JP2005259058A - Device, method, and program for creating three-dimensional model - Google Patents
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Description
本発明は、三次元モデルを取り扱うコンピュータ技術に関し、特に元の面モデルから所定距離だけオフセット処理をしたオフセット面モデルを得る際に、元の面モデルを座標空間に配置して、オフセット面モデルの座標位置を決定する技術に関する。 The present invention relates to a computer technology that handles a three-dimensional model, and in particular, when obtaining an offset surface model that is offset by a predetermined distance from the original surface model, the original surface model is arranged in a coordinate space, and the offset surface model The present invention relates to a technique for determining a coordinate position.
コンピュータ等を利用して三次元のモデルを作成する技術が普及している。このような三次元モデルを作成する技術は、製造業等においても盛んに利用されており、元の面モデルから所定距離だけオフセットしたオフセット面モデルを作成する技術が必要とされている。
例えば数値制御(NC)工作機械は、オフセット面モデルを必要とする。NC工作機械は、工具とワークを予め教示された移動経路に沿って相対移動させることによって、ワークを加工面に加工する。図23は、例えば3軸制御(工具をx−y−z軸の3軸方向に移動できるが、工具を傾けることができないものをいう)のNC工作機械によって、ワークを加工面Dに切削加工する様子を示す。図23に示すように、ボールエンドミル100が、その刃先面100aを加工面Dと接する位置関係を保ちながら移動すると、ワークWは加工面Dに加工されることとなる。
NC工作機械では、工具に基準点を定めておき、工具の位置をその基準点の位置によって定める。図23に示すように工具がボールエンドミル100の場合では、球面状の刃先面100aの中心点を基準点Tと定めることができる。このように工具基準点Tを定めると、ワークを加工面Dに加工する際の工具基準点Tの位置は、面Mによって定めることができる。この工具の経路を記述する面Mは、加工面Dから刃先面100aの半径r分だけオフセットしており、加工面Dからオフセット距離値rだけオフセットしたオフセット面と呼ばれる。
加工面Dの形状は、三次元CAD(Computer Aided Design)等を用いて作成された曲面モデルで表現される。NC工作機械を用いてワークを加工面Dに加工するためには、その加工面モデルから刃先面半径r分だけオフセットしたオフセット面モデルを作成する必要がある。
A technique for creating a three-dimensional model using a computer or the like has become widespread. Such a technique for creating a three-dimensional model is actively used in the manufacturing industry and the like, and a technique for creating an offset surface model offset by a predetermined distance from the original surface model is required.
For example, numerically controlled (NC) machine tools require an offset surface model. An NC machine tool processes a workpiece into a processing surface by relatively moving the tool and the workpiece along a movement path taught in advance. FIG. 23 shows, for example, machining of a workpiece onto a machining surface D by an NC machine tool with three-axis control (which means that the tool can be moved in the three directions of the xyz axes, but the tool cannot be tilted). It shows how to do. As shown in FIG. 23, when the
In an NC machine tool, a reference point is set for a tool, and the position of the tool is determined by the position of the reference point. As shown in FIG. 23, when the tool is the
The shape of the machining surface D is represented by a curved surface model created using a three-dimensional CAD (Computer Aided Design) or the like. In order to machine a workpiece into the machining surface D using an NC machine tool, it is necessary to create an offset surface model offset from the machining surface model by the radius of the cutting edge surface r.
オフセット面モデルを作成するためには、加工面モデルを座標空間に配置し、オフセット面モデルの座標位置を求める必要がある。加工面Dが式で記述されていれば、ボールエンドミル100の刃先面100aの形状を記述する式と組合せて用い、両者が接触するときの工具基準点Tの位置を解くことによってオフセット面の位置を求めることができる。
しかしながら、加工面Dの形状によっては、両者の式を解いてもオフセット面Mの位置を一意に求めることができないことがある。図24はその一例を示しており、工具基準点Tのxy方向の位置を固定した条件で、両者が接触するときの工具基準点Tのz座標値を解いた様子を示している。図24に示すように、この場合のz座標値の解として、値z1、z2、z3の3つの解が存在するが、工具基準点Tがz座標値z2、z3の位置にあるときには、刃先面100aが加工面Dと交わる関係ともなっている。この交わりを見過ごしてしまい、例えばz座標値にz2を採用してしまうと、ハッチング部Kの領域が過切削されてしまう。この手法で問題なのは、加工面Dと刃先面100aが接触するときの解の数が未知であることであり、存在する接触解をすべて求めたことが保障されない点にある。
In order to create the offset surface model, it is necessary to place the machining surface model in the coordinate space and obtain the coordinate position of the offset surface model. If the machining surface D is described by an equation, it is used in combination with an equation describing the shape of the
However, depending on the shape of the machining surface D, the position of the offset surface M may not be uniquely determined even if both equations are solved. FIG. 24 shows an example of this, and shows a state in which the z coordinate value of the tool reference point T when both are in contact with each other under the condition that the position of the tool reference point T in the xy direction is fixed. As shown in FIG. 24, there are three solutions of values z1, z2, and z3 as solutions of the z coordinate value in this case, but when the tool reference point T is at the position of the z coordinate values z2 and z3, the cutting edge The
加工面Dを曲面のままで扱うと、両者が接触する解の数が未知となってしまい、上記の過切削を防止することが保障できない。そこで、加工面Dを点、線分、平面分等の微小な要素群で離散近似し、加工面Dを微小要素群の集合で記述する数学モデルにして扱うことが一般的である。点、線分、平面分等の各微小要素と刃先面100aの位置関係は、それぞれ一意に求めることができるので、すべての微小要素について刃先面100aとの位置関係を算出し、解のうちの最大値を求めれば、上記の過切削の問題を排除することができる。
本明細書と特許請求の範囲では、曲面モデルを点群、線分群あるいは平面分群で離散近似したものを、曲面モデルを微小要素群の集合で記述する数学モデルという。
If the machined surface D is handled as a curved surface, the number of solutions in contact with each other becomes unknown, and it cannot be guaranteed that the above-described overcutting is prevented. Therefore, it is common to treat the machining surface D as a mathematical model that is discretely approximated by a small element group such as a point, a line segment, or a plane segment, and describes the machining surface D as a set of minute element groups. Since the positional relationship between each microelement such as a point, a line segment, and a plane segment and the
In the present specification and claims, a mathematical model in which a curved surface model is discretely approximated by a point group, line segment group, or plane segment group is referred to as a mathematical model that describes the curved surface model as a set of minute elements.
オフセット面モデルを作成する処理を高速化するための研究が盛んに行われている。例えば特許文献1には、逆オフセット法と三次元グラフィクス表示技術を組み合わせて利用する方法が開示されている。
逆オフセット法は、工具の刃先面が数学モデルに接触する位置を求めることにかえて、工具形状の上下を反転した仮想反転工具を基準点が数学モデル上に位置するように配置する。このように配置された仮想反転工具形状群は、刃先面が各近似要素に接するときの工具基準点の位置を示すので、仮想反転工具形状群の最高位置を選択することにより、刃先面が数学モデルに接する位置を求める手法である。
特許文献1の技術では、微小要素群に配置された仮想反転工具形状群から最高位置を選択する工程を、三次元グラフィクス表示技術の陰面処理を用いて行うことにより、オフセット面の位置を決定する処理を高速化する手法を提案している。
In the inverse offset method, instead of obtaining the position where the cutting edge surface of the tool comes into contact with the mathematical model, a virtual reversal tool in which the tool shape is reversed up and down is arranged so that the reference point is located on the mathematical model. Since the virtual reversal tool shape group arranged in this way indicates the position of the tool reference point when the cutting edge surface touches each approximate element, by selecting the highest position of the virtual reversal tool shape group, the cutting edge surface can be mathematically calculated. This is a method for obtaining the position in contact with the model.
In the technique of
特許文献1の技術によれば、オフセット面の位置を計算する処理を、従来よりも高速に行うことができる。しかしながら、特許文献1の技術は3軸制御のNC工作機械を対象とする技術であり、工具の回転軸位置(x,y)に対して工具の高さ位置zが一対一の関係となることが前提となっている。即ち、オフセット面Mの位置が二次元マップで記述することができるものに限られている。
近年、NC工作機械は制御軸の多軸化が進められ、3軸制御では加工することができなかった加工面を加工することが可能になってきている。例えば図1に示すように、さらに工具回転軸の方向を変化させられるNC工作機械を用いると、オーバーハングしている面D1を有するような加工面Dを同時に加工することができる。このような加工面Dに対するオフセット面Mでは、必ずしもxy方向の位置に対してz座標値が1価とはならない。図1に示すように、例えばxy方向の位置(xi,yj)では、3つのz座標値によってオフセット面Mの位置を定められなければならない。
According to the technique of
In recent years, NC machine tools have been increased in the number of control axes, and it has become possible to machine a machined surface that could not be machined by 3-axis control. For example, as shown in FIG. 1, when an NC machine tool that can further change the direction of the tool rotation axis is used, a machining surface D having an overhanging surface D1 can be simultaneously machined. In such an offset surface M with respect to the processed surface D, the z coordinate value is not necessarily monovalent with respect to the position in the xy direction. As shown in FIG. 1, for example, at a position (x i , y j ) in the xy direction, the position of the offset plane M must be determined by three z coordinate values.
xy座標で決まる位置(以下xy位置という)に対してz座標値が複数存在するようなオフセット面モデルを作成する際には、特許文献1の技術を利用することができない。
xy位置に対して1価のz座標値のみが定められるオフセット面を作成する処理を高速化する技術は多く提供されている。しかしながら、xy位置に対してz座標値が複数存在するようなオフセット面モデルを作成する処理を高速化する技術は提供されておらず、その作成処理には多大の時間とコストが浪費されている。
本発明では上記の問題を解決する。本発明は、従来の技術ではオフセット面を高速に作成することができなかった面モデル(例えばオフセット面モデルがxy位置に対して複数のz座標値で定められるような面モデル)に対しても、オフセット面モデルを高速に作成するための技術を提供する。
When creating an offset surface model in which a plurality of z coordinate values exist with respect to a position determined by xy coordinates (hereinafter referred to as xy position), the technique of
Many techniques for speeding up the process of creating an offset surface in which only a monovalent z-coordinate value is defined for an xy position are provided. However, there is no technology for speeding up the process of creating an offset surface model in which a plurality of z coordinate values exist for the xy position, and much time and cost are wasted in the creation process. .
The present invention solves the above problems. The present invention is also applicable to a surface model (for example, a surface model in which an offset surface model is determined by a plurality of z coordinate values with respect to an xy position) for which an offset surface cannot be created at high speed by the conventional technology. To provide a technique for creating an offset surface model at high speed.
本発明は、面モデルからオフセット距離だけオフセットしたオフセット面モデルを作成する三次元モデルの作成装置に具現化することができる。その装置は、その面モデルをxyz空間に配置された微小要素群の集合で記憶しているモデル記憶手段と、xyz空間内にxy平面に平行な平面を設定する平面設定手段と、その設定された平面上の位置から微小要素までの距離だけ、その設定された平面上の位置からz軸方向に離れて位置する距離形状モデルをxyz空間内に配置する手段と、配置された距離形状モデル群のなかで、その設定された平面上の位置から最寄に位置する距離形状モデルまでのz軸方向の距離を、その設定された平面上の位置に対応付けて記憶する距離値記憶手段と、その距離値記憶手段に記憶されている距離値とオフセット距離値とを比較する手段と、その距離値比較手段の比較結果に基づいてオフセット面の位置を決定するオフセット面位置決定手段を備えている。 The present invention can be embodied in a three-dimensional model creating apparatus that creates an offset surface model offset from a surface model by an offset distance. The apparatus includes a model storage unit that stores the plane model as a set of minute elements arranged in the xyz space, a plane setting unit that sets a plane parallel to the xy plane in the xyz space, and the setting thereof. Means for disposing in the xyz space a distance shape model located in the z-axis direction away from the set position on the plane by a distance from the position on the selected plane to the microelement, and a group of arranged distance shape models A distance value storage means for storing the distance in the z-axis direction from the position on the set plane to the nearest distance shape model in association with the position on the set plane; Means for comparing the distance value stored in the distance value storage means with the offset distance value, and offset surface position determining means for determining the position of the offset surface based on the comparison result of the distance value comparison means. There.
面モデルが微小要素群の集合で記述されていると、xyz空間内の位置から各微小要素までの距離はそれぞれ一意に求めることができる。xyz空間内の位置毎に、その位置から各微小要素までの距離をすべて求め、最寄に位置する微小要素までの距離と所望するオフセット距離値とを比較することで、オフセット面の位置を探索することができる。即ち、求めた距離値がオフセット距離値と等しければ、その位置をオフセット面の位置として定めることができる。しかしながら、この手法でオフセット面の位置を決定しようとすると、計算量が膨大となってしまい処理に要する時間が長くなってしまう。 When the surface model is described as a set of minute elements, the distance from the position in the xyz space to each minute element can be uniquely determined. For each position in the xyz space, find all the distances from that position to each minute element, and compare the distance to the nearest minute element and the desired offset distance value to find the position of the offset plane can do. That is, if the obtained distance value is equal to the offset distance value, the position can be determined as the position of the offset surface. However, if an attempt is made to determine the position of the offset surface by this method, the amount of calculation becomes enormous and the time required for processing becomes long.
