JPH1091659A - 指定半径を持つ自由曲面の作成方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベースとなる形状要素の種類や数及び半径の
指定方法を意識せずに１つのコマンドで複数の指定半径
を持つ自由曲面を作成する。 【解決手段】 曲線又は曲面のどちら１種類からなる形
状要素群を、当該形状要素群を単位として２組取り込む
工程と、操作者指定の指定半径の補間方式を記憶する工
程と、曲面を作成する際に参照されるドライブ曲線群、
ドライブ曲線群上の半径指定点及びその半径指定点での
半径値をそれぞれ取り込む工程と、ドライブ曲線群、半
径指定点及び前記半径値に基づいてドライブ曲線群上の
各点での半径値を決定する工程と、取り込んだ２組の形
状要素群、ドライブ曲線群及びドライブ曲線上の各点で
の半径値に基づいて指定半径の円弧断面を持つ曲面を作
成する工程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自由曲面の作成方
式、特にＣＡＤ（Computer Aided Design ）の手法を用
いてデザインする装置に適用される方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＡＤの手法を用いて自由曲面を持った
物体の形状をデザインする場合には、２つのベースとな
る形状要素（曲線又は曲面）間に半径を自由に制御した
円弧断面の曲面（以下、指定半径を持つ自由曲面とい
う）を作成することが必要となる。例えば２つの曲線間
に指定半径を有する自由曲面を作成する方法について
は、特開平７−３０２３５６公報に提案されている。ま
た、曲線と曲面の間に指定半径を有する自由曲面を作成
する方法については、特開平７ー３３４７０４公報に提
案されている。

【０００３】上記の公報の他にも、この半径を制御した
指定半径を持つ自由曲面を作成する方法としては、例え
ば、半径の制御のために参照する曲線（ドライブ曲線）
と、そのドライブ曲線上の各点に対応する半径値と、指
定半径を持つ自由曲面のベースとなる２つの形状要素と
を与える方法がある。この方法においては、ドライブ曲
線の始点から終点までの各点で対応する指定半径を持つ
自由曲面の断面形状を求めて、次に、その求めた断面形
状を補間することにより指定半径を持つ自由曲面を作成
する。

【０００４】図１７は上述の曲線と曲線との間に指定半
径を持つ自由曲面を作成する方式の説明図、図１８は曲
線と曲面との間に指定半径を持つ自由曲面を作成する方
式の説明図であり、図１９は曲面と曲面との間に指定半
径を持つ自由曲面を作成する方式の説明図である。これ
らの図において、ドライブ曲線をＤ、ドライブ曲線上の
点をＰＤとし、また、このＰＤを原点としてこのＰＤで
の接線方向を法線とする平面をＨとする。図１７〜図１
９における各点での断面形状の求め方は、平面Ｈと形状
要素との交点（ＰＳ_i ）、或いは交線（Ｃｕｒ_i ）を考
え、次にこの交点を通る、或いは交線に接する指定半径
Ｒを持つ円弧を考える。

【０００５】図２０はこのときの存在可能な円弧を示し
た説明図である。図示のように、存在可能な円弧は平面
毎に通常複数種類存在する（図の存在可能な円弧１〜４
参照）ので、最初に処理対象となった平面Ｈ上では、操
作者に選択させるなどして決定し、その後の処理では、
平面Ｈ上の複数の円弧に対して、既に求めた円弧のう
ち、対応するドライブ曲線上の点ＰＤ同士が最も近い円
弧の中点と、存在可能なそれぞれの円弧の中点の距離と
を比較して、最も近いものをその平面での円弧断面とす
る。

【０００６】上記の自由曲面の作成方法によれば、ドラ
イブ曲線上の点ＰＤ毎に半径Ｒを変えることにより任意
の指定位置で指定半径をもつ指定半径を持つ自由曲面を
作成することができる。この場合、ドライブ曲線上の点
ＰＤと半径Ｒとの対応付けには各種の方法があるが、次
の３つの方法が代表的である。 （１）常に一定。 （２）半径値を２つ与え、その値をドライブ曲線の両端
間で線形に変化させる。 （３）ドライブ曲線に、始点で０、終点で１となるよう
にパラメータを割り当てて、このパラメータを引数とす
る関数で半径値を決定する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の作成方法におい
ては次のような問題点がある。 （１）ベースとなる形状要素の種類の組み合わせに応じ
て異なるコマンドが必要になる。 （２）形状要素の組み合わせが同じでも半径の指定方法
に応じて異なるコマンドが必要となる。特に半径をドラ
イブ曲線上で自由に変化させようとすると、関数を定義
する必要があるので、非常に手間がかかる。 （３）一度に１つの指定半径を持つ自由曲面しか作成で
きないために、複数の指定半径を持つ自由曲面を作成す
る場合には、同じコマンドを複数回繰り返す必要があ
る。 従って、指定半径を持つ自由曲面を作成する場合には、
複数のコマンドを使い分け、１つずつ指定半径を持つ自
由曲面を作成する必要があった。

