JP2004038502A - Display method of three-dimensional shape, computer program and computer-readable storage medium - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は3次元形状の表示方法、コンピュータプログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関し、より具体的には、CAD/CAMシステム等によりポリゴンを用いて生成された3次元形状について、その板厚を表現するための3次元形状の表示方法、コンピュータプログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】
CADシステムを使用して設計されたポリゴンモデルの板厚を精査・検査するために従来から行われている手法として、CADシステム等が有する点−面、線−面、面−面間の距離を計測する機能によって、特定の位置を指定し、その位置における板厚を個々の数値データとして計測する方法が知られている。
【0003】
また、ラピッドプロトタイピング(RP)の際に使用されるスライスデータを使用して誤板厚を検証することが一般に行われている。この技術によれば、3次元CADの形状データであるSTL(Stereo Lithography)データから、各断面の形状を示すスライスデータを算出する。そして、求められたスライスデータを精査することにより、誤板厚を見つけ出す。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
3次元形状の内側表面の形状と外側表面の形状に相違がある場合、フィレット部やリブ形状が交差する場合、あるいは金型の制約により板厚に抜き勾配がある等、形状が複雑である場合には、CADシステムを使用したポリゴンオブジェクトの作成段階で不作為かつ留意・予測不可能な板厚分布が生じることがある。このような誤板厚を見逃すと、CADシステムにより設計されたCADモデルのデータを直接利用する機械切削加工や金型製造工程やラピッドプロトタイピング工程にあっては、製品・試作品形状が誤形状となる。
【0005】
同様に、誤板厚にて作成された解析用のCAEメッシュモデルによるCAEシミュレーション結果は、信頼性を欠くものとなる。
【0006】
従って、CADモデル作成といったバーチャルフェーズの作業から、機械切削加工、金型製造、ラピッドプロトタイピングといったフィジカルフェーズに移行する場合に、設計意図に合致した板厚が確保されているかを精査・検査する工程は、製造業における必須工程であるということができる。戻り作業を削減し、品質を向上させるには、バーチャルフェーズで細心の注意を払って板厚の分布を精査・検査・修正する必要がある。
【0007】
しかしながら、上述したような従来からの精査・検査手法は作業者スキルに依存しており、誤板厚を確実かつ迅速にピックアップすることができない。このため、板厚の分布の検証に多大な時間を要し、また精査等に課される作業上の負担が大きいという問題がある。
【0008】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、誤板厚をバーチャルフェーズで容易に発見することができる3次元形状の表示方法、コンピュータプログラム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体および記録媒体を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、複数のポリゴンを用いて3次元形状を表示するコンピュータによる3次元形状の表示方法であって、前記3次元形状の板厚を色分布で表現することを特徴とする。
【0010】
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の3次元形状の表示方法において、前記3次元形状は、板厚が均一でない形状であることを特徴とする。
【0011】
また、請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の3次元形状の表示方法において、前記表現する際に、前記複数のポリゴンのうちの隣接するポリゴンの法線ベクトルであって、長さが全て等しい法線ベクトルを合成し、前記隣接するポリゴンが共有する頂点を通り前記合成されたベクトルに平行な直線と、前記複数のポリゴンのうちの他のポリゴンとの交点を求め、前記求められた交点から、該交点における前記他のポリゴンの法線と、前記頂点を通り前記他のポリゴンに平行な平面との交点までの距離を、前記頂点における板厚とすることを特徴とする。
【0012】
また、請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の3次元形状の表示方法において、前記3次元形状はナイフエッジ形状であることを特徴とする。
【0013】
また、請求項5に記載の発明は、請求項3に記載の3次元形状の表示方法において、前記3次元形状は端部切り落とし形状であることを特徴とする。
【0014】
また、請求項6に記載の発明は、請求項3に記載の3次元形状の表示方法において、前記3次元形状はフィレット形状であることを特徴とする。
【0015】
また、請求項7に記載の発明は、コンピュータプログラムであって、複数のポリゴンを用いて3次元形状を表示するコンピュータに対し、前記3次元形状の板厚を色分布で表現するステップを実行させることを特徴とする。
【0016】
また、請求項8に記載の発明は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、請求項7に記載のコンピュータプログラムを記録したことを特徴とする。
【0017】
更に、請求項9に記載の発明は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体において、複数のポリゴンからなる3次元形状であって、板厚を色分布で表現した3次元形状の画像を記録したことを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の詳細な実施の形態について詳細に説明する。
【0019】
(第1実施形態)
図1は、本発明を適用したコンピュータの構成例を示すブロック図である。同図において、コンピュータ100は、CPU(Central Processing Unit)102を内蔵している。このCPU102には、入出力インタフェース(I/F)110がバス108を介して接続されている。入出力I/F110を介して、キーボード114やマウス113の操作により指示が入力されると、CPU102はその指示に従いROM(Read Only Memory) 106に格納されているプログラムを実行する。あるいは、CPU102は、入出力I/F110を介して記憶部118に記録されたプログラムを読み出し、RAM(Random Access Memory) 104にロードして実行する。また、通信部112から受信した情報によりプログラムの実行が指示される場合もある。
