(57)【要約】【課題】  曲面間にすきまがあるときに曲面を接合する処理を行なう場合に、かかる処理によっても元の曲面の性質が維持できるようにする。【解決手段】  ２つの曲面間にすきまがあるときは、両曲面の一方又は両方を延長する（ステップＳ３）。そして、２つの曲面を接合する（ステップＳ６）。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの曲面を示すデータを対象として当該曲面を接合する処理を行なう曲面接合装置において、
前記曲面間にすきまがあるときは前記両曲面の一方又は両方を延長して前記接合を行なうこと、を特徴とする曲面接合装置。
【請求項２】
前記延長を行なう曲面の延長される辺の中心の位置での当該曲面の延長方向の１次微分ベクトルの大きさを求め、延長したい距離を１次微分ベクトルの大きさで除算して近似的に前記延長を行なうべきパラメータ量を求め、このパラメータ量を用いて前記曲面の延長を行なう、ことを特徴とする請求項１に記載の曲面接合装置。
【請求項３】
前記曲面の延長で前記両曲面間の交線が十分に得られる場合は、この得られた交線を前記両曲面の元のトリム境界曲線と入れ替えることで曲面境界を一致させ、この一致した曲面境界で前記両曲面の接合を行なう、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の曲面接合装置。
【請求項４】
前記曲面の延長で前記両曲面間の交線が十分に得られない場合は、前記曲面の延長を行なう制御点の移動を行なう、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかの一に記載の曲面接合装置。
【請求項５】
前記延長を行なう曲面が前記曲面の延長を行なう制御点で表現された自由曲面でないときは、当該曲面を前記制御点で表現された自由曲面に変換してから前記曲面の延長を行なう、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかの一に記載の曲面接合装置。
【請求項６】
２つの曲面を示すデータを対象として当該曲面を接合する処理をコンピュータに実行させるプログラムにおいて、
前記曲面間にすきまがあるときは前記両曲面の一方又は両方を延長して前記接合を行なうこと、を特徴とするプログラム。
【請求項７】
前記延長を行なう曲面の延長される辺の中心の位置での当該曲面の延長方向の１次微分ベクトルの大きさを求め、延長したい距離を１次微分ベクトルの大きさで除算して近似的に前記延長を行なうべきパラメータ量を求め、このパラメータ量を用いて前記曲面の延長を行なう、ことを特徴とする請求項６に記載のプログラム。
【請求項８】
前記曲面の延長で前記両曲面間の交線が十分に得られる場合は、この得られた交線を前記両曲面の元のトリム境界曲線と入れ替えることで曲面境界を一致させ、この一致した曲面境界で前記両曲面の接合を行なう、ことを特徴とする請求項６又は７に記載のプログラム。
【請求項９】
前記曲面の延長で前記両曲面間の交線が十分に得られない場合は、前記曲面の延長を行なう制御点の移動を行なう、ことを特徴とする請求項６〜８のいずれかの一に記載のプログラム。
【請求項１０】
前記延長を行なう曲面が前記曲面の延長を行なう制御点で表現された自由曲面でないときは、当該曲面を前記制御点で表現された自由曲面に変換してから前記曲面の延長を行なう、ことを特徴とする請求項６〜９のいずれかの一に記載のプログラム。
【請求項１１】
コンピュータに読み取り可能なプログラムを記憶した記憶媒体において、
前記プログラムは請求項６〜１０のいずれかの一に記載のプログラムである、ことを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの曲面を接合する処理を行なう曲面接合装置、プログラム、及び記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
3次元ＣＡＤ技術においては、データの表現方法として、境界表現ソリッドを用いることが一般的である。この境界表現ソリッドでは、曲面集合で空間を囲んでソリッドの領域を表現しているが、表現上、各曲面間の隣接情報が必要である。