上記の処理は、本発明者が創作した距離形状モデルを用いることにより簡単化することができる。本発明者が創作した距離形状モデルは、xyz空間内の位置から微小要素までの距離だけ、その位置からz軸方向に離れて位置する。xyz空間内の位置から微小要素までの距離を求めるときに、距離形状モデルをxyz空間に配置すると、その位置から微小要素までの距離を、その位置から距離形状モデルまでのz軸方向の距離によって知ることができる。
微小要素までの距離を求める位置をxyz空間内に定めると、その位置を基準として各微小要素に対する距離形状モデル群をxyz空間に配置することができる。微小要素までの距離を求めようとする位置に対し、各微小要素は様々な方向に位置しているが、距離形状モデル群を用いると、各微小要素までの距離をすべてz軸方向に表すことができる。配置された距離形状モデル群のz軸方向の位置を比較することにより、様々な方向に位置する各微小要素までの距離を比較することができる。
距離形状モデルを配置する際に、xy平面に平行な平面を定めると、その平面のz座標値を基準として、その平面上のすべての位置に対して有効な距離形状モデル群を配置することができる。
The above processing can be simplified by using a distance shape model created by the present inventor. The distance shape model created by the present inventor is located away from the position in the z-axis direction by the distance from the position in the xyz space to the minute element. When the distance shape model is arranged in the xyz space when obtaining the distance from the position in the xyz space to the minute element, the distance from the position to the minute element is determined by the distance in the z-axis direction from the position to the distance shape model. I can know.
When the position for obtaining the distance to the minute element is determined in the xyz space, the distance shape model group for each minute element can be arranged in the xyz space with the position as a reference. Each microelement is located in various directions with respect to the position where the distance to the microelement is to be obtained. However, if the distance shape model group is used, all the distances to each microelement are expressed in the z-axis direction. Can do. By comparing the positions of the arranged distance shape model groups in the z-axis direction, the distances to the microelements positioned in various directions can be compared.
When arranging a distance shape model, if a plane parallel to the xy plane is defined, a distance shape model group effective for all positions on the plane can be arranged based on the z coordinate value of the plane. it can.
xyz空間に距離形状モデル群を配置し、配置した距離形状モデル群のz軸方向の位置を比較する処理は、例えば三次元グラフィクス表示技術等を利用して高速に行うことができ、設定した平面上の位置毎に、z軸方向に最寄に位置する距離形状モデル群までのz軸方向の距離を高速に求めることができる。即ち、設定した平面上の位置毎に、最寄に位置する微小要素までの距離を高速に求めることができる。設定する平面のz座標値を順次変更することにより、xyz空間内の位置毎に、最寄に位置する微小要素までの距離を高速に求めることができる。
xyz空間の位置毎に最寄の微小要素までの距離がわかると、所望するオフセット距離と比較することで、オフセット面の位置を特定することができる。特定されたオフセット面の位置は、例えばxy方向の位置に対して高さ位置zが複数存在することもある。
この装置によれば、従来の技術ではオフセット面モデルを高速に作成することができなかった面モデル(例えばオフセット面モデルがxy位置に対して複数のz座標値で定められるような面モデル)からオフセット距離だけオフセットしたオフセット面モデルを高速に作成することができる。
The distance shape model group is arranged in the xyz space, and the process of comparing the positions of the arranged distance shape model groups in the z-axis direction can be performed at high speed using, for example, a three-dimensional graphics display technique, and the set plane For each of the above positions, the distance in the z-axis direction to the distance shape model group closest to the z-axis direction can be obtained at high speed. That is, for each set position on the plane, the distance to the nearest minute element can be obtained at high speed. By sequentially changing the z coordinate value of the plane to be set, the distance to the nearest minute element can be obtained at high speed for each position in the xyz space.
If the distance to the nearest minute element is known for each position in the xyz space, the position of the offset surface can be specified by comparing with the desired offset distance. As for the position of the specified offset surface, for example, a plurality of height positions z may exist with respect to the position in the xy direction.
According to this apparatus, from a surface model (for example, a surface model in which an offset surface model is determined by a plurality of z coordinate values with respect to an xy position), an offset surface model could not be created at high speed by the conventional technology. An offset surface model offset by the offset distance can be created at high speed.
距離値比較手段は、距離値記憶手段が距離値を記憶している位置がオフセット面の外側/内側のいずれであるのかを判定し、オフセット面位置決定手段は、距離値比較手段が外側と判定した位置と内側と判定した位置を結ぶ線分上にオフセット面の位置を決定することが好ましい。
最寄の微小要素までの距離がオフセット距離よりも大きい位置では、数学モデルに対してオフセット面よりも外側に位置すると判定できる。最寄の微小要素までの距離がオフセット距離よりも小さい位置では、数学モデルに対してオフセット面よりも内側に位置すると判定できる。内側と判定された位置と外側と判定された位置の間には、オフセット面が位置することになるので、それらの位置を結ぶ線分上にオフセット面の位置を定めることができる。距離値記憶手段が記憶している距離値とオフセット距離値との大小を判定することによってオフセット面の位置を決定することができ、オフセット面の位置の決定処理を高速に行うことができる。
The distance value comparison means determines whether the position where the distance value storage means stores the distance value is outside or inside the offset surface, and the offset surface position determination means determines that the distance value comparison means is outside. It is preferable to determine the position of the offset surface on a line segment connecting the determined position and the position determined to be inside.
At a position where the distance to the nearest minute element is larger than the offset distance, it can be determined that the mathematical model is located outside the offset plane. At a position where the distance to the nearest minute element is smaller than the offset distance, it can be determined that the mathematical model is located inside the offset plane. Since the offset surface is located between the position determined to be inside and the position determined to be outside, the position of the offset surface can be determined on a line segment connecting these positions. The position of the offset surface can be determined by determining the size of the distance value stored in the distance value storage means and the offset distance value, and the offset surface position determination process can be performed at high speed.
本発明はまた、面モデルからオフセット距離だけオフセットしたオフセット面モデルを作成する新たな三次元モデルの作成方法を提供する。この方法では、その面モデルをxyz空間に配置された微小要素群の集合で記憶しておくモデル記憶工程と、xyz空間内にxy平面に平行な平面を設定する工程と、その設定された平面上の位置から各微小要素までの距離だけ、その設定された平面上の位置からz軸方向に離れて位置する距離形状モデルをxyz空間内に配置する工程と、配置された距離形状モデル群のなかで、その設定された平面上の位置からz軸方向に最寄に位置する距離形状モデルまでのz軸方向の距離を、その設定された平面上の位置に対応付けて記憶する距離値記憶工程と、その距離値記憶工程で記憶した距離値とオフセット距離値とを比較する距離値比較工程と、その距離値比較工程の比較結果に基づいてオフセット面の位置を決定する工程を備えている。 The present invention also provides a new three-dimensional model creation method for creating an offset surface model that is offset from the surface model by an offset distance. In this method, a model storing step of storing the surface model as a set of minute elements arranged in the xyz space, a step of setting a plane parallel to the xy plane in the xyz space, and the set plane A step of disposing a distance shape model located in the z-axis direction from the position on the set plane by a distance from the upper position to each microelement in the xyz space; and Among them, a distance value storage that stores the distance in the z-axis direction from the position on the set plane to the distance shape model closest to the z-axis direction in association with the position on the set plane. A step of comparing the distance value stored in the distance value storing step with the offset distance value, and a step of determining the position of the offset surface based on the comparison result of the distance value comparing step. .
本方法では、本発明者が創作した距離形状モデルを用いることにより、xyz空間の位置毎に、最寄の微小要素までの距離を高速に求めることができ、所望するオフセット距離と比較することにより、オフセット面の位置を特定することができる。特定されたオフセット面の位置は、例えばxy位置に対して高さ位置zが複数存在することもある。
この方法によれば、従来の技術ではオフセット面を高速に作成することができなかった面モデル(例えばオフセット面モデルがxy位置に対して複数のz座標値で定められるような面モデル)からオフセット距離だけオフセットしたオフセット面モデルを高速に作成することができる。
In this method, by using the distance shape model created by the present inventor, the distance to the nearest minute element can be obtained at high speed for each position in the xyz space, and compared with the desired offset distance. The position of the offset surface can be specified. As for the position of the specified offset surface, there may be a plurality of height positions z with respect to the xy position, for example.
According to this method, an offset surface is offset from a surface model (for example, a surface model in which the offset surface model is determined by a plurality of z coordinate values with respect to the xy position) for which the offset surface could not be created at high speed by the conventional technique. An offset surface model offset by the distance can be created at high speed.
本発明によって創作された技術は、面モデルからオフセット距離だけオフセットしたオフセット面モデルを作成する新たな三次元モデルの作成プログラムにも具現化される。このプログラムは電子計算機に、その面モデルをxyz空間に配置された微小要素群の集合で記憶しておく処理と、xyz空間内にxy平面に平行な平面を設定する処理と、その設定された平面上の位置から微小要素までの距離だけ、その設定された位置からz軸方向に離され位置する距離形状モデルをxyz空間内に配置する処理と、配置された距離形状モデル群のなかで、その設定された平面上の位置からz軸方向に最寄に位置する距離形状モデルまでのz軸方向の距離を、その設定された平面上の位置に対応付けて記憶する距離値記憶処理と、その距離値記憶処理で記憶した距離値とオフセット距離値とを比較する距離値比較処理と、その距離値比較処理の比較結果に基づいてオフセット面モデルを作成する処理と、その距離値記憶処理で記憶された距離値からオフセット面の位置を決定する処理を実行させる。
このプログラムによれば、電子計算機に、従来の技術ではオフセット面を高速に作成することができなかった面モデル(例えばオフセット面モデルがxy位置に対して複数のz座標値で定められるような面モデル)からオフセット距離だけオフセットしたオフセット面モデルを高速に作成させることができる。
The technology created by the present invention is also embodied in a new three-dimensional model creation program for creating an offset surface model offset by an offset distance from a surface model. In this program, the computer stores the plane model as a set of small element groups arranged in the xyz space, sets the plane parallel to the xy plane in the xyz space, and sets the program. In the process of arranging the distance shape model located in the z-axis direction from the set position by the distance from the position on the plane in the z-axis direction in the xyz space, and the arranged distance shape model group, A distance value storing process for storing the distance in the z-axis direction from the position on the set plane to the distance shape model closest to the z-axis direction in association with the position on the set plane; A distance value comparison process for comparing the distance value stored in the distance value storage process with the offset distance value, a process for creating an offset surface model based on the comparison result of the distance value comparison process, and a distance value storage process In to execute a process of determining the position of the offset surfaces from the stored distance value.
According to this program, a surface model (for example, a surface in which the offset surface model is determined by a plurality of z coordinate values with respect to the xy position) cannot be created on the computer at a high speed by the conventional technique. An offset surface model offset by an offset distance from the model) can be created at high speed.
本発明によると、従来の技術ではオフセット面を高速に作成することができなかった面モデル(例えばオフセット面モデルがxy方向の位置に対して複数のz座標値で定められるような面モデル)からオフセット距離だけオフセットしたオフセット面モデルを高速に作成する技術が提供される。
特に、面モデルをxyz空間に配置された微小要素の集合で記述するデータで表し、そのデータを電子計算機に読取り可能に記憶する工程を実行し、xy平面に平行な面内に格子点を設定し、格子点から微小要素までの距離に等しい距離だけ格子点からz軸方向に離れて位置する距離形状モデルを各微小要素について計算し、微小要素群について計算された距離形状モデル群のなかで格子点からのz軸方向の距離が最短となる距離を計算し、計算された距離とオフセット距離とを比較した結果を電子計算機に読取り可能に記憶する工程を実施し、ついで、プログラムされた電子計算機を利用して、比較結果を異にする格子点間にオフセット面を配置する工程を実施すると、電子計算機の計算能力を活用してオフセット面モデルを高速に作成することができる。
この場合、格子点から微小要素までの距離に等しい距離だけ格子点からz軸方向に離れて位置する距離形状モデルを各微小要素について計算し、微小要素群について計算された距離形状モデル群のなかで格子点からのz軸方向の距離が最短となる距離を計算し、計算された距離とオフセット距離とを比較した結果を記憶する工程は、格子点毎に実行する。これによって各格子点から微小要素までの最短距離に基づいて、その格子点がオフセット面の内外いずれかにあるのかが判明し、判明結果が記憶される。
ここで言う距離形状モデルは、格子点からのz軸方向の距離を示す存在を言い、格子点を通るz軸上に配置された点が相当する。その点のz座標が格子点からのz軸方向の距離を示す。
According to the present invention, from a surface model (for example, a surface model in which an offset surface model is determined by a plurality of z coordinate values with respect to a position in the xy direction), an offset surface could not be created at high speed by the conventional technique. A technique for creating an offset surface model offset by an offset distance at high speed is provided.
In particular, the surface model is represented by data described by a set of microelements arranged in xyz space, and the process of storing the data in a computer-readable manner is executed to set lattice points in a plane parallel to the xy plane. Then, a distance shape model located in the z-axis direction away from the lattice point by a distance equal to the distance from the lattice point to the minute element is calculated for each minute element, and among the distance shape model group calculated for the minute element group, The distance from the lattice point in the z-axis direction is calculated to be the shortest, and the result of comparing the calculated distance with the offset distance is stored in an electronic computer so as to be readable, and then the programmed electron Using a computer to create an offset surface model at high speed by using the calculation capability of an electronic computer when the offset surface is placed between grid points with different comparison results. It is possible.
