JP2001076171A - ３次元形状処理システムおよびその曲面分割方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な操作で曲面を分割することができ、し
たがって、作業効率を向上させることができる３次元形
状処理システムを提供する。 【解決手段】 ３次元形状処理システムにおいて、基本
的な曲面分割処理手順情報である複数の基本分割手順情
報を記憶しておく基本分割手順情報メモリ８を備え、複
数の前記基本分割手順情報を示すそれぞれの情報のうち
のいくつかを組み合わせた複数の分割操作情報を分割処
理情報記憶部４に記憶しておき、分割対象の曲面と前記
分割操作情報の一つを示す情報とを指定して曲面分割処
理の実行が指示されたとき、曲面分割処理部２が、対応
する分割操作情報を取得し、その分割操作情報に示され
た複数の基本分割手順情報を示すそれぞれの情報に対応
付けられた基本分割手順情報を基本分割手順情報メモリ
８から順次取得し、取得したそれぞれの基本分割手順情
報に従って分割処理を実行する構成にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、３次元形状を処理
する３次元ＣＡＤシステムなど３次元形状処理システム
に係わり、特に、簡単な操作で３次元形状における曲面
分割を行うことができる３次元形状処理システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、グラフィクス表示装置とコン
ピュータとを用いたＣＡＤ／ＣＡＭシステムなど３次元
形状処理システムでは、３次元形状を生成したり、生成
されている３次元形状を変形・修正させたり、３次元形
状上で様々な判定を行ったりしている。また、修正を行
う際には曲面の分割などを頻繁に行っている。なお、３
次元形状（３次元立体）とは、境界表現形式のソリッド
モデルデータとして生成された形状を指し、その境界表
現形式のソリッドモデルとは、稜線や頂点や面というよ
うな要素により３次元空間上に閉じた領域を定義し、中
身の詰まった立体を表現したものである。本発明は、こ
のような３次元形状処理システムにおいて行われる曲面
の分割処理に関するものであるが、従来より、この曲面
分割処理は、利用者の行う複数の操作のそれぞれに対応
付けられた単純な処理を複数組み合わせて行われてき
た。例えば、図10に示すように、曲面f を４分割する場
合には、以下に示したように単純な処理を９ステップ実
行して曲面を分割するのである。 （１）面f の境界を構成する稜線e1の中点を求め，そこ
に頂点v1を生成する（図10(b) 参照）。 （２）e2の中点にv2を生成する（図10(c) 参照）。 （３）e3の中点にv3を生成する（図10(d) 参照）。 （４）e4の中点にv4を生成する（図10(e) 参照）。 （５）面f の中心vcを求める（図10(f) 参照）。 （６）v1とvcを接続し、面を分割する（図10(g) 参
照）。 （７）v2とvcで面を分割する（図10(h) 参照）。 （８）v3とvcで面を分割する（図10(i) 参照）。 （９）v4とvcで面を分割する（図10(j) 参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
従来技術においては、分割処理の各ステップ毎に利用者
の操作が入るので、作業効率が低下するという問題があ
る。本発明の課題は、このような従来技術の問題を解決
し、簡単な操作で曲面を分割することができ、したがっ
て、作業効率を向上させることができる３次元形状処理
システムを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項１記載の発明では、３次元形状の曲面を分
割することができる３次元形状処理システムにおいて、
基本的な曲面分割処理手順情報である複数の基本分割手
順情報を記憶しておく基本分割手順記憶手段と、前記基
本分割手順記憶手段に記憶された複数の基本分割手順情
報を示すそれぞれの情報のうちのいくつかを組み合わせ
た複数の分割操作情報を記憶しておく分割操作情報記憶
手段と、分割対象の曲面と前記分割操作情報の一つを示
す情報とを指定して曲面分割処理の実行が指示されたと
き、前記分割操作情報記憶手段に記憶された対応する分
割操作情報を取得し、その分割操作情報に示された複数
の基本分割手順情報を示すそれぞれの情報に対応付けら
れた基本分割手順情報を基本分割手順記憶手段から順次
取得し、取得したそれぞれの基本分割手順情報に従って
分割処理を実行する分割処理手段とを備えた。また、請
求項２記載の発明では、請求項１記載の３次元形状処理
システムにおいて、曲面分割の際、境界を構成する複数
の稜線を一つの稜線とみなして分割処理を行うように分
割処理手段を構成した。また、請求項３記載の発明で
は、３次元形状処理システムの曲面分割方法において、
基本的な曲面分割処理手順情報である複数の基本分割手
順情報を記憶しておき、さらに、記憶された前記複数の
基本分割手順情報を示すそれぞれの情報のうちのいくつ
かを組み合わせた複数の分割操作情報を記憶しておき、
分割対象の曲面と前記分割操作情報の一つを示す情報と
を指定して曲面分割処理の実行が指示されたとき、記憶
された前記複数の分割操作情報のなかから対応する分割
操作情報を取得し、その分割操作情報に示された複数の
基本分割手順情報を示すそれぞれの情報に対応付けられ
た基本分割手順情報を記憶されている前記複数の基本分
割手順情報のなかから順次取得し、取得したそれぞれの
基本分割手順情報に従って分割処理を実行する方法にし
た。また、請求項４記載の発明では、請求項３記載の発
明において、曲面分割の際、境界を構成する複数の稜線
を一つの稜線とみなして分割処理を行う方法にした。ま
た、請求項５記載の発明では、プログラムを記憶した記
憶媒体において、請求項３または請求項４記載の曲面分
割方法に従ってプログラミングしたプログラムを記憶す
る構成にした。

