JPH08153214A - ３次元直交格子データの生成方法 - Google Patents
３次元直交格子データの生成方法Info
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- JPH08153214A JPH08153214A JP6314311A JP31431194A JPH08153214A JP H08153214 A JPH08153214 A JP H08153214A JP 6314311 A JP6314311 A JP 6314311A JP 31431194 A JP31431194 A JP 31431194A JP H08153214 A JPH08153214 A JP H08153214A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 計算手順が簡単であり、ＣＡＤデータのよう
な形状データ（形状領域が完全に閉鎖されない形状デー
タの場合を含む）から複雑３次元形状に対応した差分法
回折格子を自動生成し得る３次元直交格子の生成方法の
提供。 【構成】 ブロック１で形状モデルに関する既存のＣＡ
Ｄデータのファセット（微細多角形）データを読み込
み、モデル全体を囲む領域を算出しボクセルを発生さ
せ、次に、ブロック２で全てのファセットデータに対し
てそれと交差するボクセルに数値データを格納すること
によりモデルの形状表面に対応した表面ボクセルを発生
させる。最後に、ブロック３で表面ボクセルを境界とす
る所定領域の反転を行い形状モデルの３次元直交格子を
得る。所定領域の反転は対象領域の最外層のボクセルを
一つ選び、これをスタートとして順次再帰的にデータの
格納されていないボクセル全てに数値データを格納し、
全領域の値を反転する。ファセットデータは多角形の点
数と各点の座標値からなる数値群である。
な形状データ（形状領域が完全に閉鎖されない形状デー
タの場合を含む）から複雑３次元形状に対応した差分法
回折格子を自動生成し得る３次元直交格子の生成方法の
提供。 【構成】 ブロック１で形状モデルに関する既存のＣＡ
Ｄデータのファセット（微細多角形）データを読み込
み、モデル全体を囲む領域を算出しボクセルを発生さ
せ、次に、ブロック２で全てのファセットデータに対し
てそれと交差するボクセルに数値データを格納すること
によりモデルの形状表面に対応した表面ボクセルを発生
させる。最後に、ブロック３で表面ボクセルを境界とす
る所定領域の反転を行い形状モデルの３次元直交格子を
得る。所定領域の反転は対象領域の最外層のボクセルを
一つ選び、これをスタートとして順次再帰的にデータの
格納されていないボクセル全てに数値データを格納し、
全領域の値を反転する。ファセットデータは多角形の点
数と各点の座標値からなる数値群である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は差分解析等に用いる３次
元直交格子データの生成方法に関する。
元直交格子データの生成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】３次元直交格子の生成方法に関する文献
として、Ｍ．Ｓ．Ｓｈｅｐｈａｒｄ，Ｋ．Ｒ．Ｇｒｉｃ
ｅ，Ｊ．Ａ．Ｌｏ，及びＷ．Ｊ．Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒの
「ＴＲＥＤＳ ＩＮ ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ ＴＲＥＥ−
ＤＩＭＥＮＳＩＯＮＡＬ ＭＥＳＨ ＧＥＮＥＲＡＴＩ
ＯＮ」（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ＆Ｓｔｒｕｃｔｅｒｓ（ＶＯ
Ｌ３０ Ｎｏ．１／２（１９８８）４２１ページ））が
ある。
として、Ｍ．Ｓ．Ｓｈｅｐｈａｒｄ，Ｋ．Ｒ．Ｇｒｉｃ
ｅ，Ｊ．Ａ．Ｌｏ，及びＷ．Ｊ．Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒの
「ＴＲＥＤＳ ＩＮ ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ ＴＲＥＥ−
ＤＩＭＥＮＳＩＯＮＡＬ ＭＥＳＨ ＧＥＮＥＲＡＴＩ
ＯＮ」（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ＆Ｓｔｒｕｃｔｅｒｓ（ＶＯ
Ｌ３０ Ｎｏ．１／２（１９８８）４２１ページ））が
ある。
【０００３】従来、差分解析等に必要な三次元直交格子
（以下、ボクセルという）を自動的に生成する場合、形
状の内外を判定する必要があり以下の方法（（１）また
は（２））がとられていた。
（以下、ボクセルという）を自動的に生成する場合、形
状の内外を判定する必要があり以下の方法（（１）また
は（２））がとられていた。
【０００４】（１） 内外判定容易なプリミティブ（基
本形状）あるいは多角形板形状を積み上げて形状近似
し、格子位置の内外判定でボクセルを生成する。 （２） ＦＥＭソリッド、シェル要素から内外判定しボ
クセルを生成する。
本形状）あるいは多角形板形状を積み上げて形状近似
し、格子位置の内外判定でボクセルを生成する。 （２） ＦＥＭソリッド、シェル要素から内外判定しボ
クセルを生成する。
【０００５】なお、内外判定には交点法（後述）あるい
は法線ベクトル法（後述）が用いられ、また、有限要素
解析法用非直交格子発生法としてはＯＣＴＲＥＥ法等が
用いられている。
は法線ベクトル法（後述）が用いられ、また、有限要素
解析法用非直交格子発生法としてはＯＣＴＲＥＥ法等が
用いられている。
【０００６】図１１は交点法による内部外部判定法の説
明図であり、図１１（ａ）にはＮ状の形状をなすモデル
（以下、Ｎモデル）が示されており、Ｎモデルを含む領
域はメッシュ（格子）で区分されている。このとき、点
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３がＮモデルの内部の点か否かを判定す
るため、交点法では図のようにモデルＮの外部の点Ｘ
１’，Ｘ２’，Ｘ３’と点Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３を結ぶ線分
Ｘ１’ーＸ１，Ｘ２’ーＸ２，Ｘ３’ーＸ３とモデルＮ
の面（ファセット）との交差回数で内部と外部を判定す
る（交差回数が１回である点Ｘ１は内部と判定され、交
差回数が２回である点Ｘ２は外部部と判定される）。こ
のように、交点法では内部外部の判定対象点とモデル外
部の点を結ぶ線分とファセットとの交差回数が奇数であ
るか偶数であるかによって判定対象点がモデルの内部に
あるか外部にあるかを判定する。
明図であり、図１１（ａ）にはＮ状の形状をなすモデル
（以下、Ｎモデル）が示されており、Ｎモデルを含む領
域はメッシュ（格子）で区分されている。このとき、点
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３がＮモデルの内部の点か否かを判定す
るため、交点法では図のようにモデルＮの外部の点Ｘ
１’，Ｘ２’，Ｘ３’と点Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３を結ぶ線分
Ｘ１’ーＸ１，Ｘ２’ーＸ２，Ｘ３’ーＸ３とモデルＮ
の面（ファセット）との交差回数で内部と外部を判定す
る（交差回数が１回である点Ｘ１は内部と判定され、交
差回数が２回である点Ｘ２は外部部と判定される）。こ
のように、交点法では内部外部の判定対象点とモデル外
部の点を結ぶ線分とファセットとの交差回数が奇数であ
るか偶数であるかによって判定対象点がモデルの内部に
あるか外部にあるかを判定する。
【０００７】図１２は法線ベクトル法による内部外部判
定法の説明図である。法線ベクトル法は３次元空間内の
