(57)【要約】【課題】誤板厚をバーチャルフェーズで容易に発見することができる３次元表示方法を提供する。【解決手段】ＣＡＤビューワが実行されると、読み込んだ形状ファイルに基づき３次元形状を表示する（Ｓ３０２）。ステップＳ３０４において板厚コンター図作成の指示を受けた場合、板厚色階調変換プログラムを起動して、現在表示中の３次元形状を記述する形状ファイルを使用して、該形状の各位置における板厚を計測する（Ｓ３０５）。板厚−色対応テーブルを参照し、計測位置における色を選定する（Ｓ３０７）。生成された板厚色階調データをＣＡＤビューワへ返す。この板厚色階調データに基づく３次元形状を表示する（Ｓ３０８）。【選択図】　　　　図３
2004038502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のポリゴンを用いて３次元形状を表示するコンピュータによる３次元形状の表示方法であって、前記３次元形状の板厚を色分布で表現することを特徴とする３次元形状の表示方法。
【請求項２】
前記３次元形状は、板厚が均一でない形状であることを特徴とする請求項１に記載の３次元形状の表示方法。
【請求項３】
前記表現する際に、
前記複数のポリゴンのうちの隣接するポリゴンの法線ベクトルであって、長さが全て等しい法線ベクトルを合成し、
前記隣接するポリゴンが共有する頂点を通り前記合成されたベクトルに平行な直線と、前記複数のポリゴンのうちの他のポリゴンとの交点を求め、
前記求められた交点から、該交点における前記他のポリゴンの法線と、前記頂点を通り前記他のポリゴンに平行な平面との交点までの距離を、前記頂点における板厚とすることを特徴とする請求項１または２に記載の３次元形状の表示方法。
【請求項４】
前記３次元形状はナイフエッジ形状であることを特徴とする請求項３に記載の３次元形状の表示方法。
【請求項５】
前記３次元形状は端部切り落とし形状であることを特徴とする請求項３に記載の３次元形状の表示方法。
【請求項６】
前記３次元形状はフィレット形状であることを特徴とする請求項３に記載の３次元形状の表示方法。
【請求項７】
複数のポリゴンを用いて３次元形状を表示するコンピュータに対し、前記３次元形状の板厚を色分布で表現するステップを実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項８】
請求項７に記載のコンピュータプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項９】
複数のポリゴンからなる３次元形状であって、板厚を色分布で表現した３次元形状の画像を記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は３次元形状の表示方法、コンピュータプログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関し、より具体的には、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム等によりポリゴンを用いて生成された３次元形状について、その板厚を表現するための３次元形状の表示方法、コンピュータプログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＡＤシステムを使用して設計されたポリゴンモデルの板厚を精査・検査するために従来から行われている手法として、ＣＡＤシステム等が有する点−面、線−面、面−面間の距離を計測する機能によって、特定の位置を指定し、その位置における板厚を個々の数値データとして計測する方法が知られている。
【０００３】
また、ラピッドプロトタイピング（ＲＰ）の際に使用されるスライスデータを使用して誤板厚を検証することが一般に行われている。この技術によれば、３次元ＣＡＤの形状データであるＳＴＬ（Ｓｔｅｒｅｏ　Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）データから、各断面の形状を示すスライスデータを算出する。そして、求められたスライスデータを精査することにより、誤板厚を見つけ出す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
