JPH0773341A - ３次元ソリッドモデリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】設計段階で考慮された形状に関する情報を矛盾
なく相互に補完した３次元ソリッドモデルを容易に作成
する。 【構成】基本形状の適宜の組み合わせ、製品の断面形状
と形状補完方向及び補完距離とを示すデータの組み合わ
せ、又はこれらの組み合わせと切断領域又は削除領域を
示す形状データの組み合わせによって所望する形状を記
述する図形情報記述部３と、記述された図形情報を記憶
する図形情報記憶部４と、記憶された図形情報に基づい
て３次元ソリッドモデルに変換するソリッドモデル変換
部６と、変換されたソリッドモデルを図形情報記憶部４
に記憶された図形情報と関連づけて記憶するソリッドモ
デル記憶部５と、ソリッドモデルを修正するために図形
情報を変更する図形情報修正部７とを備えた構成とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、設計製図作業において
３次元ソリッドモデルを作成する３次元ソリッドモデリ
ング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】３次元ソリッドモデルを作成する方法と
して、以下に示す２つの文献が知られている。

【０００３】H.Sakurai and D.C.Gossard.“Solid mode
l input through orthographic view ”.ACM Computer
Graphic.Vo.17,NO.3.JULY 1985,pp.243-252 （以下、従
来技術１という）。

【０００４】V.Nagasamy and N.A.Langrana.“Reconstr
uction of 3D objects using a kdenvironment ”ASME
Computers in Engineering 1989.Vol.1,July 1989,pp.1
17-126 （以下、従来技術２という）。

【０００５】従来技術１には、２次元の３面図から一旦
３次元ワイヤーフレームを作成し、これに基づいてソリ
ッドモデルを作成する方法が記載されている。

【０００６】また、従来技術２には、２次元図面に基づ
いていくつかの方向から形状を切断した断面形状を作成
し、この断面形状を組み合わせることによってソリッド
モデルを作成する方法が記載されている。

【０００７】これらの他にも、例えば特開平４−１１４
２８２号公報に記載された３次元ソリッドモデリング装
置が提案されている。

【０００８】この３次元ソリッドモデリング装置は、２
次元図面を一旦２．５次元化し、その２．５次元図面の
表現している実体存在空間を認識しながら作成した立体
の切断面形状から、３次元立体を構成する面と面の接続
情報と、面自体の特徴とを抽出し、これらの情報により
３次元ソリッドモデルを作成するものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】製品設計プロセスにお
いてＣＡＤの利用形態を考えた場合、設計作業において
は操作、表現が容易な２次元図面を利用し、設計以降の
プロセスでは正確に製品形状を表現できる３次元モデル
を対象とするのが望ましいとされてきた。そのため、２
次元図面データを基にしたソリッドモデルへの変換が試
みられてきた。

【００１０】しかしながら、現在のところ２次元図面か
らソリッドモデルへの変換は実用段階には入っていな
い。

【００１１】また、上記した何れの方法においても、２
次元図面からソリッドモデルを作成する際、ワイヤーフ
レームモデル、基礎立体、あるいは断面形状といった中
間形状要素を必要とするため、作成されたソリッドモデ
ルと元になった２次元図面との関連が取りにくくなって
おり、設計段階で考慮された形状に関する情報を矛盾な
く相互に補完することが難しくなっている。

【００１２】そのため、変換後に設計変更が発生した場
合、ソリッドモデルへの情報の反映は不可能な状態とな
っている。

【００１３】本発明は上記課題を解決すべく創案された
ものであり、その目的は、製品設計プロセスにおいて、
ソリッドモデル形状を表現する図形情報とソリッドモデ
ルとを関連づけて記憶させることにより、設計段階で考
慮された形状に関する情報を矛盾なく相互に補完し得る
とともに、操作の容易な３次元ソリッドモデリング装置
を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の３次元ソリッドモデリング装置は、円柱、
立方体、三角柱、正多角柱、円錐台、球等の基本形状の
適宜の組み合わせによって所望する形状を記述する図形
情報記述部と、この図形情報記述部により記述された図
形情報を記憶する図形情報記憶部と、この図形情報記憶
部に記憶された図形情報に基づいて３次元ソリッドモデ
ルに変換するソリッドモデル変換部と、このソリッドモ
デル変換部により変換されたソリッドモデルを、前記図
形情報記憶部に記憶された図形情報と関連づけて記憶す
るソリッドモデル記憶部と、前記ソリッドモデル変換部
により変換されたソリッドモデルを修正するために図形
情報を変更する図形情報修正部とを備えた構成とする。

