JP4327162B2 - ３次元形状データから形状情報を取得するシステム、その方法、及びコンピュータソフトウエアプログラム - Google Patents

Description

本発明は３次元形状データの処理方法に関し、特に、３次元形状データに含まれる情報を自動的に取得し、取得された情報間で連携を行う処理方法に関する。

近年、ＣＡＤ等を用いてコンピュータ上で作成された３次元形状データを加工し、各種の形状に関する情報（以下、「形状情報」という）を取得・加工し、エンジニアリングデータとして用いることが広がりつつある。すなわち、コンピュータ上に表現された３次元形状データからは、形状に含まれる要素に設定されている属性値、表示装置上に表示される２次元ベクトルデータや画像データを形状情報として取得することができる。
しかしながら、従来これらの情報は、利用者が個別に取得し、関連付けが必要な場合は取得された情報に対して利用者がその内容を考慮しながら直接編集を行うなどの操作が必要であり、３次元形状データに含まれる情報を効率的に利用する上での制約になっている。
本発明は上記の問題点を解決するために、３次元形状データに含まれる形状情報を形状要素単位で自動的に取得し、取得された情報間に関連を持たせることで３次元形状データに含まれる情報の利用範囲を拡張することを目的とする。

この発明の第１の観点によれば、コンピュータシステムを利用して、３次元形状データから形状情報を取得するシステムであって、データ記憶部に記憶された３次元形状データを取得する３次元形状データ取得部と、前記３次元形状データから、形状要素単位でその形状要素に関連する異なる種類の形状情報を生成する３次元形状情報生成部と、各形状情報を形状要素単位で生成する際にそれぞれに共通する連携識別子を付する連携識別子設定部と、連携識別子を付した形状情報を前記データ記憶部に格納する形状情報格納部と、前記連携識別子を参照し、所定の形状要素に関連する異なる種類の前記形状情報同士を連携させて処理する形状情報連携制御部とを有することを特徴とするシステムが提供される。ここで、前記３次元形状情報生成部は、前記３次元形状データを構成する物理的な構造、及び論理的な構造に基いて、その構造を構成する形状要素単位で各種の形状情報を順次取得するものであることが好ましい。
このような構成によれば、３次元形状データから、形状情報を生成する際に、この形状情報に連携識別子を付して、異なる形状要素の対応する形状情報間を連携処理できるようにした。このことで、例えば、１つの形状情報に関連する処理を行った場合に、他の形状情報についても連携して編集することが可能になる。
この発明の１の実施形態によれば、前記３次元形状情報生成部は、形状要素単位で、その形状要素名、属性値、２次元ベクトルデータ及び画像データの情報を前記形状情報として取得するものである。
別の１の実施形態によれば、前記連携識別子設定部は、前記３次元形状データに含まれる形状要素に関する情報に基いて連携識別子を生成するものである。
更なる別の１の実施形態によれば、前記形状情報連携制御部は、各形状情報を表示するための複数の情報処理モジュールと、この複数の情報処理モジュールに接続された連携制御モジュールとを有し、前記情報処理モジュールで表示している形状情報の所定の形状要素が指定された場合、その形状要素に対応する連携識別子が前記連携制御モジュールに送られ、この連携制御モジュールはその識別子を各情報処理モジュールに送り、各情報処理モジュールはその識別子に対応する形状要素の表示を所定の方法で変更するものである。
この発明の第２の主要な観点によれば、コンピュータシステムを利用して、３次元形状データから形状情報を取得し、所定の形状要素に関連する異なる種類の形状情報同士を連携させて処理するためのシステムであって、データ記憶部に記憶された３次元形状データを取得する３次元形状データ取得部と、前記３次元形状データから、形状要素単位でその形状要素に関連する異なる種類の形状情報を生成する３次元形状情報生成部と、各形状情報を形状要素単位で生成する際にそれぞれに共通する連携識別子を付する連携識別子設定部と、連携識別子を付した形状情報を前記データ記憶部に格納する形状情報格納部とを有することを特徴とするシステムが提供される。
この発明の第３の主要な観点によれば、コンピュータシステムを利用して、３次元形状データから形状情報を取得するためのコンピュータソフトウエアプログラムであって、コンピュータ読取り可能な記憶媒体に格納され、データ記憶部に記憶された３次元形状データを取得する３次元形状データ取得指令部と、前記記憶媒体に格納され、前記３次元形状データから、形状要素単位でその形状要素に関連する異なる種類の形状情報を生成する３次元形状情報生成指令部と、前記記憶媒体に格納され、各形状情報を形状要素単位で生成する際にそれぞれに共通する連携識別子を付する連携識別子設定指令部と、前記記憶媒体に格納され、連携識別子を付した形状情報を前記データ記憶部に格納する形状情報格納指令部と、前記記憶媒体に格納され、前記連携識別子を参照し、所定の形状要素に関連する異なる種類の前記形状情報同士を連携させて処理する形状情報連携制御指令部とを有することを特徴とするコンピュータソフトウエアプログラムが提供される。
この発明の他の特徴と顕著な効果は、次の発明の一実施形態の項と図面を参照することで、当業者にとって明確に理解されるものである。
図面の簡単な説明