３次元形状の内側表面の形状と外側表面の形状に相違がある場合、フィレット部やリブ形状が交差する場合、あるいは金型の制約により板厚に抜き勾配がある等、形状が複雑である場合には、ＣＡＤシステムを使用したポリゴンオブジェクトの作成段階で不作為かつ留意・予測不可能な板厚分布が生じることがある。このような誤板厚を見逃すと、ＣＡＤシステムにより設計されたＣＡＤモデルのデータを直接利用する機械切削加工や金型製造工程やラピッドプロトタイピング工程にあっては、製品・試作品形状が誤形状となる。
【０００５】
同様に、誤板厚にて作成された解析用のＣＡＥメッシュモデルによるＣＡＥシミュレーション結果は、信頼性を欠くものとなる。
【０００６】
従って、ＣＡＤモデル作成といったバーチャルフェーズの作業から、機械切削加工、金型製造、ラピッドプロトタイピングといったフィジカルフェーズに移行する場合に、設計意図に合致した板厚が確保されているかを精査・検査する工程は、製造業における必須工程であるということができる。戻り作業を削減し、品質を向上させるには、バーチャルフェーズで細心の注意を払って板厚の分布を精査・検査・修正する必要がある。
【０００７】
しかしながら、上述したような従来からの精査・検査手法は作業者スキルに依存しており、誤板厚を確実かつ迅速にピックアップすることができない。このため、板厚の分布の検証に多大な時間を要し、また精査等に課される作業上の負担が大きいという問題がある。
【０００８】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、誤板厚をバーチャルフェーズで容易に発見することができる３次元形状の表示方法、コンピュータプログラム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体および記録媒体を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数のポリゴンを用いて３次元形状を表示するコンピュータによる３次元形状の表示方法であって、前記３次元形状の板厚を色分布で表現することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の３次元形状の表示方法において、前記３次元形状は、板厚が均一でない形状であることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の３次元形状の表示方法において、前記表現する際に、前記複数のポリゴンのうちの隣接するポリゴンの法線ベクトルであって、長さが全て等しい法線ベクトルを合成し、前記隣接するポリゴンが共有する頂点を通り前記合成されたベクトルに平行な直線と、前記複数のポリゴンのうちの他のポリゴンとの交点を求め、前記求められた交点から、該交点における前記他のポリゴンの法線と、前記頂点を通り前記他のポリゴンに平行な平面との交点までの距離を、前記頂点における板厚とすることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の３次元形状の表示方法において、前記３次元形状はナイフエッジ形状であることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の３次元形状の表示方法において、前記３次元形状は端部切り落とし形状であることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項６に記載の発明は、請求項３に記載の３次元形状の表示方法において、前記３次元形状はフィレット形状であることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項７に記載の発明は、コンピュータプログラムであって、複数のポリゴンを用いて３次元形状を表示するコンピュータに対し、前記３次元形状の板厚を色分布で表現するステップを実行させることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項８に記載の発明は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、請求項７に記載のコンピュータプログラムを記録したことを特徴とする。
【００１７】
