JP3015262B2 - ３次元形状データ加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ユーザの操作に応じ
て、３次元形状データを変形するとともに、操作に伴う
３次元形状の変化を画面に表示する３次元形状データ加
工装置に関し、特に、操作に対応してリアルタイムでデ
ータを変形することを可能にしたものである。

【０００２】

【従来の技術】３次元物体をレーザ等の光学的手段を用
いて測定し、得られた３次元形状データを基に様々な工
業製品を直接生成するＣＡＥ（computer aided enginne
ring）が普及しつつある。例えば補聴器を作成する場
合、補聴器使用者の耳にシリコンを詰めて型を取り、そ
のシリコン型を３次元スキャナで測定して３次元形状デ
ータを作成する。その３次元形状データを適当な長さに
切断して補聴器の外殻データとすることで、使用者の耳
の形に合った補聴器を作ることができる。

【０００３】こうした３次元形状データには高精度が要
求されるため、測定点は数万点を超えることも珍しくな
い。また、測定対象の３次元物体は試作品である場合が
多く、その形状を変形して実際の製品を製作することが
少なくない。

【０００４】こうした場合に対処するために、３次元形
状データに対して変形などの操作を行なう、いわゆる３
次元形状データ加工装置が多数考案されている。

【０００５】従来の３次元形状データ加工装置では、対
象の３次元物体が複数のポリゴン（多角形）の集合で表
され、変形しようとするポリゴンの指定や物体の各頂点
の移動量がキーボードなどから数値入力される。また、
マウスなどの入力装置を用いて、画面に表示された対象
物体のポリゴンや頂点を直接指示し、移動などの操作を
行なう方式も開発されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、キーボードな
どから数値入力する従来の方法では、対象物体の形状を
変形させるために、操作者は多大な時間と労力とを費や
して入力操作を行なう必要があり、実用的でない。ま
た、この種の装置では操作者が行なった変形操作をリア
ルタイムで画面上で確認できることが望まれているが、
この方式では、これに応えることができない。

【０００７】また、画面に表示されている３次元形状デ
ータの構成要素であるポリゴンや頂点をマウスなどの入
力装置で直接指示し、移動や変形などの操作を行なう従
来の方法では、数万点を超えるポリゴンで構成される３
次元形状データに対し、１画面を描画する毎に全てのポ
リゴンと入力装置から得たデータとの間で干渉判定など
の演算を行なうため、演算量が膨大となり、変形操作の
結果をリアルタイムで画面に表示することが困難であっ
た。

【０００８】また、従来の３次元形状データ加工装置で
は、操作者が３次元形状データに変形などの加工を施す
際の操作の方式が、各操作毎に異なっている。これは、
種々の加工操作の間で操作インタフェースを統一するこ
とが難しいためである。例えば、３次元形状データに対
して任意の箇所を一様に上方に「盛り上げ」る操作と、
逆の操作である任意の箇所を一様に下方に「掘り下げ」
る操作とは、これら２つの操作が上方、下方の違いを除
いて同様であるため、同一の操作方式で対処することが
できる。しかし、前記「盛り上げ」と、３次元形状デー
タに対してプレス加工を施す「圧縮」操作とは、これら
２つの操作に共通点が無いため、同一のインタフェース
で操作を行なうことが困難である。

【０００９】そのため、複数の加工操作が可能な従来の
３次元形状データ加工装置では、各加工操作毎に操作イ
ンタフェースの変更が明示され、操作者にはそれに合っ
た操作行動が求められる。例えば、「圧縮」操作の時に
は、プレス機械が表示され、現実の作業行程でプレスを
行なうように操作を実行し、また「穴あけ」などの場合
にはドリルが表示され、現実のドリルを用いるときと同
様の操作を、表示された３次元形状データに対して行な
う必要がある。プレス機械とドリルとを比較すれば明ら
かなように、各操作の操作インタフェースはまったく異
なる。操作者は、こうした操作要領を一々会得しなけれ
ばならず、装置の操作性が悪い。

【００１０】また、従来の３次元形状データ加工装置で
は、３次元形状データに対して行なった変形結果を、実
際のデータと比較して評価することができなかった。例
えば、補聴器を製作する場合では、補聴器使用者の耳に
シリコンを詰めて型データを作り、これを基に変形操作
により補聴器の外殻データを作成したとき、この外殻デ
ータが元の型データに挿入できなければ、補聴器の用を
なさない。しかし、従来の３次元形状データ加工装置で
は、型データと外殻データとの重なりを判定する干渉判
定機能を持たないため、加工したデータが果して使用で
きるものか否かを判断することができなかった。

【００１１】また、この判断のために、二つの３次元形
状データ間の干渉判定を実施しようとしても、データ数
が多量であるために、相互の干渉判定演算数が膨大とな
り、実際的な時間内で実行することはとても無理であ
る。

【００１２】本発明は、こうした従来の問題点を解決す
るものであり、操作者が３次元形状データの変形操作を
画面上でリアルタイムで確認しながら行なうことができ
る、動作速度の速い３次元形状データ加工装置を提供す
ることを目的とし、また、種々の加工操作を同一の操作
インタフェースで操作できる、操作性の優れた３次元形
状データ加工装置を提供することを目的とし、さらに、
３次元形状データの加工操作に関する評価を高速で得る
ことができる３次元形状データ加工装置を提供すること
を目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、３
次元形状データを表示し、操作者の入力操作に応じてこ
の３次元形状データを変形し、変形状態を逐次表示する
３次元形状データ加工装置において、３次元空間内の位
置情報を入力する入力手段と、この位置情報より３次元
形状データの加工を行なう加工領域を求める領域決定手
段と、３次元空間内の小領域毎に３次元形状データの構
成要素を分割して記憶する記憶手段と、領域決定手段に
よって決定された加工領域と小領域との干渉を判定する
第一の干渉判定手段と、第一の干渉判定手段によって判
定された小領域内に存在する３次元形状データの構成要
素と領域決定手段によって決定された加工領域との干渉
を判定する第二の干渉判定手段と、第二の判定手段によ
って判定された３次元形状データの構成要素を変形する
変形手段とを設けている。

【００１４】また、第一の判定手段が、領域決定手段に
より決定された加工領域と小領域内に存在する３次元形
状データの構成要素を全て含む外接球との干渉判定を各
小領域について行なうように構成している。

【００１５】また、領域決定手段によって決定された加
工領域の形状を、３次元形状データと併せて表示するよ
うに構成している。

【００１６】また、変形手段によって変形される量を設
定するための関数を選択する関数選択手段を設けてい
る。

【００１７】また、位置情報の法線ベクトルと３次元形
状データの法線ベクトルとの内積演算を行なう内積計算
手段と、内積計算手段の演算結果より３次元形状データ
の表面裏面の判断を行なう裏面判定手段とを設けてい
る。

