JP2006195805A - ３次元データ処理装置、３次元データ処理システム、３次元データ処理方法、およびその方法をコンピュータに実行させるプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】内部構造の形状データを含む複雑な３次元ＣＡＤデータの中から所望の３次元形状の最外郭形状データを自動抽出して、人的／時間的なコストを低減し、セキュリティ管理を向上させる。
【解決手段】演算部２０は、データベース部３０で管理されている３次元形状データから１つの部品と、それと隣接する次の部品とを取り出し、和集合演算を行なって境界部分の要素を取り除く。中空要素の有無を判定し、中空要素がある場合は、中空部を反転させた後、元の形状との間で和集合演算を行なって中空部を削除する。この処理を全ての部品に対して行う。このように、部品同士の境界部分の要素や中空要素を削除していって、最終的な最外郭形状データのみを抽出する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、既存の３次元ＣＡＤデータを活用して所望の３次元形状の最外郭形状データを抽出することにより、新たな図面やイラストレーションを一から起さずに作成することが可能となり、作業効率を大幅に上げることのできる３次元データ処理装置、３次元データ処理システム、３次元データ処理方法、およびその方法をコンピュータに実行させるプログラムに関するものである。

従来より、機械製品の設計等で用いるために３次元ＣＡＤデータを作成することがあり、このデータには、一般に外装データだけでなく内部機構のデータも含まれている。このように精密に作られた３次元ＣＡＤデータは、本来の目的である機械製品の設計に用いるだけでなく、商品プレゼンテーションやユーザーマニュアル等の図面作成に流用できるなら、それらに用いる図面やイラストレーションを新たに作成する必要がなくなり、作業効率を大幅に向上させることができる。このため、設計以外のさまざまな部署において、既存の３次元ＣＡＤデータを有効活用することが望まれている。

そこで、内部構造のデータを含む３次元ＣＡＤデータは、データ量が膨大となるため、編集・保存・転送などに時間がかかって扱い難くなることから、形状データを省略することでデータを簡略化するという３次元モデルの最適化装置および方法があった（特許文献１参照）。

特開２００１−３１２７３９号公報

しかしながら、このような背景技術にあっては、上記特許文献１の場合、物体の３次元モデルを構成する複数の形状から１つ以上の冗長な形状を検出すると、その冗長な形状に関する形状情報を削減し、残された形状情報を用いて物体の３次元モデルを再構築するものである。すなわち、複数の形状が互いに接する部分で集約を行なって、複数の要素を連結することにより、最終的に見える形状は同じでも形状を表現する情報を削減するようにする。

このように、上記特許文献１の場合、互いに接する部分の冗長な形状情報は削減できるが、例えば外装に囲まれた機械部品のように機械部品と外装との間に空間があると、冗長な形状情報として自動的に取り除くことができないため、形状情報の軽量化に限界があるという問題があった。

そこで、外形に不要な内部構造を取り除けばよいという発想に到るが、この内部か外部かの判断を機械的に自動化することは非常に難しく、従来は人間によって判断するという分離作業が必要であった。しかし、一般的な機械製品の場合、部品点数が数千から数万点と膨大であって、それらの部品のうちどれが外部から見えるものか否かを判断し、手作業で振り分けて編集する必要があるため、人的および時間的に膨大なコストがかかるという問題があった。

また、内部部品か外部部品かの判断を人間が行う場合、内部構造に機密情報が含まれている機械製品については、セキュリティの面から外部に委託することができないという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、内部構造の形状データを含む複雑な３次元ＣＡＤデータの中から所望の３次元形状の最も外側を構成する外郭形状データを自動抽出可能として、人的／時間的なコストを低減し、セキュリティ管理を向上させることができると共に、自動抽出した判定結果をチェックし、その判定結果を任意に変更することが可能な３次元データ処理装置、３次元データ処理システム、３次元データ処理方法、およびその方法をコンピュータに実行させるプログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、内部構造の形状データを含む３次元形状データと視点データとを管理するデータベース手段と、前記データベース手段で管理されるデータに基づいて演算処理を行い、所望の３次元形状の最外郭形状データを自動抽出する演算手段とを備えたことを特徴とする。

また、請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の３次元データ処理装置において、前記各手段を操作するための入力を行う操作入力手段と、前記データベース手段で管理するデータ、前記演算手段に基づく演算結果、および前記操作入力手段による入力画面を表示する表示手段とをさらに備えたことを特徴とする。

また、請求項３にかかる発明は、請求項１または２に記載の３次元データ処理装置において、前記演算手段は、前記３次元形状を構成する複数の形状要素のうち隣接する形状要素同士を和集合演算して形状要素間の境界に含まれる要素を取り除いて形状を簡略化すると共に、その他の不要な要素も和集合演算を用いて取り除いて最終的な最外郭形状を抽出することを特徴とする。

また、請求項４にかかる発明は、請求項３に記載の３次元データ処理装置において、前記演算手段は、前記３次元形状を構成する各形状要素の内部、あるいは前記演算手段によって和集合演算を終えた段階で形成された新たな形状内部に中空要素が存在するか否かを判定する中空判定手段をさらに備え、前記中空判定手段により中空要素が存在すると判定された場合に、当該中空要素の内外方向を反転させて和集合演算を実施し、最外郭形状の抽出に不要な中空要素を削除することを特徴とする。

また、請求項５にかかる発明は、請求項４に記載の３次元データ処理装置において、前記演算手段は、前記中空内部に他の形状要素が含まれている場合に、中空要素の内外方向を反転させて和集合演算を実施し、最外郭形状の抽出に不要な中空要素とその内部の形状要素の両方を削除することを特徴とする。

また、請求項６にかかる発明は、請求項１または２に記載の３次元データ処理装置において、前記演算手段は、前記３次元形状を構成する要素がポリゴンで表現されている場合に、予め要素毎に固有の要素ＩＤを決定し、ある視点から前記３次元形状を見たときに描画可能な要素の全ての要素ＩＤを描画用メモリに書き出し、書き出した多数の要素ＩＤから成る面や立体要素を上位の構成要素として扱い、これらの構成要素を全て走査することで後ろに隠れる要素を除去していって外部に露出する要素のみを抽出し、その抽出処理を複数の視点から繰り返し行って最終的な最外郭形状の構成要素を抽出することを特徴とする。

また、請求項７にかかる発明は、請求項２〜６のいずれか一つに記載の３次元データ処理装置において、前記演算手段は、前記３次元形状を構成する要素を内部要素と外部要素に分類し、前記表示手段は、前記演算手段で判定された内部要素だけを表示するようにして、３次元形状を編集するオペレータが前記表示手段を見ながら前記演算手段による内部要素と外部要素の判定の適否を確認することを特徴とする。

また、請求項８にかかる発明は、請求項２〜６のいずれか一つに記載の３次元データ処理装置において、前記演算手段は、前記３次元形状を構成する要素を内部要素と外部要素に分類し、前記表示手段は、前記３次元形状を構成している各要素について名称やＩＤを使ってリスト表示を行い、各要素が内部と外部のどちらに判定されたかをリスト表示された文字列のフォントや色を変化させたり、リストの各要素にアイコンを付けるなどして視覚的に容易に判別可能としたことを特徴とする。

また、請求項９にかかる発明は、請求項２〜６のいずれか一つに記載の３次元データ処理装置において、前記演算手段は、前記３次元形状を構成する要素を内部要素と外部要素に分類し、前記表示手段は、前記３次元形状を構成している各要素についてリスト表示を行い、各要素を内部と外部のどちらに判定したかの判定結果を表示すると共に、その判定結果を個別に切り換えられる切換スイッチを要素毎に設けて、前記操作入力手段を兼ねていることを特徴とする。

