JPH07120363B2

JPH07120363B2 - 立体形状間干渉チェック方式

Info

Publication number: JPH07120363B2
Application number: JP63201431A
Authority: JP
Inventors: 浩一赤塚
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1988-08-11
Filing date: 1988-08-11
Publication date: 1995-12-20
Anticipated expiration: 2010-12-20
Also published as: JPH0250269A

Description

【発明の詳細な説明】〔目次〕概要産業上の利用分野従来の技術発明が解決しようとする課題課題を解決しようとする手段作用実施例 I.実施例と第１図との対応関係 II.実施例の構成 III.実施例の動作（ｉ）面間交線（ii）面内向ベクトルの算出方法（iii）接触ケースの識別（iv）干渉チェックの手順 IV.実施例のまとめ V.発明の変形態様発明の効果〔概要〕特に、大量のデータを扱う会話型図形処理システムにお
ける立体形状間干渉チェック方式に関し、２立体が互いに外面で接触している場合を、設計異常の
干渉状態にある場合から区別でき、それにより干渉チェ
ック機能を向上させることを目的とし、立体形状データが格納される格納手段と、その立体形状
データに基づき立体形状モデルを作成する作成手段と、
２つの立体形状モデルを導入し、一方を構成する一面と
他方を構成する一面との間で交線を算出する第１算出手
段と、その結果により、面の境界稜線に一致する交線が
生じた場合は、交線に一致する境界稜線を有する面につ
いて、面の内側へ向かう方向ベクトルを算出する第２算
出手段と、算出された方向ベクトルと、交線に一致する
境界稜線を有していない他方の面の表面を示す情報とか
ら、交線に一致する境界稜線を有する面が、他方の面の
表面にあるか裏面にあるかを判断する判断手段とを具え
るように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、立体形状間干渉チェック方式に関し、特に、
大量のデータを扱う会話型図形処理システムにおける立
体形状間干渉チェック方式に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、コンピュータを利用した設計方式（Com-puter Ai
ded Design）が実用化されており、電気・機械などの製
造業を中心として利用分野も拡大しつつある。特に、電
気・精密機械分野においては、製品の小型・軽量化，多
機能化に伴い、高密度実装・配置設計が近年強く要求さ
れている。

しかし、三次元的に複雑な高密度実装・配置設計を図面
だけに基づいて行なうことは困難であり、ソリッドモデ
ルを用いた自動干渉チェックが一般的に行なわれてい
る。

従来の干渉チェック方式においては、２つの立体間（例
えば、立体Ａと立体Ｂ）での干渉チェックは、次のよう
な手順で行なっていた。つまり、立体Ａを構成する面fi
と立体Ｂを構成する面gjの全組み合わせについて交線計
算を行ない、交線が一本でも発生すれば「立体間に干渉
有り」、全組み合わせについて交線が発生しなかった場
合は「立体間に干渉無し」と判定していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、従来における干渉チェック方式を更に詳細に
説明するために、第６図に示す干渉チェックにおける４
種類のパターンを参照する。

図において、は２立体が全く離れている場合であり、
は２立体が互いに外面で接触する場合であり、は２
立体が交わる場合であり、は２立体が一方の内面で接
触する場合である。

このとき、従来における干渉チェック方式では、を無
干渉ケース，を干渉ケース，およびを接触ケース
と３通りの判定をしていた。このとき、は無論異常な
設計結果である干渉ケースであるが、およびの接触
ケースもまとめて異常な設計結果であると判定してい
た。

しかしながら、の接触ケースは、実装・配置設計にお
いて、正しく実装・配置された製品・部品間で頻繁に現
れるケースであり必ずしも異常ではなく、むしろ正常と
して許可される場合が多い。やむなく、の接触ケース
を異常と判定してしまっているのは、の接触ケースと
の接触ケースとを区別できないからであった。

従って、正常な設計結果である接触ケースと異常な設計
結果である干渉ケースおよび接触ケースとを区別できな
いという問題点があった。

本発明は、このような点にかんがみて創作されたもので
あり、２立体が互いに外面で接触している場合を、設計
異常の干渉状態にある場合から区別でき、干渉チェック
機能を向上させることができる立体形状間干渉チェック
方式を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本発明における立体形状間干渉チェック方式
の原理ブロック図である。

図において、格納手段111には、立体形状データが格納
される。

作成手段113は、格納手段111に格納された立体形状デー
タに基づき立体形状モデルを作成する。

第１算出手段115は、作成手段113により作成された立体
形状モデルから、２つの立体形状モデルを導入し、一方
の立体形状モデルを構成する一面と他方を構成する一面
との間で交線を算出する。

