JP2000298734A - ３次元モデルの断面生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な操作にて３次元モデルの適切な断面が
得られる３次元モデルの断面生成装置を実現する。 【解決手段】 ツール面生成部３におけるツール面の生
成を、入力部１より入力されたツール面定義データを用
いて、あらかじめ設定されている規則にしたがって行
い、ツール面生成部の生成したツール面と３次元モデル
との交叉演算をモデル断面生成部４で行って当該３次元
モデルのモデル断面を生成し、断面後モデル生成部５に
より、入力部１より入力された残領域選択データの指定
にしたがって、上記ツール面生成部の生成したツール面
によって切断される３次元モデルの部分の一方を選択し
て、そのモデル断面の形状より断面後モデルを生成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、計算機上に表現
された３次元モデルの断面を生成する３次元モデルの断
面生成装置に関するものであり、特に、数値制御装置で
使用するための加工プログラムを、数値制御装置やＣＡ
Ｍ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｍａｎｕｆａｃｔ
ｕｒｉｎｇ）に搭載された加工シミュレーションで検証
する際に、目視し難い部分の加工形状を確認する手段と
して、そのモデルの断面を生成する３次元モデルの断面
生成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】３次元モデルを表示する際に、そのモデ
ルに対して指定された箇所にモデルを切断するための面
（断面）を設け、その断面で切断したモデル断面を生成
し、それを表示したい場合がある。従来、このようなモ
デル断面の生成処理を行うためには、次の２つの方法の
うちのいずれかが用いられていた。

【０００３】図２１はモデル断面の生成処理を行うため
の１つ目の方法を説明するための説明図であり、ある固
定された座標系の１つの軸に、断面の法線方向を一致さ
せる方法を示している。例えば、３次元モデルＡを定義
している座標系（以下、モデル座標系という）の、ｘ
軸、ｙ軸、あるいはｚ軸のいずれかに平行に、断面の法
線Ｈを向け、モデル座標系における１点Ｔを指定するこ
とで断面の位置を確定していた。図２１に示す例ではｘ
軸方向に法線Ｈのベクトルを向けている。このような方
式では、作業者はモデル座標系の３つの軸のうちのいず
れかを選択することにより、断面の方向を決定できる。
なお、このようにモデル座標系のある軸方向に断面の法
線方向を向ける方法は、例えば特開平７−２６２４１２
号公報に述べられている。

【０００４】また、モデル断面の生成処理を行うための
２つ目の方法は、３次元モデルが定義されている座標
系、もしくはワールド座標系で作業者が断面の法線ベク
トルと位置とを数値で直接入力するか、あるいは回転座
標系などの基準座標系を設けて表示し、その座標系での
回転、位置決定を行うことによって、断面を設定する方
法である。例えば、出力装置には３次元モデルとそれを
切断する断面を出力しておき、作業者は入力装置よりそ
の断面を動かして、その断面の法線方向と断面上の１点
を決定する。これにより、作業者が自由に断面を生成す
る方向を決定できるようになる。なお、このような方法
については、例えば特開平１０−３５５２号公報に述べ
られている。

【０００５】これら２つの方法のうちのどちらか一方、
もしくはその両方を用意しておき、用意されている方
法、また２つの方法が用意されている場合には作業者が
選択した方法を用いて断面の設定を行った後、対象とな
る３次元モデルのモデル断面を得る。次に、断面の上面
／下面の領域の一方に存在する３次元モデルの部分を残
し、他方に存在する部分を取り去ることにより、断面に
よって切断された３次元モデルが得られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の３次元モデルの
断面生成装置では、断面の法線方向の決定に、特開平７
−２６２４１２号公報に示された方法を用いた場合、３
次元モデルＡを切断するための断面の法線方向が、モデ
ル座標系の３軸のうちのいずれかに固定されてしまうた
め、これら３軸方向以外の所望する方向の断面が得られ
ないという課題があった。

【０００７】また、断面の法線方向と断面上の１点の決
定に、特開平１０−３５５２号公報に示された方法を用
いた場合には、断面の法線ベクトルと断面上の１点を決
定するために、作業者は煩雑な数値入力を行ったり、断
面をモデルに対して動かす必要があるため、直感的に３
次元モデルを切断するための断面を得ることが難しいと
いう課題があった。

【０００８】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、簡単な操作で３次元モデルの適切
な断面が得られる３次元モデルの断面生成装置を得るこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る３次元モ
デルの断面生成装置は、入力部、ツール面生成部、モデ
ル断面生成部、および断面後モデル生成部を備え、ツー
ル面生成部におけるツール面の生成を、入力部より入力
されたツール面定義データを用いて、あらかじめ設定さ
れている規則にしたがって行い、このツール面生成部の
生成したツール面と３次元モデルとの交叉演算を、モデ
ル断面生成部で行って当該３次元モデルの断面であるモ
デル断面を生成し、断面後モデル生成部により、入力部
より入力された残領域選択データの指定にしたがって、
上記ツール面生成部の生成したツール面によって切断さ
れる３次元モデルの部分の一方を選択し、そのモデル断
面の形状より断面後モデルを生成するようにしたもので
ある。

【００１０】この発明に係る３次元モデルの断面生成装
置は、座標系の軸に合わせて定義できる３次元モデルの
包含ボックスを生成し、当該包含ボックスの中心点をそ
の中心点とし、各軸方向の辺の最大長さを１辺の長さと
する正方形をツール面とするようにしたものである。