また、請求項１０にかかる発明は、請求項２〜６のいずれか一つに記載の３次元データ処理装置において、前記表示手段は、前記３次元形状を構成している各要素を木構造で表すと共に、各要素単位で指定可能なチェックボックスを表示し、前記チェックボックスは、該当する要素が指定されると、その指定された要素の最外郭形状データを自動抽出するよう前記演算手段に指示すると共に、その抽出結果に応じた木構造に変更するよう前記表示手段に指示する操作入力手段を兼ねていることを特徴とする。

また、請求項１１にかかる発明は、内部構造の形状データを含む３次元形状データと視点データとを管理するデータベース装置と、前記データベース装置で管理されるデータに基づいて演算処理を行い、所望の３次元形状の最外郭形状データを自動抽出する演算装置と、前記各装置を操作するための入力を行う操作入力装置と、前記データベース装置で管理するデータ、前記演算装置に基づく演算結果、および前記操作入力装置による入力画面を表示する表示装置とを備え、前記各装置間の少なくとも一部がネットワークを介して接続されており、内部構造の形状データを含む複雑な３次元形状データから簡略化された最外郭形状データを自動抽出することを特徴とする。

また、請求項１２にかかる発明は、内部構造の形状データを含む３次元形状データと視点データとを管理するデータベースステップと、前記３次元形状データと視点データに基づいて演算処理を行い、所望の３次元形状の最外郭形状データを自動抽出する演算ステップとを含むことを特徴とする。

また、請求項１３にかかる発明は、請求項１２に記載の３次元データ処理方法において、前記各ステップ処理を操作するための入力を行う操作入力ステップと、前記データベースステップで管理するデータ、前記演算ステップに基づく演算結果、および前記操作入力ステップによる入力画面の表示を行う表示ステップとをさらに含むことを特徴とする。

また、請求項１４にかかる発明は、請求項１２または１３に記載の３次元データ処理方法において、前記演算ステップは、前記３次元形状を構成する複数の形状要素のうち隣接する形状要素同士を和集合演算して形状要素間の境界に含まれる要素を取り除いて形状を簡略化すると共に、不要な部分を自動的に取り除いて最終的な最外郭形状を抽出することを特徴とする。

また、請求項１５にかかる発明は、請求項１４に記載の３次元データ処理方法において、前記演算ステップは、前記３次元形状を構成する各形状要素の内部、あるいは前記演算手段によって和集合演算を終えた段階で形成された新たな形状内部に中空要素が存在するか否かを判定する中空判定ステップをさらに含み、前記中空判定ステップにより中空要素が存在すると判定された場合に、当該中空要素の内外方向を反転させて和集合演算を実施し、最外郭形状の抽出に不要な中空要素を削除することを特徴とする。

また、請求項１６にかかる発明は、請求項１５に記載の３次元データ処理方法において、前記演算ステップは、前記中空内部に他の形状要素が含まれている場合に、中空要素の内外方向を反転させて和集合演算を実施し、最外郭形状の抽出に不要な中空要素とその内部の形状要素の両方を削除することを特徴とする。

また、請求項１７にかかる発明は、請求項１２または１３に記載の３次元データ処理方法において、前記演算ステップは、前記３次元形状を構成する要素がポリゴンで表現されている場合に、予め要素毎に固有の要素ＩＤを決定し、ある視点から前記３次元形状を見たときに描画可能な全ての要素ＩＤを描画用メモリに書き出し、書き出した多数の要素ＩＤから成る面や立体要素を上位の構成要素として扱い、これらの構成要素を全て走査することで後ろに隠れる要素を除去していって外部に露出する要素のみを抽出し、その抽出処理を複数の視点から繰り返し行って最終的な最外郭形状の構成要素を抽出することを特徴とする。

また、請求項１８にかかる発明は、請求項１３〜１７のいずれか一つに記載の３次元データ処理方法において、前記演算ステップは、前記３次元形状を構成する要素を内部要素と外部要素に分類し、前記表示ステップは、前記演算ステップで判定された内部要素だけを表示するようにして、３次元形状を編集するオペレータが前記表示ステップで表示された内部要素だけの表示を見ながら前記演算ステップで判定された内部要素と外部要素の判定の適否を確認することを特徴とする。

また、請求項１９にかかる発明は、請求項１３〜１７のいずれか一つに記載の３次元データ処理方法において、前記演算ステップは、前記３次元形状を構成する要素を内部要素と外部要素に分類し、前記表示ステップは、前記３次元形状を構成している各要素について名称やＩＤを使ってリスト表示を行い、各要素が内部と外部のどちらに判定されたかをリスト表示された文字列のフォントや色を変化させたり、リストの各要素にアイコンを付けるなどして視覚的に容易に判別可能としたことを特徴とする。

また、請求項２０にかかる発明は、請求項１３〜１７のいずれか一つに記載の３次元データ処理方法において、前記演算ステップは、前記３次元形状を構成する要素を内部要素と外部要素に分類し、前記表示ステップは、前記３次元形状を構成している各要素についてリスト表示を行い、各要素を内部と外部のどちらに判定したかの判定結果を表示すると共に、その判定結果を個別に切り換えられる切換スイッチを要素毎に設けて、前記操作入力ステップを兼ねていることを特徴とする。

また、請求項２１にかかる発明は、請求項１３〜１７のいずれか一つに記載の３次元データ処理方法において、前記表示ステップは、前記３次元形状を構成している各要素を木構造で表すと共に、各要素単位で指定可能なチェックボックスを表示し、前記チェックボックスによる要素の指定は、その指定された要素の最外郭形状データを自動抽出するよう前記演算ステップに指示すると共に、その抽出結果に応じた木構造に変更するよう前記表示ステップに指示する操作入力ステップを兼ねていることを特徴とする。

また、請求項２２に記載の発明は、請求項１２〜２１のいずれか一つに記載された方法をコンピュータに実行させるプログラムである。

請求項１にかかる発明によれば、データベース手段により内部構造の形状データを含む３次元形状データと視点データとが管理され、そのデータベース手段で管理されるデータに基づいて演算手段により演算処理を行って、所望の３次元形状の最外郭形状データを自動抽出するようにしたため、既存の３次元ＣＡＤデータなどを使って３次元形状の最外郭形状データを人手を使わずに短時間で抽出できるようになり、人的／時間的なコストが低減できる上、人手が介在する部分が少なくて済むことからセキュリティ管理を向上させることができるという効果を奏する。

請求項２にかかる発明によれば、各手段を操作するための入力を行う操作入力手段と、データベース手段で管理するデータ、演算手段に基づく演算結果、および操作入力手段による入力画面などを表示する表示手段とをさらに備えているため、オペレータが演算手段による最外郭形状データの自動抽出結果を表示手段に表示させ、その判定結果が正しいか否かをチェックしたり、その判定結果を変更する場合は、操作入力手段を使って変更操作が行えるという効果を奏する。また、データベース手段で管理するデータを表示手段に表示する際に、木構造などを使って部品を階層的にわかり易く表示したり、表示された中から部品を指定することにより所望の部品の最外郭形状データを選択的に求めることができるという効果を奏する。さらに、操作入力手段による入力画面を表示手段に表示することにより、オペレータは表示内容を見ながら確実に操作入力を行うことができるという効果を奏する。

請求項３にかかる発明によれば、演算手段により３次元形状を構成する複数の形状要素のうち、隣接する形状要素同士の和集合演算を行って形状要素間の境界に含まれる要素を取り除くと共に、その他の不要な要素も和集合演算を用いて取り除いて最終的な最外郭形状を抽出するようにしたため、演算手段によって最外郭形状データを自動抽出することができるという効果を奏する。

