JP2003162550A - ３次元オブジェクトをモデリングする方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィーチャチェーンを使用するモデル管理技
術を提供すること。 【解決手段】 ３次元オブジェクトのモデリングに、３
次元オブジェクトのコンピュータモデルを表すデータを
保管する。データには、複数のフィーチャオブジェクト
が含まれ、コンピュータモデルのフィーチャが定義され
る。フィーチャチェーンには、素材を除去する動作が、
同一のフィーチャチェーン内の他のフィーチャオブジェ
クトによって定義されるコンピュータモデルのフィーチ
ャに影響するが、フィーチャチェーン内にないフィーチ
ャオブジェクトによって定義されるコンピュータモデル
のフィーチャに影響しないように、スコープにおいて設
計効果を制限された少なくとも１つのフィーチャオブジ
ェクトが含まれる。複数のフィーチャチェーンを組み合
わせて、フィーチャオブジェクトからのモデルの構成を
定義する階層を表す、フィーチャオブジェクト間の相互
関係を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、３次元オブジェク
トをモデリングする方法に関し、より詳細には、フィー
チャチェーン（feature chain）を使用するモデル管理
技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】計算機援用設計（computer-aided desig
n、CAD）ソフトウェアを用いると、ユーザが、アセンブ
リ設計の複雑な３次元（３Ｄ）モデルを構成し、操作す
ることができるようになる。また、複数の異なるモデリ
ング技法を使用して、アセンブリのモデルを作成するこ
とができる。これらの技法には、ソリッドモデリング
（solid modeling）やワイヤフレームモデリング（wire
-frame modeling）、サーフェスモデリング（surface m
odeling）が含まれる。ソリッドモデリング技法は、ト
ポロジカル３Ｄモデリングを提供し、この３Ｄモデル
は、例えば、相互接続された辺および面の集合である。
幾何学的に、３Ｄソリッドモデルは、トリミングされた
サーフェスの集合である。トリミングされたサーフェス
は、辺によって境界を定められたトポロジ的な面に対応
する。その一方で、ワイヤフレームモデリング技法は、
単純な３Ｄ線の集合としてモデルを表現するのに使用す
ることができ、サーフェスモデリングは、外面サーフェ
スの集合としてモデルを表現するのに使用することがで
きる。ＣＡＤシステムでは、これらのモデリング技法や
パラメトリックモデリング技法などの他の技法を組み合
わせることができる。

【０００３】パラメトリックモデリング技法は、モデル
の異なるフィーチャおよびコンポーネントに関するさま
ざまなパラメータを定義し、さまざまなパラメータの間
の関係に基づいて、これらのフィーチャおよびコンポー
ネントの間の関係を定義するのに使用することができ
る。ソリッドモデリングおよびパラメトリックモデリン
グを、ＣＡＤシステム内で組み合わせ、パラメトリック
ソリッドモデリングをサポートすることができる。

【０００４】設計技師が、３Ｄ ＣＡＤシステムの通常
のユーザである。設計技師は、３Ｄモデルの物理的態様
および美的態様を設計し、３Ｄモデリング技法に熟練し
ている。設計技師は、部品を作成し、部品を１つまたは
複数のサブアセンブリに組み立てることができる。部品
に加えて、サブアセンブリが、他のサブアセンブリから
なる場合がある。部品およびサブアセンブリを使用し
て、設計技師が、アセンブリを設計する。以下では、部
品およびサブアセンブリを、集合的にコンポーネントと
呼称する。

【０００５】部品は、さまざまな幾何学的ビルディング
ブロックを使用して構成される。以下でフィーチャと呼
称する幾何学的ビルディングブロックは、まず、２次元
プロファイルを作成し、プロファイルを押し出して３次
元オブジェクトにすることによって構成することができ
る。フィーチャは、２つの主要なカテゴリに分類するこ
とができる。２つの主要なカテゴリは、ボスなどの、部
品に素材（material）を追加するのに使用されるフィー
チャと、カットなどの、部品から素材を削除すのに使用
されるフィーチャである。

【０００６】設計技師が、部品を構成しながらフィーチ
ャを作成する順序は、フィーチャベースＣＡＤシステム
の部品の物理的構造に影響する。例えば、まず、ブロッ
クを円筒でカットし、その後、カット円筒によって残さ
れた空隙内に延びるボスを追加することによって構成さ
れる部品は、穴の中にボスの素材がある穴をもたらす。
動作の順序が逆転され、円筒によるカットの前にボスが
追加された場合には、カットが、元のブロックの素材を
カットするだけではなく、その後のボスの素材もカット
し、内側に素材がない穴がもたらされる。

【０００７】一般に、フィーチャベースＣＡＤシステム
では、フィーチャが、前にモデルに含まれたすべてのフ
ィーチャに作用し、その後にモデルに導入されるフィー
チャに影響しない。したがって、フィーチャベースモデ
リングシステムは、ヒストリベースモデリングシステム
でもある。設計技師は、フィーチャの総合的なヒストリ
的順序でフィーチャの位置を操作することによって、フ
ィーチャのスコープを制御する必要がある。市販のフィ
ーチャベースモデリングシステムには、米国マサチュー
セッツ州ＣｏｎｃｏｒｄのＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ Ｃｏ
ｒｐｏｒａｔｉｏｎ社から入手可能なＳｏｌｉｄＷｏｒ
ｋｓ（登録商標）２００１Ｐｌｕｓソフトウェアシステ
ムが含まれる。

【０００８】コンポーネントを単純なフィーチャ操作の
シーケンスとして定義するヒストリベースのＣＡＤシス
テムは、同一の原理で作動する。コンポーネントを再生
成するのに必要なデータ（例えば、点、線、および次
元）は、１つまたは複数のフィーチャとして保管され、
コンポーネントは、これらのフィーチャの順序付きリス
トを保持する。各フィーチャが、順序付きリストの前の
フィーチャからもたらされる幾何学的結果とフィーチャ
データをとり、フィーチャの定義に従って幾何形状を変
更する（例えば、ある形状のある位置でカットを行うな
ど）対応する再生成アルゴリズムを有する。新しいコン
ポーネントを作成するために、ユーザは、通常、コンポ
ーネントのフィーチャリストに１つずつフィーチャを追
加する。フィーチャを修正するために、ユーザは、単純
にフィーチャのデータを変更し、その後、システムが、
古い結果の幾何形状を削除し、ユーザが元々フィーチャ
を指定した順序で１つずつ各フィーチャを再生成するこ
とによって、コンポーネントを再作成する。したがっ
て、技術の現在の状態では、ユーザのフィーチャ作成順
序が、内部のフィーチャ再生成順序と同一である。

【０００９】部品を作成する間に、設計技師がフィーチ
ャを導入し、システムに操作を実行するように指示する
順序は、必ずしも直観的ではない。設計技師は、何度
も、フィーチャを異なる順序で導入しなければならない
ことを発見する前に、部品の設計に膨大な時間を投資し
てきた。設計技師が、フィーチャの順序が所望の結果を
達成しない（例えば、所望の幾何形状の結果）ことを理
解した時に、設計技師は、例えば、部品の階層構造を再
配置することによって、部品の定義を修正しなければな
らない。

【００１０】部品の定義を修正する形の１つが、部品を
定義するフィーチャを再設計することである。幾何形状
を不正に生成させる順序で導入されたフィーチャを、削
除し、幾何形状を正しく生成させる順序で再作成する必
要がある場合がある。したがって、設計技師は、同一の
フィーチャをもう一度定義するのに追加の時間を費やさ
なければならない。

【００１１】部品の定義を修正できるもう１つの形が、
フィーチャヒストリを変更することである。ＣＡＤシス
テムは、フィーチャヒストリを記憶し、フィーチャの階
層的集合として設計技師にヒストリを提示することがで
きる。フィーチャヒストリは、ＣＡＤシステムによって
生成されるウィンドウ（またはウィンドウのセクショ
ン）に提示することができる。設計技師は、フィーチャ
の描写を階層的集合内の異なる位置にドラッグし、これ
によって部品のフィーチャヒストリを修正することによ
って、フィーチャの集合を再配置することができる。ユ
ーザがフィーチャの階層的集合をグラフィカルに操作で
きるようにすることによるモデルの修正のシステムが開
示されている（例えば、特許文献１参照）。

【００１２】

【特許文献１】米国特許第５８１５１５４号明細書

【００１３】

【特許文献２】米国特許第５８１５１５４号明細書

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】一部の設計技師は、部
品の再設計に時間がかかりすぎると判断する場合があ
る。設計技師は、不正な幾何形状を、別のカットと同一
のカットを追加することによって簡単に訂正できること
に気付く場合がある。同一のカットは冗長であるが、部
品のフィーチャの順序を変更せずに、幾何形状がすばや
く訂正される。

