JP3195498B2

JP3195498B2 - 三次元形状作成方法及びその装置

Info

Publication number: JP3195498B2
Application number: JP21840294A
Authority: JP
Inventors: 宏志松岡; 俊白川; 毅士原田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1994-09-13
Filing date: 1994-09-13
Publication date: 2001-08-06
Anticipated expiration: 2016-08-06
Also published as: US5844563A; JPH0883296A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、計算機の中に三次元モ
デルを作成する三次元形状作成方法及びその装置に関
し、より詳細には、計算機の中に三次元モデルを作成す
る境界表現ソリッドモデリングシステムにおいて、ソリ
ッド形状の寸法値を変えて形状操作を再実行することに
よるパラメトリック変形ならびに形状操作の入れ替えお
よび削除を、何らの矛盾もなく行うための三次元形状作
成方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】計算機を利用した設計・生産のための必
須の道具として、ＣＡＤ（ＣomputerＡided Ｄesign）
やＣＡＭ（Ｃomputer Ａided Ｍanufacturing）が広く
普及している。また、完成した製品や部品が実際の使用
に耐えうるかどうかなどを、実験でなく計算機により検
証しようというＣＡＥ（Ｃomputer Ａided Ｅngineerin
g）も一般化されようとしている。そして、コンピュー
タグラフィックス（ＣＧ：Ｃomputer Ｇraphics）を設
計の分野に利用しようというのがＣＡＤである。

【０００３】ＣＡＤのソフトウェア技術の面では、三次
元の形状をコンピュータの中に構成する幾何形状モデリ
ング（ＣＡＧＤ：Ｃomputer Ａided Ｇeometric Ｄesig
n）の分野が開拓され、立体を三次元的に完全に表現す
るソリッドモデルの技術や自由曲線・自由曲面を含むよ
うな複雑な形状の設計技術が蓄積されてきた。

【０００４】設計から生産に至るまでのすべての場面で
扱えるような形状データは二次元でなく三次元でなけれ
ばならない。ソリッドモデラのような三次元データを扱
えるシステムを核にして初めてＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ
の統合化が可能になり、それが設計・生産業務の効率化
をもたらす。例えば、三次元ＣＡＤデータを製図システ
ムに渡すことによって図面を得ることができる。解析シ
ステムに渡してその解析結果に基づいて三次元ＣＡＤで
形状を修正することもできる。この三次元ＣＡＤで主役
を演じているのがソリッドモデラである。

【０００５】最近は、電話機・ラジカセなどの家電製品
をはじめ個性的で複雑な曲面を持った製品を設計・生産
する機会が多い。このような形状は二次元的には表現し
にくいので、三次元ＣＡＤを利用して設計が行なわれ
る。立体はコンピュータの中でどのように表現されてい
るかと言えば、二次元の形状を表示するだけであれば、
図形を構成する頂点の座標値や稜線の曲線データなどの
幾何学的なデータをコンピュータに蓄えておけばよい。
三次元の立体を表現する場合には、稜線と頂点に加えて
面という要素が必要となる。面が曲面である場合は、幾
何学的な表現が複雑になる。また、各要素間の関係を表
現する位相データも複雑になる。このような立体を表現
するための方法を大別すると、ワイヤーフレームモデ
ル、サーフェスモデル、ソリッドモデルの３種類があ
る。

【０００６】立体を完全に表現できるモデルがソリッド
モデルである。サーフェスモデルは中空であったが、ソ
リッドモデルでは中身も詰まっている。このため、解析
・加工などのさまざまな場面で自動的な処理が可能にな
る。このようなソリッドモデルに基づいたシステムをソ
リッドモデラと呼ぶ。ワイヤーフレーム、サーフェス、
ソリッドの３つの三次元のモデルの中で、形状を完全に
記述できるのはソリッドモデルだけである。以上のこと
は、「３次元ＣＡＤの基礎と応用」（鳥谷浩志、千代倉
弘明編著、共立出版（株）、１９９１年２月２５日発
行）に詳しく記載されている。

【０００７】このように、ソリッドモデルとは、立体の
三次元的な形状を計算機内部に表現したものであり、立
体を中身が詰まっている状態で表現しているため、本来
の立体に最も近い表現手法である。従って、解析・加工
等の自動的な処理が可能になる等の優れた特徴を持つモ
デリング手法である。しかし、ソリッドモデルではデー
タ構造が複雑になるため、形状の変更に時間がかかると
いう問題点がある。そのため、効率的なモデリングの手
法が要望されている。また、いったん作成したソリッド
モデルを修正する方法がなければ、あらためてソリッド
モデルを作成し直さなければならず、修正に多大の時間
と労力をかけなければならない。

