(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲線を円柱面に対して法線方向に投影する３次元形状処理装置において、前記円柱面の一方の一端の境界線であり該円柱面の軸と平行な直線である第１の母線と、他の一方の一端の境界線であり該円柱面の軸と平行な直線である第２の母線とによって区切られた中心角１８０度以内の区間に対して曲線を投影する際に、前記第１の母線と軸が乗る第１の平面と、前記第２の母線と軸が乗る第２の平面とを生成する平面生成手段と、投影しようとする曲線について、前記平面生成手段により生成された２つの平面の両方における、円柱面の存在する側に存在する曲線の部分を投影可能な部分とし、生成された２つの平面のうちの少なくとも一方における、円柱面の存在しない側にある曲線の部分を投影可能でない部分として分割する曲線分割手段と、前記曲線分割手段により分割された投影可能な部分から両端点を含む幾つかの点を抽出し、抽出した各点から円柱面上に投影曲線を生成する投影曲線生成手段と、を備えたことを特徴とする３次元形状処理装置。
【請求項２】
曲線を円柱面に対して法線方向に投影する３次元形状処理装置における曲線投影方法において、前記円柱面の一方の一端の境界線であり該円柱面の軸と平行な直線である第１の母線と、他の一方の一端の境界線であり該円柱面の軸と平行な直線である第２の母線とによって区切られた中心角１８０度以内の区間に対して曲線を投影する際に、前記第１の母線と軸が乗る第１の平面と、前記第２の母線と軸が乗る第２の平面とを生成する平面生成工程と、投影しようとする曲線について、前記平面生成工程で生成された２つの平面の両方における、円柱面の存在する側に存在する曲線の部分を投影可能な部分とし、生成された２つの平面のうちの少なくとも一方における、円柱面の存在しない側にある曲線の部分を投影可能でない部分として分割する曲線分割工程と、前記曲線分割工程で分割された投影可能な部分から両端点を含む幾つかの点を抽出し、抽出した各点から円柱面上に投影曲線を生成する投影曲線生成工程と、を有することを特徴とする曲線投影方法。
【請求項３】
請求項２記載の曲線投影方法において、前記曲線中に投影曲線が一意に定まらない部分を含むか否かを調べ、含まない場合のみ、投影曲線を求めることを特徴とする曲線投影方法。
【請求項４】
請求項３記載の曲線投影方法において、円柱面の軸と前記曲線とが交差するか否かを調べ、交差する場合、その曲線は曲線中に投影曲線が一意に定まらない部分を含む曲線であるとして、投影曲線を求めないで処理を終了することを特徴とする曲線投影方法。
【請求項５】
請求項３記載の曲線投影方法において、円柱面の軸と前記曲線とが重なる否かを調べ、重なる場合、その曲線は曲線中に投影曲線が一意に定まらない部分を含む曲線であるとして、投影曲線を求めないで処理を終了することを特徴とする曲線投影方法。
【請求項６】
コンピュータに請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の曲線投影方法における各工程を実行させるためのプログラム。
【請求項７】
請求項６記載のプログラムを記憶したコンピュータ読取可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置など専用の３次元形状処理装置やパーソナルコンピュータなど汎用の情報処理装置を用いた曲線投影処理に係わり、特に、曲線を円柱面に対して法線方向に投影する曲線投影処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
グラフィクス表示装置とコンピュータを用いたＣＡＤ／ＣＡＭ装置などでは、従来、次のような手順により、３次元立体の曲面の上方にある曲線を曲面に対して法線方向に投影していた。なお、前記３次元立体とは、例えば境界表現形式のソリッドモデルデータとして生成された形状を指し、境界表現形式のソリッドモデルとは、稜線や頂点や面というような要素により３次元空間上に閉じた領域を定義し、中身の詰まった立体を表現したものである。
（１）曲線から、その両端点を含む幾つかの点を抽出し、それぞれの点から曲面上に垂線を下ろす（図６参照）。
（２）曲面上に下ろされた垂線の曲面上の点を滑らかにつなぎ、曲面上に乗る曲線（投影曲線）を生成する（図９参照）。
つまり、投影された幾つかの点をつないで曲線を生成することにより、近似的に曲線を投影するのである。しかしながら、前記した従来技術においては、点が曲面上に投影できるかどうかを考慮せずに曲線全体から点を抽出していたので、投影できない点が抽出された場合は、他に投影できる点が存在してもその曲線を曲面に投影できなかった（図１０参照）。
【０００３】