【００１５】特定の順序でフィーチャを導入するという
問題に起因して、部品のモデリングが、大量のプラニン
グと熟練を必要とする場合がある。設計技師は、所望の
幾何形状結果を得るために、フィーチャを作成する前に
フィーチャの正しい順序付けを判定しなければならな
い。順序付けの問題は、モデリング処理全体を通じて存
在する。順序付け問題の困難は、モデリング処理が進行
するにつれて増大する可能性がある。というのは、部品
がより複雑になるにつれて、設計技師が正しいフィーチ
ャ順序を判定しにくくなるからである。ＣＡＤシステム
は、設計技師が部品に含まれるフィーチャのヒストリを
再配置するのを助けるフィーチャ管理ツールを備える場
合があるが、設計技師は、部品が幾何学的に正しいこと
を保証するために必要な、フィーチャヒストリの分析と
部品階層内のフィーチャの再順序付けで苦しむ。

【００１６】３Ｄフィーチャベースモデリングに精通す
るようになるつもりの設計技師は、フィーチャの順序付
けに熟練する必要がある。フィーチャをどのように導入
するのが最善であるかの習得は、３Ｄフィーチャベース
モデリングの技術に精通するのに必要な経験の一部であ
る。

【００１７】さらに、フィーチャが、他のフィーチャに
依存する場合がある。例えば、ある穴の位置が、第２の
穴の位置に依存する場合がある。この種の幾何学的依存
性は、２つの穴の間のパラメトリック関係を確立するこ
とによって定義することができる。パラメトリック関係
にある１つのフィーチャの属性の値が修正される時に、
パラメトリック関係にあるもう１つのフィーチャの属性
の値を、それに応答して自動的に修正することができ
る。一般に、設計技師は、部品の階層構造を再順序付け
する時に、パラメトリック関係が保存されることを意図
する。まず、依存性を意識し、第２にそれが保存される
ことを確認する（おそらくは再順序付け処理中に依存性
が断たれた場合に依存性を再確立することによって）と
いう重荷が、設計技師に課せられる。

【００１８】設計技師は、フィーチャ順序が、物理的に
不正な部品の作成をもたらすことに気付くことがしばし
ばである。したがって、部品の一部または部品全体を再
作成し、部品を構成するフィーチャを再順序付けする
か、他の単調で退屈な形で不正な幾何形状を訂正すると
いう重荷が、設計技師に課せられる。設計技師は、フィ
ーチャの順序および部品を表す最終的な幾何形状に対す
るフィーチャの順序の影響を制御しながら３Ｄモデリン
グ処理中に膨大な時間と労力を費やすという問題があ
る。

【００１９】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、計算機援用設計シ
ステムのユーザは、フィーチャ作成順序およびフィーチ
ャ生成順序が互いに独立である時に、モデルに関してフ
ィーチャを定義する順序を心配する必要がなく、フィー
チャ作成順序およびフィーチャ再生成順序の独立性を容
易にするために、フィーチャのスコープを決定するよう
にした３次元オブジェクトをモデリングする方法を提供
することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、コンピュータによって実施される
３次元オブジェクトをモデリングする方法であって、前
記３次元オブジェクトのコンピュータモデルを表すデー
タを保管するステップであって、該データのそれぞれ
が、該コンピュータモデルのフィーチャを定義する複数
のフィーチャオブジェクトを含みような、前記データを
保管するステップと、素材（material）を除去する動作
が、同一フィーチャチェーン内の他のフィーチャオブジ
ェクトによって定義されるコンピュータモデルのフィー
チャに影響するように操作するが、前記同一フィーチャ
チェーン内にないフィーチャオブジェクトによって定義
されるコンピュータモデルのフィーチャに影響しないよ
うに操作し、設計効果をスコープにおいて制限される少
なくとも１つのフィーチャオブジェクトを含むフィーチ
ャチェーンを形成するステップと、前記フィーチャオブ
ジェクトからの前記モデルの構成を定義する階層を表
す、フィーチャオブジェクト間の相互関係を形成するた
めに複数のフィーチャチェーンを組み合わせるステップ
とを備えたことを特徴とする。

【００２１】また、コンピュータによって実施される３
次元実世界（real-world）オブジェクトをモデリングす
る方法であって、実世界の３次元オブジェクトのモデル
を階層的に配置された複数のモデルフィーチャオブジェ
クトとして定義するデータ構造を保管するステップであ
って、該モデルフィーチャオブジェクトが、前記モデル
の生成をもたらすためにモデリングプログラムによって
処理されるような、前記データ構造を保管するステップ
と、追加のモデルフィーチャオブジェクトを定義するデ
ータを受け取るステップと、前記追加のモデルフィーチ
ャオブジェクトに関連するフィーチャスコープを定義す
るデータを受け取るステップであって、前記フィーチャ
スコープが、前記追加のモデルフィーチャオブジェクト
によって影響される少なくとも１つの他のモデルフィー
チャオブジェクトを決定するような、前記データを受け
取るステップと、前記追加のモデルフィーチャオブジェ
クトの前記フィーチャスコープに基づいて、前記複数の
モデルフィーチャオブジェクトの階層的配置を修正する
ステップとを備えたことを特徴とする。

【００２２】このように本発明は、フィーチャのスコー
プを定義するシステムおよび方法を提供する。いくつか
の実施形態では、このシステムおよび方法に、コンピュ
ータモデルのフィーチャを定義するデータを保管するこ
とと、少なくとも１つのフィーチャオブジェクトを有す
るフィーチャチェーンを形成することが含まれる。フィ
ーチャオブジェクトは、素材を除去する操作が、同一フ
ィーチャチェーン内の別のフィーチャオブジェクトに影
響するが、別のフィーチャチェーン内のフィーチャオブ
ジェクトに影響しないように動作するように、設計効果
をスコープにおいて制限される。フィーチャチェーン
が、組み合わされ、階層を表すフィーチャオブジェクト
間の相互関係を形成し、この相互関係によって、フィー
チャオブジェクトからのモデルの構成が定義される。一
態様では、複数のフィーチャオブジェクトを含む順序な
しフィーチャリストが読み取られ、コンピュータモデル
に素材をつ追加する少なくとも１つのフィーチャオブジ
ェクトが突き止められ、コンピュータモデルから素材を
除去し、素材を追加するフィーチャオブジェクトにスコ
ープ定義によって関連付けられる少なくとも１つのフィ
ーチャオブジェクトが、突き止められる。素材を除去す
るフィーチャオブジェクトは、素材を追加するフィーチ
ャオブジェクトのそれぞれに対するカット効果を示すた
めにｎｅｖｅｒ−ｆｉｌｌ（絶対に充填しない）属性を
有することができる。

【００２３】さらなる態様に、フィーチャチェーンを最
適化することと、再生成順序を規定するフィーチャチェ
ーンの組合せを、部品を生成する処理に入力することが
含まれる。さらに、スコープ定義は、フィーチャオブジ
ェクトの存在、フィーチャオブジェクトの近接、または
フィーチャオブジェクトの存在とフィーチャオブジェク
トの近接の組合せに基づくものとすることができる。実
施形態によって、ユーザが、スコープ定義を修正する命
令を発行できるようになり、これによって、フィーチャ
オブジェクトをスコープ定義に含めるか、フィーチャオ
ブジェクトをスコープ定義から除外するかのいずれか
が、命令によって明示的に指定される。さらに、ユーザ
インターフェースダイアログによって、スコープ定義の
明示的指定を容易にすることができる。

【００２４】本発明の１つまたは複数の実施形態の詳細
を、添付図面および以下の説明で示す。本発明の他の特
徴、目的、および長所は、この説明および図面から、お
よび請求項から明白になる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例について説明する。本発明は、設計技師が、フィー
チャの順序について心配せずにコンポーネントを設計で
きるようにする。これは、フィーチャ作成順序の概念と
フィーチャ再生成順序の概念を分離することによって達
成される。したがって、ユーザがコンポーネントにフィ
ーチャを追加する順序は、幾何学的フィーチャ動作（例
えば、ボスの適用またはカットの適用）が、基礎となる
幾何学的モデルに適用される順序と独立である。本発明
は、ユーザのフィーチャ作成順序と独立にフィーチャ再
生成順序を自動的に決定する機構を提供する。そのよう
な自動化された機構によって、設計技師が、幾何形状を
訂正するために部品を再設計することおよび／またはフ
ィーチャの順序を操作することから解放されるので、３
Ｄモデリング処理中に膨大な量の時間および労力が節約
される。フィーチャ再生成順序が完全にユーザによって
定義され、制御される普通のフィーチャベースモデリン
グシステムと異なって、本発明は、再生成順序を制御
し、これによって、ユーザから大きな重荷を除くだけで
はなく、フィーチャベースモデリングシステム全体に有
益な動的な品質も追加する。

【００２６】本発明は、設計技師が、フィーチャを定義
する順序への過剰な考慮なしに、フィーチャベースモデ
ルを作成できるようにする。設計技師に、部品の最終的
な幾何形状表現を制御するのにフィーチャ順序に頼るこ
とを要求するのではなく、本発明は、フィーチャをグル
ープ化し、必要に応じてグループ化を自動的に修正する
データ構造を作成する。グループ化は、フィーチャが作
用しなければならないスコープを設計技師が示す時（す
なわち、明示的スコープ）、フィーチャのある特性から
暗黙（implicit）のスコープが示される時、または、明
示的スコープと暗黙のスコープの組合せがそれを示す時
に、修正することができる。部品の定義に寄与するフィ
ーチャの順序付けおよびグループ化の自動化された処理
を提供することによって、本発明は、部品の最終的な形
状に対する追加の制御を設計技師に与え、コンピュータ
化されたモデリングシステムの柔軟性および機能性を強
化する。