【０００５】

【作用】前記のような手段にしたので、請求項１および
請求項３記載の発明では、基本的な曲面分割処理手順情
報である複数の基本分割手順情報が記憶しておかれ、さ
らに、記憶された前記複数の基本分割手順情報を示すそ
れぞれの情報のうちのいくつかを組み合わせた複数の分
割操作情報が記憶しておかれ、分割対象の曲面と前記分
割操作情報の一つを示す情報とを指定して曲面分割処理
の実行が指示されたとき、記憶された前記複数の分割操
作情報のなかから対応する分割操作情報が取得され、そ
の分割操作情報に示された複数の基本分割手順情報を示
すそれぞれの情報に対応付けられた基本分割手順情報が
記憶されている前記複数の基本分割手順情報のなかから
順次取得され、取得されたそれぞれの基本分割手順情報
に従って分割処理が実行される。請求項２および請求項
４記載の発明では、請求項１または請求項３記載の発明
において、曲面分割の際、境界を構成する複数の稜線が
一つの稜線とみなされて分割処理が行われる。請求項５
記載の発明では、請求項３または請求項４記載の曲面分
割方法に従ってプログラミングしたプログラムを例えば
着脱可能な記憶媒体に記憶することができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の実施の
形態を詳細に説明する。図１は本発明の一実施例を示す
３次元形状処理システムの構成ブロック図である。図示
したように、この実施例の３次元形状処理システムは、
３次元形状データを作成したりする形状作成処理部１、
分割操作情報に示されたそれぞれの基本分割処理の基本
分割手順情報（プログラム）に従って分割処理を実行す
る曲面分割処理部（分割処理手段）２、作成された３次
元形状データを記憶しておく形状データ記憶部（例えば
ハードディスクの部分領域）３、複数の基本分割処理の
それぞれの基本分割手順情報を記憶しておく基本分割手
順記憶手段、および前記複数の基本分割手順情報を示す
それぞれの情報のうちのいくつかを組み合わせた分割操
作情報を記憶しておく分割操作情報記憶手段である分割
処理情報記憶部（例えばハードディスクの部分領域）
４、拡張稜線情報を記憶する拡張稜線情報記憶部（例え
ばハードディスクの部分領域）５、キーボードやマウス
などを有して分割対象となる曲面を指定したりする入力
装置６、作成された３次元形状データに従って生成した
３次元形状などを表示する表示装置７などを備えてい
る。また、前記曲面分割処理部２内には、前記分割処理
情報記憶部４内の基本分割手順情報をロードしておく基
本分割手順情報メモリ（例えばＲＡＭの部分領域）８を
有する。なお、前記形状作成処理部１および曲面分割処
理部２はプログラムをロードしておくメモリ（例えばＲ
ＡＭの部分領域）およびそのプログラムに従って動作す
る独自または共用のＣＰＵを有する。前記のような構成
で、本発明の３次元形状処理システムでは、前記拡張稜
線情報および分割操作情報などを用いて曲面を分割す
る。なお、拡張稜線情報は、複数の稜線が共有している
曲線の幾何情報である拡張幾何情報と、その拡張幾何情
報を共有している稜線群のそれぞれを識別するための識
別子などから成る稜線関連情報とから構成される。前記
拡張稜線情報は３次元形状データに含まれる稜線の幾何
情報を利用して新たに作成したものである。また、前記
識別子は３次元形状データに含まれる個々の稜線を識別
するための情報であり、例えば、稜線番号や３次元形状
データ中の稜線情報へのポインタなどである。