更に、請求項９に記載の発明は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体において、複数のポリゴンからなる３次元形状であって、板厚を色分布で表現した３次元形状の画像を記録したことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の詳細な実施の形態について詳細に説明する。
【００１９】
（第１実施形態）
図１は、本発明を適用したコンピュータの構成例を示すブロック図である。同図において、コンピュータ１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）１０２を内蔵している。このＣＰＵ１０２には、入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）１１０がバス１０８を介して接続されている。入出力Ｉ／Ｆ１１０を介して、キーボード１１４やマウス１１３の操作により指示が入力されると、ＣＰＵ１０２はその指示に従いＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）　１０６に格納されているプログラムを実行する。あるいは、ＣＰＵ１０２は、入出力Ｉ／Ｆ１１０を介して記憶部１１８に記録されたプログラムを読み出し、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）　１０４にロードして実行する。また、通信部１１２から受信した情報によりプログラムの実行が指示される場合もある。
【００２０】
このようにして、後述する本発明に関わる処理が実現される。そして、ＣＰＵ１０２はその処理結果を、必要に応じて、例えば入出力Ｉ／Ｆ１１０を介して、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）やＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ−Ｒａｙ　Ｔｕｂｅ）等により構成されるディスプレイ１１６、プリンタ１１５から出力し、通信部１１２から送出し、あるいは記憶部１１８に記録させる。
【００２１】
なお、コンピュータ１００に各種の処理を実行させるプログラムを記述する処理ステップは、必ずしも時系列で処理される必要はなく、並列的に、あるいは個別に実行される処理も含む場合がある。
【００２２】
また、プログラムは、１のコンピュータにより処理されるものであっても良く、複数のコンピュータによって分散処理されるものであっても良い。さらに、プログラムは、遠隔のコンピュータに転送されて実行されるものであっても良い。
【００２３】
記憶部１１８は、ＣＰＵ１０２により実行されるプログラムおよびデータを格納するのに適したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、あらゆる形態の不揮発性メモリにより構成することができる。例えばＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、およびフラッシュメモリデバイスなどの半導体メモリデバイス、内部ハードディスクやリムーバブルディスクなどの磁気ディスク、磁気光学ディスク、ＣＤ−ＲＯＭディスクなどがある。
【００２４】
プログラムは、少なくとも３次元ポリゴンモデラー１２０、ＣＡＤビューワ１２２、板厚色階調変換プログラム１２４、ラピッドプロトタイピング編集ソフトウェア１２６、ＦＥＭ（Ｆｉｎｉｔｅ　Ｅｌｅｍｅｎｔ　Ｍｅｔｈｏｄ）メッシュプリプロセスメッシュ分割ソフトウェア１２８、および金型作成ソフトウェア１３０を有する。
【００２５】
３次元ポリゴンモデラー１２０は、３次元形状を多数のポリゴンで構成することによりモデリングを行うソフトウェアである。ＣＰＵ１０２は、３次元ポリゴンモデラー１２０のプログラム命令を実行することにより、形状を記述するポリゴンデータ（以下、形状ファイルという）１３２を出力し、記憶部１１８に記憶させる。形状ファイルは、メッシュあるいは格子として定義されたポリゴンについて、その全てが連結状態を維持した１つのポリゴンデータとして構成される。
【００２６】
ここで、形状ファイルとしては、ラピッドプロトタイピングにより造形を行うＲＰ造形機に入力されるＳＴＬ形式のファイル、ＶＲＭＬ（Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｒｅａｌｉｔｙ　Ｍｏｄｅｌｉｎｇ　Ｌａｎｇｕａｇｅ）形式のファイルおよびその他のポリゴン形式のファイルが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２７】
