JP3221067B2 - ３次元構造格子生成方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は３次元構造格子生成方
法およびその装置に関し、さらに詳細にいえば、多数の
ポリゴンで表面形状が規定された３次元物体に基づく流
体解析等を行なうための前処理として行なわれる３次元
構造格子生成方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から流体解析等を行なうに当って、
多数のポリゴンで表面形状が規定された３次元物体に３
次元構造格子を適合させることにより、流体解析等の処
理負荷を著しく低減し、処理の高速化を図ることが一般
化しつつある。ここで、３次元物体に３次元構造格子を
適合させるための方法としては、ソリッドモデラ等によ
り生成された多数のポリゴンに対して、３次元構造格子
の各格子点の対応関係をオペレータが識別し、識別結果
に基づいて各格子点を、３次元物体の表面形状を規定す
る多数のポリゴンの対応箇所に割当て、割当てられた各
格子点に基づいて３次元物体の内部に位置すべき格子点
の割当てを行なう方法が採用されている。

【０００３】この方法を採用すれば、複雑な表面形状を
有する３次元物体に適合する３次元構造格子を生成で
き、生成された３次元構造格子に基づいて流体解析等を
行なうことにより処理負荷の大幅な低減および処理の著
しい高速化を達成できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の３次元構造
格子生成方法を採用した場合には、流体解析等の処理負
荷の大幅な低減、処理の著しい高速化を達成できるので
あるが、３次元構造格子を生成するための負荷が著しく
大きくなってしまい（複雑な３次元物体の場合には数日
程度かかる場合が希ではない）、実用化が大きく阻害さ
れている。また、格子点の割当てをオペレータに委ねて
いるのであるから、得られる３次元構造格子の品質がオ
ペレータの熟練度、流体解析等についての専門知識の量
等に左右されることになり、３次元構造格子の品質が低
い場合には、流体解析等の品質も必然的に低下してしま
うことになる。

【０００５】

【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、３次元構造格子を生成するための作業負
荷を大幅に低減でき、しかも高精度の３次元構造格子を
得ることができる新規な３次元構造格子生成方法および
その装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの、請求項１の３次元構造格子生成方法は、記憶手段
に格納され、かつ３次元物体の表面形状を規定する複数
のポリゴンのうち、３次元構造格子の基本部分を構成す
る六面体の各頂点が設定されたことに応答して、対応す
る頂点間を結ぶエッジラインを構成するポリゴン稜線を
演算手段によって抽出して記憶手段に格納し、抽出され
たポリゴン稜線で構成される、互に対応するエッジライ
ン上の所定の特徴点間を結ぶ特徴エッジラインを構成す
るポリゴン稜線を演算手段によって抽出して記憶手段に
格納し、抽出されたポリゴン稜線で構成されるエッジラ
インおよび特徴エッジラインで区画される領域毎に領域
サイズに基づいて演算手段によって複数の格子点を生成
して記憶手段に格納し、互に対応する領域の対応する格
子点に基づいて演算手段によって３次元物体の内部に位
置する格子点を生成して記憶手段に格納する方法であ
る。

【０００７】請求項２の３次元構造格子生成装置は、３
次元物体の表面形状を規定する複数のポリゴンを保持す
るポリゴン保持手段と、３次元構造格子の基本部分を構
成する六面体の各頂点が設定されたことに応答して、対
応する頂点間を結ぶエッジラインを構成するポリゴン稜
線を抽出する第１稜線抽出手段と、第１稜線抽出手段に
より抽出されたポリゴン稜線で構成される、互に対応す
るエッジライン上の所定の特徴点間を結ぶ特徴エッジラ
インを構成するポリゴン稜線を抽出する第２稜線抽出手
段と、第１稜線抽出手段により抽出されたポリゴン稜線
で構成されるエッジラインおよび第２稜線抽出手段によ
り抽出されたポリゴン稜線で構成される特徴エッジライ
ンで区画される領域毎に領域サイズに基づいて複数の格
子点を生成する格子点生成手段と、互に対応する領域の
対応する格子点に基づいて３次元物体の内部に位置する
格子を生成する格子生成手段とを含んでいる。