【０００７】前記拡張稜線は、つながっている（隣接
の）複数の稜線が同一の幾何情報を共有する稜線である
とみなされるとき、それらを一つにまとめたものとして
作成される。図３に、このような拡張稜線の一例を示
す。（a）は曲線タイプが直線の場合であり、つながっ
た二つの直線の一方の直線L1の端点V1,V2 と他方の直線
L2の端点V2,V3 とが同一直線上に載っているとみなすこ
とができるので、L1とl2とは同一の幾何情報を共有する
とみなし、V1,V3 を端点とする直線の幾何情報を作成す
るのである。また、（b）は曲線タイプが円（円弧）の
場合で、つながった二つの円弧A1,A2の中心座標は共にA
cであり、半径は共にRであるので、一つの円弧として幾
何情報を作成する。また、（c）は曲線タイプが自由曲
線の場合で、例えば自由曲線を定義する制御点C1,C2,C
3,C4 を二つの曲線B1,B2 が共有する。なお、自由曲線
上のすべての点の座標値は各制御点の座標値を特定の規
則に従って加えた結果として表現される。前記におい
て、つながっている複数の稜線が同一の幾何情報を共有
する稜線とみなされない場合には、一つの稜線につき一
つの拡張稜線が作成される。図４は、この様子を示した
ものである。図示の例では、稜線e1とe2がいずれもV1を
始点、V3を終点とする直線上に載っており、e1はこの直
線上のパラメータ0.0 〜0.4、e2はパラメータ0.4 〜1.0
に対応する稜線とみなすことができるので、e1とe2に
対応した一つの拡張稜線E1が作成される。それに対し
て、e3〜e5は、隣接する稜線と同一の幾何情報を持って
いるとみなすことができないので、それぞれに対して別
々の拡張稜線E2〜E4が作成される。そして、この例の場
合、曲面分割時に、図５に示すような拡張稜線情報が拡
張稜線情報記憶部５に記憶（設定）される。

