JP3015480B2 - 立体モデルの作成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータ支援設計
システム（以下、ＣＡＤシステムという）における立体
モデルの作成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＣＡＤシステムにおいて立体モデ
ルを作成する場合、立体モデルを複数の矢視方向から見
て、その交点若しくは線を決定し、それらを結合するこ
とによって面を作成していた。しかしながら、交点若し
くは線を決定するときに、複数の線（若しくは点）が混
在し、形状把握が困難であり、しかも立体モデルを稜線
のデータとして保有しているので、多大な設計工数を必
要としていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は立体モデル作
成時の多大な労力を削減するためになされたものであ
り、立体モデルを作成するための必要最小限の処理機能
を用いて、複雑な形状からなる立体モデルを容易に作成
することができる立体モデルの作成方法を提供すること
を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明は、演算手段、記憶手段、表示手段および
入力手段を備えたＣＡＤシステムを利用して立体モデル
を作成する方法において、切り取り線を設定し、立体モ
デルの一部を前記切り取り線により切除する第１処理機
能と、複数の前記切り取り線間に面を形成する第２処理
機能と、２本の線分を設定し、前記２本の線分を異なる
２方向へ射影して合成線を形成し、前記合成線と立体モ
デルとの間に面を形成する第３処理機能とを前記記憶手
段に記憶させておき、基準となる立体モデルを作成し、
前記第１処理機能、前記第２処理機能または前記第３処
理機能を前記基準となる立体モデルに対して選択的に適
用することにより、新たな立体モデルを作成することを
特徴とする。

【０００５】

【作用】本発明によれば、基準となる立体モデルから所
望の立体モデルを作成する際、立体モデルの余分な部分
は、第１処理機能を選択し切り取り線を用いて切除し、
それによって生じた立体モデルの不連続部分は、第２処
理機能を選択し、切り取り線間に面を形成することで結
合する。また、任意の曲面は、第３処理機能を選択して
２本の線分を設定し、これらの線分をそれぞれ異なる方
向に射影して３次元の合成線を形成し、この合成線と立
体モデルとの間に面を形成することで得ることができ
る。これらの３つの処理機能を適宜選択して処理を行う
ことにより、基準となる立体モデルに対する余分な形状
の切り取りや、新たな形状の追加処理を自在に行うこと
ができる。

【０００６】

【実施例】本発明に係る立体モデルの作成方法について
それを組み込む装置との関係で好適な実施例を挙げ、添
付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

【０００７】本実施例が適用されるＣＡＤシステムは、
図１に示すように構成される。すなわち、このＣＡＤシ
ステムは、中央処理装置を有し、図形計算や表示制御、
データベース管理等の役割を持つコンピュータ２、大量
の図形情報を保存し更新することのできる大容量記憶装
置４、ＸＹプロッタ等の図形出力装置６、ＣＡＤシステ
ムとその使用者との対話の中心的装置であり入力装置と
連動して利用される複数のグラフィックディスプレイ装
置８、各グラフィックディスプレイ装置８に接続される
タブレット１０、キーボード１２、マウス１４、ライト
ペン１６等の機器から構成されている。

