JP3641856B2 - Method for generating fillet surface - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータ支援設計(CAD)装置で、先に作成した形状中の角部もしくは2つの離れた形状の間に丸め処理を施すために埋め込むフィレット曲面を生成する方法に関し、特に、フィレット曲面生成の計算処理速度を向上させ得る、フィレット曲面の生成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般にCAD装置は、図2に示す如く、データ等の演算や処理を行う中央処理ユニット(CPU)1と、プログラムやデータ等を記憶するメモリ2と、プログラムやデータ等を人のキー操作に基づき入力するキーボード3と、プログラムやデータ等を印字出力するプリンタ4と、図形等を画面上に表示する画像表示装置(CRT)5と、そのCRT5の画面上に表示した目印を人の操作に基づき移動させるとともにその移動に基づくデータを入力するマウスまたはスタイラスペン等の装置6と、フロッピーディスクやハードディスク等の記録媒体を収容する記憶デバイス7と、それらを相互に接続するバスライン8とを具えて成り、該CAD装置の使用者が上記キーボード3やマウス6等を操作して指示すると、その内容を入力して、その指示内容に基づき所定のプログラムに従い演算や処理を行うことで図形等を作成し、その図形等を上記CRT5の画面上に表示する。
【0003】
かかるCAD装置で、先に作成した形状中の角部に埋め込むフィレット曲面を生成する従来既知の方法としては、球面接触法および断面接続法がある。「胞複体モデルによる曲面立体共存モデラの理論と実用化に関する研究」鈴木建彦 1990年11月 東大工学部学位論文303〜306頁(以下、文献1という)に記載されているように、球面接触法は、「2つのフェイス群の間に球を転がして得られる包絡面を接続したもの」であり、断面接続法は、「指定の半径の節を、2つのフェイス群の間で接触させて移動したとき得られる掃引面を求めることによりフィレット面を計算する方法」である。
なお、球面接触法には、オフセット面の交差による方法、収束法、平面拘束収束法等があり、それらの詳細については、特開平2−210581号公報、「球移動によるコーナフィレットの生成」東正毅・加納利幸 精密工学会誌JSPE−56−12 81〜86頁、「金型用のCADモデル作成機能の開発」SUZUKI TECHNICAL REVIEW VOL.17(1991)130〜131頁を参照のこと。また、断面接続法の詳細については、上記文献1および「複数の曲面を接続するフィレット曲面創生創成法」橋本可輝 UNIVACTECHNOLOGY REWIEW 第11号 1986年8月 3〜4頁を参照のこと。
【0004】
断面接続法によりフィレット曲面を生成する場合、フィレット曲面を埋め込む角部もしくは2つの離れた形状を形成する2つの原曲面の共通の稜線(相貫線)に直交する平面で前記2つの原曲面を切断して断面線を求め、前記2つの原曲面の断面線に接する所定半径の円弧を求めてそれをフィレット構成線とする処理を所定ピッチ毎に繰り返して複数のフィレット構成線を求め、隣接するフィレット構成線の両端点間を夫々繋ぐ端部曲線対を求めた後、隣接するフィレット構成線およびそれらの間の端部曲線対より基本フィレット形状を求め、得られた複数の基本フィレット形状に基づいてフィレット曲面を生成する。そして、前記2つの原曲面との間の距離が許容差を越える点が端部曲線対上に存在する場合、当該端部曲線対を挟むフィレット構成線間に新たなフィレット構成線および新たな端部曲線対を追加することにより、端部曲線上の前記2つの原曲面との距離が許容差を超える点を解消する。
なお、球面接触法の場合には、2つの原曲面に球を接触させたときの包絡線がフィレット構成線に相当すると解釈し得るため、上記断面接続法の一連の処理は、球を例えば所定ピッチずつ転がして求めた複数のフィレット構成線から端部曲線対を求め、許容差を越えた場合に新たなフィレット構成線および新たな端部曲線対を追加する処理と読み替えることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記球面接触法では、フィレット曲面を埋め込むべき2つの原曲面F1,F2が図6に示すように微小な凹凸を有している場合、収束計算の結果、球の中心を与える所望の点(黒丸印で示す)に対して複数の点(白丸印で示す)が算出されることがあり、どの点を選択するかによってフィレット曲面および2つの原曲面間の距離を許容差の範囲に収束させることに失敗することがあった。
一方、上記断面接続法では、上記図6のような形状に対して安定してフィレット曲面が得られるが、フィレット曲面を埋め込むべき2つの原曲面F1,F2が図7に示すように接続部分の誤差(段差)を有している場合、両曲面の段差の近傍にフィレット構成線を作成する必要があるため図示矢印A方向(両曲面の相貫線に沿う方向)に断面を得るべく収束計算を行う結果、フィレット構成線を結ぶべき原曲面上の点が定まらず、許容差の範囲内に収束させるのに失敗することがあった。
【0006】
上記のように球面接触法または断面接続法によって収束の失敗が生じた場合、種々の手法により収束させようと試みる必要があるが、その場合、計算精度が犠牲になったり、収束計算が実行不能に陥ることがあった。また、収束計算はコストが高いため、収束計算を繰り返すことによりコストアップを招くという問題もあった。
【0007】