第２算出手段117は、第１算出手段115による算出の結果
により、面の境界稜線に一致する交線が生じた場合は、
交線に一致する境界稜線を有する面について、境界稜線
上の一点から、面の内側へ向かう方向ベクトルを算出す
る。

判断手段119は、第２算出手段117により算出された方向
ベクトルと、交線に一致する境界稜線を有していない他
方の面の表面を示す情報とから、交線に一致する境界稜
線を有する面が、他方の面の表面にあるか裏面にあるか
を判断する。

従って、全体として、２つの立体形状モデルにおいて、
一方を構成する一面と他方を構成する一面との間で交線
を算出し、その結果により面の境界稜線に一致する交線
が生じた場合は、交線に一致する境界稜線を有する面に
ついて、境界稜線上の一点から、面の内側へ向かう方向
ベクトルを算出し、更に、算出された方向ベクトルと、
交線に一致する境界稜線を有していない他方の面の表面
を示す情報とから、交線に一致する境界稜線を有する面
が、他方の面の表面にあるか裏面にあるかを判断するよ
うに構成されている。

〔作用〕

本発明にあっては、作成手段113により作成された２つ
の立体形状モデルについて、第１算出手段115が、一方
を構成する一面と他方を構成する一面との間で交線を算
出する。その結果により、面の境界稜線に一致する交線
が生じた場合は、第２算出手段117が、交線に一致する
境界稜線を有する面について、面の内側へ向かう方向ベ
クトルを算出する。更に、判断手段119が、交線に一致
する境界稜線を有する面が、他方の面の表面にあるか裏
面にあるかを判断する。このことによって、２立体が互
いに外面で接している場合を、設計異常の干渉状態にあ
る場合から区別でき、それにより干渉チェック機能が向
上される。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に説
明する。

第２図は、本発明の立体形状間干渉チェック方式を採用
した一実施例の構成を示す。

I.実施例と第１図との対応関係ここで、本発明の実施例と第１図との対応関係を示して
おく。

格納手段111は、形状モデルファイル221に相当する。

作成手段113は、形状モデル作成・管理部219に相当す
る。

第１算出手段115は、面間交線算出部223に相当する。

第２算出手段117は、面内向ベクトル算出部225に相当す
る。

判断手段119は、主制御部210に相当する。

以上のような対応関係があるものとして、以下本発明の
実施例について説明する。

II.実施例の構成第２図において、本発明を採用した図形処理システム
は、全体の制御を行なう主制御部210と、入出力装置の
制御を行なう入出力制御部211と、形状モデル等の図形
が表示されるグラフィックディスプレイ213と、形状モ
デル等の図形が印刷されるXYプロッタ215と、オペレー
タによる指示やデータ等が入力されるキーボード217
と、形状モデルの作成および管理を行なう形状モデル作
成・管理部219と、形状モデルのデータが格納される形
状モデルファイル221と、任意の２面間の交線を算出す
る面間交線算出部223と、面内向ベクトルの算出を行な
う面内向ベクトル算出部225とを具えている。

入出力制御部211,形状モデル作成・管理部219,面間交線
算出部223,面内向ベクトル算出部225は、主制御部210に
接続され相互に情報のやりとりを行なう。また、形状モ
デルファイル221は形状モデル作成・管理部219に接続さ
れ、形状モデル作成・管理部219において作成された形
状モデルはファイルとして形状モデルファイル221に格
納されたり、形状モデルファイル221に格納された形状
モデルのデータは形状モデル作成・管理部219において
更新されたりする。入出力制御部211からのデータがグ
ラフィックディスプレイ213に表示され、同様に入出力
制御部211からのデータがXYプロッタ215に印刷される。
また、キーボード217から入力された指示やデータが入
出力制御部211に転送される。

III.実施例の動作第３図は、面間交線の算出例を示す。第４図は、面内向
ベクトルおよび接触ケースの識別方法を示す。第５図
は、実施例における干渉チェックの手順を示す。

以下、第２図〜第５図に基づいて実施例における干渉チ
ェックの方法および手順を詳細に説明をする。

（ｉ）面間交線第３図に基づき、面間交線について説明する。

面間交線算出部223は、主制御部210の指示により、入力
された２つの面間の交線を算出する。

例えば、第３図（ａ）に示すような２面の場合は、分解
したときの右の図における点線で示す交線が発生する。

また、第３図（ｂ）に示すように、面の境界を構成する
稜線に一致する交線が生じた場合は、それを一般の交線
と区別する。

（ii）面内向ベクトルの算出方法第４図（ａ）に基づき、面内向ベクトルを算出方法を説
明する。

面内向ベクトル算出部225は、主制御部210の指示によ
り、面間交線算出部223の算出の結果境界稜線に一致す
る交線が生じた場合、交線に一致する境界稜線を有する
面について、面内向ベクトルを算出する。

