(57)【要約】 【課題】過大なデータ処理を要しないで製品表面に歪みの少ない、見栄えの良い絞が形成される表面加工データを作成する。【解決手段】絞付与対象の表面形状データがデータ入力部１１に入力される。平面ポリゴン化部１４で表面形状データの境界線をｘ−ｙ平面に射影した上、ポリライン化してこれを外縁とする２次元ポリゴンメッシュを作る。ポリゴン立体化部１５でポリゴンメッシュ頂点からｚ方向に延びる直線と元の表面形状データとの交点を結び３次元ポリゴンメッシュを得、さらにそのメッシュを均一化する。テクスチャ変形部１６で作成変形したテクスチャモデルを介して、絞生成部１７は３次元ポリゴンメッシュの頂点に対応するテクスチャデータから変位量を求め、法線方向に変位させた各頂点を結んだポリゴンデータを表面加工データとする。【選択図】図１
2010238215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絞付与対象のパラメトリック曲面で定義される製品形状データをポリゴンメッシュへ置換し、
絞のテクスチャデータに基づいて前記ポリゴンメッシュの各頂点をその頂点を共有する各ポリゴンメッシュから算出される所定の方向に変位させ、
該所定の方向に変位された各頂点に基づいて新たなポリゴンメッシュデータを作成し、
該新たなポリゴンメッシュデータを絞が付与された表面加工データとする
ことを特徴とする表面加工データの作成方法。
【請求項２】
絞付与対象のパラメトリック曲面で定義される製品形状データをポリゴンメッシュへ置換し、
絞のテクスチャデータに基づいて前記ポリゴンメッシュの各頂点をその頂点を共有する各ポリゴンメッシュから算出される所定の方向に変位させ、
該各頂点を変位させる変位量は、前記テクスチャデータに基づく基本変位量に金型の抜き勾配に応じた変位量縮小率を乗じた最終変位量として、
変位させた各頂点に基づいて新たなポリゴンメッシュデータを作成し、
該新たなポリゴンメッシュデータを絞が付与された表面加工データとする
ことを特徴とする表面加工データの作成方法。
【請求項３】
前記所定の方向は、法線方向であることを特徴とする請求項１または２に記載の表面加工データの作成方法。
【請求項４】
前記テクスチャデータが、２次元の位置座標に対する絞の深さを濃度階調に割り当てた画像データであり、
前記ポリゴンメッシュの頂点の変位量は、前記画像データの濃度階調に所定の変換レートを乗じて求めることを特徴とする請求項１から３のいずれか１に記載の表面加工データの作成方法。
【請求項５】
絞付与対象のパラメトリック曲面で定義される製品形状データを複数のパッチに分割し、
各パッチについて、それぞれ頂点の間隔を所定範囲内に均一化したポリゴンメッシュへ置換し、
該ポリゴンメッシュの各頂点に対応させた座標の絞のテクスチャデータに基づいて当該各頂点をその法線方向に変位させて、
変位後の頂点を結んで絞形状を含む製品形状のポリゴンデータを得る
ことを特徴とする表面加工データの作成方法。
【請求項６】
前記ポリゴンメッシュへの置換は、
前記パッチの境界線を２次元平面に射影して、当該２次元平面上でポリライン化し、
ポリライン化した境界線を覆う２次元の格子メッシュを該境界線でトリミングし、
トリミングした格子メッシュから２次元のポリゴンメッシュを作成し、
該２次元のポリゴンメッシュの各頂点から前記２次元平面に垂直な方向に延びる直線と元のパッチとの各交点を結んで当該ポリゴンメッシュを３次元化し、
該３次元のポリゴンメッシュをその頂点が等間隔になる方向に収斂させて均一化するものであることを特徴とする請求項５に記載の表面加工データの作成方法。
【請求項７】
前記２次元平面上でのポリライン化は、ポリラインのすべての線分の長さが前記格子メッシュの正方形格子の対角線の長さよりも大きい最大の分割数となるように、前記射影した境界線を直線で分割するものであることを特徴とする請求項６に記載の表面加工データの作成方法。
【請求項８】
前記格子メッシュはすべてのパッチについて共通であることを特徴とする請求項６または７に記載の表面加工データの作成方法。
【請求項９】
前記テクスチャデータが、２次元の位置座標に対する絞の深さを濃度階調に割り当てた画像データであり、
前記ポリゴンメッシュの頂点の変位量は、前記画像データの濃度階調に所定の変換レートを乗じて求めることを特徴とする請求項５から８のいずれか１に記載の表面加工データの作成方法。
【請求項１０】
前記ポリゴンメッシュの頂点の変位量は、さらに金型の抜き勾配に応じた変位量縮小率を乗じて最終変位量とすることを特徴とする請求項９に記載の表面加工データの作成方法。
【請求項１１】
前記テクスチャデータから、指定した格子間隔をもつテクスチャモデルを作成し、該テクスチャモデルを製品形状データを構成する曲面の傾斜に対応させて変形して、
前記濃度階調は、ポリゴンメッシュの頂点に対応する前記変形したテクスチャモデルの位置座標に基づいて前記テクスチャデータから得ることを特徴とする請求項４、９または１０のいずれか１に記載の表面加工データの作成方法。
【請求項１２】
前記ポリゴンメッシュへの置換は、製品形状データのパラメトリック曲面のパラメータ空間において、所定の分割線でグリッド点を生成するとともに、境界線上に所定の間隔で点列を生成し、境界線内側のグリッド点および境界線上の点列を用いて、各頂点をパラメトリック曲面上に有する３次元の３角形ポリゴンを形成することにより行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１に記載の表面加工データの作成方法。
【請求項１３】
絞付与対象のパラメトリック曲面で定義される製品形状データを複数のパッチに分割し、
各パッチの前記パラメトリック曲面のパラメータ空間において、所定の分割線でグリッド点を生成するとともに、パッチの境界線上に所定の間隔で点列を生成し、
前記境界線内側のグリッド点および境界線上の点列を用いて、各頂点を前記パラメトリック曲面上に有する３次元のポリゴンメッシュを形成したあと、
すべてのパッチの前記ポリゴンメッシュを１枚のポリゴンメッシュに統合し、
該統合したポリゴンメッシュの各頂点に対応させた座標の絞のテクスチャデータに基づいて当該各頂点をその法線方向に変位させて、
変位後の頂点を結んで絞形状を含む製品形状のポリゴンデータを得ることを特徴とする表面加工データの作成方法。
【請求項１４】
前記グリッド点を生成する分割線および境界線上の点列は、それぞれ所定範囲内に均一化した間隔であり、
前記３次元のポリゴンメッシュの形成は、
前記境界線内側のグリッド点を連結して格子メッシュを形成し、
該格子メッシュを三角形ポリゴン化するとともに、格子メッシュの外周におけるグリッド点と前記境界線上の点列を連結して三角形ポリゴン化して形成するものであることを特徴とする請求項１３に記載の表面加工データの作成方法。
【請求項１５】
前記境界線上の点列は、隣接するパッチ間で同位置として共有されることを特徴とする請求項１３または１４に記載の表面加工データの作成方法。
【請求項１６】
前記格子メッシュの外周におけるグリッド点と境界線上の点列を連結して形成する三角形ポリゴンは、
選択した１つのグリッド点とこれに最も近い境界線上の点を結ぶ連結直線をそれぞれ１辺として、格子メッシュの外周にある隣接のグリッド点とからなる三角形と、境界線上の隣接の点とからなる三角形のうち正三角形に近い方を採用して形成することを特徴とする請求項１４または１５に記載の表面加工データの作成方法。
【請求項１７】
前記テクスチャデータが、２次元の位置座標に対する絞の深さを濃度階調に割り当てた画像データであり、
前記統合したポリゴンメッシュの各頂点に局所座標系を設定し、
選択した頂点を前記テクスチャデータの所定位置と対応させ、前記局所座標系に基づいて前記選択した頂点からこれに連結する頂点までの方向と実距離を算出して、
テクスチャデータにおける前記所定位置から前記方向と実距離にある位置を前記選択した頂点に連結する頂点に対応する座標とし、
前記ポリゴンメッシュの頂点の変位量は、前記画像データの当該頂点に対応する座標の濃度階調に所定の変換レートを乗じて求めることを特徴とする請求項１３から１６のいずれか１に記載の表面加工データの作成方法。
【請求項１８】
前記ポリゴンメッシュの頂点の変位量は、さらに金型の抜き勾配に応じた変位量縮小率を乗じて最終変位量とすることを特徴とする請求項１７に記載の表面加工データの作成方法。
【請求項１９】
絞付与対象の製品形状データを複数に分割したパッチと、絞のテクスチャデータを入力して、絞付きの表面加工データを生成する表面加工データ作成装置であって、
パッチの境界線を２次元平面に射影してポリライン化するポリライン化手段と、
該ポリライン化した境界線を外縁とするポリゴンメッシュを作成する２次元ポリゴンメッシュ作成手段と、
２次元のポリゴンメッシュを３次元化するポリゴンメッシュ３次元化手段と、
３次元のポリゴンメッシュの各頂点に対応させた座標の絞のテクスチャデータに基づいて当該各頂点をその法線方向に変位させる頂点変位手段と、
頂点変位手段による変位後の頂点を結んで、絞形状を含む絞付与ポリゴンメッシュを作成する絞付与ポリゴンメッシュ作成手段とを有して、
絞付与ポリゴンメッシュのデータを表面加工データとして出力することを特徴とする表面加工データ作成装置。
【請求項２０】
前記ポリライン化手段は、ポリラインのすべての線分の長さが所定の格子メッシュの正方形格子の対角線の長さよりも大きい最大の分割数となるように、前記射影した境界線を直線で分割するものであり、
前記所定の格子メッシュがすべてのパッチについて共通であることを特徴とする請求項１９に記載の表面加工データ作成装置。
【請求項２１】
前記２次元ポリゴンメッシュ作成手段は、前記ポリライン化した境界線を覆って前記所定の格子メッシュを重ねたうえ、該境界線でトリミングし、ポリゴン化するものであり、
前記ポリゴンメッシュ３次元化手段は、２次元のポリゴンメッシュの各頂点から前記２次元平面に垂直な方向に延びる直線と元のパッチとの各交点を結んで３次元のポリゴンメッシュとし、さらにそのポリゴンを均一化するものであることを特徴とする請求項２０に記載の表面加工データ作成装置。
【請求項２２】
前記テクスチャデータが、２次元の位置座標に対する絞の深さを濃度階調に割り当てた画像データであり、
前記頂点変位手段は、
前記テクスチャデータから、指定した格子間隔をもつテクスチャモデルを作成するテクスチャモデル作成手段と、
該テクスチャモデルを製品形状データを構成する曲面の傾斜に対応させて変形するテクスチャモデル変形手段とを含み、
均一化した前記３次元のポリゴンメッシュの頂点に対応する前記変形したテクスチャモデルの位置座標に基づいて前記テクスチャデータから前記濃度階調を得て、該濃度階調に所定の変換レートを乗じて当該頂点の変位量を算出することを特徴とする請求項２１に記載の表面加工データ作成装置。