ＣＡＤビューワ１２２は、３次元ポリゴンモデラー１２０の実行により作成された形状ファイルの内容を表示するためのソフトウェアである。このＣＡＤビューワ１２２は、ファイルの内容を変更することができず、表示を行うためだけの、いわば内容確認用のソフトウェアである。
【００２８】
板厚色階調変換プログラム１２４は、所定の厚みを有する３次元物体の表面の色を、その板厚量に応じて変化させて表現した板厚色階調データ１３４を生成して、記憶部１１８に記憶させるためのソフトウェアである。このような板厚色階調変換処理は、ＣＰＵ１０２が、ＣＡＤビューワ１２２から形状ファイル１３２を受け取り、このファイルに基づいて３次元形状の板厚を計測することにより行う。
【００２９】
ラピッドプロトタイピング編集用ソフトウェア１２６は、ＣＰＵ１０２による３次元ポリゴンモデラー１２０の実行により出力される形状ファイルが入力されると、そのファイルに基づく形状の位置姿勢のセッティングを行い、３次元形状の断面のスライスデータ１３６を作成し、記憶部１１８に記憶させる。
【００３０】
ＦＥＭメッシュプリプロセスメッシュ分割ソフトウェア１２８は、形状ファイルが入力されると、ＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ａｉｄｅｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）シミュレーションに使用されるＦＥＭモデルのデータ（ＦＥＭモデル用データ）１３８を生成し、記憶部１１８に記憶させる。
【００３１】
金型作成ソフトウェア１３０は、形状ファイルが入力されると、そのファイルに基づき、金型加工用のＣＡＭシステム等のＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）マシンで使用されるＮＣデータ１４０を作成し、記憶部１１８に記憶させる。
【００３２】
板厚−色対応テーブル１４２は、板厚色階調変換プログラム１２４を実行するＣＰＵ１０２により参照されるプログラムであり、板厚（距離）と色とが対応付けて記憶されている。この対応関係は、板厚量に応じて色の彩度、明度、色味あるいはこれらの組み合わせが変わるように定義されている。
【００３３】
次に、図２のフローを参照し、本実施形態に係るコンピュータ１００を用いた色階調板厚検証処理について説明する。
【００３４】
まず、３次元ポリゴンモデラー１２０を起動し、３次元形状の作図が行われる（Ｓ４０２）。そして、ユーザにより画像の保存が指示されると、その３次元形状を記述する形状ファイル１３２が記憶部１１８に書き込まれる。
【００３５】
次いで、ユーザからの指示に応じてＣＡＤビューワ１２２が起動されると、コンピュータ１００は形状ファイル１３２を読み出して、作図された画像をディスプレイ１１６に表示する（Ｓ４０４）。ここで、表示中の画像に対し、板厚を色分布で表現した画像（以下、「板厚コンター図」という場合がある）を表示するようユーザから指示された場合、ＣＰＵ１０２は表示中の３次元形状の形状ファイルを板厚色階調変換プログラム１２４に渡す。次いで、板厚色階調変換プログラム１２４を実行し、形状ファイルに基づいて３次元形状の板厚を色分布で表現するための板厚色階調データ１３４を生成し、ＣＡＤビューワ１２２に返す（Ｓ４０６）。
【００３６】
ＣＰＵ１０２は板厚色階調データ１３４を入力値として再度ＣＡＤビューワ１２２を実行し、画像を表示する（Ｓ４０４）。
【００３７】
ユーザは、ここで表示されるデータを閲覧することにより、設計された製品の板厚を検証することができる（Ｓ４０８）。そして、この検証により誤板厚が発見された場合は、再びステップＳ４０２に戻り、作図から繰り返す。
【００３８】
