JP2010044440A - 3次元形状処理装置及び処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】処理する曲面の有効な領域の範囲が所定の範囲に制限されている3次元形状処理装置において、他の3次元形状処理装置から上記範囲を超えた2次曲面データであっても曲面処理に利用できるようにする。
【解決手段】本3次元形状処理装置は、2次曲面データを取り込み(S1)、2次曲面の軸を含む平面P1〜P4を求めて(S4)、各平面P1〜P4のうち、境界曲線との交点がない平面が存在するか否かを判定する(S6)。上記交点がない平面が存在するときは(S6、YES)、このまま2次曲面データとして3次元CADデータベースに格納する(S7)。一方、各平面のそれぞれに交点が一つでも存在するときは(S6)、有効領域が180°以上になる可能性があるため、自由曲面への変換を行う(S10)。
【選択図】図8
【解決手段】本3次元形状処理装置は、2次曲面データを取り込み(S1)、2次曲面の軸を含む平面P1〜P4を求めて(S4)、各平面P1〜P4のうち、境界曲線との交点がない平面が存在するか否かを判定する(S6)。上記交点がない平面が存在するときは(S6、YES)、このまま2次曲面データとして3次元CADデータベースに格納する(S7)。一方、各平面のそれぞれに交点が一つでも存在するときは(S6)、有効領域が180°以上になる可能性があるため、自由曲面への変換を行う(S10)。
【選択図】図8
Description
本発明は、他の装置から取得した2次曲面データを処理する3次元形状処理装置及び処理方法に関し、特に、角度範囲が180°以上の2次曲面データを処理する3次元形状処理装置及び処理方法に関する。
グラフィクス表示装置とコンピュータとを用いたCAD(Computer Aided Design)/CAM(Computer Aided Manufacturing)システム等の3次元形状処理装置(システム)では、従来、3次元形状を生成したり、生成した3次元形状を変形させたり、他の3次元形状処理装置等から取得した3次元形状データを用いて3次元形状を生成した際に、欠落した形状要素を生成したりする。
なお、3次元形状(3次元立体)とは、例えば境界表現形式のソリッドモデルデータとして生成された形状をいい、また、その境界表現形式のソリッドモデルとは、稜線や頂点、面等の要素により3次元空間上に閉じた領域を定義し、立体を表現したものである。
なお、3次元形状(3次元立体)とは、例えば境界表現形式のソリッドモデルデータとして生成された形状をいい、また、その境界表現形式のソリッドモデルとは、稜線や頂点、面等の要素により3次元空間上に閉じた領域を定義し、立体を表現したものである。
この3次元形状処理装置は、その装置の種類によっては、円柱面、円錐面等の3次元形状データの扱いに制限を受ける場合がある。
例えば、取り扱う3次元形状データが、円柱面のように閉じた曲面(回転面)であるとき、3次元形状処理装置は、その種類によっては3次元形状データの扱いの制限を受ける場合がある。
例えば、取り扱う3次元形状データが、円柱面のように閉じた曲面(回転面)であるとき、3次元形状処理装置は、その種類によっては3次元形状データの扱いの制限を受ける場合がある。
即ち、図9に示す例のように、閉じた曲面の縫い目J(曲面の合わせ目)の位置における3次元空間上の各点は、2次元的なパラメータ空間(曲面上のすべての位置を2次元座標的なu,v二つのパラメータで表現した空間)では、二つの位置を持つことになるため、実空間(3次元空間)座標値とパラメータ空間の値との対応をとる計算の際に特別な取り扱いが必要になる。
この特別な取り扱いをするための計算コストがかかるため、3次元形状処理装置によっては、閉じた自由曲面には対応せず、処理を行わないようにしている場合がある。
この特別な取り扱いをするための計算コストがかかるため、3次元形状処理装置によっては、閉じた自由曲面には対応せず、処理を行わないようにしている場合がある。
この問題を解決するために、3次元形状データが上記閉じた曲面である場合に、閉じた曲面を分割して扱った後、分割した曲面を再度結合することで、上記特別な取り扱いをせずに3次元データを処理する3次元形状処理方法が知られている(特許文献1参照)。
また、3次元形状装置で取り扱う曲面が、その曲面(2次曲面)の軸からみて180°以上の角度範囲を有している場合に、3次元形状処理装置の種類によって制限を受けることが知られている。
