Declarative Approach of Surfaces Modelling
Approche déclarative de la modélisation de surfaces
Résumé
We are interested in the design of surfaces, essentially NURBS, most often considered to model objects. One advantage of these surfaces is to design a form according to the position of control points. The declarative approach of surfaces modelling is developed as a fast and easy way to realize sketches of forms and surfaces. It is also specially devoted to speed up the specialists' design giving them one or several solutions satisfying constraints and properties.
The work achieved during this PhD. is divided into four parts:
* Feasibility study: it was carried out with the Ecole Nationale des Arts et Métiers in Aix-en-Provence. The study was focused on description and on modelling of machine parts.
*Conceptual analysis: This stage, which is fundamental on large projects, enabled us to design the global architecture of our declarative process of surfaces. In order to develop a first prototype we decided to focus on the resolution side divided into two parts: research of solution classes and their construction under constraints.
* Study and development of the "research of solutions classe" part: our approach is based on the behaviour of the surface deformations during its construction phase: two surfaces belong to the same class if their behaviours are similar during the same sequence of deformations.
* Study and development of the "construction under constraints" part: In order to obtain a specific solution surface (or an instance of solution class) we chose a construction method based on successive deformations. These deformations are achieved under more or less strong constraints. Thus, we developed a surface deformation method able to satisfy matching constraints which keep a well-controlled shape of each influence area.
Two applications implementing this work have been developed using the C++ language and are available under MS Windows(R) 32-bit versions, Linux and MacOS X.
The work achieved during this PhD. is divided into four parts:
* Feasibility study: it was carried out with the Ecole Nationale des Arts et Métiers in Aix-en-Provence. The study was focused on description and on modelling of machine parts.
*Conceptual analysis: This stage, which is fundamental on large projects, enabled us to design the global architecture of our declarative process of surfaces. In order to develop a first prototype we decided to focus on the resolution side divided into two parts: research of solution classes and their construction under constraints.
* Study and development of the "research of solutions classe" part: our approach is based on the behaviour of the surface deformations during its construction phase: two surfaces belong to the same class if their behaviours are similar during the same sequence of deformations.
* Study and development of the "construction under constraints" part: In order to obtain a specific solution surface (or an instance of solution class) we chose a construction method based on successive deformations. These deformations are achieved under more or less strong constraints. Thus, we developed a surface deformation method able to satisfy matching constraints which keep a well-controlled shape of each influence area.
Two applications implementing this work have been developed using the C++ language and are available under MS Windows(R) 32-bit versions, Linux and MacOS X.
Nous nous intéressons à la création de surfaces à pôles (NURBS essentiellement), largement utilisées dans les systèmes de modélisation géométrique. Un des avantages de cette modélisation est de permettre d'appréhender la forme des surfaces par la position de points de contrôle. L'approche déclarative de la modélisation de surfaces est destinée à la réalisation rapide et facile d'ébauches de formes et de surfaces. Elle est aussi et surtout destinée à accélérer les processus de conception des spécialistes en leur proposant des solutions adaptées répondant à un ensemble de contraintes et de propriétés.
Pour y parvenir, le travail réalisé dans la thèse se divise en quatre étapes :
* Etude de faisabilité : réalisée en collaboration avec l'Ecole Nationale Supérieure des Arts et Métiers d'Aix-en-Provence, elle s'est focalisée sur la description et la modélisation d'objets de type pièces mécaniques.
* Analyse conceptuelle : Cette étape primordiale dans un projet d'une telle envergure nous a permis de mettre au point l'architecture générale de notre processus déclaratif de surfaces. Dans le cadre de la thèse et en vue d'un premier prototype, nous décidons de focaliser notre étude sur la partie résolution qui se scinde en deux : la détermination des classes de solutions et leur construction sous contraintes.
* Etude et développement de la "détermination des classes de solutions" : Notre approche repose sur le comportement d'une surface face aux déformations qui lui sont apportées lors de sa construction : deux surfaces appartiennent à la même classe si elles ont le même comportement face à la même succession de déformations.
* Etude et développement de la "construction sous contraintes" : Afin d'obtenir une surface solution particulière (ou instance d'une classe de solutions) nous choisissons une construction par l'application successive de déformations. Ces déformations sont soumises à des contraintes plus ou moins fortes. Nous avons donc élaboré une méthode de déformations de surfaces capable de satisfaire des contraintes de passage tout en gardant un fort contrôle sur la forme de chaque zone d'influence.
Deux applications mettant en oeuvre ce travail ont été réalisées en C++ et sont disponibles sous les versions 32-bits de MS Windows(R), Linux et MacOS X.
Pour y parvenir, le travail réalisé dans la thèse se divise en quatre étapes :
* Etude de faisabilité : réalisée en collaboration avec l'Ecole Nationale Supérieure des Arts et Métiers d'Aix-en-Provence, elle s'est focalisée sur la description et la modélisation d'objets de type pièces mécaniques.
* Analyse conceptuelle : Cette étape primordiale dans un projet d'une telle envergure nous a permis de mettre au point l'architecture générale de notre processus déclaratif de surfaces. Dans le cadre de la thèse et en vue d'un premier prototype, nous décidons de focaliser notre étude sur la partie résolution qui se scinde en deux : la détermination des classes de solutions et leur construction sous contraintes.
* Etude et développement de la "détermination des classes de solutions" : Notre approche repose sur le comportement d'une surface face aux déformations qui lui sont apportées lors de sa construction : deux surfaces appartiennent à la même classe si elles ont le même comportement face à la même succession de déformations.
* Etude et développement de la "construction sous contraintes" : Afin d'obtenir une surface solution particulière (ou instance d'une classe de solutions) nous choisissons une construction par l'application successive de déformations. Ces déformations sont soumises à des contraintes plus ou moins fortes. Nous avons donc élaboré une méthode de déformations de surfaces capable de satisfaire des contraintes de passage tout en gardant un fort contrôle sur la forme de chaque zone d'influence.
Deux applications mettant en oeuvre ce travail ont été réalisées en C++ et sont disponibles sous les versions 32-bits de MS Windows(R), Linux et MacOS X.