JPH06259505A - 形状簡略化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 形状特徴を持たない境界表現で表現された形
状データでも、容易な操作で形状を簡略化できる形状簡
略化方法を得る。 【構成】 境界表現で表現された形状モデルを入力部１
１により内部データ構造に変換し、幾何学的特徴抽出部
１２により形状データから平行，接続状態の幾何学的特
徴を抽出し、簡略化形状指示部１３により簡略化形状部
分の一部の形状要素と簡略化の種類を入力する。次に、
簡略対象形状抽出部１４により幾何学的特徴から簡略化
対象形状を抽出し、簡略化形状処理指令データ作成部１
５により簡略化するのに必要な削除と合わせる形状処理
を指示する情報を作成する。この後、局所幾何形状操作
部１６で、対象の形状要素とそれに接続する形状要素の
幾何形状を変更し、幾何形状上意味の無い位相要素を位
相操作部８で削除する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、計算機上の形状モデ
ルを作成する方法に係わり、特に詳細形状まで作成した
形状モデルを局所的または全体的に簡略化する形状簡略
化方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】設計過程においては、設計アプリケーシ
ョンによりモデル形状が変化する。例えば解析モデル形
状は、解析種類・目的、荷重条件、境界条件等によって
変わり、これが解析を行う上でのノウハウになってい
る。このため、ＣＡＤデータから解析モデルを作成する
モジュールはユーザが容易に形状簡略化する機能を持つ
必要があった。即ち、この発明は、計算機を用いて既存
の３次元の形状モデルを簡略化して異なるモデルを作成
する際の形状簡略化方法に関するものである。詳細形状
まで作成した形状モデルを局所的または全体的に簡略化
する形状簡略化には、フィレット部分の削除、突起部分
や穴部分の削除、板状部分の厚さ０の薄肉形状化などの
機能が必要である。従来、３次元ＣＡＤデータのデータ
構造として、境界表現データ構造が採用されることが多
い。ところが境界表現データ構造は、形状簡略化の際、
突起やフィレットを抽出するのが困難であった。

【０００３】また、従来の形状簡略化方法を持った形状
モデラについて説明する。図１２は、例えば雑誌（Ｐａ
ｒａｍｅｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐｏ
ｒａｔｉｏｎ，Ｐｒｏ／ＥＮＧＩＮＥＥＲ，Ｍｏｄｅｌ
ｉｎｇ Ｕｓｅｒｓ Ｇｕｉｄｅ，リリース９．０，日
本語版，Ｕ０４−０３９２−０１Ｊ）に示された従来の
形状簡略化方法を持った形状モデラを示すブロック図で
ある。図において、１は画面表示、ユーザ入力を行うユ
ーザインタフェース部、２はユーザインタフェース部１
から呼ばれる形状特徴作成部、３はかかる形状特徴の寸
法パラメータ及びどの形状に付けられているかの情報を
保持する形状特徴作成履歴管理部、４は形状特徴作成履
歴管理部３に格納されている特徴形状のパラメータを変
更したり削除する形状特徴修正部、５は形状特徴が修正
された時に起動される形状再構築部、６は形状特徴作成
時及び形状再構築時に起動される形状処理部、７は形状
処理部６により起動される幾何操作部、８は同じく形状
処理部６により起動される位相操作部、９は形状データ
を格納する形状データ格納部、１０は目的とするシステ
ムに合わせて形状データを出力する出力部である。

【０００４】次に動作について説明する。今、例えば形
状モデルの形状特徴を削除する動作を説明する。ユーザ
は形状特徴修正部４により形状特徴を形状特徴形成履歴
管理部３から削除する。ついで形状特徴の操作履歴が修
正されると形状再構築部５が形状特徴形成履歴管理部３
の情報に従い、形状処理部６を用いてモデル形状を最初
から作成する。この時、形状処理部６は幾何操作部７と
位相操作部８を用いて形状データ格納部９のデータを変
更、修正する。以上の処理により目的の形状特徴が削除
される。

【０００５】この形状モデラでは、形状特徴作成時に、
形状特徴作成部２において、図１３に示すように３次元
の四角い立体をまず仮定する。次にユーザインタフェー
ス部１から穴形状特徴を入力して形状モデルを形成して
いる。そして、形状簡略化において、ユーザインタフェ
ース部１を介して形状特徴修正部４に簡略化する部分の
形状特徴を指示する。従って、簡略化する部分は形状特
徴を持った形状モデラで形状を作成していなければなら
ず、形状特徴を持たないモデルを外部から入力した場
合、形状簡略化が困難となる。図１３の斜線部のよう
に、複数の形状特徴を付けた結果作成される部分形状に
ついては形状特徴として認識できないので、かかる部分
の形状簡略化は複雑な操作が必要であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の形状簡略化方法
は以上のように構成されているので、形状特徴を持たな
いモデルの場合には形状簡略化が困難となるという問題
点があった。また、複数の形状特徴を付けた結果作成さ
れる部分形状については複雑な操作が必要であった。ま
た、板状部分の厚さ０の薄肉化では、隣接する形状と独
立に形状処理を行うため、形状が離れるなどの問題点が
あった。

