JP3249652B2 - 曲面分割方法および装置 - Google Patents
曲面分割方法および装置Info
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- JP3249652B2 JP3249652B2 JP20683493A JP20683493A JP3249652B2 JP 3249652 B2 JP3249652 B2 JP 3249652B2 JP 20683493 A JP20683493 A JP 20683493A JP 20683493 A JP20683493 A JP 20683493A JP 3249652 B2 JP3249652 B2 JP 3249652B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、製品模型等の曲面モデ
ルを作成するために、そのワイヤーフレームモデルに基
づいて３次元曲面を複数個の連続した曲面領域に分割す
る曲面分割方法および装置に係り、特に、なめらかな曲
面モデルが得られるように、曲面を自動的かつ短時間で
最適な複数領域に分割することができる曲面分割方法お
よび装置に関する。
ルを作成するために、そのワイヤーフレームモデルに基
づいて３次元曲面を複数個の連続した曲面領域に分割す
る曲面分割方法および装置に係り、特に、なめらかな曲
面モデルが得られるように、曲面を自動的かつ短時間で
最適な複数領域に分割することができる曲面分割方法お
よび装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の曲面モデルの作成方法を図２０の
フローチャートを参照して説明する。複雑な曲面から構
成される製品の曲面モデルを作成する場合、初めに３次
元形状の製品模型の曲面上に複数の線を設定し、これら
の線上の複数の点の３次元座標を点列データとして計測
する（ステップＳ１０１）。計測された点列データは、
曲面上の線ごとに識別されてＣＡＤ装置に入力される
（ステップＳ１０２）。次いで、ＣＡＤ装置に入力され
た点列データを用いて曲面上の線ごとに近似曲線のデー
タが作成される（ステップＳ１０３）。次いで、これら
複数の近似曲線のデータを用いて、製品模型の曲面の一
部が表現された境界ワイヤーフレームモデルが作成され
る（ステップＳ１０４）。図２１(a) は、ワイヤーフレ
ームモデルの一例を示した図である。
フローチャートを参照して説明する。複雑な曲面から構
成される製品の曲面モデルを作成する場合、初めに３次
元形状の製品模型の曲面上に複数の線を設定し、これら
の線上の複数の点の３次元座標を点列データとして計測
する（ステップＳ１０１）。計測された点列データは、
曲面上の線ごとに識別されてＣＡＤ装置に入力される
（ステップＳ１０２）。次いで、ＣＡＤ装置に入力され
た点列データを用いて曲面上の線ごとに近似曲線のデー
タが作成される（ステップＳ１０３）。次いで、これら
複数の近似曲線のデータを用いて、製品模型の曲面の一
部が表現された境界ワイヤーフレームモデルが作成され
る（ステップＳ１０４）。図２１(a) は、ワイヤーフレ
ームモデルの一例を示した図である。
【０００３】製品模型の３次元曲面は、ワイヤーフレー
ムモデルの各境界線９１〜９７で囲まれた各閉領域Ｓ11
〜Ｓ15のそれぞれに張るべき面の面データを形成し、こ
れらの面データを連続的に張り合わせることにより形成
される。各閉領域に形成される面データは、隣接した面
同士が滑らかに接続されるように、対向する辺の傾向を
考慮して形成されるが、上記のように各閉領域Ｓ11〜Ｓ
15にそれぞれ面データを形成すると、隣接する面の境界
部では多少の凹凸が発生する。これらの凹凸はその後の
スムーズ化処理によって修正できるものの凹凸箇所は予
め少なくなるようにしておくことが望ましい。
ムモデルの各境界線９１〜９７で囲まれた各閉領域Ｓ11
〜Ｓ15のそれぞれに張るべき面の面データを形成し、こ
れらの面データを連続的に張り合わせることにより形成
される。各閉領域に形成される面データは、隣接した面
同士が滑らかに接続されるように、対向する辺の傾向を
考慮して形成されるが、上記のように各閉領域Ｓ11〜Ｓ
15にそれぞれ面データを形成すると、隣接する面の境界
部では多少の凹凸が発生する。これらの凹凸はその後の
スムーズ化処理によって修正できるものの凹凸箇所は予
め少なくなるようにしておくことが望ましい。
【０００４】凹凸箇所を少なくするためには分割される
閉領域の数を少なくすれば良いが、製品模型の曲面を正
確に再現するという観点からは分割される曲面数が多い
ほど良い。そこで、上記のようにしてワイヤーフレーム
モデルが作成されると、製品模型の曲面の再現性を損な
わない範囲で、操作者が隣接する一方の面を他方の面に
展開してこれらを一体化する展開処理が行われる（ステ
ップＳ１０５）。図２１(b) は、同図(a) の閉領域Ｓ12
を閉領域Ｓ15にまで展開して両者を一体化した状態を示
している。
閉領域の数を少なくすれば良いが、製品模型の曲面を正
確に再現するという観点からは分割される曲面数が多い
ほど良い。そこで、上記のようにしてワイヤーフレーム
モデルが作成されると、製品模型の曲面の再現性を損な
わない範囲で、操作者が隣接する一方の面を他方の面に
展開してこれらを一体化する展開処理が行われる（ステ
ップＳ１０５）。図２１(b) は、同図(a) の閉領域Ｓ12
を閉領域Ｓ15にまで展開して両者を一体化した状態を示
している。
【０００５】このようにして曲面分割が完了すると、各