3次元形状処理装置は、トリムされた曲面の曲面処理を行う際、曲面が、曲面の軸からみて180°未満の範囲の曲面であれば、適切な平面を置けば、平面上の1点と、曲面上の1点との間で1対1の対応を取ることができ、平面の幾何計算で曲面処理を行うことができる。
平面の幾何計算は、一般の曲面の幾何計算に比して低コストであるため、3次元形状処理装置では、曲面処理の計算コストを抑制するために、曲面の有効な領域の範囲を、曲面の母線の軸からみて180°未満の範囲に制限している場合がある。
3次元形状処理装置は、トリムされた曲面の曲面処理を行う際、曲面が、曲面の軸からみて180°未満の範囲の曲面であれば、適切な平面を置けば、平面上の1点と、曲面上の1点との間で1対1の対応を取ることができ、平面の幾何計算で曲面処理を行うことができる。
平面の幾何計算は、一般の曲面の幾何計算に比して低コストであるため、3次元形状処理装置では、曲面処理の計算コストを抑制するために、曲面の有効な領域の範囲を、曲面の母線の軸からみて180°未満の範囲に制限している場合がある。
このため、処理する曲面の有効な領域の範囲が180°に制限された3次元形状処理装置は、自装置内で2次曲面データを生成するときには、180°以上の角度範囲を有する2次曲面データを発生させないようにしている。
しかしながら、近年、この3次元形状処理装置において、設計業務等の協業化や分業化の進展により、他の3次元形状処理装置から取得した3次元形状データを処理することが行われている。
このため、3次元形状処理装置は、IGES(Initial Graphics Exchange Specification:異なるCAD間でデータを交換する際に使用する中間ファイル・フォーマット)形式等の標準フォーマットを用いたインタフェースにより、他の3次元形状処理装置から2次曲面データを取り込むときに、180°以上の角度範囲を有する2次曲面データが入力される場合が生じる。
このため、3次元形状処理装置は、IGES(Initial Graphics Exchange Specification:異なるCAD間でデータを交換する際に使用する中間ファイル・フォーマット)形式等の標準フォーマットを用いたインタフェースにより、他の3次元形状処理装置から2次曲面データを取り込むときに、180°以上の角度範囲を有する2次曲面データが入力される場合が生じる。
従って、2次曲面データを受け取る3次元形状処理装置が有効範囲の大きい、即ち180°以上の角度範囲を有する2次曲面データを扱うことができない場合は、IGES等の標準フォーマットを介して2次曲面データを受け取ることができず、汎用性が悪いという問題がある。
特開2001−195605号公報
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、その目的は、処理する曲面の有効な領域の範囲が所定の範囲に制限されている3次元形状処理装置において、他の3次元形状処理装置から上記範囲を超えた2次曲面データであっても曲面処理に利用できるようにすることである。
本発明は、入力される2次曲面データを自由曲面データに曲面表現変換を行う曲面表現変換手段を備えた3次元形状処理装置であって、前記2次曲面データの2次曲面モデルの境界曲線と、前記2次曲面モデルの軸を含む複数の平面との交点を求める手段と、前記求めた交点の数に基づいて、曲面表現変換が必要か否かを判定する判定手段と、を備え、前記曲面表現変換手段は、前記変換が必要と判定したときに、前記2次曲面データを自由曲面データに曲面表現変換することを特徴とする。
また、本発明は、入力される2次曲面データを自由曲面データに曲面表現変換を行う工程を有する3次元形状処理方法であって、前記2次曲面データの2次曲面モデルの境界曲線と、前記2次曲面モデルの軸を含む複数の平面との交点を求める工程と、前記求めた交点の数に基づいて、曲面表現の変換が必要か否かを判定する工程と、を有し、前記曲面表現変換を行う工程は、前記変換が必要と判定したときに、前記2次曲面データを自由曲面データに曲面表現変換する工程であることを特徴とする。
また、本発明は、コンピュータを上記3次元形状処理装置における各手段として機能させるためのプログラムである。
また、本発明は、上記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