【０００８】公知文献である特開平３−７８０９０号公
報の「三次元形状の設計履歴管理方式」は、いったん作
成したソリッドモデルを修正する方法が試みられてい
る。これは、形状変形コマンドおよびその引数とコマン
ド実行の結果生じた逆操作，再操作可能な基本操作を設
計過程の履歴として木構造に蓄えておき、設計過程をさ
かのぼることにより、設計の途中から異なる設計に移っ
たり、パラメータの値を変えて再実行することにより、
三次元形状の部分的な変更を自動的に行おうとするもの
である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の三次元形状作成
装置においては、例え「三次元形状の設計履歴管理方
式」を導入したとしても、作成したソリッドモデルに対
して〜の形状修正に成功する可能性が極めて低かっ
た。形状操作に用いたパラメータを変更することにより、
そのソリッドモデルを全て自動的に変形すること。不要な形状操作を削除することにより、もとのソリッ
ドモデルと相似形ではないソリッドモデルを自動的に作
成すること。形状操作の順序を変更することにより、もとのソリッ
ドモデルと相似形ではないソリッドモデルを自動的に作
成すること。不要な形状操作の削除と形状操作の順序の変更とパラ
メータの変更のそれぞれの組み合わせを同時に実行する
ことにより、もとのソリッドモデルとは相似形ではない
ソリッドモデルを全て自動的に変形，作成すること。これらにより、形状の誤りの修正や、類似形状の作成な
どを容易に実現することができなかった。

【００１０】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たもので、日常の設計作業で頻繁に発生するソリッド形
状の修正や類似形状ソリッドモデルの作成などを容易に
実現するようにし、ソリッドモデルの作成や修正に要す
る手間と時間を大幅に短縮できるようにした三次元形状
作成方法及びその装置を提供することを目的としてい
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、（１）頂点、稜線、面などの三次元要素
を作成する形状操作に、識別可能な記号または番号であ
る操作ＩＤを与える操作ＩＤ付与手段と、作成された面
のうち、それぞれが接平面連続になるものを面集合とし
て分類する分類手段と、分類された面集合に、識別可能
な記号または番号である面集合ＩＤを与える面集合ＩＤ
付与手段と、前記操作ＩＤと結果作成される面集合に対
する面集合ＩＤの関連に、識別可能な文字列であるペア
名を与えるペア名付与手段と、該ペア名からそれぞれの
操作ＩＤや面集合ＩＤを求める演算手段と、ペア名の組
み合わせから、形状を構成する面集合や稜線列、頂点を
特定する設定手段と、形状操作の対象をペア名の組み合
わせである形状要素名で表し、形状操作名とともに記憶
する記憶手段と、該記憶手段により記憶された形状要素
名から、面集合、稜線列、頂点などの形状操作対象を特
定する決定手段を有すること、更には、（２）前記
（１）において、記憶された形状操作を再び実行する再
実行手段を有すること、更には、（３）前記（１）又は
（２）において、作成される三次元要素間の値を、併せ
てパラメータとして記憶する記憶手段と、記憶されたパ
ラメータの値を変更して再び操作を実行し、もとと異な
った寸法をもつ形状を作成する作成手段を有すること、
更には、（４）前記（１）において、記憶された形状操
作の削除手段と、記憶された形状操作を削除して再び操
作を実行し、該形状操作により作成された面集合、稜線
列、頂点を削除する削除手段を有すること、更には、
（５）前記（１）において、形状操作もしくは形状操作
の固まりを、操作順に記憶、管理する記憶・管理手段
と、形状操作もしくは形状操作の固まりの順番を入れ替
える変更手段とを有することを特徴としたものである。

【００１２】

【作用】まず、以下の方法により、形状操作の際、その
履歴を操作順に記憶する。形状操作を行う際、その形状
操作を識別するためのＩＤを形状操作の履歴に設定す
る。次に、形状操作を行ってソリッド形状を変更する。
この時、新たに作成された複数の面をそれぞれが接平面
連続となるようにいくつかの面集合に分類し、それぞれ
の面集合に対して識別のためのＩＤを与える。形状操作
で作成されたそれぞれの面に、形状操作のＩＤと面集合
のＩＤのペアで構成される名前を設定する。次に、形状
操作の対象となった面集合、稜線列、頂点等を、特定可
能な面集合の組で表現し、この面集合の組を操作履歴に
記憶する。次に、形状操作に用いたパラメータを操作履
歴に記憶する。

【００１３】次に、以下の方法により、ソリッドモデル
を修正する。まず、以下のからの方法を用い操作履
歴を編集する。この時、からを混在することも可能
である。ソリッド形状の寸法を変更する場合；操作履歴中の変
更したいパラメータを変更する。不要な形状操作を削除する場合；削除したい形状操作
の履歴を履歴列より削除する。形状操作の順番を入れ替える場合；形状操作の履歴列
において形状操作の履歴の順番を入れ替える。次に、編集した操作履歴列にしたがい形状操作を自動的
に再実行する。この時、操作対象となる面集合・稜線列
・頂点などは操作履歴に記憶されている面集合の名前の
組み合わせにより特定する。

