三維模型生成方法和三維模型生成系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及使用通過利用坐標(biāo)測量裝置測量被測物體所獲得的測量數(shù)據(jù)來在CAD(計算機輔助設(shè)計)系統(tǒng)中生成三維模型的三維模型生成方法、三維模型生成系統(tǒng)和三維模型生成程序。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)上，作為逆向工程方法或簡單產(chǎn)品設(shè)計方法的示例，已知有使用通過利用坐標(biāo)測量裝置測量被測物體所獲得的測量數(shù)據(jù)來在CAD系統(tǒng)中自動生成三維模型的技術(shù)。例如，日本特開2003-345839所公開的技術(shù)被配置成如下:使用通過測量被測物體所獲得的測量數(shù)據(jù)(點群數(shù)據(jù))來創(chuàng)建表現(xiàn)被測物體的表面的面元素所用的數(shù)據(jù)，連接這些面元素并創(chuàng)建表現(xiàn)連接面的復(fù)合面元素數(shù)據(jù)，并且使用該復(fù)合面元素數(shù)據(jù)所圍繞的空間來生成三維實體模型。
[0003]然而，在上述的傳統(tǒng)三維模型生成方法中，由于在利用坐標(biāo)測量設(shè)備測量被測物體時的測量誤差或者在從測量數(shù)據(jù)向面元素數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時的轉(zhuǎn)換誤差，因而可能出現(xiàn)如下情形:連接面元素數(shù)據(jù)的位置發(fā)生偏移并且不能形成連接，這導(dǎo)致難以生成具有期望形狀和正確尺寸的三維模型。
[0004]傳統(tǒng)上，通過進行手動或自動選擇面元素數(shù)據(jù)之間的邊界線并通過進行合并處理來封閉該邊界線的處理(封閉處理)、或者通過進行假定所生成的所有面元素數(shù)據(jù)都封閉并且根據(jù)所有的面元素數(shù)據(jù)直接自動創(chuàng)建封閉實體模型的處理，解決了該情形。因此，在一些情況下，所生成的三維模型的形狀可能大大不同于實際被測物體的形狀，從而需要大量的時間來進行后續(xù)修正作業(yè)。
[0005]為了解決上述情形，本發(fā)明提供一種能夠容易地生成具有期望形狀并且具有基于測量數(shù)據(jù)的正確尺寸的三維模型的三維模型生成方法、三維模型生成系統(tǒng)和三維模型生成程序。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個方面的一種三維模型生成方法利用計算器，所述計算器基于測量數(shù)據(jù)來生成三維模型，其中所述測量數(shù)據(jù)包括通過測量被測物體所獲得的測量點群數(shù)據(jù)、面元素的類型和面元素的幾何值。所述計算器包括:三維模型元素生成部，用于生成基于所述測量數(shù)據(jù)使用預(yù)定方法來表現(xiàn)所述三維模型的至少一部分的形狀的三維模型元素，其中所述三維模型元素是由面元素和預(yù)定條件所定義的；以及三維模型生成部，用于使用一個或多個所述三維模型元素來生成所述三維模型。另外，在生成所述三維模型時，所述計算器進行以下操作:從所述測量數(shù)據(jù)中選擇定義所述三維模型元素的預(yù)定面元素；獲得生成所述三維模型元素所需的所述條件；使用所選擇的所述面元素和所獲得的所述條件來生成所述三維模型元素；以及使用一個或多個所述三維模型元素來生成所述被測物體的所述三維模型。
[0007]在根據(jù)該方面的三維模型生成方法中，通過選擇測量數(shù)據(jù)中所包括的適當(dāng)面元素來生成一個或多個三維模型元素，并且根據(jù)這些三維模型元素來生成被測物體的三維模型。因此，用戶可以通過基于被測物體的形狀進行適當(dāng)?shù)倪x擇操作來容易地生成具有期望形狀并且具有基于測量數(shù)據(jù)的正確尺寸的三維模型。
[0008]在本發(fā)明的另一方面中，所述計算器能夠進行以下操作:使用針對預(yù)定的平面形狀沿預(yù)定方向發(fā)生移位的情況的軌跡來表現(xiàn)三維形狀作為所述三維模型元素；使用定義所述平面形狀所占用的平面的掃描基準(zhǔn)面、定義平面狀的所述掃描基準(zhǔn)面上的形狀的封閉輪廓集、以及由所述平面形狀發(fā)生移位的方向和距離所定義的掃描元素。另外，在生成所述三維模型時，所述計算器進行以下操作:從所述測量數(shù)據(jù)中選擇預(yù)定面元素作為所述掃描基準(zhǔn)面；選擇與所述掃描基準(zhǔn)面交叉的適當(dāng)?shù)钠渌嬖?；使用所述掃描基?zhǔn)面和所述其它面元素之間的交線來生成輪廓線，并且使用多個所述輪廓線和多個所述輪廓線彼此交叉的多個點來生成封閉輪廓集；獲得發(fā)生掃描的方向和距離作為所述條件；使用所選擇的所述掃描基準(zhǔn)面、所生成的所述封閉輪廓集以及所獲得的發(fā)生所述掃描的方向和距離來生成所述掃描元素；以及使用一個或多個所述掃描元素來生成所述三維模型。
[0009]根據(jù)該方面，在針對所述三維模型元素生成所述封閉輪廓集時，所述計算器從所述測量數(shù)據(jù)中提取與所述掃描基準(zhǔn)面交叉的面元素，并且在能夠?qū)λ鲚喞€進行外推的情況下，所述計算器自動生成所述封閉輪廓集，而在不能對所述輪廓線進行外推的情況下，所述計算器創(chuàng)建與所述掃描基準(zhǔn)面交叉的面元素的列表。另外，根據(jù)該方面，在生成所述封閉輪廓集時，在能夠?qū)Χ鄠€所述輪廓線彼此交叉的點進行外推的情況下，所述計算器自動生成所述封閉輪廓集，而在不能對多個所述輪廓線彼此交叉的點進行外推的情況下，所述計算器創(chuàng)建交點的列表。