【００１８】また、記憶手段に、３次元形状データの構
成要素が加工領域と干渉することを表す構成要素干渉フ
ラグの記憶領域を設け、この記憶領域に、第二の干渉判
定手段の判定結果に基づいて、該当する構成要素に対応
させて構成要素干渉フラグを記録し、変形手段が、この
構成要素干渉フラグの付された構成要素を変形するよう
に構成している。

【００１９】また、３次元空間内の小領域を選択する小
領域選択手段を設けるとともに、記憶手段に、小領域選
択手段によって選択された小領域を表す小領域選択フラ
グの記憶領域を設け、第一の干渉判定手段が、領域決定
手段によって決定された加工領域と小領域選択フラグの
付された小領域との干渉を判定するように構成してい
る。

【００２０】さらに、複数の３次元形状データの構成要
素を３次元空間内の小領域毎に分割して記憶する記憶手
段と、３次元空間内の位置情報を入力する入力手段と、
この位置情報に応じて３次元空間における３次元形状デ
ータの位置を変更するデータ処理手段と、複数の３次元
形状データに関する各々の小領域間の干渉判定を行なう
第三の干渉判定手段と、第三の干渉判定手段により判定
された小領域に含まれる各３次元形状データの構成要素
間の干渉判定を行なう第四の干渉判定手段とを設けてい
る。

【００２１】

【作用】そのため、３次元形状データの構成要素につい
て行なう干渉判定は、第一の干渉判定手段が加工領域と
干渉していると判定した小領域の内部の構成要素だけに
対象を絞ることができるので、干渉判定の回数が減少
し、処理時間を大幅に短縮することができ、操作者は、
変形操作の結果をリアルタイムで画面上で確認すること
ができる。

【００２２】また、加工領域が３次元形状データととも
に画面表示され、その加工領域内の３次元形状データ
が、選択した関数に応じて、一様に隆起したり、なだら
かに隆起したり、様々に変形する。加工操作は、変形の
種類に関わらず、同じであるため、操作がし易い。

【００２３】また、裏面判定手段の判定結果を用いるこ
とにより、３次元形状の表面または裏面だけに変形を加
えることができる。

【００２４】また、第二の干渉判定手段の判定結果を構
成要素干渉フラグによって記憶することにより、加工操
作を、加工領域を指定する指定モードと、構成要素干渉
フラグが付された構成要素を変形する変形モードとに分
けることができ、精度の高い加工を施すことが可能にな
る。

【００２５】また、小領域選択手段を設けた場合には、
３次元空間の一部の小領域を抽出して画面中央に拡大表
示するなどの処理が可能となり、加工操作がし易くな
る。また、第一の干渉判定手段の判定すべき小領域が小
領域選択手段によって絞られるため、動作速度が向上す
る。

【００２６】また、複数の３次元形状データの間の干渉
を、それぞれの３次元形状データに関する小領域間の干
渉判定と、小領域内の構成要素間の干渉判定とに分けて
行なうことにより、判定回数を減らすことができ、処理
時間の大幅な短縮を実現することができる。そのため、
３次元形状データに対して行なった変形などの加工操作
の評価を、操作直後に確認することが可能になる。

【００２７】

【実施例】

（第１実施例）第１実施例の３次元形状データ加工装置
は、図１に示すように、対象物体のデータを読取るデー
タ読取り装置１と、対象物体の３次元形状データを記憶
する記憶装置２と、３次元形状データに基づいて立体図
形を表示する表示装置３と、３次元空間の位置情報を入
力するマウスやポインティングカーソルなどの入力装置
５と、３次元形状データの加工を実行するデータ処理装
置４とを備えている。

【００２８】この３次元形状データ加工装置では、図２
に示すように、変形しようとする３次元形状データの表
示される３次元空間を予め小領域に分割し、３次元形状
データを構成する各ポリゴンを各小領域に一意に対応付
ける。例えば、ポリゴンの重心座標を求め、その重心座
標を内部に含む小領域にポリゴンを対応させる。以後、
この小領域をセルと呼ぶ。

【００２９】記憶装置２は、セルに関するデータを記述
したセルテーブル21と、ポリゴンに関するデータを記述
したポリゴンテーブル22と、各ポリゴンの頂点に関する
データを記述した頂点テーブル23とを備えており、３次
元形状データの構成要素をセル毎に分割して記憶してい
る。各テーブルを図３に示している。この内、セルテー
ブル21に記憶されるデータ内容は次の通りである。

【００３０】C.no：セル番号 C.num：セルに含まれるポリゴンの数 C.flag：セルが判定領域に含まれるか否かの判定フラグ C.adr：セルに含まれるポリゴンが記憶されているポリ
ゴンテーブルの先頭番地 C.x：セルに含まれるポリゴンをすべて含む外接球の中
心のx座標値 C.y：セルに含まれるポリゴンをすべて含む外接球の中
心のy座標値 C.z：セルに含まれるポリゴンをすべて含む外接球の中
心のz座標値 C.r：セルに含まれるポリゴンをすべて含む外接球の半
径。

【００３１】また、ポリゴンテーブル22に記憶されるデ
ータ内容は次の通りである。

【００３２】P.no：ポリゴン番号 P.v1：ポリゴンを構成する頂点１の頂点番号 P.v2：ポリゴンを構成する頂点２の頂点番号 P.v3：ポリゴンを構成する頂点３の頂点番号 P.tx：法線ベクトルのx成分 P.ty：法線ベクトルのy成分 P.tz： 法線ベクトルのz成分。

【００３３】また、頂点テーブル23に記憶されるデータ
内容は次の通りである。

【００３４】V.no：頂点番号 V.x：頂点のx座標値 V.y：頂点のy座標値 V.z：頂点のz座標値 V.flag：頂点が判定領域に含まれるか否かの判定フラ
グ。

【００３５】なお、本実施例では三角形ポリゴンを例に
説明するが、記憶装置２の頂点記憶部分の拡張により一
般的な多角形ポリゴンに対応することができる。

【００３６】データ処理装置４は、操作者が入力装置５
で指定した加工の行なわれる領域（加工領域）を決定す
る領域決定部41と、加工領域などのデータを一時的に記
憶する記憶部45と、加工領域とセルとの干渉を判定する
領域−セル干渉判定部42と、加工領域とポリゴンとの干
渉を判定する領域−ポリゴン干渉判定部43と、加工領域
の頂点位置を変形する変形処理部44と、変形の形態に応
じて関数を選択する関数選択部49と、表示装置３の表示
データを生成する表示処理部47と、各種演算を行なうデ
ータ処理部46とを備えている。

【００３７】領域−ポリゴン干渉判定部43は、領域−セ
ル干渉判定部42によって干渉していると判定されたセル
内に存在するポリゴンと加工領域との干渉のみを判定
し、また、変形処理部44は、領域−ポリゴン干渉判定部
43によって干渉していると判定されたポリゴンにおける
頂点位置のみを変形する。

