JPH10240326A - Free-form surface machining method, free-form surface machining device and recording medium therefor - Google Patents

Free-form surface machining method, free-form surface machining device and recording medium therefor

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JPH10240326A
JPH10240326A JP9062429A JP6242997A JPH10240326A JP H10240326 A JPH10240326 A JP H10240326A JP 9062429 A JP9062429 A JP 9062429A JP 6242997 A JP6242997 A JP 6242997A JP H10240326 A JPH10240326 A JP H10240326A
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JP
Japan
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patches
free
curved surface
patch
form surface
Prior art date
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Application number
JP9062429A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshikazu Yoshida
美和 吉田
Tetsuzo Kuragano
哲造 倉賀野
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH10240326A publication Critical patent/JPH10240326A/en
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To deform a curved surface while maintaining the smooth connection state of a patch inside a specified area by instructing the prescribed area of a free-form surface and dividing the free-form surface based on a specified area. SOLUTION: In this free-form surface machining method, the free-form surface SALL is re-divided corresponding to the specified area AR and the four patches S(u ,v)1 C, S(u ,v)2 D, S(u ,v)3 A and S(u ,v)4 B after re-division are just fitted inside the specified area AR. Thus, by moving only an end point group GP 10 inside the specified area AR, without generating an incompatible feeling in the connection state with the curved surface adjacent to the specified area AR, the deformation work of the curved surface desired by a designer is performed only inside the specified area AR. By the constitution, by newly allocating a control point to the respective re-divided patches, only a specified part desired by the designer is deformed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【目次】以下の順序で本発明を説明する。[Table of Contents] The present invention will be described in the following order.

【0002】発明の属する技術分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題(図16) 課題を解決するための手段 発明の実施の形態 (1)四辺形パツチ接続の原理(図1及び図2) (2)制御点のグループ移動(図3及び図4) (3)自由曲面加工処理(図5〜図9) (4)実施例の動作及び効果 (5)他の実施例(図10〜図15) 発明の効果BACKGROUND OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention (FIG. 16) Means for Solving the Problems Embodiments of the Invention (1) Principle of Quadrilateral Patch Connection (FIGS. 1 and 2) (2) Group movement of control points (FIGS. 3 and 4) (3) Free-form surface processing (FIGS. 5 to 9) (4) Operation and effects of the embodiment (5) Other embodiments (FIGS. 10 to 10) 15) Effects of the invention

【0003】[0003]

【発明の属する技術分野】本発明は自由曲面加工方法、
自由曲面加工装置及びその記録媒体に関し、例えばCA
D(computer aided design )、又はCAM(computer
aided manufacturing )などにおいて、自由曲面をもつ
た形状を加工する場合に適用して好適なものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a free-form surface processing method,
Regarding a free-form surface processing apparatus and its recording medium, for example, CA
D (computer aided design) or CAM (computer aided design)
It is suitable to be applied when processing a shape having a free-form surface in aided manufacturing).

【0004】[0004]

【従来の技術】例えばCADの手法を用いて自由曲面を
もつた物体の形状をデザインする場合(geometric 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
指定された複数の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ユータによつ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つて囲まれた多数の枠組み
空間を形成することができる(このような処理を以下枠
組み処理と呼ぶ)。
2. Description of the Related Art For example, when designing the shape of an object having a free-form surface using a CAD method (geometric mode)
In general, a designer specifies a plurality of points in a three-dimensional space through which a curved surface passes (this is called a node), and generates a boundary curve network connecting the specified nodes using a predetermined vector function. Thus, a curved surface represented by a so-called wire frame is created. Thus, a large number of framework spaces surrounded by boundary curves can be formed (such processing is hereinafter referred to as framework processing).

【0005】かかる枠組み処理によつて形成された境界
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
を用いて所定のベクトル関数によつ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(2次関数で規定できないものをい
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、
これをパツチと呼ぶ。
[0005] The boundary curve network formed by the framework processing itself represents a rough shape to be designed by the designer, and is formed by a predetermined vector function using the boundary curve surrounding each framework space. If a surface that can be represented can be interpolated, a free-form surface (which cannot be defined by a quadratic function) designed by the designer can be generated as a whole. Here, the curved surface formed in each frame space forms a basic element constituting the entire curved surface,
This is called a patch.

【0006】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
な例えばベジエ(Bezier)式、B−スプライン(B-Spli
ne)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。
Conventionally, in this kind of CAD system,
As a vector function expressing a boundary curve network, for example, a Bezier equation, a B-spline (B-Spli)
The third-order tensor product of ne) is used, and is considered to be optimal for expressing a free-form surface having no special feature in shape, for example.

【0007】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m×nで表され
るとき、当該枠組み空間を3次のベジエ式で表される四
辺形パツチを用いて容易に張れることが知られている。
That is, in a free-form surface having no special feature in shape, when points given in space are projected on an xy plane, the projected points may be regularly arranged in a matrix. In many cases, when the number of projection points is represented by m × n, it is known that the framework space can be easily extended by using a quadrilateral patch represented by a cubic Bezier equation.

【0008】しかしこの従来の数式表現は、形状的に特
徴がある曲面(例えば大きく歪んだ形状をもつ曲面)に
適用する場合には、パツチ相互間の接続方法に困難があ
り、高度な数学的演算処理を実行する必要があるため、
コンピユータによる演算処理が複雑かつ膨大になると共
に、演算時間が長大になる問題があつた。
However, when the conventional mathematical expression is applied to a curved surface having a characteristic shape (for example, a curved surface having a greatly distorted shape), there is a difficulty in a method of connecting patches, and a high mathematical expression is required. Because it is necessary to perform arithmetic processing,
There has been a problem that the computation processing by the computer becomes complicated and enormous, and the computation time becomes long.

【0009】この問題を解決する方法として、隣合う枠
組み空間の共有境界について、接平面連続の条件を満足
するような内部の制御点を求め、当該内部の制御点によ
つて決まる自由曲面を表すベクトル関数によつて、自由
曲面でなるパツチを張る方法が提案されている(特開昭
62-135965 号公報、特開昭62-151978 号公報、特開昭62
-157968 号公報、特開昭62-173569 号公報、特開昭62-1
90564 号公報、特開昭62-216076 号公報、特開昭62-221
073 号公報、特開昭62-224863 号公報、特開昭62-22628
1 号公報)。
As a method of solving this problem, an internal control point that satisfies the condition of continuation of a tangent plane is obtained for a shared boundary of adjacent framework spaces, and a free-form surface determined by the internal control point is expressed. There has been proposed a method of forming a patch consisting of a free-form surface using a vector function (Japanese Patent Application Laid-Open No.
JP-A-62-135965, JP-A-62-151978, JP-A-62
-157968, JP-A-62-173569, JP-A-62-1
90564, JP-A-62-216076, JP-A-62-221
No. 073, JP-A-62-224863, JP-A-62-22628
No. 1).

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】このような接続方法に
よつて、例えば図16に示すように、節点P11〜P14
21〜P24、P31〜P34、P41〜P44によつて枠組みさ
れた枠組み空間に、四辺形パツチS(u,v)1A 〜S
(u,v)1c 、S(u,v)2A 〜S(u,v)2c 、S(u,v)3A 〜S
(u,v)3c を張ることにより、全体として自由曲面を形成
しようとする場合、各パツチに対して所定の範囲で定義
されたパラメータu及びvによつて座標を指定し得るベ
クトル関数を用いる。ここで、文字「P」及び文字
「S」はベクトルを表すものとし、以下「ベクトル
P」、「ベクトルS」、「ベクトルn」、「ベクトル
a」、「ベクトルb」、「ベクトルc」、「ベクトル
H」を単に「P」、「S」、「n」、「a」、「b」、
「c」、「H」と表記する。
[Problems that the Invention is to Solve Yotsute this type of connection, for example, as shown in FIG. 16, the node P 11 to P 14,
P 21 ~P 24, P 31 ~P 34, P 41 by the connexion framework to framework space to P 44, quadrilateral Patsuchi S (u, v) 1A ~S
(u, v) 1c , S (u, v) 2A to S (u, v) 2c , S (u, v) 3A to S
When it is intended to form a free-form surface as a whole by extending (u, v) 3c , a vector function capable of designating coordinates by parameters u and v defined in a predetermined range for each patch is used. . Here, the characters “P” and “S” represent vectors, and hereinafter “vector P”, “vector S”, “vector n”, “vector a”, “vector b”, “vector c”, "Vector H" is simply expressed as "P", "S", "n", "a", "b",
They are described as “c” and “H”.

【0011】例えば四辺形パツチS(u,v)1A 〜S
(u,v)3c として、次式
For example, the quadrangular patches S (u, v) 1A to S
As (u, v) 3c ,

【数1】 のように、3次のベジエ式で表されるベクトル関数S
(u,v) を用いる場合、各四辺形パツチの定義領域は、パ
ラメータu及びvを、次式
(Equation 1) , A vector function S represented by a cubic Bezier equation
When (u, v) is used, the definition area of each quadrilateral patch is defined by parameters u and v as

【数2】 (Equation 2)

【数3】 のように0〜1の領域に限定する手法が用いられてお
り、これにより、図16において四辺形パツチS
(u,v)2B で示すように、パラメータがu=0、u=1、
v=0、v=1によつて表される境界曲線において、隣
接するパツチと接平面連続の条件を満足するような内部
の制御点を決めることにより、互いに隣接するパツチを
滑らかに接続して行くことができる。
(Equation 3) A technique of limiting the area to 0 to 1 is used as shown in FIG.
As shown by (u, v) 2B , the parameters are u = 0, u = 1,
In the boundary curve represented by v = 0 and v = 1, by determining an internal control point that satisfies the condition of continuation of a tangent plane with an adjacent patch, the adjacent patches are smoothly connected to each other. can go.

【0012】ところがデザイナがこのような手法を用い
て枠組み処理を実行して自由曲面を形成しようとする場
合複数の四辺形パツチS(u,v)1A 〜S(u,v)1c 、S
(u,v)2A〜S(u,v)2c 、S(u,v)3A 〜S(u,v)3c からな
る自由曲面の任意の部分を、元の曲面形状を極端に変形
することなく、所定の方向に微小量だけ移動させたり、
また元に戻したりして形状の修正や確認をしたい場合が
ある。
However, when the designer tries to form a free-form surface by executing a framework process using such a method, a plurality of quadrilateral patches S (u, v) 1A to S (u, v) 1c , S
Extremely deforming any part of the free-form surface consisting of (u, v) 2A to S (u, v) 2c and S (u, v) 3A to S (u, v) 3c from the original curved surface shape Without moving it in a predetermined direction by a small amount,
In addition, there are cases where it is desired to correct or confirm the shape by returning to the original shape.

【0013】このような場合、上述の自由曲面作成方法
においては、各々の四辺形パツチS(u,v)1A 〜S
(u,v)1c 、S(u,v)2A 〜S(u,v)2c 、S(u,v)3A 〜S
(u,v)3c について、節点P11〜P14、P21〜P24、P31
〜P34、P41〜P44及び内部の制御点等を任意の方向に
移動して、各パツチ毎に曲面形状を変形した後、再度隣
接するパツチと接平面連続の条件を満足するような内部
の制御点を決め直すことにより、互いに隣接するパツチ
を滑らかに接続して新たな曲面を形成しなければならな
いため、デザイナにとつて極めて煩雑なデザイン的作業
が必要となる。
In such a case, in the above-described free-form surface forming method, each of the quadrangular patches S (u, v) 1A to S
(u, v) 1c , S (u, v) 2A to S (u, v) 2c , S (u, v) 3A to S
(u, v) for 3c, node P 11 ~P 14, P 21 ~P 24, P 31
PP 34 , P 41内部 P 44 and the internal control points are moved in any direction to deform the curved surface shape for each patch, and again satisfy the condition of tangential plane continuity with the adjacent patch. By re-determining the internal control points, the adjacent patches must be smoothly connected to form a new curved surface, which requires an extremely complicated design work for the designer.

