JPH10124541A

JPH10124541A - ３次元形状分割モデルの部分選択方法および情報処理装置

Info

Publication number: JPH10124541A
Application number: JP8272152A
Authority: JP
Inventors: Toyonari Sasaki; 豊成佐々木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-10-15
Filing date: 1996-10-15
Publication date: 1998-05-15

Abstract

(57)【要約】【課題】複雑な形状を持つ境界条件設定領域に対して
も、容易に境界条件を設定すべき領域を抽出でき、容易
に境界条件の設定を行い得るようにする。【解決手段】選択参照点Ｐを設定する（ステップＳ３
１）。３次元形状の分割モデルの表面より、前記選択参
照点Ｐより当該表面が見える方向を向いた表面を抽出す
る（ステップＳ３２〜Ｓ３５）。すなわち、まず分割モ
デルの全ての表面をモデル表面データＦ０として抽出し
（ステップＳ３２）する。続いて、全てのモデル表面デ
ータＦ０のそれぞれについて（ステップＳ３５）、表面
上の重心点から選択参照点Ｐを結ぶ方向を有する方向ベ
クトルａと該表面の法線ベクトルｂとの内積が正となる
か否かを判定し（ステップＳ３３）、正であれば当該表
面をモデル表面データＦ１として登録する（ステップＳ
３４）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、３次元的に複雑な
形状をした有限要素分割モデルから所望の節点、辺、
面、要素を選択する３次元形状分割モデルの部分選択方
法及びこれを実現する情報処理装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、偏微分方程式によって表される工
学的問題を解くために、有限要素解析に代表される数値
解析が計算機支援設計（ＣＡＤ）ツールとして広く使用
されている。これらの解析では、物体を有限な要素に分
割した有限要素分割モデルを使用する。本分割モデルを
効率的に作成するにあたっては、様々な研究がなされて
おり（例えば、尾田他：「有限要素自動分割法の現状と
その利用法（１）〜（３）」、機械の研究Vol.37、pp70
4-708,pp835-840,pp935-939(1985)）、近年ではかなり
複雑な形状も完全自動で要素分割ができるようになって
きた。

【０００３】一方、このように自動的に要素分割された
モデルを用いて実際に解析を行うにあたっては、境界条
件データを付加する必要がある。このような境界条件の
設定は、分割モデルの一部である節点、要素の辺、要素
の面、要素そのもの（ここではこれらをセグメントと呼
ぶ）を指定して未知変数（変位、温度、電位等）を固定
したり、荷重項（力、発熱源、電荷等）を与えるもので
あり、要素分割されたモデルから該当する部分を選択す
る必要がある。

【０００４】現在、境界条件を付加する一般的な手段と
しては、グラフィックコンピュータを使用して、分割モ
デルを図形表示し、対話的に該当箇所を指定する方法が
取られている。そして一般にこのようなシステムをプリ
プロセッサと呼んでいる。

【０００５】図９は、一般的なグラフィックコンピュー
タの構成を示すブロック図である。全体の動作を制御す
る中央処理装置（ＣＰＵ）１に、操作メニュー、分割図
を表示するグラフィックディスプレイ３（以下、ディス
プレイ３という）、及びユーザが入力を行うキーボード
４、マウス５等がバス７を介して接続されている。また
同様にバス７を介してＲＡＭ２、外部記憶装置６が接続
される。ＲＡＭ２にはプリプロセッサプログラムや、制
御動作時の各種情報が格納され、これらはＣＰＵ１によ
って読み出される。外部記憶装置６は、システムに収ま
らないデータや、システムが終了した後も保存すべきデ
ータ等を格納する。一般に図９中の８で示す点線で囲ん
だ部分が計算処理を実行する部分ということになる。

【０００６】一般的な、プリプロセッサでは、ユーザは
ディスプレイ３上にリアルタイムで任意にモデルを視点
を変化させて表示しながら、対話的に操作が行えるよう
になっている。そして上記境界条件を設定するにあたっ
ては、次のような方法を用いて該当するセグメントを指
定する。

【０００７】（１）マウス５等のポインタを使用して、
画面上に表示されたモデルから該当するセグメントを１
つずつ直接ピックする。該当するセグメントの数が少な
い場合に有効。