任意の点Ｐが立体領域の内部にあるか外部にあるかを判
定する方法の一つであり、図１２（ａ）に示すように平
面Ａ上の任意の点から点Ｐに向うベクトルａと平面の法
線ベクトルｎの内積をとりその値によって点Ｐと平面Ａ
との位置関係（内積値＞０なら点Ｐは平面の裏側領域に
存在、内積値＝０なら点Ｐは平面Ａ上に存在、内積値＜
０なら点Ｐは平面の裏側領域に存在）が求められる。法
線ベクトル法ではこのように内積値により位置関係が判
定できることを利用して立体領域を囲む全平面について
上述の判定を行い最終的に内外判定を行う。
定法の説明図である。法線ベクトル法は３次元空間内の
任意の点Ｐが立体領域の内部にあるか外部にあるかを判
定する方法の一つであり、図１２（ａ）に示すように平
面Ａ上の任意の点から点Ｐに向うベクトルａと平面の法
線ベクトルｎの内積をとりその値によって点Ｐと平面Ａ
との位置関係（内積値＞０なら点Ｐは平面の裏側領域に
存在、内積値＝０なら点Ｐは平面Ａ上に存在、内積値＜
０なら点Ｐは平面の裏側領域に存在）が求められる。法
線ベクトル法ではこのように内積値により位置関係が判
定できることを利用して立体領域を囲む全平面について
上述の判定を行い最終的に内外判定を行う。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前記従来のボクセル自
動生成法においては次のような問題点があった。 前記（１）のプリミティブから形状近似する方法で
は複雑形状を作成するためには多大な工数を必要とし処
理が複雑となるので、複雑形状の作成が困難である。 前記（２）のＦＥＭ要素分割からボクセルを生成す
る方法ではＦＥＭ要素自体の生成に工数及び時間を要し
効率が悪い。 任意のＣＡＤデータを用いる交点法では、前記
（１），（２）の方法ではいずれも領域が完全に閉鎖さ
れないような不完全なデータからは格子を発生すること
ができないので任意のＣＡＤデータを直接利用できな
い。 内外判定法として用いている交点法は、 ａ．稜線（または頂点）を通過する時計算が不安定にな
るという問題点（例えば、図１１（ａ）で頂点を通過す
る線分Ｘ３’ーＸ３の場合についていえば交差回数＝４
と計算されれば点Ｘ３は内部にあることになるが、交差
回数＝５と計算されれば点Ｘ３は外部にあることにな
り、線分がどのように頂点を通過するかによって計算結
果が異なる（計算結果の不安定さ））があり、 ｂ．また、判定に用いる立体領域は全て閉じられている
必要があり、モデルのファセット面が図１１（ｂ）のよ
うに完全な場合には作成できるが、図１１（ｃ）のよう
に不完全な場合（隙間があったり、面が張れていない場
合）には作成できない場合が多い。 また、法線ベクトル法では法線ベクトルの向きは多
角形のそれぞれの面に対し全て表側、或いは裏側に統一
されている必要がある。図１２（ｂ）は４面体のそれぞ
れの面から表側に向う法線１３１〜１４４を示す。ま
た、図１３（ａ）の例に示すように形状領域を含む全微
小平面と全格子点の間で内外判定を行い、その結果を用
いてその点が形状領域内にあるか否かの計算手順を繰返
して図１３（ｂ）に示すようなボクセルを得ることがで
きるが、形状が複雑な場合や大規模な場合には計算量が
膨大となり計算効率が悪い。また、有限要素メッシュを
用いることができるが、図１４に示すような大規模複雑
形状については計算量が膨大となり計算効率が悪いので
有限要素メッシュを用いた３次元直交格子の発生には不
適当である。
動生成法においては次のような問題点があった。 前記（１）のプリミティブから形状近似する方法で
は複雑形状を作成するためには多大な工数を必要とし処
理が複雑となるので、複雑形状の作成が困難である。 前記（２）のＦＥＭ要素分割からボクセルを生成す
る方法ではＦＥＭ要素自体の生成に工数及び時間を要し
効率が悪い。 任意のＣＡＤデータを用いる交点法では、前記
（１），（２）の方法ではいずれも領域が完全に閉鎖さ
れないような不完全なデータからは格子を発生すること
ができないので任意のＣＡＤデータを直接利用できな
い。 内外判定法として用いている交点法は、 ａ．稜線（または頂点）を通過する時計算が不安定にな
るという問題点（例えば、図１１（ａ）で頂点を通過す
る線分Ｘ３’ーＸ３の場合についていえば交差回数＝４
と計算されれば点Ｘ３は内部にあることになるが、交差
回数＝５と計算されれば点Ｘ３は外部にあることにな
り、線分がどのように頂点を通過するかによって計算結
果が異なる（計算結果の不安定さ））があり、 ｂ．また、判定に用いる立体領域は全て閉じられている
必要があり、モデルのファセット面が図１１（ｂ）のよ
うに完全な場合には作成できるが、図１１（ｃ）のよう
に不完全な場合（隙間があったり、面が張れていない場
合）には作成できない場合が多い。 また、法線ベクトル法では法線ベクトルの向きは多
角形のそれぞれの面に対し全て表側、或いは裏側に統一
されている必要がある。図１２（ｂ）は４面体のそれぞ
れの面から表側に向う法線１３１〜１４４を示す。ま
た、図１３（ａ）の例に示すように形状領域を含む全微
小平面と全格子点の間で内外判定を行い、その結果を用
いてその点が形状領域内にあるか否かの計算手順を繰返
して図１３（ｂ）に示すようなボクセルを得ることがで
きるが、形状が複雑な場合や大規模な場合には計算量が
膨大となり計算効率が悪い。また、有限要素メッシュを
用いることができるが、図１４に示すような大規模複雑
形状については計算量が膨大となり計算効率が悪いので
有限要素メッシュを用いた３次元直交格子の発生には不
適当である。
【０００９】本発明は従来技術の上記問題点を解決する
ためになされたものであり、交点法や法線ベクトル法に
比べて計算手順が簡単であり、ＣＡＤデータのような形
状データ（形状領域が完全に閉鎖されない形状データの
場合を含む）から複雑３次元形状に対応した差分法回折
格子を自動生成し得る３次元直交格子の生成方法を提供
することを目的とする。
ためになされたものであり、交点法や法線ベクトル法に
比べて計算手順が簡単であり、ＣＡＤデータのような形
状データ（形状領域が完全に閉鎖されない形状データの
場合を含む）から複雑３次元形状に対応した差分法回折
格子を自動生成し得る３次元直交格子の生成方法を提供
することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに第１の発明の３次元直交格子データの生成方法は、
形状モデルのＣＡＤデータから多角形の点数と各点の座
標値からなるファセットデータを読み込みモデル全体を
囲む領域を算出して空きボクセルを発生させる第１の工
程と、全てのファセットに対してそれぞれのファセット
と交差する空きボクセルに数値データを格納することに
よりモデルの形状表面に対応した表面ボクセルを生成す
る第２の工程と、該表面ボクセルを境界とする領域の一
方に対応したボクセルを自動生成して形状モデルに対応
した３次元直交格子データを生成する第３の工程と、を
有することを特徴とする。
めに第１の発明の３次元直交格子データの生成方法は、
形状モデルのＣＡＤデータから多角形の点数と各点の座
標値からなるファセットデータを読み込みモデル全体を
囲む領域を算出して空きボクセルを発生させる第１の工
程と、全てのファセットに対してそれぞれのファセット
と交差する空きボクセルに数値データを格納することに
よりモデルの形状表面に対応した表面ボクセルを生成す
る第２の工程と、該表面ボクセルを境界とする領域の一
方に対応したボクセルを自動生成して形状モデルに対応
した３次元直交格子データを生成する第３の工程と、を
有することを特徴とする。
【００１１】第２の発明は上記第１の発明の３次元直交
格子データの生成方法において、第３の工程が、表面ボ
クセルを基に形状領域外側に対応したボクセルを自動生
成して得られたボクセルを形状領域全体にわたって反転
して、形状モデルに対応した３次元直交格子データを生
成する工程であることを特徴とする。
