JPH03135672A - Production of shape data - Google Patents

Production of shape data

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Publication number
JPH03135672A
JPH03135672A JP1273334A JP27333489A JPH03135672A JP H03135672 A JPH03135672 A JP H03135672A JP 1273334 A JP1273334 A JP 1273334A JP 27333489 A JP27333489 A JP 27333489A JP H03135672 A JPH03135672 A JP H03135672A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
curve
free
straight line
distance
shortest distance
Prior art date
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Pending
Application number
JP1273334A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsumichi Kuragano
倉賀野 哲道
Akira Suzuki
章 鈴木
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 JP1273334A priority Critical patent/JPH03135672A/en
Publication of JPH03135672A publication Critical patent/JPH03135672A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To easily and surely obtain the shortest distance by calculating a data group on the distance between a sampling point on a free curve and an intersecting point between an orthogonal plane and a straight line. CONSTITUTION:A plane Wi passes through a sampling point Ki set on a free curve R(t) and is orthogonal to the curve R(t), and a data group is obtained to show the distance di between the point Ki and an intersecting point Qi between the plane Wi and a set straight line L. Then the least value is detected out of the distance data group and therefore the shortest distance dmin is detected between the curve R(t) and the line L. Thus it is possible to quickly and surely obtain the distance dmin at all times. Then a free curve is designed with high efficiency.

Description

【発明の詳細な説明】 以下の順序で本発明を説明する。[Detailed description of the invention] The present invention will be explained in the following order.

A産業上の利用分野 B発明の概要 C従来の技術(第6図及び第7図) D発明が解決しようとする問題点(第8図)E問題点を
解決するための手段(第1図〜第5図)F作用(第1図
〜第5図) G実施例(第1図〜第5図) H発明の効果 A産業上の利用分野 本発明は形状データ作成方法に関し、例えばCA D 
(computer  aided  design)
  又はCA M (computer aided 
sanufacturing)において、生成された自
由曲線又は自由曲面の形状を変形処理する場合に適用し
て好適なものである。
A: Industrial field of application B: Outline of the invention C: Prior art (Figs. 6 and 7) D: Problem to be solved by the invention (Fig. 8) E: Means for solving the problem (Fig. 1) - Fig. 5) F Effect (Fig. 1 - Fig. 5) G Example (Fig. 1 - Fig. 5) H Effect of the invention
(computer aided design)
or CA M (computer aided
The present invention is suitable for application when deforming the shape of a generated free curve or free-form surface in manufacturing (manufacturing).

B発明の概要 本発明は、形状データ作成方法において、自由曲線上の
サンプリング点及びその直交平面と直線上の交点間の距
離を表す距離データ群を演算することにより簡易かつ確
実に最短距離を求めることができる。
B. Summary of the Invention The present invention, in a shape data creation method, simply and reliably determines the shortest distance by calculating a distance data group representing the distance between a sampling point on a free curve and its orthogonal plane and the intersection point on a straight line. be able to.

C従来の技術 例えばCADの手法を用いて自由曲線(2次関数で規定
できない曲線をいう)や、自由曲面(2次関数で規定で
きない曲面をいう)をもった物体の形状をデザインする
場合(geometric modeling)、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、当該指定された複数
の節点を結ぶ境界曲線網を所望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。
C Conventional technology For example, when designing the shape of an object with a free curve (a curve that cannot be defined by a quadratic function) or a free-form surface (a curved surface that cannot be defined by a quadratic function) using a CAD method ( (geometric modeling), a designer generally specifies multiple points (these are called nodes) in a three-dimensional space through which a curved surface should pass, and uses a computer to create a boundary curve network connecting the specified multiple nodes using a desired vector function. A curved surface expressed in a so-called wire frame is created by calculating the .

ここで境界曲線網を形成する自由曲線は第6図に示すよ
うに、任意の間隔で設定された2つの節点P0及びPs
(Pt。2.及びP(3+I、P、。、及びPt3+X
、P、。3.及びP(313)で区切られる複数の曲線
セグメントKs6(Ksc1、Ksct 、Ks。)が
接続された構成を有する。
As shown in FIG. 6, the free curves forming the boundary curve network are defined by two nodes P0 and Ps set at arbitrary intervals.
(Pt.2. and P(3+I, P,., and Pt3+X
,P. 3. It has a configuration in which a plurality of curve segments Ks6 (Kscl, Ksct, Ks.) separated by and P (313) are connected.

この曲線セグメン)KSGは3次のベジェ式を用いて、
次式 %式%(1) で表されるパラメトリックな空間ベクトルR(t)で表
現される。
This curve segment) KSG uses a cubic Bezier equation,
It is expressed by a parametric space vector R(t) expressed by the following formula (1).

ここでEはシフト演算子であり、曲線セグメントKsG
上の制御点P!に対して、次式3式% ) (2) の関係をもち、パラメータtは、次式 0≦【≦1 ・・・・・・ (3) で表される。
Here E is a shift operator and the curve segment KsG
Upper control point P! , and the parameter t is expressed by the following equation 0≦[≦1 . . . (3).

