[发明专利]由控制点的栅格定义的3D建模对象

说明书

提供了用于设计3D建模对象的计算机实现的方法，包括向计算机系统提供(S10)NURBS表面，该NURBS表面表示3D建模对象并且由控制点的栅格进行定义；通过计算机系统确定(S20)属于NURBS表面的表面点的栅格，表面点的栅格根据预定的可逆函数与控制点的栅格相对应；通过计算机系统显示(S30)NURBS表面，并且在NURBS表面上显示表面点的栅格；通过图形化用户交互来选择(S40)表面点的子集；通过图形化用户交互来修改(S52)表面点的被选择的子集的位置，并且相应地，通过计算机系统实时地对表面进行更新(S54)，更新是根据预定的可逆函数执行的。这样的方法改进了3D建模对象的设计。

技术领域

本发明特别涉及计算机辅助设计(CAD)领域，并且更具体地，涉及通过图形化用户交互设计3D建模对象的方法、程序和系统。

背景技术

市场上提供了大量的用于对象的设计、工程和制造的系统和程序。CAD是计算机辅助设计的首字母缩略词，例如，其与用于设计对象的软件解决方案有关。CAE是计算机辅助工程的首字母缩略词，例如，其与用于对未来产品的物理行为进行仿真的软件解决方案有关。CAM是计算机辅助制造的首字母缩略词，例如，其与用于定义制造过程和操作的软件解决方案有关。在这样的计算机辅助设计系统中，图形化用户界面在如技术效率的方面起重要作用。这些技术可以嵌入在产品生命周期管理(PLM)系统内。PLM指的是商业策略，其帮助公司在扩展公司的概念上共享共享产品数据、应用通用过程、以及针对产品从概念到寿命终点的开发而施加公司知识。

由DASSAULT SYSTEMES(商标CATIA、ENOVIA、和DELMIA下)提供的PLM解决方案提供了对产品工程知识进行组织的工程中心、对制造工程知识进行管理的制造中心、以及使得企业能够整合并且连接到工程中心和制造中心二者的企业中心。该系统作为整体交付了开放对象模型，所述开放对象模型链接产品、过程、资源，以使得能够进行动态的、基于知识的产品创造以及驱动优化的产品定义、制造准备、生产和服务的决策支持。

CAD通常涉及用于表示3D建模对象的表面。表面建模特别用于造型设计中，造型设计包括A级设计，在A级设计中，动机包括被制造的产品的美学方面。通常的表面由Bezier、B-Spline的数学处理提供，并且更一般地由NURBS(非均匀有理B样条)曲线和表面模型来提供。所有这些模型提供了“控制点”的非常流行的概念。表面由点的栅格定义，并且适当地移动这些点会改变表面的形状。典型的参考文件是：

·The NURBS book,L.Piegl,W,Springer Science,1997；以及

·Curves and surfaces for computer aided geometric design:a practicalguide,G.Farin,Hardcore,1996。

现有系统的目的在于允许由用户进行容易的交互操纵，以用于对表面的修改。按照定义，容易的操纵是直观的和可预测的，这意味着初学者快速地了解怎样改变表面的形状，并且熟练用户能够预期操纵所产生的表面。

用于塑造NURBS表面的一些方法涉及几何约束或物理行为。几何约束方法计算新的控制点，以使得变形的表面满足用户定义的几何结构(点、点的集合、曲线)。物理行为用于用户在表现得像弹性材料的表面上施加力。参考文件包括：

·Dynamic NURBS with Geometric Constraints for Interactive Sculping,D.Terzopoulos,H.Qin,ACM Transactions on Graphics,13(2),April,1994,103-136；以及

·Modifying the shape of NURBS surfaces with geometric constraints,S.M.Hu,Y.F.Li,T.Ju,X.Zhu,Computer Aided Design,33(2001)903-912。