JP2007048230A - 三次元モデル製品形状自動構築システム及び基本寸法データ表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 定義（入力される基本寸法データ）が異なり、かつ相似形状の複数種類三次元モデルに対して、同一の三次元モデルとして取り扱う。
【解決手段】 三次元モデル製品形状を構築する際に入力した基本寸法データ以外の基本寸法に表記を変更することができるため、製品加工に準じた寸法表記とすることができ、従来、同一の三次元モデル製品形状であっても、入力された基本寸法データが異なることで、別々の取り扱いをしなければならなかったことが、同一に取り扱うことができるため、作業効率の向上を図ることができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、二次元的な基本形状を選択し、基本寸法を含む情報を入力することで三次元モデル形状構築情報を自動的に設計し、当該設計により得られる設計パラメータに基づいて前記基本形状を変形又は拡縮し、三次元モデル製品形状を構築する三次元モデル製品形状自動構築システム及びその基本寸法データ表示方法に関するものである。

従来、主としてコンピュータを用いた三次元モデル自動構築システムにおいて、三次元モデルは、二次元平面（画面上）で定義された形状を、回転や押し出し等のＣＡＤシステムの基本機能を利用して、構築するようになっている。

この場合、大きさ、すなわち相似形状については、寸法変更によりシステムで自動的に作成することが可能であるが、三次元モデルそのものは相似形であっても、二次元平面上での定義（入力される基本寸法データの種類）が異なるものについては、それぞれ別の三次元モデルとして取り扱わなければならない。

また、例えば、三次元モデルとして球をを二次元平面（円）で定義する場合、基本寸法として、その半径を定義してもよいし、直径を定義してもよい。

この定義は、ＣＡＤの特性上、或いはオペレータの主観によって、入力し易い方を選択することになるが、この入力した定義と、構築された三次元モデル（球）を製品として加工するのに有利な定義とが異なる場合がある。

このため、同一の三次元モデルであるのに別物として取り扱うことになり、単純に作業が２倍かかることを意味し、作業性が低下することになる。

なお、寸法の表示に関する関連技術として、特許文献１には、寸法表示を構造、特に、２次元表示の技術的図面の構造と関連させる方法およびＣＡＤシステムが開示されている。この特許文献１では、関連する寸法表示をもつ基準構造がデータベースから選ばれ、基準構造を構造と関連させ、構造のトポロジーが基準構造のトポロジーと一致するかどうか判断し、構造のトポロジーが基準構造のトポロジーに一致する場合、基準構造の寸法表示が構造へ転写されることが記載されている。
特開平８−２８７１１９号公報

しかしながら、特許文献１の技術は、二次元モデルと三次元モデルとの間の寸法表示において、関連する寸法を基準構造から転写するのみであり、基の定義の異なる三次元モデル間での相関を持たせるものではない。

本発明は上記事実を考慮し、定義（入力される基本寸法データ）が異なり、かつ相似形状の複数種類三次元モデルに対して、同一の三次元モデルとして取り扱うことができる三次元モデル製品形状自動構築システム及び基本寸法データ表示方法を得ることが目的である。

第１の発明は、二次元的な基本形状を選択し、基本寸法を含む情報を入力することで三次元モデル形状構築情報を自動的に設計し、当該設計により得られる設計パラメータに基づいて前記基本形状を変形又は拡縮し、三次元モデル製品形状を構築する三次元モデル製品形状自動構築システムであって、前記構築された三次元モデル製品形状を表示する表示手段と、前記設計パラメータを自動設計する際に入力される入力基本寸法データ以外に前記三次元モデル製品形状を特定可能な不使用基本寸法データを検索する検索手段と、前記検索手段で検索された不使用基本寸法データを、前記入力基本寸法データに基づいて演算する演算手段と、前記演算手段で演算された不使用基本寸法データを、前記入力基本寸法データと共に報知するデータ報知手段と、を有している。

