JPH02239382A - 立体形状データ生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は２次元平面内の曲線データから立体形状デー
タを生成する装置に関するものである．具体的にはコン
ピュータによる設計、コンピュータグラフィックス等へ
の利用がある．［従来の技術］ 物体の立体形状を数値データで表す技術は、コンピュー
タによる設計の分野、コンピュータグラフィックス、コ
ンピュータアニメーシ町ン、ビジュアルシミュレーシッ
ンなどにおいて重要な技術である． この立体形データを定義する方法の一つに、自由曲線を
ある直線軸（掃引軸）に沿ってそのサイズを変化させな
がら掃引することによって立体を定義するスイーブ（掃
引）という手法がある。このスイーブの効率のよい形状
表現方法は産業への応用という点で特に重要である． このようなスイーブの形状データを高速に生成する従来
の装置としては、立体表面の曲面を多量の平面で近億表
現するデータを生成する装置がある．しかし、この場合
、平面間の傾きは不連続なので、第５図に示すように生
成画像の品質が悪かったり、品質の点で問題ないほど細
かく平面近似を行うと、データ量が膨大になる等の問題
点があった． ［発明が解決しようとする課題１ この発明は上記問題点を解決するためになされたもので
、基本となる立体形状データ生成に２次曲面のデータを
生成する演算器を用いることによって、スイーブを２次
曲面のバッチモデルとして効率よく表現する装置を提供
する事を目的とするものである． ［課題を解決するための手段］ この発明の装置は、立体の断面形状を定義するための断
面形状原データを曲線補間器で補間することによって断
面形状補間データを作成し、掃引に伴う断面サイズの変
化を定義するための掃引形状原データを曲線補間器で補
間することによって掃引形状補間データを作成し、前記
断面形状補間データを筒形状データ生成器で処理するこ
とによって筒形状データを作成し、前記掃引形状補間デ
ータを変換行列生成器に入力することによって変換行列
データを生成し、前記筒形状データと変換行列データを
行列乗算器に入力することによって立体形状データを生
成する装置である。

［作用］ この発明においては、閉曲線を直線軸方向にスケールを
変えながら掃引してできるスイープの形状データを生成
するために、閉曲線の形状を２次曲線のバッチで近似す
る２次曲線補間を行い、このバッチデータを用いて同閉
曲線を軸方向に平行移動してできる楕円筒状の立体形状
データを生成する．次に、掃引軸方向のスケールの変化
の仕方を表す曲線も２次曲線のバッチで近似する２次曲
線補間を行い、このバッチデータと逆行列変換器から掃
引方向のスケールを変化させる変換行列データを求める
．これらのデータと楕円筒状の立体形状データを行列乗
算器に入力してスイープの形状データを生成する． ［実施例］ 以下、この発明の立体形状データ生成装置の一実施例を
第１図を参照して説明する．なお、説明の便宜上、２つ
の曲線補間器（曲線補間器Ａおよび曲線補間器Ｂ）を使
用して説明するが、これら２つは同一のものでよく、実
際には１つの曲線補間器で両者を兼用する構成にするこ
とも可能である． 閉曲線はｘｚ平面上に定義され、掃引軸はｙ軸とし、掃
引軸方向のスケールの変化を示す曲線はｘｙ平面上で定
義されるものとする． 第１図において、■及び■”は与えられた曲線を２次曲
線のバッチで補間する曲線補間器Ａ及び曲線補間器Ｂ、
■はその出力データを用いて与えられた２次曲線を掃引
軸方向に平行移動してできる筒形状体の形状データを生
成するための筒形状データ生成器、■は２次曲線データ
から軸方向のスケールの変化を与える行列データを与え
る変換行列生成器、■は■．■の出力データを乗じるこ
とによってスイーブの形状データを生成する行列乗算器
、■は断面形状原データ（掃引対象となる閉曲線データ
）、■は掃引形状原データ（掃引方向のスケールの変化
を与える曲線）、■′は断面形状補間データ、■″は掃
引形状補間データ、■は筒形状データ生成器■によって
生成される筒形状データ、■′は逆行列生成器によって
生成される変換行列データ、■は本発明装置の出力とな
る立体形状データである． 次に第１図に示した立体形状データ生成装置の動作態様
を説明する．まず、断面形状原データ■（スキャナ、デ
ジタイザ等で入力した、あるいは計算機の発生した掃引
対象となる閉曲線）は、曲線補間器Ａ■で補間され、断
面形状補間データ■′に変換される．この時、曲線はｎ
個の区間（その各々に番号＃１、＃２、，．、＃ｎをつ
けるものとする）に分けられ、各区間が２次曲線で補間
される。この断面形状補間データは、第２図で示すよう
な３行３列の行列のｎ個の集合から構成される．各行列
は次の方程式で表現される２次曲線をあらわす． ａｌｌＸ”　＋ａｔ＝Ｚ”　＋２　ａｌｚＸ　Ｚ＋２　
ａａｌＸ＋２　ａｏｘＺ＋ａｏｏ＝０ 次にこの水平断面補間データデータ■′は筒形状データ
生成器■に入力され、筒形状データ■に変換される．第
３図に示すように、この筒形状データ■は、与えられた
閉曲線を軸方向に掃引（スイーブ）することによってで
きあがる筒形状の立体を表現するための４行４列の行列
データのｎ個の集合から構成される．各４行４列の行列
は次式の立体をあらわす。