前記したように、従来技術においては、投影できない点が抽出された場合は、他の投影できる点が存在してもその曲線を曲面に投影できなかった。また、曲線が円柱面の磁区と交差したり重なったりすると、そのような箇所から抽出された点より下ろされる垂線は一意に定まらず、そのため、求めようとする投影曲線が定まらないという問題についても考慮されていなかった（図１１参照）。
本発明の目的は、このような従来技術の問題を解決することにあり、具体的には、投影する曲面が円柱面であり、且つ、その円柱面の、２つの母線によって区切られた中心角１８０度以内の区間に対して投影する場合に、曲線上の投影可能な部分を調べ、投影可能な部分について投影曲線を求めることができる３次元形状処理装置、曲線投影方法、プログラム、および記憶媒体を提供することにある。また、曲線が円柱面の軸と交差したり重なったりすると、そのような箇所から抽出される点より下ろされる垂線は一意に定まらず、そのため、求めようとする投影曲線が定まらないという問題についても考慮する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、曲線を円柱面に対して法線方向に投影する３次元形状処理装置において、前記円柱面の一方の一端の境界線であり該円柱面の軸と平行な直線である第１の母線と、他の一方の一端の境界線であり該円柱面の軸と平行な直線である第２の母線とによって区切られた中心角１８０度以内の区間に対して曲線を投影する際に、前記第１の母線と軸が乗る第１の平面と、前記第２の母線と軸が乗る第２の平面とを生成する平面生成手段と、投影しようとする曲線について、前記平面生成手段により生成された２つの平面の両方における、円柱面の存在する側に存在する曲線の部分を投影可能な部分とし、生成された２つの平面のうちの少なくとも一方における、円柱面の存在しない側にある曲線の部分を投影可能でない部分として分割する曲線分割手段と、前記曲線分割手段により分割された投影可能な部分から両端点を含む幾つかの点を抽出し、抽出した各点から円柱面上に投影曲線を生成する投影曲線生成手段とを備えた。
また、請求項２記載の発明では、曲線を円柱面に対して法線方向に投影する３次元形状処理装置における曲線投影方法において、前記円柱面の一方の一端の境界線であり該円柱面の軸と平行な直線である第１の母線と、他の一方の一端の境界線であり該円柱面の軸と平行な直線である第２の母線とによって区切られた中心角１８０度以内の区間に対して曲線を投影する際に、前記第１の母線と軸が乗る第１の平面と、前記第２の母線と軸が乗る第２の平面とを生成する平面生成工程と、投影しようとする曲線について、前記平面生成工程で生成された２つの平面の両方における、円柱面の存在する側に存在する曲線の部分を投影可能な部分とし、生成された２つの平面のうちの少なくとも一方における、円柱面の存在しない側にある曲線の部分を投影可能でない部分として分割する曲線分割工程と、前記曲線分割工程で分割された投影可能な部分から両端点を含む幾つかの点を抽出し、抽出した各点から円柱面上に投影曲線を生成する投影曲線生成工程とを有する構成にした。
また、請求項３記載の発明では、請求項２記載の曲線投影方法において、前記曲線中に投影曲線が一意に定まらない部分を含むか否かを調べ、含まない場合のみ、投影曲線を求める構成にした。
また、請求項４記載の発明では、請求項３記載の曲線投影方法において、円柱面の軸と前記曲線とが交差するか否かを調べ、交差する場合、その曲線は曲線中に投影曲線が一意に定まらない部分を含む曲線であるとして、投影曲線を求めないで処理を終了する構成にした。
また、請求項５記載の発明では、請求項３記載の曲線投影方法において、円柱面の軸と前記曲線とが重なる否かを調べ、重なる場合、その曲線は曲線中に投影曲線が一意に定まらない部分を含む曲線であるとして、投影曲線を求めないで処理を終了すること構成にした。
また、請求項６記載の発明では、コンピュータに請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の曲線投影方法における各工程を実行させるためのプログラムとした。
また、請求項７記載の発明では、請求項６記載のプログラムを記憶したコンピュータ読取可能な記憶媒体とした。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図２は本発明の一実施例を示す３次元形状処理装置の構成ブロック図である。図示したように、この実施例の３次元形状処理装置は、この装置全体を制御するシステム制御部１、本発明に係わる曲線投影処理など、取得した３次元形状データを処理する３次元形状処理部２、３次元形状データやプログラムなどを記憶しておく外部記憶装置（例えばハードディスク装置）３、３次元形状データに従って３次元立体形状を表示するグラフィク表示装置４、３次元立体形状などを紙上に出力するプロッタ５、キーボードやマウスやテキスト表示装置などを有した操作表示部６、ネットワークを介して外部から３次元形状データを取得したりする通信制御部７などを備えている。