第１の発明によれば、二次元的な基本形状を選択し、基本寸法を含む情報を入力することで三次元モデル形状構築情報を自動的に設計し、当該設計により得られる設計パラメータに基づいて前記基本形状を変形又は拡縮することで構築された三次元モデル製品形状は、表示手段により表示される。

ここで、検索手段では、設計パラメータを自動設計する際に入力される入力基本寸法データ以外に前記三次元モデル製品形状を特定可能な不使用基本寸法データを検索する。

また、データ報知手段では、検索手段で検索された不使用基本寸法データを、前記入力基本寸法データに基づいて演算する演算手段と、前記演算手段で演算された不使用基本寸法データを、前記入力基本寸法データと共に報知する。これにより、例えば、表示される三次元モデル製品形状に基づいて製品を加工製作する場合に、基本寸法データの選択の余地が拡大し、設計時と異なる基本寸法データであっても同一の三次元モデル形状として取り扱うことができ、作業効率を向上することができる。

また、第１の発明において、前記データ報知手段が、前記入力基本寸法データ又は前記不使用基本寸法データを選択し、当該選択されたデータを前記表示手段に表示される前記三次元モデル製品形状の画像にオーバラップさせて、視覚的に寸法特定位置がわかるように表示することを特徴としている。

データ報知手段としては、入力基本寸法データ又は前記不使用基本寸法データを選択し、当該選択されたデータを前記表示手段に表示される前記三次元モデル製品形状の画像にオーバラップさせて、視覚的に寸法特定位置がわかるように表示する。

すなわち、三次元モデル形状を特定するのに必要最小限の基本寸法データのみを選択的に表示することで、表示画像の簡素化を図ることができる。

さらに、第１の発明において、前記データ報知手段が、前記入力基本寸法データ及び不使用基本寸法データを表形式で表示することを特徴としている。これにより、適用する基本寸法データの選択が容易となる。

また、第１の発明において、前記入力基本寸法データと不使用基本寸法データとを識別する識別手段をさらに有することを特徴としている。

表示手段に表示するまでの基本寸法データ（入力基本寸法データ）と不使用基本寸法データとを視覚的に識別することができるため、オペレータが混同することがない。

第２の発明は、二次元的な基本形状を選択し、基本寸法を含む情報を入力することで三次元モデル形状構築情報を自動的に設計し、当該設計により得られる設計パラメータに基づいて前記基本形状を変形又は拡縮し、三次元モデル製品形状を構築し、かつ表示する三次元モデル製品形状自動構築システムに用いられる基本寸法データ表示方法であって、前記入力基本寸法データを前記三次元モデル製品形状の表示画像にオーバラップさせ、寸法特定位置を指定して表示、或いは三次元モデル製品形状の表示画像とは別の領域に表形式で表示し、前記入力基本寸法データに基づいて、この入力基本寸法データ以外に前記三次元モデル製品形状を特定可能な不使用基本寸法データを演算し、演算によって得られた不使用基本寸法値データを、前記入力基本寸法データの表示形態に準じて併記表示すると共に、当該表示の際に、入力基本寸法データと不使用基本寸法データとを視覚的に識別することを特徴としている。

第２の発明によれば、基本寸法を含む情報を入力することで三次元モデル形状構築情報を自動的に設計し、当該設計により得られる設計パラメータに基づいて前記基本形状を変形又は拡縮することで構築する三次元モデル製品形状を表示する際に、入力基本寸法データを前記三次元モデル製品形状の表示画像にオーバラップさせ、寸法特定位置を指定して表示する。或いは入力基本寸法データを三次元モデル製品形状の表示画像とは別の領域に表形式で表示する。

このとき、入力基本寸法データに基づいて、この入力基本寸法データ以外に前記三次元モデル製品形状を特定可能な不使用基本寸法データを演算し、演算によって得られた不使用基本寸法値データを、前記入力基本寸法データの表示形態に準じて併記表示すると共に、当該表示の際に、入力基本寸法データと不使用基本寸法データとを視覚的に識別する。