【０００８】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、ベースとなる形状要素の種
類や数及び半径の指定方法を意識せずに１つのコマンド
で複数の指定半径を持つ自由曲面を作成することを可能
にした指定半径を持つ自由曲面の作成方式を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の一つの様態に係
る指定半径を持つ自由曲面の作成方式は、曲線又は曲面
のどちら１種類からなる形状要素群を当該形状要素群を
単位として２組取り込む工程と、操作者指定の指定半径
の補間方式を記憶する工程と、曲面を作成する際に参照
されるドライブ曲線群、ドライブ曲線群上の半径指定点
及びその半径指定点での半径値をそれぞれ取り込む工程
と、ドライブ曲線群、半径指定点及び半径値に基づいて
ドライブ曲線群上の各点での半径値を決定する工程と、
取り込んだ２組の形状要素群、ドライブ曲線群及びドラ
イブ曲線上の各点での半径値に基づいて指定半径の円弧
断面を持つ曲面を作成する工程とを有する。

【００１０】本発明においては、上述のように、曲線又
は曲面のどちら１種類からなる形状要素群を当該形状要
素群を単位として２組取り込むので、操作対象となる形
状要素の種類や数を操作者が意識する必要がなくなる。
また、指定半径を持つ自由曲面の半径の変化形式を記憶
しておくことにより、半径の変化形式を操作者が自由に
選択することができる。また、ドライブ曲線群、半径指
定点及び半径値に基づいてドライブ曲線群上の各点での
半径値を決定するので、操作者は、直感的に半径の値を
指定することができる。更に、取り込んだ２組の形状要
素群と半径情報から指定半径を持つ自由曲面を作成する
ので、形状要素の種類に応じた指定半径を持つ自由曲面
を作成することができる。

【００１１】本発明の他の様態に係る指定半径を持つ自
由曲面の作成方式は、上記の自由曲面の作成方式の「曲
線又は曲面のどちらかの１種類からなる形状要素群を２
組取り込む工程」において、初期の段階においては曲線
と曲面の両方を取り込むことが可能な第１の状態にあ
り、第１の状態において最初に曲線を取り込んだ場合に
は、曲線のみを取り込むことが可能となる第２の状態に
移り、第１の状態において最初に曲面を取り込んだ場合
には、曲面のみを取り込むことが可能となる第３の状態
に移り、第２の状態又は第３の状態で入力終了の信号を
受け取るとそれまでに取り込んだ形状要素を１組目の形
状要素群として登録し、そして、再び曲線と曲面の両方
を取り込むことが可能な第４の状態に戻り、第４の状態
で最初に曲線を取り込んだ場合には、曲線のみを取り込
むことが可能となる第５の状態に移り、第４状態で最初
に曲面を取り込んだ場合には、曲面のみを取り込むこと
が可能となる第６の状態に移り、第５の状態又は第６の
状態で入力終了の信号を受け取ると、それまでに取り込
んだ形状要素を２組目の形状要素群として登録する。

【００１２】本発明の他の様態に係る指定半径を持つ自
由曲面の作成方式は、上記の自由曲面の作成方式の「曲
線又は曲面のどちらかの一種類からなる形状要素群を２
組取り込む工程」において、曲面と曲面との交線を入力
として、入力した交線から交線の元となった２つの曲面
を、ベースとなる形状要素のそれぞれ異なる組として取
り込む。

【００１３】本発明の他の様態に係る指定半径を持つ自
由曲面の作成方式は、上記の自由曲面の作成方式の「操
作者指定の指定半径の補間方式を記憶する工程」は、複
数種類の指定半径の補間方式から操作者が指定した方式
を記憶する。この場合、例えば （１）指定された２次元座標点を単に通過する。 （２）合成後のドライブ曲線の始終点で接線がＸ軸に平
行になるようにする。 という２つの補間方法を操作者が予め選択することがで
きる。

【００１４】本発明の他の様態に係る指定半径を持つ自
由曲面の作成方式は、上記の自由曲面の作成方式の「曲
面を作成する際に参照されるドライブ曲線群、ドライブ
曲線群上の半径指定点及びその点での半径値をそれぞれ
取り込む工程」において、初期状態では複数の曲線を取
り込む状態にあり、曲線取り込み終了の入力信号を受け
取ると、取り込んだ曲線群上の点と、その点に対応する
半径値を取り込むことを繰り返す状態に移り、前記の点
の入力待ち状態で入力終了の信号を受け取ることで取り
込み処理を終了する。

