JP2003263464A - フィレット作成方法、及び３次元ｃａｄプログラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 面と面とを接続するフィレット面をより効率
よく作成する技術を提供する。 【解決手段】 対象面の点群データを取得し（Ｓ０
１）、フィレット面の外延を規定する２本のＲ止まり線
を定める（Ｓ０２）、２本のＲ止まり線に垂直な平面を
複数定め（Ｓ０３）、点の集合と垂直平面とが交差する
位置にある交線を求めて（Ｓ０４）、交線とそれらＲ止
まり線とが交わる分割点を求め（Ｓ０５）、垂直平面の
それぞれについて、交線をそれら分割点と分割点との間
にある中間部分交線に接続する部分交線にそれぞれ分割
し（Ｓ０６）、垂直平面のそれぞれについて、それら部
分交線を、垂直平面内でそれら分割点の側に外挿してそ
れぞれ延長線を定め（Ｓ０７）、垂直平面のそれぞれに
ついて、第１の延長線と第２延長線とが交わる延長線交
点を求め、延長線交点、に基づいて仮想点を定め（Ｓ０
８）、仮想点を滑らかに結ぶ仮想線に基づいて、フィレ
ット面を定める（Ｓ０９）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フィレット作成方
法及びそれを実行するための３次元ＣＡＤプログラムに
関する。本発明は、特に、物体の表面の位置の座標を示
す点群データから３Ｄモデルを作成するときに使用され
るフィレット作成方法、及びそれを実行するための３次
元ＣＡＤプログラムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のコンピュータ技術の発達により、
３次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）装置を用いた
工業製品のデザインが、広く行われるようになってきて
いる。３次元ＣＡＤ装置は、工業製品のデザインの効率
化に大きく貢献している。

【０００３】しかし、３次元ＣＡＤ装置のみによって、
デザイナーの感性を完全に生かしたデザインをすること
は容易ではない。このため、粘土によって作成されたク
レイモデルと３次元ＣＡＤ装置とを併用して工業製品を
デザインするデザイン方法が使用されている。

【０００４】このようなデザイン方法では、まず、デザ
イナーによりクレイモデルが作成される。続いて、作成
されたクレイモデルの形状が、ＣＣＤ（Charge Carryin
g Device）カメラやレーザースキャン装置のような３次
元形状測定装置によって測定される。３次元形状測定装
置を用いた測定により、クレイモデルの表面上の点のそ
れぞれの座標を示す点群データが取得される。続いて、
その点群データが３次元ＣＡＤ装置に入力され、以後
は、３次元ＣＡＤ装置を用いて工業商品のデザインが行
われる。

【０００５】３次元ＣＡＤ装置で扱われるのは、曲面関
数により表現された面データ（サーフェスデータ）であ
る一方、３次元形状測定装置により得られる点群データ
は、離散的に定められた点の座標を示すデータである。
このため、３次元ＣＡＤ装置では、点群データから面デ
ータが作成される。点群データからの面データの作成
は、曲面関数へのフィッティングにより行われる。

【０００６】しかし、クレイモデルの屈曲部、即ち、曲
率半径が小さい部分についての、曲面関数へのフィッテ
ィングによる面データの作成は、点群データに点と点と
の間の情報が欠けているために、精度よく実行すること
ができない。

【０００７】そこで、クレイモデルの屈曲部についての
点群データから面データの作成は、以下の方法によって
行われる。図２１に示されているように、まず、点群デ
ータに基づいて、クレイモデルの屈曲部を近似的に表す
２つの自由曲面１０１、１０２が定められる。自由曲面
１０１、１０２は、いずれも曲率半径が大きい面であ
る。続いて、定められた自由曲面１０１、１０２とが交
わる共通稜線１０３が定められる。このような共通稜線
は、クレイモデルには実際には存在しない稜線であるか
ら、仮想線と呼ばれることがあり、以下では、共通稜線
を仮想線と呼ぶ。続いて、仮想線１０３について、フィ
レット処理が行われ、フィレット面１０４を示す曲面関
数が定められる。この曲面関数が面データとして使用さ
れる。共通稜線を利用したフィレット処理は、当業者に
とって周知であり、例えば、公開特許公報（特開平６−
２５９５１４、特開平６−３３２９９０、及び特開平１
０−２４０７９０）に開示されている。

【０００８】しかし、このような面データの作成方法で
は、クレイモデルに表現したデザイナーの意思が充分に
反映されにくい。

【０００９】そこで、デザイナーの意思をより反映する
ために、クレイモデル上に、仮想線を指示するための構
造体が実際に形成されることがある。このような構造体
としては、例えば、アルミ棒や、粘土による盛り土が使
用される。この場合、まず、その構造物の形状が３次元
形状測定器によって測定され、その構造体が指示する仮
想線の上にある複数の点の座標が測定される。その点を
滑らかに結ぶ曲線が求められ、その曲線が仮想線として
使用される。

【００１０】このような方法は、クレイモデルの上に仮
想線を指示するための構造体を形成するために高度な技
能が必要であり、更に、多くの工数が必要である。

【００１１】デザイナーの意思をより反映しながら、仮
想線を効率よく作成し、フィレット面を効率よく作成す
るための技術が望まれている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、工業
製品の形状を示す点群データから面データを作成する際
に、面と面とを接続するフィレット面をより効率よく作
成するための技術を提供することにある。

【００１３】本発明の更に他の目的は、工業製品の形状
を示す点群データから面データを作成する際に、面と面
とを接続するフィレット面をデザイナーの意思をより反
映しながら、且つ、効率よく作成するための技術を提供
することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】以下に、［発明の実施の
形態］で使用される番号・符号を用いて、課題を解決す
るための手段を説明する。これらの番号・符号は、［特
許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］の記載と
の対応関係を明らかにするために付加されている。但
し、付加された番号・符号は、［特許請求の範囲］に記
載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならな
い。