【0014】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、簡易な操作で元の曲面形状の雰囲気を維持しなが
ら、その自由曲面の任意領域を滑らかに変更させ得る自
由曲面加工方法、自由曲面加工装置及びその記録媒体を
提案しようとするものである。
The present invention has been made in view of the above points, and provides a free-form surface processing method capable of smoothly changing an arbitrary area of the free-form surface while maintaining the atmosphere of the original shape by a simple operation. An object of the present invention is to propose a free-form surface processing apparatus and its recording medium.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、自由曲面の所定領域を指定し、指
定された領域に基づいて自由曲面を分割することによ
り、指定領域内に複数のパツチを形成し、領域内の複数
のパツチが共有する節点及び当該節点廻りの制御点を同
一方向及び同一移動量だけ移動させて複数のパツチの接
続状態をほぼ維持したまま新たな複数のパツチを形成す
る。
According to the present invention, a predetermined area of a free-form surface is designated, and the free-form surface is divided based on the designated area. A patch is formed, a node shared by a plurality of patches in the area and a control point around the node are moved in the same direction and by the same amount of movement, and a new plurality of patches are maintained while substantially maintaining the connection state of the plurality of patches. Form.

【0016】指定領域内に複数のパツチを形成すること
により、当該複数のパツチが共有する節点及び当該節点
廻りの制御点を同一方向及び同一移動量だけ移動させる
と、指定領域内のパツチ相互の接続状態は滑らかなまま
維持される。また、指定領域内に複数のパツチが丁度納
まるように複数のパツチを分割形成することにより、当
該複数のパツチが共有する節点及び当該節点廻りの制御
点だけを移動させると、当該移動による曲面の変形がほ
ぼ指定領域内に納まる。
By forming a plurality of patches in the designated area, if a node shared by the plurality of patches and a control point around the node are moved in the same direction and by the same amount of movement, the patches in the designated area will be reciprocated. The connection state is kept smooth. In addition, by dividing and forming a plurality of patches so that a plurality of patches are exactly included in the designated area, moving only a node shared by the plurality of patches and a control point around the node causes a curved surface due to the movement. The deformation almost falls within the specified area.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下図面について、本発明の一実
施例を詳述する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0018】(1)四辺形パツチ接続の原理 この実施例において、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
られるパツチを次式
(1) Principle of Quadrilateral Patch Connection In this embodiment, the boundary curve representing the boundary of the quadrilateral frame space subjected to the frame processing, and the patch applied to each quadrilateral frame space are expressed by the following equations.

【数4】 のように、3次のベジエ式でなるベクトル関数S(u,v)
を用いて表現する。(4)式においてP(00)は、図1に
示すように、隣合う2つの枠組み空間に張られた曲面、
すなわち第1の四辺形パツチS(u,v)1及び第2の四辺形
パツチS(u,v)2が共に保有している境界(これを共有境
界と呼ぶ)の一端の位置を表す位置ベクトルでなり、他
端の位置ベクトルP(03)と、第1のパツチS(u,v)1の位
置ベクトルP(30)1 、P(33)1 と、第2のパツチS
(u,v)2の位置ベクトルP(30)2 、P(33)2 と共に、枠組
み処理の際に指定される節点を構成する。
(Equation 4) A vector function S (u, v) consisting of a cubic Bezier equation
Is expressed using. In equation (4), P (00) is, as shown in FIG. 1, a curved surface formed between two adjacent frame spaces,
That is, a position representing the position of one end of a boundary (this is called a shared boundary) held by both the first quadrilateral patch S (u, v) 1 and the second quadrilateral patch S (u, v) 2. And a position vector P (03) of the other end, position vectors P (30) 1 , P (33) 1 of the first patch S (u, v) 1 and a second patch S (u, v) 1.
Together with the position vectors P (30) 2 and P (33) 2 of (u, v) 2 , they constitute a node specified in the framework processing.

【0019】かくして、第1及び第2のパツチS(u,v)1
及びS(u,v)2がそれぞれ節点P(00)−P(30)1 −P
(33)1 −P(03)−P(00)及びP(00)−P(30)2 −P
(33)2 −P(03)−P(00)の4つの境界曲線によつて囲ま
れていることが分かる。
Thus, the first and second patches S (u, v) 1
And S (u, v) 2 are nodes P (00) −P (30) 1 −P
(33) 1 -P (03) -P (00) and P (00) -P (30) 2 -P
It can be seen that it is surrounded by four boundary curves of (33) 2 -P (03) -P (00) .

【0020】これらの境界曲線のうち節点P(00)及びP
(03)間の境界曲線は共有境界COMを構成し、2つの制
御点P(01)及びP(02)によつて3次のベジエ式を規定し
ている。
Of these boundary curves, nodes P (00) and P
The boundary curve between (03) constitutes a shared boundary COM, and defines a third-order Bezier equation by two control points P (01) and P (02) .

【0021】これに対して、第1のパツチS(u,v)1の節
点P(00)及P(30)1 間の境界曲線、P(30)1 及びP
(33)1 間の境界曲線、P(33)1 及びP(03)間の境界曲線
は、それぞれ2つの制御点(P(10)1 、P(20)1 )、
(P(31)1 、P(32)1 )、(P(23)1 、P(13)1 )によ
つて規定されている。また、第2のパツチS(u,v)2の節
点P(00)及びP(30)2 間の境界曲線、P(30)2 及びP
(33)2 間の境界曲線、P(33)2及びP(03)間の境界曲線
は、それぞれ2つの制御点(P(10)2 、P(20)2 )、
(P(31)2 、P(32)2 )、(P(23)2 、P(13)2 )によ
つて規定されている。
On the other hand, the boundary curves between the nodes P (00) and P (30) 1 of the first patch S (u, v) 1 , P (30) 1 and P (30) 1
The boundary curve between (33) 1 and the boundary curve between P (33) 1 and P (03) are two control points (P (10) 1 , P (20) 1 ), respectively.
(P (31) 1 , P (32) 1 ) and (P (23) 1 , P (13) 1 ). A boundary curve between the nodes P (00) and P (30) 2 of the second patch S (u, v) 2 , P (30) 2 and P
The boundary curve between (33) 2 and the boundary curve between P (33) 2 and P (03) are two control points (P (10) 2 , P (20) 2 ), respectively.
(P (31) 2 , P (32) 2 ) and (P (23) 2 , P (13) 2 ).

【0022】これに加えて第1及び第2のパツチS
(u,v)1及びS(u,v)2の内部の形状は、内部制御点(P
(11)1 、P(21)1 、P(22)1 、P(12)1 )及び(P
(11)2 、P(21)2 、P(22)2 、P(12)2 )によつて規定
されている。これらの内部制御点P(11)1 〜P(12)1
びP(11)2 〜P(12)2 は、四辺形パツチS(u,v)1及びS
(u,v)2の内部形状を制御する特徴をもつており、従つて
これらの内部制御点はパツチの曲面形状の特徴を表して
おり、その位置を変更すればパツチの曲面形状を変更す
ることができる。
In addition to this, the first and second patches S
The internal shapes of (u, v) 1 and S (u, v) 2 are represented by internal control points (P
(11) 1 , P (21) 1 , P (22) 1 , P (12) 1 ) and (P
(11) 2 , P (21) 2 , P (22) 2 , P (12) 2 ). These internal control points P (11) 1 to P (12) 1 and P (11) 2 to P (12) 2 are formed by quadrangular patches S (u, v) 1 and S (u, v) 1.
It has the feature of controlling the internal shape of (u, v) 2.Therefore, these internal control points represent the characteristics of the patch curved surface shape, and changing its position changes the patch curved surface shape. be able to.

【0023】また、(4)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、パツチS(u,v)1及びS
(u,v)2上の位置ベクトルで表される制御点P(i,j) に対
して次式
In equation (4), E and F are shift operators in the u and v directions, and patches S (u, v) 1 and S
For a control point P (i, j) represented by a position vector on (u, v) 2 ,

【数5】 (Equation 5)

【数6】 の関係をもつ。(Equation 6) With the relationship

【0024】ここで、u及びvはu方向及びv方向のパ
ラメータで次式
Here, u and v are parameters in the u and v directions, respectively.

【数7】 で表すように、0〜1の間を変化する。かくして図1に
示すように、第1及び第2のパツチS(u,v)1及びS
(u,v)2に対して、それぞれ節点P(00)から横方向にu軸
を取り、かつ縦方向にv軸を取つた座標(u、v)を用
いてパツチS(u,v)1及びS(u,v)2内の自由曲面上の座標
を表すことができる。
(Equation 7) Varies between 0 and 1, as represented by. Thus, as shown in FIG. 1, the first and second patches S (u, v) 1 and S
For (u, v) 2 , a patch S (u, v) using coordinates (u, v) taking the u-axis in the horizontal direction from the node P (00) and the v-axis in the vertical direction. The coordinates on a free-form surface in 1 and S (u, v) 2 can be represented.

【0025】かくして(4)式を展開することにより得
られる次式
Thus, the following equation obtained by expanding equation (4)

【数8】 のように4個の節点及び12個の制御点を含んで(これを
全体として制御点と呼ぶ)トータル16個の制御点と、パ
ラメータu、vとの積和の数式で表現できるベクトル関
数によつてパツチS(u,v)1及びS(u,v)2上の全てのベク
トル位置、従つてその形状を規定し得る。
(Equation 8) A vector function that can be expressed by a mathematical expression of the product sum of 16 control points including 4 nodes and 12 control points (which are collectively called control points) and parameters u and v as shown in Thus, all the vector positions on the patches S (u, v) 1 and S (u, v) 2 and thus their shapes can be defined.

【0026】このように自由曲面を定義した場合、共有
境界COM上の各点において第1のパツチS(u,v)1のu
方向(すなわち共有境界COMを横断する方向)に取つ
た接線ベクトルは、(4)式をパラメータuについて1
階偏微分することにより、次式
When the free-form surface is defined in this way, the u of the first patch S (u, v) 1 is set at each point on the common boundary COM.
The tangent vector taken in the direction (ie, the direction traversing the shared boundary COM) is expressed by the equation (4) as 1 for the parameter u.
By performing partial partial differentiation,

【数9】 で表される。ここでa0 は節点P(00)から制御点P
(10)1 に向かう制御辺ベクトルを示し、シフト演算子F
と共に第1のパツチS(u,v)1について、次式
(Equation 9) It is represented by Here, a 0 is from the node P (00) to the control point P
(10) The control edge vector heading for 1 is shown, and the shift operator F
And for the first patch S (u, v) 1 ,

【数10】 によつて制御辺ベクトルaj (j=0、1、2、3)を
表すことができる。ここでa1 は共有境界COMの制御
点P(01)から第1のパツチS(u,v)1の内部の制御点P
(11)1 へ向かう制御辺ベクトルを示し、また、a2 は同
様にして制御点P(02)から内部の制御点P(12)1 へ向か
う制御辺ベクトルを示す。
(Equation 10) Can be used to represent the control edge vector a j (j = 0, 1, 2, 3). Here, a 1 is a control point P (01) from the control point P (01) of the shared boundary COM inside the first patch S (u, v) 1.
(11) shows the control side vector directed to 1, also, a 2 denotes a control edge vector directed into the interior of the control points P (12) 1 from the control point P (02) in the same manner.

【0027】同様にして共有境界COM上において、第
2のパツチS(u,v)2のu方向に向かう接線ベクトルは、
(4)式をパラメータuについて1階偏微分することに
より、次式
Similarly, on the shared boundary COM, the tangent vector of the second patch S (u, v) 2 in the u direction is:
By performing the first partial differentiation of the equation (4) with respect to the parameter u, the following equation is obtained.