請求項４にかかる発明によれば、演算手段は、３次元形状を構成する各形状要素の内部、あるいは和集合演算を終えた段階で形成された新たな形状内部に中空要素が存在するか否かを判定する中空判定手段を備え、その中空判定手段によって中空要素が存在すると判定されると、当該中空要素の内外方向を反転させて和集合演算を実施し、最外郭形状の抽出に不要な中空要素を削除するようにしたため、中空要素であっても形状要素と同様に和集合演算を使うことで削除できるという効果を奏する。

請求項５にかかる発明によれば、中空内部に他の形状要素が含まれている場合、演算手段は中空要素の内外方向を反転させて和集合演算を実施し、最外郭形状の抽出に不要な中空要素とその内部の形状要素を削除するようにしたため、和集合演算を使って中空要素と内部形状要素の両方が削除できるという効果を奏する。

請求項６にかかる発明によれば、３次元形状を構成する要素がポリゴンで表現されている場合、予め要素毎に固有の要素ＩＤを決定しておき、演算手段はある視点から３次元形状を見たときに描画可能な全ての要素の要素ＩＤを描画用メモリに書き出し、その書き出した多数の要素ＩＤから成る面や立体要素を上位の構成要素として扱うようにし、これらの構成要素を全て走査して後ろに隠れる要素を除去していって、外部に露出する要素のみを抽出し、この抽出処理を全周囲の複数の視点から繰り返し行うことにより、最終的な最外郭形状の構成要素を抽出するようにする。このため、３次元形状を構成する要素がポリゴンで表現されている場合であっても、演算手段を用いて最外郭形状の構成要素を抽出することができるという効果を奏する。

請求項７にかかる発明によれば、演算手段によって３次元形状を構成する要素を内部要素と外部要素に分類した場合に、演算手段で内部要素と判定された内部要素だけを表示手段に表示させ、３次元形状を編集するオペレータがその表示を見ながら演算手段による内部要素と外部要素の判定の適否を確認するようにしたため、内部要素の中に外部要素が混在していれば容易に誤判定要素を見つけ出すことができるという効果を奏する。

請求項８にかかる発明によれば、演算手段によって３次元形状を構成する要素を内部要素と外部要素に分類した場合に、表示手段に３次元形状を構成している各要素について名称やＩＤを使ってリスト表示を行う際に、各要素が内部と外部のどちらに判定されたかをリスト表示された文字列のフォントや色を変化させたり、リストの各要素にアイコンを付けて視覚的に判別可能なようにしたため、３次元形状を編集するオペレータが表示手段に表示されたリスト表示を見るだけで内部要素か外部要素かが判断可能となり、オペレータが判定結果をチェックしたり、３次元形状を編集する際に使い易くなるという効果を奏する。

請求項９にかかる発明によれば、演算手段によって３次元形状を構成する要素を内部要素と外部要素に分類した場合に、表示手段に３次元形状を構成している各要素についてのリスト表示を行い、各要素を内部と外部のどちらに判定したかの判定結果を表示すると共に、その判定結果を個別に切り換えられる切換スイッチを要素毎に設けて、操作入力手段を兼用させたため、３次元形状を編集するオペレータが表示手段に表示されたリスト表示を見ながら内部要素と外部要素の判定結果をチェックし、判定結果が誤っていたり、編集の都合によって内部と外部を切り換えたい場合は、要素毎に設けられた切換スイッチを使って判定結果が容易に変更できるという効果を奏する。

請求項１０にかかる発明によれば、表示手段は３次元形状を構成している各要素を木構造で表すと共に、各要素単位で指定可能なチェックボックスを表示させ、指定されたチェックボックスに該当する要素の最外郭形状データを自動抽出するように演算手段を指示すると共に、抽出結果に応じた木構造に変更するように表示手段を指示する操作入力手段を兼用しているため、３次元形状を編集するオペレータが表示手段に表示された木構造を見ながら、最外郭形状を求めたい要素のチェックボックスを指定するだけで、所望の要素の最外郭形状データを自動抽出できると共に、抽出結果に基づく木構造が表示できるという効果を奏する。

請求項１１にかかる発明によれば、データベース装置により内部構造の形状データを含む３次元形状データと視点データとが管理され、演算装置によりデータベース装置で管理されるデータに基づいて演算処理を行って、所望の３次元形状の最外郭形状データを自動抽出し、操作入力装置により各装置を操作するための入力を行い、表示装置によりデータベース装置で管理するデータ、演算装置に基づく演算結果、および操作入力装置による入力画面を表示し、各装置間の少なくとも一部がネットワークを介して接続されていて、内部構造の形状データを含む複雑な３次元形状データから簡略化された最外郭形状データを自動抽出するようにする。このため、既存の３次元ＣＡＤデータなどから３次元形状の最外郭形状データを短時間で自動抽出可能となり、人的／時間的なコストが低減できると共に、セキュリティ管理を向上させることができ、部品データや最外郭形状データの抽出結果などを表示装置に表示させて判定結果が正しいか否かをチェックしたり、操作入力装置を使って設定変更などの操作が行えるという効果を奏する。

請求項１２にかかる発明によれば、データベースステップにより内部構造の形状データを含む３次元形状データと視点データとが管理され、そのデータベースステップで管理されるデータに基づいて演算ステップにより演算処理を行って、所望の３次元形状の最外郭形状データを自動抽出するようにしたため、既存の３次元ＣＡＤデータなどを使って３次元形状の最外郭形状データを人手を使わずに短時間で抽出できるようになって、人的／時間的なコストが低減できる上、人手が介在する部分が少ないことからセキュリティ管理を向上させることができるという効果を奏する。

請求項１３にかかる発明によれば、各ステップ処理を操作するための入力を行う操作入力ステップと、データベースステップで管理するデータ、演算ステップに基づく演算結果、および操作入力ステップによる入力画面などを表示する表示ステップとをさらに含んでいるため、オペレータが演算ステップによる最外郭形状データの自動抽出結果を表示ステップで表示させ、その判定結果が正しいか否かをチェックしたり、その判定結果を変更する場合は、操作入力ステップで変更操作を行うことができるという効果を奏する。また、データベースステップで管理するデータを表示ステップで表示する際に、木構造などを使って部品を階層的にわかり易く表示したり、表示された中から部品を指定することによって所望の部品の最外郭形状データを選択的に求めることができるという効果を奏する。さらに、操作入力ステップによる入力画面を表示ステップで表示することにより、オペレータは表示内容を見ながら確実に操作入力を行うことができるという効果を奏する。

請求項１４にかかる発明によれば、演算ステップにより３次元形状を構成する複数の形状要素のうち、隣接する形状要素同士の和集合演算を行って形状要素間の境界に含まれる要素を取り除くと共に、その他の不要な要素も和集合演算を用いて取り除いて最終的な最外郭形状を抽出するようにしたため、演算ステップによって最外郭形状データを自動抽出することができるという効果を奏する。

請求項１５にかかる発明によれば、演算ステップは、３次元形状を構成する各形状要素の内部、あるいは和集合演算を終えた段階で形成された新たな形状内部に中空要素が存在するか否かを判定する中空判定ステップを含み、その中空判定ステップによって中空要素が存在すると判定されると、当該中空要素の内外方向を反転させて和集合演算を実施し、最外郭形状の抽出に不要な中空要素を削除するようにしたため、中空要素であっても形状要素と同様に和集合演算を使うことで削除できるという効果を奏する。

請求項１６にかかる発明によれば、中空内部に他の形状要素が含まれている場合、演算ステップは中空要素の内外方向を反転させて和集合演算を実施し、最外郭形状の抽出に不要な中空要素とその内部の形状要素を削除するようにしたため、和集合演算を使って中空要素と内部形状要素の両方が削除できるという効果を奏する。