これにより、表示される三次元モデル製品形状に基づいて製品を加工製作するときに、入力基本寸法データ以外の基本寸法データが必要な場合でも、当該構築された三次元モデル製品形状から得られた不使用基本寸法データから選択することができる。

このため、三次元モデル製品形状が同一（又は相似形）であるにも関わらず、基本寸法データが異なることで、別の三次元モデル製品形状として取り扱われることが軽減され、作業効率を向上することができる。

以上説明した如く本発明では、定義（入力される基本寸法データ）が異なり、かつ相似形状の複数種類三次元モデルに対して、同一の三次元モデルとして取り扱うことができるという優れた効果を有する。

（第１の実施の形態）
図１は、ＣＡＤシステム１０の概略構成図である。ＣＡＤシステム１０は、ハード構成的には、パソコン（パーソナルコンピュータ）とほぼ同一であり、入力部１２としてのキーボード１４、マウス１６がコントロール部１８に接続されており、このコントロール部１８に描画した画像を表示するモニタ２０が接続されている。なお、場合によっては、パソコンにＣＡＤシステムのソフトをインストールすることで，パソコンのハード構成がそのままＣＡＤシステムとなり得る。

また、ＣＡＤシステム１０には、図示は省略したが、基本形状をイメージデータとして読み取るスキャナや、構築した三次元モデル形状の画像をプリントアウトするＸ−Ｙプロッタ等が接続される場合もある。

第１の実施の形態のＣＡＤシステム１０は、二次元的な基本形状を選択し、基本寸法を含む情報を入力することで三次元モデル形状構築情報を自動的に設計し、当該設計により得られる設計パラメータに基づいて前記基本形状を変形又は拡縮し、三次元モデル製品形状を構築するシステムである。

図２は、ＣＡＤシステムの基本機能に加え、三次元モデル形状製品形状の寸法の表記（モニタ２０への表示）を主体とした、コントロール部１８における制御について、機能的に表現したブロック図である。

入力部１２は、入力モード判別部２２に接続されている。入力モード判別部２２では、基本形状を選択するための基本形状選択信号、基本データに対して変形等を行うための寸法データ（入力基本寸法データ）を入力するための入力基本寸法データ信号、並びに、三次元モデル製品形状の構築後に、前記入力基本寸法データ以外の基本寸法データを指定するための基本寸法データ変更信号等を判別する。

入力部１２から基本形状選択信号が出力されると、入力モード判別部２２ではこれを判別し、基本形状データ読出部２４を起動する。

基本形状データ読出部２４には、基本形状データメモリ２５が接続されている。このため、基本形状データ読出部２４が起動すると、前記基本形状選択信号に基づいて、基本形状データメモリ２５から基本形状データが読み出される。例えば、図３（Ｃ）に示される如く、基本形状としては、矩形状のブロック２６における一面の四隅に円孔２８が設けられた製品３０に関するデータ（二次元モデルデータ）が読み出される。

前記基本形状データ読出部２４で読み出された基本形状データは、表示制御部３２へ送出される。表示制御部３２では、入力された基本形状データに基づいて、表示ドライバ３４を介してモニタ２０に基本形状画像を表示する（図３（Ａ）に示される如く二次元画像）。

前記入力部２２から入力基本寸法データ信号が出力されると、入力モード判別部２２ではこれを判別し、入力基本寸法データ解析部３６を起動する。

入力基本寸法データ解析部３６では、入力基本寸法データに基づいて、基本形状の部位を解析する。また、入力基本寸法データ解析部３６は、前記表示制御部３２、基本寸法データ格納部３８、三次元モデール形状構築情報作成部４０に接続されている。

表示制御部３２では、解析後の入力基本寸法データに基づいて、前記基本形状画像にオーバラップさせるように寸法線を描画し、表示ドライバ３４を介してモニタ２０に表示する。すなわち、図３（Ａ）に示される如く、モニタ２０上には、基本形状画像に寸法線（ここでは、基本寸法データがＸ、Ｄ）が描画され、その具体的数値が表形式で表示される。

