(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体のジオメトリカル・レプリゼンテーションであってバウンディング・ストラクチャの中に収容されているジオメトリカル・レプリゼンテーションの、そのアウタ・エンベロープのモザイク式近似を生成するためにコンピュータよって実行する方法であって、該コンピュータは、
前記バウンディング・ストラクチャを、直方体形状の複数のセルに分割するステップと、
前記複数のセルのうち前記ジオメトリカル・レプリゼンテーションのどの部分も包含していない境界セルを考慮対象から反復して除外することによって、前記ジオメトリカル・レプリゼンテーションの前記アウタ・エンベロープの少なくとも一部分を包含していると共に、少なくとも１つの露出面、及び／または、露出稜線、及び／または、露出頂角を含んでいるセルから成る、最外部セル部分集合を求めるステップと、
前記最外部セル部分集合に含まれている各セルの各露出面を２つずつの三角形に分割し、第１三角形集合とするステップと、
前記第１三角形集合を前記アウタ・エンベロープ上へ投写し、第２三角形集合とするステップと、を実行し、
前記第２三角形集合によって前記アウタ・エンベロープのモザイク式近似が提供されるようにした、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記バウンディング・ストラクチャ及び前記複数のセルとして直方体を選択するステップを更に含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ジオメトリカル・レプリゼンテーションがＣＡＤ／ＣＡＭシステムにおける物体のジオメトリカル・レプリゼンテーションを含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
物体のジオメトリカル・レプリゼンテーションであってバウンディング・ストラクチャの中に収容されているジオメトリカル・レプリゼンテーションを生成するための生成機構を備えたコンピュータ・プラットフォームにおける、前記ジオメトリカル・レプリゼンテーションのアウタ・エンベロープのモザイク式近似を生成する方法を実行するためのコンピュータ実行命令を記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体において、
前記方法が、
前記バウンディング・ストラクチャを、直方体形状の複数のセルに分割するステップと、
前記複数のセルのうち前記ジオメトリカル・レプリゼンテーションのどの部分も包含していない境界セルを考慮対象から除外することによって、前記ジオメトリカル・レプリゼンテーションの前記アウタ・エンベロープの少なくとも一部分を包含していると共に、少なくとも１つの露出面、及び／または、露出稜線、及び／または、露出頂角を含んでいるセルから成る、最外部セル部分集合を求めるステップと、
前記最外部セル部分集合に含まれている各セルの各露出面を２つずつの三角形に分割し、第１三角形集合とするステップと、
前記第１三角形集合を前記アウタ・エンベロープ上へ投写し、第２三角形集合とするステップとを含んでおり、
前記第２三角形集合によって前記アウタ・エンベロープのモザイク式近似が提供されるようにした方法である、
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５】
前記ジオメトリカル・レプリゼンテーション生成機構がＣＡＤ／ＣＡＭシステムを含んでいることを特徴とする請求項４記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項６】
前記方法が更に、前記コンピュータ読み取り可能な記録媒体としてＣＤ−ＲＯＭを含むように選択するステップを含んでいることを特徴とする請求項４記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項７】
前記方法が更に、前記コンピュータ読み取り可能な記録媒体としてフロッピー・ディスクを含むように選択するステップを含んでいることを特徴とする請求項４記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項８】
前記方法が更に、前記コンピュータ読み取り可能な記録媒体としてハード・ディスクを含むように選択するステップを含んでいることを特徴とする請求項４記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項９】
物体のジオメトリカル・レプリゼンテーションであってバウンディング・ストラクチャの中に収容されているジオメトリカル・レプリゼンテーションを生成するための生成機構を備えたコンピュータ・プラットフォームにおける、前記ジオメトリカル・レプリゼンテーションのアウタ・エンベロープのモザイク式近似を生成する方法を実行するためのコンピュータ読み取り可能命令を有するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体において、
前記方法が、
前記バウンディング・ストラクチャを、直方体形状の複数のセルに分割するステップと、
前記複数のセルのうち前記ジオメトリカル・レプリゼンテーションのどの部分も包含していない境界セルを考慮対象から反復して除外することによって、前記ジオメトリカル・レプリゼンテーションの前記アウタ・エンベロープの少なくとも一部分を包含していると共に、少なくとも１つの露出面を含んでいるセルから成る、最外部セル部分集合を求めるステップと、
前記最外部セル部分集合に含まれている各セルの各露出面を２つずつの三角形に分割し、第１三角形集合とするステップと、
前記第１三角形集合を前記アウタ・エンベロープ上へ投写し、第２三角形集合とするステップとを含んでおり、
前記第２三角形集合によって前記アウタ・エンベロープのモザイク式近似が提供されるようにした方法である、
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１０】
物体のジオメトリカル・レプリゼンテーションであってバウンディング・ストラクチャの中に収容されているジオメトリカル・レプリゼンテーションの、そのアウタ・エンベロープのモザイク式近似を生成する方法を実行するためのコンピュータ実行命令を記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体において、