一方、検証の結果誤板厚がない場合は、形状ファイルの用途に応じた後続の処理を行う（Ｓ４０９）。即ち、形状ファイルをラピッドプロトタイピングに使用する場合はステップＳ４１０に移行し、ラピッドプロトタイピング編集ソフトウェア１２６が起動される。そして、このプログラムの実行によりスライスデータ１３６が出力され、記憶部１１８に書き込まれる。ここで出力されたデータは、ＲＰ造形機４１６により利用される。また、形状ファイルをＣＡＥに使用する場合は、ＦＥＭメッシュプリプロセスメッシュ分割ソフトウェア１２８が起動され、このプログラムの実行によりＦＥＭモデル用データ１３８が出力され、記憶部１１８に書き込まれる。ここで出力されたデータは、ＣＡＥによるシミュレーションを行うためのソフトウェアまたはハードウェア（ＣＡＥシミュレータ）４１８への入力値として使用することができる。さらに、形状ファイルを金型作成に用いる場合は金型作成ソフトウェア１３０が起動され、このプログラムの実行によりＮＣデータ１４０が出力されて、記憶部１１８に書き込まれる。出力されたデータは、ＮＣマシン４２０により使用される。
【００３９】
次に、図３を参照し、ＣＡＤビューワ１２２および板厚色階調変換プログラム１２４を実行するコンピュータ１００の動作について説明する。
【００４０】
上述したように、コンピュータ１００はＣＡＤビューワ１２２が実行されると形状ファイルに基づき３次元形状を表示させる（Ｓ３０２）。同時に、表示中の３次元形状についての板厚コンター図の作成の指示を受け付ける（Ｓ３０４）。このような処理は、例えば板厚コンター図の作成を希望する場合に押下するボタンをディスプレイ上に表示し、そのボタン操作をユーザから受け付けることにより行うことができる。
【００４１】
板厚コンター図の作成の指示を受けた場合、コンピュータ１００は板厚色階調変換プログラム１２４を起動する。そして、現在表示中の３次元形状を記述する形状ファイルを使用して、該形状表面の各位置における板厚を計測する（Ｓ３０５）。次いで、板厚−色対応テーブル１４２を参照し、計測位置における色を選定する（Ｓ３０６）。このようにして、板厚色階調データの生成が行われる。
【００４２】
全ての位置に対する色の選定が完了した場合（Ｓ３０７）、生成された板厚色階調データ１３４をＣＡＤビューワ１２２へ返す。コンピュータ１００は、ＣＡＤビューワ１２２を再度実行し、板厚色階調変換プログラム１２４から返された板厚色階調データに基づき３次元形状を表示する（Ｓ３０８）。ここで、隣接する計測位置の板厚が異なる場合、その計測位置間の色を連続的に変化させたグラデーションにより表示することとしても良い。
【００４３】
次に、図４を参照し、本実施形態に係るコンピュータにより実行される板厚色階調変換処理について説明する。
【００４４】
図４は、厚さが均一でない板状体の断面図で、図面立て方向が板厚の方向に一致する。３次元ポリゴンモデラー１２０の実行に基づき生成される形状ファイルには、上面２０２を表現するポリゴンデータと、底面２０４を表現するポリゴンデータとが含まれる。上面２０２を表現するポリゴンデータには、該上面を規定する各頂点の３次元空間内における位置の情報と、この面の法線ベクトル２０６の向きの情報とが含まれている。底面２０４を表現するポリゴンデータにも、各頂点のデータと、法線ベクトル２１２の情報が含まれている。法線ベクトルの向きは、各ポリゴンを裏面から表面へ貫く向きで定義される。ＣＰＵ１０２は、板厚色階調変換プログラム１２４の実行に基づき、次のようにして板厚を計測する。
【００４５】
例えば上面２０２の計測対象の位置Ｐ１における板厚を計測する場合、法線ベクトル２０６を逆方向に向け、ベクトル２１０とする。次いで、ベクトル２１０を調整し、位置Ｐ１を通りベクトル２１０に平行な直線と底面２０４との交点Ｐ２を求める。そして、位置Ｐ１と交点Ｐ２との距離を求める。このような板厚の計測処理を、板状体２００を構成する面上の所定の位置に対して行う。その後、板厚−色対応テーブル１４２を参照し、板状体表面の各位置を表示する際の色を選定する。
【００４６】
底面２０４における色分布の作成も同様に行うことができる。この場合、例えば底面２０４の計測対象の位置Ｑ１において、法線ベクトル２１２と逆方向のベクトル２１４を生成する。次いで、ベクトル２１４の長さを調整し、位置Ｑ１を通りベクトル２１４に平行な直線と、上面２０２との交点Ｑ２を求める。そして、位置Ｑ１と交点Ｑ２との距離を求める。
【００４７】
なお、３次元形状の計測個所の位置や数はユーザにより設定可能としても良い。この場合、ＣＡＤビューワ１２２上で表示する画像の解像度を設定可能とし、設定された解像度に応じて計測個所を決定するように構成しても良い。
【００４８】
