JP3926175B2 - Csg方式三次元cadにおける任意面の編集方法及びコンピュータプログラム - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明は、CSG方式の三次元CADにおいて任意面に対する編集操作を可能にする方法、及び、コンピュータプログラムに関する。
【0002】
【発明の背景と課題】
三次元CAD(Computer Aided Design)における立体モデルの表現方式として、CSG(Constructive Solid Geometry)と呼称されるものがある。この方式では、立体を構成する要素として基本立体を定義し、複数の基本立体の和、差又は積をとる集合演算によって立体を表現する。例えば図8に示すように、直方体である第1の要素(以下、フィーチャという)101と直方体である第2のフィーチャ102との差を求める演算によって、詳細形状の立体103を表現することができる。
【0003】
一方、最も一般的な立体モデルの表現方式であるBRep(BoundaryRepresentation)では、立体そのものを直接的に表現する。つまり、立体(solid)は複数の面(face)から構成され、各面は複数の稜線(edge)からなり、各稜線は両端の頂点(vertex)を有する。この方式は境界表現法とも呼称され、立体を直接表現するデータを有するので、表示等の速度が速い長所を有する。しかし、BRep方式はデータ構造が複雑でありデータ量が多いといった欠点を有する。
【0004】
これに対して、上記のCSGは表現が単純であり、少ないデータ量で立体を表現することができるメリットを有する。また、一度設計した形状を比較的容易に変更(編集)できるメリットもある。例えば、図8に示すように、立体103の切欠き部103aの幅を大きくしたい場合は、第2のフィーチャ102の幅を変更したもの102’を用いて、第1のフィーチャ101との差を求める演算を再実行すればよい。これにより、幅が広がった切欠き部103a’を有する立体103’が得られる。
【0005】
しかし、CSG方式の表現では、立体を構成するフィーチャ単位での編集は容易であるが、任意の面に対する編集(局所的な変形)が困難である。このことは上記のメリットの裏返しでもある。例えば、図9に示すように、立体103の切欠き部103aの両側の面103b及び103cを同時に伸縮させて新たな立体104とする編集は可能(OK)であるが、一方の面103bのみを伸縮させて新たな立体105とする編集は不可(NG)である。面103b及び面103cは共に第1のフィーチャ101の面101a(図8参照)に対応しており、CSG方式の表現では元のフィーチャ面単位での編集のみが可能だからである。これに対して、BRep方式では、上記のように、すべての面が複数の稜線で個別に定義されているので、各面(例えば、103b及び103c)は個別に編集することができる。
【0006】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、CSG方式の三次元CADにおいて任意面の編集を可能にする方法及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明によるCSG方式三次元CADにおける任意面の編集方法は、複数の基本立体である親フィーチャの和、差又は積をとる集合演算によって詳細形状を表現するCSG方式三次元CADにおける任意面の編集処理をコンピュータに実行させるための方法であって、編集対象の面を親フィーチャ面及び複数の隣接フィーチャ面によって特定する面特定テーブルと編集内容を特定する面編集テーブルとをあらかじめ登録するステップと、前記面特定テーブルを読み込むステップと、前記面特定テーブルに記載されている親フィーチャ面と同一属性を有する面を詳細形状の複数の面から検索するステップと、前記検索によって得られた面のそれぞれについて隣接面を検索し、得られた隣接面の属性を取り出すステップと、前記面特定テーブルに記載された隣接フィーチャ面と同一の属性を有する隣接面が最も多い面を編集対象の面であると判定するステップと、得られた編集対象の面に対して、前記面編集テーブルの記載内容にしたがって編集処理を施すステップとを有することを特徴とする。
【0008】
このような方法によれば、CSG方式でありながら詳細形状の任意の面を構成要素のフィーチャ面を用いて特定することができるので、BRep方式の場合と同様に任意の面を編集することができるようになる。