【０００８】また、基本分割手順情報として分割処理情
報記憶部４に予め記憶しておかれ、必要に応じて基本分
割手順情報メモリ８にロードされる分割処理コマンドに
は、大別すると、頂点計算コマンド、頂点作成コマン
ド、頂点連結コマンドの３種類がある。前記頂点計算コ
マンドは分割の際に利用する頂点の座標値を求めるため
のコマンドであり、境界を構成する稜線上に頂点を作成
する場合には拡張幾何情報を用いて座標値を計算し、面
上に頂点を生成する場合には３次元形状データの幾何情
報を用いて座標値を計算する。また、頂点作成コマンド
は頂点計算コマンドにより求めた座標値上に頂点を作成
するためのコマンドであり、頂点など要素間の関連を示
す位相を生成する。例えば、当該頂点Ａが頂点Ｂと稜線
Ｅにより連結されているというような内容の情報を生成
するのである。また、頂点連結コマンドは頂点作成コマ
ンドにより作成された２頂点を連結して面を分割する。
そして、これらのコマンドを例えば分割方法毎に組み合
わせた複数の分割操作情報を予め分割処理情報記憶部４
に登録（記憶）しておく。図６および図７に、このよう
な分割操作情報として組み合わされたコマンド列とそれ
ぞれのコマンドの実行時に用いられるパラメータおよび
説明のための処理内容を示す。つまり、分割操作情報と
は曲面分割を行う際の手順（マクロな手順）を記録した
ものである。図６は各境界稜線上の中点と面の中心とを
結ぶ稜線で面を分割する方法、図７は各境界稜線の端点
と面の中心とを結ぶ稜線で面を分割する方法を示してい
る。また、前記３種のコマンドよりも細分化されたコマ
ンド例を示しており、それらに対応する前記３種のコマ
ンドを括弧内に示している。なお、実際に分割処理情報
記憶部４に記憶される分割操作情報は、各コマンドを示
す符号の列のみである。

【０００９】図２に、本発明の一実施例の動作フローを
示す。以下、図２などに従って、この実施例の動作を説
明する。まず、形状作成処理部１が３次元形状Ｋ（図２
参照）を表示装置７に表示させ、利用者がそのなかの分
割したい面をマウスなどを用いて指定する（図２に矢印
で示す）。これにより、曲面分割処理部２が、形状作成
処理部１を介して分割したい面を示す情報を受け取ると
（Ｓ１）、実行する分割操作情報を選択するために、例
えばそれらに１対１で対応付けられた複数の分割方法名
から成るメニューを表示させる。こうして、曲面分割処
理部２は分割方法を示す情報を受け取り（Ｓ２）、それ
に対応付けられた分割操作情報を分割処理情報記憶部４
から取得する。そして、取得した分割操作情報に含まれ
ている個々のコマンドに従って、そのコマンドに対応付
けられた複数の基本分割手順情報（プログラム）を基本
分割手順情報メモリ８から順次読み出し、読み出した基
本分割手順情報に従って指定された曲面を分割する（Ｓ
３）。

【００１０】例えば図６および図８に示した例で、より
詳細に説明すると、曲面分割処理部２は、取得した分割
操作情報に従って、基本分割手順情報メモリ８から、ま
ず中点計算コマンドのモジュールを読み出し、それに従
って、指定された曲面ｆの境界を構成する稜線群に対応
した拡張稜線群を求め、その中点の座標値を計算する。
図８の例で言えば、境界を構成する稜線ｅの数がいくつ
あるかに係わらず、最終的には４つの拡張稜線E1〜E4を
求め（図８(a) 参照）、それぞれについて中点V1〜V4の
座標値を計算するのである。次に、中点生成コマンドの
モジュールを読み出し、それに従って、中点計算コマン
ドにより求めた座標値の位置に頂点を生成する。つま
り、図８の例で言えば、中点V1〜V4を生成する（図８
(b) 参照）。続いて、中心計算コマンドのモジュールを
読み出し、それに従って、曲面ｆの中心に対応する頂点
Vcの座標値を求める。前記の例で言えば、例えば４個の
中点V1〜V4の座標値の平均値として求めるのである。さ
らに、中心生成コマンドのモジュールを読み出して、中
心計算コマンドにより求めた座標値の位置に頂点Vcを生
成し（図８(c) 参照）、頂点連結コマンドのモジュール
を読み出して、生成された頂点VcとV1〜V4のそれぞれと
を連結し、曲面を分割する（図８(d) 参照）。また、図
７および図９に示した例により説明すると、曲面分割処
理部２は、取得した分割操作情報に従って、基本分割手
順情報メモリ８から、まず端点計算コマンドのモジュー
ルを読み出し、それに従って、指定された曲面ｆの境界
を構成する稜線群に対応した拡張稜線群を求め、その端
点の座標値を計算する。図９の例で言えば、境界を構成
する稜線ｅの数がいくつあるかに係わらず、最終的には
３つの拡張稜線E1〜E3を求め（図９(a) 参照）、それぞ
れについて端点V1〜V3の座標値を計算するのである。

