專利名稱：采用空間曲面設(shè)計圍面的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新的計算機輔助設(shè)計方法，尤其是一種新的箱包之圍面設(shè)計的方 法及其裝置，屬于計算機圖形處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
如圖1所示，箱包通常是由前幅，后幅和圍面構(gòu)成。前幅(可以由單片或多片組 成)和后幅(可以由單片或多片組成)的位置決定了整個箱包的空間架構(gòu)。圍面是連接前 幅和后幅的空間過渡曲面，圍面設(shè)計是重點也是難點，在箱包造型中起著非常關(guān)鍵的作用。 目前，無論是純手工設(shè)計還是采用箱包CAD軟件設(shè)計，現(xiàn)有的箱包設(shè)計方法，都是采用單純 的二維平面設(shè)計，即用平面曲線造型的方式來對三維圍面進行近似設(shè)計。這樣的設(shè)計方式 均只能得到對實際三維空間圍面的一種近似表達，而且整個設(shè)計過程非常繁雜，設(shè)計精度 也難以保障。當(dāng)碰到較為復(fù)雜的空間圍造型時，傳統(tǒng)的二維平面圍設(shè)計方式可能根本就無 法勝任。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于鑒于現(xiàn)有圍面設(shè)計方法所存在的缺陷，本發(fā)明采用三維空間 曲面設(shè)計方法進行圍面的設(shè)計，可以非常有效地解決各種復(fù)雜圍的設(shè)計，設(shè)計效率和設(shè)計 精度可以得到大幅度地提高。將二維平面設(shè)計難以完成的任務(wù)變得相對簡單直接，最終可 以獲得高質(zhì)量的圍面設(shè)計結(jié)果。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種采用空間曲面設(shè)計圍面的方法，包括如下步驟將設(shè)計好的前幅和后幅的二維平面設(shè)計圖導(dǎo)入三維空間中，然后通過軟件調(diào)整 前、后幅的放置位置，至得到所需的設(shè)計效果為止。實際上，空間擺放好的前幅和后幅就已 經(jīng)決定空間圍的幾何造型框架。使用者可以根據(jù)設(shè)計需要，合理選擇前后幅的放置位置，以 得到所需的設(shè)計效果。需要指出的是，基于平面設(shè)計產(chǎn)生的前幅和后幅都是平面圖形，在實 際空間圍面的設(shè)計過程中，可以通過三維調(diào)整軟件調(diào)整前后幅相關(guān)邊的空間曲線，獲得更 多變化的空間曲面圍造型，但整個空間圍面的生成思想不變。以前、后幅參與生成圍面的曲線為軌跡線，生成以空間曲面表達的圍面。所述空間曲面可以為插值曲面，所述生成以空間曲面表達圍面的步驟包括以前、 后幅參與生成圍面的兩條軌跡線為邊界，通過插值和調(diào)配計算得到所述插值曲面。所述空間曲面可以為樣條曲面，所述生成以空間曲面表達的圍面的步驟包括以 前、后幅參與生成圍面的兩條軌跡線為邊界，通過掃描和調(diào)配計算得到樣條曲面。在計算機圖形設(shè)計領(lǐng)域中，可以采用不同的曲面模型來完成此項任務(wù)。如插值曲 面或樣條掃描曲面來生成目標(biāo)維曲面，但不管采用何種模型，其基本核心是一樣的，即采用 兩條軌跡線(前幅曲線和后幅曲線)，通過插值和調(diào)配計算得到以兩條軌跡線為邊界的空 間曲面。在本發(fā)明中，我們優(yōu)選采用實際操作中最直接最簡單的三角化離散曲面的表達方