かかる自由曲線でなる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(以下このような処
理を枠組み処理と呼ぶ)。
A large number of framework spaces surrounded by boundary curves made of such free curves can be formed (hereinafter, such processing will be referred to as framework processing).

かかる枠組み処理によって形成された境界曲線網は、そ
れ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、パ
ラメトリックなベクトル関数によって表現できる曲面を
補間演算することができれば、全体としてデザイナがデ
ザインした自由曲面を作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、これをバッチと呼ぶ。
The boundary curve network formed by such framework processing itself represents the rough shape that the designer is trying to design, and the boundary curves surrounding each framework space are used to perform interpolation calculations to create a curved surface that can be expressed by a parametric vector function. If it is possible to do so, it is possible to create a free-form surface designed by the designer as a whole. Here, the curved surfaces stretched in each framework space form basic elements that constitute the entire curved surface, and these are called batches.

自由曲面の作成原理を第7図について述べる。The principle of creating a free-form surface will be described with reference to FIG.

U方向及びV方向の4つの節点P、。、P、。、P33
及びP03によって決まる共有境界COMI、C0M2
、C0M3及びC0M4によって囲まれる枠組み空間に
ついて、共有境界に沿ってU方向及びV方向のパラメー
タU及びVを考えるとき、次式3式%) (4) で表されるように、3次のベジェ式でなるベクトル関数
を用いて、共有境界COMI、C0M2、C0M3及び
C0M4によって囲まれる自由曲面でなるバッチS (
us yl を形成することができる。
Four nodes P in the U direction and the V direction. ,P. , P33
and the shared boundary COMI, C0M2 determined by P03
, C0M3 and C0M4, when considering the parameters U and V in the U direction and V direction along the shared boundary, the cubic Bezier A batch S (
us yl can be formed.

ここでE及びFはシフト演算子であり、バッチS Tu
+ vl 上の位置ベクトルとして表される制御点P、
Jに対して、次式 %式% (5) (6) の関係をもつ。
Here E and F are shift operators and batch S Tu
Control point P expressed as a position vector on +vl,
For J, it has the following relationship: (5) (6)

またパラメータU及びVは、次式 %式%(7) (8) 従って、入力された複数の節点を結ぶ境界曲線網につい
て、共有境界において互いに連続するバッチS (us
 V)を生成するようにすれば、多数のバッチS (I
ll v+ +、S(。、v)2、・・・・・・で囲ま
れた所望の外形形状の自由曲面を表す形状データを得る
ことができる。
Parameters U and V are calculated using the following formulas % Formula % (7) (8) Therefore, for the boundary curve network connecting a plurality of input nodes, batches S (us
V), many batches S (I
Shape data representing a free-form surface of a desired external shape surrounded by ll v+ +, S(., v)2, . . . can be obtained.

このようにして、デザイナがデザインしようとする外形
形状を各枠組み空間を囲む境界曲線を用いて、パラメト
リックなベクトル関数によって表現でき、か(して全体
としてデザイナがデザインした自由曲面を生成すること
ができる。
In this way, the external shape that the designer is trying to design can be expressed by a parametric vector function using boundary curves surrounding each framework space, and the free-form surface designed by the designer can be generated as a whole. can.

D発明が解決しようとする問題点 ところでデザイナがかかる形状データ作成方法を用いて
製品の外形形状をデザインしようとする際に、−旦生成
された自由曲線を設定された直線間との距離が最短にな
る位置を基準にすることにより、自由曲線の形状を必要
に応じて変形し直したい場合がある。
D Problem to be solved by the invention By the way, when a designer tries to design the external shape of a product using this shape data creation method, the distance between the generated free curve and the set straight line is the shortest. There are cases where it is desired to re-deform the shape of the free curve as necessary by using the position as the reference.

従来第8図に示すようにベジェ曲線R(t)と直線りと
の最短距離d 11i11はベジェ曲線R(t)上の点
M、とデザイナにより設定された直線り上の点M8間の
距離dの2乗d!でなる方程式を最小にするパラメータ
tl及びに、の値を求めることにより検出されていた。
Conventionally, as shown in Fig. 8, the shortest distance d11i11 between the Bezier curve R(t) and a straight line is the distance between the point M on the Bezier curve R(t) and the point M8 on the straight line set by the designer. d squared d! It was detected by finding the values of the parameters tl and , which minimize the equation.

すなわち、パラメータtを用いて表されるベジェ曲線R
(t)上の点M+ は、パラメータの値がt ”’ t
 rのとき、次式 %式%) (9) として表され、またパラメータkを用いて表される直線
り上の点M2はパラメータの値かに=k。
That is, the Bezier curve R expressed using the parameter t
The point M+ on (t) has the parameter value t ”' t
When r, the point M2 on the straight line expressed as the following formula (%) (9) and expressed using the parameter k is the value of the parameter = k.

のとき、次式 %式% (10) (ここでベクトルnは直線L (k)の方向ベクトル)
として表され、 この2点間の距Mdの2乗d1は、一
般に次式 %式%()) ()) ()) (11) として求められる。
When , the following formula % Formula % (10) (Here, vector n is the direction vector of straight line L (k))
The square d1 of the distance Md between these two points is generally obtained as the following formula % ()) ()) ()) (11).