本発明は、2つの原曲面が図6、図7のような形状の場合であっても収束計算に失敗することなく、かつ短い計算時間でフィレット曲面を算出し得るフィレット曲面の生成方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この目的のため、本発明のフィレット曲面の生成方法は、データ等の演算や処理を行う中央処理ユニットと、プログラムやデータ等を記憶するメモリと、プログラムやデータ等をキー操作に基づき入力するキーボードと、図形等を画面上に表示する画像表示装置と、前記画像表示装置の画面上に表示した目印を移動させるとともにその移動に基づくデータを入力する入力装置と、記録媒体を収容する記憶デバイスとを具えて成り、前記キーボードや前記入力装置の指示内容に基づき所定のプログラムに従い演算や処理を行うことで図形等を作成し、その図形等を前記画像表示装置の画面上に表示するCAD装置が、先に作成した形状中の角部もしくは2つの離れた形状の間に埋め込むフィレット曲面を生成するに際し、まず、前記角部を形成する2つの原曲面の両方に接するフィレット構成線を前記角部に沿って複数求め、隣接するフィレット構成線の両端点間を夫々滑らかに繋ぐ端部曲線対を求めた後、隣接するフィレット構成線およびそれらの間の端部曲線対に基づいて基本フィレット形状を求め、次に、前記端部曲線対の何れか一方の端部曲線上に対応する原曲面との距離が許容差を超える点が存在する場合には、当該一方の端部曲線上の対応する原曲面との距離が極大となる点および、それに対応する他方の端部曲線上の点を前記原曲面に投影して前記2つの原曲面上の対応点を夫々求め、両側の対応点で前記2つの原曲面に接する補間フィレット構成線を求め、得られた補間フィレット構成線およびそれに隣接するフィレット構成線の両端点間を夫々滑らかに繋ぐ新たな端部曲線対を求めた後、得られた補間フィレット構成線および新たな端部曲線対に基づいて補間フィレット形状を求める処理を、前記原曲面との距離が許容差を超える点が存在しなくなるまで繰り返し、その後、前記基本フィレット形状と前記補間フィレット形状とを合成することにより、所望のフィレット曲面を生成することを特徴とするものである。
【0009】
上記において、前記CAD装置が、前記基本フィレット形状中のフィレット構成線とその中心点とにより形成される扇型同士が互いに交差している交差範囲を求め、該交差発生範囲内の端部曲線対上の指定位置の点を夫々前記原曲面に投影して前記2つの原曲面上の対応点を夫々求め、両側の対応点で前記2つの原曲面に接する補間フィレット構成線を求め、得られた補間フィレット構成線およびそれに隣接する交差範囲外のフィレット構成線の両端点間を夫々滑らかに繋ぐ新たな端部曲線対を求めた後、得られた補間フィレット構成線および新たな端部曲線対に基づいて交差除去のための補間フィレット形状を求めるのが、交差除去のための補間フィレット形状の計算速度を高速化するとともに、交差除去のための補間フィレット形状の生成処理の安定性を高める上で好ましい。
【0010】
本発明方法によれば、隣接するフィレット構成線の両端点間を夫々滑らかに繋ぐ端部曲線対の何れか一方の端部曲線上に、対応する原曲面との距離が許容差を超える点が存在する場合には、当該一方の端部曲線上の対応する原曲面との距離が極大となる点および、それに対応する他方の端部曲線上の点を前記原曲面に投影して前記2つの原曲面上の対応点を夫々求め、両側の対応点で前記2つの原曲面に接する補間フィレット構成線を求め、得られた補間フィレット構成線およびそれに隣接するフィレット構成線の両端点間を夫々滑らかに繋ぐ新たな端部曲線対を求めた後、得られた補間フィレット構成線および新たな端部曲線対に基づいて補間フィレット形状を求める処理がなされる。この補間フィレット形状を求める処理は、前記原曲面との距離が許容差を超える点が存在しなくなるまで繰り返され、得られた補間フィレット形状と前記基本フィレット形状と合成することにより所望のフィレット曲面が生成される。
【0011】
したがって、本発明方法によれば、フィレット曲面を埋め込むべき2つの原曲面が図6のように微小な凹凸を有している場合や、フィレット曲面を埋め込むべき2つの原曲面が図7のように接続部分の誤差(段差)を有している場合であっても、投影という単純な図形処理により補間フィレット構成線を規定する前記2つの原曲面上の対応点が必ず求まるから、上述した従来既知の球面接触法や断面接続法のような収束計算の失敗は生じず、必ず収束させることができる。また、上述した従来既知の球面接触法や断面接続法のような複雑な収束計算を必要としないので、計算時間が短縮され、コストダウンになる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図1は本発明の第1実施形態に係るフィレット曲面の生成方法の処理手順を示すフローチャートである。本実施形態の方法は、具体的には、図2に示す如き通常のCAD装置に予め与えたプログラムによって実行する。
【0013】
本実施形態のフィレット曲面の生成方法では、まず図1のステップ11で、先に作成した形状中のフィレット曲面を埋め込む角部もしくは2つの離れた形状を形成する2つの原曲面を指示し、次のステップ12で、フィレット曲面を埋め込む区間を指示する。次のステップ13では、フィレット構成線の形状を規定する条件(例えば半径およびピッチ)を指示して、前記角部を形成する2つの原曲面の両方に接する複数のフィレット構成線を算出する。なお、上記フィレット構成線の指示は、例えば上記2つの原曲面の形状に応じて等ピッチの指示または部位毎の異なる距離の指示等の指示により行うことができる。
【0014】
次のステップ14では、上記ステップ13で求めた複数のフィレット構成線の内の隣接するフィレット構成線の両端点間を夫々滑らかに繋ぐ端部曲線対を求め、隣接するフィレット構成線およびそれらの間の端部曲線対に基づいて基本フィレット形状を求める。この基本フィレット形状を求める処理を次のステップ15の判定がYESになるまで繰り返し、上記ステップ12で指示した全区間の基本フィレット形状が得られたら、処理を次のステップ16に進める。なお、本実施形態では断面接続法に基づいて上記基本フィレット形状を算出しているが、球面接触法に基づいて上記基本フィレット形状を算出する場合も同様に処理を行うものとする。
【0015】
ステップ16では、端部曲線対の各端部曲線と対応する原曲面との距離を夫々算出する。ここで、対応する原曲面とは、前記2つの原曲面の内の各端部曲線に近い方の原曲面を示す。次のステップ17では、前記端部曲線対の何れか一方の端部曲線上に対応する原曲面との距離が許容差を超える点が存在するか否かを判定する。この判定において、端部曲線対を構成する端部曲線の少なくとも一方に対応する原曲面との距離が許容差を超える点が少なくとも1箇所存在する場合には、補間フィレット構成線を作成するため処理をステップ18に進め、存在しない場合にはステップ18をスキップして処理を直ちにステップ19に進める。