格子データの生成方法において、第３の工程が、表面ボ
クセルを基に形状領域外側に対応したボクセルを自動生
成して得られたボクセルを形状領域全体にわたって反転
して、形状モデルに対応した３次元直交格子データを生
成する工程であることを特徴とする。
【００１２】第３の発明は上記第１の発明の３次元直交
格子データの生成方法において、第３の工程が、表面ボ
クセルを基に形状領域内に対応したボクセルを自動生成
し、形状モデルに対応した３次元直交格子データを生成
する工程であることを特徴とする。
格子データの生成方法において、第３の工程が、表面ボ
クセルを基に形状領域内に対応したボクセルを自動生成
し、形状モデルに対応した３次元直交格子データを生成
する工程であることを特徴とする。
【００１３】第４の発明は上記第１の発明ないし第３の
発明のいずれかの３次元直交格子データの生成方法にお
いて、ファセットとして３角形を用いることを特徴とす
る。
発明のいずれかの３次元直交格子データの生成方法にお
いて、ファセットとして３角形を用いることを特徴とす
る。
【００１４】第５の発明は上記第１の発明ないし第３の
発明のいずれかの３次元直交格子データの生成方法にお
いて、形状モデルのＣＡＤデータに代えて製品の型デー
タを用いることにより、製品形状に対応した３次元直交
格子データを生成することを特徴とする。
発明のいずれかの３次元直交格子データの生成方法にお
いて、形状モデルのＣＡＤデータに代えて製品の型デー
タを用いることにより、製品形状に対応した３次元直交
格子データを生成することを特徴とする。
【００１５】第６の発明は上記第１の発明ないし第３の
発明のいずれかの３次元直交格子データの生成方法にお
いて、製品の複数の型データを用い、第１の工程でそれ
ぞれの型データ毎にファセットデータを読み込みそれぞ
れ対応の空きボクセルを発生させてそれらの空きボクセ
ルを組合せることを特徴とする。
発明のいずれかの３次元直交格子データの生成方法にお
いて、製品の複数の型データを用い、第１の工程でそれ
ぞれの型データ毎にファセットデータを読み込みそれぞ
れ対応の空きボクセルを発生させてそれらの空きボクセ
ルを組合せることを特徴とする。
【００１６】第７の発明は上記第１の発明の３次元直交
格子データの生成方法において、上記の第２の発明、第
３の発明、第５の発明に記載の３次元直交格子データの
生成方法のうちいずれか、または２つ以上によって生成
した複数の３次元直交格子データを所定の位置に配置し
て単一の３次元直交格子データとすることを特徴とす
る。
格子データの生成方法において、上記の第２の発明、第
３の発明、第５の発明に記載の３次元直交格子データの
生成方法のうちいずれか、または２つ以上によって生成
した複数の３次元直交格子データを所定の位置に配置し
て単一の３次元直交格子データとすることを特徴とす
る。
【００１７】
【作用】上記構成により第１ないし第７の発明の３次元
直交格子データの生成方法によれば、第２の工程におい
て、ファセットに交差する空きボクセルから表面ボクセ
ルを発生させる際、ファセット間の隙間がボクセルの大
きさで吸収できる。
直交格子データの生成方法によれば、第２の工程におい
て、ファセットに交差する空きボクセルから表面ボクセ
ルを発生させる際、ファセット間の隙間がボクセルの大
きさで吸収できる。
【００１８】第２，第５，及び第６の発明の３次元直交
格子データの生成方法によれば、形状領域の外部を埋め
るための始点情報は自動設定ができ、オペレータによる
入力を要しない。また、反転操作により形状内外の指定
なしで２つ以上のモデルを同時に自動発生できる。
格子データの生成方法によれば、形状領域の外部を埋め
るための始点情報は自動設定ができ、オペレータによる
入力を要しない。また、反転操作により形状内外の指定
なしで２つ以上のモデルを同時に自動発生できる。
【００１９】第３，第５，及び第６の発明の３次元直交
格子データの生成方法は、中空形状の３次元直交格子デ
ータの生成に適しており、また、第２の発明に比較して
処理スピードが速くなる。
格子データの生成方法は、中空形状の３次元直交格子デ
ータの生成に適しており、また、第２の発明に比較して
処理スピードが速くなる。
【００２０】第４の発明の３次元直交格子データの生成
方法では、第２の工程でファセットとして微細自由曲面
または微細多角形を用いる場合と比べ３角形を用いるこ
とにより比較ステップが簡略化され空きボクセルとの交
差判定速度が速くなる。
方法では、第２の工程でファセットとして微細自由曲面
または微細多角形を用いる場合と比べ３角形を用いるこ
とにより比較ステップが簡略化され空きボクセルとの交
差判定速度が速くなる。
【００２１】第５及び第６の発明の３次元直交格子デー
タの生成方法は、外側を埋めたあと反転することにより
見切り面等を持つ型データについても修正なしにボクセ
ル化ができる。
タの生成方法は、外側を埋めたあと反転することにより
見切り面等を持つ型データについても修正なしにボクセ
ル化ができる。
【００２２】第６の発明では３次元直交格子データの生
成方法は、従来工数や記憶容量の関係上なされなかった
複雑形状のモデルについても、型データを組合せて空き
ボクセルを得て表面ボクセルを発生させることができ、
３次元直交データの作成が短時間でできる。
成方法は、従来工数や記憶容量の関係上なされなかった
複雑形状のモデルについても、型データを組合せて空き
ボクセルを得て表面ボクセルを発生させることができ、
３次元直交データの作成が短時間でできる。
【００２３】第７の発明の３次元直交格子データの生成
方法によれば、夫々のパートに都合の良い方法を使って
効率良い演算ができる。
方法によれば、夫々のパートに都合の良い方法を使って
効率良い演算ができる。
【００２４】
【実施例】図１は本発明の３次元直交格子の生成方法の
基本プロセスを示すブロック図であり、ブロック１は形
状モデルに関する既存のＣＡＤデータのファセット（微
細多角形）データを読み込み、モデル全体を囲む領域を
算出し空きボクセルを発生させる空きボクセル発生ブロ
ックである。なお、ここで、ファセットデータは多角形
の点数と各点の座標値からなる数値群である。
基本プロセスを示すブロック図であり、ブロック１は形
状モデルに関する既存のＣＡＤデータのファセット（微
細多角形）データを読み込み、モデル全体を囲む領域を
算出し空きボクセルを発生させる空きボクセル発生ブロ
ックである。なお、ここで、ファセットデータは多角形
の点数と各点の座標値からなる数値群である。
【００２５】ブロック２は全てのファセットに対してそ
れと交差する空きボクセルに数値データを格納すること
によりモデルの形状表面に対応したボクセル（表面ボク
セル）を発生させる表面ボクセル発生ブロックである。
れと交差する空きボクセルに数値データを格納すること
によりモデルの形状表面に対応したボクセル（表面ボク
セル）を発生させる表面ボクセル発生ブロックである。
【００２６】ブロック３は表面ボクセルを境界とする領
域の一方にボクセルを自動生成してから形状領域全体に
わたってボクセル値の反転を行い、形状モデルの３次元
直交格子を得るボクセル反転ブロックである。
域の一方にボクセルを自動生成してから形状領域全体に
わたってボクセル値の反転を行い、形状モデルの３次元
直交格子を得るボクセル反転ブロックである。
【００２７】図２は本発明の３次元直交格子の生成方法
により得られた３次元直交格子データの生成実施したシ
ステムの一構成例を示すブロック図であり、システムは
イーサネットのようなローカルエリアネットワーク（Ｌ
ＡＮ）７を介して対象物体の形状モデルデータを生成す
るＣＡＤシステム５，本発明により生成される３次元直
交格子データに基づいて差分解析等を実行する解析シス
テム６，ファセットデータのピッチ等の各種設定値や操
作情報を入力するためのキーボード８，ディスプレイ
９，及び本発明の３次元直交格子の生成方法を実行する
ため構成を備えたワークステーション１０が接続してい