請求項１７にかかる発明によれば、３次元形状を構成する要素がポリゴンで表現されている場合、予め要素毎に固有の要素ＩＤを決定しておき、演算ステップである視点から３次元形状を見たときに描画可能な全ての要素の要素ＩＤを描画用メモリに書き出し、その書き出した多数の要素ＩＤから成る面や立体要素を上位の構成要素として扱うようにし、これらの構成要素を全て走査して後ろに隠れる要素を除去していって、外部に露出する要素のみを抽出し、この抽出処理を全周囲の複数の視点から繰り返し行うことにより、最終的な最外郭形状の構成要素を抽出するようにする。このため、３次元形状を構成する要素がポリゴンで表現されている場合であっても、演算ステップによって最外郭形状の構成要素を抽出することができるという効果を奏する。

請求項１８にかかる発明によれば、演算ステップによって３次元形状を構成する要素を内部要素と外部要素に分類した場合に、演算ステップで内部要素と判定された内部要素だけを表示ステップで表示させて、３次元形状を編集するオペレータがその表示を見ながら演算ステップによる内部要素と外部要素の判定の適否を確認するようにしたため、内部要素の中に外部要素が混在していれば容易に誤判定要素を見つけ出すことができるという効果を奏する。

請求項１９にかかる発明は、演算ステップによって３次元形状を構成する要素を内部要素と外部要素に分類した場合に、表示ステップで３次元形状を構成している各要素について名称やＩＤを使ってリスト表示を行う際に、各要素が内部と外部のどちらに判定されたかをリスト表示された文字列のフォントや色を変化させたり、リストの各要素にアイコンを付けて視覚的に判別可能なようにしたため、３次元形状を編集するオペレータが表示ステップで表示されたリスト表示を見るだけで内部要素か外部要素かが判断可能となり、オペレータが判定結果をチェックしたり、３次元形状を編集する際に使い易くなるという効果を奏する。

請求項２０にかかる発明によれば、演算ステップによって３次元形状を構成する要素を内部要素と外部要素に分類した場合に、表示ステップで３次元形状を構成している各要素についてリスト表示を行い、各要素を内部と外部のどちらに判定したかの判定結果を表示すると共に、その判定結果を要素毎に設けた切換スイッチにより個別に切り換え可能として、操作入力ステップを兼用しているため、３次元形状を編集するオペレータが表示ステップで表示されたリスト表示を見ながら内部要素と外部要素の判定結果をチェックし、判定結果が誤っていたり、編集の都合によって内部と外部を切り換えたい場合は、要素毎に設けられた切換スイッチを使って判定結果を容易に変更できるという効果を奏する。

請求項２１にかかる発明によれば、表示ステップで３次元形状を構成している各要素を木構造で表すと共に、各要素単位で指定可能なチェックボックスを表示させて、指定されたチェックボックスに該当する要素の最外郭形状データを自動抽出するよう演算手段に指示すると共に、抽出結果に応じた木構造に変更するよう表示ステップに対して指示する操作入力ステップを兼用したため、３次元形状を編集するオペレータが表示ステップで表示された木構造を見ながら、最外郭形状を求めたい要素のチェックボックスを指定するだけで、所望の要素の最外郭形状データを自動抽出できると共に、抽出結果に基づく木構造が表示できるという効果を奏する。

請求項２２にかかる発明によれば、請求項１２〜２１のいずれか一つに記載された方法をコンピュータに実行させることができるという効果を奏する。

以下に、本発明にかかる３次元データ処理装置、３次元データ処理システム、３次元データ処理方法、およびその方法をコンピュータに実行させるプログラムの最良な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の３次元データ処理装置の基本原理を説明する原理説明図である。本発明の３次元データ処理装置は、例えば機械製品の商品プレゼンテーション図面やユーザーマニュアル図面を作成する際に、新たに作成するのではなく、当該機械製品の設計で使用される３次元ＣＡＤデータで表現された複数の形状要素（部品群）のうち、用途の多い外装部分のみを自動抽出することにより、それらの図面を効率良く作成可能としたものである。なお、本明細書中における最外郭形状とは、複数の部品から構成される３次元形状の最も外側部分の形状であって、任意の方向から３次元形状を見たときに他の部品から隠されることなく見える部品もしくは部品を構成する面などからなる集合のことをいう。

図１に示す３次元データ処理装置１０は、ある機械製品の３次元ＣＡＤデータ（３次元形状データや視点データなどを含む）を演算部２０に入力することにより、演算部２０が本発明に特徴的な演算処理を行うことで、当該機械製品の最外郭形状データを抽出したり、その内部にある所望の部品の外郭形状データを抽出したりすることが可能となる。演算部２０における具体的な演算処理方法については、以下の各実施の形態で詳細に説明する。

図２は、第１の実施の形態にかかる３次元データ処理装置の構成ブロック図である。図２に示す３次元データ処理装置１０は、演算手段としての演算部２０、データベース手段としてのデータベース部３０、表示手段としての表示部４０、および操作入力手段としての操作入力部５０などで構成されている。

演算部２０は、データベース部３０で管理されている３次元形状データや視点データからなる３次元ＣＡＤデータに基づいて、対象となる３次元形状と視線との干渉計算、構成部品同士の集合演算、および視点の変更操作等の演算処理などを行って、３次元形状の最外郭形状を抽出するものである。

データベース部３０は、最外郭形状を抽出するための対象となる３次元形状データやそれを表示するための視点データなどの３次元ＣＡＤデータを管理するもので、上記演算部２０に対して必要なデータを供給したり、その演算結果を受け取って管理したりする。

表示部４０は、データベース部３０で管理するデータ、演算部２０による演算結果、あるいは操作入力部５０による入力画面をディスプレイ画面等に表示するもので、オペレータがこれを見て処理すべきデータ内容を把握することができ、３次元データ処理装置を適切に操作することができる。

操作入力部５０は、マウス、キーボード、あるいは表示部４０の画面上に貼り付けたタッチパネルなどを使ってオペレータからの指示を入力し、各種設定やデータ処理を指示するものである。

このように、第１の実施の形態によれば、データベース部３０などで管理されている作成済みの３次元ＣＡＤデータを本発明の演算部２０に入力すると、所定の演算処理が自動的に行われて、所望の３次元形状の最外郭形状データを容易に抽出することが可能となる。

（第２の実施の形態）
図３は、第２の実施の形態に係る３次元データ処理システムの構成を説明するブロック図である。図３に示す３次元データ処理システム６０は、バス８０などを介して演算装置としてのＣＰＵ２１、メモリ２２、データベース装置としての外部記憶装置３１、表示装置としての表示装置４１、操作入力装置としての入力装置５１、およびネットワークインタフェース（ネットワークＩ／Ｆ）７０などが相互に接続され、さらにそのネットワークＩ／Ｆ７０を介して外部のネットワーク７１と接続されている。

この３次元データ処理システム６０は、各機能部が独立した装置で構成されていて、それぞれの装置間がバス８０を介して接続されており、相互にデータをやりとりしながら本発明に係る３次元データ処理を行うものである。

上記第１の実施の形態では、３次元形状データや視点データなどを含む３次元ＣＡＤデータがデータベース部３０で管理されていて、そこから供給されるデータを使って演算処理を行っている。しかし、本第２の実施の形態では、必ずしもこれに限定されず、外部からネットワーク７１を経由し、ネットワークＩ／Ｆ７０を介して供給される３次元ＣＡＤデータを使ってＣＰＵ２１が本発明の演算処理を行い、所望の３次元形状の最外郭形状データを自動抽出するようにしたものである。