【0016】
ステップ18では、当該端部曲線対上の指定位置の点を前記原曲面に法線方向より投影して前記2つの原曲面上の対応点を夫々求め、両側の対応点で前記2つの原曲面に接する補間フィレット構成線を求め、得られた補間フィレット構成線およびそれに隣接するフィレット構成線の両端点間を夫々滑らかに繋ぐ新たな端部曲線対を求めた後、得られた補間フィレット構成線および新たな端部曲線対に基づいて補間フィレット形状を算出する。このとき、新たな端部曲線対は、左側に隣接するフィレット構成線および補間フィレット構成線間ならびに補間フィレット構成線および右側に隣接するフィレット構成線間に生成されるため、補間フィレット形状も左右2つ生成される。なお、上記指定位置の点としては、端部曲線対の何れか一方の端部曲線上の対応する原曲面との距離が許容差を超える点の内でその距離が極大となる点と、その点に対応する他方の端部曲線上の点(前記極大となる点の前記端部曲線上における位置関係と同一の位置関係になる点)とを指定するものとする。したがって、両方の端部曲線に対応する原曲面との距離が許容差を超える点が存在する場合には、各端部曲線について個別に補間フィレット構成線、新たな端部曲線および補間フィレット形状を算出することになる。
【0017】
ステップ19では、全区間について処理が終了したか否かの判定を行い、終了するまでは処理をステップ16以降に戻す。このステップ16では、上記ステップ18で算出した新たな端部曲線対の各端部曲線の対応する原曲面との距離を夫々算出し、ステップ17で前記端部曲線対の何れか一方の端部曲線上に対応する原曲面との距離が許容差を超える点が存在するか否かを判定する。この判定において端部曲線対を構成する端部曲線の少なくとも一方に、対応する原曲面との距離が許容差を超える点が少なくとも1箇所存在する場合には、ステップ18で補間フィレット構成線、新たな端部曲線および補間フィレット形状を算出する。
【0018】
以上のようにして、対応する原曲面との距離が許容差を超える点が存在する端部曲線対の範囲に、対応する原曲面との距離が許容差を超える点が存在しなくなるまで補間フィレット構成線、新たな端部曲線および補間フィレット形状を追加する一連の処理を、全区間について処理が終了するまで繰り返し、全区間について処理が終了したら、処理をステップ20に進める。ステップ20では、上記のようにして得られた基本フィレット形状および補間フィレット形状を合成して所望のフィレット曲面を生成する。
【0019】
次に、本実施形態の作用を図3を用いて説明する。
例えば、図3に示すように、先に作成した形状中の角部を形成する2つの原曲面F1,F2を図1のステップ11で指示し、ステップ12でフィレット曲面を埋め込む範囲を指示すると、ステップ13で指示した半径およびピッチで原曲面F1,F2の両方に接するフィレット構成線L1,L2,L3が算出される。ステップ14では、隣接するフィレット構成線の両端点間、すなわちP11−P21間およびP12−P22間、ならびにP21−P31間、P22−P32間を夫々滑らかに繋ぐ端部曲線対C11,C12および端部曲線対C21,C22が算出され、フィレット構成線L1,L2および端部曲線対C11,C12、ならびにフィレット構成線L2,L3および端部曲線対C21,C22により夫々基本フィレット形状が算出される。
【0020】
次に、ステップ16、17の処理の結果、対応する原曲面F1との距離が許容差を超えかつ極大となる点として例えば端部曲線C11上の点Q1が指定されたとすると、その点の端部曲線C11上における位置関係と同一の位置関係になる端部曲線C12上の点Q2が同時に指定される。次に、ステップ18で、点Q1およびQ2は夫々、原曲面F1,F2に法線方向より投影されて各原曲面上の対応点Q1x,Q2xが夫々求まり、両側の対応点Q1x,Q2xで原曲面F1,F2に接する補間フィレット構成線L12が求まり、得られた補間フィレット構成線L12およびそれに隣接するフィレット構成線の両端点間、すなわちP11−Q1x間およびP12−Q2x間、ならびにQ1x−P21間、Q2x−P22間を夫々滑らかに繋ぐ新たな端部曲線対C111,C121およびC112,C122が算出される。そして、補間フィレット構成線L12および新たな端部曲線対C111,C121、ならびに補間フィレット構成線L12および新たな端部曲線対C112,C122により夫々補間フィレット形状が算出される。
【0021】
上記新たな端部曲線対は、元の端部曲線よりも原曲面に接近するため、対応する原曲面との距離が許容差を超える点の大部分は上記ステップ18の処理により解消されることになるが、それでもまだ対応する原曲面との距離が許容差を超える点が存在する場合には、上記ステップ18の処理を繰り返すことにより対応する原曲面との距離が許容差を超える点が解消される。
【0022】
本実施形態によれば、2つの原曲面が図6、図7のような形状の場合であっても、上述したように端部曲線上の点を原曲面に投影するという単純な図形処理により補間フィレット構成線を規定する2つの原曲面上の対応点が必ず求まるから、上述した従来既知の球面接触法や断面接続法のような収束計算の失敗は生じず、必ず収束させることができる。また、上述した従来既知の球面接触法や断面接続法のような複雑な収束計算を必要としないので、計算時間が短縮され、コストダウンになる。
【0023】
図4は本発明の第2実施形態に係るフィレット曲面の生成方法の要部の処理手順を示すフローチャートである。この図4のフローチャートは、図1のステップ11〜15の処理の結果フィレット構成線の交差が発生した場合にのみ起動されてその交差の除去処理を行うものであり、上述した図1のフローチャートのステップ15のYESとステップ16との間に挿入して使用する。
【0024】
すなわち、図4のフローチャートにおいて、まずステップ31で、図1のステップ14で求めた基本フィレット形状を読み込み、次のステップ32で、前記基本フィレット形状中のフィレット構成線とその中心点とにより形成される扇型同士が互いに交差している交差範囲を算出する。なお、上記交差範囲の算出方法としては、例えば本願出願人が先に出願した特開平6−259515号公報に記載した方法を用いるものとする。