【００１５】本発明の他の様態に係る指定半径を持つ自
由曲面の作成方式は、上記の自由曲面の作成方式の「ド
ライブ曲線群、半径指定点及び半径値に基づいてドライ
ブ曲線群上の各点での半径値を決定する工程」は、ドラ
イブ曲線群を１本の合成ドライブ曲線に合成し、次に、
指定された半径指定点における合成ドライブ曲線のパラ
メータをＸ座標とし、その半径指定点に対して指定され
た半径値をＹ座標とした２次元座標点を導き出し、その
導き出された２次元座標点が複数の場合には、これらの
点を通過する関数曲線を前記の補間方式に基づいて作成
し、任意の合成ドライブ曲線上の点に対して、その点で
の曲線パラメータをＸ座標と考えたときの関数曲線のＹ
座標の値をその点での半径値とする。なお、その導き出
された２次元座標点が１個の場合には、Ｙ＝半径値（一
定値）という関数曲線を作成する。

【００１６】本発明の他の様態に係る指定半径を持つ自
由曲面の作成方式は、上記の自由曲面の作成方式の「取
り込んだ２組の形状要素群、ドライブ曲線群及びドライ
ブ曲線上の各点での半径値に基づいて指定半径の円弧断
面を持つ曲面を作成する工程」は、２組の形状要素群間
の全てについて総当たりで指定半径の円弧断面を、形状
要素群の種類に応じて作成する。例えば、曲線と曲線と
の間に形成される曲面であるか、曲線と曲面との間に形
成される曲面であるか、或いは曲面と曲面との間に形成
される曲面であるかを判断して、それに対応した指定半
径の円弧断面を作成する。

【００１７】また、本発明において、上記の各処理工程
は、コンピュータに実行させることができる制御プログ
ラムとして記録媒体に記録される。

【００１８】

【発明の実施の形態】

（実施形態１．）図２は本発明の実施形態１に係る指定
半径を持つ自由曲面の作成方式を実施するための装置の
ハード構成を示したブロック図である。この装置は、中
央計算機１０１、主記憶装置１０２、入出力制御装置１
０３、マウス１０４、キーボード１０５、外部記憶装置
１０６及び表示装置１０７から構成されており、それぞ
れの構成要素は、システムバス１０８又は類似の機構を
通じて接続される計算機システム１００又は類似の計算
機システム上で実現されている。

【００１９】図３は計算機システム１００によって実現
される指定半径を持つ自由曲面の作成方式の概念図であ
る。この方式においては、コマンド解析／処理部２０
１、記憶処理部２０３及び図形情報記憶領域２０４が構
築され、更に、コマンド解析／処理部２０１は入出力機
構２０５を介して表示装置２０６、マウス２０７及びキ
ーボード２０８とそれぞれ接続されている。

【００２０】図３において、操作者は、マウス２０７及
びキーボード２０８又はその何れかによって、コマンド
入力、半径の補間形式入力、形状要素入力、ドライブ曲
線入力、半径指定点入力及び半径値入力の各入力操作を
実行する。コマンド解析／処理部２０１は上記の入力デ
ータに基づいて指定半径を持つ自由曲面の作成処理を行
う。作成された指定半径を持つ自由曲面は、記憶処理部
２０３を介して図形情報記憶領域２０４に記憶される。
同時に、この作成された指定半径を持つ自由曲面は、入
出力機構２０５を介して表示装置２０６に表示される。

【００２１】図１は図３の概念図のコマンド解析／処理
部２０１の構成を示したブロック図である。このコマン
ド解析／処理部２０１は、図示のように、形状要素群の
取り込み手段５０、半径の変化形式を記憶する手段５
２、ドライブ曲線関連の取り込み手段５４、半径値の決
定手段５６及びフィレット曲面の作成手段５８から構成
されている。形状要素群の取り込み手段５０は、操作者
の指示によりベースとなる２組の形状要素群を取り込
む。半径の変化形式を記憶する手段５２は、予め操作者
の指示した半径の変化形式を記憶しておくものであり、
ドライブ曲線関連の取り込み手段５４は、操作者の指示
により、ドライブ曲線群、ドライブ曲線群上の半径を指
定する点、その点での半径値等のドライブ曲線関連デー
タを取り込む。半径値の決定手段５６は、ドライブ曲線
関連の取り込み手段５４により取り込まれたドライブ曲
線関連データと記憶手段５２が記憶している半径の変化
形式からドライブ曲線上の各点に対応する半径値を決定
する。そして、フィレット曲面の作成手段５８は、形状
要素群の取り込み手段５０が取り込んだ２組の形状要素
群と、ドライブ曲線関連の取り込み手段５４で取り込ん
だドライブ曲線群と、半径値の決定手段５６で決定した
ドライブ曲線群上の各点での半径値とから、指定半径を
持つ自由曲面を作成する。

【００２２】図１４は３つの曲面（曲面１〜３）、２つ
の曲線（曲線１，２）及び２つのドライブ曲線（ドライ
ブ曲線１，２）を例として指定半径を持つ自由曲面の作
成する場合の例を示した説明図である。この例に基づい
て上述の装置の動作を説明する。