【０００８】そして、前記ＣＡＤシステムは、図２に示
すように、多くのプログラムを有している。各プログラ
ムは分担する機能により次のようなモジュールに分類す
ることができる。 （ａ） ＣＡＤシステム内の処理および情報の流れを制
御するオペレーティングシステム３２および制御モジュ
ール３４ （ｂ） 各種の入力機器、例えば、キーボード１２に対
応した入力操作が円滑に行われるように援助する入力モ
ジュール４４ （ｃ） 入力された情報をコマンド命令の形式に従って
解釈する入力解釈モジュール４０ （ｄ） 表示情報の管理およびコマンドに従った表示処
理を行う表示モジュール３８ （ｅ） 命令に対応したサブモジュールより構成される
コマンドに従った図形処理を行うコマンドモジュール２
４ （ｆ） データベース５４に保持されたＣＡＤシステム
に必要な大量の情報を効率よく検索および蓄積するデー
タベース操作モジュール５０ （ｇ） 自動設計プログラムを含むマクロプログラム２
６を実行するマクロモジュール２８ （ｈ） 他のＣＡＤシステムとの情報交換および連動処
理を行う外部システムインタフェース３０ また、該ＣＡＤシステムには、拡張性および保守性を保
つため、システムの構成および標準値等を記憶するシス
テム制御ファイル２２、各コマンドの操作性およびプロ
グラム制御手順を記憶するコマンド制御ファイル４２、
表示装置の機種および構成を記憶する表示制御ファイル
３６のような補助ファイルが用意される。なお、その他
補助的なものとして、図形の処理を行う図形処理ライブ
ラリ４６、グラフィックディスプレイ装置８に表示を行
うための表示ライブラリ４８、処理結果を図形出力装置
６に出図するための出図ユーティリティ５６、他のＣＡ
Ｄシステムと結合するためのデータ交換ユーティリティ
５２等が用意される。

【０００９】次に、各モジュールについて簡単に説明す
る。制御モジュール３４は、プログラム群をモジュール
化し、各モジュール間に介在することにより、システム
内制御の一元管理および呼び出し手順の標準化を行う。
その機能としては、開始、終了、異常処理および各モジ
ュールの実行制御、実行履歴の記録、デバッグ機能、オ
ペレーティングシステム３２との特殊処理等を行う。

【００１０】入力モジュール４４は、各種入力装置の各
種入力方法を整理統一した仕様に従った快適な入力手順
を使用者に提供する。その機能は、使用者に対し入力す
べき情報の種類、入力方法および入力装置を指示する入
力促進、入力装置の選択、入力情報の標準型への変換を
行う。

【００１１】入力解釈モジュール４０は、入力情報の解
釈方法および結果表示を一元化することにより、多様な
入力指示方法をサポートし入力操作性を向上させるとと
もに、システムの拡張性を維持する。その機能として
は、入力情報の解釈および解釈結果の表示を行う。

【００１２】表示モジュール３８は、多様な表示操作要
求を統一的に処理し、表示情報および表示状態の管理を
行う。

【００１３】コマンドモジュール２４は、入力引数の形
式、コマンドに従った処理プログラムの呼び出し、結果
の処理方法を一元的に管理し、システムの保守性および
拡張性を維持する。

【００１４】データベース操作モジュール５０は、他モ
ジュールからの要求方法を標準化するとともに、障害発
生時の回復手段を提供する。その機能は、データベース
使用状況の管理、データベース５４の操作、障害発生時
の処理を行うことにある。

【００１５】外部システムインタフェース３０は、他シ
ステムとの情報授受を標準化し、ＣＡＤシステムの有効
利用を図る。その機能は外部システムとの情報授受、外
部プログラムの稼働制御を行うことにある。

【００１６】マクロモジュール２８は、作成されたマク
ロプログラム２６に従いＣＡＤシステムの実行制御を行
う。その機能は、マクロプログラム２６の翻訳、実行で
ある。

【００１７】以上のような構成のＣＡＤシステムを用い
た立体モデルの作成方法について一例を挙げて説明す
る。

【００１８】ＣＡＤシステムにおいて、立体モデルの形
状を定義する場合、その方法として、例えば、図３に示
す立体モデルの斜視図から図４に示す平面図（矢視１方
向からの図）および側面図（矢視２方向からの図）を求
め、これらの図面の各寸法の合成により形状定義作業を
行う。なお、この場合におけるデータの処理に関して
は、周知であるのでここでは割愛する。

【００１９】ここで、本発明の実施例の理解を容易にす
るために、形状面の処理について説明する。

【００２０】先ず、図５に示す形状を作成する場合の手
順について説明する。図６に示すように、基準線１５０
から所定の寸法で定義される線１５２、１５４、１５
６、１５８を作成する。次いで、断面線ＬＮ１、ＬＮ２
を基準線１５０に沿わせて生成し、これを形状面群から
なる立体モデルＡとする。同様に、基準線１６０から所
定の寸法で定義される線１６２、１６４、１６６、１６
８を作成する。そして、断面線ＬＮ３、ＬＮ４を基準線
１６０に沿わせて生成し、形状面群からなる立体モデル
Ｂとする。