【００１１】この発明に係る３次元モデルの断面生成装
置は、視線方向に基づいてツール面の法線方向を決定
し、さらにツール面を入力部より指定された分だけ法線
方向に平行移動させることによって、ツール面の位置の
決定を行うようにしたものである。

【００１２】この発明に係る３次元モデルの断面生成装
置は、入力部よりツール面回転開始の指令を受けると、
入力部により指定された軸の周りにツール面を回転さ
せ、ツール面回転停止の指令を受けるとツール面の回転
を停止させて、その時の位置および姿勢より当該ツール
面の法線方向と位置の決定を行うようにしたものであ
る。

【００１３】この発明に係る３次元モデルの断面生成装
置は、法線方向に平行移動させることによってその位置
を決定したツール面、もしくは指定された軸の周りを回
転させることによってその法線方向と位置を決定したツ
ール面のいずれかを用いて、ツール面生成部が３次元モ
デルのモデル断面を生成し、モデル断面を得た後の３次
元モデルに対して、さらに上記ツール面のいずれかを用
いた切断処理を行うようにしたものである。

【００１４】この発明に係る３次元モデルの断面生成装
置は、座標系の軸に合わせて定義できる３次元モデルの
包含ボックスを生成し、当該包含ボックスの中心点をそ
の中心点とし、包含ボックスの対角線長さのうちの最大
の長さを１辺の長さとする正方形をツール面とするよう
にしたものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１における
３次元モデルの断面生成装置の構成を示すブロック図で
ある。図において、１は３次元モデルのデータ、この３
次元モデルを、どの位置で、どの方向から、どの方向を
上にして見るかという視線方向を示す視線データ、３次
元モデルを切断する面であるツール面を定義するための
ツール面定義データ、このツール面によって切断された
３次元モデルの部分のうちのツール面に対して上面／下
面のどちら側の領域に存在する部分を残すかを示す残領
域選択データなどが入力される入力部であり、マウス等
のポインティングデバイスやキーボード等によって形成
されている。２はこの入力部１より入力された各種デー
タを、計算機内の後述する記憶部に格納するデータ設定
部である。

【００１６】３は入力部１より入力された視線データと
ツール面定義データを用いて、３次元モデルを切断する
ツール面をあらかじめ設定されている規則にしたがって
生成するツール面生成部である。４はこのツール面生成
部３によって生成されたツール面と、入力部１より入力
された３次元モデルとの交叉演算による切断処理を行
い、その３次元モデルの断面であるモデル断面を生成す
るモデル断面生成部である。５はツール面生成部３の生
成したツール面によって切断される３次元モデルの部分
のうち、当該ツール面に対して、入力部１より入力され
た残領域選択データで指定された領域に存在する部分
を、３次元モデルの残す側の形状、すなわち断面後モデ
ルとして生成する断面後モデル生成部である。なお、上
記データ設定部２、およびツール面生成部３、モデル断
面生成部４、断面後モデル生成部５は計算機内のＣＰＵ
やメモリ等によって実現されている。

【００１７】６は入力部１より入力されたデータ、ツー
ル面生成部３の生成したツール面、モデル断面生成部４
の生成したモデル断面、断面後モデル生成部５の生成し
た断面後モデルなどのデータが格納される記憶部であ
る。なお、この記憶部６内において、６１は入力部１よ
り入力された３次元モデルのデータが格納されるモデル
データメモリ、６２は入力部１より入力された視線デー
タが格納される視線データメモリ、６３は入力部１より
入力されたツール面定義データが格納されるツール面定
義データメモリであり、６４はツール面生成部３が生成
したツール面のデータが格納されるツール面データメモ
リ、６５はモデル断面生成部４が生成したモデル断面の
データが格納されるモデル断面データメモリ、６６は断
面後モデル生成部５が生成した断面後モデルのデータが
格納される断面後モデルデータメモリである。なお、こ
の記憶部６はＲＡＭ等の計算機内のメモリ、長期記憶用
のハードディスクや光ディスク等によって構成されてい
る。

【００１８】７は記憶部６内のモデルデータメモリ６
１、視線データメモリ６２、ツール面定義データメモリ
６３、ツール面データメモリ６４、モデル断面データメ
モリ６５、断面後モデルデータメモリ６６に格納され
た、処理前、処理中、処理結果のデータを表示、出力す
るための出力部であり、ディスプレイモニタやプリンタ
等の出力装置を備えている。なお、この出力部７は出力
したい２次元もしくは３次元の対象物をシェーディング
したもの、３次元の対象物のワイヤーフレーム、および
それらを適宜組み合せたものなどを出力することができ
るようになっている。ここで、この出力部７より出力し
たい２次元もしくは３次元の対象物には、３次元モデ
ル、ツール面、モデル断面、断面後モデルのいずれか、
もしくはそれらの組み合せが含まれる。この出力したい
２次元もしくは３次元の対象物を、以後、出力対象オブ
ジェクトと呼ぶ。また、モデル断面と断面後モデルとを
グループ化してまとめたものを、以後、断面モデルと呼
ぶ。

【００１９】次に動作について説明する。まず、３次元
モデルのデータと視線データが入力部１のマウスやキー
ボードなどによって入力される。これら入力部１より入
力されたデータはデータ設定部２によって、３次元モデ
ルのデータはモデルデータメモリ６１に、視線データは
視線データメモリ６２にそれぞれ格納される。次に、ツ
ール面の法線ベクトルと断面上の１点からなるツール面
を定義するためのデータ、およびツール面の上面／下面
のどちらの部分を残すかという残領域選択データを入力
部１のマウスやキーボードなどによって入力する。これ
らツール面を定義するためのデータと残領域選択データ
もデータ設定部２によって、ともにツール面定義データ
メモリ６３に格納される。

