(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＡＤシステムにより製品・部品などの設計・開発を支援する開発支援システムであって、
３次元ＣＡＤによる３次元モデルの作成、インターネット上で３次元モデル・データベースからの読込み、あるいは３次元モデル情報のデータベースを記録した記録媒体からの読込み等によって３次元モデルを生成する３次元モデル生成手段と、
前記生成した３次元モデルのポリゴン頂点情報を基に３次元モデルの重心とモデル面との距離および３次元モデルのクリーズ角の特徴量を抽出しモデル・ファイルとして３次元モデル・データベースに登録する３次元モデル登録手段と、
前記３次元モデルの重心との距離情報及びクリーズ角の類似度を基に３次元モデル・データベースに登録された当該３次元モデルを３次元モデル検索キーにより検索・読出す３次元モデル検索手段と、
前記読出した３次元モデルを設計変更指令などに基づいて加工し編集する３次元モデル変更手段と、
前記加工し編集した３次元モデルにより前記３次元モデル・データベースの３次元モデル情報の更新手続きとして、３次元モデルの履歴を時系列情報として作成し前記３次元モデルにリンクして蓄積する３次元モデル更新・履歴作成手段とを有することを特徴とする３次元モデルの開発支援システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３次元モデル・データベースを利用した製品・部品などの開発支援システム（ＣＡＤ）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ユーザーからの指示に基づいて、３次元の製品モデルを対話的に設計するためのシステムとして、製品モデルの作成・配置などを実行するＣＡＤ装置、それらを表示するためのディスプレイと、インタラクティブな指示入力のための入力装置で構成する３次元ＣＡＤシステムが知られている。
その例としては、例えば、特開平０８−３３５２７９号に開示の「設計支援システム（ＣＡＤ）」などがある。
図５は、その従来の「設計支援システム」のブロック図であり、図６に示すような、カメラの座金などの部品について、その３次元形状（３次元ソリッドモデル）を得ようとする場合には、図７に示すような部品拡大図（２次元の上面図（ａ）、下面図（ｂ））としての投影形状（ＢＯＵＮＤＡＲＹ：境界）を、ＣＡＤ上の作図入力を行う形状入力部１０１Ａより入力し、これらの各面、ａ、ｂ、ｃについて形状属性入力部１０１Ｂより、次のような形状属性情報を入力する。
【０００３】
0003766857.tif 000002
等のデータが入力される。
この場合の形状属性「面の種類」は、平面＝Ｐｌａｎｅ、円錐面＝Ｃｏｎｅ、球面＝Ｓｐｈｅｒｅ、円環面＝Ｔｏｒｕｓとし、入力情報記憶部１０２に形状入力部１０１Ａからの投影形状と、形状属性入力部１０１Ｂからの形状属性入力を記憶する。
制御部１０３では入力情報記憶部１０２に記憶する情報を、既存のソリッドモデラーである３次元ＣＡＤ形状作成コマンド群１０４に従って３次元ソリッドモデルを生成する。具体的には、境界領域ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、ｂ５を認識し、高さ情報Ｚに基づいて２次元図面を立体化する３次元ソフトの「Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ（引延ばし）、Ｒａｔｈｅ（回転）」等の操作を用いて、図６に示すようなソリッドモデルを生成して、ＣＲＴ画面やプリンタ、プロッタ等の出力部１０５に出力する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、カメラメーカーなどが長年培ってきたドラフタなどを用いた２次元ＣＡＤシステムを活用して、３次元ＣＡＤシステムを構築しようとするものなので、部品拡大図等の２次元ＣＡＤのイメージデータと、形状属性データなどの３次元記述データが混在するために、現在主流となっているポリゴンの頂点情報により３次元ソリッドモデルを生成して、３次元モデル・データベースを構成する３次元ＣＡＤとはなじまない点があって、他の３次元ＣＡＤシステムによる３次元モデル情報のデータベースを記録した記録媒体や、ネットワークを介した３次元モデル情報のデータベースを取得し活用しようとしても不可能だったり、仮に可能であってもデータ変換処理などに多大の労力を要するという問題がある。
【０００５】
従って、３次元データベースの過去の製品・部品モデルなどの履歴情報を利用出来ないために、製品・部品の開発に際しては、始めから２次元の部品拡大図を作成し、３次元の形状データを作成する手順を踏まなければならないので技術者個人のスキルが重視され非効率であるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、自社、他社の別を問わず製品・部品の開発に当たり、広く３次元モデル・データベースの情報を利用することができて知識の再利用化が可能な３次元画像による開発支援システムを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による３次元モデルの開発支援システムは、ＣＡＤシステムにより製品・部品などの設計・開発を支援