また、基本寸法データ格納部３８では、基本寸法データを格納する。さらに、三次元モデル形状構築情報作成部４０では、入力基本寸法データ解析部３６から入力基本寸法データが入力されると共に、前記基本形状データ読出部２４から基本形状データが入力されるようになっており、この基本形状データと、前記入力基本寸法データに基づいて、三次元モデル形状を構築するための設計パラメータ等の情報が作成され、三次元モデル製品形状構築部４２へ送出する。

この三次元モデル製品形状構築部４２では、基本形状データと入力基本寸法データとにより作成された前記情報に基づいて三次元モデル製品形状が構築される。構築された三次元モデル製品形状は、表示制御部３２へ送出され、表示ドライバ３４を介してモニタ２０上に三次元モデル製品形状が表示される（図３（Ｃ）参照）。

また、三次元モデル製品形状構築部４２は、不使用基本寸法データ検索部４４に接続されている。この不使用基本寸法データ検索部４４では、構築された三次元モデル製品形状のデータが入力されると、入力基本寸法データ以外で当該三次元モデル製品形状を特定可能な寸法を検索する。

例えば、図４（Ａ）に示される画像（形状）において、入力基本寸法データは、寸法Ｘと寸法Ｄであるが、図４（Ｂ）乃至図４（Ｆ）のように別の寸法データで同一の形状を表現することができる。

図４（Ｂ）では、寸法Ｘと寸法θで同一形状を表現している。図４（Ｃ）では、寸法Ｙと寸法θで同一形状を表現している。図４（Ｄ）では、寸法Ｄと寸法θで同一形状を表現している。図４（Ｅ）では、寸法Ｘと寸法Ｙで同一形状を表現している。図４（Ｃ）では、寸法Ｙと寸法Ｄで同一形状を表現している。

なお、寸法Ｘは製品３０の中心から円孔２８の中心までの横方向の長さ寸法、寸法Ｙは製品３０の中心から円孔２８の中心までの縦方向の長さ寸法、寸法θは製品３０の立直線を０°としたときの円孔２８の中心までの角度寸法、寸法Ｄは製品３０に設けられた４個の円孔２８のピッチ円直径である。

すなわち、図４（Ａ）に示される画像（形状）では、寸法Ｘ、寸法Ｙ、寸法θ、寸法Ｄの組合せで同一の形状を表現することができる。従って、この場合、不使用基本寸法データ検索部４４では、最初に入力された寸法Ｘ、寸法Ｄ以外の寸法Ｙ及び寸法θが検索対象となる。

検索された不使用基本寸法データ（ここでは、寸法Ｙ、寸法θ）は、不使用基本寸法データ演算部４６へ送出され、具体的な数値を既知の寸法Ｘ及び寸法Ｄに基づいて演算する。

すなわち、寸法Ｙは以下の（１）式で得ることができる。

Ｙ＝｛（Ｄ／２）²−Ｘ²｝^1/2・・・（１）
また、寸法θは以下の（２）式で得ることができる。

θ＝tan^-1（Ｙ／Ｘ） ・・・（２）
この不使用基本寸法データ演算部４６で演算された不使用基本寸法データは、前記基本寸法データ格納部３８へ格納される。前記入力部１２から基本寸法データ変更信号が出力されると、入力モード判別部２２ではこれを判別し、基本寸法データ変更指示部４８を起動する。基本寸法データ変更指示部４８では、基本寸法データ変更信号に基づいて、基本寸法データ読出部５０に対して、基本寸法データ格納部３８に格納されている基本寸法データから所望の（指定の）基本寸法データを読み出すように指示する。