図５は、本実施形態に係る３次元形状の表示方法により表示される画像の一例を示す。同図は、周知のマルチウィンドウＯＳ（Ｏｐｅｒｒａｔｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）上で動作するＣＡＤビューワに本発明を適用した場合の表示態様である。ウィンドウ５００内には、３次元ポリゴンモデラー１２０から出力された形状ファイルを使用して表示した画像５０２と、板厚色階調変換プログラム１２４から返された板厚色階調データに基づき表示された画像５０４とが配置されている。このうち、画像５０２は一般的なＣＡＤビューワの機能により表示されるもので、具体的にはファイル読み込みボタン５０６を押下することによりＣＰＵ１０２が形状ファイルを読み込んで表示するものである。
【００４９】
ユーザが画像５０２を表示中にボタン５０８を押下した場合、図３および図４を参照して上述した処理が実行された後に、画像５０４が表示される。この際、板厚量に対応する色のリスト５１０を表示することにより、画像５０４中の板厚を容易に把握することが可能となる。同図に示す例では、符号５１２で示す位置が０．３０ｍｍ以下であることがわかる。
【００５０】
このように、ポリゴンを用いて３次元形状を表示する際に、板厚を色分布で表現することは本発明の大きな特徴である。従って、本発明の方法により表現される画像、すなわち複数のポリゴンからなる３次元形状であって、板厚を色分布で表現した３次元形状の画像を記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体もまた、本発明特有の効果を奏する。このような記録媒体としては、例えばＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、およびフラッシュメモリデバイスなどの半導体メモリデバイス、内部ハードディスクやリムーバブルディスクなどの磁気ディスク、磁気光学ディスク、ＣＤ−ＲＯＭディスクなどがある。
【００５１】
（第２実施形態）
次に、ポリゴンからなる３次元物体の頂点における板厚を計測し、その頂点の色を求める本発明の第２実施形態について説明する。
【００５２】
図６は、ポリゴンオブジェクトの直角部分の断面図である。同図において、オブジェクトの外側面６０８と内側面６２０との間の板厚はｂ、外側面６０２と内側面６１２との間の板厚はａである。
【００５３】
隣接する外側面６０２および６０８が共有する頂点Ｒ１における板厚は、次のようにして求めることができる。まず、外側面６０２の法線ベクトル６０４と、外側面６０８の法線ベクトル６１０とを合成したベクトル６０６を求める。ここで、法線ベクトル６０４および６１０の長さは等しいものとする。次いで、このベクトル６０６を逆向きにしたベクトル６２４を生成する。次いで、ベクトル６２４の長さを調整し、頂点Ｒ１を通りベクトル６２４に平行な直線と、内側面６２０との交点Ｒ２を求める。そして、この交点Ｒ２における板厚ｂを、頂点Ｒ１の板厚とする。
【００５４】
その後、３次元形状を表示する際に、頂点Ｒ１の色として、板厚ｂに対応するものを選定すればよい。
【００５５】
このようにして、隣接するポリゴン６０２および６０８の法線ベクトルであって、長さが全て等しい法線ベクトル６０４および６１０を合成し、ポリゴン６０２および６０８が共有する頂点Ｒ１を通りベクトル６０６に平行な直線と、他のポリゴン６２０との交点Ｒ２を求め、求められた交点Ｒ２から、交点Ｒ２におけるポリゴン６２０の法線と、頂点Ｒ１を通り他のポリゴン６２０に平行な平面６０８との交点までの距離ｂを、頂点Ｒ１における板厚とする処理が実現される。
【００５６】
隣接する内側面６１２および６２０が共有する頂点Ｓ１における板厚も同様にして求めることができる。まず、内側面６１２の法線ベクトル６１４と内側面６２０の法線ベクトル６１８とを合成したベクトル６１６を求める。ここで、法線ベクトル６１４および６１８の長さは等しいものとする。次いで、このベクトル６１６を逆向きにしたベクトル６２２を生成する。次いで、ベクトル６２２の長さを調整し、頂点Ｓ１を通りベクトル６２２に平行な直線と、外側面６０２との交点Ｓ２を求める。次いで、交点Ｓ２における外側面６０２の法線と、内側面６１２を含む平面との交点Ｓ３を求める。そして、交点Ｓ２およびＳ３間の距離ａを、頂点Ｓ１における板厚とする。
【００５７】