このように、第２の実施の形態によれば、各構成部が独立していて、バスやネットワークを介して相互に接続されることにより全体としてシステムが構成され、相互にデータをやり取りしながら３次元データを処理することにより、３次元ＣＡＤデータから３次元形状の最外郭形状データを自動抽出することができる。

（第３の実施の形態）
本第３の実施の形態では、上記第１の実施の形態における演算手段としての演算部２０、および第２の実施の形態における演算装置としてのＣＰＵ２１で行われる３次元ＣＡＤデータを使った具体的な演算処理手順について説明する。ここでは、ソリッドモデルによる３次元形状表現における集合演算を利用し、最外郭形状データを自動抽出するようにしたもので、２つの図形同士の和集合を計算する和集合演算を繰り返し行って、隣接する部品の境界部分の要素を取り除き、最終的に求めたい最外郭形状データのみを抽出するようにしたものである。

図４は、第３の実施の形態における演算処理手順を説明するフローチャートであり、図５−１は、最外郭形状抽出前の機械製品の全体形状を示す斜視図であり、図５−２は、図５−１のＡ方向矢指図であり、図５−３は、図５−１のＢ方向矢指図であり、図５−４は、図５−１のＣ方向矢指図であり、図６は、図５−１の２個の下部部品を接合した状態を示す斜視図であり、図７は、図６の２個の下部部品データを和集合演算した結果形状を示す斜視図であり、図８は、図７の演算結果形状と図５−１の上部部品とを和集合演算した結果の形状を示す斜視図であり、図９は、図８内部に生成された中空形状の裏表を反転した状態を説明する斜視図であり、図１０は、図９の最外郭形状と反転した中空形状とを和集合演算して中空部を取り除いた結果形状を示す斜視図であり、図１１は、図１０の結果形状と中空部内に存在する円筒部品とを示す斜視図であり、図１２は、図１０の結果形状と図１１の円筒部品とを和集合演算した結果の形状を示す斜視図である。

図５−１に示す機械製品９０は、内側に空間を形成するための切り欠き部９４が形成された２つの下部部品９１，９２と、その下部部品９１，９２の上に載置され、内側に空間を形成するための切り欠き部９４が形成された上部部品９３と、下部部品９１，９２と上部部品９３の切り欠き部によって中空部が形成され、その内部に配置された円筒状部品９５とにより構成されている。各部の詳細な位置関係については、図５−２、図５−３、図５−４に示す三面図のようになっている。

次に、図４に示すフローチャートに基づいて、上記図５−１に示す機械製品の３次元ＣＡＤデータを使い、最外郭形状データを自動抽出するまでの処理について説明する。まず、上記演算部２０やＣＰＵ２１では、図２のデータベース部３０に格納されている機械製品の３次元ＣＡＤデータや外部から供給される３次元ＣＡＤデータの中からある部品データを取り出し（ステップＳ１）、これと隣接する次の部品データを取り出して（ステップＳ２）、和集合演算を行う（ステップＳ３）。

これを図６を使って具体的に説明すると、まず下部部品９１のデータを取り出し、これに隣接する下部部品９２のデータを取り出して和集合演算を行うと、隣接する部品の境界部分の要素が取り除かれ、図７に示す下部部品１００の形状データが得られる。その際、下部部品９１，９２の切り欠き部９４同士が結合して、より大きな切り欠き部１０１となる。

次に、図４のフローチャートのステップＳ４では、中空要素の有無を判定する。中空要素の有無の判定方法としては、種々のものがあるが、ここでは切り欠き部９４や切り欠き部１０１を構成する内側面に垂直な法線を立て、その延長線上に対向する面が存在しない場合、中空要素は無いと判定するものである。例えば、これを図７で見ると、切り欠き部１０１の側面に法線を立てると必ず対向面が存在するが、切り欠き部１０１の底面に立てた法線の延長線上には対向面が無いため、中空要素は無いと判定される。

図４のステップＳ４において、中空要素が無いと判定されると、ステップＳ７に移行し、全ての部品に対して処理されたか否かが判定される。図７の場合、上部部品９３や円筒状部品９５などの処理がまだ残っているため、ステップＳ２に戻って、上記処理が繰り返される。

具体的には、図７の和集合演算された下部部品１００に隣接する次なる部品としては、図５−１に示す上部部品９３があり、このデータを取り出して和集合演算が行われる（ステップＳ３）。この和集合演算の結果は、図８に示すように境界部分の要素が取り除かれ、内部に中空部１１１が形成された立方体部品１１０の形状データを得ることができる。ここで、演算部２０またはＣＰＵ２１が内部空間を中空部１１１と判定したのは、図４のステップＳ４において、上部部品９３と下部部品１００の切り欠き部同士が合わさって形成された空間の内側面に垂直な法線を形成し、その延長線上に対向する面が存在するか否かを３次元ＣＡＤデータの演算処理によって対向面の存在が確認できることから、中空要素有りと判断できるからである。

このように、ステップＳ４で中空要素有りと判断されると、ステップＳ５に移行して、中空部１１１の裏表を反転する処理が行われる。すなわち、図８の中空部１１１に相当する領域を図９に示すような立方体部品１１２とする演算処理が行われる。これによって、立方体部品１１０の中に立方体部品１１２が組み込まれた状態となる。

続くステップＳ６では、反転した中空部（立方体部品１１２）と元形状である立方体部品１１０との和集合演算を行うことにより、図１０に示すような中空要素が除去された立方体部品１１０が得られる。

そして、ステップＳ７において、処理していない部品の有無を判断する。ここでは、図５−１および図１１に示すように、円筒状部品９５がまだ残っているため、ステップＳ２に戻って、円筒状部品９５のデータを３次元ＣＡＤデータの中から取り出し（ステップＳ２）、立方体部品１１０との間で和集合演算を行う（ステップＳ３）。これにより、図１２に示すように、円筒状部品９５が除去された立方体部品１１０を得ることができる。この立方体部品１１０の形状データは、すなわち図５−１の機械製品９０の最外郭形状である。

この時点では内部に中空要素が存在しないため、ステップＳ４からステップＳ７に移行し、全ての部品に対する処理が行われていることから、演算処理が終了する。

このように、第３の実施の形態によれば、主に和集合演算を使って部品同士の境界部分の要素を除去すると共に、内部に存在する中空要素を確認し、これを反転処理することで中空要素を除去していって、全ての部品に対する演算処理が終わった時点で、機械製品の最外郭形状を自動抽出することができる。

（第４の実施の形態）
第４の実施の形態は、対象となる機械製品の３次元形状を構成する要素がポリゴン（多角形）で表現されている場合であり、描画を行なうためのメモリであるフレームバッファに対して個々のポリゴンに予め持たせた固有の要素ＩＤを書き出すことで表示される要素を判定できるようにし、ポリゴンモデルによる３次元形状表現におけるポリゴンのＩＤとフレームバッファとを利用して最外郭形状データを自動抽出できるようにした点に特徴がある。

図１３は、第４の実施の形態に係るポリゴンモデルによる３次元形状の最外郭形状データを自動抽出する際の処理手順を説明するフローチャートである。図１３に示すように、まず、機械製品の３次元形状を構成する個々の要素（ポリゴン）に対応するように、演算部２０、あるいはＣＰＵ２１は、提供される３次元ＣＡＤデータに基づいて固有の要素ＩＤをポリゴン毎に自動付加する（ステップＳ１１）。