【０００８】

【作用】請求項１の３次元構造格子生成方法であれば、
記憶手段に格納され、かつ３次元物体の表面形状を規定
する複数のポリゴンのうち、３次元構造格子の基本部分
を構成する六面体の各頂点が設定されたことに応答し
て、対応する頂点間を結ぶエッジラインを構成するポリ
ゴン稜線を演算手段によって抽出して記憶手段に格納
し、抽出されたポリゴン稜線で構成される、互に対応す
るエッジライン上の所定の特徴点間を結ぶ特徴エッジラ
インを構成するポリゴン稜線を演算手段によって抽出し
て記憶手段に格納し、抽出されたポリゴン稜線で構成さ
れるエッジラインおよび特徴エッジラインで区画される
領域毎に領域サイズに基づいて演算手段によって複数の
格子点を生成して記憶手段に格納し、互に対応する領域
の対応する格子点に基づいて演算手段によって３次元物
体の内部に位置する格子点を生成して記憶手段に格納す
るのであるから、オペレータが行わなければならない作
業は六面体の各頂点の設定、該当する場合におけるエッ
ジライン上の所定の特徴点の設定および該当する場合に
おけるエッジラインの分割数設定のみであり、従来方法
と比較して作業量を大幅に低減できる。そして、上記設
定作業が行われた後は、ポリゴン稜線の抽出、多数の格
子点および格子の生成が自動的に行われるので、オペレ
ータの熟練度、流体解析等についての専門知識の量等に
左右されることなく高品質の３次元構造格子を生成でき
る。

【０００９】請求項２の３次元構造格子生成装置であれ
ば、３次元物体の表面形状を規定する複数のポリゴンを
ポリゴン保持手段により保持しておき、３次元構造格子
の基本部分を構成する六面体の各頂点が設定されたこと
に応答して、対応する頂点間を結ぶエッジラインを構成
するポリゴン稜線を第１稜線抽出手段により抽出し、第
１稜線抽出手段により抽出されたポリゴン稜線で構成さ
れる、互に対応するエッジライン上の所定の特徴点間を
結ぶ特徴エッジラインを構成するポリゴン稜線を第２稜
線抽出手段により抽出し、第１稜線抽出手段により抽出
されたポリゴン稜線で構成されるエッジラインおよび第
２稜線抽出手段により抽出されたポリゴン稜線で構成さ
れる特徴エッジラインで区画される領域毎に、格子点生
成手段により領域サイズに基づいて複数の格子点を生成
し、互に対応する領域の対応する格子点に基づいて格子
生成手段により３次元物体の内部に位置する格子を生成
することができる。したがって、オペレータが行わなけ
ればならない作業は六面体の各頂点の設定、該当する場
合におけるエッジライン上の所定の特徴点の設定および
該当する場合におけるエッジラインの分割数設定のみで
あり、従来方法と比較して作業量を大幅に低減できる。
そして、上記設定作業が行われた後は、ポリゴン稜線の
抽出、多数の格子点および格子の生成が自動的に行われ
るので、オペレータの熟練度、流体解析等についての専
門知識の量等に左右されることなく高品質の３次元構造
格子を生成できる。

【００１０】

【実施例】以下、実施例を示す添付図面によって詳細に
説明する。図１はこの発明の３次元構造格子生成方法の
一実施例を説明するフローチャートであり、ステップＳ
Ｐ１において３次元構造格子の基本となる六面体の各頂
点が設定されるまで待ち、ステップＳＰ２において対応
する１対の頂点を始終点としてエッジラインを構成する
ポリゴン稜線を抽出し、ステップＳＰ３において、抽出
されたポリゴン稜線で構成されるエッジライン上の特徴
点を選択し、ステップＳＰ４において対応する１対の特
徴点を始終点として特徴エッジラインを構成するポリゴ
ン稜線を抽出し、ステップＳＰ５において、エッジライ
ン、特徴エッジラインにより区画される各領域のサイズ
に基づいて六面体の各軸方向における分割数を設定し、
ステップＳＰ６において、各エッジライン、特徴エッジ
ライン上における格子点を生成し、ステップＳＰ７にお
いて対応する１対の格子点間に位置する複数の格子点を
生成し、ステップＳＰ８において、対応する領域におけ
る対応する格子点間に位置する複数の格子点を生成し、
そのまま一連の処理を終了する。