【００１５】本発明によるフィレット作成方法は、
（ａ）モデリング対象面の形状を、モデリング対象面の
上にある複数の点の座標によって示す点群データ（４）
を取得するステップと、（ｂ）フィレット面（３３）の
外延を規定する第１Ｒ止まり線（１２）と第２Ｒ止まり
線（１３）とを定めるステップと、（ｃ）第１Ｒ止まり
線（１２）に垂直な垂直平面（１９）を複数定めるステ
ップと、（ｄ）垂直平面（１９）のそれぞれについて、
点群データ（４）に基づいて、点の集合（１１）と垂直
平面（１９）とが交差する位置にある交線（２１）を求
めるステップと、（ｅ）交線（２１）と第１Ｒ止まり線
（１２）とが交わる第１分割点（２２）と、交線（２
１）と第２Ｒ止まり線（１３）とが交わる第２分割点
（２３）とを求めるステップと、（ｆ）垂直平面（１
９）のそれぞれについて、交線（２１）を、第１分割点
（２２）と第２分割点（２３）との間にある中間部分交
線（２４）、第１分割点（２２）において中間部分交線
（２４）に接続する第１部分交線（２５）、及び、第２
分割交点（２３）において中間部分交線（２４）に接続
する第２部分交線（２６）に分割するステップと、
（ｇ）垂直平面（１９）のそれぞれについて、第１部分
交線（２５）を、垂直平面（１９）内で第１分割点（２
２）の側に外挿して第１延長線（２７）を定めるステッ
プと、（ｈ）垂直平面（１９）のそれぞれについて、第
２部分交線（２６）を、垂直平面（１９）内で第２分割
点（２３）の側に外挿して第２延長線（２８）を定める
ステップと、（ｉ）垂直平面（１９）のそれぞれについ
て、第１延長線（２７）と第２延長線（２８）とが交わ
る延長線交点（２９、３９）を求め、延長線交点（２
９、３９）に基づいて仮想点（２９）を定めるステップ
と、（ｊ）仮想点（２９）を滑らかに結ぶ仮想線（３
０）を定めるステップと、（ｋ）仮想線（３０）に基づ
いて、フィレット面（３３）を定めるステップとを備え
ている。当該フィレット作成方法は、フィレット面（３
３）を規定する仮想線（３０）を点群データ（４）から
抽出し、フィレット面（３３）の生成を効率化する。更
に、当該フィレット作成方法は、面データを媒介にせず
に点群データ（４）から直接的に仮想線（３０）を抽出
し、デザイナーの意図をよりフィレット面（３３）の形
状に反映させることが可能である。

【００１６】仮想点（２９）は、延長線交点（３９）に
一致することがある。

【００１７】当該フィレット作成方法は、更に、（ｌ）
垂直平面（１９）のそれぞれについて、第１分割点（２
２）における第１部分交線（２５）に垂直で、且つ、垂
直平面（１９）の上にある第１法線（３５）を求めるス
テップと、（ｍ）垂直平面（１９）のそれぞれについ
て、第２分割点（２３）における第２部分交線（２６）
に垂直で、且つ、垂直平面（１９）の上にある第２法線
（３６）を求めるステップと、（ｎ）垂直平面（１９）
のそれぞれについて、第１法線（３５）と第２法線（３
６）とが交わる点をＲ中心点（３４）と定めるステップ
と、（ｏ）垂直平面（１９）のそれぞれについて、交線
（２１）と、延長線交点（２９、３９）とＲ中心点（３
４）とを通る直線（４０）とが交わる点をＲ頂点（３
７）として定めるステップと、（ｐ）Ｒ頂点（３７）を
滑らかに結ぶＲ頂点線（３８）を定めるステップとを備
え、フィレット面（３３）は、Ｒ頂点線（３８）に基づ
いて定められることが好ましい。これにより、フィレッ
ト面（３３）の生成が一層に簡素化される。

【００１８】（ｉ）ステップは、（ｑ）延長線交点（２
９、３９）とＲ頂点（３７）とを結ぶ線分（４１）の上
に、仮想点（２９）を定めるステップを含むことがあ
る。

【００１９】本発明による３次元ＣＡＤプログラムは、
（ａ）モデリング対象面の形状を、モデリング対象面の
上にある複数の点の座標によって示す点群データ（４）
を取得するステップと、（ｒ）入力装置（８）になされ
た操作に応答して、フィレット面（３３）の外延を規定
する第１Ｒ止まり線（１２）と第２Ｒ止まり線（１３）
と定めるステップと、（ｃ）第１Ｒ止まり線（１２）に
垂直な垂直平面（１９）を複数定めるステップと、
（ｄ）垂直平面（１９）のそれぞれについて、点群デー
タ（４）に基づいて、点の集合（１１）と垂直平面（１
９）とが交差する位置にある交線（２１）を求めるステ
ップと、（ｅ）交線（２１）と第１Ｒ止まり線（１２）
とが交わる第１分割点（２２）と、交線（２１）と第２
Ｒ止まり線（１３）とが交わる第２分割点（２３）とを
求めるステップと、（ｆ）垂直平面（１９）のそれぞれ
について、交線（２１）を、第１分割点（２３）と第２
分割点（２３）との間にある中間部分交線（２４）、第
１分割点（２２）において中間部分交線（２４）に接続
する第１部分交線（２５）、及び、第２分割交点（２
３）において中間部分交線（２４）に接続する第２部分
交線（２６）に分割するステップと、（ｇ）垂直平面
（１９）のそれぞれについて、第１部分交線（２５）
を、垂直平面（１９）内で第１分割点（２２）の側に外
挿して第１延長線（２７）を定めるステップと、（ｈ）
垂直平面（１９）のそれぞれについて、第２部分交線
（２６）を、垂直平面（１９）内で第２分割点（２３）
の側に外挿して第２延長線（２８）を定めるステップ
と、（ｉ）垂直平面（１９）のそれぞれについて、第１
延長線（２７）と第２延長線（２８）とが交わる延長線
交点（２９、３９）を求め、延長線交点（２９、３９）
に基づいて仮想点（２９）を定めるステップと、（ｊ）
仮想点（２９）を滑らかに結ぶ仮想線（３０）を定める
ステップと、（ｋ）仮想線（３０）に基づいて、フィレ
ット面（３３）を定めるステップとをコンピュータ
（２）に実行させる。このような３次元ＣＡＤプログラ
ムは、フィレット面（３３）を規定する仮想線（３０）
を点群データ（４）から半自動的に抽出し、フィレット
面（３３）の生成を効率的にする。更に、当該３次元Ｃ
ＡＤプログラムは、デザインの良否に多大な影響を及ぼ
す第１Ｒ止まり線（１２）と第２Ｒ止まり線（１３）の
形状の決定を設計者に委ね、設計者の意図を一層にフィ
レット面（３３）の形状に反映させる。

