李建 陈海利 余艳 廖伟生 彭子睿 唐志豪

摘要：现代软件在工业设计的应用十分广泛，自由曲面建模的需求很大，但是传统的CAD等软件建模过程十分困难，尤其是对于无规则的曲面模型。人在现实生活进行雕刻会有很多不可控因素，如材料的浪费、人身安全问题等。文中主要介绍了Freeform系统的核心技术和系统的主要结构，通过详细的人物模型设计过程介绍了Freeform系统在人物模型设计中的应用。

关键词：freeform系统；自由建模；虚拟雕刻；曲面模型

一、虚拟雕刻的系统结构和核心技术

虚拟触觉式freeform系统是一套基于力反馈技术的虚拟造型设计系统。而它所应用的力反馈技术则是一种虚拟的雕刻技术，它利用先进的技术手段将现实环境中的物理设备的机械运动转变成虚拟空间中实时运动，使用户在雕刻过程中通过视觉、听觉和触觉的反馈体验到真实的力度感和方向感。

该系统由触觉设备PHANTOM、软件平台FreeForm Modeling Plus（如图1所示）和SDK开发包构成。

触觉设备PHANTOM是硬件接口，它通过“触控笔”借助精密的电路板提供了精确的坐标输入和准确的力回馈输出，让使用者能够感受到3D模型的硬度、摩擦力等。

软件平台FreeForm Modeling Plus中提供了数字黏土或虚拟油泥、雕刻刀和造型界面。使用户可以通过触控笔控制雕刻刀对数字黏土进行自由造型。

OHAE（OpenHaptics Academic Edition）是FreeForm系统的SDK开发包，用户可以对FreeForm的软件平台进行二次开发，增加新的模型外观、物理变化和力量效果等，以应对不同的应用需求。

功能强大的软件不仅体现在自身功能上，也表现在与其他软硬件系统的兼容性上。……