JP2008533614A

JP2008533614A - 整合輪郭プロファイルを生成するシステム及び方法

Info

Publication number: JP2008533614A
Application number: JP2008501957A
Authority: JP
Inventors: サントシュヴイ．クルカルニ，
Original assignee: オートデスク，インコーポレイテッド
Priority date: 2005-03-14
Filing date: 2006-03-14
Publication date: 2008-08-21
Also published as: US7653518B2; EP1861827A2; WO2006099401A2; EP1861827A4; WO2006099401A3; US20060202983A1; CA2600838A1

Abstract

整合輪郭プロファイルを生成する方法は、入力ワイヤをトリム又は延長し、それにより修正された入力ワイヤを作成するステップと、修正された入力ワイヤの平面でソリッド部品をスライスし、それにより交差ワイヤを作成するステップとを含む。この方法は、ディスク上に修正された入力ワイヤ及び交差ワイヤをインプリントし、それにより１つ又は複数の注目する面を作成するステップと、注目する面のどれが整合輪郭面を構成するかを決定するステップと、特定された整合輪郭面の稜線を抽出し、それにより閉ワイヤを作成するステップとを含む。整合輪郭プロファイルはソリッドモデルの形状の変更に自動的に適合するため、この整合輪郭プロファイルにより、ソリッドモデリングプログラムは破損をこうむることが少なくなるソリッドモデルを生成できる。
【選択図】図１

Description

関連技術の説明

[0003]ソリッドモデリングソフトウェアは、形状及び特徴記述子を用いてソリッド部品の模型を作ることにより、３次元部品の設計及び操作を可能にする。典型的にはソリッド部品の形状は、その部品に輪郭を加えて、その輪郭をガイドとして用いてデータを追加又は削除することにより修正される。このように、複雑な部品が比較的単純な部品と単純な輪郭を用いて設計できる。

[0004]一般にソリッド部品の形状を変更する場合に問題が起きる。輪郭形状がソリッド部品の形状の変更に自動的に適合されず、ソリッド部品の特徴は輪郭の形状に依存する可能性があるため、ソリッド部品の形状を変更することはソリッドモデルの破損という結果をもたらす可能性がある。この破損は、問題となっているソリッド部品に依存する他の設計操作に波及する可能性がある。典型的な解決は、ソリッド部品の形状が変わるたびに、設計者がソリッドモデルを修復するために形状又は輪郭の制約条件を手動で修正しなければならないというものである。この作業の流れは、部品の形状がしばしば修正されている場合、退屈で時間がかかる可能性がある。

[0005]上述したことが示すように、当技術分野で必要なものは、ソリッド部品の形状になされた変更に自動的に適合する輪郭を生成する方法である。

発明の要約

[0006]整合輪郭プロファイルを生成する方法は、入力ワイヤをトリム又は延長するステップであり、それにより修正された入力ワイヤを作成する、ステップと、修正された入力ワイヤの平面でソリッド部品をスライスするステップであり、それにより交差ワイヤを作成する、ステップとを含む。この方法はまた、ディスク上に修正された入力ワイヤ及び交差ワイヤをインプリントするステップであり、それにより１つ又は複数の注目する面を作成する、ステップと、注目する面のどれが整合輪郭面を構成するかを決定するステップと、特定された整合輪郭面の稜線を抽出するステップであり、それにより閉ワイヤを作成する、ステップとを含む。

[0007]本発明の実施形態により、ユーザは破損をこうむることが少なくなるソリッドモデルを作成することが可能になる。部品の形状が変わると、特定された整合輪郭面から生成された閉ワイヤがソリッド部品の新しい形状に自動的に適合する。したがって、ユーザは、元となるソリッド部品が変えられるたびに所与のソリッド部品の生成処理の外観を補正する必要から逃れることになる。

[0008]上述した本発明の特徴を詳細に理解できるように、本発明のより詳細な説明は、上記に簡単に要約されているが、実施形態を参照して行われることができ、この実施形態のいくつかが添付の図面に示されている。しかし、添付の図面は本発明の典型的な実施形態のみを示しており、したがって、本発明が他の同等に有効な実施形態を認めてよいため、添付の図面が本発明の範囲を限定するとはみなさないということに留意されたい。