前記方法が、
前記バウンディング・ストラクチャを、直方体形状の複数のセルに分割するステップと、
前記複数のセルのうち前記ジオメトリカル・レプリゼンテーションのどの部分も包含していない境界セルを考慮対象から除外することによって、前記ジオメトリカル・レプリゼンテーションの前記アウタ・エンベロープの少なくとも一部分を包含していると共に、少なくとも１つの露出面、及び／または、露出稜線、及び／または、露出頂角を含んでいるセルから成る、最外部セル部分集合を求めるステップと、
前記最外部セル部分集合に含まれている各セルの各露出面を２つずつの三角形に分割し、第１三角形集合とするステップと、
前記第１三角形集合を前記アウタ・エンベロープ上へ投写することによって、第２三角形集合とするステップとを含んでおり、
前記第２三角形集合によって前記アウタ・エンベロープのモザイク式近似が提供されるようにした方法である、
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１１】
前記コンピュータ読み取り可能な媒体がＣＤ−ＲＯＭを含んでいることを特徴とする請求項１０記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１２】
前記コンピュータ読み取り可能な媒体がフロッピー・ディスクを含んでいることを特徴とする請求項１０記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１３】
前記コンピュータ読み取り可能な媒体がハード・ディスクを含んでいることを特徴とする請求項１０記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１４】
移動体の移動エンベロープのモザイク式近似を生成するためにコンピュータよって実行する方法であって、該コンピュータは、
前記移動体の複数の位置の夫々に対応した複数のジオメトリカル・レプリゼンテーションの結合体を生成することによって、前記移動体が該移動体の移動領域の全域に亘って移動するときに通過する空間を表す近似ジオメトリカル・レプリゼンテーションを生成するステップと、
前記近似ジオメトリカル・レプリゼンテーションのアウタ・エンベロープのモザイク式近似を生成するステップと、を実行し、該モザイク式近似を生成するステップは、
前記近似ジオメトリカル・レプリゼンテーションを収容するバウンディング・ストラクチャを直方体形状の複数のセルに分割すること、
前記複数のジオメトリカル・レプリゼンテーションのどの部分の結合体も包含していない境界セルを考慮対象から反復して除外することによって、前記移動エンベロープの少なくとも一部分を包含していると共に、少なくとも１つの露出面、及び／又は、露出稜線、及び／又は露出頂角を含んでいる前記セルのうち最外部部分集合を求めること、
前記最外部部分集合における各セルの各露出面を２つずつの三角形に分割し第１三角形集合とすること、
前記第１三角形集合を前記移動エンベロープ上へ投写し、第２三角形集合とすること、とを備え、
前記第２三角形集合によって前記移動エンベロープのモザイク式近似が提供されることを特徴とする方法。
【請求項１５】
ジオメトリカル・レプリゼンテーションを生成する前記ステップが、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムを用いて前記ジオメトリカル・レプリゼンテーションを生成するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
複数の静止物体のアウタ・エンベロープのモザイク式近似をコンピュータによって生成する方法であって、該コンピュータは、
前記複数の静止物体の夫々に対応した複数のジオメトリカル・レプリゼンテーションの結合体を生成するステップと、
複数のジオメトリカル・レプリゼンテーションの前記結合体をバウンディング・ストラクチャに収容するステップと、
前記バウンディング・ストラクチャを、直方体形状の複数のセルに分割するステップと、
前記複数のセルのうち前記ジオメトリカル・レプリゼンテーションのどの部分も包含していない境界セルを考慮対象から除外することによって、前記ジオメトリカル・レプリゼンテーションの前記アウタ・エンベロープの少なくとも一部分を包含していると共に、少なくとも１つの露出面、及び／または、露出稜線、及び／または、露出頂角を含んでいるセルから成る、最外部セル部分集合を求めるステップと、
前記最外部セル部分集合に含まれている各セルの各露出面を２つずつの三角形に分割し、第１三角形集合とするステップと、
前記第１三角形集合を、複数のジオメトリカル・レプリゼンテーションから成る前記結合体の前記アウタ・エンベロープ上へ投写することによって、前記アウタ・エンベロープのモザイク式近似を生成するステップと、
を実行することを特徴とする方法。
【請求項１７】
実際の物体を表す点群のモザイク式近似をコンピュータによって生成する方法であって、該コンピュータは、
前記点群を表すジオメトリカル・レプリゼンテーションを生成するステップと、
前記ジオメトリカル・レプリゼンテーションをバウンディング・ストラクチャに収容するステップと、
前記バウンディング・ストラクチャを、直方体形状の複数のセルに分割するステップと、
前記複数のセルのうち前記ジオメトリカル・レプリゼンテーションのどの部分も包含していない境界セルを考慮対象から反復して除外することによって、前記ジオメトリカル・レプリゼンテーションの前記アウタ・エンベロープの少なくとも一部分を包含していると共に、少なくとも１つの露出面、及び／または、露出稜線、及び／または、露出頂角を含んでいるセルから成る、最外部セル部分集合を求めるステップと、
前記最外部セル部分集合に含まれている各セルの各露出面を２つずつの三角形に分割し、第１三角形集合とするステップと、
前記第１三角形集合を、前記アウタ・エンベロープ上へ投写することによって、前記点群のモザイク式近似を生成するステップと、
を実行することを特徴とする方法。
【請求項１８】
物体のジオメトリカル・レプリゼンテーションのアウタ・エンベロープのモザイク式近似を生成する方法を実行するためのコンピュータ実行命令を記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体において、
前記方法が、
前記ジオメトリカル・レプリゼンテーションをバウンディング・ストラクチャに収容するステップと、