In this case, a distance shape model located in the z-axis direction away from the lattice point by a distance equal to the distance from the lattice point to the minute element is calculated for each minute element, and the distance shape model group calculated for the minute element group is calculated. The step of calculating the distance at which the distance in the z-axis direction from the lattice point is the shortest and storing the result of comparing the calculated distance with the offset distance is executed for each lattice point. Thus, based on the shortest distance from each lattice point to the minute element, it is determined whether the lattice point is inside or outside the offset surface, and the result of the determination is stored.
The distance shape model here refers to existence indicating a distance in the z-axis direction from a lattice point, and corresponds to a point arranged on the z-axis passing through the lattice point. The z coordinate of the point indicates the distance in the z-axis direction from the lattice point.
以下、本発明を具現化した実施例について図面を参照して説明する。最初に実施例の主要な特徴を列記する。
(形態1): 加工面の形状を記述するデータは、外部の三次元CAD装置で作成することができる。
(形態2): 三次元モデルの作成装置は、曲面モデルを微小要素群の集合に離散近似した数学モデルを作成することができる。
(形態3): 三次元モデルの作成装置は、2つの距離値マップを記憶することができる。また、2つの微小要素マップを記憶することができる。
(形態4): 三次元モデルの作成装置は、xyz空間を微小な直方体空間に区画し、区画した直方体空間の内部にオフセット面の要素モデルを配置する。
Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described with reference to the drawings. First, the main features of the embodiment are listed.
(Mode 1): Data describing the shape of the processed surface can be created by an external three-dimensional CAD device.
(Mode 2): The three-dimensional model creation apparatus can create a mathematical model obtained by discretely approximating a curved surface model to a set of minute elements.
(Mode 3): The three-dimensional model creation apparatus can store two distance value maps. Two microelement maps can be stored.
(Form 4): The three-dimensional model creation apparatus divides the xyz space into a minute rectangular parallelepiped space, and arranges the element model of the offset plane inside the partitioned rectangular parallelepiped space.
本実施例では、5軸制御のNC工作機械の工具の経路を、本発明を利用して作成する手法について説明する。図1に示したように、5軸制御のNC工作機械では、エンドミル100等の工具の回転軸の方向を可変制御することができる。それにより、図1に示すようなオーバーハングしている加工面D1を有するような加工面DにワークWを加工することができる。
図1に示すように、5軸制御のNC工作機械では、図23に示した3軸制御のNC工作機械と同様に、工具に基準点Tを定めておき、その基準点Tの移動経路によって工具の経路を定めることができる。工具がワークWを加工面Dに加工する時、工具の基準点Tは刃先形状分だけ加工面Dからオフセットした位置を移動する。例えば工具にボールエンドミル100を用いる場合、基準点Tは刃先面100aの半径rだけ加工面Dからオフセットしている面M上を移動する。このように、所定の面(例えば加工面D)から所定の距離(例えば半径r)だけオフセットしている面をオフセット面という。
In the present embodiment, a method for creating a tool path of a 5-axis controlled NC machine tool using the present invention will be described. As shown in FIG. 1, in a 5-axis control NC machine tool, the direction of the rotation axis of a tool such as the
As shown in FIG. 1, in a 5-axis control NC machine tool, a reference point T is set on the tool in the same manner as the 3-axis control NC machine tool shown in FIG. Tool paths can be defined. When the tool processes the workpiece W on the processing surface D, the reference point T of the tool moves at a position offset from the processing surface D by the shape of the cutting edge. For example, when the
オフセット面Mは三次元モデルで記述することができる。オフセット面Mを記述する三次元モデルは、加工面Dを記述する三次元の曲面モデルから、オフセット処理を行うことによって作成することができる。本実施例の三次元モデルの作成装置は、教示された三次元モデルから、所定のオフセット距離に基づいてオフセット処理を行い、オフセット面モデルを作成する。 The offset plane M can be described by a three-dimensional model. A three-dimensional model describing the offset surface M can be created by performing an offset process from a three-dimensional curved surface model describing the machining surface D. The three-dimensional model creation apparatus according to the present embodiment performs an offset process based on a predetermined offset distance from the taught three-dimensional model to create an offset surface model.
図2に、本実施例の三次元モデルを作成する装置10の構成を示す。作成装置10は、データ記憶部30とプログラム記憶部50と処理部70を備えている。作成装置10はコンピュータ等で構成することができ、データ記憶部30やプログラム記憶部50や処理部70は、コンピュータのハードウェアやソフトウェア等によって構成されている。
FIG. 2 shows a configuration of the
データ記憶部30は、外部から与えられたデータや、処理部70等が作成したデータ等を記憶する。データ記憶部30は、曲面モデル記述データ32と、数学モデル記述データ34と、距離値マップ36と、微小要素マップ38と、オフセット面モデル記述データ40等を記憶することができる。データ記憶部30は、第1距離値マップ36aと第2距離値マップ36bの2つの距離値マップ36を記憶することができる。また、データ記憶部30は、第1微小要素マップ38aと第2微小要素マップ38bの2つの微小要素マップ38を記憶することができる。
プログラム記憶部50は、処理部70が利用するプログラム等を記憶している。プログラム記憶部50は、数学モデル作成プログラム52と、距離形状モデル配置プログラム54と、デプスバッファ処理プログラム56と、オフセット面要素選択プログラム58と、オフセット点決定プログラム60を記憶している。
処理部70は、データ記憶部30に記憶されているデータ等を、プログラム記憶部50に記憶されているプログラム等を利用して処理し、オフセット面Mモデルを記述するオフセット面モデル記述データ40を作成する。
The
The
The
図3は、本実施例の作成装置10がオフセット面モデル記述データ40を作成する処理の流れを示すフローチャートである。以下、図3に示すフローに沿って作成装置10の処理動作について説明する。
ステップS2では、作成装置10が曲面モデル記述データ32をデータ記憶部30に記憶する。曲面モデル記述データ32は、NC工作機械に加工させる加工面Dを記述しているデータであり、外部の三次元CAD(Computer Aided Design)装置等によって作成された三次元CADデータである。例えば、曲面モデル記述データ32は図4に示す加工面Dを記述している。曲面モデル記述データ32は、例えば記録媒体等を介して作成装置10に教示することができる。
図4に示すように、曲面モデル記述データ32は、xyz空間において複数の基本形状を組合せて加工面Dを記述している。基本形状とは、例えば面Sや稜線Cや頂点Vである。面Sには、例えば平面、円柱面、球面、自由曲面等が用いられる。それぞれの基本形状は、個々に設定されたパラメータを用いた表現式で記述される。例えば面Sは、面上にパラメータ(u,v)が定められており、曲面表現式S(u,v)で記述されている。また、稜線Cはパラメータtによって曲線表現式C(t)で記述されている。
すべての基本形状には、それぞれを識別することが可能な識別子IDが割り当てられている。
FIG. 3 is a flowchart showing a flow of processing in which the
In step S <b> 2, the
As shown in FIG. 4, the curved surface
All basic shapes are assigned identifier IDs that can identify them.
ステップS4では、数学モデル記述データ34が作成される。処理部70は、数学モデル作成プログラム52を用いて曲面モデル記述データ32を処理し、数学モデル記述データ34を作成する。作成された数学モデル記述データ34は、データ記憶部30に記憶される。
図5に、加工面Dを微小要素群の集合に離散近似した数学モデルBの一例を示す。数学モデルとは、基本形状群で構成される加工面Dを、複数の微小要素群の集合に離散近似したモデルである。図5では、図面の明瞭化を目的として、数学モデルBの一部にのみ離散近似された様子を示し、微小要素群を拡大して示している。数学モデルBを構成している微小要素には、微小点Aや、微小線分Hや、微小三角平面Uが用いられている。
数学モデル作成プログラム52は、加工面Dを記述する曲面モデルデータ32を読み取り、加工面Dを微小要素群で離散近似して数学モデルBを作成し、数学モデルBを記述する数学モデル記述データ34を作成するプログラムである。また、数学モデル作成プログラム52は、それぞれの微小要素に識別子idを割り当て、数学モデル記述データ34に併せて記述する。曲面モデルを微小要素群の集合に離散近似する手法は数多く公知されており、本実施例の作成装置10においても、それらの手法を適宜利用することができる。
In step S4, mathematical
FIG. 5 shows an example of a mathematical model B obtained by discretely approximating the machining surface D to a set of minute elements. The mathematical model is a model obtained by discretely approximating a machining surface D composed of basic shape groups to a set of a plurality of minute element groups. In FIG. 5, for the purpose of clarifying the drawing, a state in which discrete approximation is performed on only a part of the mathematical model B is shown, and a microelement group is enlarged and shown. As the minute elements constituting the mathematical model B, minute points A, minute line segments H, and minute triangular planes U are used.
The mathematical
次のステップS6〜S12では、処理部70によって距離値マップ36と微小要素マップ38が作成される。処理部70は、距離形状モデル配置プログラム54とデプスバッファ処理プログラム56を用い、数学モデル記述データ34を処理して、距離値マップ36と微小要素マップ38を作成する。作成された距離値マップ36と微小要素マップ38は、データ記憶部30に記憶される。
In the next steps S6 to S12, the
距離値マップ36は、z座標値が固定されたxy平面に平行な平面上の位置と、その位置から数学モデルBまでの最短の距離値とを対応付けて記述している。距離値マップ36では、xy平面に平行な平面上において、x方向には間隔Δx、y方向には間隔Δyの格子状に並ぶ位置毎に距離値が記述されている。
微小要素マップ38は、z座標値が固定されたxy平面に平行な平面上の位置と、その位置から最も近くに位置している微小要素の識別子idとを対応付けて記述している。微小要素マップ38では、距離値マップ36に距離値が記述されている位置毎に、微小要素の識別子idが記述されている。
The
The
図6を参照して、距離値マップ36について説明する。図6に示すように、xyz空間に位置する点P1(xi,yj,zk)から、数学モデルBを構成している微小点Aや微小線分Hや微小三角平面Uまでの距離dは、点P1と各微小要素について解くことにより、各微小要素について一意に求めることができる。即ち、数学モデルBを構成している微小要素群の個数と同じだけ距離dの値が求められる。求めた距離dの値の中で最も小さい値が、点P1から数学モデルBまでの最短の距離値となる。距離値マップ36を作成するためには、z座標値を固定してマップ平面Fを定め、マップ平面F上においてx方向には間隔Δx、y方向には間隔Δyの格子状に並ぶ位置毎に、各微小要素までの距離dをすべての微小要素について求め、距離dの最小値を選択する処理が必要となる。この方法では、距離値マップ36を作成するための計算処理が煩雑になってしまい、処理に必要な時間も長くなってしまう。本実施例の作成装置10では、以下に説明する方法によって、この距離値マップ36の作成処理を簡単化している。
The
本実施例の作成装置10では、距離値マップ36と微小要素マップ38の作成において、距離形状モデルを利用する。作成装置10が距離値マップ36と微小要素マップ38を作成する方法を説明するに先立ち、図7〜図14を参照しながら距離形状モデルについて説明する。
図7に距離形状モデルQの一例を示す。図7に示す距離形状モデルQについて説明する。図中Fは、z座標値がzkであるマップ平面である。図中A1は、数学モデルBを構成している微小点Aの一つであり、マップ平面F上に位置している。図中P1は、マップ平面F上に位置する点である。ここで図7に示すように、z軸に平行なd軸をマップ平面F上を原点にして定め、xyd空間を定義する。図7に示すように、xyz空間において座標(xi,yj,zk)の点P1は、xyd空間において座標(xi,yj,0)となる。また、xyz空間において座標(x1,y1,zk)の微小点A1は、xyd空間において座標(x1,y1,0)となる。点P1から微小点A1までの距離dは、
d2=(xi−x1)2+(yj−y1)2 ・・・(1)
と表される。ただし、d≧0である。
上記の方程式(1)は、xyd空間において微小点A1を頂点とし、中心軸がd軸正方向に伸びる直円錐面を表す方程式であって、図7に示す直円錐面モデルQを記述している。図7に示すようにxyd空間に直円錐面モデルQを配置すると、点P1から微小点A1までの距離dは、点P1から直円錐面モデルQまでのd軸方向の高さ(点Rまでの距離)に等しくなる。
このように、微小点A1がマップ平面F上に位置するとき、図7に示すように直円錐面モデルQを配置すると、マップ平面F上の位置(xi,yj,zk)から微小点A1までの距離dを、その位置(xi,yj,zk)から直円錐面モデルQまでのd軸方向の高さから知ることができる。
この直円錐面モデルQのように、マップ平面F上の各位置から微小要素までの距離dを、マップ平面Fからのd軸方向の高さによって表す形状モデルを距離形状モデルQという。図7に示すように、微小要素がマップ平面F上に位置する微小点A1の場合、それに対する距離形状モデルQは直円錐面の形状モデルとなる。
In the
FIG. 7 shows an example of the distance shape model Q. The distance shape model Q shown in FIG. 7 will be described. Figure F is a map plane z-coordinate value of z k. In the figure, A1 is one of the minute points A constituting the mathematical model B and is located on the map plane F. P1 in the figure is a point located on the map plane F. Here, as shown in FIG. 7, a d-axis parallel to the z-axis is determined with the origin on the map plane F, and an xyd space is defined. As shown in FIG. 7, a point P1 of coordinates (x i , y j , z k ) in the xyz space becomes coordinates (x i , y j , 0) in the xyd space. Further, the minute point A1 of the coordinates (x1, y1, z k ) in the xyz space becomes the coordinates (x1, y1, 0) in the xyd space. The distance d from the point P1 to the minute point A1 is
d 2 = (x i −x1) 2 + (y j −y1) 2 (1)
It is expressed. However, d ≧ 0.