境界線で囲まれた閉領域に面データが作成される（ステ
ップＳ１０６）。全ての面データが作成されると、これ
らの面データを連続的に張り合わせて構成される３次元
曲面がなめらかであるか否かを設計者が画面上で確認す
る（ステップＳ１０７）。なめらかでない部分があった
場合には、この部分の面データを作成するのに用いた曲
線の座標データ等を修正して最終的に曲面モデルが完成
する（ステップＳ１０８）。このような過程を経て完成
した曲面モデルは、製品の金型や製品加工装置の制御デ
ータとして利用される。
境界線で囲まれた閉領域に面データが作成される（ステ
ップＳ１０６）。全ての面データが作成されると、これ
らの面データを連続的に張り合わせて構成される３次元
曲面がなめらかであるか否かを設計者が画面上で確認す
る（ステップＳ１０７）。なめらかでない部分があった
場合には、この部分の面データを作成するのに用いた曲
線の座標データ等を修正して最終的に曲面モデルが完成
する（ステップＳ１０８）。このような過程を経て完成
した曲面モデルは、製品の金型や製品加工装置の制御デ
ータとして利用される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術で
は、隣接する２つの閉領域を一体化して１つの閉領域に
展開する処理が操作者の経験や勘に基づいて試行錯誤的
に行われていた。したがって、当該展開処理に多大な時
間を要するばかりか、操作者の個々の経験や能力等によ
って判断基準がまちまちであったため、再現性や安定性
が悪いという問題があった。
は、隣接する２つの閉領域を一体化して１つの閉領域に
展開する処理が操作者の経験や勘に基づいて試行錯誤的
に行われていた。したがって、当該展開処理に多大な時
間を要するばかりか、操作者の個々の経験や能力等によ
って判断基準がまちまちであったため、再現性や安定性
が悪いという問題があった。
【０００７】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点を解決し、上記『隣接する２つの閉領域を一体化する
展開処理』を、予め一義的・定量的に設定した条件に基
づいて自動的に行えるようにした曲面分割方法および装
置を提供することにある。
点を解決し、上記『隣接する２つの閉領域を一体化する
展開処理』を、予め一義的・定量的に設定した条件に基
づいて自動的に行えるようにした曲面分割方法および装
置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明では、製品模型等の表面に設定された複
数の点を計測することによって得られた座標点列データ
に基づき生成されたワイヤーフレームモデルに基づい
て、その３次元曲面を複数個の連続した面分（閉領域）
に分割する曲面分割方法において、ワイヤーフレームモ
デルを構成する各綾線の交点を求める工程と、各交点、
綾線、および面分の相互間の位相関係を求める工程と、
前記位相関係に基づいて、隣接する面分同士の位相関係
を判断する工程と、予定の位相関係で隣接する面分の一
方を他方まで展開して両者を一体化する工程と、前記一
体化された面分を新たな面分とみなして前記位相関係を
更新する工程とを含むようにした点に特徴がある。
ために、本発明では、製品模型等の表面に設定された複
数の点を計測することによって得られた座標点列データ
に基づき生成されたワイヤーフレームモデルに基づい
て、その３次元曲面を複数個の連続した面分（閉領域）
に分割する曲面分割方法において、ワイヤーフレームモ
デルを構成する各綾線の交点を求める工程と、各交点、
綾線、および面分の相互間の位相関係を求める工程と、
前記位相関係に基づいて、隣接する面分同士の位相関係
を判断する工程と、予定の位相関係で隣接する面分の一
方を他方まで展開して両者を一体化する工程と、前記一
体化された面分を新たな面分とみなして前記位相関係を
更新する工程とを含むようにした点に特徴がある。
【０００９】
【作用】上記した構成によれば、ワイヤーフレームモデ
ルの交点、綾線、および面分の相互間の位相関係が求ま
り、これらの位相関係に基づいて、隣接する面分同士の
中から一体化可能な面分を自動的に選択して一体化させ
ることができるので、再現性や安定性に優れた曲面分割
が可能になる。
ルの交点、綾線、および面分の相互間の位相関係が求ま
り、これらの位相関係に基づいて、隣接する面分同士の
中から一体化可能な面分を自動的に選択して一体化させ
ることができるので、再現性や安定性に優れた曲面分割
が可能になる。
【００１０】
【実施例】初めに、本発明の概要について説明する。本
発明では、図１に示したようにワイヤーフレームモデル
を構成する各曲線およびその交点をそれぞれ綾線Ｅ（Ｅ
ｄｇｅ）および頂点Ｖ（Ｖｅｒｔｅｘ）とする面分Ｆ
（Ｆａｃｅ）を定義し、各綾線Ｅ、頂点Ｖ、および面分
Ｆの相互間の位相関係（以下、位相データと表現する場
合もある）を求め、当該位相データに基づいて前記展開
処理を自動的に実行するようにしている。
発明では、図１に示したようにワイヤーフレームモデル
を構成する各曲線およびその交点をそれぞれ綾線Ｅ（Ｅ
ｄｇｅ）および頂点Ｖ（Ｖｅｒｔｅｘ）とする面分Ｆ
（Ｆａｃｅ）を定義し、各綾線Ｅ、頂点Ｖ、および面分
Ｆの相互間の位相関係（以下、位相データと表現する場
合もある）を求め、当該位相データに基づいて前記展開
処理を自動的に実行するようにしている。
【００１１】図３は、図２のように綾線Ｅ1 、Ｅ2 の交
点として定義された頂点Ｖ1 に関する位相データのデー
