JP2643448B2 - Graphic arithmetic unit - Google Patents

Graphic arithmetic unit

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JP2643448B2
JP2643448B2 JP1134341A JP13434189A JP2643448B2 JP 2643448 B2 JP2643448 B2 JP 2643448B2 JP 1134341 A JP1134341 A JP 1134341A JP 13434189 A JP13434189 A JP 13434189A JP 2643448 B2 JP2643448 B2 JP 2643448B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、曲面と立体とを同時に取り扱うことのでき
る図形演算装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION (Industrial application field) The present invention relates to a graphic operation device capable of simultaneously handling a curved surface and a solid.

(従来の技術) 近年の生産業界などにおいては、設計期間の短縮化や
省人化を目的として、図形演算装置,すなわち、CAD/CA
Mシステムが一般的に用いられるに至っている。
(Prior art) In the recent production industry, etc., in order to shorten the design period and save labor, a graphic operation device, that is, a CAD / CA
The M system has come into general use.

このCAD/CAMシステムの初期においては、形状モデリ
ングとして、ワイヤーフレームモデラが用いられてい
た。すなわち、ディスプレイ上に描く三次元立体の情報
として線情報のみを有しており、その線情報に基づいて
人間がコンピュータに交線計算などをさせ、その結果最
終的に三次元立体を生成させるものである。しかし、こ
のモデラでは、最終的な三次元立体を描くためには非常
に多くの工数を必要とすることから、その発展したモデ
ラとしてサーフィスモデラが用いられるようになった。
In the early days of this CAD / CAM system, a wire frame modeler was used as shape modeling. In other words, it has only line information as the information of the three-dimensional solid drawn on the display, and based on the line information, the human makes the computer calculate the intersection line, and as a result, finally generates the three-dimensional solid It is. However, in this modeler, a very large number of man-hours are required to draw a final three-dimensional solid, so the Surface Modeler has come to be used as an advanced modeler.

このサーフィスモデラは、ディスプレイ上に描く三次
元立体の情報として面情報を有し、その面情報に基づい
て人間がコンピュータに交線計算などをさせ、その結果
最終的に三次元立体を生成させるものである。
This surface modeler has surface information as information of the three-dimensional solid drawn on the display, and based on the surface information, the human makes the computer calculate the intersection line, and as a result, the three-dimensional solid is finally generated It is.

例えば、第11図に示すように、最終的な三次元立体と
して、同図中(C)に示すように、直方体の一部から半
円筒を取り除いたような立体を生成する場合には、ま
ず、同図中(A)に示すように、この直方体を構成する
面50〜55(六面)及びこの直方体から取り除かれる部分
で構成される半円弧面56を面定義し、その次に、同図中
(B)に示すように、人間がこれらの面同志が交差する
であろう面を考えながら(例えば、面52は面50と面51と
に交差するということ)、これらの面50〜56の交差計算
をさせる操作コンピュータに対して行ない、その結果を
編集して最終的に同図(C)に示すような三次元立体を
ディスプレイ上に描かせる。
For example, as shown in FIG. 11, as shown in FIG. 11 (C), as shown in FIG. 11 (C), when generating a solid in which a half cylinder is removed from a part of a rectangular parallelepiped, as shown in FIG. As shown in FIG. 3A, surfaces 50 to 55 (six surfaces) constituting the rectangular parallelepiped and a semi-circular surface 56 composed of portions removed from the rectangular parallelepiped are surface-defined. As shown in FIG. 3B, while considering the planes at which these planes may intersect (for example, plane 52 intersects planes 50 and 51), as shown in FIG. An operation computer for performing the intersection calculation of 56 is performed, and the result is edited to finally draw a three-dimensional solid as shown in FIG.

すなわち、面同志の交差計算をコンピュータに行なわ
せる際には、人間が交差する面を想定し、どの面とどの
面が交差するからその面その面との交差計算を行ないな
さいという命令をコンピュータに対していちいち命令
し、このような命令を全ての面について完了すると、所
望の三次元立体が得られるようになっている。
In other words, when the computer calculates intersections between faces, the computer assumes a surface where humans intersect, and issues an instruction to the computer to calculate the intersection between that surface and which surface because which surface intersects. When a command is given to each face, and such a command is completed for all surfaces, a desired three-dimensional solid can be obtained.

このように、ワイヤフレームを発展させたサーフィス
モデラであっても、上記したように、三次元立体を得る
までには、多数の面同志の交差計算の必要性を人間が判
断しながら行なわなければならないという煩わしさが依
然として残っていたために、ごく最近では、サーフィス
モデラを有している面データのほかに位相データ(面,
稜線,頂点間の関係)をも有しているソリッドモデラと
いわれるモデラが開発され、実際に使用されている。こ
のソリッドモデラは、前記したような位相データを有し
ているので、上記したような交差計算をコンピュータが
自動的に行なうことができる。なお、このモデラのデー
タ構造の1つの形態としては、ウイングドエッジ法や、
ハーフエッジ法などが良く知られている。
As described above, even in the surface modeler developed from the wire frame, as described above, until a three-dimensional solid is obtained, it is necessary for a human to judge the necessity of calculating the intersection of a large number of planes. Most recently, in addition to the surface data with the surface modeler, the phase data (surface,
A modeler called a solid modeler, which also has a relationship between edges and vertices, has been developed and actually used. Since this solid modeler has the above-described phase data, the computer can automatically perform the above-described intersection calculation. One form of the data structure of the modeler is a winged edge method,
The half-edge method is well known.