【0020】
このようにして、後述する本発明に関わる処理が実現される。そして、CPU102はその処理結果を、必要に応じて、例えば入出力I/F110を介して、LCD(Liquid Crystal Display)やCRT(Cathode−Ray Tube)等により構成されるディスプレイ116、プリンタ115から出力し、通信部112から送出し、あるいは記憶部118に記録させる。
【0021】
なお、コンピュータ100に各種の処理を実行させるプログラムを記述する処理ステップは、必ずしも時系列で処理される必要はなく、並列的に、あるいは個別に実行される処理も含む場合がある。
【0022】
また、プログラムは、1のコンピュータにより処理されるものであっても良く、複数のコンピュータによって分散処理されるものであっても良い。さらに、プログラムは、遠隔のコンピュータに転送されて実行されるものであっても良い。
【0023】
記憶部118は、CPU102により実行されるプログラムおよびデータを格納するのに適したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、あらゆる形態の不揮発性メモリにより構成することができる。例えばEPROM、EEPROM、およびフラッシュメモリデバイスなどの半導体メモリデバイス、内部ハードディスクやリムーバブルディスクなどの磁気ディスク、磁気光学ディスク、CD−ROMディスクなどがある。
【0024】
プログラムは、少なくとも3次元ポリゴンモデラー120、CADビューワ122、板厚色階調変換プログラム124、ラピッドプロトタイピング編集ソフトウェア126、FEM(Finite Element Method)メッシュプリプロセスメッシュ分割ソフトウェア128、および金型作成ソフトウェア130を有する。
【0025】
3次元ポリゴンモデラー120は、3次元形状を多数のポリゴンで構成することによりモデリングを行うソフトウェアである。CPU102は、3次元ポリゴンモデラー120のプログラム命令を実行することにより、形状を記述するポリゴンデータ(以下、形状ファイルという)132を出力し、記憶部118に記憶させる。形状ファイルは、メッシュあるいは格子として定義されたポリゴンについて、その全てが連結状態を維持した1つのポリゴンデータとして構成される。
【0026】
ここで、形状ファイルとしては、ラピッドプロトタイピングにより造形を行うRP造形機に入力されるSTL形式のファイル、VRML(Virtual Reality Modeling Language)形式のファイルおよびその他のポリゴン形式のファイルが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0027】
CADビューワ122は、3次元ポリゴンモデラー120の実行により作成された形状ファイルの内容を表示するためのソフトウェアである。このCADビューワ122は、ファイルの内容を変更することができず、表示を行うためだけの、いわば内容確認用のソフトウェアである。
【0028】
板厚色階調変換プログラム124は、所定の厚みを有する3次元物体の表面の色を、その板厚量に応じて変化させて表現した板厚色階調データ134を生成して、記憶部118に記憶させるためのソフトウェアである。このような板厚色階調変換処理は、CPU102が、CADビューワ122から形状ファイル132を受け取り、このファイルに基づいて3次元形状の板厚を計測することにより行う。
【0029】
ラピッドプロトタイピング編集用ソフトウェア126は、CPU102による3次元ポリゴンモデラー120の実行により出力される形状ファイルが入力されると、そのファイルに基づく形状の位置姿勢のセッティングを行い、3次元形状の断面のスライスデータ136を作成し、記憶部118に記憶させる。
【0030】
FEMメッシュプリプロセスメッシュ分割ソフトウェア128は、形状ファイルが入力されると、CAE(Computer−Aided Engineering)シミュレーションに使用されるFEMモデルのデータ(FEMモデル用データ)138を生成し、記憶部118に記憶させる。
【0031】
金型作成ソフトウェア130は、形状ファイルが入力されると、そのファイルに基づき、金型加工用のCAMシステム等のNC(Numerical Control)マシンで使用されるNCデータ140を作成し、記憶部118に記憶させる。
【0032】
板厚−色対応テーブル142は、板厚色階調変換プログラム124を実行するCPU102により参照されるプログラムであり、板厚(距離)と色とが対応付けて記憶されている。この対応関係は、板厚量に応じて色の彩度、明度、色味あるいはこれらの組み合わせが変わるように定義されている。
【0033】
次に、図2のフローを参照し、本実施形態に係るコンピュータ100を用いた色階調板厚検証処理について説明する。
【0034】
まず、3次元ポリゴンモデラー120を起動し、3次元形状の作図が行われる(S402)。そして、ユーザにより画像の保存が指示されると、その3次元形状を記述する形状ファイル132が記憶部118に書き込まれる。
【0035】
次いで、ユーザからの指示に応じてCADビューワ122が起動されると、コンピュータ100は形状ファイル132を読み出して、作図された画像をディスプレイ116に表示する(S404)。ここで、表示中の画像に対し、板厚を色分布で表現した画像(以下、「板厚コンター図」という場合がある)を表示するようユーザから指示された場合、CPU102は表示中の3次元形状の形状ファイルを板厚色階調変換プログラム124に渡す。次いで、板厚色階調変換プログラム124を実行し、形状ファイルに基づいて3次元形状の板厚を色分布で表現するための板厚色階調データ134を生成し、CADビューワ122に返す(S406)。
【0036】
CPU102は板厚色階調データ134を入力値として再度CADビューワ122を実行し、画像を表示する(S404)。
【0037】
ユーザは、ここで表示されるデータを閲覧することにより、設計された製品の板厚を検証することができる(S408)。そして、この検証により誤板厚が発見された場合は、再びステップS402に戻り、作図から繰り返す。
【0038】
