JP2002358337A - 三次元モデル生成装置及び三次元モデル生成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 計算機を利用して三次元モデルを生成する境
界表現ソリッドモデリングシステムにおいて、干渉形状
の生成を回避しながら、対話的設計作業に支障をきたす
ことなく、丸め処理および面取り処理をおこなう。 【解決手段】 ＣＰＵ１により、丸め又は面取りするフ
ィレット面または角落し面と、立体の角部を形成する稜
線との干渉を検出し、その検出された干渉が生じる部分
の情報をディスプレイ５に表示させることにより、干渉
が生じる場所を特定できるようにする。また検出された
干渉が生じる部分の情報を用いて干渉しない三次元モデ
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、計算機を利用し
て三次元モデルを生成する三次元モデル生成方法及び三
次元モデル生成装置に関し、より詳細には、計算機を利
用して三次元モデルを生成する境界表現ソリッドモデリ
ングシステムにおいて、その三次元モデルを構成する任
意の稜線を挟んで隣接する連続していない二面間におさ
まるようなフィレット面もしくは角落し面を生成する技
術に関する。

【０００２】

【従来の技術】計算機を利用した設計・生産のための手
段として、計算機の支援によって設計を行うＣＡＤ（Ｃ
ｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）や、計算
機の支援によって生産を行うＣＡＭ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ
Ａｉｄｅｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）が広く普
及している。ＣＡＤに必要な装置（ＣＡＤ装置という）
の中でも、特に三次元図形(形状)をモデル化して扱う三
次元ＣＡＤ装置においては、立体の面だけでなく、面で
囲まれる中身のデータも備え、中身のデータが詰まった
ものとして扱うソリッドモデルによる手法（ソリッドモ
デリング）が主流になっている。そのソリッドモデルの
他に、立体を線の集まりとして表現する針金細工のよう
なワイヤーフレーム・モデルや、それにさらに面のデー
タを加えて面の集まりとして表現するサーフェスモデル
などがあるが、ソリッドモデルはほかの手法に比べると
解析・加工等の自動的な処理が可能になる等の優れた特
徴をもっている。

【０００３】ソリッドモデリングを機械設計等に応用す
る際に重要な形状変形処理として、立体の角部に施す丸
め処理と面取り処理がある。丸め処理とは、立体の角部
を丸める処理をいい、その処理により丸められた角部に
フィレット面と呼ばれる面を埋め込む処理である。面取
り処理とは、立体の角部を切り落とす処理をいい、面取
りした角部に角落し面と呼ばれる面を埋め込む処理であ
る。その丸め処理の操作は一般に次のような手順で行わ
れる。まず、フィレット面の大きさを指定して、立体の
角部を形成する対をなす二つの面に共通する稜線を指定
する。そして、その稜線に直交する複数の断面を考え、
各断面内において、その断面とその稜線を形成する面と
が交差してできる断面線に接する上記指定した大きさの
半径をもつ接円弧を求め、その各断面内の接円弧同士を
滑らかにつなぐことによってフィレット面を生成すると
いうものである。なお、フィレット面の大きさは必ずし
も上記接円弧の半径を表すものでなくてもよく、フィレ
ット面の幅や、共通の稜線から上記接円弧の接点までの
距離として指定してもよい。この場合は、指定された条
件を満たすようにして接円弧の半径が調整される。

【０００４】一方、面取り処理の操作は一般に次のよう
な手順で行われる。まず、角落し面の大きさを指定し
て、立体の角部を形成する対をなす二つの面に共通する
稜線を指定する。そして、その稜線に直交する複数の断
面を考え、各断面内において、その断面とその稜線を形
成する面とが交差してできる断面線に接する上記指定し
た大きさの半径をもつ接円弧を求めた上で、各断面内の
二つの接点を結ぶ直線線分を求め、この直線線分同士を
つなぐことによって角落し面を生成するというものであ
る。なお、角落し面の大きさは必ずしも上記接円弧の半
径を表すものでなくてもよく、角落し面の幅や、共通の
稜線から上記接円弧の接点までの距離として指定しても
よい。この場合は、指定された条件を満たすようにして
接円弧の半径が調整される。