【００３８】この３次元形状データ加工装置の動作を、
図４、図６及び図７のフローチャートに基づいて説明す
る。

【００３９】ステップ１：光学的な手段で計測された３
次元形状データをデータ読取り装置１で読取り、記憶装
置２の各テーブル21〜23に格納する。計測された通常の
３次元形状データはポリゴンの集合であり、各ポリゴン
は、構成する頂点の番号と座標値、および法線ベクトル
の値を持っている。３次元形状データを読取り、記憶装
置２に記憶するために、以下の動作を行なう。

【００４０】第１に、データ読取り装置１が読み込んだ
ポリゴンに対し、ポリゴンの重心座標(Gx,Gy,Gz)を求め
る。これはポリゴンを構成する頂点の座標値を用い容易
に計算できる。

【００４１】第２に、重心座標値を基に当該ポリゴンが
配置されるセルデータCellを決定する。

【００４２】第３に、記憶装置２のセルテーブル21の前
記セルデータCellのC.numフィールドの値を１だけ増加
させる。

【００４３】この第１から第３までの動作を全てのポリ
ゴンに対して行なう。このようにしてC.numフィールド
にはそのセルに含まれるポリゴンの数が記憶される。

【００４４】第４に、セルテーブルの各セルデータに対
し、C.adrの値を書き込む。このC.adrは、ポリゴンテー
ブルにおいて、各セルに含まれるポリゴンの最初のポリ
ゴンの先頭番地となるべき値であるが、これは、例えば
C.no = 1のセルのC.adr = 1とし、以降C.no = iのセル
のC.adrは、C.no = 1からC.no = i-1までの各セルのC.n
umを足し合わせ、さらに１を加えることによって求め
る。

【００４５】第５に、先頭のポリゴンに戻り、各ポリゴ
ンに対して再び重心座標値を計算し、それが配置される
セルデータCell.noを求め、前記データCellのC.adrから
ポリゴンテーブルのポリゴン番号P.noを決定する。この
ポリゴン番号P.noは、セルデータCellのC.adrが指すポ
リゴンテーブルのポリゴン番号P.noを起点として、まだ
ポリゴンデータが書き込まれていないポリゴン番号P.no
まで進み、その番号をポリゴン番号P.noに決定する。ポ
リゴンテーブルのそのポリゴン番号P.noに対応させて、
ポリゴンを構成する頂点の番号P.v1、P.v2、P.v3、およ
びポリゴンの法線ベクトル値P.tx、P.ty、P.tzを書き込
む。この動作をすべてのポリゴンについて行なう。

【００４６】第６に、頂点データを読み込み、その値を
頂点テーブルの各フィールド、頂点番号V.no、および頂
点の座標値V.x、V.y、V.zに書き込む。またV.flagにOFF
を書き込む。この動作をすべての頂点について行なう。

【００４７】第７に、セルテーブルの各セルデータにつ
いて、セルに含まれるポリゴンを全て含む外接球の中心
座標値C.x、C.y、C.z、と半径C.rとを求め、各フィール
ドに書き込む。具体的には以下の様に計算すればよい。

【００４８】各セルデータ毎に、当該セルデータに配置
された３次元形状データの構成要素であるポリゴンにつ
いて、構成する頂点をすべて探索し、最大のｘ座標値C.
MaxXと最小のｘ座標値C.MinXをみつける。外接球のｘ軸
の中心座標値C.xは、C.MaxXとC.MinXの中央値とする。
同様にC.MaxY、C.MinY、C.MaxZ、C.MinZを求め、それら
を基にC.y、C.zを求める。C.x、C.y、C.zを当該セルの
各フィールドに書き込む。次に式１を計算し、最大値C.
Maxを求める。 C.Max = max(C.MaxX - C.MinX, C.MaxY - C.MinY, C.MaxZ - C.MinZ) （式１） 外接球の半径C.rは式２で求める。 C.r = √( 3 * C.Max² /4) （式２） これらの一連の処理により、３次元形状データをセルに
分割して記憶装置２に記憶させることができる。

【００４９】また、この３次元形状データに基づく立体
図形が、表示処理部47の処理を通じて表示装置３に表示
される。

【００５０】ステップ２：データ処理装置４の領域決定
部41は、入力装置５から入力したポインティングデータ
を基に、３次元形状データの加工を行なう領域と領域形
状とを求める。

【００５１】具体的には、領域決定部41は、図５（１）
に示すように、入力データから、ポインティングカーソ
ルの位置座標(pc.x, pc.y, pc.z)、ポインティングカー
ソルの方向を表すベクトル値(pc.tx, pc.ty, pc.tz)、
ポインティングカーソルの始点半径pc.rs、ポインティ
ングカーソルの終点半径pc.rg、及びポインティングカ
ーソルの長さpc.lを求め、それらを記憶部45に記憶する
とともに、表示処理部47を通じて領域形状を画面表示す
る。

【００５２】また、ポインティングカーソルが移動した
ときは、領域決定部41は、入力装置５からポインティン
グデータの変化量を受取り、記憶している各データに変
化量を加えて、ポインティングデータを更新し、新たな
領域形状を表示する。例えば領域形状をｘ軸方向にDelt
a.Xだけ移動させる操作が行なわれた場合、入力装置５
からDelta.Xが入力し、領域決定部41は、pc.xの値を新
たにpc.x + Delta.Xに変更する。

【００５３】図５（２）に示すように、入力装置として
マウスを用い、操作者がマウスを横方向に移動させるこ
とでｘ軸方向の変化量を入力できるようにすれば、図５
（３）のようにマウスの移動量だけ表示装置３に表示さ
れている領域形状も移動するので、直観的で対話的な操
作が可能となる。また、入力装置として磁気センサなど
を具備する３次元ポインティングデバイスを用いた場合
では、図５（４）に示すように、操作者の手の動きに応
じて、領域形状を傾けたり、移動させたりすることがで
き、直観的で対話的な操作が可能となる。

【００５４】ステップ３：データ処理装置４の領域−セ
ル干渉判定部42は、入力装置５からの３次元ポインティ
ングデータを基に、各セルと領域形状との干渉判定を行
ない、干渉しているセルデータのフラグC.flagにONを書
き込む。

【００５５】ステップ３の詳細を図６のフローチャート
を基に説明する。

【００５６】ステップ30：各セルデータと領域形状との
干渉判定が完了したか否かの判断を行なう。完了した場
合はステップ４に進む。完了していない場合にはステッ
プ31に進み、 ステップ31：セルテーブル21の各セルデータのフラグC.
flagを初期化する。具体的にはOFFを書き込む。次に、 ステップ32：各セルデータと領域形状との干渉判定を行
なう。