すなわち、第12図に示してあるように、第11図(C)
に示してある形状と同様の三次元立体を得ようとする場
合には、まず、前述の面データと位相データとから同図
中(A)に示してあるように直方体60と円柱61の基本立
体を生成し、これらの立体を同図中(B)に示すように
所望の位置に配置し、コンピュータに集合演算を行なわ
せる。つまり、ソリッドモデラにおいて、同図中(C)
に示されているような三次元立体を得るためには、面デ
ータと位相データとから基本立体を生成し、これを配置
し、集合演算を行ないなさいという命令をコンピュータ
に与えるのみで良いことになる。したがって、このソリ
ッドモデラにおいては図形演算をさせるにあたって人間
が関与する部分が非常に少なくなるので、簡易な操作で
効率良く図形演算が可能であることから、今後CAD/CAM
の主流となるものとされている。
That is, as shown in FIG. 12, FIG.
In order to obtain the same three-dimensional solid as the shape shown in FIG. 1, first, the basic data of the rectangular parallelepiped 60 and the cylinder 61 are obtained from the above-described surface data and phase data as shown in FIG. Solids are generated, these solids are arranged at desired positions as shown in FIG. 10B, and the computer is caused to perform a set operation. In other words, in the solid modeler, (C)
In order to obtain a three-dimensional solid as shown in (1), it is only necessary to generate a basic solid from surface data and phase data, arrange it, and give a command to the computer to perform a set operation. Become. Therefore, in this solid modeler, there are very few parts that involve humans in performing graphic operations, and graphic operations can be performed efficiently with simple operations.
It is considered to be the mainstream.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、前記したような利点を有しているソリ
ッドモデラにあっては、立体相互間についての交差計算
あるいは集合演算は可能であるが、曲面と立体相互間の
演算が不可能であったために、反面においては、非常に
不便な点があった。これは、ソリッドモデラが立体しか
定義できない(ウイングドエッジ法や、ハードフエッジ
法などを用いても)というデータ構造に起因するもので
ある。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the solid modeler having the above-described advantages, intersection calculation or set operation between solids can be performed. On the other hand, there was a very inconvenient point because the calculation was impossible. This is due to the data structure in which the solid modeler can only define a solid (even using the winged edge method, the hard edge method, etc.).

すなわち、例えば、三次元立体をある平面で切断する
ような演算をさせようとすると、交差計算は立体と曲面
相互間の計算となってしまうので、ソリッドモデラでは
このような図形演算ができないことになる。このような
図形演算を行なわせるためには、従来では、立体のみに
しか扱えないソリッドモデラのデータを曲面を扱うこと
のできるサーフィスモデラに変換し、このサーフィスモ
デラ上で上記切断計算をさせていた。そしてさらに、こ
のような演算を経て切断した立体にある立体を接合させ
る場合には、すでにソリッドモデラのデータをサーフィ
スモデラに変換してしまった後であるので、ソリッドモ
デラによる演算をすることができなくなっているため
に、この接合のための演算はサーフィスモデラによって
行なわなければならず、ソリッドモデラが上記したよう
な利点を有しているにもかかわらず、この利点を有効に
利用することができないという問題がある。
In other words, for example, if an attempt is made to perform an operation that cuts a three-dimensional solid at a certain plane, the intersection calculation is a calculation between the solid and the curved surface, and such a graphic operation cannot be performed with the solid modeler. Become. Conventionally, in order to perform such a graphic operation, data of a solid modeler that can be handled only by a solid is converted into a surface modeler that can handle a curved surface, and the cutting calculation is performed on the surface modeler. . In addition, when joining a solid that is in a cut solid through such an operation, since the data of the solid modeler has already been converted to the surface modeler, it is possible to perform the operation with the solid modeler Due to the disappearance, the operation for this joining must be performed by the surface modeler, and although the solid modeler has the advantages described above, this advantage cannot be used effectively. There is a problem.

また同様に、鋳鍛造の型設計で必ず要求されるR掛
け,抜き勾配の付加(ドラフト掛け)についても、曲面
と立体との図形演算となるため、これらの演算を行なう
こともできないという問題もある。このような問題は、
CAD/CAMの操作性の面において非常に大きな問題であ
り、この問題は従来から早期に解決されなければならな
い問題とされていた。
Similarly, the addition of R and draft (required draft), which are always required in the design of a mold for casting and forging, is a graphic operation between a curved surface and a solid, so that these operations cannot be performed. is there. Such a problem,
This is a very big problem in the operability of CAD / CAM, and this problem has been regarded as a problem that needs to be solved early.

そこで、発明者らは、立体は閉じた曲面であると考
え、また、実在する面は閉じてなく、開いた曲面である
と考えてみると、両者に共通する性質は曲面であるとい
うことを見出し、立体も実在する曲面も、統一した構造
のデータとして表現することができないかと考えた。こ
の考えから、実在する曲面にはこれに連なる仮想面が存
在するとし、これが閉じていると仮定すれば、曲面も立
体として扱えることになるのではないかと考えた。
Therefore, the inventors consider that the solid is a closed surface, and consider that the real surface is not closed but open, and it is found that the property common to both is a curved surface. We thought whether headlines, solids, and existing curved surfaces could be represented as data with a unified structure. From this idea, it was assumed that an existing curved surface had a virtual surface connected thereto, and assuming that the virtual surface was closed, the curved surface could be treated as a solid.