【０００８】（２）マウス５等のポインタを使用して、
画面上に表示されたモデルに対して、該当する部分を画
面面内の２次元幾何形状で囲むことによって指定する方
法。一般に矩形、多角形、円弧等の単純な形状で囲んで
指定する。本方法では、画面の奥行き方向に対して選択
の制限を変化させることができない。従って２次元形状
を一方向に引き伸ばして作成されるような比較的単純な
形状の領域にしか対応できない。

【０００９】（３）モデルの座標系において、直方体、
円筒、球等を定義し、それとの内部／外部の位置関係か
ら選択する。なおこれらの幾何形状は、特徴的な点の座
標値または寸法を入力し、その式を決定することによっ
て定義する。本方法でも、必然的に選択領域の形状指定
は簡単なものに限定される。

【００１０】これら従来の方法では、境界条件を与えた
い部分が３次元的に複雑な形状をしている場合、その設
定に非常に労力を要した。その例を図１０を用いて示
す。

【００１１】図１０は直方体形状をした物体１００に円
形の穴１０１が空いたモデルを示す図である。穴１０１
は物体１００の内部で曲がっている。なお、本モデルに
おいて物体１００は３次元要素で十分に細かく要素分割
されているものとする。いま、穴１０１の部分の表面
（各要素の表面）に対して境界条件を設定する場合を考
える。

【００１２】本設定を行う上で、穴１０１の部分の要素
の表面を選択する必要がある。そこで本選択に対して上
記３つの方法の適用を検討してみる。

【００１３】先ず上記（１）の方法では、穴１０１の部
分の表面（要素の表面）が非常に多くなるため、それを
１つずつ指定していくことは非常な労力を要する。次に
（２）の方法では、穴１０１が物体１００の内部で曲が
っていることから適用できないことが明らかである。ま
た穴１０１の形状が簡単な式で表せるほど単純でないこ
とから（３）の方法の適用も無理である。

【００１４】従って、図１０に示した形状のようなモデ
ルの場合、従来の境界条件設定方法によれば、（１）の
方法しか適用できず、その結果、選択に非常に労力を要
することになる。

【００１５】一方、近年ではこのような事態を克服でき
る方法として、解析モデルを３次元的なソリッドとして
定義し、そのソリッドに直接境界条件を設定する方法も
とられるようになった。本方法の詳細は特開平３−２１
０６７１に記載されているが、簡単に説明すると、３次
元ソリッドモデルから自動的に分割モデルを生成し、ソ
リッドに定義された境界条件を分割モデルに引き継ぐと
いう方法である。この提案によれば、境界条件をソリッ
ドモデルに直接指定することから、複雑な形状をした領
域に対しても、面の数が少ない限りは容易に設定でき
る。

【００１６】ところが、実際には３次元形状が複雑にな
ると、自動的にモデルを分割することは困難となる。即
ち、複雑なモデルになるとどうしても解析者によるメッ
シュ分割の手直しが必要となったり、または自動分割そ
のものが不可能となってしまう。その結果、複雑な形状
のモデルの場合、特開平３−２１０６７１に記載された
方法を適用することができなかった。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来のプリプロセッサにおける、境界条件を設定するセ
グメントの選択方法には、以下のような問題点があっ
た。

【００１８】先ず、画面上で対話的に行う３つの方法で
は、境界条件を設定する部分の形状が複雑な場合に、（１）該当するセグメントを逐一選択せねばならず、労
力を要した。（２）それに伴い、時間がかかった。（３）操作ミスにより誤ったセグメントを選択したり、
一部のセグメントに対して設定を忘れるということがあ
った。

【００１９】また分割モデルの要素数が多い場合には、
次のような原因からさらに時間を要した。すなわち、（４）セグメントの選択は、画面に表示されている図を
視点を変えながら表示し、その図と対話的に行うのが一
般的である。ところが要素数が多い場合、視点変化を行
うための計算量が多くなるため、表示に非常に時間がか
かった。その結果セグメントの選択に係る時間が長くな
った。（５）画面上でのポインタで指定したセグメントの検索
は、基本的に画面座標系でのポインタの位置と画面座標
系での全セグメントの位置を比較することによって行わ
れる。従って要素数が多い場合、個々のセグメントを選
択する毎に膨大な検索処理を行なわねばならず、非常に
時間を要した。