ａｌｌＸ　　！　　＋ａｚｚＺ”　　＋２　　ａ　　幽
ｚＸ　　ｚ＋２　　ａｏ＋Ｘ＋２　ａｓｘＺ　＋ａｏｅ
＝Ｏ ｙ，＜　　ｙ　　＜ｙｔ　　　（但し、）’ｌ　，　ｙ
ｚは掃引区間を示す） 一方，掃引形状原データ■（スキャナ、デジタイザ等で
入力した、あるいは計算機の発生した掃引に伴う断面の
スケールの変化を表す曲線）は、曲線補間器■″で補間
され、掃引形状補間データ■゛に変換される。この時、
曲線はｍ個の区間（その各々に番号＃１、＃２、．．．
　、＃ｍをつけるものとする）に分けられ、各区間が２
次曲線で補間される．この掃引形状補間データ■゜は、
第４図に示すような３行３列の行列のｍ個の集合から構
成される．各３行３列の行列は以下の方程式で表される
２次曲線を表わす。

ｂ．ｘ”　＋ｂｔ＊Ｖ”　＋２　ｂｔｏ）’＋ｂｏ。−
０次にこの掃引形状補間データ■゛を変換行列データ生
成器■に入力し、第４図に示すごとく、掃引軸方向のス
ケールの変化を立体的に表す変換行列データ■”　（４
行４列の行列データ）を生成する．最後に、上記のよう
にして得られた筒形状データ■と逆行列データ■゜を行
列乗算器■で乗じることによって第６図に示すように掃
引立体を滑らかに表現する立体形状データが生成される
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の３次元データ生成装置
は、与えられた閉曲線を与えられた直線軸方向にスケー
ルの変化を示す与えられた曲線に基づいてスケールを変
えながら掃引してできるスイーブの形状データを効率よ
く表現するものである．平面の近似で表現する形状デー
タを生成する装置では第５図に示すように傾きが不連続
な部分をデータ内に含んでしまうが、この発明の装置は
第６図に示すように完全に滑らかなスイーブの形状デー
タを生成する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の装置の一実施例の構成を示すブロッ
ク図、第２図（ａ）及び第２図（ｂ）は２次曲線補間器
の動作を示す図、第３図は楕円筒形状データ生成器の動
作を示す図、第４図は変換行列生成器の動作を示す図、
第５図は従来の立体形状データ生成器で生成した形状デ
ータの表す立体形状の図、第６図は本発明の装置で生成
した形状データが表す立体形状の図である． 図面の浄書（内容に変更なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 曲線を補間するための曲線補間器、 筒形状データを生成するための筒形状データ生成器、変
   換行列を生成するための変換行列生成器、行列の乗算を
   行なうための行列乗算器を有し、立体の断面形状を定義
   するための断面形状原データを曲線補間器で補間するこ
   とによって断面形状補間データを作成し、 掃引に伴う断面スケールの変化を定義するための掃引形
   状原データを曲線補間器で補間することによって掃引形
   状補間データを作成し、 前記断面形状補間データを筒形状データ生成器で処理す
   ることによって筒形状データを作成し、前記掃引形状補
   間データを変換行列生成器で処理することによって変換
   行列データを生成し、前記筒形状データと変換行列デー
   タを行列乗算器で処理することによって立体形状データ
   を生成する ことを特徴とする立体形状データ生成装置。