図１は、この発明の一実施形態のシステム構成を示す概略図である。
図２は、同じく、動作を示すフローチャートである。
図３は、同じく、３次元画像データの例である。
図４は、同じく、３次元画像データの物理構造を示す模式図である。
図５は、同じく、３次元画像データの論理構造を示す模式図である。
図６は、同じく、各グループに対応する画像データを示す図である。
図７は、同じく、属性を示すテーブルを示す図である。
図８は、同じく、生成した２次元ベクトルデータを示す図である。
図９は、同じく、形状関連データの一覧を示す図である。
図１０は、同じく、レイヤーから取得した属性テーブルである。
図１１は、同じく、連携識別子が付された属性テーブル、２次元ベクトルデータ及び画像データの内部構造を示す模式図である。
図１２は、同じく、連携処理を示すフローチャートである。
図１３は、形状情報連携制御部の構成を示す概略図である。
図１４は、連携制御を説明するための画面表示例である。
図１５は、連携制御を説明するための画面表示例である。
図１６は、連携制御を説明するための画面表示例である。

以下、この発明の一実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、この実施形態にかかる３次元データ処理システムを示す概略構成図である。
このシステムは、ＣＰＵ１、ＲＡＭ２、入出力インタフェース３等が接続されたバス４に、プログラム格納部５とデータ記憶部６とが接続されてなる。このプログラム格納部５には、メインプログラム７（ＯＳ等基本動作に必要なプログラム）の他、前記データ記憶部６から３次元形状データを取得する３次元形状データ取得部８と、この３次元形状データから各種形状情報を取り出すためのパラメータをユーザ等から受け付けて設定するパラメータ設定部９と、前記パラメータに基づいて前記３次元形状データから各種形状情報を生成する３次元形状情報生成部１０と、各形状情報を単位要素毎に取り出しそれぞれに連携識別子を設定する連携識別子設定部１１と、連携識別子を付した形状情報を前記データ記憶部６に格納する形状情報格納部１２と、前記連携識別子を参照して前記各種形状情報同士を連携させて処理する形状情報連携制御部１３とが格納されている。
これらの構成要素５〜１３は、実際には、コンピュータシステムに接続されたハードディスク等の記憶媒体及びそこにインストールされたソフトウエアプログラム群（指令群）から構成され、前記ＣＰＵ１によって前記ＲＡＭ２等のメモリ上に適宜呼び出されて実行されることにより、この発明の構成要素として機能するようになっている。また、上記構成要素９〜１３は、この発明のコンピュータソフトウエアプログラムとして、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬性記憶媒体に格納されて配布され、適宜前記コンピュータシステムにインストールされることで、本発明のシステムを構成するようになっている。
以下、上記構成要素の詳しい説明をその動作と共に行う。図２は、その動作を示すフローチャートであり、Ｓ１〜Ｓ６の各符号は、以下の説明中の各工程を参照するための符号ステップＳ１〜Ｓ６に対応する。
まず、前記３次元形状データ取得部８は、データ記憶部６から、３次元形状データ１４を取得し、ＲＡＭ２上でこの３次元形状データ１４をそこから形状関連データが取得可能な状態で展開する（ステップＳ１）。この実施例において、前記３次元形状データ１４は、ＸＶＬ（登録商標）形式であり、以下の要素により構成されている。
（１）シェル
形状の実体を表現する単位であり、幾何情報、位相情報などにより構成される。
（２）グループ
形状の構造を表現する物理的な単位であり、形状全体は階層構造を持つグループにより表現される。グループは内部に部品名、位置情報、属性情報などを含み、階層構造中の末端グループにはシェルが含まれる。
（３）レイヤー
形状に含まれる要素を論理的に纏める単位であり、レイヤーは複数のグループにより表現される。レイヤーは内部にレイヤー名、属性情報などを含み、利用目的に応じて形状の実体を表現するための物理的構造とは独立して定義される。