これにより、基本寸法データ読出部５０では、図３（Ｂ）に示される如く、基本寸法データ格納部３８から寸法Ｘと寸法Ｙを読み出し、これを表示制御部３２へ送出し、表示ドライバ３４を介してモニタ２０上の寸法の表記を寸法Ｘ、寸法Ｄから寸法Ｘ、寸法Ｙの表記に変更する。

なお、さらに寸法の表記の変更があった場合には、図３（Ｄ）に示される如く、指定の寸法（ここでは、寸法Ｙ、寸法θ）に寸法表記を変更する。

以下に第１の実施の形態の作用を、図５のフローチャートに従い説明する。ステップ１００では、入力部１２からの入力内容を判別し、ステップ１０２で当該入力内容が基本形状選択信号か否かが判断される。

このステップ１０２で肯定判定されると、ステップ１０４へ移行して基本形状データを読み出す。次のステップ１０６では、二次元モデルをモニタ２０へ表示し、ステップ１００へ戻る。前記ステップ１０２で否定判定されると、ステップ１０８へ移行して入力内容が入力基本寸法データ信号か否かが判断される。

このステップ１０８で肯定判定されると、ステップ１１０へ移行してモニタ２０へ基本寸法を表記する。次のステップ１１２では、入力基本寸法データを入力基本寸法データ格納部３８へ格納し、次いでステップ１１４へ移行して、基本形状データを読み込んでステップ１１６へ移行する。ステップ１１６では、前記基本形状データと入力基本寸法データとに基づいて、三次元モデル製品形状構築情報を作成し、ステップ１１８へ移行する。

ステップ１１８では、前記作成された差運次元モデル製品形状構築情報に基づいて、三次元モデル製品形状を構築し、次のステップ１２０で当該三次元モデル製品形状をモニタ２０へ表示し、ステップ１２２へ移行する。ステップ１２２では、前記三次元モデル製品形状を構築する際に適用された入力基本寸法データ以外に当該三次元モデル製品形状を特定することができる基本寸法（不使用基本寸法）が存在するか否かを検索する。

この検索の結果、ステップ１２４で存在する（有り）と判定されるとステップ１２６へ移行して不使用基本寸法データを演算し（式（１）及び（２）参照）、ステップ１２８で当該不使用基本寸法データを格納し、ステップ１００へ戻る。 また、ステップ１２４で否定判定（検索の結果存在なし）された場合には、ステップ１００へ戻る。前記ステップ１０８で否定判定されると、ステップ１３０へ移行して入力内容が基本寸法データ変更信号か否かが判断される。このステップ１３０で否定判定された場合には、別の処理制御の入力であると判断し、このルーチンは終了する。

また、ステップ１３０で肯定判定されると、ステップ１３２へ移行して変更指示された基本寸法データを読出し、次いでステップ１３４へ移行して寸法表記変更処理を実行し、ステップ１００へ戻る。

このように、三次元モデル製品形状を構築する際に入力した基本寸法データ以外の基本寸法に表記を変更することができるため、製品加工に準じた寸法表記とすることができ、従来、同一の三次元モデル製品形状であっても、入力された基本寸法データが異なることで、別々の取り扱いをしなければならなかったことが、同一に取り扱うことができるため、作業効率の向上を図ることができる。

（第２の実施の形態）
図６（Ａ）に示される如く、モニタ２０上に３種類の基本形状が表示されたウィンドウ画面１５０を表示し、オペレータに選択させるようになっている。また、選択後、選択した基本形状（ここでは、形状−１が選択）の面取り部分の入力基本寸法データを指定するウィンドウ画面１５２（図６（Ｂ））を表示し、例えば、このウィンドウ画面１５２内に二次元モデル画像１５４に併記された表画像１５６の長さ１と長さ２を選択した場合、角度１を不使用基本寸法データとして演算、表記し、かつ格納しておく。