一方、検証の結果誤板厚がない場合は、形状ファイルの用途に応じた後続の処理を行う(S409)。即ち、形状ファイルをラピッドプロトタイピングに使用する場合はステップS410に移行し、ラピッドプロトタイピング編集ソフトウェア126が起動される。そして、このプログラムの実行によりスライスデータ136が出力され、記憶部118に書き込まれる。ここで出力されたデータは、RP造形機416により利用される。また、形状ファイルをCAEに使用する場合は、FEMメッシュプリプロセスメッシュ分割ソフトウェア128が起動され、このプログラムの実行によりFEMモデル用データ138が出力され、記憶部118に書き込まれる。ここで出力されたデータは、CAEによるシミュレーションを行うためのソフトウェアまたはハードウェア(CAEシミュレータ)418への入力値として使用することができる。さらに、形状ファイルを金型作成に用いる場合は金型作成ソフトウェア130が起動され、このプログラムの実行によりNCデータ140が出力されて、記憶部118に書き込まれる。出力されたデータは、NCマシン420により使用される。
【0039】
次に、図3を参照し、CADビューワ122および板厚色階調変換プログラム124を実行するコンピュータ100の動作について説明する。
【0040】
上述したように、コンピュータ100はCADビューワ122が実行されると形状ファイルに基づき3次元形状を表示させる(S302)。同時に、表示中の3次元形状についての板厚コンター図の作成の指示を受け付ける(S304)。このような処理は、例えば板厚コンター図の作成を希望する場合に押下するボタンをディスプレイ上に表示し、そのボタン操作をユーザから受け付けることにより行うことができる。
【0041】
板厚コンター図の作成の指示を受けた場合、コンピュータ100は板厚色階調変換プログラム124を起動する。そして、現在表示中の3次元形状を記述する形状ファイルを使用して、該形状表面の各位置における板厚を計測する(S305)。次いで、板厚−色対応テーブル142を参照し、計測位置における色を選定する(S306)。このようにして、板厚色階調データの生成が行われる。
【0042】
全ての位置に対する色の選定が完了した場合(S307)、生成された板厚色階調データ134をCADビューワ122へ返す。コンピュータ100は、CADビューワ122を再度実行し、板厚色階調変換プログラム124から返された板厚色階調データに基づき3次元形状を表示する(S308)。ここで、隣接する計測位置の板厚が異なる場合、その計測位置間の色を連続的に変化させたグラデーションにより表示することとしても良い。
【0043】
次に、図4を参照し、本実施形態に係るコンピュータにより実行される板厚色階調変換処理について説明する。
【0044】
図4は、厚さが均一でない板状体の断面図で、図面立て方向が板厚の方向に一致する。3次元ポリゴンモデラー120の実行に基づき生成される形状ファイルには、上面202を表現するポリゴンデータと、底面204を表現するポリゴンデータとが含まれる。上面202を表現するポリゴンデータには、該上面を規定する各頂点の3次元空間内における位置の情報と、この面の法線ベクトル206の向きの情報とが含まれている。底面204を表現するポリゴンデータにも、各頂点のデータと、法線ベクトル212の情報が含まれている。法線ベクトルの向きは、各ポリゴンを裏面から表面へ貫く向きで定義される。CPU102は、板厚色階調変換プログラム124の実行に基づき、次のようにして板厚を計測する。
【0045】
例えば上面202の計測対象の位置P1における板厚を計測する場合、法線ベクトル206を逆方向に向け、ベクトル210とする。次いで、ベクトル210を調整し、位置P1を通りベクトル210に平行な直線と底面204との交点P2を求める。そして、位置P1と交点P2との距離を求める。このような板厚の計測処理を、板状体200を構成する面上の所定の位置に対して行う。その後、板厚−色対応テーブル142を参照し、板状体表面の各位置を表示する際の色を選定する。
【0046】
底面204における色分布の作成も同様に行うことができる。この場合、例えば底面204の計測対象の位置Q1において、法線ベクトル212と逆方向のベクトル214を生成する。次いで、ベクトル214の長さを調整し、位置Q1を通りベクトル214に平行な直線と、上面202との交点Q2を求める。そして、位置Q1と交点Q2との距離を求める。
【0047】
なお、3次元形状の計測個所の位置や数はユーザにより設定可能としても良い。この場合、CADビューワ122上で表示する画像の解像度を設定可能とし、設定された解像度に応じて計測個所を決定するように構成しても良い。
【0048】
図5は、本実施形態に係る3次元形状の表示方法により表示される画像の一例を示す。同図は、周知のマルチウィンドウOS(Operrating System)上で動作するCADビューワに本発明を適用した場合の表示態様である。ウィンドウ500内には、3次元ポリゴンモデラー120から出力された形状ファイルを使用して表示した画像502と、板厚色階調変換プログラム124から返された板厚色階調データに基づき表示された画像504とが配置されている。このうち、画像502は一般的なCADビューワの機能により表示されるもので、具体的にはファイル読み込みボタン506を押下することによりCPU102が形状ファイルを読み込んで表示するものである。
【0049】
ユーザが画像502を表示中にボタン508を押下した場合、図3および図4を参照して上述した処理が実行された後に、画像504が表示される。この際、板厚量に対応する色のリスト510を表示することにより、画像504中の板厚を容易に把握することが可能となる。同図に示す例では、符号512で示す位置が0.30mm以下であることがわかる。
【0050】
このように、ポリゴンを用いて3次元形状を表示する際に、板厚を色分布で表現することは本発明の大きな特徴である。従って、本発明の方法により表現される画像、すなわち複数のポリゴンからなる3次元形状であって、板厚を色分布で表現した3次元形状の画像を記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体もまた、本発明特有の効果を奏する。このような記録媒体としては、例えばRAM、ROM、EPROM、EEPROM、およびフラッシュメモリデバイスなどの半導体メモリデバイス、内部ハードディスクやリムーバブルディスクなどの磁気ディスク、磁気光学ディスク、CD−ROMディスクなどがある。
【0051】
(第2実施形態)
次に、ポリゴンからなる3次元物体の頂点における板厚を計測し、その頂点の色を求める本発明の第2実施形態について説明する。
【0052】
図6は、ポリゴンオブジェクトの直角部分の断面図である。同図において、オブジェクトの外側面608と内側面620との間の板厚はb、外側面602と内側面612との間の板厚はaである。
【0053】