【０００３】
ところが、ＩＧＥＳ（Initial Graphics Exchange Specification）などの中間データでソリッドでなく曲面群だけからなるもの（図１１に曲面ｍ１１〜ｍ１８からなる曲面群を示す）から入力を行ったものを境界表現ソリッドに変換する場合、曲面の隣接関係を新しくつける必要がある（図１２は、曲面ｍ１１〜ｍ１８の隣接関係を示している）。
【０００４】
この隣接関係をつけた後では、隣接曲面の境界がシステムの持つ許容値以下の距離で一致している必要がある。もし、曲面間の境界がシステムの持つ許容値より大きい場合、整合をとるために元の曲面の修正が必要になる。
【０００５】
それには、曲面の境界にあたる曲線ｌ１を隣接曲面ｍ２１とｍ２２との間に求め(図１３参照)、その曲線ｌ１が境界になるように曲面ｍ２１，ｍ２２を修正する処理を行なう(図１４参照)。
【０００６】
このような曲面を処理する技術に関しては、特許文献１〜３に開示のものが知られている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２７１６８３公報
【特許文献２】特開２００２−２５９４６１公報
【特許文献３】特開平０７−２２０１１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述のような曲面を修正する技術においては、もとの曲面からサンプル点を得て、これに近づくように近似変換する。しかしながら、この近似変換によって、もとの曲面の重要な性質が失われ、あるいは、不必要に曲面のデータ量が増えることが多いという不具合がある。
【０００９】
これに対し、特許文献１の技術は、周期的な曲面を対象としており、また曲面自体の延長にはふれていない。また、特許文献２の技術は、単一曲面に関するものであり、また縮退処理を対象としているものである。さらに、特許文献３の技術は、曲面を延長する技術に関するものであるが、複数の曲面が集合している曲面集合に関するものである。
【００１０】
本発明の目的は、曲面間にすきまがあるときに曲面を接合する処理を行なう場合に、かかる処理によっても元の曲面の性質が維持できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、２つの曲面を示すデータを対象として当該曲面を接合する処理を行なう曲面接合装置において、前記曲面間にすきまがあるときは前記両曲面の一方又は両方を延長して前記接合を行なうこと、を特徴とする曲面接合装置である。
【００１２】
別の面から見た本発明は、２つの曲面を示すデータを対象として当該曲面を接合する処理をコンピュータに実行させるプログラムにおいて、前記曲面間にすきまがあるときは前記両曲面の一方又は両方を延長して前記接合を行なうこと、を特徴とするプログラムである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、曲面を延長して曲面間のすきまを埋めるので、この処理により曲面の近似変換が起こらず、元の曲面の性質が維持される。これにより、外装設計などでの意匠が大切な自由曲面の形状を完全に維持できる。また、２次曲面などの解析曲面から得られた自由曲面や、接続性などの条件によって得られていた元の曲面の性質を維持することができるので、元の面の設計意図を損なわずに接合することができる。さらに、通常の場合は曲面の近似が起こることによってその曲面を表現するデータ量が増加して、保存データ量の増加や、システムパフォーマンスの低下を起こしてしまう問題を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を実施するための最良の一形態について説明する。
【００１５】
図１は、本実施の形態の形状接合装置の電気的な接続のブロック図である。図１に示すように、この曲面接合装置１は、各種演算を行ない、画像処理装置の各部を集中的に制御するＣＰＵ２１１と、各種のＲＯＭ、ＲＡＭからなるメモリ２１２とが、バス２１３で接続されている。
【００１６】