例えば、第４示（ａ）に示すように、面内向ベクトル
は、面Ａの境界稜線Ｌ上の任意の一点Ｐにおける、面Ａ
の単位法線ベクトルと、面Ａの表側からみて左回りに
面Ａの境界稜線をたどる向きで定義される境界稜線Ｌの
単位接線ベクトルとの単位外積ベクトル（×）/|
×｜で定義する。

（iii）接触ケースの識別第４図（ｂ）および（ｃ）に基づき、境界稜線に一致す
る交線が生じた場合、即ち接触ケースの場合について、
それが２立体において互いに外面で接触している正常接
触ケースであるか、一方の内面で接触している異常接触
ケース（干渉ケース）であるかの識別方法を説明する。

先ず、形状モデル作成・管理部219は、主制御部210の指
示により、交線と一致する境界稜線Ｌを含む面Ａに対し
て、他方の面ＢのＰ上での単位法線ベクトルを算出す
る。次に、主制御部210は、この単位法線ベクトルと
面内向ベクトル算出部225が求めた面内向ベクトルの
内積Ｓを計算する。

その結果、第４図（ｂ）に示すような表面に接触してい
る接触ケースにおいては、計算した内積Ｓの値は正にな
るが、第４図（ｃ）に示すような裏面に接触している接
触ケースにおいては、内積Ｓの値は負になる。

従って、このＳの値により、交線と一致する境界稜線を
有する面が、他方の面の表面に接触しているか裏面に接
触しているかがわかり、それにより結果として、２立体
において、互いに外面で接触しているのか、一方の内面
で接触しているのかが識別できる。

（iv）干渉チェックの手順第５図に基づき、実施例における干渉チェックの手順を
説明する。

先ず、主制御部210内の接触フラグをオフする（ステッ
プ511）。

次に、立体Ａを構成する面fi（ｉ＝１〜n:nは立体Ａの
面数）と立体Ｂを構成する面gj（ｊ＝１〜m:mは立体Ｂ
の面数）の間の交線の算出を行なう（ステップ512）。

ステップ512において、面fiと面gjの間に交線が生じた
か否かを判断する（ステップ513）。

面fiと面gjの間に交線が生じなかった場合（否定判定）
は、ステップ512に戻り、次の面の組み合わせで交線の
算出を行なう。

一方、面fiと面gjの間に交線が生じた場合（肯定判定）
は、それが境界稜線と一致する交線か否かを判断する
（ステップ514）。

ステップ514において、境界稜線と一致する交線ではな
い場合（否定判定）は、「干渉有り」と判定して（ステ
ップ515）終了する。

一方、ステップ514において、境界稜線と一致する交線
であった場合（肯定判定）は、交線と一致する境界稜線
を含む面の、その境界稜線上の任意の一点Ｐ上での面内
向ベクトルを求める（ステップ516）。

次に、面内向ベクトルを求めなかった他方の面につい
て、単位法線ベクトルを求める（ステップ517）。

更に、ステップ516とステップ517の結果により、内積Ｓ
＝・を求める（ステップ518）。

ステップ518の算出結果により、内積Ｓは、“0"より大
きいか否かを判断する（ステップ519）。

ステップ519において、内積Ｓが“0"より大きい場合は
（肯定判定）は、接触フラグをオンして（ステップ52
4）、ステップ512に戻り、次の面の組み合わせで交線の
算出を行なう。

一方、ステップ519において、内積Ｓが“0"より大きく
ない場合は（否定判定）は、内積Ｓが“0"か否かを判断
する（ステップ520）。

ステップ520において、内積Ｓが“0"でない場合、即ち
内積Ｓが“0"より小さい場合（否定判定）は、「干渉有
り」と判定して（ステップ521）終了する。

一方、ステップ520において、内積Ｓが“0"の場合、即
ち２面が面で接触している場合（肯定判定）は、面内向
ベクトルを求めた方の面の点Ｐでの単位法線ベクトル
と単位法線ベクトルとにより内積S₀＝・を求め
る（ステップ522）。

ステップ522において、内積S₀は、“0"以上であるか否
か、即ち互いに表面と裏面で接触しているか否かを判断
する（ステップ523）。

ステップ523において、内積S₀が“0"以上でない場合、
即ち表面どおしで接触している場合（否定判定）は、接
触フラグをオンして（ステップ524）、ステップ512に戻
り、次の面の組み合わせで交線の算出を行なう。