The above equation (1) is an equation representing a right conical surface having a minute point A1 as the apex in the xyd space and the central axis extending in the positive direction of the d axis, and describes the right conical surface model Q shown in FIG. Yes. When the right conical surface model Q is arranged in the xyd space as shown in FIG. 7, the distance d from the point P1 to the minute point A1 is the height in the d-axis direction from the point P1 to the right conical surface model Q (up to the point R). Distance).
In this way, when the minute point A1 is located on the map plane F, when the right conical surface model Q is arranged as shown in FIG. 7, the minute point A1 is minute from the position (x i , y j , z k ) on the map plane F. The distance d to the point A1 can be known from the height in the d-axis direction from the position (x i , y j , z k ) to the right conical surface model Q.
A shape model that expresses the distance d from each position on the map plane F to the minute element by the height in the d-axis direction from the map plane F like the right conical surface model Q is called a distance shape model Q. As shown in FIG. 7, when the minute element is the minute point A1 located on the map plane F, the distance shape model Q corresponding thereto is a shape model of a right conical surface.
次に、図8に示す距離形状モデルQについて説明する。図8には、微小点A1がマップ平面Fよりも距離d1だけd軸正方向に位置している場合の距離形状モデルQが示されている。xyz空間において座標(x1,y1,zk+d1)の微小点A1は、xyd空間において座標(x1,y1,d1)となる。点P1から微小点A1までの距離dは、
d2=(xi−x1)2+(yj−y1)2+d12 ・・・(2)
と表される。ただし、d≧0である。
上記の方程式(2)は、xyd空間において二葉双曲面の一方を表す方程式であり、図8に示す距離形状モデルQは二葉双曲面の一方の形状をしている。この距離形状モデルQは、頂点が微小点A1である。漸近面は微小点A1をマップ平面F上に投影した点Aa1を頂点とし中心軸がd軸正方向に伸びる直円錐面である。中心軸はd軸正方向に伸びている。図8に示すようにxyd空間に距離形状モデルQを配置すると、点P1から微小点A1までの距離dは、点P1から距離形状モデルQまでのd軸方向の高さ(点Rまでの距離)に等しくなる。
図8に示すように、微小要素がマップ平面Fよりもd1だけd軸正方向に位置する微小点Aの場合、それに対する距離形状モデルQは二葉双曲面の一方の形状となる。
ここで、二葉双曲面について説明しておく。二葉双曲面とは、双曲線をその2つの焦点を結ぶ直線を回転軸として回転させたときに形成される曲面である。このとき、対をなす双曲線のそれぞれが一つの曲面を形成するので、二葉双曲面は一対の曲面対となる。上記の二葉双曲面の一方という表現は、その一方の曲面を指す。
Next, the distance shape model Q shown in FIG. 8 will be described. FIG. 8 shows a distance shape model Q when the minute point A1 is positioned in the positive direction of the d-axis by the distance d1 from the map plane F. A minute point A1 at coordinates (x1, y1, z k + d1) in the xyz space becomes coordinates (x1, y1, d1) in the xyd space. The distance d from the point P1 to the minute point A1 is
d 2 = (x i −x1) 2 + (y j −y1) 2 + d1 2 (2)
It is expressed. However, d ≧ 0.
The above equation (2) is an equation representing one of the two-leaf hyperboloids in the xyd space, and the distance shape model Q shown in FIG. 8 has one shape of the two-leaf hyperboloid. In this distance shape model Q, the vertex is the minute point A1. The asymptotic plane is a right conical surface having a point Aa1 obtained by projecting the minute point A1 on the map plane F as a vertex and a central axis extending in the d-axis positive direction. The central axis extends in the positive direction of the d axis. When the distance shape model Q is arranged in the xyd space as shown in FIG. 8, the distance d from the point P1 to the minute point A1 is the height in the d-axis direction from the point P1 to the distance shape model Q (the distance to the point R). ).
As shown in FIG. 8, when the minute element is a minute point A located in the positive d-axis direction by d1 from the map plane F, the distance shape model Q corresponding to the minute point A has one shape of a biplane hyperboloid.
Here, the two-leaf hyperboloid will be described. A two-leaf hyperboloid is a curved surface formed when a hyperbola is rotated with a straight line connecting two focal points as a rotation axis. At this time, each hyperbola that forms a pair forms one curved surface, so the two-leaf hyperboloid becomes a pair of curved surfaces. The expression “one of the two-leaf hyperboloids” refers to one of the curved surfaces.
次に、図9に示す距離形状モデルQについて説明する。図9は、微小点A1がマップ平面Fよりも距離d1だけd軸負方向に位置している場合の距離形状モデルQを示している。xyz空間において座標(x1,y1,zk−d1)の微小点A1は、xyd空間において座標(x1,y1,−d1)となる。点P1から微小点A1までの距離dは、
d2=(xi−x1)2+(yj−y1)2+d12 ・・・(3)
と表される。ただし、d≧0である。
上記の方程式(3)は、前出の方程式(2)と同一であり、xyd空間において二葉双曲面の一方を表す方程式である。図9に示すように、微小点A1がマップ平面Fよりも距離d1だけd軸負方向に位置している場合、微小点A1はマップ平面Fよりも距離d1だけd軸正方向に位置している点A1’と同様に取り扱うことができる。
上述のように、マップ平面F上の位置から微小点Aまでの距離dは、距離形状モデルQによって表現することができる。距離形状モデルQは、マップ平面Fに対する微小点Aの位置関係に基づいて決定することができる。詳しくは、マップ平面Fのz軸方向の位置と、微小点A1のz軸方向の位置関係に基づいて決定することができる。
Next, the distance shape model Q shown in FIG. 9 will be described. FIG. 9 shows the distance shape model Q in the case where the minute point A1 is located in the d-axis negative direction by the distance d1 from the map plane F. The minute point A1 of the coordinates (x1, y1, z k −d1) in the xyz space becomes the coordinates (x1, y1, −d1) in the xyd space. The distance d from the point P1 to the minute point A1 is
d 2 = (x i −x1) 2 + (y j −y1) 2 + d1 2 (3)
It is expressed. However, d ≧ 0.
The above equation (3) is the same as the above equation (2) and represents one of the two-leaf hyperboloids in the xyd space. As shown in FIG. 9, when the minute point A1 is positioned in the d-axis negative direction by the distance d1 from the map plane F, the minute point A1 is positioned in the d-axis positive direction by the distance d1 from the map plane F. It can be handled in the same manner as the point A1 ′.
As described above, the distance d from the position on the map plane F to the minute point A can be expressed by the distance shape model Q. The distance shape model Q can be determined based on the positional relationship of the minute point A with respect to the map plane F. Specifically, it can be determined based on the position of the map plane F in the z-axis direction and the positional relationship of the minute point A1 in the z-axis direction.
微小線分Hや微小三角平面Uの場合、上記を利用してそれらに対する距離形状モデルを決定することができる。微小線分Hや微小三角平面Uは、微小点Aの集合とみなすことにより、微小線分Hや微小三角平面Uに対する距離形状モデルを、微小点A群に対する距離形状モデルQ群の集合で生成することができる。微小線分Hや微小三角平面Uを有限個の微小点A群に置き換え、それら微小点A群に対して距離形状モデルQ群を配置することにより、微小線分Hや微小三角平面Uに対して距離形状モデルを配置することができる。
しかしながら、上記のように微小線分Hや微小三角平面Uをさらに点A群で離散化することは、計算処理を煩雑にしてしまうので好ましくない。そこで、本実施例の作成装置10では、微小線分Hや微小三角平面Uに対する距離形状モデルを用意し、微小線分Hや微小三角平面Uに対して直接的に距離形状モデルを配置する。
In the case of the minute line segment H or the minute triangular plane U, the distance shape model for them can be determined using the above. By regarding the minute line segment H and the minute triangular plane U as a set of minute points A, a distance shape model for the minute line segment H and the minute triangle plane U is generated as a set of distance shape models Q group for the minute point A group. can do. By replacing the minute line segment H and the minute triangular plane U with a finite number of minute point A groups and arranging the distance shape model Q group for these minute point A groups, the minute line segment H and minute triangle plane U are arranged. The distance shape model can be arranged.
However, it is not preferable to further discretize the minute line segment H or the minute triangular plane U with the point A group as described above because the calculation process becomes complicated. Therefore, the
図10〜図13を用いて、数学モデルBを構成している微小線分Hに対する距離形状モデルを説明する。微小線分Hに対する距離形状モデルは、微小点Aに対する距離形状モデルと同様に、マップ平面Fとの位置関係に基づいて決定することができる。先に説明したように、マップ平面Fの上下方向に対しては対称性が成り立つため(図9参照)、微小線分Hとマップ平面Fとの位置関係は次のように分類できる。
(位置関係1)線分Hの両端が共にマップ平面F上に位置している。
(位置関係2)線分Hの一端のみがマップ平面F上に位置している。
(位置関係3)線分Hの両端が共にマップ平面F上に位置しておらず、両端が共にマップ平面Fに対して同じ側に位置している。
(位置関係4)線分Hの両端が共にマップ平面F上に位置しておらず、両端が互いにマップ平面Fに対して反対側に位置している。
以下、上記の分類に従い、線分Hに対する距離形状モデルについて順に説明する。
A distance shape model for the minute line segment H constituting the mathematical model B will be described with reference to FIGS. The distance shape model for the minute line segment H can be determined based on the positional relationship with the map plane F in the same manner as the distance shape model for the minute point A. As described above, since symmetry is established with respect to the vertical direction of the map plane F (see FIG. 9), the positional relationship between the minute line segment H and the map plane F can be classified as follows.
(Position relationship 1) Both ends of the line segment H are located on the map plane F.
(Position relationship 2) Only one end of the line segment H is located on the map plane F.
(Position relationship 3) Both ends of the line segment H are not located on the map plane F, and both ends are located on the same side with respect to the map plane F.
(Position relationship 4) Both ends of the line segment H are not located on the map plane F, and both ends are located on the opposite sides of the map plane F.
Hereinafter, the distance shape model for the line segment H will be described in order according to the above classification.
図10に、微小線分Hが(位置関係1)の場合の距離形状モデルQを示す。ここでいう微小線分Hとは、両端点A1、A2の間を結んでいる部分のことを意味し、両端点A1、A2を含んではいない。図10に示されている距離形状モデルQには、線分Hの両端点A1、A2に対する距離形状モデルは含まれていない。図11、図12に示す距離形状モデルQにおいても同様である。なお、微小線分Hの両端点A1、A2は、数学モデルBを構成している微小点Aであり、両端点A1、A2に対しては、先に説明した微小点Aに対する距離形状モデルQを配置することができる。マップ平面F上の点P1から微小線分Hまでの距離dは、
d2={(x1−x2)(yj−y2)−(y1−y2)(xi−x2)}2
/{(x1−x2)2+(y1−y2)2} ・・(4)
と表される。ただし、d≧0である。
なお、上記の方程式(4)が成り立つのは、点P1が範囲Nh(図中の影付部)内に位置するときのみである。例えば点P1が範囲N1内に位置するのであれば、微小線分Hよりも端点A1の方が点P1に近くなる。また点P1が範囲N2内に位置するのであれば、微小線分Hよりも端点A2の方が点P1に近くなる。範囲Nhは、線分Hに対して垂直方向に位置しているにマップ平面F上の範囲である。
上記の方程式(4)は、xyd空間において直行する2つの平面を表す方程式であり、図10に示すように微小線分Hに対する距離形状モデルQは直行する2つの平面の形状をしている。この距離形状モデルQの各平面は微小線分Hにおいて直交している。この距離形状モデルQの一方の端部q1は、微小点A1に対する距離形状モデルQ1を微小点A1を通る微小線分Hに垂直な平面で切断したときの母線である。この距離形状モデルQの他方の端部q2は、微小点A2に対する距離形状モデルQ2を微小点A2を通る微小線分Hに垂直な平面で切断したときの母線である。端部q1、q2は、それぞれ微小点A1、A2で直交する2線分となり、図10に示すように、端部q1、q2の平行な線分同士の間を結ぶ2平面が距離形状モデルQとなる。このように、微小線分Hの両端が共にマップ平面F上に位置している場合、図10に示すように、微小線分Hに対して距離形状モデルQを配置することができる。
FIG. 10 shows a distance shape model Q when the minute line segment H is (positional relationship 1). The minute line segment H here means a portion connecting the end points A1 and A2, and does not include the end points A1 and A2. The distance shape model Q shown in FIG. 10 does not include the distance shape model for the end points A1 and A2 of the line segment H. The same applies to the distance shape model Q shown in FIGS. Note that both end points A1 and A2 of the minute line segment H are the minute points A constituting the mathematical model B. For the both end points A1 and A2, the distance shape model Q with respect to the minute point A described above is used. Can be arranged. The distance d from the point P1 on the map plane F to the minute line segment H is
d 2 = {(x 1 −x 2) (y j −y 2) − (
/ {(X1-x2) 2 + (y1-y2) 2 } (4)
It is expressed. However, d ≧ 0.