【０００７】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、形状特徴を持たない境界表現
で表現された形状データを対象とし、容易な操作でフィ
レット部の削除、突起部や穴部の削除、板状部分の厚さ
０の薄肉化ができ、形状処理後も形状の接続関係を維持
できる形状簡略化方法を得ることを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この請求項第１項の発明
に係わる形状簡略化方法は、計算機を用いて既存の３次
元の形状モデルを簡略化して異なるモデルを作成する
際、形状モデルを構成する２つの形状要素が平行である
こと、及び凹・凸・滑らかのいずれかの接続状態である
ことを意味する幾何学的特徴を形状データから抽出する
幾何学的特徴抽出部、簡略化の種類と簡略化する形状部
分に属する１つの形状要素とを指示させる簡略化形状指
示部、及び指示された１つの形状要素を出発点とし、簡
略化の種類ごとに定められた手順に従い、幾何学的特徴
を手がかりにして形状データを辿り、簡略化対象とする
形状部分を抽出する簡略化対象形状抽出部を備えたもの
である。

【０００９】また、請求項第２項の発明に係わる形状簡
略化方法は、請求項第１項の発明において、簡略化対象
形状に対して簡略化の種類ごとに定められた手順に従
い、形状要素を削除する意味を持つ情報及び合わせる処
理をする意味を持つ情報を形状データに付加する簡略化
形状処理指令データ作成部、隣接する形状の幾何情報を
変化させず、対象の形状要素とそれに接続する形状要素
の幾何情報を変更することにより、合わせる処理を意味
する情報を持った２つの形状要素を幾何学的に合わせる
局所的幾何形状操作部、並びに削除する情報を持った形
状要素及び形状データのなかで距離０の稜線と面積０の
面分とを位相的に削除する位相操作部を備えたものであ
る。

【００１０】また、請求項第３項の発明に係わる形状簡
略化方法は、請求項第２項の発明において、簡略化形状
指示部よりフィレット部を削除するコマンドと削除する
対象の連続したフィレット部の１つの形状要素を指示し
た時、簡略化対象形状抽出部は、入力された１つの形状
要素が面分であればこの面分をフィレット面分とし、入
力された１つの形状要素が面分以外であればフィレット
面分を探索する処理Ａ、フィレット面分に接続する稜線
のうち幾何学的特徴が滑らかである稜線を抽出し、その
稜線に接続する面分でフィレット作成時に丸み付けの対
象となった２つの面分を特定する処理Ｂを行うと共に、
フィレット面分に隣接するフィレット面分が存在する場
合、順次その隣接するフィレット面分について処理Ｂを
行うことにより、一連のフィレット部分を抽出する処理
を行い、簡略化形状処理指令データ作成部は、処理Ａで
抽出されたフィレット面分には削除する意味を持つ情報
を付加し、処理Ｂで特定されたフィレット作成時に丸み
付けの対象になった２つの面分に接続する稜線には合わ
せる処理を意味する情報を付加する処理を行うことを特
徴とするものである。

【００１１】また、請求項第４項の発明に係わる形状簡
略化方法は、請求項第２項の発明において、簡略化形状
指示部より突起部または穴部を削除するコマンドと削除
する対象の突起部または穴部に属する１つの形状要素を
指示した時、簡略化対象形状抽出部は、入力された１つ
の形状要素から接続する面分を探索し、その面分に接続
する稜線について幾何学的特徴の凹凸により簡略化対象
とする形状部分の境界稜線または同形状部分内の稜線か
を判定する処理Ｃを行い、境界稜線以外の稜線について
はその稜線を介して隣接する面分について処理Ｃを行う
ことにより、対象形状部分に属する形状要素を特定する
処理を行い、簡略化形状処理指令データ作成部は、簡略
化対象形状部分に属する形状要素に対して削除する意味
を持つ情報を付加し、境界と判定された稜線が閉じてい
ない場合にその端点について合わせる処理を意味する情
報を付加する処理を行うことを特徴とするものである。

【００１２】また、請求項第５項の発明に係わる形状簡
略化方法は、請求項第２項の発明において、簡略化形状
指示部より板状の形状部分を厚さ０の薄肉とするコマン
ドと対象の板状の形状部分を厚さ０の薄肉とする形状部
分の１つの形状要素または全体形状を指示した時、簡略
化対象形状抽出部は、入力された１つの形状要素に接続
する面分の中で平行な幾何学的特徴を持つ面分を抽出
し、この面分に平行でかつ距離が最も短い面分を板状部
分の面分のペアとして特定する処理Ｄを行い、特定され
た面分に隣接する面分について処理Ｄを繰り返して、一
連の板状部分の形状要素を特定する処理を行い、簡略化
形状処理指令データ作成部は、抽出された板状部分の面
分のペアに対して合わせる処理を意味する情報を付加す
る処理を行うことを特徴とするものである。