これにより、長さ１と角度１、或いは長さ２と角度１の組合せによる面取り部分を特定が可能であり、これらを全て同一の三次元モデル製品形状として取り扱うことができる。

第１の実施の形態に係るＣＡＤシステムの概略図である。 ＣＡＤシステムのコントロール部における三次元モデル形状製品形状の寸法の表記を主体とした機能ブロック図である。 寸法の表記を変更する流れを示すモデル形状の正面図である。 モデル形状の寸法表記のバリーエーションを示す正面図である。 第１の実施の形態に係る三次元モデル形状製品形状の寸法の表記手順を示す制御フローチャートである。 第２の実施の形態に係るモニタ画面上の画像を示す正面図である。

符号の説明

１０ ＣＡＤシステム（三次元モデル製品形状自動構築システム）
１２ 入力部
１４ キーボード
１６ マウス
１８ コントロール部
２０ モニタ（表示手段）
２２ 入力モード判別部
２４ 基本形状データ読出部
２５ 基本形状データメモリ
２６ ブロック
２８ 円孔
３０ 製品
３２ 表示制御部（表示手段）
３４ 表示ドライバ（表示手段）
３６ 入力基本寸法データ解析部
３８ 基本寸法データ格納部
４０ 三次元モデール形状構築情報作成部
４２ 三次元モデル製品形状構築部
４４ 不使用基本寸法データ検索部（検索手段）
４６ 不使用基本寸法データ演算部（演算手段）
４８ 基本寸法データ変更指示部
５０ 基本寸法データ読出部（報知手段）

Claims (5)

1. 二次元的な基本形状を選択し、基本寸法を含む情報を入力することで三次元モデル形状構築情報を自動的に設計し、当該設計により得られる設計パラメータに基づいて前記基本形状を変形又は拡縮し、三次元モデル製品形状を構築する三次元モデル製品形状自動構築システムであって、
   前記構築された三次元モデル製品形状を表示する表示手段と、
   前記設計パラメータを自動設計する際に入力される入力基本寸法データ以外に前記三次元モデル製品形状を特定可能な不使用基本寸法データを検索する検索手段と、
   前記検索手段で検索された不使用基本寸法データを、前記入力基本寸法データに基づいて演算する演算手段と、
   前記演算手段で演算された不使用基本寸法データを、前記入力基本寸法データと共に報知するデータ報知手段と、
   を有する三次元モデル製品形状自動構築システム。
2. 前記データ報知手段が、前記入力基本寸法データ又は前記不使用基本寸法データを選択し、当該選択されたデータを前記表示手段に表示される前記三次元モデル製品形状の画像にオーバラップさせて、視覚的に寸法特定位置がわかるように表示することを特徴とする請求項１記載の三次元モデル製品形状自動構築システム。
3. 前記データ報知手段が、前記入力基本寸法データ及び不使用基本寸法データを表形式で表示することを特徴とする請求項１記載の三次元モデル製品形状自動構築システム。
4. 前記入力基本寸法データと不使用基本寸法データとを識別する識別手段をさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の三次元モデル製品形状自動構築システム。
5. 二次元的な基本形状を選択し、基本寸法を含む情報を入力することで三次元モデル形状構築情報を自動的に設計し、当該設計により得られる設計パラメータに基づいて前記基本形状を変形又は拡縮し、三次元モデル製品形状を構築し、かつ表示する三次元モデル製品形状自動構築システムに用いられる基本寸法データ表示方法であって、
   前記入力基本寸法データを前記三次元モデル製品形状の表示画像にオーバラップさせ、寸法特定位置を指定して表示、或いは三次元モデル製品形状の表示画像とは別の領域に表形式で表示し、
   前記入力基本寸法データに基づいて、この入力基本寸法データ以外に前記三次元モデル製品形状を特定可能な不使用基本寸法データを演算し、
   演算によって得られた不使用基本寸法値データを、前記入力基本寸法データの表示形態に準じて併記表示すると共に、
   当該表示の際に、入力基本寸法データと不使用基本寸法データとを視覚的に識別することを特徴とする三次元モデル製品形状自動構築システム用基本寸法データ表示方法。
   
   

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