[0010]在本發(fā)明的另一方面中，所述計算器能夠進行以下操作:通過利用預(yù)定的平面或曲面將給定的三維形狀進行切片來表現(xiàn)三維形狀作為所述三維模型元素；使用作為要進行切片的三維形狀的父模型元素、定義切片面的切割基準(zhǔn)面和通過表示在進行切片之后去除元素的方向的切割方向所定義的切割元素。另外，在生成所述三維模型時，所述計算器進行以下操作:從所述測量數(shù)據(jù)中選擇預(yù)定面元素作為所述切割基準(zhǔn)面；獲得所述切割方向作為所述條件；使用所述父模型元素、所選擇的所述切割基準(zhǔn)面和所述切割方向來生成所述切割元素；以及使用一個或多個所述父模型元素和所述切割元素來生成所述三維模型。
[0011]在操作所述切割元素的情況下，在選擇所述切割基準(zhǔn)面時，所述計算器從所述測量數(shù)據(jù)中提取與所述父模型元素交叉的面元素，并且在存在多個與所述父模型元素交叉的面元素的情況下，所述計算器創(chuàng)建與所述父模型元素交叉的面元素的列表，而在僅存在一個與所述父模型元素交叉的面元素的情況下，所述計算器自動選擇所述切割基準(zhǔn)面。在這種情況下，在獲得所述切割方向時，所述計算器生成所述父模型元素、所述切割基準(zhǔn)面和表現(xiàn)所述切割方向的箭頭等的圖像重疊的三維圖像，并且基于來自輸入裝置的輸入來獲得所述切割方向。
[0012]另外，所述計算器還包括第一三維模型生成部，所述第一三維模型生成部從所述面元素中獲得所述面元素之間的交叉的信息以及各面元素的輪廓信息，并且自動生成第一三維模型。此外，在生成所述三維模型時，所述計算器自動生成所述第一三維模型，生成所述三維模型元素，并且使用一個或多個所述三維模型元素來修正所述第一三維模型。
[0013]在這種三維模型生成方法中，利用計算器的第一三維模型生成部來自動生成第一三維模型。這樣自動生成的第一三維模型例如可以僅在一個區(qū)域中具有與被測物體的形狀不同的形狀。在一些情況下，在該階段可以通過視覺確認(rèn)來相對比較容易地發(fā)現(xiàn)這種形狀的差異。因而，用戶可以將自動生成的第一三維模型的形狀和被測物體的形狀進行比較，并且使用三維模型元素來適當(dāng)?shù)匦拚谝蝗S模型，因而可以容易地生成具有期望形狀并且具有基于測量數(shù)據(jù)的正確尺寸的第二三維模型。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一方面的一種三維模型生成系統(tǒng)，包括:計算器，用于基于測量數(shù)據(jù)來生成三維模型，其中所述測量數(shù)據(jù)包括通過測量被測物體所獲得的測量點群數(shù)據(jù)、面元素的類型和面元素的幾何值。所述計算器包括:三維模型元素生成部，用于生成基于所述測量數(shù)據(jù)使用預(yù)定方法來表現(xiàn)所述三維模型的至少一部分的形狀的三維模型元素，其中所述三維模型元素是由面元素和預(yù)定條件所定義的；以及三維模型生成部，用于使用一個或多個所述三維模型元素來生成所述三維模型。另外，在生成所述三維模型時，所述計算器進行以下操作:從所述測量數(shù)據(jù)中選擇定義所述三維模型元素的預(yù)定面元素；獲得生成所述三維模型元素所需的所述條件；使用所選擇的所述面元素和所獲得的所述條件來生成所述三維模型元素；以及使用一個或多個所述三維模型元素來生成所述被測物體的所述三維模型。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一方面的一種三維模型生成程序，其利用計算器并且基于測量數(shù)據(jù)來生成三維模型，所述測量數(shù)據(jù)包括通過測量被測物體所獲得的測量點群數(shù)據(jù)、面元素的類型和面元素的幾何值。所述三維模型生成程序包括:三維模型元素生成部，用于生成基于所述測量數(shù)據(jù)使用預(yù)定方法來表現(xiàn)所述三維模型的至少一部分的形狀的三維模型元素，其中所述三維模型元素是由面元素和預(yù)定條件所定義的；以及三維模型生成部，用于使用一個或多個所述三維模型元素來生成所述三維模型。另外，所述三維模型生成程序在生成所述三維模型時，使所述計算器執(zhí)行以下步驟:從所述測量數(shù)據(jù)中選擇定義所述三維模型元素的預(yù)定面元素；獲得生成所述三維模型元素所需的所述條件；使用所選擇的所述面元素和所獲得的所述條件來生成所述三維模型元素；以及使用一個或多個所述三維模型元素來生成所述被測物體的所述三維模型。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，可以容易地生成具有期望形狀并且具有基于測量數(shù)據(jù)的正確尺寸的三維模型。
【附圖說明】
[0017]在以下的詳細(xì)說明中，通過本發(fā)明的典型實施例的非限制性示例的方式參考所述的多個附圖來進一步說明本發(fā)明，其中在附圖的幾個視圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相似的部件，并且其中:
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