る。
により得られた３次元直交格子データの生成実施したシ
ステムの一構成例を示すブロック図であり、システムは
イーサネットのようなローカルエリアネットワーク（Ｌ
ＡＮ）７を介して対象物体の形状モデルデータを生成す
るＣＡＤシステム５，本発明により生成される３次元直
交格子データに基づいて差分解析等を実行する解析シス
テム６，ファセットデータのピッチ等の各種設定値や操
作情報を入力するためのキーボード８，ディスプレイ
９，及び本発明の３次元直交格子の生成方法を実行する
ため構成を備えたワークステーション１０が接続してい
る。
【００２８】ワークステーション１０はＣＡＤシステム
からのファセットデータを格納するファセットデータ格
納部１１，本発明により生成される３次元直交格子デー
タを格納する解析用直交格子データ格納部，作業用主記
憶部（メモリ）１３，及びワークステーション全体を制
御し３次元直交格子の生成方法を実行するＣＰＵ１４を
有している。
からのファセットデータを格納するファセットデータ格
納部１１，本発明により生成される３次元直交格子デー
タを格納する解析用直交格子データ格納部，作業用主記
憶部（メモリ）１３，及びワークステーション全体を制
御し３次元直交格子の生成方法を実行するＣＰＵ１４を
有している。
【００２９】ＣＰＵ１４は、また、ファセットデータに
基づいて３次元直交格子を発生する解析用直交格子発生
部１５及びディスプレイ９にデータ表示を行うためのデ
ータ表示操作部１６を含んでいる。また、解析用直交格
子発生部１５は図１の空きボクセル発生ブロック１，表
面ボクセル発生ブロック２，及びボクセル反転ブロック
３の動作に相当する処理を行う。
基づいて３次元直交格子を発生する解析用直交格子発生
部１５及びディスプレイ９にデータ表示を行うためのデ
ータ表示操作部１６を含んでいる。また、解析用直交格
子発生部１５は図１の空きボクセル発生ブロック１，表
面ボクセル発生ブロック２，及びボクセル反転ブロック
３の動作に相当する処理を行う。
【００３０】図３は図２のシステムを用いた本発明の３
次元直交格子生成法の一実施例を示すフローチャートで
あり、図４はその各プロセスにおける説明図である。以
下、図２，図３，図４，及び図１５ないし図２２により
説明する。
次元直交格子生成法の一実施例を示すフローチャートで
あり、図４はその各プロセスにおける説明図である。以
下、図２，図３，図４，及び図１５ないし図２２により
説明する。
【００３１】図１５は鋳造法により鋳造部品を製造する
場合に用いる金型をＮＣ加工するときに必要なＮＣデー
タを自動生成するためのＣＡＤデータの例をディスプレ
イ９上に描画した画像の写真である。また、図１６は図
１５の金型表面を組合せて一部を切断したもののＣＡＤ
データのディスプレイ画像の写真であり、図１６の下方
には製品形状が空間となって表面で囲まれている様子が
示されている。本実施例ではこれらの製品（以下、モデ
ル（図１５または図１６））に相当する３次元直交格子
を生成した（図２１，図２２参照）。
場合に用いる金型をＮＣ加工するときに必要なＮＣデー
タを自動生成するためのＣＡＤデータの例をディスプレ
イ９上に描画した画像の写真である。また、図１６は図
１５の金型表面を組合せて一部を切断したもののＣＡＤ
データのディスプレイ画像の写真であり、図１６の下方
には製品形状が空間となって表面で囲まれている様子が
示されている。本実施例ではこれらの製品（以下、モデ
ル（図１５または図１６））に相当する３次元直交格子
を生成した（図２１，図２２参照）。
【００３２】図１７は図１５の金型のＣＡＤデータのフ
ァセットデータ（微細多角形）をディスプレイ９上に描
画した画像の写真であり、図１８はその一部拡大像の写
真であり、本来はシェーディング処理に必要なデータで
ある。本実施例ではこのファセットデータを用いる。
ァセットデータ（微細多角形）をディスプレイ９上に描
画した画像の写真であり、図１８はその一部拡大像の写
真であり、本来はシェーディング処理に必要なデータで
ある。本実施例ではこのファセットデータを用いる。
【００３３】図３のステップＳ１で、ファセットデータ
は多角形の点数と各点の座標からなる数値群として図２
のＣＡＤシステム５からイーサネット７を介してワーク
ステーション１０に取り込まれファセットデータ格納部
１１に格納される。
は多角形の点数と各点の座標からなる数値群として図２
のＣＡＤシステム５からイーサネット７を介してワーク
ステーション１０に取り込まれファセットデータ格納部
１１に格納される。
【００３４】ステップＳ２で、ファセットデータ格納部
１１から数値データ（座標値）を作業用主記憶部１３に
読み込む。
１１から数値データ（座標値）を作業用主記憶部１３に
読み込む。
【００３５】このあと、ステップＳ２で発生させるボク
セルの大きさ情報を得るためオペレータによるキーボー
ド８からのボクセルの大きさ（ｘ，ｙ，ｚ方向へのピッ
チ）の入力を待ち、キーボード入力があった後はステッ
プＳ３に移行する。
セルの大きさ情報を得るためオペレータによるキーボー
ド８からのボクセルの大きさ（ｘ，ｙ，ｚ方向へのピッ
チ）の入力を待ち、キーボード入力があった後はステッ
プＳ３に移行する。
【００３６】ステップＳ３では、ｘ，ｙ，ｚ方向へのピ
ッチデータ及び作業用主記憶部１３に読み込んだ座標値
からモデル全体を囲む領域（ｘ，ｙ，ｚの最大，最小に
対応）を算出し空きボクセルを発生させる。空きボクセ
ルは対象領域全体をボクセル微小６面体に分割したもの
で後述（ステップＳ４）するように各空きボクセルには
データ（値）が格納される。なお、上記ステップＳ１〜
Ｓ３は図１の空きボクセル発生ブロック（ブロック１）
に相当するプロセスである。
ッチデータ及び作業用主記憶部１３に読み込んだ座標値
からモデル全体を囲む領域（ｘ，ｙ，ｚの最大，最小に
対応）を算出し空きボクセルを発生させる。空きボクセ
ルは対象領域全体をボクセル微小６面体に分割したもの
で後述（ステップＳ４）するように各空きボクセルには
データ（値）が格納される。なお、上記ステップＳ１〜
Ｓ３は図１の空きボクセル発生ブロック（ブロック１）
に相当するプロセスである。
【００３７】ここで、図４（ａ）には上型形状のファセ
ット４１と下型形状のファセト４２で規定される閉鎖形
状のモデルが示されステップＳ３でその内外形状領域全
体に発生した格子（空きボクセル）が示されている。
ット４１と下型形状のファセト４２で規定される閉鎖形
状のモデルが示されステップＳ３でその内外形状領域全
体に発生した格子（空きボクセル）が示されている。
【００３８】ステップＳ４では、全てのファセットに対
してそれと交差する空きボクセルに数値データ’１’を
格納する。この数値データは’０’がｏｆｆ、’１’が
ｏｎに対応する。この操作によって図４（ｂ）に示すよ
うに形状表面に対応したボクセル（表面ボクセル）４４
を発生する。なお、図１９，図２０は図１５，図１６に
対応するサーフェイスボクセルをディスプレイ９上に描
画した画像の写真である。
してそれと交差する空きボクセルに数値データ’１’を
格納する。この数値データは’０’がｏｆｆ、’１’が
ｏｎに対応する。この操作によって図４（ｂ）に示すよ
うに形状表面に対応したボクセル（表面ボクセル）４４
を発生する。なお、図１９，図２０は図１５，図１６に
対応するサーフェイスボクセルをディスプレイ９上に描
画した画像の写真である。
【００３９】また、上記ステップＳ４は図１の表面ボク
セル発生ブロック（ブロック２）に相当するプロセスで
ある。更にまた、上記表面ボクセル生成ステップにおい
てなされるファセットと空きボクセルとの交差判定法に
ついては後述するが（図５〜図７の説明参照）、空きボ
クセルと交差するファセットの形状は３角形が望ましい
（後述）。
セル発生ブロック（ブロック２）に相当するプロセスで
ある。更にまた、上記表面ボクセル生成ステップにおい