本発明は、このような考えに基づいて成されたもので
あり、ソリッドモデラにおいても曲面を取り扱える機能
(実在する面と実在しない虚の面とから構成されている
立体とみなして演算する機能)を備えることによって、
曲面相互間,曲面と立体相互間及び立体相互間の図形演
算を行なうことのできる図形演算装置の提供を目的とす
る。
The present invention has been made based on such an idea, and has a function of handling a curved surface even in a solid modeler (a function of calculating as a solid constituted by a real surface and a non-existent imaginary surface). By having
It is an object of the present invention to provide a graphic operation device capable of performing graphic operations between curved surfaces, between curved surfaces and solids, and between solids.

(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するための本発明は、図形演算を行な
う際の各種のコマンドを出力するコマンド出力手段と、
実在する曲面に対する面,稜線,頂点等の要素の座標値
に関する幾何データ、実在するその曲面の面,稜線,頂
点等の要素相互間の位相データ、実在しない仮想面が実
在する面と共有する稜線に関する位相データ、及び、実
在しない曲面である仮想面が存在していることを認識さ
せるためのデータ(虚のデータ)を記憶する記憶手段
と、前記コマンド出力手段から出力されたコマンドに基
づいて、必要に応じて前記記憶手段から前記実在する曲
面の幾何データ及び位相データ、または前記仮想面の位
相データ及び虚のデータに基づいて図形演算を行ない、
また、その結果得られた図形における実在する面の幾何
データ及び位相データ並びに仮想面の位相データ及び虚
のデータを新たに生成し、これらのデータを前記記憶手
段に記憶させる図形演算手段と、当該図形演算手段によ
って最終的に得られた図形を表示する表示手段とを有す
ることを特徴とする。
(Means for Solving the Problems) To achieve the above object, the present invention provides command output means for outputting various commands when performing a graphic operation,
Geometric data related to the coordinate values of elements such as surfaces, ridges, vertices, etc. for an existing curved surface, topological data between elements such as existing surfaces, ridges, vertices, etc. of the actual curved surface, and ridge lines shared by nonexistent virtual surfaces with existing surfaces Storage means for storing data (imaginary data) for recognizing that a virtual surface that is a non-existent curved surface exists, and a command output from the command output means. Performing a geometric operation based on the geometric data and the phase data of the actual curved surface or the virtual surface phase data and the imaginary data from the storage means as necessary,
Further, a figure calculation means for newly generating geometric data and phase data of a real surface and phase data and imaginary data of a virtual surface in the obtained figure and storing these data in the storage means, Display means for displaying a figure finally obtained by the figure calculation means.

また、請求項1に記載の発明において、前記図形演算
手段は、図形演算の過程において仮想面についての演算
が行なわれることを虚のデータの存在により判別する判
別手段と、当該判別手段によって前記仮想面の演算が行
なわれることが判別された際には、前記実在する面につ
いての演算を終了させる仮想演算手段と、から成ること
を特徴とする。
Further, in the invention according to claim 1, the graphic calculation means determines, by the presence of imaginary data, that the calculation on the virtual surface is performed in the course of the graphic calculation, and And virtual operation means for terminating the operation on the existing surface when it is determined that the operation on the surface is to be performed.

(作用) このように構成された本発明の図形演算装置は、次の
ように動作することになる。
(Operation) The graphic operation device of the present invention thus configured operates as follows.

コマンド出力手段からは、一例として挙げれば、図形
演算を行なうために必要なR掛け,ドラフト掛け,集合
演算等の命令が出される。
For example, commands such as R multiplication, draft multiplication, and set operation necessary for performing a graphic operation are issued from the command output means.

また、記憶手段には、実在する曲面に対する面,稜
線,頂点等の要素の座標値に関する幾何データ、実在す
るその曲面の面,稜線,頂点等の要素相互間の位相デー
タ、実在しない仮想面が実在する面と共有する稜線に関
する位相データ、及び、実在しない曲面である仮想面が
存在していることを認識させるためのデータ(虚のデー
タ)が記憶されている。
Further, the storage means stores geometric data relating to the coordinate values of elements such as surfaces, ridges, vertices, etc. with respect to an actual curved surface, phase data between elements, such as surfaces, ridges, vertices, etc. of the actual curved surface, and virtual surfaces which do not exist. Phase data relating to a ridge line shared with an existing surface and data (imaginary data) for recognizing that a virtual surface which is a non-existent curved surface is stored.

図形演算手段は、前記コマンド出力手段から出力され
る命令に基づいて、前記記憶手段に記憶されている前記
したようなデータを取り出し、図形演算を行なう。そし
て、その結果得られた図形における実在する面の幾何デ
ータ及び位相データ並びに仮想面の位相データ及び虚の
データを新たに生成し、これらのデータを前記記憶手段
に記憶させる。このようにして図形演算手段によって得
られた図形は表示手段に表示されることになる。
The graphic operation means extracts the data stored in the storage means and performs a graphic operation based on the command output from the command output means. Then, the geometric data and the phase data of the actual surface and the phase data and the imaginary data of the virtual surface in the figure obtained as a result are newly generated, and these data are stored in the storage means. The figure obtained by the figure calculation means in this way is displayed on the display means.

また、図形演算の過程において、図形演算手段は、記
憶手段から取り出された,あるいは図形演算の結果得ら
れた図形の仮想面についての演算が行なわれることを虚
のデータの存在により判別手段が判別すると、仮想演算
手段は実在する面についての演算を終了させることにな
る。
In the figure calculation process, the figure calculation means determines that the calculation is to be performed on the virtual surface of the figure retrieved from the storage means or obtained as a result of the figure calculation based on the existence of the imaginary data. Then, the virtual operation means ends the operation on the existing plane.