【数11】 で表される。ここでc0 は、節点P(00)から第2のパツ
チS(u,v)2の制御点P(10)2 に向かう制御辺ベクトルを
示し、シフト演算子Fと共に第2のパツチS(u,v)2につ
いて、次式
[Equation 11] It is represented by Here, c 0 indicates a control edge vector directed from the node P (00) to the control point P (10) 2 of the second patch S (u, v) 2 , and together with the shift operator F, the second patch S ( u, v) 2 ,

【数12】 によつて制御辺ベクトルcj (j=0、1、2、3)を
表すことができる。ここでc1 は共有境界COMの制御
点P(01)から第2のパツチS(u,v)2の内部の制御点P
(11)2 へ向かう制御辺ベクトルを示し、c2 は同様にし
て制御点P(02)から内部の制御点P(12)2 へ向かう制御
辺ベクトルを示す。
(Equation 12) Can be used to represent the control edge vector c j (j = 0, 1, 2, 3). Here, c 1 is a control point P (01) from the control point P (01) of the shared boundary COM inside the second patch S (u, v) 2.
(11) shows the control side vector directed to 2, c 2 denotes a control edge vector directed into the interior of the control points P (12) 2 from the control point P in the same manner as (02).

【0028】さらに共有境界COM上の各点における第
1のパツチS(u,v)1側のv方向の接線ベクトルは、
(4)式をパラメータvについて1階偏微分することに
より、次式
Further, the tangent vector in the v direction on the first patch S (u, v) 1 side at each point on the shared boundary COM is:
By performing the first partial differentiation of the equation (4) with respect to the parameter v, the following equation is obtained.

【数13】 で表される。ここでb1 は、節点P(00)から制御点P
(01)へ向かう制御辺ベクトルを示し、シフト演算子Eと
共に共有境界COMについて、次式
(Equation 13) It is represented by Here, b 1 is from the node P (00) to the control point P
(01) indicates the control edge vector toward (01), and for the shared boundary COM together with the shift operator E,

【数14】 によつて制御辺ベクトルbj (j=1、2、3)を表す
ことができる。ここでb2 は制御点P(01)からP(02)
向かう制御辺ベクトルを示し、b3 は同様にして制御点
(02)から節点P(03)へ向かう制御辺ベクトルを示す。
[Equation 14] Can be used to represent the control edge vector b j (j = 1, 2, 3). Here, b 2 indicates a control edge vector from the control point P (01) to P (02) , and b 3 indicates a control edge vector from the control point P (02) to the node P (03) .

【0029】ところで枠組み処理によつて形成された隣
合う2つの枠組み空間に四辺形パツチS(u,v)1及びS
(u,v)2を張つた場合、その共有境界COMにおける曲面
は一般に滑らかにはならない。そこで共有境界COMを
有する2つのパツチS(u,v)1及びS(u,v)2を共有境界C
OMにおいて滑らかに接続するように、各パツチS
(u,v)1及びS(u,v)2の内部の制御点P(11)1 、P(12)1
及びP(11)2 、P(12)2 を設定し直して、これらの内部
の制御点を用いてパツチに張るべき自由曲面を補間演算
し直す。かくすることにより、境界曲線網で枠組みされ
た曲面全体に亘つて全てのパツチを滑らかに接続して行
くことができることにより、多くの物体の外形形状を不
自然にならないように表現できる。
By the way, quadrilateral patches S (u, v) 1 and S (u, v) 1 are placed in two adjacent frame spaces formed by the frame processing.
When (u, v) 2 is applied, the curved surface at the common boundary COM is not generally smooth. Therefore, two patches S (u, v) 1 and S (u, v) 2 having a shared boundary COM are defined as shared boundaries C
Each patch S so that the connection is smooth at the OM
Control points P (11) 1 and P (12) 1 inside (u, v) 1 and S (u, v) 2
, P (11) 2 , and P (12) 2 are set again, and the free-form surface to be patched is interpolated again using these internal control points. By doing so, all patches can be smoothly connected over the entire curved surface framed by the boundary curve network, so that the external shapes of many objects can be expressed without becoming unnatural.

【0030】この共有境界COMにおける滑らかな接続
は接平面連続の条件を満足するような制御辺ベクトルa
0 〜a3 、b1 〜b3 、c0 〜c3 を求めることにより
実現される。
The smooth connection at the shared boundary COM is based on the control edge vector a that satisfies the condition of continuation of the tangent plane.
0 ~a 3, is realized by determining the b 1 ~b 3, c 0 ~c 3.

【0031】共有境界COM上の全ての点において接平
面連続の条件が成り立つためには、第1のパツチS
(u,v)1についてそのu方向の接続ベクトル((9)式に
よつて表される)と、第2のパツチS(u,v)2におけるu
方向の接線ベクトル((11)式によつて表される)
と、第1のパツチS(u,v)1のv方向の接線ベクトル
((13)式によつて表される)とが、同一平面上にあ
ることが必要であり、これを実現するために次式
In order for the condition of continuation of the tangent plane to be satisfied at all points on the shared boundary COM, the first patch S
For (u, v) 1 , the connection vector in the u direction (represented by equation (9)) and u in the second patch S (u, v) 2
Directional tangent vector (represented by equation (11))
And the tangent vector of the first patch S (u, v) 1 in the v direction (represented by equation (13)) needs to be on the same plane. Where

【数15】 の条件を満足させるようにパラメータを設定し直せば良
い。
(Equation 15) The parameters may be reset so as to satisfy the condition (1).

【0032】ここでλ(v)、μ(v)、ν(v)は、
スカラ関数で、これを次式
Where λ (v), μ (v), ν (v) are
This is a scalar function,

【数16】 (Equation 16)

【数17】 [Equation 17]

【数18】 に選定する。(Equation 18) To be selected.

【0033】そこで(16)式〜(18)式を(15)
式に代入する共に、(9)式、(11)式、(13)式
を(15)式に代入し、その結果(15)式が成り立つ
ように未知数κ1 、κ2 及びη1 、η2 を選定すれば、
接平面連続の条件を満足しながら、2つのパツチS
(u,v)1及びS(u,v)2を接続することができることにな
る。
Therefore, the expressions (16) to (18) are replaced by (15)
At the same time, the equations (9), (11), and (13) are substituted into the equation (15). As a result, the unknowns κ 1 , κ 2 and η 1 , η are set so that the equation (15) is established. If you select 2 ,
Two patches S while satisfying the condition of tangent plane continuity
(u, v) 1 and S (u, v) 2 can be connected.

【0034】実際上(9)式、(11)式、(13)式
と、(16)式〜(18)式とは、(1−v)の項及び
vの項をもつているので、(15)式の左辺及び右辺
は、(1−v)4 、v(1−v)3 、v2 (1−
v)2 、v3 (1−v)、v4 の項の和の形に展開整理
できる。従つて展開式の各項ごとに係数部が互いに等し
いという条件を立てれば、次式
In practice, the expressions (9), (11) and (13) and the expressions (16) to (18) have a term of (1-v) and a term of v. (15) of the left and right side, (1-v) 4, v (1-v) 3, v 2 (1-
v) It can be expanded and arranged in the form of the sum of terms of 2 , v 3 (1-v) and v 4 . Therefore, if the condition that the coefficient parts are equal to each other in each term of the expansion equation is established, the following equation is obtained.

【数19】 [Equation 19]

【数20】 (Equation 20)

【数21】 (Equation 21)

【数22】 (Equation 22)

【数23】 で表される連立方程式が得られ、かくして4つの未知数
κ1 、κ2 及びη1 、η2 を解くことができる。
(Equation 23) Is obtained, and the four unknowns κ 1 , κ 2 and η 1 , η 2 can be solved.

【0035】ここで接平面とは、共有境界COMの各点
でのu方向及びv方向の接線ベクトルによつて形成され
る平面を称し、従つて共有境界COMの各点においてパ
ツチS(u,v)1及びS(u,v)2の接平面が同一のとき接平面
連続の条件が成り立つ。
Here, the tangent plane refers to a plane formed by tangent vectors in the u direction and the v direction at each point of the common boundary COM, and accordingly, at each point of the common boundary COM, a patch S (u, When the tangent planes of v) 1 and S (u, v) 2 are the same, the condition of continuation of the tangent plane is satisfied.

【0036】すなわち、共有境界COM上の任意の点P
(0v)についての接平面連続の条件は、図2に示すように
決められる。すなわちパツチS(u,v)1について、共有境
界COMを横断する方向(すなわちu方向)の接線ベク
トルHa 、及び共有境界COMに沿う方向(すなわちv
方向)の接線ベクトルHb の法線ベクトルn1 は、次式
That is, an arbitrary point P on the shared boundary COM
The condition of continuation of the tangent plane for (0v) is determined as shown in FIG. That Patsuchi S (u, v) for 1, tangent vector H a, and the direction along the shared boundary COM (i.e. v in a direction crossing the shared boundary COM (i.e. u direction)
Direction), the normal vector n 1 of the tangent vector H b is

【数24】 で表され、またパツチS(u,v)2について、共有境界CO
Mを横断する方向の接線ベクトルHc 及び共有境界CO
Mに沿う方向の接線ベクトルHb の法線ベクトルn
2 は、次式
(Equation 24) And for patch S (u, v) 2 , the shared boundary CO
The tangent vector H c in the direction transverse to M and the shared boundary CO
Normal vector n of tangent vector Hb along direction M
2 is

【数25】 で表される。(Equation 25) It is represented by

【0037】このような条件の下に、接平面連続という
ためには、接線ベクトルHa 、Hb及びHc 、Hb が同
一平面上に存在しなければならず、その結果法線ベクト
ルn1 及びn2 は同一方向に向くことになる。
[0037] Under such conditions, in order that the tangent plane continuous, tangent vector H a, H b and H c, H b must be present on the same plane, so that the normal vector n 1 and n 2 will be in the same direction.

【0038】ここで、次式Where:

【数26】 (Equation 26)

【数27】 [Equation 27]

【数28】 である。[Equation 28] It is.

【0039】(2)制御点のグループ移動 図1及び図2について上述した接平面連続の条件を満足
するように滑らかに接続された複数のパツチからなる自
由曲面について、その一部を膨らませたり、または凹ま
せる処理を行う場合について説明する。
(2) Group Movement of Control Points A part of a free-form surface composed of a plurality of patches connected smoothly so as to satisfy the condition of continuation of the tangent plane described above with reference to FIGS. Alternatively, a case of performing a concave process will be described.

【0040】図3は、4つのパツチS(u,v)1
(u,v)2、S(u,v)3及びS(u,v)4をそれぞれ互いに接平
面連続の条件を満足するように滑らかに接続することに
よつて生成された自由曲面SALL を示す。このような滑
らかな自由曲面では、接続の中心となる節点P(03)が4
つのパツチS(u,v)1、S(u,v)2、S(u,v)3及びS(u,v)4
によつて共有される。
FIG. 3 shows four patches S (u, v) 1 ,
S (u, v) 2 , S (u, v) 3, and S (u, v) 4 are connected to each other smoothly to satisfy the condition of continuation of a tangent plane. Indicates ALL . In such a smooth free-form surface, the node P (03) serving as the center of the connection is 4
Two patches S (u, v) 1 , S (u, v) 2 , S (u, v) 3 and S (u, v) 4
Is shared by

【0041】また、第1のパツチS(u,v)1及び第2のパ
ツチS(u,v)2は共有境界COM1で接続されており、こ
れにより当該共有境界COM1を規定する2つの制御点
(01)及びP(02)は第1のパツチS(u,v)1及び第2のパ
ツチS(u,v)2が共有する。また、第2のパツチS(u,v)2
及び第3のパツチS(u,v)3は共有境界COM2で接続さ
れており、これにより当該共有境界COM2を規定する
2つの制御点P(13)23及びP(23)23は第2のパツチS
(u,v)2及び第3のパツチS(u,v)3が共有する。また、第
3のパツチS(u,v)3及び第4のパツチS(u,v)4は共有境
界COM3で接続されており、これにより当該共有境界
COM3を規定する2つの制御点P(04)及びP(05)は第
3のパツチS(u,v)3及び第4のパツチS(u,v)4が共有す
る。また、第4のパツチS(u,v)4及び第1のパツチS
(u,v)1は共有境界COM4で接続されており、これによ
り当該共有境界COM4を規定する2つの制御点P
(13)14及びP(23)14は第4のパツチS(u,v)4及び第1の
パツチS(u,v)1が共有する。
Further, the first patch S (u, v) 1 and the second patch S (u, v) 2 are connected by a shared boundary COM1, whereby two controls for defining the shared boundary COM1 are provided. The points P (01) and P (02) are shared by the first patch S (u, v) 1 and the second patch S (u, v) 2 . Also, the second patch S (u, v) 2
And the third patch S (u, v) 3 are connected by a shared boundary COM2, whereby two control points P (13) 23 and P (23) 23 defining the shared boundary COM2 are connected to the second boundary. Patch S
(u, v) 2 and the third patch S (u, v) 3 are shared. Further, the third patch S (u, v) 3 and the fourth patch S (u, v) 4 are connected by a shared boundary COM3, whereby two control points P ( 04) and P (05) are shared by the third patch S (u, v) 3 and the fourth patch S (u, v) 4 . Also, the fourth patch S (u, v) 4 and the first patch S
(u, v) 1 are connected by a shared boundary COM4, and thus two control points P that define the shared boundary COM4.
(13) 14 and P (23) 14 are shared by the fourth patch S (u, v) 4 and the first patch S (u, v) 1 .