隣接する外側面602および608が共有する頂点R1における板厚は、次のようにして求めることができる。まず、外側面602の法線ベクトル604と、外側面608の法線ベクトル610とを合成したベクトル606を求める。ここで、法線ベクトル604および610の長さは等しいものとする。次いで、このベクトル606を逆向きにしたベクトル624を生成する。次いで、ベクトル624の長さを調整し、頂点R1を通りベクトル624に平行な直線と、内側面620との交点R2を求める。そして、この交点R2における板厚bを、頂点R1の板厚とする。
【0054】
その後、3次元形状を表示する際に、頂点R1の色として、板厚bに対応するものを選定すればよい。
【0055】
このようにして、隣接するポリゴン602および608の法線ベクトルであって、長さが全て等しい法線ベクトル604および610を合成し、ポリゴン602および608が共有する頂点R1を通りベクトル606に平行な直線と、他のポリゴン620との交点R2を求め、求められた交点R2から、交点R2におけるポリゴン620の法線と、頂点R1を通り他のポリゴン620に平行な平面608との交点までの距離bを、頂点R1における板厚とする処理が実現される。
【0056】
隣接する内側面612および620が共有する頂点S1における板厚も同様にして求めることができる。まず、内側面612の法線ベクトル614と内側面620の法線ベクトル618とを合成したベクトル616を求める。ここで、法線ベクトル614および618の長さは等しいものとする。次いで、このベクトル616を逆向きにしたベクトル622を生成する。次いで、ベクトル622の長さを調整し、頂点S1を通りベクトル622に平行な直線と、外側面602との交点S2を求める。次いで、交点S2における外側面602の法線と、内側面612を含む平面との交点S3を求める。そして、交点S2およびS3間の距離aを、頂点S1における板厚とする。
【0057】
このようにして、隣接するポリゴン612および620の法線ベクトルであって、長さが全て等しい法線ベクトル614および618を合成し、ポリゴン612および620が共有する頂点S1を通り、合成されたベクトル616に平行な直線と、他のポリゴン602との交点S2を求め、求められた交点S2から、交点S2におけるポリゴン602の法線と、頂点S1を通り他のポリゴン602に平行な内側面612を含む平面との交点S3までの距離aを、頂点S1における板厚とする処理が実現される。
【0058】
図7は、ポリゴンオブジェクトのナイフエッジ部分の断面図で、図面縦方向が板厚方向に一致する。同図において、オブジェクトの側面708と側面712との間の板厚はcである。
【0059】
隣接する側面708および710が共有する頂点U1における板厚は、次のようにして求めることができる。まず、側面708の法線ベクトル702と、側面710の法線ベクトル706とを合成したベクトル704を求める。ここで、法線ベクトル702および706の長さは等しいものとする。次いで、このベクトル704を逆向きにしたベクトル709を生成する。次いで、ベクトル709の長さを調整し、頂点U1を通りベクトル709に平行な直線と、側面712との交点U2を求める。そして、この交点U2における板厚cを、頂点U1の板厚とする。
【0060】
隣接する側面712および710が共有する頂点T1における板厚も同様の方法で求めることができる。まず、側面712の法線ベクトル714と、側面710の法線ベクトル706とを合成したベクトル716を求める。ここで、法線ベクトル714および706の長さは等しいものとする。次いで、このベクトル716を逆向きにしたベクトル718を生成する。次いで、ベクトル718の長さを調整し、頂点U1を通りベクトル718に平行な直線と、側面708との交点T2を求める。そして、この交点T2における板厚cを、頂点T1の板厚とする。
【0061】
図8は、ポリゴンオブジェクトの端部切り落とし(面取り)部分の断面図である。同図において、オブジェクトの外側面803と内側面812との間の板厚はdである。
【0062】
隣接する外側面803および805のポリゴンが共有する頂点V1における板厚は、次のようにして求めることができる。まず、外側面803の法線ベクトル802と、外側面805の法線ベクトル806とを合成したベクトル804を求める。ここで、法線ベクトル802および806の長さは等しいものとする。次いで、このベクトル804を逆向きにしたベクトル820を生成する。次いで、ベクトル820の長さを調整し、頂点V1を通りベクトル820に平行な直線と内側面812との交点V2を求める。そして、この交点V2における板厚dを、頂点V1の板厚とする。頂点X1の板厚も同様の方法で求めることができる。
【0063】
隣接する側面812および810のポリゴンの頂点W1における板厚は、次のような方法で求めることができる。まず、内側面812の法線ベクトル814と内側面810の法線ベクトル808とを合成したベクトル816を求める。次いで、このベクトル816を逆向きにしたベクトル822を生成する。次いで、ベクトル822の長さを調整し、頂点W1を通りベクトル822に平行な直線と外側面805との交点W2を求める。次いで、交点W2における外側面806の法線と、頂点W1を通り外側面805に平行な面との交点W3を求める。そして、交点W2およびW3間の距離hを、頂点W1の板厚とする。
【0064】
なお、3次元形状がフィレット部分を有する場合においても、図8を参照して説明した方法を用いて同様に板厚を計測することができる。
【0065】
図9は、他のポリゴンオブジェクトの断面図である。隣接する外側面904および912のポリゴンが共有する頂点Y1における板厚は、次のようにして求めることができる。まず、外側面904の法線ベクトル902と、外側面912の法線ベクトル910とを合成したベクトル908を求める。ここで、法線ベクトル902および910の長さは等しいものとする。次いで、このベクトル908を逆向きにしたベクトル906を生成する。次いで、ベクトル906の長さを調整し、頂点Y1を通りベクトル906に平行な直線と内側面922との交点Y2を求める。次いで、交点Y2における内側面922の法線と、頂点Y1を通り内側面922に平行な平面との交点Y3を求める。そして、交点Y2およびY3間の距離iを、頂点Y1における板厚とする。
【0066】
なお、頂点Z1の板厚も同様の方法で求めることができる。また、位置xの板厚は、頂点Y1における板厚と頂点Z1における板厚との中間色で表現することとしても良い。
【0067】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の形態に限らず、他の様々な形態でも実施できることはいうまでもない。例えば、上述の実施形態は3次元ポリゴンモデラー、CADビューワ、板厚色階調変換プログラムは独立のプログラムとして説明したが、これらのいずれかのプログラムが他のプログラムに組み込まれて構成されたとしても同様の効果を奏することはいうまでもない。
【0068】
また、3次元形状の表示態様は、図5の例に示す画像に限定されるものではない。
【0069】