【００２０】ツール面生成部３はこのツール面定義デー
タメモリ６３に格納されたツール面定義データから、あ
らかじめ設定された規則にしたがってその大きさを決め
たツール面を生成し、それをツール面データメモリ６４
に格納する。モデル断面生成部４はこのツール面データ
メモリ６４に設定されたツール面のデータと、モデルデ
ータメモリ６１に設定された３次元モデルのデータを読
み出し、それらの交叉演算を行ってモデル断面を生成
し、それをモデル断面データメモリ６５に格納する。断
面後モデル生成部５はモデルデータメモリ６１に設定さ
れた３次元モデルのデータ、ツール面データメモリ６４
に設定されたツール面のデータ、およびツール面定義デ
ータメモリ６３に設定された残領域選択データを用い
て、３次元モデルの残す側の形状のデータ（断面後モデ
ルデータ）を生成し、それを断面後モデルデータメモリ
６６に格納する。出力部７はこの記憶部６の各メモリ６
１〜６６に設定されたデータを取り出して、必要に応じ
てディスプレイモニタやプリンタ等の出力装置に出力す
る。

【００２１】以下、図２にしたがってさらに具体的に説
明する。ここで、この図２はこの発明の実施の形態１に
おける３次元モデルの断面生成装置の基本動作の流れを
示すフローチャートである。まず、ステップＳＴ１にお
いて、入力部１より３次元モデルのデータが入力され、
この入力部１より入力された３次元モデルのデータがデ
ータ設定部２によってモデルデータメモリ６１に格納さ
れる。次にステップＳＴ２において、出力部７はあらか
じめ視線データメモリ６２に設定されている初期の視線
データ、すなわち、初期の視点位置と、この初期の視点
位置から注視する座標系の原点に向かう視線ベクトル
と、出力部７の出力装置が例えばディスプレイモニタで
あれば、画面等の出力装置の上方向が注視する座標系で
どの方向を無くかを表すアップベクトルとを用いて、モ
デルデータメモリ６１に格納されている３次元モデルの
データを出力装置に出力する。

【００２２】次に、ステップＳＴ３において、動作モー
ドが断面生成モードであるか否かを判定する。ここで、
作業者が入力部１より断面生成モードを選択した場合、
処理はステップＳＴ４に分岐する。このステップＳＴ４
において、入力部１よりツール面を定義するために必要
なツール面定義データが入力されると、データ設定部２
によって当該ツール面定義データがツール面定義データ
メモリ６３に格納される。

【００２３】次に、ステップＳＴ５において、ツール面
生成部３がそのツール面定義データメモリ６３に設定さ
れたツール面定義データを読み出し、それを用いてある
大きさと外形を持ったツール面を生成する。このツール
面の大きさと外形は、例えば次のようにして決定する。
すなわち、図３に示すように、３次元モデルＡが定義さ
れている座標系Σｍの各軸にあわせて定義できる３次元
モデルＡの包含ボックスＢをつくり、その包含ボックス
Ｂの中心点Ｐｃを中心点とし、包含ボックスＢの各軸方
向の最大の長さＬ１を１辺の長さとする正方形を生成す
る。このようにして作成された正方形を、当該３次元モ
デルＡを切断するためのツール面とする。

【００２４】ここで、このツール面の大きさと外形の決
定は、上記説明のもののみに限られるものではなく、例
えば次に示す別手段を用いて決定するようにしてもよ
い。すなわち、図４に示すように、３次元モデルＡが定
義されている座標系Σｍの各軸にあわせて定義できる３
次元モデルＡの包含ボックスＢをつくり、その包含ボッ
クスＢの中心点Ｐｃを中心点とし、包含ボックスＢの全
ての対角線のうちの最大の長さＬ２を１辺の長さとする
正方形を生成する。このようにして作成された正方形
を、当該３次元モデルＡを切断するためのツール面とす
る。

【００２５】なお、ここで座標系Σｍの各軸にあわせて
定義できる３次元モデルの包含ボックスとは、図３ある
いは図４に示すように、当該座標系Σｍのｘ軸と包含ボ
ックスＢの辺Ｅ１とが平行となり、ｙ軸と辺Ｅ２とが平
行となり、ｚ軸と辺Ｅ３とが平行となる直方体である。
このようにして生成されたツール面はツール面データメ
モリ６４に格納される。

【００２６】次にステップＳＴ６において、出力部７は
このツール面データメモリ６４に格納されたツール面の
データを出力装置に出力する。なお、このツール面の出
力に際しては、例えば当該ツール面と、モデルデータメ
モリ６１に格納された３次元モデルとの組み合せといっ
た、出力対象オブジェクトの形で出力するようにしても
よい。

【００２７】次に、ステップＳＴ７において、モデル断
面生成部４がこのツール面データメモリ６４に格納され
たツール面のデータと、モデルデータメモリ６１に格納
された３次元モデルのデータを読み出してそれらの交叉
演算による切断処理を行うことにより、図５もしくは図
６に破線で示すように、ツール面Ｍ上に３次元モデルＡ
の輪郭を形成し、３次元モデルＡの内部に存在する部分
を切り出すことによってモデル断面を生成して、それを
モデル断面データメモリ６５に格納する。なお、上記図
５は図３に基づいてツール面Ｍを生成した場合につい
て、図６は図４に基づいてルール面Ｍを生成した場合に
ついてそれぞれ示したものである。