続いて、ある視点から３次元形状を見た場合に、そこから見えるポリゴンの要素ＩＤを形状を描画するためのメモリであるフレームバッファに書き出すようにする（ステップＳ１２）。フレームバッファは、通常は形状の色を意味するＲＧＢ値などを書き出すことに用いられているが、これに代えて、あるいはこれと並行してポリゴンの要素ＩＤを書き出すようにする。これにより、表示されている要素を判定することができる。

全てのポリゴンに対してステップＳ１２の処理が行われたか否かを判定し（ステップＳ１３）、まだ書き出していないポリゴンがある場合は、ステップＳ１２の要素ＩＤの書き出し処理が繰り返される。

フレームバッファに書き出されたポリゴンの要素ＩＤのうち、１つの面や立体要素が多数のポリゴンの要素ＩＤで構成されることがある。これは、３次元形状を構成する個々の要素を三角形を基本とするポリゴンで切り分けた場合、面や立体要素の形状によって細かく分割されてしまうことがあるからである。しかし、この状態で次のステップのオーバーライト処理が施されると、誤差によって面がつぶれたり、隙間や穴の開いた最外郭形状データが抽出される可能性がある。そこで、ステップＳ１４では、多数のポリゴンで構成された対象を上位の構成要素である面や立体要素として扱うことで、誤差により面がつぶれたり、隙間や穴の開いた最外郭形状データが抽出されるのを防止することができる。

対象が多数のポリゴンで構成されている場合、ステップＳ１４では、これをさらに上位の構成要素である面や立体要素として扱うように自動処理することができる。これは、ＣＡＤデータが一般的にトポロジー（位相）情報を持っていて、内部の要素（立体とか面とか）を管理しているためであり、ポリゴンについても立体や面と同様に管理することが可能である。例えば、対象となる立体が面と稜線と頂点とで構成されている場合に、立体を面と稜線と頂点とからなる木構造で表すことが可能となり、この面と稜線はさらにポリゴンに置き換えることができる。このような木構造を用いて立体要素の関係を管理すると、ポリゴンの要素ＩＤがわかればその木構造の枝から幹に遡っていくだけで、あるポリゴンがどの面やどの立体に属しているかを容易かつ自動的に調べることができる。

また、仮に上記のような木構造を利用しない場合であっても、ポリゴンＩＤと面や立体との対応関係をテーブルとして持たせるようにしておけば、ポリゴンの属する面や立体を容易かつ自動的に検索できるようになる。

このように、ステップＳ１３では、ある視点からの全てのポリゴンの要素ＩＤをフレームバッファに書き出し、ステップＳ１４では、細分割された要素ＩＤを上位の構成要素として扱い、ステップＳ１５では、そのフレームバッファの内容を全て走査することでオーバーライトが行なわれる。このオーバーライト処理は、３次元空間の奥行き方向に複数の要素（ポリゴン）が存在している場合に、手前側のポリゴンによって奥側のポリゴンが遮蔽されて見えなくなるものを描画対象から除外するために行なわれるもので、オブジェクトの後ろに隠れているオブジェクトを除去する機能として、オクルージョン・カリング（Occlusion Culling）と呼ばれている。この処理を行うことにより、不要なポリゴンデータが除去され、ある視点から見た最外郭形状データのみを自動抽出すると共に、データ量が大幅に削減されるため、描画処理も軽くすることができる。

ステップＳ１５で自動抽出されたある視点から見た最外郭形状データである外部に露出した要素ＩＤをテーブル（メモリ）に保存する（ステップＳ１６）。このステップＳ１２〜ステップＳ１６までの処理は、ある視点から見た最外郭形状データを抽出する処理であるため、３次元形状の場合は複数の視点から処理を行わないと、全ての最外郭形状データは抽出できない。このため、ステップＳ１７では、複数の視点から処理されたか否かが判断され、処理されていない場合はステップＳ１２に戻って、各視点ごとに最外郭形状データの抽出処理が繰り返し行なわれる。ここで、複数の視点とは、対象となる３次元形状にもよるが、図５−１に示すような立方体であれば、少なくとも対角線上の２つの視点から６面方向から見た６つの視点までが考えられるが、できるだけ少ない視点で抽出できればその分処理を迅速化することができる。

このように、第４の実施の形態によれば、対象となる機械製品の３次元形状を構成する要素がポリゴンで表現されている場合であっても、３次元ＣＡＤデータの中から最外郭データのみを容易に自動抽出することが可能となり、これによって不要なデータが除去されるため、描画処理も軽くできる。特に、３次元形状の面や立体要素の状態によって多数のポリゴンに分割される場合があっても、オーバーライト処理の誤差による面つぶれ、あるいは隙間や穴の開いた最外郭形状データが抽出されるのを防止することが可能となる。

（第５の実施の形態）
第５の実施の形態は、上述した各実施の形態における演算・判定結果を図２の表示部４０や図３の表示装置４１上に表示させて、容易に編集できるようにした点に特徴がある。

図１４は、３次元形状を構成する要素を木構造により相互に関連付けてリスト表示した表示例を示す図である。図１４に示すように、リスト表示された各要素を表すＩＤ番号（Ｐ０００＊＊）の先頭部には、演算し判定した結果を反転文字で内部パーツか外部パーツかを表すと共に、これを押すと「内部」と「外部」の切り替えが容易に行なえるようにしたトグルスイッチからなるユーザーインターフェースで構成されている。

例えば、３次元形状の各要素を木構造で一覧表示した際に、演算・判定結果が誤っている場合、あるいは、判定結果自体は正しいが、抽出したい最外郭形状の対象を変えたい場合に、リスト表示されたトグルスイッチを押下して内部／外部の切り替えを行なうようにする。

このように、第５の実施の形態によれば、３次元形状を構成する各要素を木構造でリスト表示するため、各要素の相互の関係が把握し易く、一覧表示することで全体と部分との関係が明確になる。また、「内部」と「外部」の切り替えが行なえるトグルスイッチを利用することにより、オペレータが演算・判定結果を容易に編集することが可能となる。

（第６の実施の形態）
第６の実施の形態は、一般の機械製品が製品システム全体を機能ごとの構成モジュールに分割して設計、製造、管理されることから、各モジュール、あるいはサブモジュール単位で最外郭形状が求められることが多いため、必要なモジュール単位での最外郭形状抽出指定が容易に行なえるようにした点に特徴がある。

図１５は、モジュール単位で最外郭抽出を指定するためのユーザインターフェース例を示す図であり、図１６は、図１５における指定後に最外郭形状を抽出した後の状態を示す図である。図１５に示すように、システム全体は下位の機能モジュールで構成され、機能モジュールは更に下位のサブ機能モジュールで構成されるというような木構造として表現されている。ここでは、木構造で表示されたモジュール単位での最外郭形状抽出指定の具体的な方法について説明する。なお、図１５および図１６に示すユーザインターフェース例は、図２の表示部４０や図３の表示装置４１上に表示させて編集できるようにしたものである。

図１５に示すように、システム全体であるトップモジュール１２０以下にモジュールＡ１２１、モジュールＢ１２２、モジュールＣ１２３が配置されている。さらに下位モジュールとして、モジュールＡ１２１の下には、サブモジュールａ１２１１、サブモジュールｂ１２１２、サブモジュールｃ１２１３で構成され、モジュールＢ１２２の下には、サブモジュールｄ１２２１で構成され、モジュールＣ１２３の下には、サブモジュールｅ１２３１、サブモジュールｆ１２３２、サブモジュールｇ１２３３、サブモジュールｈ１２３４で構成されていることがわかる。

まず、システム全体の最外郭形状データを抽出する場合は、チェックボックス等に何もチェックを入れる必要はない。しかし、サブモジュール単位で最外郭を抽出する場合は、図１５に示すように、それぞれのモジュールやサブモジュールに表示されているチェックボックスをＯＮする。ここでは、モジュールＡ１２１、モジュールＣ１２３、およびサブモジュールｈ１２３４のチェックボックスにチェックがつけられている。なお、トップモジュール１２０には、チェックをつけなくても他のモジュールのチェック具合に応じてグループ１３０が形成される。

