JP3657771B2 - 三次元モデル作成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は三次元モデル作成装置に関し、特にフィレットを付加したときに形状から消去されるフィレット元稜線のデータを保存して利用できるようにした三次元モデル作成装置に関する。
【０００２】
従来より、各種設計を行う現場では、設計作業の省力化、効率化のためにＣＡＤ（computer aided design ）システムは必須の道具になっており、機械設計などでは、三次元形状を実際の物の形状に近い特性を持った形状データとして扱うことができる三次元ＣＡＤシステムが普及されている。
【０００３】
一般に、コンピュータを使って形状を扱う技術を形状モデリングといい、そのためのソフトウェアはモデラと呼ばれている。形状を扱うような三次元ＣＡＤシステムで用いられているモデラには、たとえば自動車のボディのような自由曲面を設計する自由曲面形状モデラ、一般の機械・構造物の設計に用いられるソリッドモデラが知られており、それぞれのモデラで作られるモデルが自由曲面モデル、ソリッドモデルである。
【０００４】
【従来の技術】
三次元ＣＡＤシステムにおいて、三次元ソリッド・モデリングの際に、既に作成された三次元モデルに対してその稜線にフィレットを付加することは形状を作成していく上で重要な機能である。また、稜線からの寸法値によって形状を決定するパラメトリック（可変図形処理）機能も三次元のモデリングを行う上で必要な機能である。さらに、作成した三次元モデルを利用して二次元の設計図面を作成することもＣＡＤの重要な機能の一つである。
【０００５】
図１１は従来の三次元ソリッド・モデリングの例を示す図である。この図１１において、最初に直方体の三次元モデル１００が作成されているとする。この三次元モデル１００の一つの稜線１０２に対してフィレットを付加する場合、まず、そのフィレット付加対象の稜線１０２を指定し、半径を指定する。これにより、矢印１０４で示した方向に表示画面が遷移して、三次元モデル１００の稜線１０２にはフィレット１０６が付加され、同時に、三次元モデル１００の形状からはその稜線１０２は消去される。
【０００６】
一方、三次元ＣＡＤシステムには、形状の寸法、個数などをパラメータで定義し、パラメータを変更することによって類似した形状のモデルを生成するパラメトリック機能も有している。この中で、特に、稜線から寸法値を取って形状を決定するパラメトリック機能を利用して、たとえば三次元モデル１００に貫通孔を表すような円柱形状を生成しようとする場合、寸法を取るための稜線が形状として存在していなければならない。したがって、たとえば三次元モデル１００の稜線１０２にフィレット１０６を付加した後に、フィレット１０６の付加によって消去された稜線１０２を基準としたパラメトリックを定義しようとしても、その稜線１０２は三次元モデル１００には存在しないので、直接パラメトリック機能を利用することは、基本的には不可能である。
【０００７】
そこで、従来では、付加したフィレット１０６を消去し、稜線１０２を構成していた二つの平面を伸ばしてもう一度同じ位置に稜線を新たに作るという操作をしてから、改めて、その稜線からの寸法値を指定してパラメトリックを定義することになる。
【０００８】
また、既に付加したフィレットに対して「一時消去」するという機能を備えているものもある。これは、フィレットを一時的に取り去り、後で付加し直すという機能で、この場合においても一時的に取り去った状態で稜線を新たに作ることになる。
【０００９】
いずれにしても、フィレット１０６を付加したことによって消去された稜線を基準としたパラメトリックを定義しようとする場合には、付加されたフィレット１０６を何らかの方法で一旦取り去った後、矢印１０８で示した方向に進み、ここで、存在していたであろう稜線１０２を生成し、次いで、矢印１１０の方向に遷移し、パラメトリック機能を利用して稜線１０２，１１２からの寸法値および半径を指定することにより、円柱１１４を生成する。その後、矢印１１６の方向に進み、改めてフィレット付加機能を利用して、稜線１０２にフィレット１０６を付加することになる。
【００１０】
さらに、図面作成機能を用い、三次元モデルから設計図用の二次元図面を作成することも行われている。この場合、三次元モデルを平面に投影して図面化することになるが、そのようにして作成された二次元の図面は、これに寸法線などを入れることによって仕上げていくことになる。
【００１１】
図１２は図面作成機能を例示した説明図であって、（Ａ）はフィレット付加前のモデルを示す図、（Ｂ）はフィレット付加後のモデルを示す図、（Ｃ）は作成された二次元図面の例を示す図である。図１２において、（Ａ）に示したように、たとえば三次元モデル１２０が生成されていて、この三次元モデル１２０の二つの稜線１２２，１２４に対して、それぞれフィレット１２６，１２８を付加したとする。これにより、（Ｂ）に示したような状態、すなわち、フィレット１２６，１２８によって二つの稜線１２２，１２４が消去された状態になる。この状態で、三次元モデル１２０をたとえば矢印１３０の方向から投影した二次元図面を作成した場合、（Ｃ）に示したように、上側の両端が丸み付けされた図形１３２が描画されることになる。その後、作成された図面に寸法線、寸法値などを入れて図面を仕上げることになる。
【００１２】
このとき、寸法線は、フィレットを付ける前の稜線１２２と稜線１２４との間に寸法を書きたいという要求がある。しかし、三次元モデル上でフィレットを付けることによって稜線が消去されている状態では、投影によってそのような寸法線を引くための基準となる稜線は、当然ながら、二次元図面には描画されることはない。このため、このような場合には、稜線が存在していたと思われる位置を想定し、そこから寸法線を引くということを行っている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の三次元ソリッド・モデリングにおいては、一旦、稜線にフィレットを付加してしまえば、その稜線は三次元モデルから消去されてしまうため、後からパラメトリック機能や二次元図面作成機能にてそのような稜線が必要となった場合には、フィレットを消去した上で、改めて、そのような稜線を作成しなければならず、操作が面倒であるという問題点があった。また、そのような稜線は既に作成されている形状から類推して作成することになるが、稜線がたとえば曲線であったような場合には、そのような曲線を正確に類推することは非常に困難あるいは不可能である場合がある。
【００１４】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、フィレットを付けることによって三次元モデルから消去される「フィレットの元稜線」を必要時に簡単に利用できるようにする三次元モデル作成装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
図１は上記目的を達成する本発明の原理図である。図１において、三次元モデル作成装置は、入力手段１と、形状生成／編集処理手段２と、表示手段３と、フィーチャ管理手段４と、元稜線データ管理手段５と、三次元データ記憶手段６と、図面作成処理手段７と、二次元データ記憶手段８とから構成されている。入力手段１は、形状生成／編集処理手段２に対して、三次元モデルの作成指示や、作成された三次元モデルに対するフィレット付加や二次元図面作成指示などを行う。形状生成／編集処理手段２は、入力手段１の指示に従って、三次元モデルの形状を生成し、編集を行う。形状生成／編集処理手段２による形状生成／編集処理の結果は表示手段３に表示される。フィーチャ管理手段４は形状生成／編集処理手段２で形状生成／編集処理されたフィーチャの三次元データを三次元データ記憶手段６に保管し、管理している。元稜線データ管理手段５は形状生成／編集処理手段２が処理中のフィーチャがフィレットの場合に、そのフィレットと関連付けて三次元データ記憶手段６に記憶された元稜線データを三次元データ記憶手段６から取り出し、それを三次元表示用のデータに変換する。図面作成処理手段７は形状生成／編集処理手段２で作成された三次元モデルの形状データをもとに、これを二次元平面へ投影することによって二次元の図面用の二次元データを作成し、二次元データ記憶手段８へ記憶する。
