JPS62105271A - 対話形形状モデリングシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、ＣＡＥ、ＣＡＤ、ＣＡＭシステムのような、
計算機を用いた設計・生産における諸作業の自動化シス
テムの構築において核となる、形状モデリングに係り、
特に対話形操作に好適な手法に関する。 〔従来の技術〕 製図システムで生成される図形で代表される三次元ワイ
ヤフレーム図形から立体形状を作成する場合に、二次元
化された血は点、線２面の幾何学的な関係が、境界表現
によるソリッドモデルで代表されるような数学的に完備
な形で一１機内に記述されていなｉづればならない（「
自動設訂の方法論」沖野教部著（養覧堂）参照）。その
ために従来システムでは二次元ワイヤフレーム図形の中
で実体の形状の境界を表現するワイヤフレームを対話方
式により実体の形状に合オ）せで切断しく　ｒＧｌｌＡ
ＤＡｓ　　設計製図システムＨｉＣＡＤ／２Ｄ操作書」
１１１ＴＡｃ　８０９０−７−０３３−２０参照）、切
断されたワイヤフレームを順しこ指示するごとにより２
立体生成の対象となる而あるいけ、その面の境界を取り
出し、これを三次元化することにより、立体形状を生成
する方式がとられていた。（ｒＧｌＩＡＤＡｓ　　３次
元設計システム）ｉｉｃＡＤ／３Ｉ）解説・操作書Ｊ　
ＩＩＩＴＡｃ８０９０−７−０３４　　参照）、。 〔発明が解決しようどする問題点〕 従来ｌｊ式は対話形処ｊ１１１番６″おけるコマンド入
力個数が多く、入力も煩雑であることからユーザ・−に
とって使いにくいものＩ！′あった。 また、製図システムで作成される一次元ワイヤフ１ノー
へ図形は直線２円弧等の構成線要素間の交ｙ状態が′不
規則、不完全な場合がありデイスプＬ／イ上番、二表示
されたものでは、それらの状態を正しく認識することが
出来なかった。それで、従来、ユーザーは９体生成する
時にこれｌ−の不規則、不完全な二次元ワイヤフレ−八
図形についてはデータを再定義し規則的かつ完全なもの
とする必要があり、入力手順が煩雑であった。 さらに、実体の形状の境界へ・表現するり・イヤフレー
ムを指示することは、ユーザーの設計図面によるりＡ体
面の認識過程ど親和性がとれにくかった。 そのため形状モデル生成のためのコマンド人を日３．′
？のマンマシン・インターフェイスの性能悪化を：招い
ていた。 本発明の［１的は、二次元ワイヤフレ・−ム図形から立
体形状を生成する場合の入力手順の大幅な簡略化、マシ
ンインターフェイスの性能向上を図りユーザーに使い易
い形状モデリングシステムを提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 ［−記［１的は、対象立体を構成する面を表現したディ
スプレイ−Ｌの二次元ワイヤフレ〜ム図形上二の内点を
ユーザーが指示することにより、演算装置により構成線
要素の二重定４．交叉状態等の完備性をチェックし７、
幾何学的な関係を満たしながら整合性のとれた有限ｑｚ
面あるいは有限面の境界をユーザーが二次元ワイヤフレ
ーム図形トの内点を指示したら、演算装置により指示さ
れた内点の座標値と、データベースから取り出された二
次元ワイヤフレーム図形のデータを用いて、９体生成の
対象となる有限ｘＩ１面あるいは有限へ１１面の境界の
データを生成し、さらにこの有限ｖ面あるいは有限平面
の境界のデータを用いて、三次元化処理をＡ、システム
の全体構成 以上、本発明の一実施例を図によって説明する。 第１図に示すように、本実施例の対話形形状モギリング
システ１２ではグラフィックディスプレイ６　。 タブｉノットとスターイラスあるいはキーボー１−等の
入力手段８を・介して、コマンドとそのパラメータを入
力し、演算装置５を動作させ、二次元ワイヤフレーム、
図形定義部１：３で二次元ワイヤフレーム図形データを
生成し、Ｍｋデータをデータベース２に入力する。次に
、このデータベー・ス２から取出された二次元ワイヤフ
レーム図形データを用いてｒ１１１記入力手入力、演算
装置５を動作させ、二次元面・線モデル生成処理部９．
三次元線モデル生成処理部１０．三次元面モデル生成処
理部１１．閉曲面中実体モデル生成処理部１２で二次元
もしくは三次元の形状を生成し、得られた三次元立体形
状データをデータベース：３に、ニニ次元形状データを
データベース４に入力する。 １３　、三次元面モデルの生成法 次に第１図の各形状処理部の共通の処理構成をもつ三次
元面モデル生成処、１＋１！を数十げ、その詳細を第２
図で説明する。 Ｂ１．面モデル生成処理の概要 第２図に示すように二次元面モデル生成処理は、以下に
示すコマンド及び処（１１ステツプからなる。 まず、ステップ２１でオペレータが、二次元ワイヤフレ
ー１１呼出コマンド及びそれのバラ穢−々を入力すると
、演算装置５、は−５製図システム等で生成、定義され
た二次元ワイヤフ１）−へ図形のデータをデータベース