タ構造を模式的に示した図であり、当該頂点Ｖ1 を構成
する綾線としてＥ1 およびＥ2 が登録されている。綾線
Ｅ1 、Ｅ2 に関して定義されたＡＲＣ−ＮＯ（アーク・
ナンバ）は、図４に示したように頂点Ｖ1 が綾線Ｅ上で
どの点列データ間に存在するかを示し、同図のように綾
線Ｅ上の点列データＰ4 とＰ5 との間にある場合はＡＲ
Ｃ−ＮＯ＝“４”、点列データＰ5 とＰ6 との間にある
場合はＡＲＣ−ＮＯ＝“５”となる。
点として定義された頂点Ｖ1 に関する位相データのデー
タ構造を模式的に示した図であり、当該頂点Ｖ1 を構成
する綾線としてＥ1 およびＥ2 が登録されている。綾線
Ｅ1 、Ｅ2 に関して定義されたＡＲＣ−ＮＯ（アーク・
ナンバ）は、図４に示したように頂点Ｖ1 が綾線Ｅ上で
どの点列データ間に存在するかを示し、同図のように綾
線Ｅ上の点列データＰ4 とＰ5 との間にある場合はＡＲ
Ｃ−ＮＯ＝“４”、点列データＰ5 とＰ6 との間にある
場合はＡＲＣ−ＮＯ＝“５”となる。
【００１２】Ｔ−Ｖ（トポロジー・バリュー）は、ＡＲ
Ｃ−ＮＯによって定まる点列データ間での頂点Ｖ1 の具
体的な位置を示し、図示したように頂点Ｖ1 が点列デー
タＰ4 からの距離が“７”、点列データＰ5 からの距離
が“３”の割合の位置であればＴ−Ｖ＝“０．７”とな
る。
Ｃ−ＮＯによって定まる点列データ間での頂点Ｖ1 の具
体的な位置を示し、図示したように頂点Ｖ1 が点列デー
タＰ4 からの距離が“７”、点列データＰ5 からの距離
が“３”の割合の位置であればＴ−Ｖ＝“０．７”とな
る。
【００１３】また、データ中でコード表示された“１１
０１”および“００００”は、それぞれメジャーコード
およびマイナーコードと呼ばれ、メジャーコードは当該
データが位相データなのか点列データなのかといった、
データの種類を表すコードであり、マイナーコードは当
該データの具体的な内容を示している。
０１”および“００００”は、それぞれメジャーコード
およびマイナーコードと呼ばれ、メジャーコードは当該
データが位相データなのか点列データなのかといった、
データの種類を表すコードであり、マイナーコードは当
該データの具体的な内容を示している。
【００１４】本実施例では、位相データのメジャーコー
ドとして“１１０１”が割り付けられており、そのうち
の交点Ｖに関するデータにはマイナーコード“０００
０”が割り付けられている。なお、後述する図６、図８
に示したように、綾線Ｅに関するデータにはマイナーコ
ード“０００１”が割り付けられ、面分Ｆに関するデー
タにはマイナーコード“００１０”が割り付けられてい
る。
ドとして“１１０１”が割り付けられており、そのうち
の交点Ｖに関するデータにはマイナーコード“０００
０”が割り付けられている。なお、後述する図６、図８
に示したように、綾線Ｅに関するデータにはマイナーコ
ード“０００１”が割り付けられ、面分Ｆに関するデー
タにはマイナーコード“００１０”が割り付けられてい
る。
【００１５】図６は、図５のように綾線Ｅ2 、Ｅ3 、Ｅ
4 と頂点Ｖ1 、Ｖ2 、Ｖ3 で交差する綾線Ｅ1 に関する
位相データのデータ構造を模式的に示した図であり、図
示したように、綾線Ｅ2 とは頂点Ｖ1 で交差し、綾線Ｅ
3 とは頂点Ｖ2 で交差し、綾線Ｅ4 とは頂点Ｖ3 で交差
する旨を表すデータが登録されている。
4 と頂点Ｖ1 、Ｖ2 、Ｖ3 で交差する綾線Ｅ1 に関する
位相データのデータ構造を模式的に示した図であり、図
示したように、綾線Ｅ2 とは頂点Ｖ1 で交差し、綾線Ｅ
3 とは頂点Ｖ2 で交差し、綾線Ｅ4 とは頂点Ｖ3 で交差
する旨を表すデータが登録されている。
【００１６】図８は、図７のように面分Ｆ2 、Ｆ3 、Ｆ
4 、Ｆ5 によって四方を囲まれた面分Ｆ1 に関する位相
データのデータ構造を模式的に示した図であり、境界ブ
ロックデータと隣接ブロックデータとから構成されてい
る。
4 、Ｆ5 によって四方を囲まれた面分Ｆ1 に関する位相
データのデータ構造を模式的に示した図であり、境界ブ
ロックデータと隣接ブロックデータとから構成されてい
る。
【００１７】境界ブロックデータには、面分Ｆ1 から見
て境界を形成する綾線Ｅに関する情報が登録されてい
る。本実施例では、綾線Ｅ1 の頂点Ｖ1 ，Ｖ2 間、綾線
Ｅ2 の頂点Ｖ2 ，Ｖ3 間、綾線Ｅ3 の頂点Ｖ3 ，Ｖ4
間、綾線Ｅ4 の頂点Ｖ4 ，Ｖ1 間が境界を形成する旨の
データが登録されている。
て境界を形成する綾線Ｅに関する情報が登録されてい
る。本実施例では、綾線Ｅ1 の頂点Ｖ1 ，Ｖ2 間、綾線
Ｅ2 の頂点Ｖ2 ，Ｖ3 間、綾線Ｅ3 の頂点Ｖ3 ，Ｖ4
間、綾線Ｅ4 の頂点Ｖ4 ，Ｖ1 間が境界を形成する旨の
データが登録されている。
【００１８】また、隣接ブロックには、自身（面分Ｆ1
）が面分Ｆ2 とは綾線Ｅ1 の頂点Ｖ1 ，Ｖ2 間で隣接
し、面分Ｆ3 とは綾線Ｅ2 の頂点Ｖ2 ，Ｖ3 間で隣接
し、面分Ｆ4 とは綾線Ｅ3 の頂点Ｖ3 ，Ｖ4 間で隣接
し、面分Ｆ5 とは綾線Ｅ4 の頂点Ｖ4 ，Ｖ1 間で隣接す
る旨のデータが登録されている。
）が面分Ｆ2 とは綾線Ｅ1 の頂点Ｖ1 ，Ｖ2 間で隣接
し、面分Ｆ3 とは綾線Ｅ2 の頂点Ｖ2 ，Ｖ3 間で隣接
し、面分Ｆ4 とは綾線Ｅ3 の頂点Ｖ3 ，Ｖ4 間で隣接
し、面分Ｆ5 とは綾線Ｅ4 の頂点Ｖ4 ，Ｖ1 間で隣接す
る旨のデータが登録されている。
【００１９】図１９は、本発明に係る曲面分割方法を実
施するためのＣＡＤ装置２０の構成を示したブロック図