【００１４】ここで名前の組み合わせにより操作対象を
決定しているのは、再実行を意図した通りに行うためで
ある。編集した形状操作の履歴を再実行した場合、元の
ソリッドモデルと位相が変わってしまう場合がある（例
えば、面、稜線、頂点の数が増減する）。このとき、操
作対象をそれを直接示す情報（例えば、１から始まり存
在する面の数まで１ずつ増加しながら順番に付けられた
面番号）により決定した場合には、位相が変化したた
め、それ以降の再実行において、操作対象がすでに存在
しなかったり、意図しない操作対象に対して形状操作を
行ったりしてしまうことになる。

【００１５】本発明では、ペア名の組み合わせにより操
作対象を決定しているため、以下の，の理由によ
り、再実行を意図した通りに行うことができる。位相の変化による影響が形状操作単位で局所化され
る；形状操作のＩＤを含めて操作対象を決定するため、
形状操作対象となる要素を生成した形状操作以外の操作
での位相の変化は、再実行をしようとしている操作に影
響を与えない。ひとつの形状操作内での位相の変化が少ない；ひとつ
の形状操作においては、接平面連続な面集合は同一面と
みなされるので、形状操作の対象となる面集合や稜線
列，頂点の数が変化し難い。

【００１６】

【実施例】実施例について、図面を参照して以下に説明
する。図１は、本発明による３次元形状作成装置の一実
施例を説明するための構成図で、図中、１は入力装置、
２は記憶装置、２ａは形状データ、２ｂは形状操作情
報、２ｃは形状操作履歴、３は演算装置、４は出力装置
である。

【００１７】ユーザが入力装置１から入力する情報に基
づいて、形状操作情報２ｂを作成して記憶装置２に蓄
え、該形状操作情報に基づいて形状操作を行い、操作の
結果を形状データ２ａに反映させる。そして、更新され
た形状データ２ａを出力装置４に出力することにより、
ユーザがその形状を確認できるようにする。ユーザが希
望する形状になるまで、この操作を繰返して行うが、個
々の形状操作情報２ｂおよび各段階における形状データ
２ａの他に、形状操作の履歴２ｃをも記憶装置内に保持
し、これにより任意の形状操作時点の形状を再現するこ
とを可能にする。

【００１８】これらの処理を行う過程で、記憶装置内の
データに対し、形状操作情報２ｂの作成、形状変形操作
処理、形状データ２ａの更新、形状操作履歴２ｃの検索
等の演算を実行する必要があるが、その処理は演算装置
３において行われる。記憶装置２内に保持される形状デ
ータ２ａ、形状操作情報２ｂ、形状操作履歴２ｃについ
ては、以下、本発明の具体的な処理について述べる過程
で、より詳しく説明する。

【００１９】（１）形状要素の管理機構（１−１）ペア名の設定形状要素を管理するための機構として、ペア名という概
念を用いる。ペア名とは、次に述べる操作ＩＤと面集合
ＩＤとの組み合せにより表されるものである。操作ＩＤ
とは、形状操作を行う際、その形状操作に対してあらか
じめ与えられる記号または番号であり、当該形状操作が
含まれる形状操作履歴経路上においては、一意に識別可
能な記号または番号である。この操作ＩＤは図２に示さ
れている。面集合ＩＤとは、形状操作の結果生成された
複数の面を、接平面連続となる領域（面集合）に区別
し、区別された複数の面集合のそれぞれに対して与えら
れる記号または番号であり、当該形状操作によって生成
され区分された複数の面集合のそれぞれを、一意に識別
することのできる記号または番号である。

【００２０】例えば、図４の円錐台形状の６つの面のう
ち、側面を構成する４つの面は接平面連続であり、これ
らは１つの面集合として認識される。したがって、この
円錐台形状に含まれる６つの面は、上底面（面集合ＩＤ
＝１）、下底面（面集合ＩＤ＝２）、側面（面集合ＩＤ
＝３）という３つの面集合として認識される。

【００２１】接平面連続という基準に基づいて、面集合
の区分による面集合ＩＤを用いることにより、面集合の
中に含まれる面の数に関わらず、接平面連続の領域を１
つのまとまりとして認識することができる。このため、
後述するように、寸法変更によって面集合に含まれる面
の数が変化した場合でも、矛盾のない形状操作の再実行
を行うことが可能となる。