２（第１図参照）より呼出し、デイスブｌノイＦｉ−ｆ
：に表示する（第３図１参照）。 次に、ステップ２２でオペ１ノータが図形分割・座標系
定義コマンド及びパラメータを入力すると演算装置５は
表示された二次元ワイヤフレーム図Ｊ（Ｑを投影図形、
断１Ｔ１１図形、展開図形等に分割し、個個の図形とし
て定義する（第３図２参照）、さらに、個々の図形に対
して、図形の三次元空間における相対位置関係を示す座
標系を定義する。 二次元ワイヤフレーム図形から立体生成を行う場合は、
ステップ２３で、オペレータが有限平面部、断面、展開
面等の有限平面を取出しく２３１）。 次に、二次元化処理のステップ２３２で後述の三次元化
の手法により得られた有限ｊＴＩ面を用いて立体面を生
成する（第３図１参照）。この場合、既作成玉次元線・
面・中実体と結合し、干デルとして整合性をとる。次に
、生成された立体面を展開図形−にで修正したい場合は
、ステップ２７に移る。 ここで展開図形は改作成立体面を、展開図形定侘コマン
ド及びパラメータによって演算装置が展開し、得られた
座標系を有する二次元ワイヤフレーム、図形を修正した
ものである。 次に、既作成カ１体面から立体生成２行う場合日、それ
らを構成する点・線をステップ２６で指示し、フィレッ
ト等の立体面を生成する（第３　ｒ、４６参照）。 目的とする立体形状モデルを構成する面を全て作成する
までステップ２３〜２７を繰返す。 モデル変換が必要な場合は、面・中実体変換処理ステッ
プ２９で、閉じた面は、中実体に変換される（第；３図
９参照）。既作成中実体を面単位で変更する場合は、逆
に面モデルに変換することもある。 以りの処理により得られた形状データは、形状登録処理
ステップ３０で、三次元立体形状データベース３に（２
録される。 Ｂ２．対話形処理例 次に、第２図の処理過程を具体的な形状モデルを例にと
って、ＣＲＴ画面」−で表示された絵を用いて第３３図
で説明する。 図において、１の二次元ワイヤフレーム表示は、第２図
のステップ２１により呼び出されたワイヤフレー１１群
ａを表示したものである。分割図形・座標系表示２は、
第２図のステップ２２によりワイヤフレー１１群ａを図
形Ｑ１．図形ａ２に分割し。 各図形に対して座標系すを定義する過程を示したること
により、二次元の投影面子゛１髪生成し２、第２図のス
テップ２３２で■ｉＩ一対象マｆ体を示す図形ａ１のワ
イヤフレームＣ１を指示し１７体而面を作成する過程を
示したものである。 面定義（二次元面張り）表示６は、第２図のステップ２
６により、改作成立体面ｆ２を構成オろ線ｅｚ＊ａδを
指示し、立体面［３を作成する過程を示したものである
。立体面の１

【を界は入力された補間面形状に基づいて
二次空間に展開し、線形補間によりニー次元境界を作成
し一７二次丸空間しこもどずことにより生成する。 面・中実体変換表示９は、第２図のステップ２９により
、閉じた既作成面群ｆ４を実体を示す空間の方向０に合
わせ、中実体にする過程を示し次に有限平面の一三次に
化手法に一つい゛Ｃ第４　Ａ図へ・第５ＴＩ図で述へる
。投影図形については、第：（図の面定義（三次元化）
表示で示したので省略する。 断面図形の三次元化の過程では第４Ａ図に示すし、第２
図のステップ２３２で同一対象立体を示す図形ａ１の点
ｅ１および方向を示す点ｅ２．を指示し、立体面ｆを生
成する。 展開図形の三次元化の過程では第４Ｂ図に示す第２図の
ステップ２３２で７立体面ｆ３を生成する。 指示点が複数の場合は、第５Ａ図の例に示すよｆ１〜ｆ
Ｉ、を生成し、第２図のステップ２３２で同一対象立体
を示す図形ａ１のワイヤフレーＡ％　ｅ　１を指示し、
立体面ｆを生成する。 複数の立体面を生成する場合の例を第５Ｂ図に成し、第
２図のステップ２Ｈ３２で同一対象立体を示す図形ａ４
のワイヤフレーム０１〜ｅ、を指示し、し、同一対象立
体を示す複数のワイヤフレー１１ｏ１〜ｅ、を指示する
ことも可能である。 第５Ａ図、第５Ｂ図は、投影図形の立体生成であるが、
断面図形、展開図形等の場合も同様に生成可能である。 また、第５Ａ図の内点Ｐ１〜ｐｎ、および第５Ｂ図のワ
イヤフレームｅ１〜ｃ１は、同一の図形でなくてもよい
。 以上、三次元面モデル生成処理についで述べた。 Ｃ０二次元面モデル・中実体モデルの生成法第１図の二
次元面・線モデル生成処理部９．閉曲面中実体モデル生
成処理部】２もヒ記三次元面モデル生成処理どほぼ同様
の処理構成である。以下それぞれの処理の内で本発明の
特徴となる部分についてその例を説明する。 まず、二次元面・線モデル生成処理部９では第２図の有
限平面取出ステップ２３１で作成されたデータを直接第
１図の二次元形状データベース４に入力する。 ことにより二次元面ｆ１を取出し、平行棒！ｉ！ｌｌＩ
＋ＩｔＣ１を入力し、同一対象立体を示す図形ｄ２の点
ｅ１および方向を示す点ｅ２を指示し、平行掃引体Ｓ１
出し、図形ａ１の座標＠ｅ１を指示し、ｅｉに対する回
