JPH0830809A - ３次元造形データ生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＣＡＤ上で曲面パラメータを再構成する必要
がなく、ＣＡＤのメモリを大量に消費しない３次元造形
データ生成装置を提供することを目的とする。 【構成】 複数の参照モデルの曲面パラメータデータを
格納している３次元造形データベース３と、３次元測定
器にて計測された立体モデルの３次元座標計測データを
格納する計測データ格納部２と、この計測データに基づ
いて当該立体モデルに似た参照モデルを選出し、選出さ
れた参照モデルのガイドラインに沿って前記計測データ
から特徴点列を抽出し、この抽出された特徴点列に基づ
いて立体モデルの曲面パラメータを生成するパラメータ
作成部４と、この曲面パラメータをＣＡＤに供給するＣ
ＡＤインターフェイス５とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、デザイン部門で手作り
で作成されたモックから３次元造形データを作成してこ
れをＣＡＤ（Computer Aided Design ）装置に供給する
３次元造形データ生成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からデザイナの手によってデザイン
モックは形成材料を盛ったり、削ったりしながら、デザ
イナの頭に描かれたイメージに仕上げられる。こうして
形成されたモックは、その形状を計測され、ＣＡＤ装置
に計測データが取り込まれてデザインのモニター上での
検証や変形に使われ、決まったデザインは次の機構ある
いは回路設計に使われる。

【０００３】また、従来のＣＡＤ装置においては、例え
ば特開平３−２４０１７０号公報に示されるように３次
元の測定データから自動的に特徴点を選び出し、これら
少ない特徴点で測定データとの誤差の少ない物体表面を
自動的に再構成する方法や特開平３−１６３６６８号公
報に示されるように空間上に配置されたいくつかの断面
形状からこれらの断面を滑らかにつないだ立体が生成さ
れる方法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法では、ＣＡＤ上で曲面パラメータを再構成する
必要があるためＣＡＤ装置の負担が大きい。また、測定
された全ての点群データをＣＡＤに取り込むと、ＣＡＤ
のメモリを大量に消費することになる。

【０００５】本発明は、上記の事情に鑑み、ＣＡＤ上で
曲面パラメータを再構成する必要がなく、ＣＡＤのメモ
リを浪費せず、デザイナのモック形成時のノウハウをＣ
ＡＤ上での物体生成に活かすことが可能な３次元造形デ
ータ生成装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の３次元造形デー
タ生成装置は、上記の課題を解決するために、少なくと
も複数の参照モデルの曲面パラメータデータを格納して
いるデータベースと、３次元測定器にて計測された立体
モデルの３次元座標計測データを格納する計測データ格
納部と、この計測データに基づいて当該立体モデルに似
た参照モデルを選出する選出手段と、選出された参照モ
デルのガイドラインに沿って前記計測データから特徴点
列を抽出する抽出手段と、この抽出された特徴点列に基
づいて立体モデルの曲面パラメータを生成してＣＡＤに
供給する手段とを備えていることを特徴とする。

【０００７】

【作用】上記の構成によれば、ＣＡＤには当該３次元造
形データ生成装置にて生成された立体モデルのパラメー
タが供給されるので、ＣＡＤ内部でパラメータを再構築
する必要がなくなる。また、このようにＣＡＤに供給さ
れるデータは３次元座標計測データではなくてパラメー
タデータであるので、大量のデータでＣＡＤのメモリが
大量に消費されることがなくなる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図に基づい
て説明する。

【０００９】デザイナの作成した手加工の物体としての
立体モデル（デザインモック）は、デジタイザ等の周知
の３次元形状測定機にてその表面形状が測定され、測定
点の３次元の点群データが生成される。この点群データ
は、図１（ａ）に示すように、計測時にＹ方向（或いは
Ｘ方向）に一定間隔で測定子を走査させたときのＺ座標
値であり、Ｙ方向走査によって得られるデータは、或る
Ｘ座標値でのＹＺ平面内のＺ値軌跡を描くことになる。

【００１０】この計測された点群データをそのまま３次
元ＣＡＤに供給することはしない。点群データは、図２
に示す３次元造形データ生成装置１のデータ格納メモリ
２に一旦取り込まれ、この３次元造形データ生成装置１
にて作成された曲面パラメータデータが３次元ＣＡＤに
供給される。