【００１３】

【作用】請求項第１項の発明における幾何学的特徴抽出
部は、内部形状データから２つの形状要素が平行である
とか、２つの形状要素の接続部の状況（凹、凸、滑ら
か）を示す幾何学的特徴を抽出する。そして、簡略化対
象形状抽出部は、幾何学的特徴とユーザが指示した形状
簡略化部分と形状簡略化の種類（フィレット削除、突
起、穴部削除、板状部分の厚さ０の薄肉化）から対象形
状部分を抽出することで、容易なユーザ操作により簡略
化部分を特定できる。

【００１４】さらに、請求項第２項〜第５項記載の発明
における簡略化形状処理指令データ作成部は、簡略化の
形状処理のための削除及び合わせる処理の指示データを
作成する。また、局所的幾何形状操作部は、合わせる指
示のある２つの形状要素に対して、隣接する形状要素の
幾何形状を変更すること無く対象とする形状要素とこれ
に接続する形状要素の幾何形状を変更する。この後、位
相処理部により削除すべき不要な形状要素の位相を削除
することで、形状の位相構造の一貫性を保ちながら目的
とする形状を容易に簡略化できる。

【００１５】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図１について説
明する。図１はこの発明の一実施例による形状簡略化方
法に係る形状簡略化装置を示すブロック図である。図に
おいて、１１は境界表現で表現された形状データを内部
データ構造に変換する入力部、１２は入力された形状デ
ータから平行、接続状態の幾何学的特徴を抽出し、デー
タ構造の位相データに付加する幾何学的特徴抽出部、１
３はユーザの意図した簡略化形状部分の一部の形状要素
と形状簡略化する種類を入力する簡略化形状指示部、１
４は簡略化対象形状抽出部で、簡略化形状指示部１３の
ユーザの指示と幾何学的特徴抽出部１２で抽出された幾
何学的特徴から簡略化の対象形状を特定する。１５は簡
略化形状処理指令データ作成部で、簡略化対象形状抽出
部１４で得られた簡略化対象形状について幾何学的特徴
抽出部１２で得られた幾何学的特徴に基づき簡略化する
のに必要な削除または合わせる処理の形状処理を指定す
る情報を形状データに付ける。これは、簡略化の種類ご
とに手順が定められている。また、１６は局所的幾何形
状操作部で、合わせる処理を指定された形状要素につい
て、隣接する形状の幾何形状を変更せず、対象の形状要
素とそれに接続する形状要素の幾何形状を変更する。さ
らに、８は簡略化形状処理指令データ作成部１５で削除
する指定を受けた形状要素の位相を削除する位相操作
部、９はデータを格納するデータ格納部である。

【００１６】以下、この発明に係わる形状簡略化方法の
処理について説明する。この発明では、形状簡略化の処
理が形状要素の削除、及び２つの形状要素を合わせる処
理で行えることに着目している。図２は形状簡略化の工
程を示す説明図であり、図２（ａ）は従来例と同様の穴
形状特徴を指示して作成した図形を示し、図２（ｂ）は
突起を指示して削除を行った時の図形の変化を示す。図
３はこの実施例の処理の流れを示すフローチャート、図
４は内部データ構造を示す説明図である。

【００１７】まず、ＳＴ１では、図２（ａ）に示すよ
に、境界表現で表現された形状モデルを入力部１１から
入力し、図４に示す内部データ構造の位相データ及び幾
何データに変換してデータ格納部９に格納する。このデ
ータ構造は位相データ（ｔｏｐｏｌｏｇｙ）と幾何デー
タ（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）に分けられ、位相データはモデ
ル全体を意味するＭｏｄｅｌ、空間領域、面分、稜線、
点を意味するＶｏｌｕｍｅ，Ｆａｃｅ，Ｅｄｇｅ，Ｖｅ
ｒｔｅｘの基本位相要素と、境界位相要素Ｓｈｅｌｌ，
ＬｏｏｐとＬｏｏｐまわりの隣接関係を表現するＥｄｇ
ｅｕｓｅ，Ｖｅｒｔｅｘｕｓｅである。また、幾何デー
タはＦａｃｅ，Ｅｄｇｅ，Ｖｅｒｔｅｘに対応するＳｕ
ｒｆａｃｅ，Ｃｕｒｖｅ，Ｐｏｉｎｔである。幾何デー
タはそれぞれ無限面、無限曲線を表わす幾何情報だけを
持ち、境界に関する幾何情報を持たない。この内部デー
タ構造は孤立稜線、孤立面の表現を行えるデータ構造で
あり、このデータ構造で孤立面（Ｆ３）を表現した場
合、図５のようになる。