てなされるファセットと空きボクセルとの交差判定法に
ついては後述するが（図５〜図７の説明参照）、空きボ
クセルと交差するファセットの形状は３角形が望ましい
（後述）。
【００４０】ステップＳ５では、オペレータの手を経る
ことなく、対象領域の最外層のボクセルを自動的に一つ
選ぶことができるので、これをスタート点として順次再
帰的にデータの格納されていない隣接する空きボクセル
に数値データを格納する（空きボクセルを数値データ’
１’で埋める）。このようにして図４（ｃ）に示すよう
に形状外側の空きボクセルにすべて数値データ’１’を
格納する。
ことなく、対象領域の最外層のボクセルを自動的に一つ
選ぶことができるので、これをスタート点として順次再
帰的にデータの格納されていない隣接する空きボクセル
に数値データを格納する（空きボクセルを数値データ’
１’で埋める）。このようにして図４（ｃ）に示すよう
に形状外側の空きボクセルにすべて数値データ’１’を
格納する。
【００４１】なお、実施例では上述の、空きボクセルを
数値データ’１’で埋める操作、を図１０に示すような
プログラムによる再帰関数を用いて実現している。ここ
で、図１０はＣ言語（プログラム言語の一種）で表現さ
れたソースプログラムとして示されており、センテンス
１０１０は以下の操作を行うための関数である。現在の
ボクセル位置（ｉ，ｊ，ｋ）に対してそのボクセルがｏ
ｎでなければそのボクセルをｏｎにして埋め、センテン
ス１０２１で領域を調べ、センテンス１０２２，１０２
３で再度埋めるか否かを判断し、センテンス１０２４〜
１０２９で前後左右上下のボクセルに順次移動して、こ
の操作（センテンス１０２０〜１０２９）を繰返す。こ
のように、再帰アルゴリズムによる隣接格子判定を実行
するボクセル発生方法を行うことにより交点法に比べて
安定し、計算手順が簡単になる。
数値データ’１’で埋める操作、を図１０に示すような
プログラムによる再帰関数を用いて実現している。ここ
で、図１０はＣ言語（プログラム言語の一種）で表現さ
れたソースプログラムとして示されており、センテンス
１０１０は以下の操作を行うための関数である。現在の
ボクセル位置（ｉ，ｊ，ｋ）に対してそのボクセルがｏ
ｎでなければそのボクセルをｏｎにして埋め、センテン
ス１０２１で領域を調べ、センテンス１０２２，１０２
３で再度埋めるか否かを判断し、センテンス１０２４〜
１０２９で前後左右上下のボクセルに順次移動して、こ
の操作（センテンス１０２０〜１０２９）を繰返す。こ
のように、再帰アルゴリズムによる隣接格子判定を実行
するボクセル発生方法を行うことにより交点法に比べて
安定し、計算手順が簡単になる。
【００４２】最後に、ステップＳ６では、領域全体にわ
たって数値データ’０’を格納しているボクセルには数
値データ’１’を格納し、数値データ’１’を格納して
いるボクセルには数値データ’０’を格納することで図
４（ｄ）に示すように領域全体にわたってボクセルのｏ
ｎ，ｏｆｆを反転する。なお、上記ステップＳ５，Ｓ６
は図１のボクセル反転ブロック（ブロック３）に相当す
るプロセスである。
たって数値データ’０’を格納しているボクセルには数
値データ’１’を格納し、数値データ’１’を格納して
いるボクセルには数値データ’０’を格納することで図
４（ｄ）に示すように領域全体にわたってボクセルのｏ
ｎ，ｏｆｆを反転する。なお、上記ステップＳ５，Ｓ６
は図１のボクセル反転ブロック（ブロック３）に相当す
るプロセスである。
【００４３】これら一連の手順（ステップＳ１〜Ｓ６）
によって、モデルの形状部分に対応したボクセルはｏｎ
となり、形状外側に対応したボクセルはｏｆｆとなった
目的の３次元直交格子を生成できる。図２１，図２２は
一連の手順によって生成した３次元直交格子をディスプ
レイ９上に描画した画像の写真である。
によって、モデルの形状部分に対応したボクセルはｏｎ
となり、形状外側に対応したボクセルはｏｆｆとなった
目的の３次元直交格子を生成できる。図２１，図２２は
一連の手順によって生成した３次元直交格子をディスプ
レイ９上に描画した画像の写真である。
【００４４】上記実施例の方法により、 ａ．ステップＳ４における変換（ファセットに交差する
空きボクセルに数値データ’１’を格納して表面ボクセ
ルを発生させる操作）の際、ファセット間の隙間がボク
セルの大きさで吸収できるので安定的であり、 ｂ．外側を埋めたあと反転することにより見切り面等を
持つ型データについてもボクセル化が可能であり従来５
０〜１００時間を要していた作成が１％以下の時間で行
えるようになり、 ｃ．更に、従来工数の関係上なされなかった複雑形状の
モデルについても３次元直交データの作成が短時間で可
能になり、 ｄ．内部を埋めるための始点情報が不要であるため自動
化が可能であり、また形状内外の指定なしで２つ以上の
モデルを同時に自動発生可能、となった。
空きボクセルに数値データ’１’を格納して表面ボクセ
ルを発生させる操作）の際、ファセット間の隙間がボク
セルの大きさで吸収できるので安定的であり、 ｂ．外側を埋めたあと反転することにより見切り面等を
持つ型データについてもボクセル化が可能であり従来５
０〜１００時間を要していた作成が１％以下の時間で行
えるようになり、 ｃ．更に、従来工数の関係上なされなかった複雑形状の
モデルについても３次元直交データの作成が短時間で可
能になり、 ｄ．内部を埋めるための始点情報が不要であるため自動
化が可能であり、また形状内外の指定なしで２つ以上の
モデルを同時に自動発生可能、となった。
【００４５】なお、上記ステップＳ５において、対象領
域の内側のボクセルを一つ選びこれをスタート点として
順次再帰的にデータの格納されていない隣接する空きボ
クセルに数値データを格納することもできる。
域の内側のボクセルを一つ選びこれをスタート点として
順次再帰的にデータの格納されていない隣接する空きボ
クセルに数値データを格納することもできる。
【００４６】すなわち、形状内側の空きボクセルにすべ
て数値データ’１’を格納するようにし、上記ステップ
Ｓ６を省略してもモデルの形状部分に対応したボクセル
はｏｎとなり、形状外に対応したボクセルはｏｆｆとな
った目的の３次元直交格子を生成できる。なお、この場
合には対象領域の内側のボクセルを一つ指定する必要が
あるが、この方法は中空形状の３次元直交格子の生成に
適しており、また、前述の形状外側を埋めてから反転す
る方法に比べ処理スピードが早くなる。
て数値データ’１’を格納するようにし、上記ステップ
Ｓ６を省略してもモデルの形状部分に対応したボクセル
はｏｎとなり、形状外に対応したボクセルはｏｆｆとな
った目的の３次元直交格子を生成できる。なお、この場
合には対象領域の内側のボクセルを一つ指定する必要が
あるが、この方法は中空形状の３次元直交格子の生成に
適しており、また、前述の形状外側を埋めてから反転す
る方法に比べ処理スピードが早くなる。
【００４７】また、上記図３の実施例では形状モデルの
ＣＡＤデータを用いて３次元直交格子を得ているが、本
発明の方法を用いて製品の型データを使い、製品の３次
元直交格子を得ることができる。
ＣＡＤデータを用いて３次元直交格子を得ているが、本
発明の方法を用いて製品の型データを使い、製品の３次
元直交格子を得ることができる。
【００４８】この場合、反転により製品の型の見切面が
カットされるので製品の形状にそった３次元直交格子が
得られる。また、製品の型データはＮＣ加工データとし
て高精度に作られるので、一般の形状モデルのＣＡＤデ
ータより精度の高い３次元直交格子を得ることができ
る。
カットされるので製品の形状にそった３次元直交格子が
得られる。また、製品の型データはＮＣ加工データとし
て高精度に作られるので、一般の形状モデルのＣＡＤデ
ータより精度の高い３次元直交格子を得ることができ
る。
【００４９】また、図３の実施例では製品形状が複雑な
時にはデータ量が膨大になることがあり、この様な場合
には一度にファセットデータを扱うことができないが、
