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JP5458440B2 - Curved surface generation device and curved surface generation program - Google Patents
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JP5458440B2 - Curved surface generation device and curved surface generation program - Google Patents

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Description

本発明は、3次元モデル表面のN辺形領域に曲面をあてはめる曲面内挿技術に係り、特に凹形状を含むN辺形領域にフィットする曲面を生成する曲面生成装置及び曲面生成プログラムに関する。   The present invention relates to a curved surface interpolation technique for applying a curved surface to an N-side area of a three-dimensional model surface, and more particularly to a curved surface generation apparatus and a curved surface generation program for generating a curved surface that fits an N-side area including a concave shape.

3次元CADシステムにおける形状変形操作では、トリム曲面が生成されることが多い。曲面をトリミングしている境界稜線は、曲面上に許容誤差範囲内で乗っている曲線である。従って、曲面制御点とトリミングしている境界稜線とを別々に変形すると、曲面と境界稜線との整合性が失われる。そのため、曲面制御点を直接移動したり、境界稜線の形状を変形したりする場合には、トリム曲面としての整合性を維持しながら変形する必要があり、形状変形上の大きな制約となっている。   In a shape deformation operation in a three-dimensional CAD system, a trimmed curved surface is often generated. The boundary ridgeline that trims the curved surface is a curve that is on the curved surface within an allowable error range. Therefore, if the curved surface control point and the trimmed boundary ridge line are separately deformed, the consistency between the curved surface and the boundary ridge line is lost. Therefore, when the curved surface control point is moved directly or the shape of the boundary ridge line is deformed, it is necessary to deform while maintaining the consistency as the trim curved surface, which is a great restriction on the shape deformation. .

ダイレクトモデリングを用いて稜線を直接変形したい場合、変形後の稜線が許容誤差範囲内で乗るような制約条件で、曲面の制御点を移動しなければならない。   When it is desired to directly deform the ridge line using direct modeling, the control point of the curved surface must be moved under a constraint condition that the ridge line after deformation is within an allowable error range.

一般にトリム曲面上に乗る稜線列で構成される閉領域は、N辺形領域である。N辺形領域の境界稜線を局所変形した後で、変形後の稜線が許容誤差以内で乗るように曲面制御点を移動することは、容易ではない。そのため、局所変形後に、幾何学的な整合性を維持できるような自由曲面を新しく当てはめる手法が有効である。   In general, a closed region composed of a ridge line array on a trimmed curved surface is an N-side region. It is not easy to move the curved surface control points so that the deformed ridgeline rides within an allowable error after locally deforming the boundary ridgeline of the N-side area. Therefore, it is effective to apply a new free-form surface that can maintain geometric consistency after local deformation.

一般に、標準規格部品の形状モデルは、図18に示すように、切り欠き形状を含んでいる場合が多い。図18(a)は標準規格部品の3次元モデルである。図18(b)は、図18(a)の一つの面S1を取り出して、制御点C10を表示したものである。この図18(b)から、面S1は元の曲面を切り欠いた切欠形状として表現されている。   In general, the shape model of a standard specification part often includes a cutout shape as shown in FIG. FIG. 18A shows a three-dimensional model of a standard part. FIG. 18B shows a control point C10 extracted from one surface S1 of FIG. From FIG. 18B, the surface S1 is expressed as a notch shape in which the original curved surface is notched.

N辺形領域に対して、曲面を当てはめる手法は、曲面内挿法ベースとN-side Filling法ベースとに大別される(非特許文献1)。曲面内挿法ベースは、閉領域の境界と自由曲面の境界曲線が一致するような自由曲面を生成する手法である。N-side Filling 法ベースは、境界曲線で囲まれる閉領域を包含する4辺形のトリム曲面を生成する手法である。   Methods for applying a curved surface to an N-side area are roughly classified into a curved surface interpolation method base and an N-side filling method base (Non-Patent Document 1). The curved surface interpolation method base is a method of generating a free curved surface in which the boundary of the closed region and the boundary curve of the free curved surface coincide. The N-side Filling method base is a method of generating a quadrilateral trimmed surface that encompasses a closed region surrounded by a boundary curve.

先ず、曲面内挿法ベースの手法について記述する。非特許文献2には、角度許容誤差εを導入し、隣接するパッチ間の共有境界稜線上の任意の点における法線ベクトルの角度がε未満となる曲面当てはめ手法が提案されている。また、非特許文献3には、非特許文献2の「曲面当てはめ手法」を有理曲線でも扱えるように拡張した手法が提案されている。また、非特許文献4は、NURBSの持つ位相についての制約を緩和し、幾何学的に重要でない制御点を間引いたT-splineを提案している。T-splineはT字接続を許すため制御点を大幅に削減できる。   First, a method based on a curved surface interpolation method will be described. Non-Patent Literature 2 proposes a curved surface fitting method in which an angle tolerance ε is introduced and the angle of a normal vector at an arbitrary point on a shared boundary ridge line between adjacent patches is less than ε. Further, Non-Patent Document 3 proposes a method in which the “curved surface fitting method” of Non-Patent Document 2 is extended to handle even rational curves. Non-Patent Document 4 proposes a T-spline that relaxes restrictions on the phase of NURBS and thins out control points that are not geometrically important. Since T-spline allows T-shaped connection, control points can be greatly reduced.

これらの非特許文献2〜4の提案手法は、非特許文献5の細分割手法に基づいてN辺形領域の内部に中心点と分割曲線を発生させて、N辺形領域をN枚の4辺形面に分割し、各4辺形領域に曲面当てはめをする手法である。例えば、図19に示すN辺形領域R5について説明する。N辺形領域R5は、その外周を画する5本の凸状の稜線L1〜L5と、切欠形状を画する1本の稜線L6とから構成されている。上記手法(非特許文献2〜4)に基づいて、図19のN辺形領域R5に曲面を当てはめようとすると、閉領域を表す境界稜線L6の形状によっては歪んだ形状の内部曲線L´が生成される。その結果、歪んだ曲面が生成される。また、穴を含む場合は対応できないという問題がある。   In these proposed methods of Non-Patent Documents 2 to 4, a center point and a dividing curve are generated inside the N-side area based on the subdivision method of Non-Patent Document 5, and the N-side area is divided into 4 pieces. This is a method of dividing a polygonal surface and fitting a curved surface to each quadrilateral region. For example, the N-side area R5 shown in FIG. 19 will be described. The N-side region R5 is composed of five convex ridgelines L1 to L5 that define the outer periphery thereof and one ridgeline L6 that defines a notch shape. Based on the above method (Non-Patent Documents 2 to 4), when a curved surface is applied to the N-side region R5 in FIG. 19, the internal curve L ′ having a distorted shape depending on the shape of the boundary edge L6 representing the closed region is Generated. As a result, a distorted curved surface is generated. In addition, there is a problem that it is not possible to deal with when a hole is included.

非特許文献6では、N辺形領域を星型のパラメータfで制御可能なN辺形パッチと4辺形パッチに分割し、任意のN辺形領域へ曲面当てはめ手法が提案されている。   Non-Patent Document 6 proposes a method of fitting a curved surface to an arbitrary N-side area by dividing the N-side area into an N-side patch and a quadrilateral patch that can be controlled by a star-shaped parameter f.

非特許文献6の手法は、星型のN辺形領域を表す境界稜線を入力として、領域の内部に複数のパッチを当てはめる手法である。図20に示すように、4辺形で構成されるn枚の規則的なパッチXnを、星型のN辺形パッチ201の周りに生成する。この4辺形で構成されるパッチXnは、隣接するパッチと共通の領域Lを保持するため、4辺形パッチ間の連続性は保たれる。 The method of Non-Patent Document 6 is a method in which a boundary ridge line representing a star-shaped N-side area is input and a plurality of patches are applied to the inside of the area. As shown in FIG. 20, n regular patches X n composed of quadrilaterals are generated around a star-shaped N-side patch 201. Since the patch X n configured by the quadrilateral holds the common area L with the adjacent patch, continuity between the quadrangular patches is maintained.

非特許文献6の手法は、パッチ間の境界をB-spline(以下、B−スプラインと表す場合もある。)に一致させることで、パッチ間の連続性を考慮した曲面当てはめが可能である。また、領域の内部に生成する星型のN辺形パッチ201の大きさはパラメータfで制御でき、任意のN辺形形状に対して曲面当てはめが可能となる。図21は、同一の境界稜線で表す領域に対して、fの値を変化させることで形状を制御した図である。図21(b)のようにfの値を小さくすると内部のN辺形パッチ201は小さくなり、図21(c)に示すようにfの値を大きくすると内部のN辺形パッチ201は大きくなる。つまり、直感的な形状操作が可能である。   The method of Non-Patent Document 6 enables curved surface fitting in consideration of continuity between patches by matching the boundary between patches with B-spline (hereinafter also referred to as B-spline). In addition, the size of the star-shaped N-side patch 201 generated inside the region can be controlled by the parameter f, and curved surface fitting can be applied to any N-side shape. FIG. 21 is a diagram in which the shape is controlled by changing the value of f with respect to the region represented by the same boundary ridgeline. As shown in FIG. 21B, when the value of f is reduced, the internal N-side patch 201 becomes small, and when the value of f is increased as shown in FIG. 21C, the internal N-side patch 201 becomes large. . That is, an intuitive shape operation is possible.

次に、トリム曲面ベースの手法について記述する。特許文献1及び非特許文献7には、N辺形領域を覆う1枚の双3次B-spline曲面をN辺形領域に当てはめる手法が提案されている。   Next, a trim surface-based method will be described. Patent Document 1 and Non-Patent Document 7 propose a method in which one bicubic B-spline curved surface covering the N-side area is applied to the N-side area.

特許文献1及び非特許文献7の手法は、N辺形領域を覆うようなB-spline曲面と、接平面に基づいたサンプル点を利用して、曲面フィッティング手法(非特許文献8)によって曲面をN辺形領域に当てはめる。具体的には、図22(a)のように、境界稜線B11〜B14で囲まれたN辺形領域210への曲面当てはめは、以下の手順Step 1− Step 5による。   The methods of Patent Document 1 and Non-Patent Document 7 use a B-spline curved surface that covers an N-sided region and sample points based on a tangent plane, and use a curved surface fitting method (Non-patent Document 8) to create a curved surface. Fit to N-sided region. Specifically, as shown in FIG. 22A, the curved surface fitting to the N-sided region 210 surrounded by the boundary ridgelines B11 to B14 is performed by the following steps Step 1 to Step 5.