転量ｃ１を入力し、同一対象立体を示す図形ａ２の点ｃ
２および方向を示す点Ｑ３を指示し、回転掃引体ｓ１を
生成する。このようにして生成された掃引体は既作成閉
曲面中実体との集合演算処理により目的とする対象閉曲
面中実体を作成する。 以上の説明かられかるように、本発明の実施例によれば
＝１次元ワイヤフレー１１図形が表示された成の対象と
なる有限平面あるいは有限平面の境界を取出すことが出
来るので、ユーザの入力コマンド個数の大幅な簡略化が
可能となる。また実体形状を表現する平面を直接指示す
ることは、ユーザの設計図面による立体面の認５！過程
と親和性がとれ、投影図、断面図、展開図等による立体
生成に対して、共通の入力操作となるため、マンマシン
インターフェイスの性能向上を図ることが出来る６Ｄ、
有限平面の生成法 Ｄｌ、基本生成法 形状モデルのＣＲＴ画面表示である第８Ａ図〜第８Ｆ図
を用いて説明する。 始めに指示点を含む岐小領域を構成する外ループの検索
方法を示す。 第７Ａ図処理ステップ４１では、第８Ａ図に示すように
指示点ｐｏを始点とし、指示点ｐｏ　を始点とする半面
Ｈａとワイヤフレーム群Ｗ［〜Ｗ　ｕ　ＩＩとの交点あ
るいは接点ｃ１〜Ｑｎ１夕終点とする外ループ検索開始
線候補群を作成し、始終点の距離の小さい類０工〜Ｑ、
ｎｎ　に整列させる。 第７Ａ図処理ステップ４２〜４６では第８Ｂ図に示すよ
うに整列された外ループ検索開始線候補の順に従って、
指示点ｐ０を含み、前述の検索開始外ループ検索の詳細
は後述する。 次に外ループに包含されろルーブイ；ｔ、即ち内ループ
群の検索方法を示す。第７Ｂ図処理ステップ４７では第
８Ｃ図に示すように対象となるワイヤフレーム群（第８
　ＡＮｗｘ〜ｖｙ＋＋ｏ　）の中から、外る。第７Ｂ図
処理ステップ４８．４９では、第８Ｄ図に示すように、
取出された稜線候補群（第８０図ｊ＋−ｊ＋＋３）の内
、未検索の任意の稜線候補え、の端点を通力ｙ　　　　
　　　　　　　楠肴半直線ｍを求める。この手直ｊ＠ｍ
と稜線候補群（第８Ｃ図（裏・〜（ｎａ）との交点ある
いは接点ｑ１〜ｑｋ１を終点とする内ループ検索開始線
候補群を作成し、始終点距随の小さい順にｍ１〜ｍ　ｋ
ｌに整列させる７ 第７　Ｂ図処理スデツブ５０〜５３では、第８Ｅ図に示
すように、整列された内ルー・ブ検索開始線内ループ検
索の詳細は後述する。ループが完成しない場合は、第７
Ｂ図処理ステップ５５で、処理ステップ５２により検索
した８を線候補を次回のループ検索処理ステップ５２の
対象外とする。 内ループが完成した場合、第７Ｂ図処理ステップ５４で
、ループを構成する稜線およびそのループ内に内包され
る稜線候補を次回の処理ステップ４８．４９．５２の検
索対象外とするゆ以１・のような処理ステップ４８〜５
５を未検索の稜線候補がなくなるまで、繰返し第８Ｆ図
に示すような、内ループ群Σ　Ｔ、、、　Ｐ　ｊ　を取
出す。 七＝１ 明細書の浄書（内容に変更なし） ここで第７図Ｂの処理ステップ５６の処理により、ルー
プ検索で得られた外ループ、内ループ群に対して、後で
詳しく説明する通り、それぞれのループを構成する稜線
群について分離、統合を行いループの再定義を行う。 以上の説明は、内部点指示による立体生成の場合である
。 第２図の有限平面取出処理ステップ２３１において自動
的に生成された面を印した特定の図形を指示することに
より立体生成を行う場合は端７Ｃ図〜第７Ｄ図に示すよ
うに外ループ開始線群の検索法、およびループ構成の判
定法については、後述の内ループ検索の場合を採用し、
既作成面群の境界を構成する稜線群の逆向きを開始稜線
候補群として遂次・１４＃：面を生成することにより、
あらかじめ、それらの面を印した図形例えば第６Ｃ図の
面ＩＤ、第６Ｄ図の破線で示す面の境界、第６Ｅ図の網
目で示すシエイデイングをディスプレイ上に表示してお
く。 次に外ループ、内ループ検索手法の詳細を第９明細書の
浄書（内容に変更なし） 図以下で説明する。ループ検索の対象となる二次元ワイ
ヤフレーム群から外ループ、内ループを構成する槓一群
を取り出すに当たって、稜線候補のワイヤフレーム群で
データの木構造を作成し、この木構造の探索によりルー
プを作成する。この処理手法は外ループの場合も内ルー
プの場合も全く同一である。 まず漬りに与えらノｔた二次元ワイヤフレーム群から木
構造を作成する手法について説明する。ここで説明の都
合上二次元ワイヤフレームは、そ扛ぞれの連結および交
差点において切断さｎているものとする。第９図に示す
様な、二次元ワイヤフレーム図形のループ検索過程にｈ
−いて、方向Ｌ）を持つワイヤフレームｔ１を親とし、
終点Ｐｇｏで連補のワイヤフレー／、群Ｑｌ〜Ｑｎｉ　
を子とすれば、第１０図に示す様なデータの木構造化を
考えることが出来る。ここでＱＩＪの木構造における１
ノベルを、ｊとすればＱ１〜ＱｎＪの子の本構造におけ
るレベルは（ｊ　＋１　）であるや求められたレベルｊ