【００２８】次にステップＳＴ８において、出力部７は
このモデル断面データメモリ６５に格納されたモデル断
面のデータを出力装置に出力する。なお、このモデル断
面の出力に際しては、例えば当該モデル断面とモデルデ
ータメモリ６１に格納された３次元モデルとの組み合せ
や、モデル断面とツール面データメモリ６４に格納され
たツール面との組み合せといった、出力対象オブジェク
トの形で出力するようにしてもよい。

【００２９】次に、ステップＳＴ９において、断面後モ
デル生成部５がツール面データメモリ６４に格納された
ツール面のデータ、モデルデータメモリ６１に格納され
た３次元モデルのデータ、およびツール面定義データメ
モリ６３に格納された残領域選択データを読み出し、そ
れらを用いて３次元モデルの残す側の形状を生成し、そ
れを断面後モデルデータメモリ６６に格納する。ここ
で、例えば３次元モデルＡがツール面Ｍによって、図７
のように２つに切断される場合について考えてみると、
残領域選択データがツール面Ｍの下面に存在する部分を
残すように設定されていたならば、断面後モデルＤＭは
図８に示すものとなる。断面後モデル生成部５はモデル
断面データメモリ６５に格納されているモデル断面と上
記断面後モデルＤＭのデータとを結合し、新たに断面後
モデルデータとして断面後モデルデータメモリ６６に格
納する。

【００３０】次にステップＳＴ１０において、出力部７
は断面後モデルデータメモリ６６に格納された断面後モ
デルを出力装置に出力する。なお、この断面後モデルの
データの出力に際しては、例えばこの断面後モデルとモ
デルデータメモリ６１に格納されている３次元モデルと
の組み合せや、断面後モデルとツール面データメモリ６
４に格納されたツール面との組み合せや、断面後モデル
とモデル断面データメモリ６５に格納されたモデル断面
との組み合せといった出力対象オブジェクトを出力する
ようにしてもよい。

【００３１】以上、ステップＳＴ４からステップＳＴ１
０までの処理によって断面生成モード処理の動作が終了
し、処理はステップＳＴ３に戻る。なお、この状態で、
記憶部６には、３次元モデルのデータがモデルデータメ
モリ６１に、ツール面のデータがツール面データメモリ
６４に、モデル断面のデータがモデル断面データメモリ
６５に、断面後モデルのデータが断面後モデルデータメ
モリ６６にそれぞれ格納されている。

【００３２】その後、ステップＳＴ３において作業者が
入力部１より視線情報変更のためのモードを選択した場
合には、動作モードが断面生成モードではないので、処
理はステップＳＴ３からステップＳＴ１１に分岐する。
このステップＳＴ１１において、例えば、入力部１より
視線ベクトルの方向を変更する等の視線情報の変更に必
要なデータが入力されると、出力部７は上記断面生成モ
ードで生成した３次元モデルの断面を、その指定された
方向から見て出力する。新たに指定された視線方向から
見た３次元モデルの断面の出力が終わると、処理は再度
ステップＳＴ３に戻される。

【００３３】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、中心点が包含ボックスＢの中心点Ｐｃにあり、１辺
の長さが包含ボックスＢの各軸方向の最大長さとなる正
方形をツール面Ｍとして、このツール面Ｍと３次元モデ
ルＡとの交叉演算を行って当該３次元モデルのモデル断
面を生成し、ツール面Ｍで切断される３次元モデルＡの
部分の一方を、残領域選択データの指定にしたがって選
択して、上記モデル断面の形状より断面後モデルＤＭを
生成しているので、様々な方向、位置に断面を設定する
ことができ、さらに、３次元モデル、ツール面、モデル
断面、断面後モデルなどを適宜組み合せて出力すること
が可能となるため、３次元モデルの任意の断面の確認を
容易にすることができるという効果が得られる。

【００３４】実施の形態２．なお、上記実施の形態１に
おいては、包含ボックスの中心点を中心点とし、１辺の
長さが包含ボックスの各軸方向の最大長さとなる正方形
をツール面としたもの、あるいは、１辺の長さが包含ボ
ックスの対角線長さのうちの最大値とし、中心点を上記
包含ボックスの中心点とする正方形を生成して、その正
方形をツール面としたものについて説明したが、上記正
方形を初期状態のツール面とし、それを視線ベクトル方
向に平行移動させてツール面の位置を決定するようにし
てもよい。この発明の実施の形態２はそのような３次元
モデルの断面生成装置に関するものであり、その構成は
図１のブロック図に示した実施の形態１の場合と同様で
あり、その処理は、図２のフローチャートにおけるステ
ップＳＴ４，ＳＴ５，ＳＴ６において処理される。

【００３５】ここで、図９はこの実施の形態２における
ツール面生成の初期状態を示す説明図であり、図１０は
視線方向を使用したツール面の法線ベクトルの決定方法
を示す説明図、図１１はツール面による３次元モデルの
切断を示す説明図、図１２は視線方向へのツール面の移
動によるツール面の位置決定を示す説明図である。な
お、これら図９〜図１２においては説明の便宜上、３次
元モデルが定義されている座標系Σｍのｙ軸が、紙面奥
に向かう方向に見たところを示している。ただし、出力
装置にこの方向から見た出力対象オブジェクトが出力さ
れるということではない。

【００３６】初期状態においては、図９に示すように、
３次元モデルＡがモデルデータメモリ６１に格納されて
おり、このモデルデータメモリ６１に格納された３次元
モデルＡが定義されている座標系Σｍを注視する座標系
とし、当該座標系Σｍの原点を初期視点位置Ｐｅ０より
視線ベクトルＶｅ０の方向に、初期アップベクトルＶｕ
０を上方向として見ているものとする。