(1)Step 1について
図22(a)に示すように、境界稜線B11〜B14を囲む4つの境界平面221,222,223,224を求める。N辺形領域210の境界稜線列の中心と境界稜線列から算出した単位法線ベクトルnを用いて平面を生成する。そして、その平面上に境界稜線列を射影し、XY平面上にバウンディングボックス230を得る。単位法線ベクトルnをZ軸とし、バウンディングボックス230からZ軸に平行な4つの境界平面221,222,223,224を得る。
(1) About Step 1 As shown in FIG. 22A, four boundary planes 221, 222, 223, and 224 surrounding the boundary edge lines B11 to B14 are obtained. A plane is generated using the unit normal vector n calculated from the center of the boundary ridge line sequence of the N-side region 210 and the boundary ridge line sequence. Then, the boundary ridge line row is projected on the plane, and the bounding box 230 is obtained on the XY plane. With the unit normal vector n as the Z axis, four boundary planes 221, 222, 223, and 224 parallel to the Z axis are obtained from the bounding box 230.

(2)Step 2について
境界稜線B11〜B14上のサンプル点とその点における境界横断導関数(非特許文献9)から、境界を横断する方向に直線を生成し、直線と境界平面221,222,223,224の交点241,242,243,244を算出する。図22(b)に示すように、境界稜線B11〜B14上のサンプル点と、直線と境界平面の交点241,242,243,244を両端点とする線分を横断線分251,252,253,254とする。
(2) About Step 2 From the sample points on the boundary ridgelines B11 to B14 and the boundary crossing derivative at that point (Non-Patent Document 9), a straight line is generated in the direction crossing the boundary, and the straight line and the boundary planes 221, 222, The intersection points 241, 242, 243 and 244 of 223 and 224 are calculated. As shown in FIG. 22B, the sample points on the boundary edge lines B11 to B14 and the line segments having the intersection points 241, 242, 243, and 244 of the straight line and the boundary plane as both end points are the transverse line segments 251, 252, and 253. , 254.

(3)Step 3について
図22(c)に示すように、各境界平面221,222,223,224に乗る複数の横断線分の端点をB-spline曲線で補間し(非特許文献8)、N辺形領域210を囲む4辺形領域210Aを生成する。生成した4辺形領域210Aは、当てはめるB-spline曲面の境界曲線261,262,263,264となる。
(3) Step 3 As shown in FIG. 22 (c), the end points of a plurality of transverse lines on each boundary plane 221, 222, 223, 224 are interpolated with a B-spline curve (Non-Patent Document 8). A quadrilateral area 210A surrounding the N-side area 210 is generated. The generated quadrilateral area 210A becomes boundary curves 261, 262, 263, and 264 of B-spline curved surfaces to be applied.

(4)Step 4について
図22(d)に示すように、横断線分251,252,253,254上に複数の点271,272,273,274(以下、点群と呼ぶ。)を発生する。発生した点群は、境界稜線上のサンプル点における接平面上に乗る。
(4) Step 4 As shown in FIG. 22D, a plurality of points 271, 272, 273, 274 (hereinafter referred to as point groups) are generated on the transverse line segments 251, 252, 253, 254. . The generated point group rides on the tangent plane at the sample point on the boundary ridge line.

(5)Step 5について
Step 3で生成したB-spline曲面の境界曲線261,262,263,264と、Step 4で生成した点群を利用し、最小二乗法によりB-spline曲面の内部制御点を導出する(非特許文献8)。
(5) About Step 5
Using the boundary curves 261, 262, 263, and 264 of the B-spline surface generated in Step 3 and the point group generated in Step 4, the internal control points of the B-spline surface are derived by the least square method (non-patented). Reference 8).

特開2003−330979号公報JP 2003-330979 A

Y. Muraki, K. Konno, Y. Tokuyama: “A STUDY OF SUBDIVISION METHOD TO THREE AND FIVE SIDED FACES BASED ON REGULAR POLYGON”, Proc. of IWAIT2009, (2009)Y. Muraki, K. Konno, Y. Tokuyama: “A STUDY OF SUBDIVISION METHOD TO THREE AND FIVE SIDED FACES BASED ON REGULAR POLYGON”, Proc. Of IWAIT2009, (2009) L. Piegl, W. Tiller: “Fillingn-sided regions with NURBS patches”, The VisualComputer, Vol.2, No.15, pp.77-89, (1999)L. Piegl, W. Tiller: “Fillingn-sided regions with NURBS patches”, The VisualComputer, Vol.2, No.15, pp.77-89, (1999) Yi-Jun. Yang, Jun-Hai. Yong, Hui. Zhang, Jean-Claude. Paul, Jia-Guang. Sun: “A rational extensionof Piegl’s method for filling n-sided holes”, ComputerAided Design, Vol.38, No.11, pp.1166-1178, (2006)Yi-Jun. Yang, Jun-Hai. Yong, Hui. Zhang, Jean-Claude. Paul, Jia-Guang. Sun: “A rational extension of Piegl's method for filling n-sided holes”, ComputerAided Design, Vol.38, No .11, pp.1166-1178, (2006) T. W. Sederberg, D. L. Cardon, G. T. Finnigan, N. S. North, J. Zheng, and T. Lyche: “T-spline Simplification andLocal Refinement”, SIGGRAPH 2004, Vol.23, No.3, pp.276-283, (2004)T. W. Sederberg, D. L. Cardon, G. T. Finnigan, N. S. North, J. Zheng, and T. Lyche: “T-spline Simplification and Local Refinement”, SIGGRAPH 2004, Vol. 23, No. 3, pp. 276-283, (2004) E. Catmull, J. Clark “Recursively generatedB-spline surfaces on arbitrary topologicalmeshes”, ComputerAided Design, Vol.10, No.6, pp.350-355, (1978)E. Catmull, J. Clark “Recursively generated B-spline surfaces on arbitrary topologicalmeshes”, ComputerAided Design, Vol.10, No.6, pp.350-355, (1978) N. Pla-Garcia, M. Vigo-Anglada, J. Cotrina-Navau: “N-sided patches with B-spline boundaries”, Computers& Graphics, Vol.30, No.6, pp.959-970, (2006)N. Pla-Garcia, M. Vigo-Anglada, J. Cotrina-Navau: “N-sided patches with B-spline boundaries”, Computers & Graphics, Vol.30, No.6, pp.959-970, (2006) Y. Tokuyama, K. Konno: “Filling N-sided Region with a B-spline Surface”,Information ProcessingSociety ofJapan, Vol.43, No.10,pp.3209-3218, (2002)Y. Tokuyama, K. Konno: “Filling N-sided Region with a B-spline Surface”, Information Processing Society of Japan, Vol. 43, No. 10, pp. 3209-3218, (2002) L. Piegl, W. Tiller: TheNURBS Book, Springer-Verlag, (1995)L. Piegl, W. Tiller: TheNURBS Book, Springer-Verlag, (1995) K. Konno, Y. Tokuyama, H. Chiyokura: “AG1 connectionaround complicatedcurve meshesusing C1 NURBS Boundary Gregory Patches”, Computer AidedDesign, Vol.33, No.4, pp.293-306, (2001)K. Konno, Y. Tokuyama, H. Chiyokura: “AG1 connectionaround complicatedcurve meshesusing C1 NURBS Boundary Gregory Patches”, Computer AidedDesign, Vol.33, No.4, pp.293-306, (2001) K. Ueda: “Meannormal vectorto a surface boundedby Beziercurves”, ComputerAided GeometricDesign, Vol.13, No.5, pp.441-451, (1996)K. Ueda: “Meannormal vectorto a surface boundedby Beziercurves”, ComputerAided GeometricDesign, Vol.13, No.5, pp.441-451, (1996) G. Farin: Curvesand Surfacesfor ComputerAided GeometricDesign A Practical Guide, Academic Press, (1996)G. Farin: Curvesand Surfaces for ComputerAided GeometricDesign A Practical Guide, Academic Press, (1996)

非特許文献6の手法は、星型多角形のような形状には曲面当てはめが可能である。しかし、図23に示すL字型のような凹形状を有するN辺形領域310に、非特許文献6の手法を適用することは難しい。ここで、N辺形領域310は、外周を画する境界稜線の内、4本の稜線L11〜L14がN辺形領域外側へ膨らむ凸稜線であり、2本の稜線L15,L16がN辺形領域内側方向へ入り込む角部400を構成する。以下、この角部を凹頂点400と呼ぶ。これらの稜線L15,L16によって切欠部分が形成されている。
また、非特許文献6の手法を、穴を含む形状に適用すると、内部にN辺形パッチを生成できず、その結果、曲面が生成できないという問題がある。
In the method of Non-Patent Document 6, curved surface fitting can be applied to a shape such as a star-shaped polygon. However, it is difficult to apply the method of Non-Patent Document 6 to the N-sided region 310 having a concave shape such as an L shape shown in FIG. Here, the N-side area 310 is a convex ridge line in which four ridge lines L11 to L14 swell to the outside of the N-side area, and the two ridge lines L15 and L16 are N-side shapes. A corner 400 is formed to enter the region inside. Hereinafter, this corner is referred to as a concave vertex 400. A notch portion is formed by these ridgelines L15 and L16.
Further, when the method of Non-Patent Document 6 is applied to a shape including a hole, there is a problem that an N-side patch cannot be generated inside, and as a result, a curved surface cannot be generated.

非特許文献7の手法は、図23に示す凹形状を有するN辺形領域310に適用すると、図24に示すように生成される曲面350は歪んでしまうという問題がある。また、穴を含む形状に対する処理方法は,文献7には記載されていない。   When the method of Non-Patent Document 7 is applied to the N-side region 310 having the concave shape shown in FIG. 23, there is a problem that the generated curved surface 350 is distorted as shown in FIG. Also, Document 7 does not describe a processing method for a shape including a hole.