【００２０】また、ソリッドモデルに直接境界条件を設
定する方法（特開平３−２１０６７１）によっても、モ
デル形状が複雑な場合には、適用できないという問題が
あった。

【００２１】本発明は上記の問題に鑑みてなされたもの
であり、複雑な形状を持つ境界条件設定領域に対して
も、容易に境界条件を設定すべき領域を抽出でき、容易
に境界条件の設定を行い得る３次元形状分割モデルの部
分選択方法及び情報処理装置を提供することを目的とす
る。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の３次元形状モデルの部分選択方法は以下の
工程を備えている。すなわち、３次元形状の分割モデル
より一部分を選択抽出する部分選択方法であって、参照
点を設定する設定工程と、前記３次元形状の分割モデル
の表面より、前記参照点より当該表面が見える方向を向
いた表面を抽出する面抽出工程とを備える。

【００２３】また、好ましくは、前記面抽出工程は、前
記分割モデルの全ての表面を抽出する第１抽出工程と、
前記全ての表面のそれぞれについて、表面上の所定の点
から前記参照点を結ぶ方向を有する方向ベクトルと、該
表面の法線ベクトルとの内積が正となるか否かを判定す
る判定工程と、前記判定工程で、方向ベクトルと法線ベ
クトルの内積が正となった表面を抽出する第２抽出工程
とを備える。

【００２４】また、好ましくは、前記方向ベクトルは、
面の重心から前記参照点に向かうベクトルの方向を示
す。

【００２５】また、好ましくは、前記面抽出工程で抽出
された表面について、前記参照点に最も近い位置にある
表面を選択する選択工程と、前記選択工程で選択された
表面より連続する表面を抽出する連続面抽出工程とを更
に備える。不連続な面の混入が防止され、境界条件設定
等において必要な面をより正確に抽出することができ
る。

【００２６】また、好ましくは、前記設定工程は、複数
の参照点を設定し、前記抽出工程は、前記分割モデルの
表面より、前記複数の参照点の少なくとも一つより表面
が見える方向を向いた表面を抽出する。

【００２７】また、好ましくは、前記面抽出工程で抽出
された表面に基づいて、節点、辺、面、または要素を抽
出する第３抽出工程を更に備える。

【００２８】また、上記の目的を達成する本発明の情報
処理装置は以下の構成を備える。すなわち、３次元形状
の分割モデルより一部分を選択抽出することが可能な情
報処理装置であって、参照点を設定する設定手段と、前
記３次元形状の分割モデルの表面より、前記参照点より
当該表面が見える方向を向いた表面を抽出する面抽出手
段とを備える。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して、本
発明の好適な実施形態を説明する。

【００３０】（第１の実施形態）本実施形態では、解析
者が選択参照点Ｐを定義し、その点を中心に視点をおい
た場合に見える面を選択し、そこに境界条件を設定す
る。以下に、本実施形態について具体的な説明を示す。

【００３１】図１は第１の実施形態におけるコンピュー
タの構成を示すブロック図である。同図において、参照
番号１〜８は図９で示した同番号の構成と同じである。
また、ＲＡＭ２には、ユーザによって指定された選択参
照点Ｐの座標値１１、分割モデルデータ１４が格納され
ると共に、分割モデルデータ１４より抽出された表面デ
ータであるところのモデル表面データ（Ｆ０）１２、境
界条件を設定すべく抽出された表面データであるところ
のモデル表面データ（Ｆ１）１３が格納される。

【００３２】図２は本実施形態におけるプリプロセッサ
のプログラム構成を示す図である。図２では、プリプロ
セッサのうちの、本実施形態の特徴的な部分に関係した
部分を表示した。２１はプログラム全体を制御する制御
部である。２２は選択参照点設定部であり、解析者の入
力した選択参照点Ｐの座標値１１をＲＡＭ２に格納す
る。２３はモデル表面抽出部であり、当該分割モデルの
表面を全て抽出し、モデル表面データ（Ｆ０）１２とし
てＲＡＭ２に格納する。２４は対向面抽出部であり、モ
デル表面データ（Ｆ０）１２のモデル表面データのう
ち、その法線ベクトルが点Ｐの方向を向いた面だけを抽
出し、モデル表面データ（Ｆ１）１３としてＲＡＭ２に
格納するものである。

