”Pz=(1−tI
)  ((1−to)Po+toP+  )  +  
to  ((1−to)  P++  t、P、) (lto)Pa + toP+ =PL+で、(1−t
I)P++toPz −Qであるから、 Pig =(1−to)P1++toqP13  = 
(1−to+toE)3 pO= (1−to)’Po
+3(1−to)”t6PI+3(1−to)to”P
z+to3P= =(1−to)”  ((1−to)Po+toP+ 
)+2(1−to)to ((1−to)P++t+h
+ to”  ((1−to)PittoP3)(1−
to)Po+toP+=P1+で、(1−to)P++
toPz =Qで、(1−to)Po+toP3=P2
zであるから、Pl:I  = (1−to)  ((
1−to)P1++toロ )  +  to  ((
1−t、)q+toP2g) =(1−to)Pit +toP2+ また分割の他方の曲線式は、 R(tt) ”’ (1−h+hE)’ P2゜   
−・−・・−−m−−−−・・−−−−(91R(tz
)はR(t)と等しくなければならないから、(1−t
z+tzE)3P2゜=(1−tItE)ゴP0・−・
−・・・・−・−αωt = to+ (1−to) 
tzなので、第7式の右辺は、(1−(to+(1−t
o)tz  l  +  (tc++(1−to)t2
 )  E)  3 P。
=(1−to−tz+totz+ toE+tJ−to
tzE ) 3p。
−((14z)−(1−tz)to+(1−tz)to
E+tzE  )  ’  P。
=  ((1−tz)  (1−to+toE)  +
tJ)  3 P。
= ((1−tz)’  H−to+toE) ’+3
(1−tz)” (1−t。
+toEl ” ttE+3(1−tz)  (1−t
o+ toE) tz”E”+t2′E3) P、) また第7弐の左辺は、 (L tz) 3P2o+3(1−tz)”tzP2+
 +3 (L h)tz”P2z+ tz 3P21従
って、 P2o−(1−to+toE)Pa = (1−t、)3Po+3(1−to)”toP++
3(1−to)to”Pitto3Ps=(1−to)
”  ((1−to)Po+toP+ ) +2(1−
to)t。
((1−t6)PI+tOP! l +to” ((1
−to)PittoPs )(1−to)Po+t67
 =pl+、(1−to)P++toPz=Q 。
(1−to)Pz+t。Pi=P2□であるから、P2
o =(1−to) ((1−to)P1++toQ)
 4 to ((1−to)Q+tOP2□) (1−to)P1++toQ=P1z 、(1−to)
Q+toP2z =P11であるから、 P2゜= (1−to)pi□+toP2+P2+ =
 (1−to+toE)”P+= (1−to)Zp、
+2(1−to)toPz+ to”P3=(1−to
)  ((1−to)P++toPz )  +to 
((1−to)Pz4t@Pi ) (1−to)P++toPz =Q 、 (1−to)
Pittopi =P22であるから、 P2+ = (1−to)口+toP2□P2z= (
1−to+t、oE)P。
= (1−to) Pit tOP3 P23=P3 よって、元のベジェ曲線を2つの分割した曲線は、元の
4つの制御点から計算して得られる8個の制御点で求め
ることができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、上述のように、エツジを成す2つの面
素が如何なる形状になっていても、2つの画素間に境界
を共有したフィレット曲面を指定の半径r、  (rz
)に近位の曲率のベジェ曲面で形成することができるの
で、エツジの丸め変形処理を効率良く行うことができる
【図面の簡単な説明】
第1A図〜第1F図は本発明のフィレット曲面の生成方
法の実施例を示す一連の生成手順の線図、第2図はベジ
ェ曲線の制御点を示す線図、第3図はベジェ曲線の制御
点を示す線図、第4図は生成手順のフローチャート、第
5図はベジェ曲線の分割方法を示す線図、第6図及び第
7図は従来のフィレット曲面の生成方法を示す線図であ
る。 なお図面に用いた符号において、 S、、 S、−・−・・−・面素 a、b、c、d−−−−−−一制御辺ベクトルπ、〜π
、−・−平面 q直−Qz+Q++Q雪 −・−・・・・・・−・垂線の足 C1〜c 、−−−−−一・−ベジェ曲線S、−・−−
−−−・−・・・−フィレット曲面である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 二つの自由曲面の成すエッジに沿って各曲面をなめらか
    につなぐフィレット曲面を生成する方法であって、 エッジを形成する二つの面素S_1、S_2の共有境界
    線Gの一方の端点P_0において、点P_0に連らなる
    各面素の辺D_1、D_2に関し、 各辺の制御辺ベクトルと直交する二つのベクトルを形成
    し、与えられた距離R_1にだけ点P_0から離れ且つ
    上記直交するベクトルを法線とする二つの平面π_1、
    π_2を形成する第1過程と、上記二平面π_1、π_
    2の交線上の点Q_1から上記各辺D_1、D_2に垂
    線を下してその足をq_1、q_2とし、点q_1、q
    _2間において半径r_1に近似した3次ベジエ曲線C
    _1を形成する第2過程と、上記境界線Gの他の端点P
    _0′において、上記第1、第2過程を行い、得られた
    足q_1′、q_2′間において与えられた半径r_2
    に近似した3次ベジエ曲線C_2を形成する第3過程と
    、 4点q_1、q_2、q_1′、q_2′において各面
    素S_1、S_2の制御辺ベクトルを線形補間した制御
    辺ベクトルを形成し、q_1、q_1′間及びq_2、
    q_2′間で境界線Gに沿った3次ベジエ曲線C_3、
    C_4を形成する第4の過程と、 上記曲線C_1〜C_4を4辺とする双3次ベジエ曲面
    から成るフィレット曲面S_3を生成する第5過程とか
    ら成るフィレット曲面の生成方法。
JP27876087A 1987-11-04 1987-11-04 フイレツト曲面の生成方法 Expired - Fee Related JP2638852B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27876087A JP2638852B2 (ja) 1987-11-04 1987-11-04 フイレツト曲面の生成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27876087A JP2638852B2 (ja) 1987-11-04 1987-11-04 フイレツト曲面の生成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01120605A true JPH01120605A (ja) 1989-05-12
JP2638852B2 JP2638852B2 (ja) 1997-08-06