生成される曲面の形状が歪む原因は、以下の2つ(I,II)であると考えられる。
(I)横断線分(図22の符号251〜254参照)から発生した点群(図22の符号271〜274参照)が、凹頂点近傍では領域の内側に生成されること。
(II)B-spline曲面の境界稜線の生成方法が限定的であり、凹形状を含んだN辺形領域に対応されていないこと。
The following two (I, II) are considered to be the causes of the distortion of the shape of the generated curved surface.
(I) A point group (see reference numerals 271 to 274 in FIG. 22) generated from a transverse line segment (see reference numerals 251 to 254 in FIG. 22) is generated inside the region in the vicinity of the concave vertex.
(II) The method of generating the boundary ridge line of the B-spline curved surface is limited and does not correspond to the N-side area including the concave shape.

上記(I)に関して、図25(a)で符号C1、C2の円内に示すように、凹頂点400につながる2本の稜線L15、L16上のサンプル点から延びた横断線分351,352はN辺形領域310の内側へ延びている。つまり、境界横断導関数がねじれている。これにより、横断線分から発生した点群もN辺形領域310の内側に生成される。   Regarding (I) above, as shown in the circles C1 and C2 in FIG. 25A, the transverse line segments 351 and 352 extending from the sample points on the two ridgelines L15 and L16 connected to the concave vertex 400 are It extends to the inside of the N-side area 310. That is, the cross-boundary derivative is twisted. Thereby, a point cloud generated from the transverse line segment is also generated inside the N-side region 310.

上記(II)に関して、図25(b)、(c)で符号C3,C4の円内に示すように、凹形状の境界稜線L17,L18から発生する横断線分370,380は、互いに交差やねじれの関係になることがある。そのため、横断線分の端点から得られる点列から境界曲線を生成すると、境界曲線が歪んでしまう。   Regarding (II) above, as shown in circles C3 and C4 in FIGS. 25 (b) and 25 (c), the transverse line segments 370 and 380 generated from the concave boundary ridgelines L17 and L18 intersect with each other. May be a twisted relationship. For this reason, when a boundary curve is generated from a sequence of points obtained from the end points of the transverse line segment, the boundary curve is distorted.

以上の原因(I,II)のために、非特許文献7の手法は凸状の境界稜線だけから成るN辺形領域に対して歪みのないB-spline曲面を生成できるが、図25に示すような凹形状を含んだN辺形領域311〜312に対しては、歪んだ曲面が生成されることになる。   Because of the above causes (I, II), the technique of Non-Patent Document 7 can generate an undistorted B-spline curved surface for an N-sided region consisting only of convex boundary ridgelines, as shown in FIG. A distorted curved surface is generated for the N-side regions 311 to 312 including such a concave shape.

次に、形状と空間の姿勢について考慮すると、特許文献1及び非特許文献7の手法では、4つの境界平面が境界曲線列の3次元空間上の姿勢に依存しているため、3次元空間上の3次元モデルの姿勢によって得られる結果が変わる。   Next, considering the shape and the posture of the space, in the methods of Patent Document 1 and Non-Patent Document 7, the four boundary planes depend on the posture of the boundary curve sequence in the three-dimensional space. The results obtained vary depending on the attitude of the three-dimensional model.

本発明は以上の点に鑑みて創作されたもので、凹形状を含むN辺形領域にあてはめる曲面を生成する、曲面生成装置及び曲面生成プログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been created in view of the above points, and an object thereof is to provide a curved surface generation apparatus and a curved surface generation program for generating a curved surface to be applied to an N-side region including a concave shape.

上記目的を達成するため、本発明の第1の構成は、3次元モデル表面の凹形状を含むN辺形領域にあてはめる曲面を生成する曲面生成装置であって、N辺形領域に基づいて局所座標系を設定し、生成する曲面の範囲を規定する境界平面を作成する平面生成部と、N辺形領域の境界稜線上の複数の点から境界平面へ延びる横断線分を生成する線分生成部と、下記の事項(G1)及び(G2)の何れに該当するかを判定する判定部と、判定部で事項(G1)又は(G2)に該当すると判断された場合に、事項(G1)又は(G2)に関連する境界稜線に属する横断線分を削除し、当該境界稜線についてオフセット曲線を設定し、このオフセット曲線と当該境界稜線とで新たな横断線分を再生成する線分再構成部と、横断線分とその境界平面との交点からN辺形領域にあてはめる曲面の境界曲線を生成する境界曲線生成部と、曲面の境界曲線と横断線分上の各点からN辺形領域にあてはめる曲面を生成する曲面生成部と、を備えたことを特徴としている。
G1:前記境界稜線が、前記N辺形領域内側へ入り込む角部を構成する縁である。
G2:前記線分生成部に基づいて生成された境界稜線上の点から延びた横断線分同士が交差している。
なお、本明細書では切欠部分,穴、また後述する凹頂点、凹稜線を1つでも含む形状を総称して凹形状と定義する。
In order to achieve the above object, a first configuration of the present invention is a curved surface generation device that generates a curved surface to be applied to an N-sided region including a concave shape on the surface of a three-dimensional model. A plane generation unit that sets a coordinate system and creates a boundary plane that defines the range of the curved surface to be generated, and a line segment generation that generates a transverse line segment extending from a plurality of points on the boundary ridgeline of the N-sided region to the boundary plane And the determination part that determines whether the following items (G1) and (G2) are applicable, and the matter (G1) when the determination part determines that it corresponds to the item (G1) or (G2) Or, delete the line segment belonging to the boundary edge related to (G2), set an offset curve for the boundary edge line, and recreate a new line segment with this offset curve and the boundary edge line Curve that fits the N-side area from the intersection of the part, the transverse line segment, and its boundary plane A boundary curve generator for generating a boundary curve, and a curved boundary curve from respective points on the transverse lines and surface generation unit for generating a curved surface to fit the N side-type region, comprising the.
G1: The boundary ridge line is an edge that forms a corner that enters the inside of the N-sided region.
G2: Transverse line segments extending from a point on the boundary ridge line generated based on the line segment generation unit intersect each other.
In the present specification, a shape including at least one notch portion, a hole, a concave vertex and a concave ridge line described later is generically defined as a concave shape.

本発明の曲面生成装置において、好ましくは、境界曲線生成部が、前記事項(G1),(G2)に関連しない境界稜線に属する横断線分に基づいて前記境界曲線を生成する。   In the curved surface generation device of the present invention, it is preferable that the boundary curve generation unit generates the boundary curve based on a transverse line segment belonging to a boundary ridge line not related to the matters (G1) and (G2).

上記目的を達成するために、本発明の第2の構成は、3次元モデル表面の凹形状を含むN辺形領域にあてはめる曲面を生成する曲面生成プログラムであって、コンピュータを、N辺形領域に基づいて局所座標系を設定し、生成する曲面の範囲を規定する境界平面を作成する平面生成部、N辺形領域の境界稜線上の複数の点から境界平面へ延びる横断線分を生成する線分生成部、下記の事項(G1)及び(G2)の何れに該当するかを判定する判定部、判定部で事項(G1)又は(G2)に該当すると判断された場合に、事項(G1)又は(G2)に関連する境界稜線に属する横断線分を削除し、当該境界稜線についてオフセット曲線を設定し、このオフセット曲線と当該境界稜線とで新たな横断線分を再生成する線分再構成部、横断線分とその境界平面との交点からN辺形領域にあてはめる曲面の境界曲線を生成する境界曲線生成部、境界曲線と上記横断線分上の各点から上記N辺形領域にあてはめる曲面を生成する曲面生成部、として機能させることを特徴としている。
G1:前記境界稜線が、前記N辺形領域内側へ入り込む角部を構成する縁である。
G2:前記線分生成部に基づいて生成された境界稜線上の点から延びた横断線分同士が交差している。
In order to achieve the above object, a second configuration of the present invention is a curved surface generation program for generating a curved surface to be applied to an N-sided region including a concave shape on the surface of a three-dimensional model. Sets a local coordinate system based on, and generates a boundary plane that defines the range of the curved surface to be generated, and generates a transverse line segment extending from a plurality of points on the boundary ridgeline of the N-side region to the boundary plane Line segment generator, Judgment unit that decides which of the following items (G1) and (G2) is applicable, and when the decision unit determines that the item (G1) or (G2) is applicable, the matter (G1 ) Or (G2), delete the line segment belonging to the boundary edge line, set an offset curve for the boundary edge line, and regenerate a new line segment with this offset curve and the boundary edge line. N-sided region from intersection of component part, transverse line segment and its boundary plane Boundary curve generator for generating a boundary curve of the curved surface fitting is characterized in that to function as the surface generation unit, which generates a curved surface fitting to the N side-type region from points on the boundary curve and the cross segments.
G1: The boundary ridge line is an edge that forms a corner that enters the inside of the N-sided region.
G2: Transverse line segments extending from a point on the boundary ridge line generated based on the line segment generation unit intersect each other.

本発明の曲面生成プログラムにおいて、好ましくは、境界曲線生成部が、前記事項(G1),(G2)に関連しない境界稜線に属する横断線分に基づいて境界曲線を生成する。   In the curved surface generation program of the present invention, preferably, the boundary curve generation unit generates a boundary curve based on a transverse line segment belonging to a boundary ridge line not related to the items (G1) and (G2).

本発明によれば、凹形状を有するN辺形領域の曲面生成に当たり、凹頂点近傍の横断線分を再生する。これにより、N辺形領域に適切にフィットして内挿可能な曲面を生成することができる。   According to the present invention, in generating a curved surface of an N-sided region having a concave shape, a transverse line segment near the concave vertex is reproduced. As a result, it is possible to generate a curved surface that can be appropriately fitted and inserted into the N-side area.