【００２０】当該３次元ＣＡＤプログラムは、更に、
（ｌ）垂直平面（１９）のそれぞれについて、第１分割
点（２２）における第１部分交線（２５）に垂直で、且
つ、垂直平面（１９）の上にある第１法線（３５）を求
めるステップと、（ｍ）垂直平面（１９）のそれぞれに
ついて、第２分割点（２３）における第２部分交線（２
６）に垂直で、且つ、垂直平面（１９）の上にある第２
法線（３６）を求めるステップと、（ｎ）垂直平面（１
９）のそれぞれについて、第１法線（３５）と第２法線
（３６）とが交わる点をＲ中心点（３４）と定めるステ
ップと、（ｏ）垂直平面（１９）のそれぞれについて、
交線（２１）と、延長線交点（２９、３９）とＲ中心点
（３４）とを通る直線（４０）とが交わる点をＲ頂点
（３７）として定めるステップと、（ｐ）Ｒ頂点（３
７）を滑らかに結ぶＲ頂点線（３８）を定めるステップ
とをコンピュータ（２）に実行させ、且つ、（ｋ）ステ
ップは、（ｓ）仮想線（２９）とＲ頂点線（３９）とに
基づいてフィレット面（３３）を定めるステップを含む
ことが好ましい。フィレット面（３３）の形状は、仮想
線（２９）とＲ頂点線（３９）とで概ね決定される。従
って、このような３次元ＣＡＤプログラムは、フィレッ
ト面（３３）を定めるために、コンピュータ（２）に入
力する必要があるデータの量を少なくすることが出来
る。

【００２１】当該３次元ＣＡＤプログラムが、更に、
（ｓ）入力装置（８）を介してパラメータ（γ）を受け
取るステップをコンピュータ（２）に実行させる場合、
（ｉ）ステップは、（ｑ）延長線交点（３９）とＲ中心
点（３４）とを結ぶ線分（４１）の上に、仮想点（２
９）を定めるステップを含み、且つ、仮想点（２９）の
位置は、既述のパラメータ（γ）に基づいて定められる
ことが好ましい。このような３次元ＣＡＤプログラム
は、仮想線（３０）の形状を規定する仮想点（２９）の
位置を設計者の意思に応じて補正可能である。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明によるフィレット作成方法の実施の一形態を説明
する。

【００２３】（実施の第１形態）本発明によるフィレッ
ト作成方法の実施の第１形態では、図２に示されている
設計システム１０が使用される。設計システム１０は、
３次元形状測定装置１と３次元ＣＡＤ装置２とを含む。
３次元形状測定装置１は、モデリングの対象であるクレ
イモデル３の表面の上にある多数の点の位置を測定し、
各点の座標を示す点群データ４を生成する。３次元形状
測定装置１は、生成した点群データ４を３次元ＣＡＤ装
置２に送る。３次元形状測定装置１としては、例えば、
ＣＣＤカメラやレーザスキャナが使用される。

【００２４】３次元ＣＡＤ装置２は、点群データ４か
ら、クレイモデル３の形状を表す面データを作成する。
クレイモデル３の表面のうちの曲率半径が大きい部分に
ついては、点群データ４のフィッティングにより面デー
タが作成される。一方、曲率半径が小さい部分について
は、点群データ４のフィッティングにより生成された面
データは使用されず、フィレット面が別途に作成され
る。後述されるように、３次元ＣＡＤ装置２は、点群デ
ータ４から仮想線を抽出し、その仮想線を用いてフィレ
ット面を作成する。このフィレット面の作成には、点群
データ４をフィッティングすることにより得られる面デ
ータは使用されない。

【００２５】３次元ＣＡＤ装置２としては、ワークステ
ーション等のコンピュータが使用される。より具体的に
は、３次元ＣＡＤ装置２は、インターフェース５、記憶
装置６、演算装置７、入力装置８、及び表示装置９を含
む。インターフェース５は、演算装置７による制御の
下、３次元形状測定装置１から点群データ４を受け取
る。記憶装置６は、インターフェース４が受け取った点
群データ４を記憶する。記憶装置６は、更に、点群デー
タ４から面データを作成する過程で作成されるデータ
と、３次元ＣＡＤプログラムとを記憶する。演算装置７
は、記憶装置６に記憶された３次元ＣＡＤプログラムを
実行し、点群データ４から面データを作成する処理、及
び３次元ＣＡＤ装置２の各部の制御を行う。

【００２６】入力装置８は、設計者から３次元ＣＡＤ装
置２への指示、及び設計者による選択を３次元ＣＡＤ装
置２に入力するために使用される。入力装置８として
は、例えば、キーボード、マウスが使用される。表示装
置９は、点群データ、点群データ４から面データを作成
する過程で作成されるデータ、及び最終的に作成された
面データを表示する。表示装置９としては、例えば、Ｃ
ＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイが使用される。

【００２７】図１は、本実施の形態のフィレット作成方
法を使用してクレイモデル３の形状を示す面データを作
成する作成プロセスを示す。

【００２８】まず、３次元形状測定装置１によってクレ
イモデル３の形状が測定され、点群データ４が３次元Ｃ
ＡＤ装置２に入力される（ステップＳ０１）。図３に示
されているように、表示装置９には、点群データ４に示
された点の集合１１が表示される。点群データ４に示さ
れた点の集合１１は、クラウド１１と呼ばれる。クラウ
ド１１は、クレイモデル３の表面の形状に対応してい
る。