【００２７】図１は、ＣＰＵ１０２、ＣＲＴ１０４、キ
ーボード入力装置１０６、マウス入力装置１０８、およ
び記憶装置１１０を含むコンピュータ化されたモデリン
グシステム１００を示す図である。ＣＰＵ１０２、ＣＲ
Ｔ１０４、キーボード１０６、マウス１０８、および記
憶装置１１０に、一般的に使用可能なコンピュータハー
ドウェア装置を含めることができる。例えば、ＣＰＵ１
０２に、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）ベースのプロセッ
サを含めることができる。マウス１０８は、ＣＰＵ１０
２によって実行されるソフトウェアプログラムへのコマ
ンドを発行するためにユーザが押すことができる普通の
左右のボタンを有することができる。他の適当なコンピ
ュータハードウェアプラットフォームが、以下の開示か
ら明白になるように、適用される。そのようなコンピュ
ータハードウェアプラットフォームは、Ｍｉｃｒｏｓｏ
ｆｔ Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標） ＮＴ、Ｗｉｎｄｏ
ｗｓ（登録商標） ９５、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）
９８、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標） ２０００、Ｗｉ
ｎｄｏｗｓ（登録商標） ＸＰ、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録
商標） ＭＥ、またはＵＮＩＸ（登録商標）オペレーテ
ィングシステムを動作させることができることが好まし
い。

【００２８】計算機援用設計ソフトウェアは、記憶装置
１１０に保管され、ＣＰＵ１０２にロードされ、ＣＰＵ
１０２によって実行される。このソフトウェアを用いる
と、設計技師が、３Ｄモデルを作成し、修正し、本明細
書に記載の本発明の諸態様を実施できるようになる。Ｃ
ＰＵ１０２は、ＣＲＴ１０４を使用して、３Ｄモデルお
よび、以下で詳細に説明する３Ｄモデルの他の態様を表
示する。キーボード１０６およびマウス１０８を使用し
て、設計技師は、３Ｄモデルに関連するデータを入力
し、修正することができる。ＣＰＵ１０２は、キーボー
ド１０６およびマウス１０８からの入力を受け入れて処
理する。ＣＰＵ１０２は、３Ｄモデルに関連するデータ
と共に入力を処理し、モデリングソフトウェアによる指
令に従ってＣＲＴ１０４に表示されるものに対する、対
応する適当な変更を行う。追加のコンピュータ処理ユニ
ットおよびハードウェア装置（例えば、ビデオ装置およ
びプリンタ装置）を、コンピュータ化されたモデリング
システム１００に含めることができる。さらに、コンピ
ュータ化されたモデリングシステム１００に、ネットワ
ークハードウェアおよびネットワークソフトウェアを含
め、これによって、ハードウェアプラットフォーム１１
２への通信を可能にすることができる。本発明を、機械
設計以外の応用例に対処する他の計算機支援設計ソフト
ウェアと共に使用することができることを、当業者は理
解するであろう。

【００２９】計算機支援モデリングシステムは、モデル
設計が完了する前にモデルが修正を受ける時に、設計技
師の元の設計意図を保存する能力を有する場合がある。
パラメトリックモデリングシステム（またはパラメトリ
ックソリッドモデリングシステム）は、設計技師の意図
のある態様が保存されることを保証する。例えば、モデ
リングソフトウェアの基礎となるデータ構造が、パラメ
トリックに振る舞う。例えば、幾何形状、表示属性、お
よびモデルの一部としてＣＲＴ１０４に表示される注釈
が、設計技師がモデルを変更する時に必要に応じて更新
される。当業者は、パラメトリックモデリングシステム
を設計する方法を理解するであろう。

【００３０】一実施形態では、モデリングシステムが、
ソリッドモデリングシステムである。モデルは、ソリッ
ドモデルコンポーネントのアセンブリまたは単に部品と
することができる。ソリッドモデルは、１つまたは複数
のコンポーネントまたはフィーチャのお互いに関する定
義をパラメトリックに制約する関係を有することができ
る。パラメトリックに制約される関係が、２つのフィー
チャの間に存在する場合に、１つのフィーチャに対する
幾何学的修正が、他のフィーチャの幾何学的修正を引き
起こす場合がある。本発明は、計算リソースを使用し
て、フィーチャを順序付けする時に依存性を分析し、依
存性が維持されることを保証することによって、再編成
される部品構造のパラメトリック関係を保存することが
できる。

【００３１】図２は、ＣＡＤソフトウェアシステムによ
って生成され、ＣＲＴ１０４に表示されるウィンドウ２
０２を示す図である。ウィンドウ２０２は、米国ワシン
トン州ＲｅｄｍｏｎｄのＭｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｃｏｒｐ
ｏｒａｔｉｏｎ社から入手可能なものなどの普通の市販
ソフトウェアプログラミングツールを使用して当業者が
プログラムすることのできる普通のコンピュータ生成さ
れるウィンドウである。

【００３２】コンピュータ生成される３Ｄモデル２０４
は、ウィンドウ２０２のモデリング部分２０６内に表示
される。設計技師は、普通の形で３Ｄモデル２０４を構
成し、修正することができる。３Ｄモデル２０４のサー
フェスを表示することができ、あるいは、３Ｄモデル２
０４を、３Ｄモデルの可視の辺および隠された辺を示す
ために、それぞれ実線と破線を使用して表示することが
できる。実施形態には、フィーチャの順序独立のリスト
２０８などの他のウィンドウ領域を含めることができ、
このリスト２０８は、設計技師が、モデリング部分２０
６に示されたモデル２０４を視覚化し、操作するのを助
ける。

【００３３】図３は、作成中の部品の３つの図を含むウ
ィンドウ３０２を示す図である。平面図３０４、正面図
３０６、および回転された図３０８によって、この部品
が２つのブロックフィーチャ（すなわち上ブロック３１
２および下ブロック３１４）によって部分的に定義され
ることが示される。さらに、平面図３０４および正面図
３０６から、円の押し出されたプロファイル３１０が明
瞭に示されている。押し出されたプロファイル３１０の
目的は、部品に円筒形のカットフィーチャを作成するこ
とである。

【００３４】図４は、押し出されたプロファイル３１０
を使用してカットフィーチャ４０２を作成した後のウィ
ンドウ３０２を示す図である。カット４０２は、上ブロ
ック３１２および下ブロック３１４から押し出されたプ
ロファイル３１０内に位置する素材を削除ることによっ
て作成された。カット４０２は、上ブロック３１２およ
び下ブロック３１４が、カットフィーチャ４０２を含め
る前に部品定義に含まれた（すなわち存在した）場合
に、フィーチャの存在に基づくＣＡＤシステムで、図４
に示されているように現れる。

【００３５】図５は、カットフィーチャ５０２が、上ブ
ロック３１２から減じられなかった部品を含むウィンド
ウ３０２を示す図である。カット５０２は、下ブロック
３１４がまず部品定義に含まれ、２番目にカットフィー
チャ５０２が部品定義に含まれ、上ブロック３１２が３
番目に部品定義に含まれた場合に、フィーチャの存在に
基づくＣＡＤシステムで図５に示されているように現れ
る。したがって、カット５０２のスコープは、下ブロッ
ク３１４だけである。

【００３６】フィーチャの以前の存在に完全に依存する
のではなく、本発明を用いると、設計技師が、特定のフ
ィーチャが作用する１つまたは複数のフィーチャを明示
的に指定できるようになる。これによって、設計技師
が、特定のフィーチャのスコープにフィーチャを含める
か、スコープからフィーチャを除外できるようになる。
以下では、別のフィーチャが作用するフィーチャの集合
を、「フィーチャスコープ」と呼称する。フィーチャ
は、設計技師による指示に従って別のフィーチャから素
材を除去する場合に、明示的なフィーチャスコープを有
する。例えば、本発明は、設計技師が、カットフィーチ
ャ５０２を導入する前に部品定義に上ブロック３１２お
よび下ブロック３１４を含めることができ、その後、カ
ットフィーチャ５０２のフィーチャスコープが下ブロッ
ク３１４だけであることを示し、これによって、図５に
示された部品を作成できるようにする。

【００３７】部品が設計されている間に、設計技師が、
フィーチャが設計過程中に導入された順序に起因して、
部品が物理的に不正であることを発見する場合がある。
普通のヒストリベースモデリングシステムとは違って、
本発明は、設計技師が、フィーチャの明示的スコープを
指定できるようにする。ユーザインターフェースコマン
ドによって、以下に説明するように、フィーチャの明示
的スコープの指定を容易にすることができる。