ここで(11)式を関数r(L、k)とおき、パラメー
タを及びkでそれぞれ偏微分すると、次式(13) の関係が得られ、この(12)式及び(13)式を0と
おくと、次式 %式% )) (12) の連立方程式をニュートン・ラフラン法を用いてパラメ
ータtSkについて解けば、2点M、及びMt間の距1
111dの2乗d2の極値を与えるパラメータt、kを
求めることができ、このパラメータt、kを用いてベジ
ェ曲線R(t)と直線L(k)との最短距離d1、を求
めることができる。
Here, by setting equation (11) as a function r(L, k) and partially differentiating the parameters with and k, the following equation (13) is obtained, and these equations (12) and (13) can be reduced to 0 Then, if we solve the following simultaneous equations for the parameter tSk using the Newton-Loughran method, we can calculate the distance 1 between the two points M and Mt.
The parameters t and k that give the extreme value of 111d squared d2 can be found, and using these parameters t and k, the shortest distance d1 between the Bezier curve R(t) and the straight line L(k) can be found. can.

すなわち(14)式及び(15)式をテーラ展開し、2
次以降の項を消去すれば、次式 %式%)) (L v (k) +nyΔk) ) y (Lz (k) + nzΔk) ) nz −〇 (17) として表すことができる。引き続き、(16)式及び(
17)式を線形化すると、次式 =0 (16) (LX (k) 十n、Δk) +(Rz (t )−Lz (k))nz)・・・・・
・(19) (nX−n、1+ny0 ny+nz− n z ) [(nx(t) Lx(k))nx (1日) Δk が得られる。
In other words, by performing Taylor expansion of equations (14) and (15), we obtain 2
By eliminating the following terms, it can be expressed as the following formula: Continuing, equation (16) and (
17) When the equation is linearized, the following equation = 0 (16) (LX (k) 10n, Δk) + (Rz (t) - Lz (k))nz)...
-(19) (nX-n, 1+ny0 ny+nz- nz) [(nx(t) Lx(k))nx (1 day) Δk is obtained.

この連立方程式を収束させるようなΔを及びΔkを(1
8)式及び(19)式より求め、パラメータを及びkの
初期値とからパラメータを及びkの値を決定することに
よってベジェ曲線R(t)と直線りとの最短距離d @
=nを算出する。
Δ that makes this simultaneous equation converge and Δk (1
The shortest distance d between the Bezier curve R(t) and the straight line is obtained by determining the parameters and the values of k from the initial values of parameters and k.
= n is calculated.

ところが、上述のような演算処理によりベジェ曲線R(
t)と直線りとの最短距離d sinを求める場合、 
パラメータを及びkの初期値の設定によっては演算処理
が収束せずΔk及びΔkを求め得ないためベジェ曲線R
(t)と直線り間の最短距離d 111Mを求めること
ができなくなるおそれがあり、デザイナが意図する自由
曲線を得るには使い勝手が未だ不十分であった。
However, the Bezier curve R(
When finding the shortest distance d sin between t) and a straight line,
Depending on the settings of the parameters and the initial value of k, the calculation process will not converge and Δk and Δk cannot be obtained, so the Bezier curve R
There is a possibility that the shortest distance d 111M between (t) and the straight line cannot be determined, and the usability is still insufficient to obtain the free curve intended by the designer.

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、自由曲線
と直線間の最短距離を簡易かつ確実に求めることができ
る形状データ作成方法を提案しよ+(Ry(t) −Ly(k) )ny うとするもとである。
The present invention has been made in consideration of the above points, and proposes a shape data creation method that can easily and reliably determine the shortest distance between a free curve and a straight line. ) )ny It's a source of sleep.

計することができる。can be measured.

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、自由曲
線R(t)上に設定されたサンプリング点に、を通り、
 自由曲線R(t)と直交する平面W1を生成し、 サ
ンプリング点に、および平面W、の設定直線りとの交点
Qム間の距離d!を表す距離デー夕群を得、距離データ
群のうち最小値を検出することにより自由曲線R(t)
と直線り間の最短距離d、1を検出するようにする。
EMeans for Solving the Problem In order to solve this problem, in the present invention, a sampling point set on the free curve R(t) is passed through,
A plane W1 orthogonal to the free curve R(t) is generated, and the distance d! between the sampling point and the intersection point Q of the plane W with the set straight line is calculated. By obtaining a distance data group representing the distance data group and detecting the minimum value among the distance data group, the free curve R(t)
The shortest distance d,1 between and the straight line is detected.