このようにして、隣接するポリゴン６１２および６２０の法線ベクトルであって、長さが全て等しい法線ベクトル６１４および６１８を合成し、ポリゴン６１２および６２０が共有する頂点Ｓ１を通り、合成されたベクトル６１６に平行な直線と、他のポリゴン６０２との交点Ｓ２を求め、求められた交点Ｓ２から、交点Ｓ２におけるポリゴン６０２の法線と、頂点Ｓ１を通り他のポリゴン６０２に平行な内側面６１２を含む平面との交点Ｓ３までの距離ａを、頂点Ｓ１における板厚とする処理が実現される。
【００５８】
図７は、ポリゴンオブジェクトのナイフエッジ部分の断面図で、図面縦方向が板厚方向に一致する。同図において、オブジェクトの側面７０８と側面７１２との間の板厚はｃである。
【００５９】
隣接する側面７０８および７１０が共有する頂点Ｕ１における板厚は、次のようにして求めることができる。まず、側面７０８の法線ベクトル７０２と、側面７１０の法線ベクトル７０６とを合成したベクトル７０４を求める。ここで、法線ベクトル７０２および７０６の長さは等しいものとする。次いで、このベクトル７０４を逆向きにしたベクトル７０９を生成する。次いで、ベクトル７０９の長さを調整し、頂点Ｕ１を通りベクトル７０９に平行な直線と、側面７１２との交点Ｕ２を求める。そして、この交点Ｕ２における板厚ｃを、頂点Ｕ１の板厚とする。
【００６０】
隣接する側面７１２および７１０が共有する頂点Ｔ１における板厚も同様の方法で求めることができる。まず、側面７１２の法線ベクトル７１４と、側面７１０の法線ベクトル７０６とを合成したベクトル７１６を求める。ここで、法線ベクトル７１４および７０６の長さは等しいものとする。次いで、このベクトル７１６を逆向きにしたベクトル７１８を生成する。次いで、ベクトル７１８の長さを調整し、頂点Ｕ１を通りベクトル７１８に平行な直線と、側面７０８との交点Ｔ２を求める。そして、この交点Ｔ２における板厚ｃを、頂点Ｔ１の板厚とする。
【００６１】
図８は、ポリゴンオブジェクトの端部切り落とし（面取り）部分の断面図である。同図において、オブジェクトの外側面８０３と内側面８１２との間の板厚はｄである。
【００６２】
隣接する外側面８０３および８０５のポリゴンが共有する頂点Ｖ１における板厚は、次のようにして求めることができる。まず、外側面８０３の法線ベクトル８０２と、外側面８０５の法線ベクトル８０６とを合成したベクトル８０４を求める。ここで、法線ベクトル８０２および８０６の長さは等しいものとする。次いで、このベクトル８０４を逆向きにしたベクトル８２０を生成する。次いで、ベクトル８２０の長さを調整し、頂点Ｖ１を通りベクトル８２０に平行な直線と内側面８１２との交点Ｖ２を求める。そして、この交点Ｖ２における板厚ｄを、頂点Ｖ１の板厚とする。頂点Ｘ１の板厚も同様の方法で求めることができる。
【００６３】
隣接する側面８１２および８１０のポリゴンの頂点Ｗ１における板厚は、次のような方法で求めることができる。まず、内側面８１２の法線ベクトル８１４と内側面８１０の法線ベクトル８０８とを合成したベクトル８１６を求める。次いで、このベクトル８１６を逆向きにしたベクトル８２２を生成する。次いで、ベクトル８２２の長さを調整し、頂点Ｗ１を通りベクトル８２２に平行な直線と外側面８０５との交点Ｗ２を求める。次いで、交点Ｗ２における外側面８０６の法線と、頂点Ｗ１を通り外側面８０５に平行な面との交点Ｗ３を求める。そして、交点Ｗ２およびＷ３間の距離ｈを、頂点Ｗ１の板厚とする。
【００６４】
なお、３次元形状がフィレット部分を有する場合においても、図８を参照して説明した方法を用いて同様に板厚を計測することができる。
【００６５】
図９は、他のポリゴンオブジェクトの断面図である。隣接する外側面９０４および９１２のポリゴンが共有する頂点Ｙ１における板厚は、次のようにして求めることができる。まず、外側面９０４の法線ベクトル９０２と、外側面９１２の法線ベクトル９１０とを合成したベクトル９０８を求める。ここで、法線ベクトル９０２および９１０の長さは等しいものとする。次いで、このベクトル９０８を逆向きにしたベクトル９０６を生成する。次いで、ベクトル９０６の長さを調整し、頂点Ｙ１を通りベクトル９０６に平行な直線と内側面９２２との交点Ｙ２を求める。次いで、交点Ｙ２における内側面９２２の法線と、頂点Ｙ１を通り内側面９２２に平行な平面との交点Ｙ３を求める。そして、交点Ｙ２およびＹ３間の距離ｉを、頂点Ｙ１における板厚とする。
【００６６】
なお、頂点Ｚ１の板厚も同様の方法で求めることができる。また、位置ｘの板厚は、頂点Ｙ１における板厚と頂点Ｚ１における板厚との中間色で表現することとしても良い。