製品の型データをファセットデータとして用いる場合に
は、型データは数枚の型データからなっているので、そ
れぞれの型データ毎にファセットデータから空きボクセ
ルを発生させてそれらをそれぞれ組合せて表面ボクセル
を得て、反転操作により３次元直交格子を得るようにす
ることができる。
時にはデータ量が膨大になることがあり、この様な場合
には一度にファセットデータを扱うことができないが、
製品の型データをファセットデータとして用いる場合に
は、型データは数枚の型データからなっているので、そ
れぞれの型データ毎にファセットデータから空きボクセ
ルを発生させてそれらをそれぞれ組合せて表面ボクセル
を得て、反転操作により３次元直交格子を得るようにす
ることができる。
【００５０】このように型データを用いることにより製
品形状の３次元直交格子を効率よく得るようにすること
ができる。
品形状の３次元直交格子を効率よく得るようにすること
ができる。
【００５１】図５は表面ボクセル生成（図３のステップ
Ｓ４参照）におけるファセットと空きボクセルとの交差
判定フローチャートの一例である。
Ｓ４参照）におけるファセットと空きボクセルとの交差
判定フローチャートの一例である。
【００５２】交差判定は図５のステップＳ５１で交差の
対象となるボクセルを選び、ステップＳ５２で交差の対
象とする３角形を選んでから、ステップＳ５３で３角形
（ファセットデータ）とボクセルが交点を持つか否かを
調べる。ここで、交点を持つ場合はステップＳ５５に移
行しそのボクセルをｏｎとしてステップＳ５６に移行す
る。
対象となるボクセルを選び、ステップＳ５２で交差の対
象とする３角形を選んでから、ステップＳ５３で３角形
（ファセットデータ）とボクセルが交点を持つか否かを
調べる。ここで、交点を持つ場合はステップＳ５５に移
行しそのボクセルをｏｎとしてステップＳ５６に移行す
る。
【００５３】交点を持たない場合はステップＳ５４に移
行し全ての３角形について交差判定を行ったかを調べ
る。交差判定を全ての３角形について行っていればステ
ップＳ５６に移行し、交差判定を行っていない３角形あ
る場合にはステップＳ５２に移行する。
行し全ての３角形について交差判定を行ったかを調べ
る。交差判定を全ての３角形について行っていればステ
ップＳ５６に移行し、交差判定を行っていない３角形あ
る場合にはステップＳ５２に移行する。
【００５４】ステップＳ５６では、全てのボクセルにつ
いて交差判定を行ったかを調べ全てのボクセルについて
交差判定を行っていれば処理を終了し、交差判定を行っ
ていないボクセルがある場合にはステップＳ５１に戻
る。
いて交差判定を行ったかを調べ全てのボクセルについて
交差判定を行っていれば処理を終了し、交差判定を行っ
ていないボクセルがある場合にはステップＳ５１に戻
る。
【００５５】ここで、ステップＳ５２，Ｓ５３で交差の
対象として任意の多角形ファセットデータあるいは自由
曲面を用いることができるが、これは後述するように３
角形で行うほうが処理が簡単であるため実施例では空き
ボクセルとの交差判定に３角形を用いている。
対象として任意の多角形ファセットデータあるいは自由
曲面を用いることができるが、これは後述するように３
角形で行うほうが処理が簡単であるため実施例では空き
ボクセルとの交差判定に３角形を用いている。
【００５６】図６及び図７は、図５においてファセット
として３角形を用いることの利点の説明図である。
として３角形を用いることの利点の説明図である。
【００５７】図６は、交差対象として自由曲面を用いる
場合と３角形ファセットデータを用いる場合の比較図で
あり、曲面は各種のＣＡＤシステムにおいて表現式が異
なるため（例えば、ナーブス（nurvs ）、ベジエ曲線
等）、図６（ａ）に示すように表現式に応じた交差判定
を用いることになりプログラムが複雑になる。これに対
し、３角形を用いる場合には図６（ｂ）に示すように表
現式に応じた交差判定を要せず、簡単なステップでどの
ようなＣＡＤデータにも対応できる。
場合と３角形ファセットデータを用いる場合の比較図で
あり、曲面は各種のＣＡＤシステムにおいて表現式が異
なるため（例えば、ナーブス（nurvs ）、ベジエ曲線
等）、図６（ａ）に示すように表現式に応じた交差判定
を用いることになりプログラムが複雑になる。これに対
し、３角形を用いる場合には図６（ｂ）に示すように表
現式に応じた交差判定を要せず、簡単なステップでどの
ようなＣＡＤデータにも対応できる。
【００５８】すなわち、図６（ａ）ではステップ６１で
交差の対象となる曲面を選び、ステップＳ６２で当該曲
面の表現式を調べ、ステップ６３で表現式に応じた交差
判定を用いる必要があるが、図６（ｂ）ではステップＳ
５２で交差の対象となる３角形を選び、３角形とボクセ
ルが交差するか否かを調べるだけでよい。
交差の対象となる曲面を選び、ステップＳ６２で当該曲
面の表現式を調べ、ステップ６３で表現式に応じた交差
判定を用いる必要があるが、図６（ｂ）ではステップＳ
５２で交差の対象となる３角形を選び、３角形とボクセ
ルが交差するか否かを調べるだけでよい。
【００５９】図７は、ファセットとして多角形を用いる
場合と３角形を用いる場合の比較図であり、ｎ角形の場
合は図７（ａ）に示すようにｎの値に応じてｎー２回の
交差判定を繰返す必要がありプログラムが複雑になる。
これに対し、３角形を用いる場合には図７（ｂ）に示す
ように簡単なステップでどのようなＣＡＤデータにも対
応できる。
場合と３角形を用いる場合の比較図であり、ｎ角形の場
合は図７（ａ）に示すようにｎの値に応じてｎー２回の
交差判定を繰返す必要がありプログラムが複雑になる。
これに対し、３角形を用いる場合には図７（ｂ）に示す
ように簡単なステップでどのようなＣＡＤデータにも対
応できる。
【００６０】すなわち、図７（ａ）ではステップ７１で
交差の対象となる多角形を選び、ステップＳ７２で当該
ｎ角形が何角形であるか調べ、ステップ７３でｎー２回
の交差判定を用いる必要があるが、図６（ｂ）ではステ
ップＳ５２で交差の対象となる３角形を選び、３角形と
ボクセルが交差するか否かを調べるだけでよい。
交差の対象となる多角形を選び、ステップＳ７２で当該
ｎ角形が何角形であるか調べ、ステップ７３でｎー２回
の交差判定を用いる必要があるが、図６（ｂ）ではステ
ップＳ５２で交差の対象となる３角形を選び、３角形と
ボクセルが交差するか否かを調べるだけでよい。
【００６１】図８及び図９は、不完全なファセットを含
む形状モデルへの本発明の適用例の説明図である。
む形状モデルへの本発明の適用例の説明図である。
【００６２】図８でファセットの抜け８２のある不完全
な形状モデルに対して交点法（前述）と本発明による直
交格子生成法を適用したところ、交点法では基準点から
ファセットの抜けているところを結ぶ領域で３次元格子
の欠落が生じたが、本発明による直交格子生成法ではフ
ァセットのサイズより大きな格子サイズを設定した場合
に欠落のない完全な３次元格子が得られた。
な形状モデルに対して交点法（前述）と本発明による直
交格子生成法を適用したところ、交点法では基準点から
ファセットの抜けているところを結ぶ領域で３次元格子
の欠落が生じたが、本発明による直交格子生成法ではフ
ァセットのサイズより大きな格子サイズを設定した場合
に欠落のない完全な３次元格子が得られた。
【００６３】図９は、２次元直交格子の場合を例とした
ファセットの抜けのある不完全な形状モデルに対する交
点法と本発明による直交格子生成法による結果の説明図
であり、図９（ａ）には完全なファセットにより生成さ
れる直交格子９１を、図９（ｂ）には交点法によって不
完全なファセットから生成された直交格子９２を、図９
（ｃ）には本発明によって不完全なファセットをから生
成された直交格子９６が示されている。交点法では空き
セルにファセットの一部９３，９４が交差していても完
全な格子は生成されないが、本発明では空きセルにファ