【００２３】図４は図１の形状要素群の取り込み手段５
０のデータの取り込み方法の例を示したフローチャート
である。最初の状態では、曲面と曲線のどちらでも取り
込むことができるが、２つめの形状要素の取り込みから
は、最初に取り込んだ形状要素が曲線である場合には、
曲線に限定され、最初に取り込んだ形状要素が曲面であ
る場合には曲面に限定される。

【００２４】図４のフローチャートに従ってこのことを
説明すると、最初の段階においては曲線又は曲面を１つ
取り込む（Ｓ３０１）。次に、曲線を取り込んだかどう
かを判断し（Ｓ３０２）、曲線を取り込んだ場合には次
に曲線又は終了信号を受け取る（Ｓ３０３）。そして、
入力終了信号を受け取らない限り曲線を受け取り続ける
（Ｓ３０２，３０３）。また、最初の段階において曲面
を取り込んだ場合においても、入力終了信号を受け取ら
ない限り曲面を受け取り続ける（Ｓ３０５，３０６）。
何れにしても、入力終了信号を受け取ると（Ｓ３０４，
３０６）と、それまでに取り込んだ形状要素（曲線群又
は曲面群）を１組目の形状要素として登録する（Ｓ３０
７）。

【００２５】次に、上述の場合と同様にして、曲線又は
曲面を１つ取り込む（Ｓ３０８）。次に、曲線を取り込
んだかどうかを判断し（Ｓ３０９）、曲線を取り込んだ
場合には次に曲線又は終了信号を受け取る（Ｓ３１
０）。そして、入力終了信号を受け取らない限り曲線を
受け取り続ける（Ｓ３１０，３１１）。また、曲線では
なく曲面を取り込んだ場合には（Ｓ３０９）、入力終了
信号を受け取らない限り曲面を受け取り続ける（Ｓ３１
２，３１３）。何れにしても、入力終了信号を受け取る
と（Ｓ３１１，３１３）と、それまでに取り込んだ形状
要素（曲線群又は曲面群）を２組目の形状要素として登
録する（Ｓ３１４）。

【００２６】図１４の例においては、最初の曲線と曲面
のいずれでも取り込める状態において、曲面１を取り込
むと、その後は曲面しか取り込めない状態になり、その
状態で曲面２及び曲面３を取り込むこととなる（Ｓ３０
１，Ｓ３０２，Ｓ３０５）。その後入力終了信号を受け
取り（Ｓ３０６）、１組目の形状要素群として曲面１、
曲面２及び曲面３を登録する（Ｓ３０７）。この時点で
再び曲面と曲線を取り込める状態に戻り、この状態で曲
線１を取り込む（Ｓ３０８）。するとその後曲線しか取
り込めない状態になる（Ｓ３０９，Ｓ３１０）。この状
態で曲線２を取り込む（Ｓ３１０）。その後入力終了信
号を受け取り（Ｓ３１１）、２組目の状要素群として曲
線１及び曲線２を登録する（Ｓ３１４）。

【００２７】図５は半径の変化形式を記憶する手段５２
で操作者が半径の補間方式を指定する方法を示したフロ
ーチャートであり、図６（ａ），（ｂ）は補間方式の説
明図である。半径の補間方式を指定する際には、図５に
示されるように、まず、操作者が単純補間又は端点変化
率「０」を選択する（Ｓ３２１）。この選択が単純補間
であるかどうかを判断し（Ｓ３２２）、単純補間が選択
された判断され場合には補間方式として「単純補間」を
記憶する（Ｓ３２３）。また、単純補間ではなく、端点
変化率０が選択された場合には、補間方式として「端点
変化率０」を記憶する（Ｓ３２３）。

【００２８】なお、単純補間は、図６（ａ）に示される
ように、指定点（ｔ１，Ｒ１、ｔ２，Ｒ２）を通過する
だけであるが、端点変化率０では、図６（ｂ）に示され
るように、半径の変化率がドライブ曲線群の端点で０と
なっている。この通過点と通過点との間の曲線と、通過
点と端点との間の接線方向から曲線とを作成する演算方
法は、穂坂 衛著 「ＣＡＤ／ＣＡＭにおける曲線曲面
のモデリング」 東京電機大学出版局 Ｐ１４４ー１４
６ に記載されている。この実施の形態においては、補
間方式として端点変化率０が指定されるものとする。