さらに、従来、凹形状はトリム曲面で表現されており,凹形状を直接変形するようなダイレクトモデリングでは境界稜線列と元の曲面との幾何学的整合性を崩さないような限定的な制約条件の下で扱われてきたが、本発明のトリム曲面への曲線メッシュ方法によるダイレクトモデリング手法を使うとトリム曲面を容易に再構成することが可能となるため、従来、モデリング作業の困難性が高く制約が多かった境界稜線の形状変更の作業等の自由度が本発明により拡大し、顕著な効果が得られる。   Furthermore, conventionally, the concave shape is represented by a trimmed curved surface, and the direct modeling that directly deforms the concave shape is a limited constraint that does not break the geometrical consistency between the boundary ridge line sequence and the original curved surface. However, using the direct modeling method based on the curved mesh method for trimmed curved surfaces of the present invention makes it possible to easily reconstruct trimmed curved surfaces. The degree of freedom for changing the shape of the boundary ridgeline, which has many restrictions, is expanded by the present invention, and a remarkable effect is obtained.

本発明の実施形態に係る曲面生成装置1のブロック図である。1 is a block diagram of a curved surface generation apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る平面生成分の機能を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the function for the plane production | generation part based on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る線分生成分の機能を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the function for the line segment production | generation which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る線分生成分の機能を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the function for the line segment production | generation which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る判定部の機能を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the function of the determination part which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る判定部の機能を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the function of the determination part which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る線分再構成部の機能を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the function of the line segment reconstruction part which concerns on embodiment of this invention. 凹状部を有するN辺形領域に対して従来の手法で横断線分を生成した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which produced | generated the transverse line segment with the conventional method with respect to the N-shaped area | region which has a concave part. 凹状部を有するN辺形領域に対して本発明の手法で横断線分を生成した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which produced | generated the transverse line segment with the method of this invention with respect to the N-shaped area | region which has a recessed part. 本発明の実施形態に係る線分再構成部の機能を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the function of the line segment reconstruction part which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る線分再構成部の機能を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the function of the line segment reconstruction part which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る線分再構成部の機能を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the function of the line segment reconstruction part which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る線分再構成部の機能を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the function of the line segment reconstruction part which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る線分再構成部の機能を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the function of the line segment reconstruction part which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る境界曲線生成部の機能を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the function of the boundary curve production | generation part which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る境界曲線生成部の機能を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the function of the boundary curve production | generation part which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に曲面生成装置のフローチャートである。It is a flowchart of the curved surface production | generation apparatus in embodiment of this invention. 一般の形状モデルを示す図である。It is a figure which shows a general shape model. 凹状部を有するN辺形領域を示す図である。It is a figure which shows the N-side area | region which has a recessed part. 従来の曲面内挿手法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the conventional curved surface interpolation method. 従来の曲面内挿手法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the conventional curved surface interpolation method. 従来の曲面内挿手法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the conventional curved surface interpolation method. 従来の曲面内挿手法の問題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the problem of the conventional curved surface interpolation method. 従来の曲面内挿手法の問題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the problem of the conventional curved surface interpolation method. 従来の曲面内挿手法の問題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the problem of the conventional curved surface interpolation method.

以下、本発明の実施形態について、必要箇所では図面を参照しつつ詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings where necessary.

図1は本発明の実施形態に係る曲面生成装置1のブロック図である。
曲面生成装置1は、平面生成部10と線分生成部20と判定部30と線分再構成部40と境界曲線生成部50と曲面生成部60とを備えている。
以下、構成別に説明する。
FIG. 1 is a block diagram of a curved surface generation apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
The curved surface generation apparatus 1 includes a plane generation unit 10, a line segment generation unit 20, a determination unit 30, a line segment reconstruction unit 40, a boundary curve generation unit 50, and a curved surface generation unit 60.
Hereinafter, the configuration will be described.

平面生成部10は、図2に示すように、曲面の範囲を規定する4つの境界平面111〜114を作成する。ここで、曲面とは、3次元モデル表面のN辺形領域RにあてはめるB-spline曲面である。
本実施形態では、平面生成部10は、形状データ等の3次元モデルが存在する3次元空間上の姿勢に依存しない4つの境界平面111〜114を生成する。本実施形態の平面生成部10は、先ず局所座標系(dx軸、dy軸、dz軸)を設定し、その後に4つの境界平面111〜114を生成する。
As shown in FIG. 2, the plane generation unit 10 creates four boundary planes 111 to 114 that define the range of the curved surface. Here, the curved surface is a B-spline curved surface applied to the N-sided region R on the surface of the three-dimensional model.
In the present embodiment, the plane generation unit 10 generates four boundary planes 111 to 114 that do not depend on the posture in the three-dimensional space where a three-dimensional model such as shape data exists. The plane generation unit 10 of the present embodiment first sets a local coordinate system (dx axis, dy axis, dz axis), and then generates four boundary planes 111 to 114.

局所座標系の設定は以下の手順(A1)〜(A5)による。
(A1)N辺形領域Rの境界稜線B1〜B6の列の中心と境界稜線列から算出した単位法線ベクトルnを用いて、平均平面110を生成する(非特許文献10)。平均平面110はdx軸とdy軸とにそれぞれ平行な平面である。
(A2)境界稜線列を平均平面110に射影して、射影境界稜線列を生成する。
(A3)射影境界稜線列から一番長い稜線を選択する。式(1)に示すように、選択した稜線の始点p0と終点p1を利用し、X軸(図2中のdx軸)を決定する。

(A4)下記式(2)に示すように、ベクトルXとnの外積ベクトルを計算し、Y軸(図2中のdy軸)を決定する。これにより、平均平面上に局所座標系のXY座標軸を設定する。

(A5)設定したXY座標軸と、単位平均法線ベクトルnをZ軸(図2中のdz軸)として、XYZ軸からなる局所座標系を設定する。
The local coordinate system is set according to the following procedures (A1) to (A5).
(A1) The average plane 110 is generated using the unit normal vector n calculated from the center of the boundary ridgelines B1 to B6 of the N-side region R and the boundary ridgeline array (Non-patent Document 10). The average plane 110 is a plane parallel to the dx axis and the dy axis.
(A2) The boundary ridge line sequence is projected onto the average plane 110 to generate a projected boundary ridge line sequence.
(A3) Select the longest edge from the projected boundary edge line. As shown in Expression (1), the X axis (dx axis in FIG. 2) is determined using the start point p 0 and the end point p 1 of the selected ridge line.

(A4) As shown in the following formula (2), the cross product vector of the vectors X and n is calculated, and the Y axis (dy axis in FIG. 2) is determined. Thereby, the XY coordinate axes of the local coordinate system are set on the average plane.

(A5) A local coordinate system including the XYZ axes is set with the set XY coordinate axes and the unit average normal vector n as the Z axis (dz axis in FIG. 2).

本実施形態の平面生成部10は、局所座標系に基づいて、射影稜線列のバウンディングボックスB′を得る。図2では、バウンディングボックスB′は、4つの線110a,110b,110c,110dで囲われている。バウンディングボックスB′とdz軸を利用して4つの境界平面111〜114を求める。具体的には、バウンディングボックスB′を構成する各線110a,110b,110c,110dから、dz軸方向に線をスイープさせることで、各境界平面111〜114が構成される。
得られた4つの境界平面111〜114は、境界曲線列の3次元空間上の姿勢と独立したものとなる。すなわち、境界平面111〜114の求め方はアフィン不変となる。
The plane generation unit 10 of the present embodiment obtains the bounding box B ′ of the projected ridge line sequence based on the local coordinate system. In FIG. 2, the bounding box B ′ is surrounded by four lines 110a, 110b, 110c, and 110d. The four boundary planes 111 to 114 are obtained using the bounding box B ′ and the dz axis. Specifically, the boundary planes 111 to 114 are configured by sweeping lines in the dz-axis direction from the lines 110a, 110b, 110c, and 110d constituting the bounding box B ′.
The obtained four boundary planes 111 to 114 are independent of the posture of the boundary curve sequence in the three-dimensional space. That is, the method of obtaining the boundary planes 111 to 114 is affine invariant.

次に線分生成部20について説明する。
線分生成部20は、図3に示すように、N辺形領域Rの境界稜線B1〜B6上の複数の点から上記境界平面111〜114へ延びる横断線分115を生成する。具体的には、線分生成部20は、従来技術と同様に、各境界稜線B1〜B6上に複数のサンプル点SPを設定し、各サンプル点SPにおける境界横断導関数(非特許文献9)から、境界、つまり境界稜線B1〜B6を横断する方向に直線を生成し、直線と境界平面111〜114の交点111B〜114Bを算出する。図3に示すように、境界稜線上のサンプル点SPと、直線と境界平面の交点111B〜114Bを両端点とする線分を横断線分115とする。
また、線分生成部20は、図4に示すように、各横断線分115を例えば4分割した点群をサンプル点SP′として生成する。このサンプル点SP′は曲面当てはめに利用される。
Next, the line segment generation unit 20 will be described.
As shown in FIG. 3, the line segment generation unit 20 generates transverse line segments 115 extending from the plurality of points on the boundary ridge lines B1 to B6 of the N-side region R to the boundary planes 111 to 114. Specifically, the line segment generation unit 20 sets a plurality of sample points SP on each of the boundary ridgelines B1 to B6 as in the related art, and a boundary crossing derivative at each sample point SP (Non-Patent Document 9). Then, a straight line is generated in a direction crossing the boundary, that is, the boundary ridge lines B1 to B6, and intersection points 111B to 114B of the straight line and the boundary planes 111 to 114 are calculated. As shown in FIG. 3, a line segment having the sample points SP on the boundary ridge line and the intersection points 111 </ b> B to 114 </ b> B of the straight line and the boundary plane is defined as a transverse line segment 115.
Further, as shown in FIG. 4, the line segment generation unit 20 generates a point group obtained by dividing each cross line segment 115 into, for example, four as sample points SP ′. This sample point SP 'is used for curved surface fitting.

次に、判定部30について説明する。
判定部30は、以下の事項G1及びG2の何れに該当するかを判定する。
G1:境界稜線B1〜B6がN辺形領域Rの内側へ入り込む角部を構成する縁である。
G2:線分生成部20に基づいて生成された境界稜線B1〜B6のサンプル点SPから延びた直線、つまり横断線分115同士が交差している。
Next, the determination unit 30 will be described.
The determination unit 30 determines which of the following matters G1 and G2 is applicable.
G1: border edges B1 to B6 are edges constituting corners that enter the inside of the N-side region R.
G2: The straight lines extending from the sample points SP of the boundary ridge lines B1 to B6 generated based on the line segment generation unit 20, that is, the transverse line segments 115 intersect each other.