また、上述の実施形態では、2つのポリゴンが共有する頂点における板厚および色を求める方法を説明したが、3つ以上のポリゴンが隣接している場合においても同様の方法で色を求めることができる。
【0070】
また、本発明は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、あるいはこれらの組み合わせにより実現することもできる。
【0071】
本発明は、データ記憶装置との間でデータおよび命令を送受できるように結合されたプログラム可能なプロセッサと、入力デバイスと、少なくとも1つの出力デバイスとを含んでいるシステムで実行可能なコンピュータプログラムで実現できる。各コンピュータプログラムは、高水準手続型プログラミング言語、オブジェクト指向プログラミング言語、アセンブリ言語やマシン言語で記述することができる。しかし、いずれの場合であっても、記述された言語はコンパイル言語またはインタープリタ言語にすることができる。
【0072】
更に、本発明の精神と範囲を逸脱しない限り、種々態様の変更が可能である。従って、他の実施形態も請求項の範囲に属するものである。
【0073】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ポリゴンデータの板厚分布を視覚的な色情報として認識することが可能となるので、作業者のスキルに依存することなく迅速に誤板厚を発見することが可能となる。
【0074】
また、本発明により同工程を確実かつ迅速に可能とすることで、製造業の生産活動の省資源化および高効率化を図ることができる。
【0075】
また、CADモデルを直接利用するCAEメッシュ分割の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したコンピュータの構成例を示すブロック図である。
【図2】本発明の一実施形態に係るコンピュータを用いた色階調板厚検証処理の流れ図である。
【図3】本発明の一実施形態に係るCADビューワおよび板厚色階調変換プログラムの実行に基づくコンピュータの動作を示すフローチャートである。
【図4】本発明の一実施形態に係る板厚色階調変換処理を示す図である。
【図5】本発明の一実施形態に係る3次元形状表示方法により表示される画像の一例を示す図である。
【図6】ポリゴンオブジェクトの直角部分の断面図である。
【図7】ポリゴンオブジェクトのナイフエッジ部分の断面図である。
【図8】ポリゴンオブジェクトの面取り部分の断面図である。
【図9】他のポリゴンオブジェクトの断面図である。
【符号の説明】
102 CPU
104 RAM
106 ROM
108 バス
110 入出力I/F
112 通信部
113 マウス
114 キーボード
115 プリンタ
116 ディスプレイ
118 記憶部
120 3次元ポリゴンモデラー
122 CADビューワ
124 板厚色階調変換プログラム
126 ラピッドプロトタイピング編集ソフトウェア
128 FEMメッシュプリプロセスメッシュ分割ソフトウェア
130 金型作成ソフトウェア
132 形状ファイル
134 板厚色階調データ
136 スライスデータ
138 FEMモデル用データ
140 NCデータ
142 板厚−色対応テーブル
416 RP造形機
418 CAEシミュレータ
420 NCマシン[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for displaying a three-dimensional shape, a computer program, and a computer-readable recording medium. More specifically, the present invention expresses the thickness of a three-dimensional shape generated using a polygon by a CAD / CAM system or the like. The present invention relates to a method for displaying a three-dimensional shape, a computer program, and a computer-readable recording medium.
[0002]
[Prior art]
As a conventional method for inspecting and inspecting the thickness of a polygon model designed using a CAD system, a distance between a point-plane, a line-plane, and a plane-plane of a CAD system or the like is known. There is known a method in which a specific position is designated by a measuring function, and the thickness at that position is measured as individual numerical data.
[0003]
In addition, it is common practice to verify erroneous plate thickness using slice data used in rapid prototyping (RP). According to this technique, slice data indicating the shape of each cross section is calculated from STL (Stereo Lithography) data that is shape data of three-dimensional CAD. Then, by scrutinizing the obtained slice data, an erroneous plate thickness is found.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When the shape of the three-dimensional shape is complicated, such as when there is a difference between the shape of the inner surface and the shape of the outer surface, when the fillet portion or the rib shape intersect, or when there is a draft in the plate thickness due to the restriction of the mold. In some cases, the thickness of the polygon object may be inadvertently noted and unpredictable at the stage of creating the polygon object using the CAD system. Overlooking such erroneous plate thickness, product / prototype shapes may be incorrect in machine cutting, die manufacturing and rapid prototyping processes that directly use CAD model data designed by CAD systems. It becomes.
