[发明专利]采用空间曲面设计围面的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种新的计算机辅助设计方法，尤其是一种新的箱包之围面设计的方法及其装置，属于计算机图形处理领域。

背景技术

如图1所示，箱包通常是由前幅，后幅和围面构成。前幅(可以由单片或多片组成)和后幅(可以由单片或多片组成)的位置决定了整个箱包的空间架构。围面是连接前幅和后幅的空间过渡曲面，围面设计是重点也是难点，在箱包造型中起着非常关键的作用。目前，无论是纯手工设计还是采用箱包CAD软件设计，现有的箱包设计方法，都是采用单纯的二维平面设计，即用平面曲线造型的方式来对三维围面进行近似设计。这样的设计方式均只能得到对实际三维空间围面的一种近似表达，而且整个设计过程非常繁杂，设计精度也难以保障。当碰到较为复杂的空间围造型时，传统的二维平面围设计方式可能根本就无法胜任。

发明内容

本发明的目的在于：鉴于现有围面设计方法所存在的缺陷，本发明采用三维空间曲面设计方法进行围面的设计，可以非常有效地解决各种复杂围的设计，设计效率和设计精度可以得到大幅度地提高。将二维平面设计难以完成的任务变得相对简单直接，最终可以获得高质量的围面设计结果。

本发明的技术方案如下：一种采用空间曲面设计围面的方法，包括如下步骤：

将设计好的前幅和后幅的二维平面设计图导入三维空间中，然后通过软件调整前、后幅的放置位置，至得到所需的设计效果为止。实际上，空间摆放好的前幅和后幅就已经决定空间围的几何造型框架。使用者可以根据设计需要，合理选择前后幅的放置位置，以得到所需的设计效果。需要指出的是，基于平面设计产生的前幅和后幅都是平面图形，在实际空间围面的设计过程中，可以通过三维调整软件调整前后幅相关边的空间曲线，获得更多变化的空间曲面围造型，但整个空间围面的生成思想不变。

以前、后幅参与生成围面的曲线为轨迹线，生成以空间曲面表达的围面。

所述空间曲面可以为插值曲面，所述生成以空间曲面表达围面的步骤包括：以前、后幅参与生成围面的两条轨迹线为边界，通过插值和调配计算得到所述插值曲面。

所述空间曲面可以为样条曲面，所述生成以空间曲面表达的围面的步骤包括：以前、后幅参与生成围面的两条轨迹线为边界，通过扫描和调配计算得到样条曲面。

在计算机图形设计领域中，可以采用不同的曲面模型来完成此项任务。如插值曲面或样条扫描曲面来生成目标维曲面，但不管采用何种模型，其基本核心是一样的，即采用两条轨迹线(前幅曲线和后幅曲线)，通过插值和调配计算得到以两条轨迹线为边界的空间曲面。

在本发明中，我们优选采用实际操作中最直接最简单的三角化离散曲面的表达方法。所述空间曲面为三角形，，所述生成以空间曲面表达的围面的步骤包括：沿前幅的参与生成围面的曲线，按精度要求按顺序计算分布离散点，生成一组离散点列(Q1，Q2，…Qn)；沿后幅的参与生成围面的曲线，按精度要求按顺序计算分布离散点，生成另一组离散点列(H1，H2，...Hn)；在点Q1，Q2，和H1之间的空间上构建一空间三角形M1，在点Q2和H1，H2之间的空间上构建一空间三角形M2，在点Q2，Q3，和H2之间的空间上构建一空间三角形M2，如此类推，顺序上下交错构建顺序排列的N个空间三角形Mn，遍历所有前后幅参与生成围面的曲线，生成的所有顺序排列的三角形即完整地构建出所设计的空间围面的曲面造型。

由这些顺序排列的三角形便可以完整地表述出空间围的曲面造型。围面的设计精度完全由离散点的分布密度决定，需要精度高，则加密离散点即可，这是非常容易控制的事情。因此，采用最简单最直接的顺序三角形离散表达空间围曲面，使得围的空间生成计算和空间围曲面的展开计算变得非常简单可靠。

如前所述，本方法也可以选择更加复杂造型能力更强的曲面造型方式，以达到更加复杂的造型结果，但总体的创造思想是一样的，这里不再展开描述。

在箱包设计中，最终还是要获得可以用于生产加工的平面纸样，因此空间设计的围曲面还是要展平到平面形成平面围裁片。空间曲面的展开算法有多种，有纯几何的展开方式，有基于变形能量的展开方式。基于第二步所采用的离散三角形表达空间围的方法，我们可以直接采用逐个平面映射的方式，一个一个将顺序连接的顺序排列的N个空间三角形Mn无变形地映射到平面，得到展开成平面的空间围曲面的图像。由于空间三角形的平面映射是一个非常简单的通用几何计算过程，这里不再进一步展开。