[發明專利]曲面生成方法及程序以及三維形狀處理裝置

有效

• 申請號: 200680008911.2
• 申請日: 2006-03-20
• 公開（公告）號: CN101147149A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發明（設計）人: 三浦正美;井手健介;河野隆之;松隈正之;基志川忍;串山益子;中濱剛;泉光彥
• 申請（專利權）人: 三菱重工業株式會社;株式會社PAL構造
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06T17/30
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 田軍鋒;王愛華

技術領域

本發明涉及一種曲面生成方法，該方法利用由作為對象物形狀測定結果而得到的多個測定點構成的點群，生成曲面。

背景技術

以往，已知的方法為：在根據對象物的形狀測量結果，在參數空間中再現CAD(計算機輔助設計)或CAM(計算機輔助制造)等所使用的三維形狀模型時，用直線連接各點群以制作三角形等多邊形的面。

例如，在特開2003-346182號公報中公開了一種三維多邊形數據制作方法，該方法通過三角形匹配法，利用作為對象物的形狀測量結果的三維點群數據，能夠良好、穩定地獲得對象表面的多邊形數據。

專利文獻1：特開2003-346182號公報(第2-8頁，圖1及圖4)。

但是，在上述專利文獻1的發明中，由于通過多邊形近似來定義形狀，因此，對于曲面中的非可延展面的曲面會產生近似誤差。以往，為了減少該近似誤差，采用的方法是使盡可能細致地制作多邊形，以達到近似精確。但是，這種方法存在數據量龐大、計算機所需存儲量增大的實際問題。

此外，由于在以往方法中，通過多邊形決定面的法線，因此，不能獲得適合曲面彎曲狀態的正確法線。所以，存在的問題為：在再現的曲面中含有誤差，從而無法生成高精度曲面。

發明內容

本發明是為解決上述問題作出的，其目的在于提供能夠減少數據量、同時能夠以高精度生成曲面的曲面生成方法、程序以及三維形狀處理裝置。

為了解決上述問題，本發明采用了以下方法。

本發明的第1方式是一種曲面生成方法，通過由作為對象物形狀測定結果而得到的多個測定點構成的點群，生成曲面，該方法具有：從上述點群中選擇多個代表點的代表點選擇過程；根據上述各個代表點與存在于該代表點周圍的多個上述測定點之間的位置關系，分別計算出上述各個代表點的主曲率的主曲率計算過程；根據上述各個代表點的主曲率，制作曲率線的曲率線制作過程；以及利用上述曲率線生成曲面的曲面生成過程。

采用這種曲面生成方法，在從點群中選擇多個代表點之后，根據各個代表點與存在于其周圍的點之間的位置關系，計算各個代表點上的主曲率，并由這些主曲率制作曲率線。之后，使用該曲率線，通過曲面再現技術等再現曲面。這樣，由于抓住將各個代表點周圍的多個點作為用于獲得主曲率的輔助點，并再現曲面，因此僅用代表點就可以表現再現后的曲面。這樣，曲面可以由很少的點群來再現，另一方面由于使用所有點的信息來再現曲面，因此能夠以高精度再現曲面。

在上述曲面生成方法中，上述主曲率計算過程可以具有設定上述各個代表點上的法線的過程；通過分別連接上述各個代表點與存在于該代表點周圍的各個點，生成要素矢量的過程；以及根據上述法線與上述要素矢量之間的關系，求出主曲率的過程。

根據這種方法，由于通過設定各個代表點上的設定法線，并分別連接各個代表點與存在于該代表點周圍的各個點，生成與存在于代表點周圍的點的數目相同數量的要素矢量，因此根據代表點的法線與在代表點周圍形成的各要素矢量之間的關系，可以通過簡單的方法求出主曲率。

在上述曲面生成方法中，上述主曲率計算過程可以具有：設定上述各個代表點上的法線的過程；設定與上述法線正交的切線矢量的切線矢量設定過程，通過分別連接上述各個代表點與存在于該代表點周圍的各個點，生成要素矢量的過程；計算上述切線矢量與上述要素矢量在上述法線周圍形成的角度的過程；計算包含上述切線矢量的切面與包含上述要素矢量的平面所形成的角度，并將其作為曲率的過程；將上述計算結果以橫軸繪制成角度-曲率表，制作角度-曲率表的過程；以及根據上述曲率表獲得主曲率的過程。

這樣，設定代表點上的法線，并設定與該法線正交的切線矢量。并且，通過分別連接代表點與存在于該代表點周圍的各個點，生成與存在于代表點周圍的點的數目相同數量的要素矢量。之后，計算切線矢量與要素矢量在法線周圍形成的角度，并且按照每個要素矢量計算包含切線矢量的切面與包含要素矢量的平面所形成的角度，將該計算結果繪制成橫軸表示角度且縱軸表示曲率的角度-曲率表，制作角度-曲率表。以此方式，通過在該角度-曲率表中獲得最大曲率與最小曲率，可以容易地獲得主曲率。