【００５７】そのために、まずステップ２で得たポイン
ティングデータを基に領域形状と各セルデータとの位置
関係を求める。

【００５８】領域形状の始点を原点とし、ポインティン
グデータの法線方向の延長線を考え、セルの重心座標、
つまり、セルに含まれるポリゴンを全て含む外接球の中
心座標(C.x, C.y, C.z)からその延長線に垂線を下ろし
たときの垂線の長さRと、領域形状の始点の位置からそ
の交点までの距離Lを求める。計算式は以下のとおりで
ある。

【００５９】 L = pc.tx * (C.x - pc.x) + pc.ty * (C.y - pc.y) + pc.tz * (C.z - pc.z) （式３） R = √( (L * pc.tx - (C.x - pc.x))² + (L * pc.ty - (C.y - pc.y))² + (L * pc.tz - (C.z - pc.z))² ) (式４） このR、Lを基に以下の条件式が満たされた場合は領域形
状とセルとが干渉している。

【００６０】 R ≦ pc.rs + (pc.rg - pc.rs) * L / pc.l + C.r （式５） 干渉している場合にはセルテーブル21のC.flag にONを
書き込む。

【００６１】全てのセルと領域形状との干渉を判定した
後、ステップ４へ進み、 ステップ４：データ処理装置４の領域−ポリゴン干渉判
定部43は、領域−セル干渉判定部42によって領域形状と
干渉すると判定されたセルに含まれるポリゴンと領域形
状との干渉を判定し、変形処理部44は、領域−ポリゴン
干渉判定部43により領域形状と干渉すると判定されたポ
リゴンの頂点を変形する。記憶装置２のテーブルは、変
形後のデータで更新され、変形されたポリゴンが画面上
に描画される。この処理を図７に基づいて詳細に説明す
る。

【００６２】ステップ40：各ポリゴンと領域形状との干
渉判定が完了したか否かを判断し、完了している場合に
はステップ46へ進む。完了していない場合にはステップ
41に進み、 ステップ41：領域−ポリゴン干渉判定部43は、セルテー
ブル21及びポリゴンテーブル22を参照して、各ポリゴン
の属しているセルデータのフラグC.flagのON・OFFを判
定する。OFFの場合にはステップ45へ進む。C.flagがON
の場合、つまりステップ３の処理によりポリゴンが領域
形状と干渉している可能性を有している場合には、ステ
ップ42に進み、 ステップ42：領域形状とそのポリゴンを構成する各頂点
との間の干渉判定を行なう。この判定は、具体的に次の
ように行なう。

【００６３】頂点テーブルを参照して、ポリゴンテーブ
ルの該当するポリゴンの第一の頂点P.v1におけるV.flag
フィールドがOFFの場合には以下の処理を行なう。

【００６４】第１にV.flagフィールドにONを書き込む。

【００６５】第２に領域形状の始点を原点とし、ポイン
ティングデータの法線方向の延長線を考え、P.v1からそ
の線に垂線を下ろしたときの垂線の長さR1、領域形状の
始点からその交点までの距離L1、および領域形状の始点
から距離L1だけ離れた点と領域形状の周辺までの距離R2
を求める。計算式は以下のとおりである。ここでV.x、
V.y、V.zは処理中の頂点のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸座標値であ
る。 L1 = pc.tx * (V.x - pc.x) + pc.ty * (V.y - pc.y) + pc.tz * (V.z - pc.z) （式６） R1 =√( (L1 * pc.tx - (V.x - pc.x))² + (L1 * pc.ty - (V.y - pc.y))² + (L1 * pc.tz - (V.z - pc.z))² ) （式７） R2 = pc.rs + (pc.rg - pc.rs) * L1 / pc.l （式８） このR1、L1、R2を基に以下の式９と式１０とが同時に満
たされた場合は領域形状と頂点とが干渉している。

【００６６】 0 ≦ L1 ≦ pc.l （式９） R1 ≦ R2 （式１０） P.v1と同様に、この処理をP.v2、P.v3について行なう。

【００６７】ステップ43：ステップ42の処理において、
式９と式１０とが同時に成立した頂点が１つ以上あった
場合にはステップ44へ進む。それ以外の場合、つまり干
渉していない場合にはステップ45へ進む。

【００６８】ステップ44：変形処理部44は、干渉してい
る頂点に対し座標値の変更処理を行ない、また、データ
処理部46は、セルの外接球半径の再計算を行なう。干渉
している頂点の座標変更処理は、例えば以下のように行
なえばよい。

【００６９】頂点のｘ座標値V.xを新たに式１１のよう
に更新する。ここでK(L1,R1,R2)は、ステップ42で得たL
1、R1、およびR2を引数とする実数値関数である。 V.x = V.x + k(L1,R1,R2) * pc.tx （式１１） 同様にｙ座標値V.y、ｚ座標値V.zについてそれぞれ式１
２、式１３のように更新する。 V.y = V.y + k(L1,R1,R2) * pc.ty （式１２） V.z = V.z + k(L1,R1,R2) * pc.tz （式１３） 式１１、１２、１３の処理によって、頂点は領域形状の
始点に対してｋ(L1,R1,R2)によって定義される量だけ移
動する。

【００７０】また、セルの外接球半径の再計算は以下の
ように行なう。式１４により、セルの外接球中心と変更
させた頂点間の距離Rvを計算する。 Rv = √( (C.x - V.x)² + (C.y - V.y)² + (C.z - V.z)² ) （式１４） 次に、式１５により、セルの外接球半径C.rとRvとの比
較を行ない、式１５が成立した場合には、セルの外接半
径C.rをRvに更新する。 Rv > C.r （式１５）。

【００７１】ステップ45：ステップ44で得た値によって
記憶装置２の各テーブルのデータを更新し、更新データ
に基づくポリゴンを、表示処理部47を通じて、表示装置
３に画面表示した後、ステップ40へ戻る。

【００７２】ステップ46：ステップ40において、ポリゴ
ンと領域形状との干渉判定が完了したときは、全ての頂
点テーブルのV.flagにOFFを書き込む。

【００７３】このアルゴリズムでは、まずセルと領域形
状との干渉判定を行ない、次にポリゴンと領域形状との
干渉判定を行なっている。セルの数はポリゴンの数と比
較して少ない。また、領域形状とセルとの干渉判定の演
算量は、領域形状と頂点との干渉判定の演算量とほぼ同
じである。従って、図８（１）に示すように、領域−セ
ル干渉判定部42の干渉判定により、図８（２）に示すよ
うに、セルを選別できるため、図８（３）に示すよう
に、領域−ポリゴン干渉判定部43が干渉判定を行なう必
要のあるポリゴンの数を削減することができ、その結
果、動作速度を速めることができる。

【００７４】また、ステップ44における頂点座標値の変
更は、式１１、式１２、および式１３を用いて行なわれ
るが、この際に、実数値関数K(L1,R1,R2)を自由に選択
することで、基本のアルゴリズムを変えずに、様々な加
工操作を行なうことができる。この関数の選択は、操作
者の入力装置５からの指示を受けた関数選択部49によっ
て行なわれる。