【００２９】図７はドライブ曲線関連の取り込み手段５
４における処理を示したフローチャートであり、ここで
はドライブ曲線群、ドライブ曲線群上の半径を指定する
点及びその点での半径値を取り込む方法の一例が示され
ている。まず、ドライブ曲線を取り込む（Ｓ３４１）。
次に、ドライブ曲線又は入力終了を受け取る状態にして
（Ｓ３４２）、入力終了信号を受け取らない限りドライ
ブ曲線を取り込み続ける（Ｓ３４２，Ｓ３４３）。入力
終了信号を受け取ると（Ｓ３４３）、それまでに取り込
んだドライブ曲線群を登録する（Ｓ３４４）。次に、ド
ライブ曲線上の点を取り込み（Ｓ３４５）、取り込んだ
点に対応する半径値を取り込む（Ｓ３４６）。そして、
ドライブ曲線上の点を取り込むか又は入力終了信号を受
け取る状態にして（Ｓ３４７）、例えばドライブ曲線上
の点を取り込んだ場合（Ｓ３４８）、次に、その取り込
んだ点に対応する半径値を取り込む（Ｓ３４９）。そし
て、入力終了信号を受け取るまでに、ドライブ曲線上の
点を取り込んだ場合（Ｓ３４８）、次にその取り込んだ
点に対応する半径値を取り込む（Ｓ３４９）。そして、
入力終了信号を受け取るまでの間、ドライブ曲線上の点
及びその点に対応した半径値を取り込み続ける（Ｓ３４
７，Ｓ３４９）。入力終了信号を受け取ると( Ｓ３４
７，Ｓ３４８）、それまでに取り込んだ半径指定点と半
径値と値を登録する（Ｓ３５０）。今回の例において
は、ドライブ曲線１上に半径指定点１と半径５、ドライ
ブ曲線２上に半径指定点２と半径１０とが指定されて登
録されるものとする。

【００３０】図８は半径値の決定手段５６においてドラ
イブ曲線上の各点に対応する半径値を決定する方法の例
を示したフローチャートである。登録されているドライ
ブ曲線群を合成して１つの曲線（合成ドライブ曲線）に
する（Ｓ３６１）。そして、半径指定用のカウンタｉを
「０」にリセットする（Ｓ３６２）。ｉ番目の半径指定
点ｐｉを取り出す（Ｓ３６３）。そして、このｉがｎ
（半径指定点の個数）と等しいかどうかを判断し（Ｓ３
６４）、等しくないと判断した場合には、半径指定点に
対応する合成後のドライブ曲線のパラメータｔｉを求め
（Ｓ３６５）、取り出した半径指定点に対応する半径値
Ｒｉを取り出す（Ｓ３６６）。そして、ｉを１つ増やし
て（Ｓ３６７）、再び、上述の処理（Ｓ３６３〜Ｓ３６
６）を繰り返し、ｉがｎと等しくなったとき（Ｓ３６
４）、次に、（ｔｉ，Ｒｉ）の組をｔｉの昇順でソーテ
ィングする( ｉ＝０，１…ｎ）（Ｓ３６８）。次に、
（ｔｉ，Ｒｉ）の組を記憶手段５２に記憶されている形
式で補間して曲線（半径指定曲線）を作成する（Ｓ３６
９）。そして、その半径指定曲線を登録する（Ｓ３７
０）。今回の例においては、図６（ｂ）の半径指定曲線
が作成されてを登録される。

【００３１】なお、合成曲線上の各点でのパラメータの
決め方には種々の方法があるが、ここでは始点からその
点までの線上距離を合成曲線の線長で割ったものをその
点でのパラメータの値とする。また、上記の半径指定曲
線の作成（Ｓ３６９）においては、指定された半径指定
点における合成ドライブ曲線のパラメータをＸ座標と
し、その半径指定点に対して指定された半径値をＹ座標
とした２次元座標点を導き出し、その導き出された２次
元座標点が複数の場合には、これらの点を通過する関数
曲線を前記の補間方式に基づいて作成し、任意の合成ド
ライブ曲線上の点に対して、その点での曲線パラメータ
をＸ座標と考えたときの関数曲線のＹ座標の値をその点
での半径値とする。なお、その導き出された２次元座標
点が１個の場合には、Ｙ＝半径値（一定値）という関数
曲線を作成する。

【００３２】図９はフィレット曲面の作成手段５８にお
いて、形状要素群の取り込み手段５０で取り込んだ２組
の形状要素群と、ドライブ曲線関連の取り込み手段５４
で取り込んだドライブ曲線群と、半径値決定手段５６に
より決定したドライブ曲線群上の各点での半径値とか
ら、指定半径を持つ自由曲面を作成する方法の例を示し
たフローチャートである。