このため、ＯＮされたモジュールやサブモジュールは、その上位のモジュールからは切り分けられ、独立した一つの単位として最外郭形状抽出の対象となり、それぞれ破線で囲ったグループ１３０〜１３３の単位に切り分けられる。例えば、ＯＮされたモジュールＣ１２３に所属しているさらに下位のサブモジュールｈ１２３４がＯＮされると、モジュールＣ１２３から独立したグループ１３３となり、サブモジュールｈ１２３４の最外郭形状を求めることができる。

すなわち、図１５に示すように、破線で囲まれたモジュールＡ１２１とそれ以下のサブモジュールからなるグループ１３１、サブモジュールｈ１２３４を除くモジュールＣ１２３以下のサブモジュールからなるグループ１３２、サブモジュールｈ１２３４からなるグループ１３３、およびそれ以外のトップモジュール１２０を含むモジュール群からなるグループ１３０の４群にわかれて最外郭形状の算出対象とされる。

その結果、図１５に示すチェックボックスの指定後に最外郭形状を抽出した後は、図１６に示すような状態となり、モジュールＡ１２１とモジュールＣ１２３、およびその下のサブモジュールｈ１２３４とは、それぞれ独立した部品として最外郭形状が求められた後、トップモジュール１２０の直下に配置されることになる。つまり、モジュールＡ１２１は、サブモジュールａ，ｂ，ｃのそれぞれが結合されて最外郭形状が抽出された後の形状であり、モジュールＣ１２３は、サブモジュールｅ，ｆ，ｇのそれぞれが結合されて最外郭形状が抽出された後の形状であり、サブモジュールｈ１２３４はそれ自体が独立した単体の部品として最外郭形状が抽出されたものとなる。

このように、第６の実施の形態によれば、最外郭形状データを求める３次元形状をモジュール単位の木構造によって一覧表示するため、全体と部分との関係が把握し易くなり、これらのモジュール構成の各チェックボックスをＯＮするだけで、所望のモジュール単位の最外郭形状を容易に求めることが可能となる。

なお、上記処理を行なうプログラムが組み込まれた３次元データ処理装置１０や３次元データ処理システム６０には、演算・制御機能を有する演算部（ＣＰＵ）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭなどからなるメモリと、ＨＤＤ、ＣＤドライブ装置などのデータベース部（外部記憶装置）と、ディスプレイ装置などの表示部（表示装置）と、キーボードやマウスなどの操作入力部（入力装置）などを備えている。

そして、上記第１〜第６の実施の形態において実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供することができる。

また、上記第１〜第６の実施の形態に係る３次元データ処理装置や３次元データ処理システムで実行されるプログラムをインターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。

また、上記第１〜第６の実施の形態に係る３次元データ処理装置や３次元データ処理システムで実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

また、上記第１〜第６の実施の形態に係る３次元データ処理装置や３次元データ処理システムで実行されるプログラムをＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。

以上のように、本発明にかかる３次元データ処理装置、３次元データ処理システム、３次元データ処理方法、およびその方法をコンピュータに実行させるプログラムは、３次元ＣＡＤデータなどを用いて商品プレゼンテーションやユーザマニュアル等の図面作成に必要な最外郭形状データを自動抽出可能とする３次元データ処理装置、３次元データ処理システム、３次元データ処理方法、およびその方法をコンピュータに実行させるプログラムに適している。

本発明の３次元データ処理装置の基本原理を説明する原理説明図である。 第１の実施の形態にかかる３次元データ処理装置の構成ブロック図である。 第２の実施の形態に係る３次元データ処理システムの構成を説明するブロック図である。 第３の実施の形態における演算処理手順を説明するフローチャートである。 最外郭形状抽出前の機械製品の全体形状を示す斜視図である。 図５−１のＡ方向矢指図である。 図５−１のＢ方向矢指図である。 図５−１のＣ方向矢指図である。 図５−１の２個の下部部品を接合した状態を示す斜視図である。 図６の２個の下部部品データを和集合演算した結果形状を示す斜視図である。 図７の演算結果形状と図５−１の上部部品とを和集合演算した結果の形状を示す斜視図である。 図８内部に生成された中空形状の裏表を反転した状態を説明する斜視図である。 図９の最外郭形状と反転した中空形状とを和集合演算して中空部を取り除いた結果形状を示す斜視図である。 図１０の結果形状と中空部内に存在する円筒部品とを示す斜視図である。 図１０の結果形状と図１１の円筒部品とを和集合演算した結果の形状を示す斜視図である。 第４の実施の形態に係るポリゴンモデルによる３次元形状の最外郭形状データを自動抽出する際の処理手順を説明するフローチャートである。 ３次元形状を構成する要素を木構造により相互に関連付けてリスト表示した表示例を示す図である。 モジュール単位で最外郭抽出を指定するためのユーザインターフェース例を示す図である。 図１５における指定後に最外郭形状を抽出した後の状態を示す図である。

符号の説明

１０ ３次元データ処理装置
２０ 演算部
２１ ＣＰＵ
２２ メモリ
３０ データベース部
３１ 外部記憶装置
４０ 表示部
４１ 表示装置
５０ 操作入力部
５１ 入力装置
６０ ３次元データ処理システム
７０ ネットワークＩ／Ｆ
７１ ネットワーク
８０ バス
９０ 機械製品
９１ 下部部品
９２ 下部部品
９３ 上部部品
９４ 切り欠き部
９５ 円筒状部品
１００ 下部部品
１０１ 切り欠き部
１１０ 立方体部品
１１１ 中空部
１１２ 立方体部品
１２０ トップモジュール
１２１ モジュールＡ
１２１１ サブモジュールａ
１２１２ サブモジュールｂ
１２１３ サブモジュールｃ
１２２ モジュールＢ
１２２１ サブモジュールｄ
１２３ モジュールＣ
１２３１ サブモジュールｅ
１２３２ サブモジュールｆ
１２３３ サブモジュールｇ
１２３４ サブモジュールｈ
１３０〜１３３ グループ

Claims (22)

