JPH10198812A - 自由曲面の近似方法 - Google Patents

自由曲面の近似方法

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JPH10198812A
JPH10198812A JP9001665A JP166597A JPH10198812A JP H10198812 A JPH10198812 A JP H10198812A JP 9001665 A JP9001665 A JP 9001665A JP 166597 A JP166597 A JP 166597A JP H10198812 A JPH10198812 A JP H10198812A
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JP
Japan
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curved surface
curves
boundary
approximated
approximation
Prior art date
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Pending
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JP9001665A
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English (en)
Inventor
Yoshimasa Tokuyama
喜政 徳山
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 任意次数をもつ曲面を曲面境界形状を変更し
ないで、NURBS曲面に近似する。 【解決手段】 曲面をNURBS曲面に近似するのに、
元曲面の4つの境界曲線を3次B-spline曲線に変換し
(S3)、対向する2本の3次B-spline曲線のノット
ベクトルをマージし(S4)、近似曲面のメッシュを構
成する(S5)。各メッシュを双3次Bezier曲面で近
似し(S6)、すべての双3次Bezier曲面をC1連続に
し(S7)、近似精度を評価し、ノットベクトルにおけ
る中間ノットを挿入し(S8)、或いは、すべての双3
次Bezier曲面を結合して1つのNURBS曲面にする
(S9)。元曲面の4つの境界曲線が高次の曲線や有理
曲線である場合には、それらを3次B-spline曲線に近
似し、該曲線に基づいて曲面近似を行い、得られた近似
曲面を次数上げや有理化した後の境界曲線を元曲面の4
つの境界曲線で置き換える(S10)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自由曲面の近似方
法、より詳細には、CAD/CAMを用いた3次元自由
曲面の近似方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、Bardis L,Patrikalakis NM,"Ap
proximate conversion of rational B-spline patche
s",Computer Aided Geometric Design 6:189-201,198
9によれば、有理B-spline曲面を非有理B-spline曲面
に変換していた。しかし、その方法は有理B-spline曲
面の性質に依存しているため、他のタイプの曲面に対応
できない。一方、曲面近似において、元の曲面は有理B
-spline曲面以外の曲面(例えば、Gregory系パッチ)
である場合も考えられる。なお、曲面の近似において、
元の曲面境界形状を変更しないで曲面近似を行った方が
望ましい場合がある。例えば、位相を重視するソリッド
モデラにおいて、近似後の曲面境界形状は近似前の曲面
境界形状と一致するのが望ましい。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決するために、任意タイプや任意次数をもつ曲面
を、その曲面境界形状を変更しないで、NURBS曲面
に近似できることを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、曲面
をNURBS曲面に近似する方法において、元曲面の4
つの境界曲線を3次B-spline曲線に変換し、対向する
2本の3次B-spline曲線のノットベクトルをマージ
し、近似曲面のメッシュを構成し、各メッシュを双3次
Bezier曲面で近似し、すべての双3次Bezier曲面をC
1連続にし、近似精度を評価し、すべての双3次Bezier
曲面を結合して1つのNURBS曲面にすることを特徴
としたものである。
【0005】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、元曲面の4つの境界曲線が高次の曲線や有理曲線で
ある場合には、それらを3次B-spline曲線に近似し、
近似した3次B-spline曲線に基づいて請求項1に示し
た方法で曲面近似を行い、得られた近似曲面を次数上げ
や有理化した後の境界曲線を元曲面の4つの境界曲線で