【００２９】続いて、図４に示されているように、クラ
ウド１１に沿ってＲ止まり線１２、１３が指定される。
（図１のステップＳ０２）。Ｒ止まり線１２、１３は、
フィレット面の外延を規定するための曲線である。フィ
レット面の外延を規定するＲ止まり線１２、１３は、デ
ザインの良し悪しに重大な影響を及ぼす。このため、Ｒ
止まり線１２、１３の指定は、設計者の感性を最大限に
生かすために設計者に委ねられる。

【００３０】Ｒ止まり線１２、１３の指定のために、３
次元ＣＡＤ装置２は、Ｒ止まり線１２の形状を指定する
構成点１４と、Ｒ止まり線１３の形状を指定する構成点
１５との位置の入力を設計者に要求する。構成点１４を
滑らかに結ぶ曲線が、Ｒ止まり線１２と定められ、構成
点１５を滑らかに結ぶ曲線が、Ｒ止まり線１３と定めら
れる。

【００３１】クラウド１１に沿ってＲ止まり線１２、１
３を定めるためには、構成点１４、１５もクラウド１１
に沿って指定される必要がある。図５は、構成点１４、
１５をクラウド１１に沿って選択する方法を示してい
る。構成点１４、１５の指定のために、演算装置７は、
点群データ４からメッシュ１６を生成する。生成された
メッシュ１６は、クラウド１１に含まれる点１７のうち
の３つを頂点とする３角形要素１８で構成されている。
それぞれの３角形要素１８は一の平面上にある。演算装
置７は、設計者が入力装置８に対して行った操作に応じ
て、３角形要素１８の上にある点から構成点１４、１５
を選択する。演算装置７は、選択された構成点１４から
Ｒ止まり線１２を生成し、構成点１５からＲ止まり線１
３を生成する。

【００３２】続いて、Ｒ止まり線１２、１３のうちの一
方が、基準Ｒ止まり線として設計者によって選択され
る。基準Ｒ止まり線が選択されると、図６に示されてい
るように、基準Ｒ止まり線に垂直な垂直平面１９が演算
装置７によって生成される（図１のステップＳ０３）。
図６には、Ｒ止まり線１２が基準Ｒ止まり線として選択
されたときに定められる垂直平面１９が示されている。
Ｒ止まり線１２が基準Ｒ止まり線として選択されると、
演算装置７は、Ｒ止まり線１２を規定する構成点１４を
通り、且つ、Ｒ止まり線１２に垂直な平面を垂直平面１
９に定める。一の構成点１４について、一の垂直平面１
９が定められる。一方、Ｒ止まり線１３が基準Ｒ止まり
線として選択された場合には、構成点１５を通り、且
つ、Ｒ止まり線１３に垂直な平面が垂直平面１９に定め
られる。以下では、Ｒ止まり線１２が基準Ｒ止まり線と
して選択されたとして説明が行われる。

【００３３】垂直平面１９の決定に続いて、演算装置７
は、図７に示されているように、クラウド１１と垂直平
面１９とが交差する位置にある曲線を交線２１として求
める。交線２１は、垂直平面１９のそれぞれについて求
められる。一の交線２１は、一の垂直平面１９とモデリ
ングの対象面との交線に対応する。しかし、クラウド１
１が点で構成されるため、交線２１を２つの面が交わる
曲線として求めることは出来ない。そこで、交線２１
は、以下に述べられる方法により求められる。

【００３４】図８に示されているように。交線２１の決
定には、ステップＳ０２において定められた３角形要素
１８が使用される。既述のように、３角形要素１８は、
クラウド１１に含まれる点１７を頂点としている。この
３角形要素１８の辺のうち垂直平面１９と交わるもの
が、交差線分１８ａとして選択され、選択された交差線
分１８ａと垂直平面１９との交点２２が求められる。交
点２２を滑らかに接続する曲線が、交線２１として定め
られる。

【００３５】交線２１が決定されると、演算装置７は、
交線２１が基準Ｒ止まり線でないＲ止まり線１３と交わ
っているかを判断する（図１のステップ０５）。基準Ｒ
止まり線であるＲ止まり線１２が大きく屈曲している
と、垂直平面１９がＲ止まり線１３に交わらず、従っ
て、交線２１もＲ止まり線１３に交わらないことがあ
る。この場合、他の垂直平面が定められ、Ｒ止まり線１
３に交わらない垂直平面１９の代わりに、定められた垂
直平面が使用される。より詳細には、Ｒ止まり線１２の
上に他の構成点が定められる。更に、定められた構成点
を通り、Ｒ止まり線１２に垂直な垂直平面が決定され
る。その垂直平面がＲ止まり線１３に交わる場合、Ｒ止
まり線１３に交わらない垂直平面１９は、新たに決定さ
れた垂直平面に置換され、再度、交線２１が決定され
る。

【００３６】但し、クラウド１１が離散的であることに
起因して、交線２１とＲ止まり線１３とが数学的に厳密
には交わらない場合があり得る。このため、交線２１と
Ｒ止まり線１３との距離が極めて近く、所定の距離より
も小さい場合、演算装置７は、交線２１とＲ止まり線１
３とが交わると判断する。

【００３７】続いて、演算装置７は、図９に示されてい
るように、交線２１とＲ止まり線１２とが交わる第１分
割点２２と、交線２１とＲ止まり線１３とが交わる第２
分割点２３とを求める（図１のステップＳ０６）。第１
分割点２２と第２分割点２３とは、垂直平面１９のそれ
ぞれについて求められる。このとき、交線２１とＲ止ま
り線１３とが交わるか否かの判断において検討されたよ
うに、交線２１とＲ止まり線１２、１３とが、極めて近
い距離にあっても数学的に厳密には交わらない場合があ
り得る。この場合、交線２１の上の点のうち、Ｒ止まり
線１２に最も距離が近い点が、第１分割点２２と定めら
れ、Ｒ止まり線１２に最も距離が近い点が、第２分割点
２３と定められる。

