JP3334571B2 - 3次元モデル作成装置および3次元モデル作成装置のプログラムが記録された記録媒体 - Google Patents

3次元モデル作成装置および3次元モデル作成装置のプログラムが記録された記録媒体

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JP3334571B2
JP3334571B2 JP23506297A JP23506297A JP3334571B2 JP 3334571 B2 JP3334571 B2 JP 3334571B2 JP 23506297 A JP23506297 A JP 23506297A JP 23506297 A JP23506297 A JP 23506297A JP 3334571 B2 JP3334571 B2 JP 3334571B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B29C33/3835Designing moulds, e.g. using CAD-CAM

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、3次元モデルを取
り扱うコンピュータなどの装置に関し、特に元のモデル
からオフセット処理をしたオフセットモデルを得る際
に、オフセットモデルを構成するオフセット面の交点と
交線を決定する装置および方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、コンピュータの発達により、これ
を利用して3次元のモデルを作成する技術が普及してい
る。製造業においても、CAD(コンピュータ支援設
計)などとして利用されている。このような3次元モデ
ルの作成に際して、元のモデルの形状を所定の処理に従
って変形し、変形されたモデルを得たい場合がある。た
とえば、表面の形状が定められている所定の板厚を有す
る製品を樹脂成形により得ようとする場合、樹脂成型用
の型を作成するために表面形状から板裏の形状を算出す
るのが最も効率的である。このとき、板裏の形状は、単
に表面を所定の板厚だけ面法線方向に移動(オフセッ
ト)して得られた形状とはならない。たとえば、製品の
強度を保つためや、樹脂を充填する際の湯流れ性などを
考慮する必要があり、このため板厚を部位ごとに変える
必要が生じる。したがって、異なる板厚部分をつなげる
部分は、板厚を徐々に変更する必要がある。さらには、
表面形状は、様々な形状を有する複数の面から構成され
ており、表面モデルを単にオフセットすれば板裏のモデ
ルができるというわけには行かず、人手によって、表面
モデルを構成する元面を一つずつオフセットしてオフセ
ット面を求めたり、オフセット面どうしの境界を定めた
りする作業を行っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来元
モデルに所定の変形処理を行って変形モデルを得る場合
に、元モデルが複雑な形状であると、人手に頼らざるを
得ず、多大な工数を要していた。オフセットによる変形
においては、原理的には、表面形状の構造を、他の面と
の関連を示す情報(位相情報)により認識し、全体を一
気にオフセットさせる方法が最も有効であるが、面の数
が多くなると処理時間が増大、もしくは処理不能とな
り、複雑な形状の部品には対応できなかった。特に、二
つのオフセット面の交線を求める場合、一方のオフセッ
ト面上の点がもう一つのオフセット面にあるかを、すな
わち交点であるかを繰り返し検索し、一つの交点が見つ
かったらその交点の周囲を検索する方法では、多大な時
間を要する。また、この方法では、二つのオフセット面
が接触状態であると、この部位においては、いたるとこ
ろ交点となり、一つの交線を定めることができない。
【0004】本発明は、前記の問題点を解決するために
なされたものであり、変形モデルを自動作成するため
に、特にオフセット面の交点および交線を確実かつ効率
よく定める方法およびこの方法が適用された3次元モデ
ルの作成装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を
解決するためになされたものであり、複数の元面より構
成される元モデルから、前記元面に対しオフセット処理
を行いオフセットモデルを作成する3次元モデルの作成
装置であって、オフセット面の交点を決定するために、
交わる第1元面と第2元面のおのおのに対応する第1オ
フセット面と第2オフセット面を求める手段と、前記第
1および第2元面の情報と、これらの元面の交線上の点
である交点とに基づき、前記第1および第2オフセット
面上にそれぞれ二つの挟み打ち点を、前記元面の交点に
対応するオフセット面の交点を間に挟む位置に定める
段と、前記挟み打ち点に基づき、前記オフセット面の交
点を求める手段と、を有している。
【0006】さらに、前記挟み打ち点は、前記元面の交
点を通る第1元面の第1法線と第1オフセット面との交
点である第1挟み打ち点と、前記元面の交点を通る第2
元面の第2法線と第2オフセット面との交点である第2
挟み打ち点と、前記第1挟み打ち点を通り前記第2法線
に平行な線と第2オフセット面との交点である第3挟み
打ち点と、前記第2挟み打ち点を通り前記第1法線に平
行な線と第1オフセット面との交点である第4挟み打ち
点とすることができる。
【0007】さらに、前記オフセット面の交点を複数求
め、複数のオフセット面の交点に基づきオフセット面の
交線を求める手段を有するものとすることができる。
【0008】元面の情報、たとえば元面の形状に関する
情報と交点からオフセット面の交点が存在する領域をま
ず特定して、その領域の端部の点(挟み打ち点)に基づ
き挟み打ち収束を行うことによって、確実かつ速やかに
オフセット面の交点を決定することができる。
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態(以下
実施形態という)を、図面に従って説明する。自動車の
バンパなど、樹脂製品の成形型を作製するためには、あ
らかじめ定まっているバンパの意匠面(表面)の形状か
らバンパ板裏の形状を求めるのが最も効率的である。基
本的には、バンパ表面から、その法線方向に板厚分だけ
移動(オフセット)させた面を算出して板裏形状が求め
られる。バンパ表面の形状は、多くの面を結合して形成
されている。このバンパ表面形状を形成する個々の面を
以降元面、個々の元面をオフセットして得られた面をオ
フセット面と記す。二つの元面がある交角をもって交わ
っている場合、この交線をオフセット面上にも求めるこ
とが必要となる。
【0013】図1および図2は、オフセット面の交点を
求める方法の説明図である。図は、3次元モデルを適切
な面で切った断面図として描かれている。よって、たと
えば曲面は曲線として表されている。第1元面S0およ
び第2元面S1は、一つの交線で交わっており、この交
線上の一点が交点Piである。第1および第2元面S0
1の各々をオフセットした面が第1および第2オフセ
ット面OS0,OS1である。図1は、挟み打ち点の求め
方の説明図である。交点Piを通る第1元面S0の法線
(第1法線)Ni0と、第1オフセット面OS0が交わる
点が第1挟み打ち点OPi0である。交点Piを通る第2
元面S1の法線(第2法線)Ni1と、第2オフセット面
OS1が交わる点が第2挟み打ち点OPi1である。第1
挟み打ち点OPi 0を通り第2法線Ni1と平行な直線と、
第2オフセット面OS1との交点が第3挟み打ち点OQ
i1である。第2挟み打ち点OPi1を通り第1法線Ni0
平行な直線と、第1オフセット面OS0との交点が第4
挟み打ち点OQi0である。この4つの挟み打ち点O
i0,OPi1,OQi1,OQi0により囲まれる領域に第
1および第2オフセット面OS0,OS1の交線上の点で
ある交点OPiが存在する。
【0014】前述にように求められた4つの挟み打ち点
に基づき挟み打ち収束処理を行う。図2は、挟み打ち収
束処理の説明図である。第1と第4挟み打ち点OPi0
OQi0を結ぶ線分と、第2と第3挟み打ち点OPi1,O
i1を結ぶ線分との交点OMPiを求める(図示せ
ず)。この交点OMPiと元面の交点Piを通る直線と、
第1オフセット面OS0との交点が、第1の仮オフセッ
ト面交点ORi0である。同様に、交点OMPiと元面の
交点Piを通る直線と、第2オフセット面OS1との交点
が、第2の仮オフセット面交点ORi1である。
【0015】第1および第2の仮オフセット面交点OR
i0,ORi1の距離が所定値未満であれば、これらの2点
の中点をオフセット面の交点OPiとする。もし、この
距離が所定値以上であれば、変数の入れ替えを行う。
【0016】変数の入れ替えは、まず元面の交点Pi
第1の仮オフセット面ORi0の距離が、元面の交点Pi
と第2の仮オフセット面ORi1の距離より大きければ第
4挟み打ち点を点OQi0から点ORi0に変更し、第2挟
み打ち点を点OPi1からORi1に変更する。逆に、元面
の交点Piと第1の仮オフセット面ORi0の距離が小さ
ければ、第1挟み打ち点を点OPi0から点ORi0に変更
し、第3挟み打ち点を点OQi1からORi1に変更する。
この新たに定められた4つの挟み打ち点に基づき、前述
と同様にオフセット面の交点を求める。この場合も、第
1および第2の仮オフセット面交点ORi0,ORi1の距
離が所定値以上となれば、再び挟み打ち点の変更を行
い、この条件を満たすまで、上記の操作を繰り返し、オ
フセット面の交点OPiを求める。
【0017】以上の処理を複数箇所について行えば、複
数のオフセット面交点OPiを求めることができる。そ
して、この点列OPiよりフィッテング曲線を求めるこ
とができ、これが第1および第2オフセット面OS0
OS1の仮の交線OE01である。さらに、この仮の交線
OE01と第1および第2オフセット面OS0,OS1の各
々との離れを検査し、この離れが所定値未満であれば、
この仮の交線を実際の交線OE01として決定する。前記
の離れが所定値以上であれば、離れが検出された部分
で、前述の挟み打ち処理による方法に基づき交点を新た
に求め、この新たに求められた交点と、すでに求められ
ている交点とに基づき、再度仮の交線OE01を求める。
この交線OE01についても、第1および第2オフセット
面OS0,OS1との離れを検査し、離れがなくなるま
で、前述の処理を繰り返し、実際の交線OE01を求め
る。
【0018】図3には、板裏モデル作成装置の概略構成
図が示されている。装置本体10には、板表(意匠面)
など元モデルの情報を記録した外部記憶装置20が接続
され、出力装置としてCRTなどのディスプレイ30、
プリンタ60が接続されている。また、操作者が本装置
の操作を行うための入力装置であるマウス40およびキ
ーボード50が接続されている。
【0019】装置本体10のCPU(中央処理装置)1
1は、別途作成された板表(意匠面)の形状データを、
磁気ディスクなどの外部記憶装置20から読み出し、デ
ータメモリ12に一旦記憶する。そして、CPU11
は、元面をオフセット処理して、板裏のオフセット面を
演算する。さらに、元面の交線に対応するオフセット面
の交線を求める。これらの演算結果をデータメモリ12
または外部記憶装置20に記憶し、必要に応じてプリン
タ60などにより出力させる。これらのCPU11の演
算処理は、プログラムメモリ13に記憶されたプログラ
ムに基づき実行される。このプログラムメモリ13は、
装置本体10に内蔵のハードディスクでも良く、またフ
ロッピーディスクやCD−ROMなどの取り出し可能な
記録媒体であっても良い。また、これらの記録媒体の情
報記録の方式は、磁気記録方式、光学記録方式など、ど
のようなものであっても良い。
【0020】図4には、本実施形態のオフセット面の交
線決定に関するフローチャートが示されている。まず、
元モデルすなわち板表の形状データが読み込まれる(S
100)。元モデルは、複数の元面の集合として形成さ
れており、個々の元面ごとにオフセット処理がなされ、
オフセット面が算出される(S102)。次に、二つの
元面の交線を構成する点(交点)Piを算出する(S1
04)。この交点Piと、二つの元面の形状に関する情
報から、前述のように4つの挟み打ち点OPi0,O
i1,OQi0,OQi1を決定し(S106)、挟み打ち
処理を行いオフセット面の交線を構成する点(交点)O
iを算出する(S108)。ステップS104からS
108を所定の回数繰り返し、複数のオフセット面の交
点OPiを求め、フィッティング曲線(仮のオフセット
面交線)を生成する(S110)。この曲線が二つのオ
フセット面上にあるか、すなわち離れがないかを判断し
(S112)、離れがあった場合、離れた部分に新たな
オフセット面の交点OPiを挿入する(S114)。こ
の新たな交点は、ステップS104からS108を実行
することにより算出される。そして、ステップS110
に戻り、新たな交点を含めて再度フィッティング曲線の