【請求項２３】
絞付与対象のパラメトリック曲面で定義される製品形状データを複数に分割したパッチと、絞のテクスチャデータを入力して、絞付きの表面加工データを生成する表面加工データ作成装置であって、
各パッチの前記パラメトリック曲面のパラメータ空間において、所定範囲内に均一化した間隔で分割する分割線でグリッド点を生成するグリッド点生成手段と、
パッチの境界線上に所定範囲内に均一化した間隔で点列を生成する点列生成手段と、
前記境界線内のグリッド点と境界線上の点列から３次元のポリゴンメッシュを形成するポリゴンメッシュ形成手段と、
すべてのパッチの前記ポリゴンメッシュを１枚のポリゴンメッシュに統合するポリゴンメッシュ統合手段と、
該統合したポリゴンメッシュの各頂点に対応させた座標の絞のテクスチャデータに基づいて当該各頂点をその法線方向に変位させる頂点変位手段と、
頂点変位手段による変位後の頂点を結んで、絞形状を含む絞付与ポリゴンメッシュを作成する絞付与ポリゴンメッシュ作成手段とを有して、
絞付与ポリゴンメッシュのデータを表面加工データとして出力することを特徴とする表面加工データ作成装置。
【請求項２４】
前記テクスチャデータが、２次元の位置座標に対する絞の深さを濃度階調に割り当てた画像データであり、
前記頂点変位手段は、
選択した頂点を前記テクスチャデータの所定位置と対応させ、前記選択した頂点からこれに連結する頂点までの方向と実距離を算出して、テクスチャデータにおける前記所定位置から前記方向と実距離にある位置を前記選択した頂点に連結する頂点に対応する座標とし、
前記ポリゴンメッシュの頂点の変位量は、前記画像データの当該頂点に対応する座標の濃度階調に所定の変換レートを乗じて求めることを特徴とする請求項２３に記載の表面加工データの作成装置。
【請求項２５】
前記頂点変位手段は、前記頂点の変位量をさらに金型の抜き勾配に応じた変位量縮小率で補正することを特長とする請求項１９から２４のいずれか１に記載の表面加工データの作成装置。
【請求項２６】
前記変位量縮小率の変化式が複数設定され、操作入力部により選択可能であることを特徴とする請求項２５に記載の表面加工データの作成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製品の表面に絞（しぼ）模様を形成するための表面加工データの作成方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
家電製品、文具、または自動車用内装品などの表面には、見栄えや触感の向上、防眩、滑り止めなど様々な目的で絞が施されている。絞の模様には皮革、木目、岩目、砂目、なし地、幾何学模様などさまざまな微細形状の模様が採用されている。これらの絞を樹脂製品の表面に形成するために、従来はエッチング工法や電気鋳造法などにより成形金型に絞模様が付与されている。
【０００３】
上記エッチング工法は、腐食により形状を生成するため、大型の製品の成形金型にも適用できかつ安価であるが、細かな形状表現が難しく、また繰り返し同一形状を作成することも難しい。
また、絞は製品曲面の法線方向に形成する場合、射出成形金型では、型開き方向にそった面で製品取り出し方向と製品曲面が交差する所謂アンダーが生じると成形品の取り出し時に型の絞の凸凹と成形品に転写された絞の凸凹が引っ掛かることになり、成形品を強引に金型から取り出せば成形品の絞が損傷を受ける。これを避けるために型開き方向にそった抜き勾配（製品曲面の法線方向と製品取り出し方向とのなす角の９０°の補角）が０°に近い領域になるほど抜き勾配の変化に応じて絞の深さを浅くしてアンダーの発生を回避する必要があるが、エッチング工法では連続的に絞の深さを変化させることができず、段階的に浅くするとそのつなぎ目が露わになって見栄えを損なうことになる。
【０００４】
一方、電気鋳造法は、製品形状に製作されたモデル表面に絞をエンボス加工した薄い樹脂シートを手作業で貼り合せ、これをマスターモデルとして樹脂反転や電気鋳造工程を経て成形型とする。しかし、立体形状のモデルに樹脂シートを貼る際に伸びや歪みが生じ、あるいはつなぎ目の模様に不整合が生じるのでこれらを目立たないように修正するのに作業者の熟練を要する。さらに、多くの工程を要する結果工期が長くコスト高となるので、専用の設備を持つ専業メーカでしか採用できない。そして、絞の形状、サイズはマスターモデル作成時に貼り合わせる樹脂シートの絞で決定され、あとで任意の部位に追加の模様を付したり、絞模様の拡大、縮小も困難である。
そして両工法とも、薬液処理等が必要であるというデメリットをもつ。
【０００５】
また、より簡便にかつ品質の高い絞形成を可能とするために、例えば特開平７−２４１９０９号公報や特開２００４−３５８６６２号公報で公知なように、皮革モデルなどの表面形状を読み取った表面測定値から表面形状の深さを２５６階調の濃度で表わした画像データに変換することにより、絞模様の形状データをデジタル化して、これに基づいてコンピュータにより加工データを生成し、この加工データを用いて、例えば、エンボスロールやエンボス板などの平面的なものに絞を付与するものや、切削加工やレーザ加工により絞を金型などの立体的なものに付与するものが近時提案されている。
【０００６】
この絞形状データから加工データを生成するに当って、金型などの３次元形状の立体物表面に投影した加工データとするだけでは、立体物の傾斜面において個々の絞が延びて歪んでしまうので、絞は曲面の製品表面に対してその法線方向に形成される必要がある。
このため、絞を製品表面の法線方向に形成するものとして、例えば画像データにおける絞の深さに対応する濃度に応じて、製品曲面上にボクセルを積み上げて絞を生成するボクセルデータ変換を用いたモデリングソフトなどが提供されている。
【０００７】
このボクセル方式では、製品形状データを小さな球や立方体で構成するボクセルデータに変換し、それぞれのボクセルデータに対応する絞の画像データの画素を決定する。そして、当該画素の濃度を変位量に換算してボクセルデータ上に変位量に相当するボクセルを積み上げる。これをポリゴンデータに変換して最終データとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２４１９０９号公報
【特許文献２】特開２００４−３５８６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述の方式では、先ず製品形状データをボクセルデータに変換するために膨大なデータ量を必要とする。
さらに、一般のコンピュータのデータ処理能力を勘案すると、複数の曲面からなる連続した複雑形状の製品表面に対しては、分割した範囲ごとに絞を生成し、絞生成後に隣接する絞形状とのつなぎ目処理が必要となるが、これに対する満足な処理が未解決である。
【００１０】
即ち、つなぎ目の絞を同じ形状で合せることが難しく、つなぎ目が目立たないようにするには多大な工数を要する手作業による修正が必要となる。しかも、手作業による修正はつなぎ合わせようとする絞形状を変形させることとなるので、作業者の熟練度により出来栄えが変り、角が丸くなったり、溝や山が太くなったり、曲がったりして、修正の狙いから外れて見栄えの悪いものとなってしまうことも多く、品質が安定しない。したがって従来の手法はその主な適用対象が平面や円筒面に限定されているのが実情である。
【００１１】
したがって本発明は、上記従来の問題点に鑑み、過大なデータ量を必要としない簡単な処理で製品表面の法線方向に歪みの少ない絞が形成されるようにした表面加工データの作成方法および装置を提供し、また、データを分割したとしても絞形状のつなぎ目が滑らかな表面加工データの作成方法および装置を提供することを目的とする。さらには、成形型の抜き勾配に対応して絞の深さが滑らかに変化して見栄えの良い絞が形成されるようにした表面加工データの作成方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このため本発明は、絞付与対象のパラメトリック曲面で定義される製品形状データをポリゴンメッシュへ置換し、絞のテクスチャデータに基づいてポリゴンメッシュの各頂点をその頂点を共有する各ポリゴンメッシュから算出される所定の方向に変位させ、その所定の方向に変位されたポリゴンメッシュの各頂点に基づいて新たなポリゴンメッシュデータを作成し、その新たなポリゴンメッシュデータを絞が付与された表面加工データとして得るものとした。
ポリゴンメッシュ化により処理データ量が少なくて済む。また、ポリゴンメッシュの頂点をテクスチャデータに基づいて所定の方向に変位させるので、見栄えの良い絞が得られる。
【００１３】
さらに、ポリゴンメッシュの頂点を変位させる変位量は、テクスチャデータに基づく基本変位量に金型の抜き勾配に応じた変位量縮小率を乗じた最終変位量として、変位させた各頂点に基づいて新たなポリゴンメッシュデータを作成することもできる。
変位量縮小率を連続的に変化させることにより、アンダーを発生させず、絞の深さを滑らかに変化させて見栄えの良い外観表面が得られる。
上記所定の方向は、法線方向とするのが好ましい。法線方向に変位させることにより、とくに歪みのない見栄えの良い絞が得られる。
【００１４】
より具体的には、絞付与対象のパラメトリック曲面で定義される製品形状データをそれぞれポリゴンの大きさを所定範囲内に均一化したポリゴンメッシュに置換し、該ポリゴンメッシュの各頂点に対応する座標の絞のテクスチャデータに基づいて当該各頂点を所定の方向に変位させて、変位後の頂点を結ぶことにより、絞形状を含む製品形状のポリゴンデータを表面加工データとして得るものとしている。
製品形状の厚みを持たない曲面データを対象に処理することで、データ量が少なくて済む。ポリゴンメッシュの各ポリゴンの大きさを均一化することで歪みの少ない絞が得られる。また、各ポリゴンメッシュの頂点をテクスチャデータに基づいて所定の方向に変位させることにより、見栄えの良い絞が得られる。
【００１５】
上記ポリゴンメッシュへの置換は、製品形状データを構成する曲面の境界線を２次元平面に射影して、当該２次元平面上でポリライン化し、ポリライン化した境界線を覆う２次元の格子メッシュを該境界線でトリミングし、トリミングした格子メッシュから２次元のポリゴンメッシュを作成し、該２次元のポリゴンメッシュの各頂点から上記２次元平面に垂直な方向に延びる直線と元の製品形状データとの各交点を結んで当該ポリゴンメッシュを３次元化して、該３次元のポリゴンメッシュをその大きさが等しく小さくなる方向に収斂させて均一化するのが好ましい。
まず２次元平面上でポリゴンメッシュを作成してそれから３次元化するので演算処理が簡単となる。
【００１６】
そして、２次元平面上での境界線のポリライン化は、ポリラインのすべての線分の長さが格子メッシュの正方形格子の対角線の長さよりも大きい最大の分割数となるように、直線で分割するのが好ましい。
