(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲線を凹曲の円錐面に対して法線方向に投影することができる３次元形状処理装置において、
円錐面の軸とその円錐面の一端の境界線である母線が乗る平面及び、円錐面の他の一端の境界線である母線と円錐面の軸が乗る平面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、生成した２枚の平面のどちらの裏側にも存在する投影可能な部分と、少なくともどちらか一方の表側に存在する投影可能でない部分とに曲線を分ける曲線分割手段と、その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錐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】
曲線を凹曲の円錐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３次元形状処理方法であって、
円錐面の軸とその円錐面の一端の境界線である母線が乗る平面及び、円錐面の他の一端の境界線である母線と円錐面の軸が乗る平面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、生成した２枚の平面のどちらの裏側にも存在する投影可能な部分と、少なくともどちらか一方の表側に存在する投影可能でない部分とに曲線を分ける曲線分割工程と、その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する抽出工程と、抽出した各点から円錐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３次元形状処理方法。
【請求項３】
請求項２記載の３次元形状処理方法において、
円錐面の軸と前記曲線とが交差するかどうかを調べることにより、曲線が投影可能かどうかを調べる工程を有することを特徴とする３次元形状処理方法。
【請求項４】
請求項２または３記載の３次元形状処理方法において、
円錐面の軸と前記曲線とが重なるかどうかを調べることにより、曲線が投影可能かどうかを調べる工程を有することを特徴とする３次元形状処理方法。
【請求項５】
請求項２、３、または４のいずれかに記載の３次元形状処理方法において、
前記曲線が曲面に投影できない部分を含む場合、投影可能な部分のみを曲面に投影する工程を有することを特徴とする３次元形状処理方法。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれかに記載の３次元形状処理方法の前記各工程を、コンピュータの機能として実現させるための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。
【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３次元形状処理装置を用いた投影曲線生成処理に関し、特に、曲線を凹曲の円錐面に対して法線方向に投影する投影曲線生成処理に関する。
【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７参照）。
つまり、投影された幾つかの点をつないて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８参照）。例えば、曲面が凹曲の円錐面の場合、曲線が円錐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のである（図９参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように、従来技術においては、曲面が例えば凹曲の円錐面の場合、そのような曲面上の曲線が円錐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た点より下ろされる垂線は一意に定まらないので、他に投影できる点が存在してもその曲線全体が曲面に投影できないものとして扱われていた。
本発明の課題は、このような従来技術の問題を解決することにあり、曲面が凹曲の円錐面の場合に、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次元形状処理方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を解決するために、請求項１記載の発明は、曲線を凹曲の円錐面に対して法線方向に投影することができる３次元形状処理装置において、円錐面の軸とその円錐面の一端の境界線である母線が乗る平面及び、円錐面の他の一端の境界線である母線と円錐面の軸が乗る平面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、生成した２枚の平面のどちらの裏側にも存在する投影可能な部分と、少なくともどちらか一方の表側に存在する投影可能でない部分とに曲線を分ける曲線分割手段と、その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錐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。
請求項２の発明は、曲線を凹曲の円錐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３次元形状処理方法であって、円錐面の軸とその円錐面の一端の境界線である母線が乗る平面及び、円錐面の他の一端の境界線である母線と円錐面の軸が乗る平面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、生成した２枚の平面のどちらの裏側にも存在する投影可能な部分と、少なくともどちらか一方の表側に存在する投影可能でない部分とに曲線を分ける曲線分割工程と、その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する抽出工程と、抽出した各点から円錐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。
請求項３の発明は、請求項２記載の３次元形状処理方法において、円錐面の軸と前記曲線とが交差するかどうかを調べることにより、曲線が投影可能かどうかを調べる工程を有することを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項２または３記載の３次元形状処理方法において、円錐面の軸と前記曲線とが重なるかどうかを調べることにより、曲線が投影可能かどうかを調べる工程を有することを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項２、３、または４のいずれかに記載の３次元形状処理方法において、前記曲線が曲面に投影できない部分を含む場合、投影可能な部分のみを曲面に投影する工程を有することを特徴とする。