【0025】
次のステップ33では、上記交差範囲内の端部曲線対を読み込み、次のステップ34では、上記交差範囲内の端部曲線対上の指定位置の点を前記原曲面に法線方向より投影する。上記指定位置の点としては、例えば各端部曲線の中点を指定するものとする(交差している側でも端部曲線を結ぶことができる)。次のステップ35では、フィレット曲面の決定に用いる通過点または平面決定用の点を求めるための中間曲線を算出する。
【0026】
次のステップ36では、前記指定位置の点の前記2つの原曲面上の対応点を夫々求める。次のステップ37では、両側の対応点で前記2つの原曲面に接する補間フィレット構成線を求め、得られた補間フィレット構成線およびそれに隣接する交差範囲外のフィレット構成線の両端点間を夫々滑らかに繋ぐ新たな端部曲線対を求めた後、得られた補間フィレット構成線および新たな端部曲線対に基づいて交差除去のための補間フィレット形状を算出する。そして、次のステップ38では、交差範囲内のフィレット構成線および端部曲線を、ステップ37で求めた補間フィレット構成線および新たな端部曲線に置き替える。
【0027】
次に、本実施形態の作用を図5を用いて説明する。
例えば、図5に示すように、2つの原曲面F1,F2により形成される角部に沿う所定半径、所定ピッチの複数のフィレット構成線の内、フィレット構成線L1およびL2が原曲面F2側で交差した場合、図4のステップ32でその交差範囲が算出され、ステップ33で交差範囲内の端部曲線対C11,C12が読み込まれ、ステップ34で端部曲線対C11,C12上の点Q1,Q2が原曲面F1,F2に夫々投影され、ステップ36で原曲面F1,F2上の対応点Q1x,Q2xが夫々求まる。ステップ37では、両側の対応点Qn1x,Qn2xで原曲面F1,F2に接する補間フィレット構成線L12が求まり、得られた補間フィレット構成線L12およびそれに隣接する交差範囲外のフィレット構成線の両端点間、すなわちP01−Q1x間およびP02−Q2x間、ならびにQ1x−P31間、Q2x−P32間を夫々滑らかに繋ぐ新たな端部曲線対C111,C121およびC112,C122が算出される。そして、補間フィレット構成線L12および新たな端部曲線対C111,C121、ならびに補間フィレット構成線L12および新たな端部曲線対C112,C122により夫々補間フィレット形状が算出される。
【0028】
本実施形態によれば、上述したように端部曲線上の点を原曲面に投影するという単純な図形処理により補間フィレット構成線を規定する2つの原曲面上の対応点が必ず求まるから、フィレット構成線の交差を容易に解消することができる。その際、複雑な計算を必要としないので、交差除去のための補間フィレット形状の計算速度が高速化されるとともに、交差除去のための補間フィレット形状の生成処理の安定性が高くなる。
【0029】
なお、上記第2実施形態においては、2本のフィレット構成線が交差した場合の交差除去処理について説明したが、3本以上のフィレット構成線が交差した場合には、交差範囲内の隣接するフィレット構成線間について上記処理を夫々行うことにより上記と同様にして交差除去処理を行うことができる。また、上記第2実施形態においては、2本の交差したフィレット構成線を1本の補間フィレット交差線に置き替えるようにしているが、上記指定点を端部曲線上の均等割りした2点以上の点とすることにより、2本の交差したフィレット構成線を2本以上の補間フィレット交差線に置き替えるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るフィレット曲面の生成方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図2】本発明に係るフィレット曲面の生成方法の実施に用いるCAD装置を例示する図である。
【図3】第1実施形態の作用を説明するための図である。
【図4】本発明の第2実施形態に係るフィレット曲面の生成方法の要部の処理手順を示すフローチャートである。
【図5】第2実施形態の作用を説明するための図である。
【図6】球面接触法の問題点をを説明するための図である。
【図7】断面接続法の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
1 中央処理ユニット(CPU)
2 メモリ
3 キーボード
5 画像表示装置(CRT)
6 マウス
F1,F2 原曲面
L1,L2,L3 フィレット構成線
L12 補間フィレット構成線
C11,C12、C21,C22 端部曲線
C111,C121、C112,C122 新たな端部曲線
P11,P12,P21,P22 端点
Q1,Q2 端部曲線上の指定点
Q1x,Q2x 原曲面上の対応点[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for generating a fillet surface to be embedded in a computer-aided design (CAD) device for rounding between a corner in a previously created shape or two separate shapes, and more particularly to a fillet surface. The present invention relates to a fillet curved surface generation method capable of improving the generation calculation processing speed.
[0002]
[Prior art]
In general, as shown in FIG. 2, a CAD device is based on a central processing unit (CPU) 1 that performs operations and processing of data, a
[0003]