（４）属性
前記グループやレイヤーに対して設定される任意の情報であり、その内容は数値や文字列などである。
属性の管理方法には３次元形状データ中のグループやレイヤーに対して直接設定する方法や、グループやレイヤーの名称をキーとして３次元形状データ１４の外部で管理する方法がある。
図３は３次元形状データ１４の例を示すものであり、図４はその物理構造、図５は論理構造を示すものである。
物理構造中で“ｂａｓｅ＿ｓｈｌ”、“ｐａｎｅｌ＿ｓｈｌ１”などを持つ要素がシェル、”ｐｒｉｎｔｅｒ”、“ｃｏｖｅｒ”などを持つ要素がグループに対応する。また、論理構造中で“ｌａｙｅｒ１”、“ｌａｙｅｒ２”を持つ要素がレイヤーに対応し、“ｂａｓｅ”、“ｔｒａｙ”などを持つ要素がレイヤーに含まれるグループに対応する。
次に、ユーザが、３次元形状データ１４から各種の形状関連データを取得する際に必要なパラメータ１５を前記入出力インタフェースに接続されたキーボードやマウス等の入力機器を通して入力する（ステップＳ２）。この時指定されるパラメータ１５には２次元ベクトルデータや画像データを取得する際に必要となる視点情報やテクスチャ情報等がある。また、ユーザからこのパラメータの入力がない場合、デフォルト若しくは予め決められている所定のパラメータを用いるようにしても良い。
次に、前記３次元形状情報生成部１０が、前記パラメータ１５に基き、３次元形状データ１４に含まれるグループ、レイヤー（形状要素）の単位で各種の情報を取得する（ステップＳ３）。このとき、連携識別子設定部１１が、各グループ、レイヤー毎に対応する形状を連携させるための連携識別子を設定する（ステップＳ４）。
以下、前記形状情報及び連携識別子の生成について詳しく説明する。
まず、形状情報は、３次元形状データに含まれるグループ、およびレイヤーの単位で取得される。そして、それぞれに連携識別子が割り振られる。
図６（ａ）〜（ｅ）は、各グループに対応する画像データである。この画像データは、グループに含まれるシェル群、レイヤー中のグループに含まれるシェル群を２次元平面上に投影することにより得られる画像データである。この例では、各グループに、連携識別子「ｐｒｉｎｔｅｒ」、「ｂａｓｅ」、「ｃｏｖｅｒ」、「ｐａｎｅｌ」、「ｔｒａｙ」がそれぞれ割り当てられる。
また、図７は、属性を示すテーブルである。この属性テーブルは、グループやレイヤーに設定される数値や文字列等の情報をまとめたものであり、同じグループやレイヤーには上記画像データに対して付したのと同じ連携識別子を付けて取得される。なお、ここで属性は３次元形状データに含まれる要素に対して自由に設定できる情報であり、その例として「名称」「番号」「重量」などがある。
図８は、生成した２次元ベクトルデータを示すものである。この２次元ベクトルデータは、グループに含まれるシェル群、レイヤー中のグループに含まれるシェル群を２次元平面上に投影することにより得られる。この２次元ベクトルデータに関しても、対応する各グループやレイヤー毎に、上記で用いたのと同じ連携識別子を付けて取得される。
この実施形態では、前記連携識別子設定部１１は、この連携識別子を、それぞれのグループ名（部品名）から自動的に生成する。なお、この連携識別子は、この方法に限られるものではなく、例えば、属性テーブルを作成する場合であれば属性情報の文字列への変換、画像データや２次元ベクトルデータであれば「Ｚバッファ法」などの一般的な方法を用いて取得するものであっても良い。
次に、形状情報格納部１２が、取得した形状情報１６をデータ記憶部６に保存する。取得された形状情報１６は、元となった３次元形状データ１４と共に保存される（ステップＳ５）。
以上のステップＳ３〜Ｓ６の処理は、３次元形状データに含まれるグループ、レイヤーの数だけ繰り返される（ステップＳ６）。
図９は以上の処理で取得された形状関連データの一覧、図１０はレイヤーから取得した属性テーブル、図１１は取得された形状関連情報の内部構造を示すものである。この図１１は、上記で生成した形状情報、すなわち、属性テーブル、２次元ベクトルデータ、２次元画像データ間の関係を示したものである。対応するグループ同士が同じ連携識別子（識別子１、２、３、、、、）の下で管理される。