したがって、表示手段には平面として写し出されるも
のであっても、その平面を構成する稜線には仮想面を有
していると想定されるので、演算上においては、その平
面に連続して接合されている仮想面を有する三次元立体
として疑似的な演算を行なうことができ、また、仮想面
が認識された場合には、その時点で実在する面について
の演算を終了させるので、結果的に、図形演算手段は立
体の演算を行うかのごとくして曲面相互間,曲面と立体
相互間の図形演算をし、また当然に立体相互間の図形演
算を行なうことができる。
Therefore, even if the plane is projected as a plane on the display means, it is assumed that the ridge line constituting the plane has a virtual plane, so that it is continuously joined to the plane in calculation. A pseudo operation can be performed as a three-dimensional solid having a virtual surface, and if a virtual surface is recognized, the operation for the surface that exists at that time is terminated. The graphic calculation means can perform graphic calculations between curved surfaces, between curved surfaces and solids, and can naturally perform graphic calculations between solids, as if performing a three-dimensional calculation.

(実施例) 以下に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は、本発明に係る図形演算装置の概略構成図で
ある。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a graphic operation device according to the present invention.

同図に示すように、図形演算を行なう図形演算手段1
には、この図形演算手段1によって演算された結果を表
示する表示手段2が接続されている。この図形演算手段
1は、具体的にはCPUであり、また、表示手段2は、具
体的には、図形を表示し得るグラフィックディスプレイ
である。また、図形演算手段1は、後述する虚のデータ
(実在する面と実在しない虚の面(仮想面が存在すると
いうことを示すデータ))による演算が行なわれること
を判別する判別手段3と、この虚のデータによる演算を
エラーとすることなく演算を行う仮想演算手段4とを有
している。
As shown in FIG.
Is connected to a display means 2 for displaying the result calculated by the graphic calculation means 1. The graphic calculation means 1 is specifically a CPU, and the display means 2 is specifically a graphic display capable of displaying a graphic. Further, the figure calculation means 1 includes a determination means 3 for determining that calculation is performed using imaginary data (existing surfaces and imaginary surfaces that do not exist (data indicating that a virtual surface exists)) to be described later, Virtual operation means 4 for performing an operation without making the operation based on the imaginary data an error.

そして、図形演算手段1には、図形演算を行なわせる
際の各種命令を与えるコマンド出力手段5が接続されて
いる。このコマンド出力手段5は、具体的には、キーボ
ード等の端末機である。さらに、図形演算手段1には、
記憶手段6が接続され、この記憶手段6には、図示する
ように、図形の面,稜線,頂点等の座標値に関する幾何
データ、面,稜線,頂点間の相互の関係に関するデー
タ,虚のデータ(稜線を共有する実在する面と仮想面に
関するデータ)等の位相データが記憶されている。ま
た、この記憶手段6は、具体的には、RAM等の記憶素子
である。
The graphic operation means 1 is connected to a command output means 5 for giving various instructions for performing the graphic operation. The command output means 5 is specifically a terminal such as a keyboard. Further, the graphic calculation means 1 includes:
The storage means 6 is connected to the storage means 6. As shown in the figure, the storage means 6 includes geometric data relating to coordinate values such as faces, edges and vertices of the figure, data relating to mutual relationships between faces, edges and vertices, and imaginary data. Phase data such as (data relating to a real surface and a virtual surface sharing a ridge) is stored. The storage means 6 is specifically a storage element such as a RAM.

そして、第2図及び第3図は、CAD/CAMのデータ構造
として公知のウイングドエッジ法による入力データの一
例を示したものである。
FIGS. 2 and 3 show examples of input data by the known winged edge method as a CAD / CAM data structure.

第2図に示すような図形のデータは、第3図の表のよ
うにして記憶手段6に記憶されている。ここで、図中、
A〜Fは稜線を示し、イ〜ヘは頂点を示し、a及びa′
は実在する曲面であり、bは、仮想面である。この図形
のデータについて詳述すれば、物体テーブルには、平面
aが実在する曲面であることを表示するデータが格納さ
れ、曲面テーブルには、それぞれの面についての稜線デ
ータ,幾何データ,型に関するデータが格納されてい
る。
The graphic data as shown in FIG. 2 is stored in the storage means 6 as shown in the table of FIG. Where
A to F indicate ridge lines, A to F indicate vertices, and a and a '
Is an actual curved surface, and b is a virtual surface. The data of this figure will be described in detail. The object table stores data indicating that the plane a is a real curved surface, and the curved surface table stores ridge line data, geometric data, and a type related to each surface. Data is stored.

すなわち、例えば、曲面aについては、この曲面aに
含まれる稜線の1つにはAが存在するとのデータ,幾何
データの存在番地及び曲面aの型データ(平面、曲面、
仮想面など)が、また、曲面a及び曲面a′を含む仮想
面bについては、この仮想面bに含まれる稜線データの
1つにはAが存在するとのデータ,幾何データは積極的
に無しと宣言するデータ(bは仮想面であるので幾何デ
ータが存在しないため)及び曲面bの型データも積極的
に無しと宣言するデータ(bは仮想面であるので実在す
る曲面が無いとする。換言すれば、虚の曲面が存在する
ことを示すデータ)が格納されている。
That is, for example, for the surface a, data indicating that A exists at one of the ridge lines included in the surface a, the existence address of the geometric data, and the type data of the surface a (plane, surface,
A virtual surface b) including a curved surface a and a curved surface a ′, data indicating that A exists in one of the ridge line data included in the virtual surface b, and no geometric data. (Because there is no geometric data because b is a virtual surface) and data that positively declares no type data for the surface b (it is assumed that there is no actual surface because b is a virtual surface). In other words, data indicating that an imaginary curved surface exists is stored.

