JP2005174250A - Geometric computation processing apparatus and method using cellular geometric computation - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform a geometric computation processing in a three-dimensional CAD in exemption from, for example, cancellation of significant digits due to a computation sequence and significant digits in a computer. <P>SOLUTION: The form of an object is divided into a finite number of cubic cells to form a cell space wherein each cubic cell is the smallest unit of geometric computation processing. A CAD system has a cellular geometric computation processing module 12 that determines which of the finite number of cubic cells includes a geometric computation value of the object to thus decide geometric computation values on the cell space. This can eliminate floating-point geometric computation processing to provide precise geometric computation about a single or a plurality of objects without considering computation sequence, error accumulation, and other problems. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、コンピュータで設計を支援するＣＡＤ(Computer Aided Design)技術に関するものであり、特に、立体モデルをコンピュータ内で表現する技術であるソリッドモデラに関わるものである。   The present invention relates to CAD (Computer Aided Design) technology for supporting design by a computer, and particularly to a solid modeler that is a technology for expressing a solid model in a computer.

一般に、金型生産工程１１０では、その全工程に渡り経験を有する職人（技術者）の優れた技術を前提としており、長期の製作時間（１〜２ヵ月程度）を要してしまうのが現状である。図１２に従来の金型生産工程を示す。例えば、型設計は、顧客であるメーカ等の製品設計データに基づいて、熟練した型設計者により行われる。この場合、３次元ＣＡＤを利用した３次元データを利用できれば作業を効率良く行うことが可能となり得るが、金型生産に関わる全ての技術者が３次元ＣＡＤを習熟しているとは限らない。   In general, the mold production process 110 is premised on the superior technology of a craftsman (engineer) who has experience in all the processes, and it takes a long production time (about 1 to 2 months). It is. FIG. 12 shows a conventional mold production process. For example, the mold design is performed by a skilled mold designer based on product design data of a manufacturer such as a customer. In this case, if three-dimensional data using three-dimensional CAD can be used, it may be possible to perform work efficiently, but not all engineers involved in mold production are familiar with three-dimensional CAD.

このため、従来から用いられている２次元の製品図面を媒介にして、相互の技術的理解を図って製品形状を伝達する場合が多い。その際、熟練した金型設計者が製品図面を解釈または理解し、金型に必要な抜き勾配、公差、スライド機構等の設計を行い、２次元図面上において型設計を行っている。   For this reason, there are many cases where the product shape is transmitted with the technical understanding of each other through the two-dimensional product drawing used conventionally. At that time, a skilled mold designer interprets or understands the product drawing, designs the draft, tolerance, slide mechanism, etc. necessary for the mold, and performs the mold design on the two-dimensional drawing.

また、ＮＣデータ作成工程１１１では、通常、各種工作機械（マシニングセンタ、放電加工機、ワイヤーカット、フライス盤、研削盤等）を用いて金型部品が加工／作成されるが、これらのマシンの多くはその動作が数値制御（ＮＣ：Numerical Control）され、ＮＣデータと呼ばれる動作命令群によって材料の加工を行っている。ここで、ＮＣデータとは、カッターの回転速度や送り速度等、マシンの動作を記述したプログラムである。   In the NC data creation step 111, mold parts are usually machined / created using various machine tools (machining center, electric discharge machine, wire cut, milling machine, grinder, etc.). The operation is numerically controlled (NC: Numerical Control), and the material is processed by an operation command group called NC data. Here, the NC data is a program describing the operation of the machine, such as the rotation speed and feed speed of the cutter.

このＮＣデータ作成工程１１１においても、製品形状の各部分について適切な工具・切削条件（回転数や移動速度）を求め、材料を工具で削る経路(ＮＣパス)を作成するためには職人の技によるところが大きく、従来では、工具の選定や切削条件の決定のみならず経路の設定においても、治具との干渉、工具ホルダと金型部品の干渉等を考慮する必要があって手間のかかるものであった。また、熟練したＮＣマシン操作者の的確な判断により、別の工具が重複した経路を通るＮＣパス（無駄パス）を省いて機械加工時間を短縮し、加工済の箇所に再度切削が行われることによる加工品質の劣化を防ぐようにしていた。   Also in this NC data creation step 111, it is necessary to obtain an appropriate tool / cutting condition (number of rotations and moving speed) for each part of the product shape and to create a path (NC path) for cutting the material with a tool. In the past, it was necessary to consider interference with the jig, interference between the tool holder and mold parts, etc. not only in the selection of the tool and determination of the cutting conditions but also in the setting of the route. Met. In addition, according to the accurate judgment of a skilled NC machine operator, the NC path (waste path) through which another tool passes is reduced, the machining time is shortened, and the machined part is cut again. The processing quality was prevented from being deteriorated.

特に、滑らかな製品形状、金型機構部分の円滑な動作を実現するために要求される精度は１μ程度である。これは製品のＣＡＤデータ自体が有する精度よりも格段に高い精度である。このような高精度の金型精度を実現するためには、熟練した技術者が時間をかけてＮＣパスデータ（以下、ＮＣデータと称する）を作成することが必須とされている。その結果として作業期間は長引くこととなり、携帯電話を例にすれば、通常６週間程度の全工程のうち、そのＮＣデータ作成のためだけに２〜３週間を要しているのが現状である。   In particular, the accuracy required to realize a smooth product shape and a smooth operation of the mold mechanism is about 1 μm. This is much higher accuracy than the accuracy of the product CAD data itself. In order to realize such a high-precision mold accuracy, it is essential that a skilled engineer takes time to create NC path data (hereinafter referred to as NC data). As a result, the work period will be prolonged, and in the case of a mobile phone as an example, out of all the processes that normally take about 6 weeks, it takes 2 to 3 weeks only to create the NC data. .

また、ＮＣ加工工程１１２では、マシンに対して前工程のＮＣデータ作成工程１１１で作成したＮＣデータの入力を行う。このデータ入力は、ＲＳ−２３２Ｃケーブルやイーサネット（Ｒ）ケーブル、フロッピー（Ｒ）ディスク等を介して行われるが、通常は１回の加工において複数の加工データを使用するため、これら複数の加工データをマシンに誤りなく入力することが必要となる。データ入力ミスは即座に加工ミスにつながることから、通常は実際の加工に先立ち、空運転（ワークを取付けずにマシンを稼動すること）を行い、加工データが正確に入力されているか否かを判断するための目視確認が作業者によって行われる。   In the NC machining step 112, the NC data created in the NC data creation step 111 in the previous step is input to the machine. This data input is performed via an RS-232C cable, an Ethernet (R) cable, a floppy (R) disk, or the like. Usually, since a plurality of machining data is used in one machining, the plurality of machining data is used. Must be entered into the machine without error. Since data input mistakes immediately lead to machining mistakes, normally, prior to actual machining, a blank operation (running the machine without mounting a workpiece) is performed to check whether machining data has been entered correctly. A visual check for determination is performed by the operator.

このように十分に注意して入力した加工データでも、実際の加工状況を正確に予測して作成されているわけではない。すなわち、実際には過大な切削抵抗による工具のたわみ等の事前に精確に予測することが困難な事象が発生し、その結果、加工することができない場合がある。そこで、工具の状態、マシンの状態、部品形状によって様々に変化する加工状況に応じて、確かな技能を備えた技術者がその都度、適切な調整を加えて修正しておくことが必要となる。このようにして、加工面の品質をもとに、送り速度、回転数、加工の音、マシンの微調整を行い、安定した加工条件を出すことができるようになると、ようやく自動運転をスタートすることができる。このため、実際の加工までにこの前処理工程が数日を要してしまう場合がある。   Even the machining data input with great care in this way is not created by accurately predicting the actual machining situation. That is, in reality, an event that is difficult to accurately predict in advance, such as tool deflection due to excessive cutting resistance, may occur, and as a result, machining may not be possible. Therefore, it is necessary for an engineer with a certain skill to make appropriate adjustments and correct each time depending on the machining status that varies depending on the tool status, machine status, and part shape. . In this way, automatic operation is finally started when it becomes possible to finely adjust the feed speed, rotation speed, machining sound, and machine based on the quality of the machined surface, and to obtain stable machining conditions. be able to. For this reason, this pretreatment process may take several days before actual processing.

前述したように、技術者の長年にわたる経験と勘を基にした微調整が適切に施こされることを前提にした従来の金型生産工程であるが、例えば、携帯電話の開発競争に見られるような製品形状の複雑化、開発サイクルの短期化により、従来のような長期の製作時間を要してしまう金型工程はもはや現実的なものではなくなってきている。かつては製品データの多くは、２．５次元と称される曲面を持たない多面体構造に関するデータを対象とするのが殆どであり、複雑なＮＣデータが要求されることは少なかった。しかしながら、製品の意匠面がユーザのニーズにあわせるために複雑化してきて、多くの自由曲面を含む製品形状を短納期で生産することが要求されるようになった。このため、ＮＣデータ作成工程１１１において要求されるＮＣデータは、従来の製品とは比較にならないほど多種多様であってそれぞれが複雑になっている。   As mentioned above, the conventional mold production process is based on the assumption that fine adjustments based on the experience and intuition of engineers over the years are applied appropriately. As the product shape becomes complicated and the development cycle is shortened, the mold process that requires a long production time as in the past is no longer realistic. In the past, most of the product data was mostly data related to a polyhedral structure having no curved surface called 2.5 dimensions, and complicated NC data was rarely required. However, the design surface of products has become complicated to meet the needs of users, and it has become necessary to produce product shapes including many free-form surfaces with a short delivery time. For this reason, the NC data required in the NC data creation step 111 is so diverse that it is incomparable with conventional products, and each is complicated.

この製品形状の複雑化は、技術者がＮＣデータを作成するにあたっての技術的困難さを招くだけではなく、ＮＣデータの大規模化、すなわち作成に要する時間の大幅な増加を意味している。したがって、技術者の減少傾向、及び製品形状の複雑化という問題点を抱えた状況において、職人と称されるような技術者が保有している技能に大きく依存してＮＣデータを作成するやり方は、もはや限界に達していることが明らかである。   This complication of the product shape not only causes technical difficulties in creating NC data by engineers, but also means an increase in the scale of NC data, that is, a significant increase in the time required for creation. Therefore, in a situation where the number of engineers is decreasing and the product shape is complicated, the method of creating NC data largely depends on the skills held by engineers, such as craftsmen. It is clear that the limit is no longer reached.