次に、このようにして取得された形状情報同士の連携を行う際の形状情報連携制御部１３の処理手順について説明する。図１２は、そのフローチャートである。
まず、前記連携制御部１３は、データ記憶部６から、３次元形状データ及び形状関連情報を取得してメモリ（連携制御部１３）に読み込む（ステップＳ７）。
図１３は、この連携制御部１３の構成を示す模式図である。この連携制御部１３は、この図に示すように、連携制御モジュール２３と、この連携制御モジュール２３に接続された情報処理モジュールＡ（２４ａ）〜Ｄ（２４ｄ）とを有する。まず、読み込まれた形状情報はその種類に応じて情報処理モジュールＡ〜Ｄのいずれかに与えられ、その情報処理モジュールはその内容を入出力部３を介してディスプレイモニタ２５上に表示できるように出力する（ステップＳ８）。
図１４は、その表示状態を示すものである。図中、２７で示すのがグループ構造、２８が３次元形状データ、２９が２次元ベクトルデータ、３０がグループ属性テーブル、３１がレイヤー属性テーブル、３２が画像データである。
このように表示されている各情報に対し、図１に示すマウス３４やキーボード３５等を使用してユーザから特定の要素が指定された場合に、「連携処理」が行われる（ステップＳ９）。すなわち、マウス３４等の入力機器からの指定は該当する要素を担当する「情報処理モジュール」が受け取る。これが、例えば情報処理モジュールＡだとすると、この情報処理モジュールＡは指定された要素に対応する連携識別子を取得し、その内容を連携制御モジュール２３に通知する。連携制御モジュール２３は受け取った識別子を他の全ての情報処理モジュールＢ〜Ｃに通知する。
各情報処理モジュールＢ〜Ｃは受け取った識別子に対応する要素を特定し、その内容を上記ディスプレイ２５上に表示する（ステップＳ１０）。この時の表示方法は各「情報処理モジュール」が管理する情報の種類や、通知された連携識別子の内容に応じて異なる。例えば、属性テーブル３０、３１においては該当する部分が通常とは異なる色で表示され、画像データ３２においては表示の内容が切り替わるといったように行われる。
例えば、図１５に示すように、グループ構造２７の表示画面中で、「ｐａｎｅｌ」を選択した場合、３次元形状データ２８や２次元ベクトルデータ２９中では対応する部分が赤く表示され、画像データ３２は対応する画像データが表示され、グループ属性テーブル３０中では対応する行が黄色で表示される。なお、レイヤー属性テーブル３１中では対応する要素が存在しないため表示の内容は変化していない。
図１６はレイヤー属性テーブル３１中で“ｌａｙｅｒ１”のレイヤーが選択された結果である。この時、グループ構造２７中やグループ属性テーブル３０中ではレイヤーに含まれるグループに対応する行が青で表示され、３次元形状データ２８中ではレイヤーに含まれるグループのみが表示され、２次元ベクトルデータ２９中ではレイヤーに含まれるグループに対応する部分が青く表示されている。なお、この例ではレイヤーに対応する画像が用意されていないため、画像データ３２の内容は変化していない。
このような構成によれば、３次元形状データに含まれる複数の異なる種類の形状要素に関する形状情報の利用範囲を拡張することが可能になる。
すなわち、従来、これらの形状情報は、利用者が個別に取得し、関連付けが必要な場合は取得された情報に対して利用者がその内容を考慮しながら直接編集を行うなどの操作が必要であり、３次元形状データに含まれる情報を効率的に利用する上での制約になっていた。
しかしながら、この発明によれば、３次元形状データから、形状情報を生成する際に、この形状情報に連携識別子を付して、異なる形状要素の対応する形状情報間を連携処理できるようにした。このことで、例えば、１つの形状情報に関連する処理を行った場合に、他の形状情報についても連携して編集することが可能になる。このことで、多くの形状情報を扱うことが可能になり、その利用範囲を拡大することができる。
なお、この発明は上記一実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で種々変形可能である。