分割数を大きくすることにより元の境界線との高い近似度が得られるとともに、直線の長さを正方形格子の対角線より長く確保することにより正方形格子との交点の算出が簡単となる。
【００１７】
格子メッシュはすべてのパッチについて共通とするのが望ましい。とくに上記すべての線分の長さが格子メッシュの正方形格子の対角線の長さよりも大きい最大の分割数となるポリライン化と組み合わさって、隣接するパッチ間の境界線が同一のポリラインとなり、つなぎ目の頂点がそれぞれ一致する。
【００１８】
テクスチャデータは２次元の位置座標に対する絞の深さを濃度階調に割り当てた画像データであり、ポリゴンメッシュの頂点の変位量は、画像データの濃度階調に所定の変換レートを乗じて求めることができる。
テクスチャデータ自体も少ないデータ量でテクスチャを表現できるので、データ処理が簡単である。
【００１９】
また、ポリゴンメッシュの頂点を変位させる変位量については、変位量縮小率の変化式を複数設定しておき、操作入力部により選択可能とすれば、成形材料の収縮特性等を考慮して適切な抜き勾配に応じた絞深さとすることができる。
【００２０】
テクスチャデータから指定した格子間隔をもつテクスチャモデルを作成し、曲面の傾斜に対応させて変形して、ポリゴンメッシュの頂点に対応する変形したテクスチャモデルの位置座標に基づいてテクスチャデータから濃度階調を得るようにするのが好ましい。
これにより、歪のない絞生成のためのポリゴンメッシュとテクスチャデータの対応付けが簡単となる。
【００２１】
ポリゴンメッシュへの置換は、曲面の境界線を２次元平面に射影して２次元のポリゴンメッシュを作成後、あらためて３次元化する代わりに、パラメトリック曲面のパラメータ空間において、所定の分割線でグリッド点を生成するとともに、境界線上に所定の間隔で点列を生成し、境界線内側のグリッド点および境界線上の点列を用いて、各頂点をパラメトリック曲面上に有する３次元のポリゴンメッシュを直接形成することもできる。
【００２２】
この際はとくに、グリッド点を生成する分割線および境界線上の点列は、それぞれ所定範囲内に均一化した間隔であり、３次元のポリゴンメッシュの形成は、境界線内側のグリッド点を連結して格子メッシュを形成し、該格子メッシュを三角形ポリゴン化するとともに、格子メッシュの外周におけるグリッド点と境界線上の点列を連結して三角形ポリゴン化して形成するのが好ましい。
そして、製品形状データを複数のパッチに分割する場合には、各パッチについて３次元のポリゴンメッシュを形成したあと、すべてのパッチのポリゴンメッシュを１枚のポリゴンメッシュに統合してから、各頂点を絞のテクスチャデータに基づいて法線方向に変位させればよい。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように本発明は、製品形状データをポリゴンメッシュ化して、その各頂点をテクスチャデータに基づいて所定の方向に変位させる処理により絞を付与するので、少ないデータ処理負担で表面加工データを得られるとともに、歪みの少ない見栄えの良い絞が得られることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の実施例における表面加工データ作成装置の構成を示すブロック図である。
【図２】パッチ境界線のポリライン化の概念を示す説明図である。
【図３】２次元のポリゴンメッシュ作成の概念を示す説明図である。
【図４】ポリゴンメッシュの３次元化の概念を示す説明図である。
【図５】３次元化したポリゴンメッシュの歪状態を示すイメージ図である。
【図６】表面加工データ作成装置における処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】表面加工データ作成装置における処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】格子メッシュのポリゴン化の要領を例示する説明図である。
【図９】テクスチャモデルの移動要領を示す説明図である。
【図１０】テクスチャモデルの変形状態を示す図である。
【図１１】テクスチャモデルの変形とポリゴンメッシュとの対応関係を示す図である。
【図１２】パッチ境界線のポリライン化の処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１３】ディスプレイスメントマッピングの概念を示す説明図である。
【図１４】ディスプレイスメントマッピングの処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１５】テクスチャモデルからテクスチャ座標系への交点座標変換を示す図である。
【図１６】抜き勾配による金型と製品の干渉を示す説明図である。
【図１７】変化式の概念を示す抜き勾配と変位量縮小率の関係図である。
【図１８】変位量縮小を適用した絞の深さ変化を示す図である。
【図１９】第２の実施例にかかる表面加工データ作成装置の構成を示すブロック図である。
【図２０】第２の実施例の表面加工データ作成装置における処理の流れの概要を示すフローチャートである。
【図２１】三角形ポリゴンメッシュ作成の詳細を示すフローチャートである。
【図２２】パッチにおける分割要領を示す概念図である。
【図２３】グリッド点と境界線を示す図である。
【図２４】ポリゴンメッシュを形成するグリッド点の抽出要領を示す説明図である。
【図２５】境界線上の点列の生成要領を示す説明図である。
【図２６】グリッド点により生成した四角格子メッシュを示す図である。
【図２７】四角格子メッシュの外周凹部における三角形の形成要領を示す説明図である。
【図２８】四角格子メッシュと境界線上の点列による三角形ポリゴンの生成要領を示す図である。
【図２９】パッチ上に生成した三角形ポリゴンメッシュを示す図である。
【図３０】三角形ポリゴンメッシュの整形要領を示す説明図である。
【図３１】ディスプレイスメントマッピングの処理の詳細を示すフローチャートである。
【図３２】三角形ポリゴンメッシュの頂点の局所座標系を示す図である。
【図３３】テクスチャデータからの画素値読み出し要領を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１は、第１の実施例にかかる表面加工データ作成装置の構成を示すブロック図である。
表面加工データ作成装置１０は、製品の表面形状および絞のテクスチャデータとさらに処理ツールデータを入力するデータ入力部１１と、入力データ格納部１２と、入力データ格納部１２に格納されたデータを基に、製品の表面曲面に絞形状を付したポリゴンデータを生成するデータ処理部１３と、生成したポリゴンデータを記憶するポリゴンデータ記憶部１９と、ポリゴンデータ記憶部１９からポリゴンデータを加工データとして出力するデータ出力部２０とからなる。
表面加工データ作成装置１０には、キーボードやジョグレバーなどからなる操作入力部２２と、画像データを表示可能なモニタ２３とが接続される。
【００２７】
データ入力部１１に入力される製品形状データとしての表面形状データは、ＣＡＤデータとして多く用いられる各々の座標をパラメータｕ、ｖの関数Ｓ＝Ｆ（ｕ、ｖ）としたパラメトリック曲面で定義され、あらかじめパラメトリック曲線で表わした境界線により複数の曲面に分割されたパッチ情報として構成され、入力データ格納部１２に格納される。
なお、境界線はとくに断らない限り、いわゆるトリムラインを含むものであり製品形状の端縁を画して隣接するパッチのない境界線を含むものである。
表面形状データには、製品の絞を付与する対象部分（以下、絞付与対象という）の全体サイズが含まれている。
【００２８】
テクスチャデータは、絞の深さを濃度に割り当てた２５６ 階調の２次元のグレースケール画像データであり、絞付与対象をカバーするに十分な面積サイズを有するものとする。
処理ツールデータには、後述する２次元ポリゴンメッシュ作成に用いる格子メッシュの間隔（以下、格子間隔）ｄ、テクスチャモデル生成に用いる格子間隔ｄｔ、テクスチャデータの解像度Ｒ、抜き勾配に応じて変化させる縮小率の算出に用いる射出成形型の型開き方向がある。
【００２９】
データ処理部１３は、平面ポリゴン化部１４、ポリゴン立体化部１５、テクスチャモデル作成・変形部１６、絞生成部１７、および作業メモリ１８を備えている。
平面ポリゴン化部１４は、３次元のパッチをポリゴン化する処理を簡単にするため前段階としてパッチを２次元化するもので、図２の概念図を示すように、３次元空間内のパッチＷの境界線Ｋをｘ−ｙ平面に射影して、この平面上で境界線をポリライン化する。ポリライン化した境界線をＫｐとする。
平面ポリゴン化部１４ではさらに、図３の（ａ）に示すように、ｘ−ｙ平面上にポリライン化された境界線Ｋｐを覆える大ききの格子メッシュＧを設定して、（ｂ）に示すように、境界線Ｋｐでトリミングするとともに、２次元のポリゴンメッシュＧｐを作成する。
【００３０】
ポリゴン立体化部１５では、図４に示すように、２次元のポリゴンメッシュＧｐの各頂点ｐｇを通るｚ軸に平行な直線と、元のパラメトリック曲面Ｊとの交点を求めることにより、ポリゴンメッシュの３次元化を行って境界線Ｋｑで囲まれたポリゴンメッシュＱａを得る。
なお、ｘ−ｙ平面におけるポリゴンメッシュＧｐは３次元化された時のポリゴンの大きさは考慮されていないために、３次元化されたポリゴンメッシュＱａではその面の傾斜に応じて格子間隔が伸びたりしてメッシュが歪む。図５はそのイメージ図で、（ａ）の立ち壁を含む曲面形状に対して、（ｂ）のようにポリゴンメッシュＱａの立ち壁に対応する部分ではポリゴンが大きく変形して隣接する頂点ｐａ間の間隔が伸びる。
このように不均一となったポリゴンの大きさを整えるために、ポリゴン立体化部１５ではさらにポリゴンの大きさを均一化する処理を行ってポリゴンメッシュＱｂとする。これにより、（ｃ）に示すように、隣接する頂点ｐｂ間の間隔も均等に近いものとなる。
【００３１】
テクスチャモデル作成・変形部１６では、テクスチャのｐｉｘｅｌ情報を基に２次元の格子メッシュとしたテクスチャモデルＴｍａを作成する。このテクスチャモデルの各頂点座標にテクスチャデータの解像度Ｒより求められる１ｐｉｘｅｌの幅を乗じることで実際の座標系と対応させて、そのテクスチャ座標を作業メモリ１８に格納しておく。
そして、パッチＷの曲面上の傾斜に対応させて、頂点間隔が密になるように変形してテクスチャモデルＴｍｂとする。
これは、テクスチャが画像データ上平面に均等に並んでいるに対して、均一化したポリゴンメッシュＱｂの頂点ｐｂは平面に射影したとき傾斜面相当部分が密になるので、テクスチャデータを頂点に直接対応させることができないことによる。そこでポリゴンメッシュＱｂの頂点ｐｂを平面に射影したものにテクスチャモデルが対応するように変形することにより、テクスチャモデルＴｍｂを介して均一化したポリゴンメッシュＱｂの頂点ｐｂとテクスチャの座標とを対応可能とするものである。