【００２１】次に、立体モデルＡと立体モデルＢの交線
１７０を求める。この交線１７０を求めるには種々の方
法が考えられるが、例えば、各立体モデルＡ、Ｂを細分
割しその座標を求め、分割した座標部分に立体モデルＡ
と立体モデルＢの両方のデータが存在すれば、その部分
が面の交わった部分であることが解る。

【００２２】この交線が求められたら、図７に示すよう
に、各立体モデルＡ、Ｂの不要部分（図中、破線で示す
部分）を削除する処理を行う。

【００２３】最後に、得られた立体モデルＡ、Ｂの結合
処理を行うことにより、図５で示す形状が得られる。

【００２４】以下に説明する実施例に記載された立体モ
デルＡ、Ｂに投影する線の処理は、立体モデルＡ、Ｂに
おいて線を通過する面との交線を求めることに等しいか
ら、上記の立体モデルＡ、Ｂ同士の交線を求める手法が
適用できる。

【００２５】以下、実施例について説明する。本実施例
では、矢視方向からの形状の合成を行うに当たり、ワイ
ヤフレーム（稜線）による方法のみではなく、立体形状
を直接切り取ったり、盛り上げたりする方法を用いる。
図８乃至図１０を用いて基本的な図形の操作方法につい
て説明する。

【００２６】図８に示す特定の位置関係に存在する二つ
の立体６０、６２を、切り取り線６４、６６（直線でも
曲線でもよい）で切断し、立体６０ａと６２ｂを残す
（以下、この機能を機能１という）。この場合、切り取
り線６４、６６は、立体６０、６２の下方に位置させ、
それを立体６０、６２に投影させることで指定できる。

【００２７】次に、図９に示すように、切り取り線６
４、６６の間を面（斜線部）６８で結合する（以下、こ
の機能を機能２という）。

【００２８】また、図１０に、特定の位置関係に存在す
る二つの立体７０、７２の間に線７４、７６を与え、こ
の線を用いて立体７０、７２間を結合する場合を示す。
立体７０と７２の間に、例えば、線７４ａと線７４ｂを
定義し、これらの合成線として線７４を決定し、また、
線７６ａと線７６ｂを定義し、これらの合成線として線
７６を決定する。そして、この線７４、７６間および立
体７０、７２間を面７８、８０、８２で結合する（以
下、この機能を機能３という）。

【００２９】上記のような手法を用いることにより、特
定の立体形状を作成する一例を、図１１乃至図１８にお
いて説明する。

【００３０】図１１において、立体形状８４に対し、夫
々所定の位置に線８６ａ、８８ａ、９０ａを適用する。
この場合、線８６ａには前記機能１を適用し、線８６に
よって立体形状８４の右半分を切り取る。そして、線８
８ａ、９０ａに対しては、機能２を適用し、線８８ａと
線９０ａの合成線８８を求め、線８６と線８８の間に面
を作り、且つ線８８と線９０による立体形状８４の交差
部の間にも面を形成する。この結果、立体形状８４は図
１２に示す立体形状９６となる。

【００３１】次に、図１３に示すように、図１２に示す
立体形状９６に対し線９２ａと線９４ａを適用し、機能
１を適用することにより線９２ａを立体形状９６の壁面
に投影し、線９２で立体形状９６の壁面を切り取り、機
能３を適用することにより、線９２ａと線９４ａの合成
線９４を求め、線９２と線９４の間に面を作り、さら
に、図１１に示す線９０と図１３に示す線９４の間に面
を作る。これにより、図１４に示す立体形状１００がで
きる。