【0042】ここで、第1のパツチS(u,v)1において
は、他の3つのパツチとの接続点である共有の節点P
(03)とともに3つの制御点P(02)、P(12)1 及びP
(13)14を有していると見ることができる。これらの4つ
の制御点P(03)、P(02)、P(12)1 及びP(13)14を、他
の3つのパツチS(u,v)2、S(u,v)3及びS(u,v)4との接
続に関する第1のパツチS(u,v)1の端点グループ要素と
呼ぶ。
Here, in the first patch S (u, v) 1 , a shared node P which is a connection point with the other three patches is used.
(03) and three control points P (02) , P (12) 1 and P
(13) It can be seen that it has 14 . These four control points P (03) , P (02) , P (12) 1 and P (13) 14 are connected to the other three patches S (u, v) 2 , S (u, v) 3 and It is called an end point group element of the first patch S (u, v) 1 relating to connection with S (u, v) 4 .

【0043】また、第2のパツチS(u,v)2においては、
他の3つのパツチとの接続点である共有の節点P(03)
ともに3つの制御点P(02)、P(12)2 及びP(13)23を有
していると見ることができる。これらの4つの制御点P
(03)、P(02)、P(12)2 及びP(13)23を、他の3つのパ
ツチS(u,v)1、S(u,v)3及びS(u,v)4との接続に関する
第2のパツチS(u,v)2の端点グループ要素と呼ぶ。
In the second patch S (u, v) 2 ,
It can be seen that it has three control points P (02) , P (12) 2 and P (13) 23 together with a shared node P (03) which is a connection point with the other three patches. These four control points P
(03) , P (02) , P (12) 2 and P (13) 23 are replaced by the other three patches S (u, v) 1 , S (u, v) 3 and S (u, v) 4 Is referred to as an end point group element of the second patch S (u, v) 2 relating to the connection with.

【0044】また、第3のパツチS(u,v)3においては、
他の3つのパツチとの接続点である共有の節点P(03)
ともに3つの制御点P(04)、P(14)3 及びP(13)23を有
していると見ることができる。これらの4つの制御点P
(03)、P(04)、P(14)3 及びP(13)23を、他の3つのパ
ツチS(u,v)1、S(u,v)2及びS(u,v)4との接続に関する
第3のパツチS(u,v)3の端点グループ要素と呼ぶ。
In the third patch S (u, v) 3 ,
It can be seen that it has three control points P (04) , P (14) 3 and P (13) 23 along with a shared node P (03) which is a connection point with the other three patches. These four control points P
(03) , P (04) , P (14) 3 and P (13) 23 are replaced by the other three patches S (u, v) 1 , S (u, v) 2 and S (u, v) 4 Is referred to as an end point group element of the third patch S (u, v) 3 relating to the connection with.

【0045】また、第4のパツチS(u,v)4においては、
他の3つのパツチとの接続点である共有の節点P(03)
ともに3つの制御点P(04)、P(14)4 及びP(13)14を有
していると見ることができる。これらの4つの制御点P
(03)、P(04)、P(14)4 及びP(13)14を、他の3つのパ
ツチS(u,v)1、S(u,v)2及びS(u,v)3との接続に関する
第4のパツチS(u,v)3の端点グループ要素と呼ぶ。
In the fourth patch S (u, v) 4 ,
It can be seen that it has three control points P (04) , P (14) 4 and P (13) 14 together with a shared node P (03) which is a connection point with the other three patches. These four control points P
(03) , P (04) , P (14) 4 and P (13) 14 are replaced by the other three patches S (u, v) 1 , S (u, v) 2 and S (u, v) 3 Is referred to as an end point group element of the fourth patch S (u, v) 3 relating to the connection with.

【0046】このような、各パツチS(u,v)1
(u,v)2、S(u,v)3及びS(u,v)4の端点グループ要素の
すべて(制御点P(03)、P(02)、P(12)2 、P(13)23
(14)3 、P(04)、P(14)4 、P(13)14及びP(12)1
を、4つのパツチS(u,v)1、S(u,v)2、S(u,v)3及びS
(u,v)4の接続に関する端点グループGP1と呼ぶ。
Each of the patches S (u, v) 1 ,
All of the end point group elements of S (u, v) 2 , S (u, v) 3 and S (u, v) 4 (control points P (03) , P (02) , P (12) 2 , P ( 13) 23 ,
P (14) 3 , P (04) , P (14) 4 , P (13) 14 and P (12) 1 )
To the four patches S (u, v) 1 , S (u, v) 2 , S (u, v) 3 and S
It is called an end point group GP1 relating to the connection of (u, v) 4 .

【0047】ここで自由曲面SALL を斜めから見た図4
に示すように、4つのパツチS(u,v)1、S(u,v)2、S
(u,v)3及びS(u,v)4は、それぞれ接平面連続の条件のも
とに滑らかに接続されていることにより、当該4つのパ
ツチが共有する節点P(03)における各パツチS(u,v)1
(u,v)2、S(u,v)3及びS(u,v)4の接平面は同一平面を
形成する。すなわち、当該節点P(03)における4つのパ
ツチS(u,v)1、S(u,v)2、S(u,v)3及びS(u,v)4の各法
線ベクトルn03は一致することになる。この法線ベクト
ルn03は4つのパツチS(u,v)1、S(u,v)2、S(u,v)3
びS(u,v)4の接続中心(節点P(03))における法線方向
を表しており、この方向は当該4つのパツチS(u,v)1
(u,v)2、S(u,v)3及びS(u,v)4が共有する凹凸の特徴
を表すことになる。
Here, the free-form surface S ALL is viewed obliquely from FIG.
As shown in the figure, four patches S (u, v) 1 , S (u, v) 2 , S
Since (u, v) 3 and S (u, v) 4 are connected smoothly under the condition of continuation of the tangent plane, each patch at the node P (03) shared by the four patches is used. S (u, v) 1 ,
The tangent planes of S (u, v) 2 , S (u, v) 3 and S (u, v) 4 form the same plane. That is, each normal vector n 03 of the four patches S (u, v) 1 , S (u, v) 2 , S (u, v) 3 and S (u, v) 4 at the node P (03) Will match. This normal vector n 03 is the connection center (node P (03) of the four patches S (u, v) 1 , S (u, v) 2 , S (u, v) 3 and S (u, v) 4. ) Represents the direction of the normal, which is the direction of the four patches S (u, v) 1 ,
S (u, v) 2 , S (u, v) 3 and S (u, v) 4 represent the features of the concavo-convex shape.

【0048】この4つのパツチS(u,v)1、S(u,v)2、S
(u,v)3及びS(u,v)4が接続された部分(図3の一点鎖線
で囲まれた領域AR)を、元の形状の雰囲気を維持しな
がら、滑らかに上方に膨らませようとする場合、この実
施例では、端点グループGP1のすべての制御点
(03)、P(02)、P(12)2 、P(13)23、P(14)3 、P
(04)、P(14)4 、P(13)14及びP(12)1 を、それぞれ法
線ベクトルn03と同一方向に同一距離だけ移動する。
The four patches S (u, v) 1 , S (u, v) 2 , S
Let the portion where (u, v) 3 and S (u, v) 4 are connected (the area AR surrounded by the dashed line in FIG. 3) smoothly bulge upward while maintaining the atmosphere of the original shape. In this embodiment, all the control points P (03) , P (02) , P (12) 2 , P (13) 23 , P (14) 3 , P (14)
(04) , P (14) 4 , P (13) 14 and P (12) 1 are moved by the same distance in the same direction as the normal vector n 03 .

【0049】このとき、当該端点グループGP1とし
て、各パツチS(u,v)1、S(u,v)2、S(u,v)3及びS
(u,v)4の接続中心(節点P(03))側の内部制御点P
(12)1 、P(12)2 、P(14)3 及びP(14)4 と、共有境界
COM1、COM2、COM3及びCOM4を規定する
制御点P(02)、P(13)23、P(04)及びP(13)14と、接続
中心となる節点P(03)とが含まれていることにより、各
パツチの滑らかな接続状態が保たれる。
At this time, the patches S (u, v) 1 , S (u, v) 2 , S (u, v) 3 and S
Internal control point P on the connection center (node P (03) ) side of (u, v) 4
(12) 1 , P (12) 2 , P (14) 3 and P (14) 4, and control points P (02) , P (13) 23 , and P (13) defining common boundaries COM1, COM2, COM3, and COM4 By including (04) and P (13) 14 and a node P (03) serving as a connection center, a smooth connection state of each patch is maintained.

【0050】すなわち、第1のパツチS(u,v)1では、節
点P(03)と、共有境界COM1及びCOM4を規定する
制御点P(02)及びP(13)14と、接続中心(節点P(03)
側の内部制御点P(12)1 とによつて、領域ARにおける
他の3つのパツチS(u,v)2、S(u,v)3及びS(u,v)4との
接続部分の形状が規定されており、また、第2のパツチ
(u,v)2では、節点P(03)と、共有境界COM1及びC
OM2を規定する制御点P(02)及びP(13)23と、接続頂
点(節点P(03))側の内部制御点P(12)2 とによつて、
領域ARにおける他の3つのパツチS(u,v)1、S(u,v)3
及びS(u,v)4との接続部分の形状が規定されており、ま
た、第3のパツチS(u,v)3では、節点P(03)と、共有境
界COM2及びCOM3を規定する制御点P(13)23及び
(04)と、接続頂点(節点P(03))側の内部制御点P
(14)3 とによつて、領域ARにおける他の3つのパツチ
(u,v)1、S(u,v)2及びS(u,v)4との接続部分の形状が
規定されており、さらに、第4のパツチS(u,v)4では、
節点P(03)と、共有境界COM3及びCOM4を規定す
る制御点P(04)及びP(13)14と、接続頂点(節点
(03))側の内部制御点P(14)4 とによつて、領域AR
における他の3つのパツチS(u,v)1、S(u,v)2及びS
(u,v)3との接続部分の形状が規定されている。
That is, in the first patch S (u, v) 1 , the node P (03) , the control points P (02) and P (13) 14 defining the shared boundaries COM1 and COM4, and the connection center ( Node P (03) )
Connected to the other three patches S (u, v) 2 , S (u, v) 3 and S (u, v) 4 in the area AR by the internal control point P (12) 1 on the side Is defined, and in the second patch S (u, v) 2 , the node P (03) and the shared boundaries COM1 and C
By the control points P (02) and P (13) 23 defining the OM2 and the internal control point P (12) 2 on the connection vertex (node P (03) ) side,
The other three patches S (u, v) 1 and S (u, v) 3 in the area AR
And the shape of the connecting portion with S (u, v) 4 is defined, and the third patch S (u, v) 3 defines the node P (03) and the shared boundaries COM2 and COM3. The control points P (13) 23 and P (04) and the internal control point P on the connection vertex (node P (03) ) side
According to (14) 3 , the shape of the connection portion with the other three patches S (u, v) 1 , S (u, v) 2 and S (u, v) 4 in the area AR is defined. In addition, in the fourth patch S (u, v) 4 ,
A node P (03) , control points P (04) and P (13) 14 that define the shared boundaries COM3 and COM4, and an internal control point P (14) 4 on the connection vertex (node P (03) ) side. Therefore, the area AR
The other three patches S (u, v) 1 , S (u, v) 2 and S
The shape of the connection part with (u, v) 3 is specified.