【００３８】フィーチャが、暗黙（implicit）のフィー
チャスコープを有することもできる。暗黙のフィーチャ
スコープの一例が、フィーチャが、設計技師によってそ
うすることを指示されずに、既存のフィーチャから素材
を除去する時である。これは、フィーチャが部品に導入
される順序に起因しておよび／またはフィーチャの物理
的範囲によって暗黙のフィーチャスコープが決定される
近接計算に起因して、発生する可能性がある。暗黙のフ
ィーチャスコープの他の例が、第１のフィーチャが、第
１または第２のフィーチャの属性に基づいて、第２のフ
ィーチャから素材を除去するか除去しない時である。そ
のような暗黙のスコープは、制限的でない例として、カ
ットが、どのフィーチャもそのカットを素材で満たすこ
とができなくなる「ｎｅｖｅｒ−ｆｉｌｌ」属性を有す
るものとして定義される時に生じる。さらに、ボス（す
なわち、素材を追加するすべてのフィーチャ）を、ボス
がどのカットによっても影響されないことを意味する、
ボスがカットのフィーチャスコープに含まれないように
する「ｎｅｖｅｒ−ｃｕｔ」属性を有するものとして定
義することができる。

【００３９】フィーチャが、明示的スコープと暗黙（im
plicit）のスコープの組合せを有することもできる。例
として、「ｎｅｖｅｒ−ｆｉｌｌ」属性を、いくつかの
アクションによってオーバーライドすることができる。
そのようなアクションは、特定のフィーチャまたはフィ
ーチャの集合（例えば、複数のフィーチャから構成され
るポケットフィーチャ）に関して「ｎｅｖｅｒ−ｆｉｌ
ｌ」属性をオーバーライドするようにユーザがモデリン
グシステムに特に指示する時に発生する可能性がある。

【００４０】暗黙のフィーチャスコープおよび明示的フ
ィーチャスコープは、相互に排他的ではない。すなわ
ち、システムが、フィーチャのスコープを暗黙のうちに
決定することができるが、設計技師は、その後に、シス
テムによって決定されたフィーチャスコープを明示的に
修正でき、フィーチャスコープを完全に再定義すること
もできる。

【００４１】図４をもう一度参照し、設計技師が、図４
に示された部品を作成する時に、カット４０２をまず定
義し、それに続いて上ブロック３１２、その後に下ブロ
ック３１４を定義すると仮定する。この場合に、設計技
師がシステムにカット４０２を上ブロック３１２および
下ブロック３１４に適用するように指示する場合に、上
ブロック３１２および下ブロック３１４を、カット４０
２のフィーチャスコープに明示的に含めることができ
る。設計技師が明示的フィーチャスコープを指定できる
１つの形が、設計技師が、カット４０２を選択した後
に、カット４０２が作用しなければならない１つまたは
複数のブロックを選択すること可能にするユーザインタ
ーフェースコマンドを、ＣＡＤシステムが備えることで
ある。

【００４２】一実施形態では、ユーザインターフェース
に、フィーチャの明示的スコープを指定するコマンドが
含まれる。コマンドを選択した後に、設計技師は、ま
ず、部品から素材を除去するフィーチャを１つ選択で
き、その後、部品に素材を追加する１つまたは複数のフ
ィーチャを選択でき、その後、選択が完了したことを示
すことができる。その代わりに、設計技師は、まず、部
品に素材を追加する１つまたは複数のフィーチャを選択
でき、その後、部品から素材を除去する１つのフィーチ
ャを選択でき、その後、選択が完了したことを示すこと
ができる。本発明は、選択されたフィーチャを分析し、
素材を除去するフィーチャが最初に選択されたか、素材
を追加する１つまたは複数のフィーチャが最初に選択さ
れたかを判定する。素材を除去するフィーチャが、素材
を追加するフィーチャの選択の間に選択された時には、
素材を追加する選択されたフィーチャが、部品から素材
を除去する選択されたフィーチャのフィーチャスコープ
に自動的に追加される。素材を追加する１つまたは複数
のフィーチャが、素材を除去するフィーチャの前に選択
された時には、部品に素材を追加するフィーチャが、部
品から素材を除去するフィーチャのフィーチャスコープ
から自動的に排除される。したがって、ユーザインター
フェースコマンドの挙動は、最初に選択されるフィーチ
ャのタイプに依存する。

【００４３】一実施形態のユーザインターフェースは、
フィーチャスコープの指定を容易にするダイアログボッ
クスも表示することができる。このダイアログボックス
に、特定のフィーチャのフィーチャスコープに属するフ
ィーチャをリストすることができ、このダイアログボッ
クスを用いて、設計技師が、フィーチャスコープリスト
にフィーチャを追加またはフィーチャスコープリストか
らフィーチャを除去することができる。ＣＡＤシステム
は、ウィンドウのモデリング部分で、フィーチャスコー
プに属するフィーチャを強調表示することによって、グ
ラフィカルフィードバックを提供することができる。設
計技師は、ダイアログボックスにリストされ、ウィンド
ウのモデリング部分に表示されるフィーチャの間に関連
的関係が存在するように、ウィンドウのモデリング部分
のフィーチャを選択して、フィーチャスコープに追加ま
たはフィーチャスコープから除去することもできる。

【００４４】図４の参照を続けると、設計技師が、図４
に示された部品を作成する時に、まず下ブロック３１
４、次に上ブロック３１２、その後にカット４０２を、
ランダムに定義したと仮定する。一実施形態では、カッ
ト４０２のフィーチャスコープは、上ブロック３１２お
よび下ブロック３１４である。このスコープは、フィー
チャ作成時に存在したフィーチャに基づいて暗黙（impl
icit）のうちに決定することができる、すなわち、ブロ
ック３１２およびブロック３１４を、カット４０２のフ
ィーチャスコープに暗黙のうちに含めることができる。
というのは、カット４０２が、上ブロック３１２および
下ブロック３１４が含まれた後に部品に含まれたからで
ある。しかし、その後に追加されるボスは、カット４０
２のスコープに暗黙のうちには含まれない。

【００４５】暗黙のフィーチャスコープは、フィーチャ
の前の存在と組み合わせて、近接によって決定すること
もできる。暗黙のスコープが近接によって決定される時
には、素材を除去するフィーチャのフィーチャスコープ
に、素材を追加し、素材を除去するフィーチャと体積的
に干渉するすべてのフィーチャが含まれる。カット領域
の体積の外にある、素材を追加するもう１つの事前に存
在するフィーチャは、素材を除去するフィーチャのフィ
ーチャスコープから除外される。フィーチャの前の存在
と幾何学的近接ならびに他のフィーチャ対フィーチャ関
係の組合せを使用して、暗黙のフィーチャスコープを決
定することができる。

【００４６】図６ａは、５つのボス（６０２−６１０）
および円筒形のカット６１２からなる部品６００を示す
図である。フィーチャの存在に加えてフィーチャの近接
に基づいて暗黙のスコープを決定する実施形態では、円
筒形のカット６１２のフィーチャスコープは、円筒形の
カット６１２の定義の前に存在し、円筒形のカット６１
２と体積的に干渉するすべてのボスである。この例につ
いて、ボス６０２−６１０が円筒形のカット６１２の前
に存在すると仮定すると、円筒形のカット６１２のフィ
ーチャスコープは、ボス６０６およびボス６０８であ
る。というのは、ボス６０６およびボス６０８が、円筒
形のカット６１２の範囲内にあるからである。

【００４７】図６ｂは、ボス６１０がボス６０６とボス
６０８の間に位置決めされるように修正された部品６０
０を示す図である。この部品が、ボス６１０を再位置決
めするように修正される時に、円筒形のカット６１２の
フィーチャスコープは、修正されない。円筒形のカット
６１２のフィーチャスコープが修正されないのは、この
実施形態で、フィーチャスコープを決定する近接および
前の存在の判断基準が、フィーチャ作成の時に適用され
（部品の後続の再生成の時ではなく）、フィーチャスコ
ープの基礎として働くからである。フィーチャ作成後
に、フィーチャスコープは、設計技師の制御のもとにあ
る。しかし、円筒形のカット６１２が「ｎｅｖｅｒ−ｆ
ｉｌｌ」属性を有する場合には、ボス６１０が、移動の
後に円筒形のカット６１２のフィーチャスコープに含ま
れる。

【００４８】本発明の一態様では、フィーチャが動的に
グループ化され、順序付けられ、フィーチャのグループ
化をどのように組み合わせるかが決定される。グループ
化および各グループ化内のフィーチャの順序は、フィー
チャスコープによって決定される。フィーチャのグルー
プ化を、以下では「フィーチャチェーン」という。

【００４９】一実施形態では、同一のフィーチャチェー
ンに属するフィーチャを、ブール演算子を使用して組み
合わせることができる。さらに、１つまたは複数のフィ
ーチャチェーンを組み合わせて、部品の最終形状を作る
ことができる。他のすべてのフィーチャチェーンを整理
統合するための１つのフィーチャチェーンが、常に存在
する可能性がある。

