JP2007199870A - ３次元形状簡略表示装置、プログラム及び記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡潔でかつ薄板部の理解が容易な図を簡単に生成することができる３次元形状簡略表示装置を提供する。
【解決手段】 ３次元形状を保持する３次元データ部１と、簡略化する形状部分を特定する形状特定部２と、特定した形状部分を簡略化する形状変換部３と、３次元形状ならびに簡略後の形状を合わせて線画にて表示装置６に表示させる表示部４とを備えた３次元形状簡略表示装置。
【選択図】 図３

Description

本発明は、３次元データを利用してイラスト等の図面を簡略表示する３次元形状簡略表示装置に関する。

一般に、指示書・手順書・マニュアル等におけるイラスト図の作成に３次元ＣＡＤデータを利用することで、作成の手間を省くことが行われている。この時、指示書・手順書・マニュアル等における図面においては、３次元ＣＡＤデータが持つ微細な詳細形状が図面理解の妨げになるため、説明のポイントとなる部分のみ詳細度を残したまま、それ以外の部分の表示を簡略することが行われる。
このような不要な詳細形状の例として薄板形状部がある。薄板形状部とは、微小な厚みをもった板状部分であり、図１（１）に示す空気口の保護のための桟、図１（２）に示す製品強度を上げるためのリブなどがある。これら薄板形状部を３次元ＣＡＤデータが保持する形状のまま３次元 線画表示により描画すると、微小な距離にて隣接した線分として描画されるため、イラスト用の図としては細かすぎ、理解の妨げとなってしまう。
そこで、イラスト図では、薄板形状に対しては簡略表示を行うことで理解しやすい表示を行っている（図２参照）。通常、３次元ＣＡＤデータを使ってこのような簡略表示を行う場合は、３次元を隠線処理表示した線画に対して、イラスト図作成者がひとつひとつ稜線を削除または追加することで行っている。３次元データを利用してイラスト用の表示に関する先行技術として、以下の技術が知られている。
特開平７−３７１０５号公報 特開平７−８５３１０号公報 特開平８−２７９０５７号公報

しかしながら、上記従来技術は、いずれも輪郭線や稜線等の強調表示により形状を理解しやすくするための技術であり、簡略化により形状を理解しやすくするための技術ではない。
本発明は、簡潔でかつ薄板部の理解が容易な図を簡単に生成することができる３次元形状簡略表示装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、３次元形状を保持する３次元データ部と、簡略化する形状部分を特定する形状特定部と、特定した形状部分を簡略化する形状変換部と、３次元形状ならびに簡略後の形状を合わせて線画にて表示装置に表示させる表示部とを備えた３次元形状簡略表示装置を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１の３次元形状簡略表示装置において、形状特定部には、ユーザーが指定した閾値以下の距離を持ち、向きが逆で平行な面の組を特定し、特定後の形状部分を形状変換部に与える３次元形状簡略表示装置を主要な特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１の３次元形状簡略表示装置において、形状特定部は、同一形状の穴部が規則的に配置されている部分を特定し、特定後の形状の部分を形状変換部に与える３次元形状簡略表示装置を主要な特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１の３次元形状簡略表示装置において、形状変換部は、形状特定部にて特定された形状部分を構成する面の一部を抽出し、抽出した面を特定された形状の替わりとして表示部に与える３次元形状簡略表示装置を主要な特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１の３次元形状簡略表示装置において、形状変換部は、形状特定部にて特定された形状から中間面を算出し、算出した面を特定された形状の替わりとして表示部に与える３次元形状簡略表示装置を主要な特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項１の３次元形状簡略表示装置において、形状変換部は、形状特定部にて特定された形状部分を構成する稜線の一部を抽出し、抽出した稜線を特定された形状の替わりとして表示部に与える３次元形状簡略表示装置を主要な特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１の３次元形状簡略表示装置において、表示部は、形状変換部により変換された形状部分に対して、表示される線分を短く表示することで簡略表示する３次元形状簡略表示装置を主要な特徴とする。
請求項８記載の発明は、請求項１の３次元形状簡略表示装置を動作させるためのコンピュータ読み取り可能なプログラムを最も主要な特徴とする。
請求項９記載の発明は、請求項８のプログラムを記録した記録媒体を最も主要な特徴とする。