【００１１】上記の３次元造形データ生成装置１には、
３次元物体造形知識データベース３が設けられている。
このデータベース３には、曲面を構成するためのパラメ
ータ設定手法が格納されているとともに、複数の他の立
体モデル（以下、参照モデルという）における曲面パラ
メータデータ等が格納されている。

【００１２】この参照モデルの曲面パラメータデータ
は、従来からのＣＡＤによる計測データから物体表面を
再構成する方法により生成してもよいし、本発明による
参照モデルを参照して生成された計測モデルの曲面パラ
メータを新たな参照モデルのものとしてデータベースに
加えていくようにしてもよい。或いは、デザイン部門で
手作りで作成されたモックとは無関係に簡単な幾何デー
タによって作成したものでもよい。また、上記の物体表
面を再構成する方法としては、「材料を削りながらモッ
クを生成する」というデザイナ特有の物体形成方法を反
映することができる方法を用いるのが望ましい。

【００１３】参照モデルにおける曲面パラメータは、例
えば、図１（ｂ）に示すように、円弧からなるガイドラ
インを４本用いてそれぞれのガイドラインの中央が円弧
上をスイープして曲面を作成する場合、各円弧の半径を
ｒ、円の中心をＰ、円弧の弦の長さをＬとすると、以下
の１４個が必要になる。

【００１４】（ｒ１，Ｐ１，Ｌ１） （ｒ２，Ｐ２，Ｌ２） （ｒ３，Ｐ３，Ｌ３） （ｒ４，Ｐ４，Ｌ４） （ｒ５，Ｐ５）

【００１５】また、３次元造形データ生成装置１はパラ
メータ作成部４を有する。このパラメータ作成部４は、
まず、前記データベースとして持っている複数の参照モ
デルのなかから前記計測した立体モデル（以下、計測モ
デルという）に似たものを選び出す処理を実行する。そ
して、この選出した参照モデルのガイドラインに沿って
計測データから特徴点列を抽出する処理を行う。このよ
うに似ているとされた参照モデルのガイドラインに沿っ
て特徴点列を抽出するので、計測データから独自の方法
を用いて特徴点列を抽出する必要はない。

【００１６】次に、上記抽出された特徴点列に基づいて
計測モデルの曲面パラメータを生成する処理を実行し、
この曲面パラメータをＣＡＤインターフェース５を介し
て３次元ＣＡＤに供給する。従って、ＣＡＤ内部でパラ
メータを再構築する必要がなくなる。また、このように
ＣＡＤに供給されるデータはパラメータデータであるの
で、３次元座標データのような大量のデータでＣＡＤの
メモリを浪費することがなくなる。

【００１７】パラメータ作成部４の上記処理を具体的に
説明する。

【００１８】前記データベースとして持っている複数の
参照モデルのなかから前記計測モデルに似たものを選び
出す処理は、参照モデルの曲面パラメータにて当該参照
モデルの表面形状（或いは表面形状を特徴付けている表
面曲線）を３次元点座標データに展開し、計測モデルの
３次元点座標データに対して推論により一定の誤差範囲
内で近似できる参照モデルを見つけることにより行う。
最初のパラメータをセットして得られた参照モデルの形
状が計測モデルの形状に似ていないと判断されたなら、
次のパラメータをセットして同様の類否判断処理を繰り
返せばよい。なお、最初に誤差範囲内のものとされた参
照モデルを類似モデルとして選ぶようにしてもよいし、
全ての参照モデルについて類否判断を行って最も似てい
る参照モデルを類似モデルとして選ぶようにしてもよ
い。

【００１９】特徴点列の抽出処理は、参照モデルのガイ
ドラインに沿った計測モデルの点群データを抽出するこ
とにより行う。即ち、ガイドラインが、ＹＺ平面内に存
在する場合には、この特徴点列の抽出処理は、図１
（ｃ）に示すように、計測データにおける或るＸ位置で
のＹ方向走査データ群を抽出する処理といえる。なお、
この場合のガイドラインの点群データは、ＹＺ平面内で
のモデル表面との交点におけるＺ値群であり、計測モデ
ル表面の走査により得られるＹＺ平面内のＺ値群である
前記計測データと対応するものであるが、参照モデルの
各ガイドライン位置にデータ計測の走査が行われている
とは限らないので、各ガイドライン位置に合わせる補正
計算を行うか、或いは、各ガイドライン位置に近い位置
の走査データ群を特徴点列とする。