【００１１】図２から図６は３次元構造格子生成方法を
説明する概略図であり、ソリッドモデラー等で作成され
たポリゴンが図２で示すように与えられた場合に、構造
格子の基本となる六面体を８つの頂点を定義することに
より定義する（図３参照）。次いで、何れかのポリゴン
の何れかの頂点および他の何れかのポリゴンの何れかの
頂点がエッジラインの始終点として設定されたことに応
答して、連続する複数のポリゴン稜線で構成されるエッ
ジラインを抽出し（図４参照）、対応するエッジライン
上の特徴点を始終点として連続する複数のポリゴン稜線
で構成される特徴エッジラインを抽出する（図５参照）
とともに、六面体の各軸方向の分割数を設定し、エッジ
ラインおよび／または特徴エッジラインにより区画され
た各領域に対して、領域サイズに対応させて格子点を生
成し、生成された格子点に基づいて各領域にメッシュを
生成する（図６参照）。以上の処理を行なうことにより
３次元物体の表面に格子点およびメッシュを生成できる
ので、その後は、内挿処理を行なうことにより３次元物
体の内部に位置する格子を生成できる。尚、内挿処理に
より生成される格子については必要に応じて平滑化処理
が施される。上記一連の処理を行なう間におけるオペレ
ータの作業量が著しく少ないのみならず、オペレータに
よる作業は誤差を生じにくい内容のみであるから、最終
的に生成される３次元構造格子の精度を従来方法により
得られる３次元構造格子の精度よりも著しく高めること
ができる。

【００１２】以上の説明から明らかなように、この実施
例によれば、単純でない３次元物体に３次元構造格子を
生成する場合にオペレータが要求される作業量を大幅に
低減できるとともに、高品質の３次元構造格子を生成で
きる。図７は図１のステップＳＰ２（またはステップＳ
Ｐ４）の処理を詳細に説明するフローチャートであり、
ステップＳＰ１においてエッジラインの始終点になるべ
きポリゴン頂点を選択し、ステップＳＰ２において基準
角度θｔｈを設定し、ステップＳＰ３において始点とし
て設定されたポリゴン頂点を一方の端点とするポリゴン
稜線を抽出し、ステップＳＰ４において、抽出されたポ
リゴン稜線を共有する２つのポリゴン同士のなす角度
｛この角度は、ポリゴン同士で形成される角度のうち小
さい方であってもよいが、一方のポリゴンにより定まる
平面に対してなす角度（上記角度の補角に相当する）で
あってもよい。但し、この実施例においては後者の角度
を採用して説明する。そして、以下、この角度をフィー
チャー角ｆａｎｇと称する｝を算出し、ステップＳＰ５
において、算出されたフィーチャー角ｆａｎｇが基準角
度θｔｈよりも大きいか否かを判別して、フィーチャー
角ｆａｎｇが基準角度θｔｈよりも大きいポリゴン稜線
をエッジライン候補稜線として抽出し、ステップＳＰ６
において、抽出されたエッジライン候補稜線のうち、他
方の端点と終点との距離と該当する稜線の長さとの和が
最小になるエッジライン候補稜線をエッジラインを構成
するエッジライン構成稜線として選択し、ステップＳＰ
７において、選択されたエッジライン構成稜線の他方の
端点が終点と一致するか否かを判別し、一致しない場合
には、ステップＳＰ８において、最新に選択されたエッ
ジライン構成稜線の他方の端点を新たな始点に設定して
再びステップＳＰ３の処理を行なう。逆にステップＳＰ
７においてエッジライン構成稜線の他方の端点が終点と
一致すると判別された場合にはそのまま一連の処理を終
了する。