なお、前記システム制御部１および３次元形状処理部２は、本発明に係わるプログラムや各種データを一時的に記憶するメモリ（例えばＲＡＭ）およびそのプログラムに従って動作するＣＰＵを有する。また、この実施例においては、請求項１記載の平面生成手段、曲線分割手段、および投影曲線生成手段が前記３次元形状処理部２により実現される。
このような構成で、この実施例の３次元形状処理装置では、３次元立体形状を構成している円柱面上の曲線を、その円柱面の、２つの母線によって区切られた中心角１８０度以内の区間に対して投影する際に、曲線上の投影可能な部分を調べ、その投影可能な部分について投影曲線を求める（生成する）。
【０００６】
図１に、本発明の一実施例の動作フローを示す。以下、図１に従って、この実施例の動作フローを説明する。
まず、３次元形状処理部２が図３に示したような平面ａを作成する（Ｓ１）。つまり、円柱面（図示の例では凹曲面）の軸ｃとその円柱面の一方の母線（円柱面の一端の境界線であり、軸ｃと平行な直線である）とが乗る平面ａを作成するのである（図３：円柱面の軸方向から見た図参照）。さらに、３次元形状処理部２はもう一方の母線と円柱面の軸ｃが乗る平面ｂも作成する（図３参照）（Ｓ２）。なお、平面に乗っている母線に着目し、円柱面の存在する側を平面の裏側、円柱面の存在しない側を平面の表側とする。
続いて、３次元形状処理部２は、投影しようとする曲線について、作成した２枚の平面のどちらの裏側にも存在する部分（図４に示したＡの部分）と、少なくともどちらか一方の表側に存在する部分（図４に示したＢ  の部分）とに曲線を分ける（Ｓ３）。なお、曲線が前記平面と交叉する部分については裏側に存在するとみなす。
こうして、前記曲線に前記Ａの部分が存在し、且つ、その部分が円柱の軸と交差したり重なったりしていなければ、その部分は投影可能であると判定する（図５参照）（Ｓ４でＹｅｓ）。前記曲線が前記平面と交叉する点は投影可能部分とされた端であるが、その点から前記円柱面に対してその曲面の法線方向に下ろす直線は前記平面に乗っているので、その直線と曲面（円柱面）が交叉する点は曲面からはみ出ないのである。なお、曲線中に円柱の軸と交差したり重なったりする投影曲線が一意に定まらない部分を含む場合、投影曲線を求めないでこの動作フローを終了させる。
続いて、３次元形状処理部２は、投影可能とみなされた前記Ａ部分について、その部分の両端点を含む幾つかの点を抽出し（Ｓ５）、それぞれの点から円柱面上に垂線を下ろす（図６参照）（Ｓ６）。さらに、曲面上に下ろされた複数の垂線の足（垂線の円柱曲面上の点）を滑らかにつなぎ（Ｓ７）、投影可能部分の投影曲線を生成する。
一方、ステップＳ４において投影可能部分がないと判定された場合には（Ｓ４でＮｏ）、その時点でこの動作フローを終了させる。
こうして、この実施例によれば、投影可能な部分のみ投影曲線を生成するようにできるので、投影する曲線上のたまたま抽出された点から垂線を下ろせないからと言って、他に投影できる点が存在するにもかかわらず、その曲線のいずれの部分も曲面に投影できなくなってしまうというような不具合を解消することができる。
【０００７】
以上、本発明の投影曲線生成方法を凹曲面の円柱面の図面を用いて説明したが、凸曲面の円柱面の場合にも同様に実施することができる。図７および図８に凸曲面の円柱面の場合の説明図を示しておく。図７は図３に対応し、図８は図４に対応している。
また、説明したような曲線投影方法に従ってプログラミングしたプログラムを例えば着脱可能な記憶媒体に記憶し、その記憶媒体をこれまで本発明によった曲線投影をおこなえなかったパーソナルコンピュータなど情報処理装置に装着することにより、または、そのようなプログラムをネットワークを介してそのような情報処理装置へ転送することにより、そのような情報処理装置においても本発明によった曲線投影をおこなうことができる。
【０００８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、請求項１記載の発明では、円柱面の一方の一端の境界線であり該円柱面の軸と平行な直線である第１の母線と、他の一方の一端の境界線であり該円柱面の軸と平行な直線である第２の母線とによって区切られた中心角１８０度以内の区間に対して、曲線を法線方向に投影する際、第１の母線と軸が乗る第１の平面と、第２の母線と軸が乗る第２の平面とを生成し、投影しようとする曲線について、生成された２つの平面の両方における、円柱面の存在する側に存在する曲線の部分を投影可能な部分とし、生成された２つの平面のうちの少なくとも一方における、円柱面の存在しない側にある曲線の部分を投影可能でない部分として分割し、分割された投影可能な部分から両端点を含む幾つかの点を抽出し、抽出した各点から円柱面上に投影曲線を生成することができるので、投影できない部分が抽出された場合、他に投影できる点が存在してもその曲線を投影できないという問題を解決することができる。