The above equation (4) holds only when the point P1 is located within the range Nh (shaded portion in the figure). For example, if the point P1 is located within the range N1, the end point A1 is closer to the point P1 than the minute line segment H. If the point P1 is located within the range N2, the end point A2 is closer to the point P1 than the minute line segment H is. The range Nh is a range on the map plane F that is positioned in a direction perpendicular to the line segment H.
The above equation (4) is an equation representing two planes orthogonal to the xyd space, and the distance shape model Q for the minute line segment H has the shape of two orthogonal planes as shown in FIG. Each plane of the distance shape model Q is perpendicular to the minute line segment H. One end q1 of the distance shape model Q is a generatrix when the distance shape model Q1 with respect to the minute point A1 is cut along a plane perpendicular to the minute line segment H passing through the minute point A1. The other end q2 of the distance shape model Q is a generatrix when the distance shape model Q2 with respect to the minute point A2 is cut along a plane perpendicular to the minute line segment H passing through the minute point A2. The ends q1 and q2 are two line segments orthogonal to each other at the minute points A1 and A2, and as shown in FIG. 10, two planes connecting the parallel line segments of the ends q1 and q2 are distance shape model Q. It becomes. As described above, when both ends of the minute line segment H are located on the map plane F, the distance shape model Q can be arranged with respect to the minute line segment H as shown in FIG.
図11に、微小線分Hが(位置関係2)の場合の距離形状モデルQを示す。図11に示す微小線分Hでは、端点A1がマップ平面F上に位置しており、端点A2がマップ平面Fよりも距離d2だけd軸正方向に位置している。図中Aa2は、端点A2をマップ平面Fへ垂直に投影した点Aa2である。図中Haは、線分Hをマップ平面Fへ垂直に投影した線分Haであり、点A1と点Aa2を結ぶ線分である。図中Ab2は、点A2を通り線分Hに垂直な平面と、線分Haの延長線との交点である。マップ平面F上の点P1から微小線分Hまでの距離dは、
d2=[{(x1−x2)(yj−y2)−(y1−y2)(xi−x2)}2
+{(xi−x2)2+(yj−y2)2}d22]
/{(x1−x2)2+(y1−y2)2+d22} ・・(5)
と表される。ただし、d≧0である。
なお、上記の方程式(5)が成り立つのは、点P1が範囲Nh(図中の影付部)内に位置するときのみである。範囲Nhは、微小線分Hに対して垂直方向に位置しているマップ平面F上の範囲である。
上記の方程式(5)は、xyd空間において楕円錐面を表しており、図11に示すように微小線分Hに対する距離形状モデルQは楕円錐面の一部の形状をしている。この距離形状モデルQは、頂点を点A1とし、線分Ha方向を楕円軸方向とする楕円錐面の一部である。この距離形状モデルQの一方の端部q1は、微小点A1に対する距離形状モデルQ1を、微小点A1を通り線分Haに垂直な平面で切断したときの母線である。この距離形状モデルQの他方の端部q2は、微小点A2に対する距離形状モデルQ2を、点Ab2を通り線分Haに垂直な平面で切断したときの切り口であり、双曲線の一方の形状となる。なお、この距離形状モデルQは、微小点A1と双曲線である端部q2との間の母線で張った線織面となっている。
このように、微小線分Hの一端のみがマップ平面F上に位置している場合、図11に示すように、微小線分Hに対して距離形状モデルQを配置することができる。
FIG. 11 shows a distance shape model Q when the minute line segment H is (positional relationship 2). In the minute line segment H shown in FIG. 11, the end point A1 is located on the map plane F, and the end point A2 is located in the positive direction of the d-axis by a distance d2 from the map plane F. In the figure, Aa2 is a point Aa2 obtained by projecting the end point A2 vertically onto the map plane F. In the figure, Ha is a line segment Ha that is obtained by vertically projecting the line segment H onto the map plane F, and is a line segment that connects the points A1 and Aa2. Ab2 in the figure is an intersection of a plane passing through the point A2 and perpendicular to the line segment H, and an extension line of the line segment Ha. The distance d from the point P1 on the map plane F to the minute line segment H is
d 2 = [{(x 1 −x 2) (y j −y 2) − (
+ {(X i −x2) 2 + (y j −y2) 2 } d2 2 ]
/ {(X1-x2) 2 + (y1-y2) 2 + d2 2 } (5)
It is expressed. However, d ≧ 0.
The above equation (5) holds only when the point P1 is located within the range Nh (shaded portion in the figure). The range Nh is a range on the map plane F located in the direction perpendicular to the minute line segment H.
The above equation (5) represents an elliptical cone surface in the xyd space, and the distance shape model Q with respect to the minute line segment H has a shape of a part of the elliptical cone surface as shown in FIG. This distance shape model Q is a part of an elliptical conical surface having a vertex A1 and a line segment Ha direction as an elliptic axis direction. One end q1 of the distance shape model Q is a generatrix when the distance shape model Q1 with respect to the minute point A1 is cut along a plane passing through the minute point A1 and perpendicular to the line segment Ha. The other end q2 of the distance shape model Q is a cut when the distance shape model Q2 with respect to the minute point A2 is cut along a plane that passes through the point Ab2 and is perpendicular to the line segment Ha, and has one shape of a hyperbola. . The distance shape model Q is a ruled surface stretched by a generatrix between the minute point A1 and the hyperbolic end q2.
Thus, when only one end of the minute line segment H is located on the map plane F, the distance shape model Q can be arranged with respect to the minute line segment H as shown in FIG.
図12に、微小線分Hが(位置関係3)の場合の距離形状モデルQを示す。図12に示す微小線分Hでは、端点A1がマップ平面Fよりも距離d1だけd軸正方向に位置しており、端点A2がマップ平面Fよりも距離d2だけd軸正方向に位置している。図中Aa1は、端点A1をマップ平面Fへ垂直に投影した点Aa1である。図中Aa2は、端点A2をマップ平面Fへ垂直に投影した点Aa2である。図中Haは、線分Hをマップ平面Fへ垂直に投影した線分Haであり、点Aa1と点Aa2を結ぶ線分である。図中Ab1は、点A1を通り線分Hに垂直な平面と、線分Haの延長線との交点である。図中Ab2は、点A2を通り線分Hに垂直な平面と、線分Haとの交点である。図中Hbは、線分Hの延長線がマップ平面Fと交わる交点Hbである。マップ平面F上の点P1から微小線分Hまでの距離dは、
d2=[{(x1−x2)(yj−y2)−(y1−y2)(xi−x2)}2
+{(d1−d2)(xj−x2)+(x1−x2)d2}2
+{(d1−d2)(yj−y2)+(y1−y2)d2}2]
/{(x1−x2)2+(y1−y2)2+(d1−d2)2}・・(6)
と表される。ただしd≧0である。
なお、上記の方程式(6)が成り立つのは、点P1が範囲Nh(図中の影付部)内に位置するときのみである。範囲Nhは、微小線分Hに対して垂直方向に位置しているマップ平面F上の範囲である。
上記の方程式(6)は、xyd空間において楕円錐面を表しており、図12に示すように、微小線分Hに対する距離形状モデルQは楕円錐面の一部の形状をしている。この距離形状モデルQは、頂点を点Hbとし、線分Ha方向を楕円軸方向とする楕円錐面の一部である。この距離形状モデルQの一方の端部q1は、微小点A1に対する距離形状モデルQ1を点Ab1を通る線分Haに垂直な平面で切断したときの切り口であって、双曲線の一方の形状となる。この距離形状モデルQの他方の端部q2は、微小点A2に対する距離形状モデルQ2を、点Ab2を通り線分Haに垂直な平面で切断したときの切り口であって、双曲線の一方の形状となる。なお、この距離形状モデルQは、双曲線の一方である端部q2と双曲線の一方である端部q2との間を楕円錐面の母線で張った線織面となっている。
微小線分Hの両端が共にマップ平面F上に位置しておらず、両端が共にマップ平面Fに対して同じ側に位置している場合、図12に示すように、線分Hに対して距離形状モデルQを配置することができる。
FIG. 12 shows a distance shape model Q when the minute line segment H is (positional relationship 3). In the minute line segment H shown in FIG. 12, the end point A1 is positioned in the d-axis positive direction by the distance d1 from the map plane F, and the end point A2 is positioned in the d-axis positive direction by the distance d2 from the map plane F. Yes. In the figure, Aa1 is a point Aa1 obtained by projecting the end point A1 vertically onto the map plane F. In the figure, Aa2 is a point Aa2 obtained by projecting the end point A2 vertically onto the map plane F. In the figure, Ha is a line segment Ha obtained by projecting the line segment H onto the map plane F perpendicularly, and is a line segment connecting the points Aa1 and Aa2. Ab1 in the figure is an intersection of a plane passing through the point A1 and perpendicular to the line segment H and an extension line of the line segment Ha. Ab2 in the drawing is an intersection of a plane passing through the point A2 and perpendicular to the line segment H and the line segment Ha. In the figure, Hb is an intersection Hb where an extension line of the line segment H intersects the map plane F. The distance d from the point P1 on the map plane F to the minute line segment H is
d 2 = [{(x1- x2) (yj-y2) - (y1-y2) (xi-x2)} 2
+ {(D1-d2) (xj-x2) + (x1-x2) d2} 2
+ {(D1-d2) (yj-y2) + (y1-y2) d2} 2 ]
/ {(X1-x2) 2 + (y1-y2) 2 + (d1-d2) 2} ·· (6)
It is expressed. However, d ≧ 0.
The above equation (6) holds only when the point P1 is located within the range Nh (shaded portion in the figure). The range Nh is a range on the map plane F located in the direction perpendicular to the minute line segment H.
The above equation (6) represents an elliptical cone surface in the xyd space, and as shown in FIG. 12, the distance shape model Q with respect to the minute line segment H has a shape of a part of the elliptical cone surface. This distance shape model Q is a part of an elliptical conical surface having a vertex as a point Hb and a line segment Ha direction as an elliptical axis direction. One end q1 of the distance shape model Q is a cut when the distance shape model Q1 with respect to the minute point A1 is cut along a plane perpendicular to the line segment Ha passing through the point Ab1, and has one shape of a hyperbola. . The other end q2 of the distance shape model Q is a cut when the distance shape model Q2 with respect to the minute point A2 is cut along a plane that passes through the point Ab2 and is perpendicular to the line segment Ha. Become. The distance shape model Q is a ruled surface in which a portion between one end q2 of the hyperbola and one end q2 of the hyperbola is stretched with a generatrix of an elliptical cone surface.
When both ends of the minute line segment H are not positioned on the map plane F and both ends are positioned on the same side with respect to the map plane F, as shown in FIG. A distance shape model Q can be arranged.
図13を用いて、微小線分Hが(位置関係4)の場合について説明する。図13に示すように、線分Hの端点A1、A2がマップ平面Fを挟んで位置しているときは、線分Hとマップ平面Fとの交点A3によって、線分Hを線分H1と線分H2の2つの線分に分割して取り扱うことができる。それにより、線分H1と線分H2は共に前出の(位置関係2)となり、図11に示した(位置関係2)の場合の距離形状モデルQを、それぞれの線分H1、H2に対して配置すればよい。なお、図中の点A1’は、マップ平面Fに対して点Aと対称に位置する点である。線分H1’は、マップ平面Fに対して線分H1と対称に位置する線分である。マップ平面Fに対する対称性から、マップ平面Fよりもd軸負方向に位置する線分H1に対しては、マップ平面Fに対して対称に位置する線分H1’に対して距離形状モデルQを配置すればよい。 A case where the minute line segment H is (positional relationship 4) will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 13, when the end points A1 and A2 of the line segment H are located across the map plane F, the line segment H is separated from the line segment H1 by the intersection A3 of the line segment H and the map plane F. It can be handled by dividing into two line segments H2. As a result, the line segment H1 and the line segment H2 are both in the above (positional relationship 2), and the distance shape model Q in the case of (positional relationship 2) shown in FIG. 11 is obtained for each of the line segments H1 and H2. Can be arranged. Note that a point A1 'in the figure is a point that is symmetrical to the point A with respect to the map plane F. The line segment H <b> 1 ′ is a line segment located symmetrically with the line segment H <b> 1 with respect to the map plane F. Due to the symmetry with respect to the map plane F, for the line segment H1 positioned in the negative d-axis direction with respect to the map plane F, the distance shape model Q is set with respect to the line segment H1 ′ positioned symmetrically with respect to the map plane F. What is necessary is just to arrange.