セットの一部９３，９４が交差していれば図９（ａ）に
示すような完全な直交格子９１と同様な直交格子９６が
生成される。
ファセットの抜けのある不完全な形状モデルに対する交
点法と本発明による直交格子生成法による結果の説明図
であり、図９（ａ）には完全なファセットにより生成さ
れる直交格子９１を、図９（ｂ）には交点法によって不
完全なファセットから生成された直交格子９２を、図９
（ｃ）には本発明によって不完全なファセットをから生
成された直交格子９６が示されている。交点法では空き
セルにファセットの一部９３，９４が交差していても完
全な格子は生成されないが、本発明では空きセルにファ
セットの一部９３，９４が交差していれば図９（ａ）に
示すような完全な直交格子９１と同様な直交格子９６が
生成される。
【００６４】また、図２では本発明の３次元直交格子の
生成方法を実行するためのハードウエア構成として、イ
ーサネットのようなローカルエリアネットワーク７を介
して、ＣＡＤシステム，解析システム，キーボード，デ
ィスプレイ，及び本発明の方法を実行する構成を備えた
ワークステーションが接続するシステムを例としたが、
ワークステーションをスタンドアローンとし、型データ
や製品データを格納媒体を介して取込むよう構成しても
よく、また、ＣＡＤシステムあるいは解析システム構成
する装置に本発明の３次元直交格子の生成方法を実行す
るための手段（プログラム）を組込んでもよい。
生成方法を実行するためのハードウエア構成として、イ
ーサネットのようなローカルエリアネットワーク７を介
して、ＣＡＤシステム，解析システム，キーボード，デ
ィスプレイ，及び本発明の方法を実行する構成を備えた
ワークステーションが接続するシステムを例としたが、
ワークステーションをスタンドアローンとし、型データ
や製品データを格納媒体を介して取込むよう構成しても
よく、また、ＣＡＤシステムあるいは解析システム構成
する装置に本発明の３次元直交格子の生成方法を実行す
るための手段（プログラム）を組込んでもよい。
【００６５】また、鋳造部品としてロードホイールのデ
ィスク面の型の放電加工用のＣＡＤデータを用いて、上
記第５の発明の方法でディスク部についての第１の３次
元直交格子データを生成し、続いてリム部形状データを
用いて、上記第２の発明の方法でリム部についての第２
の３次元直交格子データを生成し、さらに鋳造方案部形
状データを用いて、上記第３の発明の方法で、方案部に
ついての第３の３次元直交格子データを生成する。
ィスク面の型の放電加工用のＣＡＤデータを用いて、上
記第５の発明の方法でディスク部についての第１の３次
元直交格子データを生成し、続いてリム部形状データを
用いて、上記第２の発明の方法でリム部についての第２
の３次元直交格子データを生成し、さらに鋳造方案部形
状データを用いて、上記第３の発明の方法で、方案部に
ついての第３の３次元直交格子データを生成する。
【００６６】しかる後に、上記第１ないし第３の３次元
直交格子データを所定の位置に配置し、鋳造方法を含む
ロードホイール全体の３次元直交格子データとして生成
することができる。このように夫々のパートに都合の良
い方法を使うことにより、効率良い演算を行える。
直交格子データを所定の位置に配置し、鋳造方法を含む
ロードホイール全体の３次元直交格子データとして生成
することができる。このように夫々のパートに都合の良
い方法を使うことにより、効率良い演算を行える。
【００６７】以上本発明の一実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種
々の変形実施が可能であることはいうまでもない。
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種
々の変形実施が可能であることはいうまでもない。
【００６８】
【発明の効果】以上説明したように、第１ないし第７の
発明の３次元直交格子データの生成方法によれば、ファ
セットに交差する空きボクセルから表面ボクセルを発生
させる際、ファセット間の隙間がボクセルの大きさで吸
収できるので、交点法によっては生成できない（閉鎖し
ていない）不完全なな形状データ（または型データ）に
対しても３次元直交格子を生成し得る。
発明の３次元直交格子データの生成方法によれば、ファ
セットに交差する空きボクセルから表面ボクセルを発生
させる際、ファセット間の隙間がボクセルの大きさで吸
収できるので、交点法によっては生成できない（閉鎖し
ていない）不完全なな形状データ（または型データ）に
対しても３次元直交格子を生成し得る。
【００６９】また、再帰アルゴリズムによる隣接格子判
定を実行するボクセル発生方法により交点法に比べて安
定的であり計算手順が簡単である。更に、法線ベクトル
法のように形状表面と全格子点との間で内外判定を行う
必要がなく計算手順が簡単である。更に、面の向きが統
一されている必要がなくなる。
定を実行するボクセル発生方法により交点法に比べて安
定的であり計算手順が簡単である。更に、法線ベクトル
法のように形状表面と全格子点との間で内外判定を行う
必要がなく計算手順が簡単である。更に、面の向きが統
一されている必要がなくなる。
【００７０】第２，第５，及び第６の発明の３次元直交
格子データの生成方法によれば、形状領域の内部を埋め
るための始点情報が自動設定ができ、また、形状領域外
側を反転してボクセルを発生させるので、個々のモデル
の形状内外の指定なしで２つ以上のモデルを同時に自動
発生できる。
格子データの生成方法によれば、形状領域の内部を埋め
るための始点情報が自動設定ができ、また、形状領域外
側を反転してボクセルを発生させるので、個々のモデル
の形状内外の指定なしで２つ以上のモデルを同時に自動
発生できる。
【００７１】第３，第５，及び第６の発明の３次元直交
格子データの生成方法は、中空形状の３次元直交格子デ
ータの生成に適しており、また、第２の発明に比較して
処理スピードが早くなる。
格子データの生成方法は、中空形状の３次元直交格子デ
ータの生成に適しており、また、第２の発明に比較して
処理スピードが早くなる。
【００７２】第４の発明の３次元直交格子データの生成
方法では、第２の工程でファセットとして微細自由曲面
または微細多角形を用いる場合と比べ３角形を用いるこ
とにより比較ステップが簡略化され空きボクセルとの交
差判定速度が早くなる。
方法では、第２の工程でファセットとして微細自由曲面
または微細多角形を用いる場合と比べ３角形を用いるこ
とにより比較ステップが簡略化され空きボクセルとの交
差判定速度が早くなる。
【００７３】第５及び第６の発明の３次元直交格子デー
タの生成方法は、外側を埋めたあと反転することにより
見切り面等を持つ型データについても修正なしにボクセ
ル化ができるので、従来に比較して１％以下の時間で３
次元直交格子データの生成を行うことができる。
タの生成方法は、外側を埋めたあと反転することにより
見切り面等を持つ型データについても修正なしにボクセ
ル化ができるので、従来に比較して１％以下の時間で３
次元直交格子データの生成を行うことができる。
【００７４】第６の発明では３次元直交格子データの生
成方法は、従来工数や記憶容量の関係上なされなかった
複雑形状のモデルについても、型データを組合せて空き
ボクセルを得て表面ボクセルを発生させることができ、
複雑な形状の３次元直交データの作成が短時間ででき
る。
成方法は、従来工数や記憶容量の関係上なされなかった
複雑形状のモデルについても、型データを組合せて空き
ボクセルを得て表面ボクセルを発生させることができ、
複雑な形状の３次元直交データの作成が短時間ででき
る。
【００７５】第７の発明の３次元直交格子データの生成
方法によれば、夫々のパートに都合の良い方法を使って
効率良い演算ができる。
方法によれば、夫々のパートに都合の良い方法を使って
効率良い演算ができる。
【図１】本発明の３次元直交格子の生成方法の基本プロ