本実施形態の判定部30は、判定事項G1を次のようにして判断する。
例えば、図5(a)に示すように、注目する頂点をPとする。
頂点Pを共有する2本の稜線B5、B5における頂点Pの単位接線ベクトルを、図5(b)に示すように、v1,v2とする。v1,v2の外積ベクトルVを式(3)のように求める。式(4)に示すように、ベクトルVとN辺形領域Rの境界稜線列の平均法線ベクトルnとの内積を計算し、内積値が正の場合は凸頂点とし、それ以外ならば凹頂点とする。


このように、境界稜線B1〜B6中に一つでも凹頂点がある場合、その境界稜線をイレギュラーラインと判定する。図2に示すN辺形領域に関しては、境界稜線B5、B6がイレギュラーラインと判断される。
The determination unit 30 according to the present embodiment determines the determination item G1 as follows.
For example, as shown in FIG.
As shown in FIG. 5B, v1, v2 are unit tangent vectors of the vertex P at the two ridgelines B5, B5 sharing the vertex P. The outer product vector V1 of v1 and v2 is obtained as shown in Equation (3). As shown in the equation (4), the inner product of the vector V and the average normal vector n of the boundary edge line sequence of the N-side region R is calculated, and if the inner product value is positive, a convex vertex is obtained. Let it be a vertex.


Thus, when even one of the concave vertices is present in the boundary ridgelines B1 to B6, the boundary ridgeline is determined as an irregular line. With respect to the N-side area shown in FIG. 2, the boundary ridgelines B5 and B6 are determined to be irregular lines.

また、本実施形態の判定部30は、判定事項G2を次のようにして判断する。
例えば、境界平面111〜114を求めた局所座標軸で定義されるXY平面、つまり図2の平面110に、全ての境界稜線B1〜B6と横断線分115を射影する。次に、全ての横断線分同士の干渉点を得る。
ここで、図6(A)に示すN辺形領域R1を例に説明する。N辺形領域R1は、内側へ入り込むように湾曲した凹形状の境界稜線B7を備えている。このような凹形状の境界稜線B7に、サンプル点SPを設定し、横断線分115を生成した状態が、図6(b)である。この図6(b)に矢印αで示すように、N辺形領域R1の凹形状の境界稜線B7から生成される複数の横断線分115上には、干渉点Kが1点以上存在することになる。判定部30は、このような干渉点Kを有する横断線分115が属する境界稜線B7も、イレギュラーラインと判定する。
Moreover, the determination part 30 of this embodiment determines the determination matter G2 as follows.
For example, all the boundary ridgelines B1 to B6 and the transverse line segment 115 are projected onto the XY plane defined by the local coordinate axes for which the boundary planes 111 to 114 are obtained, that is, the plane 110 in FIG. Next, interference points between all the transverse line segments are obtained.
Here, an N-side area R1 shown in FIG. 6A will be described as an example. The N-side area R1 includes a concave boundary ridgeline B7 that is curved so as to enter the inside. FIG. 6B shows a state in which the sample point SP is set to the concave boundary ridge line B7 and the transverse line segment 115 is generated. As indicated by an arrow α in FIG. 6B, there are at least one interference point K on the plurality of transverse line segments 115 generated from the concave boundary ridgeline B7 of the N-side region R1. become. The determination unit 30 determines that the boundary ridge line B7 to which the transverse line segment 115 having such an interference point K belongs is also an irregular line.

次に、線分再構成部40は、前述の判定部30でイレギュラーラインと判定した境界稜線の横断線分を再生成する。具体的には、上記の線分生成部20で生成されイレギュラーラインと判定された境界稜線に属する全ての横断線分を削除し、後述の境界横断導関数に基づいて横断線分を再生成する。
図2に示すN辺形領域Rに関しては、境界稜線B5、B6がイレギュラーラインとみなされるため、これらの境界稜線B5、B6に属する全ての横断線分115、詳細には図3中のβ1〜β4の各横断線分115が全て削除され、線分再構成部40によって横断線分が再生成される。
Next, the line segment reconstruction unit 40 regenerates a transverse line segment of the boundary ridge line determined as an irregular line by the determination unit 30 described above. Specifically, all the transverse line segments belonging to the boundary ridge line generated by the line segment generation unit 20 and determined as the irregular line are deleted, and the transverse line segment is regenerated based on the boundary transverse derivative described later. To do.
With respect to the N-side region R shown in FIG. 2, since the boundary ridgelines B5 and B6 are regarded as irregular lines, all the transverse line segments 115 belonging to these boundary ridgelines B5 and B6, more specifically β1 in FIG. All of the transverse line segments 115 to β4 are deleted, and the line segment reconstruction unit 40 regenerates the transverse line segments.

例えば、図7に示すように、境界稜線上のそれぞれのサンプル点における接平面の法線ベクトルaと接線ベクトルbの外積を式(5)のように求める。得られるベクトルcを横断線分の方向にする。最後に、横断線分の方向ベクトルと4つの境界平面との交点を求め、最も近い交点とサンプル点で新たな横断線分を生成する。

以上の操作を図8に示す凹形状を有するN辺形領域R,R1,R2に対して適用すると、各N辺形領域R,R1,R2のイレギュラーラインに属する横断線分が図9のように再生成される。
For example, as shown in FIG. 7, the outer product of the tangent plane normal vector a and the tangent vector b at each sample point on the boundary ridge line is obtained as shown in Equation (5). The obtained vector c is set in the direction of the transverse line segment. Finally, intersections between the direction vector of the transverse line segment and the four boundary planes are obtained, and a new transverse line segment is generated at the closest intersection and the sample point.

When the above operation is applied to the N-side regions R, R1, R2 having the concave shape shown in FIG. 8, the transverse line segments belonging to the irregular lines of each N-side region R, R1, R2 are shown in FIG. So that it is regenerated.

次に、本実施形態の線分再構成部40における横断線分の再構成について詳述する。
図10に示すように、境界稜線B5、B6の端点の一方が凹頂点400の場合、Tangent Ribbon(非特許文献11)はねじれた状態、つまり非特許文献9の境界横断導関数はある位置から逆向きに導出される。図10のN辺形領域Rの場合、図10で符号β2、β4で示すように、凹頂点400近傍部分の境界横断導関数a0がN辺形領域Rの内部に向かって生成されている。そこで、凹頂点400を含む境界稜線B5、B6上の任意のサンプル点SPから、境界横断導関数を領域の外部へ向かって生成するために、本実施形態では基礎パッチ法(非特許文献9)を用いる。
Next, reconstruction of the transverse line segment in the line segment reconstruction unit 40 of the present embodiment will be described in detail.
As shown in FIG. 10, when one of the end points of the boundary ridgelines B5 and B6 is a concave vertex 400, the Tangent Ribbon (Non-Patent Document 11) is twisted, that is, the cross-boundary derivative of Non-Patent Document 9 is from a certain position. Derived in the opposite direction. In the case of the N-sided region R in FIG. 10, as shown by reference characters β <b> 2 and β <b> 4 in FIG. 10, the boundary crossing derivative a 0 near the concave vertex 400 is generated toward the inside of the N-sided region R. . Accordingly, in order to generate a cross-boundary derivative from the arbitrary sample point SP on the boundary ridgelines B5 and B6 including the concave vertex 400 toward the outside of the region, in this embodiment, the basic patch method (Non-patent Document 9). Is used.

図11は、接続する2枚の曲面S1、S2を表している。
境界稜線上の点から得られる境界横断導関数は、式(6)を満たす必要がある。

ただし、k(v)、h(v)はvのスカラー関数、S は曲面Sにおけるu方向の微分ベクトル、S は曲面Sにおけるu方向の微分ベクトル、S は曲面Sにおけるv方向の微分ベクトルである。
式(6)にv=0、v=1をそれぞれ代入すると式(7)が得られる。

ただし、k、k、h、hは実数である。本手法では、h=0、h=0と仮定すると式(8)が得られる。

ここで、式(7)を満たすためにvに関するスカラー関数k(v)を式(9)に示すように1次式と仮定する。

式(6)、式(9)より次式(10)が得られる。

式(10)は、図11に表す曲面制御点間のベクトルを用い、次式(11)のように書き換えることができる。ただし、B (v)は、Bernstein基底関数である。

式(11)の右辺は4次式になるので、aの部分の次数を2次に制限する。具体的には、a、aは境界から、aは次式(12)で求める。
FIG. 11 shows two curved surfaces S 1 and S 2 to be connected.
The cross-boundary derivative obtained from a point on the boundary edge needs to satisfy equation (6).

Where k (v) and h (v) are scalar functions of v, S 2 u is a differential vector in the u direction on the curved surface S 2 , S 1 u is a differential vector in the u direction on the curved surface S 1 , and S 1 v is a curved surface. It is a differential vector in the v direction at S 1 .
By substituting v = 0 and v = 1 into equation (6), equation (7) is obtained.

However, k 0 , k 1 , h 0 , and h 1 are real numbers. In this method, assuming that h 0 = 0 and h 1 = 0, Expression (8) is obtained.

Here, in order to satisfy Expression (7), the scalar function k (v) for v is assumed to be a linear expression as shown in Expression (9).

The following equation (10) is obtained from the equations (6) and (9).

Equation (10) can be rewritten as the following equation (11) using the vector between the curved surface control points shown in FIG. However, B 3 i (v) is a Bernstein basis function.

Since the right side of Equation (11) is a quartic equation, the order of the a i portion is limited to the second order. Specifically, a 0 and a 2 are obtained from the boundary, and a 1 is obtained by the following equation (12).

以上の式により、境界横断導関数S (0,v)は次式(13)で表される。
From the above expression, the boundary crossing derivative S 2 u (0, v) is expressed by the following expression (13).

