一种新型的3D镂空灯罩设计方法

摘要

本发明涉及计算机图形处理与工业设计交叉领域，具体涉及一种新型的镂空3D灯罩设计方法，该方法是将一个具有厚度的平面体，卷曲成没有底面和顶面的光滑圆柱体，再将圆柱面均匀划分形成多个控制网格，将镂空体元素迭代绑定至控制网格中。通过对圆柱体基本形变和复杂形变，形成复杂多样的镂空3D灯罩模型。跟多数工业设计软件相比，本发明设计方法功能更专一，操作更简便，结合计算机图形学后人们能直观的观察灯罩的设计效果，通过功能区参数调节，用户能方便的使模型达到自己预设的效果。

主权项

一种新型的镂空3D灯罩设计方法，其特征在于包括如下步骤：1)构建基础3D灯罩模型，构建方法如下：1.1)选取有厚度的2D规则平面，设置平面底部横向坐标为[x₀,x₁]，纵向坐标为[y₀,y₁]，垂直于屏幕为z轴；1.2)将2D规则平面拼接成光滑圆柱体，即基础3D灯罩模型，光滑圆柱体顶端和底端不封闭，拼接方法是将2D规则平面的2D坐标(x_i,y_i)转换至3D坐标(x_i',y_i',z_i')，转换公式如下：$\left\{\begin{array}{c}{x}^{\prime }=sin(\frac{x}{width}·2\pi )·[R-UnitV(\frac{z}{R-r})·(R-r\left)\right]\\ y^{\prime }=y\\ z^{\prime }=R-UnitV\left(\frac{z}{R-r}\right)·(R-r)\end{array}\right.$其中，UnitV()是标准化计算，R和r是卷曲后的内外圆的半径差值，with为底边长；2)在基础3D灯罩模型上添加镂空体元素，包括如下步骤：2.1)在基本模型库中选取基本镂空体元素；2.2)灯罩的镂空体元素采用选择性网格连接，即在镂空体元素的中心镂空部分删除相连的网格单元；2.3)将灯罩的镂空体元素绑定至圆柱体的控制网格中，即将整个圆柱体按需要设置n个控制网格，镂空体元素被迭代绑定至每个控制网格中；3)对基础3D灯罩模型进行简单形变，简单形变包括高度形变和简单半径形变；4)对基础3D灯罩模型进行复杂形变，即将半径曲线等比绑定圆柱体，在半径曲线上设置多个控制点，通过拖动控制点控制3D灯罩模型的复杂形变，实现圆柱的局部半径发生变化；其中，非控制点之间的映射点采用线性插值，映射点的线性插值半径计算方法如下：$D^{\prime }=D+d_{add}-\frac{d_{add}+d_{dec}}{d_{with}}·d$式中，D'为需要求解的当前该圈段的半径值，即映射点的线性插值半径；D为未调整基线时的圆柱半径，d_with为圆柱体两映射点间的距离长度，d为圆柱上两映射点间的某一点相距左边映射点的距离值，d_add为一个映射点半径变化量，另一个映射点使半径减少d_dec为另一个映射点半径变化量。