【００３８】更に、演算装置７は、図１０に示されてい
るように、交線２１を、第１分割点２２と第２分割点２
３において分割し、中間交線２４、第１部分交線２５、
及び第２部分交線２６を定める。中間交線２４は、交線
２１のうちの第１分割点２２と第２分割点２３との間の
部分である。第１部分交線２５は、交線２１のうち、第
１分割点２２と第２分割点２３との間にない部分であっ
て、第１分割点２２において中間交線２４に接続する部
分である。第２部分交線２６は、交線２１のうち、第１
分割点２２と第２分割点２３との間にない部分であっ
て、第２分割点２３において中間交線２４に接続する部
分である。中間交線２４、第１部分交線２５、及び第２
部分交線２６の決定は、垂直平面１９のそれぞれについ
て行われる。

【００３９】続いて、演算装置７は、図１１に示されて
いるように、第１部分交線２５を第１分割点２２の側に
外挿して第１延長線２７を定め、第２部分交線２６を第
２分割点２３の側に外挿して第２延長線２８を定める
（図１のステップＳ０７）。更に、演算装置７は、第１
延長線２７と第２延長線２８とが交わる点を仮想点２９
と定める。第１延長線２７、第２延長線２８及び仮想点
２９は、いずれも、垂直平面１９の上にある。

【００４０】第１延長線２７及び第２延長線２８の外挿
には、図１２に示された３つの外挿方法のいずれも使用
され得る。図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞ
れ、自然的外挿法、円弧的外挿法、及び直線的外挿法を
示している。自然的外挿法では、図１２（ａ）に示され
ているように、第１部分交線２５と第１延長線２７とか
らなるスプラインの弾性エネルギーが最小となるよう
に、第１延長線２７が求められる。同様に、第２部分交
線２６と第２延長線２８とからなるスプラインの弾性エ
ネルギーが最小になるように、第２延長線２８が求めら
れる。このようにして定められた第１延長線２７と第２
延長線２８とが交わる点が、仮想点２９と定められる。

【００４１】円弧的外挿法では、図１２（ｂ）に示され
ているように、第１部分交線２５の上に、第１分割点２
２以外の２点２５ａ、２５ｂが定められる。第１分割点
２２と点２５ａ、２５ｂを通る円弧が、第１延長線２７
と定められる。第２部分交線２６についても同様に、第
１部分交線２６の上に、第２分割点２３以外の２点２６
ａ、２６ｂが定められる。第２分割点２３と点２６ａ、
２６ｂを通る円弧が、第２延長線２８と定められる。こ
のようにして定められた第１延長線２７と第２延長線２
８とが交わる点が、仮想点２９と定められる。

【００４２】直線的外挿法では、図１２（ｃ）に示され
ているように、第１分割点２２における第１部分交線２
５の接線が、第１延長線２７と定められ、第２分割点２
３における第２部分交線２６の接線が、第２延長線２８
と定められる。

【００４３】このような第１延長線２７、第２延長線２
８及び仮想点２９の決定は、垂直平面１９のそれぞれに
ついて行われる。

【００４４】続いて、演算装置７は、図１３に示されて
いるように、垂直平面１９のそれぞれについて定められ
た仮想点２９を滑らかに結ぶ曲線を仮想線３０と定める
（図１のステップＳ０８）。

【００４５】仮想線３０が定められた後は、３次元ＣＡ
Ｄ装置２が一般的に有する機能を使用して、クレイモデ
ル３の形状を示す面データの作成が行われる（図１のス
テップＳ０９）。まず、クラウド１１のうちのＲ止まり
線１２、１３の間でない部分１１ａ、１１ｂについて、
点群データ４の曲面関数へのフィッティングが行われ
る。図１４に示されているように、このフィッティング
により、部分１１ａ、１１ｂにそれぞれ対応する自由曲
面３１、３２の面データが作成される。

【００４６】更に、Ｒ止まり線１２、１３、及び仮想線
３０から、自由曲面３１、３２を結ぶフィレット面３３
が作成される。Ｒ止まり線１２、１３、及び仮想線３０
からのフィレット面３３の作成は、３次元ＣＡＤ装置が
一般的に有する機能を用いて行われる。まず、設計者
が、フィレット面３３の作成を３次元ＣＡＤ装置２に指
示すると、演算装置７により、仮想線３０に垂直な垂直
面が複数定められる。３次元ＣＡＤ装置２は、定められ
た垂直面のそれぞれについてフィレット径を入力するよ
うに設計者に要求する。設計者が入力装置８を使用して
フィレット径を入力すると、入力されたフィレット径を
使用して、当業者にとって周知であるフィレット処理方
法によりフィレット面３３が作成される。自由曲面３
１、３２、及びフィレット面３３の面データが演算装置
７によって統合され、点群データ４からの面データの作
成が完了する。

【００４７】以上に説明された演算装置７の動作は、記
憶装置６に記憶された３次元ＣＡＤプログラムに従って
実行される。

【００４８】以上に説明されたように、本実施の形態で
は、仮想線３０が点群データ４から半自動的に作成さ
れ、仮想線３０を用いたフィレット面３３の作成が簡便
になる。このとき、デザインの良し悪しに大きく影響す
るＲ止まり線１２、１３の決定が設計者に委ねられ、こ
れにより、デザイナーの感性を生かしたデザインが実現
されている。

【００４９】（実施の第２形態）実施の第２形態では、
仮想線に加えて、フィレット面を規定するＲ頂点線が点
群データから抽出され、これにより、フィレット面の作
成の一層の効率化が図られている。以下、本発明による
フィレット作成方法の実施の第２形態を詳細に説明す
る。

【００５０】図１５は、本発明によるフィレット作成方
法の実施の第２形態を示す。実施の第２形態では、実施
の第１形態と同一のプロセスにより、仮想線３０の抽出
が行われる（ステップＳ０１〜Ｓ０８）。実施の第２形
態では、更に、仮想線３０の抽出とともに、Ｒ頂点線の
抽出が行われる（ステップＳ１０〜Ｓ１２）。