詳細な説明

[0018]本発明の実施形態は、概して３次元（３Ｄ）ソリッドボディのモデルを生成するために使用されるソリッド部品モデリングプログラムで整合輪郭プロファイルを生成するシステム及び方法を対象とする。一実施形態では、入力ワイヤはソリッド部品モデリングプログラムにより用いられて整合輪郭プロファイルを生成する。

[0019]コンピュータ援用設計では、「境界表現」という用語は、ソリッドボディの幾何的及び位相的な特性に基づいてソリッド部品モデルを生成するやり方を指定する情報を指す。この情報は、ソリッドボディのモデルを定義するために用いられる、連続的により単純になる要素の境界を定義する位相的オブジェクトの階層を提供してよい。上の層では、各ソリッド部品は１つ又は複数の「面」からなる組を含んでよい。面を用いて、ソリッド部品内に存在するものとソリッドボディの外側に存在するものとの間の非常に薄い境界を定義する。例えば、立方体の形状を持つ３Ｄソリッド部品は６つの面を含み、それぞれの面は立方体の１つの側面を表す。更に、各面は２つの「片面」を用いて定義でき、一方は面のどの側がソリッド部品の外側であるかを示し、他方はどの側がソリッドボディの内側であるかを示している。次に、各面の境界は１つ又は複数の「稜線」により定義されてよい。稜線は特定の２Ｄ形状の非常に細いワイヤとして想定できる。稜線は直線及び曲線の両方の形状を有してよい。次に、稜線は０個、１個、又は２個の「頂点」により境界づけられてよい。頂点は終端としての物理的点を稜線に接続する。

[0020]「ワイヤ」ボディは概して稜線と同様であると考えてよい。また、ワイヤ及びプロファイルという用語は当技術分野では同義として使用されてよい。図２Ａは、開ワイヤ及び閉ワイヤの例を示す。図示のように、開ワイヤ２０２は別個の開始及び終了の点（又は頂点）を含む。閉ワイヤ２０３では開始及び終了の点は一致し、これらの点は閉ワイヤ２０３の一部である４個の頂点のうちの任意の１個として定義できる。ソリッドボディを作成するために用いられるジオメトリカーネル（又は同等の機能コンポーネント）により実行されるモデリング操作は、典型的には閉ワイヤの使用を必要とする。このような操作は、閉ワイヤの押出、公転、平行移動、自転等を含み、ソリッドボディを生成する。例えば、ソリッド部品２０５は、閉ワイヤ２０３を用いて押出操作で作成できる。一方、開ワイヤ２０２を押し出すと、ソリッドボディを生成せず、かわりにサーフィスボディ２０４、すなわち容積を持たない３Ｄ形状となる。この例は、概して、ソリッド部品が開ワイヤから作成可能になる前に、この開ワイヤは閉ワイヤに変換される必要があることを示している。

[0021]押出、公転などのワイヤベースの操作での開ワイヤの使用は、そのワイヤを閉じることができなければ、サーフィスボディの作成に限定されてよい。一実施形態では、整合輪郭アルゴリズムが開ワイヤ及びソリッド部品に適用されてワイヤベースのモデリング操作に使われる閉ワイヤを作成する。この整合輪郭アルゴリズムを用いてワイヤとソリッドボディの断面の交差から閉ワイヤを生成できる。次に、この交差から生成された閉ワイヤはモデリングカーネルにより提供される任意のワイヤベースの操作によって使用され、既存のソリッドボディにデータを追加し、又は既存のソリッドボディからデータを削除することができる。整合輪郭プロファイルは、整合輪郭アルゴリズムに与えられる開ワイヤの形状と整合輪郭プロファイルを作成するために用いられるソリッドの形状の両方を取得する。

[0022]図１は、本発明の一実施形態による、整合輪郭ワイヤを生成する方法ステップの流れ図である。当業者は、図１で示された方法ステップを実行するように構成された任意のシステムは任意の順序でも本発明の範囲にはいることを理解されよう。