次に、図14を用いて微小三角平面Uに対する距離形状モデルを説明する。図14には微小三角平面Uに対する距離形状モデルQが示されている。微小三角平面Uは、三頂点をA1、A2、A3とし、三辺を線分H12、H23、H31とする三角平面である。ここでいう三角平面Uとは、三頂点A1、A2、A3と三辺H12、H23、H31に囲まれた平面部分のことを意味し、三頂点A1、A2、A3と三辺H12、H23、H31を含んではいない。即ち、図14に示されている距離形状モデルQには、三頂点A1、A2、A3と三辺H12、H23、H31に対する距離形状モデルを含んでいない。微小三角平面Uの三頂点A1、A2、A3は、数学モデルBを構成している微小点Aである。微小三角平面Uの三辺H12、H23、H31は、数学モデルBを構成している微小線分Hである。
図14中のAb1は、微小点A1を通り微小三角平面Uに垂直な直線と、マップ平面Fとの交点である。図中Ab2は、微小点A2を通り微小三角平面Uに垂直な直線と、マップ平面Fとの交点である。図中Ab3は、微小点A3を通り微小三角平面Uに垂直な直線と、マップ平面Fとの交点である。また、図中q1は、点Ab1を通りマップ平面Fに垂直な直線が、微小点A1に対する距離形状モデルQ1と交わる交点である。図中q2は、点Ab2を通りマップ平面Fに垂直な直線が、微小点A2に対する距離形状モデルQ2と交わる交点である。図中q3は、点Ab3を通りマップ平面Fに垂直な直線が、微小点A3に対する距離形状モデルQ3と交わる交点である。図14に示すように、微小三角平面Uに対する距離形状モデルQは、三頂点を点q1、点q2、点q3とする三角平面となる。
Next, a distance shape model for the minute triangular plane U will be described with reference to FIG. FIG. 14 shows a distance shape model Q with respect to a minute triangular plane U. The minute triangular plane U is a triangular plane having three vertices as A1, A2, and A3 and three sides as line segments H12, H23, and H31. The triangular plane U here means a plane portion surrounded by the three vertices A1, A2, A3 and the three sides H12, H23, H31, and the three vertices A1, A2, A3 and the three sides H12, H23, Does not include H31. That is, the distance shape model Q shown in FIG. 14 does not include the distance shape model for the three vertices A1, A2, A3 and the three sides H12, H23, H31. Three vertices A 1, A 2, A 3 of the minute triangular plane U are minute points A constituting the mathematical model B. Three sides H12, H23, and H31 of the minute triangular plane U are minute line segments H constituting the mathematical model B.
Ab1 in FIG. 14 is an intersection of a straight line passing through the minute point A1 and perpendicular to the minute triangular plane U and the map plane F. Ab2 in the figure is an intersection of a straight line passing through the minute point A2 and perpendicular to the minute triangular plane U and the map plane F. Ab3 in the figure is an intersection of a straight line passing through the minute point A3 and perpendicular to the minute triangular plane U and the map plane F. Further, q1 in the figure is an intersection point where a straight line passing through the point Ab1 and perpendicular to the map plane F intersects the distance shape model Q1 with respect to the minute point A1. In the figure, q2 is an intersection where a straight line passing through the point Ab2 and perpendicular to the map plane F intersects the distance shape model Q2 with respect to the minute point A2. In the figure, q3 is an intersection where a straight line passing through the point Ab3 and perpendicular to the map plane F intersects the distance shape model Q3 with respect to the minute point A3. As shown in FIG. 14, the distance shape model Q with respect to the minute triangular plane U is a triangular plane having three vertices as a point q1, a point q2, and a point q3.
図14に示すように、微小三角平面Uに対する距離形状モデルQは、範囲Nuに対してのみ配置される。範囲Nuは、点Ab1、Ab2、Ab3を三頂点とする三角形で囲まれた範囲である。マップ平面Fにおいて範囲Nu以外の範囲に位置する点からは、微小三角平面Uまでの距離よりも、微小点A1、A2、A3と微小線分H12、H23、H31のいずれかの方が近くなる。
微小三角平面Uに対しては、図14に示すように距離形状モデルQを配置することができる。
上記のように、数学モデルBを構成している各微小要素に対して、それぞれに距離形状モデルQを定めることができる。数学モデルBがxyz空間に配置されたときに、マップ平面Fを定めると、数学モデルBを構成している微小要素に対応する距離形状モデルQをxyz空間に配置することができる。マップ平面F上の各位置から微小要素までの距離dは、マップ平面Fの各位置から距離形状モデルQまでのd軸方向の高さによって表すことができる。
距離形状モデルQをxyz空間に配置する処理では、上記で説明した形状モデル(曲面モデル)をそのまま配置してもよいし、距離形状モデルQを微小要素群の集合で離散近似して、それらの微小要素群をxyz空間に配置してもよい。距離形状モデルQを微小要素群で配置する場合、距離形状モデルQを構成するすべての微小要素群を配置してもよいし、処理に必要な微小要素群のみを配置してもよい。
As shown in FIG. 14, the distance shape model Q with respect to the minute triangular plane U is arranged only for the range Nu. The range Nu is a range surrounded by a triangle having the points Ab1, Ab2, and Ab3 as three vertices. From the point located in the range other than the range Nu on the map plane F, the minute points A1, A2, A3 and the minute line segments H12, H23, H31 are closer than the distance to the minute triangular plane U. .
For the small triangular plane U, a distance shape model Q can be arranged as shown in FIG.
As described above, the distance shape model Q can be determined for each minute element constituting the mathematical model B. If the map plane F is determined when the mathematical model B is arranged in the xyz space, the distance shape model Q corresponding to the minute elements constituting the mathematical model B can be arranged in the xyz space. The distance d from each position on the map plane F to the minute element can be expressed by the height in the d-axis direction from each position on the map plane F to the distance shape model Q.
In the process of arranging the distance shape model Q in the xyz space, the shape model (curved surface model) described above may be placed as it is, or the distance shape model Q is discretely approximated by a set of microelement groups, You may arrange | position a microelement group in xyz space. When the distance shape model Q is arranged as a group of minute elements, all the minute element groups constituting the distance shape model Q may be arranged, or only the minute element group necessary for processing may be arranged.
以下、再び図3に示すフローに沿って、本実施例の作成装置10の処理動作について説明を続ける。
ステップS6〜S14では、上記で説明した距離形状モデルQを利用して、距離値マップ36と微小要素マップ38が作成される。ステップS6〜S14の処理を、図15を参照して説明する。
ステップS6では、距離形状モデル配置プログラム54の処理により、マップ平面Fのz座標値を初期値z=z0に定められる。それにより、距離値マップ36と微小要素マップ38は、z座標がz=z0の平面に対して作成される。図15に示すように、マップ平面Fのz座標値が定まると、前出のd座標軸が定められてxyd空間が規定される。
ステップS8では、デプスバッファ処理プログラム56が、第1距離値マップ36aと、第1微小要素マップ38aに初期値を与える。第1距離値マップ36aには十分に大きい距離値が初期値として与えられる。第2微小要素マップ38aにはダミーの識別子idが与えられる。
ステップS10では、距離形状モデル配置プログラム54の処理により、数学モデルBを構成する微小要素群の一つに対して、距離形状モデルQがxyd空間に配置される。図15に示すように、例えば微小点A1を選択し、点A1に対する距離形状モデルQ1を配置する。
ステップS12では、デプスバッファ処理プログラム56が、マップ平面Fの各位置(x,y)について、距離形状モデルQ1のd座標値と、第1距離値マップ36aに保持されている距離値とを比較する。距離形状モデルQ1のd座標値の方が小さい位置(x,y)では、第1距離値マップ36aに保持している距離値が距離形状モデルQ1のd座標値に書き換えられる。例えば、点P1の位置(xi,yj,z0)では、点R1のd座標値に書き換えられる。なお、点R1は、距離形状モデルQ1上に位置しており、点P1からd軸正方向に位置する点である。この説明の流れでは、第1距離値マップ36aには十分に大きい初期値が保持されているので、第1距離値マップ36aに保持されている距離値(初期値)は、すべて距離形状モデルQ1のd座標値に書き換えられる。
デプスバッファ処理プログラム56により、第1距離値マップ36aに保持されている距離値が書き換えられると、その距離値が書き換えられた位置(x,y,z0)について、第1近似要素マップ38aに保持されている識別子idが、微小点A1の識別子idに書き換えられる。ここでは、第1距離値マップ36aに保持されている距離値(初期値)は、すべて距離形状モデルQ1のd座標値に書き換えられるので、第1近似要素マップ38aに保持されているダミーの識別子idは、すべて微小点A1の識別子idに書き換えられる。
Hereinafter, the processing operation of the creating
In steps S6 to S14, the
In step S6, the processing of the distance geometry
In step S8, the depth
In step S10, the distance shape model Q is placed in the xyd space for one of the microelement groups constituting the mathematical model B by the processing of the distance shape
In step S12, the depth
When the distance value held in the first
ステップS14では、上記のステップS10、S12の処理が、数学モデルBを構成するすべての微小要素について行われた否かが判断され、すべての微小要素について行われるまでS10〜S14が繰り返される。
ステップS10に戻ると、距離形状モデル配置プログラム54によって、数学モデルBを構成する微小要素群の他の一つに対して距離形状モデルQがxyd空間に配置される。図15に示すように、例えば微小点A2に対する距離形状モデルQ2が配置される。距離形状モデルQ2が配置されると、デプスバッファ処理プログラム56によって、マップ平面Fの各位置について、距離形状モデルQ2のd座標値と、第1距離値マップ36aに保持されている値とが比較される。距離形状モデルQ2のd座標値の方が小さいときには、第1距離値マップ36aに保持されている値を距離形状モデルQ2のd座標値に書き換えられる。図15に示すように、例えば点P1(xi,yj,z0)では、距離形状モデルQ2のd座標値d2よりも、距離形状モデルQ1のd座標値d1の方が小さいので、第1距離値マップ36aには距離形状モデルQ1のd座標値が保持される。なお、図中の点R2は、距離形状モデルQ2上の点であって、点P1のd軸正方向に位置する点である。
図15に示すように、距離形状モデルQ1上において、点P1とxy方向の位置が等しい点R1のd座標値d1は、点P1の位置(xi,yj,z0)から微小点A1までの距離d1と等しい。また、距離形状モデルQ2上において、点P1とxy方向の位置が等しい点R2のd座標値d2は、点P1の位置(xi,yj,z0)から微小点A2までの距離d2と等しい。即ち、点P1とxy方向の等しい位置において、距離形状モデルQ1、Q2のd座標値を比較することにより、点P1の位置(xi,yj,z0)から微小点A1までの距離d1とA2までの距離d2を比較することができる。
In step S14, it is determined whether or not the processing in steps S10 and S12 has been performed for all the microelements constituting the mathematical model B, and S10 to S14 are repeated until the processes are performed for all the microelements.
Returning to step S10, the distance shape
As shown in FIG. 15, on the distance shape model Q1, the d-coordinate value d1 of the point R1 having the same position in the xy direction as the point P1 is the minute point A1 from the position (x i , y j , z 0 ) of the point P1. Is equal to the distance d1. On the distance shape model Q2, the d coordinate value d2 of the point R2 having the same position in the xy direction as the point P1 is the distance d2 from the position (x i , y j , z 0 ) of the point P1 to the minute point A2. equal. That is, the distance d1 from the position (x i , y j , z 0 ) of the point P1 to the minute point A1 by comparing the d coordinate values of the distance shape models Q1 and Q2 at the same position in the xy direction with the point P1. And the distance d2 to A2 can be compared.
第1距離値マップ36aで保持されている距離値が、距離形状モデルQ2のd座標値d2へと書き換えられると、第1近似要素マップ38aでは、その書き換えられた位置に記述されている識別子idが、微小点A2の識別子idに書き換えられる。第1距離値マップ36aで保持されている距離値が書き換えられなかった位置では、第1近似要素マップ38aに記述されている識別子idがそのまま保持される。
図16に示すように、例えば点P1(xi,yj,z0)では、第1距離値マップ36aにおいて微小点A1までの距離d1が保持されているので、第1近似要素マップ38aには微小点A1の識別子idが保持される。第1近似要素マップ38では、マップ平面Fの範囲N1(図中の影付部)内の位置に対して微小点A1の識別子idが記述され、マップ平面Fの範囲N2内の位置に対して微小点A2の識別子idが記述される。
When the distance value held in the first
As shown in FIG. 16, for example, at the point P1 (x i , y j , z 0 ), the distance d1 to the minute point A1 is held in the first
上記のステップS10、S12の処理は、数学モデルBを構成している微小要素群のすべてに対して行われる。その結果、第1距離値マップ36aには、マップ平面F上の位置毎に、配置されたすべての距離形状モデルQ群の中で、最もd軸方向下方に位置した距離形状モデルQのd座標値が保持される。それにより、第1距離値マップ36aには、マップ平面F上の位置毎に、その位置から最も近くに位置する微小要素までの距離値dが記述される。即ち、第1距離値マップ36aには、マップ平面F上の位置毎に、その位置から数学モデルBまでの最短の距離値が記述されることになる。
また、第1微小要素マップ38aには、マップ平面F上の位置毎に、その位置から最も近くに位置している微小要素の識別子idが保持される。
すべての微小要素に対して上記の処理が行われると、ステップS14でイエスとなり、ステップS16に進む。
The processes in steps S10 and S12 are performed on all the small element groups constituting the mathematical model B. As a result, in the first
In addition, in the first
When the above process is performed for all the minute elements, the answer is yes in step S14, and the process proceeds to step S16.
