(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物に開口する穴の穴径、穴深さおよび当該穴が内部貫通穴であるか否かを入力する入力手段と、
前記被加工物、前記穴、および内部空間の形状データを記憶する形状データ記憶手段と、
入力された穴の穴径、穴深さおよび記憶されている穴の形状データに基づいて、穴空間形状を生成する穴空間形状生成手段と、
前記穴が内部貫通穴であると入力された場合には、前記内部空間の形状データに基づいて、前記穴空間形状に連通する内部空間形状を生成する内部空間形状生成手段と、
前記被加工物の形状データに基づいて被加工物形状を生成する一方、前記穴空間形状と前記内部空間形状とを前記被加工物形状に重ねあわせ、重なっている部分を削除して前記被加工物の最終形状を生成する最終形状生成手段と、
を有することを特徴とする三次元図形データ生成装置。
【請求項２】
生成された前記被加工物の最終形状内で、前記内部空間形状とその周囲に開口されている穴との干渉の有無を判断する干渉有無判断手段と、
干渉があると判断された場合には、前記内部空間形状をあらかじめ設定してある角度まで回転させる内部空間形状回転手段と、
内部空間形状を回転させた後でもなお干渉があると判断された場合には、あらかじめ設定してある手順に従って、干渉しないように前記内部空間の形状を変形させる内部空間形状変形手段と、
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の三次元図形データ生成装置。
【請求項３】
前記内部空間形状変形手段は、あらかじめ定められている寸法ずつ、干渉しなくなるまで内部空間形状の干渉部分を面取りすることを特徴とする請求項２に記載の三次元図形データ生成装置。
【請求項４】
前記内部空間形状変形手段は、内部空間形状をあらかじめ設定してある角度ずつ回転させながら前記面取りを行い、干渉しなくなるまで内部空間形状の干渉部分を多角形化することを特徴とする請求項３に記載の三次元図形データ生成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力するデータ量を少なくしたとしても、従来と同じような精度の図形を画面に表示させることができ、さらに自動認識を行った場合の誤認識をもなくすことができる三次元図形データ生成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＣＡＤシステムにおいては、すべての部品の形状データをくまなく入力し、それらの入力された形状データに基づいて三次元モデルを画面上に描いている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、エンジン部品などの三次元モデルをＣＡＤシステムに入力する場合、部品形状が非常に複雑であるために、その形状データの入力には多大の時間が必要であり、また、入力された形状データのデータ量は膨大なものとなるという問題がある。したがって、従来と同じような精度の図形を画面に表示させる場合であっても、入力する形状データの量は極力少なくできることが望ましい。
【０００４】
一方、上記のように、入力する形状データのデータ量を少なくしても、寸法や形状の誤認識が起きないようにしなければならない。すなわち、三次元モデルの形状から加工部位や加工方法を自動抽出するシステムにおいては、入力する形状データの量を少なくして三次元モデルの構造を省略化または簡略化したとしても、貫通穴であるものを止まり穴と誤認識したり、穴深さを実際とは異なる寸法で認識したりするなどといったことが起こらないようにしなければならない。
【０００５】
本発明は、上記のような従来からの要請に応えるために成されたものであり、入力するデータ量を少なくしたとしても、従来と同じような精度の図形を画面に表示させることができ、さらに自動認識を行った場合の誤認識をもなくすことができる三次元図形データ生成装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１に記載の発明にかかる三次元図形データ生成装置は、被加工物に開口する穴の穴径、穴深さおよび当該穴が内部貫通穴であるか否かを入力する入力手段と、前記被加工物、前記穴、および内部空間の形状データを記憶する形状データ記憶手段と、入力された穴の穴径、穴深さおよび記憶されている穴の形状データに基づいて、穴空間形状を生成する穴空間形状生成手段と、前記穴が内部貫通穴であると入力された場合には、前記内部空間の形状データに基づいて、前記穴空間形状に連通する内部空間形状を生成する内部空間形状生成手段と、前記被加工物の形状データに基づいて被加工物形状を生成する一方、前記穴空間形状と前記内部空間形状とを前記被加工物形状に重ねあわせ、重なっている部分を削除して前記被加工物の最終形状を生成する最終形状生成手段と、を有することを特徴とする。
【０００７】