図10のN辺形領域Rにおける凹頂点400では、境界横断導関数が逆向きに生成されているため、S (1、0)=−aと表される。
式(13)にv=0を代入すると、式(14)が得られる。
In the concave vertex 400 in the N-side region R of FIG. 10, the cross-boundary derivative is generated in the reverse direction, and therefore, expressed as S 1 u (1, 0) = − a.
Substituting v = 0 into equation (13) yields equation (14).

以上で求めた式より、境界稜線上の点の境界横断導関数を求める。境界稜線上の各点から得られた境界横断導関数S (0,v)を正規化し、同じ長さtだけ伸ばした点群を用い、オフセット曲線を生成する。境界稜線上のパラメータvにおける点をCv(v)とすると、オフセット曲線生成に用いる点P(v)は、次式(15)で表される。

From the equation obtained above, the cross-boundary derivative of the point on the boundary edge is obtained. An offset curve is generated by normalizing the cross-boundary derivative S 2 u (0, v) obtained from each point on the boundary edge and using a point group extended by the same length t. If the point at the parameter v on the boundary edge is Cv (v), the point P (v) used for generating the offset curve is expressed by the following equation (15).

本実施形態の線分再構成部40は、イレギュラーラインと判断された境界稜線、例えば、図2のN辺形領域Rの境界稜線B5、B6に対してそれぞれ、上記式(15)に基づいて、図12に示すように、境界稜線B5、B6からN辺形領域外側方向へ離れた位置に補助線、つまりオフセット曲線SL1、SL2を生成する。具体的には、式(15)に基づいて再生成した横断線分の端点集合をB-spline曲線で近似し、オフセット曲線とする。   The line segment reconstruction unit 40 of the present embodiment is based on the above equation (15) for each of the boundary ridgelines determined to be irregular lines, for example, the boundary ridgelines B5 and B6 of the N-side region R in FIG. Thus, as shown in FIG. 12, auxiliary lines, that is, offset curves SL1 and SL2 are generated at positions away from the boundary ridgelines B5 and B6 in the N-side region outward direction. Specifically, the end point set regenerated based on the equation (15) is approximated by a B-spline curve to obtain an offset curve.

線分再構成部40は、さらに、オフセット曲線SL1、SL2と対応する境界稜線B5、B6との間に、図13に示すように、境界稜線B5、B6上のサンプル点からN辺形領域外側へ延びる直線を引く。これにより、横断線分115′が再生成される。   Further, the line segment reconstruction unit 40 is located between the offset curves SL1 and SL2 and the corresponding boundary ridgelines B5 and B6, as shown in FIG. Draw a straight line extending to Thereby, the transverse line segment 115 'is regenerated.

さらに、線分再構成部40は、再生成した全ての横断線分115′を、例えば4分割した点群をサンプル点として生成する。このサンプル点は曲面当てはめに利用される。   Further, the line segment reconstruction unit 40 generates, for example, a point group obtained by dividing all the regenerated transverse line segments 115 ′ into four sample points. This sample point is used for curve fitting.

ここで、L字型に切り欠いた形状、例えば凹頂点を有する形状に適用した場合、図13に矢印β5で示すように、凹頂点400近傍領域に再生成した横断線分115′同士の干渉が生じる。生成した横断線分115′同士が干渉すると、オフセット曲線が歪んでしまう。そこで、本実施形態の線分再構成部40は、再生成した横断線分115′同士が干渉する場合、図14(a)に矢印β6で示すように干渉していた横断線分115′だけを削除する。例えば、線分再構成部40における、横断線分115′同士が干渉するかの判断手法は、前述したと同様に、XY平面110に各横断線分115′を投影して、干渉点Kが存在するかで判断する。   Here, when applied to an L-shaped notch shape, for example, a shape having a concave vertex, as indicated by an arrow β5 in FIG. Occurs. If the generated transverse line segments 115 'interfere with each other, the offset curve is distorted. Therefore, when the regenerated transverse line segments 115 ′ interfere with each other, the line segment reconstruction unit 40 of the present embodiment only performs the intersecting line segment 115 ′ as indicated by arrow β 6 in FIG. Is deleted. For example, in the line segment reconstruction unit 40, the method for determining whether or not the transverse line segments 115 ′ interfere with each other is projected onto the XY plane 110 and the interference point K is determined as described above. Judge by existence.

本実施形態の線分再構成部40は、さらに、データの補充処理を行う。これは、例えば、図14(a)に示すように干渉する横断線分を削除した場合、データ不足が生じるためである。線分再構成部50は、データ不足が生じる凹頂点近傍において、図14(b)に示すように、オフセット曲線からの逆探索を行い、横断線分を再生成する。例えば、オフセット曲線上の曲率が最も高い点401と、凹頂点400を端点と結ぶ横断線分115″を追加し、さらにその線分を例えば4等分する点をサンプル点として生成する。   The line segment reconstruction unit 40 of the present embodiment further performs data supplement processing. This is because, for example, when the intersecting transverse line segment is deleted as shown in FIG. As shown in FIG. 14B, the line segment reconstruction unit 50 performs a reverse search from the offset curve near the concave vertex where data shortage occurs, and regenerates the transverse line segment. For example, a point 401 having the highest curvature on the offset curve and a transverse line segment 115 ″ connecting the concave vertex 400 to the end point are added, and a point that further divides the line segment into, for example, four equal parts is generated as a sample point.

このように、本実施形態の線分再構成部40は、凹頂点近傍の境界稜線に対して、はじめに凹頂点を含む境界稜線上の点から境界横断導関数に基づき同じ長さだけ伸ばした線分を生成し、その後で、生成した線分の端点集合をB-spline曲線で近似することにより、オフセット曲線を生成する。つまり、オフセット曲線は、境界稜線における接平面に基づいて生成される。本手法では、オフセット曲線をTangent Ribbon(非特許文献11)と考えて、横断線分を生成することによって、凹頂点近傍についても閉領域の外側に点群を発生できる。   As described above, the line segment reconstruction unit 40 of the present embodiment first extends the boundary ridge line near the concave vertex from the point on the boundary ridge line including the concave vertex by the same length based on the boundary transverse derivative. An offset curve is generated by generating a minute and then approximating the end point set of the generated line with a B-spline curve. That is, the offset curve is generated based on the tangent plane at the boundary ridge line. In this method, by considering the offset curve as Tangent Ribbon (Non-patent Document 11) and generating a transverse line segment, a point cloud can be generated outside the closed region even in the vicinity of the concave vertex.

次に、境界曲線生成部50について説明する。
境界曲線生成部50は、B-spline曲面の4本の境界曲線を生成する。境界曲線生成部50は、凹形状を画する境界稜線に属する横断線分を利用しない。境界曲線生成部50は、外側へ膨らむ線(以下、凸稜線と呼ぶ。)から得られる横断線分のみを利用して境界曲線を生成する。つまり、判定部30でイレギュラーラインと判断された境界稜線に属する横断線分は、本実施形態では利用しない。これは、非特許文献7の手法が、凹頂点を含む稜線や凹稜線から生成する横断線分が互いに交差やねじれの関係になり、このような横断線分と境界平面の交差により得られる点列が波打ったり、ループしたりするため、境界曲線が歪む問題があるためである。
そこで、本実施形態では、凸稜線から得られる横断線分のみを利用することで、境界曲線の歪みを回避する。
Next, the boundary curve generation unit 50 will be described.
The boundary curve generation unit 50 generates four boundary curves of a B-spline curved surface. The boundary curve generation unit 50 does not use a transverse line segment belonging to a boundary ridge line that defines a concave shape. The boundary curve generation unit 50 generates a boundary curve using only a transverse line segment obtained from a line bulging outward (hereinafter referred to as a convex ridge line). That is, the crossing line segment belonging to the boundary ridge line determined to be an irregular line by the determination unit 30 is not used in the present embodiment. This is because the method of Non-Patent Document 7 is such that the ridge line including the concave vertex or the transverse line segment generated from the concave ridge line intersects or twists, and is obtained by the intersection of such a transverse line segment and the boundary plane. This is because there is a problem that the boundary curve is distorted because the row is wavy or looped.
Therefore, in the present embodiment, the distortion of the boundary curve is avoided by using only the transverse line segment obtained from the convex ridge line.

L字型の凹形状を有するN辺形領域Rを例に説明する。図15(a)は凹頂点近傍を除いた凸稜線から横断線分を求め、B-spline曲面の境界曲線151〜154を生成した結果である。
ここで、4本のB-spline曲線151〜154はそれぞれ独立した曲線であるため、各曲線151〜154の端部を、各境界平面同士が交差するコーナー部160で一致させて、閉じた領域を生成する必要がある。
An N-sided region R having an L-shaped concave shape will be described as an example. FIG. 15A shows the result of obtaining the boundary lines 151 to 154 of the B-spline curved surface by obtaining the transverse line segment from the convex ridge line excluding the vicinity of the concave vertex.
Here, since the four B-spline curves 151 to 154 are independent curves, the end portions of the curves 151 to 154 coincide with each other at the corner 160 where the boundary planes intersect with each other, and are closed regions. Must be generated.

本実施形態の境界曲線生成部は、図15(b)に示すように、境界曲線151〜154の端点をそれぞれ一致させるために、各境界曲線151〜154の端点を隣接する境界平面まで、端点の接線方向に延長する。例えば、境界平面上の点をP1、P2とすると、これらの点の平均をとった点P3を各境界曲線151〜154の端点とする。その後、横断線分における境界平面上の端点に、点P3を加えた点列を与えて、再フィッティングする。図16は閉じた境界曲線を生成した結果を示す。凹頂点につながる稜線や凹稜線から生成する横断線分の端点を含まないようにすることで、境界曲線が自己干渉する問題を解決する。   As shown in FIG. 15 (b), the boundary curve generation unit of the present embodiment sets the end points of the boundary curves 151 to 154 to the adjacent boundary planes in order to match the end points of the boundary curves 151 to 154, respectively. Extend in the tangential direction. For example, assuming that points on the boundary plane are P1 and P2, a point P3 obtained by averaging these points is set as the end points of the boundary curves 151 to 154. Thereafter, a point sequence obtained by adding the point P3 is given to the end point on the boundary plane in the transverse line segment, and the fitting is performed again. FIG. 16 shows the result of generating a closed boundary curve. By avoiding the ridgeline connected to the concave vertex and the end point of the transverse line generated from the concave ridgeline, the problem of boundary curve self-interference is solved.