【００１３】したがって、例えば図８（Ａ）に示すよう
に３次元物体の表面形状を表す多数のポリゴンが定義さ
れている状態において、始終点Ｐｓ，Ｐｅが設定されれ
ば、図８（Ｂ）に示すように始点Ｐｓを共有する複数の
稜線（それぞれ他方の端点がＰ１，Ｐ２，・・・の稜
線）が抽出され、抽出された各稜線を共有する１対のポ
リゴンのフィーチャー角ｆａｎｇを算出する。図８
（Ｃ）はフィーチャー角の算出を説明する概略図であ
り、一方のポリゴンにより規定される平面を基準として
時計回り方向に他方のポリゴンのなす角度をフィーチャ
ー角ｆａｎｇとして算出する。したがって、フィーチャ
ー角ｆａｎｇが小さいほど両ポリゴンの相対関係が平面
に近づき両ポリゴンのなす角度θｐが１８０°に近づ
く。したがって、フィーチャー角ｆａｎｇが基準角度θ
ｔｈよりも大きい稜線をエッジライン候補稜線として抽
出することにより、エッジラインを構成する可能性が著
しく低い稜線がエッジライン候補稜線として抽出される
ことを確実に防止できる。もちろん、ポリゴン同士のな
す角度θｐを用いてエッジライン候補稜線の抽出を行な
ってもよい。

【００１４】以上のようにして抽出されたエッジライン
候補稜線が複数本存在する場合｛図８（Ａ）中、Ｅａ，
Ｅｂ，Ｅｃ参照｝には、各エッジライン候補稜線の他方
の端点と始点Ｐｓ、終点Ｐｅとの距離の和を算出し、距
離の和が最も小さい端点を有するエッジライン候補稜線
をエッジライン構成稜線として選択する。したがって、
他のエッジラインを構成する稜線が選択されるという不
都合を確実に排除できる。

【００１５】以下、新たに選択されたエッジライン構成
稜線の他方の端点を新たな始点として上記一連の処理を
反復することにより順次エッジライン構成稜線を得るこ
とができる。また、得られたエッジライン構成稜線で構
成されるエッジラインは多数のポリゴンで定義された３
次元物体の表面形状に最適なエッジラインとなる。尚、
この実施例において基準角度θｔｈは、得ようとするエ
ッジラインが急峻なエッジを示すエッジラインであるか
否かに対応して適宜増減させればよい。

【００１６】さらに、順次ポリゴン稜線を抽出している
途中において該当するポリゴン稜線が抽出されなくなっ
たことに応答して基準角度θｔｈを所定角度ずつ減少さ
せれば、３次元物体がどのような表面形状を有していて
も確実なエッジラインの抽出を達成できる。

【００１７】

【実施例２】図９はこの発明の３次元構造格子生成装置
の一実施例を示すブロック図であり、３次元物体の表面
形状を規定する多数のポリゴン・データを保持するポリ
ゴン保持部１と、３次元構造格子の基本となる六面体の
各頂点として設定されたポリゴン頂点を保持する六面体
保持部２と、六面体保持部２から対応する１対のポリゴ
ン頂点を始終点として選択する第１始終点選択部３と、
第１始終点選択部３により選択された始終点を結ぶエッ
ジラインを構成するポリゴン稜線を抽出するエッジライ
ン抽出部４と、対応する１対のエッジライン上の特徴点
となるポリゴン頂点を始終点として選択する第２始終点
選択部５と、第２始終点選択部５により選択された始終
点を結ぶ特徴エッジラインを構成するポリゴン稜線を抽
出する特徴エッジライン抽出部６と、六面体の各軸方向
の分割数と、エッジラインおよび／または特徴エッジラ
インで区画される領域のサイズとに基づいて該当する領
域上に多数の格子点を生成する格子点生成部７と、生成
された格子点に基づいて該当する領域上にメッシュを生
成する第１メッシュ生成部８と、第１メッシュ生成部８
により生成されたメッシュに基づいて内挿処理等を施す
ことにより３次元物体の内部にもメッシュを生成する第
２メッシュ生成部９とを有している。

