JP2000268067A - ３次元ｃａｄデータ修正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 許容誤差の大きなサーフェイスモデラーによ
って作成された３次元ＣＡＤデータを、許容誤差の小さ
なソリッドモデラーにて受け取るべく、３元ＣＡＤデー
タを修正する３次元ＣＡＤデータ修正装置において、僅
かな工数で、ソリッドモデラーの許容誤差を満足する様
にデータを修正する。 【解決手段】 本発明に係る３次元ＣＡＤデータ修正装
置２は、サーフェイスモデラーによって設定された複数
枚のトリム面を対象として、これらのトリム面をソリッ
ドモデラーの許容誤差を満足するトリム面に修正するト
リム面修正部４と、修正された複数枚のトリム面を互い
に縫い合わせる縫合処理部11と、上記トリム面修正部４
及び縫合処理部11によるデータ処理で不具合を生じたト
リム面について、境界線及び曲面形状を修正する面デー
タ修正部12とを具えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、サーフェイスモデ
ラーやソリッドモデラーによって構成されるＣＡＤシス
テムにおいて、１つのモデラーによって作成された３次
元ＣＡＤデータを他の１つのモデラーにて受け取る際
に、該３次元ＣＡＤデータに必要な修正を施すための３
次元ＣＡＤデータ修正装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、家電製品等を製造するメーカで
は、製品の外観設計(デザイン)を担当する部門や、製品
の機構設計を担当する部門などにおいて、それぞれの業
務に適したＣＡＤシステムが導入されており、外観設計
部門では、製品の形を表面形状で表わすサーフェイスモ
デラーが広く使用され、一方、機構設計部門では、製品
の形を基本立体の組合せで表現するソリッドモデラーが
広く用いられている(例えば“NIKKEI COMPUTER GRAPHIC
S”、1994年5月号、pp139−146参照)。

【０００３】そして、外観設計部門でサーフェイスモデ
ラーを用いて作成されたサーフェイスモデルの３次元Ｃ
ＡＤデータを、機構設計部門でソリッドモデラーに取り
込んで、ソリッドモデルとして機構設計に利用すること
が行なわれる。この様な場合、サーフェイスモデルをソ
リッドモデラーに取り込む作業が必要となる。

【０００４】具体的には、ソリッドモデラー内で、サー
フェイスモデルを構成している複数の曲面を境界線にて
互いに縫い合わせ、１枚の曲面とした後、該曲面に対し
て厚み付け等の作業を行なって、ソリッド化する。従っ
て、サーフェイスモデラーからソリッドモデラーへのデ
ータ受け渡しにおいては、各曲面についてのデータが漏
れなく渡ること、並びに曲面の境界線での縫い合わせが
可能であることが必要である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、サーフ
ェイスモデラーの許容誤差がソリッドモデラーの許容誤
差よりも大きい場合、次のような不具合が発生する。即
ち、曲面どうしの縫い合わせに必要なトリム処理におい
て、サーフェイスモデラーで設定されたトリム境界線
が、ソリッドモデラーでは、トリムの対象とする曲面か
ら許容誤差を越えて離れることとなって、ソリッドモデ
ラーによるトリムを実行することが出来ない。又、サー
フェイスモデラーでは、互いに連結されていると見なさ
れていた一対の曲面が、ソリッドモデラーでは、曲面間
にギャップを生じる。

【０００６】この様な場合、データ修正が必要となり、
その修正方法として、形状を修正するのではなく、境界
線の許容値を局所的に大きく設定して、位相情報を操作
することにより、曲面どうしを連結してソリッド化する
方法が知られている。ところが、この方法では、ブーリ
アン演算等、ＣＡＤ内部での処理には支障を来たさない
が、ＣＡＤデータ自体の修正は行なわないために、後工
程であるＮＣデータの作成や光造形用３角パッチデータ
の作成などにおいて、問題を生じる可能性がある。

【０００７】ＣＡＤデータ自体を修正するためには、オ
ペレータが基本的なＣＡＤコマンドを組み合わせること
によって、曲面の張り直し、トリムの再設定などを行な
わざるを得ず、これによって膨大な作業工数が発生する
こととなる。

【０００８】そこで、本発明の目的は、僅かな工数で、
ソリッドモデラーの許容誤差を満足する様にＣＡＤデー
タを修正することが出来る３次元ＣＡＤデータ修正装置
を提供することである。