【００３３】まず、１組目の形状要素群（ｎ個）用のカ
ウンタｉをリセットして「０」にする（Ｓ３８１）。カ
ウンタｉがｎと等しいかどうかについて判断し（Ｓ３８
２）、一致していないと判断されたときには、１組目の
形状要素群からｉ番目の形状要素を取り出し（Ｓ３８
３）、２組目の形状要素群（ｍ個）用のカウンタｊをリ
セットして「０」にする（Ｓ３８４）。そして、ｊがｍ
と等しいかどうかについて判断し（Ｓ３８５）、等しく
ないと判断された場合には、２組目の形状要素群からｊ
番目の形状要素を取り出す（Ｓ３８６）。そして、１組
目のｉ番目の形状要素と２組目のｊ番目の要素の間でフ
ィレット曲面を計算する（Ｓ３８７）。ここでは断面を
共有した組み合わせにおいてのみフィレット曲面が計算
されるものとする。そして、その計算されたフィレット
面を登録する（Ｓ３８８）。次に、２組目の形状要素群
（ｍ個）用のカウンタｊをｊ＝ｊ＋１として１つ増加さ
せる（Ｓ３８９）。次に、２組目の形状要素群のｊ＝ｊ
＋１についての形状要素について上述の処理を繰り返す
（Ｓ３８５〜Ｓ３８９）。このｊを順次増加させてゆき
（Ｓ３８９）、ｊがｍと等しいと判断されると（Ｓ３８
５）、次に、１組目の形状要素群（ｎ個）用のカウンタ
ｉをｉ＝ｉ＋１として１つ増加させて（Ｓ３８９）、こ
の組目の形状要素ｉ＝ｉ＋１について上述の処理を繰り
返し（Ｓ３８２〜Ｓ３８９）、このこのｉを順次増加さ
せてゆき、ｉがｍと等しいと判断されると（Ｓ３８
２）、この一連の処理を終了する。このようにして、２
組の形状要素群間の全てについて総当たりでフィレット
曲面を計算する。そして、その計ｓんに際しては、形状
要素群の種類に応じた処理をする。例えば、曲線と曲線
との間に形成される曲面であるか、曲線と曲面との間に
形成される曲面であるか、或いは曲面と曲面との間に形
成される曲面であるかを判断して、それに対応したフィ
レット曲面を求める。

【００３４】今回の例では、曲面１と曲線１、曲面１と
曲線２、曲面２と曲線１、曲面２と曲線２、曲面３と曲
線１、曲面３と曲線１、曲面３と曲線２の計６つ形状要
素のペアに対して計算が実行され、図１５のように４つ
の指定半径を持つ曲面が求められる。

【００３５】図１０は上記の処理における操作手順を示
したフローチャートであり、図１１及び図１２はその操
作に対応した説明図である。 ａ）操作１：半径の補間方式を指定する。 ｂ）操作２：半径指定の自由曲面の作成方式を起動す
る。 ｃ）操作３：曲面１を選択する（図１１（ａ）参照）。 ｄ）操作４：曲面２を選択する（図１１（ｂ）参照）。 ｅ）操作５：曲面３を選択する（図１１（ｃ）参照）。 ｆ）操作６：入力終了信号を送る。 ｇ）操作７：曲面１を選択する（図１１（ｄ）参照）。 ｈ）操作８：曲面２を選択する（図１１（ｅ）参照）。 ｉ）操作９：入力終了信号を送る。 ｊ）操作１０：ドライブ曲線１を指定する（図１１
（ｆ）参照）。 ｋ）操作１１：ドライブ曲線２を指定する（図１２
（ａ）参照）。 ｌ）操作１２：入力終了信号を送る。 ｍ）操作１３：ドライブ曲線１上に半径指定点１を指定
する（（図１２（ｂ）参照）。 ｎ）操作１４：半径指定点１に対して半径５を指定す
る。 ｏ）操作１５：ドライブ曲線２上に半径指定点２を指定
する（（図１２（ｃ）参照）。 ｐ）操作１６：半径指定点２に対して半径１０を指定す
る。 ｑ）操作１７：入力終了信号を送る。 以上の操作１〜操作１７により、すなわち１７の操作で
指定半径を持つ４つの自由曲面を作成することができ
る。

【００３６】以上のようにこの実施形態においては、複
数の曲線と曲線、複数の曲線と曲面、複数の曲面と曲面
のあいだに自由に半径を指定した指定半径を持つ自由曲
面を作成する際に、形状要素の種類や数や半径の指定方
法を意識することなしに指定半径を持つ自由曲面を簡単
に作成することができる。

【００３７】（実施形態２．）なお、上述の実施形態に
おいては、形状要素群の取り込む手段５０において、形
状要素群毎に操作者が１つずつ形状要素を指定した例に
ついて説明したが、本発明はこれに限定されるものでな
く、曲面群と曲面群との間に指定半径を持つ自由曲面を
作成する場合で、曲面群同士が交線を持っており、かつ
交線が自分がどの曲面とどの曲面との間の交線であるか
の情報を保持している場合には、形状要素群の取り込み
手段５０において、図１６に示されるように、この曲面
群同士の交線を指定することにより、上述の実施形態と
同様な処理をすることができる。

【００３８】図１３は形状要素群の取り込み手段５０に
おいて曲面群同士が交線を持っている曲面群と曲面群と
の間に指定半径を持つ自由曲面を作成する場合の処理を
示したフローチャートである。ここでは、まず、２つの
曲面の交線又は入力終了信号を入力する（Ｓ４０１）。
入力終了信号を受け取っていない場合には（Ｓ４０
２）、入力された交線からもとの曲面Ｓｉ，Ｓｊを求め
る（Ｓ４０３）。曲面Ｓｉが形状要素群の２つのいずれ
にも入っていない場合には、１組目の形状要素として登
録する（Ｓ４０４）。曲面Ｓｊが形状要素群の２つのい
ずれにも入っていない場合には、２組目の形状要素とし
て登録する（Ｓ４０５）。このような処理を入力終了信
号を受け取るまで繰り返す（Ｓ４０２）。