【００３７】次に、視線方向を使用してツール面の法線
ベクトルを決定し、ツール面をその視線ベクトルに平行
に移動させてツール面の位置を決定する手順について説
明する。まず作業者は図１０に示すように、現在の視線
方向とは異なった方向から３次元モデルＡを見るよう
に、入力部１より視線ベクトルＶｅを指定する。視線ベ
クトルＶｅを入力部１より指定するには、例えば入力部
１を構成しているマウスの移動量を回転角度に変換する
ことにより、視線ベクトルＶｅを逐次回転させるなどに
よって指定する。入力部１より視線ベクトルＶｅの指定
が行われると、データ設定部２はその指定された視線ベ
クトルＶｅを視線データメモリ６２に格納する。なお、
作業者が視線方向の変更を行わなかった場合には、デー
タ設定部２は現在設定されている初期視線ベクトルＶｅ
０を、新たな視線ベクトルＶｅとして視線データメモリ
６２に格納する。

【００３８】次にツール面生成部３が、この視線データ
メモリ６２に格納された視線ベクトルＶｅを使用して、
ツール面Ｍの法線ベクトルＶｎを作成する。ここで、例
えば３次元モデルＡがツール面Ｍによって、図１１に示
すように２つに切断される場合を考えてみると、残領域
選択データの設定がツール面Ｍの下側の領域に存在する
部分を残すようになっている場合には、図１０に示すよ
うに、その方向を視線ベクトルＶｅと逆転したベクトル
をツール面Ｍの法線ベクトルＶｎとする。

【００３９】出力部１は３次元モデルＡを見る方向、す
なわち視線ベクトルＶｅが変化するたびに、その視線方
向から見た出力対象オブジェクトを、出力装置の２次元
平面に投影して出力する。ここで、出力対象に含まれる
ツール面Ｍを出力するには、ある大きさを持ったツール
面Ｍを生成しなければならない。このツール面Ｍの大き
さと外形は、実施の形態１において図３を用いて説明し
たように、ワールド座標系の各軸にあわせて定義できる
３次元モデルの包含ボックスＢをつくり、当該包含ボッ
クスＢの中心点Ｐｃをその中心点とし、包含ボックスＢ
の各軸方向の辺の最大長さを１辺の長さとする正方形と
する。このようにして生成されたツール面Ｍは、ツール
面データメモリ６４に格納され、出力部１はこのツール
面データメモリ６４より読み出したツール面を出力す
る。

【００４０】作業者によって視線ベクトルＶｅの決定が
完了したことが入力部１より通知されると、次に図１２
に示すようにして、当該ツール面Ｍの位置決定の作業が
開始される。ツール面Ｍの位置の決定に際しては、まず
ツール面Ｍ上に１つの点Ｋを選択する作業を行う。視線
ベクトルＶｅの決定が完了した直後の状態においては、
ツール面Ｍはその中心点が３次元モデルの包含ボックス
Ｂの中心点Ｐｃに一致した初期状態となっている。この
状態で、まず視線ベクトルＶｅと同方向のベクトルをも
つ無限直線ｌを生成する。なお、点Ｋはこの視線ベクト
ルＶｅと同方向のベクトルをもつ無限直線ｌとツール面
Ｍとの交点になる。

【００４１】次にこの点Ｋを入力部１より指定された分
だけ、視線ベクトルＶｅと同方向の方向ベクトルを持つ
無限直線ｌ上で移動させる。この点Ｋの移動は、例えば
入力部１のキーボードの押下操作によって行う。すなわ
ち、点Ｋを視線ベクトルＶｅの方向、つまり出力装置の
奥行き側に移動させるためには、キーボードの１回の押
下による移動量を正の実数Δｘとして、キーボードをｎ
回押下する。これにより、点Ｋは図１２に示すように、
点Ｋｉから点ＫｊまでΔｘｎだけ無限直線ｌ上を移動す
る。一方、点Ｋを視線ベクトルＶｅとは逆向きに移動さ
せるには、キーボードの１回の押下による移動量を負の
実数Δｙとして、キーボードをｎ回押下すればよい。

【００４２】このように点Ｋが移動されるたびに、ツー
ル面Ｍは法線ベクトルＶｎを保ったまま、常に点Ｋ（Ｋ
ｉ，Ｋｊ）を乗せるように、ツール面Ｍｉからツール面
Ｍｊへと移動する。したがって、このツール面Ｍｉ，Ｍ
ｊで切断された３次元モデルＡのモデル断面Ｄも、図１
２に示すように、ＤｉからＤｊに移動する。

【００４３】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、モデル断面Ｄの法線方向Ｖｎを視線方向を用いて設
定することができるので、切断面が現在３次元モデルＡ
を見ている方向に一致し、モデル断面Ｄの方向設定を容
易に行うことができ、また、ツール面Ｍ上の点Ｋは視線
方向に移動するので、モデル断面Ｄが視線方向に対して
垂直に移動するため、３次元モデルＡの切断面が現在３
次元モデルＡを見ている方向に一致したまま、モデル断
面Ｄの位置設定を容易に行うことができるなどの効果が
得られる。

【００４４】実施の形態３．また、上記実施の形態２に
おいては、ツール面を視線ベクトル方向に平行移動させ
てツール面の位置を決定するようにしたものについて説
明したが、ツール面回転開始の指令時にツール面を指定
された軸の周りに回転させ、ツール面回転停止の指令時
にツール面の回転を停止させて、その時の位置と姿勢よ
りツール面の法線方向と位置を決定するようにしてもよ
い。この発明の実施の形態３はそのような３次元モデル
の断面生成装置に関するものであり、その構成は図１の
ブロック図に示した実施の形態１の場合と同様であり、
その処理は、図２のフローチャートにおけるステップＳ
Ｔ４，ＳＴ５，ＳＴ６において処理される。