前記バウンディング・ストラクチャを、直方体形状の複数のセルに分割するステップと、
前記複数のセルのうち前記ジオメトリカル・レプリゼンテーションのどの部分も包含していない境界セルを考慮対象から除外することによって、前記ジオメトリカル・レプリゼンテーションの前記アウタ・エンベロープの少なくとも一部分を包含していると共に、少なくとも１つの露出面、及び／または、露出稜線、及び／または、露出頂角を含んでいるセルから成る、最外部セル部分集合を求めるステップと、
前記最外部セル部分集合に含まれている各セルの各露出面を２つずつの三角形に分割し、第１三角形集合とするステップと、
前記第１三角形集合を前記アウタ・エンベロープ上へ投写することによって、前記アウタ・エンベロープのモザイク式近似を生成するステップとを含んでいる方法である、
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、物体のジオメトリカル・レプリゼンテーションのアウタ・エンベロープの近似レプリゼンテーションの生成に関するものである。また特に、本発明は、物体のアウタ・エンベロープのモザイク式近似レプリゼンテーションの生成に関するものである。尚、ここでいう「モザイク式」とは、１つの表面を複数の三角形で表すことを意味している。
【０００２】
【従来の技術】
一般的にコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）／コンピュータ支援製造（ＣＡＭ）システムは、３次元物体のモデルを、その物体のジオメトリカル・レプリゼンテーション（幾何学形状的表示）の形で提供する機能を備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＣＡＤ／ＣＡＭシステムを使用している設計者は、物体のジオメトリカル・レプリゼンテーションの表面の近似レプリゼンテーションを生成させたいと考えることがある。例えば、設計者は、設計しようとしている構造に、ある物体を組み込めるようにするために、その物体の外部表面のジオメトリカル・レプリゼンテーションだけを必要とすることがある。また、設計の仕事上、設計者が、物体の内部の構成部材や構造を表したデータは必要とせず、その物体のジオメトリカル・レプリゼンテーションのうちの外部表面を表すデータだけを必要とすることが多々ある。例えば、自動二輪車の燃料タンクの設計者は、設計する燃料タンクの形状がエンジンと干渉しないようにするために、そのエンジンの外部表面の形状を表すデータを必要とするであろう。この場合、設計者は、自身の仕事を完遂する上で、エンジン内部の構成部品や冷却水通路の詳細構造を知る必要はない。また別の例として、企業秘密の秘匿を意図しているメーカーは、設計者にデータを提供しなければならないときに、物体のアウタ・エンベロープを表すデータだけを提供して、その物体の内部の、企業秘密に該当する構成要素や構造を設計者に知らせずにおきたいことがある。
【０００４】
更に別の用途として、移動体がその移動範囲の全域に亘って移動する際に通過する空間の近似的エンベロープを設計者が必要とすることもある。また更に別の用途として、実際の物体のディジタル画像である、その物体を表す点群の、そのアウタ・エンベロープの近似レプリゼンテーションを設計者が必要とすることもある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、物体のジオメトリカル・レプリゼンテーションのアウタ・エンベロープの、そのモザイク式近似レプリゼンテーションをコンピュータによって生成する方法を提供するものである。本発明の方法では、先ず、ジオメトリカル・レプリゼンテーションを受取り、ここで受取るジオメトリカル・レプリゼンテーションは、一般的には、既にバウンディング・ストラクチャの中に収容されているが、場合によっては、バウンディング・ストラクチャの中に収容されていないジオメトリカル・レプリゼンテーションを受取ることもある。その場合には、本発明の方法では、最初に、そのジオメトリカル・レプリゼンテーションを収容するバウンディング・ストラクチャを設定する。バウンディング・ストラクチャの形状は様々なものとすることができるが、直方体を選択することが好ましい。
【０００６】
本発明の方法は、バウンディング・ストラクチャを複数のセルに分割するステップを含んでおり、セルの形状としては直方体を選択することができる。次のステップでは、バウンディング・ストラクチャを分割した多数のセルのうち、ジオメトリカル・レプリゼンテーションのどの部分も包含していない境界セルを考慮対象から反復して除外することによって、ジオメトリカル・レプリゼンテーションの少なくとも一部分を包含していると共に、少なくとも１つの露出面を含んでいるセルから成る最外部セル部分集合を生成する。
【０００７】
続いて、本発明の方法では、最外部セル部分集合に含まれている各セルの各露出面を２つずつの三角形に分割し、分割して得られたそれら三角形から成る集合を第１三角形集合とする。続いて、第１三角形集合に含まれている各三角形の頂角をジオメトリカル・レプリゼンテーションのアウタ・エンベロープ上へ射影することによって、アウタ・エンベロープ上に頂角が存在する複数の三角形を生成し、生成したそれら三角形から成る集合を第２三角形集合とする。この第２三角形集合に含まれている複数の三角形によって、ジオメトリカル・レプリゼンテーションのアウタ・エンベロープのモザイク式近似レプリゼンテーションが提供される。
【０００８】
本発明の１つの特徴的局面として、物体のジオメトリカル・レプリゼンテーションを生成するための生成機構を備えたコンピュータ・プラットフォームにおいて、本発明の方法に従ってジオメトリカル・レプリゼンテーションのアウタ・エンベロープのモザイク式近似レプリゼンテーションを生成するための、コンピュータ実行命令を記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することに関するものがある。
【０００９】
本発明の別の１つの特徴的局面として、物体のジオメトリカル・レプリゼンテーションを生成するための生成機構を備えたコンピュータ・プラットフォームにおいて、本発明の方法に従ってジオメトリカル・レプリゼンテーションのアウタ・エンベロープのモザイク式近似レプリゼンテーションを生成するためのコンピュータ実行命令を、転送するための媒体である、転送媒体を提供することに関するものがある。
【００１０】