である。ＣＡＤ装置２０は、ホストコンピュータ３０
と、複数のＣＡＤ端末４０〜４６と、製品模型の表面形
状を測定する３次元形状測定装置５０と、製品模型と同
一形状に材料を加工する加工装置６０とから構成されて
いる。
施するためのＣＡＤ装置２０の構成を示したブロック図
である。ＣＡＤ装置２０は、ホストコンピュータ３０
と、複数のＣＡＤ端末４０〜４６と、製品模型の表面形
状を測定する３次元形状測定装置５０と、製品模型と同
一形状に材料を加工する加工装置６０とから構成されて
いる。
【００２０】ホストコンピュータ３０は、中央処理装置
３１と、主記憶装置３２と、ハードディスク装置３３
と、３次元形状測定装置５０で測定されたデータをホス
トコンピュータ３０で処理できるデータ形式に変換する
インタフェース装置３５と、中央処理装置３１からの制
御信号を加工装置に与えるための変換装置３６とを備え
ている。ハードディスク装置３３には、各点列データ、
各曲線データ等と共に、前記各綾線Ｅ、頂点Ｖ、および
面分Ｆに関する位相データが格納される。
３１と、主記憶装置３２と、ハードディスク装置３３
と、３次元形状測定装置５０で測定されたデータをホス
トコンピュータ３０で処理できるデータ形式に変換する
インタフェース装置３５と、中央処理装置３１からの制
御信号を加工装置に与えるための変換装置３６とを備え
ている。ハードディスク装置３３には、各点列データ、
各曲線データ等と共に、前記各綾線Ｅ、頂点Ｖ、および
面分Ｆに関する位相データが格納される。
【００２１】ここで、図９のフローチャートにしたがっ
て本発明の実施例を詳細に説明する。ステップＳ１０で
は、ワイヤーフレームモデルの交点Ｖが求められると共
に矛盾箇所がチェックされる。すなわち、綾線Ｅは本来
製品模型の表面上にあるものなので必ず交点を持つはず
である。しかし、製品模型には測定時の誤差などから微
妙なズレがあり交わらない場合がある。交点がなければ
厳密に曲面を定義できないため、例えば図１０に示した
ように、微小空間７０内に存在する複数の交点は１つの
交点と見なすような処理が実行される。なお、このよう
な交点処理に関しては、例えば、本出願人が先に出願し
た特願平５−２２８１２号に詳細に記載されている。
て本発明の実施例を詳細に説明する。ステップＳ１０で
は、ワイヤーフレームモデルの交点Ｖが求められると共
に矛盾箇所がチェックされる。すなわち、綾線Ｅは本来
製品模型の表面上にあるものなので必ず交点を持つはず
である。しかし、製品模型には測定時の誤差などから微
妙なズレがあり交わらない場合がある。交点がなければ
厳密に曲面を定義できないため、例えば図１０に示した
ように、微小空間７０内に存在する複数の交点は１つの
交点と見なすような処理が実行される。なお、このよう
な交点処理に関しては、例えば、本出願人が先に出願し
た特願平５−２２８１２号に詳細に記載されている。
【００２２】ステップＳ２０では、前記図２、図３に関
して説明した各頂点Ｖに関する位相データが求められて
前記主記憶装置３２に格納される。ステップＳ３０で
は、前記図５、図６に関して説明した綾線Ｅに関する位
相データが求められ主記憶装置３２に格納される。ステ
ップＳ４０では、前記各頂点Ｖ、綾線Ｅに基づいて、前
記図７、図８に関して説明した面分Ｆに関する位相デー
タが求められる。このデータも主記憶装置３２に格納さ
れる。
して説明した各頂点Ｖに関する位相データが求められて
前記主記憶装置３２に格納される。ステップＳ３０で
は、前記図５、図６に関して説明した綾線Ｅに関する位
相データが求められ主記憶装置３２に格納される。ステ
ップＳ４０では、前記各頂点Ｖ、綾線Ｅに基づいて、前
記図７、図８に関して説明した面分Ｆに関する位相デー
タが求められる。このデータも主記憶装置３２に格納さ
れる。
【００２３】このようにして各頂点Ｖ、綾線Ｅ、面分Ｆ
に関する位相データが求まると、ステップＳ５０では、
今回の一連の処理が新規に面データを作成するための処
理であるのか、あるいは一旦作成した面データを修正
（再設定）するための処理であるのかが判断される。修
正するための処理であれば、ステップＳ６０において修
正が不要である面設定不要箇所を指定する。
に関する位相データが求まると、ステップＳ５０では、
今回の一連の処理が新規に面データを作成するための処
理であるのか、あるいは一旦作成した面データを修正
（再設定）するための処理であるのかが判断される。修
正するための処理であれば、ステップＳ６０において修
正が不要である面設定不要箇所を指定する。
【００２４】ステップＳ７０では、ワイヤーフレームモ
デルに基づいて暫定的に設定された面分Ｆを最適な曲面
設定範囲にまで展開するための展開処理が実行される。
なお、前記ステップＳ６０において面設定不要箇所が指
定されている場合には、当該箇所を除いた部分のみを対
象に展開処理が実行される。
デルに基づいて暫定的に設定された面分Ｆを最適な曲面
設定範囲にまで展開するための展開処理が実行される。
なお、前記ステップＳ６０において面設定不要箇所が指
定されている場合には、当該箇所を除いた部分のみを対
象に展開処理が実行される。
【００２５】ここで、ステップＳ７０の展開処理を、図
１１のフローチャートを参照しながら詳細に説明する。
本実施例の展開処理は各面分に対して行われ、その主要
工程は、位相展開チェック（ステップＳ５２０）、優先
展開チェック（ステップＳ５３０）、および幾何展開チ
ェック（ステップＳ５４０）からなっている。
１１のフローチャートを参照しながら詳細に説明する。