4法。所述空間曲面為三角形，，所述生成以空間曲面表達的圍面的步驟包括沿前幅的參與 生成圍面的曲線，按精度要求按順序計算分布離散點，生成一組離散點列(Ql，Q2，…Qn)； 沿后幅的參與生成圍面的曲線，按精度要求按順序計算分布離散點，生成另一組離散點列 (Hl，H2，· · · Hn)；在點Ql, Q2，和Hl之間的空間上構(gòu)建一空間三角形Ml，在點Q2和HI, H2 之間的空間上構(gòu)建一空間三角形M2，在點Q2，Q3，和H2之間的空間上構(gòu)建一空間三角形M2， 如此類推，順序上下交錯構(gòu)建順序排列的N個空間三角形Mn，遍歷所有前后幅參與生成圍 面的曲線，生成的所有順序排列的三角形即完整地構(gòu)建出所設(shè)計的空間圍面的曲面造型。由這些順序排列的三角形便可以完整地表述出空間圍的曲面造型。圍面的設(shè)計精 度完全由離散點的分布密度決定，需要精度高，則加密離散點即可，這是非常容易控制的事 情。因此，采用最簡單最直接的順序三角形離散表達空間圍曲面，使得圍的空間生成計算和 空間圍曲面的展開計算變得非常簡單可靠。如前所述，本方法也可以選擇更加復(fù)雜造型能力更強的曲面造型方式，以達到更 加復(fù)雜的造型結(jié)果，但總體的創(chuàng)造思想是一樣的，這里不再展開描述。在箱包設(shè)計中，最終還是要獲得可以用于生產(chǎn)加工的平面紙樣，因此空間設(shè)計的 圍曲面還是要展平到平面形成平面圍裁片。空間曲面的展開算法有多種，有純幾何的展開 方式，有基于變形能量的展開方式。基于第二步所采用的離散三角形表達空間圍的方法，我 們可以直接采用逐個平面映射的方式，一個一個將順序連接的順序排列的N個空間三角形 Mn無變形地映射到平面，得到展開成平面的空間圍曲面的圖像。由于空間三角形的平面映 射是一個非常簡單的通用幾何計算過程，這里不再進一步展開。一種采用空間曲面設(shè)計圍面的裝置，包括前、后幅位置調(diào)整單元，用于通過軟件調(diào) 整前、后幅的放置位置，至得到所需的設(shè)計效果為止；生成空間曲面單元，用于以前、后幅參 與生成圍面的曲線為軌跡線，生成以空間曲面表達的圍面。所述空間曲面可以為插值曲面，通過如下步驟獲得以前、后幅參與生成圍面的兩 條軌跡線為邊界，通過插值和調(diào)配計算得到所述插值曲面。所述空間曲面還可以為樣條曲面，通過如下步驟獲得以前、后幅參與生成圍面的 兩條軌跡線為邊界，通過掃描和調(diào)配計算得到所述樣條曲面。所述空間曲面優(yōu)選為三角形，通過如下步驟獲得沿前幅的參與生成圍面的曲線， 按精度要求按順序計算分布離散點，生成一組離散點列(Q1，Q2，…Qn)；沿后幅的參與生成 圍面的曲線，按精度要求按順序計算分布離散點，生成另一組離散點列(Hl，H2，..Hn)；在 點Q1，Q2，和Hl之間的空間上構(gòu)建一空間三角形Ml，在點Q2和H1，H2之間的空間上構(gòu)建一 空間三角形M2，在點Q2，Q3，和H2之間的空間上構(gòu)建一空間三角形M3，如此類推，順序上下 交錯構(gòu)建順序排列的N個空間三角形Mn，遍歷所有前后幅參與生成圍面的曲線，生成的所 有順序排列的三角形即完整地構(gòu)建出所設(shè)計的空間圍面的曲面造型。所述采用空間曲面設(shè)計圍面的裝置還包括圍面展開單元，用于采用逐個平面映射 的方式，一個一個將順序連接的順序排列的N個空間三角形Mn無變形地映射到平面，得到 展開成平面的空間圍曲面的圖像。由于空間三角形的平面映射是一個非常簡單的通用幾何 計算過程，這里不再進一步展開。本發(fā)明的有益效果在于第一、引入空間曲面設(shè)計思想，結(jié)合空間曲面展開的方 法，將平面設(shè)計難以完成的任務(wù)變得相對簡單直接，最終可以獲得高質(zhì)量的圍設(shè)計結(jié)果。
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第二、采用最簡單最直接的順序三角形離散表達空間圍曲面的方式，使得圍的空 間生成計算和空間圍曲面的展開計算變得非常簡單可靠。