詳細は後述する。
【００３２】
絞生成部１７は、変形された２次元のテクスチャモデルＴｍｂを介し、入力データ格納部１２に格納しておいたテクスチャのｐｉｘｅｌ情報を取得し、ディスプレイスメントマッピング（Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｍａｐｐｉｎｇ）により３次元のポリゴンメッシュＱｂの各頂点ｐｂの位置を変位させて、絞が付与されたパッチのポリゴンデータを生成する。
ポリゴンメッシュＱｂの頂点位置変位については、金型の抜き勾配に応じた変位量縮小率を適用して変位量を変化させ、型抜き時のアンダーの発生を防止する。データ処理部１３には、変位量縮小率を定める複数の変化式があらかじめ設定されており、成形材料や製品形状の特性等を考慮して、操作入力部２２の操作によりいずれかの変化式を選択可能となっている。
【００３３】
作業メモリ１８には、データ処理部１３内の各部における処理データが一時記憶される。
データ処理部１３は絞が付与されたポリゴンデータをポリゴンデータ記憶部１９に記憶させ、表面形状データを構成するすべてのパッチＷについて上記処理を繰り返す。
モニタ２３には、各処理の進捗状態を画像を含めて表示することができる。
【００３４】
次に、上記表面加工データ作成装置における処理の詳細について説明する。
図６、図７は処理の流れを示すフローチャートである。
製品の表面形状データ、絞のテクスチャデータ、テクスチャデータの解像度Ｒ、テクスチャモデル生成に用いる格子間隔ｄｔ、２次元格子メッシュの間隔ｄおよび型開き方向の角度情報が操作入力部２２の操作によりデータ入力部１１に入力されると、各データが入力データ格納部１２に格納されて、処理が開始される。なお、これらのデータ入力とともに、変位量縮小率を定める変化式も操作入力部２２により選択される。
先ずステップ１００において、平面ポリゴン化部１４は、入力データ格納部１２からパッチＷの情報を読み出して、先の図２に示したように、パッチＷの境界線Ｋをｘ−ｙ平面に射影する。
入力データ格納部１２に格納されている複数のパッチＷからどれを読み出すかの順序は格納部位などに基づいてあらかじめ設定されている。
【００３５】
ステップ１０１において、平面ポリゴン化部１４は、入力データ格納部１２に格納された格子間隔ｄに基づいて、ｘ−ｙ平面上に射影されたパッチＷの境界線をポリライン化する。ここでは、パラメトリック曲線の境界線Ｋが、格子間隔ｄで決定される正方形格子ＳＱの対角線ｓｓの長さよりも大きい直線で分割される。詳細は後述する。
ポリライン化された境界線Ｋｐは作業メモリ１８に記憶される。
【００３６】
ステップ１０２において、入力データ格納部１２にまだ未処理のパッチ情報が残っていないかどうか、すなわちすべてのパッチの境界線のポリライン化が完了したかどうかをチェックする。
すべてのパッチについて境界線Ｋのポリライン化が完了していないときはステップ１００に戻り、次のパッチについて以上の処理を繰り返す。
すべてのパッチＷについて境界線Ｋのポリライン化が終わり、入力データ格納部１２に残る未処理のパッチ情報がなくなると、ステップ１０３へ進む。
【００３７】
ステップ１０３において、平面ポリゴン化部１４は、格子間隔ｄに基づいて、すべてのパッチＷのポリライン化された境界線Ｋｐをカバーする２次元の格子メッシュＧを作成する。
格子メッシュＧはｘ−ｙ平面に射影された特定のパッチだけをカバーするのではなく、すべてのパッチＷをｘ−ｙ平面に射影したものを覆う大きさとする。
【００３８】
このため、作業メモリ１８に記憶されているすべてのポリライン化された境界線Ｋｐの頂点を調べ、ｘ座標、ｙ座標それぞれの最小値ｘｍｉｎ 、ｙｍｉｎ 、最大値ｘｍａｘ 、ｙｍａｘ を求め、それらから許容誤差ε（ε＞ｄ）を考慮した格子メッシュの最小値（ｘ’ｍｉｎ ，ｙ’ｍｉｎ ）を式（１）から求める。
（ｘ’ｍｉｎ ，ｙ’ｍｉｎ ）＝（ｘｍｉｎ −ε，ｙｍｉｎ −ε）    ・・・（１）
この最小値から間隔ｄの正方形格子ＳＱをＮｘ ×Ｎｙ 個生成して、図３の（ａ）に示す格子メッシュＧとする。
ここで、Ｎｘ 、Ｎｙ は次式で求められる。
【００３９】
【数１】
2010238215.tif 000003
【００４０】
格子メッシュＧの格子間隔ｄはすべてのパッチＷに対して共通のものとなる。そして、格子間隔ｄが共通であるから、最小値が格子の対角線ｓｓより長いことを条件とする直線で分割される境界線Ｋｐは、隣接する双方のパッチ間において同一のポリラインとなり、各パッチ間のつなぎ目の頂点がそれぞれ一致することになる。
【００４１】
つぎのステップ１０４において、平面ポリゴン化部１４は、作業メモリ１８から１つのパッチＷのポリライン化された境界線Ｋｐを読み出し、格子メッシュＧに重ねて合成する。
そして、ステップ１０５において、平面ポリゴン化部１４は、境界線Ｋｐを重ねた２次元の格子メッシュＧを、ポリライン化された境界線Ｋｐが外縁線となるようにトリミングする。
【００４２】
ステップ１０６において、平面ポリゴン化部１４は、トリミングした２次元の格子メッシュＧをポリゴン化する。
ここでは、格子メッシュＧの各正方形格子ＳＱについて三角形ポリゴンに分割する。分割は各正方形格子ＳＱをポリラインとの関係で場合分けしてひとつひとつ処理する。
三角形ポリゴンは、各場合に応じて正方形格子ＳＱの頂点やポリラインの頂点、正方形格子ＳＱとポリラインの交点を用いて生成する。
格子メッシュＧとポリラインが２次元平面上にあるため、交点の算出が簡単である。
【００４３】
例えば図８に示すように、ポリライン（Ｋｐ１、Ｋｐ２）の頂点ｐｇ１が正方形格子ＳＱ内にあるとともに、正方形格子ＳＱの１つの頂点ｐｇ２がポリラインの内側にある場合には、破線のように正方形格子の上記１つの頂点ｐｇ１とポリラインの頂点ｐｇ２とを結んで、ポリライン内側の正方形格子内を２つの三角形ポリゴンＴｐ１、Ｔｐ２とする。
この際、ポリライン（Ｋｐ）のすべての線分の長さは格子間隔ｄで決定される正方形格子ＳＱの対角線ｓｓ（図３参照）の長さよりも大きいので、１つの正方形格子ＳＱに連続するポリラインの線分が３本以上交差しまたは含まれることが抑えられ、処理が簡単となる。
これにより、先の図３の（ｂ）に示したようなポリゴンメッシュＧｐが得られる。
【００４４】
つぎのステップ１０７において、ポリゴン立体化部１５は、２次元のポリゴンメッシュＧｐの各頂点ｐｇを通るｚ軸に平行な直線と、元のパラメトリック曲面との交点を算出して、ポリゴンメッシュを３次元化する。
交点の算出については、曲面を下記式（３）とし、直線をｘ＝ｃｘ 、ｙ＝ｃｙ 、ｚ＝ｚ（ｔ）とする。
【００４５】
【数２】
2010238215.tif 000004
【００４６】
求めるべき交点の座標（ｕ，ｖ）は非線形連立形方程式式（４）の解となる。
Ｆ（ｕ，ｖ）＝ｆ（ｕ，ｖ）−ｃｘ ＝０
Ｇ（ｕ，ｖ）＝ｇ（ｕ，ｖ）−ｃｙ ＝０            ・・・（４）
これをニュートン・ラプソン法で解く。
ニュートン・ラプソン法は反復解法であり、ｋ＋１次の近似解（ｕｋ＋１ ，ｖｋ＋１ ）を
ｕｋ＋１ ＝ｕｋ ＋Δｕｋ 
ｖｋ＋１ ＝ｖｋ ＋Δｖｋ                             ・・・（５）
とするものである。
ただし、Δｕｋ 、Δｖｋ は以下の連立１次方程式の解であり、これが十分に小さくなったときに解が収束したと判定する。
【００４７】
【数３】
2010238215.tif 000005
このｕ、ｖを求めることにより、曲面上の実際の交点（ｘ、ｙ、ｚ）が求められる。この交点がポリゴンメッシュＱａの頂点ｐａとなる。
【００４８】
ステップ１０８において、ポリゴン立体化部１５では、３次元化したポリゴンメッシュＱａを均一化する。これは、３次元化したポリゴンメッシュＱａがｘ−ｙ平面にほぼ平行な部位とｘ−ｙ平面に対して角度がある部位とではポリゴンの大きさが不均一となっており、後のステップで微細な絞のテクスチャを適切に対応付けするのが困難となることへの対策である。
均一化はばね質点系モデルを応用して行う。ポリゴンの頂点を質点、辺をばねと考え各頂点に働く力が釣り合うように頂点ｐａを変位させる。ただし、全体の形状の崩れを避けるため、角の頂点は固定、境界上の頂点は境界上を、それ以外の頂点は元の曲面上を動くように拘束条件を設ける。
これにより、境界線に沿う部分を除いては、極端に大きくなってしまったポリゴンが小さくなり、頂点間隔が所定範囲内に収斂して均等に近いものとなる。
【００４９】
位置がＰｉの質点にｎ個の質点がつながっている場合を考えると、位置がＰｉの質点と位置がＰｊの質点がばねでつながっているとき、ばね定数をｋ、ばねの自然長をｌｉｊ、二つの質点間の距離をｌ’ｉｊとすると、質点ｉが質点ｊから受ける力ｆｉｊは、フックの法則より、下記式（７）で求められる。また、質点ｉが受けるすべての力の合力Ｆｉ は、式（８）で表わされる。
【００５０】
【数４】
2010238215.tif 000006
【００５１】
【数５】
2010238215.tif 000007
ここで運動方程式より質点ｉの加速度ａｉ は、ａｉ ＝Ｆｉ ／ｍｉ であるから、質点ｉが静止している（初速ｖ０=０）とすると時刻Δｔ後の速度ｖｉ は、
ｖｉ ＝ａｉ Δｔ＝（Ｆｉ ／ｍｉ ）Δｔ            ・・・（９）    
である。
【外１】
【００５２】
2010238215.tif 000008
【００５３】
ここで、ばねの自然長ｌｉｊは１度も変位していない３次元のポリゴンメッシュをｘ−ｙ平面に射影した時の頂点間の距離とし、質点の質量ｍｉ 、時間間隔Δｔ、ばね定数ｋの値は自由に決める。
以上の処理をメッシュが均一になるまで繰り返し行う。
均一化された３次元のポリゴンメッシュＱｂの各頂点ｐｂの座標データは作業メモリ１８に記憶される。
【００５４】
次のステップ１０９においては、テクスチャモデル作成・変形部１６が、テクスチャデータをポリゴンメッシュの各頂点と対応させるための前処理として、まず入力データ格納部１２に格納された絞のテクスチャデータからテクスチャモデルＴｍａを生成する。
テクスチャデータの画像がＭ×Ｎ（ｐｉｘｅｌ）であるとき、１ｐｉｘｅｌの幅を１とする２次元のテクスチャ座標の原点からＭ’×Ｎ’の格子メッシュであるテクスチャモデルＴｍａを生成する。格子の間隔を指定したｄｔとして、Ｍ’、Ｎ’は、下記式（１１）とする。
【００５５】
【数６】
2010238215.tif 000009
指定した格子間隔ｄｔとしては、例えば格子メッシュＧの格子間隔（ｄ）と同一にすることもできる。
この時点のテクスチャモデルＴｍａの格子の各頂点に対応するテクスチャの座標を作業メモリ１８に一時記憶しておく。次にテクスチャモデルの各頂点座標に画像の解像度Ｒより求められる１ｐｉｘｅｌの幅を掛ける事で実際の座標へと変換する事が出来る。