本実施例の展開処理は各面分に対して行われ、その主要
工程は、位相展開チェック（ステップＳ５２０）、優先
展開チェック（ステップＳ５３０）、および幾何展開チ
ェック（ステップＳ５４０）からなっている。
【００２６】ステップＳ５１０では、隣接する面分へ展
開可能な面分があるか否かが判断され、当該展開処理が
全ての面分に対して完了しており、これ以上の展開が不
可能であれば当該展開処理は終了して図９のステップＳ
８０へ戻る。
開可能な面分があるか否かが判断され、当該展開処理が
全ての面分に対して完了しており、これ以上の展開が不
可能であれば当該展開処理は終了して図９のステップＳ
８０へ戻る。
【００２７】ステップＳ５２０の位相展開チェックで
は、注目した面分とこれに隣接する他の隣接面分との境
界線の共有関係に基づいて、当該面分が他の隣接する面
分へ物理的に展開可能であるか否かが前記各位相データ
に基づいて判断される。
は、注目した面分とこれに隣接する他の隣接面分との境
界線の共有関係に基づいて、当該面分が他の隣接する面
分へ物理的に展開可能であるか否かが前記各位相データ
に基づいて判断される。
【００２８】ここで、物理的に展開可能であるか否かの
判断方法について説明する。例えば図１２(a) に示した
ような位相関係を有する面Ａに着目すると、面分Ａを面
分Ｂにまで展開して両者が一体化されると、面分Ａの辺
ａ2 と面分Ｂの辺ｂ2 とは消滅し、面分Ａの辺ａ1 と面
分Ｂの辺ｂ1 および面分Ａの辺ａ3 と面分Ｂの辺ｂ3は
連続して新たな辺となる。ここで、消滅する辺ａ2 およ
び辺ｂ2 は共に綾線Ｅ3 上にあり、連続する辺ａ1 およ
び辺ｂ1 、辺ａ3 および辺ｂ3 は、それぞれ共に綾線Ｅ
1 、Ｅ2 上にある。
判断方法について説明する。例えば図１２(a) に示した
ような位相関係を有する面Ａに着目すると、面分Ａを面
分Ｂにまで展開して両者が一体化されると、面分Ａの辺
ａ2 と面分Ｂの辺ｂ2 とは消滅し、面分Ａの辺ａ1 と面
分Ｂの辺ｂ1 および面分Ａの辺ａ3 と面分Ｂの辺ｂ3は
連続して新たな辺となる。ここで、消滅する辺ａ2 およ
び辺ｂ2 は共に綾線Ｅ3 上にあり、連続する辺ａ1 およ
び辺ｂ1 、辺ａ3 および辺ｂ3 は、それぞれ共に綾線Ｅ
1 、Ｅ2 上にある。
【００２９】本実施例では、一体化することによって消
滅あるいは連続する各面分の辺を構成する綾線を、両者
の各該当辺が共有している場合には、同図(b) に示した
ように面分Ａから面分Ｂへの展開が可能と判断される。
滅あるいは連続する各面分の辺を構成する綾線を、両者
の各該当辺が共有している場合には、同図(b) に示した
ように面分Ａから面分Ｂへの展開が可能と判断される。
【００３０】一方、同図(c) の場合は、一体化されると
消滅する辺ａ2 と辺ｂ2 とは共に綾線Ｅ3 上にあるが、
一体化されると連続する辺ａ3 と辺ｂ3 とがそれぞれ異
なった綾線Ｅ2 、Ｅ4 上にあるので面分Ａから面分Ｂへ
は展開不可能と判断される。同様に、同図(d) では一体
化されると連続する辺ａ1 と辺ｂ1 、辺ａ3 と辺ｂ3と
がそれぞれ異なった綾線上にあるので、この場合も面分
Ａから面分Ｂへは展開不可能であると判断される。同様
に、同図(e) および(f) の場合も面分Ａから面分Ｂへは
展開不可能と判断される。
消滅する辺ａ2 と辺ｂ2 とは共に綾線Ｅ3 上にあるが、
一体化されると連続する辺ａ3 と辺ｂ3 とがそれぞれ異
なった綾線Ｅ2 、Ｅ4 上にあるので面分Ａから面分Ｂへ
は展開不可能と判断される。同様に、同図(d) では一体
化されると連続する辺ａ1 と辺ｂ1 、辺ａ3 と辺ｂ3と
がそれぞれ異なった綾線上にあるので、この場合も面分
Ａから面分Ｂへは展開不可能であると判断される。同様
に、同図(e) および(f) の場合も面分Ａから面分Ｂへは
展開不可能と判断される。
【００３１】なお、製品ではデザイン上あるいは機能上
の要求から凹凸を残しておきたいライン（以下、キーラ
インと表現する）があるため、キーラインを跨ぐような
展開は各面分が上記の展開条件を満足していても展開が
禁止される。例えば図１４のように面分Ａと面分Ｃとの
間にキーラインが設定されている場合には、面分Ａから
面分Ｂへの展開は許可されるが面分Ａから面分Ｃへの展
開は禁止される。
の要求から凹凸を残しておきたいライン（以下、キーラ
インと表現する）があるため、キーラインを跨ぐような
展開は各面分が上記の展開条件を満足していても展開が
禁止される。例えば図１４のように面分Ａと面分Ｃとの
間にキーラインが設定されている場合には、面分Ａから
面分Ｂへの展開は許可されるが面分Ａから面分Ｃへの展
開は禁止される。
【００３２】再び図１１に戻って、ステップＳ５３０の
優先展開チェックでは、前記位相展開チェックによって
展開が可能であると判断された複数の隣接面分に対し
て、以下の３条件を考慮して優先度が設定される。
優先展開チェックでは、前記位相展開チェックによって
展開が可能であると判断された複数の隣接面分に対し
て、以下の３条件を考慮して優先度が設定される。
【００３３】(1) 第１条件：三角形の面分を無くする。 多数の面データを接続して３次元曲面を形成する場合、
三角形の面分があるとなめらかな曲面を形成することが
難しく、四角形の面分はなめらかな曲面を形成しやすい
ことが知られている。したがって、図１３に示したよう
な三角形の面分があると、これらを他の面分に展開する
処理が優先される。
三角形の面分があるとなめらかな曲面を形成することが
難しく、四角形の面分はなめらかな曲面を形成しやすい