する開発支援システムであって、３次元ＣＡＤによる３次元モデルの作成、インターネット上で３次元モデル・データベースからの読込み、あるいは３次元モデル情報のデータベースを記録した記録媒体からの読込み等によって３次元モデルを生成する３次元モデル生成手段と、前記生成した３次元モデルのポリゴン頂点情報を基に３次元モデルの重心とモデル面との距離および３次元モデルのクリーズ角の特徴量を抽出しモデル・ファイルとして３次元モデル・データベースに登録する３次元モデル登録手段と、前記３次元モデルの重心との距離情報及びクリーズ角の類似度を基に３次元モデル・データベースに登録された当該３次元モデルを３次元モデル検索キーにより検索・読出す３次元モデル検索手段と、前記読出した３次元モデルを設計変更指令などに基づいて加工し編集する３次元モデル変更手段と、前記加工し編集した３次元モデルにより前記３次元モデル・データベースの３次元モデル情報の更新手続きとして、３次元モデルの履歴を時系列情報として作成し前記３次元モデルにリンクして蓄積する３次元モデル更新・履歴作成手段とを有することを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る３次元モデルの開発支援システムの構成図である。
図２は図１に示す３次元モデル生成手段の構成図である。
図３は図１に示す３次元モデル・データベースの内容を示す図である。
図４は図１に示す３次元モデルの変更図面を示す図である。
図１において、１はＡｕｔｏＣＡＤなどの３次元ソフトを用いて描画した３次元モデルや、インターネット上のデータベースからダウンロードした３次元モデルを利用する等の方法で生成するる３次元モデル生成手段である。
【０００９】
２は生成した３次元モデルを特徴量を抽出してファイルを作成し、３次元モデル・データベース６に登録する３次元モデル登録手段である。３は登録した３次元モデルを検索キー入力により検索する３次元モデル検索手段であり、４は３次元モデル・データベース６から読出した３次元モデルを設計変更などにより作り直したり、部品を追加したりする３次元モデル変更（編集）手段である。５は設計変更した３次元モデルを最新モデルとして３次元モデル・データベース６を更新し、３次元モデルの更新の都度、時系列に履歴データとして、他の関連部品情報などとリンクさせ蓄積して置いて、設計開発において知識の再利用を図り、過去の設計データを効率的に利用できるようにして、設計・開発に要する労力の削減を図る３次元モデル更新・履歴作成手段である。
【００１０】
つぎに動作について説明する。
３次元モデルの生成には各種の方法があるが、説明を簡単にするために、ここでは図６に示したような、従来技術で設計した座金部品と同じものを開発支援システムの３次元モデル生成手段１で生成する例を考えてみる。
図２は３次元ソフトを用いて３次元モデリングを行う場合の作業面であるビューポート（表示画面）の構成を示したものであり、トップ（上面図）、フロント（正面図）、レフト（側面図）、パースペクティブ（立体図、カメラ画面）の４分割画面となる。
このビューポートを用いて部品の設計変更などを行う場合には、例えば、２Ｄ画面の「レフト」を使用してオブジエクトを移動させ（前後の移動）、２Ｄ画面の「トップ」、「フロント」によりオブジェクトの位置の調節を行うなどの操作を行って、３次元画面の「パースペクティブ」で、最終的に結果（シミュレーション）を確認すると言う手順になるが、従来の２次元ＣＡＤのように平面図を作成して、それに３次元属性情報を付加することで３次元モデルを生成する方法とは、同じように２次元情報を用いても全く異なるものであり、ビューポート上に点線で示した各頂点を結ぶポリゴン（４角ポリゴンを示しているが、３角ポリゴンの場合もある）と、その交点を小円で示した頂点（Ｘ、Ｙ、Ｚ座標値等で表現）によって、２次元画面、３次元画面の区別なく、１元的なデータ処理が可能な点が根本的に異なる。（また、ちなみに、従来の技術では３次元形状属性の面の種類として、平面、円錐面、球面、円環面の４種のプリミテイブを挙げているが、これらも、現在の３次元ソフトでは更に拡張されて、面取り円柱、多角柱、ＣＶサーフェースなどまで含めて、既に数倍〜十数倍に増加している）。
【００１１】
次に、３次元モデルを３次元モデル・データベース６に登録するには、３次元モデルのデータベースへの蓄積ソフトも各種の方式がある中で、例えば、「情報処理学会論文誌：ｖｏｌ．３９Ｎｏ．４に記載の「３次元画像検索エンジン」には、３次元モデルが２次元ＣＡＤの画像とは異なり、画像ではなく数値や記号によって表現されている点に着目して、３次元モデリング言語であるＶＲＭＬデータから、キーワードとなる単語を自動抽出して特徴量として用いる、キーワード検索システムが提示されているので、この方法を利用して、例えば、図３に示すようなデータ形式の３次元モデル・データベース６を、３次元モデル登録手段２により構築する。
３次元モデル・データベース６は、図３に示すように、３次元モデル名（ＩＤ番号）、ビューポートで３次元オブジェクトを作成すると自動的に登録される３次元モデルの定義ファイル名、３次元モデルの形状を表す特徴量Ａ、Ｂ、・・・のデータ形式となる。
【００１２】
３次元モデルの特徴量は、使用する特徴量の数だけ用いるもので、何種類でも構わないが、ここではとりあえず２種類の特徴量Ａ、Ｂを用いる。