そこで、近年では、金型生産工程に３次元ＣＡＤを導入して、ＣＡＤで作成した３次元データをできるだけ利用することによって作業を合理化する試みが行われるようになってきている。しかしながら、従来の３次元ＣＡＤによって幾何計算を行う場合、数学におけるユークリッド空間とデカルト座標系をコンピュータ内に想定し、さらにＣＡＤ図形を表わすための頂点やベクトルをコンピュータ内で表現するために浮動小数点データを使用していて、以下に示すような問題点を有していた。   Thus, in recent years, attempts have been made to rationalize work by introducing 3D CAD into the mold production process and using 3D data created by CAD as much as possible. However, when geometric calculation is performed by the conventional three-dimensional CAD, the Euclidean space and the Cartesian coordinate system in mathematics are assumed in the computer, and the floating point data is used to express the vertex and the vector for representing the CAD figure in the computer. And had the following problems.

（１）同一幾何要素の判定問題
従来のような浮動小数点データで座標値を表現する場合、平面と直線の交点を計算する際に、直線の長さが変ったり（直線を規定する始点または終点が異なること）、計算の順序が異なったりしてしまうと、求めた交点の座標値が何度計算しても常に完全一致するという保証がされないという問題がある。このことは、人間の感覚では同じ結果になるべきはずのものが、ＣＡＤの世界では異なる結果を生じることを意味している。そこで、この問題を解消するために誤差という考え方をＣＡＤに導入し、ある程度の微小な範囲に存在する２点であればその２点を同一視する処理が必要となる。具体的には例えば、２点間の距離が０．００１ｍｍ以下であれば同一点であると見なす処理を行うようにする。 (1) Problem of determining the same geometric element When the coordinate value is expressed with conventional floating-point data, the length of the straight line may change when calculating the intersection of the plane and the straight line (the start point or end point that defines the straight line) If the calculation order is different, there is a problem that it is not guaranteed that the coordinate values of the obtained intersections will always be the same no matter how many times the calculation is performed. This means that what should be the same result in the human sense produces different results in the CAD world. Therefore, in order to solve this problem, the concept of error is introduced into CAD, and if two points exist in a certain minute range, it is necessary to perform a process of identifying the two points. Specifically, for example, if the distance between two points is 0.001 mm or less, a process that regards the same point is performed.

（２）累積誤差の問題
前記（１）の同一幾何要素の判定において、２点間の距離が所定の微小範囲にあれば２点は同一点と見なすことを許容した場合、このような同一点の点列が複数存在したときに矛盾が発生してしまうことになる。例えば、所定の微小範囲に存在する点Ｐ１と点Ｐ２が同一であり、且つ点Ｐ２と点Ｐ３も同様に同一であるときでも、点Ｐ１と点Ｐ３との距離が前記所定の微小範囲外となって同一とは判定できなくなってしまうことがあり得る。この場合、点Ｐ１〜Ｐ３の位置を前記所定の微小範囲内で変化させ、点Ｐ１と点Ｐ３との距離が所定の微小範囲内に収まるようにして同一となるように対応することも考えられる。しかしながら、点Ｐ１〜Ｐ３が曲面上に存在するような場合には、曲面は自由に形状を変形することができない。このため、“曲面上の点である”と関係付けられている点Ｐ１〜Ｐ３は、所定の微小範囲内であってもその位置を自由に変更できず、前述したような矛盾を解消することができないという累積誤差の問題がある。 (2) Problem of cumulative error In the determination of the same geometric element in (1) above, if it is allowed to consider two points as the same point if the distance between the two points is within a predetermined minute range, such the same point Inconsistency will occur when there are multiple point sequences. For example, even when the point P1 and the point P2 existing in a predetermined minute range are the same and the point P2 and the point P3 are also the same, the distance between the point P1 and the point P3 is outside the predetermined minute range. Thus, it may be impossible to determine that they are the same. In this case, it is conceivable that the positions of the points P1 to P3 are changed within the predetermined minute range so that the distance between the points P1 and P3 is within the predetermined minute range so as to be the same. . However, when the points P1 to P3 are present on the curved surface, the curved surface cannot be freely deformed. For this reason, the positions of the points P1 to P3 associated with “the points on the curved surface” cannot be freely changed even within the predetermined minute range, and the contradiction as described above is solved. There is a problem of cumulative error that cannot be done.

（３）計算順序の問題
浮動小数点データを扱うときの一般的な注意事項でもあるが、具体的には例えば、次のような問題点がある。変数Ａ、変数Ｂ、変数Ｃに対して、
（Ａ−Ｂ）＋ Ｃ ………式（１）
（Ａ＋Ｃ）− Ｂ ………式（２）
の計算を行う場合、各変数が浮動小数点データ値のときは両式の計算結果が必ずしも一致しないことがある。具体的には例えば、有効桁数６桁として、変数Ａ〜変数Ｃに次のような値を代入してみる。 (3) Calculation order problem Although it is a general precaution when handling floating point data, there are the following problems. For variables A, B, and C,
(AB) + C ......... Formula (1)
(A + C) -B ......... Formula (2)
When each variable is a floating-point data value, the calculation results of both formulas may not always match. Specifically, for example, the following values are assigned to the variables A to C with 6 significant digits.

Ａ＝１０．００００
Ｂ＝９．９９９９９
Ｃ＝０．００１１１ A = 10.00000
B = 9.99999
C = 0.00111

前記式（１）の計算結果は、０．００００１＋０．００１１１＝０．００１１２となるが、前記式（２）の計算結果は、１０．００１１−９．９９９９９＝０．００１１１となり、２つの式に関して数学上の等号関係が成立する場合でも、コンピュータによる実際の計算結果は異なってしまう。これは、絶対値がほぼ同じ同符号の減算を行うと正規化によって有効桁数が小さくなってしまう桁落ち誤差や、絶対値が極端に相違する数値の加減算を行うと、小さい方の数値が無視されるという情報落ち誤差が起因しているからである。
実際には前記式（１）の計算結果が正確な値を示しているのだが、浮動小数点データの計算順序が適切に設定されていない場合には、処理された数値に対してケースバイケースで正しく対応する必要があるが、実際問題として現実には不可能である。 The calculation result of the formula (1) is 0.00001 + 0.00111 = 0.00112, but the calculation result of the formula (2) is 10.00011−9.99999 = 0.00111, and the two formulas are related to each other. Even if the mathematical equality relationship holds, the actual calculation result by the computer will be different. This is because when subtraction with the same sign with the same absolute value is performed, a significant error will be reduced by normalization, or when adding / subtracting numerical values with extremely different absolute values, the smaller value will be This is because the information omission error is ignored.
Actually, the calculation result of the formula (1) shows an accurate value. However, if the calculation order of the floating-point data is not properly set, the processed numerical value is processed on a case-by-case basis. It is necessary to respond correctly, but in reality it is impossible.

このように、コンピュータ内で浮動小数点データを対象にして計算処理しようとする場合、人間の理解として常識と判断されるような処理体系を構築するには、所定の誤差内で要素を同一と判断としたときの問題、及びコンピュータ内での有効桁数による桁落ち・情報落ち等の問題が発生してしまう。特に、曲面を主体とした形状を表現するソリッドモデラにおいてこれらの問題が顕著に表れ、具体的には例えば、ソリッドモデラの重要な機能である集合演算が実行エラーになるという不具合現象が発生してしまう。しかしながら、前記問題を解消するには、様々な事案の不具合をケースバイケースで対策しなければならないというのが現実であり、現在これらの問題を完全に解決した上で幾何計算処理を行っているＣＡＤシステムまたはＣＡＤ装置は開示されていない。   In this way, when trying to perform calculation processing on floating point data in a computer, in order to construct a processing system that is judged as common sense as human understanding, it is determined that elements are identical within a predetermined error. And problems such as missing digits and missing information due to the number of significant digits in the computer will occur. In particular, these problems are prominent in a solid modeler that expresses a shape mainly composed of curved surfaces. Specifically, for example, there is a problem that a set operation, which is an important function of a solid modeler, causes an execution error. End up. However, in order to solve the above problems, it is a reality that defects in various cases must be dealt with on a case-by-case basis, and geometric calculation processing is performed after these problems are completely solved. No CAD system or CAD device is disclosed.

そこで、本発明は前述した問題点に鑑み、３次元ＣＡＤにおいて、本質的に同値なパラメータ値や計算順序、及びコンピュータ内での有効桁数による桁落ち等に影響されることなく、要素の幾何計算処理を行うことができる幾何計算処理システム及びその方法を提供することを目的としている。   Therefore, in view of the above-described problems, the present invention is not affected by parameter values and calculation orders that are essentially equivalent in three-dimensional CAD, and by the number of significant digits in a computer, and the like. It is an object of the present invention to provide a geometric calculation processing system and method capable of performing calculation processing.

本発明の幾何計算処理装置は、ＣＡＤアプリケーションを用いて対象物の幾何計算を行う幾何計算処理装置であって、前記対象物の形状を有限個の立方体セルで分割する手段と、前記立方体セルの１つを幾何計算処理の最小単位とみなしてセル空間を構成し、前記有限個の立方体セルの何れに前記対象物の幾何計算値が含まれるかを判断することによって前記セル空間上の幾何計算値を決定するセル幾何計算処理手段を有することを特徴としている。   A geometric calculation processing apparatus according to the present invention is a geometric calculation processing apparatus that performs geometric calculation of an object using a CAD application, the means for dividing the shape of the object into a finite number of cube cells, A cell space is constructed by regarding one as a minimum unit of geometric calculation processing, and geometric calculation on the cell space is determined by determining which of the finite number of cubic cells contains the geometric calculation value of the object. It has a cell geometric calculation processing means for determining a value.

また、前記幾何計算処理において、整数データのみの計算を対象とする整数データ計算処理手段と、有理数が生じる計算を対象とする有理数計算処理手段とをさらに有し、前記セル幾何計算処理手段は、前記整数データ計算処理手段または前記有理数計算処理手段で算出された値を基に、前記有限個の立方体セルの中から前記幾何計算値が含まれる特定の立方体セルを選択して前記幾何計算値を決定することを特徴としている。   Further, in the geometric calculation processing, it further includes an integer data calculation processing means for calculating only integer data, and a rational number calculation processing means for calculation for generating a rational number, the cell geometric calculation processing means, Based on the value calculated by the integer data calculation processing means or the rational number calculation processing means, a specific cubic cell including the geometric calculation value is selected from the finite number of cube cells, and the geometric calculation value is selected. It is characterized by deciding.