【００５１】Ｒ頂点線の抽出は、以下のプロセスで行わ
れる。まず、３次元ＣＡＤ装置２の演算装置７は、図１
６に示されているように、垂直平面１９のそれぞれにつ
いて、Ｒ中心点３４を求める（図１５のステップＳ１
０）。Ｒ中心点３４は、第１分割点２２において第１部
分交線２５に垂直に交わる法線３５と、第２分割点２３
において第２部分交線２６に垂直に交わる法線３６との
交点として定められる。

【００５２】続いて、演算装置７は、図１７に示されて
いるように、垂直平面１９のそれぞれについて、Ｒ頂点
３７を求める（図１５のステップＳ１１）。Ｒ頂点３７
は、仮想点２９とＲ中心点３４とを結ぶ直線と、交線２
１との交点として定められる。

【００５３】続いて、演算装置７は、図１８に示されて
いるように、垂直平面１９のそれぞれについて定められ
たＲ頂点３７を滑らかに結ぶ曲線を、Ｒ頂点線３８と定
める（図１５のステップＳ１２）。

【００５４】仮想線３０とＲ頂点線３８とが定められた
後は、３次元ＣＡＤ装置２が一般的に有する機能を使用
して、クレイモデル３の形状を示す面データの作成が行
われる（図１５のステップＳ１３）。まず、図１４に示
されているように、実施の第１形態と同一の過程によ
り、クラウド１１のうちのＲ止まり線１２、１３の間で
ない部分１１ａ、１１ｂにそれぞれ対応する自由曲面３
１、３２の面データが作成される。

【００５５】更に、Ｒ止まり線１２、１３、仮想線３
０、及びＲ頂点線３８から、自由曲面３１、３２を結ぶ
フィレット面３３が作成される。Ｒ止まり線１２、１
３、仮想線３０、及びＲ頂点線３８からのフィレット面
３３の作成は、３次元ＣＡＤ装置が一般的に有する機能
を用いて行われる。まず、設計者が、フィレット面３３
の作成を３次元ＣＡＤ装置２に指示すると、演算装置７
により、仮想線３０に垂直な垂直面が複数定められる。
更に、定められた垂直面のそれぞれについて、垂直面
と、Ｒ止まり線１２、１３及びＲ頂点線３８のそれぞれ
との交点が求められる。更に、求められた３つの交点を
通る円の半径が、その垂直面について定められたフィレ
ット径と規定される。更に、演算装置７は、定められた
フィレット径に基づいて、当業者にとって周知であるフ
ィレット処理方法によりフィレット面３３を作成する。
自由曲面３１、３２、及びフィレット面３３の面データ
が演算装置７によって統合され、点群データ４からの面
データの作成が完了する。

【００５６】以上に説明された演算装置７の動作は、記
憶装置６に記憶された３次元ＣＡＤプログラムに従って
実行される。

【００５７】以上に説明されたように、本実施の形態で
は、実施の第１形態と同様に、仮想線３０が点群データ
４から半自動的に作成され、仮想線３０を用いたフィレ
ット面３３の作成が効率化されている。このとき、デザ
インの良し悪しに大きく影響するＲ止まり線１２、１３
の決定が設計者に委ねられ、これにより、デザイナーの
感性を生かしたデザインが実現されている。

【００５８】本実施の形態では、更に、Ｒ頂点線３８が
点群データ４から半自動的に作成され、仮想線３０を用
いたフィレット面３３の作成が一層に効率化されてい
る。

【００５９】（実施の第３形態）実施の第３形態では、
より設計者の意図を反映した仮想線３０を抽出するため
に、仮想線３０の形状を規定する仮想点２９の決定の際
に、その位置が補正される。

【００６０】図１９は、本発明によるフィレット作成方
法の実施の第３形態を示す。Ｒ止まり線１２、１３によ
る交線２１の分割までのプロセスは、実施の第１形態と
同一である（ステップＳ０１〜Ｓ０６）。

【００６１】続いて、演算装置７は、図２０に示されて
いるように、第１部分交線２５を第１分割点２２の側に
外挿して第１延長線２７を定め、第２部分交線２６を第
２分割点２３の側に外挿して第２延長線２８を定める
（図１９のステップＳ１４）。第１延長線２７及び第２
延長線２８の決定に使用される外挿方法は、既述の自然
的外挿法、円弧的外挿法、及び直線的外挿法のいずれも
使用され得る。図２０には、直線的外挿法により定めら
れた第１延長線２７及び第２延長線２８が示されてい
る。

【００６２】更に、演算装置７は、第１延長線２７と第
２延長線２８とが交わる延長線交点３９を求める。ここ
で、実施の第１形態では、延長線交点３９が仮想点２９
とされているが、実施の第３形態では、仮想点２９は延
長線交点３９に必ずしも一致しないことに留意された
い。

【００６３】更に、演算装置７は、垂直平面１９のそれ
ぞれについて、Ｒ中心点３４を求める（図１９のステッ
プＳ１５）。Ｒ中心点３４の決定方法は、実施の第１形
態と同一である。Ｒ中心点３４は、第１分割点２２にお
いて第１部分交線２５に垂直に交わる法線３５と、第２
分割点２３において第２部分交線２６に垂直に交わる法
線３６との交点として定められる。

【００６４】続いて、演算装置７は、垂直平面１９のそ
れぞれについて、Ｒ頂点３７を求める（図１９のステッ
プＳ１６）。Ｒ頂点３７は、延長線交点３９とＲ中心点
３４とを結ぶ直線４０と、交線２１との交点として定め
られる。

【００６５】更に、演算装置７は、延長線交点３９とＲ
頂点３７とを結ぶ線分４１の上に、仮想点２９を定め
る。仮想点２９は、延長線交点３９とＲ頂点３７との距
離をＬとし、仮想点２９とＲ頂点３７との距離をｄとし
たとき、ｄ＝γ・Ｌとなるように定められる。但し、γ
は、設計者によって定められるパラメータであり、０よ
り大きく１以下の値である。γ＝１であれば、仮想点２
９は、延長線交点３９に一致する。３次元ＣＡＤ装置２
は、パラメータγを入力装置８によって受け取り、仮想
点２９の決定に使用する。パラメータγは、全ての垂直
平面１９について共通の値が使用される。