【０００９】

【課題を解決する為の手段】本発明に係る３次元ＣＡＤ
データ修正装置は、許容誤差の大きな第１のモデラー
(例えばサーフェイスモデラー)によって作成された３次
元ＣＡＤデータを、許容誤差の小さな第２のモデラー
(ソリッドモデラー)にて受け取るべく、３元ＣＡＤデー
タを修正するものであって、第１のモデラーによって設
定された複数枚のトリム面を対象として、これらのトリ
ム面を、第２のモデラーの許容誤差を満足するトリム面
に修正するトリム面修正手段と、修正された複数枚のト
リム面を互いに縫い合わせる縫合処理手段と、上記トリ
ム面修正手段及び縫合処理手段によるデータ処理で不具
合を生じたトリム面について、境界線及び曲面形状を修
正する面データ修正手段とを具えている。

【００１０】上記本発明の３次元ＣＡＤデータ修正装置
においては、第１のモデラーによって設定された複数枚
のトリム面が、より小さい許容誤差を満足するトリム面
に修正された後、互いに縫い合わされて、連続する１枚
の曲面が生成される。又、このトリム面修正処理及び縫
合処理で不具合を生じたトリム面については、境界線及
び曲面形状が修正された上で、互いに縫い合わされて、
連続する１枚の曲面が生成される。従って、第２のモデ
ラーでは、その許容誤差を満足する曲面に基づいて、ソ
リッドモデルを作成することが出来る。

【００１１】具体的構成において、トリム面修正手段
は、第１のモデラーから受け渡されたトリム面の境界線
についての境界情報を保持する境界情報保持手段と、保
持された境界情報に基づいて、各トリム面の周囲を所定
のオフセット幅だけ拡大してなるオフセットトリム面を
生成するオフセットトリム面生成手段と、オフセットト
リム面どうしが交叉して形成される複数本の交線を求め
る交線生成手段と、各トリム面について、そのトリム面
が関係する全ての交線から、トリム境界線を求めるトリ
ム境界線生成手段と、求められたトリム境界線を用いて
トリムを実行するトリム面生成手段とを具えている。

【００１２】上記具体的構成によれば、第１のモデラー
から受け取った一対のトリム面が許容誤差を超えて互い
に離れていたとしても、これらのトリム面がそれぞれ周
囲に拡大されて、オフセットトリム面が生成されること
によって、これらのオフセットトリム面が互いに交叉
し、各トリム面を包囲する複数本の交線が求まることに
なる。そこで、各トリム面に関係する複数本の交線をト
リム境界線として、トリムを実行する。ここで、トリム
境界線は第２のモデラーの許容誤差を満足しているの
で、問題なくトリムを実行することが出来る。

【００１３】更に具体的には、オペレータによる対話的
操作に応じて、修正すべき曲面及び境界線を指示するた
めの対話操作手段を具ている。上記のトリム面修正処理
では、全てのトリム面に対する自動修正が可能とは限ら
ないので、この様な場合は、オペレータが対話操作手段
を操作して、修正すべき曲面や境界線を指示することに
よって、データに修正が施され、上記縫合処理手段によ
る縫合が可能となる。

【００１４】

【発明の効果】本発明に係る３次元ＣＡＤデータ修正装
置によれば、許容誤差の大きな３次元モデルを許容誤差
の小さなソリッドモデラーに取り込む作業の工数を大幅
に削減することが出来る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、図面に沿って具体的に説明する。図１は、ＣＡＤシ
ステム(１)に接続された本発明の３次元ＣＡＤデータ修
正装置(２)の機能構成を表わしている。又、図２は、３
次元ＣＡＤデータ修正装置(２)によるデータ修正処理の
大まかな流れを表わしている。

【００１６】３次元ＣＡＤデータ修正装置(２)は、図１
に示す如く、制御部(３)、該制御部(３)に接続されたト
リム面修正部(４)、縫合処理部(11)、面データ修正部(1
2)及び対話操作部(13)から構成されており、トリム面修
正部(４)によって、各トリム面の境界線がソリッドモデ
ラーの許容誤差を満足する様に再計算され(図２のステ
ップＳ１)、トリム面の修正が行なわれる。トリム面修
正部(４)の具体的処理については後述する。