【００５０】フィーチャチェーンでは、３つの体積が維
持される。第１の体積は、素材を追加するすべてのフィ
ーチャを組み合わせる正体積である。第２の体積は、素
材を除去するすべてのフィーチャを組み合わせる負体積
である。第３の体積によって、正体積と負体積が組み合
わせられる。

【００５１】フィーチャチェーンには、単純フィーチャ
チェーンと複合フィーチャチェーンの２タイプがある。
単純フィーチャチェーンは、必ず、素材を追加する１つ
のフィーチャと、素材を除去する０個以上のフィーチャ
を有する。複合フィーチャチェーンは、素材を追加する
１つまたは複数のフィーチャまたはフィーチャチェーン
と、素材を除去する１つまたは複数のフィーチャまたは
フィーチャチェーンを有することができる。

【００５２】フィーチャチェーンジェネレータが、フィ
ーチャが追加される時、フィーチャが除去される時、フ
ィーチャスコープが修正される時、またはシェル定義が
修正される時に、必ず、単純フィーチャチェーンを作
る。複合フィーチャチェーンは、単純フィーチャチェー
ンから形成され、最適化処理に入力することができる。

【００５３】単純フィーチャチェーンまたは最適化され
た複合フィーチャチェーンのいずれかが、部品を構成す
る再構築エンジンへの入力として使用される。ユーザが
順序を指定する責任を単独で負う普通のヒストリベース
モデリングシステムと違って、フィーチャチェーンによ
って、フィーチャの順序が再構築エンジンに指定され
る。

【００５４】図７は、フィーチャチェーンジェネレータ
によって実行されるプロシージャ７００のフローチャー
トを示す図である。プロシージャ７００では、順序なし
フィーチャリストを読み取る（Ｓ７０２）。順序なしフ
ィーチャリストは、設計技師が最初にフィーチャを定義
する時に作成され、追加のフィーチャが定義される時お
よびフィーチャが削除される時に更新される。順序なし
フィーチャリストが読み取られる時に、プロシージャ７
００が、フィーチャが部品に素材を追加するかどうかを
判定する（Ｓ７０４）。フィーチャが部品に素材を追加
する場合には、単純フィーチャチェーンを作成し、フィ
ーチャーを、その単純フィーチャチェーンの正体積（お
よび第１のフィーチャ）として含める（Ｓ７０６）。

【００５５】プロシージャ７００で、素材を追加するフ
ィーチャのすべての突き止めを完了した時に、プロシー
ジャ７００は、素材を除去するすべてのフィーチャを突
き止める。したがって、プロシージャ７００では、順序
なしフィーチャリストをもう一度読み取ることができる
（Ｓ７０８）。プロシージャ７００では、フィーチャが
素材を除去するかどうかを判定し（Ｓ７１０）、そうで
ある場合には、そのフィーチャのフィーチャスコープを
判定する。フィーチャスコープおよびｎｅｖｅｒ−ｆｉ
ｌｌインジケータの形のデータが、判定を助けるため
に、素材を除去するすべてのフィーチャに関連する。プ
ロシージャ７００では、フィーチャが「ｎｅｖｅｒ−ｆ
ｉｌｌ」属性を有するカットであるかどうかを判定し
（Ｓ７１２）、フィーチャがそうである場合には、各単
純フィーチャチェーンにフィーチャを含める（Ｓ７１
４）（その代わりに、もう１つの実施形態では、「ｎｅ
ｖｅｒ−ｆｉｌｌ」カットが、複合フィーチャチェーン
だけに追加される）。フィーチャが、素材を除去するフ
ィーチャであるが、「ｎｅｖｅｒ−ｆｉｌｌ」属性を有
するカットでない場合には、そのフィーチャのフィーチ
ャスコープを調べる。その後、フィーチャは、フィーチ
ャスコープ内でフィーチャを正体積として有するすべて
の単純フィーチャチェーンに、負体積として含まれる
（Ｓ７１６）。

【００５６】プロシージャ７００で、素材を除去するす
べてのフィーチャを突き止めた時に、すべてのフィーチ
ャーチェーンを組み合わせるための複合フィーチャチェ
ーンを作成する（Ｓ７１８）。ブール和集合演算を実行
して、すべてのフィーチャチェーンを組み合わせること
ができる。フィーチャチェーンを組み合わせた後に、プ
ロシージャ７００が完了する。

【００５７】図８は、本発明の実施形態に使用すること
ができるデータおよびプロシージャを示す図である。フ
ィーチャチェーンを生成するために、順序なしフィーチ
ャリスト８０２の形のデータ、および、素材を除去する
フィーチャについて、フィーチャスコープ／ｎｅｖｅｒ
−ｆｉｌｌインジケータ８０４の形のデータが、フィー
チャチェーンジェネレータ８０６に入力される。フィー
チャチェーンジェネレータ８０６は、上述したように、
フィーチャスコープ／ｎｅｖｅｒ−ｆｉｌｌインジケー
タ８０４に鑑みて、順序なしフィーチャリスト８０２か
らのフィーチャをグループ化し、順序付ける。フィーチ
ャチェーンジェネレータからの出力は、一時的フィーチ
ャチェーンデータ８０８である。

【００５８】任意選択として、一時的フィーチャチェー
ンデータ８０８を、オプティマイザ８１０への入力とし
て使用することができる（そうでない場合には、一時的
フィーチャチェーンデータ８０８が、再構築エンジン８
１４に直接に入力される）。オプティマイザ８１０の機
能は、フィーチャチェーンのサイズを減らし、フィーチ
ャチェーンデータのより効率的な処理を可能にすること
である。フィーチャチェーンのサイズを減らすことによ
って、フィーチャを処理する必要が生じる回数が減るの
で、よい効率的な処理が可能になる。

【００５９】最適化された一時的フィーチャチェーンデ
ータ８１２が、オプティマイザ８１０から出力され、再
構築エンジン８１４への入力として使用される。再構築
エンジン８１４は、設計技師の入力パラメータと、フィ
ーチャを定義するデータと共に保管される構成幾何形状
とに基づいて、フィーチャを個別に再構築する。本発明
は、開示された再構築エンジン（例えば、特許文献２参
照）を使用することができる。

【００６０】再構築エンジン８１４の出力が、部品８１
６である。部品は、幾何形状（例えば、頂点、辺、面、
およびサーフェス）からなるものとすることができ、か
つ／または押出しおよびフィレットなどのソリッドフィ
ーチャが部品の定義に使用される場合にソリッドボディ
からなるものとすることができる。さらに、フィーチャ
を、２次元フィーチャとすることができる。

【００６１】フィーチャチェーンの使用の１つの長所
は、マルチプロセッサのコンピュータ化されたモデリン
グシステム内の別々のスレッドまたはプロセッサによっ
て、フィーチャチェーンを再構築できることである。し
たがって、本発明の性能が、コンピュータ化されたモデ
リングシステム内で使用可能なプロセッサの数に釣り合
って高まる可能性がある。

【００６２】図４に戻って、図４に示された部品につい
て生成されるフィーチャチェーンの例をこれから示す。
単純フィーチャチェーンは、素材を追加するフィーチャ
から始まり、素材を追加するフィーチャから素材を除去
するすべてのフィーチャを続けることによって作成され
る。例えば、図４の上ブロック３１２および下ブロック
３１４は、素材を追加するが、カット４０２は、素材を
除去する。したがって、上ブロック３１２から始まる第
１単純フィーチャチェーンＦ１と、下ブロック３１４か
ら始まる第２単純フィーチャチェーンＦ２が、作成さ
れ、この両方のフィーチャチェーンに、カット４０２が
含まれる。さらに、複合フィーチャチェーンＦ３が、最
初の２つのフィーチャチェーンを組み合わせるために作
成される。図４に示された部品を生成するフィーチャチ
ェーンは、以下のようになる。 Ｆ１ ＝ 上ブロック３１２ ｜ カット４０２ Ｆ２ ＝ 下ブロック３１４ ｜ カット４０２ Ｆ３ ＝ Ｆ１， Ｆ２

【００６３】本明細書のフィーチャチェーンの式では、
フィーチャチェーンの正体積が、等号の右側で、「｜」
文字の左側にあり、フィーチャチェーンの負体積が、
「｜」文字の右側にある。「｜」文字は、フィーチャチ
ェーン内の正体積および負体積の組合せを表す。第３の
体積は、等号の左側の文字によって表される。一部の式
で、フィーチャチェーンが負体積でない時に、文字「｜
０」を残すことによる速記法を使用する。

【００６４】部品定義のサイズを減らし、計算リソース
の効率を高めるために、チェーンを最適化することがで
きる。素材を除去する同一のフィーチャを有するすべて
のフィーチャチェーンを整理統合することが、フィーチ
ャチェーンを最適化することができる１つの形である。
したがって、前の表現では、フィーチャチェーンＦ１、
Ｆ２、およびＦ３を、次のように組み合わせることがで
きる。 Ｆ４ ＝ 上ブロック３１２， 下ブロック３１４ ｜
カット４０２