また、前記セル幾何計算処理手段により決定される幾何計算値を基に、前記対象物の複数の幾何関係を処理するＣＡＤ機能処理手段をさらに有することを特徴としている。   Further, the image processing apparatus further includes CAD function processing means for processing a plurality of geometric relationships of the object based on a geometric calculation value determined by the cell geometric calculation processing means.

また、前記対象物は金型設計により製造される製品であり、前記対象物の表面データを幾何計算の主な対象としていることを特徴としている。   The object is a product manufactured by mold design, and surface data of the object is a main object of geometric calculation.

また、前記立方体セルのサイズは、前記対象物の大きさ、及び６４ビット整数表現可能な演算処理装置との関係から規定されることを特徴としている。   In addition, the size of the cubic cell is defined by the size of the object and a relationship with an arithmetic processing unit capable of expressing a 64-bit integer.

本発明の幾何計算処理方法は、ＣＡＤアプリケーションを用いて対象物の幾何計算を行う幾何計算処理方法であって、前記対象物の形状を有限個の立方体セルで分割する手順と、前記立方体セルの１つを幾何計算処理の最小単位とみなしてセル空間を構成し、前記有限個の立法体セルの何れに前記対象物の幾何計算値が含まれるかを判断することによって前記セル空間上の幾何計算値を決定するセル幾何計算処理手順を有することを特徴としている。   The geometric calculation processing method of the present invention is a geometric calculation processing method for performing geometric calculation of an object using a CAD application, the procedure of dividing the shape of the object by a finite number of cubic cells, A cell space is constructed by regarding one as the minimum unit of geometric calculation processing, and by determining which of the finite number of cubic cells contains the geometric calculation value of the object, the geometry on the cell space is determined. It has a cell geometric calculation processing procedure for determining a calculated value.

本発明によれば、ＣＡＤアプリケーション上で対象物の形状を有限個の立方体セルで分割して、この立方体セルの１つを幾何計算処理の最小単位とみなしてセル空間を構成し、前記有限個の立法体セルの何れに前記対象物の幾何計算値が含まれるかを判断することによってセル空間上の幾何計算値を決定するようにしたので、浮動小数点に基づく幾何計算処理を排除することが可能となり、計算順序や誤差の累積問題等を考慮することなく、単一または複数の対象物に関する幾何計算を精度良く行うことができる。
これにより、対象物が複雑な曲面を有するような形状であっても、作成したＣＡＤデータに対して熟練技術者による大幅な修正をさらに施さなくとも、ＮＣデータの作成及び加工を行うことができるようになる。 According to the present invention, the shape of an object is divided into a finite number of cubic cells on a CAD application, and one of the cubic cells is regarded as a minimum unit of geometric calculation processing to constitute a cell space, and the finite number Since the geometric calculation value in the cell space is determined by determining which of the cubic cells of the object includes the geometric calculation value of the object, the geometric calculation processing based on the floating point can be eliminated. Therefore, it is possible to accurately perform a geometric calculation regarding a single object or a plurality of objects without considering a calculation order, an error accumulation problem, or the like.
As a result, even if the object has a shape having a complicated curved surface, NC data can be created and processed without further significant modification by a skilled engineer on the created CAD data. It becomes like this.

以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、本発明の基本的な概念となるセル空間、及びセル幾何計算について説明する。
セル空間とは、図３に示すように、微小な均一の立方体を敷き詰めたような構造をしているものである。セル空間には、縦、横、高さのそれぞれの方向に、２の２０乗個（約１００万個）以上の有限範囲内の個数の微小な立方体がびっしりと並んでいる。本実施の形態では、この微小な立方体の一辺の長さは１μｍ程度としている。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, cell space and cell geometry calculation, which are the basic concept of the present invention, will be described.
The cell space has a structure in which minute uniform cubes are spread as shown in FIG. In the cell space, a small number of small cubes within a finite range of 2 to the 20th power (about 1 million) are arranged in the vertical, horizontal, and height directions. In the present embodiment, the length of one side of the minute cube is about 1 μm.

本実施の形態で、立方体の一辺の長さを１μｍと設定している理由は、金型部品の加工精度と、コンピュータ内で処理可能な有効桁数の範囲とが関係している。つまり、金型の製作時に加工精度を必要とする部分は、金型部品が摺合わさる部分であって、この部分の加工精度は面精度で表せば、通常１μｍ〜２μｍ程度である。一方、金型部品を加工するためのＮＣマシンは、運転時の振動や摩擦熱等からの影響を受けるので、ＮＣ加工精度には種々の要因から生じた誤差が含まれている。このため、現実的な加工精度の限界はおよそ１μｍである。したがって、加工精度の面から、セル空間における立方体の一辺の長さを１μｍと設定することとした。   In this embodiment, the reason why the length of one side of the cube is set to 1 μm is related to the processing accuracy of the mold parts and the range of the effective digits that can be processed in the computer. That is, the part that requires processing accuracy when the mold is manufactured is a part where the mold parts slide together, and the processing accuracy of this part is usually about 1 μm to 2 μm in terms of surface accuracy. On the other hand, NC machines for machining mold parts are affected by vibrations during operation, frictional heat, and the like, and therefore NC machining accuracy includes errors caused by various factors. For this reason, the practical limit of processing accuracy is about 1 μm. Therefore, from the viewpoint of processing accuracy, the length of one side of the cube in the cell space is set to 1 μm.

さらに、一般に使用されるコンピュータ内で処理可能な有効桁数（６４ビット整数）との関係から、以下に示す理由があって１μｍと設定している。すなわち、ＣＡＤにおける幾何計算の基本は平面と直線の交点計算であり、これには掛算を３回実施することになる。そこで、掛算を３回実施して、６４ビット未満の桁数でオーバーフローしないようにするためには、その数値の桁数は２の２０乗以下で表現されている必要がある。一方、汎用的な金型のサイズは１ｍ立方以下であって、１ｍを２の２０乗で分割すると約１μｍになる。すなわち、１μｍサイズのセルを２の２０乗個つなげれば、約１ｍ（正確には、１．０４８５７６ｍ）のサイズになることから、セル空間における立方体の一辺の長さを１μｍと設定することとした。   Furthermore, from the relationship with the number of significant digits (64-bit integer) that can be processed in a computer that is generally used, it is set to 1 μm for the following reason. In other words, the basis of geometric calculation in CAD is the calculation of the intersection of a plane and a straight line, and this requires three multiplications. Therefore, in order to prevent the overflow with the number of digits less than 64 bits by performing the multiplication three times, the number of digits of the numerical value needs to be expressed by 2 to the 20th power or less. On the other hand, the size of a general-purpose mold is 1 m cubic or less, and when 1 m is divided by 2 to the 20th power, it becomes about 1 μm. In other words, if 1 μm sized cells are connected to the 20th power of 2, the size will be about 1 m (more precisely, 1.048576 m), so the length of one side of the cube in the cell space is set to 1 μm. .

なお、本実施の形態では、立方体の一辺の長さを１μｍ程度と設定したが、これに限定されることはなく、金型製品のサイズや計算精度等にあわせて可変に設定することも当然ながら可能である。また、本実施の形態のセルの考え方を２次元のＣＡＤ装置に適用するため、平面セルの一辺の長さを例えば１μｍとして同様に処理することも当然ながら可能である。   In this embodiment, the length of one side of the cube is set to about 1 μm. However, the length is not limited to this, and it is naturally possible to set the length variably according to the size and calculation accuracy of the mold product. While possible. In addition, since the concept of the cell of the present embodiment is applied to a two-dimensional CAD apparatus, it is naturally possible to perform the same processing by setting the length of one side of the planar cell to 1 μm, for example.

次に、図３に示すセル空間の中に、直線や平面などの幾何要素を図４のように定義する。ここで、１つの微小な立方体（以下、セルと称する）がセル空間における最小単位となるため、従来のユークリッド空間とは異なり、セル空間における直線や平面は厚みを持つものとして扱われる。つまり、図４に示すように、セル点は、１つのセルで表され、セル直線は、直線上のセル同士が上下左右の少なくとも１つのセルと面接続しながら連結して表わされる。また、２つの直線の交点は、図５に示すように、真の交点を含むセル点として定義される。同様に、２つの平面の交線は、真の交点を含むセル点が連続した直線として定義される。   Next, geometric elements such as straight lines and planes are defined in the cell space shown in FIG. 3 as shown in FIG. Here, since one minute cube (hereinafter referred to as a cell) is the smallest unit in the cell space, unlike the conventional Euclidean space, a straight line or a plane in the cell space is treated as having a thickness. That is, as shown in FIG. 4, the cell point is represented by one cell, and the cell straight line is represented by connecting cells on the straight line with at least one cell in the vertical and horizontal directions. Further, as shown in FIG. 5, an intersection of two straight lines is defined as a cell point including a true intersection. Similarly, an intersection line between two planes is defined as a straight line in which cell points including a true intersection point are continuous.

セル空間とセル幾何計算の概念を用いて、従来のＣＡＤ装置で問題となっていた前述した３つの問題を解消することが可能であることを次に示す。
（１）同一性の判定処理について：
前述したように、幾何要素はセル空間の中にあり、そのセル空間は、縦、横、高さ方向それぞれに２の２０乗個以上の有限な領域を有しているため、幾何要素も有限のセル点の集合で構成されていることになる。このため、２つの幾何要素が同一であるかどうかは、幾何要素を構成するセル点の集合が同一であるかどうかで判定でき、従来のような要素が同一か否かを判定する際の浮動小数点誤差を考慮する必要がない。 It will be described below that it is possible to solve the above-mentioned three problems that have been a problem in the conventional CAD apparatus by using the concept of cell space and cell geometric calculation.
(1) About identity determination processing:
As described above, the geometric element is in the cell space, and the cell space has a finite region of 2 20 or more in the vertical, horizontal, and height directions, and thus the geometric element is also finite. It is composed of a set of cell points. Therefore, whether or not two geometric elements are the same can be determined by determining whether or not the set of cell points constituting the geometric element is the same. There is no need to consider the decimal point error.

（２）累積誤差について：
前記（１）に関連し、幾何要素を構成するセル点の集合が同一であって一致するか否かを判定するものであるため、従来のような浮動小数点誤差が発生してしまう問題が生じないので累積誤差について考慮する必要がない。 (2) Cumulative error:
In connection with the above (1), since it is determined whether or not the set of cell points constituting the geometric element is the same and coincides with each other, there arises a problem that a floating point error occurs as in the prior art. There is no need to consider the accumulated error.