【００１６】
形状生成／編集処理手段２で作成されたフィーチャがフィレットである場合、そのフィレットの元稜線データをフィーチャ管理手段４がフィレットフィーチャに関連付けてフィレットの形状データとともに三次元データ記憶手段６に記憶しておく。
【００１７】
上記構成において、形状生成／編集処理手段２の形状生成または編集処理の際に、入力手段１によりフィレットが指定されると、形状生成／編集処理手段２はフィーチャ管理手段４に依頼して、指定されたフィレットに対応するフィレットフィーチャを取り出す。フィーチャ管理手段４はフィレットフィーチャであることを認識すると、元稜線データ管理手段５にフィレットの元稜線データの取得を依頼する。元稜線データ管理手段５は三次元データ記憶手段６からフィレットフィーチャに関連付けられた元稜線データを取得し、三次元表示用のデータに変換する。その三次元表示用データを利用して、表示手段３にフィレットの元稜線が表示され、選択可能にされる。これにより、元稜線を基準としてパラメトリックを定義することができ、三次元形状の二次元平面への投影時にフィレットの元稜線を投影することができるようになる。
【００１８】
また、本発明によれば、三次元モデルを作成するプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体において、三次元モデルの稜線に対してフィレットまたは面取りの面を付加することができる形状生成／編集処理手段、前記形状生成／編集処理手段にて生成または編集されたフィーチャごとに形状データを関連付けし、さらにフィーチャがフィレットまたは面取りである場合に前記フィレットまたは面取りの面を付加することによって削除された稜線に関する元稜線データを前記フィレットまたは面取りのフィーチャに関連付けして三次元データ記憶手段に保存するとともに、前記形状生成／編集処理手段からのフィーチャの三次元データ獲得依頼に応じて、前記三次元データ記憶手段から前記フィーチャに関連付けて記憶された前記形状データを取得するフィーチャ管理手段、前記形状生成／編集処理手段から前記フィーチャ管理手段へのフィレットまたは面取りフィーチャの三次元データ獲得依頼に応じて、前記フィーチャ管理手段が前記三次元データ記憶手段から獲得した前記元稜線データから三次元表示用データを作成する元稜線データ管理手段、および前記三次元モデルの形状データをもとに二次元図面を作成する二次元図面作成処理手段を有するプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
【００１９】
この媒体に記録された三次元モデル作成プログラムをコンピュータに実行させることにより、形状生成／編集処理手段と、フィーチャ管理手段と、元稜線データ管理手段と、二次元図面作成処理手段と、の各機能がコンピュータによって実現できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の概略について図面を参照して説明する。
図１は本発明の原理的な構成を示した図である。図１において、三次元モデル作成装置は、入力手段１と、形状生成／編集処理手段２と、表示手段３と、フィーチャ管理手段４と、元稜線データ管理手段５と、三次元データ記憶手段６と、図面作成処理手段７と、二次元データ記憶手段８とから構成されている。入力手段１は、形状生成／編集処理手段２に対して、三次元モデルの作成指示や、作成された三次元モデルに対する各種編集指示などを行うもので、文字や数字などを入力するキーボード、マウスやタブレットなどのポインティングデバイスなどから構成される。形状生成／編集処理手段２は、入力手段１からの各種指示に従って、三次元モデルの形状を生成し、編集を行う部分であり、三次元ＣＡＤシステムが有する三次元モデルの生成に必要な基本的な処理機能を有している。その形状生成／編集処理手段２による形状生成／編集処理の結果は表示手段３に表示される。フィーチャ管理手段４は形状生成／編集処理手段２で形状生成／編集処理されたフィーチャの三次元データを三次元データ記憶手段６に保管し、管理している。元稜線データ管理手段５は形状生成／編集処理手段２が処理中のフィーチャがフィレットの場合に、そのフィレットと関連付けて三次元データ記憶手段６に記憶された元稜線データを三次元データ記憶手段６から取り出し、それを三次元表示用のデータに変換する。図面作成処理手段７は形状生成／編集処理手段２で作成された三次元モデルの形状データをもとに、これを二次元平面へ投影することによって二次元の図面用の二次元データを作成し、二次元データ記憶手段８へ記憶する。
【００２１】
形状生成／編集処理手段２での三次元のモデリング時において、作成されたフィーチャがフィレットである場合、そのフィレットを付加する元となった稜線のデータ、すなわち元稜線データをフィーチャ管理手段４がフィレットフィーチャに関連付けてフィレットの形状データとともに三次元データ記憶手段６に記憶しておく。
【００２２】
形状生成／編集処理手段２が形状生成処理または編集処理を行っているとき、入力手段１によりフィレットが指定されると、形状生成／編集処理手段２はフィーチャ管理手段４に依頼して、指定されたフィレットに対応するフィレットフィーチャを取り出す。フィーチャ管理手段４はフィレットフィーチャであることを認識すると、元稜線データ管理手段５にフィレットの元稜線データの取得を依頼する。元稜線データ管理手段５は三次元データ記憶手段６からフィレットフィーチャに関連付けられた元稜線データを取得し、三次元表示用のデータに変換する。フィーチャ管理手段４がその三次元表示用データを形状生成／編集処理手段２に渡すことにより、表示手段３には指定されたフィレットの元稜線が表示され、選択可能にされる。これにより、フィレットを付加することによって三次元形状から消去された元稜線は、通常の稜線と同様に扱えるようになる。したがって、元稜線を基準としてパラメトリックを定義することができる。また、三次元形状を二次元平面へ投影することにより図面を作成する場合も、フィレットを指定しておくことによってそのフィレットの元稜線を二次元平面に投影することができ、図面に寸法の引き出し線を作成するのが容易になる。
【００２３】
次に、本発明の実施の形態を、三次元ＣＡＤシステムに適用した場合を例にして説明する。
図２は三次元ＣＡＤシステムの構成例を示す図である。図２において、三次元ＣＡＤシステムは、コンピュータ１０とこれに付随する各種周辺装置によって構成されている。コンピュータ１０は、中央演算処理装置ＣＰＵ（central processing unit ）１１と、メインメモリ１２と、ハードディスク１３と、入出力コントローラ１４と、グラフィクスコントローラ１５とから構成され、それぞれはバス１６によって相互に接続されている。入出力コントローラ１４には、キーボード２１、マウス２２およびプリンタ２３が接続され、グラフィクスコントローラ１５には、ディスプレイ２４が接続されている。さらにコンピュータ１０は、必要に応じて、ＬＡＮ（local area network）ボードを備えてＣＡＤデータを管理しているデータベースサーバに接続できるようにしたり、入力装置としてディジタイザを備えたり、出力装置としてプロッタを備えるようにしてもよい。
【００２４】
三次元ＣＡＤシステムのシステムプログラムは、ハードディスク１３にインストールされており、そのプログラムはメインメモリ１２に展開されてＣＰＵ１１により演算され、三次元ＣＡＤシステムの各機能が実行される。三次元ＣＡＤシステムによって生成された三次元モデルを表すデータは、ハードディスク１３に保存される。ここで、三次元モデル作成機能に対する入力指示は、キーボード２１およびマウス２２を使用して行われ、その結果はディスプレイ２４に表示される。
【００２５】
次に、この三次元ＣＡＤシステムのシステムプログラムを構成する三次元モデル作成機能について説明する。
図３は三次元モデル作成機能の構成例を示すブロック図である。三次元モデル作成機能は、形状生成／編集処理部３１と、フィーチャ管理部３２と、元稜線データ管理部３３と、三次元データ部３４と、図面作成処理部３５と、二次元データ部３６とから構成されている。
【００２６】