【0051】従つて、端点グループGP1を構成するこ
れらすべての制御点P(03)、P(02)、P(12)2 、P
(13)23、P(14)3 、P(04)、P(14)4 、P(13)14及びP
(12)1 を同一方向(法線ベクトルn03方向)に同一距離
だけ移動しても、当該接続部分は接平面連続の状態を維
持する。
Therefore, all of these control points P (03) , P (02) , P (12) 2 , P
(13) 23 , P (14) 3 , P (04) , P (14) 4 , P (13) 14 and P
(12) Even if 1 is moved by the same distance in the same direction (the direction of the normal vector n 03 ), the connection portion maintains the continuation of the tangent plane.

【0052】かくして、端点グループGP1の各制御点
(03)、P(02)、P(12)2 、P(13)23、P(14)3 、P
(04)、P(14)4 、P(13)14及びP(12)1 を、法線ベクト
ルn03の方向に同一距離だけ移動させて新たな制御点P
(03)NEW 、P(02)NEW 、P(12)2NEW、P(13)23NEW 、P
(14)3NEW、P(04)NEW 、P(14)4NEW、P(13)14NEW 及び
(12)1NEWを生成し、当該新たな制御点によつて新たな
パツチS(u,v)1NEW 、S(u,v)2NEW 、S(u,v)3NEW 及び
(u,v)4NEW を生成することにより、4つのパツチS
(u,v)1、S(u,v)2、S(u,v)3及びS(u,v)4は、互いに滑
らかな接続状態を保ちながら法線ベクトルn03の方向、
すなわち当該4つのパツチS(u,v)1、S(u,v)2、S
(u,v)3及びS(u,v)4が接続された領域ARでの形状の特
徴を維持し得る方向に膨らむように変形する。
Thus, each control point P (03) , P (02) , P (12) 2 , P (13) 23 , P (14) 3 , P ( point ) of the end point group GP1.
(04) , P (14) 4 , P (13) 14 and P (12) 1 are moved by the same distance in the direction of the normal vector n 03 to form a new control point P
(03) NEW , P (02) NEW , P (12 ) 2NEW , P (13) 23NEW , P
(14) 3NEW , P (04) NEW , P (14) 4NEW , P (13) 14NEW and P (12) 1NEW are generated, and a new patch S (u, v) 1NEW is generated by the new control point. , S (u, v) 2NEW , S (u, v) 3NEW and S (u, v) 4NEW to generate four patches S
(u, v) 1, S (u, v) 2, S (u, v) 3 and S (u, v) 4, the direction of the normal vector n 03 while maintaining a smooth connection with each other,
That is, the four patches S (u, v) 1 , S (u, v) 2 , S
The (u, v) 3 and S (u, v) 4 are deformed so as to expand in a direction in which the shape characteristics in the connected area AR can be maintained.

【0053】(3)自由曲面加工処理 図5において、10は全体として自由曲面加工装置を示
し、デザイナがマウス、キーボード等からなる入力装置
14を操作して自由曲面加工処理の起動を指示すると、
CPU(中央処理ユニツト)15は、当該指示に従つ
て、ハードデイスク11から当該自由曲面加工処理プロ
グラム及びこの処理に用いられる自由曲面作成処理プロ
グラムを読み出し、プログラム格納用のメモリ17の対
応する領域に格納する。これによりCPU15は自由曲
面加工処理の起動を完了する。またデザイナは、自由曲
面作成方法によつて作成された種々の自由曲面データを
ハードデイスク12から読み出し、これを曲面データ格
納用のメモリ18に書き込む。
(3) Free-Form Surface Processing In FIG. 5, reference numeral 10 denotes a free-form surface processing apparatus as a whole. When the designer operates the input device 14 including a mouse, a keyboard and the like to instruct the start of the free-form surface processing,
The CPU (central processing unit) 15 reads the free-form surface processing program and the free-form surface creation processing program used for this process from the hard disk 11 in accordance with the instruction, and stores them in the corresponding areas of the program storage memory 17. I do. Thus, the CPU 15 completes the start of the free-form surface processing. In addition, the designer reads various free-form surface data created by the free-form surface creation method from the hard disk 12 and writes the data to the memory 18 for storing the surface data.

【0054】この状態において、デザイナが入力装置1
4を操作して自由曲面加工処理の開始を指示すると、C
PU15は当該指示に基づいて図6に示す自由曲面加工
処理手順を開始する。すなわち、CPU15は図6のス
テツプSP0から自由曲面加工処理手順に入り、ステツ
プSP1において加工しようとする自由曲面の曲面デー
タをメモリ18から読み出し、当該曲面データをメモリ
16に格納する。
In this state, the designer operates the input device 1
4 to start the free-form surface processing,
The PU 15 starts the free-form surface processing procedure shown in FIG. 6 based on the instruction. That is, the CPU 15 enters the free curved surface processing procedure from step SP0 in FIG. 6, reads out the curved surface data of the free curved surface to be processed in step SP1, and stores the curved surface data in the memory 16.

【0055】この曲面データは、グラフイツクス回路2
1を介してモニタ22に可視表示さる。上述の図3は、
このときデザイナによつて選択されモニタ22の表示画
面に表示された自由曲面を示す。但し、図3において示
されている制御点P(00)〜P(36)4 は、曲面を制御する
データとしてメモリ18から読み出されるのみで、モニ
タ22の表示画面には4つのパツチS(u,v)1
(u,v)2、S(u,v)3及びS(u,v)4からなる自由曲面のみ
が表示される。
This curved surface data is stored in the graphics circuit 2
1 and is visually displayed on the monitor 22 via the display 1. In FIG. 3 described above,
At this time, the free-form surface selected by the designer and displayed on the display screen of the monitor 22 is shown. However, the control points P (00) to P (36) 4 shown in FIG. 3 are only read from the memory 18 as data for controlling the curved surface, and the four patches S (u) are displayed on the display screen of the monitor 22. , v) 1 ,
Only the free-form surface consisting of S (u, v) 2 , S (u, v) 3 and S (u, v) 4 is displayed.

【0056】この自由曲面を構成する4つのパツチS
(u,v)1、S(u,v)2、S(u,v)3及びS(u,v)4が、共有境界
COM1、COM2、COM3及びCOM4において接
平面連続の条件を満足するように接続されている。な
お、当該自由曲面を表す曲面データは3次元データから
なり、モニタ22に表示された曲面画像を種々の角度か
ら見るように回転させることができる。例えば図3に示
すように、自由曲面を正面から見た状態で、デザイナが
入力装置14を操作することにより、上述の図4に示す
ように、当該自由曲面を斜めから見たように表示画面内
で回転させることができる。
The four patches S constituting the free-form surface
(u, v) 1 , S (u, v) 2 , S (u, v) 3 and S (u, v) 4 satisfy the condition of tangent plane continuity at the shared boundaries COM1, COM2, COM3 and COM4. Connected. The surface data representing the free-form surface is composed of three-dimensional data, and the surface image displayed on the monitor 22 can be rotated so as to be viewed from various angles. For example, as shown in FIG. 3, when the designer operates the input device 14 with the free-form surface viewed from the front, the display screen is displayed as if the free-form surface was viewed obliquely as shown in FIG. Can be rotated within.

【0057】このように自由曲面が表示された状態にお
いて、CPU15はステツプSP2に移つて、デザイナ
による加工領域の指定を待ち受ける。ここでデザイナが
当該自由曲面の表示画像を見ながら、特に変形させよう
とする領域ARを入力装置14を操作することによつて
指定すると、CPU15は当該指定された領域データに
基づいて、当該領域ARを表す分割線Lをモニタ22の
表示画面上に表示する。これにより、デザイナは当該分
割線Lによつて指定領域ARを他の領域と視覚上区別す
ることができる。
In the state where the free-form surface is displayed as described above, the CPU 15 goes to step SP2 and waits for the designation of the processing area by the designer. Here, when the designer designates an area AR to be deformed in particular by operating the input device 14 while viewing the display image of the free-form surface, the CPU 15 determines the area AR based on the designated area data. A dividing line L representing AR is displayed on the display screen of the monitor 22. Thus, the designer can visually distinguish the designated area AR from other areas by the division line L.

【0058】このように、加工する領域ARが指定され
ると、CPU15はステツプSP3に移つて、指定され
た領域ARに応じて、自由曲面を構成するパツチを再分
割する。すなわち、このとき処理している自由曲面(図
3及び図4)において、指定された領域AR内のみを変
形する場合、CPU15は、もともと4つのパツチS
(u,v)1、S(u,v)2、S(u,v)3及びS(u,v)4を接続するこ
とによつて生成された自由曲面を分割し直す(以下これ
を再分割と呼ぶ)。この分割方法では、指定された領域
AR内に、分割後のパツチがm×nの行列配置となるよ
うな分割、すなわち図3について上述したような4つの
パツチの接続中心を形成する端点グループ(図3の場合
GP1)が指定領域AR内に少なくとも1つ存在するよ
うな分割が行われる。図3の場合、分割前の自由曲面
(図3)には、指定された領域AR内に、端点グループ
GP1が少なくとも1つ存在することにより、CPU1
5は指定された領域AR内の共有境界COM1、COM
2、COM3及びCOM4をそのまま共有境界として用
いるとともに、領域ARの外形(分割線L)を再分割後
の領域AR内の複数のパツチの外形を形成するような分
割を行う。
As described above, when the area AR to be processed is specified, the CPU 15 proceeds to step SP3, and re-divides the patches constituting the free-form surface in accordance with the specified area AR. That is, when deforming only the designated area AR in the free-form surface (FIGS. 3 and 4) being processed at this time, the CPU 15 originally uses four patches S
The free-form surface generated by connecting (u, v) 1 , S (u, v) 2 , S (u, v) 3 and S (u, v) 4 is re-divided (hereinafter referred to as Subdivision). In this division method, division is performed such that patches after division are arranged in a matrix of m × n in a designated area AR, that is, an end point group (4) that forms a connection center of four patches as described above with reference to FIG. In the case of FIG. 3, division is performed such that at least one GP1) exists in the designated area AR. In the case of FIG. 3, the free-form surface before division (FIG. 3) has at least one end point group GP1 in the designated area AR, and thus the CPU 1
5 is a shared boundary COM1, COM in the designated area AR.
2. While using COM3 and COM4 as they are as the shared boundary, the outer shape of the area AR (partition line L) is divided so as to form the outer shapes of a plurality of patches in the area AR after the re-division.

【0059】この結果、図7に示すように、CPU15
は指定された領域AR内に4つのパツチS(u,v)1C 、S
(u,v)2D 、S(u,v)3A 及びS(u,v)4B が存在するような
分割を行う。この4つのパツチS(u,v)1C
(u,v)2D 、S(u,v)3A 及びS(u,v)4Bの互いの共有境
界は、再分割前の4つのパツチS(u,v)1、S(u,v)2、S
(u,v)3及びS(u,v)4(図3)の共有境界COM1、CO
M2、COM3及びCOM4と一致し、また、再分割後
の4つのパツチS(u,v)1C 、S(u,v)2D 、S(u,v)3A
びS(u,v)4B の外形は指定領域ARの形状(分割線L)
と一致する。
As a result, as shown in FIG.
Are four patches S (u, v) 1C , S in the designated area AR
The division is performed so that (u, v) 2D , S (u, v) 3A and S (u, v) 4B exist. These four patches S (u, v) 1C ,
The mutual boundaries of S (u, v) 2D , S (u, v) 3A and S (u, v) 4B are the four patches S (u, v) 1 , S (u, v ) before subdivision. ) 2 , S
The shared boundaries COM1, CO of (u, v) 3 and S (u, v) 4 (FIG. 3)
M2, COM3 and COM4, and the four patches S (u, v) 1C , S (u, v) 2D , S (u, v) 3A and S (u, v) 4B after subdivision. The outer shape is the shape of the specified area AR (partition line L)
Matches.