次に、曲面生成部60について説明する。
曲面生成部60は、境界曲線生成部50によって生成されたB-spline曲面の境界稜線151〜154と、線分生成部20によって生成された横断線分上のサンプル点及び線分再構成部40によって再生成された横断線分上のサンプル点を利用して、最小二乗法によりB-spline曲面の内部制御点を導出し、B-spline曲面を生成する。
Next, the curved surface generation unit 60 will be described.
The curved surface generation unit 60 includes boundary ridgelines 151 to 154 of the B-spline curved surface generated by the boundary curve generation unit 50 and sample points and line segment reconstruction unit 40 on the transverse line segment generated by the line segment generation unit 20. Using the sample points on the transverse line regenerated by, the internal control points of the B-spline surface are derived by the least square method to generate the B-spline surface.

以上の曲面生成装置1は例えばコンピュータから構成される。このコンピュータは、前もってインストールされたソフトウェアとしての曲面生成プログラムを実行することで、上記の手法、即ちB-spline曲面の生成を実現する。具体的には、コンピュータが曲面生成プログラムを実行することで、コンピュータが前述の平面生成部10と、線分生成部20と、判定部30と、線分再構成部40と、境界曲線生成部50と、曲面生成部60として機能する。なお、プログラムは、通信回線を介してダウンロードしたものや、CD−ROMやDVD−ROM、携帯型記憶装置などの記憶媒体に記憶されているものを利用する。   The curved surface generation device 1 described above is constituted by a computer, for example. This computer implements the above-described method, that is, the generation of a B-spline curved surface, by executing a curved surface generating program as software installed in advance. Specifically, when the computer executes the curved surface generation program, the computer executes the above-described plane generation unit 10, line segment generation unit 20, determination unit 30, line segment reconstruction unit 40, and boundary curve generation unit. 50 and functions as the curved surface generation unit 60. Note that the program is downloaded via a communication line or is stored in a storage medium such as a CD-ROM, DVD-ROM, or portable storage device.

なお、複数のコンピュータをLANやインターネット、公衆回線網等を介して相互に接続して、平面生成部10と、線分生成部20と、判定部30と、線分再構成部40と、境界曲線生成部50と、曲面生成部60との動作を複数のパーソナルコンピュータによって分散処理させてもよい。コンピュータは従来公知の構成のものを使用することができ、RAM,ROM,ハードディスクなどの記憶装置と、キーボード,ポインティング・デバイスなどの操作装置と、操作装置等からの指示により記憶装置に格納されたデータやソフトウェアを処理する中央処理装置(CPU)と、処理結果等を表示するディスプレイなどを備えている。このコンピュータは汎用の装置であっても、専用の装置として構成されたものであってもよい。   A plurality of computers are connected to each other via a LAN, the Internet, a public network, etc., and a plane generation unit 10, a line segment generation unit 20, a determination unit 30, a line segment reconstruction unit 40, a boundary The operations of the curve generation unit 50 and the curved surface generation unit 60 may be distributed by a plurality of personal computers. A computer having a conventionally known configuration can be used, and stored in a storage device such as a storage device such as a RAM, a ROM, and a hard disk, an operation device such as a keyboard and a pointing device, and an instruction from the operation device A central processing unit (CPU) for processing data and software, a display for displaying processing results, and the like are provided. This computer may be a general-purpose device or a dedicated device.

次に、本発明の実施形態に係る曲面生成装置1の動作について図17を用いて説明する。
先ず、N辺形領域を指定する(ステップS1)。この指定はユーザーによって行われる。例えば、コンピュータがプログラムを実行させて、ディスプレイに対象とする3次元モデルを表示し、ユーザーがマウスなどを操作してN辺形領域を指定する。指定されたN辺形領域のデータはRAMやハードディスクなどの格納部に保存される。
Next, operation | movement of the curved surface production | generation apparatus 1 which concerns on embodiment of this invention is demonstrated using FIG.
First, an N-side area is designated (step S1). This specification is made by the user. For example, a computer executes a program to display a target three-dimensional model on a display, and a user operates a mouse or the like to specify an N-side area. The specified N-side area data is stored in a storage unit such as a RAM or a hard disk.

このように、N辺形領域の指定を契機に、コンピュータは曲面生成プログラムの処理を開始する。
先ず、平面生成部10が、デフォルトのXYZ座標系中に配置されているN辺形領域のデータに基づいて、局所座標系を設定する(ステップS2)。
As described above, the computer starts processing of the curved surface generation program when the N-side area is designated.
First, the plane generation unit 10 sets a local coordinate system based on N-side area data arranged in the default XYZ coordinate system (step S2).

平面生成部10が境界平面を作成する(ステップS3)。具体的には平面生成部10は、局所座標系のXY平面に、N辺形領域の各境界稜線を投影させて、バウンディングボックス(射影曲線列に外接する境界箱)を作成する。例えば、バウンディングボックスはX,Y軸に平行な四辺形である。そして、平面生成部10はバウンディングボックスの各辺をZ軸方向へスイープして4つの境界平面を生成する。   The plane generation unit 10 creates a boundary plane (step S3). Specifically, the plane generation unit 10 projects each boundary ridge line of the N-sided region on the XY plane of the local coordinate system to create a bounding box (boundary box circumscribing the projection curve row). For example, the bounding box is a quadrilateral parallel to the X and Y axes. Then, the plane generation unit 10 generates four boundary planes by sweeping each side of the bounding box in the Z-axis direction.

線分生成部20はN辺形領域の境界曲線に基づいた横断線分を生成する(ステップS4)。線分生成部20は、先ず各境界曲線上に複数個のサンプル点を生成する。次に、線分生成部20は、各サンプル点と、そのサンプル点における境界横断導関数(非特許文献9)から、境界稜線を横断する方向に直線を生成する。さらに、線分生成部20は、この直線と境界平面との交点を算出する。そして、境界稜線上のサンプル点と、直線と境界平面の交点とを両端点とする線分、つまり横断線分を生成する。線分生成部20は、横断線分を、例えば4分割した点群をサンプル点として生成する。   The line segment generation unit 20 generates a transverse line segment based on the boundary curve of the N-sided region (step S4). The line segment generation unit 20 first generates a plurality of sample points on each boundary curve. Next, the line segment generation unit 20 generates a straight line in a direction crossing the boundary ridge line from each sample point and the boundary crossing derivative at the sample point (Non-Patent Document 9). Furthermore, the line segment generation unit 20 calculates the intersection of this straight line and the boundary plane. Then, a line segment having both sample points on the boundary ridge line and the intersection of the straight line and the boundary plane, that is, a transverse line segment is generated. The line segment generation unit 20 generates, for example, a point group obtained by dividing the transverse line segment into four as sample points.

判定部30が、判定事項G1、G2を判定する(ステップS5)。
G1:各境界稜線が、角形領域内側へ入り込む角部を構成する縁である。
G2:線分生成部20に基づいて生成された境界稜線のサンプル点から延びた直線同士が交差している。
The determination unit 30 determines the determination items G1 and G2 (step S5).
G1: Each boundary ridge line is an edge that forms a corner that enters the inside of the square region.
G2: The straight lines extending from the sample points of the boundary ridge line generated based on the line segment generation unit 20 intersect each other.

上記判定部30で境界稜線がイレギュラーラインであると判断された場合(ステップS5でNGと判断された場合)、本実施形態は例外処理を行う(ステップS6)。つまり、線分再構成部40が、イレギュラーラインと判断された境界稜線に関する横断線分を作り直す。具体的には、イレギュラーラインの境界稜線に対して、前述の非特許文献9の境界横断導関数を利用せずに、前述の式(15)を用いて当該境界稜線からN辺形領域外側方向へ離れた位置に補助線、つまりオフセット曲線を作成する。そして、このオフセット曲線と当該境界稜線とを結ぶ、新たな横断線分を生成する。線分再構成部40は、再生成した全ての横断線分を、例えば4分割した点群をサンプル点として生成する。   When the determination unit 30 determines that the boundary ridge line is an irregular line (when determined to be NG in step S5), the present embodiment performs an exception process (step S6). That is, the line segment reconstruction unit 40 recreates a transverse line segment related to the boundary ridge line determined to be an irregular line. Specifically, for the boundary ridge line of the irregular line, without using the cross-boundary derivative function of Non-Patent Document 9 described above, the N-side region outside the boundary ridge line using the above equation (15). An auxiliary line, that is, an offset curve is created at a position away from the direction. Then, a new transverse line segment that connects the offset curve and the boundary ridge line is generated. The line segment reconstruction unit 40 generates, for example, a point group obtained by dividing all the regenerated transverse line segments into four as sample points.

境界曲線生成部50がB-spline曲面の境界曲線を生成する(ステップS7)。ここで、前述の判定部30で一部の境界稜線がイレギュラーラインであると判断された場合には、非イレギュラーライン、つまり直線や外側へ膨らむ凸状の境界稜線に基づいて作成された横断線分だけを利用して、境界曲線を生成する。   The boundary curve generation unit 50 generates a boundary curve of the B-spline curved surface (Step S7). Here, when the determination unit 30 determines that some of the boundary ridge lines are irregular lines, it is created based on a non-regular line, that is, a straight boundary line or a convex boundary ridge line that bulges outward. A boundary curve is generated using only the transverse line segment.

曲面生成部60は、境界曲線生成部50によって生成されたB-spline曲面の境界稜線と、線分生成部20によって生成された横断線分上のサンプル点及び線分再構成部40によって再生成された横断線分上のサンプル点を利用して、B-spline曲面を生成する(ステップS8)。具体的には、境界曲線を境界とする最小2乗法により近似曲面をB−スプライン曲面として生成する。   The curved surface generation unit 60 is regenerated by the boundary ridgeline of the B-spline curved surface generated by the boundary curve generation unit 50, the sample points on the transverse line segment generated by the line segment generation unit 20, and the line segment reconstruction unit 40. A B-spline curved surface is generated using the sample points on the traversed line segment (step S8). Specifically, the approximate curved surface is generated as a B-spline curved surface by the least square method with the boundary curve as the boundary.