As a conventionally known method for generating a fillet curved surface to be embedded in a corner portion in a previously created shape with such a CAD apparatus, there are a spherical contact method and a cross-section connection method. "Study on the theory and practical application of curved surface solid model by cell complex model" Tatehiko Suzuki, November 1990 Spherical contact method as described in the Faculty of Engineering, Faculty of Engineering, pages 303-306 (hereinafter referred to as Reference 1) Is “the envelope surface obtained by rolling a sphere between two face groups”, and the cross-section connection method is “moving a node with a specified radius in contact between two face groups. Is a method of calculating a fillet surface by obtaining a sweep surface obtained at the time.
Note that the spherical contact method includes an offset surface intersection method, a convergence method, a plane constraint convergence method, and the like. Details of these methods can be found in JP-A-2-210581, “Corner fillet generation by moving a sphere” Masatoshi, Toshiyuki Kano JSPE-56-12, pages 81-86, “Development of CAD model creation function for molds” SUZUKI TECHNICAL REVIEW VOL. 17 (1991) 130-131. For details of the cross-section connection method, see the above-mentioned document 1 and “Fillet surface creation method for connecting a plurality of curved surfaces”, K. Hashimoto UNIVACTECHNOLOGY REWIEW No. 11, August 1986, pages 3-4.
[0004]
When generating a fillet curved surface by the cross-section connection method, the two original curved surfaces are formed on a plane orthogonal to a common ridgeline (interpenetrating line) of two original curved surfaces forming a corner portion or two separate shapes embedding the fillet curved surface. Cut a section line to obtain a plurality of fillet composition lines by repeating the process of obtaining an arc having a predetermined radius in contact with the section lines of the two original curved surfaces and making it a fillet composition line for each predetermined pitch. After determining the end curve pairs that connect the two end points of the fillet component line, respectively, determine the basic fillet shape from the adjacent fillet component lines and the end curve pairs between them, and based on the obtained multiple basic fillet shapes To generate a fillet surface. When a point where the distance between the two original curved surfaces exceeds the tolerance exists on the end curve pair, a new fillet configuration line and a new end are inserted between the fillet configuration lines sandwiching the end curve pair. By adding a partial curve pair, the point where the distance between the two original curved surfaces on the end curve exceeds the tolerance is eliminated.