【0060】このように再分割が行われると、CPU1
5はステツプSP4(図6)に移り、再分割が行われた
自由曲面について、再分割された各パツチごとに制御点
を再び割り当てる。この場合、図1について上述した場
合と同様にして、各パツチごとに4つの内部制御点と、
各パツチの外形を規定する12個の制御点(4つの節点
を含む)とを設ける。外形を規定する12個の制御点
は、隣接するパツチがある場合には、当該隣接パツチと
の共有境界を規定する共有の制御点となり、これにより
各パツチが接続された状態を保つ。この状態において
は、再分割前の自由曲面がもともと接平面連続の条件を
満足するようにパツチを接続して生成されていたことに
より、各共有境界の廻りに設けられた制御点は、接平面
連続の条件を満足するように割り当てられたことにな
る。
When the subdivision is performed in this manner, the CPU 1
In step SP4 (FIG. 6), the control point 5 re-assigns control points for each subdivided patch for the subdivided free-form surface. In this case, similar to the case described above with reference to FIG. 1, four internal control points for each patch,
Twelve control points (including four nodes) that define the outer shape of each patch are provided. When there are adjacent patches, the twelve control points that define the outer shape are shared control points that define a shared boundary with the adjacent patches, thereby keeping each patch connected. In this state, since the free-form surface before subdivision was originally generated by connecting patches so as to satisfy the condition of tangent plane continuity, the control points provided around each shared boundary are The assignment has been made so as to satisfy the continuous condition.

【0061】かくして図7に示すように、再分割された
自由曲面SALL の各パツチに制御点が新たに割り当てら
れた状態において、指定領域ARを構成する4つのパツ
チS(u,v)1C 、S(u,v)2D 、S(u,v)3A 及びS(u,v)4B
の接続中心である節点P(03)を中心として、端点グルー
プGP10が形成される。また、指定領域ARに4つの
パツチS(u,v)1C 、S(u,v)2D 、S(u,v)3A 及びS
(u,v)4B が丁度納まるように当該4つのパツチS
(u,v)1C 、S(u,v)2D 、S(u,v)3A 及びS(u,v)4B が再
分割によつて生成されたことにより、当該4つのパツチ
(u,v)1C 、S(u,v)2D 、S(u,v)3A 及びS(u,v)4B
各形状を規定する全ての制御点によつて指定領域ARの
曲面形状が規定されることになる。
As shown in FIG. 7, four patches S (u, v) 1C constituting the designated area AR in a state where control points are newly assigned to each patch of the subdivided free-form surface S ALL. , S (u, v) 2D , S (u, v) 3A and S (u, v) 4B
The end point group GP10 is formed around the node P (03) which is the connection center of the end point GP. Also, four patches S (u, v) 1C , S (u, v) 2D , S (u, v) 3A and S
(u, v) 4 patches S just to fit 4B
Since (u, v) 1C , S (u, v) 2D , S (u, v) 3A and S (u, v) 4B are generated by subdivision, the four patches S (u, v) 1C , S (u, v) 2D , S (u, v) 3A and S (u, v) 4B define the curved shape of the designated area AR by all the control points that define the shape. Will be.

【0062】このように新たな制御点の割り当てがなさ
れると、CPU15はステツプSP5(図6)に移つ
て、指定領域AR内の曲面をデザイナの指示に従つて変
形させる。この場合、図8に示すように、CPU15は
モニタ22の表示画面に自由曲面SALL と指定領域AR
を表す分割線Lを表示するとともに、指定領域AR内の
端点グループGP10を表す端点グループキヤラクタL
GP1 を表示する。デザイナは入力装置14を操作するこ
とによつて、モニタ22上の端点グループキヤクタL
GP1 を指定し、当該端点グループGP10の移動量及び
移動方向を入力する。この結果、自由曲面SALL を横か
ら見て表した図9に示すように、指定領域ARは、デザ
イナによつて指定された移動量Dだけ膨らむように変形
する。
When a new control point is allocated as described above, the CPU 15 proceeds to step SP5 (FIG. 6) to deform the curved surface in the designated area AR in accordance with the instruction of the designer. In this case, as shown in FIG. 8, the CPU 15 displays the free-form surface S ALL and the designated area AR on the display screen of the monitor 22.
Is displayed, and the end point group character L indicating the end point group GP10 in the designated area AR is displayed.
Display GP1 . By operating the input device 14, the designer operates the end point group character L on the monitor 22.
GP1 is designated, and the moving amount and moving direction of the end point group GP10 are input. As a result, as shown in FIG. 9 showing the free-form surface S ALL as viewed from the side, the designated area AR is deformed so as to expand by the movement amount D designated by the designer.

【0063】このようにして指定領域ARの変形加工が
終了すると、CPU15はステツプSP6に移つて、他
の領域を変形するか否かをデザイナの指示入力に基づい
て判断する。ここで肯定結果が得られると、このことは
デザイナが他の領域を変形する旨を指示したことを表し
ており、このときCPU15はステツプSP7に移つ
て、上述のステツプSP5において変形された結果とし
ての曲面データを新たな曲面データとしてメモリ16に
入力し、変形前の曲面データと入れ替える。このように
メモリ16には変形された新たな曲面データが格納さ
れ、この曲面データに基づく曲面がモニタ22上に表示
され、再び上述のステツプSP2〜ステツプSP5の処
理が繰り返されることにより、デザイナは新たな領域に
ついて同様の変形加工処理を繰り返すことができる。
When the deformation processing of the designated area AR is completed in this way, the CPU 15 proceeds to step SP6, and determines whether or not to deform another area based on the instruction input of the designer. If a positive result is obtained here, this means that the designer has instructed to deform another area. At this time, the CPU 15 moves to step SP7, and as a result of the deformation in step SP5 described above. Is input to the memory 16 as new surface data, and is replaced with the surface data before deformation. In this way, the memory 16 stores new deformed surface data, a surface based on this surface data is displayed on the monitor 22, and the processing of steps SP2 to SP5 is repeated again, so that the designer Similar deformation processing can be repeated for a new area.

【0064】これに対してステツプSP6において否定
結果が得られると、このことはデザイナが曲面の変形加
工処理を完了する旨の入力を行つたことを表しており、
このときCPU15はステツプSP8に移つて、変形後
の曲面データをデザイナの指示に従つて保存用ハードデ
イスク13に格納及び又はプリンタ23を用いてプリン
トし、ステツプSP9において当該自由曲面加工処理手
順を終了する。
On the other hand, if a negative result is obtained in step SP6, this means that the designer has input that the deformation processing of the curved surface is to be completed.
At this time, the CPU 15 moves to step SP8, stores the deformed surface data in the storage hard disk 13 according to the instruction of the designer, or prints it using the printer 23, and ends the free curved surface processing procedure in step SP9. .

【0065】(4)実施例の動作及び効果 以上の構成において、複数のパツチS(u,v)1
(u,v)2、S(u,v)3及びS(u,v)4(図3)を接平面連続
の条件を満足するように接続してなる自由曲面S
ALL は、各パツチS(u,v)1、S(u,v)2、S(u,v)3及びS
(u,v)4がそれぞれ節点P(03)を共有するように接続され
ている。すなわち、当該自由曲面SALL においては節点
(03)を中心にした端点グループGP1が形成されてい
る。
(4) Operation and Effect of Embodiment In the above configuration, a plurality of patches S (u, v) 1 ,
A free-form surface S formed by connecting S (u, v) 2 , S (u, v) 3 and S (u, v) 4 (FIG. 3) so as to satisfy the condition of continuation of a tangent plane.
ALL means that each patch S (u, v) 1 , S (u, v) 2 , S (u, v) 3 and S
(u, v) 4 are connected so as to share the node P (03) . That is, on the free-form surface S ALL , an end point group GP1 centering on the node P (03) is formed.

【0066】この状態において、デザイナが変形加工し
ようとする領域ARを指定する。この領域指定状態とし
て図3に示すように、領域ARを表す分割線Lが、4つ
のパツチS(u,v)1、S(u,v)2、S(u,v)3及びS(u,v)4
横切つている場合、当該領域AR内に存在する端点グル
ープGP1をそのまま移動して曲面を変形させると、4
つのパツチS(u,v)1、S(u,v)2、S(u,v)3及びS(u,v)4
の接平面連続の条件は維持されるが、各パツチ
(u,v)1、S(u,v)2、S(u,v)3及びS(u,v)4の内部制御
点P(12)1 、P(12)2 、P(14)3 及びP(14)4 の移動に
伴つて、指定領域ARの外まで曲面の変形が生じる場合
がある。
In this state, the designer specifies an area AR to be deformed. As shown in FIG. 3, the dividing line L representing the area AR has four patches S (u, v) 1 , S (u, v) 2 , S (u, v) 3 and S ( u). u, v) 4 , if the end point group GP1 existing in the area AR is moved as it is to deform the curved surface,
Two patches S (u, v) 1 , S (u, v) 2 , S (u, v) 3 and S (u, v) 4
Are maintained, but the internal control points P of each patch S (u, v) 1 , S (u, v) 2 , S (u, v) 3 and S (u, v) 4 are maintained. With the movement of (12) 1 , P (12) 2 , P (14) 3, and P (14) 4 , the curved surface may be deformed outside the designated area AR.

【0067】従つて、当該自由曲面加工方法において
は、自由曲面SALL を指定領域ARに応じて再分割し、
図7に示すように、指定領域AR内に再分割後の4つの
パツチS(u,v)1C 、S(u,v)2D 、S(u,v)3A 及びS
(u,v)4B が丁度納まるようにする。このようにすれば、
4つのパツチS(u,v)1C 、S(u,v)2D 、S(u,v)3A 及び
(u,v)4B がそのまま指定領域ARの自由曲面となるこ
とから、当該4つのパツチS(u,v)1C 、S(u,v)2D 、S
(u,v)3A 及びS(u,v)4B の各曲面形状を規定する全ての
制御点が、指定領域ARの自由曲面の形状を規定するこ
とになる。
Therefore, in the free-form surface processing method, the free-form surface S ALL is subdivided according to the designated area AR.
As shown in FIG. 7, four patches S (u, v) 1C , S (u, v) 2D , S (u, v) 3A and S (u, v) 3 after the subdivision in the designated area AR.
Make sure that (u, v) 4B fits exactly. If you do this,
Since the four patches S (u, v) 1C , S (u, v) 2D , S (u, v) 3A and S (u, v) 4B directly become the free-form surface of the designated area AR, Patch S (u, v) 1C , S (u, v) 2D , S
All the control points that define the respective curved surface shapes of (u, v) 3A and S (u, v) 4B define the shape of the free-form surface of the designated area AR.

【0068】この場合、指定領域AR内には端点グルー
プGP10が存在するとともに、指定領域ARとその廻
りに隣接したパツチ(S(u,v)1A 、S(u,v)1B 、S
(u,v)2A、S(u,v)2B 、S(u,v)2C 、S(u,v)3B 、S
(u,v)3C 、S(u,v)3D 、S(u,v)4C、S(u,v)4D 、S
(u,v)4A 及びS(u,v)1D )との境界には、指定領域AR
とその周囲のパツチとによつて共有される共有端点グル
ープ(GP11、GP12、GP13、GP14、GP
15、GP16、GP17、GP18)が存在する。
In this case, the end point group GP10 exists in the designated area AR, and the patches (S (u, v) 1A , S (u, v) 1B , S (u, v) 1B , S ) adjacent to the designated area AR and the periphery thereof.
(u, v) 2A , S (u, v) 2B , S (u, v) 2C , S (u, v) 3B , S
(u, v) 3C , S (u, v) 3D , S (u, v) 4C , S (u, v) 4D , S
The boundary between (u, v) 4A and S (u, v) 1D ) is the designated area AR
And shared endpoint groups (GP11, GP12, GP13, GP14, GP14)
15, GP16, GP17, GP18).