【００５６】
次のステップ１１０において、テクスチャモデル作成・変形部１６は、図９に示すように、ｘ−ｙ平面に射影したときの絞付与対象のｘ−ｙ座標の最小となる点をｐｍｉｎ （ｘｍｉｎ ，ｙｍｉｎ ）としたとき、テクスチャモデルの各頂点に（ｐｍｉｎ −Ｄ）の補正を加えることにより、このテクスチャモデルＴｍａをｘ−ｙ平面上の絞付与対象のすべてを覆うことができる位置まで移動させる。
Ｄは２次元座標であり、次のステップでテクスチャモデルＴｍａを変形した際、余裕を見込んで絞付与対象をｘ−ｙ平面に射影した時にその位置にテクスチャモデルが存在しない状態を防ぐためである。
【００５７】
ステップ１１１において、テクスチャモデル作成・変形部１６は、ステップ１０８でポリゴンメッシュＱａの均一化に用いたと同様のばね質点系モデルを利用して、パッチＷの曲面に対応させてテクスチャモデルＴｍａを変形する。
すなわち、テクスチャモデルＴｍａの各ポリゴンの頂点を質点、辺をばねとする。
また、ばねの自然長は以下のように定める。まず、ばねの両端点が製品の絞付与対象に該当するパッチＷのｘ−ｙ平面に射影しポリライン化した境界線Ｋｐの内側か外側かを判定する。
両方の端点が内側と判定されない場合は、その２点間の距離をそのまま自然長とする。
【００５８】
両方の端点が内側と判定された場合は、それぞれの端点を通るｚ軸に平行な直線とパッチＷの交点を求める。求めた２つの交点間の距離をｌ３Ｄ、両端点間の距離をｌ２Ｄとしたとき、自然長ｌを式（１２）で求める。
ｌ＝ｌ２Ｄ２ ／ｌ３Ｄ              ・・・（１２）
なお、拘束条件としては、テクスチャモデルＴｍａ全体の並行移動や回転を防ぐため、 たとえば最小のｘ、ｙ座標を持つ頂点ｐｍｉｎ を固定し最大のｘ、ｙ座標を持つ頂点ｐｍａｘ は、ｐｍｉｎ とｐｍａｘ を通る直線上を動くようにする。このような条件下でステップ１０８と同様に頂点を変位させる。
図１０の（ｂ）は，同図の（ａ）のパッチ曲面形状に対し変形後のテクスチャモデルＴｍｂを示す。ここで、図中の太枠は（ａ）のパッチＷの境界線をｘ−ｙ平面（ここではテクスチャモデルの平面）に射影したものである。この変形したテクスチャモデルＴｍｂにおいては、パッチＷのテクスチャモデルの平面に対して傾斜している立ち壁部対応部分のポリゴンが密となっている。
【００５９】
上記テクスチャモデルの変形により、ステップ１０８で均一化されたポリゴンメッシュＱｂの黒丸で示す頂点（ｐｂ）に対して、対応するテクスチャモデルＴｍａの白丸で示す格子頂点が２次元で均等に配置されている図１１の（ａ）の状態から、（ｂ）に示すように、ｚ軸方向に射影したとき（すなわち、２次元平面に垂直な方向において）ポリゴンメッシュＱｂとテクスチャモデルＴｍｂの各頂点間隔が対応した状態となる。
【００６０】
このあと、ステップ１１２において、絞生成部１７は、ディスプレイスメントマッピングにより３次元のポリゴンメッシュＱｂに絞形状を付与し、続いて、ステップ１１３において、絞を付与したポリゴンデータをポリゴンデータ記憶部１９に格納する。
これにより、作業メモリ１８から読み出された１つの境界線データにかかるパッチＷについての処理が終わる。
【００６１】
ステップ１１４において、作業メモリ１８にまだ未処理のパッチＷの境界線Ｋｐ（ポリライン）が残っていないかどうか、すなわちすべてのパッチについてポリゴンメッシュＱｂへの絞形状付与が完了したかどうかをチェックする。
すべてのパッチＷの絞形状付与が完了していないときはステップ１０４に戻り、次のパッチＷについて以上のフローを繰り返す。
作業メモリ１８に境界線Ｋｐのデータを記憶したすべてのパッチＷについて処理が終わると、ステップ１１５においてモニタ２３に処理が完了した旨を表示して、本処理を終了する。
このあと、データ出力部２０は、操作入力部２２の操作により、ポリゴンデータ記憶部１９に記憶されたポリゴンデータを加工データとして加工装置等へ出力可能となる。
【００６２】
次に上記のステップ１０１におけるパッチ境界線のポリライン化の詳細について説明する。
ここでは、境界線をなすパラメトリック曲線の一例として、Ｂ−ｓｐｌｉｎｅ曲線で１本の境界線が定義されている場合について説明する。
接続点でのパラメータの値を指定するのがノットであり、Ｂ−ｓｐｌｉｎｅ曲線は、制御点｛Ｐｉ｝とノット列（ノットベクトル：ｋｎｏｔ  ｖｅｃｔｏｒ）｛ｔｉ｝によって定義される。
Ｌ個のセグメントから構成されるｎ次のＢ−ｓｐｌｉｎｅ曲線は、制御点｛Ｐｉ ｝に基づいて式（１３）で表される。
【００６３】
【数７】
2010238215.tif 000010
パラメータｔの動く範囲はｔｎ からｔｎ＋Ｌ までである。
【外２】
【００６４】
2010238215.tif 000011
【００６５】
境界線のポリライン化は、それぞれのＢ−ｓｐｌｉｎｅ曲線について順次分割していくことにより行われる。
すなわち、Ｂ−ｓｐｌｉｎｅ曲線のいくつかのパラメータｔでのＰ（ｔ）を頂点として分割し、ｔの小さい順に直線でつなぐ。ここでは、前述のようにポリラインのすべての線分の長さが格子間隔ｄで決定される正方形格子ＳＱの対角線ｓｓの長さよりも大きい最大の分割数となるようにパラメータｔの動く範囲ｔｓ からｔｅとして分割する。
【００６６】
図１２はポリライン化の処理の詳細な流れを示すフローチャートである。
まずステップ２００において、ｘ−ｙ平面に射影された境界線Ｋを構成している複数のＢ−ｓｐｌｉｎｅ曲線から、所定位置を基点として１つのＢ−ｓｐｌｉｎｅ曲線を分割対象として、その分割数ｎを初期値１に設定する。
ステップ２０１において、Ｂ−ｓｐｌｉｎｅ曲線式におけるパラメータｔの動く範囲ｔｓ からｔｅ をｎで分割したｔ値を求める。
そしてステップ２０２において、各ｔ値に対するＰ（ｔ）（＝頂点位置）を算出して各頂点を直線で結び、ポリライン候補とする。
たとえば、ｎ＝２の場合には、ｔ値はｔ＝ｔｓ 、（ｔｓ＋ｔｅ ）／２、ｔｅ となり、Ｐ（ｔｓ ）とＰ（（ｔｓ ＋ｔｅ ）／２）、そしてＰ（ｔｅ ）の３点が頂点となる。
分割数ｎをさらに増していくと、これら頂点を結ぶ直線の長さは順次短くなっていく。
【００６７】
ステップ２０３において、ポリライン候補のすべての線分（直線）の中から長さの最小値を求める。
ステップ２０４において、前ステップで求めた長さの最小値が正方形格子の対角線の長さより大きいかどうかをチェックする。
最小値が対角線の長さより大きいときは、ステップ２０５へ進んで、分割数ｎをインクリメントし、その後ステップ２０１へ戻る。
【００６８】
分割数ｎが増大すると、上述のように頂点を結ぶ直線の長さは短くなる。
ステップ２０４のチェックで、直線の最小値が正方形格子の対角線の長さ以下になったときにはステップ２０６へ進み、前回フローのポリライン候補をポリラインとする。すなわち、今回のフローでの分割数がｎ＝４で、初めて最小値が正方形格子の対角線の長さ以下となったら、分割数ｎ＝３のときのポリライン候補が現在対象のＢ−ｓｐｌｉｎｅ曲線のポリラインとなる。
ただし、当該Ｂ−ｓｐｌｉｎｅ曲線についての１回目のフロー（ｎ＝１）において直線の最小値が正方形格子の対角線の長さ以下であった場合には、分割数をｎ＝１のまま、すなわち、Ｂ−ｓｐｌｉｎｅ曲線の両端点を直線で結んでポリラインとする。
【００６９】
このあと、ステップ２０７において、境界線Ｋを形成しているすべてのＢ−ｓｐｌｉｎｅ曲線のポリライン化が完了したかをチェックする。
境界線Ｋを構成している複数のＢ−ｓｐｌｉｎｅ曲線中にまだポリライン化していないＢ−ｓｐｌｉｎｅ曲線が残っているときには、ステップ２００へ戻り、次のＢ−ｓｐｌｉｎｅ曲線のポリライン化を繰り返す。
すべてのＢ−ｓｐｌｉｎｅ曲線のポリライン化が完了した場合には、ステップ２０８において、隣接する各Ｂ−ｓｐｌｉｎｅ曲線の端点におけるポリラインの頂点を順次一致させて接続して、境界線のポリライン化を終了する。
【００７０】
つぎに、ステップ１１２におけるディスプレイスメントマッピングによる３次元ポリゴンメッシュへの絞形状付与の詳細について説明する。
ディスプレイスメントマッピングによって変位する曲面ｐ’は式（１５）で表わされる。
ｐ’（ｕ，ｖ）＝ｐ（ｕ，ｖ）＋ｈ（ｕ，ｖ）ｑ（ｕ，ｖ）  ・・・（１５）
ここで、図１３に示すように、ｐ（ｕ，ｖ）は変位前の曲面（基礎曲面）、ｈ（ｕ，ｖ）は変位量、ｑ（ｕ，ｖ）は変位させる方向の単位ベクトルである。
したがって、ここでは、ポリゴンメッシュＱｂにおけるｐ（ｕ，ｖ）の位置にある各頂点ｐｂを上式により変位させることになる。
【００７１】
図１４はディスプレイスメントマッピングの流れを示すフローチャートである。
まずステップ３００において、作業メモリ１８からポリゴンメッシュＱｂの頂点ｐｂの座標データを読み出し、当該頂点を通るｚ軸に平行な直線とテクスチャモデルＴｍｂの各四角形ポリゴンとの交点ｐｉｎｔ を求める。
ここでテクスチャモデルの四角形ポリゴンを示す曲面Ｓ（ｕ，ｖ）は、その頂点をｐ００、ｐ１０、ｐ１１、ｐ０１として式（１６）で表される。
Ｓ（ｕ，ｖ）＝（１−ｕ）（１−ｖ）ｐ００＋（１−ｕ）ｖｐ０１＋ｕ（１−ｖ）ｐ１０＋ｕｖｐ１１                                      ・・・（１６）
Ｓ（ｕ，ｖ）は無限に広がる曲面であるため、求めたｕ、ｖが０＜＝（ｕ，ｖ）＝＜１であるかどうかを判定する。これがＹＥＳであるときその四角形ポリゴンと直線は交わる。
そのときのｕ、ｖを用いてその交点がテクスチャのどこに対応するかを計算する。ここで、ステップ１０９で作業メモリ１８に一時記憶したテクスチャの座標系の各頂点の座標を用いる。
【００７２】
図１５に示すように、交点を持つ四角形ポリゴンの各頂点ｐ００、ｐ１０、ｐ１１、ｐ０１に持たせたテクスチャ座標系の座標点をｐ’００、ｐ’１０、ｐ’１１、ｐ’０１とすると、交点に対応するテクスチャの座標点ｐｔ （ｕ，ｖ）は、式（１７）で得ることができる。
ｐｔ （ｕ，ｖ）＝（１−ｕ）（１−ｖ）ｐ’００＋（１−ｕ）ｖｐ’０１＋ｕ（１−ｖ）ｐ’１０＋ｕｖｐ’１１              ・・・（１７）
【００７３】
ステップ３０１においては、交点座標でのテクスチャの画素値（濃度）ｇを、その周囲の４画素の画素値からバイリニア補間することで求める。
ステップ３０２において、画素値と絞の深さ（基礎曲面からの高さ）の変換レートに基づいて、交点の基準変位量を求める。絞の最大深さ、すなわち最大変位量をｈｍａｘ とすると、変換レートはｈｍａｘ ／２５５となり、画素値ｇから基準変位量ｈ は式（１８）で表される。
ｈ＝（ｇ／２５５）ｈｍａｘ           ・・・（１８）
例えば、ｈｍａｘ が３００μｍのとき、画素値ｇが１２８であれば基準変位量ｈ は１５０μｍとなる。
【００７４】