【００１７】その後、縫合処理部(11)によって、再計算
された境界線を用いて一対のトリム面の縫い合わせが行
なわれる(図２のステップＳ２)。ここで、上記トリム面
修正部(４)及び縫合処理部(11)によって縫合出来なかっ
た箇所については、対話操作部(13)を操作して、修正す
べき曲面及び境界線を指示する。この結果、面データ修
正部(12)によって境界線及び曲面形状の修正が行なわ
れ、その後、縫合処理部(11)によって、再度、縫合が行
なわれる(図２のステップＳ３)。これによって、全ての
曲面が縫合された１枚の曲面が生成される。

【００１８】図３は、図１に示すトリム面修正部(４)の
具体的構成によって実行されるトリム面修正処理(境界
線再計算)の流れを表わしている。先ずステップＳ１１
では、中間ファイル読み取り部(５)によって、出力側の
サーフェイスモデラーから、ＩＧＥＳ、ＳＴＥＰなどの
フォーマットで３次元ＣＡＤデータが格納されている中
間ファイルを読み取り、該中間ファイルに記述されれい
る曲面に関する情報と、サーフェイスモデラーの許容誤
差とを抽出する。

【００１９】次にステップＳ１２では、境界情報保持部
(６)によって、前記抽出された曲面情報から、各曲面の
境界線についての境界情報を保持する。境界情報は、ト
リム面については、トリム面の境界線を規定する曲線の
数式及び端点の座標値である。又、トリムされていない
アントリム面については、その曲面の境界線の数式及び
端点の座標値を境界情報として保持する。

【００２０】続いて、ステップＳ１３にて、取り込んだ
曲面がトリム面であるかどうかが判断され、アントリム
面であるときは、ステップＳ１２に戻って、境界情報の
保持を繰り返す。ステップＳ１３にてトリム面であると
判断されたときは、ステップＳ１４へ移行して、オフセ
ットトリム面生成部(７)によって、トリム面の周囲をソ
リッドモデルの許容誤差に応じた幅だけ拡大して、オフ
セットトリム面を生成する。その後、ステップＳ１５に
て全ての曲面を取り込んだかどうかを判断し、ノーのと
きは、ステップＳ１２に戻って、境界情報の保持並びに
オフセットトリム面の生成を繰り返す。

【００２１】続いて、ステップＳ１６では、境界情報保
持部(６)に保持されている元のトリム面の曲線端点を対
象として、ソリッドモデルの許容誤差内で近接する複数
の端点が存在するかどうかを探索し、このような複数の
端点が存在するときは、これらの端点の座標値の平均値
をもって、トリム面の１つの端点の座標値とし、端点情
報を再セットする。例えば、図１１(ａ)に示す様に、ト
リム曲線Ａの端点とトリム曲線Ｂの端点とはａ点にて一
致しているが、トリム曲線Ｃの端点がａ点から離れたｂ
点に位置する場合において、これらの端点ａ、ｂが許容
誤差内で近接しているときは、同図(ｂ)の如くこれらの
端点ａ、ｂの座標値の平均値で端点を置き換える。

【００２２】その後、ステップＳ１７にて、１枚のオフ
セットトリム面を選択して、以下の処理を実行する。ス
テップＳ１８では、交線生成部(８)によって、選択され
たオフセットトリム面と他の曲面(オフセットトリム面
及びアントリム面)との交線を求める。ここで、アント
リム面との交線については、アントリム面の境界線がオ
フセットトリム面上に存在する場合は該境界線を交線と
する。又、１つの境界に複数の交線が存在する場合は、
他の境界との交点の座標値を算出し、境界情報に保持さ
れている交点からの距離が許容誤差内の端点を有する交
線を採用する。例えば図１２に示す様に、１つの境界に
複数の交線Ｂ及びＣが存在する場合、他の境界Ａとの交
点ａ、ｂの座標値を算出し、境界情報に保持されている
交点ｃからの距離が許容誤差内の端点ｂを有する交線Ｃ
を採用する。

【００２３】更に、ステップＳ１９では、１つの境界に
対して境界情報としての条件を満足する複数の交線が存
在するかどうかが判断され、複数の交線が存在する場合
は、ステップＳ２０に移行して、オペレータに選択指示
を発して、対話操作部(13)によるオペレータの選択に委
ねる。