また、請求項２記載の発明では、円柱面の一方の一端の境界線であり該円柱面の軸と平行な直線である第１の母線と、他の一方の一端の境界線であり該円柱面の軸と平行な直線である第２の母線とによって区切られた中心角１８０度以内の区間に対して、曲線を法線方向に投影する際、第１の母線と軸が乗る第１の平面と、第２の母線と軸が乗る第２の平面とを生成し、投影しようとする曲線について、生成された２つの平面の両方における、円柱面の存在する側に存在する曲線の部分を投影可能な部分とし、生成された２つの平面のうちの少なくとも一方における、円柱面の存在しない側にある曲線の部分を投影可能でない部分として分割し、分割された投影可能な部分から両端点を含む幾つかの点を抽出し、抽出した各点から円柱面上に投影曲線を生成するので、投影可能な部分のみを投影することが可能になる。
また、請求項３記載の発明では、請求項２記載の発明において、曲線中に投影曲線が一意に定まらない部分を含むか否かを調べ、含まない場合のみ、投影曲線を求めるので、無駄な投影処理を途中までおこなってしまうというような事態を避けることができる。
また、請求項４記載の発明では、請求項３記載の発明において、円柱面の軸と曲線とが交差するか否かを調べ、交差する場合、その曲線は曲線中に投影曲線が一意に定まらない部分を含む曲線であるとして、投影曲線を求めないで処理を終了するので、円柱面の軸と曲線が交差する場合、無駄な投影処理を最初からおこなわないようにすることができる。
【０００９】
また、請求項５記載の発明では、請求項３記載の発明において、円柱面の軸と前記曲線とが重なる否かを調べ、重なる場合、その曲線は曲線中に投影曲線が一意に定まらない部分を含む曲線であるとして、投影曲線を求めないで処理を終了するので、円柱面の軸と曲線とが重なる場合、無駄な投影処理を最初からおこなわないようにすることができる。
また、請求項６記載の発明では、請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の曲線投影方法における各工程を実行させるプログラムを情報処理装置上で実行させることができるので、情報処理装置を用いて請求項２乃至５のいずれか１項に記載の発明の効果を得ることができる。
また、請求項７記載の発明では、請求項６記載のプログラムをコンピュータ読取可能な記憶媒体に記憶することができるので、その記憶媒体をこれまで請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の発明によった曲線投影をおこなえなかったパーソナルコンピュータなど情報処理装置に装着することにより、そのような情報処理装置においても請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の発明の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す曲線投影方法の動作フロー図である。
【図２】本発明の一実施例を示す３次元形状処理装置の構成ブロック図である。
【図３】本発明の一実施例を示す曲線投影方法の説明図である。
【図４】本発明の一実施例を示す曲線投影方法の他の説明図である。
【図５】本発明の一実施例を示す曲線投影方法の他の説明図である。
【図６】本発明および従来技術の一例を示す曲線投影方法の説明図である。
【図７】本発明の一実施例を示す曲線投影方法の他の説明図である。
【図８】本発明の一実施例を示す曲線投影方法の他の説明図である。
【図９】従来技術の一例を示す曲線投影方法の説明図である。
【図１０】従来技術の一例を示す曲線投影方法の他の説明図である。
【図１１】従来技術の一例を示す曲線投影方法の他の説明図である。
【符号の説明】
１  システム制御部、２  ３次元形状処理部、３  外部記憶装置、４  グラフィクス表示装置、５  プロッタ、６  操作表示部、７  通信制御部
【図１】
0004160406.tif 000002
【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】
0004160406.tif 000010
【図１０】
0004160406.tif 000011
【図１１】
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