ここで、データが無しということは、曲面bが仮想面
であることを示すコードであり、概念的には、何のデー
タをも有しない曲面が存在することを表わしているとい
える。なお、従来のソリッドモデラでは、このように
「何のデータをも有しない曲面が存在する」というデー
タを定義することはできない。というのは、データが存
在しなければ、立体を描くことができず、演算エラーと
して取り扱われることになるからである。しかしなが
ら、本発明では、虚のデータ(仮想面)というものを考
え出し、またこの虚のデータを用いて演算をすることが
できる演算装置を創作したので、立体は実在する曲面と
仮想面とから構成されるものと表現させることが可能と
なり、結果としてソリッドモデラとして曲面を扱うこと
ができるようにしている。つまり、実在する曲面を扱う
場合には、実在する曲面と仮想面とから構成される立体
であるとして、ソリッドモデラによる取り扱いを可能と
している。
Here, the absence of data is a code indicating that the curved surface b is a virtual surface, and conceptually indicates that there is a curved surface having no data. It should be noted that the conventional solid modeler cannot define such data that “a curved surface having no data exists”. This is because if no data exists, a three-dimensional object cannot be drawn, and is treated as a calculation error. However, in the present invention, since the imaginary data (virtual surface) has been devised and an arithmetic device capable of performing an operation using the imaginary data has been created, the three-dimensional object is composed of a real curved surface and a virtual surface. As a result, it is possible to treat a curved surface as a solid modeler. In other words, when a real curved surface is handled, it is assumed that the solid surface is a solid formed by the real curved surface and the virtual surface, and can be handled by the solid modeler.

また、稜線テーブルには、それぞれの稜線A〜Gにつ
いて、左右に連結される稜線,これらの稜線を含む左右
方向の曲面(実在する曲面と仮想面),これらの稜線の
有する頂点,幾何データの存在番地及びそれぞれの稜線
の型データ(直線、曲線など)が格納されている。さら
に具体的に稜線Aについての稜線テーブルに格納される
データは、次のようになる。
In addition, the ridge line table stores, for each of the ridge lines A to G, ridge lines connected to the left and right, curved surfaces in the left and right directions (real curved surfaces and virtual surfaces) including these ridge lines, vertexes of these ridge lines, and geometric data of the ridge lines. Stores the existence address and the type data (straight line, curve, etc.) of each ridge line. More specifically, data stored in the ridge line table for the ridge line A is as follows.

つまり、稜線Aの一方に連結された稜線は、右方向に
1つしかないが、左右方向に連結された稜線はFである
とし、また、稜線Aの他方に連結された稜線はBである
としている。そして、稜線Aを含む曲面は左方向には曲
面aが、右方向には仮想面bが存在するとしている。ま
た、稜線Aの有する頂点は、イとロであり、幾何データ
と型データは図示する通りのものが格納される。そし
て、頂点テーブルには、それぞれの頂点の含まれる稜線
の内の代表的な稜線と頂点の座標値が格納される。
In other words, there is only one ridgeline connected to one of the ridgelines A in the right direction, but the ridgeline connected in the left-right direction is F, and the ridgeline connected to the other of the ridgelines A is B. And The curved surface including the ridge line A has a curved surface a in the left direction and a virtual surface b in the right direction. The vertices of the ridge line A are a and b, and the geometric data and the type data are stored as shown. Then, the vertex table stores representative edge lines among the edge lines included in each vertex and coordinate values of the vertices.

上記したような図形データにあっては、稜線には、こ
の稜線を含む仮想面が存在するとのデータが入力されて
いるので、本発明の図形演算装置が平面を取り扱う場合
でも、図形演算装置は、この平面には、この平面に連結
されている仮想面が存在している立体であると擬制して
計算を行なうことが可能となる。この計算を行なう際
に、虚のデータを用いての計算,すなわち、図形演算手
段1が、仮想面と実在する曲面との交差計算を行なう場
合,あるいは仮想面と仮想面との交差計算を行なう場合
には、判別手段3がこの仮想面についての交差計算が行
なわれることを判断し、仮想演算手段4はこの判別手段
3の判断を受けて、仮想面と実の面,あるいは仮想面相
互間の交差計算をあたかも実の面相互間の交差計算を行
なうかのように計算し、その演算結果を表示手段2上に
出力する。この場合、仮想演算手段4は交差計算の結
果、交差する部分が存在しなくても計算上のエラーとは
せずに、上記した演算を続行できるようになっている。
In the graphic data as described above, since data indicating that a virtual plane including the ridge line exists is input to the ridge line, even if the graphic calculation device of the present invention handles a plane, In addition, it is possible to perform the calculation by assuming that this plane is a solid in which a virtual plane connected to this plane exists. When performing this calculation, calculation using imaginary data, that is, when the graphic calculation means 1 calculates an intersection between a virtual surface and an existing curved surface, or performs an intersection calculation between a virtual surface and a virtual surface. In this case, the determining means 3 determines that the intersection calculation is to be performed on the virtual surface, and the virtual calculating means 4 receives the determination of the determining means 3 and determines whether the virtual surface and the real surface or the virtual surface are mutually intersected. Is calculated as if the intersection calculation between actual surfaces is performed, and the calculation result is output to the display means 2. In this case, as a result of the intersection calculation, the virtual operation means 4 can continue the above-mentioned operation without causing a calculation error even if there is no intersecting portion.