請求項６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２乃至５のいずれかに記載の３次元形状処理方法の前記各工程を、コンピュータの機能として実現させるためのプログラムを記録したことを特徴とする。
【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、本発明に係わる投影曲線生成処理など、外部から入力したりして取得した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凹曲の円錐面上の曲線をその円錐面に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。
【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、凹曲の円錐面の軸ｃとその円錐面の一方の母線（円錐面の一端の境界線で、直線である）とが乗る平面ａを作成するのである（図３：円錐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錐面の軸ｃが乗る平面ｂも作成する（Ｓ２）（図３参照）。なお、平面に乗っている母線に着目し、円錐面の存在する側を平面の裏側、円錐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、その部分が円錐の軸と交差したり重なったりしなければ、その部分は投影可能であると判定する（Ｓ４でＹｅｓ）（図５参照）。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、その点から前記円錐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（円錐面）が交叉する点は曲面からはみ出ないのである。
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）、それぞれの点から凹曲の円錐面上に垂線を下ろす（Ｓ６）。さらに、曲面上に下ろされた複数の垂線の足（垂線の円錐曲面上の点）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下ろそうとした垂線が一意に定まらないからと言って、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が解消できる。
【０００７】
以上、本発明の３次元形状処理方法を一実施例について説明したが、説明したような３次元形状処理方法の前記各工程を、コンピュータの機能として実現させるためにプログラミングしたプログラムを例えば着脱可能なコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、その記録媒体をこれまで本発明によった投影曲線生成を行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、その情報処理装置においても本発明によった投影曲線生成を行うことができる。また、前記プログラムをネットワークを介して情報処理装置へ転送し、その情報処理装置においても本発明によった投影曲線生成を行うことができる。
【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および請求項２記載の発明では、曲線を凹曲の円錐面に対して法線方向に投影する３次元形状処理方法において、円錐面の一方の母線と円錐面の軸とが乗る平面が２つの母線について生成され、生成された２つの平面を用いることにより投影する曲線が投影可能な部分とそうでない部分に分けられ、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下ろそうとした垂線が一意に定まらないからと言って、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が解消できる。
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、円錐面の軸と前記曲線とが交差するかどうかが調べられ、その結果も加味して曲線が投影可能かどうかが判定されるので、投影可能か否かの判定がより厳密になり、したがって、投影可能と判定されたのに投影作業を行なってみたら投影できなかったというようなことがなくなり、その分だけ無駄な作業が発生しなくなる。
また、請求項４記載の発明では、請求項２または請求項３記載の発明において、円錐面の軸と前記曲線とが重なるかどうかが調べられ、その結果も加味して曲線が投影可能かどうかが判定されるので、同様に、あるいは更に、投影可能か否かの判定が厳密になり、したがって、投影可能と判定されたのに投影作業を行なってみたら投影できなかったというようなことがなくなり、その分だけ無駄な作業が発生しなくなる。
【０００９】
また、請求項５記載の発明では、請求項２、請求項３、または請求項４記載の発明において、曲線が曲面に投影できない部分を含む場合、投影可能な部分のみが曲面に投影されるので、投影作業を行なってみたら投影できなかったというようなことがなくなり、したがって、無駄な作業が発生しなくなる。また、請求項６記載の発明では、請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の３次元形状処理方法に従ってプログラミングしたプログラムが例えば着脱可能な記録媒体に記録されるので、その記録媒体をこれまで請求項２乃至請求項５のいずれかの発明によった投影曲線生成を行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３次元形状処理装置で実行される投影曲線生成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投影曲線生成方法の説明図である。
【図４】本発明の一実施例を示す投影曲線生成方法の他の説明図である。
【図５】本発明の一実施例を示す投影曲線生成方法の他の説明図である。
【図６】従来技術の一例を示す投影曲線生成方法の説明図である。
【図７】従来技術の一例を示す投影曲線生成方法の他の説明図である。
【図８】従来技術の一例を示す投影曲線生成方法の他の説明図である。
【図９】従来技術の一例を示す投影曲線生成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】
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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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