【００１５】また、本発明の３次元ソリッドモデリング
装置は、上記構成において、図形情報記述部が、製品の
断面形状と形状補完方向及び補完距離とを示すデータの
組み合わせによって所望の形状を記述するように構成さ
れたものである。

【００１６】また、本発明の３次元ソリッドモデリング
装置は、上記構成において、図形情報記述部が、円柱、
立方体、三角柱、正多角柱、円錐台、球等の基本形状デ
ータ、製品の断面形状と形状補完方向及び補完距離とを
示すデータの組み合わせによって作成された形状デー
タ、及び切断領域又は削除領域を示す形状データの組み
合わせによって所望の形状を記述するように構成された
ものである。

【００１７】

【作用】図形情報記述部には、円柱、立方体、三角柱、
正多角柱、円錐台、球等の基本形状が予め定義されてお
り、これら基本形状の適宜の組み合わせによって所望の
形状を作成し、これを一定のフォーマットに従って記述
する。また、図形情報記述部は、製品の断面形状と形状
補完方向及び補完距離とを示すデータの組み合わせによ
って所望の形状を作成し、これを一定のフォーマットに
従って記述する。さらに、図形情報記述部は、円柱、立
方体、三角柱、正多角柱、円錐台、球等の基本形状デー
タ、製品の断面形状と形状補完方向及び補完距離とを示
すデータの組み合わせによって作成された形状データ、
及び切断領域又は削除領域を示す形状データの組み合わ
せによって所望の形状を作成し、これを一定のフォーマ
ットに従って記述する。

【００１８】図形情報記憶部には、この図形情報記述部
により記述された上記それぞれの図形情報が記憶され
る。この後、ソリッドモデル変換部では、必要に応じて
図形情報記憶部に記憶された図形情報を読み出し、この
読み出した図形情報を３次元ソリッドモデルに変換す
る。この３次元ソリッドモデルは、図形情報記憶部に記
憶された図形情報と関連づけてソリッドモデル記憶部に
記憶される。

【００１９】ここで、図形情報記憶部に記憶された図形
情報と、ソリッドモデル記憶部に記憶された３次元ソリ
ッドモデルとの関連づけは、各記憶領域にそれぞれポイ
ンタを作成し、お互いの記憶項目の一つとしてそれぞれ
のポインタを記述することにより行われる。

【００２０】また、作成した３次元ソリッドモデルを変
更する必要が生じた場合には、図形情報修正部により図
形情報の修正を行う。これにより、その修正に連動して
３次元ソリッドモデルが修正されるようになっている。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【００２２】図１は、本発明の３次元ソリッドモデリン
グ装置の電気的構成を示すブロック図である。

【００２３】図において、図示しないキーボード等から
の数値入力及びＣＡＤ上の作図画面をデジタイズするこ
とによる座標入力を行う図形情報入力部１、及びデジタ
イズすることによって入力を行う断面形状入力部２の各
出力は、読み込んだ形状を一定のフォーマットに従って
記述し直す図形情報記述部３に導かれており、図形情報
記述部３の出力は、その記述された図形情報を記憶する
図形情報記憶部４に導かれている。

【００２４】また、図形情報記憶部４の出力は、与えら
れた図形情報に従ってソリッドモデルに変換するソリッ
ドモデル変換部６に導かれており、ソリッドモデル変換
部６の出力は、ソリッドモデル記憶部５に導かれてい
る。

【００２５】図形情報記憶部４とソリッドモデル記憶部
５とは双方向の接続となっており、図形情報とソリッド
モデルとが関連づけられて記憶されるようになってい
る。具体的には、図形情報の記憶領域とソリッドモデル
の記憶領域とにそれぞれポインタを作成し、お互いの記
憶項目の一つとしてそれぞれのポインタを記述すること
により関連づけを行う。