【００１１】次に、端点生成コマンドのモジュールを読
み出し、それに従って、端点計算コマンドにより求めた
座標値の位置に頂点を生成する。つまり、図９の例で言
えば、端点V1〜V3を生成する（図９(b) 参照）。続い
て、中心計算コマンドのモジュールを読み出し、それに
従って、曲面ｆの中心に対応する頂点Vcの座標値を求め
る。前記の例で言えば、例えば３個の端点V1〜V3の座標
値の平均値として求めるのである。さらに、中心生成コ
マンドのモジュールを読み出して、中心計算コマンドに
より求めた座標値の位置に頂点Vcを生成し（図９(c) 参
照）、頂点連結コマンドのモジュールを読み出して、生
成された頂点VcとV1〜V3のそれぞれとを連結し、曲面を
分割する（図９(d) 参照）。こうして、分割処理が終了
すると、曲面分割処理部２は形状作成処理部１を介して
分割結果を表示装置７へ出力させる（Ｓ４）。なお、前
記においては、縦横をそれぞれ２分割して曲面を４分割
する例で示したが、分割方法も分割数もこのような例だ
けに制限されるわけではない。例えば、横方向に５分割
してもよいし、４隅と頂点を結んで４分割してもよい
し、４本の拡張稜線によって囲まれた曲面の中央部に小
さな４角形で囲まれた領域を設け、その４角形の各頂点
と外側の４角形の対応する頂点を結んで５分割するよう
なこともできる。このように異なった分割方法あるいは
異なった分割数の場合は、例えば前記のステップＳ２に
おけるメニュー選択で、その分割方法や分割数に対応し
たメニューを選択するか、分割数だけが異なる場合はメ
ッセージを表示させて分割数を入力させてもよい。ま
た、分割は直線で行ってもよいし、例えば分割線上の各
位置で曲面の横または縦を指定されたように等分するよ
うな曲線で行ってもよい。また、以上の説明は、図１の
ように構成された３次元形状処理システムの場合で行っ
たが、本発明の曲面分割方法に従ってプログラミングし
たプログラムを例えば着脱可能な記憶媒体に記憶させ、
その記憶媒体をそれまで本発明によった曲面分割を行え
なかった情報処理装置などに装填することにより、その
情報処理装置などにおいて本発明によった曲面分割を行
うことも可能である。

【００１２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１および請
求項３記載の発明では、基本的な曲面分割処理手順情報
である複数の基本分割手順情報が記憶しておき、さら
に、記憶された前記複数の基本分割手順情報を示すそれ
ぞれの情報のうちのいくつかを組み合わせた複数の分割
操作情報が記憶し、分割対象の曲面と前記分割操作情報
の一つを示す情報とを指定して曲面分割処理の実行が指
示されたとき、記憶された前記複数の分割操作情報のな
かから対応する分割操作情報が取得され、その分割操作
情報に示された複数の基本分割手順情報を示すそれぞれ
の情報に対応付けられた基本分割手順情報が記憶されて
いる前記複数の基本分割手順情報のなかから順次取得さ
れ、取得されたそれぞれの基本分割手順情報に従って分
割処理が実行されるので、基本的な曲面分割処理コマン
ドを実行させる度毎に利用者が介在する必要がなくな
り、そのため、簡単な操作で曲面を分割することがで
き、したがって、作業効率を向上させることができる。
また、請求項２および請求項４記載の発明では、請求項
１または請求項３記載の発明において、曲面分割の際、
境界を構成する複数の稜線が一つの稜線とみなされて分
割処理が行われるので、例えば分割対象の曲面を上下左
右１本づつの稜線で構成でき、したがって、縦横を２分
割するというように指定して、意図した分割を容易に行
うことができる。また、請求項５記載の発明では、請求
項３または請求項４記載の曲面分割方法に従ってプログ
ラミングしたプログラムを例えば着脱可能な記憶媒体に
記憶することができるので、その記憶媒体をそれまで本
発明によった曲面分割を行えなかった情報処理装置など
に装填することにより、その情報処理装置などにおいて
請求項３または請求項４記載の発明の効果を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す３次元形状処理システ
ムの構成ブロック図である。