続くステップ３０３において、ポリゴンメッシュＱｂの頂点座標の法線方向を算出する。ここでは、１つの頂点ｐｂについて当該頂点を含むポリゴンの法線方向の平均として求める。その際、各ポリゴンの面積を考慮にいれて平均をとるのが好ましい。なお、この法線方向は後で頂点を変位させる際、および抜き勾配算出の際の単位ベクトルｑとなる。
ステップ３０４において、加工対象金型のあらかじめ設定されて入力データ格納部１２に格納されている型開き方向と頂点座標の法線方向とに基づいて、抜き勾配を算出する。
そして、ステップ３０５において、処理開始の際に選択されている変化式に基づいて、頂点位置における変位量縮小率を求める。
【００７５】
図１６に示すように、抜き勾配を、頂点の法線方向に対して９０°の線と白抜き矢印で示す型開き方向との角度θとすると、抜き勾配が小さいほど大きなアンダーが生じて型開き時の金型と製品側の絞とが干渉することになる。このため、変化式は、図１７に示すように抜き勾配θが小さいほど変位量縮小率が大きくなるように、したがって変位量が小さくなるように設定されている。この際、成形後の樹脂収縮により、金型と製品の実際の干渉程度は若干緩和されることも考慮して、変化式が定められる。変位量縮小率は抜き勾配に応じて連続的に変化する。
【００７６】
ステップ３０６では、ステップ３０２で求めた基準変位量ｈに変位量縮小率を掛けて最終変位量ｈｆを算出する。
こうして例えば、基準変位量ｈが２００μｍのとき、抜き勾配が２５°より大きければ変位量縮小率０％として最終変位量ｈｆは２００μｍのまま、抜き勾配が０°〜２５°の範囲では変位量縮小率９０〜０％として最終変位量ｈｆを２０μｍ〜２００μｍのように変化させることができる。
【００７７】
ステップ３０７において、上に求めた最終変位量ｈｆをｈ（ｕ，ｖ）とし、頂点を変位させる方向の単位ベクトルｑを用い、上述した式（１５）によりポリゴンメッシュＱｂの頂点ｐｂを変位させる。
ステップ３０８において、ポリゴンメッシュＱｂのすべての頂点について変位が完了したかどうかをチェックする。
すべての頂点について変位が完了していないときは、ステップ３００へ戻って作業メモリに残っているつぎの頂点について上記処理を繰り返す。
すべての頂点について変位が完了すると、ステップ３０９において、変位した各頂点により新たなポリゴンメッシュを作成する。これによりパッチＷに絞が付与されたことになる。
そして、抜き勾配が小さいところでは前述の変位量縮小により、金型と製品との間にアンダーを生じさせることなく、図１８に示すように、絞Ｒｓの深さ（高さ）が連続的に変化する製品が得られる。図中、白抜き矢印は型開き方向である。
【００７８】
本実施例では、図１２のフローチャートに示したステップ２００〜２０８が発明におけるポリライン化手段を構成し、図６のフローチャートにおけるステップ１０３〜１０６が２次元ポリゴンメッシュ作成手段を構成している。
また、図６のフローチャートにおけるステップ１０７、１０８がポリゴンメッシュ３次元化手段を構成する。
図６、図７のフローチャートにおけるステップ１０９〜１１１、および図１４のフローチャートにおけるステップ３００〜３０７が頂点変位手段を構成し、とくにステップ１０９がテクスチャモデル作成手段を構成し、ステップ１１１がテクスチャモデル変形手段を構成している。
そして、図１４のフローチャートにおけるステップ３０９が絞付与ポリゴンメッシュ作成手段を構成している。
【００７９】
第１の実施例は以上のように構成され、絞付与対象のパラメトリック曲面で定義される製品形状データをそれぞれポリゴンの大きさを所定範囲内に均一化したポリゴンメッシュＱｂに置換し、該ポリゴンメッシュの各頂点ｐｂに対応する座標の絞のテクスチャデータに基づいて当該各頂点を法線方向に変位させて、変位後の頂点を結ぶことにより、絞形状を含む製品形状のポリゴンデータを表面加工データとして得るものとした。
製品形状の厚みを持たない曲面データを対象に処理することで、データ量が少なくて済む。ポリゴンメッシュの各ポリゴンの大きさを均一化することで歪みの少ない絞が得られる。また、各ポリゴンメッシュの頂点をテクスチャデータに基づいて法線方向に変位させることにより、見栄えの良い絞が得られる。
【００８０】
とくに、上記表面形状データを複数のパッチＷに分割し、各パッチについて、それぞれ頂点の間隔を所定範囲内に均一化したポリゴンメッシュＱｂへ置換し、上述のポリゴンメッシュＱｂの各頂点ｐｂの変位、および変位後の頂点の結びを行って、絞形状を含む製品形状のポリゴンデータを得るものとしたので、パッチごとのポリゴンメッシュ化により処理データ量が少なくて済む。
【００８１】
上記ポリゴンメッシュＱｂへの置換は、製品形状データを構成する曲面であるパッチＷの境界線Ｋをｘ−ｙ平面に射影して、当該２次元平面上でポリライン化し、ポリライン化した境界線Ｋｐを覆う２次元の格子メッシュＧを該境界線Ｋｐでトリミングし、トリミングした格子メッシュから２次元のポリゴンメッシュＧｐを作成し、該２次元のポリゴンメッシュＧｐの各頂点ｐｇからｘ−ｙ平面に垂直なｚ方向に延びる直線と元のパッチＷとの各交点を結んで当該ポリゴンメッシュを３次元化して、該３次元のポリゴンメッシュＱａをその頂点が等間隔になる方向に収斂させて均一化している。すなわち、まず２次元平面上でポリゴンメッシュＧｐを作成してそれから３次元化するので演算処理が簡単となる。
【００８２】
そして、ｘ−ｙ平面上での境界線Ｋのポリライン化は、ポリライン（Ｋｐ）のすべての線分の長さが格子メッシュＧの正方形格子ＳＱの対角線ｓｓの長さよりも大きい最大の分割数となるように、直線で分割するので、分割数を大きくすることにより元の境界線Ｋとの高い近似度が得られるとともに、直線の長さを正方形格子の対角線より長く確保することにより正方形格子との交点の算出が簡単となる。
【００８３】
格子メッシュＧはすべてのパッチＷについて共通としているので、とくに上記すべての線分の長さが格子メッシュの正方形格子ＳＱの対角線ｓｓの長さよりも大きい最大の分割数となるポリライン化と組み合わさって、隣接するパッチ間の境界線が同一のポリライン（Ｋｐ）となり、つなぎ目の頂点がそれぞれ一致する。したがって、つなぎ目の模様に不整合が生じることなく、見栄えの良い外観表面が得られる。
【００８４】
テクスチャデータは２次元の位置座標に対する絞の深さを濃度階調に割り当てた画像データであり、ポリゴンメッシュＱｂの頂点ｐｂの変位量は、画像データの濃度階調に所定の変換レートを乗じて求めるので、テクスチャデータ自体も少ないデータ量でテクスチャを表現でき、データ処理が簡単である。
【００８５】
さらに、ポリゴンメッシュＱｂの頂点ｐｂの変位量は、金型の抜き勾配θに応じた変位量縮小率を乗じて最終変位量ｈｆとしているので、変位量縮小率を連続的に変化させることにより、アンダーを発生させず、絞の深さを滑らかに変化させて見栄えの良い外観表面が得られる。
また、変位量縮小率の変化式を複数設定しておき、操作入力部２２により選択可能としているので、成形材料の収縮特性等を考慮して適切な抜き勾配に応じた絞深さとすることができる。
【００８６】
テクスチャデータから、指定した格子間隔ｄｔをもつテクスチャモデルＴｍａを作成し、該テクスチャモデルを３次元の均一化したポリゴンメッシュＱｂに対応させて変形して、ポリゴンメッシュＱｂの頂点ｐｂに対応する変形したテクスチャモデルＴｍｂの位置座標に基づいてテクスチャデータから濃度階調を得るようにしているので、これにより、歪のない絞生成のためのポリゴンメッシュＱｂとテクスチャデータの対応付けが簡単となる。
【００８７】
なお、実施例では、境界線のポリライン化において、すべてのパッチに対して共通の格子メッシュＧを用いることにより隣接のパッチ間のつなぎ目の頂点が自動的にそれぞれ一致するようにしたが、一方のパッチのポリライン化した境界線の頂点を隣接する他方のパッチのポリライン化の際の拘束条件とすることにより、個別のパッチにおける格子メッシュを曲面の形状に対応させて異ならせることもできる。
【００８８】
さらに、格子メッシュの格子間隔ｄはあらかじめ入力データとして設定されているものとしたが、これも操作入力部２２の操作により複数の中から選択、あるいは任意に入力可能とすることもできる。
【００８９】
またパッチのサイズは表面加工データ作成装置のコンピュータの処理能力に応じて任意に決めればよい。
実施例は、データ入力部１１に入力されるパッチ情報で定義される個々のパッチ単位で境界線のポリライン化以下の処理を行う例について説明したが、入力されたパッチのサイズが小さい場合には、コンピュータの処理能力に応じて、隣接する複数のパッチからなるパッチ群を単位として処理することもできる。
逆に、表面形状データが小さくて１つのパッチ相当となる場合には、当然に複数パッチへの分割は不要である。
【００９０】
上記のパッチ群を単位として処理する場合の境界線は、該当する一群のパッチが一体となった全体の外縁を画する線となる。また、３次元空間内のパッチ群の境界線を２次元化する際に射影する平面は、パッチ同士が重ならずそれぞれが１対１に対応するように当該射影平面を設定する。なお、射影平面はｘ−ｙ−ｚ３次元空間におけるｘ−ｙ平面として説明したが、これに限定されず、任意の平面でよい。
【実施例２】
【００９１】
次に、第２の実施例について説明する。
前実施例では、製品形状データを構成するパラメトリック曲面の境界線を２次元平面に射影して、当該２次元平面上でポリライン化するとともに、ポリゴンメッシュを作成し、該２次元のポリゴンメッシュの各頂点から上記２次元平面に垂直な方向に延びる直線と元の製品形状データとの各交点を結んで３次元ポリゴンメッシュを得るものとしたが、例えば自動車の計器盤におけるメータフード部の折り返し形状部分など、２次元平面に射影したときｘ−ｙ座標１点に対してｚが２つの値をもつような特殊な場合にはそのまま適用することが困難である。
そこで、第２の実施例は２次元平面への射影を行うことなしに、直接パラメトリック曲面上に３次元ポリゴンメッシュを得るようにしたものである。
【００９２】
図１９は第２の実施例にかかる表面加工データ作成装置の構成を示すブロック図である。
第２の実施例の表面加工データ作成装置１０Ａは、製品の表面曲面に絞形状を付したポリゴンデータを生成するデータ処理部１３Ａが異なるとともに、ポリゴンデータ記憶部１９の機能をデータ処理部１３Ａが備えるほかは、第１の実施例の表面加工データ作成装置１０と同じである。同一の構成には第１の実施例と同じ参照番号を付してある。
表面加工データ作成装置１０Ａにも操作入力部２２やモニタ２３が接続される。
データ出力部２０はデータ処理部１３Ａで生成したポリゴンデータを加工データとして出力する。
【００９３】
データ入力部１１に入力される製品形状データとしての表面形状データは、各々の座標をパラメータｕ、ｖの関数Ｓ＝Ｆ（ｕ、ｖ）としたパラメトリック曲面で定義され、あらかじめパラメトリック曲線で表わした境界線により複数の曲面に分割されたパッチ情報として構成され、入力データ格納部１２に格納される。