【００２６】また、図形情報記憶部４は、ソリッドモデ
ルを修正するために記憶された図形情報を変更する図形
情報修正部７と双方向の接続となっている。

【００２７】次に、上記構成の３次元ソリッドモデリン
グ装置の動作について、図２及び図３に示すフローチャ
ートを参照して説明する。ただし、図２は３次元ソリッ
ドモデルを作成するための動作フロー、図３は作成した
３次元ソリッドモデルを修正するための動作フローを示
している。

【００２８】オペレータは、まず作成しようとする形状
に関する情報を入力して、形状の定義を行う（ステップ
Ｓ１）。このときの入力方法として、数値による図形構
成要素のパラメータ（座標値、長さ、厚み、幅等）入
力、又はすでにＣＡＤ内に形状として定義された形状の
デジタイズによる認識入力が可能である。

【００２９】これらの入力方法に基づき、次の３種類の
形状定義が可能となる。

【００３０】すなわち、数値入力のみの場合には、基本
形状（以下、基礎立体という）を利用した形状の定義が
可能である（ステップＳ２）。この定義方法を、定義１
とする。また、基礎立体のみの組み合わせによって所望
する形状が記述できない場合や、非常に手間がかかる場
合には、次の２つの形状定義方法が可能である。

【００３１】すなわち、ある断面を基に直線又は特定の
経路に従って３次元形状を表現しているものに対して
は、ＣＡＤ上にすでに定義された断面形状をデジタイズ
により読み取り、さらに断面形状が３次元的に移動する
経路を数値入力又はデジタイズ入力することで形状の定
義が可能である（ステップＳ３）。この定義方法を、定
義２とする。

【００３２】また、すでに定義された３次元ソリッドモ
デルを利用し、この３次元ソリッドモデルから新たに上
述の定義１及び定義２により作成された形状を切除又は
切断することで形状の定義が可能である（ステップＳ
４）。この定義方法を、定義３とする。

【００３３】定義１については、本実施例で取り扱う基
礎立体は、図４に示す円柱１１、立方体１２、三角柱１
３、球１４、正多角柱１５、円錐台１６の６種類であ
る。ここで、正多角柱１５は５角柱以上であり、また円
錐は円錐台１６の特異例として取り扱う。

【００３４】これらの基礎立体を利用して形状を表現す
る場合、複数の基礎立体を結合し、さらに必要に応じて
基礎立体の結合体から別の基礎立体を切除することを定
義することで、オペレータの所望する製品形状を一定の
フォーマットに従って記述する（ステップＳ２，Ｓ
６）。

【００３５】定義２については、例えば雨樋のような長
尺体では、ある断面を基に直線又は特定の経路に従って
３次元形状を表現することができる。この場合には、Ｃ
ＡＤ上にすでに定義された任意の断面形状をデジタイズ
により読み取り、さらにこの断面形状が３次元的に移動
する経路を数値入力又はデジタイズ入力することで、オ
ペレータの所望する製品形状を一定のフォーマットに従
って記述する（ステップＳ３，Ｓ５，Ｓ６）。

【００３６】定義３については、例えば定義２により作
成された雨樋の金型を作成する場合、定義１により定義
されている形状（この場合には基礎立体の中の立方体１
２）から、定義２により作成された雨樋の形状を切除又
は切断することで、オペレータの所望する製品形状（金
型形状）を一定のフォーマットに従って記述する（ステ
ップＳ４，Ｓ５，Ｓ６）。

【００３７】図形情報記述部３により記述されたこれら
の図形情報は、図形情報記憶部４に記憶される（ステッ
プＳ７）。

【００３８】この後、ソリッドモデル変換部６は、図形
情報記憶部４に記憶された図形情報を読み取り、各定義
１，２，３により定義された図形情報に従い、ソリッド
モデルへの変換処理を行う（ステップＳ８）。