（３）計算順序について：
セル空間を２の２０乗の有限な範囲で表現することにより、コンピュータの整数計算で行うことができる。ここで、一例として、三角形と直線との交点について検証してみることにする。なお、三角形と直線との交点処理は、ＣＡＤ装置における基本的な幾何計算処理であり、この基本的な幾何計算処理を任意に組合せることによって、ＣＡＤのソリッドモデラで必要な機能を構築することができる。 (3) About calculation order:
By expressing the cell space in a finite range of 2 to the 20th power, it can be performed by integer calculation of a computer. Here, as an example, let us examine the intersection of a triangle and a straight line. Note that the intersection processing between the triangle and the straight line is a basic geometric calculation process in the CAD apparatus, and a necessary function is constructed in the CAD solid modeler by arbitrarily combining these basic geometric calculation processes. Can do.

（セル三角形とセル直線の交点計算）
ここでは、セル三角形とセル直線の交点計算を、コンピュータを用いて実現する方法について説明する。最初に、使用する幾何要素の定義とコンピュータによる実現方法について説明する。 (Calculation of intersection of cell triangle and cell line)
Here, a method for realizing the intersection calculation between the cell triangle and the cell straight line using a computer will be described. First, the definition of the geometric elements to be used and the implementation method by a computer will be described.

セル空間内の一つのセル点を原点として、これを（０，０，０）という座標値で表し、これをセル原点ということにする。また、セル空間内の他のセルは、セル原点からの、縦、横、高さ方向の相対位置で表すことができ、この相対位置によってセル内のセル点の座標値を整数で与えることができる。これをセル座標値とよぶことにする。なお、セル空間のセル点すべてをコンピュータのメモリ内に記憶する必要はなく、本実施の形態では、実際に使用するもののみを記憶するようにしている。   One cell point in the cell space is defined as an origin, which is represented by a coordinate value of (0, 0, 0), and this is referred to as a cell origin. In addition, other cells in the cell space can be expressed by relative positions in the vertical, horizontal, and height directions from the cell origin, and the coordinate values of the cell points in the cell can be given as integers by this relative position. it can. This is called a cell coordinate value. Note that it is not necessary to store all the cell points in the cell space in the memory of the computer. In the present embodiment, only those actually used are stored.

（１）セル点の定義：
セル点は、セル空間における１つのセルであり、コンピュータ内にはセル座標値で記憶することができる。具体的なセル点の表現としては、例えば（Ｘ，Ｙ，Ｚ）であり、Ｘ，Ｙ，Ｚは、コンピュータ内での符号付整数データである。 (1) Definition of cell points:
A cell point is one cell in the cell space, and can be stored in the computer as cell coordinate values. A specific expression of cell points is, for example, (X, Y, Z), where X, Y, and Z are signed integer data in the computer.

（２）セル直線の定義：
セル直線は、２つのセル点の中心点（デカルト座標系で表される）を結ぶ有限直線を被覆するセル点の集合である。図６はセル直線を示し、セル直線は、両端点Ｐ１，Ｐ２のセル点のセル座標値で表わさる。具体的には、Ｐ１＝（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、Ｐ２＝（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）であり、Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ（ｉ＝１，２）は符号付整数データである。 (2) Definition of cell straight line:
A cell straight line is a set of cell points covering a finite straight line connecting the center points of two cell points (expressed in a Cartesian coordinate system). FIG. 6 shows a cell straight line, and the cell straight line is represented by cell coordinate values of the cell points of both end points P1 and P2. Specifically, P1 = (X1, Y1, Z1), P2 = (X2, Y2, Z2), and Xi, Yi, Zi (i = 1, 2) are signed integer data.

（３）セル三角形の定義：
セル三角形は、３つのセル点の中心点を結ぶ三角形上の点を被覆するセル点の集合である。図７に示すセル三角形は２次元表示されているが、実際は３次元的なセル点の集合である。セル三角形は、３頂点のセル点のセル座標値で表わされ、３つの頂点を表すセル点をＰ１、Ｐ２、Ｐ３とすれば、具体的にはＰ１＝（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、Ｐ２＝（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）、Ｐ３＝（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）であり、Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ（ｉ＝１，２，３）は符号付整数データである。 (3) Definition of cell triangle:
A cell triangle is a set of cell points covering a point on a triangle connecting the center points of three cell points. Although the cell triangle shown in FIG. 7 is displayed two-dimensionally, it is actually a three-dimensional set of cell points. The cell triangle is represented by cell coordinate values of three vertex cell points. If the cell points representing the three vertexes are P1, P2, and P3, specifically, P1 = (X1, Y1, Z1), P2 = (X2, Y2, Z2), P3 = (X3, Y3, Z3), and Xi, Yi, Zi (i = 1, 2, 3) are signed integer data.

前述のセル点、セル直線、及びセル三角形についての定義に従って、セル三角形とセル直線の交点計算を行う。ここで、図８に示すように、セル三角形とセル直線の交点とは、セル三角形（Ｐ,Ｑ,Ｒ）のベースとなる三角形とセル直線（Ａ，Ｂ）のベースとなる直線との交点を含むセル点（Ｔ）のことを意味することになる。そして、セル三角形のセル座標値を、Ｐ＝（Ｐｘ、Ｐｙ，Ｐｚ）、Ｑ＝（Ｑｘ、Ｑｙ，Ｑｚ）、Ｒ＝（Ｒｘ、Ｒｙ，Ｒｚ）とすると、   The intersection calculation of the cell triangle and the cell straight line is performed according to the definition of the cell point, the cell straight line, and the cell triangle described above. Here, as shown in FIG. 8, the intersection of the cell triangle and the cell straight line is the intersection of the triangle serving as the base of the cell triangle (P, Q, R) and the straight line serving as the base of the cell straight line (A, B). Means a cell point (T) including. If the cell coordinate values of the cell triangle are P = (Px, Py, Pz), Q = (Qx, Qy, Qz), R = (Rx, Ry, Rz),

と表される。

It is expressed.

前記（式３）を４行目で展開すると以下の式になる。

When the above (formula 3) is expanded in the fourth line, the following formula is obtained.

前記（式４）に対して直線のパラメータ表現である、Ｘ＝（Ｂｘ−Ａｘ）ｔ＋Ａｘ、Ｙ＝（Ｂｙ−Ａｙ）ｔ＋Ａｙ、Ｚ＝（Ｂｚ−Ａｚ）ｔ＋Ａｚを代入してｔの値を求め、求めたｔ値を前記（式４）に代入すれば、セル三角形（Ｐ,Ｑ,Ｒ）とセル直線（Ａ，Ｂ）の交点を含むセル点（Ｔ）を求めることができる。この場合、変数ｔの値をそのまま厳密に計算する必要はなく、変数ｔ値を分数形式で表現したときの分子の値と分母の値とが厳密に計算できれば交点を含むセル点を判別することができる。   Substituting X = (Bx−Ax) t + Ax, Y = (By−Ay) t + Ay, and Z = (Bz−Az) t + Az, which is a linear parameter expression with respect to (Formula 4), obtains the value of t. If the obtained t value is substituted into the above (formula 4), the cell point (T) including the intersection of the cell triangle (P, Q, R) and the cell straight line (A, B) can be obtained. In this case, the value of the variable t does not need to be calculated exactly as it is, and if the value of the numerator and the value of the denominator when the value of the variable t is expressed in a fractional format can be calculated accurately, the cell point including the intersection is discriminated. Can do.

すなわち、Ｘ＝（Ｂｘ−Ａｘ）ｔ＋Ａｘの式において、ｔ＝ｔｎ／ｔｄとおけば、
Ｘ＝（Ｂｘ−Ａｘ）ｔｎ／ｔｄ＋Ａｘ、（但し（Ｂｘ−Ａｘ）,ｔｎ,ｔｄ,Ａｘは整数）
となる。さらに、（Ｂｘ−Ａｘ）ｔｎ／ｔｄの項は、Ｔｉ＋Ｔｎ／ｔｄ（但し、｜Ｔｎ｜＜ｔｄであり、Ｔｉ、Ｔｎは整数）とすることができる。
したがって、結局、Ｘ＝（Ｔｉ＋Ａｘ）＋Ｔｎ／ｔｄが導かれる。これは、セルのＸ座標値が、点ＡｘからＴｉ離れた位置にさらに１より小さな量（Ｔｎ／ｔｄ）を加算した値であることを表しており、言い換えれば、（Ｔｉ＋Ａｘ）を基準に±（Ｔｎ／ｔｄ）の範囲内にＸが存在しているということである。 That is, in the equation X = (Bx−Ax) t + Ax, if t = tn / td,
X = (Bx−Ax) tn / td + Ax, where (Bx−Ax), tn, td, and Ax are integers
It becomes. Further, the term (Bx−Ax) tn / td can be Ti + Tn / td (where | Tn | <td, and Ti and Tn are integers).
Therefore, eventually, X = (Ti + Ax) + Tn / td is derived. This indicates that the X coordinate value of the cell is a value obtained by adding an amount (Tn / td) smaller than 1 to a position away from the point Ax by Ti, in other words, ± (based on (Ti + Ax)) That is, X exists in the range of (Tn / td).

一方、前述したように、本実施形態では座標を、一辺の長さが１（単位：μｍ）であるセル立方体を基本にしたセル空間で表現することを特徴としている。このため、任意のＸ座標値は、隣接するセルとの関係を考慮すると、セルのＸ座標（Ｔｉ＋Ａｘ）を基準に±０．５（単位：μｍ）の範囲内に存在することになる。
したがって、セル三角形（Ｐ,Ｑ,Ｒ）とセル直線（Ａ，Ｂ）の交点を含むセル点（Ｔ）を求めるには、（Ｔｎ／ｔｄ）の値と±０．５とを比較することによって、任意のＸ座標値がどのセルに存在するかを判定することができる。 On the other hand, as described above, the present embodiment is characterized in that coordinates are expressed in a cell space based on a cell cube having a side length of 1 (unit: μm). For this reason, an arbitrary X coordinate value exists within a range of ± 0.5 (unit: μm) with respect to the X coordinate (Ti + Ax) of the cell in consideration of the relationship with adjacent cells.
Therefore, in order to obtain the cell point (T) including the intersection of the cell triangle (P, Q, R) and the cell straight line (A, B), the value of (Tn / td) is compared with ± 0.5. Thus, it is possible to determine in which cell an arbitrary X coordinate value exists.