[0023]ステップ１０２では、入力ワイヤがソリッドボディに対して加えられ、入力ワイヤの頂点がソリッドボディの面に一致するように必要に応じてトリム（又は延長）される。一実施形態では、入力ワイヤはユーザにより与えられるワイヤオブジェクトである。ユーザによるワイヤの配置によっては、ワイヤの終端点（頂点）がソリッドボディの面に一致するように、ワイヤの形状がジオメトリカーネルにより修正される必要がある可能性がある。図２Ｂは、本発明の一実施形態による、ソリッドボディの面に一致させるようにトリム／延長させた前及び後の入力ワイヤを示す。図示のように、ワイヤ２０７の位相は、ワイヤ２０７の両端でソリッド部品２０６の中に伸びている。論理減算操作がワイヤ２０７及びソリッド部品２０８を用いて行われてよく、それによりトリムしたワイヤ２０７’を得る。ソリッド部品２０８は、ワイヤ２０７’がソリッド部品２０８の境界と一致するようにトリムされたことを示している。同様にソリッド部品２１０は、ワイヤ２１１がソリッド部品２１０の面の１つから突き出ていることを示している。論理積操作がワイヤとソリッドボディの間で行われてよく、それによりトリムされたワイヤ２１１’を得る。また頂点２０９は、ソリッドボディ２１０のサーフィス境界までには延びていない。トリム操作及び延長操作がワイヤ２１１に行われた後には、両端はソリッド部品２１２の面に一致する。

[0024]ステップ１０４では、ジオメトリカーネルは入力ワイヤを含む平面を用いてソリッド部品をスライスするように構成されてよい。その結果は交差ワイヤである。一実施形態では、交差ワイヤはソリッドボディの断面から形成される。交差ワイヤの稜線は、スライス平面とソリッドボディの面との交差から決定される。図２Ｃは、本発明の一実施形態による、ソリッド部品２１４と交差する２次元平面２１３を示す。図示のように、平面２１３は入力ワイヤ２１５を含む。この平面はソリッド部品２１４と交差する。この結果得られた交差ワイヤ２１７は、平面２１３とソリッド部品２１４の面との交差から作成される。

[0025]ステップ１０６では、ジオメトリカーネルは入力ワイヤ及び交差ワイヤをディスク上にインプリントする。図２Ｄは、本発明の一実施形態による、ディスク２２０上にインプリントされた入力ワイヤ２１９及び交差ワイヤ２２１の表現を示す。ディスク２２０上に入力ワイヤ２１９及び交差ワイヤ２２１をインプリントすることは、１つ又は複数の注目する面をもたらす。本明細書で用いられているように、「注目する面」とは、交差ワイヤ２２１又は延長／トリムされた入力ワイヤ２１９のどちらかから得られた稜線を用いて構築された面のことである。図２Ｅに示すように、いくつかの注目する面がソリッドボディに対する元の入力ワイヤの位置によって生成されてよい。注目する面２２２及び２２４（破線を用いて示す）はソリッド部品２０８及び入力ワイヤ２０７’から生成された注目する面に対応する。同様に、注目する面２２８及び２３０はソリッド部品２１２及び入力ワイヤ２１１’から生成された注目する面に対応する。

[0026]ステップ１０８では、ジオメトリカーネルはステップ１０６で生成された注目する面を分析するように構成されてよい。交差ワイヤからの少なくとも１つの稜線と入力ワイヤからの少なくとも１つの稜線とを含む任意の注目する面は、整合輪郭面であると考えられる。整合輪郭面の稜線は、これらの稜線が入力ワイヤの形状及びソリッドボディの輪郭を取得しているため、整合輪郭ワイヤを生成するために使用できる。１つより多い整合輪郭が注目する面から特定された場合、ユーザは、整合輪郭ワイヤを生成する際に整合面のどれを使うかを選択することを促されてよい。

[0027]ステップ１１０では、ジオメトリカーネルは、選択された整合輪郭面から閉ワイヤを生成するように構成されてよい。一実施形態では、選択された注目する面の稜線を用いて閉ワイヤを生成する。例えば図２Ｆは、図２Ｅに示された注目する面から選択された整合輪郭ワイヤ２３２及び２３４の例を示す。より具体的には、整合輪郭ワイヤ２３２は注目する面２２４からもたらされ、整合輪郭ワイヤ２３４は注目する面２２８からもたらされる。