置き換えることにより、元の境界曲線形状を変更しない
で曲面近似できることを特徴としたものである。
【0006】請求項3の発明は、請求項1に示した方法
で、曲面のタイプや次数の制限なしに任意曲面をNUR
BS曲面に近似できることを特徴としたものである。
【0007】請求項4の発明は、請求項1に示した方法
で、近似したNURBS曲面がC1連続をもつことを特
徴としたものである。
【0008】
【発明の実施の形態】図1は、本発明による曲面の近似
方法の一実施例を説明するためのフロー図で、図4に示
すような曲面(RBGパッチによる非有理B-spline曲面
への近似)をNURBS曲面に変換することを考える。
以下に、本発明の方法を説明する。
【0009】(前処理) (S1).元の曲面の境界曲線が有理曲線である場合に
は、それを有理B-spline曲線に変換し、非有理曲線で
ある場合には、それをB-spline曲線に変換する。
【0010】(S2).変換された曲線が有理B-splin
e曲線である場合には、C1連続(つまり、中間ノットの
多重度は(位数−2)である)になるように重みを調整
する。調整の方法として、例えば、本出願人が別途提案
した技術を利用できる。
【0011】(S3).(S1)で得られたB-spline
曲線の次数が3より小さい場合には、3次まで次数上げ
する。3より大きい場合には、3次B-spline曲線に近
似する。また、(S2)で得られた有理B-spline曲線
も3次B-spline曲線に近似する。曲線の近似方法とし
て、例えば、特開平7−244744号公報に記載の技
術を利用する。以上のステップで得られたすべての境界
曲線が3次B-spline曲線である。
【0012】(請求項1の発明) (S4).次に、これらの境界曲線に基づいて曲面近似
を行う。例えば、図2に示すように、まず、対向する2
本の3次B-spline曲線A1,A2,B1,B2のノットベ
クトルをマージし、マージしたノットベクトルをそれぞ
れ近似曲線のu,v方向のノットベクトルにする。
【0013】(S5).パラメータ空間のメッシュを利
用して、各ノットに対応する内部の近似曲線を生成し、
図2(B)に示すようなメッシュを構成する。曲線の近
似方法として、上記の既存の技術を利用できる。元の曲
面のタイプや次数に関係なく、各パラメータにおける曲
面の位置や微分ベクトルさえ求まれば、近似曲線を生成
できる(請求項3の発明)。
【0014】(S6).それぞれのメッシュを双3次B
ezier曲面で近似する。近似方法として、例えば、次の
本文献に載っているVandermonde法を利用できる。 Farin G,"Curves and Surfaces for Computer Aided G
eometric Design:APractical Guide."Academic Pres
s,San Diego,1993
【0015】(S7).(S6)において、各パッチ
(双3次Bezier曲面)が独立に生成されたため、互い
に滑らかに接続されていない。そこで、すべてのパッチ
がC1連続になるように各パッチの制御点を調整する。
図3に示すように、4つのパッチ(Patch1,Patch2,Patc
h3,Patch4)の共有点Oの周りの制御点S1,S2,S3
4,C1,C2,C3,C4の位置を調整する。調整の方
法として、例えば、以下に示すような既存技術を利用で
きる(請求項4の発明)。 Beeker E,“Smoothing of shapes designed with free
-form surfaces.”Computer Aided Design 18:224-23
2,1986
【0016】(S8).(S7)で得られた各パッチに
対して、サンプリング点における近似したパッチと元の
曲面との距離(つまり、近似誤差)を調べ、ある許容誤
差範囲を超えた場合、そのパッチに対応する2つのノッ
トの中間ノットを挿入して(S5)へ戻す。
【0017】(S9).すべてのパッチの近似誤差が許
容誤差範囲に収まれば、すべてのパッチを結合して1つ
の双3次NURBS曲面にする。この双3次NURBS
曲面はC1連続性をもつ。
【0018】(請求項2の発明) (S10).元の曲面境界曲線が4次以上である場合に
は、双3次NURBS曲面に対して次数あげを行う。ま
た、元の曲面境界曲線が有理曲線である場合には、NU
RBS曲面を有理化する。最後に、NURBS曲面の境
界曲線を(S1)や(S2)で得られた曲線で置き換え
る。結果となるNURBS曲面の連続性はC1のままで
ある。
【0019】この方法を図4の有理境界Gregory Patc
hに適応した結果を図5に示す。図5のNURBS曲面
のノットベクトルは次のようになる。 u=[0,0,0,0, 0.625,0.625, 0.125,0.125, 0.25,0.2
5, 0.5,0.5,0.625,0.625, 0.75,0.75, 0.875,0.875, 0.
9375,0.9375, 1,1,1,1] v=[0,0,0, 0.0625,0.0625, 0.125,0.125, 0.25,0.2
5, 0.375,0.375,0.5,0.5, 0.625,0.625, 0.75,0.75, 0.