【００３９】ここで、図形情報が例えば定義１により記
述されており、その最終形状の製品が図４中に符号１７
により示される形状のものであるとすると、ソリッドモ
デル変換部６では、まず定義された基礎立体の中の立方
体１２を利用して、寸法の異なる２種類の立方体１２
１、１２２を抽出し組み合わせる。

【００４０】次に、この組み合わせた形状から、定義さ
れた基礎立体の中の三角柱１３と円柱１１とを利用し
て、寸法の異なる３種類の三角柱１３１、１３２、１３
３（ただし、三角柱１３２と三角柱１３３とは対称形状
となっている）と、１個の円柱１１１とを切除する。図
中には、切除するこれらの形状を破線で示している。

【００４１】これにより、立方体１２１の上に積まれた
立方体１２２の周囲の３面（１２２１，１２２２，１２
２３）がテーパ面に形成され、土台となる下側の立方体
１２１に、若干傾斜した貫通孔１２１１が形成された最
終形状の製品１７が作成されることになる。

【００４２】また、図形情報が例えば定義２により記述
されており、その最終形状の製品が図５中に符号２３に
より示される形状の雨樋であるとする。この場合、ソリ
ッドモデル変換部６は、まずＣＡＤ上にすでに定義され
た２つの断面形状２１、２２をデジタイズにより読み取
り、さらにこれら断面形状２１、２２が３次元的に移動
する経路を数値入力又はデジタイズ入力する。つまり、
断面形状２１については、形状補完方向と補完距離との
データに基づいて、位置ａから位置ｄまで移動させ、断
面形状２２については、形状補完方向と補完距離とのデ
ータに基づいて、位置ｂから位置ｃまで移動させる。

【００４３】ここで、断面形状２２については、断面形
状２１と重複しない部分を削る方向で定義されている。
その結果、両断面形状２１、２２を所定距離移動（スイ
ープ）すると、符号２３により示される最終形状の製品
（雨樋）が作成されることになる。

【００４４】また、図形情報が例えば定義３により記述
されており、その最終形状の製品が図６中に符号３２に
より示される形状の金型であるとする。この場合、ソリ
ッドモデル変換部６は、定義１により定義されている形
状（この場合には基礎立体の中の立方体１２）から、定
義２により作成された雨樋２３の形状を切除又は切断す
ることで、目的とする最終形状の製品を作成する。つま
り、図６に示すように、基礎立体の中の立方体１２３
と、スイープ処理により作成された雨樋２３とを重ね合
わせ、そのオーバーラップした部分（破線により示す）
３１を立方体１２３から切除することにより、目的とす
る最終形状の製品（金型等）３２が作成される。

【００４５】このようにして作成された３次元ソリッド
モデル（最終形状の製品）は、ソリッドモデル記憶部５
に記憶される（ステップＳ９）。

【００４６】この後、図形情報記憶部４に記憶された図
形情報と、ソリッドモデル記憶部５に記憶された３次元
ソリッドモデルとの関連づけを行う（ステップＳ１
０）。すなわち、図形情報の記憶領域と３次元ソリッド
モデルの記憶領域とにそれぞれポインタを作成し、お互
いの記憶項目の一つとしてそれぞれのポインタを記述す
ることにより関連づけを行う。

【００４７】これにより、利用者の所望する製品形状の
３次元ソリッドモデルが作成される。

【００４８】また、このようにして作成された３次元ソ
リッドモデルを変更する場合には、図形情報修正部７に
より図形情報の修正を行う。

【００４９】すなわち、図形情報修正部７では、図形情
報記憶部４より修正すべき図形情報を取得し、この図形
情報に付加されたポインタを得ることにより、この図形
情報に対応する３次元ソリッドモデルのデータをソリッ
ドモデル記憶部５から取得する（ステップＳ１１〜Ｓ１
３）。その後、図形情報の修正を行うと、これに連動し
て３次元ソリッドモデルも変換され、変換後の３次元ソ
リッドモデルが変更後の新たなデータとして、ソリッド
モデル記憶部５に記憶される（ステップＳ１４〜Ｓ１
７）。