バス２１３には、所定のインターフェースを介して、ハードディスクなどの磁気記憶装置２１４と、キーボード、マウスなどの入力装置２１５と、表示装置２１６とが接続され、また、ネットワーク２０１と通信を行なう所定の通信インターフェース２１９が接続されている。なお、記憶媒体２１７としては、ＣＤ，ＤＶＤなどの光ディスク、光磁気ディスク、フレキシブルディスクなどの各種メディアを用いることができる。また、記憶媒体読取装置２１８は、具体的には記憶媒体２１７の種類に応じて光ディスク装置、光磁気ディスク装置、フレキシブルディスク装置などが用いられる。
【００１７】
曲面接合装置１は、この発明の記憶媒体を実施する記憶媒体２１７から、この発明のプログラムを実施するプログラム２２０を読み取って、磁気記憶装置２１４にインストールする。これらのプログラム２０はインターネットなどのネットワーク２０１等を介してダウンロードしてインストールするようにしてもよい。このインストールにより、曲面接合装置１は後述するような処理を実行することが可能となる。なお、プログラム２２０は、所定のＯＳ上で動作するものであってもよい。
【００１８】
図２は、プログラム２２０に基づいて曲面接合装置１が実行する機能を説明する機能ブロック図である。図２に示すように、外部入力インターフェース部１０１には、ＩＧＥＳなどのファイル形式の３次元ＣＡＤデータである外部データＤが入力される。外部データＤに含まれる曲面群のデータである曲面群データは、外部入力インターフェース部１０１によって３次元ＣＡＤデータベース１０２に適用できるデータに変換され、そのデータが、磁気記憶装置２１４に構築される３次元ＣＡＤデータベース１０２に登録され、管理される。
【００１９】
３次元ＣＡＤデータベース１０２に登録されている曲面群データは、いったん曲面接合部１０３に移され、曲面群データに含まれる曲面は曲面接合部１０３で互いに接合されて、３次元ＣＡＤデータベース１０２に戻される。
【００２０】
ユーザ指示部１０４は、入力装置２１５によりユーザからの各種の操作を受け付けて、その操作内容を曲面接合装置１に伝える。表示部１０５は、各種の画像を表示装置２１６に表示する。
【００２１】
曲面接合部１０３により曲面群データに含まれる曲面の接合処理が必要となる場合は、外部入力インターフェース部１０１で曲面群データを得て、このデータが３次元ＣＡＤデータベース１０２に送られた場合と、３次元ＣＡＤデータベース１０２自体で、ユーザ指示部１０４を介してユーザから伝達される指示に応じて曲面が生成される場合の２つの場合がある。いずれの場合も、３次元ＣＡＤデータベース１０２から曲面群データが曲面接合部１０３に送られて、曲面の接合処理が行われる。
【００２２】
次に、この曲面の接合処理について、図３のフローチャートを参照して説明する。まず、接合されるべき曲面の境界の間に予め設定されたシステムの許容値より大きい距離がある場所が検出されたとする（ステップＳ１のＹ）。そして、制御点をもった自由曲面の場合は（ステップＳ２のＹ）、距離がある場所が検出された方向に曲面を延長する（ステップＳ３）（図４は、この例を示すもので、曲面ｍを矢印ａ方向に延長している）。なお、元の曲面境界がトリム境界の場合は、境界はそのまま使い、もとのトリム境界でない場合は、元の曲面境界を曲線として保存し、曲面延長後保存していた境界をトリム境界として利用する。
【００２３】
自由曲面の延長には、パラメータでの外挿を用いる（ステップＳ３）。この延長するパラメータ量は、次のようにして決める。まず、図６に示すように、曲面ｍの延長される辺ｌの中心の位置ｐでの延長距離がシステムの許容値の１０〜１００倍程度になるようにパラメータ量をとる。ただし、このパラメータ量を厳密に求めるのは困難なので簡易的に次のように求める。まず延長される辺の中心の位置ｐでの曲面ｍの延長方向の１次微分ベクトルの大きさを求める。延長したい距離を１次微分ベクトルの大きさで除算すると、近似的に延長すべきパラメータ量が得られる。ただし、このパラメータ量が大きすぎる場合は、曲面ｍの形状によってはパラメータ外挿の性質のため極端に変形した形状が得られる場合があるので、曲面全体のパラメータ範囲の例えば０．３倍を超える場合、パラメータ範囲の０．３倍を使う。
【００２４】