【００２２】なお、共通の境界曲線を持つ二つの曲面Ｓ
^１，Ｓ^２が接平面連続となるためには、境界曲線上の微
分ベクトルが以下の条件を満たすことが必要十分であ
る。境界曲線を横切る微分ベクトルをＳ_ｕ．Ｓ_ｖと表わ
し、このとき、境界曲線上のすべての点で次の式が成り
立てば、二つの曲面は接平面連続で接続される。接平面
連続の条件を図３に示す。

【００２３】

【数１】

【００２４】ペア名は、図４に示されるように、形状操
作によって新しく面が生成された時に、各面集合に含ま
れる面のそれぞれに対して付与される。実際には、形状
データ内の面要素が持つ属性として取り扱われる。ペア
名を指定することによって、各面集合は、当該形状操作
が含まれる形状操作の履歴経路上において、一意に識別
することができる。例えば、図５において、Ａ−１は、形状操作Ａによって生成された１番目の面
集合、Ａ−２は、形状操作Ａによって生成された２番目の面
集合、Ｂ−１は、形状操作Ｂによって生成された１番目の面
集合、等として、それぞれは一意に識別される。

【００２５】（１−２）副ペア名の設定形状操作によって、面または稜線が分割され、しかも位
相的に分離された場合には、分割・分離された形状要素
に対して、以下の〜の３つを組み合わせて副ペア名
を設定する。操作ＩＤ。要素分割番号−分割・分離された形状要素の中で何番
目かを示す番号。要素分割総数−同じペア名を持つ要素がいくつに分割
・分離されたかを示す総数。

【００２６】具体的に、副ペア名が設定されるのは、次
の２つの場合である。ある形状操作を実行したときに、同じペア名を持つ面
集合が、位相的に２つ以上に分割・分離された場合に、
分割・分離された面集合ごとに、それぞれの面集合内の
面に対して、同じ要素分割番号（面集合分割番号）を持
つ副ペア名を設定する。さらに、この副ペア名に、この
形状操作でいくつに分割・分離されたかを示す数（面集
合分割総数）を加える。ある形状操作を実行したときに、左右の面集合のもつ
ペア名が等しい複数の稜線が、位相的に２つ以上の稜線
列に分割・分離されている場合に、分割・分離された稜
線列ごとに、それぞれの稜線列内の稜線に対して、同じ
要素分割番号（稜線列分割番号）からなる副ペア名を設
定する。さらに、この副ペア名に、この形状操作でいく
つに分割・分離されたかを示す数（稜線列分割総数）を
加える。稜線の副ペア名は、稜線分割時に限らず稜線生
成時にも設定される可能性がある。これらの副ペア名
は、ペア名と同様、形状データ内の形状要素に対する属
性として設定される。

【００２７】（１−３）形状要素名による形状要素の指
定本発明において形状操作を行う場合に操作対象となる要
素は、次のように限定される。面集合；ペア名によって指定される面集合。稜線列；上記面集合の境界となる稜線列。頂点；上記稜線列の端点となる頂点。形状操作の操作対象要素として、これらの面集合、稜線
列又は頂点を指定する場合には、指定しようとする対象
要素と隣接する、複数の面集合のペア名を組み合わせて
用いる。この複数の面集合のペア名の組合せを当該形状
要素の形状要素名という。

【００２８】面集合、稜線列、頂点のそれぞれについて
の、形状要素名の指定の仕方は次の通りである。面集
合の形状要素名は、当該面集合自身のペア名、および、
当該面集合に隣接する面集合それぞれのペア名を組み合
わせたものである。例えば、図６において、上底面ｆを
構成する面集合の形状要素名は、「ＦａｃｅＳｅｔ［Ａ
−１；Ａ−２，Ｃ−１，Ａ−３，Ｂ−１］」のように表
される（ＦａｃｅＳｅｔは面集合を意味する）。稜線
列の形状要素名は、当該稜線列の左右にある面集合の持
つペア名、および、稜線列の始点および終点に隣接する
面集合それぞれの持つペア名を組み合わせたものであ
る。たとえば、図６において、稜線列ｅの形状要素名
は、「ＥｄｇｅＳｅｑ［Ａ−１，Ａ−３；Ｃ−１；Ｂ−
１］」のように表される（ＥｄｇｅＳｅｑは稜線列を意
味する）。頂点の形状要素名は、当該頂点に隣接する
面集合それぞれのもつペア名を組み合わせたものであ
る。たとえば、図６において、頂点ｖの形状要素名は、
「Ｖｅｒｔｅｘ［Ａ−１，Ａ−２，Ｂ−１］」のように
表される（Ｖｅｒｔｅｘは頂点を意味する）。