圖1為本發(fā)明背景技術(shù)箱包圍面示意圖；圖2為本發(fā)明前、后幅位置示意圖；圖3為本發(fā)明空間圍面采用三角形構(gòu)建示意圖；圖4為本發(fā)明前幅和后幅的參與生成圍曲面的曲線上的離散點的順序分布示意 圖；圖5為本發(fā)明的空間圍曲面展開成平面的示意圖；圖6為本發(fā)明的實施例的前、后幅平面示意圖；圖7為本發(fā)明的實施例的前、后幅位置示意圖；圖8為本發(fā)明的實施例的空間圍曲面的生成示意圖；圖9為本發(fā)明的實施例的空間圍曲面展開成平面的示意圖。下面結(jié)合附圖和實施例進一步說明本發(fā)明如圖2、圖3、圖4和圖5所示，一種采 用空間曲面設(shè)計圍面的方法，包括如下步驟將設(shè)計好的前幅(1)和后幅(2)的二維平面 設(shè)計圖導(dǎo)入三維空間中，然后通過軟件調(diào)整前、后幅的放置位置，至得到圖2的設(shè)計效果為 止。以前、后幅參與生成圍的曲線為軌跡線，生成以空間曲面表達的圍面(3)，包括 沿前幅的參與生成圍面的曲線，按精度要求按順序計算分布離散點，生成一組十個離散點 列(Ql，Q2，…Q29)；沿后幅的參與生成圍面的曲線，按精度要求按順序計算分布離散點， 生成另一組離散點列(H1，H2，...H29)；在點Q1，Q2，和Hl之間的空間上構(gòu)建一空間三角形 M1，在點Q2和HI, H2之間的空間上構(gòu)建一空間三角形M2，在點Q2，Q3，和H2之間的空間上 構(gòu)建一空間三角形M2，如此類推，順序上下交錯構(gòu)建順序排列的58個空間三角形M58，遍歷 所有前后幅參與生成圍面的曲線，生成的所有順序排列的三角形即完整地構(gòu)建出所設(shè)計的 空間圍面(3)的曲面造型。實施例1，如圖6、圖7、圖8和圖9所示，一種采用空間曲面設(shè)計圍面的方法，包括 如下步驟將設(shè)計好的前幅(1)和后幅(2)的二維平面設(shè)計圖導(dǎo)入三維空間中，然后通過軟 件調(diào)整前、后幅的放置位置，至得到圖7的設(shè)計效果為止。以前、后幅參與生成圍的曲線為軌跡線，生成以空間曲面表達的圍面(3)，包括 沿前幅的參與生成圍面的曲線，按精度要求按順序計算分布離散點，生成一組十個離散點 列(Ql，Q2，…Qn)；沿后幅的參與生成圍面的曲線，按精度要求按順序計算分布離散點，生 成另一組離散點列(HI, H2，. . . Hn)；在點Ql，Q2，和Hl之間的空間上構(gòu)建三角形M1，在點 Q2和Hl，H2之間的空間上構(gòu)建三角形M2，在點Q2，Q3，和H2之間的空間上構(gòu)建三角形M3， 如此類推，順序上下交錯構(gòu)建順序排列的N個三角形Mn，遍歷所有前、后幅參與生成圍面的 曲線，生成的所有順序排列的三角形即完整地構(gòu)建出所設(shè)計的空間圍面的曲面造型。在箱包設(shè)計中，最終還是要獲得可以用于生產(chǎn)加工的平面紙樣，因此空間設(shè)計的 圍曲面還是要展平到平面形成平面圍裁片。采用逐個平面映射的方式，一個一個將順序排 列的N個三角形Mn無變形地映射到平面，得到展開成平面的空間圍曲面的圖像。
雖然本發(fā)明的優(yōu)選實例被以作為例證的目的進行披露，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以 理解各種修改、添加和替換是可能的，只要其不脫離所附權(quán)利要求中詳述的本發(fā)明的精神 和范圍。
權(quán)利要求
一種采用空間曲面設(shè)計圍面的方法，包括如下步驟將設(shè)計好的前幅和后幅的二維平面設(shè)計圖導(dǎo)入三維空間中，調(diào)整前、后幅的放置位置，至得到所需的設(shè)計效果為止；以前、后幅參與生成圍面的曲線為軌跡線，生成以空間曲面表達的圍面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用空間曲面設(shè)計圍面的方法，其特征在于所述空間曲面 為插值曲面，所述生成以空間曲面表達圍面的步驟包括以前、后幅參與生成圍面的兩條軌 跡線為邊界，通過插值和調(diào)配計算得到所述插值曲面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用空間曲面設(shè)計圍面的方法，其特征在于所述空間曲面 為樣條曲面，所述生成以空間曲面表達的圍面的步驟包括以前、后幅參與生成圍面的兩條 