F作用 自由曲線R(t)上にパラメトリックに求まるサンプリ
ング点に、と直線り上の交点Q!間の距離データd!を
演算して距離データ群を得、距離データ群における距離
データd!の最小値を自由曲線R(t)と直線りとの最
短距離d、ム1とすることにより、当該最短距離d l
&五Mを常に確実かつ迅速に求めることができ、自由曲
線を効率よく設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。
A sampling point parametrically determined on the F-action free curve R(t), and the intersection point Q! on a straight line. Distance data between d! A distance data group is obtained by calculating distance data d! in the distance data group. By setting the minimum value of the shortest distance d, mu1 between the free curve R(t) and the straight line, the shortest distance d l
An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

この実施例はデザイナによって設定された直線りとベジ
ェ曲線で表される自由曲線R(t)間の最短路Md、ム
7を求めると共に、 当該最短距離d、!7を与えるパ
ラメータLai、サンプリング点に@!11、及び交点
Q、i等のデータを求め、自由曲線R(t)の変型処理
に利用し得るようにし′たことにより、デザイナのイメ
ージにより近い形状の自由曲線を作成し得るようにする
ものである。
This embodiment calculates the shortest path Md, M7 between the straight line set by the designer and the free curve R(t) represented by a Bezier curve, and also calculates the shortest distance d,! Parameter Lai that gives 7, @! at the sampling point! 11, intersection points Q, i, etc., and can be used in the transformation process of the free curve R(t), thereby making it possible to create a free curve with a shape closer to the designer's image. It is.

第1図は自由曲線及び直線間の最短距離を求める場合を
示し、CAD/CAMシステム1はそれぞれ中央処理袋
W (CPU)を含んでなる自由曲面作成装置2及び自
由曲面切削用工具経路作成装置3及びNCミーリングマ
シン(マシニングセンタ)4で構成されている。
FIG. 1 shows a case where the shortest distance between a free curved line and a straight line is determined, and the CAD/CAM system 1 includes a free-form surface creation device 2 and a free-form surface cutting tool path creation device each including a central processing bag W (CPU). 3 and an NC milling machine (machining center) 4.

自由曲面作成装置2はCADの手法を用いて製品の外形
形状を表す自由曲線を構成する各曲線セグメントに3゜
及び自由曲面を構成する各パッチS (an v)を生
成する。
The free-form surface creation device 2 uses a CAD method to generate 3 degrees for each curve segment constituting a free-form curve representing the external shape of the product and each patch S (an v) constituting the free-form surface.

また自由曲面切削用工具経路作成装置3は、自由曲面作
成装置2によって生成された曲線セグメン)Ksc及び
バッチS (un V)でなる自由曲面データDT、を
受け、当該自由曲面データDT、に基づいて例えばボー
ルエンドミルでなる工具についてのオフセット曲面S、
1IFFを作成し、これによりセグメントハイド法等の
手法によって工具経路データDTcLを作成する。
In addition, the free-form surface cutting tool path creation device 3 receives free-form surface data DT consisting of curve segments) Ksc and batches S (un V) generated by the free-form surface creation device 2, and based on the free-form surface data DT. For example, the offset curved surface S for a tool made of a ball end mill,
1IFF is created, and tool path data DTcL is created using a method such as the segment hide method.

さらにNCミーリングマシン4は、フロッピィディスク
5を介して入力された工具経路データDTCLに基づい
て、ボールエンドミルを移動制御することにより、自由
曲面の外形形状を有する製品の切削加工を実行し得るよ
うになされている。
Further, the NC milling machine 4 controls the movement of the ball end mill based on the tool path data DTCL input via the floppy disk 5, so that it can cut a product having a free-form external shape. being done.

因に自由曲面作成装置2は、例えば陰極線管デイスプレ
ィでなる表示装置6及び例えばキーボードやマウス等で
なる入力装置!7を有し、デザイナが表示装置6に表示
されたメニュー画面を目視確認しながら入力装置7を操
作することにより、自由曲線及び直線間の最短距離演算
モードを指定すると、CPUは第2図によって示す最短
距離演算処理手順に従って自由曲線と直線間の最短距離
を求める。
Incidentally, the free-form surface creation device 2 includes a display device 6, such as a cathode ray tube display, and an input device, such as a keyboard or mouse! 7, and when the designer specifies the shortest distance calculation mode between free curves and straight lines by operating the input device 7 while visually checking the menu screen displayed on the display device 6, the CPU executes the shortest distance calculation mode according to FIG. Find the shortest distance between the free curve and the straight line according to the shortest distance calculation procedure shown below.

すなわちCPUはステップSPIから当該最短距離演算
処理手順に入り、続くステップSP2においてデザイナ
が画面上に表示されている自由曲線R(t)を目視確認
しながら入力装置7を操作し、自由曲線R(t)に対し
て最短距離を求めたい直線りを設定するのを待ち受ける
That is, the CPU enters the shortest distance calculation processing procedure from step SPI, and in the subsequent step SP2, the designer operates the input device 7 while visually checking the free curve R(t) displayed on the screen, and calculates the free curve R(t). t) and waits for you to set the straight line for which you want to find the shortest distance.

すなわち第3図に示すように、直線りを設定したい位置
にデザイナがマウス等を用いてカーソルCを移動させク
リックすると、CPUはクリックされた位置から基準点
Q0の座標データを取り込む。
That is, as shown in FIG. 3, when the designer uses a mouse or the like to move the cursor C to a position where a straight line is desired and clicks, the CPU reads the coordinate data of the reference point Q0 from the clicked position.