【００２９】面集合または稜線列の場合に、指定しよう
とする形状要素が副ペア名を持っている場合には、前述
したペア名の組み合せに加えて、識別補助情報として、
副ペア名を組み合せたものが形状要素名となる。例え
ば、図７において、稜線ｅ１，ｅ２は、ペア名のみを用
いた場合にはともに「ＥｄｇｅＳｅｑ［Ａ−１，Ａ−
２；Ａ−３；Ａ−４］」となるが、副ペア名を用いてｅ１：「ＥｄｇｅＳｅｑ［Ａ−１，Ａ−２；Ａ−３；Ａ
−４：Ａ−１／２］」ｅ２：「ＥｄｇｅＳｅｑ［Ａ−１，Ａ−２；Ａ−３；Ａ
−４：Ａ−２／２］」のように表現することにより、それぞれの稜線列を一意
に指定することができる。

【００３０】また、頂点の場合に、指定しようとする形
状要素名で表現される頂点が、２つ以上存在する場合に
は、それらの中で頂点ＩＤ（頂点の情報を直接指示する
番号）の大小を基準とした番号Ｘと、それらの頂点の総
数Ｙとからなる識別補助情報［Ｘ／Ｙ］をペア名に加え
たものを形状要素名とする。例えば、図８において、ｖ
１，ｖ２は、ペア名のみを用いた場合には、ともに「Ｖ
ｅｒｔｅｘ［Ａ−１，Ａ−２］」となるが、識別補助情
報を組み合せて、ｖ１：「Ｖｅｒｔｅｘ［Ａ−１，Ａ−２：１／２］」ｖ２：「Ｖｅｒｔｅｘ［Ａ−１，Ａ−２：２／２］」のように表現することにより、それぞれの頂点を一意に
指定することができる。

【００３１】このような形状要素名が指定された場合、
指定された形状要素名が、形状データ中のどの要素
（群）に相当する面集合、稜線列ないし頂点であるのか
を特定することができなければならない。本発明では、
図４に示されるように、形状データ中の面要素それぞれ
に対してペア名が属性として付与されている。また、面
要素，稜線要素それぞれに対して副ペア名が属性として
付与されている。したがって、それらを逐次参照するこ
とによって、指定された形状要素名で表される面集合、
稜線列ないし頂点が形状データ中のどの要素（群）に相
当するのかを特定する。

【００３２】（２）形状操作処理の流れ前述した形状要素名を用いた形状要素の指定方法を用い
て、形状操作を行う際、本発明においては、それぞれの
形状操作を構成するために必要な情報を形状操作情報と
して記憶して管理する。図９は、形状操作情報の具体的
な例を示す図である。図中のＡは、面の面直押出し操作
の形状操作情報である。面直押出し操作の場合、操作対
象は面集合であり、その面集合を示す形状要素名が格納
される。そして、押出し量を示す寸法値が格納される。
また、図中、Ｂは、稜線の丸めを行う形状操作の形状操
作情報である。稜線の丸め操作の場合、操作対象は稜線
列であり、その稜線列を示す形状要素名が格納される。
そして、丸め方法を示すデータ、および丸め値を示す寸
法値が格納される。

【００３３】このようにして作成された形状操作情報を
もとにして、形状変形操作が行われ、形状データが更新
される。形状操作が繰返されることにより、それら一連
の形状操作が１つの経路をなすことは、それぞれの形状
操作に対応する形状操作情報同士をポインタ情報により
結び付けることにより示す。そして、ポインタ情報によ
る形状操作情報同士の結び付けを１対多で行うことによ
り、形状操作経路の分岐を表現する。結果として、過去
に行われた形状操作に対応する複数の形状操作情報群
は、図２に概念的に示される通り、形状操作履歴に対応
するツリー構造を形成する。

【００３４】本発明では、個々の形状操作に関する形状
操作情報に加えて、形状操作履歴が記憶されているた
め、過去に実行した形状操作をさかのぼり、それらの記
憶された形状操作を再び実行することが可能である。こ
の処理を再実行という。以下では、再実行を用いて寸法
修正や形状操作削除、あるいは形状操作順序の入れ換え
を行う処理について説明する。そして、本発明の接平面
連続な面集合区分に基づく方法が、従来の方法における
再実行ではうまくいかない場合にも有効にはたらくこと
を述べる。

【００３５】（３）寸法変更の手順本発明を用いて、一旦実施された形状操作の寸法値を変
更する場合、以下に述べる手順で処理する。ユーザに寸法値を変更させる。図１の出力装置に表示
されている形状データのうち、変更したい寸法を持つ形
状操作によって生成された面を選択させ、当該形状に関
係する寸法を表示する。または、図２に示すような形状
操作履歴ツリーを表示し、その中から変更したい寸法を
持つ形状操作を選択させ、寸法を表示してもよい。ある
いは、ユーザに面や形状操作を全く選択させることな
く、すべての寸法値を表示し、その中から選択させても
よい。次に、表示した寸法の中で変更したいものを選択
させ、新しい寸法値を入力装置により入力させる。この
寸法値の変更は、複数の寸法に対して行うことが可能で
ある。