In the case of the spherical contact method, the envelope when the sphere is brought into contact with the two original curved surfaces can be interpreted as corresponding to the fillet component line. An end curve pair is obtained from a plurality of fillet composition lines obtained by rolling each pitch, and can be read as a process of adding a new fillet composition line and a new end curve pair when the tolerance is exceeded.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the spherical contact method, when the two original curved surfaces F1 and F2 to be embedded with the fillet curved surface have minute irregularities as shown in FIG. 6, a desired point (black circle) that gives the center of the sphere as a result of convergence calculation. Multiple points (indicated by white circles) may be calculated for each of the points (indicated by the mark), and the distance between the fillet surface and the two original surfaces is converged within the tolerance range depending on which point is selected Sometimes failed.
On the other hand, in the cross-section connection method, a fillet curved surface can be stably obtained with respect to the shape as shown in FIG. 6, but the two original curved surfaces F1 and F2 to be embedded in the fillet curved surface are connected portions as shown in FIG. If there is an error (step), it is necessary to create a fillet composing line near the step on both curved surfaces, so convergence calculation is performed to obtain a cross section in the direction of arrow A (the direction along the intermittence line on both curved surfaces). As a result, the points on the original curved surface to which the fillet constituent lines should be connected are not determined, and there are cases where the convergence within the tolerance is failed.
[0006]
If convergence failure occurs due to the spherical contact method or cross-section connection method as described above, it is necessary to try to converge by various methods, but in that case, the calculation accuracy is sacrificed or the convergence calculation cannot be performed. I had fallen into. In addition, since the convergence calculation is expensive, there is a problem in that the cost is increased by repeating the convergence calculation.
[0007]
The present invention provides a fillet curved surface generation method that can calculate a fillet curved surface in a short calculation time without failing convergence calculation even when the two original curved surfaces have shapes as shown in FIGS. The purpose is to do.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
For this purpose, the fillet curved surface generation method of the present invention includes a central processing unit that performs operations and processing of data, a memory that stores programs and data, and a keyboard that inputs programs and data based on key operations. An image display device that displays a graphic or the like on a screen, an input device that moves a mark displayed on the screen of the image display device and inputs data based on the movement, and a storage device that accommodates a recording medium A CAD device that creates figures and the like by performing calculations and processing according to a predetermined program based on the instruction contents of the keyboard and the input device, and displays the figures and the like on the screen of the image display device. , upon generating a fillet curved surface embedded between the corners or two separate shapes in shape created earlier, first, forming the corner After obtaining a plurality of fillet constituent lines in contact with both of the two original curved surfaces along the corner, and obtaining end curve pairs that smoothly connect the end points of the adjacent fillet constituent lines, the adjacent fillet constituent lines are obtained. Then, a basic fillet shape is obtained based on the end curve pair between them, and then the point where the distance from the corresponding original curved surface on any one end curve of the end curve pair exceeds a tolerance is If present, a point on which the distance from the corresponding original curved surface on the one end curve is a maximum and a corresponding point on the other end curve are projected onto the original curved surface to project the two The corresponding points on the original curved surface are obtained, the interpolation fillet constituent lines that touch the two original curved surfaces are obtained at the corresponding points on both sides, and the obtained interpolated fillet constituent lines and the end points of the adjacent fillet constituent lines are smoothed. New to connect After obtaining the partial curve pair, the process of obtaining the interpolation fillet shape based on the obtained interpolation fillet constituent line and the new end curve pair is performed until there is no point whose distance from the original curved surface exceeds the tolerance. The desired fillet curved surface is generated by repeating and then combining the basic fillet shape and the interpolation fillet shape.
[0009]
In the above, the CAD device obtains an intersection range in which the sectors formed by the fillet constituent lines in the basic fillet shape and the center point thereof intersect each other, and end curve pairs in the intersection occurrence range The points at the specified positions are projected onto the original curved surface to obtain corresponding points on the two original curved surfaces, respectively, and interpolation fillet constituent lines that contact the two original curved surfaces at the corresponding points on both sides are obtained and obtained. After finding a new end curve pair that smoothly connects the end points of the interpolation fillet component line and the fillet component line outside the intersection range adjacent to it, the resulting interpolated fillet component line and new end curve pair are obtained. Obtaining the interpolation fillet shape for cross removal based on this speeds up the calculation speed of the interpolation fillet shape for cross removal and generates the interpolation fillet shape for cross removal. Preferred in increasing the stability of the process.
[0010]
According to the method of the present invention, there is a point where the distance from the corresponding original curved surface exceeds the tolerance on either one of the end curve pairs that smoothly connect the end points of the adjacent fillet constituent lines. If present, a point on which the distance from the corresponding original curved surface on the one end curve is a maximum and a corresponding point on the other end curve are projected onto the original curved surface to project the two The corresponding points on the original curved surface are obtained, the interpolation fillet constituent lines that touch the two original curved surfaces are obtained at the corresponding points on both sides, and the obtained interpolated fillet constituent lines and the end points of the adjacent fillet constituent lines are smoothed. After obtaining a new end curve pair connected to, an interpolation fillet shape is obtained based on the obtained interpolation fillet constituent line and the new end curve pair. This process of obtaining the interpolation fillet shape is repeated until there is no point where the distance from the original curved surface exceeds the tolerance, and the desired fillet curved surface is synthesized by combining the obtained interpolation fillet shape and the basic fillet shape. Generated.