なお、上記のステップSS10、S12の処理は、三次元グラフィクス表示技術の陰面消去処理と略同様の処理である。三次元グラフィクス表示技術では、立体を描画するとき等に陰面消去処理が用いられる。この陰面消去処理では、画面を構成するピクセルと一対一で対応する要素からなるデプスバッファと呼ばれる配列を用意しておく。デプスバッファの各要素には値を記述することができ、初期値として例えば十分に大きい値を与えておく。このようなデプスバッファを用意した後に、立体を構成している多角形面を順に描画していく。このとき、画面の各ピクセルに描画される多角形面上の位置について、画面からの奥行き距離(いわゆるデプス値)を計算し、デプスバッファの各要素の値と比較する。計算されたデプス値が、デプスバッファ要素の値よりも小さければ、その計算されたデプス値をデプスバッファ要素に保持し、それに対応するピクセルにその多角形面の色を表示する。逆に、計算されたデプス値が、デプスバッファ要素の値よりも大きければ、デプスバッファ要素の値をそのまま保持し、そのピクセルにはその多角形面の色を表示しない。立体を構成しているすべての多角形面について上記の処理を行うと、その立体を画面の方向から見たときの画像が画面に表示されることになる。三次元グラフィクス表示技術の陰面消去処理と本実施例のステップS12の処理を比較すると、デプスバッファと距離値マップ36が対応しており、画面に表示される画像と近似要素マップ38が対応している。
Note that the processes in steps SS10 and S12 are substantially the same as the hidden surface removal process of the three-dimensional graphics display technique. In the three-dimensional graphics display technology, hidden surface removal processing is used when drawing a solid. In this hidden surface erasing process, an array called a depth buffer is prepared, which is composed of elements that correspond one-to-one with the pixels constituting the screen. A value can be described in each element of the depth buffer. For example, a sufficiently large value is given as an initial value. After preparing such a depth buffer, polygon faces constituting a solid are drawn in order. At this time, the depth distance (so-called depth value) from the screen is calculated for the position on the polygonal surface drawn at each pixel of the screen, and compared with the value of each element of the depth buffer. If the calculated depth value is smaller than the value of the depth buffer element, the calculated depth value is held in the depth buffer element, and the color of the polygonal plane is displayed at the corresponding pixel. On the other hand, if the calculated depth value is larger than the value of the depth buffer element, the value of the depth buffer element is held as it is, and the color of the polygonal surface is not displayed for the pixel. When the above processing is performed on all the polygonal surfaces constituting the solid, an image when the solid is viewed from the screen direction is displayed on the screen. Comparing the hidden surface removal process of the three-dimensional graphics display technique and the process of step S12 of this embodiment, the depth buffer and the
次のステップS16では、マップ平面Fのz座標が初期値か否かが判別される。マップ平面Fのz座標が初期値であればステップS18に進み、そうでなければステップS32に進む。ここでは、この説明の流れに従い、ステップS18に進んで説明を続ける。
ステップS18では、マップ平面Fのz座標値が所定幅Δzだけ変更され(zk+1=zk+Δz)、マップ平面Fがz軸方向に所定量Δzだけ移動する。ここでは、z座標値がz0からz1=z0+Δzに変更される。そして、ステップS8に戻る。
ステップS8に戻ると、再びステップS8〜S14の処理が行われ、新たに第2距離値マップ36bと第2微小要素マップ38bが作成される。以上の処理により、第1、第2距離値マップ36a、36bの2枚の距離値マップ36と、第1、第2微小要素マップ38a、38bの2枚の微小要素マップ38が作成され、データ記憶部30に記憶される。先のステップS18においてマップ平面のz座標が初期値から移動されているので、ステップS16ではノーとなり、ステップS32に進む。
In the next step S16, it is determined whether or not the z coordinate of the map plane F is an initial value. If the z coordinate of the map plane F is an initial value, the process proceeds to step S18, and if not, the process proceeds to step S32. Here, according to the flow of this description, the process proceeds to step S18 to continue the description.
In step S18, the z coordinate value of the map plane F is changed by a predetermined width Δz (z k + 1 = z k + Δz), and the map plane F moves by a predetermined amount Δz in the z-axis direction. Here, the z coordinate value is changed from z 0 to z 1 = z 0 + Δz. Then, the process returns to step S8.
When returning to step S8, the processing of steps S8 to S14 is performed again, and a second
ステップS32〜ステップS42では、処理部70がオフセット面要素選択プログラム58とオフセット点決定プログラム60を用い、オフセット面モデル記述データ40を作成する。オフセット面モデル記述データ40は、曲面モデル記述データ32が記述している加工面Dに対して、所定の距離だけオフセット処理したオフセット面モデルを記述するデータである。オフセット面モデル記述データ40は、例えば5軸制御のNC工作機械に教示する工具の経路情報として利用することができる。
ステップS32では、オフセット面要素選択プログラム58が、第1距離値マップ36aと第2距離値マップ36bをxyz空間に配置する。図17に示すように、第1、第2距離値マップ36a、36bをxyz空間に配置すると、第1、第2距離値マップ36a、36bに距離値が記述されている位置を頂点として、微小な直方体空間群を区画することができる。例えば、点P1〜点P8の8箇所によって、直方体空間Gを区画することができる。第1距離値マップ36aのz座標値がz0であり、第2距離値マップ36bのz座標値がz1であることから、z座標値がz0からz1の間のxyz空間に直方体空間G群が区画される。なお、ここでいう直方体とは、一頂点から伸びる三辺が互いに直行する六面体を意図しており、立方体(すべての面が等しい正方形である六面体)を含んで意図している。
In steps S <b> 32 to S <b> 42, the
In step S32, the offset surface
ステップS34では、オフセット面要素選択プログラム58が、z座標値がz0からz1の間のxyz空間に区画した直方体空間G群から、1つの直方体空間Gを選択する。ここでは、例えば点P1〜点P8の8箇所によって区画される直方体空間Gを選択したとする。
ステップS36では、図18に示すように、ステップS34で選択した直方体空間Gについて、各頂点位置に記述されている距離値を第1、第2距離値マップ36a、36bから抽出し、抽出した各距離値とオフセット距離とをそれぞれ比較する。図18中のd(P1)という記述は、位置P1に対して記述されている距離値を示す。オフセット距離は、例えば工具100の刃先面100の半径rとすることができる。オフセット距離rは、利用者等が適宜設定することができる。
直方体空間Gの各頂点位置に対して記述されている距離値が、オフセット距離rよりも大きければ、その頂点位置は数学モデルBに対してオフセット面Mよりも外側に位置すると判定できる。逆にその距離値がオフセット距離rよりも小さければ、その頂点位置は数学モデルBに対してオフセット面Mよりも内側に位置すると判定できる。図18では、点P5の位置の距離値のみがオフセット距離rよりも小さく、他の点P1、P2、P3、P4、P6、P7、P8の位置の距離値はオフセット距離rよりも大きい場合を例示している。即ち、直方体空間Gの各頂点位置では、点P5の位置のみがオフセット面Mの内側に位置しており(内点)、他の頂点位置はオフセット面Mの外側に位置している(外点)と判定できる。
At step S34, offset surface
In step S36, as shown in FIG. 18, with respect to the rectangular parallelepiped space G selected in step S34, the distance value described in each vertex position is extracted from the first and second
If the distance value described for each vertex position in the cuboid space G is larger than the offset distance r, it can be determined that the vertex position is located outside the offset plane M with respect to the mathematical model B. Conversely, if the distance value is smaller than the offset distance r, it can be determined that the vertex position is located inside the offset plane M with respect to the mathematical model B. In FIG. 18, only the distance value of the position of the point P5 is smaller than the offset distance r, and the distance values of the positions of the other points P1, P2, P3, P4, P6, P7, and P8 are larger than the offset distance r. Illustrated. That is, at each vertex position of the rectangular parallelepiped space G, only the position of the point P5 is located inside the offset surface M (inner point), and the other vertex positions are located outside the offset surface M (outer point). ) Can be determined.
数学モデルに対してオフセット面よりも内側と判定された位置と、数学モデルに対してオフセット面よりも外側と判定された位置の間には、オフセット面が位置していることになる。また、区画される直方体空間Gは十分に小さいので、共に内側あるいは共に外側と判定された2箇所の位置の間には、オフセット面が存在しないと判定することができる。従って、例えば図18に示す場合では、内点と判定された点P5と外点と判定された点P1を結ぶ線分g51上に、オフセット面上点m51を仮定することができる。また、内点と判定された点P5と外点と判定された点P6を結ぶ線分g56上に、オフセット面上点m56を仮定することができる。また、内点と判定された点P5と外点と判定された点P7を結ぶ線分g57上に、オフセット面上点m57を仮定することができる。仮定したオフセット面上点m51、m56、m57から、直方体空間G内にオフセット面モデルの一部となる要素モデルMeを配置することができる。 The offset plane is located between the position determined to be inside the offset plane with respect to the mathematical model and the position determined to be outside the offset plane with respect to the mathematical model. Further, since the rectangular parallelepiped space G is sufficiently small, it can be determined that there is no offset plane between two positions determined to be both inside or outside. Therefore, for example, in the case shown in FIG. 18, an offset surface upper point m51 can be assumed on a line segment g51 connecting the point P5 determined as the inner point and the point P1 determined as the outer point. Further, an offset surface upper point m56 can be assumed on a line segment g56 connecting the point P5 determined as the inner point and the point P6 determined as the outer point. Also, an offset surface upper point m57 can be assumed on a line segment g57 connecting the point P5 determined as the inner point and the point P7 determined as the outer point. From the assumed offset plane upper points m51, m56, and m57, the element model Me that becomes a part of the offset plane model can be arranged in the rectangular parallelepiped space G.
xyz空間に直方体空間Gを区画し、8箇所の各頂点位置がオフセット面Mの内側に位置しているのか外側に位置しているのかを判定すると、その内外判定の組合せに基づいて直方体空間Gの内部にオフセット面Mの一部となるオフセット面要素モデルMeを配置することができる。図19に、直方体空間Gの各頂点位置の内外判定の組合せと、オフセット面要素モデルMeの配置パターンの関係を示す。図19に示すように、オフセット面要素モデルMeの配置パターンは15通りとなる。図19に示す直方体空間G群において、・(黒丸)が付された頂点位置と・(黒丸)が付されていない頂点位置は、直方体空間G毎に一方が内点を意味しており、他方が外点を意味している。例えば図19(a)の立方格子Gは、すべての頂点位置が数学モデルBに対してオフセット面Mの内側に位置している場合と、すべての頂点位置が数学モデルBに対してオフセット面Mの外側に位置している場合を併せて意味している。オフセット面要素選択プログラム58は、直方体空間Gを選択し、その各頂点位置について上述の内外判定を行い、それに対応するオフセット面要素モデルMeを配置する。
When the rectangular parallelepiped space G is divided into the xyz space and it is determined whether the eight vertex positions are located inside or outside the offset plane M, the rectangular parallelepiped space G is determined based on the combination of the inside / outside determination. The offset surface element model Me that becomes a part of the offset surface M can be arranged inside the. FIG. 19 shows the relationship between the combination of the inside / outside determination of each vertex position in the rectangular parallelepiped space G and the arrangement pattern of the offset surface element model Me. As shown in FIG. 19, there are 15 arrangement patterns of the offset surface element model Me. In the rectangular parallelepiped space G group shown in FIG. 19, one of the vertex positions with (black circles) and the vertex positions without (black dots) means an interior point for each rectangular parallelepiped space G. Means outside point. For example, in the cubic lattice G of FIG. 19A, all the vertex positions are located inside the offset plane M with respect to the mathematical model B, and all the vertex positions are offset plane M with respect to the mathematical model B. It also means the case where it is located outside. The offset plane
次のステップS38では、オフセット点決定プログラム60による処理が行われる。オフセット点決定プログラム60は、オフセット面要素選択プログラム58が選択したオフセット面要素モデルMeに基づいて、オフセット面上点(例えばm51、m56、m57)の位置を決定する。
図20を参照してオフセット点決定プログラム60による処理を説明する。ここでは、先のステップS36で、図18に示したようにオフセット面要素モデルMeが選択されたものとする。図20に示すように、オフセット面要素モデルMeは面上点m51、面上点m56、面上点m57を頂点とする三角平面モデルである。面上点m51は、点P5と点P1を結ぶ線分g51上に位置している。面上点m56は、点P5と点P6を結ぶ線分g56上に位置している。面上点m57は、点P5と点P7を結ぶ線分g57上に位置している。点P1は座標(xi,yj,z0)に位置しており、点P5は座標(xi,yj,z1)に位置している。点M51の座標を(xm,ym,zm)とする。
In the next step S38, processing by the offset
Processing performed by the offset
図20は、オフセット点決定プログラム60が、オフセット要素面Meの面上点m51の位置を決定する様子を示している。オフセット点決定プログラム60は、面上点m51の位置を線分g51上に決定する。線分g51はz軸と平行であるので、面上点m51はz座標値のみが修正される。x座標値とy座標値は変更されない。オフセット点決定プログラム60は、第1、第2距離値マップ36a、36bから、面上点m51の位置が仮定された線分g51の両端点P1,P5の距離値dを抽出する。ここでは、点P1の距離値がd1であって、点P5の距離値がd5であるとする。オフセット点決定プログラム60は、点P1の距離値d1とオフセット距離rの差分と、点P2の距離値d2とオフセット距離rの差分との比に基づいて、面上点m51の位置を決定する。詳しくは、面上点m51が線分g51を分割する分割比が、点P1の距離値d1とオフセット距離rの差分と、点P2の距離値d2とオフセット距離rの差分との比となるように、面上点m51の位置を決定する。即ち、
(zm−z0):(z1−zm)=(d1−r):(r−d5)
の関係を満たすように、面上点m51のz座標値を修正する。従って、
zm={(d5−r)z0+(r−d1)z1}/(d5−d1)
となる。
同様にして、線分g56上において面上点m56の位置が決定される。線分g57上において面上点m57の位置が決定される。面上点m51、m56、m57が決定されることにより、オフセット面要素モデルMeの位置が決定される。
ステップS40では、決定されたオフセット面要素モデルMeが、オフセット面の三次元モデルの一部としてデータ記憶部30に記憶され、オフセット面記述データ40の一部が作成される。
FIG. 20 shows how the offset
(Zm-z 0) :( z 1 -zm) = (d1-r) :( r-d5)
The z-coordinate value of the surface point m51 is corrected so as to satisfy the relationship. Therefore,
zm = {(d5-r)
It becomes.