＋１−のｆどなる稜線候補のワイヤフレー１１群０．１
〜ＱｎＪは、第９図に示す様に親となるＱＩＪの終点Ｐ
ＥＩＩ）じおいて、（！ＩＪの方向りの逆方向の接ベグ
ｌ−ルｄと点ＰＲＤを始点とする方向に各ワイヤフレー
ムの接ベクトル群（１１〜（ｌｎＪを考えた時の、ｄｔ
〜・ｄ　ｎＪそれぞれどｄとの成す角度Ｏ（第１１図に
示す様にｄを基準として反時計回りに考えた角度）の大
きな順に整列される。レベル（ｊ＋１）における、レベ
ルｊの親から生成される整列された子は第１２図に示す
様にｎＲｇ　Ｑｔ、　Ｑ４ｐ　ＱｎＪ＋　Ｑ２の順とな
る。ループ検索においてはこの整列された子の順にその
子を本構造の次のレベルの親として検索をして行く。従
って第９図のループ検索における、本構造のレベル（ｊ
＋１）における親となるワイヤフレームはＱａとなる。 ここで第９図に示す様にａ３が他のワイヤフレームと交
差もしくは連結することがない場合、第１ｚ図の・印で
示す様り、−その子を、親とする水溝ｉｊ１の生成は行
われない。この場合、本構造のｊ＋１．レベルにｊイけ
る整列された次の順位にある子Ｑ１のワ・イヤル−・ム
を親として木構造の生成が行わ１１．る。 本構造の生成１′：４−ループが構成される（舛ループ
検索ど内ループ検索ではループが構成されるかどうかの
判定の条件が屓なるがその詳細は後述する、）か、もし
くは検索の刻線どなる一コニ、次元ワイヤフレ−ム群の
全てについて検索が終了するまで行われる。 本実施例では列ループ検索時（ニーおいては法えられた
二次元ワイヤフレーム群が各交差点で分割されておらず
、各端点て連結されていない状態、即ち製図用データと
して作成されたままの状態であるとしているので、木構
造を生成し、ループ検索を行う時にこれらのワイヤフＩ
）　ｂの分割、及び端点での連結を行う。 令弟１３　Ａ図に示す様なワイヤフレ−ムの状態で外ル
ープ検索を行っている場合を考える。第１、３　Ａ図に
示す様にベクトルＤｊの方向にワイヤフレーｌＸＱ　（
−を木構造におけるレベルｊでのループ検索を行ってい
るとすると、本構造における（、ｉ＋４）レベルの子と
なるワイヤフレーム群はＱｌ、Ｑｚ、Ｑｓであり、前に
説明した様に点Ｐ１での接ベクトルの交角の順にＱｓ、
Ｑｌ、Ｑｚと整列され、第１３１３図の様なデータの木
構造が生成される７外ループ検索では（ｊ＋１）　レベ
ルの親となるワイヤフレームはＱａであるが、Ｑａに注
目すると第１；３Ａ図に示す通り、このワイヤフレーム
はＱ、ａ、Ｑｂ・・・Ｑｏのワイヤフレー１１群と交差
している。従って、ループ検索において、Ｑａがデータ
の本構造における（ｊ　＋　１）レベルの親となった時
点で各ワイヤフレームＱｓ、　Ｑａ、　Ｑｂ・・・Ｑ、
の各交点での分割処理が行オ〕れ、第１４Ａ図に示す様
にＱａは（１，３１１Ｑ３２．　Ｑｓｓに、ＱＡはＱａ
ｘ、　　Ｑａ２に、Ｑ、、はＱｂＬ＊Ｑｂ２に、Ｑ、は
Ｑｌｌ。 Ｑａ２にそれぞれ分割される。ループ検索における（ｊ
４−１）　レベルの親となるワイヤフレーム（第１３Ａ
図のＱ、ｓ）はこの時点でＱａの分割されたワイヤフレ
ー１１群の中でループ検索の方向Ｄ　；　＋　ｔの最初
のワイヤフレームＱｓｘに置き換えられる。 また、データ処理１−ではＱａというワイヤフレームは
消去され存在しなくなる。従って、第１４Ｂ図に示す通
り木構造における（、ｊ＋１）レベルの親のワイヤフレ
ーｌ−を９３１とすると、これにその終点Ｐ２で連結す
るワイヤフレーム群（ｌ　Ａｔ　！　　Ｑ　＆２１Ｇ　
Ｍ！、　　Ｑ　１１１１　　Ｑ　ｌ、２だけを取り出し
、前に説明し！−平手法より点Ｐ２におけろ接ベクトル
群きな順にＱａ２＋　　Ｑｂ２ｒ　　Ｑ３２．１’−ａ
ｉｒ　　Ｑｉｌと整列させて、（ｊ＋２）レベルでの子
を生成することが出来る。内ループ検索時には前に第７
Ｂ図の４７で説明した通り、外ループに内包されたワイ
ヤフレーム群を取り出した後で、それらのワイヤフレ−
ム群に対しでその全ての交点及び連結点でワイヤフレー
ムの切断処理を行ってからループ検索を・行うのでこの
ワイヤフレー１１の切断に伴う親の置き換えは不要とな
る。 次に、上記の本構造の生成により！’＋えられたル−ブ
検索のための開始線を用いてループ検索の対象となる二
次元ワイヤフレーム群より外ループ又は内ループとなる
ループの稜線群を取り出す処理手順を第」−５図〜１８
　Ｂ図に説明するやこの処理手順は前に説明した通り、
外ループの場合と内ループの場合ではループ検索時にお
いてワイヤフレーノ、の切断に伴う親のｖｔき換えを行
うか行わないか及びループを構成したかどうかの判定方
法が異なるのみで、他の処理は全て同一である。 まず処理の第１ステツプとして、第１−５図６】一番Ｊ
示す様に与えられた開始線をループ検索における本構造
生成のための１ノベル０の親とし、その子となるワイヤ
フレノー４群を取り出し１、レベル１の子として前に説
明した手法により整列させる。第１６図に示す様な二次
元ワイヤフレー１１群に対して方向りを有する開始線Ｌ