【００１８】孤立面が接続するＥｄｇｅには３つの面
（Ｌｏｏｐ）が接続し、孤立面はＦ１，Ｆ２のようにＳ
ｈｅｌｌの構成要素になっているか、Ｆ３のようにＭｏ
ｄｅｌが親ポインタになっているかで認識する。また、
図４の関係要素は基本位相要素間に付けられるデータノ
ードであり、種類として平行、接続状態（凹、凸、滑ら
か）及び合わせる２つの形状要素を示すものがある。ま
た、基本位相要素に付けられるｆｌａｇとしてｎｕｌｌ
ｆｌａｇがある。これはこの位相要素が削除されるこ
とを示し、幾何処理が終了するまで位相構造を保つため
に用いられる。このｎｕｌｌ ｆｌａｇが付けられた基
本位相要素は隣接関係を辿るために用いられ、その幾何
情報は意味を持たない。

【００１９】次に、ＳＴ２では幾何学的特徴抽出部１２
において、内部形状データから基本位相要素間の幾何学
的特徴を抽出する。この処理は、すべての同じ種類の基
本位相要素間の組み合わせについて、隣接する基本位相
要素の組み合わせについては接続状態を調べ、それ以外
の組み合わせについては平行か否かを調べる。接続状態
はまず滑らかに接続しているかを調べ、滑らかでない場
合は、凹、凸の判定を行う。図６は平行の幾何学的特徴
の条件を示す説明図であり、幾何形状の種類とそれに対
する条件を示している。平行となる場合は、同じ種類の
幾何形状で、図６に示す条件を満たすと同時に、基本位
相要素の境界上の点について、面の法線ベクトル方向に
立てた直線が他方の面分の領域内で交差するものを平行
とする。

【００２０】次に、ＳＴ３では簡略化形状指示部１３に
おいて、対象とする簡略化の種類と簡略化する部分形状
の一つの形状要素または全体形状を、入力部１１からユ
ーザに指示させる。簡略化の種類はユーザの選択したコ
マンドで決まり、コマンド入力はキーボードからの記号
による入力と、ポインティングデバイスによるメニュー
のピックで行われる。また、１つの形状要素の入力は次
の２つの方法から選択できる。 １）表示画面の各形状要素上に識別記号を表示し、その
記号をキーボードからキーインする。 ２）図２（ｂ）に示すように形状表示した画面上の１点
をポインティングデバイスでピックし、画面座標系にお
いてその入力点に最も近い形状要素（面、線、点）を入
力とする。 ２）の場合は確認のため強調表示し、ユーザの意図と異
なる場合は次に近い形状要素を強調表示して確認するこ
とを繰り返す。

【００２１】次に、ＳＴ４では簡略化対象形状抽出部１
４において、入力された簡略化の種類、簡略化形状部分
の一つの形状要素または全体形状の情報に基づき、幾何
学的特徴から簡略化形状部分を抽出する。指示された１
つの形状要素を出発点とし、簡略化の種類ごとに定めら
れた手順に従い、幾何学的特徴を手がかりにして形状デ
ータを辿り、簡略化対象とする形状部分を抽出するので
ある。この処理は簡略化の種類ごとに異なり、以下、例
えばフィレット部を削除する場合について説明をする。
なお、通常フィレット作成時には、ある稜線に接続する
２つの面分をユーザに指示させて、システムはその２つ
の面分を滑らかに接続するフィレット面を生成してい
る。

【００２２】簡略化形状指示部１３よりフィレット部を
削除するコマンドと削除する対象の連続したフィレット
部の１つの形状要素を指示されたとする。この指示され
た形状が面分であれば、この面分をフィレット面分とす
る。また、指示された形状要素が面分以外の場合は、そ
の形状要素に接続する面分を抽出し、フィレット面分候
補とする。 １） フィレット部は円筒面、円錐面、トーラス面、球
である。 ２） 面分に接続する稜線のうち滑らかであることを示
す幾何学的特徴を２つ以上持たないものはフィレットで
はない。 フィレット面分候補のうち、上記の２つの条件を満たす
面分を探索し、フィレットの面分を特定する。これを例
えば処理Ａと記す。

【００２３】このフィレット面分に接続する稜線のう
ち、幾何学的特徴が滑らかでないものはフィレット部の
端面とする。対応する稜線を特定するため、端面に他の
稜線についてフィレットの幾何面の中心線に垂線を下ろ
し、対応する中心線の領域を求め、この中心線の領域が
重なる稜線のペアを対応する稜線とする。対応する稜線
が無いものは端面とする。上記稜線のペアが接続する面
分で、フィレット作成時に丸み付けの対象となった２つ
の面分を特定する。これを例えば処理Ｂと記す。