次に、このような構成及びデータを有する本発明の図
形演算装置において、第9図に示すような直方体の一辺
に対してR掛けを行なう場合の実際の処理について第10
図のフローチャートを参照しつつ説明する。
Next, in the graphic operation device of the present invention having such a configuration and data, an actual process when R multiplication is performed on one side of a rectangular parallelepiped as shown in FIG.
This will be described with reference to the flowchart in FIG.

まず、この処理を行なうには、表示手段2上にR掛け
を行なわせる対象となる第9図(A)に示すような直方
体20を表示させる。この直方体20は記憶手段6に記憶さ
れているデータに基づいて描かれる。
First, in order to perform this process, a rectangular parallelepiped 20 as shown in FIG. This rectangular parallelepiped 20 is drawn based on the data stored in the storage means 6.

この直方体20は、第4図及び第5図に示すようなデー
タとして記憶手段6に記憶されている。
This rectangular parallelepiped 20 is stored in the storage means 6 as data as shown in FIG. 4 and FIG.

すなわち、直方体20が有する面(f1〜f6)、頂点(V1
〜V8)、稜線(e1〜e12)などは第4図に示すように個
々に定義付けられ、直方体20を描くためのデータはウイ
ングドエッジ法と類似する形態で、第5図に示すような
曲面テーブル、頂点テーブル、稜線テーブルのように整
理されて記憶されている。
That is, the plane (f1 to f6) and the vertex (V1
~ V8), ridges (e1 ~ e12), etc. are individually defined as shown in Fig. 4, and the data for drawing the rectangular parallelepiped 20 is in a form similar to the winged edge method, as shown in Fig. 5. They are arranged and stored like a curved surface table, a vertex table, and an edge line table.

図形演算手段1は、このような形態で記憶されている
これらのデータに基づいて直方体20の形状を描く。
The graphic calculation means 1 draws the shape of the rectangular parallelepiped 20 based on these data stored in such a form.

次に、この表示した直方体20の一辺の稜線e3に対して
R掛けをするための処理をする。
Next, a process for performing R multiplication on the ridge line e3 of one side of the displayed cuboid 20 is performed.

まず、この直方体20においてR掛けの対象となるエッ
ジ10(換言すれば稜線e3)に隣接する曲面(f5,f3)を
取り出す。さらに第9図(B)に示すような稜線に直交
する平面25を複数得る。そして、稜線Rを指定する(第
10図のS1)。
First, a curved surface (f5, f3) adjacent to the edge 10 (in other words, the ridge line e3) to be subjected to R in the rectangular parallelepiped 20 is extracted. Further, a plurality of planes 25 orthogonal to the ridge line as shown in FIG. 9 (B) are obtained. Then, the ridge line R is designated (the
S1 in Figure 10).

稜線Rが指定されると、第9図(C)に示すような接
円弧11を形成する。そしてこの接円弧11を連続的に配列
して円弧面26を形成する。この円弧面26は稜線Rの指定
に基づいて上記複数の平面25との交線として描いた曲線
(座標値、U接線方向、V接線方向からなる複数の構成
点に基づき描かれる)を連ねることによって形成する
(第10図のS2)。具体的には、後述する止まり面13,14
の間に平面25が連なったことになる。次に、直方体20の
f4とf2の面(すなわち止まり面13,14)を形成すべく、
第5図に示したデータから第7図に示す形で表される面
のみを取り出して、第8図に示すようなデータを作成
し、これに、図6の円弧面26を対応付けて円弧面26と止
まり面13,14との間で交差演算をする。たとえば、第7
図のような四辺形を第8図のようなデータで表しておけ
ば、その曲面テーブルにおいて実在する曲面f1に連なる
仮想面f2が定義されているので、図形演算手段1は、こ
の円弧面26の交差演算を判別手段3によってf2の仮想面
(止まり面14には相当)が認識されるまで行うことにな
る。この処理によって具体的には、第9図(C)に示す
ように、平面25の断面上の所望にRを掛けて接円弧11が
形成され、この接円弧11を連続的に配列して円弧面26が
形成され、そして、このようにして形成した円弧面26を
円弧面26の止まり面13,14で切断し、エッジ10の長さに
対応した円弧面12が形成されることになる(第10図のS3
〜S9)。
When the ridge line R is specified, a tangent arc 11 as shown in FIG. 9 (C) is formed. The tangent arcs 11 are continuously arranged to form an arc surface 26. The arc surface 26 is formed by connecting curves (drawn based on a plurality of constituent points including coordinate values, U tangent directions, and V tangent directions) drawn as intersections with the plurality of planes 25 based on the designation of the ridge line R. (S2 in FIG. 10). Specifically, stop surfaces 13, 14 described later
That is, the plane 25 is connected between them. Next, the rectangular parallelepiped 20
In order to form the planes of f4 and f2 (that is, the stop surfaces 13 and 14),
Only the surface represented in the form shown in FIG. 7 is extracted from the data shown in FIG. 5, and data as shown in FIG. 8 is created, and the arc surface 26 in FIG. An intersection operation is performed between the surface 26 and the stop surfaces 13 and 14. For example, the seventh
If a quadrilateral as shown in the figure is represented by data as shown in FIG. 8, a virtual surface f2 connected to an actual curved surface f1 is defined in the curved surface table. Is performed until the virtual surface of f2 (corresponding to the stop surface 14) is recognized by the determination means 3. More specifically, as shown in FIG. 9 (C), this processing multiplies R on the cross section of the plane 25 to form a tangent arc 11, and the tangent arcs 11 are continuously arranged to form an arc. The surface 26 is formed, and the thus formed arc surface 26 is cut at the stop surfaces 13 and 14 of the arc surface 26 to form the arc surface 12 corresponding to the length of the edge 10 ( S3 in Fig. 10
~ S9).