【００５０】

【発明の効果】本発明の３次元ソリッドモデリング装置
は、基本形状の適宜の組み合わせ、製品の断面形状と形
状補完方向及び補完距離とを示すデータの組み合わせ、
又はこれらの組み合わせと切断領域又は削除領域を示す
形状データの組み合わせによって所望する形状を記述す
る図形情報記述部と、記述された図形情報を記憶する図
形情報記憶部と、記憶された図形情報に基づいて３次元
ソリッドモデルに変換するソリッドモデル変換部と、変
換されたソリッドモデルを図形情報記憶部に記憶された
図形情報と関連づけて記憶するソリッドモデル記憶部
と、ソリッドモデルを修正するために図形情報を変更す
る図形情報修正部とを備えた構成としているので、製品
設計プロセスにおいて、設計段階で考慮された形状に関
する情報を矛盾なく相互に補完した３次元ソリッドモデ
ルの作成が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の３次元ソリッドモデリング装置の電気
的構成を示すブロック図である。

【図２】３次元ソリッドモデルを作成するための動作フ
ローチャートである。

【図３】３次元ソリッドモデルを修正するための動作フ
ローチャートである。

【図４】基本形状の結合、切除による形状作成処理の過
程を示す説明図である。

【図５】スイープによる形状作成処理の過程を示す説明
図である。

【図６】既存ソリッドの組み合わせによる形状作成処理
の過程を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 図形情報入力部 ２ 断面形状入力部 ３ 図形情報記述部 ４ 図形情報記憶部 ５ ソリッドモデル記憶部 ６ ソリッドモデル変換部 ７ 図形情報修正部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円柱、立方体、三角柱、正多角柱、円錐
   台、球等の基本形状の適宜の組み合わせによって所望す
   る形状を記述する図形情報記述部と、 この図形情報記述部により記述された図形情報を記憶す
   る図形情報記憶部と、 この図形情報記憶部に記憶された図形情報に基づいて３
   次元ソリッドモデルに変換するソリッドモデル変換部
   と、 このソリッドモデル変換部により変換されたソリッドモ
   デルを、前記図形情報記憶部に記憶された図形情報と関
   連づけて記憶するソリッドモデル記憶部と、 前記ソリッドモデル変換部により変換されたソリッドモ
   デルを修正するために図形情報を変更する図形情報修正
   部とを備えたことを特徴とする３次元ソリッドモデリン
   グ装置。
2. 【請求項２】 製品の断面形状と形状補完方向及び補完
   距離とを示すデータの組み合わせによって所望の形状を
   記述する図形情報記述部と、 この図形情報記述部により記述された図形情報を記憶す
   る図形情報記憶部と、 この図形情報記憶部に記憶された図形情報に基づいて３
   次元ソリッドモデルに変換するソリッドモデル変換部
   と、 このソリッドモデル変換部により変換されたソリッドモ
   デルを、前記図形情報記憶部に記憶された図形情報と関
   連づけて記憶するソリッドモデル記憶部と、 前記ソリッドモデル変換部により変換されたソリッドモ
   デルを修正するために図形情報を変更する図形情報修正
   部とを備えたことを特徴とする３次元ソリッドモデリン
   グ装置。
3. 【請求項３】 円柱、立方体、三角柱、正多角柱、円錐
   台、球等の基本形状データ、製品の断面形状と形状補完
   方向及び補完距離とを示すデータの組み合わせによって
   作成された形状データ、及び切断領域又は削除領域を示
   す形状データの組み合わせによって所望の形状を記述す
   る図形情報記述部と、 この図形情報記述部により記述された図形情報を記憶す
   る図形情報記憶部と、 この図形情報記憶部に記憶された図形情報に基づいて３
   次元ソリッドモデルに変換するソリッドモデル変換部
   と、 このソリッドモデル変換部により変換されたソリッドモ
   デルを、前記図形情報記憶部に記憶された図形情報と関
   連づけて記憶するソリッドモデル記憶部と、 前記ソリッドモデル変換部により変換されたソリッドモ
   デルを修正するために図形情報を変更する図形情報修正
   部とを備えたことを特徴とする３次元ソリッドモデリン
   グ装置。