【００３６】変更処理の実行をユーザに指示させる。変更のあった寸法が属している形状操作のうち最古の
ものから再実行を行う。変更された寸法に関しては新し
い寸法値を格納しながら、既に作成した形状操作の形状
操作情報のコピーを、操作履歴の新しい枝を構成する形
状操作情報として作成する。新しい枝が作成できたら、
その枝の１つ手前までundo操作を行い、その後、新しい
枝を再実行する。これにより、変更された寸法を反映し
た形状変形操作が実行されることになる。

【００３７】なお、ＣＡＤシステムのように、設計者が
対話的にシステムを利用する場合、設計者の誤った操作
に対してシステムは対応できることが要求される。過去
に行なった操作を取り消す機能がundo機能である。この
ように対話型のシステムにおけるundo機能は重要である
が、創造的な作業を支援するシステムにおいては、undo
機能に加え、undo操作によって失われたものを再現する
redo機能が備わっている。

【００３８】実行結果に対する承認をユーザに求め
る。再実行の結果は、記憶装置内の形状データに反映さ
れる。この結果を出力装置に表示し、ユーザに承認を求
める。ユーザが結果を承認した場合には、操作履歴の新
しい枝を残し、古い枝を構成する形状操作情報を削除す
る。新しい枝は、古い枝の寸法値のみを変更したコピー
として作成されており、古い枝に対して何等の依存関係
も持っていないので、このように古い枝を削除すること
が可能である。ただし、ユーザが希望する場合には、古
い枝をあえて残しておくことも可能である。また、ユー
ザが結果を承認しなかった場合には、本形状変形操作を
undoし、古い枝をredoすることによってもとの形状を復
帰し、新しい枝を削除する。

【００３９】図１０〜図１３は、本発明の具体例を示す
図である。図１０〜図１２は、１番目の形状操作として
回転押出し操作を行い、２番目の形状操作として丸め操
作を行ったのち、最初に行った回転押出しの回転角を変
更した例である。この例では、回転角を変更したことに
より、回転押出しの結果生成される面（および稜線、頂
点）の数が変わっている。このため、形状要素名を用い
ない従来の方式による場合には、図１３に示すように、
丸められる稜線列が回転角の変更を反映しない不本意な
結果となる。しかし、接平面連続の面集合を１つの単位
とする本発明の方法を用いれば、面集合の数には変化が
ない。したがって、丸め操作の対象要素として指定する
稜線列の形状要素名による表現は、回転角の変更前と変
更後とで同じである。結果として、回転角の変化を正し
く反映した稜線列に対して丸め操作が行われるので、図
１２のように、期待した通りの形状を得ることができ
る。

【００４０】（４）形状操作削除の手順本発明を用いて、すでに実行された形状操作履歴の中の
１つの形状操作を削除する場合、以下に示す手順により
処理する。ユーザに削除する形状操作を選択させる。図１の出力
装置に表示されている形状データのうち、削除したい形
状操作によって生成された形状を選択させる。または、
図２に示すような形状操作履歴ツリーを表示し、その中
から削除したい形状操作を選択させてもよい。あるい
は、ユーザに面や形状操作を選択させることなく、すべ
ての寸法値を表示し、その中から削除したい操作により
付与された寸法値を選択させてもよい。削除処理の実行をユーザに指示させる。

【００４１】指定された形状操作をとばして再実行を
行う。指定された形状操作の１つ手前までundo操作を行
い、その後、指定された形状操作をとばして以降の形状
操作を新しい枝として再実行する。再実行の過程におい
て、ある形状操作Ｘの操作対象となっている形状要素
を、Ｘの形状操作情報に格納されている該操作対象要素
の形状要素名を用いて一意に認識することができなかっ
た場合には、形状操作Ｘは削除指定された形状操作に依
存していると判断され、Ｘは再実行の対象からは取り除
かれ、結果として、削除指定された形状操作と同時に削
除される。

【００４２】実行結果に対する承認をユーザに求め
る。再実行の結果は、記憶装置内の形状データに反映さ
れる。この結果を出力装置に表示し、ユーザに承認を求
める。ユーザが結果を承認した場合には、操作履歴の新
しい枝を残し、古い枝を構成する形状操作情報を削除す
る。寸法変更の場合と同様、ユーザが希望する場合に
は、古い枝をあえて残しておくことも可能である。ま
た、ユーザが結果を承認しなかった場合には、本形状変
形操作をundoし、古い枝をredoすることによってもとの
形状を復帰し、新しい枝を削除する。