形状生成／編集処理部３１は、通常の三次元ＣＡＤシステムが行う三次元形状の生成／編集処理を行う部分であって、入力指示に従ってたとえば直方体の形状を生成したり、その直方体に円柱形状の穴を生成しかつその形状のパラメータを変更して位置を修正するなどの基本機能を処理する部分である。形状生成／編集処理部３１が三次元モデルを生成するときの生成単位をフィーチャと呼んでおり、たとえば形状生成／編集処理部３１が生成する直方体、穴、突起、フィレットはフィーチャの一つである。フィーチャ管理部３２は、形状生成／編集処理部３１が生成したフィーチャのデータを三次元データ部３４に保存して管理する。フィーチャの中でフィレットの属性を有するデータについては、さらに元稜線データ管理部３３が関与する。三次元データ部３４は、三次元データをフィーチャデータ域、形状データ域および元稜線データ域に分けて記憶している。フィーチャデータ域は直方体やフィレットなどを表すフィーチャ名および寸法を記憶し、形状データ域はそのフィーチャを構成する面（Face）および稜線（edge）を表すデータを記憶し、元稜線データ域は生成されたフィーチャがフィレットである場合に、そのフィレットを生成する基準となった元の稜線の形状データを記憶している。形状生成／編集処理部３１で三次元モデルの編集を行うとき、三次元データ部３４のデータは、フィーチャ管理部３２を介してフィーチャ単位で読み出され、また、編集結果はフィーチャ単位で書き込まれる。
【００２７】
図面作成処理部３５は、形状生成／編集処理部３１で生成された三次元モデルをもとに、その三次元モデルの二次元平面への投影処理により二次元データを生成することによって、二次元の図面を作成する。この二次元データは二次元データ部３６に格納され、設計図面として利用される。
【００２８】
次に、形状生成／編集処理部３１におけるフィーチャの生成例を以下に例示する。
図４は三次元モデルの生成例を示す図であって、（Ａ）は直方体の生成例を示し、（Ｂ）はフィレットを付加した例を示している。直方体は、（Ａ）に示したように、六つの面ｆ１〜ｆ６と、これらの面の交線である１２本の稜線ｅ１〜ｅ１２とによって表される。形状生成／編集処理部３１によってこの直方体が生成されると、その直方体に対して、直方体自身を表すフィーチャ名（ＩＤ：識別子）と、その直方体を構成する面（面ＩＤ）と、各面をそれぞれ構成する稜線とを関連付けたデータが生成される。
【００２９】
ここで、一つの稜線ｅ１に対してフィレットを付加するとき、まず、稜線ｅ１を指定し、半径を指定する。稜線ｅ１の両端点での半径が異なるフィレットを付加する場合、半径は別々に指定する。この結果、（Ｂ）に示したように、稜線ｅ１の位置にフィレット面ｆ７が新たに生成される。これに伴なって、フィレットの元稜線である稜線ｅ１が表示画面から消去され、フィレット面ｆ７を構成する稜線ｅ１３〜ｅ１６が表示される。このとき、フィレット面ｆ７に接する四つの面ｆ１，ｆ３，ｆ４，ｆ６は形状が変化するので、それらに関するデータは更新される。
【００３０】
これらのデータは三次元データ部３４に記憶されるが、次に、そのフィレットが付加された直方体に関するこれらのデータの記憶場所について説明する。
図５は三次元データ部における三次元モデルのデータ配置を説明した図であって、（Ａ）直方体のデータを示し、（Ｂ）はフィレットが付加された直方体のデータを示している。形状生成／編集処理部３１により直方体が生成されると、（Ａ）に示したように、フィーチャ管理部３２により、三次元データ部３４におけるフィーチャデータ域に「直方体」が登録され、これに関連付けられて形状データ域に面ｆ１〜ｆ６および稜線ｅ１〜ｅ１２が登録される。
【００３１】
次に、稜線ｅ１にフィレットが付加されると、（Ｂ）に示したように、フィーチャ管理部３２により、三次元データ部３４におけるフィーチャデータ域に「フィレット」が新たに登録され、これに関連付けられて形状データ域にフィレット面ｆ７および稜線ｅ１３〜ｅ１６が登録され、フィレットが付加されたことによって消去された稜線ｅ１が直方体の形状データから消去され、さらに、フィレットの稜線ｅ１を元稜線データ域にフィレットに関連付けられて新たに登録される。
【００３２】
このようにして、三次元モデルを構成する稜線にフィレットを付加するときに、フィレットを付加したことによって消去されたフィレットの元稜線をそのフィレットに関連付けて別個に保存するようにした。これにより、フィレットを付加したことによってフィレットの元稜線は、三次元表示からは消去されるが、データとしては保存されているので、必要に応じて、そのフィレットの元稜線を画面に表示させて、その元稜線を基準としたパラメトリック機能を利用したり、図面作成時に寸法線を引く基準点の作成に利用することができるようになる。以下、それらの場合の処理について説明する。
【００３３】
図６はフィレット元稜線表示処理の流れを示すフローチャートである。三次元表示されているフィレットの元稜線を表示させるとき、まず、キーボード２１やマウス２２などの入力装置を利用して、元稜線を表示したいフィレットを指定する（ステップＳ１）。フィレットの指定の方法としては、たとえば表示画面上でフィレット面をピックしたり、フィレットフィーチャ名を入力するなどにより指定する。次に、形状生成／編集処理部３１はフィーチャ管理部３２を利用して、指定されたフィレットに対応するフィレットフィーチャを取り出す（ステップＳ２）。次に、フィーチャ管理部３２は元稜線データ管理部３３を利用して、三次元データ部３４から該当するフィレットの元稜線データを取り出す（ステップＳ３）。次に、この取り出した元稜線データは表示用のデータとは形式が異なるので、元稜線データ管理部３３において、三次元データ部３４から取り出された元稜線データを変換して三次元表示用データを作成する（ステップＳ４）。そして、形状生成／編集処理部３１は作成された三次元表示用データを利用して元稜線を画面表示し、その元稜線を選択可能にする（ステップＳ５）。
【００３４】
図７は元稜線を通常の稜線と同等に扱うための処理の流れを示すフローチャートである。まず、入力装置により稜線が選択される（ステップＳ１１）と、選択されたその稜線は元稜線か通常の稜線かが判断される（ステップＳ１２）。ここで、選択された稜線が元稜線である場合、形状生成／編集処理部３１は元稜線データ管理部３３を利用して、三次元データ部３４から元稜線データを取り出す（ステップＳ１３）。選択された稜線が通常の稜線の場合は、形状生成／編集処理部３１は三次元データ部３４の形状データ域から稜線のデータを取り出す（ステップＳ１４）。これにより、形状生成／編集処理部３１は、取り出された稜線のデータは元稜線と通常の稜線との区別なく取得することになり、取り出された稜線のデータを利用して形状の生成／編集を行う（ステップＳ１５）。
【００３５】
図８はフィレットの元稜線に基づいたパラメトリック機能の利用例を示す図であって、（Ａ）は元稜線を表示する前の状態を示し、（Ｂ）は元稜線を表示した状態を示し、（Ｃ）は元稜線を利用した円柱フィーチャの生成例を示している。（Ａ）に示したように、直方体４１にフィレット４２が付加された三次元モデルが生成されていたとして、その三次元モデルに円柱形状の穴を設ける場合を考える。まず、フィレット４２の付加された面が指定されると、形状生成／編集処理部３１はフィーチャ管理部３２に元稜線の取得を依頼する。フィーチャ管理部３２は元稜線データ管理部３３に指定されたフィレットの元稜線データの取得および三次元表示用データへの変換を依頼し、作成された三次元表示用データを元稜線データとして形状生成／編集処理部３１へ渡す。これにより、（Ｂ）に示したように、フィレット４２の元稜線４３が表示され、元稜線４３は直方体４１を構成する通常の稜線と同等に扱うことが可能になる。ここで、（Ｃ）に示したように、パラメトリック機能を使って円柱形状の穴を作成する場合、選択可能な状態にある元稜線４３を指定してその元稜線４３からの寸法４４をたとえばキーボード２１を使って入力する。同様に、直方体４１を構成する一つの稜線４５を指定してその稜線４５からの寸法を入力し、円柱形状の穴の直径を入力する。ここでは、特に穴の深さ方向の寸法は指定していない。これにより、中心が元稜線４３および稜線４５からの寸法４４，４６だけ離れた位置にあって、指定された寸法４７の直径を有する穴が直方体４１を貫通して形成される円柱形状のフィーチャが作成される。このように、フィレットの元稜線から寸法を取ったパラメトリック機能を利用する場合、フィレットの付加によって消去された元稜線を新たに作成することなく復元でき、通常の稜線と同等の扱いで寸法の指定などを行うことができる。