そして次に、このようにして得られた円弧面12を元の
直方体20に付加して第9図(D)に示すような図形を作
成する。具体的には、実在する面である円弧面12と仮想
面とから構成される立体を第9図(A)に示した元の直
方体20に重ね合わせて、実在する円弧面12の2本の稜線
と直方体20の実在する2つの面f3,f5(第4図参照)と
の交差計算をして稜線15,16を求める。
Then, the arc surface 12 thus obtained is added to the original rectangular parallelepiped 20 to create a figure as shown in FIG. 9 (D). Specifically, a solid constituted by an arc surface 12 which is a real surface and a virtual surface is superimposed on the original rectangular parallelepiped 20 shown in FIG. 9 (A), and two real arc surfaces 12 are formed. The intersection between the ridge line and the two existing planes f3 and f5 (see FIG. 4) of the rectangular parallelepiped 20 is calculated to obtain ridge lines 15 and 16.

この場合、図をみれば明らかなように、元の図形に比
較して稜線は2本(15,16)増え、同時に実の面も2面
増えている。また、接円弧が付加されたことによって頂
点も4つ増える。したがって、図形演算手段1は、この
増えた稜線、面、頂点等のデータを第5図に示したデー
タに書き加える処理をし、同時に、書き替えなければな
らなくなったデータを書き替える(第10図のS10)。
In this case, as is clear from the figure, the number of ridge lines is increased by two (15, 16) and the number of actual surfaces is also increased by two at the same time as compared with the original figure. Also, the addition of the tangent arc increases the number of vertices by four. Therefore, the graphic calculation means 1 performs a process of adding the data of the increased ridge lines, faces, vertices, and the like to the data shown in FIG. 5, and at the same time rewrites the data that must be rewritten (tenth data). S10 in the figure).

つぎに、生成された同図(D)の図形のデータの中か
ら同図(E)に示すように立体20より曲面30のデータの
みを取り出す。この曲面30には虚のデータが対応付けら
れる。つまり、この曲面30における曲面データの幾何デ
ータを虚のデータに書き替える処理をする。この処理に
よって元の図形の直方体20にR掛けをするための準備が
整うことになる(第10図のS11)。
Next, only the data of the curved surface 30 from the solid 20 is extracted from the generated data of the figure of FIG. This curved surface 30 is associated with imaginary data. That is, a process of rewriting the geometric data of the surface data on the surface 30 to the imaginary data is performed. With this processing, the preparation for making the original rectangular parallelepiped 20 with R is completed (S11 in FIG. 10).

そして、元の図形の直方体20より(E)の曲面30を除
去し図形20′を得る。さらに、円弧面12を図形20′の仮
想面を示す虚のデータから実在する曲面のデータに書き
替えて同図(G)に示すようなR掛けが行なわれた最終
的な立体40を得る(第10図のS12〜S15)。
Then, the curved surface 30 of (E) is removed from the rectangular parallelepiped 20 of the original figure to obtain a figure 20 '. Further, the arc surface 12 is rewritten from the imaginary data representing the virtual surface of the figure 20 'to the data of an existing curved surface, thereby obtaining a final solid 40 subjected to the R multiplication as shown in FIG. S12 to S15 in FIG. 10).

以上、R掛けの処理について述べたが、ドラフト掛け
も操作としては同様である。尚、以上は図形演算手段1
の内部において行なわれる演算の処理過程であるが、上
記処理を行なう場合にコマンド出力手段5によって操作
者が実際に図形演算手段1に与えるコマンドとしては、
どこのエッジに何RのR掛けを行なうかという命令を与
えるのみである。この命令を与えられた図形演算手段1
は、前記した処理を自動的に行なって第9図(G)に示
したような最終的に必要とされる立体を得ることができ
る。
Although the processing of the R hanging has been described above, the operation of the draft hanging is the same. Incidentally, the above is the graphic operation means 1
Is a process of a calculation performed inside the computer. When the above process is performed, a command that the operator actually gives to the graphic calculation unit 1 by the command output unit 5 includes:
It only gives an instruction of what edge to multiply R by which edge. Graphic operation means 1 given this instruction
Can automatically obtain the finally required three-dimensional object as shown in FIG. 9 (G) by automatically performing the above-described processing.

このような処理を自動的に行なうことができるように
なったのは、ソリッドモデラにおいて曲面(一部分が実
在する曲面で、他の面が虚の面である仮想面から構成さ
れる立体)と立体(全ての面が実の面から構成される)
とを同時に扱えるような図形データを用意し、また、こ
の図形データに基づいて図形演算手段1があたかも立体
同志の演算を行なうかのように図形演算させる構成を創
作したからである。尚、本実施例中、図形データとして
ウイングドエッジ法により表わされるデータ構造を例示
したが、これに限らず、ハーフエッジ法によって表わし
たデータ構造のものであっても、本発明の図形演算装置
は同様にして作動可能であるのはもちろんである。
It is now possible to automatically perform such processing on solid modelers using curved surfaces (solids composed of virtual surfaces, some of which are real surfaces, and other surfaces are imaginary surfaces). (All surfaces are composed of real surfaces)
This is because a graphic data is prepared which can simultaneously handle the above and the graphic data is calculated based on the graphic data. In the present embodiment, the data structure represented by the winged edge method has been exemplified as the graphic data. However, the present invention is not limited to this. Can of course be operated in a similar manner.