【００４３】図１４〜図１８は、本発明の他の具体例を
示す図である。図１４〜図１８は、１番目の形状操作と
して面直押出しを行い、２番目の形状操作として丸め操
作を行い、３番目の形状操作として面直押出しを行い、
４番目の形状操作として丸め操作を行ったのち、２番目
に行った丸め操作を削除した例である。この例では、２
番目の丸め操作を削除したことによって、立体を構成す
る位相要素である面、稜線、頂点の数が削除前と比べて
変化する。このため、形状要素名を用いずに要素を直接
示す情報を使用する従来の方法では、２番目の丸め操作
を削除すると、４番目の丸め操作の操作対象である稜線
を正しく認識することができないので、２番目の丸め操
作のみを削除することはできない。

【００４４】しかし、本発明を用いれば、２番目の丸め
操作の削除によっても、３番目の面直押出しの結果生成
される面の面集合ＩＤは変化しないので、４番目の丸め
操作の対象要素となる稜線列を、形状要素名を用いて指
定することにより、丸め操作を正しく行うことができ
る。結果として、２番目の丸め操作のみを削除すること
が可能となる。

【００４５】（５）形状操作順序の入れ換えの手順本発明を用いて、すでに実行された形状操作履歴の中の
２つの形状操作の順序を入れ換える場合、以下に示す手
順により処理する。順序を入れ換える２つの形状操作をユーザに選択させ
る。図１の出力装置に表示されている形状データのう
ち、順序を入れ換えたい２つの形状操作によって生成さ
れた面を順次選択させる。または、図２に示すような形
状操作履歴ツリーを表示し、その中から順序を入れ換え
たい２つの形状操作を順次選択させてもよい。あるい
は、ユーザに面や形状操作を選択させることなく、すべ
ての寸法値を表示し、その中から順番を入れかえたい２
つの操作によって付与された寸法値を順次選択させても
よい。

【００４６】順序入れ換え処理の実行をユーザに指示
させる。指定された形状操作の順序を入れ換えて再実行を行
う。指定された２つの形状操作のうち、古い方の１つ手
前までundoし、undoしてきた経路上の形状操作情報を参
照（コピー）しながら、新しい枝として再実行する。た
だし、そのとき、ユーザに指定された２つの形状操作の
みは、実行順序を入れ換えて再実行を行う。

【００４７】実行結果に対する承認をユーザに求め
る。再実行の結果は、記憶装置内の形状データに反映さ
れる。この結果を出力装置に表示し、ユーザに承認を求
める。ユーザが結果を承認した場合には、操作履歴の新
しい枝を残し、古い枝を構成する形状操作情報を削除す
る。寸法変更や形状操作削除の場合と同様、ユーザが希
望する場合には、古い枝をあえて残しておくことも可能
である。また、ユーザが結果を承認しなかった場合に
は、本再実行操作をundoし、古い枝をredoすることによ
ってもとの形状を復帰し、新しい枝を削除する。

【００４８】形状操作削除の具体例を示す図として用い
た図１４〜図１８のうち、図１４〜図１７は、１番目の
形状操作として面直押出しを行い、２番目の形状操作と
して丸め操作を行い、３番目の操作として面直押出しを
行い、４番目の形状操作として丸め操作を行ったもので
ある。このあと、手順によって、２番目の丸め操作と３
番目の面直押出し操作の順序を入れ換えることが可能で
ある。形状要素名を用いずに要素を直接示す情報（要素
の個別ＩＤ）を使用する従来の方法では、２つの形状操
作の順序を入れ換えると、４番目の丸め操作の操作対象
である稜線を示す情報（当該稜線の個別ＩＤ）が、順序
入れ換え前と比べて変化するので、４番目の丸め操作を
正しく行うことができない。しかし、本発明を用いれ
ば、２番目と３番目の形状操作の順序を入れ換えても、
４番目の丸め操作の対象となる稜線列を形状要素名を用
いて正しく指定することができる。結果として、４番目
の丸め操作の正常な実行を妨げることなく、２番目と３
番目の形状操作の順序を入れ換えることが可能となる。

【００４９】このように、本発明の三次元形状作成方法
は、個々の形状操作にＩＤを設定し、形状操作で生成された複数の面をそれぞれが接平面連
続となるようにいくつかの面集合に分類し、各面集合にＩＤを与え、それぞれの面集合に形状操作のＩＤと面集合のＩＤの
ペアで構成される名前を設定し、面集合・稜線列・頂点等の形状操作の対象をこれを特
定可能な面集合の組で表現し、形状操作の対象をその面集合の名前を組み合わせた文
字列（形状要素名）で表し、形状操作とともに記憶し、記憶した形状操作を再び実行する際、この文字列（形
状要素名）を利用して面集合の組を指定し、この面集合
の組から面集合・稜線列・頂点等の形状要素を操作対象
として特定し、形状の寸法を修正する操作と形状操作を削除する操作
と形状操作の順番を入れ換える操作を可能としたことを
特徴としている。