【0009】
上記のようなCSG方式三次元CADにおける任意面の編集方法を実施するための本発明によるコンピュータプログラムは、編集対象の面を親フィーチャ面及び複数の隣接フィーチャ面によって特定する面特定テーブルと編集内容を特定する面編集テーブルとをあらかじめ登録するステップと、前記面特定テーブルを読み込むステップと、前記面特定テーブルに記載されている親フィーチャ面と同一属性を有する面を詳細形状の複数の面から検索するステップと、前記検索によって得られた面のそれぞれについて隣接面を検索し、得られた隣接面の属性を取り出すステップと、前記面特定テーブルに記載された隣接フィーチャ面と同一の属性を有する隣接面が最も多い面を編集対象の面であると判定するステップと、得られた編集対象の面に対して、前記面編集テーブルの記載内容にしたがって編集処理を施すステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【0010】
このようなコンピュータプログラムをCSG方式三次元CADプログラムに組み込むことにより、CSG方式でありながら詳細形状の任意の面を構成要素のフィーチャ面を用いて特定し、BRep方式の場合と同様に任意の面を編集することができるようになる。
【0011】
上記のようなコンピュータプログラムを含むCSG方式三次元CADプログラムは、例えばCD−ROMのようなコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された状態で供給され、記録媒体からコンピュータにインストールされ実行される。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係るCSG方式三次元CADにおける任意面の編集方法を実施するためのコンピュータシステムの例を示すブロック図である。本発明のCSG方式三次元CADにおける任意面の編集方法は、パーソナルコンピュータやワークステーションのようなコンピュータシステムにインストールされる専用プログラム(CSG方式三次元CADプログラム)の機能の一部として実施される。
【0013】
CSG方式三次元CADプログラム(以下、単にCADプログラムという)は、例えばCD−ROM(光ディスク)のような記録媒体5に記録された状態で供給され、ドライブ装置4を介してコンピュータ本体1の補助記憶装置(ハードディスクドライブHDD)13にインストールされる。
【0014】
補助記憶装置13にインストールされたCADプログラムは、主メモリ12にロードされ、実行される。コンピュータ本体1は、主メモリ12及び補助記憶装置13の他に、入力部11及び表示出力部14を備えている。入力部11にはキーボード、マウス等の入力装置2が接続され、表示出力部14にはCRT(陰極線管)、LCD(液晶表示装置)等の表示装置3が接続されている。補助記憶装置13には、オペレーティングシステム、CADプログラム等の各種プログラムの他に、CADプログラムによって作成された各種図面ファイルやその編集のためのデータ等に関するデータファイル6が格納されている。後述する任意面の編集に用いられる面特定テーブル及び面編集テーブルもこの補助記憶装置13に格納される。
【0015】
図2は、本発明によるCSG方式における立体の任意面の特定方法の概念図である。図示の例では、詳細形状の立体11が第1のフィーチャ(要素)12と第2のフィーチャ13との差を求める演算によって表現される。この場合に、任意の面を第1及び第2のフィーチャ12,13の面を用いて特定することができれば、BRep方式の場合と同様に任意の面を編集することができるようになる。
【0016】
図2において、例えば面F1は、第1のフィーチャ12の面FA1が分割されたものである。また、面F1に隣接する面は4個あり、それぞれの面は第1及び第2のフィーチャ12,13の各面に対応している。図2において第1のフィーチャ12の右側面FA1、後側の側面をFA2、上面をFA3、下面をFA4とする。また、第2のフィーチャ13の後側の側面をFB1とする。なお、図において隠れた面を示す記号には下線を付している。以下の図においても同様とする。
【0017】