軌跡線為邊界，通過掃描和調(diào)配計算得到樣條曲面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用空間曲面設(shè)計圍面的方法，其特征在于所述空間曲面 為三角形，所述生成以空間曲面表達的圍面的步驟包括沿前幅的參與生成圍面的曲線，按 精度要求按順序計算分布離散點，生成一組離散點列(Q1，Q2，…Qn)；沿后幅的參與生成圍 面的曲線，按精度要求按順序計算分布離散點，生成另一組離散點列(Hl，H2，...Hn)；在點 Q1，Q2，和Hl之間的空間上構(gòu)建一三角形Ml，在點Q2和H1，H2之間的空間上構(gòu)建一三角形 M2，在點Q2，Q3，和H2之間的空間上構(gòu)建一三角形M3，如此類推，順序上下交錯構(gòu)建順序排 列的N個三角形Mn，遍歷所有前后幅參與生成圍面的曲線，生成的所有順序排列的三角形 即完整地構(gòu)建出所設(shè)計的空間圍面的曲面造型。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的采用空間曲面設(shè)計圍面的方法，其特征在于還包括采用 逐個平面映射的方式，一個一個將順序連接的順序排列的N個三角形Mn無變形地映射到平 面，得到展開成平面的圍面的圖像。
6.一種采用空間曲面設(shè)計圍面的裝置，其特征在于包括前、后幅位置調(diào)整單元，用于 調(diào)整前、后幅的放置位置，至得到所需的設(shè)計效果為止；生成以空間曲面表達的圍面單元， 用于以前、后幅參與生成圍面的曲線為軌跡線，生成以空間曲面表達的圍面。
7.據(jù)權(quán)利要求6所述的采用空間曲面設(shè)計圍面的裝置，其特征在于所述空間曲面為 插值曲面，通過如下步驟獲得以前、后幅參與生成圍面的兩條軌跡線為邊界，通過插值和 調(diào)配計算得到所述插值曲面。
8.據(jù)權(quán)利要求6所述的采用空間曲面設(shè)計圍面的裝置，其特征在于所述空間曲面為 樣條曲面，通過如下步驟獲得以前、后幅參與生成圍面的兩條軌跡線為邊界，通過掃描和 調(diào)配計算得到所述樣條曲面。
9.據(jù)權(quán)利要求6所述的采用空間曲面設(shè)計圍面的裝置，其特征在于所述空間曲面為 三角形，通過如下步驟獲得沿前幅的參與生成圍面的曲線，按精度要求按順序計算分布離 散點，生成一組離散點列(Ql，Q2，…Qn)；沿后幅的參與生成圍面的曲線，按精度要求按順 序計算分布離散點，生成另一組離散點列(Η1，Η2，·..Ηη)；在點Ql，Q2，和Hl之間的空間上 構(gòu)建一三角形Ml，在點Q2和Η1，Η2之間的空間上構(gòu)建一三角形Μ2，在點Q2，Q3，和H2之間 的空間上構(gòu)建一三角形M3，如此類推，順序上下交錯構(gòu)建順序排列的N個三角形Mn，遍歷所 有前后幅參與生成圍面的曲線，生成的所有順序排列的三角形即完整地構(gòu)建出所設(shè)計的空 間圍面的曲面造型。
10.根據(jù)權(quán)利要求9任一權(quán)利要求所述的采用空間曲面設(shè)計圍面的裝置，其特征在于還包括圍面展開單元，用于采用逐個平面映射的方式，一個一個將順序連接的順序排列的N 個三角形Mn無變形地映射到平面，得到展開成平面的空間圍面的圖像。
全文摘要
一種采用空間曲面設(shè)計圍面的方法，包括如下步驟將設(shè)計好的前幅和后幅的二維平面設(shè)計圖導(dǎo)入三維空間中，然后通過軟件調(diào)整前、后幅的放置位置，至得到所需的設(shè)計效果為止。以前、后幅參與生成圍面的曲線為軌跡線，生成以空間曲面表達的圍面。本發(fā)明引入空間曲面設(shè)計思想，結(jié)合空間曲面展開的方法，將平面設(shè)計難以完成的任務(wù)變得相對簡單直接，最終可以獲得高質(zhì)量的圍設(shè)計結(jié)果。
文檔編號G06F17/50GK101976289SQ20101052838
公開日2011年2月16日 申請日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月2日
發(fā)明者張繼生 申請人:深圳市布易科技有限公司