本発明の更に別の１つの特徴的局面として、本発明の方法に従って物体のジオメトリカル・レプリゼンテーションのモザイク式近似レプリゼンテーションを生成するためのコンピュータ実行命令を記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することに関するものがある。
【００１１】
本発明の方法は、物体のジオメトリカル・レプリゼンテーションを生成するための生成機構を備えたコンピュータ・プラットフォームにおいて実施することができる。例えば、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムは、本発明の方法を実施するのに特に適したものである。そのようなコンピュータ・プラットフォームに適宜プログラムを施すことによって、本発明の方法を実施するための、即ち、ジオメトリカル・レプリゼンテーションのアウタ・エンベロープのモザイク式近似レプリゼンテーションを生成するための、実行命令を提供するようにすればよい。更に、本発明の方法を実行するための実行命令は、例えばフロッピー・ディスク、ハード・ディスク、またはＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納するようにしてもよい。
【００１２】
本発明の１つの特徴的局面として、アウタ・エンベロープの視覚ディスプレイを提供するということ、即ち、アウタ・エンベロープの内部に存在する構成部材や構造をディスプレイに表示することなく、ジオメトリカル・レプリゼンテーションの外部表面をディスプレイに表示することに関するものがある。
【００１３】
本発明の別の１つの特徴的局面として、実際の物体のアウタ・エンベロープのディジタル画像の、即ち、物体の点群の、モザイク式近似レプリゼンテーションを生成することに関するものがある。このようなディジタル画像は、スキャナから得ることができ、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムではモデルとして表示される。本発明の方法は、そのようなモデルを処理することができ、それによって、そのモデルのアウタ・エンベロープのモザイク式近似レプリゼンテーションを生成することができる。
【００１４】
本発明の別の１つの特徴的局面として、例えば複数のモデル等の、複数のジオメトリカル・レプリゼンテーションの結合体の、そのアウタ・エンベロープのモザイク式近似レプリゼンテーションを生成することに関するものがある。それら複数のモデルの各々は、移動する物体がその移動領域の全域に亘って移動するときの、その物体の各々の位置におけるジオメトリカル・レプリゼンテーションに対応させることができる。本発明の教示にかかる、そのような複数のモデルの結合体のアウタ・エンベロープのモザイク式近似レプリゼンテーションを、ここでは、その物体の移動エンベロープという。或いはまた、それら複数のモデルを、複数の静止物体の夫々のジオメトリカル・レプリゼンテーションに対応させることもできる。更に、本発明のモザイク式の方法は、複数の静止物体のジオメトリカル・レプリゼンテーションの結合体の、そのアウタ・エンベロープの近似レプリゼンテーションを生成するためにも利用することができる。
【００１５】
複数のモデルの結合体のモザイク式近似レプリゼンテーションを生成するための本発明の方法は、最初のステップとして、それら複数のモデルの全ての面に対応したデータを含んでいる加算結合モデルを生成する。この加算結合モデルは、また、それら複数のモデルの面どうしの間の空間内に存在する複数の点に対応したデータを、それら面の間の内挿法によって求めたものを含んでいるものとすることもできる。続いて、本発明の方法では、本発明の教示に従って、その加算結合モデルのアウタ・エンベロープのモザイク式近似レプリゼンテーションを生成する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しつつ、本発明の具体的な幾つかの実施の形態について説明して行く。
【００１７】
本発明にかかるコンピュータによって実施する方法は、物体のアウタ・エンベロープのモザイク式近似レプリゼンテーションを提供する方法である。本発明の方法は、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムに組込むことができ、そうすることによって、設計者が、物体のジオメトリカル・レプリゼンテーションを生成することができるようになり、また、そのジオメトリカル・レプリゼンテーションのアウタ・エンベロープのモザイク式近似レプリゼンテーションを生成することもできるようになる。この場合、設計者は、物体の内部表面を表示するデータを操作する必要がなく、アウタ・エンベロープのモザイク式近似レプリゼンテーションだけを操作することができる。更に、この場合、設計者は、アウタ・エンベロープのモザイク式近似レプリゼンテーションを他者に提供するようにすれば、表面形状に関する情報だけを提供して、その物体の内部の構成要素や構造に関連した企業秘密を秘匿することができる。
【００１８】
本発明の１つの実施例においては、本発明にかかる、コンピュータによって実行する方法を用いて、物体のジオメトリカル・レプリゼンテーションのアウタ・エンベロープのモザイク式近似レプリゼンテーションを提供する。図１は、本発明の方法を実施することのできる具体例のコンピュータ・システム１０の構成要素を示したブロック図である。コンピュータ・システム１０は、命令を実行する中央処理装置（ＣＰＵ）１２を含んでいる。コンピュータ・システム１０の一部を成す周辺装置として、キーボード１４、ビデオ・ディスプレイ１６、マウス１８等を装備することができる。また、コンピュータ・システム１０がアナログ電話線を介して通信を行えるようにするためのモデム２０や、コンピュータ・システム１０をローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）に接続するためのネットワーク・アダプタ２２を装備するようにしてもよい。コンピュータ・システム１０に装備するその他の構成要素としては、例えば、リモート・サーバ（不図示）との間で遠隔通信を行うためのケーブル・モデム等がある。
【００１９】
コンピュータ・システム１０は、一時記憶装置２４と二次記憶装置２６との両方を備えている。二次記憶装置２６としては、様々な種類の非揮発性記憶装置を使用することができる。例えば、二次記憶装置２６は、ＣＤ−ＲＯＭ、フロッピー・ディスク、ハード・ディスク、及びその他の適当なコンピュータ読み取り可能な媒体を用いるものであればよく、更にその他の、光学式、磁気式、及びその他の記録媒体もこれに含まれる。一時記憶装置２４としては、例えばＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、及びその他の様々な種類の記憶装置を使用することができる。
【００２０】
コンピュータ・システム１０は更に、物体のジオメトリカル・レプリゼンテーションを生成するための生成機構を含んでいる。この生成機構は、例えば、二次記憶装置２６に格納したＣＡＤ／ＣＡＭシステム等であって、それを使用することで、１つの物体の、または、複数の物体から成るアセンブリの、表面を表すモデルを生成することのできる機構である。尚、使用可能なＣＡＤ／ＣＡＭシステムの具体例としては、米国、マサチューセッツ州、Ｗａｌｔｈａｍに所在の、パラメトリック・テクノロジー社（Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、以下「ＰＴＣ」という）が、「Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ  ２０００ｉ」という商品名で販売している製品などがある。また、ディスプレイ・ユニット１６によって、モデルの表面の視覚表示を提供できるようにしている。
【００２１】
二次記憶装置２６には更に、本発明の方法に従って、物体のジオメトリカル・レプリゼンテーションのアウタ・エンベロープのモザイク式近似レプリゼンテーションを提供するための、実行命令を格納することができる。１つの好適実施例では、そのような実行命令を、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムに組込んであり、それによって、そのＣＡＤ／ＣＡＭシステムで生成したジオメトリカル・レプリゼンテーションのアウタ・エンベロープのモザイク式近似レプリゼンテーションを生成する機能を、設計者がオプション機能として利用できるようにしている。尚、当業者には明らかなように、図１に示したコンピュータ・システムは、単に具体例を提示するためのものであり、本発明がそれに限定されるものではない。
【００２２】
図２は、本発明の具体的な１つの実施例にかかる方法の様々なステップを示したフローチャートである。この方法は、入力としてジオメトリカル・レプリゼンテーションを受け取り、このジオメトリカル・レプリゼンテーションは、物体の様々な表面を表示するものであることもあり、複数のサブアセンブリからなるアセンブリの様々な表面を表示するものであることもあり、更には、実際の物体を表す点群を表すデータであることもある。入力として受け取ったジオメトリカル・レプリゼンテーションが、バウンディング・ストラクチャの中に収容されていなかったならば、この実施例にかかる方法では、ステップ２８において、そのジオメトリカル・レプリゼンテーションを収容するバウンディング・ストラクチャを設定する。また、この実施例にかかる方法では、ステップ３０において、バウンディング・ストラクチャを複数のセルに分割する。バウンディング・ストラクチャの形状及びセルの形状としては、直方体を選択することが好ましい。
【００２３】
ステップ３２において、この実施例にかかる方法では、バウンディング・ストラクチャを分割した全てのセルに対して部分集合を成す、最外部セル部分集合を識別する。ここで「最外部セル部分集合」とは、その集合体がジオメトリカル・レプリゼンテーションのアウタ・エンベロープを包含するような複数のセルから成るセル部分集合である。本発明の実施例にかかる方法では、ジオメトリカル・レプリゼンテーションのアウタ・エンベロープの外側にあるセルを除去することによって、最外部セル部分集合を求めるようにしている。本願の関連出願である発明の名称を「複雑なモデルの表面要素を識別する方法及びシステム」とした特許出願に、この最外部セル部分集合を求めるための好適な方法が教示されている。最外部セル部分集合に含まれる各々のセルは、ジオメトリカル・レプリゼンテーションの少なくとも一部分を包含していると共に、少なくとも１つの露出面、及び／または、露出稜線、及び／または、露出頂角を有する。ここで「露出面」とは、そのセルの面のうち、隣接セルとの間の境界面ではない面のことをいい、「露出稜線」とは露出面の辺のことをいい、「露出頂角」とは露出面の頂角のことをいう。
【００２４】
ステップ３４において、この実施例にかかる方法では、最外部セル部分集合に含まれている各セルの各露出面を２つの三角形に分割し、こうして得られた三角形の集合を第１三角形集合とする。続いて、ステップ３６において、第１三角形集合に含まれている三角形の頂角をジオメトリカル・レプリゼンテーションのアウタ・エンベロープ上へ射影する。更に詳しくは、それら頂角の各々について、アウタ・エンベロープ上にあって、その頂角に最も近接している点を求めるようにする。この場合、頂角とアウタ・エンベロープとの間の最短距離が、その頂角と、その頂角のアウタ・エンベロープ上への射影との間の距離に等しくなる。このように、最外部セル部分集合に含まれているセルの露出面に形成された三角形の頂角をジオメトリカル・レプリゼンテーションのアウタ・エンベロープ上へ射影することを、ここでは、その三角形をアウタ・エンベロープ上へ投写するという。従って、最外部セル外部集合に含まれているセルの露出面に形成した三角形の各々に対応して、物体のジオメトリカル・レプリゼンテーションのアウタ・エンベロープ上に頂角が存在する１つずつの別の三角形が得られる。このように、アウタ・エンベロープ上に頂角が存在している三角形の集合を、第２三角形集合という。
【００２５】