【００１８】上記の構成の３次元構造格子生成装置の作
用は次のとおりである。３次元物体の表面形状を規定す
る多数のポリゴン・データがポリゴン保持部１に保持さ
れているとともに、３次元構造格子の基本となる六面体
の各頂点として設定されたポリゴン頂点が六面体保持部
２に保持されている場合に、第１始終点選択部３により
六面体保持部２から対応する１対のポリゴン頂点を始終
点として選択し、エッジライン抽出部４により、第１始
終点選択部３により選択された始終点を結ぶエッジライ
ンを構成するポリゴン稜線を抽出する。尚、第１始終点
選択部３による処理およびエッジライン抽出部４による
処理は、六面体の各エッジラインに対応して反復され
る。六面体の全てのエッジラインに対応して３次元物体
を規定するモデルのエッジラインが抽出された後は、第
２始終点選択部５により対応する１対のエッジライン上
の特徴点となるポリゴン頂点を始終点として選択し、特
徴エッジライン抽出部６により、第２始終点選択部５に
より選択された始終点を結ぶ特徴エッジラインを構成す
るポリゴン稜線を抽出する。尚、第２始終点選択部５に
よる処理および特徴エッジライン抽出部６による処理
は、３次元物体の表面形状に基づいて定まる必要回数だ
け反復される。必要な特徴エッジラインが全て抽出され
た後は、六面体の各軸方向の分割数と、エッジラインお
よび／または特徴エッジラインで区画される領域のサイ
ズとに基づいて格子点生成部７により該当する領域上に
多数の格子点を生成し、第１メッシュ生成部８により、
生成された格子点に基づいて該当する領域上にメッシュ
を生成する。３次元物体を規定するモデルの表面に対す
る格子点の生成およびメッシュの生成が行なわれた後
は、第２メッシュ生成部９により、第１メッシュ生成部
８により生成されたメッシュに基づいて内挿処理等を施
すことにより３次元物体の内部にもメッシュを生成す
る。

【００１９】以上の説明から明らかなように、六面体を
規定する８つの頂点、該当する場合には分割数、および
該当する場合にはエッジライン上の特徴点をオペレータ
が設定するだけで、自動的に３次元物体に適合した３次
元構造格子を生成できるのであるから、オペレータが行
なわなければならない作業量を大幅に低減できるととも
に、生成される３次元構造格子の精度を高めることがで
きる。

【００２０】図１０はエッジライン抽出部の構成を詳細
に示すブロック図であり、基準角度θｔｈを保持する基
準角度保持部１２と、第１始終点選択部３から始点を読
み出して一時的に保持する始点一時保持部１４と、一時
的に保持されている始点を共有する稜線の他方の端点を
ポリゴン保持部１から読み出す端点抽出部１５と、始点
と読み出された他方の端点とで規定される稜線を共有す
る１対のポリゴン同士のフィーチャー角ｆａｎｇを算出
するフィーチャー角算出部１６と、算出されたフィーチ
ャー角ｆａｎｇが基準角度θｔｈよりも大きい稜線のみ
をエッジライン候補稜線として抽出する候補稜線抽出部
１７と、エッジライン候補稜線として抽出された各稜線
の長さおよび該当する稜線の他方の端点と終点Ｐｅとの
距離の和を算出して和が最小である稜線をエッジライン
構成稜線として選択する選択部１８と、最新に選択され
たエッジライン構成稜線の他方の端点を新たな始点とし
て始点一時保持部１４に供給する始点更新部１９とを有
している。

【００２１】したがって、先ず、端点抽出部１４により
始点を共有する全ての稜線の他方の端点が抽出される。
そして、始点と抽出された端点とで規定される稜線を共
有する１対のポリゴンのフィーチャー角ｆａｎｇがフィ
ーチャー角算出部１６により算出され、候補稜線抽出部
１７により、算出されたフィーチャー角ｆａｎｇが基準
角度θｔｈよりも大きい稜線のみがエッジライン候補稜
線として抽出される。そして、選択部１８により、エッ
ジライン候補稜線として抽出された各稜線の長さおよび
該当する稜線の他方の端点と終点Ｐｅとの距離の和を算
出して和が最小である稜線をエッジライン構成稜線とし
て選択する。その後は、始点更新部１９により、最新に
選択されたエッジライン構成稜線の他方の端点を新たな
始点として始点一時保持部１４に供給することにより、
上記一連の処理を反復させ、順次エッジライン構成稜線
を抽出できる。