また、本発明は、入力される2次曲面データを自由曲面データに曲面表現変換を行う工程を有する3次元形状処理方法であって、前記2次曲面データの2次曲面モデルの境界曲線と、前記2次曲面モデルの軸を含む複数の平面との交点を求める工程と、前記求めた交点の数に基づいて、曲面表現の変換が必要か否かを判定する工程と、を有し、前記曲面表現変換を行う工程は、前記変換が必要と判定したときに、前記2次曲面データを自由曲面データに曲面表現変換する工程であることを特徴とする。
また、本発明は、コンピュータを上記3次元形状処理装置における各手段として機能させるためのプログラムである。
また、本発明は、上記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
本発明は、処理する曲面の有効な領域の範囲が所定の範囲に制限されている3次元形状処理装置において、他の3次元形状処理装置から上記範囲を超えた2次曲面データであっても曲面処理に利用することができ、曲面計算のコストの増加を抑制しつつ、装置の汎用性を向上させることができる。
以下、本発明の実施形態に係る3次元形状処理装置及び処理方法について、添付した図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る3次元形状処理装置のハードウェア構成図を示す図である。
3次元形状処理装置は、図示のように、3次元形状処理プログラムを記憶する、例えばRAM(Random Access Memory)等のメモリ10と、メモリ10に記憶されているプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)20と、他の3次元形状処理装置から取得した、或いは自ら生成した3次元形状データや、プログラム等を記憶するハードディスクドライブ等の外部記憶装置30と、外部記憶装置30に記憶されている3次元形状データに基づいた3次元形状モデル等を表示する表示装置40と、マウスやキーボード等の、指示や情報を入力する入力装置50とから成っており、それぞれがバス60を介して互いに接続している。
図1は、本実施形態に係る3次元形状処理装置のハードウェア構成図を示す図である。
3次元形状処理装置は、図示のように、3次元形状処理プログラムを記憶する、例えばRAM(Random Access Memory)等のメモリ10と、メモリ10に記憶されているプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)20と、他の3次元形状処理装置から取得した、或いは自ら生成した3次元形状データや、プログラム等を記憶するハードディスクドライブ等の外部記憶装置30と、外部記憶装置30に記憶されている3次元形状データに基づいた3次元形状モデル等を表示する表示装置40と、マウスやキーボード等の、指示や情報を入力する入力装置50とから成っており、それぞれがバス60を介して互いに接続している。
なお、上記3次元形状データは、点・曲線・曲面等の幾何形状データと、この幾何形状データの相関関係を示す位相データとを有している。
また、図示していないが、この3次元形状処理装置は、他の3次元形状処理装置から3次元形状データを取得するための例えばネットワーク等の通信手段を備えている。
また、図示していないが、この3次元形状処理装置は、他の3次元形状処理装置から3次元形状データを取得するための例えばネットワーク等の通信手段を備えている。
図2は、本3次元形状処理装置の機能ブロック図である。
図示のように、本3次元形状処理装置は、他の3次元形状処理装置等の外部機器からの3次元形状データを入力する外部形状データ入力部70と、外部形状データ入力部70に入力された3次元形状データを格納する3次元CADデータベース80とを有している。
図示のように、本3次元形状処理装置は、他の3次元形状処理装置等の外部機器からの3次元形状データを入力する外部形状データ入力部70と、外部形状データ入力部70に入力された3次元形状データを格納する3次元CADデータベース80とを有している。
外部形状データ入力部70は、本3次元形状処理装置に入力される3次元形状データ(2次曲面データ)が曲面の軸からみて180°未満の範囲の曲面データであるか否かを判定する、即ち、曲面表現の変換が必要か否かを判定する判定手段である曲面形状判定部71と、2次曲面データを自由曲面データに変換する曲面表現変換部72とから成っている。