【００２４】さらに処理Ｂで端面と判定された稜線の中
で、円筒とトーラスが滑らかに接続している稜線は、そ
こでフィレットが接続している可能性がある。このた
め、その稜線に接続する面分がフィレットか否かを調
べ、フィレット面分が存在する場合は、順次、処理Ｂを
行う。以上の処理により、接続する一連のフィレット部
分を特定する。

【００２５】次に、ＳＴ５では簡略化形状処理指令デー
タ作成部１５において、特定された部分形状について形
状処理を指示するため削除を示すｎｕｌｌ ｆｌａｇと
合わせる処理を示すｔｏｇｅａｔｈｅｒ関係要素を基本
位相要素に付加する。フィレット削除の場合は、フィレ
ット部の面分及び接続する稜線のうち、端面と判定され
た稜線には削除する指令を付ける。この指令として、図
７の中央に示すようなフィレット部（斜線部）を削除す
る場合、ｎｕｌｌ ｆｌａｇを基本位相要素に付加す
る。さらに処理Ｂで対応する稜線と特定され、フィレッ
ト作成時に丸み付けの対象となった２つの面分に接続す
る２本の稜線間について、図７に示す合わせる形状処理
を指示するｔｏｇｅｔｈｅｒの関係要素を設定する。

【００２６】次に、ＳＴ６では局所幾何形状操作部１６
において、ＳＴ５の形状処理決定方法で２つの基本位相
要素を合わせる処理を行う指令が付けられた形状要素に
対して、合わせる処理を行う。この時、隣接する幾何形
状を変化させずに、対象とする形状要素とそれに接続す
る形状要素の幾何情報を変更する。この局所幾何形状操
作処理の間、ｎｕｌｌ ｆｌａｇが付けられた位相要素
は削除せず、位相間のリンクを辿るのに用いられる。こ
の局所幾何形状操作を実現する操作関数（ｄｒＦ，ｄｒ
Ｅ，ｄｒＶ）は、操作する対象の基本位相要素と幾何要
素及び変更後の幾何要素を入力して、正常終了したか否
かを返す。

【００２７】即ち、面分に対する操作関数ｄｒＦは、図
８（ａ）に示すように面分に接続する稜線の操作関数ｄ
ｒＥ、その稜線に接続する頂点の操作関数ｄｒＶの順で
起動される。各操作関数は対象位相要素が接続するｎｕ
ｌｌ ｆｌａｇを持たない基本位相要素により幾何学的
な制限を受ける。ｄｒＥは対象稜線に接続する面のうち
ｎｕｌｌ ｆｌａｇを持たず変更されない面上を移動
し、同様にｄｒＶは接続する稜線のうちｎｕｌｌ ｆｌ
ａｇを持たず変更されない稜線上、または頂点の乗って
いる面のうち変更されない面上を移動する（図８（ｂ）
参照）。なお１つの操作中に、同じ基本位相要素が重複
して操作されることを防ぐため、変更が完了したか否か
を示すｆｌａｇを基本位相要素に付ける。

【００２８】合わせる処理が完了すると、次にＳＴ７で
位相操作を行う。これは位相操作部８において行う処理
であり、削除を指定された基本位相要素を削除し、距離
０の稜線、面積０の面分、面分上の領域を削除する。こ
の位相操作はｅｕｌｅｒ操作と呼ばれるｅｕｌｅｒの式
を満たす操作により行う。以上の処理によりユーザが指
定した形状簡略化を完了し、ＳＴ３に戻って次の形状簡
略化の入力待ちとなる。

【００２９】以上のように実施例１では、幾何学的特徴
を手がかりにし、ユーザの簡単な指示により、自動的に
簡略化部分を特定できるので、容易な操作でフィレット
部の削除ができる。さらに、対象とする形状要素とこれ
に接続する形状要素の幾何形状のみを変更する局所的幾
何形状操作により、形状処理後も形状の接続関係を維持
できる形状簡略化方法が得られる。また、１つの形状モ
デルを基本としているため、簡略化した形状モデル間の
主要寸法の不整合を防ぐことができる。

【００３０】実施例２．この発明の実施例２における形
状簡略化方法として、図２（ｂ）に示すような突起部及
び穴部を削除する場合について、処理の説明をする。Ｓ
Ｔ１〜ＳＴ３に処理は実施例１と同様である。ＳＴ４で
入力された簡略化の種類、簡略化形状部分の一つの形状
要素または全体形状の情報に基づき、幾何学的特徴から
簡略化形状部分を特定する。突起部の一つの基本位相要
素から突起部分を特定するには、まずこの基本位相要素
が属する面分（Ｆａｃｅ）を探索する。この面分に接続
する稜線について接続状態を調べ、凹であるものについ
てはそこが突起部の境界であるとし、凸であるものにつ
いては接続する突起部の面分があるものとする。これを
例えば処理Ｃとする。かかる稜線に接続する面分につい
て、順次、処理Ｃと同様の処理を行っていくことで突起
部を特定する。穴部の一つの基本位相要素から穴部分を
特定するには、上記と同じ処理を上記接続状態の凹、凸
を反対にして行う。