ｓｙが与えられたとすると、この１，８丁を親とする了
・のワイヤフレームはその終点Ｐｃを通る全てのワイヤ
フレーム群■、１゜Ｉ、１０１　Ｌｎとなる。これらの
ワイヤフレーム群１．　ｔ　。 ＬｌｏｌＴｉｎは外ループ検索の場合も内ルー・プ検索
の場合も点Ｔ’ｃにおいて切断され本構）告に４むける
レベル１の了・どし、て第Ｌ７Ａｔ司、第Ｌ　７　Ｆ’
、　ｔ’４に示す様１：　Ｑ　１０＆＋　　Ｄ　Ｉａｌ
Ｑｏａ＋　　Ｄ　Ｉ＋１１−＋　　ｐＩｂ＊　　ｆｌｕ
ｌ−の順に整列されろい、′″′扛らの第ルベルの子の
中で１一番目のワイヤフレノー１１を取り出し２、本構
造の生成を開始する。このワイヤフレームのレベルと番
地の初期セラ１−を行・）のが第１５１間の６２でｉ）
る。 第１７Ａ図の例では第１．７　Ｂ図に示す様にＱ　ｉｏ
ａのワイヤフレームが第ルベルＬ番目の稜線候補となる
。５７れが第１５図６３の処理である。次に処理は第１
５回６４に遼んでこの稜線イ（＜補はループを惜成する
かどうか判定する。このループを構成するかどうかの判
定法は外ループの場合と内ループの場合では異なるがそ
の詳細は後で説明する。 もしこの判定でループが構成されたと判断され六場合は
、第１５図７４の処理により１、これ士でのループ検索
で得られた稜線候補群の中からループを構成する稜線群
を・取りｌｉ″１し、処理を終ｒさぜる。 第１７Ａ図の場合Ｑ　１０ａはルー・プ紮構成

【、ない
から処理が次の第１５図６５で示すステップへ進む。 第１５図６５では、Ｊレベル七番［１の稜線候補ではル
ープが構成されないことから、今度はこの稜線候補のワ
イヤフレームを親として次のレベルの子を発生させてゆ
くに当って、この親となるワイヤフレームは子を持つか
、即ちこのワイヤフレームはループの検索方向（ワイヤ
フレーノーの始点から終点の方向）において他のワイヤ
フレームと交差もしくは連結するかどうかを判定するも
のである。第１−７Ａ図のＱｊｏａはｄの方向に交差も
しくは連結するワイヤフレームがないので子を持たない
ことになる（第１７Ｂの・印で示す）ので処理は第１５
図の６６に移る。第１５図６６では親とするワイヤフレ
ームをＪレベルε番目と恒Ｉレベルでそとしての順位が
その隣、即ち、２＋１番地にあるワイヤフレームを親と
する。第１７Ｂ図ではＱｌａがこのワイヤフレームに相
当する。ここで第１７１３図の場合ではＱ　ｉｏａから
Ｑｌａに子の番地を更新できるが、更新した子の番地亡
がそのレベルにおける子の総数を超えてしまう場合があ
るのでその判定を行うのが第１５図（３７である、いま
２もしこの子番地が子の総数を超また第１５図６８によ
ってレベルを］−）前にもどす。ここでもし、第１５図
６９に示すＪ、′ｌに、この１つ前にもど（１，たレベ
ルＪがゼロでない場合は、第１５図７５の処理で、■レ
ベルの最終検索済のｆ番Ｊを検索し、処理６６に継続す
る。処理６９でレベル、Ｊがゼロとなった場合は、与え
られソ５七開始線により対象としている〜”次んワイＡ
！）ｌノーム群の全てについてノ１ノープ検索を行−）
ノーにもかかわｌ′：ｌずループ構成が不ｖＴ能である
。＝と酸５行味しているので処理を終−ｒさゼる。第１
　”／　１３図の例では、第１５図の６７の判定により
（３：３にもどり、処理を継続するに こで第１′７Ａ図を外ループどしで検索しているとする
。処理は第１５図６コ３にもどり第１５図６４の判定に
より、ＱＩａｉＡループを惜成し５ないので第１５図（
５５の判定へと進む。第１　’７　Ａ　ｌ！Ｖ＋に示す
様にＱｉ＆を親とした場合、Ｑｌａは１．、　ｙ、　、
　ｒ、、、　３＊　Ｌ　４と交差しているので子を持つ
ことにな轟λ、処理は第１５回６４０へ進む。いま外ル
ープ検メ・〆の場合であるから前に説明した様に木構造
生成のためのワイヤフレーム群の切断による親子となる
ワイヤフレー１１群の取り出しが必要となる。この処理
を示すのが第１５図７０．７１である。第１８Ａ図に示
す通り、この処理によりＱｌｋはＱＳＴとＱ１４に、■
・δはｌ１ｔｓとＱｌｇに、Ｑ４はＱｌｘとＱＩＦｉに
切断され、Ｌ２はＱｌｋと連結されＱｌｋとなる。ここ
で前に説明した通り第１．８　Ｂ図に示す様に親となる
ワイヤフレームがＱｓａからＱＳＴに置き換えられ、そ
の子となるワイヤフレーム群Ｑ　１ｔ、　Ｑ　１２１　
Ｑ　ｘｓｖＱｘ＊＋　　Ｑ１３ｅ　Ｑｘａが取り出され
整列される。この整列の処理を行うのが第１５図７２の
処理であり、この後、第３５図７３の処理によりこの子
番地の１番目（ｊ＝１）のワイヤフレームを次のレベル
、■＋１における親、即ち次の稜線候補として処理を第
１５図６３にもどしてループ検索を継続する。 第１８　Ｂ図の例ではＱｘｘがこのレベルＪ＋１におけ
る稜線候補のワイヤフレームとなる。内ループ検索では
前に説明した通りこの木構造生成時におけるワイヤフレ
ーム群の切断は不要であるので。 第１５図７０の処理は不要である。 以上の処理手順をループが構成されるか、もしくは全て