なお、本実施形態で扱う2次曲面は、円柱面、円錐面、球面のいずれかであり、外部形状データ入力部70には、これらの2次曲面が数値データとして入力される。
なお、本実施形態で扱う2次曲面は、円柱面、円錐面、球面のいずれかであり、外部形状データ入力部70には、これらの2次曲面が数値データとして入力される。
次に、以上で説明した本3次元形状処理装置に外部機器から2次曲面データが入力されたときの、本3次元形状処理装置の処理について説明する。
図3は、外部形状データ入力部70に入力される2次曲面データの2次曲面モデルと、この数値情報の例を示す図である。
図示の例は、外部形状データ入力部70に入力される2次曲面データが円柱面である場合を示している。
この円柱面は、曲面の軸上座標値、軸ベクトル、及び半径の3要素によって表現することができ、図示のように、X・Y・Z座標で、軸上座標値Cが(0.0,1.0,1.0)、軸ベクトルVが(0.0,0.0,1.0)で表現され、この半径Rの値が(5.0)で表現される。
なお、本実施形態では、図3に示した円柱面が所定の形状にトリムされて、本3次元処理装置に入力される。
図3は、外部形状データ入力部70に入力される2次曲面データの2次曲面モデルと、この数値情報の例を示す図である。
図示の例は、外部形状データ入力部70に入力される2次曲面データが円柱面である場合を示している。
この円柱面は、曲面の軸上座標値、軸ベクトル、及び半径の3要素によって表現することができ、図示のように、X・Y・Z座標で、軸上座標値Cが(0.0,1.0,1.0)、軸ベクトルVが(0.0,0.0,1.0)で表現され、この半径Rの値が(5.0)で表現される。
なお、本実施形態では、図3に示した円柱面が所定の形状にトリムされて、本3次元処理装置に入力される。
本3次元形状処理装置では、外部機器から図3に示した2次曲面モデル(円柱面)の2次曲面データが入力されると、図2に示した曲面形状判定部71で、入力された2次曲面データの曲面が、曲面の軸からみて180°未満の範囲の曲面であるか否かを判定するために、この軸を含む4平面(P1、P2、P3、P4)を求めて設定し、2次曲面とこれらの4平面との交点の数を求める。
図4は、入力された2次曲面が、曲面の母線の軸からみて180°未満の範囲の曲面であるか否かを判定するために求める平面P1〜P4の上面図である。
図示のように、紙面に垂直方向の軸Aに対して、この軸Aを含む平面P1及び平面P2が直交して設定され、平面P3及び平面P4が、互いに直交且つ平面P1及び平面P2と軸Aからみて45°の角度をなすように設定されている。即ち、各平面は、互いに等角度となるように設定されている。
図示のように、紙面に垂直方向の軸Aに対して、この軸Aを含む平面P1及び平面P2が直交して設定され、平面P3及び平面P4が、互いに直交且つ平面P1及び平面P2と軸Aからみて45°の角度をなすように設定されている。即ち、各平面は、互いに等角度となるように設定されている。
この平面P1は任意の条件、例えば、法線方向がX軸に最も近くなるように求め、平面P2は、平面P1と直交する平面として求める。つまり、平面P1が求められれば、平面P2は一意に求められる。
平面P3、P4は、それぞれが平面P1、P2と軸からみて45°の角度をなす2つの平面として求める。
平面P3、P4は、それぞれが平面P1、P2と軸からみて45°の角度をなす2つの平面として求める。
なお、曲面形状判定部71で、2次曲面が曲面の軸からみて180°未満の範囲の曲面であるか否かを判定するためには、曲面の軸が必要となる。しかし、入力された2次曲面データが球面のデータである場合は、上記軸が不定であるため、予めこの軸を決定する。
即ち、球面の境界曲線の平均法線ベクトルを求め、平均法線ベクトルの方向に直交する任意のベクトルを球面の軸とする。
即ち、球面の境界曲線の平均法線ベクトルを求め、平均法線ベクトルの方向に直交する任意のベクトルを球面の軸とする。
上記各平面P1〜P4を求めた後、曲面形状判定部71は、これら各平面P1〜P4と、2次曲面データの曲面を構成する境界曲線との交点の数を求める。
なお、このとき、各平面P1〜P4は、無限の領域を有するものとする。
各平面P1〜P4と上記境界曲線との交点が存在するのは、軸Aからみて平面の両側に交点が存在するときと、平面の片側に交点が存在するときがある。
いずれかの平面の両側に交点が存在するときは、この曲面は、例えば平面P1の一方の片側から他方の片側へ連続して存在する曲面ということであるから、交点の数は5以上であり、曲面の有効領域は軸からみて180°以上である。