[0028]一実施形態では、整合輪郭アルゴリズムにより、整合輪郭ワイヤはそれが作成されたもとであるソリッド部品の変更に自動的に適合することが可能になる。整合輪郭アルゴリズムは閉ワイヤを計算する間、ソリッド部品のいずれの特定の要素（面又は稜線など）も参照しない。かわりに、整合輪郭アルゴリズムは、入力ワイヤ及びソリッドボディの断面図を用いて交差ワイヤをインプリントする。これにより、整合輪郭ワイヤがソリッドボディになされた変更に対応することが可能となる。

[0029]例えば図２Ｇは、本発明の一実施形態による、整合輪郭ワイヤを用いて実行されるソリッド部品操作を示す。図示のように、ソリッド部品２３６は入力ワイヤ２３７を含む。整合輪郭アルゴリズムを用いてワイヤ２３７の終端が延長されて、ソリッド部品２３７の境界面に交差し整合輪郭ワイヤ２３９を生成することができる。ジオメトリカーネルは整合輪郭ワイヤ２３９を用いて押出操作を行い、ソリッド部品２３８を生成できる。ユーザがその後ソリッド部品２３６の位相を変更してソリッド部品２４０を作成した場合、モデリングソフトウェアは本明細書で説明された整合輪郭アルゴリズムを実行して新しい整合輪郭ワイヤ２４３を生成できる。図示のように、ソリッド部品２４０に反映された変更は、入力ワイヤ２３７がソリッド部品２４０の境界面に交差するようにトリムされることを必要とする。その結果得られた整合輪郭ワイヤ２４３を用いてソリッド部品２４０に押出操作を実行し、それによりソリッド部品２４２を得ることができる。このように、本発明の実施形態は、ユーザが下流工程のモデリング操作を危険にさらすことなく元のソリッドボディの位相及び形状を変更することを可能にする。

[0030]図３は、本発明の一実施形態による、図１の方法ステップを実行するように構成できるコンピューティング装置３００の概念図である。コンピューティング装置３００は、例えば、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、サーバマシン、セットトップボックス、ゲームのシステム又はコンソール、携帯情報端末、又は携帯電話などの任意のタイプのコンピューティング装置であってよい。図示のように、コンピューティング装置３００は、情報を通信するバス３０２、及びバス３０２と接続された、情報を処理するプロセッサ３０４を含むがこれに限定されない。コンピューティング装置３００はまた、情報及びプロセッサ３０４により実行される命令を記憶するための、ランダムアクセスメモリ又は他の動的記憶装置などのメインメモリ３０６を含む。例えば、図１と併せて上記で参照されたジオメトリカーネルアプリケーションはメインメモリ３０６内に常駐してよく、プロセッサ３０４は、本明細書で説明された整合輪郭の方法を実行する命令を実行してよい。プロセッサ３０４は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、グラフィックスプロセッサ、なんらかの他のタイプの特殊用途プロセッサ、又は光子分布アルゴリズムの機能のみの実行専用である特殊用途ロジックを持つハードウェアステートマシンであってよい。

[0031]コンピューティング装置３００は、ユーザに情報を表示するためにバス３０２を介してディスプレイ３１２に接続されてよい。入力装置３１４は、英数字と他のキーを含み、プロセッサ３０４にコマンド及び他の情報を通信するためバス３０２に接続される。他のタイプのユーザ入力装置は、プロセッサ３０４にコマンド選択及び方向情報を通信しディスプレイ３１２上のカーソルの位置及び動きを制御するための、マウス、トラックボール、又は方向キーなどのカーソル制御部３１６である。コンピューティング装置３００はまた、バス３０２に接続された通信インターフェイス３１８を含んでよく、この通信インターフェイス３１８はネットワークリンク３２０を介してローカルネットワーク３２２にアクセスする。ローカルネットワーク３２２は更に、コンピューティング装置３００をローカルネットワーク３２２上のホストコンピュータ３２４又は他の装置に接続してよく、又はコンピューティング装置３００をインターネット３２８などの広域ネットワークを通してサーバ３３０などのより多くのリモート装置に接続してよい。