【００３１】次に、ＳＴ５では簡略化形状処理指令デー
タ作成部１５において、特定された部分形状について形
状処理を指示するため削除を示すｎｕｌｌ ｆｌａｇと
合わせる処理を示すｔｏｇｅａｔｈｅｒ関係要素を基本
位相要素に付加する。突起部及び穴部削除の場合は、突
起部及び穴部と特定された基本形状要素に、図７の右端
に示すようにｎｕｌｌ ｆｌａｇを付加する。さらに突
起部及び穴部の境界の稜線について接続を調べ、閉ルー
プにならない場合、その途切れた２点間に合わせる形状
処理を指示するｔｏｇｅｔｈｅｒの関係要素を設定す
る。

【００３２】次に、ＳＴ６では所幾何形状操作部１６に
おいて合わせる処理を行う指令が付けられた形状要素に
対して、合わせる処理を行い、ＳＴ７で位相操作を行
う。この処理は実施例１と同様である。以上の処理によ
りユーザが指定した形状簡略化を完了し、ＳＴ３に戻っ
て次の形状簡略化の入力待ちとなる。

【００３３】以上のように実施例２でも、実施例１と同
様、幾何学的特徴を手がかりにし、ユーザの簡単な指示
により、自動的に簡略化部分を特定できるので、容易な
操作で突起部及び穴部の削除ができる。さらに、対象と
する形状要素とこれに接続する形状要素の幾何形状のみ
を変更する局所的幾何形状操作により、形状処理後も形
状の接続関係を維持できる形状簡略化方法が得られる。

【００３４】実施例３．この発明の実施例３における形
状簡略化方法として、板状部分の厚さ０の薄肉化の場合
について、処理の説明をする。ＳＴ１〜ＳＴ３に処理は
実施例１と同様である。ＳＴ４で入力された簡略化の種
類、簡略化形状部分の一つの形状要素または全体形状の
情報に基づき、幾何学的特徴から簡略化形状部分を特定
する。板状部の一部の基本位相要素から板状部分を特定
するには、まずこの基本位相要素が属する面分（Ｆａｃ
ｅ）を探索する。この面分が複数ある場合、板状部分の
面分を選択するため、各面分が平行の幾何学的特徴を持
つか否かを調べ、持つ場合、平行な面分間の距離を求
め、その距離が一番短いものを採る。この最初に得られ
た一番短い平行な面分間の間隔を基準板厚とし、以後こ
の基準板厚より短い板厚を持つものを板状部分とする。
これを例えば処理Ｄとする。最初の板状部分が得られる
と隣接する板状の面分のペアを探索していく。得られた
平行な面分のペアのそれぞの面分について、順次、処理
Ｄを行う。即ち、その面分に隣接する面分が平行な幾何
学的特徴を持つか否かを調べ、その平行な面分間の間隔
が基準板厚より短いものだけを板状部分とする。この操
作を繰り返して、一連の板状部分を特定する。

【００３５】次に、ＳＴ５では簡略化形状処理指令デー
タ作成部１５において、特定された部分形状について合
わせる処理を示すｔｏｇｅａｔｈｅｒ関係要素を基本位
相要素に付加する。板状部分の厚さ０の薄肉化の場合
は、図７の左端に示すように、板状部分の特定時に求め
た面分のペアについてｔｏｇｅｔｈｅｒの関係要素を設
定する。この時、ペアになっている２つの面分の中立面
を求め、この幾何情報（Ｓｕｒｆａｃｅ）を作成しｔｏ
ｇｅｔｈｅｒ関係要素にこのＳｕｒｆａｃｅへのポイン
タを持たせる。

【００３６】次に、ＳＴ６では所幾何形状操作部１６に
おいて合わせる処理を行う指令が付けられた形状要素に
対して、合わせる処理を行い、ＳＴ７で位相操作を行
う。この処理は実施例１と同様である。以上の処理によ
りユーザが指定した形状簡略化を完了し、ＳＴ３に戻っ
て次の形状簡略化の入力待ちとなる。

【００３７】以上のように実施例３でも、実施例１と同
様、幾何学的特徴を手がかりにし、ユーザの簡単な指示
により、自動的に簡略化部分を特定できるので、容易な
操作で板状部分の厚さ０の薄肉化ができる。さらに、対
象とする形状要素とこれに接続する形状要素の幾何形状
のみを変更する局所的幾何形状操作により、形状処理後
も形状の接続関係を維持できる形状簡略化方法が得られ
る。