Ａは、図６に示したような３次元モデルに外接する球体、又は直方体を生成して球体又は直方体の中心を３次元モデルの重心Ｇとし、この重心Ｇと３次元モデルの任意の各点（頂点）との距離Ｌを求めて、３次元モデルの重心と３次元モデルの各面との距離の集合Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、・・・の分布を３次元モデルの特徴量Ａとして頂点データにより３次元モデル・データベース６に登録する。
一方、特徴量Ｂは、３次元モデルのクリーズ角（２つの隣接面の法線に対する交差角度）を特徴量とするものである。クリーズ角は球面のように滑らかな面は値が小さく、逆に凹凸の差が大きい面では値が大きい。このクリーズ角の平均値を求めることで、３次元モデルの表面の状態（凹凸の程度）を判断して、特徴量Ｂとする。例えば、球体は立方体より垂直に交差する隣接面がなく、表面が滑らかなのでクリーズ角の平均値が小さい。又、立方体と円柱では、円柱の方が滑らかな面が多いため、円柱の方が球体に近いと判断する等の方法によって特徴を表す。（その他、面積情報、法線ベクトル等の特徴量が考えられるが、ここでは、重心との距離情報と、クリーズ角の２種類としている）。
【００１３】
以上のような３次元モデル・データベース６の検索は３次元モデル検索手段３によって、モデル名、モデル定義ファイル名等でインデックス検索はできるが、類似の３次元モデルをキーとして検索する場合には、キー入力した３次元モデルの形状を表す特徴量Ａ、Ｂを抽出して、３次元モデル・データベース６から被検索３次元モデルの特徴量Ａ、Ｂを順次読出し、キーの特徴量Ａ、Ｂとの類似度を比較して候補を絞り判定する。
【００１４】
次に、こうして検索して読出した３次元モデルが、例えば、以前に設計して３次元モデル・データベース６に格納してある、図６に示すような座金部品の３次元モデルだったとして、今回これを図４のように設計変更する場合は、３次元モデル変更手段４により、読出した座金の３次元モデルを図２のようなビューポートに取込み、「フロント」、「レフト」などでａ面、ｂ面の高さを点線で示したように変更して「パースペクティブ」で確認し、３次元モデル更新・履歴作成手段５により、３次元モデル・データベース６に最新モデルとして生成時からの履歴データとリンクして登録する。これによって製品・商品・部品（この場合は座金部品）などの開発・設計時に、最新情報は勿論、過去の如何なる時点の３次元モデルのデータでも読出して利用することができるので、最初から設計する必要が無くなり、開発業務がシステム化されて簡単になる。更に、自社データベースだけでなく、インターネットなどを介して他の３次元モデル・データベースのデータも活用可能となり、幅広い開発手引き情報が得られるので開発技術者のスキルに関係無く、初心者でも開発業務が可能になるシステムを構築できる。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＣＡＤシステムにより製品・部品などの設計・開発を支援する開発支援システムにおいて、３次元ＣＡＤによる３次元モデルの作成、インターネット上で３次元モデル・データベースからの読込み、あるいはデータベースの３次元モデル情報を記録した記録媒体からの読込み等によって３次元モデルを生成する３次元モデル生成手段と、生成した３次元モデルのポリゴン頂点情報を基に特徴量を抽出してモデル・ファイルとして３次元モデル・データベースに登録する３次元モデル登録手段と、３次元モデル・データベースの３次元モデルを３次元モデル検索キーにより検索・読出す３次元モデル検索手段と、読出した３次元モデルを設計変更指令などに基づいて加工し編集する３次元モデル変更手段と、加工し編集した３次元モデルにより３次元データベースの３次元モデル情報の更新手続きとして、３次元モデルの履歴を時系列情報として作成し３次元モデルにリンクして蓄積する３次元モデル更新・履歴作成手段とを有しているので、製品・商品などの開発に当たり、３次元モデル・データベースの履歴データを利用することによって、簡単で効率的な商品開発が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る３次元モデルの開発支援システムの構成図である。
【図２】図１に示す３次元モデル生成手段の構成図である。
【図３】図１に示す３次元モデル・データベースの内容を示す図である。
【図４】図１に示す３次元モデルの設計・変更図面を示す図である。
【図５】従来の設計支援システムのブロック図である。
【図６】図５に示す部品の３次元形状を示す図である。
【図７】図５に示す部品の２次元の部品拡大図である。
【符号の説明】
１  ３次元モデル生成手段
２  ３次元モデル登録手段
３  ３次元モデル検索手段
４  ３次元モデル変更手段
５  ３次元モデル更新・履歴作成手段
６  ３次元モデル・データベース
【図１】
0003766857.tif 000003
【図２】
0003766857.tif 000004
【図３】
0003766857.tif 000005
【図４】
0003766857.tif 000006
【図５】
0003766857.tif 000007
【図６】
0003766857.tif 000008
【図７】
0003766857.tif 000009