【００６５】図９は、フィーチャチェーンＦ４のツリー
様視覚表現（フィーチャツリー９００という）を示す図
である。和集合演算子９０２によって、上ブロック３１
２と下ブロック３１４（それぞれノード９０６および９
０８によって示される）が組み合わせられる。減算演算
子９０４によって、上ブロック３１２と下ブロック３１
４の和集合から、カット４０２（ノード９１０によって
示される）を減ずる。ツリー９００に示されているよう
に、演算９０４は、子演算９０２および９１０に対する
親演算であり、演算９０２は、子演算９０６および９０
８に対する親演算である。

【００６６】一実施形態では、フィーチャチェーンを、
フィーチャとみなすこともでき、他のチェーン内で使用
することができる。１つのフィーチャ（または１つのチ
ェーン）だけを含むチェーンは、最終チェーンにフィー
チャを追加することによって最適化される。例えば、前
述の例の部品に横ブロックが追加される場合に、横ブロ
ックである１つのフィーチャを有する最適化されていな
いフィーチャチェーンＦ５と、最適化された最終フィー
チャチェーンＦ６を、次のように表すことができる。 Ｆ５ ＝ 横ブロック ｜ ０ Ｆ６ ＝ 横ブロック， Ｆ４

【００６７】図５をもう一度参照すると、図５に示され
た部品には、カットフィーチャ５０２が含まれる。おそ
らく、設計技師は、下ブロック３１４を最初に定義し、
その次にカット５０２、その次に上ブロック３１２を定
義した。暗黙（implicit）のスコープが、フィーチャの
存在によって決定される場合に、この例では、カット５
０２が、下ブロック３１４の後、上ブロック３１２の前
に定義されたので、下ブロック３１４だけに作用する暗
黙のスコープを有する。図５に示された部品を表すフィ
ーチャチェーンは、次のように表すことができる。 Ｆ１ ＝ 下ブロック３１４ ｜ カット５０２ Ｆ２ ＝ 上ブロック３１２ ｜ ０ Ｆ３ ＝ Ｆ１， Ｆ２

【００６８】図１０は、図５に示された部品のフィーチ
ャチェーンを表すフィーチャツリー１０００を示す図で
ある。図１０では、減算演算子１００４が、カット５０
２（ノード１００８として示される）によって定義され
る素材を下ブロック３１４（ノード１００６として示さ
れる）から除去する効果を有する。和集合演算子１００
２によって、減算演算の結果が上ブロック３１２（ノー
ド１０１０として示される）と組み合わせられる。

【００６９】図５に示された部品は、フィーチャスコー
プがフィーチャの前の存在によって最終的に決定されな
い場合に、図４に示された部品に見える。例えば、カッ
ト５０２が作成される時にカット５０２について「ｎｅ
ｖｅｒ−ｆｉｌｌ」属性が指定された場合に、異なる暗
黙のスコープがカット５０２に関連付けられ、素材を追
加するフィーチャのすべてが、カット５０２によって影
響され、カット５０２が、素材を追加するフィーチャの
どれによっても絶対に満たされないようにすることがで
きる（「ｎｅｖｅｒ−ｆｉｌｌ」属性は、カット５０２
の作成の後、および他のフィーチャの後続の作成の後に
カット５０２について指定することができ、後者の場合
に、「ｎｅｖｅｒ−ｆｉｌｌ」属性によって、明示的ス
コープ指定をもたらすことができる）。「ｎｅｖｅｒ−
ｆｉｌｌ」属性を有するカットは、最終フィーチャチェ
ーン内の負体積に追加される。図５に示された部品は、
すべてのフィーチャが定義された後に、例えば、上述し
たように、ユーザインターフェースに設けられるフィー
チャスコープコマンドを使用することによって、明示的
スコープが指定される場合に、図４に示された部品に見
える。フィーチャチェーンは、明示的フィーチャスコー
プが指定される時に、必要に応じてフィーチャを再グル
ープ化し、再順序付けするために、自動的に再作成され
る。

【００７０】図１１は、部品１１００の３つの図を含む
ウィンドウ３０２を示す図である。この部品は、ブロッ
クフィーチャのシェリング（ブロックフィーチャをえぐ
ることを意味する）と、その後、えぐられたブロックフ
ィーチャに円筒形のカット１１０２を適用することによ
って作成された。フィーチャをシェリングする時に、設
計技師は、シェルの壁の厚さに加えて、除去する面を指
定することができる。図１１では、長方形の面が除去さ
れて、部品１１００の内側が見えている。

【００７１】２つの異なる種類のシェル演算があるが、
それは、内向きシェル演算および外向きシェル演算であ
る。内向きシェル演算では、ソリッドの元の面が、内向
きにオフセットされ、部品の内側に新しいシェル面が構
成される。外向きシェル演算では、元の面が外向きにオ
フセットされ、部品の内側に反転された元の面が残さ
れ、部品の外側に新しいシェル面が構成される。外向き
シェル演算では、部品の総合的なサイズが増えるが、内
向きシェル演算が完了した後には、部品は同一の総合的
なサイズのままになる。内向きシェル演算は、２部分の
動作である。まず、シェルを定義するフィーチャの面
が、標準のオフセット演算で内向きにオフセットされ
る。オフセット演算の結果が、ソリッドであり、このソ
リッドが元のソリッドから減らされ、最終的なシェリン
グされた結果が残される。外向きシェルを作成するプロ
シージャも、２つの別個の動作からなる。第１動作によ
って、元のボディが外向きにオフセットされる。第２動
作では、元のボディをオフセットされたボディから減ず
る。部品は、部品内のフィーチャのさまざまなサブセッ
トに影響する複数のシェリングフィーチャを有すること
ができる。

【００７２】図１１に示された部品のフィーチャチェー
ンを生成するために、１つのブロックだけからなる第１
チェーンＦ１を作成する。次に、シェルを定義するブロ
ックフィーチャが、フィーチャチェーンＦ２を形成する
（ブロックに加えて１つまたは複数のフィーチャがシェ
ルを定義する場合には、これらのフィーチャのすべてを
一緒にグループ化して、フィーチャチェーンＦ２を形成
する）。内向きオフセット演算を、Ｆ２の結果に適用し
て、Ｏ１（すなわちオフセットボディ）を形成する。次
に、オフセットＯ１をＦ１から減じて、Ｆ３をもたら
す。最後に、円筒形のカットをＦ３から減じて、フィー
チャチェーンＦ４を形成する。 Ｆ１ ＝ ブロック ｜ ０ Ｆ２ ＝ ブロック ｜ ０ Ｏ１ ＝ オフセット Ｆ２ Ｆ３ ＝ Ｆ１ ｜ Ｏ１ Ｆ４ ＝ Ｆ３ ｜ 円筒形のカット

【００７３】図１２は、前述のフィーチャチェーンのフ
ィーチャツリー表現１２００を示した図である。ノード
１２０４およびノード１２０８が、Ｆ１およびＦ２の同
一のブロックを表す。ノード１２０６は、オフセット演
算を表し、ノード１２０８と共に、フィーチャチェーン
Ｏ１を示す。ノード１２０２は、減算演算を表し、オフ
セットブロックをブロックから減ずる（シェリングされ
たブロックの作成を引き起こす）ことによって、フィー
チャチェーンＦ３を形成する。ノード１２１２は、減算
演算を表し、ノード１２１０によって表される円筒形の
カットをシェリングされたブロックから削除ことによっ
て、フィーチャチェーンＦ４を形成する。

【００７４】図１３は、部品１３００の３つの図を含む
ウィンドウ３０２を示した図である。図１３は、円筒形
のカット１３０２が、シェルの定義に含まれる（すなわ
ち、円筒形のカット１３０２が、オフセット演算に含ま
れる）ので、図１１と異なる。その結果、図１１に示さ
れたようにシェルが円筒によってカットされるのではな
く、円筒形のカット１３０２がシェリングされる。図１
３に示された部品１３００を表すフィーチャチェーン
は、次のように表すことができる。 Ｆ１ ＝ ブロック ｜ 円筒形のカット Ｆ２ ＝ ブロック ｜ 円筒形のカット Ｏ１ ＝ オフセット Ｆ２ Ｆ３ ＝ Ｆ１ ｜ Ｏ１

【００７５】図１４は、図１３のシェリングされた部品
１３００を作るフィーチャチェーンのフィーチャツリー
表現１４００を示した図である。元のボディＦ１を定義
するフィーチャチェーンが、ノード１４０２、１４０
４、および１４０６によって示され、これらのノード
は、それぞれ、減算演算、ブロック、およびカットを表
す。同一のフィーチャチェーンＦ２が、ノード１４０
８、１４１０、および１４１２によって示される。オフ
セットしたボディＯ１を定義するフィーチャチェーン
が、ノード１４１４（すなわち、オフセット演算）と、
ノード１４１４に従属するノードによって表される。最
後に、ノード１４１６が、元のボディからオフセットさ
れたボディを減ずることによって、フィーチャチェーン
Ｆ３を形成する。現在の構成で、Ｆ１およびＦ２が同一
であり、したがって、冗長な処理を減らすために最適化
できることに留意されたい。