【００９４】
データ入力部１１に入力されるテクスチャデータは、絞の深さを濃度に割り当てた２５６階調の２次元のグレースケール画像データであり、絞付与対象をカバーするに十分な面積サイズを有するものとする。
データ入力部１１には、処理ツールデータとして、抜き勾配に応じて変化させる縮小率の算出に用いる射出成形型の型開き方向が入力される。
【００９５】
データ処理部１３Ａは、ポリゴンメッシュ化部３０、ポリゴンメッシュ統合部３１、絞生成部３２、および作業メモリ３３を備えている。
ポリゴンメッシュ化部３０は、各パッチＷごとにそのパラメトリック曲面上に三角形ポリゴンメッシュを作成し、ポリゴンメッシュ統合部３１は表面形状データを構成するすべてのパッチＷの三角形ポリゴンメッシュを１つのファイルデータに統合する。
絞生成部３２は、統合されたポリゴンメッシュの各頂点に対応するテクスチャデータの濃度階調に基づいて、当該各頂点の位置を変位させて、絞が付与されたポリゴンデータを生成する。
【００９６】
統合ポリゴンメッシュの頂点位置変位については、金型の抜き勾配に応じた変位量縮小率を適用して変位量を変化させ、型抜き時のアンダーの発生を防止する。データ処理部１３Ａには、変位量縮小率を定める複数の変化式があらかじめ設定されており、成形材料や製品形状の特性等を考慮して、操作入力部２２の操作によりいずれかの変化式を選択可能となっている。この金型の抜き勾配に応じた変位量縮小については第１の実施例と同じである。
【００９７】
作業メモリ３３には、データ処理部１３Ａ内の各部における処理データが一時記憶される。
モニタ２３には、各処理の進捗状態を画像を含めて表示することができる。
【００９８】
次に、上記表面加工データ作成装置１０Ａにおける処理の詳細について説明する。
図２０は処理の流れの概要を示すフローチャートである。
製品の表面形状データ、絞のテクスチャデータ、型開き方向の角度情報、および後述する統合ポリゴンメッシュの間隔上限値ｂが操作入力部２２の操作によりデータ入力部１１に入力されると、各データが入力データ格納部１２に格納されて、処理が開始される。なお、これらのデータ入力とともに、変位量縮小率を定める変化式も操作入力部２２により選択される。
【００９９】
先ずステップ４００において、ポリゴンメッシュ化部３０は、入力データ格納部１２からパッチＷの情報を読み出し、三角形ポリゴンメッシュＱｃを作成する。
ステップ４０１では、入力データ格納部１２にまだ未処理のパッチ情報が残っていないかどうか、すなわちすべてのパッチＷについて三角形ポリゴンメッシュＱｃの作成が完了したかどうかをチェックする。
すべてのパッチＷについて三角形ポリゴンメッシュＱｃの作成が完了していないときはステップ４００に戻る。
すべてのパッチＷについて三角形ポリゴンメッシュＱｃの作成が終わり、入力データ格納部１２に残る未処理のパッチ情報がなくなると、ステップ４０２へ進む。
【０１００】
ステップ４０２では、ポリゴンメッシュ統合部３１がすべてのパッチＷの三角形ポリゴンメッシュＱｃを統合して１枚の曲面を示す１ファイルの統合ポリゴンメッシュＱＴとする。
ステップ４０３において、絞生成部３２がテクスチャデータおよび処理ツールデータに基づいて、ディスプレイスメントマッピングにより統合ポリゴンメッシュＱＴの各頂点を移動させ、絞形状を付与されたポリゴンデータとする。
ポリゴンデータの作成が終わると、ステップ４０４においてモニタ２３に処理が完了した旨を表示して、本処理を終了する。
このあと、データ出力部２０は、操作入力部２２の操作により、絞生成部３２からポリゴンデータを読み出し、加工データとして加工装置等へ出力可能となる。
【０１０１】
図２１は、ステップ４００における三角形ポリゴンメッシュＱｃ作成の詳細を示すフローチャートである。
ステップ４１０において、選択したパッチの図２２の（ａ）に示すようなパラメトリック曲面Ｊを格子の間隔が間隔上限値ｂ以下となるように分割するパラメータｕ、ｖの分割数を算出する。例えばパッチＷのｕのパラメータ間隔（最大値−最小値）をある整数ｍで分割し、パラメータ間隔ｃを求める。ｃを用いてパッチを分割し、間隔上限値ｂと比較し、ｂより大きい場合にはｍを増やす。すべての格子間隔が間隔上限値ｂより小さくなるまでこの処理を繰り返す。パラメータｖに対しても同様の処理を行う。図２２の（ｂ）はパラメトリック曲面上の分割線を示す。
ステップ４１１では、上で算出したｕ、ｖそれぞれの分割数を用いて各格子点のパラメータ値を算出し、図２３に示すように、パラメトリック曲面上に点を生成する。この生成した点を以下、グリッド点Cａと言う。なお、図２３はｕ−ｖ面にそった拡大図で、簡単化のためアイソパラメトリック曲線を省いてある。
【０１０２】
ステップ４１２において、ポリゴンメッシュ形成用のグリッド点Ｃａを抽出する。
具体的には、グリッド点Ｃａのうち、図２４に白抜きで示すように、パッチＷの境界線Ｋを含んで境界線の外部にあるものを削除し、さらに、境界線Ｋより内部にあっても境界線からの距離が格子間隔の１／１００未満のものも削除する。格子間隔は間隔上限値ｂ、あるいは実際に分割した格子間隔でもよい。
なお、第１の実施例におけると同じく、境界線Ｋはトリムラインを含み、Ｂ−ｓｐｌｉｎｅ曲線で示される。境界線Ｋの形状はパッチごとに任意であり、図２に示したものとは異なっている。
境界線Ｋからの距離が所定距離未満のグリッド点Ｃａを排除するのは、次に述べる境界線Ｋ上の点を用いて形成するポリゴンが極端に小さくなってしまうことを避けるためである。
【０１０３】
ステップ４１３では、境界線Ｋを間隔上限値ｂ以下の間隔となるように分割する分割数を算出し、ステップ４１４で、図２５に示すように、当該分割数を用いて境界線Ｋ上に点列Ｃｂを生成する。なお、以下では点列の個々の点もＣｂで表す。
なお、分割数についてはグリッド点Cａの場合と同様に全周が等分割される値にすることができるが、グリッド点Cａおよび点列Ｃｂの分割についてはいずれも間隔上限値ｂで等分割した上最後の間隔上限値ｂを越える部分のみを２分してもよい。これにより、グリッド点および点列がそれぞれ所定範囲内に均一化した間隔となる。
【０１０４】
隣接するパッチＷ１、Ｗ２がある場合、すなわち境界線を共有するパッチ間では、境界線Ｋの当該パッチＷ１、Ｗ２が互いに隣接する範囲において、同じ点列Ｃｂが生成されるようにそれぞれにおける境界線Ｋ１、Ｋ２を同じ曲線式で表現する。
なお、表現式が一致しない場合には、位相的にそれら２つの曲線が一致するものとして、一方のパッチＷ１の境界線Ｋ１上に生成した点列Ｃｂを他方のパッチＷ２の境界線Ｋ２上の点列として共有するものとする。
【０１０５】
ステップ４１５において、先のステップ４１２で抽出したグリッド点Ｃａを用いて図２６に示すように、四角格子メッシュＳｑｃを生成する。なお、各交点がグリッド点Ｃａに対応するが、その黒丸表示は省いている。
ステップ４１６において、四角格子メッシュＳｑｃの外周形状が階段状になって凹部がある場合には、図２７のＥ１、Ｅ２部に示すように、当該凹部の内角を挟む外周の２つのグリッド点を直線で連結して三角形Δ１、Δ２を形成する。ただし、Ｅ３部の破線で示すように、２つのグリッド点を連結する直線が境界線Ｋを横切る場合は三角形を形成しない。
【０１０６】
ステップ４１７において、図２８に示すように、四角格子メッシュＳｑｃの各格子における１組の対角位置にあるグリッド点を連結して三角形ポリゴンＴｐｃを生成する。
続いてステップ４１８において、四角格子メッシュＳｑｃの外周にあるグリッド点Ｃａと境界線Ｋ上の点列Ｃｂとの間にも三角形ポリゴンを生成する。
【０１０７】
ここでは、図２８に示すように、まず外周にあるグリッド点の１つＣａ１を選び、これに最も近い境界線Ｋ上の点Ｃｂ１と連結する。この連結直線Ｒ０をそれぞれ１辺として、さらに四角格子メッシュＳｑｃの外周にある隣接のグリッド点Ｃａ２とからなる三角形ΔＣａ１−Ｃｂ１−Ｃａ２と、境界線Ｋ上の隣接の点Ｃｂ２とからなる三角形ΔＣａ１−Ｃｂ１−Ｃｂ２とを演算して、これら２つの三角形のうち正三角形に近い方を三角形ポリゴンＴｐｃとして採用する。
正三角形に近いかどうかは、三角形の最大内角度と最小内角度の差が０（ゼロ）に近いほど正三角形に近いとするか、あるいは最長辺の長さと最短辺の長さの比が１に近いほど正三角形に近いとして判断することができる。
【０１０８】
つぎに、上記選択したグリッド点Ｃａ１に順次隣接する四角格子メッシュＳｑｃの外周上のグリッド点（例えばＣａ２）について以上の処理を繰り返す。隣接する方向は左回りまたは右回りを予め定めておけばよい。
以上により、図２９に示すように、四角格子メッシュＳｑｃの外周から境界線Ｋ上の点列Ｃｂまで拡大した三角形ポリゴンメッシュＱｃがパッチのパラメトリック曲面Ｊ上に生成される。
【０１０９】
ステップ４１９において、エッジスワップによる三角形ポリゴンメッシュＱｃの整形を行う。ステップ４１８において生成される三角形ポリゴンメッシュはステップごとに形の良い正三角形に近い三角形を選択して生成する処理となっているが、生成された三角形ポリゴンメッシュ全体で見るとエッジスワップすることでより良い三角形を生成できる場合がある。
ここでは、図３０に破線で示す四角格子メッシュＳｑｃの外周上のグリッド点Ｃａ３と境界線上の点Ｃｂ３を連結してその両側に三角形ポリゴンが存在する１つの稜線Ｒ１に対して、太実線で示すように一方の三角形ポリゴンを構成する境界線上の点Ｃｂ４と他方の三角形ポリゴンを構成する外周上のグリッド点Ｃａ４とを連結する稜線Ｒ２を演算する。そして、この新たな稜線Ｒ２の両側に形成される２つの三角形（エッジスワップ後の三角形）を求める。
【０１１０】
図３０に示されるように、エッジスワップ後の２つの三角形△Ｃａ４−Ｃｂ４−Ｃａ３と△Ｃａ４−Ｃｂ４−Ｃｂ３が、エッジスワップ前の２つの三角形△Ｃａ３−Ｃｂ３−Ｃｂ４と△Ｃａ３−Ｃｂ３−Ｃａ４よりも正三角形に近づく場合には、破線の稜線Ｒ１を廃して、エッジスワップ後の三角形△Ｃａ４−Ｃｂ４−Ｃａ３と△Ｃａ４−Ｃｂ４−Ｃｂ３を三角形ポリゴンとして入れ替え採用する。
【０１１１】
三角形ポリゴンメッシュＱｃは四角格子メッシュＳｑｃの外周上の順次隣接するグリッド点について以上の処理を繰り返して整形される。
ステップ４１４の処理で述べたように、境界線を共有するパッチ間では、当該境界線の点列を共有するので、ステップ４０２における三角形ポリゴンメッシュＱｃの統合では各パッチが切れ目なく連続して１枚の統合ポリゴンメッシュＱＴとなる。
グリッド点Ｃａおよび境界線上の点Ｃｂが統合ポリゴンメッシュＱＴの頂点ｐｃ（図２９参照）となる。
【０１１２】
つぎに、図３１はステップ４０３の絞生成部３２におけるディスプレイスメントマッピングによる絞形状付与の詳細を示すフローチャートである。