具体的には例えば、
（Ｔｎ／ｔｄ）＜−０．５のとき、 （Ｔｉ＋Ａｘ−１）番目のセル、
−０．５≦（Ｔｎ／ｔｄ）＜０．５のとき、 （Ｔｉ＋Ａｘ）番目のセル、
０．５≦（Ｔｎ／ｔｄ）のとき、 （Ｔｉ＋Ａｘ＋１）番目のセルと判定される。同様にして、Ｙ座標値及びＺ座標値が何れのセル番号に存在しているのかを決定することができる。
また、変数ｔ値の分子と分母とは、縦、横、高さ方向、即ちＸ，Ｙ，Ｚ方向の３成分の積和で表わすことができるので、この積を厳密に計算できればよいことになる。 Specifically, for example,
When (Tn / td) <− 0.5, (Ti + Ax−1) th cell,
When −0.5 ≦ (Tn / td) <0.5, the (Ti + Ax) th cell,
When 0.5 ≦ (Tn / td), the cell is determined as the (Ti + Ax + 1) th cell. Similarly, it can be determined to which cell number the Y coordinate value and the Z coordinate value exist.
In addition, the numerator and denominator of the variable t value can be expressed by a product sum of three components in the vertical, horizontal, and height directions, that is, in the X, Y, and Z directions. Become.

なお、交点の計算では、頂点が整合されているセル点を求めることになるので常に有限桁で表現可能であり、例えば、セル平面とセル三角形の交点計算は掛け算を３回行うことで容易に実現可能である。   In the calculation of intersections, cell points whose vertices are matched are obtained, so they can always be expressed in finite digits. For example, the intersection calculation of a cell plane and a cell triangle can be easily performed by performing multiplication three times. It is feasible.

前述したように、一般的に用いられるコンピュータで使用できる有効桁数が最も大きい数値は、６４ビット整数であるが、１０メートルの大きさを１ミクロンの精度で計算処理すると、従来の浮動小数点データで表した場合では３回の掛け算でオーバーフローしてしまう。これに対して、本実施の形態のセル幾何計算によれば、セル幾何計算上で扱う数値が２の２０乗の範囲であれば厳密な計算処理を行うことができることになる。   As described above, the largest number of significant digits that can be used in a commonly used computer is a 64-bit integer. However, when a 10-meter size is calculated with an accuracy of 1 micron, conventional floating-point data is obtained. In this case, overflow occurs after 3 multiplications. On the other hand, according to the cell geometric calculation of the present embodiment, a strict calculation process can be performed if the numerical value handled in the cell geometric calculation is in the range of 2 to the 20th power.

このようにして、セル空間とセル空間上の幾何学（セル幾何計算）を導入することにより、同一幾何要素の判定問題、累積誤差の問題、計算順序の問題を解決することができるとともに、セル三角形とセル直線との交点としてセル点を求める計算が、実用的なコンピュータで実現でき、これにより金型生産工程における３次元データを用いた一気通貫作業を実現できるようになる。   In this way, by introducing the cell space and the geometry on the cell space (cell geometry calculation), it is possible to solve the determination problem of the same geometric element, the problem of cumulative error, and the problem of the calculation order, as well as the cell. The calculation for obtaining the cell point as the intersection of the triangle and the cell straight line can be realized by a practical computer, thereby realizing a one-stop operation using three-dimensional data in the mold production process.

なお、セル三角形のトリミング処理では、前記の計算で求めたセル点がセル三角形の内部にあるか、境界にあるか、または外部にあるかを判定する処理が必要となる。この判定処理は、セル三角形を描画して求めることができるため、ここでも従来問題となっていた浮動小数点が原因で生じる計算誤差を排除できる。   In the cell triangle trimming process, it is necessary to determine whether the cell point obtained by the above calculation is inside the cell triangle, at the boundary, or outside. Since this determination process can be obtained by drawing a cell triangle, the calculation error caused by the floating point, which has been a problem in the past, can be eliminated.

＜幾何計算処理システムの全体構成＞
ここでは、前述したセル空間、及びセル幾何計算に基づいて、３次元のソリッドモデラにおける幾何計算を行う幾何計算処理装置１００（以下、ＣＡＤ装置１００と略す）について説明する。図２は、ＣＡＤ装置１００の構成を示したものである。
ＣＡＤ装置１００は、上記図２に示すように、ＣＰＵ２０１と、ＲＯＭ２０２と、ＲＡＭ２０３と、キーボード（ＫＢ）２０９のキーボードコントローラ（ＫＢＣ）２０５と、表示部としてのＣＲＴディスプレイ（ＣＲＴ）２１０のＣＲＴコントローラ（ＣＲＴＣ）２０６と、ハードディスク（ＨＤ）２１１及びフレキシブルディスク（ＦＤ）２１２のディスクコントローラ（ＤＫＣ）２０７と、ネットワーク２１３との接続のためのネットワークインターフェースコントローラ（ＮＩＣ）２０８とが、システムバス２０４を介して互いに通信可能に接続された構成としている。 <Overall configuration of geometric calculation processing system>
Here, a geometric calculation processing apparatus 100 (hereinafter abbreviated as CAD apparatus 100) that performs geometric calculation in a three-dimensional solid modeler based on the above-described cell space and cell geometric calculation will be described. FIG. 2 shows the configuration of the CAD device 100.
As shown in FIG. 2, the CAD device 100 includes a CPU 201, a ROM 202, a RAM 203, a keyboard controller (KBC) 205 of a keyboard (KB) 209, and a CRT controller (CRT) (CRT) 210 as a display unit. CRTC) 206, hard disk (HD) 211 and disk controller (DKC) 207 of flexible disk (FD) 212, and network interface controller (NIC) 208 for connection to network 213 via system bus 204 It is the structure connected so that communication was possible mutually.

ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２或いはＨＤ２１１に記憶されたソフトウェア、或いはＦＤ２１２より供給されるソフトウェアを実行することで、システムバス２０４に接続された各構成部を総括的に制御する。
すなわち、ＣＰＵ２０１は、所定の処理シーケンスに従った処理プログラムを、ＲＯＭ２０２、或いはＨＤ２１１、或いはＦＤ２１２から読み出して実行することで、本実施の形態での動作を実現するための制御を行う。 The CPU 201 comprehensively controls each component connected to the system bus 204 by executing software stored in the ROM 202 or the HD 211 or software supplied from the FD 212.
That is, the CPU 201 performs a control for realizing the operation in the present embodiment by reading a processing program in accordance with a predetermined processing sequence from the ROM 202, the HD 211, or the FD 212 and executing it.

ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１の主メモリ或いはワークエリア等として機能する。
ＫＢＣ２０５は、ＫＢ２０９や図示していないポインティングデバイス等からの指示入力を制御する。
ＣＲＴＣ２０６は、ＣＲＴ２１０の表示を制御する。
ＤＫＣ２０７は、ブートプログラム、種々のアプリケーション、編集ファイル、ユーザファイル、ネットワーク管理プログラム、及び本実施の形態における所定の処理プログラム等を記憶するＨＤ２１１及びＦＤ２１２とのアクセスを制御する。
ＮＩＣ２０８は、ネットワーク２１３上の装置或いはシステムと双方向にデータをやりとりする。 The RAM 203 functions as a main memory or work area for the CPU 201.
The KBC 205 controls an instruction input from the KB 209 or a pointing device (not shown).
The CRTC 206 controls the display of the CRT 210.
The DKC 207 controls access to the HD 211 and the FD 212 that store a boot program, various applications, an edit file, a user file, a network management program, a predetermined processing program in the present embodiment, and the like.
The NIC 208 bidirectionally exchanges data with devices or systems on the network 213.

なお、本実施の形態のＣＡＤ装置１００は、通信ネットワークを介して複数のＣＡＤ端末が相互に必要なデータを送受信してＣＡＤシステムを構築するようにしてもよい。   Note that the CAD apparatus 100 according to the present embodiment may be configured so that a plurality of CAD terminals transmit and receive mutually necessary data via a communication network to construct a CAD system.

図１は、ＣＡＤ装置１００における処理モジュールの概略構成を示す図である。図１に示すように、処理モジュールの基礎部分には、整数データ計算処理モジュール１０を設け、その上に、有理数計算処理モジュール１１、セル幾何計算処理モジュール１２、及びＣＡＤ機能の処理モジュール１３が設けられている。
なお、図１に示す処理を行う際には、製品形状が有限個のセルで分割されていることを前提しており、前述したように形状が複数のセルで覆われている。 FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a processing module in the CAD apparatus 100. As shown in FIG. 1, an integer data calculation processing module 10 is provided at the basic part of the processing module, and a rational number calculation processing module 11, a cell geometric calculation processing module 12, and a CAD function processing module 13 are provided thereon. It has been.
When performing the processing shown in FIG. 1, it is assumed that the product shape is divided by a finite number of cells, and the shape is covered by a plurality of cells as described above.

整数データ計算処理モジュール１０は、コンピュータハードウェアに直接依存する計算を行うモジュールである。従来のＣＡＤ装置とは異なり、本実施の形態のＣＡＤ装置１００は、コンピュータハードウェアに直接依存する計算は整数データに関する計算のみである。このため、コンピュータでの数値計算の状態を明確に把握することが可能であり、有効桁数内で正確に値の把握が可能となる。   The integer data calculation processing module 10 is a module that performs calculations directly dependent on computer hardware. Unlike the conventional CAD apparatus, the CAD apparatus 100 according to the present embodiment has only calculations relating to integer data that depend directly on computer hardware. For this reason, it is possible to clearly grasp the state of numerical calculation by the computer, and it is possible to accurately grasp the value within the number of significant digits.

有理数計算処理モジュール１１は、有理数計算を行うモジュールである。各セル点は整数で表現されているが、セル幾何計算過程で整数間の除算処理が生じた場合にはその除算結果は有理数になることがある。本モジュールはそのためのものであり、セル幾何計算における正確な幾何要素間の関係を、ＣＡＤ装置１００内で一時的に有理数で求めておく。   The rational number calculation processing module 11 is a module that performs rational number calculation. Each cell point is represented by an integer, but when division processing between integers occurs in the cell geometric calculation process, the division result may be a rational number. This module is for this purpose, and an accurate relationship between geometric elements in the cell geometric calculation is temporarily obtained as a rational number in the CAD device 100.

セル幾何計算処理モジュール１２は、前述した有理数計算処理モジュール１１によって求められた有理数表現のセル位置関係を、再度、セル幾何要素に投影されるようにするためセル空間上の整数表現される位置に置き換えるモジュールである。   The cell geometric calculation processing module 12 converts the cell position relation of the rational number obtained by the above-described rational number calculation processing module 11 into an integer-represented position on the cell space so that it is projected onto the cell geometric element again. This is a replacement module.