【図２】本発明の一実施例を示す曲面分割方法の動作フ
ロー図である。

【図３】本発明の一実施例を示す曲面分割方法の説明図
である。

【図４】本発明の一実施例を示す曲面分割方法の他の説
明図である。

【図５】本発明の一実施例を示す曲面分割方法の他の説
明図である。

【図６】本発明の一実施例を示す曲面分割方法の他の説
明図である。

【図７】本発明の一実施例を示す曲面分割方法の他の説
明図である。

【図８】本発明の一実施例を示す曲面分割方法の他の説
明図である。

【図９】本発明の一実施例を示す曲面分割方法の他の説
明図である。

【図１０】従来技術の一例を示す曲面分割方法の説明図
である。

【符号の説明】

１ 形状作成処理部 ２ 曲面分割処理部 ３ 形状データ記憶部 ４ 分割処理情報記憶部 ５ 拡張稜線情報記憶部 ６ 入力装置 ７ 表示装置 ８ 基本分割手順情報メモリ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３次元形状の曲面を分割することができ
   る３次元形状処理システムにおいて、基本的な曲面分割
   処理手順情報である複数の基本分割手順情報を記憶して
   おく基本分割手順記憶手段と、前記基本分割手順記憶手
   段に記憶された複数の基本分割手順情報を示すそれぞれ
   の情報のうちのいくつかを組み合わせた複数の分割操作
   情報を記憶しておく分割操作情報記憶手段と、分割対象
   の曲面と前記分割操作情報の一つを示す情報とを指定し
   て曲面分割処理の実行が指示されたとき、前記分割操作
   情報記憶手段に記憶された対応する分割操作情報を取得
   し、その分割操作情報に示された複数の基本分割手順情
   報を示すそれぞれの情報に対応付けられた基本分割手順
   情報を基本分割手順記憶手段から順次取得し、取得した
   それぞれの基本分割手順情報に従って分割処理を実行す
   る分割処理手段とを備えたことを特徴とする３次元形状
   処理システム。
2. 【請求項２】 請求項１記載の３次元形状処理システム
   において、曲面分割の際、境界を構成する複数の稜線を
   一つの稜線とみなして分割処理を行うように分割処理手
   段を構成したことを特徴とする３次元形状処理システ
   ム。
3. 【請求項３】 ３次元形状処理システムの曲面分割方法
   において、基本的な曲面分割処理手順情報である複数の
   基本分割手順情報を記憶しておき、さらに、記憶された
   前記複数の基本分割手順情報を示すそれぞれの情報のう
   ちのいくつかを組み合わせた複数の分割操作情報を記憶
   しておき、分割対象の曲面と前記分割操作情報の一つを
   示す情報とを指定して曲面分割処理の実行が指示された
   とき、記憶された前記複数の分割操作情報のなかから対
   応する分割操作情報を取得し、その分割操作情報に示さ
   れた複数の基本分割手順情報を示すそれぞれの情報に対
   応付けられた基本分割手順情報を記憶されている前記複
   数の基本分割手順情報のなかから順次取得し、取得した
   それぞれの基本分割手順情報に従って分割処理を実行す
   ることを特徴とする曲面分割方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の曲面分割方法において、
   曲面分割の際、境界を構成する複数の稜線を一つの稜線
   とみなして分割処理を行うことを特徴とする曲面分割方
   法。
5. 【請求項５】 プログラムを記憶した記憶媒体におい
   て、請求項３または請求項４記載の曲面分割方法に従っ
   てプログラミングしたプログラムを記憶したことを特徴
   とする記憶媒体。