【００３９】図１６の例においては、交線１が指定され
ることにより曲面１１が形状要素群１として登録され
（Ｓ４０４）、曲面２１が形状要素群２として登録され
（Ｓ４０５）、交線２が指定されることにより曲面１２
が形状要素群１として登録され（Ｓ４０４）、交線３が
指定されることにより、曲面２２が形状要素群２として
登録される（Ｓ４０５）。このため、最終的に、形状要
素群１として曲面群１（曲面１１、曲面１２）が登録さ
れ、形状要素群２として曲面群２（曲面２１、曲面２
２）が登録されることになる。

【００４０】なお、実施形態１及び実施形態２に記載さ
れた演算処理手法は、コンピュータに実行させることの
できるプログラムとして、磁気ディスク（フロッピーデ
ィスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯ
Ｍ，ＤＶＤ等）半導体メモリ等の記憶媒体に格納して頒
布することもできる。

【００４１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、曲線又は
曲面のどちら１種類からなる形状要素群を当該形状要素
群を単位として２組取り込み、操作者指定の指定半径の
補間方式を記憶し、曲面を作成する際に参照されるドラ
イブ曲線群、ドライブ曲線群上の半径指定点及びその半
径指定点での半径値をそれぞれ取り込み、ドライブ曲線
群、半径指定点及び半径値に基づいてドライブ曲線群上
の各点での半径値を決定し、そして、取り込んだ２組の
形状要素群、ドライブ曲線群及びドライブ曲線上の各点
での半径値に基づいて指定半径の円弧断面を持つ曲面を
作成するようにしたので、１つのコマンドで曲線群と曲
線群間や曲線群と曲面群間や曲面群と曲面群間で半径を
自由に指定した指定半径を持つ自由曲面を複数個一括し
て作成できることとなり、操作者は、形状要素の種類や
数および半径の指定方法を意識することなしに容易に多
彩な指定半径を持つ自由曲面を作成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る指定半径を持つ自
由曲面の作成方式を実施するための装置（図３）のコマ
ンド解析／処理部の構成を示したブロック図である。

【図２】本発明の実施形態１に係る指定半径を持つ自由
曲面の作成方式を実施するための装置のハード構成を示
したブロック図である。

【図３】図２の実施形態において計算機システムによっ
て実現される自由曲面の作成方式の概念図である。

【図４】図１の形状要素群の取り込み手段における取り
込み方法の例を示したフローチャートである。

【図５】図１の半径の変化形式を記憶する手段で操作者
が半径の補間方式を指定する方法を示したフローチャー
トである。

【図６】半径の補間方式の例を示した説明図である。

【図７】図１のドライブ曲線関連の取り込み手段におけ
るドライブ曲線群とドライブ曲線群上の半径を指定する
点とその点での半径値を取り込む方法の例を示したフロ
ーチャートである。

【図８】図１の半径値の決定手段におけるドライブ曲線
上の各点に対応する半径値を決定する方法の例を示した
フローチャートである。

【図９】図１のフィレット曲面の作成手段において定半
径を持つ自由曲面を作成する方法の例を示したフローチ
ャートである。

【図１０】本発明において３つの曲線と２つの曲面の間
に２つのドライブ曲線を指定して指定半径を持つ自由曲
面を作成する場合の操作手順を示したフローチャートで
ある。

【図１１】図１０の操作手順と各部の特定との関係とを
示した説明図（その１）である。

【図１２】図１０の操作手順と各部の特定との関係とを
示した説明図（その２）である。

【図１３】本発明の実施の形態２の形状要素群の取り込
む手段において曲面群同士が交線を持っている曲面群と
曲面群との間に指定半径を持つ自由曲面を作成する場合
の処理を示したフローチャートである。