【０００５】以上のようにして指定したフィレット面ま
たは角落し面の大きさが、対をなして立体の角部を形成
する二つの面に比べて大きすぎると、接円弧の接点がす
べて若しくは一部求められなくなり、丸めおよび角落し
面を生成することができないことになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の丸め処理や面取
り処理によると、上記指定した大きさで生成したフィレ
ット面や角落し面を元の立体に埋め込む際に、そのフィ
レット面や角落し面の境界を形成する曲線（境界曲線）
が、立体内の既存の稜線と交差して干渉してしまう場合
があった。このような場合は、埋め込み操作を一旦取消
した上で、埋め込み前の元の立体を変形させたり、フィ
レット面や角落し面の大きさを変更するなどして改めて
埋め込み操作を行うことによって、そのような不具合を
回避するようにしていた。そのため、対話的な設計作業
という側面からみると、フィレット面や角落し面の境界
曲線が立体内の既存の稜線と干渉するか否かの判断（干
渉チェック）を自動的に行うことが必要となる。

【０００７】ところが、上述のような干渉が起こり、そ
の干渉が生じる部分（以下「干渉部分」という）を含む
形状（以下「干渉形状」という）が生成されるか否か
は、埋め込もうとするフィレット面や角落し面の境界曲
線を一旦生成した上で、各境界曲線と、既存の立体の稜
線とが交差するか否かの判定（交差判定）をしなければ
ならない。しかも、その境界曲線が複数の曲線で表され
ていれば、その干渉チェックは各曲線ごとに行わねばな
らないため対話的な設計作業に支障をきたす恐れがあ
る。また、干渉することが判明した場合は、その時点
で、干渉部分の形状を設計者の意図に応じて適切な形状
に変形させる必要がある。これらの問題は、従来のフィ
レット面を埋め込む丸め処理と、角落し面を埋め込む面
取り処理の双方について同様に当てはまる問題である。
この発明は、上記の問題点を解決するためになされたも
のであり、計算機を利用して三次元モデルを生成する境
界表現ソリッドモデリングシステムにおいて、干渉形状
の生成を回避しながら、対話的設計作業に支障をきたす
ことなく、丸め処理および面取り処理をおこなうことを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するため、三次元モデルを生成する手段と、該手
段により生成された三次元モデルの角部に丸め又は面取
りする手段を備えた三次元モデル生成装置において、上
記丸め又は面取りする面と、立体の角部を形成する稜線
との干渉を検出する干渉検出手段と、該干渉検出手段に
より検出された干渉が生じる部分の情報を表示する干渉
情報表示手段と、上記干渉検出手段により検出された干
渉が生じる部分の情報を用いて干渉しない三次元モデル
を生成する手段とを設けたものである。この三次元モデ
ル生成装置は、立体の角部の丸め処理または面取り処理
において、フィレット面または角落し面の境界曲線が他
の稜線と干渉してしまう場合には、その干渉部分の場所
を特定することができ、効率的なフィレット面または角
落し面の埋め込み操作を支援することができる。

【０００９】また上記干渉検出手段が、立体の角部を形
成する稜線に直交する複数の各断面内において、該稜線
を共有する二つの面又はこれらの面と連続な面若しくは
該二つの面を延長した面のいずれかに接する円弧を求
め、該各円弧と上記各面との接点群を構成する隣接する
二つの接点が同一面上にあるか否かを判定することによ
り、上記干渉を検出するように構成されているとよい。
この場合、上記干渉情報表示手段が、上記干渉検出手段
により検出された干渉が生じる部分の情報とともに上記
接点群を構成する各接点をつなぐ曲線を表示するように
構成されているとよい。さらに、上記干渉検出手段が丸
め又は面取りする面と、立体の角部を形成する稜線との
干渉を検出しないときに、該丸め又は面取りする面を該
立体に埋め込む手段を設けたものが好ましい。