有理数で表現されたセル位置関係を整数で表現する際の処理内容について具体的に説明する。なお、説明を簡略化するため、２次元のセル空間を対象にして説明する。
各セル点は、整数の格子点に対して、−０．５≦座標値＜０．５の範囲の領域に存在しするものとして表される。図１４に示すように、整数の格子点を（Ａｘ，Ａｙ）とすると、頂点Ｐ１（Ａｘ−０．５,Ａｙ−０．５）と頂点Ｐ２（Ａｘ＋０．５,Ａｙ＋０．５）とで囲まれた矩形領域が、整数の格子点（Ａｘ，Ａｙ）が含まれるセルの範囲となる。ただし、矩形上の実線部分はセルに含まれ、点線部分はセルに含まれないものとする。 The processing contents when expressing the cell positional relationship expressed by a rational number with an integer will be specifically described. In order to simplify the description, a two-dimensional cell space will be described.
Each cell point is expressed as existing in an area in a range of −0.5 ≦ coordinate value <0.5 with respect to an integer number of lattice points. As shown in FIG. 14, when an integer lattice point is (Ax, Ay), it is surrounded by a vertex P1 (Ax−0.5, Ay−0.5) and a vertex P2 (Ax + 0.5, Ay + 0.5). The rectangular area thus formed becomes a range of cells including integer lattice points (Ax, Ay). However, the solid line portion on the rectangle is included in the cell, and the dotted line portion is not included in the cell.

この場合、有理数の座標値をセル座標値（整数の座標値）に置き換えるには、当該矩形内に有理数が存在するかどうかで判断する。具体的には前述したように、有理数を分数で置き換えてＴｉ＋Ｔｎ／ｔｄ（但し、｜Ｔｎ｜＜ｔｄ）の形に変形にし、Ｔｎ／ｔｄが±０．５より大きいまたは小さいかを判断することによって、有理数が含まれるセル番号を決定することが可能となる。   In this case, to replace the coordinate value of a rational number with a cell coordinate value (integer coordinate value), it is determined whether there is a rational number within the rectangle. Specifically, as described above, the rational number is replaced with a fraction and transformed into Ti + Tn / td (where | Tn | <td) to determine whether Tn / td is greater than or less than ± 0.5. Thus, it becomes possible to determine a cell number including a rational number.

このように、幾何要素をセル座標系に投影するために、有理数処理が生じた場合にはすべて整数に置き換えてから、最終的な幾何要素間の位置関係を求めるようにしている。なお、この処理においても、従来の計算誤差を考慮した処理を行う必要がない。   In this way, in order to project the geometric elements onto the cell coordinate system, when rational number processing occurs, all of them are replaced with integers, and the final positional relationship between the geometric elements is obtained. In this process as well, it is not necessary to perform a process that takes into account conventional calculation errors.

ＣＡＤ機能の処理モジュール１３は、意味のある形状を構成する複数の幾何要素間の関係を処理するモジュールである。個々の幾何要素間の関係については、セル幾何計算処理モジュール１２を使って計算を実施し、その結果をもとに複数要素間の関係を処理していくようにしている。このとき、この処理においても累積誤差の問題のような複数の幾何要素に関係する誤差を考慮しなくてもよいので、従来のＣＡＤ機能の処理モジュールと比較すると簡素化した構成で実現できる。   The CAD function processing module 13 is a module for processing a relationship between a plurality of geometric elements constituting a meaningful shape. The relationship between individual geometric elements is calculated using the cell geometric calculation processing module 12, and the relationship between a plurality of elements is processed based on the result. At this time, since it is not necessary to consider errors related to a plurality of geometric elements such as the problem of accumulated error in this processing, it can be realized with a simplified configuration as compared with the processing module of the conventional CAD function.

なお、図１に示す本実施の形態における処理モジュールの構成の理解を容易にするため、従来のＣＡＤ処理モジュール構成について簡単に説明しておく。図１３は、従来方式のＣＡＤ処理モジュールの概略構成を示したものである。コンピュータのハードウェアでの整数データ計算処理モジュール１３００、及び浮動小数点データ計算処理モジュール１３０１は、コンピュータのハードウェアで行う数値計算の部分である。ここでの計算はハードウェアの設計方法に依存するが、有効桁数として６４ビット整数を使った場合、１０進数で１９桁となる一方、倍精度浮動小数点データでは１０進数で１７桁である。   The conventional CAD processing module configuration will be briefly described in order to facilitate understanding of the configuration of the processing module in the present embodiment shown in FIG. FIG. 13 shows a schematic configuration of a conventional CAD processing module. The integer data calculation processing module 1300 and the floating point data calculation processing module 1301 in the computer hardware are parts of numerical calculation performed by the computer hardware. Although the calculation here depends on the hardware design method, when a 64-bit integer is used as the number of significant digits, the decimal number is 19 digits, while the double precision floating point data has a decimal number of 17 digits.

前記整数データ計算処理モジュール１３００での整数計算は、有効桁数を意識してプログラムを開発できるので、計算過程で異常が発生することはない。また、浮動小数点データ計算処理モジュール１３０１での浮動小数点計算では、有効桁数がオーバーフローした場合、下の桁から切り捨てられていくことになる。この場合、プログラムは浮動小数点データの桁落ちを通常は意識せずに処理を進行するので、幾何計算に及ぼす影響について、ユーザは厳密に把握することができない。   The integer calculation in the integer data calculation processing module 1300 can develop a program in consideration of the number of significant digits, so that no abnormality occurs in the calculation process. In the floating-point calculation in the floating-point data calculation processing module 1301, when the number of valid digits overflows, it is truncated from the lower digit. In this case, since the program normally proceeds without being aware of the floating point data loss, the user cannot strictly grasp the influence on the geometric calculation.

また、幾何計算処理モジュール１３０２は、直線、円、または平面などの幾何要素間の関係（例えば、平面と直線の交点計算など）を行うモジュールである。ここでの数値計算は、コンピュータのハードウェアを直接起動させて計算結果を得ている。また、このモジュールでは、２つの要素間の関係を判断するために前述した誤差の概念を導入している。ただし、この段階では複数要素間の関係を判断することができないので、より上位のモジュールで処理するようにしている。   The geometric calculation processing module 1302 is a module that performs a relationship between geometric elements such as straight lines, circles, and planes (for example, calculation of intersections between planes and straight lines). In this numerical calculation, the computer hardware is directly activated to obtain a calculation result. This module also introduces the concept of error described above to determine the relationship between two elements. However, since it is impossible to determine the relationship between a plurality of elements at this stage, processing is performed by a higher module.

ＣＡＤ機能の処理モジュール１３０３は、本実施の形態におけるＣＡＤ装置１００のＣＡＤ機能の処理モジュールと同等な構成または機能である。ただし、本モジュールにより、複数の幾何要素に関係する問題を解決している。   The CAD function processing module 1303 has the same configuration or function as the CAD function processing module of the CAD apparatus 100 according to the present embodiment. However, this module solves problems related to multiple geometric elements.

次に、従来の処理と、セル空間およびセル幾何計算を使用した場合の処理との比較について説明する。図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）は、従来の３次元ＣＡＤにより物体の形状を作成し画面に描画した一例である。図１１（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ形状のシェーディング絵とワイヤーフレーム絵、図１１（Ｃ）は、図１１（Ａ）及び（Ｂ）の丸で囲った部分を拡大表示したものである。図１１（Ｃ）に示す拡大図を見ると、従来の３次元ＣＡＤによる物体の形状曲面の接続部に隙間が存在しているのがわかる。巨視的にはこの接続部における２枚の曲面は、接続部（境界線）ではり合わさって１枚の連続した曲面であるという認識がされるものである。このため、コンピュータ内部における実際の形状処理では、連続曲面となるように境界線上の任意の点は所定の許容誤差の範囲内にあって一致していると判断されている。一方で、例えばこの接続部の隙間を通過する直線があるとすると、その直線は曲面と交差することなく当該曲面を通過することになり、幾何計算としては矛盾が発生することになる。そこで、従来の３次元ＣＡＤではこの矛盾を補うためのさまざまな工夫が施されているのである。   Next, a comparison between conventional processing and processing using cell space and cell geometric calculation will be described. FIG. 11A to FIG. 11C are examples in which the shape of an object is created by a conventional three-dimensional CAD and drawn on the screen. 11A and 11B are a shading picture and a wire frame picture of the shape, respectively, and FIG. 11C is an enlarged display of the circled part of FIGS. 11A and 11B. . From the enlarged view shown in FIG. 11C, it can be seen that there is a gap in the connecting portion of the curved surface of the object by the conventional three-dimensional CAD. Macroscopically, it is recognized that the two curved surfaces in the connection portion are one continuous curved surface by being joined at the connection portion (boundary line). For this reason, in actual shape processing inside the computer, it is determined that any point on the boundary line is within a predetermined allowable error range so as to be a continuous curved surface. On the other hand, for example, if there is a straight line passing through the gap between the connecting portions, the straight line passes through the curved surface without intersecting the curved surface, and contradiction occurs as a geometric calculation. Therefore, in the conventional three-dimensional CAD, various contrivances are made to compensate for this contradiction.

これに対して、図９は、本実施の形態のＣＡＤ装置１００により、物体形状を表現した図であり、図９（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ図１１（Ａ）〜（Ｃ）に対応するＣＡＤ形状データを表示している。本実施の形態のＣＡＤ装置１００は、境界線の内部が形状の内部であるという認識を行うようにしている。したがって、図９に示すように、図１１（Ｃ）に示す形状曲面の接続部に存在していた隙間がなく、微視的にみても２つの曲面が接続されているのがわかる。このため、ＣＡＤ装置１００では、接続する要素間の隙間を考慮する必要がなく、前述した許容誤差の概念を導入する必要が無くなる。したがって、形状曲面の接続部を通過する直線がある場合には、接続部を挟む曲面について直線が通過しているかどうかをチェックすれば良いことになるので、特別なケースを想定することなく処理できる。   On the other hand, FIG. 9 is a diagram expressing the object shape by the CAD apparatus 100 of the present embodiment, and FIGS. 9A to 9C are respectively shown in FIGS. Corresponding CAD shape data is displayed. The CAD apparatus 100 according to the present embodiment recognizes that the boundary line is inside the shape. Therefore, as shown in FIG. 9, there is no gap that existed in the connecting portion of the curved shape shown in FIG. 11C, and it can be seen that two curved surfaces are connected even when viewed microscopically. For this reason, in the CAD apparatus 100, it is not necessary to consider the gap between the elements to be connected, and it is not necessary to introduce the concept of allowable error described above. Therefore, if there is a straight line that passes through the connecting part of the curved surface, it is only necessary to check whether the straight line passes through the curved surface that sandwiches the connecting part, so that processing can be performed without assuming a special case. .