(発明の効果) 以上の説明により明らかなように、本発明の図形演算
装置によれば、図形データとして、実在する面を立体と
して疑似的に表現するための仮想面を定義し、また、こ
の仮想面に基づいて曲面を仮想的に立体として図形演算
が行えるようにしたので、曲面相互間,曲面と立体相互
間及び立体相互間の図形演算を簡単な操作で行なわせる
ことができることとなり、図形演算の計算効率を飛躍的
に向上させることができた。
(Effects of the Invention) As is clear from the above description, according to the graphic operation device of the present invention, a virtual surface for representing a real surface as a solid in a pseudo manner is defined as graphic data. Since the figure operation can be performed as a virtual solid based on the virtual surface, the graphic operation between the curved surfaces, between the curved surface and the solid, and between the solids can be performed by a simple operation. The computational efficiency of the operation was dramatically improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明に係る図形演算装置の概略構成図、 第2図及び第3図は、本発明に係る図形演算装置が記憶
する図形データの一例を示す図、 第4図は、本発明に係る図形演算装置が記憶する立体の
図形データの説明に供する図、 第5図は、第4図に示した立体の図形データを示す図、 第6図は、R掛けの際の曲面のデータの説明に供する
図、 第7図は、R掛けの際に取り出した平面を示す図、 第8図は、第7図に示した平面の図形データを示す図、 第9図は、本発明に係る図形演算装置においてR掛けを
行なう際の処理過程の説明に供する図、 第10図は、本発明に係る図形演算装置においてR掛けを
行なう際のフローチャート、 第11図は、従来のサーフェスモデラによる立体の生成操
作を説明するための図、 第12図は、従来のソリッドモデラによる立体の生成操作
を説明するための図である。 1……図形演算手段、2……表示手段、 3……判別手段、4……仮想演算手段、 5……コマンド出力手段、6……記憶手段。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a graphic operation device according to the present invention, FIGS. 2 and 3 are diagrams showing an example of graphic data stored in the graphic operation device according to the present invention, and FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining three-dimensional graphic data stored by the graphic operation device according to the present invention, FIG. 5 is a diagram showing the three-dimensional graphic data shown in FIG. 4, and FIG. FIG. 7 is a diagram for explaining data, FIG. 7 is a diagram showing a plane taken out when R is applied, FIG. 8 is a diagram showing graphic data of the plane shown in FIG. 7, and FIG. FIG. 10 is a diagram for explaining a process of performing R multiplication in the graphic arithmetic device according to the present invention. FIG. 10 is a flowchart when performing R multiplication in the graphic arithmetic device according to the present invention. FIG. 11 is a conventional surface modeler. For explaining the operation of generating a solid by using FIG. 9 is a diagram for explaining a three-dimensional generation operation by a modeler. 1 ... graphic calculation means, 2 ... display means, 3 ... determination means, 4 ... virtual calculation means, 5 ... command output means, 6 ... storage means.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】図形演算を行なう際の各種のコマンドを出
力するコマンド出力手段と、 実在する曲面に対する面,稜線,頂点等の要素の座標値
に関する幾何データ、実在するその曲面の面,稜線,頂
点等の要素相互間の位相データ、実在しない仮想面が実
在する面と共有する稜線に関する位相データ、及び、実
在しない曲面である仮想面が存在していることを認識さ
せるためのデータ(虚のデータ)を記憶する記憶手段
と、 前記コマンド出力手段から出力されたコマンドに基づい
て、必要に応じて前記記憶手段から前記実在する曲面の
幾何データ及び位相データ、または前記仮想面の位相デ
ータ及び虚のデータに基づいて図形演算を行ない、ま
た、その結果得られた図形における実在する面の幾何デ
ータ及び位相データ並びに仮想面の位相データ及び虚の
データを新たに生成し、これらのデータを前記記憶手段
に記憶させる図形演算手段と、 当該図形演算手段によって最終的に得られた図形を表示
する表示手段と、 を有することを特徴とする図形演算装置。
A command output means for outputting various commands for performing a graphic operation; geometric data relating to coordinate values of elements such as a surface, an edge, and a vertex with respect to an actual curved surface; Topological data between elements such as vertices, phase data relating to a ridge line shared with a real surface where a non-existent virtual surface exists, and data for recognizing the existence of a virtual surface which is a non-existent curved surface (imaginary And geometric data and phase data of the actual curved surface or phase data and virtual data of the virtual surface based on the command output from the command output device, if necessary, from the storage device. Performs a graphic operation based on the data of the above, and also calculates geometric data and phase data of the actual surface and the phase data of the virtual surface in the resulting graphic. Graphic generating means for newly generating data and imaginary data and storing these data in the storage means, and displaying means for displaying a graphic finally obtained by the graphic calculating means. Graphic operation device.
【請求項2】前記図形演算手段は、図形演算の過程にお
いて仮想面についての演算が行なわれることを虚のデー
タの存在により判別する判別手段と、 当該判別手段によって前記仮想面の演算が行なわれるこ
とが判別された際には、前記実在する面についての演算
を終了させる仮想演算手段と、 から成ることを特徴とする請求項1記載の図形演算装
置。
2. The graphic operation means according to claim 1, wherein the operation of the virtual surface is determined in the course of the graphic operation based on existence of imaginary data. The operation of the virtual surface is performed by the determination means. 2. The graphic operation device according to claim 1, further comprising: virtual operation means for terminating the operation on the existing surface when the determination is made.
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