この場合、編集対象の面F1は、対応する親フィーチャの面(以下、親フィーチャ面という)FA1と、4個の隣接面に対応する親フィーチャの面(以下、隣接フィーチャ面という)FA2,FA3,FA4及びFB1を用いて特定することができる。したがって、立体の任意の面を特定するためのデータ構造は、図3に示すようになる。なお、隣接する面の数(隣接面数)をN個としている。このようなデータ構造を有するテーブルをCGSの構成要素(フィーチャ)の一つとして管理することにより、CGS形式の三次元CADにおいても、詳細形状(立体)の任意の面を特定することができる。その結果、任意面の編集操作が可能になる。編集操作には、伸縮操作、公差情報の付加等が含まれる。
【0018】
図4は、CSG形式とその演算式である2分木構造との関係を例示する図である。前述の例において、第1のフィーチャ12をAで表し、第2のフィーチャ13をBで表したとき、AとBとの差によって詳細形状の立体11を表現する演算式は2分木構造21で表される。
【0019】
図5は、CSG形式における面編集と2分木構造との関係を例示する図である。また、図6は、面特定テーブル及び面編集テーブルの例を示す図表である。この例では、面F1を伸縮させる面編集における面特定フィーチャをCで表し、面伸縮の演算子を%と定義している。このときの面特定フィーチャCに対応する面特定テーブルは図6(a)に示すようになる。但し、各面を表す記号は図2に示した通りである。また、編集内容を示す面編集テーブルは、図6(b)に示すようになる。
【0020】
図7は、本実施形態に係る面編集のアルゴリズムを示すフローチャートである。まず、ステップ#101で面編集のための面特定フィーチャ、すなわち、図6(a)に示した面特定テーブルを読み込む。なお、立体(詳細形状)の各面には、元となる構成フィーチャの面のIDが属性として付加されている。あるいは、構成フィーチャの面が特定可能である。実際、CSG方式三次元CADでは一般的に、構成フィーチャを特定可能とするために、詳細形状の面に構成フィーチャの面のIDが属性として付加されている。
【0021】
次のステップ#102において、詳細形状の面から面特定フィーチャに記述された親フィーチャ面と同一属性を有する面を検索する。結果として、1又は複数の面が得られる。すでに編集が行われているような場合に、1個の面もマッチしない場合もあり得る。
【0022】
次のステップ#103において、検索結果で得られた面のそれぞれについて隣接面を検索し、得られた隣接面の属性を取り出す。そして、面特定テーブルに記載された隣接フィーチャ面と同一の属性を有する隣接面が最も多い面を編集対象の面であると判定する(ステップ#104)。ほとんどの場合は、編集対象の面のすべての隣接面と面特定テーブルに記載されたすべての隣接フィーチャ面との属性が一致するが、すでに編集が行われているような場合に、一致しない隣接面と隣接フィーチャ面とが発生し得る。そこで、このように属性が一致する面が最も多い面を編集対象の面であると判定(推定)する。
【0023】
例えば、図2に示した立体モデルと図6(a)に示した面特定テーブルを参照すると、ステップ#102における検索の結果、親フィーチャ面FA1と同一属性を有する面として、立体11の2つの面F1及びF2が得られる。次のステップ#103において、面F1の隣接面として4個の面FA2,FA3,FA4及びFB1が得られると共に、面F2の隣接面として4個の面FA2,FA4,FA5及びFB2が得られる。続くステップ#104における面特定テーブルに記載された隣接フィーチャ面との照合の結果、面F1は4個の隣接面すべてが一致するのに対して、面F2は2個の面(FA2及びFA4)しか一致しない。この結果、面F1が編集対象の面であると判定される。
【0024】
次のステップ#105において、図6(b)に例示したような面編集テーブルの記載内容にしたがって、上記の処理で得られた編集対象の面に編集処理を施す。
【0025】
以上、本発明の実施形態を変形例と共に説明したが、本発明は上記の実施形態に限らず、種々の形態で実施可能である。図示した立体(詳細形状)とその要素(フィーチャ)やデータテーブルは例示に過ぎない。
【0026】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のCSG方式三次元CADにおける任意面の編集方法及びコンピュータプログラムによれば、詳細形状の任意の面を構成要素のフィーチャ面を用いて特定することができるので、BRep方式の場合と同様に任意の面を編集することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るCSG方式三次元CADにおける任意面の編集方法を実施するためのコンピュータシステムの例を示すブロック図。