[0011]
Therefore, according to the method of the present invention, when the two original curved surfaces to be filled with the fillet curved surface have minute irregularities as shown in FIG. 6, or the two original curved surfaces to be filled with the fillet curved surface are as shown in FIG. Even if there is an error (step) in the connecting portion, the corresponding points on the two original curved surfaces that define the interpolation fillet constituent lines are always obtained by a simple graphic process called projection, so the above-mentioned conventionally known Convergence calculation failures such as the spherical contact method and cross-section connection method do not occur, and it is possible to always converge. In addition, since complicated convergence calculation like the above-described conventionally known spherical contact method and cross-section connection method is not required, the calculation time is shortened and the cost is reduced.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a flowchart showing a processing procedure of a fillet curved surface generation method according to the first embodiment of the present invention. Specifically, the method of the present embodiment is executed by a program given in advance to a normal CAD device as shown in FIG.
[0013]
In the fillet curved surface generation method of the present embodiment, first, in step 11 of FIG. 1, two corners for embedding the fillet curved surface in the previously created shape or two original curved surfaces forming two separate shapes are designated. In step 12, the section for embedding the fillet curved surface is designated. In the
[0014]
In the
[0015]
In
[0016]
In step 18, a point at a specified position on the end curve pair is projected onto the original curved surface from the normal direction to obtain corresponding points on the two original curved surfaces, and the two original curved surfaces are obtained at corresponding points on both sides. Interpolated fillet composing line that touches, and the obtained interpolating fillet composing line and new end curve pairs that smoothly connect the end points of the adjacent fillet composing line, respectively, and then the interpolated fillet composing line obtained. And the interpolation fillet shape is calculated based on the new end curve pair. At this time, a new end curve pair is generated between the fillet component line adjacent to the left side and the interpolation fillet component line, and between the interpolation fillet component line and the fillet component line adjacent to the right side. Are generated. In addition, as the point of the specified position, the point where the distance is the maximum among the points where the distance from the corresponding original curved surface on one end curve of the end curve pair exceeds the tolerance, A point on the other end curve corresponding to the point (a point having the same positional relationship as the positional relationship on the end curve of the maximum point) is designated. Therefore, if there are points where the distance from the original curved surface corresponding to both end curves exceeds the tolerance, an interpolation fillet component line, a new end curve, and an interpolation fillet shape are individually set for each end curve. Will be calculated.
[0017]
In
[0018]
As described above, the interpolation fillet until the point where the distance from the corresponding original curved surface exceeds the tolerance does not exist in the range of the end curve pair where the distance from the corresponding original curved surface exceeds the tolerance exists. A series of processes for adding a component line, a new end curve, and an interpolation fillet shape are repeated until the process is completed for all the sections, and when the processes are completed for all the sections, the process proceeds to step 20. In
[0019]
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG.
For example, as shown in FIG. 3, when the two original curved surfaces F1 and F2 forming the corners in the previously created shape are designated in step 11 of FIG. 1, and the range in which the fillet curved surface is embedded is designated in step 12, Fillet constituent lines L1, L2, and L3 that are in contact with both the original curved surfaces F1 and F2 at the radius and pitch specified in
[0020]
Next, if, for example, a point Q1 on the end curve C11 is designated as a point where the distance from the corresponding original curved surface F1 exceeds the tolerance and becomes a maximum as a result of the processing in
[0021]
Since the new end curve pair is closer to the original curved surface than the original end curve, most of the points whose distance from the corresponding original curved surface exceeds the tolerance are eliminated by the processing of step 18 above. However, if there is still a point where the distance from the corresponding original curved surface exceeds the tolerance, the point at which the distance from the corresponding original curved surface exceeds the tolerance is resolved by repeating the process of step 18 above. Is done.
[0022]
According to the present embodiment, even if the two original curved surfaces have the shapes as shown in FIGS. 6 and 7, as described above, the simple graphic processing of projecting the points on the end curves onto the original curved surface is performed. Since the corresponding points on the two original curved surfaces that define the interpolation fillet constituent lines are always obtained, the convergence calculation failure as in the conventional known spherical contact method and cross-section connection method described above does not occur, and the convergence can always be achieved. In addition, since complicated convergence calculation like the above-described conventionally known spherical contact method and cross-section connection method is not required, the calculation time is shortened and the cost is reduced.
[0023]
FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure of a main part of the fillet curved surface generation method according to the second embodiment of the present invention. The flowchart of FIG. 4 is activated only when the intersection of the fillet constituent lines occurs as a result of the processing of steps 11 to 15 of FIG. 1, and performs the removal processing of the intersection. It is inserted between YES in
[0024]
That is, in the flowchart of FIG. 4, first, in
[0025]
In the
[0026]
In the
[0027]
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG.
