专利名称：采用空间曲面设计围面的方法及其装置的制作方法
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
4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(Ql，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 (Hl，H2，· · · Hn)；在点Ql, Q2，和Hl之间的空间上构建一空间三角形Ml，在点Q2和HI, 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。一种采用空间曲面设计围面的装置，包括前、后幅位置调整单元，用于通过软件调 整前、后幅的放置位置，至得到所需的设计效果为止；生成空间曲面单元，用于以前、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，通过如下步骤获得以前、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。所述空间曲面还可以为样条曲面，通过如下步骤获得以前、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所述样条曲面。所述空间曲面优选为三角形，通过如下步骤获得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(Hl，H2，..Hn)；在 点Q1，Q2，和Hl之间的空间上构建一空间三角形Ml，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M3，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。所述采用空间曲面设计围面的装置还包括围面展开单元，用于采用逐个平面映射 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。本发明的有益效果在于第一、引入空间曲面设计思想，结合空间曲面展开的方 法，将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设计结果。
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第二、采用最简单最直接的顺序三角形离散表达空间围曲面的方式，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。
图1为本发明背景技术箱包围面示意图；图2为本发明前、后幅位置示意图；图3为本发明空间围面采用三角形构建示意图；图4为本发明前幅和后幅的参与生成围曲面的曲线上的离散点的顺序分布示意 图；图5为本发明的空间围曲面展开成平面的示意图；图6为本发明的实施例的前、后幅平面示意图；图7为本发明的实施例的前、后幅位置示意图；图8为本发明的实施例的空间围曲面的生成示意图；图9为本发明的实施例的空间围曲面展开成平面的示意图。下面结合附图和实施例进一步说明本发明如图2、图3、图4和图5所示，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(1)和后幅(2)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，至得到图2的设计效果为 止。以前、后幅参与生成围的曲线为轨迹线，生成以空间曲面表达的围面(3)，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，生成一组十个离散点 列(Ql，Q2，…Q29)；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，...H29)；在点Q1，Q2，和Hl之间的空间上构建一空间三角形 M1，在点Q2和HI, 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58个空间三角形M58，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(3)的曲面造型。实施例1，如图6、图7、图8和图9所示，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(1)和后幅(2)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，至得到图7的设计效果为止。以前、后幅参与生成围的曲线为轨迹线，生成以空间曲面表达的围面(3)，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，生成一组十个离散点 列(Ql，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(HI, H2，. . . Hn)；在点Ql，Q2，和Hl之间的空间上构建三角形M1，在点 Q2和Hl，H2之间的空间上构建三角形M2，在点Q2，Q3，和H2之间的空间上构建三角形M3， 如此类推，顺序上下交错构建顺序排列的N个三角形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。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。采用逐个平面映射的方式，一个一个将顺序排 列的N个三角形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。
虽然本发明的优选实例被以作为例证的目的进行披露，但本领域的技术人员可以 理解各种修改、添加和替换是可能的，只要其不脱离所附权利要求中详述的本发明的精神 和范围。
权利要求
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，调整前、后幅的放置位置，至得到所需的设计效果为止；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。
2.根据权利要求1所述的采用空间曲面设计围面的方法，其特征在于所述空间曲面 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。
3.根据权利要求1所述的采用空间曲面设计围面的方法，其特征在于所述空间曲面 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。
4.根据权利要求1所述的采用空间曲面设计围面的方法，其特征在于所述空间曲面 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(Hl，H2，...Hn)；在点 Q1，Q2，和Hl之间的空间上构建一三角形Ml，在点Q2和H1，H2之间的空间上构建一三角形 M2，在点Q2，Q3，和H2之间的空间上构建一三角形M3，如此类推，顺序上下交错构建顺序排 列的N个三角形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。
5.根据权利要求4所述的采用空间曲面设计围面的方法，其特征在于还包括采用 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个三角形Mn无变形地映射到平 面，得到展开成平面的围面的图像。
6.一种采用空间曲面设计围面的装置，其特征在于包括前、后幅位置调整单元，用于 调整前、后幅的放置位置，至得到所需的设计效果为止；生成以空间曲面表达的围面单元， 用于以前、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。
7.据权利要求6所述的采用空间曲面设计围面的装置，其特征在于所述空间曲面为 插值曲面，通过如下步骤获得以前、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。
8.据权利要求6所述的采用空间曲面设计围面的装置，其特征在于所述空间曲面为 样条曲面，通过如下步骤获得以前、后幅参与生成围面的两条轨迹线为边界，通过扫描和 调配计算得到所述样条曲面。
9.据权利要求6所述的采用空间曲面设计围面的装置，其特征在于所述空间曲面为 三角形，通过如下步骤获得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(Ql，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(Η1，Η2，·..Ηη)；在点Ql，Q2，和Hl之间的空间上 构建一三角形Ml，在点Q2和Η1，Η2之间的空间上构建一三角形Μ2，在点Q2，Q3，和H2之间 的空间上构建一三角形M3，如此类推，顺序上下交错构建顺序排列的N个三角形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。
10.根据权利要求9任一权利要求所述的采用空间曲面设计围面的装置，其特征在于还包括围面展开单元，用于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 个三角形Mn无变形地映射到平面，得到展开成平面的空间围面的图像。
全文摘要
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。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。本发明引入空间曲面设计思想，结合空间曲面展开的方法，将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设计结果。
文档编号G06F17/50GK101976289SQ20101052838
公开日2011年2月16日 申请日期2010年11月2日 优先权日2010年11月2日
发明者张继生 申请人:深圳市布易科技有限公司