【００３３】なおモデル表面抽出部２３の行う処理は、
分割モデルを構成する要素の面のうち、複数の要素に共
有されない面だけを抽出することによって達成できる。
モデル表面抽出部２３の具体的なアルゴリズムの詳細
は、特開平４−３４６１７８に記載されている。

【００３４】次に本プリプロセッサを用いて図１０に示
すモデルに対して、境界条件を設定する場合の処理の流
れを図３を用いて以下に説明する。図３は第１の実施形
態における境界条件設定表面の抽出手順を示すフローチ
ャートである。以下、本フローチャートに沿って処理を
説明する。

【００３５】（１）表面の抽出処理を開始する（ステッ
プＳ３０）、（２）解析者が穴１０１の内部の１点を適当に決定し、
それを選択参照点Ｐとして設定する（ステップＳ３
１）。これによってプログラムの選択参照点設定部２２
により、その座標値が選択参照点Ｐの座標値１１として
ＲＡＭ２に格納される。

【００３６】（３）分割モデルデータ１４によって示さ
れる分割モデルの全ての表面を、モデル表面抽出部２３
が自動的に抽出し、モデル表面データ（Ｆ０）１２とし
てＲＡＭ２に格納する（ステップＳ３２）。以下、格納
したモデル表面データ（Ｆ０）１２を表面データＦ０と
呼ぶ。

【００３７】（４）表面データＦ０の個々の面に対し
て、選択参照点Ｐとの位置関係を計算する（ステップＳ
３３）。本処理を図４を用いて以下に説明する。

【００３８】図４は本モデルにおける穴の部分の要素の
１つを示し、４０が要素、４１はそのうちの穴の表面に
あたる面である。面４１は表面データＦ０の１つとして
メモリ１２に登録されている。Ｐは選択参照点Ｐ（以
下、点Ｐという）である。

【００３９】このような状態において、まず面４１の重
心Ｇから点Ｐに向かうベクトルをａ、面の法線ベクトル
をｂとする。そしてこのとき、ベクトルａとベクトルｂ
の内積ａ・ｂが正の値であれば、２つのベクトルは同一
方向を向いていることになる。よって、内積が正の場合
は、面４１は点Ｐの方に向いていると判定し、面４１を
モデル表面データ（Ｆ１）１３の一つとしてＲＡＭ２に
格納する（ステップＳ３４）。なお、ステップＳ３３に
おいて両ベクトルの内積が負となった場合は、何も行わ
ずステップＳ３５へ進む。（５）以上のステップＳ３３、Ｓ３４の処理を、モデル
表面Ｆ０の全てについて行い（ステップＳ３５）、（６）ステップＳ３５で全モデル表面について上記処理
を終えたと判断されると、ステップＳ３６へ進み、処理
を終える。

【００４０】以上の処理によって、法線ベクトルが選択
参照点Ｐの方向を向いた面がモデル表面データ（Ｆ１）
１３（以下、表面データＦ１と呼ぶ）としてＲＡＭ２に
格納される。即ち穴の部分の面だけが表面データＦ１と
して抽出され、ＲＡＭ２に格納されることになる。従っ
て、この表面データＦ１に対して境界条件を設定すれば
良い。

【００４１】なお、上記（３）のモデル表面抽出過程に
おいて、面を構成する節点番号の順序は次の様に統一し
ておくものとする。即ち、図４に示した表面４１の場
合、その表面を構成する節点ｉ，ｊ，ｋの番号を、その
順に右ねじを回した時、それが進む方向が要素４０の外
向きと一致するように、節点ｉ，ｊ，ｋの順序を定め
る。そして、上記（４）の過程における法線ベクトルｂ
は、ｉ，ｊ，ｋ回りに右ねじの進む向きを採用する。

【００４２】なお、ここでは、選択参照点Ｐから見える
面を抽出する方法として上のようにベクトルの内積値を
用いたが、その他の方法で行ってもよい。

【００４３】また、ここでは、立体要素からなる分割モ
デルの場合について説明したが、薄板要素からなるモデ
ル（例えば図１０の場合、モデルの表面だけが薄板要素
で分割された中空のモデル）の場合にも、各要素の面の
向きを統一しておくことで、容易に対応可能である。即
ちこの場合、上記プロセスの（３）において、モデル表
面として全薄板要素を登録するだけで、あとは全く同じ
処理で穴の部分の薄板要素だけを選択することができ
る。