【００４５】図１３はこの実施の形態３における３次元
モデルを示す説明図、図１４はそのツール面の決定方法
を示す説明図、図１５はツール面を示す説明図であり、
図１６はこの実施の形態３における断面モデルを示す説
明図、図１７はその断面モデルの出力状態を示す説明図
である。

【００４６】ここで、図１３に示すような円筒が３次元
モデルとして、あらかじめモデルデータメモリ６１に格
納されているものとする。ツール面の法線方向と位置の
決定に際して、まず回転軸の決定が行われる。この回転
軸の決定は、図１４に示すように、例えば入力部１から
３次元空間上の１点Ｐを指定し、さらに当該点Ｐとは異
なるもう１点Ｑを指定する。データ設定部２はこの入力
部１によって指定された点Ｐおよび点Ｑをツール面定義
データメモリ６３に格納する。ツール面生成部３はこの
ツール面定義データメモリ６３より点Ｐと点Ｑのデータ
を取り出し、この点Ｐと点Ｑとを通る直線Ｊを回転軸と
して生成する。

【００４７】次に、図１４に示すように、上記点Ｐから
点Ｑへ向かうベクトルＶ１と、このベクトルＶ１に垂直
なベクトルＶ２を生成し、これらベクトルＶ１とベクト
ルＶ２の外積を求めてそれをベクトルＶ３とする。次
に、このベクトルＶ３をツール面の法線ベクトルとして
ツール面定義データメモリ６３に格納する。また、その
とき、上記点Ｐもしくは点Ｑをこのツール面上の１点と
してツール面定義データメモリ６３に格納する。

【００４８】次に、ツール面生成部３はワールド座標系
の軸にあわせて定義できる３次元モデルの包含ボックス
を作成し、その包含ボックスの各軸方向の最大長さを１
辺の長さとするツール面Ｍを、図１５に示すように生成
する。このようにして生成されたツール面Ｍは、ツール
面生成部３よりツール面データメモリ６４に格納され
る。なお、このツール面Ｍを生成する際には、ツール面
Ｍの法線ベクトル（ベクトルＶ３）、ツール面Ｍ上の１
点（点Ｐもしくは点Ｑ）をツール面定義データメモリ６
３より取り出して、それを使用する。

【００４９】出力部７はこのツール面データメモリ６４
からツール面Ｍのデータを取り出して、それを出力装置
に出力する。その際、出力部７は出力対象オブジェクト
を出力するようにしてもよい。

【００５０】その後、入力部１からツール面回転開始の
指令が行われると、図１５に示すように、ツール面生成
部３は直線Ｊを回転軸としてツール面Ｍを回転させる。
そのとき、出力部７はツール面Ｍが回転するたびにその
出力を更新する。ツール面Ｍの回転をあらかじめ設定さ
れた所望の角度Δθで止めたい場合、ツール面Ｍが回転
を続けている最中にその回転角度がΔθになった時、入
力部１よりツール面回転停止の指令を行う。これによ
り、ツール面Ｍはツール面Ｍｒとなってその回転を停止
し、ツール面生成部３はそのときの姿勢で、当該ツール
面Ｍｒの法線ベクトルＶｎｒを決定する。この法線ベク
トルＶｎｒは新たな法線ベクトルとしてツール面定義デ
ータメモリ６３に格納される。

【００５１】以上の手順によって決定されたツール面の
法線ベクトルとツール面上の１点とを用いてツール面を
生成する。例えば、法線ベクトルＶｎと１点Ｐ（もしく
は点Ｑ）を用いることとすれば、図１５に示すツール面
Ｍが生成される。次に、モデル断面生成部４においてこ
のツール面Ｍを用いてモデル断面を生成し、その生成さ
れたモデル断面に基づいて断面後モデル生成部５により
断面後モデルを生成する。ここで、例えばツール面Ｍの
下領域に存在する部分を残すような設定がなされている
ならば、図１６に示すように、ツール面Ｍによる切断面
とそれより下側の領域の３次元モデルとによる断面モデ
ルが得られる。出力部７からは図１７に示すように、図
１６に示した視点位置Ｐｅより視線方向に断面後モデル
を見たものが出力装置に出力される。

【００５２】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、設定された直線Ｊを回転軸として断面が逐次回転さ
れるので、３次元モデルに対して、指定した回転軸周り
の断面の法線を容易に設定することが可能になるという
効果が得られる。

【００５３】実施の形態４．また、上記各実施の形態に
おいては、ツール面による３次元モデルの切断処理を１
回だけ行うものについて説明したが、１回の切断処理で
モデル断面を得た後の３次元モデルに対して、さらに他
のツール面で切断処理を繰り返すことにより、断面後モ
デルを生成するようにしてもよい。この発明の実施の形
態４はそのような３次元モデルの断面生成装置に関する
ものであり、その構成は図１のブロック図に示した実施
の形態１の場合と同様である。なお、この実施の形態４
においては、入力部１とツール面生成部３の動作につい
て、実施の形態２の手順にしたがって第１のツール面の
法線方向を決定し、さらにその位置を決定して、３次元
モデルのモデル断面と断面後モデルを得た後、実施の形
態３の手順にしたがって生成した第２のツール面を用い
てそのモデル断面と断面後モデルを得る場合を例に説明
する。