なお、このとき、各平面P1〜P4は、無限の領域を有するものとする。
各平面P1〜P4と上記境界曲線との交点が存在するのは、軸Aからみて平面の両側に交点が存在するときと、平面の片側に交点が存在するときがある。
いずれかの平面の両側に交点が存在するときは、この曲面は、例えば平面P1の一方の片側から他方の片側へ連続して存在する曲面ということであるから、交点の数は5以上であり、曲面の有効領域は軸からみて180°以上である。
各平面のそれぞれ片側にのみ交点が存在するときは、交点の数は4であり、曲面の有効領域は軸からみて135°以上180°未満の場合と、180°以上225°未満の場合とが存在する。
図5は各平面の片側にのみ交点が存在する曲面の例を示す図であり、図5Aは曲面の有効領域が135°以上180°未満の場合の例を、図5Bは、180°以上225°未満の場合の例を示す。
図5Aに示すように、2次曲面が、平面P1の一方の片側から、平面P3の片側、平面P2の片側、平面P4の片側まで連続して存在し、この2次曲面の境界曲線の両端が平面P1、P4上に位置しているときは、この2次曲面の有効領域はANG1、即ち軸からみて135°となる。
図5は各平面の片側にのみ交点が存在する曲面の例を示す図であり、図5Aは曲面の有効領域が135°以上180°未満の場合の例を、図5Bは、180°以上225°未満の場合の例を示す。
図5Aに示すように、2次曲面が、平面P1の一方の片側から、平面P3の片側、平面P2の片側、平面P4の片側まで連続して存在し、この2次曲面の境界曲線の両端が平面P1、P4上に位置しているときは、この2次曲面の有効領域はANG1、即ち軸からみて135°となる。
一方、図5Bに示すように、2次曲面が、平面P4の一方の片側に限りなく近い位置から、平面P1の一方の片側、平面P3の片側、平面P2の片側、平面P4の他方の片側、平面P1の他方の片側に限りなく近い位置まで連続して存在しているときは、この2次曲面の有効領域はANG2、即ち軸からみて限りなく225°に近い値となる。
図5A及び図5Bに示したように、各平面のそれぞれ片側にのみ交点が存在するとき、即ち交点の数が4のときは、その2次曲面の有効領域は180°未満の場合と、180°以上の場合が存在する。つまり、2次曲面の有効領域が180°以上となる可能性がある。
各平面のうち、いずれか1つの平面でも、境界曲線との交点が存在しないときは、交点の数が3以下であり、曲面の有効領域は軸からみて180°未満である。
なお、平面と境界曲線との交点が2次曲面の軸上にある場合は、ここでの判断には用いない。
なお、平面と境界曲線との交点が2次曲面の軸上にある場合は、ここでの判断には用いない。
上述したように、各平面P1〜P4と、2次曲面データの曲面を構成する境界曲線との交点を求めることで、2次曲面データの有効領域が180°未満か否かを判定することができる。
曲面形状判定部71は、2次曲面データの曲面の有効領域が180°未満であると判定したときは、後述する曲面表現の変換は不要と判定し、その2次曲面データをそのまま取得して、図2に示した3次元CADデータベース80に格納する。
曲面形状判定部71は、2次曲面データの曲面の有効領域が180°未満であると判定したときは、後述する曲面表現の変換は不要と判定し、その2次曲面データをそのまま取得して、図2に示した3次元CADデータベース80に格納する。
一方、曲面形状判定部71が、3次元形状データの曲面の有効領域が180°未満ではないと判定した場合、は、既に説明したように、本3次元形状処理装置はこの2次曲面データを扱うことができない虞がある。
このため、本実施形態では、曲面表現変換部72にて上記2次曲面データを、例えば、NURBS(非一様有理Bスプライン:Non-Uniform Rational B-Spline)表現等の自由曲面データに曲面表現の変換を行う。
CAD等の3次元形状処理装置では、自由曲面を扱う場合は複雑な計算が必要であるが、一般的に180°以上の自由曲面であっても扱うことができるように設計されている。そのため、本実施形態では、3次元形状処理装置のこの設計の特性を利用して、180°以上の有効領域を持つ2次曲面データを自由曲面データに曲面表現変換することで、結果的に2次曲面データを扱うことができるようにしている。
このため、本実施形態では、曲面表現変換部72にて上記2次曲面データを、例えば、NURBS(非一様有理Bスプライン:Non-Uniform Rational B-Spline)表現等の自由曲面データに曲面表現の変換を行う。