Similarly, the position of the surface point m56 is determined on the line segment g56. The position of the surface point m57 is determined on the line segment g57. By determining the on-surface points m51, m56, and m57, the position of the offset surface element model Me is determined.
In step S40, the determined offset surface element model Me is stored in the
次のステップS42では、上記のステップS34〜S40の処理が、区画されたすべての直方体空間Gについて行われたのか否かが判断され、すべての直方体空間Gに対してS34〜S40の処理が繰り返される。
図21は、区画されたすべての直方体空間Gについて、オフセット面要素モデルMeが配置され、その位置が決定されたのちの様子を模式的に示している。例えば図21の直方体空間G1、G4には、図19(a)に示すオフセット面要素モデルMeの配置パターンが適用されている。また、図21の直方体空間G2、G3には、図19(c)に示すオフセット面要素モデルMeの配置パターンが適用されている。図21に示すように、ステップS34〜S40の処理が、区画されたすべての直方体空間Gについて行われることにより、z座標値がz0からz1の間のxyz空間にオフセット面Mの三次元モデルが作成される。
In the next step S42, it is determined whether or not the processes in the above steps S34 to S40 have been performed for all the partitioned rectangular spaces G, and the processes in S34 to S40 are repeated for all the rectangular spaces G. It is.
FIG. 21 schematically shows a state after the offset plane element model Me is arranged and the positions thereof are determined for all of the partitioned rectangular parallelepiped spaces G. For example, the arrangement pattern of the offset surface element model Me shown in FIG. 19A is applied to the rectangular parallelepiped spaces G1 and G4 in FIG. In addition, the arrangement pattern of the offset surface element model Me shown in FIG. 19C is applied to the rectangular parallelepiped spaces G2 and G3 in FIG. As shown in FIG. 21, steps S34~S40 are by carried out for all the rectangular space G which is partitioned, a three-dimensional offset plane M z coordinate value in the xyz space between z 0 of z 1 A model is created.
次のステップS44では、設定されているマップ平面のz座標値が最終値か否かが判断される。このステップS44でイエスであれば、このフローは終了する。このステップS44でノーであれば、ステップS18へ移動する。
ステップS18では、マップ平面Fのz座標値が所定幅だけ変更され、マップ平面Fがz座標方向に所定量だけ移動する。ここでは、z座標値がz1からz2へと変更される。次に、ステップS8に戻る。
ステップS8に戻ると、データ記憶部30に記憶されている第1、第2距離値マップ36a、36bの中で先に作成された方のマップのみにおいて、保持している距離値が十分に大きい初期値へと書き換えられる。また同様に、記憶部30に記憶されている第1、第2微小要素マップ38a、38bの中で先に作成された方のマップのみにおいて、保持している微小要素の識別子がダミーの識別子へと書き換えられる。この説明の流れでは、第1距離値マップ36aと第1微小要素マップ38aが、それぞれ書き換えられる。一方、第2距離値マップ36bと第2微小要素マップ38bは、そのままデータ記憶部30に保持される。
ステップS10〜S14の処理によって、新たな第1距離値マップ36aと第1微小要素マップ38aが作成されて記憶部30に記憶される。
新たな第1距離値マップ36aと第1微小要素マップ38aが作成されると、ステップS16を経てステップS32へと移動し、ステップS32からステップ42の処理によって、再び第1、第2距離値マップ36a、36bを用いてオフセット面Mの三次元モデルの一部が作成される。ここでは、第1距離値マップ36aのz座標値がz2であり、第2距離値マップ36bのz座標値がz1であるので、z座標値がz1からz2の間のxyz空間にオフセット面Mの三次元モデルが作成される。
In the next step S44, it is determined whether or not the set z coordinate value of the map plane is the final value. If yes in step S44, the flow ends. If no in step S44, the process moves to step S18.
In step S18, the z coordinate value of the map plane F is changed by a predetermined width, and the map plane F moves by a predetermined amount in the z coordinate direction. Here, the z coordinate value is changed from z1 to z2. Next, the process returns to step S8.
Returning to step S8, the distance value held in the first and second
A new first
When the new first
以降、上記と同様に、z座標値を変更して距離値マップ36と微小要素マップ38を作成し、第1、第2距離値マップ36a、38aを用いてオフセット面Mのモデルの一部を作成する処理を繰り返す。それにより、図22に示すように、加工面Dに対するオフセット面Mの三次元モデルがz軸方向に沿って順次作成されていく。z座標値が最終値(ステップS42でイエス)となるとフローは終了し、加工面Dに対するオフセット面Mの三次元モデルの作成が完了する。
Thereafter, as described above, the
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
In addition, the technical elements described in the present specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. The technology illustrated in this specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and achieving one of the objects itself has technical utility.
10・・三次元モデルの作成装置
30・・データ記憶部
32・・曲面モデル記述データ
34・・数学モデル記述データ
36・・距離値マップ
38・・近似要素マップ
50・・プログラム記憶部
52・・数学モデル作成プログラム
54・・距離形状モデル配置プログラム
56・・デプスバッファ処理プログラム
58・・オフセット面要素選択プログラム
60・・オフセット点決定プログラム
70・・処理部
D・・加工面
B・・数学モデル
V・・曲面モデルを構成する点
C・・曲面モデルを構成する線分
S・・曲面モデルを構成する面
A・・数学モデルを構成する微小点
H・・数学モデルを構成する微小線分
U・・数学モデルを構成する微小三角平面
10.3D model creation device 30.Data storage unit 32.Surface model description data 34.Mathematical model description data 36.Distance value map 38.Approximation element map 50.
Claims (5)
その面モデルをxyz空間に配置された微小要素群の集合で記憶しているモデル記憶手段と、
xyz空間内にxy平面に平行な平面を設定する平面設定手段と、
その設定された平面上の位置から微小要素までの距離だけ、その設定された平面上の位置からz軸方向に離れて位置する距離形状モデルをxyz空間内に配置する手段と、
配置された距離形状モデル群のなかで、その設定された平面上の位置からz軸方向に最寄に位置する距離形状モデルまでのz軸方向の距離を、その設定された平面上の位置に対応付けて記憶する距離値記憶手段と、
その距離値記憶手段に記憶されている距離値とオフセット距離値とを比較する手段と、
その距離値比較手段の比較結果に基づいてオフセット面の位置を決定するオフセット面位置決定手段と、
を備える三次元モデルの作成装置。 A three-dimensional model creation device that creates an offset surface model that is offset from a surface model by an offset distance,
Model storage means for storing the surface model as a set of minute elements arranged in the xyz space;
plane setting means for setting a plane parallel to the xy plane in the xyz space;
Means for disposing a distance shape model located in the z-axis direction from the set plane position by a distance from the set plane position to the microelement in the xyz space;
Among the arranged distance shape models, the distance in the z-axis direction from the position on the set plane to the distance shape model closest to the z-axis direction is set to the position on the set plane. Distance value storage means for storing in association with each other;
Means for comparing the distance value stored in the distance value storage means with the offset distance value;
Offset surface position determining means for determining the position of the offset surface based on the comparison result of the distance value comparing means;
A three-dimensional model creation device.
前記オフセット面位置決定手段は、前記距離値比較手段が外側と判定した位置と内側と判定した位置を結ぶ線分上にオフセット面の位置を決定することを特徴とする請求項1に記載の三次元モデルの作成装置。 The distance value comparison means determines whether the position where the distance value storage means stores the distance value is outside or inside the offset surface;
2. The tertiary according to claim 1, wherein the offset surface position determining unit determines a position of the offset surface on a line segment that connects the position determined by the distance value comparing unit to the outside and the position determined to be the inside. Original model creation device.
その面モデルをxyz空間に配置された微小要素群の集合で記憶しておくモデル記憶工程と、
xyz空間内にxy平面に平行な平面を設定する工程と、
その設定された平面上の位置から微小要素までの距離だけ、その設定された平面上の位置からz軸方向に離れて位置する距離形状モデルをxyz空間内に配置する工程と、
配置された距離形状モデル群のなかで、その設定された平面上の位置からz軸方向に最寄に位置する距離形状モデルまでのz軸方向の距離を、その設定された平面上の位置に対応付けて記憶する距離値記憶工程と、
その距離値記憶工程で記憶した距離値とオフセット距離値とを比較する距離値比較工程と、
その距離値比較工程の比較結果に基づいてオフセット面の位置を決定する工程と、
を備える三次元モデルの作成方法。 A method of creating a three-dimensional model that creates an offset surface model offset by an offset distance from a surface model,
A model storing step of storing the surface model as a set of minute elements arranged in the xyz space;
setting a plane parallel to the xy plane in the xyz space;
Disposing a distance shape model located in the z-axis direction from the set plane position by a distance from the set plane position to the microelement in the xyz space; and
Among the arranged distance shape models, the distance in the z-axis direction from the position on the set plane to the distance shape model closest to the z-axis direction is set to the position on the set plane. A distance value storing step for storing in association with each other;
A distance value comparison step of comparing the distance value stored in the distance value storage step with the offset distance value;
A step of determining the position of the offset surface based on the comparison result of the distance value comparison step;
A method for creating a three-dimensional model comprising:
その面モデルをxyz空間に配置された微小要素群の集合で記憶しておく処理と、
xyz空間内にxy平面に平行な平面を設定する処理と、
その設定された平面上の位置から微小要素までの距離だけ、その設定された位置からz軸方向に離れて位置する距離形状モデルをxyz空間内に配置する処理と、
配置された距離形状モデル群のなかで、その設定された平面上の位置からz軸方向に最寄に位置する距離形状モデルまでのz軸方向の距離を、その設定された平面上の位置に対応付けて記憶する距離値記憶処理と、
その距離値記憶処理で記憶した距離値とオフセット距離値とを比較する距離値比較処理と、
その距離値比較処理の比較結果に基づいてオフセット面の位置を決定する処理と、
を実行させるプログラム。 This is a 3D model creation program that creates an offset surface model that is offset from the surface model by an offset distance.
A process of storing the surface model as a set of minute elements arranged in the xyz space;
a process of setting a plane parallel to the xy plane in the xyz space;
A process of arranging a distance shape model located in the z-axis direction from the set position by a distance from the set position on the plane to the minute element in the xyz space;
Among the arranged distance shape models, the distance in the z-axis direction from the position on the set plane to the distance shape model closest to the z-axis direction is set to the position on the set plane. A distance value storing process for storing in association with each other;
A distance value comparison process for comparing the distance value stored in the distance value storage process with the offset distance value;
A process for determining the position of the offset surface based on the comparison result of the distance value comparison process;
A program that executes
その面モデルをxyz空間に配置された微小要素の集合で記述するデータを電子計算機に読取り可能に記憶する工程と、
xy平面に平行な面内に格子点を設定し、格子点毎に、格子点から微小要素までの距離に等しい距離だけ格子点からz軸方向に離れて位置する距離形状モデルを各微小要素について計算し、微小要素群について計算された距離形状モデル群のなかで格子点からのz軸方向の距離が最短となる距離を計算し、計算された距離とオフセット距離とを比較した結果を電子計算機に読取り可能に記憶する工程と、
電子計算機によって、比較結果を異にする格子点間にオフセット面を配置する工程と、
を少なくとも実行する三次元モデルの作成方法。 A method of creating an offset surface model offset by an offset distance from a surface model,
Storing data describing the surface model as a set of microelements arranged in xyz space in an electronic computer in a readable manner;
A grid point is set in a plane parallel to the xy plane, and a distance shape model located in the z-axis direction away from the grid point by a distance equal to the distance from the grid point to the micro element is set for each micro element for each grid point. The computer calculates the distance in which the distance in the z-axis direction from the lattice point is the shortest in the distance shape model group calculated for the microelement group, and compares the calculated distance with the offset distance. Storing in a readable manner;
A step of arranging an offset surface between lattice points having different comparison results by an electronic computer;
A method of creating a three-dimensional model that executes at least.
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