【図2】本発明によるCSG方式における立体の任意面の特定方法の概念図である。
【図3】立体の任意の面を特定するためのデータ構造を示す図表である。
【図4】CSG形式とその演算式である2分木構造との関係を例示する図である。
【図5】CSG形式における面編集と2分木構造との関係を例示する図である。
【図6】面特定テーブル及び面編集テーブルの例を示す図表である。
【図7】本実施形態に係る面編集のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図8】CSG方式による立体表現の例を示す図
【図9】CSG方式による立体表現における編集の例を示す図
【符号の説明】
5 記録媒体
6 データファイル(面特定テーブル、面編集テーブル)
11 詳細形状(立体)
12,13 親フィーチャ(基本立体)
F1 編集対象面
FA1 親フィーチャ面
FA2,FA3,FA4,FA5,FB1,FB2 隣接フィーチャ面
Claims (3)
- 複数の基本立体である親フィーチャの和、差又は積をとる集合演算によって詳細形状を表現するCSG方式三次元CADにおける任意面の編集処理をコンピュータに実行させる方法であって、
編集対象の面を親フィーチャ面及び複数の隣接フィーチャ面によって特定する面特定テーブルと編集内容を特定する面編集テーブルとをあらかじめ登録するステップと、
前記面特定テーブルを読み込むステップと、
前記面特定テーブルに記載されている親フィーチャ面と同一属性を有する面を詳細形状の複数の面から検索するステップと、
前記検索によって得られた面のそれぞれについて隣接面を検索し、得られた隣接面の属性を取り出すステップと、
前記面特定テーブルに記載された隣接フィーチャ面と同一の属性を有する隣接面が最も多い面を編集対象の面であると判定するステップと、
得られた編集対象の面に対して、前記面編集テーブルの記載内容にしたがって編集処理を施すステップと
を有することを特徴とするCSG方式三次元CADにおける任意面の編集方法。 - 複数の基本立体である親フィーチャの和、差又は積をとる集合演算によって詳細形状を表現するCSG方式三次元CADにおける任意面の編集処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
編集対象の面を親フィーチャ面及び複数の隣接フィーチャ面によって特定する面特定テーブルと編集内容を特定する面編集テーブルとをあらかじめ登録するステップと、
前記面特定テーブルを読み込むステップと、
前記面特定テーブルに記載されている親フィーチャ面と同一属性を有する面を詳細形状の複数の面から検索するステップと、
前記検索によって得られた面のそれぞれについて隣接面を検索し、得られた隣接面の属性を取り出すステップと、
前記面特定テーブルに記載された隣接フィーチャ面と同一の属性を有する隣接面が最も多い面を編集対象の面であると判定するステップと、
得られた編集対象の面に対して、前記面編集テーブルの記載内容にしたがって編集処理を施すステップと
をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。 - 複数の基本立体である親フィーチャの和、差又は積をとる集合演算によって詳細形状を表現するCSG方式三次元CADにおける任意面の編集処理をコンピュータに実行させるためのプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
編集対象の面を親フィーチャ面及び複数の隣接フィーチャ面によって特定する面特定テーブルと編集内容を特定する面編集テーブルとをあらかじめ登録するステップと、
前記面特定テーブルを読み込むステップと、
前記面特定テーブルに記載されている親フィーチャ面と同一属性を有する面を詳細形状の複数の面から検索するステップと、
前記検索によって得られた面のそれぞれについて隣接面を検索し、得られた隣接面の属性を取り出すステップと、
前記面特定テーブルに記載された隣接フィーチャ面と同一の属性を有する隣接面が最も多い面を編集対象の面であると判定するステップと、
得られた編集対象の面に対して、前記面編集テーブルの記載内容にしたがって編集処理を施すステップと
を有するプログラムが記録されていることを特徴とする記録媒体。
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