一方、ステップ523において、内積S₀が“0"以上の場
合、即ち互いに表面と裏面で接触している場合（肯定判
定）は、「干渉有り」と判定して（ステップ525）終了
する。

以上の手順を立体Ａを構成する面fiと立体Ｂを構成する
面gjの全組み合わせで行なった後に、結果的に接触フラ
グがオンになっていれば、２立体は互いに外面で接触し
ていると判定される。

IV.実施例のまとめこのように、２立体の干渉チェックにおいて、一方を構
成する一面と他方を構成する一面とで交線が生ずるかを
判定したときに、境界稜線に一致する交線が生じた場合
は、交線に一致する境界稜線を有する面の面内向ベクト
ルを算出し、他方の面の単位法線ベクトルとの内積
Ｓを計算する。

その結果、その内積Ｓの値が正ならば、交線と一致する
境界稜線を有する面が、他方の面の表面で接触している
と判定され、その内積Ｓの値が負ならば、交線と一致す
る境界稜線を有する面が、他方の面の裏面で接触してい
ると判定される。

このことにより、境界稜線に一致する交線が生じた場
合、即ち２立体A,Bが接触している場合、その２立体A,B
が互いに外面で接触しているのか、一方の内面で接触し
ているのかが識別できる。

従って、２立体が互いに外面で接触している場合を、設
計異常の干渉状態にある場合から区別でき、干渉チェッ
ク機能を向上させることができる。

V.発明の変形態様なお、上述した本発明の実施例にあっては、形状モデル
として境界表現形式のソリッドモデルを想定している
が、CGS（Constructive Solid Geometry）方式のソリッ
ドモデルと境界作成装置（boundary evaluater）とを組
み合わたものを対象としても良く、また、サーフェスモ
デルとオペレータによる面の表方向の指示入力とを組み
合わたものを対象としても良い。

また、「I.実施例と第１図との対応関係」において、本
発明と実施例との対応関係を説明しておいたが、本発明
はこれに限られることはなく、各種の変形態様があるこ
とは当業者であれば容易に推考できるであろう。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明によれば、２つの立体形状モデ
ルについて一方を構成する一面と他方を構成する一面と
の間で交線を算出し、その結果により面の境界稜線に一
致する交線が生じた場合は、交線に一致する境界稜線を
有する面について面の内側へ向かう方向ベクトルを算出
し、更に、交線に一致する境界稜線を有する面が他方の
面の表面にあるか裏面にあるかを判断することにより、
２立体が互いに外面で接している場合を設計異常の干渉
状態にある場合から区別でき、それにより干渉チェック
機能が向上されるので、実用的には極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の立体形状間干渉チェック方式の原理ブ
ロック図、第２図は本発明の立体形状間干渉チェック方式を採用し
た一実施例の構成ブロック図、第３図は面間交線算出例の説明図、第４図は面内向ベクトルおよび接触ケースの識別方法の
説明図、第５図は実施例における干渉チェックの手順の説明図、第６図は干渉チェックにおける２立体の関係パターンの
説明図である。図において、 111は格納手段、113は作成手段、115は第１算出手段、1
17は第２算出手段、119は判断手段、210は主制御部、21
1は入出力制御部、213はグラフィックディスプレイ、21
5はXYプロッタ、217はキーボード、219は形状モデル作
成・管理部、221は形状モデルファイル、223は面間交線
算出部、225は面内向ベクトル算出部である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】立体形状データが格納される格納手段（11
1）と、前記格納手段（111）に格納された前記立体形状データ
に基づき立体形状モデルを作成する作成手段（113）
と、前記作成手段（113）により作成された複数の前記立体
形状モデルの中から、２つの立体形状モデルを導入し、
一方の立体形状モデルを構成する一面と他方を構成する
一面との間で交線を算出する第１算出手段（115）と、前記第１算出手段（115）による算出の結果により、面
の境界稜線に一致する交線が生じた場合は、交線に一致
する境界稜線を有する面について、前記境界稜線上の一
点から、面の内側へ向かう方向ベクトルを算出する第２
算出手段（117）と、前記第２算出手段（117）により算出された前記方向ベ
クトルと、交線に一致する境界稜線を有していない他方
の面の表面を示す情報とから、交線に一致する境界稜線
を有する面が、前記他方の面の表面にあるか裏面にある
かを判断する判断手段（119）と、を具えるように構成したことを特徴とする立体形状間干
渉チェック方式。