【００２２】図１１は上記何れかの実施例により得られ
た３次元構造格子の格子点を基準点としてポリゴン上の
最近接点を検出する方法の一例を説明するフローチャー
トであり、ステップＳＰ１において基準点としての格子
点が選択されるまで待ち、ステップＳＰ２において１つ
のポリゴンを選択し、ステップＳＰ３において選択され
たポリゴンの全ての頂点の各座標値の平均値を算出して
ポリゴン内基準点を得、ステップＳＰ４において全ての
ポリゴンについてポリゴン内基準点が得られたか否かを
判別し、ポリゴン内基準点が得られていないポリゴンが
存在していれば、ステップＳＰ５においてポリゴン内基
準点が得られていない他のポリゴンを選択して再びステ
ップＳＰ３の処理を行なう。

【００２３】上記ステップＳＰ４において全てのポリゴ
ンについてポリゴン内基準点が得られたと判別された場
合には、ステップＳＰ６において設定された基準点と各
ポリゴン内基準点との距離を算出し、ステップＳＰ７に
おいて算出された距離が短い順に所定個数のポリゴンを
候補ポリゴンとして抽出し、ステップＳＰ８において１
つの候補ポリゴンを選択し、ステップＳＰ９において選
択された候補ポリゴンを含む平面上における基準点に最
も近い点を得、ステップＳＰ１０において得られた点が
該当する候補ポリゴンの外部か否かを判別する。得られ
た点が候補ポリゴンの外部であれば、ステップＳＰ１１
において候補ポリゴンの稜線上における基準点に最も近
い点を得て最近接点とし、ステップＳＰ１３において全
ての候補ポリゴンについての処理が行なわれたか否かを
判別する。尚、ステップＳＰ１０において得られた点が
候補ポリゴンの外部でないと判別された場合には、ステ
ップＳＰ１２においてステップＳＰ９で得られた点を最
近接点とし、そのままステップＳＰ１３の判別を行な
う。ステップＳＰ１３において処理が行なわれていない
候補ポリゴンが存在していると判別された場合には、ス
テップＳＰ１４において処理が行なわれていない他の候
補ポリゴンを選択して再びステップＳＰ９の処理を行な
う。逆に、ステップＳＰ１３において全ての候補ポリゴ
ンについて処理が行なわれたと判別された場合にはその
まま一連の処理を終了する。

【００２４】以上の説明から明らかなように、処理対象
となるポリゴンの数は一般的に著しく多いのであるが、
各ポリゴンについてポリゴン内基準点を得て、各ポリゴ
ン内基準点と設定された基準点との距離を算出し、算出
された距離が短い順に所定個数のポリゴンを選択するこ
とにより、実際に最近接点を算出する必要があるポリゴ
ンの数を著しく減少できる。そして、著しく減少された
候補ポリゴンについてのみ正確な最近接点の算出を行な
えばよいのであるから、全体として最近接点を算出する
ための演算負荷を大幅に低減できる。尚、この方法にお
いては、各ポリゴンについてポリゴン内基準点を算出す
る処理、選択された基準点とポリゴン内基準点との距離
を算出する処理、距離が短い順にポリゴンを選択する処
理が必要になるのであるが、これらの処理は各ポリゴン
について最近接点を算出するための処理と比較して著し
く演算負荷が低いのであるから、全体として演算負荷を
著しく低減できることになる。尚、演算負荷の低減の程
度は、対象となるポリゴンの数の多少により変動する
が、流体解析等に適用する場合を例にとれば、所要時間
を約１／１０に短縮できた。