【００４４】ここで、「要素の面の向き」とは、要素の
面を構成する節点の順序方向に右ネジを回転した場合
に、その右ネジが進む方向である。例えば、図４におい
て、節点をｉ→ｊ→ｋの順序とすれば、法線ベクトルｂ
の方向が面４１の向きということになる。また、逆に節
点順序をｋ→ｊ→ｉとすれば、面４１の向きは要素４０
の内部方向ということになる。また、「要素の面の向き
を統一する」というのは、以上のような面の向きが揃っ
た状態を意味する。例えば、図４の要素４０を構成する
面の向きが揃っている場合は、全ての面の向きが要素４
０の外側（或いは内側）を向くことになる。即ち、面の
向きが揃っている場合、隣接する面が共有する辺におい
て、節点順序が逆方向に向くことになる。例えば、図４
において、面４１の節点順序がｉ→ｊ→ｋであった場合
に、辺ｊｋを含む面の辺ｊｋにおける節点順序はｋ→ｊ
となる。

【００４５】また、本実施形態では、境界条件を設定す
る面を選択する方法として説明したが、本実施形態を応
用すれば、複雑な形状をしたモデルの表面の一部にある
節点、辺、面等を選択することも容易である。即ち、上
述の方法で選択した面をもとに、それに関するもの（選
択面を構成する節点、辺、選択面を持つ要素）としてセ
グメントを抽出すれば良い。

【００４６】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、複雑な形状を有する３次元物体において境界条件を
設定すべき表面を容易に抽出できる。

【００４７】（第２の実施形態）第１の実施形態では、
法線ベクトルが選択参照点Ｐの方向を向いた表面を抽出
し、境界条件として設定した。しかしながら、図３のフ
ローチャートに示した第１の実施形態の処理手順では、
余計な表面が含まれてしまう場合がある。このことを図
５を用いて説明する。

【００４８】図５は図１０と同様に穴の空いた物体のモ
デルである。ただし、穴は１０１と５１の２つになって
いる。なお説明のため、図５にあるように、本モデルの
１つの面を面Ａと呼ぶ。

【００４９】さて、本モデルにおいて、穴１０１の表面
に境界条件を設定する場合を考える。上述のように、穴
１０１の内部の点を選択参照点Ｐとして与えた場合、穴
５１の表面のうち面Ａに近い側の面も、法線ベクトルと
選択参照点Ｐへのベクトルとの内積が正となる。このた
め、穴５１の面Ａに近い側の面も境界条件を設定する面
として選択されてしまうことがわかる。即ちこれらの面
の法線ベクトルも点Ｐの方向を向いていることから選択
されてしまう訳である。

【００５０】本第２の実施形態では、このように２つの
穴が空いている場合にも、問題なく境界条件を設定でき
る方法について説明する。

【００５１】図６は第２の実施形態におけるコンピュー
タの構成を示すブロック図である。図中、参照番号１〜
８、１１〜１４が付された構成は、図１で示した構成と
同じである。第２の実施形態では、ＲＡＭ２に、モデル
表面データ（Ｆ２）６０を格納する点と、処理を行なう
べき表面を記憶する待ち行列である面スタックＦｑ６１
を格納する点が、第１の実施形態と異なっている。な
お、ここで面スタックＦｑ６１はＦＩＦＯ(first in fi
rst out)の待ち行列とする。

【００５２】またプログラムの構成としては、図２に示
したものに加えて、連続面抽出部を制御部につないで設
ける（図示せず）。

【００５３】以上のような本構成によって境界条件を設
定する場合の処理の流れを説明する。図７は第２の実施
形態における境界条件設定表面の抽出手順を示すフロー
チャートである。

【００５４】境界条件を設定する面を選択するにあたっ
て、まず実施形態１と同様に図３の処理（ステップＳ３
１〜Ｓ３５）を行い、モデル表面データＦ１を設定す
る。そして、次に図７に従った処理を実行する。なお以
下の処理は全てプログラムが行うもので、自動的に実行
されるものである。

【００５５】（１）処理を開始する（ステップＳ７
０）、（２）表面データＦ１の中で、選択参照点Ｐに最
も近いものを検索する（ステップＳ７１）。本検索は例
えば面の重心と点Ｐとの距離等で判定すればよい。この
ようにして検索された面をｆ０と呼ぶ。そして、（３）
面ｆ０を面スタックＦｑ６１の先頭に入れる（ステップ
Ｓ７２）。