続いて、直線りを引きたい方向にデザイナがカーソルC
を移動させクリックするとCPUはクリックされた位置
から点Q、の座標データを取り込んだ後、基準点Qoか
らこの新たにクリックされた点Q、に向う方向ベクトル
nの座標成分を取り込み、この2点による位置情報から
直線りの座標データを取り込むと共に、設定された直線
りをデイスプレィ上に表示し、次のステップSP3に移
る。
Next, the designer moves the cursor C in the direction you want to draw a straight line.
When you move and click, the CPU takes in the coordinate data of point Q from the clicked position, then takes in the coordinate components of the direction vector n from the reference point Qo to this newly clicked point Q, and then calculates the coordinates of these two points. The coordinate data of the straight line is taken in from the position information obtained by , and the set straight line is displayed on the display, and the process moves to the next step SP3.

ステップSP3においてCPUは最短距離を求めたい自
由曲線R(t)を構成する曲線セグメントKscが選択
され入力されるのを待ち受ける。
In step SP3, the CPU waits for the curve segment Ksc constituting the free curve R(t) for which the shortest distance is to be determined to be selected and input.

すなわちデザイナが第4図に示すように、マウス等を用
いて最短距離を求めたい位置にある曲線セグメントKt
G上にカーソルCを移動させてクリックすると、CPU
はこのクリックされた曲線セグメントI(sc上の各点
の位置ベクトルR(t)を自由曲線データとして取り込
む。
In other words, as shown in FIG.
Move cursor C onto G and click to display the CPU
takes in the position vector R(t) of each point on this clicked curve segment I(sc) as free curve data.

ステップSP4に移ったCPUはサンプリング点番号i
をカウントする内部カウンタの値をi=0に初期設定す
ると共に、設定された直線りと選択された自由曲線R(
t)間の最短距離を表す最短距離データd、i%を非常
に大きな値に初期設定する。
The CPU that has moved to step SP4 has sampling point number i.
The value of the internal counter that counts
t), the shortest distance data d, i% representing the shortest distance between the two points is initially set to a very large value.

続いてCPUは、ステップSP5において内部カウンタ
を「+1」インクリメント動作させることによりサンプ
リング点番号iの値をi=lに増加させた後ステップS
P6において、サンプリング点番号iの値が設定されて
いるサンプリング点最大番号1+ms、x(この実施例
においてはi、、X−100に設定されているものとす
る)より大きいか否かを判断する。
Subsequently, the CPU increments the internal counter by "+1" in step SP5 to increase the value of sampling point number i to i=l, and then proceeds to step S.
At P6, it is determined whether the value of the sampling point number i is larger than the set maximum sampling point number 1+ms,x (in this example, it is assumed that it is set to i,,X-100). .

ここでサンプリング点番号iの値はi=1であり、i□
、〉1であることから否定結果を得たCPUはステ・ン
ブSP7に移って、パラメータ1+  (0≦1.≦1
)の値を、次式 %式%) (20) より求めることによりt方向に対して第1番目の設定点
に対応する値を設定する。
Here, the value of sampling point number i is i=1, and i□
, > 1, the CPU that obtained a negative result moves to Step SP7 and sets the parameter 1+ (0≦1.≦1
) is determined from the following formula (%) (20) to set a value corresponding to the first set point in the t direction.

次にCPUはステップSP8において、 上述のステッ
プSP7で設定したパラメータ1.の値に基づいて自由
曲線R(t)上のサンプリング点Kiを算出する。ここ
でパラメータ1.は(20)式に示すように定義されて
いることにより、自由曲線R(t)全体に亘ってサンプ
リング点に、をt、=1/99きざみで100個分設定
できることになる。
Next, in step SP8, the CPU executes the parameter 1 set in step SP7 described above. A sampling point Ki on the free curve R(t) is calculated based on the value of . Here parameter 1. Since is defined as shown in equation (20), it is possible to set 100 sampling points over the entire free curve R(t) in steps of t, = 1/99.

CPUはステップSP9に移ると、このサンプリング点
に4における自由曲線R(t)のも方向への接線ベクト
ルを表す微係数を、次式た自由曲線の接線ベクトルを法
線ベクトルN!とじてもつ平面W盈を求める。ここで求
められた平面W1は無限の広がりをもっていることから
ステップSP2でデザイナによって設定された直線りと
必ず交差し、交点Q、を有する。
When the CPU moves to step SP9, the CPU calculates the differential coefficient representing the tangent vector in the direction of the free curve R(t) at 4 at this sampling point using the following formula, and converts the tangent vector of the free curve into the normal vector N! Find the surface of the plane W that is bound. Since the plane W1 obtained here has infinite extent, it always intersects with the straight line set by the designer in step SP2, and has an intersection point Q.