For example, as shown in FIG. 5, among the plurality of fillet constituent lines having a predetermined radius and a predetermined pitch along the corner formed by the two original curved surfaces F1 and F2, the fillet constituent lines L1 and L2 are on the original curved surface F2 side. In the case of intersection, the intersection range is calculated in
[0028]
According to the present embodiment, as described above, the corresponding points on the two original curved surfaces that define the interpolation fillet constituent lines are always obtained by a simple graphic process of projecting the points on the end curves onto the original curved surface. The intersection of the constituent lines can be easily eliminated. At this time, since complicated calculation is not required, the calculation speed of the interpolation fillet shape for removing the intersection is increased, and the stability of the generation process of the interpolation fillet shape for removing the intersection is increased.
[0029]
In the second embodiment, the intersection removal process when two fillet constituent lines intersect has been described. However, when three or more fillet constituent lines intersect, adjacent fillets within the intersecting range are described. By performing the above processing between constituent lines, the intersection removal processing can be performed in the same manner as described above. In the second embodiment, two intersecting fillet constituent lines are replaced with one interpolating fillet intersecting line, but the designated points are equal to or more than two points equally divided on the end curve. By making this point, two intersecting fillet constituent lines may be replaced with two or more interpolating fillet intersecting lines.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing a processing procedure of a fillet curved surface generation method according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a CAD apparatus used in the implementation of the fillet curved surface generation method according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the first embodiment.
FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure of a main part of a fillet curved surface generation method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the second embodiment.
FIG. 6 is a diagram for explaining a problem of the spherical contact method.
FIG. 7 is a diagram for explaining a problem of a cross-sectional connection method.
[Explanation of symbols]
1 Central processing unit (CPU)
2 Memory 3
6 Mouse F1, F2 Original curved surface L1, L2, L3 Fillet component line L12 Interpolated fillet component line C11, C12, C21, C22 End curve C111, C121, C112, C122 New end curve P11, P12, P21, P22 End point Q1, Q2 Specified points on the end curve Q1x, Q2x Corresponding points on the original curved surface
Claims (2)
まず、前記角部を形成する2つの原曲面の両方に接するフィレット構成線を前記角部に沿って複数求め、隣接するフィレット構成線の両端点間を夫々滑らかに繋ぐ端部曲線対を求めた後、隣接するフィレット構成線およびそれらの間の端部曲線対に基づいて基本フィレット形状を求め、
次に、前記端部曲線対の何れか一方の端部曲線上に対応する原曲面との距離が許容差を超える点が存在する場合には、当該一方の端部曲線上の対応する原曲面との距離が極大となる点および、それに対応する他方の端部曲線上の点を前記原曲面に投影して前記2つの原曲面上の対応点を夫々求め、両側の対応点で前記2つの原曲面に接する補間フィレット構成線を求め、得られた補間フィレット構成線およびそれに隣接するフィレット構成線の両端点間を夫々滑らかに繋ぐ新たな端部曲線対を求めた後、得られた補間フィレット構成線および新たな端部曲線対に基づいて補間フィレット形状を求める処理を、前記原曲面との距離が許容差を超える点が存在しなくなるまで繰り返し、
その後、前記基本フィレット形状と前記補間フィレット形状とを合成することにより、所望のフィレット曲面を生成することを特徴とする、フィレット曲面の生成方法。 A central processing unit for calculating and processing data, a memory for storing programs and data, a keyboard for inputting programs and data based on key operations, an image display device for displaying figures on a screen, It comprises an input device that moves a mark displayed on the screen of the image display device and inputs data based on the movement, and a storage device that accommodates a recording medium, and includes instructions on the keyboard and the input device. A CAD device that creates figures and the like by performing calculations and processes according to a predetermined program and displays the figures and the like on the screen of the image display device is either a corner in the previously created shape or two apart When generating fillet surfaces to be embedded between shapes,
First, a plurality of fillet constituent lines contacting both of the two original curved surfaces forming the corner portion were obtained along the corner portion, and end curve pairs that smoothly connected between the end points of the adjacent fillet constituent lines were obtained. Later, a basic fillet shape is determined based on the adjacent fillet constituent lines and the end curve pairs between them,
Next, when there is a point whose distance from the corresponding original curved surface on any one of the end curve pairs exceeds the tolerance , the corresponding original curved surface on the one end curve And the corresponding point on the other end curve is projected onto the original curved surface to obtain corresponding points on the two original curved surfaces, and the two corresponding points on both sides Interpolation fillet composing line in contact with the original curved surface is obtained, and after obtaining new end curve pairs that smoothly connect the end points of the obtained interpolating fillet composing line and the adjacent fillet composing line, the obtained interpolation fillet is obtained. The process of obtaining the interpolation fillet shape based on the component line and the new end curve pair is repeated until there is no point whose distance from the original curved surface exceeds the tolerance,
Then, a desired fillet curved surface is generated by synthesizing the basic fillet shape and the interpolation fillet shape.
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