ことが知られている。したがって、図１３に示したよう
な三角形の面分があると、これらを他の面分に展開する
処理が優先される。
【００３４】(2) 第２条件：展開後の面分が四角形にな
るようにする。 図１６(a) に示したようなワイヤーフレームデルにおい
て三角形の面分Ａに着目すると、面分Ａと面分Ｂ、Ｃ、
Ｄとは完全境界共有の関係にあるので、物理的にはいず
れの面分への展開も可能である。
るようにする。 図１６(a) に示したようなワイヤーフレームデルにおい
て三角形の面分Ａに着目すると、面分Ａと面分Ｂ、Ｃ、
Ｄとは完全境界共有の関係にあるので、物理的にはいず
れの面分への展開も可能である。
【００３５】ここで、面分Ｂ、Ｃへの展開後は、同図
(b) 、(c) にそれぞれ示したように展開後の面分Ａ´が
四角形となるが、面分Ｄへ展開すると、同図(d) に示し
たように展開後の面分Ａ´が三角形となるので、面分
Ｂ、Ｃへの展開の優先順位が面分Ｄへの展開の優先順位
よりも高く設定される。なお、同図(d) や図１５に示し
たように、四角形の面分が三角形の面分となるような展
開は、優先度にかかわらず禁止することが望ましい。
(b) 、(c) にそれぞれ示したように展開後の面分Ａ´が
四角形となるが、面分Ｄへ展開すると、同図(d) に示し
たように展開後の面分Ａ´が三角形となるので、面分
Ｂ、Ｃへの展開の優先順位が面分Ｄへの展開の優先順位
よりも高く設定される。なお、同図(d) や図１５に示し
たように、四角形の面分が三角形の面分となるような展
開は、優先度にかかわらず禁止することが望ましい。
【００３６】また、図１６(b) 、(c) のように、展開後
の面分形状がいずれも四角形となる場合を比較すると、
同図(b) では、展開後の面分Ａ´の対向する辺が共に平
行になっている、換言すれば全ての辺の向きは２方向の
いずれかに分類することができる。これに対して同図
(c) では、展開後の面分Ａ´の対向する辺の一方は平行
になっているものの他方は平行になっていない、換言す
れば全ての辺の向きが３方向のいずれかに分類されるこ
とになる。このような場合には、辺の方向数が少ない面
分が優先されて、面分Ｂの優先度が面分Ｃの優先度より
高くなる。
の面分形状がいずれも四角形となる場合を比較すると、
同図(b) では、展開後の面分Ａ´の対向する辺が共に平
行になっている、換言すれば全ての辺の向きは２方向の
いずれかに分類することができる。これに対して同図
(c) では、展開後の面分Ａ´の対向する辺の一方は平行
になっているものの他方は平行になっていない、換言す
れば全ての辺の向きが３方向のいずれかに分類されるこ
とになる。このような場合には、辺の方向数が少ない面
分が優先されて、面分Ｂの優先度が面分Ｃの優先度より
高くなる。
【００３７】(3) 第３条件：展開後の面分を更に他の面
分にまで展開できるようにする。
分にまで展開できるようにする。
【００３８】図１７(a) の面分Ａに着目すると、面分Ａ
は面分Ｂ、Ｃと完全境界共有状態にあるので物理的には
いずれの面分にも展開可能である。ここで、同図(c) に
示したように面分Ｂへ展開した場合を考えると、展開後
の面分Ａ´が面分Ｄと完全境界共有となる。これに対し
て同図(d) に示したように面分Ｃへ展開した場合を考え
ると、展開後の面分Ａ´は面分Ｄと完全境界共有状態と
ならない。したがって、このような場合にはその後の展
開可能性を考慮して面分Ｂの優先度が面分Ｃの展開度よ
り高くなる。
は面分Ｂ、Ｃと完全境界共有状態にあるので物理的には
いずれの面分にも展開可能である。ここで、同図(c) に
示したように面分Ｂへ展開した場合を考えると、展開後
の面分Ａ´が面分Ｄと完全境界共有となる。これに対し
て同図(d) に示したように面分Ｃへ展開した場合を考え
ると、展開後の面分Ａ´は面分Ｄと完全境界共有状態と
ならない。したがって、このような場合にはその後の展
開可能性を考慮して面分Ｂの優先度が面分Ｃの展開度よ
り高くなる。
【００３９】再び図１１に戻って、ステップＳ５４０の
幾何展開チェックでは、上記優先度にしたがって展開さ
れた面分に形成される面データが、３次元モデルの曲面
を正確に反映しているか否かが判断される。すなわち、
図１８に示したように、展開後の面分の各頂点Ｖ1 、Ｖ
2 、Ｖ3 、Ｖ4 で、精度に応じて適宜設定される大きさ
の法線ベクトルを発生させたとき、これらを結ぶ立体的
空間内に展開前の面分同士が共有した綾線Ｅ1 が含まれ
れば形状的に展開可能と判断される。
幾何展開チェックでは、上記優先度にしたがって展開さ
れた面分に形成される面データが、３次元モデルの曲面
を正確に反映しているか否かが判断される。すなわち、
図１８に示したように、展開後の面分の各頂点Ｖ1 、Ｖ
2 、Ｖ3 、Ｖ4 で、精度に応じて適宜設定される大きさ
の法線ベクトルを発生させたとき、これらを結ぶ立体的
空間内に展開前の面分同士が共有した綾線Ｅ1 が含まれ
れば形状的に展開可能と判断される。
【００４０】ステップＳ５５０では、上記した幾何展開
チェックの結果が参照され、幾何展開可能であると、ス
テップＳ５６０において当該面分が実際に展開され、こ
れに応じて各位相データが書き換えられる。また、幾何
展開不可能であると、ステップＳ５７０では、当該面分
より優先度の低い面分の有無が判断され、他の面分があ
れば、当該他の面分に関して前記ステップＳ５４０の処
理が実行される。
チェックの結果が参照され、幾何展開可能であると、ス
テップＳ５６０において当該面分が実際に展開され、こ