本発明によると、３次元データからイラスト等の図面を作成する際に必要な３次元形状の詳細部簡略化を行う際に、薄板形状部における詳細を簡略しつつ、桟やリブとして認識しやすい簡潔な表示を簡単に実現できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図３は本発明の実施形態に係る３次元形状簡略表示装置の機能ブロック図である。
図３において、３次元データ部１は、３次元形状を保持したデータベースである。３次元形状には面、稜線、頂点の隣接情報を含み、ある面に隣接する面や稜線をたどることができる。また、面には曲面の情報が保持されており、平面か否かを判定することができる。また、穴部に対応する面上の開口部に関しても、穴を持つ面の外側を囲む稜線列／頂点列と開口部を囲む稜線列／頂点列の間の関係が保持されている。
形状特定部２は、３次元データより簡略化の対象とすべき形状部分を特定し、特定した形状部を形状変換部（形状変換部）３に与える。形状特定の際には、ユーザーによるキーボード・マウス等の入力装置からの入力に従い、形状部分を特定する。

形状変換部３は、形状特定部２より与えられる形状部分より、簡略化した形状を生成、あるいは、与えられた形状部分の一部を抽出し、生成または抽出した形状を表示部４に与える。
表示部４は、３次元データと、形状変換部３から与えられる形状を合わせ、表示装置（ディスプレイ）６に線画として表示する。その際、３次元データからは形状特定部２において特定された形状部分は利用せず、その替わりに形状変換部３から与えられる形状を利用する。

図４は本発明の３次元形状簡略表示装置が機能するコンピュータの構成図である。形状特定部２、形状変換部３、表示装置６を制御する表示部４はＣＰＵ１１がその機能を有する。また３次元データ部１はメモリ１２あるいは外部記憶装置１３がその機能を有する。

図５は形状特定部が薄板形状部を特定する処理の流れを示すフローチャートである。まず、ユーザーより薄板の厚みを指定するための値（数値Ｄ）を入力する（Ｓ１）。次に、３次元データの面（Ｆ１）を順番に調べていく（Ｓ２）。すべての面を調べたら（Ｓ３ではい）処理を終了する。
Ｆ１が平面でなければ（Ｓ４でいいえ）Ｓ２へ戻る。平面なら（Ｓ４ではい）、まだ調べていない面（Ｆ２）を順番に調べていく（Ｓ５）。すべての面を調べたら（Ｓ６ではい）Ｓ２へ戻る。Ｆ２が平面でなければＳ５へ戻る（フロー省略）。

Ｆ１とＦ２の法線ベクトルを調べる。それぞれの法線ベクトルが平行で逆向きでなければ（Ｓ７でいいえ）Ｓ５へ戻る。Ｆ１とＦ２の距離ｄを求める。求めた距離がＤより大きければ（Ｓ９ではい）Ｓ５へ戻る。
面を保持する空のリストＬ１とＬ２を用意する。Ｆ１に隣接する面をリストＬ１に追加する。またＬ２にはＦ１とＦ２を追加する（Ｓ１０）。リストＬ１の面（Ｆ３）を順番に調べていく（Ｓ１１）。すべての面を調べたら（Ｓ１２ではい）リストＬ２を特定した形状として出力し（Ｓ１３）、Ｓ２へ戻る。