セスを示すブロック図である。
セスを示すブロック図である。
【図２】本発明の３次元直交格子の生成方法により得ら
れた３次元直交格子データの生成を実施したシステムの
一構成例を示すブロック図である。
れた３次元直交格子データの生成を実施したシステムの
一構成例を示すブロック図である。
【図３】図２のシステムを用いた本発明の３次元直交格
子生成法の一実施例を示すフローチャートである。
子生成法の一実施例を示すフローチャートである。
【図４】本発明に基づく３次元直交格子生成法の各プロ
セスの説明図である。
セスの説明図である。
【図５】表面ボクセル生成におけるファセットとボクセ
ルとの交差判定フローチャートの一例である。
ルとの交差判定フローチャートの一例である。
【図６】図５においてファセットとして３角形を用いる
ことの利点の説明図である。
ことの利点の説明図である。
【図７】図５においてファセットとして３角形を用いる
ことの利点の説明図である。
ことの利点の説明図である。
【図８】不完全なファセットを含む形状モデルへの本発
明の適用例の説明図である。
明の適用例の説明図である。
【図９】不完全なファセットを含む形状モデルへの本発
明の適用例の説明図である。
明の適用例の説明図である。
【図１０】Ｃ言語で表現された、再帰関数（プログラ
ム）の例である。
ム）の例である。
【図１１】交点法による内部外部判定法の説明図であ
る。
る。
【図１２】法線ベクトル法による内部外部判定法の説明
図である。
図である。
【図１３】法線ベクトル法の判定点及び法線ベクトル法
によって得られるボクセルの例である。
によって得られるボクセルの例である。
【図１４】複雑な有限要素メッシュの例である。
【図１５】鋳造部品の金型のＣＡＤデータの例をディス
プレイに描画したディスプレイ画像の写真である。
プレイに描画したディスプレイ画像の写真である。
【図１６】図１５の金型表面の一部を切断したもののＣ
ＡＤデータのディスプレイ画像の写真である。
ＡＤデータのディスプレイ画像の写真である。
【図１７】図１５の金型のＣＡＤデータのファセットデ
ータのディスプレイ画像の写真である。
ータのディスプレイ画像の写真である。
【図１８】図１７の一部拡大像の写真である。
【図１９】図１５に対応する表面ボクセルのディスプレ
イ画像の写真である。
イ画像の写真である。
【図２０】図１６に対応する表面ボクセルのディスプレ
イ画像の写真である。
イ画像の写真である。
【図２１】図３の実施例により生成され３次元直交格子
のディスプレイ画像の写真である。
のディスプレイ画像の写真である。
【図２２】図３の実施例により生成され３次元直交格子
のディスプレイ画像の写真である。
のディスプレイ画像の写真である。
１ 空きボクセル発生ブロック ２ 表面ボクセル発生ブロック ３ ボクセル反転ブロック ５ ＣＡＤシステム ６ 解析システム ８ キーボード ９ ディスプレイ １１ ファセットデータ格納部 １２ 解析用直交格子データ格納部 １３ 作業用主記憶部（メモリ） １４ ＣＰＵ １５ 解析用直交格子発生部 １６ データ表示操作部
Claims (7)
- 【請求項１】 形状モデルのＣＡＤデータから多角形の
点数と各点の座標値からなるファセットデータを読み込
みモデル全体を囲む領域を算出して空きボクセルを発生
させる第１の工程と、全てのファセットに対してそれぞ
れのファセットと交差する空きボクセルに数値データを
格納することによりモデルの形状表面に対応した表面ボ
クセルを生成する第２の工程と、該表面ボクセルを境界
とする領域の一方に対応したボクセルを自動生成して形
状モデルに対応した３次元直交格子データを生成する第
３の工程と、を有することを特徴とする３次元直交格子
データの生成方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の３次元直交格子データ
の生成方法において、第３の工程が、表面ボクセルを基
に形状領域外側に対応したボクセルを自動生成して得ら
れたボクセルを形状領域全体にわたって反転して、形状
モデルに対応した３次元直交格子データを生成する工程
であることを特徴とする３次元直交格子データの生成方
法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の３次元直交格子データ
の生成方法において、第３の工程が、表面ボクセルを基
に形状領域内に対応したボクセルを自動生成し、形状モ
デルに対応した３次元直交格子データを生成する工程で
あることを特徴とする３次元直交格子データの生成方
法。 - 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか１項に記載
の３次元直交格子データの生成方法において、ファセッ
トとして３角形を用いることを特徴とする３次元直交格
子データの生成方法。 - 【請求項５】 請求項１ないし３のいずれか１項に記載
の３次元直交格子データの生成方法において、形状モデ
ルのＣＡＤデータに代えて製品の型データを用いること
により、製品形状に対応した３次元直交格子データを生
成することを特徴とする３次元直交格子データの生成方
法。 - 【請求項６】 請求項５に記載の３次元直交格子データ
の生成方法において、製品の複数の型データを用い、第
１の工程でそれぞれの型データ毎にファセットデータを
読み込みそれぞれ対応の空きボクセルを発生させてそれ
らの空きボクセルを組合せることを特徴とする３次元直
交格子データの生成方法。 - 【請求項７】 請求項１に記載の３次元直交格子データ
の生成方法において、請求項２，３，５に記載の３次元
直交格子データの生成方法のうちいずれか、または２つ
以上によって生成した複数の３次元直交格子データを所
定の位置に配置して単一の３次元直交格子データとする
ことを特徴とする請求項１に記載の３次元直交格子デー
タの生成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31431194A JP3265879B2 (ja) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | ３次元直交格子データの生成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31431194A JP3265879B2 (ja) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | ３次元直交格子データの生成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08153214A true JPH08153214A (ja) | 1996-06-11 |
| JP3265879B2 JP3265879B2 (ja) | 2002-03-18 |
Family
ID=18051829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31431194A Expired - Fee Related JP3265879B2 (ja) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | ３次元直交格子データの生成装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3265879B2 (ja) |
Cited By (14)
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-
1994
- 1994-11-25 JP JP31431194A patent/JP3265879B2/ja not_active Expired - Fee Related
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