1. 内部構造の形状データを含む３次元形状データと視点データとを管理するデータベース手段と、
   前記データベース手段で管理されるデータに基づいて演算処理を行い、所望の３次元形状の最外郭形状データを自動抽出する演算手段と
   を備えたことを特徴とする３次元データ処理装置。
2. 前記各手段を操作するための入力を行う操作入力手段と、
   前記データベース手段で管理するデータ、前記演算手段に基づく演算結果、および前記操作入力手段による入力画面を表示する表示手段と
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の３次元データ処理装置。
3. 前記演算手段は、前記３次元形状を構成する複数の形状要素のうち隣接する形状要素同士を和集合演算して形状要素間の境界に含まれる要素を取り除いて形状を簡略化すると共に、その他の不要な要素も和集合演算を用いて取り除いて最終的な最外郭形状を抽出することを特徴とする請求項１または２に記載の３次元データ処理装置。
4. 前記演算手段は、前記３次元形状を構成する各形状要素の内部、あるいは前記演算手段によって和集合演算を終えた段階で形成された新たな形状内部に中空要素が存在するか否かを判定する中空判定手段をさらに備え、
   前記中空判定手段により中空要素が存在すると判定された場合に、当該中空要素の内外方向を反転させて和集合演算を実施し、最外郭形状の抽出に不要な中空要素を削除することを特徴とする請求項３に記載の３次元データ処理装置。
5. 前記演算手段は、前記中空内部に他の形状要素が含まれている場合に、中空要素の内外方向を反転させて和集合演算を実施し、最外郭形状の抽出に不要な中空要素とその内部の形状要素の両方を削除することを特徴とする請求項４に記載の３次元データ処理装置。
6. 前記演算手段は、前記３次元形状を構成する要素がポリゴンで表現されている場合に、予め要素毎に固有の要素ＩＤを決定し、ある視点から前記３次元形状を見たときに描画可能な要素の全ての要素ＩＤを描画用メモリに書き出し、書き出した多数の要素ＩＤから成る面や立体要素を上位の構成要素として扱い、これらの構成要素を全て走査することで後ろに隠れる要素を除去していって外部に露出する要素のみを抽出し、その抽出処理を複数の視点から繰り返し行って最終的な最外郭形状の構成要素を抽出することを特徴とする請求項１または２に記載の３次元データ処理装置。
7. 前記演算手段は、前記３次元形状を構成する要素を内部要素と外部要素に分類し、
   前記表示手段は、前記演算手段で判定された内部要素だけを表示するようにして、
   ３次元形状を編集するオペレータが前記表示手段を見ながら前記演算手段による内部要素と外部要素の判定の適否を確認することを特徴とする請求項２〜６のいずれか一つに記載の３次元データ処理装置。
8. 前記演算手段は、前記３次元形状を構成する要素を内部要素と外部要素に分類し、
   前記表示手段は、前記３次元形状を構成している各要素について名称やＩＤを使ってリスト表示を行い、各要素が内部と外部のどちらに判定されたかをリスト表示された文字列のフォントや色を変化させたり、リストの各要素にアイコンを付けるなどして視覚的に容易に判別可能としたことを特徴とする請求項２〜６のいずれか一つに記載の３次元データ処理装置。
9. 前記演算手段は、前記３次元形状を構成する要素を内部要素と外部要素に分類し、
   前記表示手段は、前記３次元形状を構成している各要素についてリスト表示を行い、各要素を内部と外部のどちらに判定したかの判定結果を表示すると共に、その判定結果を個別に切り換えられる切換スイッチを要素毎に設けて、前記操作入力手段を兼ねていることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一つに記載の３次元データ処理装置。
10. 前記表示手段は、前記３次元形状を構成している各要素を木構造で表すと共に、各要素単位で指定可能なチェックボックスを表示し、
    前記チェックボックスは、該当する要素が指定されると、その指定された要素の最外郭形状データを自動抽出するよう前記演算手段に指示すると共に、その抽出結果に応じた木構造に変更するよう前記表示手段に指示する操作入力手段を兼ねていることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一つに記載の３次元データ処理装置。
11. 内部構造の形状データを含む３次元形状データと視点データとを管理するデータベース装置と、
    前記データベース装置で管理されるデータに基づいて演算処理を行い、所望の３次元形状の最外郭形状データを自動抽出する演算装置と、
    前記各装置を操作するための入力を行う操作入力装置と、
    前記データベース装置で管理するデータ、前記演算装置に基づく演算結果、および前記操作入力装置による入力画面を表示する表示装置と
    を備え、前記各装置間の少なくとも一部がネットワークを介して接続されており、内部構造の形状データを含む複雑な３次元形状データから簡略化された最外郭形状データを自動抽出することを特徴とする３次元データ処理システム。
12. 内部構造の形状データを含む３次元形状データと視点データとを管理するデータベースステップと、
    前記３次元形状データと視点データに基づいて演算処理を行い、所望の３次元形状の最外郭形状データを自動抽出する演算ステップと
    を含むことを特徴とする３次元データ処理方法。
13. 前記各ステップ処理を操作するための入力を行う操作入力ステップと、
    前記データベースステップで管理するデータ、前記演算ステップに基づく演算結果、および前記操作入力ステップによる入力画面の表示を行う表示ステップと
    をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の３次元データ処理方法。
14. 前記演算ステップは、前記３次元形状を構成する複数の形状要素のうち隣接する形状要素同士を和集合演算して形状要素間の境界に含まれる要素を取り除いて形状を簡略化すると共に、不要な部分を自動的に取り除いて最終的な最外郭形状を抽出することを特徴とする請求項１２または１３に記載の３次元データ処理方法。
15. 前記演算ステップは、前記３次元形状を構成する各形状要素の内部、あるいは前記演算手段によって和集合演算を終えた段階で形成された新たな形状内部に中空要素が存在するか否かを判定する中空判定ステップをさらに含み、
    前記中空判定ステップにより中空要素が存在すると判定された場合に、当該中空要素の内外方向を反転させて和集合演算を実施し、最外郭形状の抽出に不要な中空要素を削除することを特徴とする請求項１４に記載の３次元データ処理方法。
16. 前記演算ステップは、前記中空内部に他の形状要素が含まれている場合に、中空要素の内外方向を反転させて和集合演算を実施し、最外郭形状の抽出に不要な中空要素とその内部の形状要素の両方を削除することを特徴とする請求項１５に記載の３次元データ処理方法。
17. 前記演算ステップは、前記３次元形状を構成する要素がポリゴンで表現されている場合に、予め要素毎に固有の要素ＩＤを決定し、ある視点から前記３次元形状を見たときに描画可能な全ての要素ＩＤを描画用メモリに書き出し、書き出した多数の要素ＩＤから成る面や立体要素を上位の構成要素として扱い、これらの構成要素を全て走査することで後ろに隠れる要素を除去していって外部に露出する要素のみを抽出し、その抽出処理を複数の視点から繰り返し行って最終的な最外郭形状の構成要素を抽出することを特徴とする請求項１２または１３に記載の３次元データ処理方法。
18. 前記演算ステップは、前記３次元形状を構成する要素を内部要素と外部要素に分類し、
    前記表示ステップは、前記演算ステップで判定された内部要素だけを表示するようにして、
    ３次元形状を編集するオペレータが前記表示ステップで表示された内部要素だけの表示を見ながら前記演算ステップで判定された内部要素と外部要素の判定の適否を確認することを特徴とする請求項１３〜１７のいずれか一つに記載の３次元データ処理方法。
19. 前記演算ステップは、前記３次元形状を構成する要素を内部要素と外部要素に分類し、
    前記表示ステップは、前記３次元形状を構成している各要素について名称やＩＤを使ってリスト表示を行い、各要素が内部と外部のどちらに判定されたかをリスト表示された文字列のフォントや色を変化させたり、リストの各要素にアイコンを付けるなどして視覚的に容易に判別可能としたことを特徴とする請求項１３〜１７のいずれか一つに記載の３次元データ処理方法。
20. 前記演算ステップは、前記３次元形状を構成する要素を内部要素と外部要素に分類し、
    前記表示ステップは、前記３次元形状を構成している各要素についてリスト表示を行い、各要素を内部と外部のどちらに判定したかの判定結果を表示すると共に、その判定結果を個別に切り換えられる切換スイッチを要素毎に設けて、前記操作入力ステップを兼ねていることを特徴とする請求項１３〜１７のいずれか一つに記載の３次元データ処理方法。
21. 前記表示ステップは、前記３次元形状を構成している各要素を木構造で表すと共に、各要素単位で指定可能なチェックボックスを表示し、
    前記チェックボックスによる要素の指定は、その指定された要素の最外郭形状データを自動抽出するよう前記演算ステップに指示すると共に、その抽出結果に応じた木構造に変更するよう前記表示ステップに指示する操作入力ステップを兼ねていることを特徴とする請求項１３〜１７のいずれか一つに記載の３次元データ処理方法。
22. 請求項１２〜２１のいずれか一つに記載された方法をコンピュータに実行させるプログラム。

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