この場合の例で、２つの曲面の元の断面を図５の符号ｍ１，ｍ２で、曲面ｍ１，ｍ２の延長によって得られた隣接する曲面ｍ１，ｍ２の断面を図６で示す。この断面はトリム曲面の母曲面をしめしており、このように母曲面形状が交差するようになれば、この２枚の母曲面同士の交線Ｎを得ることができる（図７）。
【００２５】
そこで、曲面を延長しただけで（ステップＳ３）、曲面間の交線Ｎが十分に得られる場合は（ステップＳ４のＹ）、この得られた交線Ｎを２枚の曲面ｍ１，ｍ２の元のトリム境界曲線Ｏと入れ替えることで（ステップＳ５）、曲面境界を一致させることができる（図１１）。後は、一致した曲面境界で両曲面ｍ１，ｍ２を接合すればよい（ステップＳ６）。
【００２６】
これに対して、曲面を延長しただけでは曲面間の交線Ｎが求まらない場合がある（ステップＳ４のＮ）。図９に示すように、曲面ｍ１，ｍ２同士が平行にずれている場合や（Ａ）、図１０に示すように、曲面ｍ１，ｍ２の延長方向が離れる方向になる場合（Ｂ）である。２枚の曲面の延長方向が、互いに逆であれば（Ａ）の場合、一致していれば（Ｂ）の場合と判断できる。これらの場合は、制御点の移動で曲面間の交線Ｎが得られるので（ステップＳ７のＹ）、曲面を延長するための制御点の移動を行なって（ステップＳ８）、ステップＳ６に移行する。すなわち、曲面ｍ１がＮＵＲＢＳなどの制御点を使った表現の自由曲面の場合、隣接曲面ｍ２に対応する辺上の制御点およびその隣の制御点を移動することで、曲面の性質を失わずに変形を行うことができる。移動量は、通常の制御点を用いた自由曲面表現では辺上の制御点の曲面の辺上における制御点の寄与の重みは１なので、曲面の辺を動かしたいだけ制御点を移動すれば、必要量移動できる。その移動方向と移動距離は、一方の面ｍ１（ｍ２）上の点をもう一方の曲面ｍ２（ｍ１）に射影したときの移動ベクトルを使うことができる。２枚の曲面ｍ１，ｍ２とも半分ずつ移動してもよいし、一方の曲面だけ移動してもよい。
【００２７】
また、制御点を使わない表現の自由曲面も（ステップＳ２のＮ）、制御点を持った自由曲面に変換して（ステップＳ９）、ステップＳ３に進む。通常のＣＡＤで使われている範囲では、常にＮＵＲＢＳなどの制御点を使う表現に変換することが可能である。また、解析表現の曲面もＮＵＲＢＳに変換することが可能である。よって曲面の変形が必要な場合は、変形前にＮＵＲＢＳなどの自由曲面に変換しておけばよい。
【００２８】
しかしながら、上記の曲面延長や曲面変形では解決できない場合がありうる。例えば、曲面ｍ１，ｍ２の変形すべき場所が中央付近にある場合や、一定方向の変形では双方の曲面ｍ１，ｍ２を近づけることができない場合である。このときは、まず曲面ｍ１，ｍ２の境界を一致させた後で前述した周知の手法で曲面ｍ１又はｍ２を近似変換することになる（すなわち、元の曲面からサンプル点を得て、これに近づくように近似変換する）（ステップＳ１０）。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施の形態である曲面接合装置の電気的な接続のブロック図である。
【図２】曲面接合装置の機能ブロック図である。
【図３】曲面接合部が実行する処理のフローチャートである。
【図４】曲面接合部が実行する処理を説明する説明図である。
【図５】曲面接合部が実行する処理を説明する説明図である。
【図６】曲面接合部が実行する処理を説明する説明図である。
【図７】曲面接合部が実行する処理を説明する説明図である。
【図８】曲面接合部が実行する処理を説明する説明図である。
【図９】曲面接合部が実行する処理を説明する説明図である。
【図１０】曲面接合部が実行する処理を説明する説明図である。
【図１１】本発明の課題を説明する説明図である。
【図１２】本発明の課題を説明する説明図である。
【図１３】本発明の課題を説明する説明図である。
【図１４】本発明の課題を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  曲面接合装置
２１７  記憶媒体
２２０  プログラム
【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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