Family

ID=17601806

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP27876087A Expired - Fee Related JP2638852B2 (ja) 1987-11-04 1987-11-04 フイレツト曲面の生成方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2638852B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011121281A (ja) * 2009-12-10 2011-06-23 Shin Nippon Koki Co Ltd プリプレグテープの経路計算方法
CN108734766A (zh) * 2018-05-17 2018-11-02 业成科技(成都)有限公司 曲面装置的曲率半径的评估方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011121281A (ja) * 2009-12-10 2011-06-23 Shin Nippon Koki Co Ltd プリプレグテープの経路計算方法
CN108734766A (zh) * 2018-05-17 2018-11-02 业成科技(成都)有限公司 曲面装置的曲率半径的评估方法
CN108734766B (zh) * 2018-05-17 2022-04-08 业成科技(成都)有限公司 曲面装置的曲率半径的评估方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2638852B2 (ja) 1997-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0076327B1 (en) Method of forming curved surface
Dokken Finding intersections of B-spline represented geometries using recursive subdivision techniques
JPH08305430A (ja) 自由曲線補間方式
JPH04230503A (ja) 数値制御機械における工具軌道輪郭を求める方法
US5579464A (en) Free-form surface creation method and apparatus thereof
JP2865911B2 (ja) 数値制御機械で加工品を加工する方法
JPH01120605A (ja) フイレツト曲面の生成方法
Kim et al. Tool path generation for machining free-form pockets with islands
JP2946506B2 (ja) 物体の表面形状データ作成方法
Kim et al. A symbolic approach to freeform parametric surface blends
US5631840A (en) Methods and apparatuses for generating sculptured surfaces
JPH01120674A (ja) 物体の表面形状データ作成方法
JP2638851B2 (ja) 数値制御加工方法
Pang et al. Multiresolution offsetting and loose convex hull clipping for 2.5 D NC machining
K Alwan et al. Geometric modeling of compound NURBS surfaces
JPH01258106A (ja) 空間曲線創成法
JP2737132B2 (ja) 物体の表面形状データ作成方法
JP2845661B2 (ja) 形状データ作成方法
JPH01120603A (ja) 数値制御加工方法
Kim et al. Generating Cartesian NC tool paths for sculptured surface manufacture
Özcan et al. Corner smoothing of 2D milling toolpath using b-spline curve by optimizing the contour error and the feedrate
JP3187814B2 (ja) 物体の表面形状データ作成方法及び装置
Nasri et al. A recursive subdivision algorithm for piecewise circular spline
JP3187815B2 (ja) 物体の表面形状データ作成方法
Zhang et al. Free from surface construction using Gregory patches

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees