JP3143464B2 - ３次元モデル作成装置及び方法 - Google Patents
３次元モデル作成装置及び方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は２次元図面から３次元モデルを作成する３次
元モデル作成装置及び方法に関する。
元モデル作成装置及び方法に関する。
［従来の技術］ ２次元図面から３次元ソリッドモデルの生成手法とし
て下記の方法が知られている。
て下記の方法が知られている。
・H.sakurai and D.C.Gossard,“Solid model input
through orthographic view",ACM Computer Graphics,V
ol.17,NO.3,July 1985,pp.243−252 かかる方法は２次元の三面図から一旦３次元のワイヤ
フレームモデルを作成し、これに基づきソリッドモデル
を作成する。
through orthographic view",ACM Computer Graphics,V
ol.17,NO.3,July 1985,pp.243−252 かかる方法は２次元の三面図から一旦３次元のワイヤ
フレームモデルを作成し、これに基づきソリッドモデル
を作成する。
・V.NAgasamy and N.A.Langrana,“Reconstruction o
f 3D objects using a kd environment",ASME Computer
s in Engineering 1989,Vol.1,July 1989,pp.117−126 図面から立体を構成する基礎立体を抽出しこれらの基
礎立体を組み合わせてソリッドモデルを生成する方法 ［発明が解決しようとしている課題］ 製品開発プロセスにおけるCADの利用形態を考えた場
合、設計においては操作、表現が容易な２次元図面、設
計以降のプロセスでは正確に製品形状を表現できる３次
元モデルを対象とするのが望ましい。そのためには２次
元図面からより高度なソリッドモデルへの変換が必要で
ある。しかしながら現在のところ、２次元図面からソリ
ッドモデルへの変換を実用レベルで実現する手法は確立
していない。
f 3D objects using a kd environment",ASME Computer
s in Engineering 1989,Vol.1,July 1989,pp.117−126 図面から立体を構成する基礎立体を抽出しこれらの基
礎立体を組み合わせてソリッドモデルを生成する方法 ［発明が解決しようとしている課題］ 製品開発プロセスにおけるCADの利用形態を考えた場
合、設計においては操作、表現が容易な２次元図面、設
計以降のプロセスでは正確に製品形状を表現できる３次
元モデルを対象とするのが望ましい。そのためには２次
元図面からより高度なソリッドモデルへの変換が必要で
ある。しかしながら現在のところ、２次元図面からソリ
ッドモデルへの変換を実用レベルで実現する手法は確立
していない。
上述に述べた一番めの公知例に代表されているワイヤ
ーフレーム経由の手法では、 （１）一旦３次元ワイヤーフレームモデルを生成する過
程で不用なエッジを生成してしまい、これの除去作業が
必要である。
ーフレーム経由の手法では、 （１）一旦３次元ワイヤーフレームモデルを生成する過
程で不用なエッジを生成してしまい、これの除去作業が
必要である。
（２）ワイヤフレームモデルからソリッドモデルへの変
換にも制約が条件が多い。
換にも制約が条件が多い。
（３）ワイヤーフレームモデルから考えられる、あらゆ
る形状の組み合わせについてソリッド候補モデルを作成
するために非常に計算負荷が高く、その候補の中からソ
リッドモデルとして成立するものを選択するために、場
合によっては複数のモデルを作成してしまう。
る形状の組み合わせについてソリッド候補モデルを作成
するために非常に計算負荷が高く、その候補の中からソ
リッドモデルとして成立するものを選択するために、場
合によっては複数のモデルを作成してしまう。
（４）図面の誤差、計算誤差を許さない といった欠点を持っている。
次に示した公知例で上げた方法も、単純な図面に対し
ては有効であるが、 （５）基本的にナイブでパターンマッチングを行ってい
るために、形状が複雑になると対応が不可能になる。
ては有効であるが、 （５）基本的にナイブでパターンマッチングを行ってい
るために、形状が複雑になると対応が不可能になる。
（６）図面に微小な誤差が含まれている場合には計算の
暴走を招きやすい。
暴走を招きやすい。
という欠点を持っている。
本発明はこれらの欠点を克服し、実用に耐える２次元
/3次元変換を実現する。
/3次元変換を実現する。
［課題を解決するための手段］ 本発明の３次元モデル作成装置は、複数の２次元図面
に基づいて３次元モデルの切断面を生成する切断面生成
手段と、生成された複数の切断面の間の変化に基づいて
前記３次元モデルを構成する面の位相情報を生成する位
相情報生成手段と、生成された前記位相情報に基づいて
３次元モデルを作成する３次元モデル作成手段とを有す
ることを特徴とする。
に基づいて３次元モデルの切断面を生成する切断面生成
手段と、生成された複数の切断面の間の変化に基づいて
前記３次元モデルを構成する面の位相情報を生成する位
相情報生成手段と、生成された前記位相情報に基づいて
３次元モデルを作成する３次元モデル作成手段とを有す
ることを特徴とする。
また、本発明の３次元モデル作成方法は、複数の２次
元図面に基づいて３次元モデルの切断面を生成する工程
と、生成された複数の切断面の間の変化に基づいて前記
３次元モデルを構成する面の位相情報を生成し、生成さ
れた位相情報を位相情報記憶手段に記憶する工程と、前
記位相情報記憶手段に記憶された位相情報に基づいて３
次元モデルを作成する工程とを有することを特徴とす
る。
元図面に基づいて３次元モデルの切断面を生成する工程
と、生成された複数の切断面の間の変化に基づいて前記
３次元モデルを構成する面の位相情報を生成し、生成さ
れた位相情報を位相情報記憶手段に記憶する工程と、前
記位相情報記憶手段に記憶された位相情報に基づいて３
次元モデルを作成する工程とを有することを特徴とす
る。
［実施例］ まず、本発明の概要について具体的に説明する。
本発明では、２次元図面から３次元モデルを作成する
ための手段として２次元図面を一旦2.5次元化し、その
2.5次元図面の実現している実体存在空間を認識しなが
ら作成した立体の切断面形状から、３次元立体を構成す
る面と面の接続情報と、面自身の特徴すなわち面のトポ
ロジー情報とジオメトリ情報を抽出し、ここで２次元の
図面から全く独立して、この２つの情報により３次元モ
デルを作成する。
ための手段として２次元図面を一旦2.5次元化し、その
2.5次元図面の実現している実体存在空間を認識しなが
ら作成した立体の切断面形状から、３次元立体を構成す
る面と面の接続情報と、面自身の特徴すなわち面のトポ
ロジー情報とジオメトリ情報を抽出し、ここで２次元の
図面から全く独立して、この２つの情報により３次元モ
デルを作成する。
このように構成することにより本発明によれば、２次
元の図面から抽出される面のトポロジー情報とジオメト
リ情報を先に決定してから３次元モデルの生成のための
エッジの計算を行なうので、形状が複雑な場合でも計算
の負荷が軽く、計算誤差により暴走したり曖昧な形状を
複数出力することもなく、安定的に２次元図面から３次
元モデルへの変換が実現できる。また、将来的に矛盾や
誤差を含んだ図面に対応する場合にも、得られたトポロ
ジー情報とジオメトリ情報に対して対話的にインターラ
クティブな修正を加えることで柔軟に対応できる。
元の図面から抽出される面のトポロジー情報とジオメト
リ情報を先に決定してから３次元モデルの生成のための
エッジの計算を行なうので、形状が複雑な場合でも計算
の負荷が軽く、計算誤差により暴走したり曖昧な形状を
複数出力することもなく、安定的に２次元図面から３次
元モデルへの変換が実現できる。また、将来的に矛盾や
誤差を含んだ図面に対応する場合にも、得られたトポロ
ジー情報とジオメトリ情報に対して対話的にインターラ
クティブな修正を加えることで柔軟に対応できる。
第１図は本発明の１実施例を説明するブロック図であ
る。同図において、10は処理装置で、処理装置内のメモ
リ上に第２図に示すごとき手順の処理プログラムが記憶
され、かかるプログラムがCPU（演算部）により実行さ
れることで、処理装置上に、11で示すソリッドモデリン
グシステムが実現される。12は処理結果のモデルあるい
は入力図面あるいは処理途上の図を表示する表示装置で
ある。13は入力装置で、処理装置に対して指示を与える
編集、修正、位置及び補正コマンド、メッセージをキ
ー、カーソルまたはアイコンにより入力する。14は処理
対象の入力データとしての２次元CAD図面を記憶してい
る記憶装置である。15は処理結果としての３次元ソリッ
ドモデルを出力する外部記憶装置である。16は外部のシ
ステムと通信を行なうネットワークインタフェースであ
る。またモデリングシステム11内において、20はトポロ
ジ情報／ジオメトリ情報抽出部である。21は抽出された
面のトポロジーデータを記憶する記憶部である。22は面
のジオメトリーデータを記憶する記憶部である。23はエ
ッジトレース／ソリッドモデル作成部である。
る。同図において、10は処理装置で、処理装置内のメモ
リ上に第２図に示すごとき手順の処理プログラムが記憶
され、かかるプログラムがCPU（演算部）により実行さ
れることで、処理装置上に、11で示すソリッドモデリン
グシステムが実現される。12は処理結果のモデルあるい
は入力図面あるいは処理途上の図を表示する表示装置で
ある。13は入力装置で、処理装置に対して指示を与える
編集、修正、位置及び補正コマンド、メッセージをキ
ー、カーソルまたはアイコンにより入力する。14は処理
対象の入力データとしての２次元CAD図面を記憶してい
る記憶装置である。15は処理結果としての３次元ソリッ
ドモデルを出力する外部記憶装置である。16は外部のシ
ステムと通信を行なうネットワークインタフェースであ
る。またモデリングシステム11内において、20はトポロ
ジ情報／ジオメトリ情報抽出部である。21は抽出された
面のトポロジーデータを記憶する記憶部である。22は面
のジオメトリーデータを記憶する記憶部である。23はエ
ッジトレース／ソリッドモデル作成部である。
上述の構成により本発明の処理を図面を参照して説明
する。
する。
先ず入力装置13からの指示により外部記憶装置14から
２次元CAD図面データを処理装置10内のメモリにロード
する。
２次元CAD図面データを処理装置10内のメモリにロード
する。
次に、入力装置13からの指示により処理の指示を入力
して、まず、トポロジー情報／ジオメトリ情報抽出部20
において、２次元図面データをもとにして、図面の表現
する３次元立体を構成する面のトポロジーデータとジオ
メトリーデータを生成して、それぞれ記憶部21,22に記
憶させる。かかる処理が終了すると、エッジトレース／
ソリッドモデル作成部23において、面のトポロジーデー
タとジオメトリーデータより３次元ソリッドモデルを生
成する処理を行う。かかる処理により生成された３次元
ソリッドモデルを外部記憶装置15に格納する。かかる結
果はまた表示装置12により表示される。
して、まず、トポロジー情報／ジオメトリ情報抽出部20
において、２次元図面データをもとにして、図面の表現
する３次元立体を構成する面のトポロジーデータとジオ
メトリーデータを生成して、それぞれ記憶部21,22に記
憶させる。かかる処理が終了すると、エッジトレース／
ソリッドモデル作成部23において、面のトポロジーデー
タとジオメトリーデータより３次元ソリッドモデルを生
成する処理を行う。かかる処理により生成された３次元
ソリッドモデルを外部記憶装置15に格納する。かかる結
果はまた表示装置12により表示される。
次に上述の各処理部における詳細な処理を処理部ごと
に説明する。
に説明する。
まず第１図に示すトポロジ情報／ジオメトリ情報抽出
部20について、かかる抽出部は、第２図に示す様に第１
ステップで、図面の2.5次元化、第２のステップで切断
レベルの設定、第３のステップで、切断面の作成、第４
のステップで、トポロジースキャン、第５のステップで
面のトポロジー及びジオメトリデータの作成の各処理を
ステップを実行する。
部20について、かかる抽出部は、第２図に示す様に第１
ステップで、図面の2.5次元化、第２のステップで切断
レベルの設定、第３のステップで、切断面の作成、第４
のステップで、トポロジースキャン、第５のステップで
面のトポロジー及びジオメトリデータの作成の各処理を
ステップを実行する。
ステップ1.図面の2.5次元化 つまり第３図ａに示すように２次元図面上の閉領域に
対して、その領域の高さ方向の形状（面形状）を付加す
ることにより、第３図ｂに示すような2.5次元面データ
を作成する。
対して、その領域の高さ方向の形状（面形状）を付加す
ることにより、第３図ｂに示すような2.5次元面データ
を作成する。
１）図面上の対応から高さ方向の情報を一意に認識出来
る領域については面形状を定義する。
る領域については面形状を定義する。
２）同じく図面上の対応から明らかに穴であると判明す
る領域には穴の定義を行なう。
る領域には穴の定義を行なう。
３）自動認識できなった領域についてはオペレションで
面形状の指示を行なう。
面形状の指示を行なう。
ステップ2.切断レベルの設定 本装置では、XYZ各方向の切断面の幾何位相の変化を
読み取ることによって形状全体の幾何位相を決定する。
そのためには、各方向のどんな小さな変化も見落として
はならないので、幾何位相の変化が起こりうる点をすべ
てピックアップし、その間の区間（形状特徴区間）を切
断するような切断レベルの設定を行なう。
読み取ることによって形状全体の幾何位相を決定する。
そのためには、各方向のどんな小さな変化も見落として
はならないので、幾何位相の変化が起こりうる点をすべ
てピックアップし、その間の区間（形状特徴区間）を切
断するような切断レベルの設定を行なう。
ステップ3.切断面の作成 2.5次元データを元に、実体存在空間を意識しながら
Ｘ、Ｙ、Ｚ各方向の形状特徴区間における切断面形状を
第４図に示す様に作成する。かかる切断面の作成につい
て ・2.5次元図面上で実体として定義された面の手前側
（＝視線方向）には実体は存在しない。
Ｘ、Ｙ、Ｚ各方向の形状特徴区間における切断面形状を
第４図に示す様に作成する。かかる切断面の作成につい
て ・2.5次元図面上で実体として定義された面の手前側
（＝視線方向）には実体は存在しない。
・2.5次元図面上で実体として定義された領域の奥側に
は実体がそんざいする半無限空間（＝実体存在空間）が
ある。
は実体がそんざいする半無限空間（＝実体存在空間）が
ある。
・2.5次元図面上で穴として定義された領域の手前側に
も奥側にも実体は存在しない。
も奥側にも実体は存在しない。
・実際に図面が表現する立体空間は、図面上の各VIEW
（〜面図）の主張する実体存在空間の論理積の形で表現
される。
（〜面図）の主張する実体存在空間の論理積の形で表現
される。
上述の点を考慮して以下の様に処理する。
１）切断平面を設定する。
２）切断平面内において、各VIEWの主張する半無限の実
体存在空間を表現する半無限（実際には有限の）切断形
状を作成する。
体存在空間を表現する半無限（実際には有限の）切断形
状を作成する。
３）各VIEWの半無限切断形状の論理積を取って立体の切
断面形状を得る。
断面形状を得る。
ステップ4.トポロジースキャン 切断面形状をＸ、Ｙ、Ｚ各方向に第５図に示す様にス
キャンして隣接面間の位相の変化を認識し、面の結合情
報を蓄積する。つまり以下の点を考慮して処理を行う。
キャンして隣接面間の位相の変化を認識し、面の結合情
報を蓄積する。つまり以下の点を考慮して処理を行う。
・Ｘ、Ｙ、Ｚ各方向に細かい刻みで切断面を作成し、こ
れをスキャンしてゆくと、切断面を構成する面同士の接
続関係の変化を認識することが出来る。
れをスキャンしてゆくと、切断面を構成する面同士の接
続関係の変化を認識することが出来る。
・スキャン方向で比較して、１つ前の切断レベルには存
在しなかった面の組み合わせが表われた場合に、これを
立体を構成する面と面の結合情報として認識する。
在しなかった面の組み合わせが表われた場合に、これを
立体を構成する面と面の結合情報として認識する。
・実際に切断する位置は図面上におけるＸ、Ｙ、Ｚ各方
向の形状特徴点の間の区間（＝形状特徴区間）である。
向の形状特徴点の間の区間（＝形状特徴区間）である。
上述の点を考慮して以下の様に処理する。
１）切断面形状の各要素（エレメント）に対して、面の
属性情報を付加する。
属性情報を付加する。
２）Ｘ、Ｙ、Ｚ各方向にスキャンしてスキャン方向前後
での切断面の位相の変化を認識し、変化のある部分の切
断面要素どうしの接続情報を切断面の各要素に付加した
属性情報である面と面の結合情報としてストックする。
での切断面の位相の変化を認識し、変化のある部分の切
断面要素どうしの接続情報を切断面の各要素に付加した
属性情報である面と面の結合情報としてストックする。
ステップ5.面のトポロジー／ジオメトリーデータの生成
１）各面の結合情報を、面単位で整理して面の結合情報
としてストックする。
１）各面の結合情報を、面単位で整理して面の結合情報
としてストックする。
２）各面の種別と面形状より面とジオメトリーデータを
生成する。
生成する。
次に第１図に示すエッジトレース／ソリッドモデル作
成部23について、その詳細を説明する。
成部23について、その詳細を説明する。
まず認識された面の結合情報をもとにグラフ探索を行
い。隣接面のループ順位づけを行う。隣接関係の確定し
た面からエッジの計算を行い、Winged−edgeの構造を持
つＢ−repsタイプのソリッドモデルを作成する。つまり ・図面からトポロジースキャンによって抽出した面の接
続情報（トポロジー）とその面の面形状（ジオメトリ）
の情報をもとにして面のエッジを確定してゆく。
い。隣接面のループ順位づけを行う。隣接関係の確定し
た面からエッジの計算を行い、Winged−edgeの構造を持
つＢ−repsタイプのソリッドモデルを作成する。つまり ・図面からトポロジースキャンによって抽出した面の接
続情報（トポロジー）とその面の面形状（ジオメトリ）
の情報をもとにして面のエッジを確定してゆく。
・隣接する面のループ分け、隣接面の並びを決定するた
めにグラフ探索の手法をもちいる。
めにグラフ探索の手法をもちいる。
・隣接関係の確定した面同士の交線計算を行ってエッジ
を確定する。
を確定する。
上述の点を考慮して以下の様な処理ステップを行う。
１）面のトポロジーデータ（隣接面情報、凹凸情報）と
ジオメトリーデータ（面形状情報）を受けとる。
ジオメトリーデータ（面形状情報）を受けとる。
２）隣接面情報をもとにグラフ探索を用いて、面のルー
プ分け、ループ内の隣接面の並び順決定を行う。
プ分け、ループ内の隣接面の並び順決定を行う。
３）決定したループの並び順に従い、順次隣接面同士の
交線計算を行いエッジを作成する。
交線計算を行いエッジを作成する。
４）作成したエッジの情報からソリッドモデルのデータ
を生成する。
を生成する。
上述のごとく処理することで２次元図面から３次元モ
デルの処理を効率的に実現することができる。
デルの処理を効率的に実現することができる。
［効果］ 本発明によれば、形状の複雑な２次元図面であっても
ユーザに負荷をかけることなく効率的に３次元モデルを
作成することができる。
ユーザに負荷をかけることなく効率的に３次元モデルを
作成することができる。
第１図は本発明の実施例を説明するためのブロック図、 第２図は本発明の実施例を説明するための処理手順を示
す図 第３図ａは本発明の実施例により処理される情報の例を
示す図 第３図ｂは本発明の実施例により処理される情報の例を
示す図 第４図は本発明の実施例により処理される情報の例を示
す図 第５図は本発明の実施例により処理される情報の例を示
す図 20……トポロジー情報／ジオメトリ情報抽出部 21……面のトポロジーデータ記憶部 22……面のジオメトリーデータ記憶部 23……エッジトレース／ソリッドモデル作成部
す図 第３図ａは本発明の実施例により処理される情報の例を
示す図 第３図ｂは本発明の実施例により処理される情報の例を
示す図 第４図は本発明の実施例により処理される情報の例を示
す図 第５図は本発明の実施例により処理される情報の例を示
す図 20……トポロジー情報／ジオメトリ情報抽出部 21……面のトポロジーデータ記憶部 22……面のジオメトリーデータ記憶部 23……エッジトレース／ソリッドモデル作成部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−105271（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G06T 1/00 G06T 11/60 - 17/50 G06F 17/50
Claims (2)
- 【請求項１】複数の２次元図面に基づいて３次元モデル
の切断面を生成する切断面生成手段と、 生成された複数の切断面の間の変化に基づいて前記３次
元モデルを構成する面の位相情報を生成する位相情報生
成手段と、 生成された前記位相情報に基づいて３次元モデルを作成
する３次元モデル作成手段とを有することを特徴とする
３次元モデル作成装置。 - 【請求項２】複数の２次元図面に基づいて３次元モデル
の切断面を生成する工程と、 生成された複数の切断面の間の変化に基づいて前記３次
元モデルを構成する面の位相情報を生成し、生成された
位相情報を位相情報記憶手段に記憶する工程と、 前記位相情報記憶手段に記憶された位相情報に基づいて
３次元モデルを作成する工程とを有することを特徴とす
る３次元モデル作成方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02235391A JP3143464B2 (ja) | 1990-09-04 | 1990-09-04 | ３次元モデル作成装置及び方法 |
| DE69132486T DE69132486T2 (de) | 1990-09-04 | 1991-09-03 | Dreidimensionales Modellierungsgerät-und Verfahren |
| EP91308050A EP0474458B1 (en) | 1990-09-04 | 1991-09-03 | Three-dimensional modelling apparatus and method |
| US08/354,886 US5671343A (en) | 1990-09-04 | 1994-12-09 | Three-dimensional modeling apparatus and method utilizing the extraction of topological data, as from two-dimensional drawings |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02235391A JP3143464B2 (ja) | 1990-09-04 | 1990-09-04 | ３次元モデル作成装置及び方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04114282A JPH04114282A (ja) | 1992-04-15 |
| JP3143464B2 true JP3143464B2 (ja) | 2001-03-07 |
Family
ID=16985391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02235391A Expired - Fee Related JP3143464B2 (ja) | 1990-09-04 | 1990-09-04 | ３次元モデル作成装置及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3143464B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH087804B2 (ja) * | 1993-09-30 | 1996-01-29 | 日本アイ・ビー・エム株式会社 | ソリッドモデル合成装置及び合成方法 |
| KR20020020466A (ko) * | 2000-09-08 | 2002-03-15 | 이희원 | 3차원 절단방법에 의한 조형물의 제조방법 |
| JP5652495B2 (ja) * | 2012-07-31 | 2015-01-14 | キヤノンマーケティングジャパン株式会社 | 情報処理装置、その制御方法、及びプログラム |
| JP6435337B2 (ja) * | 2014-01-24 | 2018-12-05 | ダッソー システムズ ソリッドワークス コーポレイション | コンピュータ支援設計モデルの破断表現の作成 |
| CN112926207B (zh) * | 2021-02-25 | 2022-07-26 | 华南理工大学 | 等几何拓扑优化结果的可编辑模型自动构建方法及*** |
-
1990
- 1990-09-04 JP JP02235391A patent/JP3143464B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04114282A (ja) | 1992-04-15 |
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