【００１０】また、この発明は、三次元モデルを生成す
る工程と、該工程により生成された三次元モデルの角部
に丸め又は面取りする工程とを備えた三次元モデル生成
方法において、上記丸め又は面取りする面と、立体の角
部を形成する稜線との干渉を検出する干渉検出工程と、
該干渉検出工程により検出された干渉が生じる部分の情
報を表示する干渉情報表示工程と、上記干渉検出手段に
より検出された干渉が生じる部分を除去して三次元モデ
ルを生成する工程とを設けて三次元モデル生成方法とし
たものである。この三次元モデル生成方法は、上記干渉
検出工程が、立体の角部を形成する稜線に直交する複数
の各断面内において、該稜線を共有する二つの面又はこ
れらの面と連続な面若しくは該二つの面を延長した面の
いずれかに接する円弧を求め、該各円弧と上記各面との
接点群を構成する隣接する二つの接点が同一面上にある
か否かを判定することにより、上記干渉を検出するよう
にするとよい。また、上記干渉情報表示工程が、上記干
渉検出手段により検出された干渉が生じる部分の情報と
ともに上記接点群を構成する各接点をつなぐ曲線を表示
するものがよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて詳細に説明する。この発明による三次元モ
デル生成装置は、図１に示すように構成されたＣＡＤ装
置９によって実現される。このＣＡＤ装置９は、ＣＰＵ
１と、メモリ２と、キーボード３と、プリンタ４と、デ
ィスプレイ５と、マウス６と、補助記憶装置７と、バス
ライン８とを有している。ＣＰＵ１は入力データ等の演
算処理などを行う中央処理ユニットであって、三次元モ
デルの生成手段、丸め又は面取りする手段として動作す
るとともに、この発明の特徴とする干渉検出手段、干渉
しない三次元モデルを生成する手段として動作する。メ
モリ２はプログラムやデータ等を記憶する装置であり、
キーボード３は所定の入力キーを有し、それらの操作に
基いてデータを入力する装置である。

【００１２】プリンタ４は、プログラムやデータ等を印
字して出力する装置である。ディスプレイ５は、生成さ
れた立体や、その他の図形及び文字を画面上に表示する
画像表示装置であって、この発明の特徴とする干渉情報
表示手段として動作するＣＲＴ又は液晶表示装置からな
っている。マウス６は、ディスプレイ５の画面上に表示
した記号（マウスポインタ）を人の操作に基づき移動さ
せると共に、その移動に応じてデータや指示を入力する
入力装置である。補助記憶装置７は、フロッピー（登録
商標）ディスクやハードディスク等の補助記憶媒体を収
容する。バスライン８は、ＣＰＵ１から補助記憶装置７
までを相互に接続する。

【００１３】そして、ＣＡＤ装置９は、キーボード３や
マウス６等の操作入力の内容や指示内容に基づき、メモ
リ２に記憶されている三次元モデル生成用のプログラム
に従って演算処理やデータ処理を行い、それによって三
次元の立体形状やその他の図形を生成してディスプレイ
５の画面上に表示するようになっている。続いて、この
発明による三次元モデル生成装置の動作内容について説
明する。その動作内容は、ソリッドモデルとして生成し
た図５（ａ）に示す立体Ｂの角部Ｂ１に、ある指定した
大きさによって、同図（ｂ）に示すように他の稜線Ｅ１
と干渉する（交差する）部分をもつフィレット面Ｔを埋
め込む場合の動作を例にとって説明する。

【００１４】上述したＣＡＤ装置９をこの発明による三
次元モデル生成装置として動作させるときは、図２に示
す手順にしたがって処理を実行する。図２は、ＣＡＤ装
置９により干渉形状の生成を回避しながら三次元モデル
を生成するための各工程を示すフローチャートである。
この図２に示すように、干渉形状の生成を回避しながら
三次元モデルを生成するには、接点算出工程１０と、干
渉検出工程２０と、干渉情報提示工程３０及び干渉除去
工程４０とを図２に示す順序で順に実行する必要があ
る。その各工程の具体的な内容は、図３及び図４に示す
フローチャートの各ステップに対応しているので、接点
算出工程１０と、干渉検出工程２０と、干渉情報提示工
程３０及び干渉除去工程４０の各工程を図３及び図４の
フローチャートに沿って説明する。図３及び図４は、操
作者（以下適宜「設計者」ともいう）がＣＡＤ装置９を
動作させて干渉形状の生成を回避しながら三次元モデル
を生成するときの操作者の操作内容及びＣＰＵ１が実行
するプログラムによる処理の手順を示すフローチャート
である。なお、図３及び図４において、Ｓはステップを
略記したものである。

【００１５】まず、ステップ１では、ＣＡＤ装置９の操
作者がフィレット面Ｔの生成位置と大きさを指定する。
これは、操作者がキーボード３とマウス６を操作するこ
とによって行われる。例えば、生成位置の指定は、図６
に示すようにフィレット面Ｔを生成する立体Ｂの角部Ｂ
１を形成する対をなす２つの曲面Ｆ１、Ｆ２に共通する
稜線Ｅ０を指定することによって行い、フィレット面Ｔ
の大きさは、具体的な数値の入力によって指定する。こ
のとき指定された稜線Ｅ０の情報と、フィレット面Ｔの
大きさの情報は後にＣＰＵ１によって処理される。この
場合、フィレット面Ｔの大きさはフィレット面Ｔを生成
する元になる接円弧の半径によって指定する。なお、こ
のとき指定される半径を以下「丸め半径」という。

【００１６】続く、ステップ２では、稜線Ｅ０の長さを
等しくｎ個に分割して、その分割された各点（以下「分
割点」という）の座標ＥＰ（ｉ）を求め、その各分割点
を稜線Ｅ０上に始点から終点に向かい順次配置する。こ
こにｉは断面を形成する位置を特定するための断面番号
であって、ｉ＝０，１，２，３……ｎ（０及び正の整
数）とする。次に、ステップ３に進み、現在着目してい
る断面番号ｉを０に設定して初期化する。すなわち、稜
線Ｅ０の始点に最初の断面Ｈ（ｉ）を設定する。その断
面Ｈ（ｉ）とは、各分割点の座標ＥＰ（ｉ）を通り、稜
線Ｅ０に垂直な平面をいう。続いてステップ４に進み、
断面番号が等しい次のような２つの接点Ｐ１（ｉ），Ｐ
２（ｉ）を求め、両者をその求めた順序とともに保存す
る。これは、以下のような方法によって行われるが、詳
しくは、下記文献１に記載されている。この文献１に
は、立体の角部を形成する対になる二面に接する球や円
弧の接点を求めて、これらの補完曲線を求めることによ
って、フィレット面の境界の形状を算出し、フィレット
面の埋め込み形状を生成する方法について記載されてい
る。Ｔ．Ｈａｒａｄａ， ｅｔ．ａｌ, Ｖａｒｉａｂ
ｌｅ−Ｒａｄｉｕｓ Ｂｌｅｎｄｉｎｇ ｂｙ Ｕｓｉ
ｎｇ Ｇｒｅｇｏｒｙ Ｐａｔｃｈｅｓ ｉｎ Ｇｅｏ
ｍｅｔｒｉｃ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ， ＥＵＲＯＧＲＡＰ
ＨＩＣＳ’９１，Ｅｕｒｏｇｒａｐｈｉｃｓ Ａｓｓｏ
ｃｉａｔｉｏｎ，ｐｐ．５０７−５１６，１９９１：文
献１

【００１７】まず、分割点の座標ＥＰ（ｉ）を通る稜線
Ｅ０に垂直な平面である断面Ｈ（ｉ）上に乗り、半径が
ステップ１で指定した丸め半径の円弧Ｃ（ｉ）を考え
る。そして、この円弧Ｃ（ｉ）を稜線Ｅ０で隣接する二
つの曲面Ｆ１，Ｆ２に接するように配置したときの２つ
の接点をそれぞれ接点Ｐ１（ｉ），Ｐ２（ｉ）として求
める。この接点Ｐ１（ｉ），Ｐ２（ｉ）を求めた状態を
図示すると、図７に示すようになる。ここで、曲面Ｆ
１，Ｆ２の面上で接点Ｐ１（ｉ），Ｐ２（ｉ）が求まら
ない場合には、その代わりに曲面Ｆ１，Ｆ２にＧ１連続
に接続する曲面上に接点を求めることとし、その曲面Ｆ
１，Ｆ２にＧ１連続に接続する曲面がない場合には、曲
面Ｆ１，Ｆ２を延長した仮想の曲面（以下「仮想曲面」
という）を設け、その仮想曲面上に接点Ｐ１（ｉ），Ｐ
２（ｉ）を求めることとする。なお、「Ｇ１連続に接続
する」とは、隣接する二つの曲面が、双方の共有する境
界の稜線上に存在するすべての点で一致していることを
意味していて、例えば図８に示すように、曲面Ｆ１’と
曲面Ｆ１との接する部分が稜線Ｅ１上のすべての点で一
致している状態を意味している。その曲面Ｆ１’は稜線
Ｅ１において、Ｆ１に隣接する曲面であり、曲面Ｆ１と
Ｇ１連続に接続している。

【００１８】次にステップ５に進み、現在着目している
断面番号を１つ進めてｉ＋１に設定してステップ６に進
み、その設定後の断面番号ｉがｎと等しいかを調べてス
テップ４の処理を稜線Ｅ０の終点で実行したか否かを調
べる。そのｉがｎと等しい場合、すなわち、ステップ４
の処理を稜線Ｅ０の終点で実行したときはステップ７に
進み、そうでなければステップ４に戻ってステップ４及
びステップ５の処理を繰り返す。以上の各ステップのう
ち、ステップ２〜６までが接点算出工程１０に対応して
いる。この接点算出工程１０では、稜線Ｅ０をｎ等分し
た各分割点において稜線Ｅ０と直交する断面Ｈ（ｉ）上
の２つの接点Ｐ１（ｉ），Ｐ２（ｉ）を算出している。
これは、上述した文献１に記載された方法のうち、フィ
レット面の境界の形状算出部分におけるフィレット球の
接点を求める方法を利用したものである。上述の通りこ
の方法を利用する場合には、指定した稜線Ｅ０を共有す
る２つの曲面Ｆ１，Ｆ２上に接点を求めることとなる
が、その求める接点がこれらの２つの曲面Ｆ１，Ｆ２か
らはみだした位置に求まる場合も考慮するように拡張し
て利用している。

【００１９】ステップ６を終えるとステップ７に進む。
ステップ７では、稜線Ｅ０を形成する２つの曲面Ｆ１，
Ｆ２のうち、片側の曲面Ｆ１をカレント面Ｆに設定し、
上述した接点算出工程１０において曲面Ｆ１上で求めら
れた各接点Ｐ１（ｉ）（ｉ＝０，１，２…ｎ）のまとま
りをカレント接点群Ｐと設定する。続くステップ８では
チェックする断面番号ｉを初期値０に設定する。ステッ
プ９では、カレント面Ｆ上の隣接する接点Ｐ（ｉ），Ｐ
（ｉ＋１）について、接点Ｐ（ｉ），Ｐ（ｉ＋１）のい
ずれか一方がカレント面ＦとＧ１連続に接続する曲面ま
たは仮想曲面上に求められている場合があり得るため、
双方の接点Ｐ（ｉ）とＰ（ｉ＋１）が同一面上にあるか
否かを調べる。ここで、同一面上にあると判断したとき
はステップ１１に進み、そうでなければステップ１０に
進む。ステップ１０は、双方の接点Ｐ（ｉ）とＰ（ｉ＋
１）とが同一面上にない場合に実行される。ここでは、
現在着目している接点Ｐ（ｉ）とそれに隣接する接点Ｐ
（ｉ＋１）とが同一面上にないとして、これらの接点を
干渉部分を示す接点ペア（以下「干渉接点ペア」とい
う）として保存する。その接点Ｐ（ｉ）と接点Ｐ（ｉ＋
１）とが同一面上にないということは、両者の間に既存
の稜線Ｅ０が存在し、両者を含む接点群を滑らかにつな
ぐ曲線を生成すると、干渉形状が生成されてしまうこと
を意味している。

【００２０】続くステップ１１では、現在着目している
断面番号ｉをひとつ移動してｉ＋１に設定する。ステッ
プ１２では、断面番号ｉがｎと等しいかを調べて、ステ
ップ９〜１１までの処理を稜線Ｅ０の終点で実行したか
否かを調べる。そのｉがｎと等しい場合、すなわち、ス
テップ９〜１１までの処理を稜線Ｅ０の終点で実行した
ときはステップ１３に進み、そうでなければステップ９
に戻ってステップ９〜１１までの処理を繰り返す。ステ
ップ１３では、カレント面ＦがＦ１かどうかをチェック
する。この条件が成り立つ場合、すなわちカレント面Ｆ
がＦ１である場合はステップ１４に進み、そうでない場
合はステップ１５に進む。ステップ１４はカレント面Ｆ
がＦ１である場合に実行される。その場合は曲面Ｆ２を
カレント面Ｆに設定するとともに、Ｐ２をカレント接点
群Ｐに設定してステップ８に戻り、曲面Ｆ２を対象にし
て上述したステップ８以降の処理を繰り返し、隣接する
接点Ｐ（ｉ）と接点Ｐ（ｉ＋１）とが同一のカレント面
Ｆ上にあるか否かを調べた上で、干渉接点ペアを保存す
る処理を曲面Ｆ２上を対象にして行う。

【００２１】以上のステップ７〜１４までが干渉検出工
程２０に対応する。上述の通り、この干渉検出工程２０
は、ＣＰＵ１が干渉検出手段として動作することによっ
て行われ、その際に接点算出工程１０で算出された曲面
Ｆ１，Ｆ２のそれぞれにおける各接点群を構成する各接
点を接点算出工程１０で保存しておいた順序で滑らかに
つなぐ曲線を生成したときに、その曲線が曲面Ｆ１，Ｆ
２の共有する稜線Ｅ０と干渉するか否かを判定する。そ
の判定は、接点算出工程１０で算出されたカレント接点
群Ｐの各接点がそれぞれ立体Ｂを構成するどの面に存在
するかの判定によって行われ、これによって既存の稜線
と後述するフィレット面境界曲線が干渉するか否かを検
出することができる。ステップ１４を終えるとステップ
１５に進む。そのステップ１５は、カレント面Ｆが曲面
Ｆ１の場合とＦ２の場合の双方において干渉検出工程２
０を終えた場合に実行されるもので、接点算出工程１０
で算出した各接点を滑らかにつなぐ曲線を生成し、その
生成された曲線をディスプレイ５に表示させる。このと
き生成される曲線は、フィレット面境界曲線として設計
者に提示されることとなる。