のワイヤフレー１１群について検索を終了するまで繰り
返す。 第１．８　Ａ図の場合、この処理手順の操り返しに。 よりＱＳＴを第ルベルの稜線候補とすると、外ループと
してループが構成される。 この状プルをＱｓＴ以降について図示したのが第１９Ａ
図〜第２８Ｒ図である。これらの図において第１　Ｓ）
　Ａ図〜第２８Ａ図はニー次元ワイヤフレームをループ
検索してゆく過程においてその時点までの稜線候補とな
ったワイヤフレーム群を実線で。 またその時点での子となったワイヤフレーム群を破線で
それぞれ元の二次元ワイヤフレーム図形−トに重ねて書
いたものである。また、第１９　Ｂ　１４〜第２８１３
図は第１９Ａ図〜第２８Ａ図に対応してそのループ検索
の過程における木構造を示したものである。各過程にお
いて９印はそのワイヤフレｂが、他のワイヤフレームと
交差もしくは、連結することがない場合で木構造生成は
行われないことを示す。実線はその時点までの稜線候補
群を結ぶ辺であり、破線はその時点までに生成されたワ
イヤフレーム群の親子関係を示す他の辺である。 次にループが構成されるかどうかの判定法について説明
する。前に説明した通り外ループの場合と、内ループの
場合ではループ構成されるかどうかの判定条件が異なっ
ている６外ループの場合ではループ構成は第２９　Ａ図
と第２９Ｂ図に示す様に木構造のあるレベルにおけろ親
となるワイヤフレー１１、即ち稜線候補のワイヤフレー
ムの終点がループ検索の開始線の終点Ｐｃ　　（木構造
におけろ第ルベルの稜候補Ｑｓ丁の始点でもある。）と
一致した場合にのみループカ弓育成されたと判定する。 ループを構成する稜線群はループ検索で生成された本構
造においてループ構成までに各レベルで親となったワイ
ヤフレーム群である。第２９Ａ図の場合、第２９Ｂ図の
木構造の中でアンダーラインを弓Ｉ１．．）たＱ　ｓＴ
、　Ｑｘｚ’　、　　９ｚｘ’　、　Ｑｓｚ’　、　Ｑ
４１’　。 ｆ１３ｔ、　ｆｌｎｚの７本がループを構成する稜線群
である。得られた外ループは必ず第２９Ａ図のＲで示す
様に反時計方向に回転する。 内ループの場合はループ＆４＋７成したかどうかの判定
条件は２つのケースがある。そのループ完成の条件の１
つは第：３ＯＡ図、第３０１３図に示す様に木構造の、
あるレベルにおける親となるワイヤフレーム、即ち稜線
候補のワイヤフレー１１の終点がループ検索のための開
始線Ｑｓｔの終点Ｐｓｒと一致した場合であり、外ルー
プの場合のループ構成の判定条件と全く同一である。第
３０Ａ図では開始ＰＡＱｓｒの終点Ｐｃと本構造のレベ
ル４において４番［１に親となるワイヤフレーｂＱｒｓ
ｚの終点が一致している。従ってループを構成する稜線
群は第３０Ｂ図に示す様にアンダーラインを引いたＱＳ
Ｔ＝Ｑ４１＋　　ＱＬｉ　　Ｑｚｔ＋　　Ｑｒｘの４本
となる。得られた内ループは第３０Ａ図のＲで示す様に
必ず時計方向に回転している。また、内ループの場合の
もう一方のループ構成されるかどうかの判定条件は、第
３１Ａ図、第３１Ｂ図に示す様にループ検索において生
成された木構造における、ある１ノベルの親のワイヤフ
レームの終点が、その時点までに生成された木構造を構
成する全ての子となった、ワイヤフレーム群の中の任意
の成分のワイヤフレー１１の終点と一致した場合である
。この場合、第３１、　Ａ図に示す様にループを構成す
る最後の稜線Ｑ２は既にレベル２における本構造の生成
において子として木構造の構成要素となっており、その
方向ｄがループの回転方向Ｒと逆となっているのでこれ
を終点→始点の方向ｄ′に逆転させた稜線Ｑ、２′　　
としなければならない。従ってループを構成する稜線群
は方向が逆転されたループを構成する最後の稜線Ｑ２．
′　　のレベル第３９Ｂ図ではＱ２′はレベル】にある
から始まってループ完成した時点までに木構造の親とな
ったワイヤフレーム群および最後のＱ２′　　である。 従って第３１Ｂ図の場合ではループを構成する稜線群は
、アンダーラインを引いたＱｘ２＋　Ｑｌｌ　Ｑｓｙ、
＋　Ｑｌｏ、　ｆ）、ｚ’　　の５本である。第３１．
　Ａ図のＲで示す様に得られた内ループは必ず時計方向
に回転する。 以上の処理により、ループ検索の対象となる二次元ワイ
ヤフレーム群と与えられた開始線より外ループ又は内ル
ープとなるべきループを構成する稜線群を取り出すこと
かり能となるが、本実施例ではこの得られた稜線群に対
して大きく分けて２種類の後処理を行う。これらの後処
理は本実施例がＣＡＥ、ＣＡＤ、ＣＡＭシステムの中核
とする対話形形状モデリングシステムに関するものであ
る事に起因して必要となるものである。この後処理の最
初のものは外ループにおいてループを構成する稜線群が
同一の稜線を２度通−っている場合。 及びある分岐点に稜線が２本以ト集まる場合に行われる
処理である。これらの場合、外ループとして得られた稜
線群は２度通る稜線もしくは分岐点を取りのぞくことに