本発明の好適実施例にかかる方法では、最外部セル部分集合に含まれているセルの露出面に形成した三角形を、以下の方法に従って、ジオメトリカル・レプリゼンテーションのアウタ・エンベロープ上へ投写するようにしている。この実施例では、先ず、ジオメトリカル・レプリゼンテーションの表面を、モザイク式に分割し、即ち、その表面を複数の三角形で表すようにする。続いて、最外部セルの露出面上にある頂角Ｖの各々に対して、また、そのジオメトリカル・モデルのモザイク式レプリゼンテーションに含まれている各々の三角形について、その三角形上の点のうち、他のどの点よりもその頂角Ｖに近接した位置にある点Ｐを求める。この点Ｐは、その三角形の内部にあることもあれば、その三角形の辺上に存在していることもあり、また、その三角形の３つの頂角のうちの１つに存在していることもある。以上によって、１つの頂角Ｖに対して、複数の点からなる点集合（Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3，…，Ｐn）が求められ、この点集合に含まれている各点は、ジオメトリカル・レプリゼンテーションのモザイク式近似レプリゼンテーションに含まれる三角形の１つずつに対応する。この点集合に含まれている点のうち、他のどの点よりも頂角Ｖに近接した位置にある点が、その頂角Ｖの、ジオメトリカル・レプリゼンテーションのアウタ・エンベロープ上への射影に対応している。本発明の方法では、更に、オプションとして、ジオメトリカル・レプリゼンテーションの三角形のうち、その頂角Ｖに十分に近接している三角形だけから成る三角形集合を選択して、その三角形集合に含まれている三角形だけを調べることもできるようにしている。この場合、例えば、本発明の方法では、ジオメトリカル・レプリゼンテーションの三角形のうち、その頂角Ｖが所属しているセルと交わる三角形だけを選択することが可能である。
【００２６】
前述の第２三角形集合に含まれている三角形のうち、最外部セル集合に含まれているある１つのセルのある１つの露出面に形成された２つの三角形に対応している２つの三角形は、１本の辺を共有しており、従って、２個の射影された頂角を共有している。更に、前述の第２三角形集合に含まれている三角形のうち、最外部セル集合に含まれているある１つのセルの別々の露出面に形成されていて互いに隣接している２つの三角形に対応している２つの三角形も１本の辺を共有しており、また、前述の第２三角形集合に含まれている三角形のうち、最外部セル集合に含まれているある２つのセルの夫々の露出面に形成されていて互いに隣接している２つの三角形に対応している２つの三角形も１本の辺を共有している。従って、第２三角形集合に含まれている三角形どうしの相互接続関係は、第１三角形集合に含まれている三角形どうしの相互接続関係とは、位相幾何学的に同一である。従って、物体のジオメトリカル・レプリゼンテーションのアウタ・エンベロープの全体を覆い尽くしている、その第２三角形集合に含まれている複数の三角形は、アウタ・エンベロープのモザイク式近似レプリゼンテーションを提供している。
【００２７】
以上に説明したモザイク式の方法を採用するユーザは、ジオメトリカル・レプリゼンテーションを収容するバウンディング・ストラクチャを分割するセルの個数を所望の個数に選択することができる。バウンディング・ストラクチャを分割するセルの個数が増えればそれに応じてモザイク式近似レプリゼンテーションの精度も上がる。ただし、そのようにして精度を上げあるためには、計算処理時間も長くなる。従って、モザイク式近似レプリゼンテーションの精度と、その近似を生成するために必要な時間の長さとが折り合う点が存在する。
【００２８】
本発明の方法は、物体の３次元レプリゼンテーション（表示）に適用し得るものであるが、本発明の顕著な原理を分かり易く解説するために、以上に説明した方法を２次元物体に適用した場合を以下に説明する。図３は、外側表面３８ａと内側表面３８ｂとを有する物体のジオメトリカル・レプリゼンテーション３８を示した図である。ジオメトリカル・レプリゼンテーション３８は、バウンディング・ボックス４０に収容されており、このバウンディング・ボックス４０は、図２のフローチャートのステップ３０に従って、多数のセル４２に分割されている。
【００２９】
バウンディング・ボックスを分割したセル４２のうちの一部のセルから成るセル部分集合４２ａを図４に示した。このセル部分集合４２ａは、図３に示した多数のセルのうちから、ジオメトリカル・レプリゼンテーション３８の外側表面３８ａの外側にあるセルを除去して残ったセルから成るものである。参照符号Ｐを付したセルは全て、ジオメトリカル・レプリゼンテーション３８の外側表面３８ａの少なくとも一部分を包含している。従って、それらセルは、図３に示した多数のセルの部分集合である、最外部セル部分集合を形成している。
【００３０】
この具体例の２次元ジオメトリカル・レプリゼンテーション３８では、２つの露出辺の接続部に対応した、最外部セル部分集合に含まれているある１つのセルの各々の頂点が、外側表面３８ａ上へ射影される。図４には、そのような頂角を参照符号Ａ〜Ｔで示し、それら頂角を外側表面３８ａ上へ射影した点を参照符号Ａp〜Ｔpで示した。外側表面３８ａ上の射影点Ａp〜Ｔpは、頂角Ａ〜Ｔの夫々を最短距離で射影した点である。射影点Ａp〜Ｔpは、外側表面３８ａの近似を提供している。即ち、点Ａp〜Ｔpを接続することによって、外側表面３８ａを近似するポリゴン３８ｃが得られる。バウンディング・ボックス４２を分割するセルの個数を増大させれば、ポリゴンの辺の本数が増え、従って、外側表面３８ａをよりよく近似することができる。
【００３１】
既述の如く、本発明は、通常は、３次元ジオメトリカル・レプリゼンテーションに適用して、そのジオメトリカル・レプリゼンテーションの外側表面の近似を生成するものである。図５〜図８は、本発明の具体的な実施例にかかる方法を、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムを用いて生成した、３次元の複雑なアセンブリの３次元ジオメトリカル・レプリゼンテーション４４に適用した場合を説明するための図である。
【００３２】
図６は、バウンディング・ボックス４６の中に収容されているジオメトリカル・レプリゼンテーション４４を示しており、バウンディング・ボックス４６は、図２のステップ３０の処理手順に従って、多数の立方体セル４８に分割されている。図７に示したセル部分集合５０は、図６のセル４８のうちから、先に言及した本願の関連出願である発明の名称を「複雑なモデルの表面要素を識別する方法及びシステム」とした特許出願の方法を用いて、ジオメトリカル・レプリゼンテーション４４の外側表面の外側にあるセルを除去して残ったセルから成るものである。このセル部分集合４８に含まれるセルのうち、少なくとも１つの露出面、または露出稜線、または露出頂角を有するセルは、表面セルであり、それら表面セルは、ジオメトリカル・レプリゼンテーション４４の外側表面を包含しており、即ち、セル部分集合５０に含まれているセルのうちの表面セルによって、最外部セル部分集合が形成されている。
【００３３】