【００３２】図１５において、図１４で示した立体形状
１００の面１０２と面１０４の各々を、機能１を適用す
ることにより、線９８ａを投影した線９８と線１００ａ
を投影した線１００で切り取り、且つ、機能３を適用す
ることにより、面１０２の下部で線９８ａと線１００ａ
の合成線を得、図１６に示すように、面１０２を線９８
で切り取った位置と前記合成線とを面で結合する。さら
に、その合成線と線１００とを面で結合する。このよう
にして、図１６で示す立体形状１０５を作成する。

【００３３】さらに、図１６に示す立体形状１０５に対
して、図１７では、線９８によって作成した段差を傾斜
面とするために、面１０６の所定位置を、機能１を適用
することにより、線１０８ａを投影した線１０８で切り
取り、図１５に示す線９８による切断箇所とその線１０
８を面で結合する。このようにして図１８の立体形状１
０９を作成する。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、基準と
なる立体モデルの余分な部分を第１処理機能により切除
し、それによって生じた立体モデルの不連続部分を第２
処理機能により面を形成することで結合し、任意の曲面
を第３処理機能により立体モデルに対して追加すること
ができる。このように、本発明では、基準となる立体モ
デルに対する余分な形状の切り取りや、新たな形状の追
加処理を自在に行うことができ、これによって容易に立
体モデルを構築することができる。また、設計変更に対
しては、立体モデルを構成する個々の線に対して変更を
加える必要がないため、設計工数を削減させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるＣＡＤシステムの概略構成
図である。

【図２】ＣＡＤシステムのプログラム構成図である。

【図３】本発明方法が適用される立体形状の斜視図であ
る。

【図４】図３を各矢視方向から見た平面図および側面図
である。

【図５】二つの立体モデルを結合した図である。

【図６】二つの立体モデルを結合する場合の説明図であ
る。

【図７】二つの立体モデルの不要部分を削除するための
説明図である。

【図８】本発明方法の基本的機能を示す図であり、複数
の立体を線で切り取る図である。

【図９】本発明方法の基本的機能を示す図であり、複数
の立体の稜線を面で結合する図である。

【図１０】本発明方法の基本的機能を示す図であり、複
数の立体の間を複数の面で結合する図である。

【図１１】本発明方法の実施例の説明図であり、基本的
機能を用いて、立体形状を修正する図である。

【図１２】図１１の立体形状を修正した後の図である。

【図１３】図１２の立体形状を修正した後の図である。

【図１４】図１３の立体形状を修正した後の図である。

【図１５】図１４の平面に段差を設けるための説明図で
ある。

【図１６】図１５の立体形状を修正した後の図である。

【図１７】図１６の段差を斜めにするための説明図であ
る。

【図１８】図１７の立体形状を修正した後の図である。

【符号の説明】

２…コンピュータ ４…大容量記憶装置 ６…図形出力装置 ８…グラフィックディスプレイ装置 １０…タブレット １２…キーボード １４…マウス １６…ライトペン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 成田 一彦 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダ エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 小野 浩 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダ エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 南波 崇興 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダ エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−131270（ＪＰ，Ａ) ＩＢＭ ＲＥＶＩＥＷ 106号 43− 50頁 吉岡泰二郎ほか 「松下電気産業 −金型設計におけるＡＩ−ＣＡＤ開発 −次世代ＣＡＤ／ＣＡＭの構築を目指し て」 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 17/00 G06F 17/50 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】演算手段、記憶手段、表示手段および入力
   手段を備えたＣＡＤシステムを利用して立体モデルを作
   成する方法において、切り取り線を設定し、立体モデルの一部を前記切り取り
   線により切除する第１処理機能と、複数の前記切り取り
   線間に面を形成する第２処理機能と、２本の線分を設定
   し、前記２本の線分を異なる２方向へ射影して合成線を
   形成し、前記合成線と立体モデルとの間に面を形成する
   第３処理機能とを前記記憶手段に記憶させておき、基準
   となる立体モデルを作成し、前記第１処理機能、前記第
   ２処理機能または前記第３処理機能を前記基準となる立
   体モデルに対して選択的に適用することにより、新たな
   立体モデルを作成することを特徴とする立体モデルの作
   成方法。