意匠金型CADシステムのための形状計測と自由曲面処理に関する研究

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本研究は,特徴(形状急変)部を有した自由曲面からなる意匠製品のマスタモデルを高密度に計測した測定点データを基に,良好なCADモデルを生成できる高品質意匠金型CADシステムの構築を目指している.測定点データは,座標値のみの情報しか保有していないため,様々な形状を表現することが可能なノンユニフォームB-spline曲線であてはめてデータの圧縮化と数式化を行った.曲線のあてはめは,測定点データから曲率を算出し,曲率の大きいところにノットを密に設定したノンユニフォームノットベクトルを使い,最小自乗法によるB-spline曲線逆変換を用いた.あてはめたB-spline曲線は測定点データの法線方向のあてきめ誤差で評価している.さらに,曲面はCoonsパッチを用いて生成する。計算機シミュレーションで用いる測定点データは,特徴部を有する形状をNURBSで生成し,形状計測条件に適するように間引いた曲面上の点を用いた.また,実測定点データには計測誤差が含まれるため,正規乱数を付加させた.その結果,特徴部にノットを密に設定することができ,特徴部を失わずに良好に形状を表すことができた.また,形状を表現するためのデータ(制御点,ノット)も減少することができた.実際のマスタモデルを形状測定し,その実測定点データを用いた検証実験も行った.形状測定には,He-Neレーザを用いた非接触3-Dディジタイジングラセンサを用いた.その結果,シミュレーション結果と同じように,特徴部を失わずに良好に形状(曲線および曲面)を生成することができた.本研究で提案した曲率を考慮して測定点データにノンユニフォームB-spline曲線をあてはめる手法は,特徴部を有した形状に対しても有効な手法であることが確認できた.また,あてはためB-spline曲線を境界曲線とするCoonsパッチによりC2級の自由曲面を良好に生成することができた.