なお、ＣＡＤ装置１００において前記接続部の境界線をさらに拡大していくと、図１０のように、境界線を包含するセルの集合が表示されるが、前述したように、境界線の内部を形状の内部という認識を行い、必要に応じて境界線の幾何データからそれを包含するセルに置き換えて幾何計算を行うようにしている。   If the boundary line of the connection portion is further expanded in the CAD device 100, a set of cells including the boundary line is displayed as shown in FIG. 10, but as described above, the inside of the boundary line is displayed. The inside of the shape is recognized, and the geometric calculation is performed by replacing the geometric data of the boundary line with the cell that includes it as necessary.

以上説明したように、本実施の形態のＣＡＤ装置１００によれば、市場で求められている複雑な３次元曲面を有する製品についても、金型工程における型設計工程において３次元ＣＡＤを用いて幾何計算上矛盾無く設計することが可能となり、金型製造を精密に行うことができる。また、顧客より製品データを入手して本実施の形態のＣＡＤ装置１００で型設計を行うような場合には、製品モデルデータに関する国際標準規格であるＳＴＥＰに準拠した共通インターフェースを通じて、セル理論に基づくデータ構造の形式に変換されるようにしてもよい。そして、パーティング設計（型割機能）や、公差の自動設定、スライド機構の自動付加など、金型設計で特有の機能を支援機能としてＣＡＤ装置１００に組み込むことにより、例えば、これまで金型設計に経験の無い非熟練者でも、容易に型設計を行うことができるようになる。   As described above, according to the CAD apparatus 100 of the present embodiment, a product having a complicated three-dimensional curved surface required in the market can be geometrically used in the mold design process in the mold process using the three-dimensional CAD. It becomes possible to design without contradiction in calculation, and the mold can be manufactured precisely. In addition, when product data is obtained from a customer and mold design is performed by the CAD apparatus 100 according to the present embodiment, it is based on cell theory through a common interface compliant with STEP, which is an international standard for product model data. You may make it convert into the format of a data structure. Then, by incorporating functions unique to mold design, such as parting design (partition function), automatic setting of tolerances, automatic addition of slide mechanisms, etc., into the CAD device 100 as support functions, for example, mold design so far Even an unskilled person who has no experience can easily design a mold.

また、ＮＣデータ作成工程でＮＣデータの作成が行われる際、従来の３次元ＣＡＤにおいて作成されたモデルの場合、パラメトリック曲面をトリムした曲面により構成されており、指定誤差範囲内の多面体近似により処理されていることから、近似による誤差とこの誤差から生じる要素接合部における隙間が不可避となっていた。これが本実施の形態のＣＡＤ装置１００によれば、型設計情報に基づいて典型的な工具・切削条件（回転数や移動速度）や、材料を工具で削る経路(ＮＣパス)をあらかじめパッケージ（バッチ）として用意しておくことで、非熟練者でも適切な加工条件のバッチ選ぶことにより、容易に熟練技術者と同等の加工を行うことができる。これにより、例えば、ドリルの突っ込みによる工具破損や、高価なマシニングセンタの破損等を防止することができる。   In addition, when NC data is created in the NC data creation process, in the case of a model created in the conventional three-dimensional CAD, it is composed of a curved surface obtained by trimming a parametric curved surface, and is processed by polyhedral approximation within a specified error range. Therefore, an error due to approximation and a gap at an element joint resulting from this error are inevitable. According to the CAD apparatus 100 of the present embodiment, typical tools and cutting conditions (rotation speed and moving speed) and a path (NC path) for cutting material with a tool based on the mold design information are packaged (batch). ), Even a non-skilled person can easily perform a process equivalent to that of a skilled engineer by selecting a batch with appropriate processing conditions. Thereby, for example, damage to the tool due to the penetration of the drill, damage to an expensive machining center, or the like can be prevented.

本実施の形態のＣＡＤ装置１００によれば、型設計がセル理論に基づいて行われているため、従来のＣＡＤに特有の「モデルの隙間」が存在しない。このため、非熟練者によりＮＣデータ作成がされている場合であっても、マシニングセンタでの「モデルの隙間」を考慮した熟練者の微調整を行わなくても、十分に加工可能な程度の品質を確保できるＮＣ加工を実施することができる。   According to the CAD apparatus 100 of the present embodiment, since the mold design is performed based on the cell theory, there is no “model gap” unique to the conventional CAD. For this reason, even if NC data is created by a non-experienced person, the quality can be processed sufficiently without fine adjustment of the skilled person taking into account the “model gap” at the machining center. NC machining that can ensure the above is possible.

また、ＮＣ加工工程において、前工程において作成されたＮＣデータがマシニングセンタに一括して転送され製品の加工を行う際に、セル理論に基づくデータ構造と、パッケージ化された加工条件とによりＮＣデータの品質が保証されていることから、非熟練者でも即座に自動で加工を行うことができる。   In the NC machining process, when the NC data created in the previous process is batch transferred to the machining center to process the product, the data structure based on cell theory and the packaged machining conditions Because quality is guaranteed, even unskilled workers can immediately and automatically perform processing.

このように、本実施の形態のＣＡＤ装置１００を用いることにより、設計工程の３次元化のトレンドをいち早く掴み、短納期化及び職人レス化を実現することができるようになる。   As described above, by using the CAD apparatus 100 according to the present embodiment, it is possible to quickly grasp the trend of the three-dimensional design process, and to realize a short delivery time and craftsman-less.

さらに、本実施の形態のＣＡＤ装置１００によるソリッドモデルの表現方法は、物体を粒子の集まりとみることにより実物を近似する表現方法を採用しているのではなく、物体表面の面の向き（表と裏）をあわせることにより物体表面の裏側に物体があるものと想定して、中身の詰まった物体を表している。一般的には、ソリッドモデルを粒子の集まりとして表現する方が、物体そのものの表現には都合が良いと考えられるが、データ量や計算量が非常に膨大になるために計算機を束ねたようなクラスター型のコンピュータ資源が必要となってしまう。これに対して、本実施の形態のＣＡＤ装置１００におけるセルを用いた表現方法では、６４ビット整数値を扱えるレベルのコンピュータ１台の資源で同等の処理を賄うことができるのでコスト高にならず、ＣＡＤ装置を現実的に構築するのに優れている。   Furthermore, the solid model expression method by the CAD apparatus 100 according to the present embodiment does not employ an expression method that approximates the real object by considering the object as a collection of particles, but rather the orientation of the surface of the object (table And the back), it is assumed that there is an object on the back side of the object surface. In general, it is considered more convenient to represent a solid model as a collection of particles, but it is more convenient to represent the object itself. Cluster-type computer resources are required. On the other hand, in the expression method using cells in the CAD apparatus 100 according to the present embodiment, it is possible to cover the same processing with the resources of one computer capable of handling 64-bit integer values, so that the cost is not increased. It is excellent for constructing a CAD device realistically.

なお、金型の設計や製造分野では、物体の中身を詰めたデータ構造までは必要としていない。このため、ＣＡＤ装置１００が処理する幾何計算の対象は、解析分野にかぎらず、特に、扱う物体の材質が均一で表面データのみを扱うことで殆どの処理が実現できる金型の製造工程に用いることが有効である。
また、前述したように、その処理方式は、物体を構成する要素をデータベースとして登録しておいてデータ検索や、データ生成、削除を行う従来の手法とは異なり、幾何計算をセル幾何方式に変換して、数式を整数値で計算する方法に置き換えたものである。 In the field of mold design and manufacturing, there is no need for a data structure filled with the contents of an object. For this reason, the object of geometric calculation processed by the CAD apparatus 100 is not limited to the analysis field, and in particular, it is used in a mold manufacturing process in which almost all processing can be realized by handling only surface data with a uniform material of an object to be handled. It is effective.
Also, as described above, the processing method is different from the conventional method of registering the elements that make up the object as a database and performing data search, data generation, and deletion, and converts the geometric calculation to the cell geometric method. Thus, the formula is replaced with a method of calculating with an integer value.

近年、ＣＡＭで扱われるデータ処理についても自動化計算の方向にあるので、計算の安定性（同一幾何要素の判定問題、累積誤差の問題、計算順序の問題等）が重要であるが、ＣＡＤ装置１００は、これらの問題が発生する起因となった浮動小数点データを使用せず、セル空間とセル幾何計算手法を適用することにより、幾何計算処理をすべて、整数値と整数計算で置き換えているので、計算の安定性を特段の検討を行わなくとも解決することができる。   In recent years, since data processing handled by the CAM is also in the direction of automated calculation, calculation stability (same geometric element determination problem, cumulative error problem, calculation order problem, etc.) is important. Does not use the floating-point data that caused these problems, but instead replaces all geometric calculations with integer values and integer calculations by applying cell space and cell geometry calculation techniques. Calculation stability can be solved without special consideration.

なお、前述した実施形態では、微小なセル立方体によってセル空間を構成するように説明したが、必ずしも立方体である必要はなく、縦・横・高さ方向の長さが異なる長方体、円形や楕円の球体、さらには、所定の大きさを有した任意の三次元形状によりセル空間を構成するようにしても、本発明における目的及び効果が同様に達成されることは言うまでもない。   In the above-described embodiment, the cell space is described as being formed by minute cell cubes. However, the cell space is not necessarily a cube, and a rectangular shape, a circular shape, Needless to say, the object and effect of the present invention can be achieved in the same manner even if the cell space is constituted by an elliptical sphere or an arbitrary three-dimensional shape having a predetermined size.

また、本発明の目的は、本実施の形態のＣＡＤ装置１００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憶した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読みだして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。   In addition, an object of the present invention is to supply a storage medium storing software program codes for realizing the functions of the CAD apparatus 100 according to the present embodiment to a system or apparatus, and to perform computer (or CPU or MPU) of the system or apparatus. Needless to say, this can also be achieved by reading and executing the program code stored in the storage medium.