【００５４】図１８はこの実施の形態４における３次元
モデルを示す説明図であり、図１９はその第１のツール
面による切断処理で得られたモデル断面、断面後モデル
を示す説明図、図２０は第２のツール面による切断処理
で得られたモデル断面、断面後モデルを示す説明図であ
る。

【００５５】この場合も、図１８に示すような円筒が３
次元モデルとして、あらかじめモデルデータメモリ６１
に格納されているものとする。ここではまず、図１９に
示すように、第１のツール面Ｍ１の位置を決定する。こ
の第１のツール面Ｍ１の位置の決定は、実施の形態２に
おいて説明したように、まず第１のツール面Ｍ１の法線
ベクトルを決定し、その法線ベクトル方向に第１のツー
ル面Ｍ１を平行移動させることによって、当該第１のツ
ール面Ｍ１の位置を決定する。なお、この図１９におい
ては、第１のツール面Ｍ１の法線ベクトルは紙面と垂直
で手前に向いているものとする。このようにして決定さ
れたツール面定義データを用いて第１のツール面Ｍ１を
生成する。

【００５６】次に、生成された当該第１のツール面Ｍ１
と３次元モデルとの交叉演算による切断処理を行ってそ
のモデル断面Ｄ１を得る。ここで、例えば第１のツール
面Ｍ１の下領域に存在する部分を残すような設定がなさ
れているならば、図１９に示すように、第１のツール面
Ｍ１によるモデル断面Ｄ１と、それより下側の領域の３
次元モデルとによる第１の断面後モデルＤＭ１を生成す
る。出力部７はそれに基づく出力対象オブジェクトを出
力装置に出力する。

【００５７】次に、実施の形態３の手順で生成した第２
のツール面Ｍ２を用いて、第１の断面後モデルＤＭ１の
切断処理を行う。まず、実施の形態３で説明したよう
に、ツール面回転開始の指令時に第２のツール面Ｍ２を
指定された軸の周りに回転させ、ツール面回転停止の指
令時にその回転を停止させて、その時の位置と姿勢より
第２のツール面Ｍ２の法線方向と位置とを決定して、第
２のツール面Ｍ２を生成する。

【００５８】次に、このようにして生成された第２のツ
ール面Ｍ２と第１の断面後モデルＤＭ１との交叉演算に
よる切断処理を行ってそのモデル断面Ｄ２を得る。ここ
で、例えば第２のツール面Ｍ２の下領域に存在する部分
を残すような設定がなされているならば、図２０に示す
ように、第２のツール面Ｍ２によるモデル断面Ｄ２と、
それより下側の領域の第１の断面後モデルＤＭ１とによ
る第２の断面後モデルＤＭ２を生成する。出力部７はそ
れに基づく出力対象オブジェクトを出力装置に出力す
る。

【００５９】このように、この実施の形態４によれば、
断面処理を行った後の３次元モデルに対して、さらに断
面処理を行うことができるので、３次元モデルの様々な
断面を見ることが可能になるという効果が得られる。

【００６０】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ツー
ル面定義データを用い、あらかじめ設定されている規則
にしたがってツール面を生成し、このツール面と３次元
モデルとの交叉演算によって当該３次元モデルのモデル
断面を生成し、ツール面によって切断される３次元モデ
ルの部分の一方を残領域選択データの指定にしたがって
選択して、モデル断面の形状より断面後モデルを生成す
るように構成したので、３次元モデルの任意の断面を容
易に見ることが可能となり、３次元モデルの形状の確認
作業を容易にし、効率化することができる３次元モデル
の断面生成装置が得られる効果がある。

【００６１】この発明によれば、３次元モデルの包含ボ
ックスの中心点を中心点、各軸方向の辺の最大長さを１
辺の長さとする正方形を生成して、それをツール面とす
るように、あるいは、３次元モデルの包含ボックスの中
心点を中心点、包含ボックスの対角線長さのうちの最大
長さを１辺の長さとする正方形を生成して、それをツー
ル面とするように構成したので、様々な方向、および位
置に断面を設定することが可能となって、３次元モデル
の任意の断面を容易に確認することができるという効果
がある。

【００６２】この発明によれば、視線方向に基づいて決
定したツール面の法線方向にしたがって、指定された分
だけツール面を平行移動させてその位置を決定するよう
に構成したので、現在３次元モデルを見ている方向に一
致して、モデル断面の方向設定を行うことが容易にな
り、また、視線方向に対してモデル断面が垂直に移動す
るので、現在３次元モデルを見ている方向に一致させた
まま、その３次元モデルのモデル断面の位置設定を行う
ことが容易になるなどの効果がある。

【００６３】この発明によれば、ツール面回転開始の指
令時に指定された軸の周りにツール面を回転させ、ツー
ル面回転停止の指令時にその回転を停止させて、その時
の位置および姿勢より当該ツール面の法線方向と位置を
決定するように構成したので、３次元モデルの指定され
た回転軸の周りの断面の法線を、容易に設定することが
可能になるという効果がある。

【００６４】この発明によれば、法線方向に平行移動さ
せて位置決定をしたツール面、もしくは回転軸の周りを
回転させてその法線方向と位置を決定したツール面のい
ずれかを用いて３次元モデルの切断処理を行い、得られ
た断面後モデルに対して、さらに上記ツール面のいずれ
かを用いた切断処理を行うように構成したので、３次元
モデルに対して断面処理を複数回行うことができるよう
になり、３次元モデルの様々な断面を見ることが可能に
なるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１における３次元モデ
ルの断面生成装置の構成を示すブロック図である。