このような本実施形態によれば、凹頂点、凹稜線を1つでも含む形状、つまり凹形状を有するN辺形領域に対して、例えば以下の処理を行う。
(1)図8(a)の形状のように、境界稜線の端点のいずれかが凹頂点の場合は、その境界稜線に属する横断線分をオフセット曲線に基づいて生成する。
(2)図8(b)の形状のように境界稜線が凹稜線の場合、又は図8(c)の形状のように複数の境界稜線の横断線分同士が干渉する場合、その境界稜線に属する横断線分をオフセット曲線に基づいて生成する。
According to this embodiment, for example, the following processing is performed on an N-side area having a concave vertex and a concave ridge line, that is, an N-side area having a concave shape.
(1) When any of the end points of the boundary ridge line is a concave vertex as in the shape of FIG. 8A, a transverse line segment belonging to the boundary ridge line is generated based on the offset curve.
(2) When the boundary ridge line is a concave ridge line as in the shape of FIG. 8B, or when the transverse line segments of a plurality of boundary ridge lines interfere with each other as in the shape of FIG. 8C, the boundary ridge line The crossing segment to which it belongs is generated based on the offset curve.

従来技術では、凹形状近傍で接平面に基づいた点群がN辺形領域の内側に生成される。そして、横断線分の交差やねじれによって点群が空間に散らばり、例えば本当の表面でないところに点群が発生してフィッティングが曖昧になる。
一方、本発明の実施形態に係る曲面生成装置1によれば、凹形状を有するN辺形領域の曲面生成に当たり、例えば凹頂点近傍の横断線分を再生する。これにより、N辺形領域に適切にフィットして内挿可能な曲面を生成することができる。
In the prior art, a point group based on the tangent plane in the vicinity of the concave shape is generated inside the N-sided region. Then, the point cloud is scattered in the space due to the crossing or twisting of the transverse line segment, for example, the point cloud is generated at a place that is not a real surface, and the fitting becomes ambiguous.
On the other hand, according to the curved surface generation device 1 according to the embodiment of the present invention, when generating a curved surface of an N-sided region having a concave shape, for example, a transverse line segment near the concave vertex is reproduced. As a result, it is possible to generate a curved surface that can be appropriately fitted and inserted into the N-side area.

〔実験結果〕
本手法を、凹形状を含む切欠形状を表すN辺形領域へ適用した。
下記の表1は、標準規格部品から得られた切欠形状を含む9種類の曲面形状に対して形状評価をした結果である。

生成した曲面と元の曲面の距離の平均である平均誤差値、距離の最大である最大誤差値、バウンディングボックスの大きさと最大距離の割合を示した。また、生成した曲面と元の境界稜線の距離の平均である平均誤差値、距離の最大である最大誤差値、バウンディングボックスの大きさと最大距離の割合を示した。表1から分かるように、トリム曲面を良い精度で近似できている。
〔Experimental result〕
This method was applied to an N-side area representing a notch shape including a concave shape.
Table 1 below shows the results of shape evaluation on nine types of curved surface shapes including notch shapes obtained from standard parts.

The average error value which is the average of the distance between the generated curved surface and the original curved surface, the maximum error value which is the maximum of the distance, the size of the bounding box and the ratio of the maximum distance are shown. In addition, the average error value that is the average of the distance between the generated curved surface and the original boundary ridgeline, the maximum error value that is the maximum of the distance, the size of the bounding box and the ratio of the maximum distance are shown. As can be seen from Table 1, the trimmed curved surface can be approximated with good accuracy.

以上詳述したが、本発明は発明の趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施できる。
N辺形領域の形状は、図示例に限定されるものではない。
Although detailed above, the present invention can be implemented in various forms without departing from the spirit of the invention.
The shape of the N-side area is not limited to the illustrated example.

1 曲面生成装置
10 平面生成部
20 線分生成部
30 判定部
40 線分再構成部
50 境界曲線生成部
60 曲面生成部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Curved surface production | generation apparatus 10 Plane generation part 20 Line segment production | generation part 30 Judgment part 40 Line segment reconstruction part 50 Boundary curve production | generation part 60 Curved surface generation part

Claims (4)

3次元モデル表面の凹形状を含むN辺形領域にあてはめる曲面を生成する曲面生成装置であって、
上記N辺形領域に基づいて局所座標系を設定し、生成する曲面の範囲を規定する境界平面を作成する平面生成部と、
上記N辺形領域の境界稜線上の複数の点から上記境界平面へ延びる横断線分を生成する線分生成部と、
下記の事項(G1)及び(G2)の何れに該当するかを判定する判定部と、
上記判定部で上記事項(G1)又は(G2)に該当すると判断された場合に、事項(G1)又は(G2)に関連する境界稜線に属する横断線分を削除し、当該境界稜線についてオフセット曲線を設定し、このオフセット曲線と当該境界稜線とで新たな横断線分を再生成する線分再構成部と、
上記横断線分とその境界平面との交点からN辺形領域にあてはめる曲面の境界曲線を生成する境界曲線生成部と、
上記境界曲線と上記横断線分上の各点から上記N辺形領域にあてはめる曲面を生成する曲面生成部と、
を備えたことを特徴とする、曲面生成装置。
G1:前記境界稜線が、前記N辺形領域内側へ入り込む角部を構成する縁である。
G2:前記線分生成部に基づいて生成された境界稜線上の点から延びた横断線分同士が交差している。
A curved surface generating device that generates a curved surface to be applied to an N-sided region including a concave shape of a three-dimensional model surface,
A plane generation unit that sets a local coordinate system based on the N-side area and creates a boundary plane that defines a range of a curved surface to be generated;
A line segment generation unit that generates transverse line segments extending from a plurality of points on the boundary ridge line of the N-side region to the boundary plane;
A determination unit for determining which of the following items (G1) and (G2) is applicable;
If the judgment unit determines that the above item (G1) or (G2) is applicable, the crossing line segment belonging to the boundary ridge line related to the matter (G1) or (G2) is deleted, and the offset curve for the boundary ridge line is deleted. A line segment reconstruction unit that regenerates a new transverse line segment with the offset curve and the boundary edge line,
A boundary curve generation unit that generates a boundary curve of a curved surface to be applied to the N-sided region from the intersection of the transverse line segment and the boundary plane;
A curved surface generating unit that generates a curved surface to be applied to the N-side area from each point on the boundary curve and the transverse line segment;
A curved surface generation apparatus comprising:
G1: The boundary ridge line is an edge that forms a corner that enters the inside of the N-sided region.
G2: Transverse line segments extending from a point on the boundary ridge line generated based on the line segment generation unit intersect each other.
前記境界曲線生成部が、前記事項(G1),(G2)に関連しない境界稜線に属する横断線分に基づいて前記境界曲線を生成することを特徴とする、請求項1に記載の曲面生成装置。   The curved surface generation device according to claim 1, wherein the boundary curve generation unit generates the boundary curve based on a transverse line segment belonging to a boundary ridge line not related to the items (G1) and (G2). . 3次元モデル表面の凹形状を含むN辺形領域にあてはめる曲面を生成する曲面生成プログラムであって、
コンピュータを、
上記N辺形領域に基づいて局所座標系を設定し、生成する曲面の範囲を規定する境界平面を作成する平面生成部、
上記N辺形領域の境界稜線上の複数の点から上記境界平面へ延びる横断線分を生成する線分生成部、
下記の事項(G1)及び(G2)の何れに該当するかを判定する判定部、
上記判定部で上記事項(G1)又は(G2)に該当すると判断された場合に、事項(G1)又は(G2)に関連する境界稜線に属する横断線分を削除し、当該境界稜線についてオフセット曲線を設定し、このオフセット曲線と当該境界稜線とで新たな横断線分を再生成する線分再構成部、
上記横断線分とその境界平面との交点からN辺形領域にあてはめる曲面の境界曲線を生成する境界曲線生成部、
上記境界曲線と上記横断線分上の各点から上記N辺形領域にあてはめる曲面を生成する曲面生成部、
として機能させることを特徴とする、曲面生成プログラム。
G1:前記境界稜線が、前記N辺形領域内側へ入り込む角部を構成する縁である。
G2:前記線分生成部に基づいて生成された境界稜線上の点から延びた横断線分同士が交差している。
A curved surface generation program for generating a curved surface to be applied to an N-sided region including a concave shape on the surface of a three-dimensional model,
Computer
A plane generation unit that sets a local coordinate system based on the N-side area and creates a boundary plane that defines a range of a curved surface to be generated;
A line segment generation unit that generates transverse line segments extending from a plurality of points on the boundary ridge line of the N-side region to the boundary plane;
A determination unit that determines which of the following items (G1) and (G2) is applicable,
If the judgment unit determines that the above item (G1) or (G2) is applicable, the crossing line segment belonging to the boundary ridge line related to the matter (G1) or (G2) is deleted, and the offset curve for the boundary ridge line is deleted. A line segment reconstruction unit that regenerates a new transverse line segment with this offset curve and the boundary edge line,
A boundary curve generation unit that generates a boundary curve of a curved surface to be applied to the N-side area from the intersection of the transverse line segment and the boundary plane;
A curved surface generating unit that generates a curved surface to be applied to the N-side area from each point on the boundary curve and the transverse line segment;
A curved surface generation program, characterized in that it functions as:
G1: The boundary ridge line is an edge that forms a corner that enters the inside of the N-sided region.
G2: Transverse line segments extending from a point on the boundary ridge line generated based on the line segment generation unit intersect each other.
前記境界曲線生成部が、前記事項(G1),(G2)に関連しない境界稜線に属する横断線分に基づいて前記境界曲線を生成することを特徴とする、請求項3に記載の曲面生成プログラム。   4. The curved surface generation program according to claim 3, wherein the boundary curve generation unit generates the boundary curve based on a transverse line segment belonging to a boundary ridge line not related to the items (G1) and (G2). .
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