この請求項１に記載の発明にあっては、被加工物に開口する穴の穴径、穴深さおよび当該穴が内部貫通穴であるか否かを入力し、入力された穴の穴径、穴深さおよび記憶されている穴の形状データに基づいて、穴空間形状を生成し、さらに、前記穴が内部貫通穴であると入力された場合には、内部空間の形状データに基づいて、前記穴空間形状に連通する内部空間形状を生成し、前記被加工物の形状データに基づいて被加工物形状を生成する一方、前記穴空間形状と前記内部空間形状とを前記被加工物形状に重ねあわせ、重なっている部分を削除して前記被加工物の最終形状を生成するようにしたので、従来のように、穴や内部空間に関する形状データをくまなく入力しなくとも良くなり、これによって、穴を有する複雑な内部構造の三次元モデルの作成工数と、入力しなければならない形状データの量が低減できる。また、自動認識を行った場合の誤認識をなくすことができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明にかかる三次元図形データ生成装置は、請求項１に記載の三次元図形データ生成装置において、生成された前記被加工物の最終形状内で、前記内部空間形状とその周囲に開口されている穴との干渉の有無を判断する干渉有無判断手段と、干渉があると判断された場合には、前記内部空間形状をあらかじめ設定してある角度まで回転させる内部空間形状回転手段と、内部空間形状を回転させた後でもなお干渉があると判断された場合には、あらかじめ設定してある手順に従って、干渉しないように前記内部空間の形状を変形させる内部空間形状変形手段と、をさらに有することを特徴とする。
【０００９】
この請求項２に記載の発明にあっては、生成された前記被加工物の最終形状内で、前記内部空間形状とその周囲に開口されている穴との干渉の有無を判断し、干渉があると判断された場合には、前記内部空間形状をあらかじめ設定してある角度まで回転させ、内部空間形状を回転させた後でもなお干渉があると判断された場合には、あらかじめ設定してある手順に従って、干渉しないように前記内部空間の形状を変形させるので、自動的に干渉を回避させることができ、入力しなければならない形状データの量が低減できる。
【００１０】
請求項３に記載の発明にかかる三次元図形データ生成装置は、請求項２に記載の三次元図形データ生成装置において、前記内部空間形状変形手段は、あらかじめ定められている寸法ずつ、干渉しなくなるまで内部空間形状の干渉部分を面取りすることを特徴とする。
【００１１】
この請求項３に記載の発明にあっては、あらかじめ定められている寸法ずつ、干渉しなくなるまで内部空間形状の干渉部分を面取りするので、自動的に干渉を回避させることができ、入力しなければならない形状データの量が低減できる。
【００１２】
請求項４に記載の発明にかかる三次元図形データ生成装置は、請求項３に記載の三次元図形データ生成装置において、前記内部空間形状変形手段は、内部空間形状をあらかじめ設定してある角度ずつ回転させながら前記面取りを行い、干渉しなくなるまで内部空間形状の干渉部分を多角形化することを特徴とする。
【００１３】
この請求項４に記載の発明にあっては、内部空間形状をあらかじめ設定してある角度ずつ回転させながら前記面取りを行い、干渉しなくなるまで内部空間形状の干渉部分を多角形化するので、自動的に干渉を回避させることができ、入力しなければならない形状データの量が低減できる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に記載の発明によれば、入力された穴の穴径、穴深さおよび記憶されている穴の形状データに基づいて穴空間形状を生成し、さらに、前記穴が内部貫通穴であると入力された場合には、内部空間の形状データに基づいて前記穴空間形状に連通する内部空間形状を生成し、被加工物の形状データに基づいて被加工物形状を生成する一方、前記穴空間形状と前記内部空間形状とを前記被加工物形状に重ねあわせ、重なっている部分を削除して前記被加工物の最終形状を生成するので、従来のように、穴や内部空間形状に関する形状データをくまなく入力しなくとも良くなり、穴を有する複雑な内部構造の三次元モデルの作成工数と、入力しなければならない形状データの量が低減できる。このため、入力するデータ量を少なくしたとしても、従来と同じような精度の図形を画面に表示させることができ、さらに自動認識を行った場合の誤認識もなくすことができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、生成された前記被加工物の最終形状内で、内部空間形状とその周囲に開口されている穴との干渉があると判断された場合には、内部空間形状をあらかじめ設定してある角度まで回転させ、内部空間形状を回転させた後でもなお干渉があると判断された場合には、あらかじめ設定してある手順に従って、干渉しないように前記内部空間の形状を変形させるので、自動的に干渉を回避させることができ、入力しなければならない形状データの量が低減できる