【図２】 実施の形態１における処理の手順を示すフロ
ーチャートである。

【図３】 実施の形態１における包含ボックスの一例を
示す説明図である。

【図４】 実施の形態１における包含ボックスの他の例
を示す説明図である。

【図５】 実施の形態１における３次元モデルのモデル
断面の一例を示す説明図である。

【図６】 実施の形態１における３次元モデルのモデル
断面の他の例を示す説明図である。

【図７】 実施の形態１におけるツール面による３次元
モデルの切断を示す説明図である。

【図８】 実施の形態１における３次元モデルの断面後
モデルを示す説明図である。

【図９】 この発明の実施の形態２におけるツール面生
成の初期状態を示す説明図である。

【図１０】 実施の形態２におけるツール面の法線ベク
トルの決定を示す説明図である。

【図１１】 実施の形態２におけるツール面による３次
元モデルの切断を示す説明図である。

【図１２】 実施の形態２におけるツール面の位置決定
を示す説明図である。

【図１３】 この発明の実施の形態３における３次元モ
デルを示す説明図である。

【図１４】 実施の形態３におけるツール面の決定を示
す説明図である。

【図１５】 実施の形態３におけるツール面を示す説明
図である。

【図１６】 実施の形態３における断面モデルを示す説
明図である。

【図１７】 実施の形態３における断面モデルの出力状
態を示す説明図である。

【図１８】 この発明の実施の形態４における３次元モ
デルを示す説明図である。

【図１９】 実施の形態４における第１のツール面によ
るモデル断面および断面後モデルを示す説明図である。

【図２０】 実施の形態４における第２のツール面によ
るモデル断面および断面後モデルを示す説明図である。

【図２１】 従来の３次元モデルの断面生成装置による
断面の決定を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 入力部、３ ツール面生成部、４ モデル断面生成
部、５ 断面後モデル生成部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B046 DA02 FA02 FA07 FA08 FA18 GA01 HA06 5B050 BA07 BA09 BA18 CA07 EA12 EA28 FA02 FA09 FA14

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３次元モデルのデータ、前記３次元モデ
   ルを見る視線方向を示す視線データ、前記３次元モデル
   を切断するツール面を定義するためのツール面定義デー
   タ、前記ツール面によって切断された３次元モデルの部
   分のうちのツール面に対して上面／下面のどちら側の領
   域に存在する部分を残すかという残領域選択データが入
   力される入力部と、 前記入力部より入力されたツール面定義データを用い、
   あらかじめ設定されている規則にしたがって前記ツール
   面を生成するツール面生成部と、 前記ツール面生成部にて生成されたツール面と前記３次
   元モデルとの交叉演算による切断処理を行い、当該３次
   元モデルの断面であるモデル断面を生成するモデル断面
   生成部と、 前記ツール面生成部にて生成されたツール面によって切
   断される前記３次元モデルの部分のうち、当該ツール面
   に対して前記入力部より入力された残領域選択データで
   指定された領域に存在する部分を、前記３次元モデルの
   残す側の形状を示す断面後モデルとして生成する断面後
   モデル生成部とを備えた３次元モデルの断面生成装置。
2. 【請求項２】 ツール面生成部は、座標系の軸にあわせ
   て定義できる３次元モデルの包含ボックスをつくり、１
   辺の長さを前記包含ボックスの各軸方向の辺の最大長さ
   とし、中心点を前記包含ボックスの中心点とする正方形
   を生成して、その正方形をツール面とするものであるこ
   とを特徴とする請求項１記載の３次元モデルの断面生成
   装置。
3. 【請求項３】 入力部は、ツール面の平行移動の量を指
   定するデータも入力されるものであり、 ツール面生成部は、前記入力部より入力された視線デー
   タで指定されるか、もしくはあらかじめ設定されている
   視線方向に基づいて、前記ツール面の法線方向を決定
   し、さらに前記入力部より指定された分だけ、前記法線
   方向に前記ツール面を平行移動させることにより、前記
   ツール面の位置を決定するものであることを特徴とする
   請求項１記載の３次元モデルの断面生成装置。
4. 【請求項４】 入力部は、ツール面の回転開始および回
   転停止の指令も入力されるものであり、 ツール面生成部は、前記入力部よりツール面回転開始の
   指令を受けると、前記ツール面を当該入力部より入力さ
   れたツール面定義データで指定された軸の周りに回転さ
   せ、その後、ツール面回転停止の指令を受けると、前記
   ツール面の回転を停止させて、その時の位置および姿勢
   を用いて当該ツール面の法線方向と位置を決定するもの
   であることを特徴とする請求項１記載の３次元モデルの
   断面生成装置。
5. 【請求項５】 モデル断面生成部は、ツール面生成部が
   法線方向に平行移動させることによってその位置を決定
   したツール面、もしくは指定された軸の周りを回転させ
   ることによってその法線方向と位置を決定したツール面
   のいずれかを用いて３次元モデルの切断処理を行うこと
   でモデル断面を得、前記モデル断面を得た後の前記３次
   元モデルに対してさらに、前記ツール面のいずれかを用
   いて切断処理を行うものであることを特徴とする請求項
   １記載の３次元モデルの断面生成装置。
6. 【請求項６】 ツール面生成部は、座標系の軸にあわせ
   て定義できる３次元モデルの包含ボックスをつくり、１
   辺の長さを前記包含ボックスの対角線長さのうちの最大
   値とし、中心点を前記包含ボックスの中心点とする正方
   形を生成して、その正方形をツール面とするものである
   ことを特徴とする請求項１記載の３次元モデルの断面生
   成装置。