このときCPUはこの平面Wi上の交点QLと自由曲1
#R(t)上のサンプリング点KLとの距離を表す距離
データdiを、次式 (21) に基づいて算出するとステップ5PIOに移り、第5図
に示すように、ステップSP8で求めたサンプリング点
にムを通り、ステップSP9で求め・・・・・・ (2
2) (ここでに、 SKV 、に、はサンプリング点Kiの
X座標、y座標、2座標を示し、Q、、Q、、Q2は交
点Q盈のX座標、y座標、2座標を表す)より求め、か
くしてCPUはステップ5PIOにおいて、サンプリン
グ点Ktについて設定された平面Wiの直&iLとの交
点Qi とサンプリング点Kz との距離を表す距離デ
ータd!を算出する。
At this time, the CPU connects the intersection QL on this plane Wi with the free curve 1.
When the distance data di representing the distance to the sampling point KL on #R(t) is calculated based on the following equation (21), the process moves to step 5PIO, and as shown in FIG. step SP9, find... (2
2) (Here, SKV, indicates the X coordinate, y coordinate, and 2 coordinates of the sampling point Ki, and Q, , Q, and Q2 indicate the X coordinate, y coordinate, and 2 coordinate of the intersection point Q) Thus, in step 5PIO, the CPU obtains distance data d! representing the distance between the sampling point Kz and the intersection point Qi of the plane Wi set for the sampling point Kt with the line &iL. Calculate.

CPUは以上ステップSP4〜5PIOにおいて、順次
設定されるサンプリング点KLと交点Q!間の距md 
iの算出を実行する。
In steps SP4 to SP5PIO, the CPU sequentially sets the sampling point KL and the intersection Q! distance md between
Execute the calculation of i.

続いてCPUはステップ5P11に移ると、シテツブ5
PIOで求めた距離データdl と保持されている最短
距離データd、i、  (ここで最短距離データd s
inの初期値としては十分大きな値が設定されている)
とを比較する。ここで肯定結果が得られると、このこと
はステップ5PIOで求めた距離データd!が従来保持
されている最短距離データd sinより小さいことを
意味し、 CPUはステップ5PIIからステップ5P
12に移って、従来の最短距離データd、iに替え距離
データdムの値を新たに書き込むと共に、 その時のパ
ラメータt!の値をL aimに、 サンプリング点に
、のデータをK m ! eに、交点Q五のデータをQ
ehimに書き込み、それぞれを再設定した後、処理ル
ープLOOP1を通ってステップSP5に戻りサンプリ
ング点番号iを「+1」増加させる。
Next, the CPU moves to step 5P11, and the CPU moves to step 5P11.
The distance data dl obtained by PIO and the stored shortest distance data d, i, (here, the shortest distance data d s
A sufficiently large value is set as the initial value of in)
Compare with. If a positive result is obtained here, this means that the distance data d! obtained in step 5 PIO! is smaller than the conventionally held shortest distance data dsin, and the CPU executes step 5PII to step 5P.
Moving on to step 12, a new value of distance data dm is written in place of the conventional shortest distance data d and i, and the parameter t! The value of is set to L aim, the data of is set to the sampling point, and K m ! Input the data of intersection Q5 into e.
After writing to ehim and resetting each, the process returns to step SP5 through the processing loop LOOP1 and the sampling point number i is incremented by "+1".

この処理ループLOOPI (SPI 1−3P12−
3 P 5−3 P 6−S P 7−S P 8−3
 P 9−3PIO−3PII)の演算はステップSP
6で否定結果が得られ、かつステップ5P11において
肯定結果が得られている間繰り返される。
This processing loop LOOPI (SPI 1-3P12-
3 P 5-3 P 6-S P 7-S P 8-3
P 9-3PIO-3PII) is calculated in step SP
The process is repeated while a negative result is obtained in step 6 and a positive result is obtained in step 5P11.

これに対して否定結果が得られると、このことはステッ
プ5pioで求めた距離データdiが従来保持されてい
る最短距離データd aiy+より大きいことを意味し
ており、CPUは処理ループL00P2を通ってステッ
プSP5に戻りサンプリング点番号iを「+1」増加さ
せる。この処理ループLOOP2 (SPl 1−3P
5−3P6−3P7−SF3−3P9−3P 10−3
P 11)の演算はステップSP6及び5PIIで否定
結果が得られている間繰り返される。
If a negative result is obtained, this means that the distance data di obtained in step 5pio is larger than the conventionally held shortest distance data d aiy+, and the CPU passes through the processing loop L00P2. Returning to step SP5, the sampling point number i is increased by "+1". This processing loop LOOP2 (SPl 1-3P
5-3P6-3P7-SF3-3P9-3P 10-3
The operation of P11) is repeated while negative results are obtained in steps SP6 and 5PII.

すなわちCPUは、ステップ5PIOで順次算出する距
離データd、が従来保持されている最短距離データd、
、7よりも小さくない間処理ループLOOP2の処理を
繰り返し実行し、最短距離データd sinよりも小さ
い値が求められたとき処理ループLOOP2から処理ル
ープLOOPIに入り最短距離データd、五〇等の再設
定を実行する。
That is, the CPU determines that the distance data d sequentially calculated in step 5 PIO is the shortest distance data d that has been previously held,
, 7, the processing of processing loop LOOP2 is repeatedly executed, and when a value smaller than the shortest distance data d sin is obtained, processing loop LOOPI is entered from processing loop LOOP2 to repeat the shortest distance data d, 50, etc. Run the settings.

また、これに対して処理ループLOOP 1の処理を実
行している際にステップ5PIIで肯定結果が得られる
と、CPUは処理ループLOOP lから処理ループL
OOP2に入り、上述の処理を実行する。
In contrast, if a positive result is obtained in step 5PII while executing the processing of processing loop LOOP 1, the CPU moves from processing loop LOOP l to processing loop L.
Enter OOP2 and execute the above processing.