【００２４】その後、ステップＳ２１では、境界情報保
持部(６)に保持されている境界情報と、上記の手続きに
よって求められた交線群の境界情報との間で、整合がと
れるかどうかが判断される。例えば、１つのトリム面の
輪郭を構成している境界線の本数が一致しているかどう
か、これらの境界線が閉じているかどうかなどが判断さ
れる。ここで整合がとれると判断されたときは、ステッ
プＳ２２へ移行し、トリム境界線生成部(９)によって、
交線生成部(８)で得られた交線からトリム境界線を求め
る。即ち、１つのトリム面について、該トリム面を包囲
して閉じた複数本の交線をトリム境界線とする。これに
対し、ステップＳ２２にて整合がとれないと判断された
ときは、ステップＳ２３に移行して、境界情報保持部
(６)に保持されているデータに基づき、対話操作部(13)
の操作によって、トリム境界線を生成する。この際、整
合がとれていない交線をハイライト表示等によって強調
し、オペレータが容易に把握できる様にする。

【００２５】続いて、ステップＳ２４では、トリム面生
成部(10)によって生成され、若しくは対話操作部(13)の
操作によって生成されたトリム境界線に基づき、トリム
を実行する。そして、ステップＳ２５では、全てのオフ
セットトリム面に対して上記の処理が終了したかどうか
が判断され、未だ終了していないときは、ステップＳ１
７に戻って、ステップＳ１７〜ステップＳ２４の処理を
繰り返す。

【００２６】ステップＳ２５にてイエスと判断されたと
きは、図２のステップＳ２へ移行して、境界線の縫合が
行なわれる。縫合においては、隣接する境界線どうしの
間隔を算出し、その間隔がソリッドモデラーの許容誤差
以下のものに対しては縫合を実施するが、間隔が許容誤
差以上の境界線については、未縫合の旨を表示する。
又、ステップＳ３では、未縫合の境界線に対し、縫合が
実施出来るように境界線間の間隔を修正すると共に、そ
れに伴う曲面の修正を行なう。その際、接線連続性及び
曲率連続性を保持する必要があるが、これが出来ない場
合は、オペレータにその旨を通知する。

【００２７】図４〜図１０は、上記手続きによって３次
元ＣＡＤデータが修正される過程を例示したものであ
る。図４は、サーフェイスモデラーによって作成された
元の３次元ＣＡＤデータを表わしており、この中には、
サーフェイスモデラーによるトリム面(ａｂｃｄ)が形成
されている。該トリム面は、サーフェイスモデラーの許
容誤差範囲内で、周囲の曲面と連続性を保っている。と
ころが、この３次元ＣＡＤデータを許容誤差の小さなソ
リッドモデラーに取り込むと、図５に示す如く、元の境
界線とベースとなる曲面の間に許容誤差を越える離間が
生じて、トリム面を構成出来ないため、隣接する面間の
連続性が損なわれることになる。

【００２８】そこで、図６に示す如く元のトリム境界線
を拡大して、オフセットトリム面を生成し(図３のステ
ップＳ１４)、更に図７に示す如く、各境界線につい
て、隣接するオフセットトリム面との交線を求める。そ
して、図８に示す如く全ての境界線についての交線を求
める(図３のステップＳ１８)。続いて、これらの交線に
基づいて、図９に示す如く互いに閉じた複数本のトリム
境界線を求める(図３のステップＳ２２)。その後、これ
らのトリム境界線に基づいてソリッドモデラーによるト
リムを実行する(図３のステップＳ２４)。これによっ
て、図１０に示す如きトリム面が生成されることにな
る。

【００２９】上記本発明の３次元ＣＡＤデータ修正装置
(２)によれば、中間ファイルで提供されたサーフェイス
モデルの３次元ＣＡＤデータに対し、オフセットトリム
面を用いて交線の再計算を行なう方式の採用によって、
比較的少ない計算量でデータの修正を行なうことが可能
となり、これによって高速処理が実現される。又、サー
フェイスモデラーで作成された３次元ＣＡＤデータに
は、ソリッド化することが出来ないデータが含まれてい
る場合があるが、この様な場合においても、オペレータ
の対話操作によって、柔軟な対応が可能である。