れに応じて各位相データが書き換えられる。また、幾何
展開不可能であると、ステップＳ５７０では、当該面分
より優先度の低い面分の有無が判断され、他の面分があ
れば、当該他の面分に関して前記ステップＳ５４０の処
理が実行される。
【００４１】以上のようにしてある面に関する展開処理
が完了すると当該処理はステップＳ５１０へ戻り、他の
展開可能な面分に対して上記した展開処理が繰り返され
る。そして、全ての面に対する展開処理が完了し、ステ
ップＳ５１０において、これ以上の展開が不可能である
と判断されると図９のステップＳ８０へ戻る。ステップ
Ｓ８０では、上記のようにして得られた各位相データに
基づいて幾何データが作成される。
が完了すると当該処理はステップＳ５１０へ戻り、他の
展開可能な面分に対して上記した展開処理が繰り返され
る。そして、全ての面に対する展開処理が完了し、ステ
ップＳ５１０において、これ以上の展開が不可能である
と判断されると図９のステップＳ８０へ戻る。ステップ
Ｓ８０では、上記のようにして得られた各位相データに
基づいて幾何データが作成される。
【００４２】
【発明の効果】上記したように、本発明によれば、これ
までは操作者が経験や勘に基づいて試行錯誤的に行って
いた曲面分割を、予め一義的・定量的に設定した条件に
基づいて自動的に行えるようになるので、再現性や安定
性に優れた曲面分割を短時間で簡単に行えるようにな
る。
までは操作者が経験や勘に基づいて試行錯誤的に行って
いた曲面分割を、予め一義的・定量的に設定した条件に
基づいて自動的に行えるようになるので、再現性や安定
性に優れた曲面分割を短時間で簡単に行えるようにな
る。
【図１】 本発明の基本概念を示した模式図である。
【図２】 交点Ｖの綾線Ｅとの位相関係を示した図であ
る。
る。
【図３】 交点Ｖに関する位相データのデータ構造を示
した図である。
した図である。
【図４】 アーク・ナンバおよびトポロジー・バリュー
の物理的意義を説明するための図である。
の物理的意義を説明するための図である。
【図５】 綾線Ｅの交点Ｖとの位相関係を示した図であ
る。
る。
【図６】 綾線Ｅに関する位相データのデータ構造を示
した図である。
した図である。
【図７】 面分Ｆの交点Ｖおよび綾線Ｅとの位相関係を
示した図である。
示した図である。
【図８】 面分Ｆに関する位相データのデータ構造を示
した図である。
した図である。
【図９】 本発明の一実施例の動作を示したフローチャ
ートである。
ートである。
【図１０】 交点処理について説明するための図であ
る。
る。
【図１１】 展開処理の詳細を示したフローチャートで
ある。
ある。
【図１２】 展開の可能性を物理的な側面からに判断す
る方法を示した図である。
る方法を示した図である。
【図１３】 展開時の優先度について説明するための図
である。
である。
【図１４】 キーラインの取扱について説明するための
図である。
図である。
【図１５】 展開を禁止される場合の一例を示した図で
ある。
ある。
【図１６】 展開時の優先度について説明するための図
である。
である。
【図１７】 展開時の優先度について説明するための図
である。
である。
【図１８】 幾何展開チェックを説明するための図であ
る。
る。
【図１９】 本発明に係る曲面分割方法が適用されるＣ
ＡＤ装置２０の構成を示したブロック図である。
ＡＤ装置２０の構成を示したブロック図である。
【図２０】 従来技術を説明するためのフローチャート
である。
である。
【図２１】 ワイヤーフレームモデルの一例を示した図
である。
である。
２０…ＣＡＤ装置、３０…ホストコンピュータ、３１…
中央処理装置、３２…主記憶装置、３３…ハードディス
ク装置、３５…インタフェース装置、３６…変換装置、
４０〜４６…ＣＡＤ端末、５０…３次元形状測定装置、
６０…加工装置
中央処理装置、３２…主記憶装置、３３…ハードディス
ク装置、３５…インタフェース装置、３６…変換装置、
４０〜４６…ＣＡＤ端末、５０…３次元形状測定装置、
６０…加工装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G06F 17/50
Claims (13)
- 【請求項１】 製品模型等の表面に設定された複数の点
を計測することによって得られた座標点列データに基づ
き生成されたワイヤーフレームモデルに基づいて、その
３次元曲面を複数個の連続した面分に分割する曲面分割
方法において、 ワイヤーフレームモデルを構成する各綾線の交点を求め
る工程と、 各交点、綾線、および面分の相互間の位相関係を求める
工程と、 前記位相関係に基づいて、隣接する面分同士の位相関係
を判断する工程と、 予定の位相関係で隣接する面分の一方を他方まで展開し
て両者を一体化する工程と、 前記一体化された面分を新たな面分とみなして前記位相
関係を更新する工程とからなることを特徴とする曲面分
割方法。 - 【請求項２】 前記位相関係は、各交点、綾線、および
面分ごとに設定されることを特徴とする請求項１記載の
曲面分割方法。 - 【請求項３】 前記各交点ごとに設定される位相関係
は、交点を構成する綾線およびその交差位置を特定する
情報からなることを特徴とする請求項２記載の曲面分割
方法。 - 【請求項４】 前記各綾線ごとに設定される位相関係
は、綾線と交差する他の綾線およびその交差位置を特定
する情報からなることを特徴とする請求項２記載の曲面
分割方法。 - 【請求項５】 前記各面分ごとに設定される位相関係
は、面分を構成する交点および綾線を特定する情報から