【００６７】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の形態に限らず、他の様々な形態でも実施できることはいうまでもない。例えば、上述の実施形態は３次元ポリゴンモデラー、ＣＡＤビューワ、板厚色階調変換プログラムは独立のプログラムとして説明したが、これらのいずれかのプログラムが他のプログラムに組み込まれて構成されたとしても同様の効果を奏することはいうまでもない。
【００６８】
また、３次元形状の表示態様は、図５の例に示す画像に限定されるものではない。
【００６９】
また、上述の実施形態では、２つのポリゴンが共有する頂点における板厚および色を求める方法を説明したが、３つ以上のポリゴンが隣接している場合においても同様の方法で色を求めることができる。
【００７０】
また、本発明は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、あるいはこれらの組み合わせにより実現することもできる。
【００７１】
本発明は、データ記憶装置との間でデータおよび命令を送受できるように結合されたプログラム可能なプロセッサと、入力デバイスと、少なくとも１つの出力デバイスとを含んでいるシステムで実行可能なコンピュータプログラムで実現できる。各コンピュータプログラムは、高水準手続型プログラミング言語、オブジェクト指向プログラミング言語、アセンブリ言語やマシン言語で記述することができる。しかし、いずれの場合であっても、記述された言語はコンパイル言語またはインタープリタ言語にすることができる。
【００７２】
更に、本発明の精神と範囲を逸脱しない限り、種々態様の変更が可能である。従って、他の実施形態も請求項の範囲に属するものである。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ポリゴンデータの板厚分布を視覚的な色情報として認識することが可能となるので、作業者のスキルに依存することなく迅速に誤板厚を発見することが可能となる。
【００７４】
また、本発明により同工程を確実かつ迅速に可能とすることで、製造業の生産活動の省資源化および高効率化を図ることができる。
【００７５】
また、ＣＡＤモデルを直接利用するＣＡＥメッシュ分割の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したコンピュータの構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るコンピュータを用いた色階調板厚検証処理の流れ図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るＣＡＤビューワおよび板厚色階調変換プログラムの実行に基づくコンピュータの動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態に係る板厚色階調変換処理を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る３次元形状表示方法により表示される画像の一例を示す図である。
【図６】ポリゴンオブジェクトの直角部分の断面図である。
【図７】ポリゴンオブジェクトのナイフエッジ部分の断面図である。
【図８】ポリゴンオブジェクトの面取り部分の断面図である。
【図９】他のポリゴンオブジェクトの断面図である。
【符号の説明】
１０２　ＣＰＵ
１０４　ＲＡＭ
１０６　ＲＯＭ
１０８　バス
１１０　入出力Ｉ／Ｆ
１１２　通信部
１１３　マウス
１１４　キーボード
１１５　プリンタ
１１６　ディスプレイ
１１８　記憶部
１２０　３次元ポリゴンモデラー
１２２　ＣＡＤビューワ
１２４　板厚色階調変換プログラム
１２６　ラピッドプロトタイピング編集ソフトウェア
１２８　ＦＥＭメッシュプリプロセスメッシュ分割ソフトウェア
１３０　金型作成ソフトウェア
１３２　形状ファイル
１３４　板厚色階調データ
１３６　スライスデータ
１３８　ＦＥＭモデル用データ
１４０　ＮＣデータ
１４２　板厚−色対応テーブル
４１６　ＲＰ造形機
４１８　ＣＡＥシミュレータ
４２０　ＮＣマシン
【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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