やがてステップSP6において肯定結果が得られると、
このことは自由曲線R(t)上に設定された全てのサン
プリング点Ki  (すなわちi=1.2.3・・・・
・・il、8の点)における距離データdiの算出が終
了したことを意味し、 このときCPUは最短距離デー
タの検索が終了したと判断してステップ5P13に移り
、 表示画面上に自由曲線及び直線間の最短距離を表示
すると共に、最短距離を与えるパラメータL11iM、
サンプリング点に、i及び交点Q1.7を画面上に表示
した後、ステップ5P14に移って当該最短距離演算処
理を終了する。
Eventually, when a positive result is obtained in step SP6,
This means that all sampling points Ki (i.e., i=1.2.3...) set on the free curve R(t)
This means that the calculation of the distance data di at point il, point 8) has been completed, and at this time, the CPU judges that the search for the shortest distance data has been completed and moves to step 5P13, where a free curve and a free curve are displayed on the display screen. A parameter L11iM that displays the shortest distance between straight lines and gives the shortest distance;
After displaying i and the intersection Q1.7 at the sampling point on the screen, the process moves to step 5P14 to end the shortest distance calculation process.

以上の構成において、CPUはステップSP2及びSF
3において直線り及び自由曲線R(t)がデザイナによ
り設定入力されたことを確認すると、続く処理ステップ
(SP4〜SP 12)において、自由曲線R(t)上
のサンプリング点Kt(この実施例の場合100個)と
対応する交点Q+間の距離を表す距離データd、を(2
2)式に基づいて順次算出し、当該算出結果である距離
データ群から最小値を検出する。
In the above configuration, the CPU performs steps SP2 and SF.
After confirming that the straight line and free curve R(t) have been set and inputted by the designer in step 3, in the subsequent processing steps (SP4 to SP12), the sampling point Kt (in this example) on the free curve R(t) is confirmed. (100 pieces) and the distance data d, representing the distance between the corresponding intersection Q+, are expressed as (2
2) Calculate sequentially based on the formula, and detect the minimum value from the distance data group that is the calculation result.

以上の構成によれば、デザイナが指定した自由曲線と直
線間の最短距離を自由曲線上に順次設定されるサンプリ
ング点での自由曲線の接線ベクトルを法線ベクトルとす
る平面が直線と交差する交点との距離における最小値と
して距離データ群の中から検出し、求めるようにしたこ
とにより、従来検出できなかったり、検出に多大の時間
を要していた自由曲線と直線間の最短距離を簡易かつ確
実に求めることができ、これにより自由曲線作成の効率
を向上させることができる。
According to the above configuration, the shortest distance between the free curve and the straight line specified by the designer is set at the intersection point where the straight line intersects the plane whose normal vector is the tangent vector of the free curve at sampling points that are sequentially set on the free curve. By detecting and calculating the minimum value from the distance data group as the minimum value of the distance between the This can be reliably determined, thereby improving the efficiency of free curve creation.

また、上述の実施例においては自由曲線と直線との最短
距離のみならず、最短距離を与えるパラメータの値、自
由曲線上のサンプリング点及び直線り上の交点に関する
情報を得ることができ、この情報を自由曲線作成データ
として利用することができる。
In addition, in the above embodiment, it is possible to obtain not only the shortest distance between the free curve and the straight line, but also information regarding the value of the parameter giving the shortest distance, the sampling point on the free curve, and the intersection point on the straight line. can be used as free curve creation data.

さらに上述の実施例においては、サンプリング点最大番
号t waxの値を100とすることにより、自由曲線
R(t)と直線りとの距離を100個のサンプリング点
に五について100個算出する場合について述べたが、
これに代えサンプリング点最大番号i、、おの数値は種
々設定し得、lamaつの数値を大きな値に設定すれば
より精度の高い検出を実行することができる。
Furthermore, in the above embodiment, by setting the value of the maximum sampling point number t wax to 100, the distance between the free curve R(t) and the straight line is calculated at 100 sampling points for 5. As mentioned,
Alternatively, the maximum sampling point number i, .

また上述の実施例においてはパラメータも、の値を(2
0)式に代入し、当該演算式から得るようにしたが他の
関係式により得るようにしても良い。
In addition, in the above embodiment, the parameter also has a value of (2
0) and obtained from the arithmetic expression, it may be obtained from another relational expression.

なお上述の実施例においては、直線り及び自由曲線R(
t)のデータをマウス等を用いてカーソルを移動させク
リックした点の座標データから取り込むようにしたが、
これに限らず、直線り及び自由曲線R(t)の指定方法
は種々の方法を適用し得る。
In addition, in the above-mentioned embodiment, straight line and free curve R(
I tried to import the data of t) from the coordinate data of the clicked point by moving the cursor using a mouse etc.
The method for specifying the straight line and free curve R(t) is not limited to this, and various methods can be applied.