【００３６】
次に、三次元モデルのデータから二次元の図面を作成する場合について説明する。
図９は図面上にフィレット元稜線を投影する場合の処理の流れを示すフローチャートである。まず、マウス２２などの入力装置を利用して、元稜線投影対象のフィレットを先に指定しておく（ステップＳ２１）。次に、図面作成処理部３５は三次元データ部の形状データを利用して、三次元形状の投影図を作成する（ステップＳ２２）。次に、図面作成処理部３５は投影の指定がなされたフィレットの元稜線データをフィーチャ管理部３２および元稜線データ管理部３３を利用して取り出す（ステップＳ２３）。次に、図面作成処理部３５は取り出した元稜線データを利用して、投影図データを作成し、二次元データとして二次元データ部３６へ出力する（ステップＳ２４）。次に、断面作成指定があるかどうかを判断する（ステップＳ２５）。この断面作成指定とは、元稜線の単なる投影ではなく、指定面における元稜線の断面を利用する場合である。たとえば元稜線が投影方向に対して直角な方向から見たときに円弧状の形状を有している場合、これを単純に投影すると、投影平面では直線になってしまうので、断面の寸法線を引くときに基準となる位置が分からなくなる。そこで、投影方向の任意の位置で投影方向に直角な方向に拡がる平面（断面）と稜線との交点を投影するようにすれば、元稜線は点で表現され、それをもとに断面の寸法線を引くことが可能になる。したがって、断面作成指定がある場合には、図面作成処理部３５は、指定フィレットの元稜線データと投影面との交点を計算し（ステップＳ２６）、その交点を投影図上に出力することになる（ステップＳ２７）。もし、ステップＳ２５での判断で、断面作成指定がなければ、そこで、この図面作成処理は終了することになる。
【００３７】
図１０は図面作成の例を示す図であって、（Ａ）はフィレット指定時の状態を示し、（Ｂ）はフィレットの元稜線が取得された状態を示し、（Ｃ）は元稜線を使った図面作成例を示している。（Ａ）に示したように、直方体５１の二つの稜線にフィレット５２，３５が付加された三次元形状から二次元の図面を作成する場合を考える。まず、元稜線を表示したいフィレット５２，５３の面が指定される。ここで、図面作成処理部３５は、（Ｃ）に示したように、形状生成／編集処理部を通じて三次元データ部から取得した形状データを利用して、三次元形状の投影図５１ａを作成する。また、形状生成／編集処理部３１を通じて、（Ｂ）に示したようなフィレット５２，５３の元稜線５４，５５に対応するデータを取得し、その元稜線データから投影図データを作成して元稜線の投影図を作成し、二次元データとして出力する。これにより、投影図では、元稜線５４，５５は点５４ａ，５５ａとして作成される。なお、図示の例では、元稜線５４，５５の伸びる方向が投影方向に一致しているので、元稜線は５４，５５は投影図においてそれぞれ点で表現されるため、断面作成指定はない。
【００３８】
なお、以上の実施の形態では、稜線に断面円弧の形状を有するフィレットを付加した場合について説明したが、稜角を斜めに直線的に削る面取りについても同様に適用することができる。
【００３９】
また、上記のコンピュータが有すべき機能の処理内容は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムに記述させておくことができる。このプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理がコンピュータで実現できる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、磁気記録装置や半導体メモリなどがある。市場に流通させる場合には、ＣＤ−ＲＯＭやフロッピーディスクなどの可搬型記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、ネットワークを介して接続されたコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを通じて他のコンピュータに転送することもできる。コンピュータで実行する際には、コンピュータ内のハードディスク装置などにプログラムを格納しておき、メインメモリにロードして実行することになる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、稜線にフィレットを付加したときに、そのフィレットに関連付けて、フィレットを付加したことによって三次元形状からは消去された元の稜線のデータを記憶しておき、三次元モデリング時にフィレットを指定することによっていつでも元稜線のデータを取り出して元稜線を表示させるように構成した。このため、三次元モデリング時に必要なときにいつでもフィレット元稜線を利用することができ、特に、パラメトリックの寸法の指定に利用可能なことから、モデリングの効率を向上させることができる。
【００４１】
また、二次元図面の作成時に、フィレットを指定しておくことにより、フィレットを付加する前の稜線の位置を描画することができ、寸法線などの作成が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的な構成を示した図である。
【図２】三次元ＣＡＤシステムの構成例を示す図である。
【図３】三次元モデル作成機能の構成例を示すブロック図である。
【図４】三次元モデルの生成例を示す図であって、（Ａ）は直方体の生成例を示し、（Ｂ）はフィレットを付加した例を示している。
【図５】三次元データ部における三次元モデルのデータ配置を説明した図であって、（Ａ）直方体のデータを示し、（Ｂ）はフィレットが付加された直方体のデータを示している。
【図６】フィレット元稜線表示処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】元稜線を通常の稜線と同等に扱うための処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】フィレットの元稜線に基づいたパラメトリック機能の利用例を示す図であって、（Ａ）は元稜線を表示する前の状態を示し、（Ｂ）は元稜線を表示した状態を示し、（Ｃ）は元稜線を利用した円柱フィーチャの生成例を示している。
【図９】図面上にフィレット元稜線を投影する場合の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】図面作成の例を示す図であって、（Ａ）はフィレット指定時の状態を示し、（Ｂ）はフィレットの元稜線が取得された状態を示し、（Ｃ）は元稜線を使った図面作成例を示している。
【図１１】従来の三次元ソリッド・モデリングの例を示す図である。
【図１２】図面作成機能を例示した説明図であって、（Ａ）はフィレット付加前のモデルを示す図、（Ｂ）はフィレット付加後のモデルを示す図、（Ｃ）は作成された二次元図面の例を示す図である。
【符号の説明】
１ 入力手段
２ 形状生成／編集処理手段
３ 表示手段
４ フィーチャ管理手段
５ 元稜線データ管理手段
６ 三次元データ記憶手段
７ 図面作成処理手段
８ 二次元データ記憶手段
【発明の属する技術分野】
本発明は三次元モデル作成装置に関し、特にフィレットを付加したときに形状から消去されるフィレット元稜線のデータを保存して利用できるようにした三次元モデル作成装置に関する。
【０００２】
従来より、各種設計を行う現場では、設計作業の省力化、効率化のためにＣＡＤ（computer aided design ）システムは必須の道具になっており、機械設計などでは、三次元形状を実際の物の形状に近い特性を持った形状データとして扱うことができる三次元ＣＡＤシステムが普及されている。
【０００３】
一般に、コンピュータを使って形状を扱う技術を形状モデリングといい、そのためのソフトウェアはモデラと呼ばれている。形状を扱うような三次元ＣＡＤシステムで用いられているモデラには、たとえば自動車のボディのような自由曲面を設計する自由曲面形状モデラ、一般の機械・構造物の設計に用いられるソリッドモデラが知られており、それぞれのモデラで作られるモデルが自由曲面モデル、ソリッドモデルである。
【０００４】
【従来の技術】