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、あらかじめ定められている寸法ずつ、干渉しなくなるまで内部空間形状の干渉部分を面取りするので、自動的に干渉を回避させることができ、入力しなければならない形状データの量が低減できる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、内部空間形状をあらかじめ設定してある角度ずつ回転させながら前記面取りを行い、干渉しなくなるまで内部空間形状の干渉部分を多角形化するので、自動的に干渉を回避させることができ、入力しなければならない形状データの量が低減できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる三次元図形データ生成装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明にかかる三次元図形データ生成装置のブロック図である。
【００１９】
三次元図形データ生成装置は、入力装置１００、形状データ記憶データベース１１０、図形生成装置１２０、図形加工装置１３０、ディスプレイ１４０、プリンター１５０を備えている。
【００２０】
入力装置１００は、オペレータが、被加工物に開口する穴の穴径、穴深さおよび当該穴が内部貫通穴であるか否かを入力するための装置であり、たとえばキーボードが用いられる。入力装置１００は入力手段として機能する。
【００２１】
形状データ記憶データベース１１０は、被加工物の形状に関するデータ（被加工物形状データ）、穴の形状に関するデータ（穴形状データ）、内部空間の形状に関するデータ（内部空間形状データ、たとえば直方体）を記憶している。形状データ記憶データベース１１０は形状データ記憶手段として機能する。
【００２２】
図形生成装置１２０は、穴空間形状生成部１２２、内部空間形状生成部１２４と、最終形状生成部１２６とを有している。
【００２３】
穴空間形状生成部１２２は、入力装置１００から入力された穴の穴径、その穴の深さ、および、形状データ記憶データベース１１０に記憶されている穴の形状に関するデータ（穴形状データ）を入力し、これらの形状データに基づいて、穴空間形状を生成する機能を有する部分である。穴空間形状生成部１２２は穴空間形状生成手段として機能する。
【００２４】
内部空間形状生成部１２４は、入力装置１００から、前記穴が内部貫通穴であることが入力された場合、形状データ記憶データベース１１０に記憶されている内部空間の形状に関するデータ（内部空間形状データ）に基づいて、穴空間形状生成部１２２によってすでに生成されている穴空間形状に連通する内部空間形状を生成する機能を有する部分である。内部空間形状生成部１２４は内部空間形状生成手段として機能する。
【００２５】
最終形状生成部１２６は、形状データ記憶データベース１１０に記憶されている被加工物の形状に関するデータ（被加工物形状データ）に基づいて、被加工物形状を生成する一方、すでに生成されている穴空間形状と内部空間形状とを前記被加工物形状に重ねあわせ、重なっている部分を削除して被加工物の最終形状を生成する機能を有する部分である。また、図形加工装置１３０によって加工された被加工物形状を勘案して、最終的な被加工物形状を生成する機能をも有する部分である。さらに、生成された最終的な被加工物形状に関するＮＣデータを作成し、ＮＣ工作機械に送出する機能をも有する部分である。最終形状生成部１２６は最終形状生成手段として機能する。
【００２６】
図形加工装置１３０は、干渉有無判断部１３２、面取りデータ記憶部１３４、内部空間形状回転部１３６、内部空間形状変形部１３８を備えている。
【００２７】
干渉有無判断部１３２は、最終形状生成部１２６によって被加工物の内部に生成された内部空間形状とこの被加工物においてその内部空間形状の周囲に開口されている別の穴との干渉があるか無いかを判断する部分である。干渉有無判断部１３２は、内部空間形状に含まれる座標値とその周囲に開口されている穴の座標値の中に重複する座標値が存在する場合に干渉があると判断する。干渉有無判断部１３２は干渉有無判断手段として機能する。
【００２８】
面取りデータ記憶部１３４は、内部空間形状を回転させるための回転角度データと、内部空間形状を面取りするため、および多角形化するための面取り寸法データとを記憶している。回転角度データは、内部空間形状をどちらの方向（時計回り、反時計回り）に一度にどのくらいの角度（たとえば４５度）回転させるのかが設定されているデータである。面取り寸法データは、内部空間形状を面取りする場合に、一度にどのくらいの寸法を面取りするかが設定されているデータである。
【００２９】
内部空間形状回転部１３６は、干渉有無判断部１３２によって干渉があると判断された場合には、被加工物の内部に生成された内部空間形状を、面取りデータ記憶部１３４に記憶されている回転角度データに基づいて、たとえば時計回りに４５度回転させる機能を有する部分である。内部空間形状回転部１３６は内部空間形状回転手段として機能する。