図２のフローチャートのステップ３４の処理手順に従って、最外部セル部分集合に含まれているセルの露出面の各々が２つずつの三角形に分割され、それによって形成された三角形の集合として、第１三角形集合が得られる。続いて、それら三角形を、最外部セル部分集合に含まれているセルの中に包含されているジオメトリカル・レプリゼンテーション４４の外側表面上へ、即ち、ジオメトリカル・レプリゼンテーション４４のアウタ・エンベロープ上へ、投写する。それによって、アウタ・エンベロープ上に頂角が存在する三角形が形成され、それら三角形の集合として、第２三角形集合が得られる。そして、第２三角形集合に含まれているそれら三角形によって、図８に示すように、ジオメトリカル・レプリゼンテーション４４のアウタ・エンベロープのモザイク式近似レプリゼンテーション５２が提供される。
【００３４】
アセンブリ４４のアウタ・エンベロープの形状に関する情報だけしか必要としていない設計者に対しては、モザイク式近似レプリゼンテーション５２を提供するようにすれば、アセンブリ４４の内部の構成要素や構造に関する情報を提供せずに済む。従って、このモザイク式近似レプリゼンテーション４４は、そのような内部の構成要素や構造に関する、企業秘密に属する情報を秘匿するのにも役立つ。
【００３５】
本発明を実施するためのコンピュータ・プログラムは、適当なプログラミング言語のうちの任意の言語を用いて作成することができる。適当なプログラミング言語としては、例えば、Ｃ言語、Ｃ＋＋言語、それにＪａｖａ（「Ｊａｖａ」はサン・マクロシステムズ社の商標である）などがあり、また、それらに限定されない。本発明の方法は、一般的なプログラミング方法を用いて実施することが可能である。
【００３６】
本発明の特徴的局面の１つに、移動体が通過する空間の近似的アウタ・エンベロープを提供することに関するものがある。設計に関する多くの用途において、設計者が、移動する物体、及び／または、物体の構成要素のうちの移動する構成要素が通過する空間の３次元形状に関する情報を必要とすることがある。この場合、設計者は、移動体がその移動範囲の一方の限度位置から他方の限度位置まで移動する間に通過する空間を囲むアウタ・エンベロープの形状に関する情報さえあればよいということがある。この場合のアウタ・エンベロープを、ここでは、移動体の移動エンベロープと呼ぶことにする。例えば、自動車のフェンダを設計しようとしている設計者は、一般的に、タイヤがフェンダに決して接触しないようにするために、タイヤがその操舵回動範囲の全域において回動する際に通過する空間に関する情報を必要とするものである。また別の用途として、着陸装置がその移動範囲の全域で動作する際の、全移動エンベロープを設計者が必要とすることもある。
【００３７】
本発明の方法は、移動体の移動エンベロープを提供するのに特に適した方法である。移動体の、基準位置に対する特定の相対位置は、その移動体の各構成部材ごとに１つずつ行列を定めた、変換行列によって規定される。物体の表面のモザイク式近似レプリゼンテーションを用いれば、各々の構成部材が１つずつの三角形集合で表される。そして、ある１つの構成部材を表している複数の三角形に対して適切な変換処理を施すことで、物体の各位置におけるその構成部材のレプリゼンテーションが得られる。（更に、本発明の方法は、夫々の構成要素の一連の位置の間で内挿法を適用するようにしてもよい。１つの構成部材の、三角形を用いたモザイク式のレプリゼンテーションにおける稜線の各々は、隣接する位置Ｐk及び位置Ｐk+1から成る位置ペアについて、１つの四面体を発生させ、その四面体の４個の頂角は、位置Ｐkにおける当該稜線の両端の点と、位置Ｐk+1における当該稜線の両端の点とで構成される。その四面体の４つの三角形の面は、位置Ｐkと位置Ｐk+1との間のその構成部材の移動を表すものとなる。この処理手順を稜線の各々に対して実行することで、その構成部材の位置Ｐkと位置Ｐk+1との間の移動のレプリゼンテーションが得られる。当業者には明らかなように、この処理手順は、移動の自由度が２以上の場合にも適用可能なように容易に一般化しし得る。）このような三角形集合を一体に連結することで、移動する物体のレプリゼンテーションが得られる。更に、本発明のモザイク式の方法をそのようなレプリゼンテーションに適用することで、その物体が移動範囲の全域に亘って移動するときに通過する空間のアウタ・エンベロープの近似レプリゼンテーションを生成することができる。
【００３８】
本発明の方法を、移動体の移動エンベロープのモザイク式近似レプリゼンテーションを求めるために用いる場合の、具体的な応用例として、図９に、バックホー５４が移動範囲の全域に亘って動作する際の様々なポジションを示した。図１０には、このバックホー５４の移動エンベロープのモザイク式近似レプリゼンテーション５６を示した。このように、本発明のモザイク式の方法は、物体の静的なアウタ・エンベロープを提供するだけでなく、移動する物体の、または物体の移動する構成部材の、動的な空間位置情報も提供するものである。
【００３９】
移動体の移動エンベロープのモザイク式近似レプリゼンテーションを生成することに関連して以上に説明した処理操作は、複数の静止した物体の全体的アウタ・エンベロープのモザイク式近似レプリゼンテーションを生成するためにも利用可能である。複数の静止物体の各々は、ある１つの移動する物体が複数の位置の各々に存在しているのと同等であると見なすことができる。この場合、本発明の方法は、各々がそれら複数の静止物体の１つに対応した複数のジオメトリカル・レプリゼンテーションを結合した結合体を生成することで、それら物体の全体集合の近似レプリゼンテーションを生成することができる。続いて、本発明のモザイク式の方法を用いて、そのジオメトリカル・レプリゼンテーションの結合体のモザイク式近似レプリゼンテーションを生成すればよい。
【００４０】
例えば、図１１は、静止物体５９ａ及び５８ｂの結合体に対応した１つのジオメトリカル・レプリゼンテーション５８を示した。以上に説明した本発明の方法をこのジオメトリカル・レプリゼンテーション５８に適用することで、図１２に示した、それら複数の静止物体のアウタ・エンベロープの、モザイク式近似レプリゼンテーション６０が得られる。
【００４１】