【００５６】（４）面スタックＦｑ６１から１つの面を
取り出し、それをｆとする（ステップＳ７３）、（５）
表面データＦ１から面ｆを削除する（Ｓ７４）、（６）
表面データＦ２にｆを加える（Ｓ７５）、（７）表面デ
ータＦ１のうち、ｆに隣接するものをすべて選択し、そ
れらをスタックＦｑの最後に加える（Ｓ７６）。

【００５７】（８）以上の（４）〜（７）に示した処理
を面スタックＦｑが空になるまで繰り返し（ステップＳ
７７）、（９）面スタックＦｑが空になったら、本処理
を終了する（ステップＳ７８）。

【００５８】以上の処理によって、表面データＦ１のう
ち点Ｐに最も近い面と連続な（つながっている）面が、
全て表面データＦ２として格納される。そこで最後に、
表面データＦ２の面に対して境界条件を設定することで
処理を完了する。

【００５９】本方法によれば、図５に示したようなモデ
ルに対しても、穴１０１の表面に対してだけ境界条件を
設定することができる。即ち、表面データＦ１として選
択された面Ａに近い穴５１の表面は、上記処理でふるい
にかけられ、選択されなくなる。

【００６０】なお、本第２の実施形態の方法も、第１の
実施形態と同様に、薄板要素のモデル、節点、辺、要素
を選択する場合にも同様に適用できることは容易に理解
できる。

【００６１】（第３の実施形態）以上の第１及び第２の
実施形態では、穴が物体の内部であまり曲がっていな
い、比較的単純なモデルについて説明した。図８に示す
ように、穴がさらに曲がっているような、複雑な形状を
したモデルの場合、穴８１の表面は選択参照点を向いた
ものばかりとは限らなくなる。このため、上記第１もし
くは第２の実施形態の手順では、境界条件を設定すべき
面を抽出しそこなうおそれがある。第３の実施形態で
は、図８の穴８１のような、より複雑な形状を有する場
合でも、境界条件設定面の抽出を的確に行える方法につ
いて説明する。

【００６２】なお、コンピュータの構成、プログラムの
構成、処理の流れの大筋は、第１及び第２の実施形態と
同様なのでその説明を省略し、異なる部分について詳細
に説明する。

【００６３】第３の実施形態では、図２の選択参照点設
定部２２において、選択参照点Ｐを複数個設定できるよ
うにする。従って、図１の選択参照点Ｐの座標値１１に
は複数の座標値が格納されることになる。そして図３の
ステップＳ３３において、選択参照点Ｐのいずれかに関
して、ベクトルａとｂの内積が正となる場合、すなわ
ち、ａ・ｂ＞０を満たす場合、当該表面データＦ０を表面データＦ１と
して登録する（ステップＳ３４）。これによって、複数
の選択参照点Ｐのうちいずれかから見えれば、その面は
選択されることになる。

【００６４】図８は第３の実施形態を具体的に説明する
図である。図５と同様に穴（破線）８１の空いた物体で
ある。ただし、穴８１は物体内部で複雑に曲がってお
り、それを側面の方向から見ている。

【００６５】この様な物体の穴８１の表面を選択するた
めに、選択参照点として穴の内部にＰ１〜Ｐ７を設定す
る。すると穴の内部の面は必ず点Ｐ１〜Ｐ７のいずれか
に対してステップＳ３３を満足することから全て選択さ
れることになる。

【００６６】なお本実施形態が第１、第２の実施形態と
同様に、薄板要素のモデル、節点、辺、要素を選択する
場合にも同様に適用できることは容易にわかる。

【００６７】また、第２の実施形態と同様に、抽出した
表面データＦ１の連続性をチェックすることにより、不
要な表面データをふるい落とすことができることは言う
までもない。

【００６８】以上説明したように、上記実施形態によれ
ば、選択参照点Ｐを定義し、その点を中心に視点をおい
た時に見える面だけを選択することで、複雑な形状をし
た面に対しても容易に境界条件を設定することができ
る。

【００６９】その結果、以下のような効果が得られる。（１）解析者が設定するのは、選択参照点Ｐの座標だけ
である。従って労力はほとんどいらなくなった。（２）それに従って、短時間で設定を行えるようになっ
た。（３）また、操作ミスによる誤った設定もなくなった。（４）さらに、対話的に操作を行う部分が少ないことか
ら、モデルの規模（要素数）に依存する所要時間の長大
化という問題も解消した。