[0005]
Similarly, a CAE simulation result based on a CAE mesh model for analysis created with an erroneous plate thickness lacks reliability.
[0006]
Therefore, when moving from virtual phase work such as CAD model creation to physical phase such as machine cutting, die manufacturing, and rapid prototyping, a process of closely inspecting and inspecting whether a thickness consistent with the design intention is secured. Can be said to be an essential step in the manufacturing industry. In order to reduce return work and improve quality, it is necessary to carefully examine, inspect and correct the thickness distribution in the virtual phase.
[0007]
However, the conventional inspection / inspection method as described above depends on the skill of the operator, and cannot correctly and quickly pick up an erroneous plate thickness. For this reason, there is a problem that it takes a lot of time to verify the distribution of the plate thickness, and that the work load imposed on the scrutiny and the like is large.
[0008]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a method of displaying a three-dimensional shape that can easily find an erroneous thickness in a virtual phase, a computer program, and a computer readable program. It is to provide a simple recording medium and a recording medium.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an invention according to
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the three-dimensional shape display method according to the first aspect, the three-dimensional shape is a shape having a non-uniform plate thickness.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in the method for displaying a three-dimensional shape according to the first or second aspect, when the expression is performed, a normal vector of an adjacent polygon among the plurality of polygons is used. The normal vectors whose lengths are all equal are synthesized, and a straight line that passes through the vertices shared by the adjacent polygons and is parallel to the synthesized vector and the intersection of the other polygons among the plurality of polygons is obtained. The distance from the obtained intersection to the intersection of the normal line of the other polygon at the intersection and a plane passing through the vertex and parallel to the other polygon is defined as a thickness at the vertex. I do.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, in the three-dimensional shape display method according to the third aspect, the three-dimensional shape is a knife edge shape.