【００３８】実施例４．図９は、この発明の実施例４に
よる形状簡略化方法に係る形状簡略化装置を示すブロッ
ク図である。また、図１０は実施例４に係る処理の流れ
を示すフローチャートである。以下、この図に基づき説
明する。この実施例は実施例１において幾何学的特徴抽
出を行うのを形状データ入力直後としていたのを簡略化
する形状部分の特定時に同時に行うこととしたものであ
る。図９において、入力部１１により境界表現で表現さ
れた形状モデルを内部データ構造に変換し、データ格納
部９に格納する（ＳＴ１）。次に簡略化形状指示部１３
によりユーザの意図した簡略化形状部分の一部の形状要
素と形状簡略化する種類を指示させる（ＳＴ３）。この
後、簡略化対象形状抽出部１４により簡略化形状指示部
１３におけるユーザの指示から、幾何学的特徴抽出部１
２により形状データの平行、接続状態の幾何学的特徴を
抽出しながら簡略化の対象形状を特定する（ＳＴ８）。
次にＳＴ５で、簡略化形状処理指令データ作成部１５に
より簡略化対象形状抽出部１４で得られた対象形状につ
いて簡略化するのに必要な削除または合わせる処理の形
状処理を指定する。さらにＳＴ６で、局所幾何形状操作
部１６により、合わせる処理を指定された形状要素につ
いて、対象の形状要素とそれに接続する形状要素の幾何
形状を変更する。この時、隣接する形状の幾何形状は変
更しない。次にＳＴ７で、位相操作部７により、簡略化
形状処理指令データ作成部１５で削除する指定を受けた
形状要素の位相及び不必要な形状要素を削除する。以上
の処理によりユーザが指定した形状簡略化を完了し、Ｓ
Ｔ３に戻って次の形状簡略化の入力待ちとなる。

【００３９】以上のように実施例４でも、実施例１と同
様、幾何学的特徴を手がかりにし、ユーザの簡単な指示
により、自動的に簡略化部分を特定できる。さらに、対
象とする形状要素とこれに接続する形状要素の幾何形状
のみを変更する局所的幾何形状操作により、形状処理後
も形状の接続関係を維持できる形状簡略化方法が得られ
る。

【００４０】さらに、この実施例では、形状の簡略化を
指示された部分についてのみ、幾何特徴を抽出するの
で、実施例１と比べてデータ格納部９に格納するデータ
の量を少なくできる効果がある。

【００４１】実施例５．図１１は、この発明の実施例４
による形状簡略化方法に係る形状簡略化装置を示すブロ
ック図である。以下、この図に基づき説明する。この実
施例は実施例４に通常の形状モデラが持つ形状定義部１
７及び形状修正部１８を設けたものである。この構成で
は、上記実施例と同様の形状簡略化の他に、ユーザイン
タフェース部１から形状定義部１７が呼ばれると、形状
データを作成するか、既に存在する形状データに追加す
る。また、ユーザインタフェース部１から形状修正部１
８が呼ばれると、形状データに対して形状の修正を行
う。

【００４２】このような構成をとることで、実施例４と
同様の効果に加えて、ユーザはこの形状の作成及び修正
を行いながら形状簡略化を行うことができ、この発明の
中の局所幾何形状操作に基づく形状の局所変形を行うこ
とができる効果がある。

【００４３】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、簡略
化対象形状の特定を入力された形状データと簡略化する
対象形状の一部をユーザに指示させ、幾何学的特徴を手
がかりにして自動的に簡略化部分を特定するので、形状
モデル作成方法によらず形状データから容易な操作でフ
ィレット部の削除、突起部や穴部の削除、板状部分の厚
さ０の薄肉化ができる形状簡略化方法を得ることができ
る効果がある。また、簡略化の形状処理を局所幾何形状
操作とその後の位相操作に分ける構成としたので、形状
処理後も形状の接続関係を維持できる形状簡略化方法を
得ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１による形状簡略化方法に係
る形状簡略化装置を示すブロック図である。