【００６６】続いて演算装置７は、仮想点２９を滑らか
に接続する曲線を仮想線３０と定め、（図１９のステッ
プＳ１８）、Ｒ頂点３７を滑らかに接続する曲線をＲ頂
点線３８と定める（図１９のステップＳ１９）。仮想線
３０とＲ頂点線３８とが定められた後は、３次元ＣＡＤ
装置２が一般的に有する機能を使用して、クレイモデル
３の形状を示す面データの作成が行われる（図１９のス
テップＳ２０）。仮想線３０とＲ頂点線３８とに基づく
面データの作成のプロセスは、実施の第２形態と同一で
あり、その詳細な説明は行われない。

【００６７】以上に説明された演算装置７の動作は、記
憶装置６に記憶された３次元ＣＡＤプログラムに従って
実行される。

【００６８】本実施の形態では、実施の第１形態と同様
に、仮想線３０が点群データ４から半自動的に作成さ
れ、仮想線３０を用いたフィレット面３３の作成が効率
化されている。このとき、デザインの良し悪しに大きく
影響するＲ止まり線１２、１３の決定が設計者に委ねら
れ、これにより、デザイナーの感性を生かしたデザイン
が実現されている。また、実施の第２形態と同様に、Ｒ
頂点線３８が点群データ４から半自動的に作成され、仮
想線３０を用いたフィレット面３３の作成が一層に効率
化されている。

【００６９】更に、本実施の形態では、仮想点２９の位
置が、設計者により与えられるパラメータγに応じて補
正され、設計者の意図を、仮想線３０の形状に一層に反
映することが可能になっている。

【００７０】

【発明の効果】本発明により、工業製品の形状を示す点
群データから面データを作成する際に、面と面とを接続
するフィレット面をより効率よく作成するための技術が
提供される。

【００７１】また、本発明により、工業製品の形状を示
す点群データから面データを作成する際に、面と面とを
接続するフィレット面をデザイナーの意思をより反映し
ながら、且つ、効率よく作成するための技術が提供され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明によるフィレット作成方法の実
施の第１形態を示す。

【図２】図２は、本発明によるフィレット作成方法で使
用される設計システム１０を示す。

【図３】図３は、３次元形状測定装置１によって生成さ
れた点群データ４に示された点の集合（クラウド）１１
を示す。

【図４】図４は、Ｒ止まり線１２、１３の指定方法を示
す。

【図５】図５は、Ｒ止まり線１２、１３を規定する構成
点１４、１５の指定方法を示す。

【図６】図６は、Ｒ止まり線１２、１３に垂直な垂直断
面１９の決定方法を示す。

【図７】図７は、クラウド１１とＲ止まり線１２、１３
との交線２１を示す。

【図８】図８は、交線２１の決定方法を示す。

【図９】図９は、第１分割点２２、及び第２分割点２３
の決定方法を示す。

【図１０】図１０は、第１分割点２２、及び第２分割点
２３による交線２１の分割方法を示す。

【図１１】図１１は、仮想点２９の決定方法を示す。

【図１２】図１２は、第１延長線２７、及び第２延長線
２８の決定方法を示す。

【図１３】図１３は、仮想線３０の決定方法を示す。

【図１４】図１４は、点群データ４から生成された自由
曲面３１、３２、及びフィレット面３３を示す。

【図１５】図１５は、本発明によるフィレット作成方法
の実施の第２形態を示す。

【図１６】図１６は、Ｒ中心点３４の決定方法を示す。

【図１７】図１７は、Ｒ頂点３７の決定方法を示す。

【図１８】図１８は、Ｒ頂点線３８の決定方法を示す。

【図１９】図１９は、本発明によるフィレット作成方法
の実施の第３形態を示す。

【図２０】図２０は、実施の第３形態における仮想点２
９及びＲ頂点３７の決定方法を示す。

【図２１】図２１は、従来の面データ作成方法を示す。

【符号の説明】

１：３次元形状測定装置 ２：３次元ＣＡＤ装置 ３：クレイモデル ４：点群データ ５：インターフェース ６：記憶装置 ７：演算装置 ８：入力装置 ９：表示装置 １０：設計システム １１：クラウド １２、１３：Ｒ止まり線 １４、１５：構成点 １６：メッシュ １７：点 １８：３角形要素 １９：垂直平面 ２１：交線 ２２：第１分割点 ２３：第２分割点 ２４：中間交線 ２５：第１部分交線 ２６：第２部分交線 ２７：第１延長線 ２８：第２延長線 ２９：仮想点 ３０：仮想線 ３１、３２：自由曲面 ３３：フィレット面 ３４：Ｒ中心点 ３５、３６：法線 ３７：Ｒ頂点 ３８：Ｒ頂点線 ３９：延長線交点 ４０：直線 ４１：線分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B046 EA09 FA16 5B050 BA06 BA07 BA09 CA07 EA04 EA05 EA15 EA28