【００７０】また本方法は、要素分割モデルに直接境界
条件を設定することから、どんなに複雑な形状のモデル
に対しても適用が可能である。

【００７１】なお、本発明の目的は、前述した実施形態
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記
録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そ
のシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵ
やＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを
読出し実行することによっても、達成されることは言う
までもない。

【００７２】この場合、記憶媒体から読出されたプログ
ラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現するこ
とになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は
本発明を構成することになる。

【００７３】プログラムコードを供給するための記憶媒
体としては、例えば、フロッピディスク，ハードディス
ク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ
−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭな
どを用いることができる。

【００７４】また、コンピュータが読出したプログラム
コードを実行することにより、前述した実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示
に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレ
ーティングシステム）などが実際の処理の一部または全
部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が
実現される場合も含まれることは言うまでもない。

【００７５】さらに、記憶媒体から読出されたプログラ
ムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボード
やコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わる
メモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に
基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わ
るＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれることは言うまでもない。

【００７６】本発明を上記記憶媒体に適用する場合、そ
の記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応す
るプログラムコードを格納することになるが、簡単に説
明すると、図１１のメモリマップ例に示す各モジュール
を記憶媒体に格納することになる。

【００７７】すなわち、少なくとも「設定処理モジュー
ル」と「面抽出処理モジュール」の各モジュールのプロ
グラムコードを記憶媒体に格納すればよい。なお、面抽
出モジュールは、たとえば「第１抽出モジュール」、
「判定処理モジュール」「第２抽出処理モジュール」を
備えている。

【００７８】ここで、設定処理モジュールは、３次元形
状の分割モデルより一部分を選択抽出するための制御に
おいて、参照点を設定する設定処理を実現する。そし
て、面抽出処理モジュールは、前記３次元形状の分割モ
デルの表面より、前記参照点より当該表面が見える方向
を向いた表面を抽出する面抽出処理を実現する。

【００７９】なお、面抽出処理モジュールは、例えば第
１抽出処理モジュール、判定処理モジュール、第２抽出
処理モジュールを備えている。第１抽出処理モジュール
は、前記分割モデルの全ての表面を抽出する第１抽出処
理を実現する。また、判定処理モジュールは、前記全て
の表面のそれぞれについて、表面上の所定の点から前記
参照点を結ぶ方向を有する方向ベクトルと、該表面の法
線ベクトルとの内積が正となるか否かを判定する判定処
理を実現する。更に、第２抽出処理モジュールは、前記
判定処理で、方向ベクトルと法線ベクトルの内積が正と
なった表面を抽出する第２抽出処理を実現する。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複雑な形状を持つ境界条件設定領域に対しても容易に境
界条件を設定すべき領域を抽出でき、容易に境界条件の
設定が行えるようになる。