Ｆ１とＦ３の面が凹なら（Ｓ１４ではい）Ｓ１１へ戻る。Ｆ３を、面を保持するリストＬ２に追加する（Ｓ１５）。Ｆ３がＦ２に隣接しているなら（Ｓ１６ではい）Ｓ１１へ戻る。Ｆ３に隣接する面でリストＬ１に含まれない面があれば（Ｓ１６でいいえ）Ｌ２に追加し（Ｓ１７）、Ｓ１１へ戻る。
上記の処理の流れでは説明を簡単にするため、面を逐次的に探索しているが、処理速度を上げるため、あらかじめ平面のみ抽出した上で、それらの面の法線ベクトルで分類したり、面を包含する直方体などを定義して、直方体同士の位置関係より指定距離以下にない面の判定を行う（バウンディングボックス判定）ことをしてもよい。

図６は形状特定部が規則的に配置されている薄板形状部を特定する処理の流れを示すフローチャートである。まず、３次元データの面（Ｆ１）を順番に調べていく（Ｐ１）。すべての面を調べたら（Ｐ２ではい）処理を終了する。Ｆ１に開口部がなければ（Ｐ３でいいえ）Ｐ１へ戻る。
Ｆ１の開口部の頂点列Ｓ１を順番に調べていく（Ｐ４）。すべての頂点列を調べたら（Ｐ５ではい）Ｐ１へ戻る。Ｆ１の残りの開口部の頂点列Ｓ２を順番に調べていく（Ｐ６）。すべての頂点列を調べたら（Ｐ７ではい）Ｐ４へ戻る。

Ｓ１の頂点数とＳ２の頂点数が異なれば（Ｐ８でいいえ）Ｐ６へ戻る。Ｓ１、Ｓ２について、Ｓ１、Ｓ２の各々の中心点（頂点座標の平均値）を原点とする座標系でＳ１、Ｓ２の各頂点を再定義する（Ｐ９）。再定義は、各頂点座標値から各々の中心点の座標値を引くことで行う。
Ｓ１のすべての頂点Ｖ１について順番に調べていく（Ｐ１０）。すべての頂点を調べたら（Ｐ１１ではい）Ｐ６へ戻る。Ｓ２のすべての頂点Ｖ２を順番に調べていく（Ｐ１２）。すべての頂点を調べたら（Ｐ１３ではい）Ｐ１０へ戻る。

Ｖ１とＶ２の頂点座標値を調べ同一か否かを調べる（Ｐ１４）。同一でなければＰ１２へ戻る。なお、同一か否かの判定には誤差を含めた判定を行う。Ｓ１はＶ１を開始点とし、Ｓ２はＶ２を開始点とし、Ｓ１、Ｓ２の各頂点を順番に調べて（Ｐ１５）同一か否か調べる（Ｐ１６）。同一でない頂点組がひとつでもあれば、Ｐ６へ戻る。Ｓ１とＳ２は規則的に配置されている穴部として出力し（Ｐ１７）、Ｐ６へ戻る。
上記の処理において、ユーザーがあらかじめ指定した個数以上規則的に配置されている穴部がある場合のみ出力するようにしてもよい。

以上の形状特定部２の処理について、薄板形状部の特定、規則的に配置されている穴部の特定のいずれについても、ユーザーが直接、入力装置５により対象を指定してもよい。また、上記の処理とユーザー指定を組み合わせることで、自動的に対象を特定した後、ユーザーにより個々の特定部位を形状変換部３に与えるか否かの指定をできるようにしてもよい。
次に、形状変換部における処理について説明する。

形状特定部２にて特定された形状部分を構成する面の一部を抽出し、抽出した面を特定された形状の替わりとして表示部４に与えて表示装置６で簡略表示する。形状特定部２にて特定された形状部分を構成する面の一部を抽出する方法として、与えられた薄板形状部２０の面のうち、視点方向を向く面のなかから面積最大な面２１を選んで、それを抽出した面２２とする（図７参照）。

形状特定部２にて特定された形状から中間面を算出し、算出した面を特定された形状の替わりとして表示部４に与えて表示装置６で簡略表示する。形状特定部２にて特定された形状部分を構成する面から中間面を算出する方法としては、特定された形状部分のなかから法線ベクトルが平行で逆向きの面の組に対して、面の各頂点間の距離から頂点の対応を探索し、対応する頂点間の平均点を新たな頂点とする面２３を算出すればよい（図８参照）。