【００２２】続くステップ１６では、ステップ１０にお
ける干渉接点ペアが保存されているか否かをチェックす
る。ここで、干渉接点ペアが保存されていると判断した
場合は、ステップ１７に進み、保存されていないと判断
した場合はステップ２０に進む。そのステップ１７は、
ステップ１０における干渉接点ペアが保存されている場
合、すなわち、同一面上になくて干渉形状を形成し得る
２つの接点Ｐ（ｉ）及び接点Ｐ（ｉ＋１）が存在する場
合に実行される。この場合、保存されている干渉接点ペ
ア、たとえば接点Ｐ１（ｉ）及び接点Ｐ１（ｉ＋１）
と、その隣接する周辺の接点Ｐ１（ｉ−１）,Ｐ１（ｉ
＋２）を用いてこれらの各接点を滑らかにつなぐ曲線を
生成する。この曲線は干渉部分を表す情報を表示するた
めの曲線（以下「干渉曲線」という）とされ、ステップ
１５において表示したフィレット面境界曲線とともにデ
ィスプレイ５に表示される。この場合、例えば双方の曲
線に異なる色彩を施すなどして、両者の区別が明確にな
るようにするとよい。この場合の接点Ｐ１（ｉ）と接点
Ｐ１（ｉ＋１）とは、干渉接点ペアであるから、それぞ
れ異なる曲面上にあるか若しくはいずれか一方が仮想面
上に求められており、接点Ｐ１（ｉ）と接点Ｐ１（ｉ＋
１）とは同一面になく双方の間にはかならず稜線（以下
「干渉稜線」という）が存在しているはずである。その
ため、その干渉稜線（例えば図９の干渉稜線Ｅ２）を、
立体Ｂのそれ以外の稜線と区別し得るように、例えば両
者に異なる色彩を施す等して表示するとよい。その場合
の表示例を図９に示す。

【００２３】以上の各ステップ１５〜１７が干渉情報提
示工程３０に対応している。上述の通り、干渉情報提示
工程３０では、接点算出検出工程１０で得られた接点の
情報から、フィレット面境界曲線を仮に生成し、ディス
プレイ５を通じて操作者に提示しており、干渉検出工程
２０で干渉が検出されているときは、その干渉稜線を他
の稜線とは区別し得るようにして表示している。この干
渉情報提示工程３０を経ることにより、操作者は生成し
ようとするフィレット面又は角落し面が、立体の既存の
稜線と干渉するか否かとともに、干渉するとしたらどの
個所で干渉が発生するのかを確認することができる。

【００２４】ステップ１７に続いてステップ１８に進
む。ステップ１８では、ステップ４において求められた
接点群Ｐ１（ｉ）（ｉ＝０，１，２…ｎ）、Ｐ２（ｉ）
（ｉ＝０，１，２…ｎ）から、それぞれの断面Ｈ（ｉ）
における各接点を通る円弧Ｃ（ｉ）を表す曲線を発生さ
せ、各曲線を滑らかにつないでフィレット面Ｔを仮に生
成する。面取り処理の場合には、ステップ４において求
められた接点群Ｐ１（ｉ）（ｉ＝０，１，２…ｎ），Ｐ
２（ｉ）（ｉ＝０，１，２…ｎ）から、それぞれの断面
Ｈ（ｉ）における二つの接点を結ぶ直線線分を求め、求
めた各直線線分を滑らかにつなぐことにより角落し面を
仮に生成する。ここで生成されるフィレット面Ｔや角落
し面の形状は、指定した稜線Ｅ０を共有する二つの曲面
Ｆ１，Ｆ２からはみだしていたり、立体Ｂの他の部位と
干渉したりしているはずである。それは、このステップ
１８がステップ１６により、干渉接点ペアが保存され、
フィレット面Ｔを埋め込むと干渉を引き起こすことが想
定されている場合に実行されるからである。