【００７６】上述したように、シェルは、２つの別個の
動作すなわち、オフセット演算および減算演算によって
構成される。これらの動作への入力として使用されるフ
ィーチャのセットは、異なるものとすることができる。
オフセット演算への入力として使用されるフィーチャの
セットを、「シェル定義」という。減算演算への入力と
して使用されるフィーチャのセットを、「シェルスコー
プ」という。図１１および図１２に関して説明した例
と、図１３および図１４に関して説明した例では、シェ
ル定義とシェルスコープが同一である。しかし、そうで
ある必要はない。

【００７７】２つのボスＢ１およびＢ２を結合する例を
検討されたい。シェル定義およびシェルスコープに応じ
て、複数の異なるシェルを、ボスＢ１およびＢ２を使用
して作成することができる。例えば、シェル定義および
シェルスコープを、Ｂ１およびＢ２の両方からなるもの
とすることができる。その代わりに、シェル定義をＢ１
に制限し、シェルスコープをＢ１およびＢ２の両方とす
ることができる。他の可能な結果は、制限的でない例と
して、定義およびスコープの両方をＢ１に制限する時を
含む、シェル定義およびシェルスコープに関するＢ１お
よび／またはＢ２のさまざまな組合せを使用することに
よって生まれる。

【００７８】フィーチャスコープを定義できる形のこの
柔軟性によって、設計者が、そうでなければ普通のヒス
トリベースのモデラでの作成が非常に複雑になるものを
作成できるようになる。例えば、ローカルシェリング
（すなわち、部品のいくつかの部分がシェリングされ、
それ以外はシェリングされない）は、シェル定義を単純
にえぐられるフィーチャに制限することができるので、
本発明を使用すると非常に単純である。しかし、普通の
ヒストリベースのモデリング手法では、設計技師が、ロ
ーカルシェルを作成するのに必要なフィーチャの順序お
よび正確なフィーチャグループ化を前もって計画する必
要があるので、非常に困難である。

【００７９】当業者は、本明細書に記載のモデル管理技
術が、部品を構成するアセンブリの設計中に設計技師の
時間および労力をかなり節約することを諒解するであろ
う。本発明は、以前には大量の手動介入が必要であった
ことのかなりの自動化を提供する。フィーチャ順序を熟
慮する習慣を持たない設計技師（例えば、２Ｄでの設計
の訓練を受けた技師）は、３次元ＣＡＤシステムでの作
業を開始する時に、順序に関して入念に計画する必要が
ない。同様に、３Ｄでの作業に慣れた設計技師は、もは
や、３Ｄ ＣＡＤシステムを使用して部品の構成を開始
する前に、フィーチャをどのように順序付けるかを入念
に計画する必要がない。フィーチャを作成する順序は、
本発明を用いる場合にもはや問題ではなくなる。

【００８０】本発明は、ディジタル電子回路で、もしく
はコンピュータハードウェアで、ファームウェアで、ソ
フトウェアで、またはその組合せで実施することができ
る。本発明の装置は、プログラマブルプロセッサによる
実行のために計算機可読記憶装置内で有形に実施される
コンピュータプログラム製品で実施することができ、本
発明の方法ステップは、入力データを操作し、出力を生
成することによって本発明の機能を実行するために命令
のプログラムを実行するプログラマブルプロセッサによ
って実行することができる。本発明は、データ記憶シス
テム、少なくとも１つの入力装置、および少なくとも１
つの出力装置からデータおよび命令を受け取り、これら
にデータおよび命令を送出するように結合された少なく
とも１つのプログラマブルプロセッサを含むプログラマ
ブルシステムで実行可能な１つまたは複数のコンピュー
タプログラムで有利に実施することができる。各コンピ
ュータプログラムは、高水準手続き型プログラミング言
語またはオブジェクト指向プログラミング言語、もしく
は、所望される場合にアセンブリ言語または機械語で実
施することができ、どの場合でも、言語は、コンパイル
される言語または解釈される言語とすることができる。
適当なプロセッサに、制限的でない例として、汎用マイ
クロプロセッサおよび特殊用途マイクロプロセッサの両
方が含まれる。一般に、プロセッサは、読取専用メモリ
および／またはランダムアクセスメモリから命令および
データを受け取る。コンピュータプログラム命令および
データを有形に実施するのに適する記憶装置には、例え
ば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、およびフラッシュメモ
リデバイスを含む半導体メモリデバイスと、内蔵ハード
ディスクおよび取外し可能ディスクなどの磁気ディスク
と、光磁気ディスクと、ＣＤ−ＲＯＭディスクとを含む
すべての形の不揮発性メモリが含まれる。前述のどれで
あっても、カスタム設計のＡＳＩＣ（特定用途向け集積
回路）によって補足されるか、それに組み込むことがで
きる。

【００８１】本発明の複数の実施形態を説明してきた。
それでも、さまざまな修正を、本発明の趣旨および範囲
から逸脱せずに行うことができることを理解されたい。
例えば、フィーチャの存在およびフィーチャの近接に対
する暗黙（implicit）のスコープに基づく実施形態を、
相互に排他的とすることができる。さらに、フィーチャ
チェーンジェネレータが、フィーチャが移動される時に
必ず単純フィーチャチェーンを作成して、部品の後続の
再生成でフィーチャスコープを判定するために近接判断
基準を適用することができる。その代わりに、単一の実
施形態によって、ユーザに、フィーチャの順序またはフ
ィーチャの近接に基づく暗黙のスコープのどちらに基づ
くかの選択肢を与えることができ、ユーザが、部品を設
計している間にその選択を変更できるようにすることが
できる。

【００８２】実施形態では、動作を実行する順序を変更
することができる。実施形態の必要に応じて、本明細書
で説明した特定の動作を、組み合わされた動作として実
施するか、除去するか、追加するか、他の形で再配置す
ることができる。したがって、他の実施形態は、請求の
範囲に含まれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＣＰＵ、ＣＲＴ、キーボード入力装置、マウス
入力装置および記憶装置を含むコンピュータ化されたモ
デリングシステムを示す図である。

【図２】ＣＡＤソフトウェアシステムによって生成さ
れ、ＣＲＴに表示されるウィンドウを示す図である。

【図３】作成中の部品の３つの図を含むウィンドウを示
す図である。

【図４】押し出されたプロファイルを使用してカットフ
ィーチャを作成した後のウィンドウを示す図である。

【図５】カットフィーチャが、上ブロックから減じられ
なかった部品を含むウィンドウを示す図である。

【図６ａ】５つのボスおよび円筒形のカットからなる部
品を示す図である。

【図６ｂ】１つのボス６１０が他のボス間に位置決めさ
れるように修正された部品を示す図である。

【図７】フィーチャチェーンジェネレータによって実行
されるプロシージャのフローチャートを示す図である。

【図８】本発明の実施形態に使用することができるデー
タおよびプロシージャを示す図である。

【図９】フィーチャツリーを示す図である。

【図１０】フィーチャツリーを示す図である。

【図１１】部品の３つの図を示す図である。

【図１２】フィーチャツリーを示す図である。

【図１３】部品の３つの図を示す図である。

【図１４】フィーチャツリーを示す図である。

【符号の説明】

１００ コンピュータ化されたモデリングシステム １０２ ＣＰＵ １０４ ＣＲＴ １０６ キーボード入力装置 １０８ マウス入力装置 １１０ 記憶装置 １１２ ハードウェアプラットフォーム ２０２ ウィンドウ ２０４ ３Ｄモデル ２０６ モデリング部分 ２０８ フィーチャの順序独立のリスト ３０２ ウィンドウ ３０４ 平面図 ３０６ 正面図 ３０８ 回転された図 ３１０ プロファイル ３１２ 上ブロック ３１４ 下ブロック ４０２ カットフィーチャ ５０２ カットフィーチャ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リカルド チン アメリカ合衆国 01545 マサチューセッ ツ州 シュルーズベリー トゥローブリッ ジ レーン 39 (72)発明者 ロバート ピー．スファンテ アメリカ合衆国 01742 マサチューセッ ツ州 コンコルド アンナーズナック ヒ ル ロード 613 (72)発明者 イリヤ バラン アメリカ合衆国 02459 マサチューセッ ツ州 ニュートン バン ワォート パス ７ Ｆターム(参考） 5B046 FA06 FA18 KA08 5B050 AA04 BA06 BA07 BA10 CA07 EA28 FA13