上述の実施例においては、3次元空間中に3次のベジェ
式で表される曲線セグメントを張る場合について述べた
が、4次以上の場合にも適用し得、またB−スプライン
等種々の自由曲線の場合にも広く適用し得る。
In the above embodiment, a case was described in which a curve segment represented by a third-order Bezier equation is extended in a three-dimensional space, but it can also be applied to cases of fourth order or higher order, and various free curves such as B-splines can be applied. It can also be widely applied to curved cases.

なお上述の実施例においては、各サンプリング点Kiに
おいて、自由曲線R(t)と直線りとの距離データdi
が算出されるごとに従来保持されている最短距離データ
d sinと比較する場合について述べたが、これに限
らず、各サンプリング点に+ ごとに自由曲線R(t)
と直線りとの距離データd、を距離テーブルに書き込ん
だ後、全ての距離データdiでなる距離データ群の最小
値を求めることにより最短距離データd m=11を検
索して求めるようにしても良い。
In the above embodiment, at each sampling point Ki, the distance data di between the free curve R(t) and the straight line is
We have described the case where the shortest distance data d sin conventionally held is compared every time d sin is calculated, but this is not limited to this, and the free curve R(t)
Even if the shortest distance data d m = 11 is searched and found by writing the distance data d between and a straight line into the distance table, and finding the minimum value of the distance data group made up of all the distance data di. good.

H発明の効果 上述のように本発明によれば、デザイナにより選定され
た自由曲線と設定された直線との最短距離を、自由曲線
上に順次設定されるサンプリング点と当該サンプリング
点と対応する直線上の交点間の距離データでなる距離デ
ータ群の最小値として求めるようにしたことにより、自
由曲線と直線との最短距離を簡易かつ確実に得ることが
できる。
H Effects of the Invention As described above, according to the present invention, the shortest distance between the free curve selected by the designer and the set straight line is determined by the sampling points sequentially set on the free curve and the straight line corresponding to the sampling point. By determining the minimum value of the distance data group consisting of the distance data between the above intersection points, the shortest distance between the free curve and the straight line can be easily and reliably obtained.

工(,4D/CAMシステムEngineering (, 4D/CAM system

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明によるCAD/CAMシステムの一実施
例を示すブロック図、第2図は本発明による自由曲線と
直線間の最短距離演算処理手順の一実施例を示すフロー
チャート、第3図〜第5図は第2図の処理手順の説明に
供する路線図、第6図は自由曲線の説明に供する路線図
、第7図は自由曲面の説明に供する路線図、第8図は従
来の問題点の説明に供する路線図である。 P @ 、 P (a> I−s・P3・P (1) 
l+3  °°°°°°節点・P t 、P(1)、〜
1、P t 、P (り l〜、・・・・・・制御点、
R(1)・・・・・・自由曲線、K、・・・・・・サン
プリング点、L・・・・・・直線、Qo・・・・・・基
準点、n・・・・・・方向ベクトル、W、・・・・・・
平面、N+・・・・・・法線ベクトル、Qi・・・・・
・交点、d、・・・・・・距離、C・・・・・・カーソ
ル。 CAD/CANシステムの刀1戊 第 l 図 最短距紐−,V算処理手)頃 螢 2 図 自由曲線とL緯の最短距#を検奥方ミ太f)5  図 ベクトル関数で表わされる自由曲碌 第 6 図 直線テ゛−タの入力 第 J 図 第 図 山中曲面イ乍へ原チ里 第  7  図
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the CAD/CAM system according to the present invention, FIG. 2 is a flowchart showing an embodiment of the shortest distance calculation procedure between a free curve and a straight line according to the present invention, and FIGS. Figure 5 is a route map for explaining the processing procedure in Figure 2, Figure 6 is a route map for explaining free curves, Figure 7 is a route map for explaining free curved surfaces, and Figure 8 is for conventional problems. It is a route map for explaining points. P @ , P (a> I-s・P3・P (1)
l+3 °°°°°° node・P t , P(1), ~
1, P t , P (ri l ~, ... control point,
R(1)...Free curve, K...Sampling point, L...Straight line, Qo...Reference point, n... Direction vector, W,...
Plane, N+... Normal vector, Qi...
・Intersection, d...Distance, C...Cursor. CAD/CAN system's sword 1 戊 1 Figure Shortest distance string -, V calculation processing hand) Koro 2 Figure Free curve and shortest distance # of L latitude Mita f) 5 Figure Free curve expressed by vector function Figure 6 Input of linear data Figure J Figure Yamanaka curved surface Hara distance Figure 7

Claims (1)

【特許請求の範囲】 自由曲線上に設定されたサンプリング点を通り、上記自
由曲線と直交する平面を生成し、上記サンプリング点及
び上記平面の設定直線との交点間の距離を表す距離デー
タ群を得、上記距離データ群のうち最小値を検出するこ
とにより上記自由曲線と上記直線間の最短距離を検出す
る ことを特徴とする形状データ作成方法。
[Claims] A plane passing through a sampling point set on a free curve and orthogonal to the free curve is generated, and a distance data group representing the distance between the sampling point and the intersection of the plane with a set straight line is generated. and detecting the shortest distance between the free curve and the straight line by detecting a minimum value among the distance data group.
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