【００２５】続くステップ１９では、ステップ１８で生
成した仮のフィレット面Ｔまたは角落し面の形状と、既
存の立体Ｂとの間で干渉部分を除去する処理を行う。す
なわち、干渉接点ペアＰ（ｉ），接点Ｐ（ｉ＋１）のい
ずれかがカレント面ＦとＧ１連続に接続する曲面上にあ
る場合において、フィレット面Ｔの境界曲線Ｅ３と、干
渉稜線Ｅ２とが接点Ｐ（ｉ）と接点Ｐ（ｉ＋１）との間
で干渉しているので、その干渉する点（交差する点）を
頂点Ｋとしてフィレット面Ｔまたは角落し面を埋め込む
処理を行う。この処理を行うことにより、干渉を引き起
こした不正な形状を生成せずに済ませることができる。
また、接点Ｐ（ｉ）、接点Ｐ（ｉ＋１）のいずれかがカ
レント面Ｆを延長した仮想曲面上に求められていた場
合、仮に生成したフィレット面を切断したり、立体との
集合演算を行うことにより、干渉部分を除去した上でフ
ィレット面または角落し面を埋め込むことができる。こ
のステップ１９を実行したら処理を終了する。

【００２６】ステップ２０は、ステップ１６で干渉接点
ペアが保存されていない場合に実行される。このステッ
プ２０は、フィレット面Ｔをそのまま埋め込んでも干渉
形状が生成されない場合に実行されるので、ステップ４
において求められた接点群Ｐ１（ｉ）（ｉ＝０，１，２
…ｎ），Ｐ２（ｉ）（ｉ＝０，１，２…ｎ）から、それ
ぞれの断面Ｈ（ｉ）における各接点を通る円弧Ｃ（ｉ）
を表す曲線を発生させ、各曲線を滑らかにつないでフィ
レット面Ｔを生成して立体Ｂに埋め込む。面取り処理の
場合には、ステップ４において求められた接点群Ｐ１
（ｉ）（ｉ＝０，１，２…ｎ）から、それぞれの断面Ｈ
（ｉ）における二つの接点をむすぶ直線線分を求めて、
これらを滑らかにつないだ角落し面を生成して立体Ｂに
埋め込むことになる。

【００２７】以上の各ステップ１８〜２０が干渉除去工
程４０に対応する。この干渉除去工程４０では、干渉情
報提示工程３０により求められた干渉する位置の情報か
ら、立体Ｂについて適切な形状変形処理を行ない、干渉
を除去したフィレット面または角落し面の埋め込み済み
の立体を自動的に生成している。なお、干渉除去工程４
０において生成される形状が、操作者の意図通りでない
場合には、干渉除去工程４０の処理を行わずに、上述し
た接点算出工程１０から干渉情報提示工程３０までを試
行錯誤的に繰り返すことにより、干渉しないような丸め
処理ができるパラメータを求めたり、干渉情報提示工程
３０において提示された情報を元にしてフィレット面Ｔ
や角落し面を埋め込む形状を予め変形することにより、
三次元モデルの生成方法を検討するようにしてもよい。

【００２８】上述したように、この発明によるＣＡＤ装
置９によれば、フィレット面または角落し面を生成した
ときに、その境界曲線が他の稜線と干渉してしまう場合
にはその干渉部分を引き起こす位置を含む情報を設計者
に提示したり、干渉を除去した上でフィレット面または
角落し面を生成することができる。以上、上述した実施
例の説明では丸め処理を中心に説明したが、この発明は
その丸め処理に限定されるものではなく面取り処理にお
いても適用されるのはもとよりである。すなわち、面取
り処理を行うに際して、上記実施例と同様に上記接点算
出工程１０〜干渉除去工程４０を適用して角落し面の境
界曲線が他の稜線と干渉するかどうかの情報を提示した
り、その干渉を除去した上で角落し面を生成することも
できる。また、ＣＡＤ装置９により、上記実施例におけ
るステップ１〜１７の処理を試行錯誤的に繰り返し適用
して、操作者の意図どおりの形状を生成するための支援
を行うこととしてもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、フィレット面又は角落し面の境界曲線が他の稜線
と干渉する場合に、その旨を操作者に、干渉する位置の
情報とともに提示することができ、これによって、不正
なフィレット面または角落し面の形状の生成を回避する
ことができる。また、干渉形状が生成され得る場合でも
その干渉が除去され干渉を生じない三次元モデルを生成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるＣＡＤ装置のシステム構成図で
ある。