【００２５】図１２は上記何れかの実施例により得られ
た３次元構造格子の格子点を基準点としてポリゴン上の
最近接点を検出する装置の一実施例を示すブロック図で
あり、選択された基準点としての格子点を保持する基準
点保持部２２と、ポリゴンデータ保持部１から各ポリゴ
ンデータを選択するポリゴンデータ選択部２３と、選択
されたポリゴンの全ての頂点の座標値の平均値を算出し
てポリゴン内基準点の座標値を得るポリゴン内基準点算
出部２４と、各ポリゴン内基準点と基準点保持部２２に
保持されている基準点との距離を算出する距離算出部２
５と、全ての算出された距離をポリゴンと対応付けて一
時的に保持する距離保持部２６と、距離が短い順に所定
個数のポリゴンを最近接点算出候補となるポリゴンとし
て抽出する候補ポリゴン抽出部２７と、候補ポリゴン抽
出部２７により抽出された各候補ポリゴンについて、基
準点保持部２２に保持されている基準点に最も近い候補
ポリゴンを含む平面上の点を算出する第１最近接点候補
算出部２８と、第１最近接点候補算出部２８により算出
された点が該当する候補ポリゴンの外部に位置するか否
かを判別する内外判別部２９と、第１最近接点候補算出
部２８により算出された点が該当する候補ポリゴンの外
部に位置することを示す内外判別部２９の判別結果に応
答して、基準点保持部２２に保持されている基準点に最
も近い候補ポリゴンの稜線上の点を算出する第２最近接
点候補算出部３０と、内外判別部２９の判別結果に応答
して、第１最近接点候補算出部２８により算出された点
または第２最近接点候補算出部３０により算出された点
を基準点に対する最近接点として確定する最近接点確定
部３１とを有している。

【００２６】したがって、処理対象となる全てのポリゴ
ンデータを保持するポリゴンデータ保持部１からポリゴ
ンデータ選択部により各ポリゴンデータを順次選択し、
ポリゴン内基準点算出部２４により、選択されたポリゴ
ンの全ての頂点の座標値の平均値を算出してポリゴン内
基準点の座標値を得る。そして、距離算出部２５により
各ポリゴン内基準点と基準点保持部２２に保持されてい
る基準点との距離を算出し、全ての算出された距離をポ
リゴンと対応付けて距離保持部２６に一時的に保持す
る。

【００２７】全てのポリゴンについて距離が算出され、
距離保持部２６に一時的に保持された後は、候補ポリゴ
ン抽出部２７により距離が短い順に所定個数のポリゴン
を最近接点算出候補となるポリゴンとして抽出する。そ
して、候補ポリゴン抽出部２７により抽出された候補ポ
リゴンのみについて、第１最近接点候補算出部２８、内
外判別部２９、第２最近接点候補算出部３０および最近
接点確定部３１により従来方法と同様について最近接点
を算出する。

【００２８】したがって、処理対象となるポリゴンの数
が著しく多くても、各ポリゴンについてポリゴン内基準
点を得て、各ポリゴン内基準点と設定された基準点との
距離を算出し、算出された距離が短い順に所定個数のポ
リゴンを選択することにより、実際に最近接点を算出す
る必要があるポリゴンの数を著しく減少できる。そし
て、著しく減少された候補ポリゴンについてのみ正確な
最近接点の算出を行なえばよいのであるから、全体とし
て最近接点を算出するための演算負荷を大幅に低減でき
る。尚、この実施例においては、各ポリゴンについてポ
リゴン内基準点を算出する処理、選択された基準点とポ
リゴン内基準点との距離を算出する処理、距離が短い順
にポリゴンを選択する処理が必要になるのであるが、こ
れらの処理は各ポリゴンについて最近接点を算出するた
めの処理と比較して著しく演算負荷が低いのであるか
ら、全体として演算負荷を著しく低減できることにな
る。

【００２９】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明は、オペレ
ータが行なわなければならない作業は六面体の各頂点の
設定、該当する場合におけるエッジライン上の所定の特
徴点の設定および該当する場合におけるエッジラインの
分割数設定のみであり、従来方法と比較して作業量を大
幅に低減できるとともに、上記設定作業が行なわれた後
は、ポリゴン稜線の抽出、多数の格子点および格子の生
成が自動的に行なわれるので、オペレータの熟練度、流
体解析等についての専門知識の量等に左右されることな
く高品質の３次元構造格子を生成できるという特有の効
果を奏する。