三次元ＣＡＤシステムにおいて、三次元ソリッド・モデリングの際に、既に作成された三次元モデルに対してその稜線にフィレットを付加することは形状を作成していく上で重要な機能である。また、稜線からの寸法値によって形状を決定するパラメトリック（可変図形処理）機能も三次元のモデリングを行う上で必要な機能である。さらに、作成した三次元モデルを利用して二次元の設計図面を作成することもＣＡＤの重要な機能の一つである。
【０００５】
図１１は従来の三次元ソリッド・モデリングの例を示す図である。この図１１において、最初に直方体の三次元モデル１００が作成されているとする。この三次元モデル１００の一つの稜線１０２に対してフィレットを付加する場合、まず、そのフィレット付加対象の稜線１０２を指定し、半径を指定する。これにより、矢印１０４で示した方向に表示画面が遷移して、三次元モデル１００の稜線１０２にはフィレット１０６が付加され、同時に、三次元モデル１００の形状からはその稜線１０２は消去される。
【０００６】
一方、三次元ＣＡＤシステムには、形状の寸法、個数などをパラメータで定義し、パラメータを変更することによって類似した形状のモデルを生成するパラメトリック機能も有している。この中で、特に、稜線から寸法値を取って形状を決定するパラメトリック機能を利用して、たとえば三次元モデル１００に貫通孔を表すような円柱形状を生成しようとする場合、寸法を取るための稜線が形状として存在していなければならない。したがって、たとえば三次元モデル１００の稜線１０２にフィレット１０６を付加した後に、フィレット１０６の付加によって消去された稜線１０２を基準としたパラメトリックを定義しようとしても、その稜線１０２は三次元モデル１００には存在しないので、直接パラメトリック機能を利用することは、基本的には不可能である。
【０００７】
そこで、従来では、付加したフィレット１０６を消去し、稜線１０２を構成していた二つの平面を伸ばしてもう一度同じ位置に稜線を新たに作るという操作をしてから、改めて、その稜線からの寸法値を指定してパラメトリックを定義することになる。
【０００８】
また、既に付加したフィレットに対して「一時消去」するという機能を備えているものもある。これは、フィレットを一時的に取り去り、後で付加し直すという機能で、この場合においても一時的に取り去った状態で稜線を新たに作ることになる。
【０００９】
いずれにしても、フィレット１０６を付加したことによって消去された稜線を基準としたパラメトリックを定義しようとする場合には、付加されたフィレット１０６を何らかの方法で一旦取り去った後、矢印１０８で示した方向に進み、ここで、存在していたであろう稜線１０２を生成し、次いで、矢印１１０の方向に遷移し、パラメトリック機能を利用して稜線１０２，１１２からの寸法値および半径を指定することにより、円柱１１４を生成する。その後、矢印１１６の方向に進み、改めてフィレット付加機能を利用して、稜線１０２にフィレット１０６を付加することになる。
【００１０】
さらに、図面作成機能を用い、三次元モデルから設計図用の二次元図面を作成することも行われている。この場合、三次元モデルを平面に投影して図面化することになるが、そのようにして作成された二次元の図面は、これに寸法線などを入れることによって仕上げていくことになる。
【００１１】
図１２は図面作成機能を例示した説明図であって、（Ａ）はフィレット付加前のモデルを示す図、（Ｂ）はフィレット付加後のモデルを示す図、（Ｃ）は作成された二次元図面の例を示す図である。図１２において、（Ａ）に示したように、たとえば三次元モデル１２０が生成されていて、この三次元モデル１２０の二つの稜線１２２，１２４に対して、それぞれフィレット１２６，１２８を付加したとする。これにより、（Ｂ）に示したような状態、すなわち、フィレット１２６，１２８によって二つの稜線１２２，１２４が消去された状態になる。この状態で、三次元モデル１２０をたとえば矢印１３０の方向から投影した二次元図面を作成した場合、（Ｃ）に示したように、上側の両端が丸み付けされた図形１３２が描画されることになる。その後、作成された図面に寸法線、寸法値などを入れて図面を仕上げることになる。
【００１２】
このとき、寸法線は、フィレットを付ける前の稜線１２２と稜線１２４との間に寸法を書きたいという要求がある。しかし、三次元モデル上でフィレットを付けることによって稜線が消去されている状態では、投影によってそのような寸法線を引くための基準となる稜線は、当然ながら、二次元図面には描画されることはない。このため、このような場合には、稜線が存在していたと思われる位置を想定し、そこから寸法線を引くということを行っている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の三次元ソリッド・モデリングにおいては、一旦、稜線にフィレットを付加してしまえば、その稜線は三次元モデルから消去されてしまうため、後からパラメトリック機能や二次元図面作成機能にてそのような稜線が必要となった場合には、フィレットを消去した上で、改めて、そのような稜線を作成しなければならず、操作が面倒であるという問題点があった。また、そのような稜線は既に作成されている形状から類推して作成することになるが、稜線がたとえば曲線であったような場合には、そのような曲線を正確に類推することは非常に困難あるいは不可能である場合がある。
【００１４】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、フィレットを付けることによって三次元モデルから消去される「フィレットの元稜線」を必要時に簡単に利用できるようにする三次元モデル作成装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
図１は上記目的を達成する本発明の原理図である。図１において、三次元モデル作成装置は、入力手段１と、形状生成／編集処理手段２と、表示手段３と、フィーチャ管理手段４と、元稜線データ管理手段５と、三次元データ記憶手段６と、図面作成処理手段７と、二次元データ記憶手段８とから構成されている。入力手段１は、形状生成／編集処理手段２に対して、三次元モデルの作成指示や、作成された三次元モデルに対するフィレット付加や二次元図面作成指示などを行う。形状生成／編集処理手段２は、入力手段１の指示に従って、三次元モデルの形状を生成し、編集を行う。形状生成／編集処理手段２による形状生成／編集処理の結果は表示手段３に表示される。フィーチャ管理手段４は形状生成／編集処理手段２で形状生成／編集処理されたフィーチャの三次元データを三次元データ記憶手段６に保管し、管理している。元稜線データ管理手段５は形状生成／編集処理手段２が処理中のフィーチャがフィレットの場合に、そのフィレットと関連付けて三次元データ記憶手段６に記憶された元稜線データを三次元データ記憶手段６から取り出し、それを三次元表示用のデータに変換する。図面作成処理手段７は形状生成／編集処理手段２で作成された三次元モデルの形状データをもとに、これを二次元平面へ投影することによって二次元の図面用の二次元データを作成し、二次元データ記憶手段８へ記憶する。
【００１６】
形状生成／編集処理手段２で作成されたフィーチャがフィレットである場合、そのフィレットの元稜線データをフィーチャ管理手段４がフィレットフィーチャに関連付けてフィレットの形状データとともに三次元データ記憶手段６に記憶しておく。
【００１７】
上記構成において、形状生成／編集処理手段２の形状生成または編集処理の際に、入力手段１によりフィレットが指定されると、形状生成／編集処理手段２はフィーチャ管理手段４に依頼して、指定されたフィレットに対応するフィレットフィーチャを取り出す。フィーチャ管理手段４はフィレットフィーチャであることを認識すると、元稜線データ管理手段５にフィレットの元稜線データの取得を依頼する。元稜線データ管理手段５は三次元データ記憶手段６からフィレットフィーチャに関連付けられた元稜線データを取得し、三次元表示用のデータに変換する。その三次元表示用データを利用して、表示手段３にフィレットの元稜線が表示され、選択可能にされる。これにより、元稜線を基準としてパラメトリックを定義することができ、三次元形状の二次元平面への投影時にフィレットの元稜線を投影することができるようになる。
【００１８】