【００３０】尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に
限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の
変形が可能である。例えば、本発明は、許容誤差の大き
なソリッドモデラーによって作成された３次元ＣＡＤデ
ータを許容誤差の小さなソリッドモデラーにて受け取る
際の３次元ＣＡＤデータの修正に応用することも可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る３次元ＣＡＤデータ修正装置の構
成を示すブロック図である。

【図２】３次元ＣＡＤデータ修正装置による処理の大ま
かな流れを表わすフローチャートである。

【図３】トリム面修正部の具体的な処理の流れを表わす
フローチャートである。

【図４】サーフェイスモデラー上の３次元ＣＡＤデータ
を表わす図である。

【図５】ソリッドモデラーに取り込まれた３次元ＣＡＤ
データを表わす図である。

【図６】オフセットトリム面を表わす図である。

【図７】オフセットトリム面間の交線を示す図である。

【図８】全ての交線を示す図である。

【図９】交線から求められたトリム境界線を示す図であ
る。

【図１０】トリム境界線を用いたトリムの実行によって
生成されたトリム面を表わす図である。

【図１１】許容誤差内で近接する複数の端点を座標値の
平均値によって１つの端点に置き換える処理を説明する
図である。

【図１２】１つの境界に複数の交線が存在する場合に、
他の境界との交点の座標値に基づいて１つの交線を選択
する処理を説明する図である。

【符号の説明】

(１) ＣＡＤシステム (２) ３次元ＣＡＤデータ修正装置 (３) 制御部 (４) トリム面修正部 (11) 縫合処理部 (12) 面データ修正部 (13) 対話操作部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 許容誤差の大きな第１のモデラーによっ
   て作成された３次元ＣＡＤデータを、許容誤差の小さな
   第２のモデラーにて受け取るべく、３次元ＣＡＤデータ
   を修正する３次元ＣＡＤデータ修正装置において、 第１のモデラーによって設定された複数枚のトリム面を
   対象として、これらのトリム面を、第２のモデラーの許
   容誤差を満足するトリム面に修正するトリム面修正手段
   と、 修正された複数枚のトリム面を互いに縫い合わせる縫合
   処理手段とを具えていることを特徴とする３次元ＣＡＤ
   データ修正装置。
2. 【請求項２】 許容誤差の大きなサーフェイスモデラー
   によって作成された３次元ＣＡＤデータを、許容誤差の
   小さなソリッドモデラーにて受け取るべく、３次元ＣＡ
   Ｄデータを修正する３次元ＣＡＤデータ修正装置におい
   て、 サーフェイスモデラーによって設定された複数枚のトリ
   ム面を対象として、これらのトリム面を、ソリッドモデ
   ラーの許容誤差を満足するトリム面に修正するトリム面
   修正手段と、 修正された複数枚のトリム面を互いに縫い合わせる縫合
   処理手段とを具えていることを特徴とする３次元ＣＡＤ
   データ修正装置。
3. 【請求項３】 更に、上記トリム面修正手段及び縫合処
   理手段によるデータ処理で不具合を生じたトリム面につ
   いて、境界線及び曲面形状を修正する面データ修正手段
   を具えている請求項２に記載の３次元ＣＡＤデータ修正
   装置。
4. 【請求項４】 トリム面修正手段は、 サーフェイスモデラーから受け取ったトリム面の境界線
   についての境界情報を保持する境界情報保持手段と、 保持された境界情報に基づいて、各トリム面の周囲を所
   定のオフセット幅だけ拡大してなるオフセットトリム面
   を生成するオフセットトリム面生成手段と、 オフセットトリム面どうしが交叉して形成される複数本
   の交線を求める交線生成手段と、 各トリム面について、そのトリム面が関係する全ての交
   線から、トリム境界線を求めるトリム境界線生成手段
   と、 求められたトリム境界線を用いてトリムを実行するトリ
   ム面生成手段とを具えている請求項２又は請求項３に記
   載の３次元ＣＡＤデータ修正装置。
5. 【請求項５】 更に、オペレータによる対話的操作に応
   じて、修正すべき曲面及び境界線を指示するための対話
   操作手段を具ている請求項２乃至請求項４の何れかに記
   載の３次元ＣＡＤデータ修正装置。