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンピュータによって実施される３次元
   オブジェクトをモデリングする方法であって、 前記３次元オブジェクトのコンピュータモデルを表すデ
   ータを保管するステップであって、該データのそれぞれ
   が、該コンピュータモデルのフィーチャを定義する複数
   のフィーチャオブジェクトを含むような、前記データを
   保管するステップと、 素材（material）を除去する動作が、同一フィーチャチ
   ェーン内の他のフィーチャオブジェクトによって定義さ
   れるコンピュータモデルのフィーチャに影響するように
   操作するが、前記同一フィーチャチェーン内にないフィ
   ーチャオブジェクトによって定義されるコンピュータモ
   デルのフィーチャに影響しないように操作し、設計効果
   をスコープにおいて制限される少なくとも１つのフィー
   チャオブジェクトを含むフィーチャチェーンを形成する
   ステップと、 前記フィーチャオブジェクトからの前記モデルの構成を
   定義する階層を表す、フィーチャオブジェクト間の相互
   関係を形成するために複数のフィーチャチェーンを組み
   合わせるステップとを備えたことを特徴とする３次元オ
   ブジェクトをモデリングする方法。
2. 【請求項２】 前記フィーチャチェーンを形成するステ
   ップが、 前記複数のフィーチャオブジェクトを含む順序なしフィ
   ーチャリストを読み取るステップと、 前記コンピュータモデルに素材を追加する少なくとも１
   つのフィーチャオブジェクトを突き止めるステップと、 前記コンピュータモデルから素材を除去し、スコープ定
   義によって素材を追加する前記フィーチャオブジェクト
   に関連付けられる、少なくとも１つのフィーチャオブジ
   ェクトを突き止めるステップとを含むことを特徴とする
   請求項１に記載の３次元オブジェクトをモデリングする
   方法。
3. 【請求項３】 素材を除去する少なくとも１つのフィー
   チャオブジェクトが、素材を追加する各フィーチャオブ
   ジェクトに対するカット効果を示すｎｅｖｅｒ−ｆｉｌ
   ｌ属性を有することを特徴とする請求項２に記載の３次
   元オブジェクトをモデリングする方法。
4. 【請求項４】 前記複数のフィーチャチェーンを最適化
   することを含むことを特徴とする請求項１に記載の３次
   元オブジェクトをモデリングする方法。
5. 【請求項５】 部品を生成するように設計された処理に
   前記複数のフィーチャチェーンの組合せを入力すること
   を含み、該組み合わせが、前記複数のフィーチャオブジ
   ェクトの再生成順序を規定することを特徴とする請求項
   １に記載の３次元オブジェクトをモデリングする方法。
6. 【請求項６】 前記スコープ定義が、フィーチャオブジ
   ェクトの存在に基づくことを特徴とする請求項２に記載
   の３次元オブジェクトをモデリングする方法。
7. 【請求項７】 前記スコープ定義が、フィーチャオブジ
   ェクトの近接に基づくことを特徴とする請求項２に記載
   の３次元オブジェクトをモデリングする方法。
8. 【請求項８】 前記スコープ定義が、フィーチャオブジ
   ェクトの存在とフィーチャオブジェクトの近接との組合
   せに基づくことを特徴とする請求項２に記載の３次元オ
   ブジェクトをモデリングする方法。
9. 【請求項９】 指示された命令が、スコープ定義を修正
   し、該命令が、前記フィーチャオブジェクトのうちで前
   記スコープ定義に含まれる１つと、前記スコープ定義か
   ら除外されるフィーチャオブジェクトとを明示的に指定
   することを特徴とする請求項２に記載の３次元オブジェ
   クトをモデリングする方法。
10. 【請求項１０】 ユーザインターフェースダイアログ
    が、前記スコープ定義の前記明示的指定を容易にするこ
    とを特徴とする請求項９に記載の３次元オブジェクトを
    モデリングする方法。
11. 【請求項１１】 コンピュータによって実施される３次
    元実世界（real-world）オブジェクトをモデリングする
    方法であって、 実世界の３次元オブジェクトのモデルを階層的に配置さ
    れた複数のモデルフィーチャオブジェクトとして定義す
    るデータ構造を保管するステップであって、該モデルフ
    ィーチャオブジェクトが、前記モデルの生成をもたらす
    ためにモデリングプログラムによって処理されるよう
    な、前記データ構造を保管するステップと、 追加のモデルフィーチャオブジェクトを定義するデータ
    を受け取るステップと、 前記追加のモデルフィーチャオブジェクトに関連するフ
    ィーチャスコープを定義するデータを受け取るステップ
    であって、前記フィーチャスコープが、前記追加のモデ
    ルフィーチャオブジェクトによって影響される少なくと
    も１つの他のモデルフィーチャオブジェクトを決定する
    ような、前記データを受け取るステップと、 前記追加のモデルフィーチャオブジェクトの前記フィー
    チャスコープに基づいて、前記複数のモデルフィーチャ
    オブジェクトの階層的配置を修正するステップとを備え
    たことを特徴とする３次元オブジェクトをモデリングす
    る方法。
12. 【請求項１２】 前記階層的配置がツリー構造であり、
    該ツリー構造を解析することによって前記モデルを生成
    するステップと、 前記階層的配置内のモデルフィーチャオブジェクトの相
    対位置に基づいて、他のモデルフィーチャオブジェクト
    に関する各モデルフィーチャオブジェクトの動作のスコ
    ープを決定するステップとを備えたことを特徴とする請
    求項１１に記載の３次元オブジェクトをモデリングする
    方法。
13. 【請求項１３】 前記フィーチャスコープが、明示的フ
    ィーチャスコープであり、前記追加のフィーチャオブジ
    ェクトによって影響される他のモデルフィーチャオブジ
    ェクトを明示的に識別するユーザ入力を受け取るステッ
    プを備えたことを特徴とする請求項１１に記載の３次元
    オブジェクトをモデリングする方法。
14. 【請求項１４】 ユーザ入力を受け取るステップが、グ
    ラフィカルインターフェース装置に表示された複数のモ
    デルフィーチャのユーザ選択を受け取るステップと、前
    記追加のモデルフィーチャオブジェクトによって影響さ
    れる前記他のモデルフィーチャオブジェクトを識別する
    ために前記ユーザ入力を処理するステップとを備えたこ
    とを特徴とする請求項１３に記載の３次元オブジェクト
    をモデリングする方法。
15. 【請求項１５】 素材を除去する前記複数のモデルフィ
    ーチャオブジェクトのそれぞれが、暗黙（implicit）の
    フィーチャスコープを有し、これによって、システム
    が、前記フィーチャスコープに基づいて、素材を除去す
    る前記複数のモデルフィーチャオブジェクトのどれが、
    素材を追加する前記複数のモデルフィーチャオブジェク
    トの他の１つに影響するかを判定するように構成される
    ことを特徴とする請求項１１に記載の３次元オブジェク
    トをモデリングする方法。
16. 【請求項１６】 前記複数のモデルフィーチャオブジェ
    クトの１つが、カットフィーチャを含み、該カットフィ
    ーチャの前記フィーチャスコープが、前記カットフィー
    チャに関連するｎｅｖｅｒ−ｆｉｌｌ属性をセットする
    ことを特徴とする請求項１５に記載の３次元オブジェク
    トをモデリングする方法。
17. 【請求項１７】 前記ｎｅｖｅｒ−ｆｉｌｌ属性が、他
    のすべてのモデルフィーチャオブジェクトが前記モデル
    の前記カットフィーチャによってカットされる領域に素
    材を追加できなくすることを特徴とする請求項１６に記
    載の３次元オブジェクトをモデリングする方法。
18. 【請求項１８】 前記ｎｅｖｅｒ−ｆｉｌｌ属性が、指
    定された他のモデルフィーチャオブジェクトが、前記カ
    ットフィーチャによってカットされた前記領域への素材
    の追加に作用することができるように、オーバーライド
    されることができることを特徴とする請求項１６に記載
    の３次元オブジェクトをモデリングする方法。
19. 【請求項１９】 素材を除去する前記複数のモデルフィ
    ーチャオブジェクトの１つの前記フィーチャスコープ
    が、素材を除去する前記複数のモデルフィーチャオブジ
    ェクトの１つの、素材を追加する１つまたは複数のモデ
    ルフィーチャオブジェクトへの物理的近接によって決定
    されることを特徴とする請求項１５に記載の３次元オブ
    ジェクトをモデリングする方法。
20. 【請求項２０】 素材を除去する前記複数のモデルフィ
    ーチャオブジェクトの１つの前記フィーチャスコープ
    が、前記複数のモデルフィーチャオブジェクトの他の１
    つの存在によって決定されることを特徴とする請求項１
    ５に記載の３次元オブジェクトをモデリングする方法。
21. 【請求項２１】 データおよび制御情報が保管されるメ
    モリと、 前記制御情報に従って前記データを処理するデータプロ
    セッサとを含み、 前記制御情報が、 実世界の３次元オブジェクトのモデルを生成するための
    階層的に配置された複数のモデルフィーチャオブジェク
    トを定義するデータ構造を処理する手段と、 追加のモデルフィーチャオブジェクトを定義するための
    データをユーザから受け取る手段と、 前記追加のモデルフィーチャオブジェクトに関連するフ
    ィーチャスコープを定義するためのデータをユーザから
    受け取る手段であって、前記フィーチャスコープが、前
    記追加のモデルフィーチャオブジェクトによって影響さ
    れる少なくとも１つの他のモデルフィーチャオブジェク
    トを決定するように、前記データを受け取る手段と、 前記フィーチャスコープに基づいて前記複数のモデルフ
    ィーチャオブジェクトの階層的配置を修正し、これによ
    って、前記実世界の３次元オブジェクトの前記モデルを
    変更する手段とを備えたことを特徴とするディジタルコ
    ンピュータ。