より外ループを構成する稜線群と内ループを構成する稜
線群とに分割することが出来る。第３２Ａ図、第３２Ｂ
図は前者の例を示す、第３２Ａ図の場合、回転方向Ｒを
持つ外ループとして最初に得られる稜線群はＱ　１．　
Ｑ　２．　Ｑ　ｎ。 Ｑ４１　Ｑｉ、ｆｆａ＋　０７１　Ｑ、、　Ｑｓの９本
である。ここで稜線Ｑ２．はループ構成上、２度通って
いることになる。そこで第３２Ｂ図に示す様にＱ２を取
り除き、１１．３とＱ７の稜線を統合して１本の稜線Ｑ
（１とすると、４本の稜線群Ｑ＠、　　（１４１ｎ５４
　　Ｑｓで構成される回転方向Ｋを持つ外ループと２本
の稜線群Ｑ、１．Ｑｓで構成される回転方向Ｑを持つ内
ループとに分離することが出来る。また第３３Ａ図に示
す様に回転方向Ｋを有する外ループを構成する稜線群Ｑ
ｘ〜Ｑ９において分岐点Ｐには４本の稜線Ｑｌ＋　１２
２１　Ｑｓ、　Ｑ７が集まっている。 従って、この点Ｐにおいてこれらの稜線群をαＣとＱ２
を統合したＱ１０と、Ｑｓ、Ｑｔ、Ｑｂの４本の稜線で
構成される回転方向Ｒを持つ外ループとＱｘ＊　Ｑ７．
　（ｌａｔ　Ｑｅの４本の稜線で構成される回転方向Ｑ
を持つ内ループに分離することが出来る。 もう１つの後処理は、外ループの場合も内ループの場合
も行われるものであり、それはループ検索で得られた稜
線群に対してその数を最少にするというものであるにの
処理は得られたループを構成する稜線群の間で幾何学的
に統合することが可能なものはこれを統合して１本の稜
線とするものである。例えば第；３４Ａ図に示す様な反
時計方向Ｒに回転する外ループを構成するＱ□Ｑｂ、Ｑ
ｃ。 Ｑｔ、　Ｑｅ、　Ｑ、ｔ、　Ｑｇ、　Ｑｈ、　Ｑｔの９
木の稜線群を考えた場合、この中でＱ＆とＱｉ　とＱ　
ｈ、　Ｑ　ｍとＱｅ＋Ｑ、とＱ、は幾何学的に統合する
ことが可能であり、それぞれ第３４Ｂ図に示す様にα＾
、Ｑｎｐ”！と統合される。従って幾何学的な統合処理
を行うと第３４Ａ図の外ループを構成する稜線群は第３
４Ｔ３図に示す様にＲの方向に回転するａ＾ＩＱｂｌＱ
ｃ＋　ｎｏ、　（ｌｐ、の５本に減少される。 次にループ検索で用いた基本的なデータとその情報樋造
を図２３５を用いて説明する。この図で用いられる・点
は、矢印（→）で示す格納位置のポインタを示す。 ８１は二次元ワイヤフレーム表で、二次元ワイヤフレー
ムの格納部ではワイヤフレーム固有情報ａｆＩと幾何情
報データＧが格納されている。 ８２は、稜線衣で始終点の実空間座標値ｘ、Ｙを格納し
た座標値衣８８へのポインター、幾何情報を格納したワ
イヤフレーム表８１への位置ポインター、始終点のパラ
メトリック値α１．α２等が格納されている。 ８：３は木構造の組接線表で餅汁秒廿て哨→ブ句νが格
納される。 ８４は子稜線表で組接線表８３の始終ポインターに対応
して稜線表ε３２への位置ポインターが順に整列、格納
される。 ８５はループ表で有限平面表８６の外ループ始メ 体ポインター、内ループ表８７の内ループ始終ポインタ
ーに対応して稜線表への正負の向き付けされたポインタ
ーが順に整列、格納される。 プ表８７への始終ポインター等が格納される６８７は内
ループ表で内ループを示すループ表８５への始終ポイン
ター等が格納される。 以上二次元ワイヤフレーム図形に基づいて有限平面を作
成する過程をデータホＷ′造の観点から示した。 以上の説明から明らかな様に、本発明の実施例によれば
、ｔｐえられた二次元ワイヤフレー−へ群が製図用デー
タとして作成された状態のまま、デー・朶；キ５千千ユ
ーザの要求する内部に内ループ群を有する、寄千寄キキ
中最小領域を構成する外ループを自動的に取り出すこと
が可能となる。 また、ユーザの入力する指示懇はグラフィックディスプ
レイ上で表示された二次元ワイヤフレーの高い対話形形
状モデリングシステムとすることが可能となった。さら
に、本発明の実施例では、これまで説明した様にループ
検索の処理手法どして、与えられた二次元ワイヤフレー
ム群におけろループ検索といった幾何学的な処理を本構
造の生成といった、コンピュータに取って最も効率的に
扱うことが可能な情報構造に置き換えて処理する手法を
採用しているので、その性能（処理スピード、データ記
憶領域の動的な割り付けによる最少化等）が高いという
利点を有する。 〔発明の効果〕 本発明によれば、対象立体を構成する面そ表現〜ム群を
自動的に取り出すことができ、有限平面、あるいはワイ
ヤフレー１１群を正次元化して立体面を生成するので、
対話形動・理の場合、ユーザーの入力コマンド個数の大
幅な簡略化が可能となる。 また実体形状を表現する有限平面を直接指示することは
、ユーザーの設計図ｉＴｉ■の認識過程と親和性がとれ
、立体面を生成オろ場合の対話形処理におけるマンマシ
ンインターフェイスの性能向１−も図ることができる。 このように入力手順の簡略化とマンマシンインターフェ
イスの性能の向−ヒによりユーザーに使い易い形状モデ