8125.0.8125, 0.875,0.875,0.9375,0.9375, 1,1,1,1] この曲面のノットベクトルの中間ノットの多重度は(位
数−2)であるので、C1連続性をもつことがわかる。
【0020】
【発明の効果】
1.請求項1の発明によると、曲面をNURBS曲面に
近似する方法において、元曲面の4つの境界曲線を3次
B-spline曲線に変換し、対向する2本の3次B-spline
曲線のノットベクトルをマージし、近似曲面のメッシュ
を構成し、各メッシュを双3次Bezier曲面で近似し、
すべての双3次Bezier曲面をC1連続にし、近似精度を
評価し、すべての双3次Bezier曲面を結合して1つの
NURBS曲面にすることにより、曲面をNURBS曲
面に近似することができる。
【0021】2.請求項2の発明によると、請求項1の
方法で、元曲面の4つの境界曲線が高次の曲線や有理曲
線である場合には、それらを3次B-spline曲線に近似
し、近似した3次B-spline曲線に基づいて請求項1に
示した方法で曲面近似を行い、得られた近似曲面を次数
上げや有理化した後の境界曲線を元曲面の4つの境界曲
線で置き換えることにより、元の境界曲線形状を変更し
ないで曲面近似できるので、元の境界曲線形状を変更し
ないで曲面を近似することができる。
【0022】3.請求項3の発明によると、請求項1の
方法で、曲面のタイプや次数の制限なしに任意曲面をN
URBS曲面に近似できるので、曲面のタイプや次数の
制限なしに任意曲面をNURBS曲面に近似することが
できる。
【0023】4.請求項4に記載された発明によると、
請求項1の方法で、近似したNURBS曲面がC1連続
をもつので、任意曲面をC1連続なNURBS曲面に近
似することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の動作説明をするためのフローチャー
トである。
【図2】 曲面上にメッシュを構成する場合の例を示す
図である。
【図3】 C1連続になるようにパッチを作る例を示す
図である。
【図4】 RBGパッチの例を示す図である。
【図5】 本発明を図4に示したRBGパッチに適応し
た場合の結果を示す図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 曲面をNURBS曲面に近似する方法に
    おいて、元曲面の4つの境界曲線を3次B-spline曲線
    に変換し、対向する2本の3次B-spline曲線のノット
    ベクトルをマージし、近似曲面のメッシュを構成し、各
    メッシュを双3次Bezier曲面で近似し、すべての双3
    次Bezier曲面をC1連続にし、近似精度を評価し、すべ
    ての双3次Bezier曲面を結合して1つのNURBS曲
    面にすることを特徴とする自由曲面の近似方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に示した方法で、元曲面の4つ
    の境界曲線が高次の曲線や有理曲線である場合には、そ
    れらを3次B-spline曲線に近似し、近似した3次B-sp
    line曲線に基づいて請求項1に示した方法で曲面近似を
    行い、得られた近似曲面を次数上げや有理化した後の境
    界曲線を元曲面の4つの境界曲線で置き換えることによ
    り、元の境界曲線形状を変更しないで曲面近似できるこ
    とを特徴とする自由曲面の近似方法。
  3. 【請求項3】 請求項1に示した方法で、曲面のタイプ
    や次数の制限なしに任意曲面をNURBS曲面に近似で
    きることを特徴とする自由曲面の近似方法。
  4. 【請求項4】 請求項1に示した方法で、近似したNU
    RBS曲面がC1連続をもつことを特徴とする自由曲面
    の近似方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020058608A (ko) * 2000-12-30 2002-07-12 오길록 컴퓨팅 장치에서 두 개의 비-스플라인 곡선이나 곡면의경계가 연속성을 갖도록 하기 위한 대수적 블렌딩 처리방법
KR20030042403A (ko) * 2001-11-22 2003-05-28 조윤석 윤곽선 정합에 의한 이용한 얼굴 캐릭터 생성 방법
CN110689620A (zh) * 2019-09-19 2020-01-14 浙江理工大学 一种多层次优化的网格曲面离散样条曲线设计方法
CN112033338A (zh) * 2020-09-14 2020-12-04 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 一种叶片类曲面接触式扫描测量测头半径面补偿方法

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CN112033338A (zh) * 2020-09-14 2020-12-04 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 一种叶片类曲面接触式扫描测量测头半径面补偿方法

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