【００７５】関数選択と変形との関係を図９を基に説明
する。関数選択部49が、実数値関数K(L1,R1,R2)として
式１６に示す関数を選ぶと、領域形状内の３次元形状デ
ータの部分を一様に盛り上げ、もしくは掘り下げる変形
が行なわれる。その場合の操作状況を図９（１）及び
（２）に示している。 K(L1,R1,R2) = 定数 （式１６） また、実数値関数K(L1,R1,R2)として式１７に示す関数
に選ぶと、領域形状内の３次元形状データの部分をなだ
らかに盛り上げ、もしくは掘り下げることができる。そ
の場合の操作状況を図９（３）及び（４）に示してい
る。ここでc、及びlは任意の定数である。 K(L1,R1,R2) = c * ( 1 - 1/(1-exp(2*l*R1/R2 + l))) （式１７） また、実数値関数K(L1,R1,R2)を式１８に示すように引
数を拡張してK(L1,R1,R2,pc.l)とすれば、領域形状内の
３次元形状データの部分を滑らかに圧縮、もしくは膨ら
ませることができる。その場合の操作状況を図９（５）
及び（６）に示す。ここでc、およびlは任意の定数であ
る。 K(L1,R1,R2,pc.l) = c * ( 1 - 1/(1-exp(2*l*L1/pc.l + l))) （式１８） このように、実数値関数Kとして、引数を拡張し、任意
の関数を選択することで、様々な加工操作を同一の操作
インタフェースで行なうことができる。

【００７６】（第２実施例）第２実施例の３次元形状デ
ータ加工装置は、３次元物体の手前側の面（表面）と、
向こう側の面（裏面）とを区別して変形させることがで
きる。この装置は、図１０に示すように、位置情報の法
線ベクトルと３次元形状データの法線ベクトルとの内積
演算を行なう内積計算部50と、内積計算部50の結果に基
づいてデータの表裏面を判断する裏面判定部51とを備え
ている。その他の構成は第１実施例の装置（図１）と変
わりがない。

【００７７】この装置は、図４のフローチャートに従っ
て動作を実行するが、ステップ４に関しては、図１１に
示す手順を踏む。

【００７８】ステップ40：各ポリゴンと領域形状との干
渉判定が完了したか否かの判断を行なう。完了した場合
にはステップ47へ進む。完了していない場合にはステッ
プ41へ進み、 ステップ41：領域−ポリゴン干渉判定部43は、各ポリゴ
ンの属しているセルデータのフラグC.flagのON・OFFを
判定する。OFFの場合にはステップ46へ進む。ONの場合
にはステップ42に進み、 ステップ42：内積計算部50は、ポインティングデータの
法線ベクトルとポリゴンの法線ベクトルとの内積演算を
行なう。裏面判定部51は、内積演算の結果が正の値なら
ばポリゴンは裏面であると判断し、ステップ46に進み、
また、内積演算の結果が負ならばポリゴンは表面である
と判断してステップ43へ進む。

【００７９】なお、ここでは表面に対する変形操作のみ
を行なう場合の手順を示しているが、裏面の変形操作だ
けを行なうように変更することもできる。

【００８０】ステップ43：領域−ポリゴン干渉判定部43
は、領域形状とそのポリゴンを構成する各頂点との間の
干渉判定を行ない、 ステップ44：干渉している頂点が見つからなかった場合
はステップ46へ進む。干渉している頂点が１つ以上見つ
かった場合はステップ45へ進み、 ステップ45：変形処理部44は、干渉している頂点に対し
座標値の変更処理を行ない、また、データ処理部46は、
セルの外接球半径の再計算を行なう。

【００８１】ステップ46：次いで、得られた値によって
記憶装置２の各テーブルのデータを更新し、更新データ
に基づくポリゴンの描画を行ない、ステップ40へ戻る。

【００８２】ステップ47：各ポリゴンと領域形状との干
渉判定が完了したときは、全ての頂点テーブルのV.flag
にOFFを書き込み、終了後、ステップ２へ戻る。

【００８３】以上の処理により、３次元形状データの表
面または裏面のいずれかを特定して変形を行なうことが
可能になる。

【００８４】図１２に裏面判定を実施したときの変形の
様子を示している。図１２（１）は３次元形状データで
ある。一般に操作者は３次元形状データに対して表示さ
れている面（表面）に注目して操作を行なう。そのた
め、操作者はある領域を指定した場合に、無意識の内に
図１２（２）のように、表面の変形を期待する。このと
き、図１１のアルゴリズムを用いなければ、図１２
（３）に示すように、操作者が変形を希望しない３次元
形状データの裏側まで変形されてしまう。しかし、前記
アルゴリズムを用いれば、図１２（２）のように操作者
が希望する表面だけの変形を行なうことができる。

【００８５】（第３実施例）第３実施例の３次元形状デ
ータ加工装置は、加工領域設定のための領域指定モード
と、３次元形状の変形操作のための変形モードとのモー
ド切替えが可能である。この装置は、図１３に示すよう
に、データ処理装置４に、操作者の指示を受けてモード
を選択するシステムモード選択部52を備えており、ま
た、記憶装置２に、図１４に示すセルテーブル21、ポリ
ゴンテーブル24及び頂点テーブル23を記憶している。そ
の他の構成は、第１実施例の装置（図１）と変わりがな
い。

【００８６】記憶装置２のセルテーブル21及び頂点テー
ブル23は、図３のセルテーブル及び頂点テーブルと同じ
である。ポリゴンテーブル24は、ポリゴンが加工領域と
干渉していることを表す領域判定フラグ（P.flag）の欄
が追加されている点で図３のポリゴンテーブルと異なっ
ている。

【００８７】システムモード選択部52は、選択したモー
ドを記憶部45に記憶させ、外部からの入力によりこれを
書換える。操作者は、システムのモードの切替えを入力
装置５やキーボードなどから行なう。

【００８８】この装置は、図４のフローチャートに従っ
て動作を実行するが、ステップ４に関しては、図１５に
示す手順を踏む。

【００８９】ステップ40：システムモード選択部52が、
領域指定モードを選択しているときはステップ41に進
み、変形モードを選択しているときはステップ45に進
む。

【００９０】ステップ41：領域指定モードでは、各ポリ
ゴンと領域形状との干渉判定が完了したか否かを判断
し、完了している場合にはステップ２へ進む。完了して
いない場合にはステップ42へ進み、 ステップ42：領域−ポリゴン干渉判定部43は、各ポリゴ
ンの属しているセルのフラグC.flagのON・OFFを判定
し、OFFの場合にはステップ44へ進む。ONの場合にはス
テップ43へ進み、 ステップ43：ポリゴンを構成する各頂点について干渉判
定を行ない、干渉している場合にはP.flagにONを書き込
む。