形状特定部２にて特定された形状部分を構成する稜線の一部を抽出し、抽出した稜線を特定された形状の替わりとして表示部４に与えて表示装置６で簡略表示する。形状特定部２にて特定された形状部分を構成する稜線の一部を抽出する方法としては、与えられた面を構成する稜線のうち、輪郭線（稜線の両側の面の一方は視点方向向き、もう一方は視点逆方向向き）を選ぶ（図９参照）。あるいは、輪郭線のなかから最長の稜線のみを選んでもよい。

表示部４における処理について説明する。表示部４では、３次元データ部１から形状特定部２により特定された形状部を削除したものと、形状変換部３より出力された形状を合成し、隠線処理による線画描画等を行う。このとき、形状特定部により特定された形状部の稜線について、特定部の他の稜線と連結していない端点について、稜線端点を短くするという方法が考えられる（図１０参照）。短くする方法としては、一定値、稜線長に対する割合、あるいはユーザーがキーボード・マウス等によりそれらの長さあるいは割合を入力してもよい。

薄板形状部の例を示す図である。 薄板形状部の簡略化前と後の表示例を示す図である。 本発明の実施形態に係る３次元形状簡略表示装置の機能ブロック図である。 本発明の３次元形状簡略表示装置が機能するコンピュータの構成図である。 形状特定部が薄板形状部を特定する処理の流れを示すフローチャートである。 形状特定部が規則的に配置されている薄板形状部を特定する処理の流れを示すフローチャートである。 形状変換部の処理の説明図（その１）である。 形状変換部の処理の説明図（その２）である。 形状変換部の処理の説明図（その３）である。 表示部の処理の説明図である

符号の説明

１ ３次元データ部、２ 形状特定部、３ 形状変換部、４ 表示部、５ 入力装置、６ 表示装置

Claims (9)

1. ３次元形状を保持する３次元データ部と、簡略化する形状部分を特定する形状特定部と、特定した形状部分を簡略化する形状変換部と、３次元形状ならびに簡略後の形状を合わせて線画にて表示装置に表示させる表示部とを備えたことを特徴とする３次元形状簡略表示装置。
2. 請求項１の３次元形状簡略表示装置において、前記形状特定部には、ユーザーが指定した閾値以下の距離を持ち、向きが逆で平行な面の組を特定し、特定後の形状部分を形状変換部に与えることを特徴とする３次元形状簡略表示装置。
3. 請求項１の３次元形状簡略表示装置において、前記形状特定部は、同一形状の穴部が規則的に配置されている部分を特定し、特定後の形状の部分を前記形状変換部に与えることを特徴とする３次元形状簡略表示装置。
4. 請求項１の３次元形状簡略表示装置において、前記形状変換部は、前記形状特定部にて特定された形状部分を構成する面の一部を抽出し、抽出した面を特定された形状の替わりとして前記表示部に与えることを特徴とする３次元形状簡略表示装置。
5. 請求項１の３次元形状簡略表示装置において、前記形状変換部は、前記形状特定部にて特定された形状から中間面を算出し、算出した面を特定された形状の替わりとして前記表示部に与えることを特徴とする３次元形状簡略表示装置。
6. 請求項１の３次元形状簡略表示装置において、前記形状変換部は、前記形状特定部にて特定された形状部分を構成する稜線の一部を抽出し、抽出した稜線を特定された形状の替わりとして前記表示部に与えることを特徴とする３次元形状簡略表示装置。
7. 請求項１の３次元形状簡略表示装置において、前記表示部は、前記形状変換部により変換された形状部分に対して、表示される線分を短く表示することで簡略表示することを特徴とする３次元形状簡略表示装置。
8. 請求項１の３次元形状簡略表示装置を動作させるためのコンピュータ読み取り可能なプログラム。
9. 請求項８のプログラムを記録した記録媒体。

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