また、本発明によれば、三次元モデルを作成するプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体において、三次元モデルの稜線に対してフィレットまたは面取りの面を付加することができる形状生成／編集処理手段、前記形状生成／編集処理手段にて生成または編集されたフィーチャごとに形状データを関連付けし、さらにフィーチャがフィレットまたは面取りである場合に前記フィレットまたは面取りの面を付加することによって削除された稜線に関する元稜線データを前記フィレットまたは面取りのフィーチャに関連付けして三次元データ記憶手段に保存するとともに、前記形状生成／編集処理手段からのフィーチャの三次元データ獲得依頼に応じて、前記三次元データ記憶手段から前記フィーチャに関連付けて記憶された前記形状データを取得するフィーチャ管理手段、前記形状生成／編集処理手段から前記フィーチャ管理手段へのフィレットまたは面取りフィーチャの三次元データ獲得依頼に応じて、前記フィーチャ管理手段が前記三次元データ記憶手段から獲得した前記元稜線データから三次元表示用データを作成する元稜線データ管理手段、および前記三次元モデルの形状データをもとに二次元図面を作成する二次元図面作成処理手段を有するプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
【００１９】
この媒体に記録された三次元モデル作成プログラムをコンピュータに実行させることにより、形状生成／編集処理手段と、フィーチャ管理手段と、元稜線データ管理手段と、二次元図面作成処理手段と、の各機能がコンピュータによって実現できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の概略について図面を参照して説明する。
図１は本発明の原理的な構成を示した図である。図１において、三次元モデル作成装置は、入力手段１と、形状生成／編集処理手段２と、表示手段３と、フィーチャ管理手段４と、元稜線データ管理手段５と、三次元データ記憶手段６と、図面作成処理手段７と、二次元データ記憶手段８とから構成されている。入力手段１は、形状生成／編集処理手段２に対して、三次元モデルの作成指示や、作成された三次元モデルに対する各種編集指示などを行うもので、文字や数字などを入力するキーボード、マウスやタブレットなどのポインティングデバイスなどから構成される。形状生成／編集処理手段２は、入力手段１からの各種指示に従って、三次元モデルの形状を生成し、編集を行う部分であり、三次元ＣＡＤシステムが有する三次元モデルの生成に必要な基本的な処理機能を有している。その形状生成／編集処理手段２による形状生成／編集処理の結果は表示手段３に表示される。フィーチャ管理手段４は形状生成／編集処理手段２で形状生成／編集処理されたフィーチャの三次元データを三次元データ記憶手段６に保管し、管理している。元稜線データ管理手段５は形状生成／編集処理手段２が処理中のフィーチャがフィレットの場合に、そのフィレットと関連付けて三次元データ記憶手段６に記憶された元稜線データを三次元データ記憶手段６から取り出し、それを三次元表示用のデータに変換する。図面作成処理手段７は形状生成／編集処理手段２で作成された三次元モデルの形状データをもとに、これを二次元平面へ投影することによって二次元の図面用の二次元データを作成し、二次元データ記憶手段８へ記憶する。
【００２１】
形状生成／編集処理手段２での三次元のモデリング時において、作成されたフィーチャがフィレットである場合、そのフィレットを付加する元となった稜線のデータ、すなわち元稜線データをフィーチャ管理手段４がフィレットフィーチャに関連付けてフィレットの形状データとともに三次元データ記憶手段６に記憶しておく。
【００２２】
形状生成／編集処理手段２が形状生成処理または編集処理を行っているとき、入力手段１によりフィレットが指定されると、形状生成／編集処理手段２はフィーチャ管理手段４に依頼して、指定されたフィレットに対応するフィレットフィーチャを取り出す。フィーチャ管理手段４はフィレットフィーチャであることを認識すると、元稜線データ管理手段５にフィレットの元稜線データの取得を依頼する。元稜線データ管理手段５は三次元データ記憶手段６からフィレットフィーチャに関連付けられた元稜線データを取得し、三次元表示用のデータに変換する。フィーチャ管理手段４がその三次元表示用データを形状生成／編集処理手段２に渡すことにより、表示手段３には指定されたフィレットの元稜線が表示され、選択可能にされる。これにより、フィレットを付加することによって三次元形状から消去された元稜線は、通常の稜線と同様に扱えるようになる。したがって、元稜線を基準としてパラメトリックを定義することができる。また、三次元形状を二次元平面へ投影することにより図面を作成する場合も、フィレットを指定しておくことによってそのフィレットの元稜線を二次元平面に投影することができ、図面に寸法の引き出し線を作成するのが容易になる。
【００２３】
次に、本発明の実施の形態を、三次元ＣＡＤシステムに適用した場合を例にして説明する。
図２は三次元ＣＡＤシステムの構成例を示す図である。図２において、三次元ＣＡＤシステムは、コンピュータ１０とこれに付随する各種周辺装置によって構成されている。コンピュータ１０は、中央演算処理装置ＣＰＵ（central processing unit ）１１と、メインメモリ１２と、ハードディスク１３と、入出力コントローラ１４と、グラフィクスコントローラ１５とから構成され、それぞれはバス１６によって相互に接続されている。入出力コントローラ１４には、キーボード２１、マウス２２およびプリンタ２３が接続され、グラフィクスコントローラ１５には、ディスプレイ２４が接続されている。さらにコンピュータ１０は、必要に応じて、ＬＡＮ（local area network）ボードを備えてＣＡＤデータを管理しているデータベースサーバに接続できるようにしたり、入力装置としてディジタイザを備えたり、出力装置としてプロッタを備えるようにしてもよい。
【００２４】
三次元ＣＡＤシステムのシステムプログラムは、ハードディスク１３にインストールされており、そのプログラムはメインメモリ１２に展開されてＣＰＵ１１により演算され、三次元ＣＡＤシステムの各機能が実行される。三次元ＣＡＤシステムによって生成された三次元モデルを表すデータは、ハードディスク１３に保存される。ここで、三次元モデル作成機能に対する入力指示は、キーボード２１およびマウス２２を使用して行われ、その結果はディスプレイ２４に表示される。
【００２５】
次に、この三次元ＣＡＤシステムのシステムプログラムを構成する三次元モデル作成機能について説明する。
図３は三次元モデル作成機能の構成例を示すブロック図である。三次元モデル作成機能は、形状生成／編集処理部３１と、フィーチャ管理部３２と、元稜線データ管理部３３と、三次元データ部３４と、図面作成処理部３５と、二次元データ部３６とから構成されている。
【００２６】
形状生成／編集処理部３１は、通常の三次元ＣＡＤシステムが行う三次元形状の生成／編集処理を行う部分であって、入力指示に従ってたとえば直方体の形状を生成したり、その直方体に円柱形状の穴を生成しかつその形状のパラメータを変更して位置を修正するなどの基本機能を処理する部分である。形状生成／編集処理部３１が三次元モデルを生成するときの生成単位をフィーチャと呼んでおり、たとえば形状生成／編集処理部３１が生成する直方体、穴、突起、フィレットはフィーチャの一つである。フィーチャ管理部３２は、形状生成／編集処理部３１が生成したフィーチャのデータを三次元データ部３４に保存して管理する。フィーチャの中でフィレットの属性を有するデータについては、さらに元稜線データ管理部３３が関与する。三次元データ部３４は、三次元データをフィーチャデータ域、形状データ域および元稜線データ域に分けて記憶している。フィーチャデータ域は直方体やフィレットなどを表すフィーチャ名および寸法を記憶し、形状データ域はそのフィーチャを構成する面（Face）および稜線（edge）を表すデータを記憶し、元稜線データ域は生成されたフィーチャがフィレットである場合に、そのフィレットを生成する基準となった元の稜線の形状データを記憶している。形状生成／編集処理部３１で三次元モデルの編集を行うとき、三次元データ部３４のデータは、フィーチャ管理部３２を介してフィーチャ単位で読み出され、また、編集結果はフィーチャ単位で書き込まれる。