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が本実施の形態の機能を実現することとなり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体及び当該プログラムコードは本発明を構成することとなる。プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、ＲＯＭ、フレキシブルディスク、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等を用いることができる。   In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the present embodiment, and the storage medium storing the program code and the program code constitute the present invention. As a storage medium for supplying the program code, ROM, flexible disk, hard disk, optical disk, magneto-optical disk, CD-ROM, CD-R, magnetic tape, nonvolatile memory card, and the like can be used.

また、コンピュータが読みだしたプログラムコードを実行することにより、上記本実施の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動しているＯＳ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって本実施の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。   Further, by executing the program code read by the computer, not only the functions of the above-described embodiment are realized, but also the OS or the like running on the computer based on the instruction of the program code is actually It goes without saying that a case where the function of this embodiment is realized by performing part or all of the processing and the processing is included.

本実施の形態のＣＡＤ装置における処理モジュールの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the processing module in the CAD apparatus of this Embodiment. セル空間、及びセル幾何計算に基づいて、本実施の形態のＣＡＤ装置の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the CAD apparatus of this Embodiment based on cell space and cell geometry calculation. セル空間を表した図である。It is a figure showing cell space. セル空間上の点、直線、及び平面を表した図である。It is a figure showing the point on a cell space, a straight line, and a plane. セル空間における２直線の交点（セル点）を表した図である。It is a figure showing the intersection (cell point) of two straight lines in cell space. セル空間における直線（セル直線）を表した図である。It is a figure showing the straight line (cell straight line) in cell space. セル空間における三角形（セル三角形）を表した図である。It is a figure showing the triangle (cell triangle) in cell space. セル点、セル直線、及びセル三角形についての定義に従ったときの、セル三角形とセル直線の交点を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the intersection of a cell triangle and a cell straight line when following the definition about a cell point, a cell straight line, and a cell triangle. 本実施の形態のＣＡＤ装置１００により、形状の境界線のセルを表現した図である。It is the figure which expressed the cell of the shape boundary line by the CAD apparatus 100 of this Embodiment. 本実施の形態のＣＡＤ装置１００により、形状の境界線のセルを表現した図である。It is the figure which expressed the cell of the shape boundary line by the CAD apparatus 100 of this Embodiment. 本実施の形態のＣＡＤ装置１００により、形状の境界線のセルを表現した図である。It is the figure which expressed the cell of the shape boundary line by the CAD apparatus 100 of this Embodiment. 形状の接合部の境界線を包含するセルの集合を表示した図である。It is the figure which displayed the collection of the cell containing the boundary line of a shape junction part. 従来の３次元ＣＡＤにより物体の形状を作成し画面に描画した図である。It is the figure which created the shape of the object by the conventional three-dimensional CAD, and drawn on the screen. 従来の３次元ＣＡＤにより物体の形状を作成し画面に描画した図である。It is the figure which created the shape of the object by the conventional three-dimensional CAD, and drawn on the screen. 従来の３次元ＣＡＤにより物体の形状を作成し画面に描画した図である。It is the figure which created the shape of the object by the conventional three-dimensional CAD, and drawn on the screen. 従来の金型生産工程の手順を示す図である。It is a figure which shows the procedure of the conventional metal mold | die production process. 従来方式のＣＡＤ処理モジュールの概略構成を示した図である。It is the figure which showed schematic structure of the CAD processing module of a conventional system. 整数の格子点に関するセル点の存在範囲を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the existence range of the cell point regarding an integer lattice point.

符号の説明Explanation of symbols

１０ コンピュータハードウェアでの整数データ計算処理モジュール
１１ 有理数計算処理モジュール
１２ セル幾何計算処理モジュール
１３ ＣＡＤ機能の処理モジュール
１００ 幾何計算処理装置（ＣＡＤ装置）
２０１ ＣＰＵ
２０２ ＲＯＭ
２０３ ＲＡＭ
２０４ システムバス
２０５ キーボードコントローラ（ＫＢＣ）
２０６ ＣＲＴコントローラ（ＣＲＴＣ）
２０７ ディスクコントローラ（ＤＫＣ）
２０８ ネットワークインターフェースコントローラ（ＮＩＣ）
２０９ キーボード（ＫＢ）
２１０ ＣＲＴディスプレイ（ＣＲＴ）
２１１ ハードディスク（ＨＤ）
２１２ フレキシブルディスク（ＦＤ）
２１３ ネットワーク 10 integer data calculation processing module 11 in computer hardware rational number calculation processing module 12 cell geometric calculation processing module 13 CAD function processing module 100 geometric calculation processing device (CAD device)
201 CPU
202 ROM
203 RAM
204 System bus 205 Keyboard controller (KBC)
206 CRT controller (CRTC)
207 Disk controller (DKC)
208 Network Interface Controller (NIC)
209 Keyboard (KB)
210 CRT display (CRT)
211 Hard disk (HD)
212 Flexible disk (FD)
213 network

Claims (10)

ＣＡＤアプリケーションを用いて対象物の幾何計算を行う幾何計算処理装置であって、
前記対象物の形状を有限個の立方体セルで分割する手段と、
前記立方体セルの１つを幾何計算処理の最小単位とみなしてセル空間を構成し、前記有限個の立方体セルの何れに前記対象物の幾何計算値が含まれるかを判断することによって前記セル空間上の幾何計算値を決定するセル幾何計算処理手段を有することを特徴とする幾何計算処理装置。 A geometric calculation processing apparatus for performing geometric calculation of an object using a CAD application,
Means for dividing the shape of the object by a finite number of cubic cells;
The cell space is constructed by regarding one of the cubic cells as a minimum unit of geometric calculation processing, and determining which of the finite number of cube cells contains the geometric calculation value of the object. A geometric calculation processing apparatus comprising cell geometric calculation processing means for determining an upper geometric calculation value. 前記幾何計算処理において、整数データのみの計算を対象とする整数データ計算処理手段と、
有理数が生じる計算を対象とする有理数計算処理手段とをさらに有し、
前記セル幾何計算処理手段は、前記整数データ計算処理手段または前記有理数計算処理手段で算出された値を基に、前記有限個の立方体セルの中から前記幾何計算値が含まれる特定の立方体セルを選択して前記幾何計算値を決定することを特徴とする請求項１に記載の幾何計算処理装置。 In the geometric calculation processing, integer data calculation processing means for calculating only integer data;
And a rational number calculation processing means for a calculation in which a rational number is generated,
The cell geometric calculation processing means, based on the value calculated by the integer data calculation processing means or the rational number calculation processing means, selects a specific cube cell including the geometric calculation value from the finite number of cube cells. The geometric calculation processing apparatus according to claim 1, wherein the geometric calculation value is selected and determined. 前記セル幾何計算処理手段により決定される幾何計算値を基に、前記対象物の複数の幾何関係を処理するＣＡＤ機能処理手段をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載の幾何計算処理装置。   3. The geometric calculation according to claim 1, further comprising CAD function processing means for processing a plurality of geometric relations of the object based on a geometric calculation value determined by the cell geometric calculation processing means. Processing equipment. 前記対象物は金型設計により製造される製品であり、前記対象物の表面データを幾何計算の主な対象としていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の幾何計算処理装置。   The geometric calculation according to claim 1, wherein the object is a product manufactured by mold design, and surface data of the object is a main object of geometric calculation. Processing equipment. 前記立方体セルのサイズは、前記対象物の大きさ、及び６４ビット整数表現可能な演算処理装置との関係から規定されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の幾何計算処理装置。   5. The geometry according to claim 1, wherein the size of the cubic cell is defined by the size of the object and a relationship with an arithmetic processing unit capable of expressing a 64-bit integer. Calculation processing device. ＣＡＤアプリケーションを用いて対象物の幾何計算を行う幾何計算処理方法であって、
前記対象物の形状を有限個の立方体セルで分割する手順と、
前記立方体セルの１つを幾何計算処理の最小単位とみなしてセル空間を構成し、前記有限個の立法体セルの何れに前記対象物の幾何計算値が含まれるかを判断することによって前記セル空間上の幾何計算値を決定するセル幾何計算処理手順を有することを特徴とする幾何計算処理方法。 A geometric calculation processing method for performing geometric calculation of an object using a CAD application,
Dividing the shape of the object into a finite number of cubic cells;
The cell is constructed by regarding one of the cubic cells as a minimum unit of geometric calculation processing, and the cell is determined by determining which of the finite number of cubic cells contains the geometric calculation value of the object. A geometric calculation processing method comprising a cell geometric calculation processing procedure for determining a geometric calculation value in space. 前記幾何計算処理において、整数データのみの計算を対象とする整数データ計算処理手順と、
有理数が生じる計算を対象とする有理数計算処理手順とをさらに有し、
前記セル幾何計算処理手順は、前記整数データ計算処理手順または前記有理数計算処理手順で算出された値を基に、前記有限個の立方体セルの中から前記幾何計算値が含まれる特定の立方体セルを選択して前記幾何計算値を決定することを特徴とする請求項６に記載の幾何計算処理方法。 In the geometric calculation process, an integer data calculation processing procedure for calculation of only integer data;
A rational number calculation processing procedure for a calculation in which a rational number is generated, and
In the cell geometric calculation processing procedure, based on the value calculated in the integer data calculation processing procedure or the rational number calculation processing procedure, a specific cubic cell including the geometric calculation value is selected from the finite number of cubic cells. The geometric calculation processing method according to claim 6, wherein the geometric calculation value is selected and selected. 前記セル幾何計算処理手順により決定される幾何計算値を基に、前記対象物の複数の幾何関係を処理するＣＡＤ機能処理手順をさらに有することを特徴とする請求項６または７に記載の幾何計算処理方法。   The geometric calculation according to claim 6, further comprising a CAD function processing procedure for processing a plurality of geometric relationships of the object based on a geometric calculation value determined by the cell geometric calculation processing procedure. Processing method. 前記対象物は金型設計により製造される製品であり、前記対象物の表面データを幾何計算の主な対象としていることを特徴とする請求項６〜８の何れか１項に記載の幾何計算処理方法。   The geometric calculation according to any one of claims 6 to 8, wherein the object is a product manufactured by mold design, and surface data of the object is a main object of geometric calculation. Processing method. 前記立方体セルのサイズは、前記対象物の大きさ、及び６４ビット整数表現可能な演算処理装置との関係から規定されることを特徴とする請求項６〜９の何れか１項に記載の幾何計算処理方法。
10. The geometry according to claim 6, wherein the size of the cubic cell is defined by the size of the object and a relationship with an arithmetic processing unit capable of expressing a 64-bit integer. Calculation processing method.

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