本発明の１つの特徴的局面として、実際の物体のディジタル画像の、即ち点群の、アウタ・エンベロープのモザイク式近似レプリゼンテーションを生成することに関するものがある。このような実際の物体のディジタル画像は、多くの用途に利用されるものであり、例えば、リバース・エンジニアリング、プロトタイピング、それにコンピュータ・モデリングなどに用いられ、また、それらに限定されずその他の用途にも用いられる。例えば、人工装具のメーカーは、ある患者に用いる人工装具を設計する際に、その患者の解剖学的特徴を表した点群から成るディジタル画像を利用することがある。
【００４２】
ＣＡＤ／ＣＡＭシステムは、実際の物体の点群に対応したデータを受取り、そのデータに基づいてモデルを生成する。モデルが生成されたならば、本発明の方法を適用することで、そのモデルのアウタ・エンベロープの、モザイク式近似レプリゼンテーションを生成することができる。そのようなモデルは様々な用途に利用することができる。例えば、そのモデルをその物体を製造するために用いた設計モデルと比較して、製造工程の精度を判定する用途などがある。
【００４３】
図１３は、ディジタル撮像システム６２を模式的に示した図であり、このディジタル撮像システム６２は、実際の物体６４の表面のディジタル画像、即ち点群を収集するために用いられるものである。この種のシステムは公知である。例えば、米国特許第５８８６７７５号には、スキャナと追跡システムとを使用して物体の表面のディジタル画像を得るようにした、非接触式のディジタル撮像システムが開示されている。図１４のフローチャートに示したように、本発明の方法は、そのようなディジタル画像を受取ったならば、ステップ６２において、その画像のジオメトリカル・レプリゼンテーションを生成し、これは、例えばＣＡＤ／ＣＡＭシステムを用いて行えばよい。続いて、上で説明した、本発明のモザイク式の方法を用いて、そのモデルのアウタ・エンベロープの、モザイク式近似レプリゼンテーションを生成する。本発明の方法をある物体を表している点群に対して適用した場合には、図２のフローチャートのステップ３６において、最外部セル部分集合に含まれているセルの露出面上に形成された三角形を、その点群のジオメトリカル・レプリゼンテーションのアウタ・エンベロープ上へ投写する際には、各々の頂角に対して、点群に含まれている点のうち、その他のどの点よりもその頂角に近接している点を求めることによって、この投写を行うようにすればよい。
【００４４】
本発明のモザイク式の方法は、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムに、そのシステムが提供するユーティリティ機能の１つとして組み込むことができる。例えば、図１５は、「Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ  ２０００ｉ」等のＣＡＤ／ＣＡＭシステムのダイアログ・ボックス７０において、ジオメトリカル・レプリゼンテーションのアウタ・エンベロープの、モザイク式近似レプリゼンテーションを生成できるようにしたものを示した。このダイアログボックス７０は、マウス等の入力デバイスを用いて呼び出すことができる。
【００４５】
以上に本発明を具体的な実施の形態に即して説明したが、当業者には明らかなように、以上に開示した実施の形態に対しては、請求項に記載した本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例にかかる方法を実施するのに適した具体例のコンピュータ・システムの構成要素を示したブロック図である。
【図２】物体のジオメトリカル・レプリゼンテーションのアウタ・エンベロープのモザイク式近似レプリゼンテーションを生成するための、本発明の実施例にかかる方法の様々なステップを示したフローチャートである。
【図３】複数のセルに分割されたバウンディング・ボックスの中に収容されているオブジェクトの２次元ジオメトリカル・レプリゼンテーションの具体例を示した図である。
【図４】図３の２次元ジオメトリカル・レプリゼンテーションに本発明の実施例にかかる方法の特徴を適用して、その２次元ジオメトリカル・レプリゼンテーションのアウタ・エンベロープの近似レプリゼンテーションを生成する手順を説明するための図である。
【図５】ＣＡＤ／ＣＡＭシステムを用いて生成した複雑なアセンブリのジオメトリカル・レプリゼンテーションを示した図である。
【図６】複数のセルに分割されたバウンディング・ボックスの中に収容されている図５のジオメトリカル・レプリゼンテーションを示した図である。
【図７】図５のジオメトリカル・レプリゼンテーションと、図６の複数のセルのうち、ジオメトリカル・レプリゼンテーションの外部表面の外側に存在するセルを除去して得られた、残ったセルから成るセル部分集合とを示した図である。
【図８】本発明の実施例にかかる方法に従って生成された、図５のジオメトリカル・レプリゼンテーションのアウタ・エンベロープのモザイク式近似レプリゼンテーションを示した図である。
【図９】バックホーが移動範囲の全域に亘って動作する際の、幾つかのポジションを示した図である。
【図１０】本発明の実施例の方法に従って生成された、図９のバックホーの移動エンベロープのモザイク式近似レプリゼンテーションを示した図である。
【図１１】複数の静止物体の結合体に対応したジオメトリカル・レプリゼンテーションを示した図である。
【図１２】本発明の教示に従って生成した図１１のジオメトリカル・レプリゼンテーションのアウタ・エンベロープのモザイク式近似レプリゼンテーションを示した図である。
【図１３】実際の物体を表す点群を得るためのディジタル撮像システムを模式的に示した図である。
【図１４】物体を表す点群のアウタ・エンベロープのモザイク式近似レプリゼンテーションを生成するための、本発明の実施例にかかる方法の様々なステップを示したフローチャートである。
【図１５】ジオメトリカル・レプリゼンテーションのアウタ・エンベロープのモザイク式近似レプリゼンテーションを生成するための本発明の実施例の方法を組込んだ、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムのダイアログ・ボックスを示した図である。
【符号の説明】
１０  コンピュータ・システム
４６  バウンディング・ボックス
４８  セル
【図１】
0004629832.tif 000002
【図２】
0004629832.tif 000003
【図３】
0004629832.tif 000004
【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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