【0069】この場合、共有端点グループ(GP11、
GP12、GP13、GP14、GP15、GP16、
GP17、GP18)は、指定領域ARの周縁部と、当
該周縁部に隣接するパツチ(S(u,v)1A 、S(u,v)1B
(u,v)2A 、S(u,v)2B 、S(u,v)2C 、S(u,v)3B 、S
(u,v)3C 、S(u,v)3D 、S(u,v)4C 、S(u,v)4D 、S
(u,v)4A 及びS(u,v)1D )との間の接平面連続の条件を
満足するものであり、これらの共有端点グループを固定
しておくことにより、指定領域ARの略々中央部分に存
在する端点グループGP11を移動しても、指定領域A
Rの周縁部と当該周縁部に隣接するパツチとの間の接続
状態は、実用上十分な程度に滑らかな接続状態を維持す
る。
In this case, the shared endpoint group (GP11,
GP12, GP13, GP14, GP15, GP16,
GP17, GP18) include a peripheral portion of the designated area AR and patches (S (u, v) 1A , S (u, v) 1B ,
S (u, v) 2A , S (u, v) 2B , S (u, v) 2C , S (u, v) 3B , S
(u, v) 3C , S (u, v) 3D , S (u, v) 4C , S (u, v) 4D , S
(u, v) 4A and S (u, v) 1D ), and satisfies the condition of continuation of the tangent plane. By fixing these common end point groups, substantially the designated area AR Even if the end point group GP11 existing in the central part is moved, the designated area A
The connection between the peripheral edge of the R and the patch adjacent to the peripheral edge maintains a smooth enough connection for practical use.

【0070】また、指定領域ARに4つのパツチS
(u,v)1C 、S(u,v)2D 、S(u,v)3A 及びS(u,v)4B が丁
度納まるように再分割されていることにより、当該指定
領域AR内の端点グループGP10を移動させても、指
定領域AR外のパツチの制御点を動かさない限り、端点
グループ10の移動に伴う曲面の変形は指定領域AR内
に止まる。
Further, four patches S are assigned to the designated area AR.
Since (u, v) 1C , S (u, v) 2D , S (u, v) 3A and S (u, v) 4B are subdivided so as to just fit, the end points in the designated area AR Even if the group GP10 is moved, the deformation of the curved surface accompanying the movement of the end point group 10 remains in the designated area AR unless the control point of the patch outside the designated area AR is moved.

【0071】かくして、指定領域AR内の端点グループ
GP10のみを移動させることにより、指定領域ARに
隣接する曲面との接続状態に違和感を生じさせることな
く、指定した領域AR内においてのみ、デザイナが所望
とする曲面の変形加工を行うことができる。
In this way, by moving only the end point group GP10 in the designated area AR, the designer does not feel uncomfortable with the connection state with the curved surface adjacent to the designated area AR. Can be deformed.

【0072】以上の構成によれば、デザイナが指定した
領域AR内に、パツチがm×nの行列配置となるように
(すなわち複数のパツチの共有の節点が存在するよう
に)自由曲面を再分割し、当該再分割された各パツチに
制御点を改めて割り当てることにより、デザイナが所望
とする特定の部分のみを変形することができる。
According to the above configuration, the free-form surface is re-created so that the patches are arranged in a matrix of m × n in the area AR specified by the designer (ie, so that there are nodes shared by a plurality of patches). By dividing and reassigning control points to each of the subdivided patches, it is possible to deform only a specific part desired by the designer.

【0073】従つてデザイナは、当該自由曲面加工方法
を用いることにより、デザイン初期やデザイン最終段階
において、自由曲面の所望の部分だけを任意に変形加工
することができる。
Therefore, the designer can arbitrarily deform only a desired portion of the free-form surface in the initial stage of the design or the final stage of the design by using the free-form surface processing method.

【0074】(5)他の実施例(5) Another embodiment

【0075】(5−1)上述の実施例においては、図3
に示すように、4つのパツチS(u,v)1、S(u,v)2、S
(u,v)3及びS(u,v)4を接続してなる自由曲面SALL の一
部を領域指定する場合について述べたが、自由曲面を構
成するパツチの数はこれに限らず、例えば図10(A)
に示すように、12枚のパツチS(u,v)11 〜S(u,v)22
を接続してなる自由曲面SALL を一部を加工するための
領域ARとして指定するようにしても良い。この場合、
指定領域ARを含むパツチS(u,v)12 、S(u,v)13、S
(u,v)14 、S(u,v)16 及びS(u,v)17 のみを再分割する
ことによつて、図10(B)に示すようなパツチの配列
とする。このようにすれば、指定領域ARを含まないパ
ツチ(S(u,v)11 、S(u,v)14 、S(u,v)15 、S
(u,v)18 、S(u,v)19 、S(u,v)20 、S(u,v)21 及びS
(u,v)22 )を分割することなく、不必要なパツチ数の増
加を防止し得る。
(5-1) In the above embodiment, FIG.
As shown in the figure, four patches S (u, v) 1 , S (u, v) 2 , S
Although the case where a part of the free-form surface S ALL formed by connecting (u, v) 3 and S (u, v) 4 is specified has been described, the number of patches constituting the free-form surface is not limited to this. For example, FIG.
As shown in the figure, twelve patches S (u, v) 11 to S (u, v) 22
May be designated as an area AR for partially processing a free-form surface SALL . in this case,
Patches S (u, v) 12 , S (u, v) 13 , S including the designated area AR
By subdividing only (u, v) 14 , S (u, v) 16 and S (u, v) 17, a patch arrangement as shown in FIG. 10B is obtained. In this way, the patches (S (u, v) 11 , S (u, v) 14 , S (u, v) 15 , S (u)
(u, v) 18 , S (u, v) 19 , S (u, v) 20 , S (u, v) 21 and S
Unnecessary increase in the number of patches can be prevented without dividing (u, v) 22 ).

【0076】(5−2)上述の実施例においては、図3
に示すように、デザイナが指定した領域ARが4つのパ
ツチS(u,v)1、S(u,v)2、S(u,v)3及びS(u,v)4に含ま
れる(すなわち4つのパツチS(u,v)1、S(u,v)2、S
(u,v)3及びS(u,v)4の接続中心となる共有の節点P(03)
が指定領域AR内に存在している)場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、例えば図11(A)に示す
ように指定領域ARが2つのパツチS(u,v)11 及びS
(u,v)12 に含まれる場合においても本発明を適用するこ
とができる。この場合、図11(B)に示すように、指
定領域AR内に4つのパツチS(u,v)21F、S(u,v)21G
(u,v)22B及びS(u,v)22Cが丁度納まるように自由曲面
ALL を再分割すれば良い。
(5-2) In the above embodiment, FIG.
As shown in the figure, the area AR specified by the designer is included in the four patches S (u, v) 1 , S (u, v) 2 , S (u, v) 3 and S (u, v) 4 ( That is, four patches S (u, v) 1 , S (u, v) 2 , S
A common node P (03) that is the connection center of (u, v) 3 and S (u, v) 4
Has been described in the specified area AR), but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 11A, the specified area AR has two patches S (u, v) 11 and S
The present invention can be applied to the case where (u, v) 12 is included. In this case, as shown in FIG. 11B, four patches S (u, v) 21F , S (u, v) 21G ,
The free-form surface SALL may be subdivided so that S (u, v) 22B and S (u, v) 22C just fit.

【0077】また図12(A)に示すように、指定領域
ARが1つのパツチS(u,v)31 に含まれる場合、図12
(B)に示すように指定領域AR内に4つのパツチS
(u,v)31F、S(u,v)31G、S(u,v)31J及びS(u,v)31kが丁
度納まるように自由曲面SALLを再分割すれば良い。
As shown in FIG. 12A, when the designated area AR is included in one patch S (u, v) 31 , FIG.
As shown in (B), four patches S are included in the designated area AR.
(u, v) 31F, S (u, v) 31G, S (u, v) 31J and S (u, v) 31k may be subdivided form surface S ALL to fit exactly.

【0078】(5−3)上述の実施例においては、図7
に示すように、指定領域AR内に4つのパツチS
(u,v)1C 、S(u,v)2D 、S(u,v)3A 及びS(u,v)4B が存
在するように再分割し、1つの端点グループGP10を
移動させて曲面を変形させる場合について述べたが、本
発明はこれに限らず、例えば4つよりも多い数のパツチ
に跨がるように領域ARを指定したり、又は再分割の際
に指定領域AR内に4つよりも多くのパツチが存在する
ようにして、複数の端点グループを形成し移動するよう
にしても良い。
(5-3) In the above embodiment, FIG.
As shown in the figure, four patches S are included in the designated area AR.
Subdivision is performed so that (u, v) 1C , S (u, v) 2D , S (u, v) 3A and S (u, v) 4B exist, and one end point group GP10 is moved to convert the surface. Although the case of deformation has been described, the present invention is not limited to this. For example, the area AR is specified so as to straddle more than four patches, or the area AR is specified in the specified area AR at the time of subdivision. More than one patch may be present so that a plurality of end point groups may be formed and moved.

【0079】例えば図13(A)に示すように、指定領
域AR内に24個のパツチS(u,v)41 〜S(u,v)64 が存
在するようにした場合を示し、この領域AR内には15
個の端点グループGP41〜GP55が存在する。この
場合、デザイナはモニタ22の表示画面に表示された各
端点グループに対して、それぞれ個別に移動量及び移動
方向を指定することにより、端点グループ単位で曲面の
変形を指定することができる。図13(B)は、各端点
グループに対して同じ移動量及び移動方向を指定した場
合を示し、指定領域ARにおいて曲面はほぼ台形形状に
膨らむように変形する。これに対して図13(C)は、
指定領域ARの中央部分の端点グループに対して最も大
きな移動量を指定し、指定領域ARの中央から遠ざかる
端点グループほど移動量を小さくした場合を示し、指定
領域ARにおいて曲面は中央部分を頂上とした山形形状
に変形する。
For example, as shown in FIG. 13A, a case is shown where 24 patches S (u, v) 41 to S (u, v) 64 exist in the designated area AR. 15 in AR
There are end point groups GP41 to GP55. In this case, the designer can specify the deformation of the curved surface for each end point group by individually specifying the movement amount and the movement direction for each end point group displayed on the display screen of the monitor 22. FIG. 13B shows a case in which the same movement amount and movement direction are designated for each end point group, and the curved surface is deformed so as to bulge into a substantially trapezoidal shape in the designated area AR. On the other hand, FIG.
The case where the largest movement amount is designated for the end point group in the center portion of the designated area AR, and the movement amount is smaller as the end point group moves away from the center of the designated area AR, is shown. Deformed into a chevron shape.

【0080】(5−4)上述の実施例においては、指定
領域AR内の端点グループGP10(図7)を法線方向
に移動した場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、任意の方向に移動するようにしも良い。
(5-4) In the above-described embodiment, the case where the end point group GP10 (FIG. 7) in the designated area AR is moved in the normal direction has been described. It may be moved in the direction.

【0081】(5−5)上述の実施例においては、図7
に示すように、指定領域AR内に4つのパツチS
(u,v)1C 、S(u,v)2D 、S(u,v)3A 及びS(u,v)4B が存
在する場合に、これら4つのパツチが共有する節点P
(03)を中心とした端点グループGP10を移動する場合
について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば図1
4に示すように2つのパツチS(u,v)1及びS(u,v)2から
なる自由曲面SALL について、この2つのパツチS
(u,v)1及びS(u,v)2が共有する制御点P(03)及びP(02)
を含む端点グループGP60(P(12)1 、P(02)、P
(12)2 、P(13)23、P(03)及びP(13)14)を移動単位と
することにより、2つのパツチS(u,v)1及びS(u,v)2
接平面連続の条件を保ちながら曲面を変形することがで
きる。
(5-5) In the above embodiment, FIG.
As shown in the figure, four patches S are included in the designated area AR.
If (u, v) 1C , S (u, v) 2D , S (u, v) 3A and S (u, v) 4B exist, the node P shared by these four patches
Although the case of moving the end point group GP10 centered on (03) has been described, the present invention is not limited to this.
As shown in FIG. 4, for a free-form surface S ALL composed of two patches S (u, v) 1 and S (u, v) 2 ,
Control points P (03) and P (02) shared by (u, v) 1 and S (u, v) 2
End point group GP60 (P (12) 1 , P (02) , P
(12) 2 , P (13) 23 , P (03) and P (13) 14 ) as the unit of movement, thereby connecting two patches S (u, v) 1 and S (u, v) 2 . A curved surface can be deformed while maintaining the condition of continuity of a plane.