Claims (6)

1. コンピュータシステムを利用して、３次元形状データから形状情報を取得するシステムであって、
   前記３次元形状データは、この３次元形状データによって記述される３次元形状を構成する複数の形状要素のデータを有するものであり、
   このシステムは、
   前記３次元形状データを記憶するデータ記憶部と、
   前記データ記憶部から前記３次元形状データを取得する３次元形状データ取得部と、
   前記３次元形状データ取得部で取得された３次元形状データから、前記形状要素単位でその形状要素に関連する２以上の異なる種類の形状情報を生成する３次元形状情報生成部と、
   前記３次元形状情報生成部で前記２以上の形状情報を形状要素単位で生成する際に、前記２以上の形状情報に共通する連携識別子を付する連携識別子設定部と、
   前記連携識別子を付した２以上の形状情報を前記データ記憶部に格納する形状情報格納部と、
   前記連携識別子を参照し、所定の形状要素に関連する２以上の異なる種類の前記形状情報同士を連携させて処理する形状情報連携制御部と
   を有し、
   前記形状情報連携制御部は、
   前記２以上の形状情報をそれぞれ表示するための２以上の情報処理モジュールと、
   ２以上の情報処理モジュールに接続された連携制御モジュールと
   を有し、
   前記情報処理モジュールで表示している形状情報中で所定の形状要素が指定された場合、前記情報処理モジュールは、その形状要素に対応する連携識別子を前記連携制御モジュールに送信し、
   上記連携制御モジュールは受け取った連携識別子を各情報処理モジュールに送り、
   各情報処理モジュールはその識別子に対応する形状要素の表示を予め設定された所定の方法で変更するものである
   ことを特徴とするシステム。
2. 請求項１記載のシステムにおいて、
   前記３次元形状情報生成部は、前記形状要素が前記３次元形状データで記述される３次元形状をどのように構成するかを定義する物理的な構造及び論理的な構造に基いて、前記形状要素単位で各種の形状情報を順次取得するものである
   ことを特徴とするシステム。
3. 請求項１記載のシステムにおいて、
   前記３次元形状情報生成部は、形状要素単位で、その形状要素名、属性値、２次元ベクトルデータ及び画像データの情報を前記形状情報として取得するものである
   ことを特徴とするシステム。
4. コンピュータシステムに、３次元形状データから形状情報を取得させるためのコンピュータソフトウエアプログラムであって、
   前記３次元形状データは、この３次元形状データによって記述される３次元形状を構成する複数の形状要素のデータを有するものであり、
   このコンピュータソフトウエアプログラムは、
   コンピュータシステムに、データ記憶部から前記３次元形状データを取得させる３次元形状データ取得部と、
   コンピュータシステムに、前記３次元形状データ取得部で取得された３次元形状データから前記形状要素単位でその形状要素に関連する２以上の異なる種類の形状情報を生成させる３次元形状情報生成部と、
   コンピュータシステムに、前記３次元形状情報生成部で前記２以上の形状情報を形状要素単位で生成させる際に、前記２以上の形状情報に共通する連携識別子を付させる連携識別子設定部と、
   コンピュータシステムに、前記連携識別子を付した２以上の形状情報を前記データ記憶部に格納させる形状情報格納部と、
   コンピュータシステムに、前記連携識別子を参照させ、所定の形状要素に関連する２以上の異なる種類の前記形状情報同士を連携させて処理させる形状情報連携制御部と
   を有し、
   前記形状情報連携制御部は、
   コンピュータシステムに前記２以上の形状情報をそれぞれ表示させるための２以上の情報処理モジュールと、２以上の情報処理モジュールに接続された連携制御モジュールとを有し、
   前記情報処理モジュールで表示している形状情報中の所定の形状要素が指定された場合、前記情報処理モジュールは、その形状要素に対応する連携識別子を前記連携制御モジュールに送信し、
   上記連携制御モジュールは受け取った連携識別子を各情報処理モジュールに送り、
   各情報処理モジュールはその識別子に対応する形状要素の表示を予め設定された所定の方法で変更するものである
   ことを特徴とするコンピュータソフトウエアプログラム。
5. 請求項４記載のコンピュータソフトウエアプログラムにおいて、
   前記３次元形状情報生成部は、前記コンピュータシステムに、前記形状要素が前記３次元形状データで記述される３次元形状をどのように構成するかを定義する物理的な構造及び論理的な構造に基いて前記形状要素単位で各種の形状情報を順次取得させるものである
   ことを特徴とするコンピュータソフトウエアプログラム。
6. 請求項４記載のコンピュータソフトウエアプログラムにおいて、
   前記３次元形状情報生成部は、前記コンピュータシステムに、形状要素単位で、その形状要素名、属性値、２次元ベクトルデータ及び画像データの情報を前記形状情報として取得させるものである
   ことを特徴とする前記コンピュータソフトウエアプログラム。

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