【００２７】
図面作成処理部３５は、形状生成／編集処理部３１で生成された三次元モデルをもとに、その三次元モデルの二次元平面への投影処理により二次元データを生成することによって、二次元の図面を作成する。この二次元データは二次元データ部３６に格納され、設計図面として利用される。
【００２８】
次に、形状生成／編集処理部３１におけるフィーチャの生成例を以下に例示する。
図４は三次元モデルの生成例を示す図であって、（Ａ）は直方体の生成例を示し、（Ｂ）はフィレットを付加した例を示している。直方体は、（Ａ）に示したように、六つの面ｆ１〜ｆ６と、これらの面の交線である１２本の稜線ｅ１〜ｅ１２とによって表される。形状生成／編集処理部３１によってこの直方体が生成されると、その直方体に対して、直方体自身を表すフィーチャ名（ＩＤ：識別子）と、その直方体を構成する面（面ＩＤ）と、各面をそれぞれ構成する稜線とを関連付けたデータが生成される。
【００２９】
ここで、一つの稜線ｅ１に対してフィレットを付加するとき、まず、稜線ｅ１を指定し、半径を指定する。稜線ｅ１の両端点での半径が異なるフィレットを付加する場合、半径は別々に指定する。この結果、（Ｂ）に示したように、稜線ｅ１の位置にフィレット面ｆ７が新たに生成される。これに伴なって、フィレットの元稜線である稜線ｅ１が表示画面から消去され、フィレット面ｆ７を構成する稜線ｅ１３〜ｅ１６が表示される。このとき、フィレット面ｆ７に接する四つの面ｆ１，ｆ３，ｆ４，ｆ６は形状が変化するので、それらに関するデータは更新される。
【００３０】
これらのデータは三次元データ部３４に記憶されるが、次に、そのフィレットが付加された直方体に関するこれらのデータの記憶場所について説明する。
図５は三次元データ部における三次元モデルのデータ配置を説明した図であって、（Ａ）直方体のデータを示し、（Ｂ）はフィレットが付加された直方体のデータを示している。形状生成／編集処理部３１により直方体が生成されると、（Ａ）に示したように、フィーチャ管理部３２により、三次元データ部３４におけるフィーチャデータ域に「直方体」が登録され、これに関連付けられて形状データ域に面ｆ１〜ｆ６および稜線ｅ１〜ｅ１２が登録される。
【００３１】
次に、稜線ｅ１にフィレットが付加されると、（Ｂ）に示したように、フィーチャ管理部３２により、三次元データ部３４におけるフィーチャデータ域に「フィレット」が新たに登録され、これに関連付けられて形状データ域にフィレット面ｆ７および稜線ｅ１３〜ｅ１６が登録され、フィレットが付加されたことによって消去された稜線ｅ１が直方体の形状データから消去され、さらに、フィレットの稜線ｅ１を元稜線データ域にフィレットに関連付けられて新たに登録される。
【００３２】
このようにして、三次元モデルを構成する稜線にフィレットを付加するときに、フィレットを付加したことによって消去されたフィレットの元稜線をそのフィレットに関連付けて別個に保存するようにした。これにより、フィレットを付加したことによってフィレットの元稜線は、三次元表示からは消去されるが、データとしては保存されているので、必要に応じて、そのフィレットの元稜線を画面に表示させて、その元稜線を基準としたパラメトリック機能を利用したり、図面作成時に寸法線を引く基準点の作成に利用することができるようになる。以下、それらの場合の処理について説明する。
【００３３】
図６はフィレット元稜線表示処理の流れを示すフローチャートである。三次元表示されているフィレットの元稜線を表示させるとき、まず、キーボード２１やマウス２２などの入力装置を利用して、元稜線を表示したいフィレットを指定する（ステップＳ１）。フィレットの指定の方法としては、たとえば表示画面上でフィレット面をピックしたり、フィレットフィーチャ名を入力するなどにより指定する。次に、形状生成／編集処理部３１はフィーチャ管理部３２を利用して、指定されたフィレットに対応するフィレットフィーチャを取り出す（ステップＳ２）。次に、フィーチャ管理部３２は元稜線データ管理部３３を利用して、三次元データ部３４から該当するフィレットの元稜線データを取り出す（ステップＳ３）。次に、この取り出した元稜線データは表示用のデータとは形式が異なるので、元稜線データ管理部３３において、三次元データ部３４から取り出された元稜線データを変換して三次元表示用データを作成する（ステップＳ４）。そして、形状生成／編集処理部３１は作成された三次元表示用データを利用して元稜線を画面表示し、その元稜線を選択可能にする（ステップＳ５）。
【００３４】
図７は元稜線を通常の稜線と同等に扱うための処理の流れを示すフローチャートである。まず、入力装置により稜線が選択される（ステップＳ１１）と、選択されたその稜線は元稜線か通常の稜線かが判断される（ステップＳ１２）。ここで、選択された稜線が元稜線である場合、形状生成／編集処理部３１は元稜線データ管理部３３を利用して、三次元データ部３４から元稜線データを取り出す（ステップＳ１３）。選択された稜線が通常の稜線の場合は、形状生成／編集処理部３１は三次元データ部３４の形状データ域から稜線のデータを取り出す（ステップＳ１４）。これにより、形状生成／編集処理部３１は、取り出された稜線のデータは元稜線と通常の稜線との区別なく取得することになり、取り出された稜線のデータを利用して形状の生成／編集を行う（ステップＳ１５）。
【００３５】
図８はフィレットの元稜線に基づいたパラメトリック機能の利用例を示す図であって、（Ａ）は元稜線を表示する前の状態を示し、（Ｂ）は元稜線を表示した状態を示し、（Ｃ）は元稜線を利用した円柱フィーチャの生成例を示している。（Ａ）に示したように、直方体４１にフィレット４２が付加された三次元モデルが生成されていたとして、その三次元モデルに円柱形状の穴を設ける場合を考える。まず、フィレット４２の付加された面が指定されると、形状生成／編集処理部３１はフィーチャ管理部３２に元稜線の取得を依頼する。フィーチャ管理部３２は元稜線データ管理部３３に指定されたフィレットの元稜線データの取得および三次元表示用データへの変換を依頼し、作成された三次元表示用データを元稜線データとして形状生成／編集処理部３１へ渡す。これにより、（Ｂ）に示したように、フィレット４２の元稜線４３が表示され、元稜線４３は直方体４１を構成する通常の稜線と同等に扱うことが可能になる。ここで、（Ｃ）に示したように、パラメトリック機能を使って円柱形状の穴を作成する場合、選択可能な状態にある元稜線４３を指定してその元稜線４３からの寸法４４をたとえばキーボード２１を使って入力する。同様に、直方体４１を構成する一つの稜線４５を指定してその稜線４５からの寸法を入力し、円柱形状の穴の直径を入力する。ここでは、特に穴の深さ方向の寸法は指定していない。これにより、中心が元稜線４３および稜線４５からの寸法４４，４６だけ離れた位置にあって、指定された寸法４７の直径を有する穴が直方体４１を貫通して形成される円柱形状のフィーチャが作成される。このように、フィレットの元稜線から寸法を取ったパラメトリック機能を利用する場合、フィレットの付加によって消去された元稜線を新たに作成することなく復元でき、通常の稜線と同等の扱いで寸法の指定などを行うことができる。
【００３６】
次に、三次元モデルのデータから二次元の図面を作成する場合について説明する。
図９は図面上にフィレット元稜線を投影する場合の処理の流れを示すフローチャートである。まず、マウス２２などの入力装置を利用して、元稜線投影対象のフィレットを先に指定しておく（ステップＳ２１）。次に、図面作成処理部３５は三次元データ部の形状データを利用して、三次元形状の投影図を作成する（ステップＳ２２）。次に、図面作成処理部３５は投影の指定がなされたフィレットの元稜線データをフィーチャ管理部３２および元稜線データ管理部３３を利用して取り出す（ステップＳ２３）。次に、図面作成処理部３５は取り出した元稜線データを利用して、投影図データを作成し、二次元データとして二次元データ部３６へ出力する（ステップＳ２４）。次に、断面作成指定があるかどうかを判断する（ステップＳ２５）。この断面作成指定とは、元稜線の単なる投影ではなく、指定面における元稜線の断面を利用する場合である。たとえば元稜線が投影方向に対して直角な方向から見たときに円弧状の形状を有している場合、これを単純に投影すると、投影平面では直線になってしまうので、断面の寸法線を引くときに基準となる位置が分からなくなる。そこで、投影方向の任意の位置で投影方向に直角な方向に拡がる平面（断面）と稜線との交点を投影するようにすれば、元稜線は点で表現され、それをもとに断面の寸法線を引くことが可能になる。したがって、断面作成指定がある場合には、図面作成処理部３５は、指定フィレットの元稜線データと投影面との交点を計算し（ステップＳ２６）、その交点を投影図上に出力することになる（ステップＳ２７）。もし、ステップＳ２５での判断で、断面作成指定がなければ、そこで、この図面作成処理は終了することになる。