【図１４】３つの曲線と２つの曲面の間に２つのドライ
ブ曲線を示した説明図である。

【図１５】３つの曲線と２つの曲面の間に２つのドライ
ブ曲線を指定して指定半径を持つ自由曲面を作成した例
の説明図である。

【図１６】曲面群と曲面群との間に指定半径を持つ自由
曲面を作成する場合で、曲面群同士が交線を持っている
場合の例の説明図である。

【図１７】曲線と曲線の間に指定半径を持つ自由曲面を
作成する方式の説明図である。

【図１８】曲線と曲面の間に指定半径を持つ自由曲面を
作成する方式の説明図である。

【図１９】曲面と曲面の間に指定半径を持つ自由曲面を
作成する方式の説明図である。

【図２０】曲線と曲線の間に指定半径を持つ自由曲面を
作成する際に１つの断面に対して４つの円弧の候補があ
ることを示した説明図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平野 悠 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 曲線又は曲面のどちら１種類からなる形
   状要素群を当該形状要素群を単位として２組取り込む工
   程と、 操作者指定の指定半径の補間方式を記憶する工程と、 曲面を作成する際に参照されるドライブ曲線群、ドライ
   ブ曲線群上の半径指定点及びその半径指定点での半径値
   をそれぞれ取り込む工程と、 前記ドライブ曲線群、前記半径指定点及び前記半径値に
   基づいて前記ドライブ曲線群上の各点での半径値を決定
   する工程と、 取り込んだ２組の形状要素群、前記ドライブ曲線群及び
   前記ドライブ曲線上の各点での半径値に基づいて指定半
   径の円弧断面を持つ曲面を作成する工程とを有すること
   を特徴とする指定半径を持つ自由曲面の作成方式。
2. 【請求項２】 曲線又は曲面のどちらかの１種類からな
   る形状要素群を２組取り込む工程において、初期の段階
   においては線と曲面の両方を取り込むことが可能な第１
   の状態にあり、前記第１の状態において最初に曲線を取
   り込んだ場合には、曲線のみを取り込むことが可能とな
   る第２の状態に移り、前記第１の状態において最初に曲
   面を取り込んだ場合には、曲面のみを取り込むことが可
   能となる第３の状態に移り、前記第２の状態又は前記第
   ３の状態で入力終了の信号を受け取るとそれまでに取り
   込んだ形状要素を１組目の形状要素群として登録し、そ
   して、再び曲線と曲面の両方を取り込むことが可能な第
   ４の状態に戻り、前記第４の状態で最初に曲線を取り込
   んだ場合には、曲線のみを取り込むことが可能となる第
   ５の状態に移り、前記第４状態で最初に曲面を取り込ん
   だ場合には、曲面のみを取り込むことが可能となる第６
   の状態に移り、前記第５の状態又は前記第６の状態で入
   力終了の信号を受け取ると、それまでに取り込んだ形状
   要素を２組目の形状要素群として登録することを特徴と
   する請求項１記載の指定半径を持つ自由曲面の作成方
   式。
3. 【請求項３】 曲線又は曲面のどちらかの一種類からな
   る形状要素群を２組取り込む工程において、曲面と曲面
   との交線を入力として、入力した交線から交線の元とな
   った２つの曲面を、ベースとなる形状要素のそれぞれ異
   なる組として取り込むことを特徴とする請求項１記載の
   指定半径を持つ自由曲面の作成方式。
4. 【請求項４】 操作者指定の指定半径の補間方式を記憶
   する工程は、複数種類の指定半径の補間方式から操作者
   が指定した方式を記憶することを特徴とする請求項１記
   載の指定半径を持つ自由曲面の作成方式。
5. 【請求項５】 曲面を作成する際に参照されるドライブ
   曲線群、ドライブ曲線群上の半径指定点及びその点での
   半径値をそれぞれ取り込む工程は、初期状態では複数の
   曲線を取り込む状態にあり、曲線取り込み終了の入力信
   号を受け取ると、取り込んだ曲線群上の点と、その点に
   対応する半径値を取り込むことを繰り返す状態に移り、
   前記の点の入力待ち状態で入力終了の信号を受け取るこ
   とで取り込み処理を終了することを特徴とする請求項１
   記載の指定半径を持つ自由曲面の作成方式。
6. 【請求項６】 前記のドライブ曲線群、前記半径指定点
   及び前記半径値に基づいて前記ドライブ曲線群上の各点
   での半径値を決定する工程は、前記ドライブ曲線群を１
   本の合成ドライブ曲線に合成し、次に、指定された半径
   指定点における合成ドライブ曲線のパラメータをＸ座
   標、その半径指定点に対して指定された半径値をＹ座標
   とした２次元座標点を導き出し、その導き出された２次
   元座標点が複数の場合には、これらの点を通過する関数
   曲線を前記補間方式に基づいて作成し、任意の合成ドラ
   イブ曲線上の点に対して、その点での曲線パラメータを
   Ｘ座標と考えたときの関数曲線のＹ座標の値をその点で
   の半径値とすることを特徴とする請求項１記載の指定半
   径を持つ自由曲面の作成方式。
7. 【請求項７】 前記の取り込んだ２組の形状要素群、前
   記ドライブ曲線群及び前記ドライブ曲線上の各点での半
   径値に基づいて指定半径の円弧断面を持つ曲面を作成す
   る工程は、２組の形状要素群間の全てについて総当たり
   で指定半径の円弧断面を、形状要素群の種類に応じて作
   成することを特徴とする請求項１記載の指定半径を持つ
   自由曲面の作成方式。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか１項に記載の各
   工程を実行させるためのプログラムを記憶したことを特
   徴とする記録媒体。