CAD等の3次元形状処理装置では、自由曲面を扱う場合は複雑な計算が必要であるが、一般的に180°以上の自由曲面であっても扱うことができるように設計されている。そのため、本実施形態では、3次元形状処理装置のこの設計の特性を利用して、180°以上の有効領域を持つ2次曲面データを自由曲面データに曲面表現変換することで、結果的に2次曲面データを扱うことができるようにしている。
以下、2次曲面の曲面表現を自由曲面に変換する手順を説明する。
まず、変換後の自由曲面の角度範囲を決定する。
この2次曲面は、180°以上の有効領域を有している、若しくはその可能性があることは分かっているが、その有効領域の角度及び形状は具体的にこの段階では分かっていない。そのため、例えば変換する2次曲面がトリムされた円柱面である場合は、有効領域が360°の円柱面の自由曲面に変換しさえすれば、円柱面がどのような角度及び形状にトリムされていたとしても対応することができる。
しかしながら、曲面の有効領域が大きいほど計算の負荷が大きいため、変換後の自由曲面の角度範囲はできるだけ狭くすることが好ましい。そのため、2次曲面を自由曲面に曲面表現変換するにあたって、自由曲面の角度範囲を求めるために、上述した各平面P1〜P4と境界曲線の交点を利用する。
まず、変換後の自由曲面の角度範囲を決定する。
この2次曲面は、180°以上の有効領域を有している、若しくはその可能性があることは分かっているが、その有効領域の角度及び形状は具体的にこの段階では分かっていない。そのため、例えば変換する2次曲面がトリムされた円柱面である場合は、有効領域が360°の円柱面の自由曲面に変換しさえすれば、円柱面がどのような角度及び形状にトリムされていたとしても対応することができる。
しかしながら、曲面の有効領域が大きいほど計算の負荷が大きいため、変換後の自由曲面の角度範囲はできるだけ狭くすることが好ましい。そのため、2次曲面を自由曲面に曲面表現変換するにあたって、自由曲面の角度範囲を求めるために、上述した各平面P1〜P4と境界曲線の交点を利用する。
まず、図2に示した曲面表現変換部72は、上記各平面P1〜P4を、軸Aで分割して、計8つの平面(PA1、PA2、PA3、PA4、PB1、PB2、PB3、PB4)を形成する。
図6は、上記各平面(P1〜P4)を軸Aで分割した状態を示す図であり、図7は上記分割した各平面(PA1〜PA4、PB1〜PB4)と境界曲線との交点の例を示す図である。
図6に示すように、曲面形状判定部71で求めた平面P1〜P4は、それぞれ平面P1が平面PA1、PB1に、平面P2が平面PA2、PB2に、平面P3が平面PA3、PB3に、平面P4が平面PA4、PB4に分割されている。
図6は、上記各平面(P1〜P4)を軸Aで分割した状態を示す図であり、図7は上記分割した各平面(PA1〜PA4、PB1〜PB4)と境界曲線との交点の例を示す図である。
図6に示すように、曲面形状判定部71で求めた平面P1〜P4は、それぞれ平面P1が平面PA1、PB1に、平面P2が平面PA2、PB2に、平面P3が平面PA3、PB3に、平面P4が平面PA4、PB4に分割されている。
平面PA1〜PA4、PB1〜PB4のうち、2以上の平面、例えば平面PA1、PB4が、境界曲線と交点を有していないとき、即ち平面PA2〜PA4、PB1〜PB3が境界曲線と交点を有しているとき(交点の数が6のとき)は、図7に示すように、2次曲面の有効領域の最大角度はANG3、即ち305°となる。
なお、この2次曲面の有効領域の最小角度は225°である。
従って、変換後の自由曲面の角度範囲をANG3とすることで、2次曲面がどのような形状にトリムされていても対応することができる。
なお、この2次曲面の有効領域の最小角度は225°である。
従って、変換後の自由曲面の角度範囲をANG3とすることで、2次曲面がどのような形状にトリムされていても対応することができる。
一方、各平面(PA1〜PA4、PB1〜PB4)のうち、境界曲線と交点を有さない平面が1つ、或いは0の場合、つまり各平面と境界曲線との交点の数が7又は8の場合は、2次曲面の有効領域の最大角度は360°になるため、変換後の自由曲面の角度範囲は360°、即ち、閉じた自由曲面にしておく必要がある。
この閉じた自由曲面(回転面)は、背景技術の項で説明したように、特別な取り扱いをするための計算コストがかかるため、3次元形状処理装置によっては、閉じた自由曲面には対応せず、処理を行わないようにしている場合がある。