【００３０】請求項２の発明も、オペレータが行なわな
ければならない作業は六面体の各頂点の設定、該当する
場合におけるエッジライン上の所定の特徴点の設定およ
び該当する場合におけるエッジラインの分割数設定のみ
であり、従来方法と比較して作業量を大幅に低減できる
とともに、上記設定作業が行なわれた後は、ポリゴン稜
線の抽出、多数の格子点および格子の生成が自動的に行
なわれるので、オペレータの熟練度、流体解析等につい
ての専門知識の量等に左右されることなく高品質の３次
元構造格子を生成できるという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の３次元構造格子生成方法の一実施例
を説明するフローチャートである。

【図２】ソリッドモデラー等で作成されたポリゴンの一
例を示す概略図である。

【図３】３次元構造格子の基本となる六面体の一例を示
す概略図である。

【図４】抽出されたエッジラインを示す概略図である。

【図５】特徴エッジラインがさらに抽出された状態を示
す概略図である。

【図６】メッシュが生成された状態を示す概略図であ
る。

【図７】図１のステップＳＰ２の処理を詳細に説明する
フローチャートである。

【図８】エッジライン抽出処理を説明する概略図であ
る。

【図９】この発明の３次元構造格子生成装置の一実施例
を示すブロック図である。

【図１０】エッジライン抽出部の構成を詳細に示すブロ
ック図である。

【図１１】何れかの実施例により得られた３次元構造格
子の格子点を基準点としてポリゴン上の最近接点を検出
する方法の一例を説明するフローチャートである。

【図１２】何れかの実施例により得られた３次元構造格
子の格子点を基準点としてポリゴン上の最近接点を検出
する装置の一実施例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ ポリゴン保持部 ３ 第１始終点選択部 ４ エッジライン抽出部 ５ 第２始終点選択部 ６ 特徴エッジライン抽出部 ７ 格子点生成部 ９ 第２メッシュ生成部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記憶手段に格納され、かつ３次元物体の
   表面形状を規定する複数のポリゴンのうち、３次元構造
   格子の基本部分を構成する六面体の各頂点が設定された
   ことに応答して、対応する頂点間を結ぶエッジラインを
   構成するポリゴン稜線を演算手段によって抽出して記憶
   手段に格納し、抽出されたポリゴン稜線で構成される、
   互に対応するエッジライン上の所定の特徴点間を結ぶ特
   徴エッジラインを構成するポリゴン稜線を演算手段によ
   って抽出して記憶手段に格納し、抽出されたポリゴン稜
   線で構成されるエッジラインおよび特徴エッジラインで
   区画される領域毎に領域サイズに基づいて演算手段によ
   って複数の格子点を生成して記憶手段に格納し、互に対
   応する領域の対応する格子点に基づいて演算手段によっ
   て３次元物体の内部に位置する格子点を生成して記憶手
   段に格納することを特徴とする３次元構造格子生成方
   法。
2. 【請求項２】 ３次元物体の表面形状を規定する複数の
   ポリゴンを保持するポリゴン保持手段（１）と、３次元
   構造格子の基本部分を構成する六面体の各頂点が設定さ
   れたことに応答して、対応する頂点間を結ぶエッジライ
   ンを構成するポリゴン稜線を抽出する第１稜線抽出手段
   （３）（４）と、第１稜線抽出手段（３）（４）により
   抽出されたポリゴン稜線で構成される、互に対応するエ
   ッジライン上の所定の特徴点間を結ぶ特徴エッジライン
   を構成するポリゴン稜線を抽出する第２稜線抽出手段
   （５）（６）と、第１稜線抽出手段（４）により抽出さ
   れたポリゴン稜線で構成されるエッジラインおよび第２
   稜線抽出手段（６）により抽出されたポリゴン稜線で構
   成される特徴エッジラインで区画される領域毎に領域サ
   イズに基づいて複数の格子点を生成する格子点生成手段
   （７）と、互に対応する領域の対応する格子点に基づい
   て３次元物体の内部に位置する格子を生成する格子生成
   手段（９）とを含むことを特徴とする３次元構造格子生
   成装置。