【図２】図１のＣＡＤ装置により干渉形状の生成を回避
しながら三次元モデルを生成するための各工程を示すフ
ローチャートである。

【図３】操作者がＣＡＤ装置を動作させて三次元モデル
を生成するときの操作者の操作内容及びＣＰＵが実行す
るプログラムによる処理の手順を示すフローチャートで
ある。

【図４】図３の後続の処理の手順を示すフローチャート
である。

【図５】（ａ）はソリッドモデルとして生成した立体の
一例を示す斜視図、（ｂ）は他の稜線と干渉するフィレ
ット面を埋め込んだ立体の一例を示す斜視図である。

【図６】ソリッドモデルとして生成した立体の一例を示
す図４（ａ）と同様の斜視図である。

【図７】隣接する２つの曲面上に接点及び断面を求めた
状態を示す斜視図である。

【図８】Ｇ１連続に接続している２つの曲面Ｆ１’と曲
面Ｆ１を示す斜視図である。

【図９】この発明により三次元モデルを生成する過程で
得られる干渉する箇所をもつ立体を示す斜視図である。

【符号の説明】

１：ＣＰＵ ２：メモリ ３：キーボード ４：プリンタ ５：ディスプレイ ６：マウス ７：補助記憶装置 ８：バスライン ９：ＣＡＤ装置 １０：接点算出工程 ２０：干渉抽出工程 ３０：干渉情報提示工程 ４０：干渉除去工程 Ｂ：立体 Ｅ０：稜線 Ｔ：フィレット面

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 三次元モデルを生成する手段と、該手段
   により生成された三次元モデルの角部に丸め又は面取り
   する手段を備えた三次元モデル生成装置において、 前記丸め又は面取りする面と、立体の角部を形成する稜
   線との干渉を検出する干渉検出手段と、 該干渉検出手段により検出された干渉が生じる部分の情
   報を表示する干渉情報表示手段と、 前記干渉検出手段により検出された干渉が生じる部分の
   情報を用いて干渉しない三次元モデルを生成する手段と
   を設けたことを特徴とする三次元モデル生成装置。
2. 【請求項２】 前記干渉検出手段が、立体の角部を形成
   する稜線に直交する複数の各断面内において、該稜線を
   共有する二つの面又はこれらの面と連続な面若しくは該
   二つの面を延長した面のいずれかに接する円弧を求め、
   該各円弧と前記各面との接点群を構成する隣接する二つ
   の接点が同一面上にあるか否かを判定することにより、
   前記干渉を検出するように構成されていることを特徴と
   する請求項１記載の三次元モデル生成装置。
3. 【請求項３】 前記干渉情報表示手段が、前記干渉検出
   手段により検出された干渉が生じる部分の情報とともに
   前記接点群を構成する各接点をつなぐ曲線を表示するよ
   うに構成されていることを特徴とする請求項２記載の三
   次元モデル生成装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の
   三次元モデル生成装置において、 前記干渉検出手段が丸め又は面取りする面と、立体の角
   部を形成する稜線との干渉を検出しないときに、該丸め
   又は面取りする面を該立体に埋め込む手段を設けたこと
   を特徴とする三次元モデル生成装置。
5. 【請求項５】 三次元モデルを生成する工程と、該工程
   により生成された三次元モデルの角部に丸め又は面取り
   する工程とを備えた三次元モデル生成方法において、 前記丸め又は面取りする面と、立体の角部を形成する稜
   線との干渉を検出する干渉検出工程と、 該干渉検出工程により検出された干渉が生じる部分の情
   報を表示する干渉情報表示工程と、 前記干渉検出手段により検出された干渉が生じる部分を
   除去して三次元モデルを生成する工程とを設けたことを
   特徴とする三次元モデル生成方法。
6. 【請求項６】 前記干渉検出工程は、立体の角部を形成
   する稜線に直交する複数の各断面内において、該稜線を
   共有する二つの面又はこれらの面と連続な面若しくは該
   二つの面を延長した面のいずれかに接する円弧を求め、
   該各円弧と前記各面との接点群を構成する隣接する二つ
   の接点が同一面上にあるか否かを判定することにより、
   前記干渉を検出することを特徴とする請求項５記載の三
   次元モデル生成方法。
7. 【請求項７】 前記干渉情報表示工程が、前記干渉検出
   手段により検出された干渉が生じる部分の情報とともに
   前記接点群を構成する各接点をつなぐ曲線を表示するこ
   とを特徴とする請求項５又は６記載の三次元モデル生成
   方法。