従って、2次曲面が上記閉じた自由曲面に変換される場合は、特許文献1に記載されているように、閉じた自由曲面を分割して、処理する。
この閉じた自由曲面(回転面)は、背景技術の項で説明したように、特別な取り扱いをするための計算コストがかかるため、3次元形状処理装置によっては、閉じた自由曲面には対応せず、処理を行わないようにしている場合がある。
従って、2次曲面が上記閉じた自由曲面に変換される場合は、特許文献1に記載されているように、閉じた自由曲面を分割して、処理する。
以上で説明したように自由曲面の角度範囲を決定した後、周知の変換方法で2次曲面を自由曲面に曲面表現変換することで、本3次元処理装置は2次曲面を扱うことができる。
図8は、以上で説明した、外部機器から2次曲面データが入力されたときの本3次元形状処理装置の処理の手順を示すフロー図である。
3次元形状処理装置の曲面形状判定部71が、他の3次元形状処理装置から2次曲面データ(3次元形状データ)と、トリムする境界曲線の情報を取り込むと(S1)、曲面形状判定部71は、入力された2次曲面データが球面か否かを、例えば2次曲面データの数値情報に基づいて判定する(S2)。
上記2次曲面データが、球面であると判定したときは(S2,YES)、曲面形状判定部71は上述した方法で球面の軸を決定し(S3)、上記平面P1〜P4(図4参照)を求める(S4)。
また、曲面形状判定部71が、上記2次曲面データが球面でないと判定したとき(S2、NO)、即ち、円柱面又は円錐面であると判定したときは、軸の決定は行わず、上記平面P1〜P4(図4参照)を求める(S4)。
3次元形状処理装置の曲面形状判定部71が、他の3次元形状処理装置から2次曲面データ(3次元形状データ)と、トリムする境界曲線の情報を取り込むと(S1)、曲面形状判定部71は、入力された2次曲面データが球面か否かを、例えば2次曲面データの数値情報に基づいて判定する(S2)。
上記2次曲面データが、球面であると判定したときは(S2,YES)、曲面形状判定部71は上述した方法で球面の軸を決定し(S3)、上記平面P1〜P4(図4参照)を求める(S4)。
また、曲面形状判定部71が、上記2次曲面データが球面でないと判定したとき(S2、NO)、即ち、円柱面又は円錐面であると判定したときは、軸の決定は行わず、上記平面P1〜P4(図4参照)を求める(S4)。
次に、曲面形状判定部71は、各平面P1〜P4と、2次曲面の境界曲線との交点を求める(S5)。
続いて、曲面形状判定部71は、各平面P1〜P4のうち、境界曲線との交点がない平面が存在するか否かを判定し(S6)、上記交点がない平面が存在すると判定したとき(S6、YES)、即ち、曲面の有効領域が軸からみて180°未満であるときは、2次曲面データを変換することなく、このまま2次曲面データとして3次元CADデータベース80に格納する(S7)。
一方、曲面形状判定部71が、上記交点を有さない平面がないと判定したときは(S6、NO)、軸に対して両側に上記交点がある平面が存在するか否かを判定する(S8)。
続いて、曲面形状判定部71は、各平面P1〜P4のうち、境界曲線との交点がない平面が存在するか否かを判定し(S6)、上記交点がない平面が存在すると判定したとき(S6、YES)、即ち、曲面の有効領域が軸からみて180°未満であるときは、2次曲面データを変換することなく、このまま2次曲面データとして3次元CADデータベース80に格納する(S7)。
一方、曲面形状判定部71が、上記交点を有さない平面がないと判定したときは(S6、NO)、軸に対して両側に上記交点がある平面が存在するか否かを判定する(S8)。
曲面形状判定部71は、軸に対して両側に上記交点がある平面が存在すると判定したとき(S8、YES)、即ち、曲面の有効領域が軸からみて180°以上であるときは、2次曲面データを処理することができないため、曲面表現の変換が必要と判定し、図2に示した曲面表現変換部72にて自由曲面データへの変換を行って(S9)、3次元CADデータベース80に格納する。
また、曲面形状判定部71は、軸に対して両側に上記交点がある平面が存在しないと判定したとき(S8、NO)、即ち、全ての平面P1〜P4とも軸に対して片側に境界曲線との交点があるときは、既に説明したように、曲面の有効領域が軸に対して135°以上であり、且つ180°以上である可能性がある、即ち、2次曲面として処理することができない可能性があるため、曲面表現の変換が必要と判定し、図2に示した曲面表現変換部72にて自由曲面への変換を行う(S10)。