【図２】実施例１に係る形状簡略化の工程を示す説明図
である。

【図３】実施例１に係る形状簡略化方法の処理を示すフ
ローチャートである。

【図４】実施例１に係るデータ構造を示す説明図であ
る。

【図５】実施例１に係る孤立面の表現を示す説明図であ
る。

【図６】実施例１に係る平行な幾何学的特徴の条件を示
す説明図である。

【図７】実施例１に係る形状処理指令データを示す説明
図である。

【図８】実施例１に係る局所幾何形状操作関数を示す説
明図である。

【図９】この発明の実施例４による形状簡略化方法に係
る形状簡略化装置を示すブロック図である。

【図１０】実施例４に係る処理の流れを示すフローチャ
ートである。

【図１１】この発明の実施例５による形状簡略化方法に
係る形状簡略化装置を示すブロック図である。

【図１２】従来の形状モデル作成方法を示すブロック図
である。

【図１３】従来の形状モデル作成方法で作成した図形を
示す説明図である。

【符号の説明】

１ ユーザインタフェース部 ８ 位相操作部 ９ データ格納部 １０ 出力部 １１ 入力部 １２ 幾何学的特徴抽出部 １３ 簡略化形状指示部 １４ 簡略化対象形状抽出部 １５ 簡略化形状処理指令データ作成部 １６ 局所幾何形状操作部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 計算機を用いて既存の３次元の形状モデ
   ルを簡略化して異なるモデルを作成する際、上記形状モ
   デルを構成する２つの形状要素が平行であること、及び
   凹・凸・滑らかのいずれかの接続状態であることを意味
   する幾何学的特徴を形状データから抽出する幾何学的特
   徴抽出部、簡略化の種類と簡略化する形状部分に属する
   １つの形状要素とを指示させる簡略化形状指示部、及び
   上記指示された１つの形状要素を出発点とし、上記簡略
   化の種類ごとに定められた手順に従い、上記幾何学的特
   徴を手がかりにして上記形状データを辿り、上記簡略化
   対象とする形状部分を抽出する簡略化対象形状抽出部を
   備えたことを特徴とする形状簡略化方法。
2. 【請求項２】 簡略化対象形状に対して簡略化の種類ご
   とに定められた手順に従い、形状要素を削除する意味を
   持つ情報及び合わせる処理をする意味を持つ情報を形状
   データに付加する簡略化形状処理指令データ作成部、隣
   接する形状の幾何情報を変化させず、対象の形状要素と
   それに接続する形状要素の幾何情報を変更することによ
   り、上記合わせる処理を意味する情報を持った２つの形
   状要素を幾何学的に合わせる局所的幾何形状操作部、並
   びに上記削除する情報を持った形状要素及び形状データ
   のなかで距離０の稜線と面積０の面分とを位相的に削除
   する位相操作部を備えたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の形状簡略化方法。
3. 【請求項３】 簡略化形状指示部よりフィレット部を削
   除するコマンドと削除する対象の連続したフィレット部
   の１つの形状要素を指示した時、簡略化対象形状抽出部
   は、上記入力された１つの形状要素が面分であればこの
   面分をフィレット面分とし、上記入力された１つの形状
   要素が面分以外であればフィレット面分を探索する処理
   Ａ、上記フィレット面分に接続する稜線のうち幾何学的
   特徴が滑らかである稜線を抽出し、その稜線に接続する
   面分でフィレット作成時に丸み付けの対象となった２つ
   の面分を特定する処理Ｂを行うと共に、上記フィレット
   面分に隣接するフィレット面分が存在する場合、順次そ
   の隣接するフィレット面分について上記処理Ｂを行うこ
   とにより、一連のフィレット部分を抽出する処理を行
   い、簡略化形状処理指令データ作成部は、上記処理Ａで
   抽出されたフィレット面分には削除する意味を持つ情報
   を付加し、上記処理Ｂで特定されたフィレット作成時に
   丸み付けの対象になった２つの面分に接続する稜線には
   合わせる処理を意味する情報を付加する処理を行うこと
   を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の形状簡略化方
   法。
4. 【請求項４】 簡略化形状指示部より突起部または穴部
   を削除するコマンドと削除する対象の突起部または穴部
   に属する１つの形状要素を指示した時、簡略化対象形状
   抽出部は、上記入力された１つの形状要素から接続する
   面分を探索し、その面分に接続する稜線について上記幾
   何学的特徴の凹凸により簡略化対象とする形状部分の境
   界稜線または同形状部分内の稜線かを判定する処理Ｃを
   行い、境界稜線以外の稜線についてはその稜線を介して
   隣接する面分について処理Ｃを行うことにより、対象形
   状部分に属する形状要素を特定する処理を行い、簡略化
   形状処理指令データ作成部は、上記簡略化対象形状部分
   に属する形状要素に対して削除する意味を持つ情報を付
   加し、上記境界と判定された稜線が閉じていない場合に
   その端点について合わせる処理を意味する情報を付加す
   る処理を行うことを特徴とする特許請求の範囲第２項記
   載の形状簡略化方法。
5. 【請求項５】 簡略化形状指示部より板状の形状部分を
   厚さ０の薄肉とするコマンドと対象の板状の形状部分を
   厚さ０の薄肉とする形状部分の１つの形状要素または全
   体形状を指示した時、簡略化対象形状抽出部は、上記入
   力された１つの形状要素に接続する面分の中で平行な幾
   何学的特徴を持つ面分を抽出し、この面分に平行でかつ
   距離が最も短い面分を板状部分の面分のペアとして特定
   する処理Ｄを行い、特定された面分に隣接する面分につ
   いて処理Ｄを繰り返して、一連の板状部分の形状要素を
   特定する処理を行い、簡略化形状処理指令データ作成部
   は、上記抽出された板状部分の面分のペアに対して合わ
   せる処理を意味する情報を付加する処理を行うことを特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載の形状簡略化方法。