リングシステ１１となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は５本発明の一実施例の構成要素および立体形状
生成の全体処理フローを示したものである。第２図は、
第１図の各形状処理部の共通の処理構成をもつ二次元面
生成処理部の詳細を説明したものである。第３図は、第
２図の処理部のデータ生成手順をＣＲＴ画面上で説明し
たものである。 第４Ａ図は、断面図形の三次元化の過程をＣＲＴ画面上
で説明したものである。第４Ｂ図は、展開図形の三次元
化の過程をＣＲＴ画面七で説明したものである６第５Ａ
図は、第′、３図の面定義（三次元化）表示３で、内部
指示点Ｆ）が複数の場合の過程をＣＲＴ画面上で説明し
たものである。第５Ｂ図は、第３図の面定義（三次元化
）表示：３で、同一対象立体を示すワイヤフレームＣが
複数の場合の過程をＣＲＴ両面上で説明したものである
。第６Ａ図は、閉曲面中実体の平行掃引体生成過程をＣ
ＲＴ画面上で説明したものである６第６Ｂ図は、平面取
出処理アルゴリズムを説明したものである。 第８　Ａ　ｌ閾〜第（（Ｆ図は、平面取出処理アルゴリ
ズムを基体的形状モデルのＣＲＴ画面表示例で説明した
ものである。第９〜第１２図は任意の二次元ワイヤフレ
ームにおいて方向りを有するワイヤフレームをもとにル
ープ検索のためのデータの木構造を生成してゆく手順を
説明したものである。第］、；うＡ、第１．３　Ｂ　、
第１４Ａ９第１−４Ｂの各回はループ検索時にお番Ｊる
木構造の生成時においてワイヤフレームの分割に伴う親
となるワイヤフレームの置き換えを説明したものである
。第１５図は与えられた開始線よりループ検索の対象と
なる二次元ワイヤフレームに対してループ検索を行って
ゆく処理手順を示したものである。第１６図〜第２８＋
３図はこの処理手順の各処理段階における二次元ワイヤ
フレー１１群の検索の状態及びその時の生成された木構
造をグラフ化して図示したものである。第２９Ａ図、第
２９Ｂ図は外ループ検索の場合のループ構成かどうかの
判定条件を説明する図である。第３０Ａ図〜第３１Ｂ図
は内ループ検索におけるループ構成かどうかの判定条件
を説明する図である。第３２Ａ図〜第３４１３図はルー
プ検索により得られた稜線群についてその分離、統合を
行う処理を説明したものである。第３５図は、ループ検
索で用いたデータ構造を表形式で表わしたものである７ ２・・・二次元ワイヤフレーム図形のデータベース、３
・・・三次元立体形状のデータベース、４・・・二次元
形状のデータベース、５・・・演算装置、６・・・グラ
フィックディスプレイ、７・・・タブレツ１−１８・・
・スタイラス、９・・・二次元面・線生成処理部、１０
・・・二次元線生成処理部、】、１・・・て次元１ｍ生
成処理部、】２・・・閉曲面中実体生成処理部、１３・
・・二次元ワイヤフレーム図形定策部、２】・・・二次
元ワイヤフレ−１１呼出部、２２・・・図形分割・Ｐ！
ｆ、種糸定義部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、対象立体を構成する面を表現した二次元ワイヤフレ
   ーム図形のデータを入力手段を介してデータベースに入
   力し、このデータベースから取り出されディスプレイ上
   に表示された二次元ワイヤフレーム図形の特定の位置も
   しくは特定の図形を前記入力手段を用いて指示し、演算
   装置を用いて立体形状のデータをデータベースに生成す
   る対話形形状モデリングシステムにおいて、ディスプレ
   イ上に対象立体を構成する面の境界を表現した二次元ワ
   イヤフレーム図形を表示し、その内部点の位置もしくは
   自動的に生成された面を印した特定の図形を前記入力手
   段で与えることにより、前記演算装置によつて立体生成
   の対象となる有限平面あるいは有限平面の境界のデータ
   を生成し、この有限平面あるいは有限平面の境界のデー
   タを用いて、さらに前記演算装置で三次元化処理を行い
   、データベースに立体形状のデータを生成することを特
   徴とする対話形形状モデリングシステム。 ２、立体生成の対象となる有限平面あるいは有限平面の
   境界は、二次元ワイヤフレーム図形が表現する面を指示
   することにより、最 小領域を構成する外ループと、外ループの内部にあり、
   外部にループをもたない内ループ群で構成される境界デ
   ータを生成することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の対話形形状モデリングシステム。 ３、二次元ワイヤフレーム図形から平面の境界のデータ
   を生成する過程において、稜線候補から構成される木構
   造の生成、および木構造による対象稜線の検索によりル
   ープ作成を行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の対話形形状モデリングシステム。