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, in the method for displaying a three-dimensional shape according to the third aspect, the three-dimensional shape is an end cut-off shape.
[0014]
The invention according to claim 6 is the three-dimensional shape display method according to
[0015]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a computer program for causing a computer that displays a three-dimensional shape using a plurality of polygons to execute a step of expressing the thickness of the three-dimensional shape by a color distribution. It is characterized by the following.
[0016]
The invention according to claim 8 is a computer-readable recording medium, characterized by recording the computer program according to claim 7.
[0017]
Further, according to a ninth aspect of the present invention, in the computer-readable recording medium, a three-dimensional image formed of a plurality of polygons and having a thickness represented by a color distribution is recorded. And
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a detailed embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0019]
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a computer to which the present invention has been applied. In FIG. 1, a
[0020]
In this way, the processing according to the present invention described later is realized. Then, the
[0021]
Note that processing steps for describing a program for causing the
[0022]
Further, the program may be processed by one computer, or may be processed in a distributed manner by a plurality of computers. Further, the program may be transferred to a remote computer and executed.
[0023]
The
[0024]
The programs include at least a three-
[0025]
The three-
[0026]
Here, examples of the shape file include an STL format file, a VRML (Virtual Reality Modeling Language) format file, and other polygon format files that are input to an RP modeling machine that performs modeling by rapid prototyping. However, the present invention is not limited to this.
[0027]
The
[0028]
The thickness color
[0029]
When a shape file output by the execution of the three-
[0030]
When the shape file is input, the FEM mesh preprocessing
[0031]
When the shape file is input, the
[0032]
The board thickness-color correspondence table 142 is a program referred to by the
[0033]
Next, a color gradation plate thickness verification process using the
[0034]
First, the three-
[0035]
Next, when the
[0036]
The
[0037]
The user can verify the thickness of the designed product by browsing the data displayed here (S408). Then, when an erroneous plate thickness is found by this verification, the process returns to step S402 again, and the drawing is repeated.
[0038]
On the other hand, if there is no erroneous plate thickness as a result of the verification, the subsequent processing according to the use of the shape file is performed (S409). That is, when the shape file is used for rapid prototyping, the process proceeds to step S410, and the rapid
[0039]
Next, operations of the
[0040]
As described above, when the
[0041]
When receiving an instruction to create a thickness contour diagram, the
[0042]
When the selection of the colors for all the positions is completed (S307), the generated thickness
[0043]
Next, with reference to FIG. 4, a description will be given of a plate thickness color gradation conversion process executed by the computer according to the present embodiment.
[0044]
FIG. 4 is a cross-sectional view of a plate-shaped body having a non-uniform thickness, and the drawing direction coincides with the direction of the plate thickness. The shape file generated based on the execution of the three-
[0045]
For example, when measuring the plate thickness at the position P1 of the measurement target on the
[0046]
Creation of a color distribution on the
[0047]
In addition, the position and the number of measurement points of the three-dimensional shape may be settable by the user. In this case, the resolution of the image displayed on the
[0048]
FIG. 5 shows an example of an image displayed by the three-dimensional shape display method according to the present embodiment. FIG. 1 shows a display mode when the present invention is applied to a CAD viewer that operates on a well-known multi-window OS (Operating System). The
[0049]
When the user presses the
[0050]
Thus, when displaying a three-dimensional shape using polygons, expressing the plate thickness by color distribution is a major feature of the present invention. Therefore, a computer-readable recording medium that records an image represented by the method of the present invention, that is, a three-dimensional shape composed of a plurality of polygons and in which a three-dimensional shape in which the thickness is represented by a color distribution is also recorded An effect unique to the present invention is achieved. Examples of such a recording medium include a semiconductor memory device such as a RAM, a ROM, an EPROM, an EEPROM, and a flash memory device, a magnetic disk such as an internal hard disk and a removable disk, a magneto-optical disk, and a CD-ROM disk.
[0051]
(2nd Embodiment)
Next, a description will be given of a second embodiment of the present invention in which the thickness of a vertex of a three-dimensional object composed of polygons is measured and the color of the vertex is obtained.
[0052]
FIG. 6 is a sectional view of a right angle portion of the polygon object. In the figure, the thickness between the
[0053]
The plate thickness at the vertex R1 shared by the adjacent
[0054]
Thereafter, when displaying the three-dimensional shape, the color corresponding to the plate thickness b may be selected as the color of the vertex R1.