【0082】この方法を用いることにより、図15に示
すように、指定領域ARが自由曲面SALL の周端部のパ
ツチS(u,v)4A 及びS(u,v)1D を含む場合において、当
該2つのパツチS(u,v)4A 及びS(u,v)1D が共有する端
点グループGP61を移動させることにより、指定領域
AR内においてパツチS(u,v)4A 及びS(u,v)1D の滑ら
かな接続状態を維持しながらデザイナが所望とする曲面
の変形加工を施すことができる。
By using this method, as shown in FIG. 15, when the designated area AR includes the patches S (u, v) 4A and S (u, v) 1D at the peripheral end of the free-form surface S ALL . , the two Patsuchi S (u, v) 4A and S (u, v) 1D by moving an end point group GP61 that share, Patsuchi S (u, v) in the designated area AR 4A and S (u, v) Deformation of a curved surface desired by a designer can be performed while maintaining a smooth 1D connection state.

【0083】(5−6)上述の実施例においては、モニ
タ22の表示画面に変形加工しようとする自由曲面S
ALL が表示され、これに指定領域ARを示す分割線L及
び移動指示可能な端点グループGP10(図8)が表示
される場合について述べたが、本発明はこれに限らず、
移動指示可能な端点グループGP10と色分け等によつ
て区別されたすべての制御点を表示するようにしも良
い。
(5-6) In the above embodiment, the free-form surface S to be deformed on the display screen of the monitor 22
ALL is displayed, and the division line L indicating the designated area AR and the end point group GP10 (FIG. 8) that can be instructed to move can be displayed. However, the present invention is not limited to this.
It is also possible to display all the control points distinguished by the color grouping and the like with the end point group GP10 in which movement can be instructed.

【0084】(5−7)上述の実施例においては、枠組
み空間に3次のベジエ式で表される四辺形パツチを張る
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、三辺形
パツチでも良く、さらに数式の次数もこれに限らず、4
次以上にしても良い。
(5-7) In the above embodiment, the case where a quadrilateral patch represented by a cubic Bezier equation is set in the framework space has been described. However, the present invention is not limited to this, and a triangular patch is used. However, the order of the mathematical expression is not limited to this, and 4
It may be more than next.

【0085】(5−8)上述の実施例においては、ベジ
エ式で表されるパツチを張るようにした場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、スプライン式、クーン
ズ(Coons) 式、フオーガソン(Furgason)式等、他のベク
トル関数を用いるようにしても良い。
(5-8) In the above embodiment, the case where the patch represented by the Bezier formula is stretched has been described. However, the present invention is not limited to this, and the spline type, Coons type, Other vector functions such as the Forgason equation may be used.

【0086】(5−9)上述の実施例においては、加工
前の曲面データ、自由曲面加工処理プログラム及び加工
後の曲面データをハードデイスク12、11及び13に
それぞれ格納する場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、例えば書換え可能な光デイスクやテープ状記
録媒体など、他の種々の記録媒体を用いるようにしても
良い。
(5-9) In the above embodiment, the case where the curved surface data before machining, the free curved surface machining program and the curved surface data after machining are stored in the hard disks 12, 11 and 13, respectively, has been described. The present invention is not limited to this. For example, various other recording media such as a rewritable optical disk and a tape-shaped recording medium may be used.

【0087】[0087]

【発明の効果】上述のように本発明によれば、自由曲面
において指定された領域内に複数のパツチが存在するよ
うに当該自由曲面を分割し、複数のパツチが互いに接平
面連続の条件を満足するように共有する制御点グループ
を、当該制御点グループ単位で同一方向及び同一距離だ
け移動することにより、指定した領域内においてパツチ
の滑らかな接続状態を維持したまま、曲面の変形加工を
施すことができる。
As described above, according to the present invention, the free-form surface is divided so that a plurality of patches exist in a designated area on the free-form surface, and the condition that the plurality of patches are connected to each other by a tangent plane is determined. The control point group to be shared is satisfactorily moved in the same direction and the same distance in units of the control point group, so that the curved surface is deformed while the patch is smoothly connected in the designated area. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】自由曲面作成方法の説明に供する略線的平面図
である。
FIG. 1 is a schematic plan view for explaining a free-form surface creation method.

【図2】接平面連続の条件の説明に供する略線図であ
る。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a condition of continuation of a tangent plane;

【図3】4パツチを接続してなる自由曲面を示す略線的
平面図である。
FIG. 3 is a schematic plan view showing a free-form surface formed by connecting four patches.

【図4】端点グループの移動の説明に供する略線的斜視
図である。
FIG. 4 is a schematic perspective view for explaining movement of an end point group;

【図5】本発明による自由曲面加工装置の一実施例を示
すブロツク図である。
FIG. 5 is a block diagram showing an embodiment of a free-form surface machining apparatus according to the present invention.

【図6】本発明による自由曲面加工処理手順を示すフロ
ーチヤートである。
FIG. 6 is a flowchart showing a free curved surface processing procedure according to the present invention.

【図7】パツチの再分割の説明に供する略線的平面図で
ある。
FIG. 7 is a schematic plan view for explaining the subdivision of the patch.

【図8】モニタに表示された自由曲面及びその加工領域
を示す略線的平面図である。
FIG. 8 is a schematic plan view showing a free-form surface displayed on a monitor and a processing region thereof.

【図9】端点グループの移動による曲面の変形加工の説
明に供する略線的断面図である。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view for explaining the deformation processing of the curved surface by moving the end point group.

【図10】他の実施例によるパツチの再分割の説明に供
する略線的平面図である。
FIG. 10 is a schematic plan view for explaining a patch subdivision according to another embodiment.

【図11】他の実施例によるパツチの再分割の説明に供
する略線的平面図である。
FIG. 11 is a schematic plan view for explaining subdivision of a patch according to another embodiment.

【図12】他の実施例によるパツチの再分割の説明に供
する略線的平面図である。
FIG. 12 is a schematic plan view for explaining a subdivision of a patch according to another embodiment.

【図13】他の実施例による端点グループの移動による
曲面変形加工を示す略線的平面図及び略線的断面図であ
る。
13A and 13B are a schematic plan view and a schematic cross-sectional view illustrating a curved surface deformation processing by moving an end point group according to another embodiment.

【図14】2パツチを接続してなる自由曲面の端点グル
ープを示す略線的平面図である。
FIG. 14 is a schematic plan view showing an end point group of a free-form surface formed by connecting two patches.

【図15】他の実施例による加工領域の指定状態を示す
略線的平面図である。
FIG. 15 is a schematic plan view showing a designated state of a processing area according to another embodiment.

【図16】四辺形パツチの接続方法の説明に供する略線
的平面図である。
FIG. 16 is a schematic plan view for explaining a method of connecting a quadrilateral patch.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10……自由曲面加工装置、11、12……ハードデイ
スク、13……保存用ハードデイスク、14……入力装
置、15……CPU(中央処理ユニツト)、16、1
7、18……メモリ、21……グラフイツクス回路、2
2……モニタ、SALL ……自由曲面、S(u,v)x……パツ
チ、AR……指定領域、GPx……端点グループ、nx
……法線ベクトル。
Reference numeral 10: free-form surface processing device, 11, 12: hard disk, 13: storage hard disk, 14: input device, 15: CPU (central processing unit), 16, 1
7, 18 ... memory, 21 ... graphics circuit, 2
2 ... monitor, S ALL ... free-form surface, S (u, v) x ... patch, AR ... designated area, GPx ... end point group, n x
... Normal vector.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項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ツチを張ることにより作成された
自由曲面を加工する自由曲面加工方法において、 上記自由曲面の所定領域を指定する領域指定ステツプ
と、 上記領域指定ステツプによつて指定された領域に基づい
て上記自由曲面を分割することにより、上記領域内に複
数のパツチを形成する分割ステツプと、 上記領域内の複数のパツチが共有する節点及び当該節点
廻りの制御点を同一方向及び同一移動量だけ移動させて
上記複数のパツチの接続状態をほぼ維持したまま新たな
複数のパツチを形成する曲面加工ステツプとを具えるこ
とを特徴とする自由曲面加工方法。
1. A method for processing a free-form surface created by forming a large number of frame spaces surrounded by boundary curves by a frame process, and patching the frame space with a patch represented by a predetermined vector function. In the curved surface processing method, a plurality of patches are formed in the region by dividing the free curved surface based on the region designation step for designating a predetermined region of the free curved surface and the region designated by the region designation step. The dividing step to be formed and the nodes shared by the plurality of patches in the area and the control points around the nodes are moved in the same direction and by the same amount of movement, and a new plurality of patches are maintained while the connection state of the plurality of patches is substantially maintained. And a curved surface machining step for forming a patch.
【請求項2】上記分割ステツプは、 上記指定された領域の境界線が、上記領域内に分割形成
された上記複数のパツチのそれぞれの一辺と一致するよ
うに上記複数のパツチを形成することを特徴とする請求
項1に記載の自由曲面加工方法。
2. The dividing step includes forming the plurality of patches such that a boundary of the designated area coincides with one side of each of the plurality of patches divided and formed in the area. The method for processing a free-form surface according to claim 1, wherein:
【請求項3】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ツチを張ることにより作成された
自由曲面を加工する自由曲面加工装置において、 上記自由曲面の所定領域を指定する領域指定手段と、 上記領域指定ステツプによつて指定された領域に基づい
て上記自由曲面を分割することにより、上記領域内に複
数のパツチを形成する分割手段と、 上記領域内の複数のパツチが共有する節点及び当該節点
廻りの制御点を同一方向及び同一移動量だけ移動させて
上記複数のパツチの接続状態をほぼ維持したまま新たな
複数のパツチを形成する曲面加工手段とを具えることを
特徴とする自由曲面加工装置。
3. A process for forming a large number of frame spaces surrounded by boundary curves by a frame process, and processing a free-form surface created by stretching a patch represented by a predetermined vector function in the frame space. In the curved surface processing apparatus, a plurality of patches are formed in the region by dividing the free curved surface based on the region designated by the region designating step, and a region designation means for designating a predetermined region of the free curved surface. A dividing unit to be formed, and a node shared by a plurality of patches in the area and a control point around the node are moved in the same direction and by the same amount of movement, so that a new plurality of patches are maintained while substantially maintaining the connection state of the plurality of patches. And a curved surface processing means for forming a patch.
【請求項4】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ツチを張ることにより作成された
自由曲面を加工する自由曲面加工処理プログラムが記録
された記録媒体において、 上記自由曲面加工処理プログラムは、 上記自由曲面の所定領域を指定する領域指定ステツプ
と、 上記領域指定ステツプによつて指定された領域に基づい
て上記自由曲面を分割することにより、上記領域内に複
数のパツチを形成する分割ステツプと、 上記領域内の複数のパツチが共有する節点及び当該節点
廻りの制御点を同一方向及び同一移動量だけ移動させて
上記複数のパツチの接続状態をほぼ維持したまま新たな
複数のパツチを形成する曲面加工ステツプとを具えるこ
とを特徴とする記録媒体。
4. A process for forming a large number of frame spaces surrounded by boundary curves by a frame process, and processing a free-form surface created by stretching a patch represented by a predetermined vector function in the frame space. In the recording medium on which the curved surface processing program is recorded, the free curved surface processing program includes an area designating step for designating a predetermined area of the free curved surface, and the free form processing step based on the area designated by the area designating step. By dividing a curved surface, a dividing step for forming a plurality of patches in the region, and a node shared by a plurality of patches in the region and a control point around the node are moved in the same direction and by the same amount of movement. A curved surface processing step for forming a new plurality of patches while substantially maintaining the connection state of the plurality of patches. Medium.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105643395A (en) * 2016-01-04 2016-06-08 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Grinding forming method for optical free-form surface

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