また、曲面形状判定部71は、軸に対して両側に上記交点がある平面が存在しないと判定したとき(S8、NO)、即ち、全ての平面P1〜P4とも軸に対して片側に境界曲線との交点があるときは、既に説明したように、曲面の有効領域が軸に対して135°以上であり、且つ180°以上である可能性がある、即ち、2次曲面として処理することができない可能性があるため、曲面表現の変換が必要と判定し、図2に示した曲面表現変換部72にて自由曲面への変換を行う(S10)。
以上で説明したように、外部機器から入力された2次曲面データの曲面が、その曲面の母線の軸からみて180°以上の範囲の曲面であっても、その2次曲面データを自由曲面データへ曲面表現変換を行って、3次元CADデータベース80に格納するから、自由曲面データとして上記2次曲面データの曲面処理を行うことができ、その結果、曲面計算のコストの増加を抑制しつつ、装置の汎用性を向上させることができる。
なお、図8に示したフロー図において説明した本3次元形状処理装置の処理を実行するためには、上記の処理の手順を記述したプログラムをコンピュータ(CPU301)に読み取らせる。また、このコンピュータプログラムは、例えばHDD(ハードディスク)、CD(コンパクトディスク)、FD(フレキシブルディスク)、MO(光磁気ディスク)等の周知のコンピュータ読取可能な記録媒体に記録して、コンピュータにインストールすることができる。
10・・・メモリ、20・・・CPU、30・・・外部記憶装置、40・・・表示装置、50・・・入力装置、60・・・バス、70・・・外部形状データ入力部、71・・・曲面形状判定部、72・・・曲面表現変換部、80・・・3次元CADデータベース。
Claims (8)
- 入力される2次曲面データを自由曲面データに曲面表現変換を行う曲面表現変換手段を備えた3次元形状処理装置であって、
前記2次曲面データの2次曲面モデルの境界曲線と、前記2次曲面モデルの軸を含む複数の平面との交点を求める手段と、
前記求めた交点の数に基づいて、曲面表現変換が必要か否かを判定する判定手段と、を備え、
前記曲面表現変換手段は、前記変換が必要と判定したときに、前記2次曲面データを自由曲面データに曲面表現変換することを特徴とする3次元形状処理装置。 - 請求項1に記載された3次元形状処理装置において、
前記判定手段は、前記求めた交点の数に基づいて、前記2次曲面モデルの有効領域が180°未満でないと判断したときに、曲面表現変換が必要と判定し、前記有効領域が180°未満であると判断したときに、曲面表現変換が不要であると判定することを特徴とする3次元形状処理装置。 - 請求項1又は2に記載された3次元形状処理装置において、
前記2次曲面モデルの軸を含む複数の平面は、互いに等角度で設定されることを特徴とする3次元形状処理装置。 - 入力される2次曲面データを自由曲面データに曲面表現変換を行う工程を有する3次元形状処理方法であって、
前記2次曲面データの2次曲面モデルの境界曲線と、前記2次曲面モデルの軸を含む複数の平面との交点を求める工程と、
前記求めた交点の数に基づいて、曲面表現の変換が必要か否かを判定する工程と、を有し、
前記曲面表現変換を行う工程は、前記変換が必要と判定したときに、前記2次曲面データを自由曲面データに曲面表現変換する工程であることを特徴とする3次元形状処理方法。 - 請求項4に記載された3次元形状処理方法において、
前記判定工程は、前記求めた交点の数に基づいて、前記2次曲面モデルの有効領域が180°未満でないと判断したときに、曲面表現の変換が必要と判定し、前記有効領域が180°未満であると判断したときに、曲面表現の変換が不要であると判定する工程であることを特徴とする3次元形状処理方法。 - 請求項4又は5に記載された3次元形状処理方法において、
前記2次曲面モデルの軸を含む複数の平面は、互いに等角度で設定されることを特徴とする3次元形状処理方法。 - コンピュータを請求項1ないし3のいずれかに記載された3次元形状処理装置における各手段として機能させるためのプログラム。
- 請求項7に記載されたプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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