【００３７】
図１０は図面作成の例を示す図であって、（Ａ）はフィレット指定時の状態を示し、（Ｂ）はフィレットの元稜線が取得された状態を示し、（Ｃ）は元稜線を使った図面作成例を示している。（Ａ）に示したように、直方体５１の二つの稜線にフィレット５２，３５が付加された三次元形状から二次元の図面を作成する場合を考える。まず、元稜線を表示したいフィレット５２，５３の面が指定される。ここで、図面作成処理部３５は、（Ｃ）に示したように、形状生成／編集処理部を通じて三次元データ部から取得した形状データを利用して、三次元形状の投影図５１ａを作成する。また、形状生成／編集処理部３１を通じて、（Ｂ）に示したようなフィレット５２，５３の元稜線５４，５５に対応するデータを取得し、その元稜線データから投影図データを作成して元稜線の投影図を作成し、二次元データとして出力する。これにより、投影図では、元稜線５４，５５は点５４ａ，５５ａとして作成される。なお、図示の例では、元稜線５４，５５の伸びる方向が投影方向に一致しているので、元稜線は５４，５５は投影図においてそれぞれ点で表現されるため、断面作成指定はない。
【００３８】
なお、以上の実施の形態では、稜線に断面円弧の形状を有するフィレットを付加した場合について説明したが、稜角を斜めに直線的に削る面取りについても同様に適用することができる。
【００３９】
また、上記のコンピュータが有すべき機能の処理内容は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムに記述させておくことができる。このプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理がコンピュータで実現できる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、磁気記録装置や半導体メモリなどがある。市場に流通させる場合には、ＣＤ−ＲＯＭやフロッピーディスクなどの可搬型記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、ネットワークを介して接続されたコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを通じて他のコンピュータに転送することもできる。コンピュータで実行する際には、コンピュータ内のハードディスク装置などにプログラムを格納しておき、メインメモリにロードして実行することになる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、稜線にフィレットを付加したときに、そのフィレットに関連付けて、フィレットを付加したことによって三次元形状からは消去された元の稜線のデータを記憶しておき、三次元モデリング時にフィレットを指定することによっていつでも元稜線のデータを取り出して元稜線を表示させるように構成した。このため、三次元モデリング時に必要なときにいつでもフィレット元稜線を利用することができ、特に、パラメトリックの寸法の指定に利用可能なことから、モデリングの効率を向上させることができる。
【００４１】
また、二次元図面の作成時に、フィレットを指定しておくことにより、フィレットを付加する前の稜線の位置を描画することができ、寸法線などの作成が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的な構成を示した図である。
【図２】三次元ＣＡＤシステムの構成例を示す図である。
【図３】三次元モデル作成機能の構成例を示すブロック図である。
【図４】三次元モデルの生成例を示す図であって、（Ａ）は直方体の生成例を示し、（Ｂ）はフィレットを付加した例を示している。
【図５】三次元データ部における三次元モデルのデータ配置を説明した図であって、（Ａ）直方体のデータを示し、（Ｂ）はフィレットが付加された直方体のデータを示している。
【図６】フィレット元稜線表示処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】元稜線を通常の稜線と同等に扱うための処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】フィレットの元稜線に基づいたパラメトリック機能の利用例を示す図であって、（Ａ）は元稜線を表示する前の状態を示し、（Ｂ）は元稜線を表示した状態を示し、（Ｃ）は元稜線を利用した円柱フィーチャの生成例を示している。
【図９】図面上にフィレット元稜線を投影する場合の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】図面作成の例を示す図であって、（Ａ）はフィレット指定時の状態を示し、（Ｂ）はフィレットの元稜線が取得された状態を示し、（Ｃ）は元稜線を使った図面作成例を示している。
【図１１】従来の三次元ソリッド・モデリングの例を示す図である。
【図１２】図面作成機能を例示した説明図であって、（Ａ）はフィレット付加前のモデルを示す図、（Ｂ）はフィレット付加後のモデルを示す図、（Ｃ）は作成された二次元図面の例を示す図である。
【符号の説明】
１ 入力手段
２ 形状生成／編集処理手段
３ 表示手段
４ フィーチャ管理手段
５ 元稜線データ管理手段
６ 三次元データ記憶手段
７ 図面作成処理手段
８ 二次元データ記憶手段
Claims (2)
- 三次元モデルを作成する三次元モデル作成装置において、
作成された前記三次元モデルの稜線に対してフィレットまたは面取りの面を付加する編集処理をすることができる形状生成／編集処理手段と、
前記形状生成／編集処理手段にて生成または編集されたフィーチャごとに形状データを関連付けし、さらに前記フィーチャがフィレットまたは面取りである場合に前記フィレットまたは面取りの面を付加することによって削除された稜線に関する元稜線データを前記フィレットまたは面取りの前記フィーチャに関連付けして前記形状データと共に保存する三次元データ記憶手段と、
前記形状生成／編集処理手段からの前記フィーチャの三次元データ獲得依頼に応じて、前記三次元データ記憶手段から前記フィーチャに関連付けて記憶された前記形状データを取得するフィーチャ管理手段と、
前記形状生成／編集処理手段から前記フィーチャ管理手段へのフィレットまたは面取りフィーチャの三次元データ獲得依頼に応じて、前記三次元データ記憶手段から前記元稜線データを獲得して前記元稜線データから三次元表示用データを作成する元稜線データ管理手段と、
前記形状生成／編集処理手段により生成または編集中の前記フィーチャを表示する表示手段と、
を備え、
前記形状生成／編集処理手段は、前記フィレットまたは面取りの面が指定されたことにより、前記フィーチャ管理手段および前記元稜線データ管理手段を通じて前記三次元データ記憶手段から取得した前記三次元表示用データをもとに前記フィレットに対応する元稜線と該フィレットとを前記表示手段に選択可能状態で同時に表示し、表示された前記元稜線が選択された場合には、前記フィーチャ管理手段および前記元稜線データ管理手段により前記三次元データ記憶手段から前記元稜線データを獲得して編集できるようにしたことを特徴とする三次元モデル作成装置。 - 前記フィレットまたは面取りの面を含む前記三次元モデルの投影図を作成する場合、前記フィレットまたは面取りの面に対応する前記元稜線データを利用して前記元稜線を含む投影図データを作成する二次元図面作成処理手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の三次元モデル作成装置。
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