[0055]
In this way,
[0056]
The plate thickness at the vertex S1 shared by the adjacent inner side surfaces 612 and 620 can be similarly obtained. First, a
[0057]
In this way, the normal vectors of the
[0058]
FIG. 7 is a cross-sectional view of the knife edge portion of the polygon object. The vertical direction in the drawing corresponds to the thickness direction. In the drawing, the thickness between the
[0059]
The plate thickness at the vertex U1 shared by the adjacent side surfaces 708 and 710 can be obtained as follows. First, a
[0060]
The plate thickness at the vertex T1 shared by the adjacent side surfaces 712 and 710 can be obtained in a similar manner. First, a
[0061]
FIG. 8 is a cross-sectional view of an edge cut off (chamfered) portion of a polygon object. In the figure, the plate thickness between the
[0062]
The plate thickness at the vertex V1 shared by the polygons of the adjacent
[0063]
The plate thickness at the vertex W1 of the polygon of the adjacent side surfaces 812 and 810 can be obtained by the following method. First, a
[0064]
Even when the three-dimensional shape has a fillet portion, the plate thickness can be measured in the same manner by using the method described with reference to FIG.
[0065]
FIG. 9 is a sectional view of another polygon object. The plate thickness at the vertex Y1 shared by the polygons of the adjacent
[0066]
In addition, the plate thickness of the vertex Z1 can be obtained by the same method. Further, the plate thickness at the position x may be represented by an intermediate color between the plate thickness at the vertex Y1 and the plate thickness at the vertex Z1.
[0067]
As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described. However, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be implemented in other various forms. For example, in the above-described embodiment, the three-dimensional polygon modeler, the CAD viewer, and the board thickness color gradation conversion program are described as independent programs. It goes without saying that the same effect is achieved.
[0068]
Further, the display mode of the three-dimensional shape is not limited to the image shown in the example of FIG.
[0069]
Further, in the above-described embodiment, the method of obtaining the plate thickness and the color at the vertices shared by the two polygons has been described. it can.
[0070]
Further, the present invention can be realized by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
[0071]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a computer program executable on a system including a programmable processor coupled to send and receive data and instructions to and from a data storage device, an input device, and at least one output device. realizable. Each computer program can be described in a high-level procedural programming language, an object-oriented programming language, an assembly language or a machine language. However, in any case, the language described can be a compiled or interpreted language.
[0072]
Furthermore, various modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, other embodiments also belong to the scope of the claims.
[0073]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to recognize the thickness distribution of polygon data as visual color information, so that an erroneous thickness can be quickly found without depending on the skill of the operator. It is possible to do.
[0074]
In addition, the present invention enables the process to be performed reliably and promptly, thereby making it possible to save resources and increase the efficiency of production activities in the manufacturing industry.
[0075]
In addition, the accuracy of CAE mesh division using the CAD model directly can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a computer to which the present invention has been applied.
FIG. 2 is a flowchart of a color gradation plate thickness verification process using a computer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation of a computer based on execution of a CAD viewer and a board thickness gradation conversion program according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a plate thickness color gradation conversion process according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing an example of an image displayed by the three-dimensional shape display method according to one embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view of a right angle portion of the polygon object.
FIG. 7 is a sectional view of a knife edge portion of a polygon object.
FIG. 8 is a sectional view of a chamfered portion of a polygon object.
FIG. 9 is a sectional view of another polygon object.
[Explanation of symbols]
102 CPU
104 RAM
106 ROM
108 Bus
110 input / output I / F
112 communication unit
113 mouse
114 keyboard
115 Printer
116 Display
118 Memory
120 3D Polygon Modeler
122 CAD Viewer
124 Thickness color gradation conversion program
126 Rapid Prototyping Editing Software
128 FEM mesh pre-process mesh division software
130 Mold Making Software
132 Shape File
134 Thickness color gradation data
136 slice data
138 FEM model data
140 NC data
142 Sheet thickness-color correspondence table
416 RP molding machine
418 CAE Simulator
420 NC machine
Claims (9)
前記複数のポリゴンのうちの隣接するポリゴンの法線ベクトルであって、長さが全て等しい法線ベクトルを合成し、
前記隣接するポリゴンが共有する頂点を通り前記合成されたベクトルに平行な直線と、前記複数のポリゴンのうちの他のポリゴンとの交点を求め、
前記求められた交点から、該交点における前記他のポリゴンの法線と、前記頂点を通り前記他のポリゴンに平行な平面との交点までの距離を、前記頂点における板厚とすることを特徴とする請求項1または2に記載の3次元形状の表示方法。In expressing the above,
Normal vectors of adjacent polygons among the plurality of polygons, and synthesizing normal vectors having the same length,
Obtain the intersection of a straight line passing through the vertices shared by the adjacent polygons and parallel to the synthesized vector, and another polygon of the plurality of polygons,
The distance from the obtained intersection to the intersection of the normal line of the other polygon at the intersection and a plane passing through the vertex and parallel to the other polygon is defined as a thickness at the vertex. The method for displaying a three-dimensional shape according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002193916A JP2004038502A (en) | 2002-07-02 | 2002-07-02 | Display method of three-dimensional shape, computer program and computer-readable storage medium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004038502A true JP2004038502A (en) | 2004-02-05 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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---|---|---|---|---|
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2002
- 2002-07-02 JP JP2002193916A patent/JP2004038502A/en active Pending
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Legal Events
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060502 |