生成を行う。そして、離れがなくなるまで繰り返し、離
れがなくなったときのフィッティング曲線を二つのオフ
セット面の交線とし(S116)、終了する。
【0021】以上、本実施形態によれば、交点の算出お
よび交線の算出を確実かつ速やかに行うことができる。
よって、交点が特定できずに処理不能になることがなく
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施形態の交点の決定方法を説明するため
の図である。
【図2】 本実施形態の交点の決定方法を説明するため
の図である。
【図3】 本実施形態の3次元モデル作成装置の概略構
成図である。
【図4】 本実施形態の装置の交点決定にかかる制御フ
ローチャートである。
【符号の説明】
10 装置本体、11 CPU、12 データメモリ、
13 プログラムメモリ、20 外部記憶装置、30
ディスプレイ、40 マウス、50 キーボード、60
プリンタ、S0,S1 元面、OS0,OS1 オフセッ
ト面、Pi 元面の交点、OPi オフセット面の交点、
OPi0,OPi1,OQi0,OQi1 挟み打ち点、O
i0,ORi1 仮オフセット面交点。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の元面より構成される元モデルか
    ら、前記元面に対しオフセット処理を行いオフセットモ
    デルを作成する3次元モデルの作成装置であって、オフ
    セット面の交点を決定するために、 交わる第1元面と第2元面のおのおのに対応する第1オ
    フセット面と第2オフセット面を求める手段と、 前記第1および第2元面の情報と、これらの交線上の点
    である交点とに基づき、前記第1および第2オフセット
    面上にそれぞれ二つの挟み打ち点を、前記元面の交点に
    対応するオフセット面の交点を間に挟む位置に定める手
    段と、 前記挟み打ち点に基づき、前記オフセット面の交点を求
    める手段と、 を有し、 前記挟み打ち点は、 前記元面の交点を通る第1元面の第1法線と第1オフセ
    ット面との交点である第1挟み打ち点と、 前記元面の交点を通る第2元面の第2法線と第2オフセ
    ット面との交点である第2挟み打ち点と、 前記第1挟み打ち点を通り前記第2法線に平行な線と第
    2オフセット面との交点である第3挟み打ち点と、 前記第2挟み打ち点を通り前記第1法線に平行な線と第
    1オフセット面との交点である第4挟み打ち点と、 である、3次元モデルの作成装置。
  2. 【請求項2】 複数の元面より構成される元モデルか
    ら、前記元面に対しオフセット処理を行いオフセットモ
    デルを作成する3次元モデルの作成装置であって、オフ
    セット面の交点を決定するために、 交わる第1元面と第2元面のおのおのに対応する第1オ
    フセット面と第2オフセット面を求める手段と、 前記第1および第2元面の情報と、これらの交線上の点
    である交点とに基づき、前記第1および第2オフセット
    面上にそれぞれ二つの挟み打ち点を、前記元面の交点に
    対応するオフセット面の交点を間に挟む位置に定める手
    段と、 前記挟み打ち点に基づき、前記オフセット面の交点を求
    める手段と、 を有し、 前記挟み打ち点は、 前記元面の交点を通る第1元面の第1法線と第1オフセ
    ット面との交点である第1挟み打ち点と、 前記元面の交点を通る第2元面の第2法線と第2オフセ
    ット面との交点である第2挟み打ち点と、 前記第1挟み打ち点を通り前記第2法線に平行な線と第
    2オフセット面との交点である第3挟み打ち点と、 前記第2挟み打ち点を通り前記第1法線に平行な線と第
    1オフセット面との交点である第4挟み打ち点と、 であり、 さらに、前記オフセット面の交点を複数求め、複数のオ
    フセット面の交点に基づきオフセット面の交線を求める
    手段を有する、 3次元モデルの作成装置。
  3. 【請求項3】 コンピュータを、請求項1または2に記
    載の3次元モデルの作成装置として作動させるためのプ
    ログラムが記録されたプログラム記録媒体。
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