[发明专利]曲面生成方法及程序以及三维形状处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种曲面生成方法，该方法利用由作为对象物形状测定结果而得到的多个测定点构成的点群，生成曲面。

背景技术

以往，已知的方法为：在根据对象物的形状测量结果，在参数空间中再现CAD(计算机辅助设计)或CAM(计算机辅助制造)等所使用的三维形状模型时，用直线连接各点群以制作三角形等多边形的面。

例如，在特开2003-346182号公报中公开了一种三维多边形数据制作方法，该方法通过三角形匹配法，利用作为对象物的形状测量结果的三维点群数据，能够良好、稳定地获得对象表面的多边形数据。

专利文献1：特开2003-346182号公报(第2-8页，图1及图4)。

但是，在上述专利文献1的发明中，由于通过多边形近似来定义形状，因此，对于曲面中的非可延展面的曲面会产生近似误差。以往，为了减少该近似误差，采用的方法是使尽可能细致地制作多边形，以达到近似精确。但是，这种方法存在数据量庞大、计算机所需存储量增大的实际问题。

此外，由于在以往方法中，通过多边形决定面的法线，因此，不能获得适合曲面弯曲状态的正确法线。所以，存在的问题为：在再现的曲面中含有误差，从而无法生成高精度曲面。

发明内容

本发明是为解决上述问题作出的，其目的在于提供能够减少数据量、同时能够以高精度生成曲面的曲面生成方法、程序以及三维形状处理装置。

为了解决上述问题，本发明采用了以下方法。

本发明的第1方式是一种曲面生成方法，通过由作为对象物形状测定结果而得到的多个测定点构成的点群，生成曲面，该方法具有：从上述点群中选择多个代表点的代表点选择过程；根据上述各个代表点与存在于该代表点周围的多个上述测定点之间的位置关系，分别计算出上述各个代表点的主曲率的主曲率计算过程；根据上述各个代表点的主曲率，制作曲率线的曲率线制作过程；以及利用上述曲率线生成曲面的曲面生成过程。

采用这种曲面生成方法，在从点群中选择多个代表点之后，根据各个代表点与存在于其周围的点之间的位置关系，计算各个代表点上的主曲率，并由这些主曲率制作曲率线。之后，使用该曲率线，通过曲面再现技术等再现曲面。这样，由于抓住将各个代表点周围的多个点作为用于获得主曲率的辅助点，并再现曲面，因此仅用代表点就可以表现再现后的曲面。这样，曲面可以由很少的点群来再现，另一方面由于使用所有点的信息来再现曲面，因此能够以高精度再现曲面。

在上述曲面生成方法中，上述主曲率计算过程可以具有设定上述各个代表点上的法线的过程；通过分别连接上述各个代表点与存在于该代表点周围的各个点，生成要素矢量的过程；以及根据上述法线与上述要素矢量之间的关系，求出主曲率的过程。

根据这种方法，由于通过设定各个代表点上的设定法线，并分别连接各个代表点与存在于该代表点周围的各个点，生成与存在于代表点周围的点的数目相同数量的要素矢量，因此根据代表点的法线与在代表点周围形成的各要素矢量之间的关系，可以通过简单的方法求出主曲率。

在上述曲面生成方法中，上述主曲率计算过程可以具有：设定上述各个代表点上的法线的过程；设定与上述法线正交的切线矢量的切线矢量设定过程，通过分别连接上述各个代表点与存在于该代表点周围的各个点，生成要素矢量的过程；计算上述切线矢量与上述要素矢量在上述法线周围形成的角度的过程；计算包含上述切线矢量的切面与包含上述要素矢量的平面所形成的角度，并将其作为曲率的过程；将上述计算结果以横轴绘制成角度-曲率表，制作角度-曲率表的过程；以及根据上述曲率表获得主曲率的过程。

这样，设定代表点上的法线，并设定与该法线正交的切线矢量。并且，通过分别连接代表点与存在于该代表点周围的各个点，生成与存在于代表点周围的点的数目相同数量的要素矢量。之后，计算切线矢量与要素矢量在法线周围形成的角度，并且按照每个要素矢量计算包含切线矢量的切面与包含要素矢量的平面所形成的角度，将该计算结果绘制成横轴表示角度且纵轴表示曲率的角度-曲率表，制作角度-曲率表。以此方式，通过在该角度-曲率表中获得最大曲率与最小曲率，可以容易地获得主曲率。