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）モデリング対象面の形状を、前記
   モデリング対象面の上にある複数の点の座標によって示
   す点群データを取得するステップと、 （ｂ）フィレット面の外延を規定する第１Ｒ止まり線と
   第２Ｒ止まり線とを定めるステップと、 （ｃ）前記第１Ｒ止まり線に垂直な垂直平面を複数定め
   るステップと、 （ｄ）前記垂直平面のそれぞれについて、前記点群デー
   タに基づいて、前記点の集合と前記垂直平面とが交差す
   る位置にある交線を求めるステップと、 （ｅ）前記交線と前記第１Ｒ止まり線とが交わる第１分
   割点と、前記交線と前記第２Ｒ止まり線とが交わる第２
   分割点とを求めるステップと、 （ｆ）前記垂直平面のそれぞれについて、前記交線を、
   前記第１分割点と前記第２分割点との間にある中間部分
   交線、前記第１分割点において前記中間部分交線に接続
   する第１部分交線、及び、前記第２分割交点において前
   記中間部分交線に接続する第２部分交線に分割するステ
   ップと、 （ｇ）前記垂直平面のそれぞれについて、前記第１部分
   交線を、前記垂直平面内で前記第１分割点の側に外挿し
   て第１延長線を定めるステップと、 （ｈ）前記垂直平面のそれぞれについて、前記第２部分
   交線を、前記垂直平面内で前記第２分割点の側に外挿し
   て第２延長線を定めるステップと、 （ｉ）前記垂直平面のそれぞれについて、前記第１延長
   線と前記第２延長線とが交わる延長線交点を求め、前記
   延長線交点に基づいて仮想点を定めるステップと、 （ｊ）前記仮想点を滑らかに結ぶ仮想線を定めるステッ
   プと、 （ｋ）前記仮想線に基づいて、前記フィレット面を定め
   るステップとを備えたフィレット作成方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のフィレット作成方法に
   おいて、 前記仮想点は、前記延長線交点に一致するフィレット作
   成方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のフィレット作成方法に
   おいて、 更に、 （ｌ）前記垂直平面のそれぞれについて、前記第１分割
   点における前記第１部分交線に垂直で、且つ、前記垂直
   平面の上にある第１法線を求めるステップと、 （ｍ）前記垂直平面のそれぞれについて、前記第２分割
   点における前記第２部分交線に垂直で、且つ、前記垂直
   平面の上にある第２法線を求めるステップと、 （ｎ）前記垂直平面のそれぞれについて、前記第１法線
   と前記第２法線とが交わる点をＲ中心点と定めるステッ
   プと、 （ｏ）前記垂直平面のそれぞれについて、前記交線と、
   前記延長線交点と前記Ｒ中心点とを通る直線とが交わる
   点をＲ頂点として定めるステップと、 （ｐ）前記Ｒ頂点を滑らかに結ぶＲ頂点線を定めるステ
   ップとを備え、 前記フィレット面は、前記Ｒ頂点線に基づいて定められ
   るフィレット作成方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のフィレット作成方法に
   おいて、 前記（ｉ）ステップは、 （ｑ）前記延長線交点と前記Ｒ頂点とを結ぶ線分の上
   に、前記仮想点を定めるステップを含むフィレット作成
   方法。
5. 【請求項５】 （ａ）モデリング対象面の形状を、前記
   モデリング対象面の上にある複数の点の座標によって示
   す点群データを取得するステップと、 （ｒ）入力装置になされた操作に応答して、フィレット
   面の外延を規定する第１Ｒ止まり線と第２Ｒ止まり線と
   を定めるステップと、 （ｃ）前記第１Ｒ止まり線に垂直な垂直平面を複数定め
   るステップと、 （ｄ）前記垂直平面のそれぞれについて、前記点群デー
   タに基づいて、前記点の集合と前記垂直平面とが交差す
   る位置にある交線を求めるステップと、 （ｅ）前記交線と前記第１Ｒ止まり線とが交わる第１分
   割点と、前記交線と前記第２Ｒ止まり線とが交わる第２
   分割点とを求めるステップと、 （ｆ）前記垂直平面のそれぞれについて、前記交線を、
   前記第１分割点と前記第２分割点との間にある中間部分
   交線、前記第１分割点において前記中間部分交線に接続
   する第１部分交線、及び、前記第２分割交点において前
   記中間部分交線に接続する第２部分交線に分割するステ
   ップと、 （ｇ）前記垂直平面のそれぞれについて、前記第１部分
   交線を、前記垂直平面内で前記第１分割点の側に外挿し
   て第１延長線を定めるステップと、 （ｈ）前記垂直平面のそれぞれについて、前記第２部分
   交線を、前記垂直平面内で前記第２分割点の側に外挿し
   て第２延長線を定めるステップと、 （ｉ）前記垂直平面のそれぞれについて、前記第１延長
   線と前記第２延長線とが交わる延長線交点を求め、前記
   延長線交点に基づいて仮想点を定めるステップと、 （ｊ）前記仮想点を滑らかに結ぶ仮想線を定めるステッ
   プと、 （ｋ）前記仮想線に基づいて、前記フィレット面を定め
   るステップとをコンピューターに実行させる３次元ＣＡ
   Ｄプログラム。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の３次元ＣＡＤプログラ
   ムにおいて、 更に、 （ｌ）前記垂直平面のそれぞれについて、前記第１分割
   点における前記第１部分交線に垂直で、且つ、前記垂直
   平面の上にある第１法線を求めるステップと、 （ｍ）前記垂直平面のそれぞれについて、前記第２分割
   点における前記第２部分交線に垂直で、且つ、前記垂直
   平面の上にある第２法線を求めるステップと、 （ｎ）前記垂直平面のそれぞれについて、前記第１法線
   と前記第２法線とが交わる点をＲ中心点と定めるステッ
   プと、 （ｏ）前記垂直平面のそれぞれについて、前記交線と、
   前記延長線交点と前記Ｒ中心点とを通る直線とが交わる
   点をＲ頂点として定めるステップと、 （ｐ）前記Ｒ頂点を滑らかに結ぶＲ頂点線を定めるステ
   ップとを前記コンピュータに実行させ、 前記（ｋ）ステップは、 （ｓ）前記仮想線と前記Ｒ頂点線とに基づいて前記フィ
   レット面を定めるステップを含む３次元ＣＡＤプログラ
   ム。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の３次元ＣＡＤプログラ
   ムにおいて、 更に、 （ｔ）入力装置を介してパラメータを受け取るステップ
   を前記コンピュータに実行させ、 前記（ｉ）ステップは、 （ｑ）前記延長線交点と前記Ｒ中心点とを結ぶ線分の上
   に、前記仮想点を定めるステップを含み前記仮想点の位
   置は、前記パラメータに基づいて定められる３次元ＣＡ
   Ｄプログラム。