まずステップ４２０において、統合ポリゴンメッシュＱＴの頂点の１つｐｃを選択して、当該頂点ｐｃの法線方向を算出する。
法線方向は、頂点ｐｃのパラメータ値を用いてパラメトリック曲面から求めてもよいし、あるいは第１の実施例におけるステップ３０３と同様に、当該頂点ｐｃを含む周囲のポリゴンの法線方向の平均として求めることもできる。
【０１１３】
続くステップ４２１において、頂点ｐｃの局所座標系を定める。
ここでは、図３２に示すように、頂点の法線方向をｚ軸として、これに直交する２つの方向をｘ軸およびｙ軸とする。これにより、局所座標系は位置情報と法線方向の情報を持つことになる。
ステップ４２２では、テクスチャデータの所定位置を上記選択した頂点と対応させて、当該所定位置の画素値（濃度）ｇを、その周囲の４画素の画素値からバイリニア補間して算出する。
【０１１４】
なお、ステップ４２０で選択する頂点の位置は任意であるが、例えば最初のフローで選択するのを統合ポリゴンメッシュＱＴの中央の頂点とし、これに対応するテクスチャデータの所定位置も中央点とすれば、テクスチャデータの画像面積が統合ポリゴンメッシュの面積をカバーできる程度の大きさで済む。
ステップ４２３において、画素値ｇと絞の深さの変換レートに基づいて、頂点の基準変位量を求める。
【０１１５】
ステップ４２４において、加工対象金型のあらかじめ設定されて入力データ格納部１２に格納されている型開き方向と頂点座標の法線方向とに基づいて、抜き勾配を算出する。
そして、ステップ４２５において、抜き勾配に対する絞深さの変化式に基づいて、頂点位置における変位量縮小率を求める。
ステップ４２６では、ステップ４２３で求めた基準変位量に変位量縮小率を掛けて最終変位量を算出する。
ステップ４２７において、上に求めた最終変位量で頂点をステップ４２０で求めた法線方向（ｚ軸方向）に変位させる。
以上、ステップ４２２の画素値（濃度）ｇの取得からステップ４２７の頂点変位までの処理は第１の実施例におけるステップ３０１〜３０７と同じである。
【０１１６】
つぎに、ステップ４２８において、以上の処理を行っていない頂点が残っているかをチェックする。
未処理の頂点が残っている場合は、ステップ４２９へ進み、残っていない場合は４３２へ進む。
ステップ４２９では、図３２に示されるように、統合ポリゴンメッシュＱＴにおいて法線方向に変位させた頂点ｐｃ１に連結されている隣接の新たな頂点ｐｃ２（＝未処理の頂点）の局所座標系を定め、ステップ４３０において、法線方向に変位させた頂点ｐｃ１の変位前の位置から当該頂点に連結されている上記隣接の頂点ｐｃ２までのベクトルＶ（方向ｒと実距離Ｌ）を求める。
【０１１７】
ステップ４３１において、図３３に示すように、テクスチャデータＤＴの上記法線方向に変位させた頂点ｐｃ１に対応する位置Ｐｄｔ１（所定位置）から前ステップで求めた方向ｒと実距離Ｌにある位置Ｐｄｔ２の画素値（濃度）ｇを、その周囲の４画素の画素値からバイリニア補間して算出する。なお、図３３における黒丸は方向ｒを含む面内の頂点列を示している。
この後、ステップ４２３へ戻って、各頂点のテクスチャデータに基づく法線方向の変位が繰り返される。
すべての頂点ｐｃについてテクスチャデータに基づく法線方向の変位が終わると、ステップ４２８からステップ４３２へ進み、変位した新たな位置の各頂点を連結して、絞形状を付与されたポリゴンデータとする。
【０１１８】
本実施例では、図２１のフローチャートのステップ４１０〜４１２が発明におけるグリッド点生成手段を構成し、ステップ４１３、４１４が点列生成手段を、ステップ４１５〜４１９がポリゴンメッシュ形成手段を構成している。
また図２０のフローチャートにおけるステップ４０２がポリゴンメッシュ統合手段を構成している。
図３１のフローチャートのステップ４２０〜４３１が頂点変位手段を構成し、ステップ４３２が絞付与ポリゴンメッシュ作成手段を構成している。
【０１１９】
第２の実施例は以上のように構成され、絞付与対象のパラメトリック曲面で定義される製品形状データをそれぞれポリゴンの大きさを所定範囲内に均一化したポリゴンメッシュＱｃに置換し、該ポリゴンメッシュの各頂点ｐｂに対応する座標の絞のテクスチャデータに基づいて当該各頂点を法線方向に変位させて、変位後の頂点を結ぶことにより、絞形状を含む製品形状のポリゴンデータを表面加工データとして得るものとした。
製品形状の厚みを持たない曲面データを対象に処理することで、データ量が少なくて済む。ポリゴンメッシュの各ポリゴンの大きさを所定範囲内に均一化することで歪みの少ない絞が得られる。また、各ポリゴンメッシュの頂点をテクスチャデータに基づいて法線方向に変位させることにより、見栄えの良い絞が得られる。
【０１２０】
とくにポリゴンメッシュへの置換は、上記表面形状データを複数のパッチＷに分割し、各パッチについてそれぞれポリゴンメッシュを形成したあと、すべてのパッチのポリゴンメッシュを１枚のポリゴンメッシュＱｃに統合するので、パッチごとの少ない演算処理を繰り返すことで表面形状データ全体のポリゴンメッシュ化が簡単に行える。
【０１２１】
上記各パッチにおけるポリゴンメッシュの形成は、パラメトリック曲面のパラメータ空間において、パッチを所定範囲内に均一化した間隔で分割する分割線でグリッド点を生成するとともに、境界線上に同じ所定範囲内に均一化した間隔で点列を生成し、境界線内のグリッド点を連結して格子メッシュを形成するとともに、該格子メッシュの外周におけるグリッド点と境界線上の点列を連結して三角形ポリゴンを形成して、格子メッシュおよび三角形ポリゴンから３次元のポリゴンメッシュを得るようにしており、２次元平面への射影とさらに３次元への復元処理とを行わないため、演算負担が少なく、処理時間が短縮される。また同じく２次元化および３次元化の処理に伴う歪の発生もない。
【０１２２】
境界線上の点列は、隣接するパッチ間で同位置として共有されるので、各パッチが切れ目なく連続して１枚のポリゴンメッシュへの統合が容易である。
また、グリッド点と境界線上の点列で形成する三角形ポリゴンは、選択した１つのグリッド点とこれに最も近い境界線上の点を結ぶ連結直線をそれぞれ１辺として、格子メッシュの外周にある隣接のグリッド点とからなる三角形と、境界線上の隣接の点とからなる三角形とのうち、正三角形に近い方を採用して形成するので、境界線にそったポリゴンが他の部分のポリゴンに対して極端な異形とならず、均質なポリゴンメッシュが得られる。
【０１２３】
統合したポリゴンメッシュＱｃの各頂点に局所座標系を設定し、２次元のテクスチャデータの所定位置と対応させ選択した頂点からこれに連結する隣接の頂点までの方向と実距離を局所座標系に基づいて算出して、テクスチャデータの所定位置から上記方向と実距離にある位置を前記隣接の頂点に対応する座標とするので、ポリゴンメッシュとテクスチャデータの対応付けが簡単であり、繰り返し演算を伴う３次元ポリゴンメッシュの均一化やテクスチャモデルの変形を要する前実施例に対して、少ない演算回数で極めて歪の少ない絞付与が可能となる。
【０１２４】
なお、第２の実施例でも、前実施例と同様に、パッチのサイズは表面加工データ作成装置のコンピュータの処理能力に応じて任意に決めればよい。
第２の実施例では、データ入力部１１に入力されるパッチ情報で定義される個々のパッチ単位で三角形ポリゴンメッシュ生成を行う例について説明したが、表面形状データが小さくて１つのパッチ相当となる場合には、当然に複数パッチへの分割は不要であり、図２０におけるステップ４０２のポリゴンメッシュ統合も不要となる。
【０１２５】
なお、実施の形態では、境界線のパラメトリック曲線としてＢ−ｓｐｌｉｎｅ曲線が用いられた例について説明したが、他のパラメトリック曲線の場合にも本発明は同様に適用できる。
【０１２６】
テクスチャデータは２５６階調のグレースケール画像データで提供されるものとしたが、これに限定されず、複数の色成分の濃度に絞の深さ情報を持たせた画像データを用いてもよい。さらに、画像データの解像度Ｒはあらかじめ入力データとして設定されているものとしたが、これも操作入力部２２の操作により複数の中から選択、あるいは任意に入力可能とすることもできる。
【０１２７】
ポリゴンメッシュＱｂ、Ｑｃの各頂点ｐｂ、ｐｃを絞のテクスチャデータに基づいて変位させる所定の方向を法線方向としたが、これも任意の方向に設定することができる。
絞模様のディスプレイスメントマッピングにおいて、抜き勾配に対する変位量縮小については縮小率を連続的に変化させるものとしたが、任意のステップで意図的に段階的な変化をなすようにすることも当然に可能である。
【０１２８】
また、変位量縮小率を定める変化式は表面形状データおよびテクスチャデータの入力とともに処理開始の際に選択するものとしたが、ディスプレイスメントマッピングの段階になってから、モニタに選択を求める表示を行い、選択操作を待ってからディスプレイスメントマッピングの処理を開始するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明は、製品表面に絞模様を形成する種々の樹脂製品の製造分野において利用して、多大の効果を有する。
【符号の説明】
【０１３０】
１０、１０Ａ    表面加工データ作成装置
１１    データ入力部
１２    入力データ格納部
１３、１３Ａ    データ処理部
１４    平面ポリゴン化部
１５    ポリゴン立体化部
１６    テクスチャモデル作成・変形部
１７、３２    絞生成部
１８、３３    作業メモリ
１９    ポリゴンデータ記憶部
２０    データ出力部
２２    操作入力部
２３    モニタ
３０    ポリゴンメッシュ化部
３１    ポリゴンメッシュ統合部
３２    絞生成部
３３    作業メモリ
Ｃａ、Ｃａ１、Ｃａ２、Ｃａ３、Ｃａ４    グリッド点
Cｂ    点列
Ｃｂ１、Ｃｂ２、Ｃｂ３、Ｃｂ４    境界線上の点
ＤＴ    テクスチャデータ
Ｇ    格子メッシュ
Ｇｐ    （２次元の）ポリゴンメッシュ
Ｊ    パラメトリック曲面
Ｋ    境界線
Ｋｐ    （ポリライン化した）境界線
Ｋｐ１、Ｋｐ２    ポリライン
ｐａ、ｐｂ、ｐｃ、ｐｃ１、ｐｃ２、ｐｇ、ｐｇ１、ｐｇ２    頂点
Ｑａ、Ｑｂ    （３次元の）ポリゴンメッシュ
Ｑｃ    三角形ポリゴンメッシュ
ＱＴ    統合ポリゴンメッシュ
ＳＱ    正方形格子
Ｓｑｃ    四角格子メッシュ
ｓｓ    対角線
Ｔｍａ、Ｔｍｂ    テクスチャモデル
Ｔｐ１、Ｔｐ２、Ｔｐｃ    三角形ポリゴン
θ    抜き勾配
Ｖ    ベクトル
Ｗ    パッチ
Δ１、Δ２    三角形
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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