[0032]ソリッド部品の形状の変更に適合できる整合輪郭ワイヤの作成を提供することにより、本発明の実施形態は、ユーザが、破損をこうむることが少なくなるモデルを作成することを可能とする。ソリッド部品の形状が変わると、整合輪郭プロファイルがソリッド部品の新しい形状に自動的に適合する。したがって、ユーザは、元になるソリッド部品がなんらかの方法で変えられるたびに所与のソリッド部品の生成処理の外観を補正する必要から逃れることになる。

[0033]上述は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の他の及び更なる実施形態が本発明の基本範囲から逸脱することなく考案可能であり、本発明の範囲は特許請求の範囲により明らかになる。

本発明の一実施形態による、整合輪郭プロファイルを生成する方法ステップの流れ図である。本発明の一実施形態による、開ワイヤ及び閉ワイヤの例を示す図である。本発明の一実施形態による、ソリッドボディの面と一致するようにトリム／延長された前及び後の入力ワイヤを示す図である。本発明の一実施形態による、ソリッドボディと交差する２次元平面を示す図である。本発明の一実施形態による、ディスクオブジェクト上にインプリントされた入力ワイヤ及び交差ワイヤを示す図である。本発明の一実施形態による、入力ワイヤ及びソリッド部品から決定された注目する面の一組を示す図である。本発明の一実施形態による、注目する面のうちの１つから生成された整合輪郭ワイヤを示す図である。本発明の一実施形態による、整合輪郭ワイヤを用いて実行されたソリッド部品操作を示す図である。本発明の一実施形態による、図１の方法ステップを実行するために構成可能なコンピューティング装置の概念図である。