【００９１】ステップ44：P.flagにONが書込まれたポリ
ゴンは、表示処理部47により、他と区別できる状態で画
面表示され、その後、ステップ41へ戻る。

【００９２】変形モードでは、 ステップ45：ポリゴンの変形処理が完了しているか否か
を判断し、完了している場合はステップ49へ進む。完了
していない場合にはステップ46に進み、 ステップ46：変形処理部44は、ポリゴンテーブルのフラ
グP.flagのON・OFFを判定し、OFFの場合にはステップ48
へ進む。ONの場合にはステップ47へ進み、 ステップ47：そのポリゴンの頂点に対し座標値の変更処
理を行ない、また、データ処理部46は、セルの外接球半
径の再計算を行なう。

【００９３】ステップ48：次いで、得られた値によって
記憶装置２の各テーブルのデータを更新し、更新データ
に基づくポリゴンの描画を行ない、ステップ45へ戻る。

【００９４】ステップ49：各ポリゴンの変形が完了した
ときは、全てのポリゴンテーブルのP.flag及び頂点テー
ブルのV.flagにOFFを書込み、ステップ２へ戻る。

【００９５】この３次元形状データ加工装置は、変形す
る領域を指定する操作と、指定された領域を変形する操
作とを分けて行なうことができるため、より精度の高い
加工を行なうことができる。

【００９６】具体的な操作例を図１６に例示している。
図１６（１）に示すように、領域指定モード時にマウス
などの入力装置を用いて、変形などの加工を施す３次元
形状データの領域を指定する。図１６（２）に、（１）
で指定された変形領域を示している。次に図１６（３）
に示すように、領域指定モードから変形モードに切り替
えた後、マウスなどの入力装置を用いて変形などの加工
操作を行なう。

【００９７】（第４実施例）第４実施例の３次元形状デ
ータ加工装置は、変形しようとするポリゴンを含む一部
のセルだけを選択して画面表示することができる。この
装置は、図１７に示すように、データ処理装置４に、セ
ル領域を選択するセル領域選択部53を備えており、ま
た、記憶装置２に、図１８に示すセルテーブル25、ポリ
ゴンテーブル22及び頂点テーブル23を備えている。その
他の構成は、第１実施例の装置（図１）と変わりがな
い。

【００９８】記憶装置２のポリゴンテーブル22及び頂点
テーブル23は、図３のポリゴンテーブル及び頂点テーブ
ルと同じである。セルテーブル25は、選択されたセルで
あるか否かを記憶するフラグ（C.rgnflag）の欄が追加
されている点で図３のポリゴンテーブルと異なってい
る。

【００９９】この装置は、図１９の手順で動作を行な
う。

【０１００】ステップ１：計測された３次元形状データ
をデータ読取り装置１で読取り、記憶装置２の各テーブ
ル22、23、25に格納する。記憶装置２に記録された３次
元形状は、表示処理部47を通じて表示装置３に画面表示
される。

【０１０１】ステップ２：セル領域選択部53は、図２０
に示す手順でセルを選択する。

【０１０２】まず、 ステップ20：ポインティングカーソルの先端に球または
立方体を設定する（図２１（１）参照）。このポインテ
ィングカーソルの位置を（pc.x, pc.y, pc.z）、球の半
径、または立方体の一辺の長さの２分の１の長さをpc.r
とする。この球または立方体によって囲まれる空間をセ
ル領域と呼ぶことにする。

【０１０３】ステップ21：ポインティングカーソルの位
置、及び球の半径または立方体の大きさを適当に変化さ
せることでセル領域を変える。

【０１０４】ステップ22：ステップ21の操作で定まった
セル領域（図２１（２））に含まれるセルのC.rgnflag
にONを書き込む。この処理が終了後、図１９のステップ
３へ進む。

【０１０５】ステップ３：表示処理部47は、座標変換を
行ない、ステップ２で指定されたセル領域のみを表示装
置３の画面中央に拡大して表示する（図２１（３））。

【０１０６】ステップ４：入力装置５から入力されたポ
インティングデータを基に３次元形状データの加工を行
なう領域と領域形状を求める（図２１（４））。

【０１０７】ステップ５：画面表示されている各セルと
領域形状との干渉判定を行ない、干渉しているセルデー
タのフラグC.flagにONを書き込む。

【０１０８】ステップ６：ステップ５でC.flagがONとな
ったセルに含まれるポリゴンと領域形状との干渉を判定
し、干渉するポリゴンの頂点を変形し、変形されたポリ
ゴンを描画した後、ステップ４へ戻る。このステップ６
の動作は、実質的に図４のステップ４と同じである。

【０１０９】この３次元形状データ加工装置では、この
ように、大きな表示物体の任意の場所を拡大して画面に
表示し、この拡大した３次元形状に対して加工変形操作
を行なうことができるので、操作がしやすい。また、表
示されるポリゴン数が削減されるために操作に対する応
答が早まり操作性が向上する。

【０１１０】（第５実施例）第５実施例の３次元形状デ
ータ加工装置は、複数の表示物体の間の干渉を判定する
ことができる。この装置は、図２２に示すように、デー
タ処理装置４に、第１の表示物体を含むセルと第２の表
示物体を含むセルとの干渉を判定するセル間干渉判定部
54と、第１の表示物体のポリゴンと第２の表示物体のポ
リゴンとの干渉を判定するポリゴン間干渉判定部55とを
備えており、また、記憶装置２に、第１の表示物体に関
するデータを記述するセルテーブル26、ポリゴンテーブ
ル27及び頂点テーブル28と、第２の表示物体に関するデ
ータを記述するセルテーブル29、ポリゴンテーブル30及
び頂点テーブル31とを備えている。その他の構成は第１
実施例の装置（図１）と変わりがない。

【０１１１】記憶装置２に記憶される各テーブルを図２
３に示している。セルテーブル26、29には、表示物体１
または２を含むセルだけが記録される。各テーブルにお
ける記録項目は、図３のテーブルのそれと同じである。

【０１１２】この３次元形状データ加工装置の動作を図
２４及び図２５のフローチャート並びに表示画面の状態
を表す図２６を用いて説明する。

【０１１３】ステップ１：表示物体１及び表示物体２の
３次元形状データがデータ読取り装置１で読取られ、記
憶装置２の各テーブル26〜31に格納される。記憶装置２
に記録された表示物体１及び表示物体２は、表示処理部
47を通じて表示装置３に表示される（図２６（１））。

【０１１４】ステップ２：操作者が、ポインティングカ
ーソルで表示物体１または表示物体２を指定して、移動
操作を行なうと、それに合わせて、表示物体の画面上で
の移動が行なわれる。この説明では表示物体１を移動さ
せることにする。表示物体１の移動は、例えば以下のよ
うに行なう。

【０１１５】データ処理装置４の記憶部45に、装置起動
時の表示物体１の座標原点からの移動量を、ｘ軸方向の
移動量Trans1.xと回転量Rot1.x、ｙ軸方向の移動量Tran
s1.yと回転量Rot1.y、及びｚ軸方向の移動量Trans1.zと
回転量Rot1.zの各値によって保持しておく。これらの初
期値は全て０である。