【００２０】また、特徴点の抽出処理は、上記のような
ＹＺ平面内でのモデル表面との交点を成すガイドライン
上において行うことには限らない。例えば、ＸＺ平面内
でのモデル表面との交点を成す骨格ライン上において行
ってもよいし、或いは、「材料を削りながらモックを生
成する」というデザイナ特有の物体形成方法を反映すべ
く、参照モデルの特徴点列の抽出を参照モデルの骨格を
成す曲線の曲率の変化点での当該曲線に対する法面内の
曲線内において行われている場合には当該法面の曲線内
において行うようにしてもよいものである。

【００２１】抽出された特徴点列に基づいて当該計測モ
デルの曲面パラメータを計算する処理は従来手法を用い
ればよい。なお、図１（ｄ）は、曲面パラメータで表現
されるガイドライン群を示している。

【００２２】以上の処理によって計測モデルの曲面パラ
メータが得られたら、この曲面パラメータデータを３次
元ＣＡＤで読み込めるような書式にファイル変換して３
次元ＣＡＤに送出する。

【００２３】ここで、３次元物体造形知識データベース
３に参照モデルのパラメータとともにモック作成時の知
識データ（例えば、モックの削り方向や削り手順等の情
報）が格納されていれば、計測モデルの曲面パラメータ
とともに当該計測モデルに類似しているとされた参照モ
デルの知識データを３次元ＣＡＤに送るようにしてもよ
い。この似ているとして選出された参照モデルの持つ知
識データをＣＡＤ上でそのまま使うことが可能であり、
計測モデルについてはそれ自体の知識データの作成が不
要になる。この知識データを用いることにより、例え
ば、計測モデルについて３次元ＣＡＤ上で形状修正を行
うときに、材料を削るときの削りの方向データ等を参照
にして必要な部分のみを簡単に修正することが可能にな
る。また、３次元ＣＡＤ上では、上記各ガイドライン間
を補間するデータ生成処理を行って当該モデルの面形成
等を行う。

【００２４】図３は、上記一連の処理の一例を示したフ
ローチャートである。なお、このフローチャートでは、
前記ガイドラインを稜線と表記している。ステップ１は
データ格納メモリ２への計測点群データを格納する処理
であり、ステップ２は３次元物体造形知識データベース
３からモデルパラメータを読み出し、これをパラメータ
作成部４に供給する処理である。ステップ３〜ステップ
７は、パメータ作成部４にて行われる複数の参照モデル
のなかから計測モデルに似たものを選び出す処理であ
り、推論により計測データを一定の許容範囲ε内で近似
できるモデリングパターンを見つけることにより行うも
のである。ステップ８〜９もパラメータ生成部４が行う
処理であり、参照モデルの稜線に沿って計測データから
特徴点列を抽出し、この特徴点列から必要なパラメータ
計算を行う。ステップ１０は、ＣＡＤインターフェース
５が行う処理であり、パラメータ数値を３次元ＣＡＤで
読み込めるような書式にファイル変換して３次元ＣＡＤ
に送出し終了する。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ＣＡＤ
内部でパラメータを再構築する必要がなくなるととも
に、３次元座標データのような大量のデータでＣＡＤの
メモリを浪費することがなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】同図（ａ）は計測データによる立体モデル表現
図、同図（ｂ）はパラメータデータによる参照モデル表
現図、同図（ｃ）は特徴点による計測モデル表現図、同
図（ｃ）はパラメータによる計測モデル表現図である。

【図２】本発明の３次元造形データ生成装置のブロック
図である。

【図３】本発明の３次元造形データ生成装置の処理内容
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ ３次元造形データ生成装置 ２ データ格納メモリ ３ ３次元物体造形知識データベース ４ パラメータ生成部 ５ ＣＡＤインターフェース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 誠 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも複数の参照モデルの曲面パラ
   メータデータを格納しているデータベースと、３次元測
   定器にて計測された立体モデルの３次元座標計測データ
   を格納する計測データ格納部と、この計測データに基づ
   いて当該立体モデルに似た参照モデルを選出する選出手
   段と、選出された参照モデルのガイドラインに沿って前
   記計測データから特徴点列を抽出する抽出手段と、この
   抽出された特徴点列に基づいて立体モデルの曲面パラメ
   ータを生成してＣＡＤに供給する手段とを備えているこ
   とを特徴とする３次元造形データ生成装置。