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zelatan

木虫 (著名写手)


[交流] 请教一个将球面转换成平面的问题

要在一个类似碗内侧一样的球面上贴上纸,纸是要分成16等份的。请问该如何计算?
碗的上下口径分别为120mm 和 150mm,碗所对应的球的直径为260mm(就是说 碗的侧壁是球的一部分)
向各位请教,这样的问题该如何处理?
谢谢先!
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sukiyq

木虫 (小有名气)



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因为球面的高斯曲率为正的常数,因此球面不是可展曲面,是不能用平面的纸很好的贴着的(柱面就可以),除非纸可以恰当的变形
2楼2013-03-02 17:29:01
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zelatan

木虫 (著名写手)


回楼上,可以变形,可以像布条一样变形。
请教教我如何确定所需要的形状。
3楼2013-03-02 18:39:23
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sukiyq

木虫 (小有名气)


★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
zelatan: 金币+10 2013-03-03 19:08:20
我理解的是,这是一个“球台”的侧面积的表示问题。也就是说,在一个直径为260mm的球上,平行地切两刀,切出了一个像碗一样的几何体,咱暂且叫它球台,现在要用16块布条铺满这个球台的侧面积。

这个侧面其实是旋转面,一个半圆,以直径为轴旋转360度就成了球面,半圆的一部分以直径为轴旋转360度,就成了本问题所需的球台侧面。如果16个布条一样,那么每个布条就负责360/16=22.5度的旋转部分,下面就是用几何表达式把这一部分侧面表示出来。

首先把球面参数化为:
x=r*cos(a)*cos(b)
y=r*cos(a)*sin(b)
z=r*sin(a)
如果用地球表面来理解,那么r是球半径,a从-90到90度,是纬度,正号代表北纬,负号代表南纬,b从0到360度,是经度。一片纸负责b在[0,22.5度]之间的部分,所有纸都相同。而要求得角度a的范围,就要计算一下碗对应的纬度是多少,这个很容易算,咱假设碗是倒扣在北半球上的,碗底比碗口离北极更近。
碗底对应的纬度为arcsin(120/260)
碗口对应的纬度为arcsin(150/260)

现在参数范围有了,可以对一个纸片进行参数化了,比如把角度a和b都各分成100份,画图或者开始造曲面...
4楼2013-03-03 11:51:59
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2013-03-04 19:13   回复  
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