なることを特徴とする請求項２記載の曲面分割方法。 - 【請求項６】 前記隣接する面分同士の位相関係を判断
する工程は、 隣接する面分同士が物理的に一体化可能であるか否かを
判断する工程と、 一体化可能であると判断された各面分について、一体化
後の面分に形成される面データが曲面モデルに期待され
る条件を満足しているか否かを判断する工程とを含むこ
とを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の曲
面分割方法。 - 【請求項７】 前記各面分同士が物理的に一体化可能で
あるか否かは、一体化されると消滅あるいは連続する各
面分の辺を構成する綾線を、両者の各該当辺が共有して
いるか否かに基づいて判断されることを特徴とする請求
項６記載の曲面分割方法。 - 【請求項８】 一体化されると消滅する辺がキーライン
の場合には一体化が不可能と判断されることを特徴とす
る請求項６または７記載の曲面分割方法。 - 【請求項９】 前記一体化可能であると判断された面分
に形成される面データが曲面モデルに期待される条件を
満足しているか否かは、展開後の面分の各頂点で予定の
大きさを有する法線ベクトルを発生させ、それらを結ぶ
立体的空間内に、展開によって消滅した辺が含まるか否
かに基づいて判断されることを特徴とする請求項６ない
し８のいずれかに記載の曲面分割方法。 - 【請求項１０】 前記物理的に一体化可能であると判断
された隣接面分が複数あったときに、当該複数の隣接面
分を対象に優先度を設定する工程をさらに具備し、 前記曲面モデルに期待される条件を満足しているか否か
の判断は、満足している面分が表れるまで各面分に対し
て優先度順に行われることを特徴とする請求項６ないし
９のいずれかに記載の曲面分割方法。 - 【請求項１１】 前記優先度の設定は、以下の３条件の
うちの少なくとも１つを考慮して行われることを特徴と
する請求項１０記載の曲面分割方法。 第１条件：三角形の面分を無くする。 第２条件：展開後の面分が四角形になるようにする。 第３条件：展開後の面分を更に他の面分にまで展開でき
るようにする。 - 【請求項１２】 展開後の面分が共に四角形である場合
の各面分の優先度は、各辺の向きを面分ごとに分類した
ときに、より少ない方向に分類できる面分の優先度を高
くするようにしたことを特徴とする請求項１０または１
１記載の曲面分割方法。 - 【請求項１３】 製品模型等の表面に設定された複数の
点を計測することによって得られた座標点列データに基
づき生成されたワイヤーフレームモデルに基づいて、そ
の３次元曲面を複数個の連続した面分に分割する曲面分
割装置において、 ワイヤーフレームモデルを構成する各綾線の交点を求め
る手段と、 各交点、綾線、および面分の相互間の位相関係を求める
手段と、 前記位相関係に基づいて、隣接する面分同士の位相関係
を判断する手段と、 予定の位相関係で隣接する面分の一方を他方まで展開し
て両者を一体化する手段と、 前記一体化された面分を新たな面分とみなして前記位相
関係を更新する手段とを具備したことを特徴とする曲面
分割装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20683493A JP3249652B2 (ja) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | 曲面分割方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20683493A JP3249652B2 (ja) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | 曲面分割方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0744733A JPH0744733A (ja) | 1995-02-14 |
| JP3249652B2 true JP3249652B2 (ja) | 2002-01-21 |
Family
ID=16529846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20683493A Expired - Fee Related JP3249652B2 (ja) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | 曲面分割方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3249652B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8260583B2 (en) * | 2009-03-12 | 2012-09-04 | Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. | System and method for identifying wall faces in an object model |
-
1993
- 1993-07-30 JP JP20683493A patent/JP3249652B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0744733A (ja) | 1995-02-14 |
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