【００８１】

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態におけるコンピュータの構成を
示すブロック図である。

【図２】本実施形態におけるプリプロセッサのプログラ
ム構成を示す図である。

【図３】第１の実施形態における境界条件設定表面の抽
出手順を示すフローチャートである。

【図４】図１０に示したモデルにおける穴の部分の要素
の１つを示す図である。

【図５】２つの穴を有する物体のモデルを示す図であ
る。

【図６】第２の実施形態におけるコンピュータの構成を
示すブロック図である。

【図７】第２の実施形態における境界条件設定表面の抽
出手順を示すフローチャートである。

【図８】第３の実施形態を説明するための図である。

【図９】一般的なグラフィックコンピュータの構成を示
すブロック図である。

【図１０】直方体形状をした物体１００に円形の穴１０
１が空いたモデルを示す図である。

【図１１】本発明に係る制御プログラムを格納する記憶
媒体のメモリマップ例を示す図である。

【符号の説明】

２１制御部２２選択参照点設定部２３モデル表面抽出部２４対向面抽出部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３次元形状の分割モデルより一部分を選
択抽出する部分選択方法であって、参照点を設定する設定工程と、前記３次元形状の分割モデルの表面より、前記参照点よ
り当該表面が見える方向を向いた表面を抽出する面抽出
工程とを備えることを特徴とする３次元形状分割モデル
の部分選択方法。
【請求項２】前記面抽出工程は、前記分割モデルの全ての表面を抽出する第１抽出工程
と、前記全ての表面のそれぞれについて、表面上の所定の点
から前記参照点を結ぶ方向を有する方向ベクトルと、該
表面の法線ベクトルとの内積が正となるか否かを判定す
る判定工程と、前記判定工程で、方向ベクトルと法線ベクトルの内積が
正となった表面を抽出する第２抽出工程とを備えること
を特徴とする請求項１に記載の３次元形状分割モデルの
部分選択方法。
【請求項３】前記方向ベクトルは、面の重心から前記
参照点に向かうベクトルの方向を示すことを特徴とする
請求項２に記載の３次元形状分割モデルの部分選択方
法。
【請求項４】前記面抽出工程で抽出された表面につい
て、前記参照点に最も近い位置にある表面を選択する選
択工程と、前記選択工程で選択された表面より連続する表面を抽出
する連続面抽出工程とを更に備えることを特徴とする請
求項１に記載の３次元形状分割モデルの部分選択方法。
【請求項５】前記設定工程は、複数の参照点を設定
し、前記抽出工程は、前記分割モデルの表面より、前記複数
の参照点の少なくとも一つより表面が見える方向を向い
た表面を抽出することを特徴とする請求項１に記載の３
次元形状分割モデルの部分選択方法。
【請求項６】前記面抽出工程で抽出された表面に基づ
いて、節点、辺、面、または要素を抽出する第３抽出工
程を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の３次
元形状分割モデルの部分選択方法。
【請求項７】３次元形状の分割モデルより一部分を選
択抽出することが可能な情報処理装置であって、参照点を設定する設定手段と、前記３次元形状の分割モデルの表面より、前記参照点よ
り当該表面が見える方向を向いた表面を抽出する面抽出
手段とを備えることを特徴とする情報処理装置。
【請求項８】前記面抽出手段は、前記分割モデルの全ての表面を抽出する第１抽出手段
と、前記全ての表面のそれぞれについて、表面上の所定の点
から前記参照点を結ぶ方向を有する方向ベクトルと、該
表面の法線ベクトルとの内積が正となるか否かを判定す
る判定手段と、前記判定手段で、方向ベクトルと法線ベクトルの内積が
正となった表面を抽出する第２抽出手段とを備えること
を特徴とする請求項７に記載の情報処理装置。
【請求項９】前記方向ベクトルは、面の重心から前記
参照点に向かうベクトルの方向を示すことを特徴とする
請求項８に記載の情報処理装置。
【請求項１０】前記面抽出手段で抽出された表面につ
いて、前記参照点に最も近い位置にある表面を選択する
選択手段と、前記選択手段で選択された表面より連続する表面を抽出
する連続面抽出手段とを更に備えることを特徴とする請
求項７に記載の情報処理装置。
【請求項１１】前記設定手段は、複数の参照点を設定
し、前記抽出手段は、前記分割モデルの表面より、前記複数
の参照点の少なくとも一つより表面が見える方向を向い
た表面を抽出することを特徴とする請求項７に記載の情
報処理装置。
【請求項１２】前記面抽出手段で抽出された表面に基
づいて、節点、辺、面、または要素を抽出する第３抽出
手段を更に備えることを特徴とする請求項７に記載の情
報処理装置。
【請求項１３】３次元形状の分割モデルより一部分を
選択抽出するための制御プログラムを格納するコンピュ
ータ可読メモリであって、参照点を設定する設定工程のコードと、前記３次元形状の分割モデルの表面より、前記参照点よ
り当該表面が見える方向を向いた表面を抽出する面抽出
工程のコードとを備えることを特徴とするコンピュータ
可読メモリ。
【請求項１４】前記面抽出工程のコードは、前記分割モデルの全ての表面を抽出する第１抽出工程の
コードと、前記全ての表面のそれぞれについて、表面上の所定の点
から前記参照点を結ぶ方向を有する方向ベクトルと、該
表面の法線ベクトルとの内積が正となるか否かを判定す
る判定工程のコードと、前記判定工程で、方向ベクトルと法線ベクトルの内積が
正となった表面を抽出する第２抽出工程のコードとを備
えることを特徴とする請求項１３に記載のコンピュータ
可読メモリ。