【０１１６】操作者がポイティングデバイスを操作した
とき、データ処理部46は、入力装置５からポインティン
グデータの変化量を受取り、保持しているｘ軸方向の移
動量Trans1.xと回転量Rot1.x、ｙ軸方向の移動量Trans
1.yと回転量Rot1.y、及びｚ軸方向の移動量Trans1.zと
回転量Rot1.zに加算して、表示物体１の新しい座標上の
位置を求める。これらの値を基に表示物体１の頂点デー
タについて座標変換を行ない表示物体１を移動させる。

【０１１７】ステップ３：次に、セルテーブル26の先頭
のセルデータ（C1.no1）と、 ステップ４：セルテーブル29の先頭のセルデータ（C2.n
o1）とを抽出し、 ステップ５：セル間干渉判定部54が、それらのセル間の
干渉を判定する。

【０１１８】ステップ６：セル間で干渉しているとき
は、ポリゴン間干渉判定部55が、それらのセルに含まれ
るポリゴンデータ間の干渉を判定する。

【０１１９】こうした判定を、セルテーブル26の先頭の
セルデータ（C1.no1）と、セルテーブル29から順次抽出
した各セルデータ（C2.no1〜C2MAX）との間で順番に行
ない、それが済むと、セルテーブル26の次のセルデータ
（C1.no2）とセルテーブル29の各セルデータ（C2.no1〜
C2MAX）との間で順番に行ない、こうした手順を繰り返
して、セルテーブル26の全てのセルデータ（C1.no1〜C1
MAX）とセルテーブル29の全てのセルデータ（C2.no1〜C
2MAX）との間における干渉を判定する。

【０１２０】ステップ５のセル間の干渉判定は、具体的
に以下のように行なう。

【０１２１】まず、セルテーブル26のセルデータC1にお
ける重心座標（C1.x,C1.y,C1.z）と、セルテーブル29の
セルデータC2における重心座標（C2.x,C2.y,C2.z）との
間の距離Rcellを計算する。Rcellは式１９で計算でき
る。 Rcell= √((C1.x - C2.x)²+(C1.y - C2.y)²+(C1.z - C2.z)²)) （式１９） 次に、各セルの外接球半径C1.r及びC2.rを加えたCdist
を式２０によって計算する。 Cdist = C1.r + C2.r （式２０） 次に、式２１によりRcellとCdistとを比較する。 Rcell > Cdist （式２１） 式２１が成立する場合、つまりRcellがCdistより大きい
場合は、セルC1とセルC2とが干渉している。

【０１２２】また、ステップ６のポリゴンの間の干渉判
定は、図２５の手順で行なう。

【０１２３】ステップ60：セルテーブル26の干渉してい
るセルデータC1に属するポリゴンを順次抽出してポリゴ
ン間干渉判定部55へ送り、 ステップ61：セルテーブル29の、前記セルデータC1と干
渉しているセルデータC2に属するポリゴンを順次抽出し
てポリゴン間干渉判定部55へ送り、 ステップ62：ポリゴン間干渉判定部55は、送られてきた
ポリゴン間の干渉を判定する。

【０１２４】ステップ60でのポリゴンの抽出は、具体的
にはセルデータC1のC1.adrが指し示すポリゴンテーブル
27のポリゴン番号P1.noを起点とし、（C1.adr+C1.num）
のポリゴン番号に達するまで順次行なわれ、また、ステ
ップ61でのポリゴンの抽出は、セルデータC2のC2.adrが
指し示すポリゴンテーブル30のポリゴン番号P2.noを起
点とし、（C2.adr+C2.num）のポリゴン番号に達するま
で順次行なわれる。

【０１２５】また、ステップ62において、ポリゴンデー
タP1とポリゴンデータP2とが干渉していた場合には、干
渉していることを操作者に知らせるために、表示装置３
に「干渉」などの文字が表示される。

【０１２６】干渉していると判定されたセルC1、C2に含
まれるポリゴンデータP1、P2の全ての組み合わせについ
てポリゴンデータ間の干渉判定が終了すると、ステップ
４に戻って、次のセル間の干渉判定が行なわれ、また、
全てのセル間の干渉判定が完了すると、 ステップ７：表示物体１と表示物体２との描画が行なわ
れる。具体的には、ポリゴンテーブル１、およびポリゴ
ンテーブル２に記録されたポリゴンが順に描画される。

【０１２７】図２６（１）は、干渉判定を行なおうとす
る表示物体１と表示物体２とを示している。図２６
（２）は、表示物体１と表示物体２の各セル間での干渉
判定の状況を示している。表示物体１は３つのセルから
成り、表示物体２は１つのセルから成る。この場合、表
示物体１の第１のセルと表示物体２の第１のセルとが干
渉している。また、表示物体１の第２、第３のセルと表
示物体２の第１のセルとは干渉していないため、これら
のセルに含まれるポリゴン間干渉判定は省略することが
できる。

【０１２８】また、図２４のステップ２において、表示
物体１または表示物体２の変形操作を行なうことも可能
である。変形操作は第１実施例の方法を用いる。図２６
（３）に示すように、表示物体１または表示物体２の移
動操作の変わりに、変形操作を行なう場合には、その変
形操作による物体間の干渉判定を行なうことで、変形操
作の評価を行なうことができる。

【０１２９】このように、この３次元形状データ加工装
置では、表示物体１と表示物体２との各セル間での干渉
判定を行なうことで、ポリゴン間の干渉判定回数を削減
することができ、処理時間の大幅な短縮を実現できる。
そのため、３次元形状データに対して行なった変形など
の加工操作の評価を、操作直後に確認することが可能に
なる。

【０１３０】なお、この３次元形状データ加工装置で
は、２以上の表示物体の干渉判定を行なうこともでき
る。

【０１３１】また、各実施例では、三角形ポリゴンを例
に説明しているが、記憶装置の頂点記憶部分の拡張によ
り一般的な多角形ポリゴンに対応することができる。

【０１３２】

【発明の効果】以上の実施例の説明から明らかなよう
に、本発明の３次元形状データ加工装置では、加工領域
の特定等のために実施する干渉判定を、３次元空間の小
領域を対象とする干渉判定と、小領域内の３次元形状デ
ータを対象とする干渉判定との二段階に分けて行なって
いるため、干渉判定の回数が削減され、動作速度を速め
ることができる。その結果、操作者が行なった変形操作
を画面上でリアルタイムで確認することが可能になる。

【０１３３】また、種々の加工操作を同一の操作インタ
フェースで実施できるため、操作がし易い。

【０１３４】また、３次元形状の表面または裏面の一方
のみに加工を施すことができる。

【０１３５】また、加工領域だけを取り出して、見易い
状態に画面に表示させることができるため、加工操作が
容易になる。

【０１３６】また、複数の３次元形状の間の干渉判定を
短時間で行なうことができるため、３次元形状に対して
行なった変形操作の評価を、操作直後に画面上で確認す
ることができる