Claims

ソリッド部品のための整合輪郭プロファイルを生成する方法であって、
入力ワイヤをトリム又は延長するステップであり、それにより修正された入力ワイヤを作成する、ステップと、
前記入力ワイヤが中に定義されている平面で前記ソリッド部品をスライスするステップであり、それにより交差ワイヤを生成する、ステップと、
前記修正された入力ワイヤと前記交差ワイヤとの間の２次元関係を分析するステップであり、それにより１つ又は複数の整合輪郭面を特定する、ステップと
を含む方法。
前記入力ワイヤをトリムするステップは、論理減算を実行して前記入力ワイヤが前記ソリッド部品の面と交差する箇所で前記入力ワイヤをトリムするステップを含む、請求項１に記載の方法。
前記入力ワイヤを延長するステップは、論理和を実行して前記入力ワイヤが前記ソリッド部品の面と交差する箇所まで前記入力ワイヤを延長するステップを含む、請求項１に記載の方法。
ソリッド部品への修正に応じて、前記入力ワイヤと前記修正されたソリッド部品との間の前記２次元関係を再分析するステップであり、それにより１つ又は複数の修正された整合輪郭面を特定する、ステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
ディスク上に前記修正された入力ワイヤ及び前記交差ワイヤをインプリントするステップであり、それにより１つ又は複数の注目する面を作成する、ステップと、
注目する面のどれが整合輪郭面を構成するかを決定するステップと、
特定された整合輪郭面の稜線を抽出するステップであり、それにより閉ワイヤを作成する、ステップと
を更に含む、請求項１に記載の方法。
前記閉ワイヤを用いて、少なくとも押出、公転、平行移動、及び自転の操作から選択されたモデリング操作を実行するステップを更に含む、請求項５に記載の方法。
前記閉ワイヤは、前記交差ワイヤからの少なくとも１つの稜線と前記入力ワイヤからの少なくとも１つの稜線を含む、請求項５に記載の方法。
ソリッド部品のための整合輪郭プロファイルを生成するシステムであって、
メモリと、
プロセッサと
を備え、
前記プロセッサが、
入力ワイヤをトリム又は延長するステップであり、それにより修正された入力ワイヤを作成する、ステップ、
前記入力ワイヤが中に定義されている平面で前記ソリッド部品をスライスするステップであり、それにより交差ワイヤを生成する、ステップ、及び
前記修正された入力ワイヤと前記交差ワイヤとの間の２次元関係を分析するステップであり、それにより１つ又は複数の整合輪郭面を特定する、ステップ
を実行するように構成されている、システム。
前記入力ワイヤをトリムするステップは、論理減算を実行して前記入力ワイヤが前記ソリッド部品の面と交差する箇所で前記入力ワイヤをトリムするステップを含む、請求項８に記載のシステム。
前記入力ワイヤを延長するステップは、論理和を実行して前記入力ワイヤが前記ソリッド部品の面と交差する箇所まで前記入力ワイヤを延長するステップを含む、請求項８に記載のシステム。
前記ステップ群は、ソリッド部品への修正に応じて、前記入力ワイヤと前記修正されたソリッド部品との間の前記２次元関係を再分析するステップであり、それにより１つ又は複数の修正された整合輪郭面を特定する、ステップを更に含む、請求項８に記載のシステム。
前記ステップ群は、
ディスク上に前記修正された入力ワイヤ及び前記交差ワイヤをインプリントするステップであり、それにより１つ又は複数の注目する面を作成する、ステップと、
注目する面のどれが整合輪郭面を構成するかを決定するステップと、
特定された整合輪郭面の稜線を抽出するステップであって、それにより閉ワイヤを作成する、ステップと
を更に含む、請求項８に記載のシステム。
前記閉ワイヤを用いて、少なくとも押出、公転、平行移動、及び自転の操作から選択されたモデリング操作を実行するステップを更に含む、請求項１２に記載のシステム。
前記閉ワイヤは、前記交差ワイヤからの少なくとも１つの稜線と前記入力ワイヤからの少なくとも１つの稜線を含む、請求項１２に記載のシステム。
入力ワイヤをトリム又は延長するステップであり、それにより修正された入力ワイヤを作成する、ステップと、
前記入力ワイヤが中に定義されている平面でソリッド部品をスライスするステップであり、それにより交差ワイヤを生成する、ステップと、
前記修正された入力ワイヤと前記交差ワイヤとの間の２次元関係を分析するステップであり、それにより１つ又は複数の整合輪郭面を特定する、ステップと
を実行することによりコンピューティング装置に前記ソリッド部品のための整合輪郭プロファイルを生成させる命令を記憶するコンピュータ可読メディア。
前記入力ワイヤをトリムするステップは、論理減算を実行して前記入力ワイヤが前記ソリッド部品の面と交差する箇所で前記入力ワイヤをトリムするステップを含む、請求項１５に記載のコンピュータ可読メディア。
前記入力ワイヤを延長するステップは、論理和を実行して前記入力ワイヤが前記ソリッド部品の面と交差する箇所まで前記入力ワイヤを延長するステップを含む、請求項１５に記載のコンピュータ可読メディア。
前記ステップ群は、ソリッド部品への修正に応じて、前記入力ワイヤと前記修正されたソリッド部品との間の前記２次元関係を再分析するステップであり、それにより１つ又は複数の修正された整合輪郭面を特定する、ステップを更に含む、請求項１５に記載のコンピュータ可読メディア。
前記ステップ群は、
ディスク上に前記修正された入力ワイヤ及び前記交差ワイヤをインプリントするステップであり、それにより１つ又は複数の注目する面を作成する、ステップと、
注目する面のどれが整合輪郭面を構成するかを決定するステップと、
特定された整合輪郭面の稜線を抽出するステップであり、それにより閉ワイヤを作成する、ステップと
を更に含む、請求項１５に記載のコンピュータ可読メディア。
前記ステップ群は、前記閉ワイヤを用いて、少なくとも押出、公転、平行移動、及び自転の操作から選択されたモデリング操作を実行するステップを更に含む、請求項１９に記載のコンピュータ可読メディア。
前記閉ワイヤは、前記交差ワイヤからの少なくとも１つの稜線と前記入力ワイヤからの少なくとも１つの稜線を含む、請求項１９に記載のコンピュータ可読メディア。