【００５０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、ソリッド形状の誤りの修正や類似形状の作成
などを容易に実現することができ、ソリッドモデルの作
成や修正に要する手間と時間を大幅に短縮できる。ま
た、ソリッドの位相が変わってしまう修正を行った場合
においても、意図した通りの変形ができる点で本発明は
優れている。これにより修正の適用範囲を拡大すること
ができる。もし、意図した変形ができない場合には、最
初から形状操作をやり直すしかないが、本発明により適
用範囲が拡大し、修正に要する手間と時間も大幅に短縮
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による三次元形状作成装置の一実施例
を説明するための構成図である。

【図２】本発明における形状操作履歴ツリーを示す図
である。

【図３】本発明における２つの曲面が接平面連続であ
る条件を示す図である。

【図４】本発明における面集合の接平面連続区分と面
集合ＩＤ属性付与を示す図である。

【図５】本発明におけるペア名の一意性の例を示す図
である。

【図６】本発明における各形状要素の形状要素名を示
す図である。

【図７】本発明における同一ペア名をもつ形状要素の
識別補助情報による区別（その１）を示す図である。

【図８】本発明における同一ペア名をもつ形状要素の
識別補助情報による区別（その２）を示す図である。

【図９】本発明における形状操作情報の構造を示す図
である。

【図１０】本発明における寸法変更処理（１番目の形
状操作：回転押出し）の例を示す図である。

【図１１】本発明における寸法変更処理（２番目の形
状操作：丸め）の例を示す図である。

【図１２】本発明における寸法変更処理（１番目の形
状操作の寸法変更）の例を示す図である。

【図１３】従来方式による寸法変更処理の結果を示す
図である。

【図１４】本発明における形状操作削除処理（１番目
の形状操作：面直押出し）の例を示す図である。

【図１５】本発明における形状操作削除処理（２番目
の形状操作：丸め）の例を示す図である。

【図１６】本発明における形状操作削除処理（３番目
の形状操作：面直押出し）の例を示す図である。

【図１７】本発明における形状操作削除処理（４番目
の形状操作：丸め）の例を示す図である。

【図１８】本発明における形状操作削除処理（２番目
の形状操作を削除）の例を示す図である。

【符号の説明】

１…入力装置、２…記憶装置、２ａ…形状データ、２ｂ
…形状操作情報、２ｃ…形状操作履歴、３…演算装置、
４…出力装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者白川俊東京都品川区大崎３丁目５番２号エステージ大崎キャダムシステム株式会社内 (72)発明者原田毅士東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (56)参考文献特開平３−78090（ＪＰ，Ａ) 特開平２−310679（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−251965（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−251905（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06F 17/50 626 G06F 17/50 604 G06T 17/40

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】頂点、稜線、面などの三次元要素を作成
する形状操作に、識別可能な記号または番号である操作
ＩＤを与える操作ＩＤ付与手段と、作成された面のう
ち、それぞれが接平面連続になるものを面集合として分
類する分類手段と、分類された面集合に、識別可能な記
号または番号である面集合ＩＤを与える面集合ＩＤ付与
手段と、前記操作ＩＤと結果作成される面集合に対する
面集合ＩＤの関連に、識別可能な文字列であるペア名を
与えるペア名付与手段と、該ペア名からそれぞれの操作
ＩＤや面集合ＩＤを求める演算手段と、ペア名の組み合
わせから、形状を構成する面集合や稜線列、頂点を特定
する設定手段と、形状操作の対象をペア名の組み合わせ
である形状要素名で表し、形状操作名とともに記憶する
記憶手段と、該記憶手段により記憶された形状要素名か
ら、面集合、稜線列、頂点などの形状操作対象を特定す
る決定手段を有することを特徴とする三次元形状作成装
置。
【請求項２】記憶された形状操作を再び実行する再実
行手段を有することを特徴とする請求項１記載の三次元
形状作成装置。
【請求項３】作成される三次元要素間の値を、併せて
パラメータとして記憶する記憶手段と、記憶されたパラ
メータの値を変更して再び操作を実行し、もとと異なっ
た寸法をもつ形状を作成する作成手段を有することを特
徴とする請求項１又は２記載の三次元形状作成装置。
【請求項４】記憶された形状操作の削除手段と、記憶
された形状操作を削除して再び操作を実行し、該形状操
作により作成された面集合、稜線列、頂点を削除する削
除手段を有することを特徴とする請求項１記載の三次元
形状作成装置。
【請求項５】形状操作もしくは形状操作の固まりを、
操作順に記憶、管理する記憶・管理手段と、形状操作も
しくは形状操作の固まりの順番を入れ替える変更手段と
を有することを特徴とする請求項１記載の三次元形状作
成装置。