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の３次元形状データ加工装置の構成
を示すブロック図、

【図２】第１実施例の装置におけるセルとポインティン
グカーソルと３次元形状データとの関係を示す図、

【図３】第１実施例の装置の記憶装置に格納されるテー
ブルの構成、

【図４】第１実施例の装置の動作手順を示すフローチャ
ート、

【図５】第１実施例の装置において加工領域の指定方法
を示す図、

【図６】第１実施例の装置のセルと加工領域との干渉判
定手順を示すフローチャート、

【図７】第１実施例の装置のポリゴンと加工領域との干
渉判定手順を示すフローチャート、

【図８】第１実施例の装置による干渉判定の各段階を示
す図、

【図９】第１実施例の装置を操作して得られる変形状態
を示す図、

【図１０】第２実施例の３次元形状データ加工装置の構
成を示すブロック図、

【図１１】第２実施例の装置のポリゴンと加工領域との
干渉判定手順を示すフローチャート、

【図１２】第２実施例の装置を操作して得られる変形状
態を説明する図、

【図１３】第３実施例の３次元形状データ加工装置の構
成を示すブロック図、

【図１４】第３実施例の装置の記憶装置に格納されるテ
ーブルの構成、

【図１５】第３実施例の装置の動作手順を示すフローチ
ャート、

【図１６】第３実施例の装置を操作して行なわれる変形
を説明する図、

【図１７】第４実施例の３次元形状データ加工装置の構
成を示すブロック図、

【図１８】第４実施例の装置の記憶装置に格納されるテ
ーブルの構成、

【図１９】第４実施例の装置の動作手順を示すフローチ
ャート、

【図２０】第４実施例の装置のセル選択の動作手順を示
すフローチャート、

【図２１】第４実施例の装置を操作して行なわれる変形
を説明する図、

【図２２】第５実施例の３次元形状データ加工装置の構
成を示すブロック図、

【図２３】第５実施例の装置の記憶装置に格納されるテ
ーブルの構成、

【図２４】第５実施例の装置の動作手順を示すフローチ
ャート、

【図２５】第５実施例の装置のポリゴン間の干渉判定手
順を示すフローチャート、

【図２６】第５実施例の装置を操作して行なわれる物体
間の干渉判定を説明する図、

【符号の説明】

１ データ読取装置 ２ 記憶装置 ３ 表示装置 ４ データ処理装置 ５ 入力装置 21、25、26、29 セルテーブル 22、24、27、30 ポリゴンテーブル 23、28、31 頂点テーブル 41 領域決定部 42 領域−セル干渉判定部 43 領域−ポリゴン干渉判定部 44 変形処理部 45 記憶部 46 データ処理部 47 表示処理部 49 関数選択部 50 内積計算部 51 裏面判定部 52 システムモード選択部 53 セル領域選択部 54 セル間干渉判定部 55 ポリゴン間干渉判定部

フロントページの続き (72)発明者 川口 透 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 小笠原 倫利 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−20011（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−60151（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−26981（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−298416（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06F 17/00

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３次元形状データを表示し、操作者の入
   力操作に応じて、この３次元形状データを変形し、変形
   状態を逐次表示する３次元形状データ加工装置におい
   て、 ３次元空間内の位置情報を入力する入力手段と、 前記位置情報より３次元形状データの加工を行なう加工
   領域を求める領域決定手段と、 ３次元空間内の小領域毎に３次元形状データの構成要素
   を分割して記憶する記憶手段と、 前記領域決定手段によって決定された加工領域と前記小
   領域との干渉を判定する第一の干渉判定手段と、 前記第一の干渉判定手段によって判定された小領域内に
   存在する前記３次元形状データの構成要素と前記領域決
   定手段によって決定された加工領域との干渉を判定する
   第二の干渉判定手段と、 前記第二の判定手段によって判定された３次元形状デー
   タの構成要素を変形する変形手段とを設けたことを特徴
   とする３次元形状データ加工装置。
2. 【請求項２】 前記第一の判定手段が、前記領域決定手
   段により決定された加工領域と前記小領域内に存在する
   ３次元形状データの構成要素を全て含む外接球との干渉
   判定を各小領域について行なうことを特徴とする請求項
   １に記載の３次元形状データ加工装置。
3. 【請求項３】 前記領域決定手段によって決定された加
   工領域の形状を、前記３次元形状データと併せて表示す
   ることを特徴とする請求項１に記載の３次元形状データ
   加工装置。
4. 【請求項４】 前記変形手段によって変形される量を設
   定するための関数を選択する関数選択手段を設けたこと
   を特徴とする請求項１に記載の３次元形状データ加工装
   置。
5. 【請求項５】 前記位置情報の法線ベクトルと３次元形
   状データの法線ベクトルとの内積演算を行なう内積計算
   手段と、前記内積計算手段の演算結果より３次元形状デ
   ータの表面裏面の判断を行なう裏面判定手段とを設けた
   ことを特徴とする請求項１に記載の３次元形状データ加
   工装置。
6. 【請求項６】 前記記憶手段に、前記３次元形状データ
   の構成要素が前記加工領域と干渉することを表す構成要
   素干渉フラグの記憶領域を設け、この記憶領域に、前記
   第二の干渉判定手段の判定結果に基づいて、該当する構
   成要素に対応させて前記構成要素干渉フラグを記録し、
   前記変形手段が、前記構成要素干渉フラグの付された構
   成要素を変形することを特徴とする請求項１に記載の３
   次元形状データ加工装置。
7. 【請求項７】 前記３次元空間内の小領域を選択する小
   領域選択手段を設けるとともに、前記記憶手段に、前記
   小領域選択手段によって選択された小領域を表す小領域
   選択フラグの記憶領域を設け、前記第一の干渉判定手段
   が、前記領域決定手段によって決定された加工領域と前
   記小領域選択フラグの付された小領域との干渉を判定す
   ることを特徴とする請求項１に記載の３次元形状データ
   加工装置。
8. 【請求項８】 ３次元形状データを表示し、操作者の入
   力操作に応じて、この３次元形状データを変形し、変形
   状態を逐次表示する３次元形状データ加工装置におい
   て、 複数の３次元形状データの構成要素を３次元空間内の小
   領域毎に分割して記憶する記憶手段と、 ３次元空間内の位置情報を入力する入力手段と、 前記位置情報に応じて３次元空間における前記３次元形
   状データの位置を変更するデータ処理手段と、 複数の３次元形状データに関する各々の小領域間の干渉
   判定を行なう第三の干渉判定手段と、 前記第三の干渉判定手段により判定された小領域に含ま
   れる各３次元形状データの構成要素間の干渉判定を行な
   う第四の干渉判定手段とを設けたことを特徴とする３次
   元形状データ加工装置。