【００３０】
内部空間形状変形部１３８は、内部空間形状を回転させた後でもなお、干渉有無判断部１３２によって干渉があると判断されている場合には、面取りデータ記憶部１３４に記憶されている面取り寸法データに基づいて、内部空間形状がその穴と干渉しなくなるまで内部空間形状の干渉部分を面取りする機能を有する部分である。さらに、被加工物に複数の穴が開口されている場合には、内部空間形状がこれらのすべての穴と干渉しなくなるまで、内部空間形状をあらかじめ設定してある角度ずつ、たとえば時計回りに４５度ずつ回転させながら前記面取りを行い、内部空間の形状を多角形化する部分である。内部空間形状変形部１３８は内部空間形状変形手段として機能する。
【００３１】
ディスプレイ１４０およびプリンター１５０は、図形生成装置１２０および図形加工装置１３０で生成中の穴空間形状、内部空間形状、被加工物の形状、これらが合成された形状を画面上に表示したり、記録紙に印刷したりするために設けられている。
【００３２】
つぎに、本発明にかかる三次元図形データ生成装置の動作を、図２の動作フローチャートに基づいて詳細に説明する。なお、この説明は、図１および図３〜図７を参照しながら行う。
【００３３】
まず、オペレータは、入力装置１００から、図３に示すような、被加工物に開口させる穴の穴径、その穴の深さ、その穴が内部貫通穴であるか否かを入力する（Ｓ２０１）。
【００３４】
穴空間形状生成部１２２は、入力された穴の穴径、その穴の深さ、および、形状データ記憶データベース１１０に記憶されている穴形状データに基づいて、穴空間形状を生成する（Ｓ２０２）。穴空間形状の生成と同時に、最終形状生成部１２６は、形状データ記憶データベース１１０に記憶されている被加工物形状データに基づいて、図４に示すような被加工物の外形形状４０１を生成する（Ｓ２０３）。
【００３５】
内部空間形状生成部１２４は、前記穴が内部貫通穴であると入力されている場合には（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、形状データ記憶データベース１１０に記憶されている内部空間形状データに基づいて、図４に示すような直方体形状の内部空間形状４０２を自動生成する。なお、内部空間形状４０２の深さ（内部空間形状深さ）は、内部空間形状データ内に深さデータ（デフォルト値）として含まれている（Ｓ２０５）。一方、内部空間形状生成部１２４は、前記穴が内部貫通穴であることが入力されていない場合には（Ｓ２０４：ＮＯ）、内部空間形状４０２の自動生成は行わない。
【００３６】
干渉有無判断部１３２は、最終形状生成部１２６によって生成された、被加工物の外形形状４０１に含まれる穴と、被加工物の内部に生成された内部空間形状４０２とが干渉しているか否かを判断する。干渉有無判断部１３２は、内部空間形状に含まれる座標値とその周囲に開口されている穴に含まれる座標値との間に一致している座標値が存在するか否かを判断することによって干渉の有無を判断する。
【００３７】
内部空間形状４０２がその内部空間形状４０２の周囲に開口されている別の穴５０１と干渉していると判断された場合には（Ｓ２０６：ＹＥＳ）、内部空間形状回転部１３６は、面取りデータ記憶部１３４に記憶されている回転角度データに基づいて、たとえば図５に示すように内部空間形状４０２を時計回りに０度から４５度まで回転させる（Ｓ２０７）。一方、内部空間形状回転部１３６は、その干渉がないと判断された場合には（Ｓ２０６：ＮＯ）、内部空間形状４０２の回転は行わない。
【００３８】
内部空間形状４０２を４５度回転させてもなお、干渉有無判断部１３２によって干渉があると判断されている場合には（Ｓ２０８：ＹＥＳ）、内部空間形状変形部１３８は、面取りデータ記憶部１３４に記憶されている面取り寸法データに基づいて、内部空間形状４０２がその穴と干渉しなくなるまで内部空間形状４０２の干渉している部分に近い角部（干渉部分）を面取りする。面取り寸法データには、内部空間形状を面取りする場合に、一度にどのくらいの寸法を面取りするかが設定されているので、最終的に干渉しなくなるまで干渉部分をこの寸法ずつ面取りする。なお、面取りは、穴空間形状５０１の穴径に達することを限度に終了する。この面取りの処理によって、内部空間形状４０２は、最終的には、図６に示すような干渉が回避された形状になる（Ｓ２０９）。一方、内部空間形状４０２を４５度回転させたことによって干渉が回避されていれば（Ｓ２０８：ＮＯ）、内部空間形状変形部１３８は干渉部分の面取りは行わない。
【００３９】
内部空間形状４０２の面取りを行ってもなお、干渉有無判断部１３２によって干渉があると判断されている場合（たとえば図７の穴５０２と干渉している場合）には（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、内部空間形状変形部１３８は、面取りデータ記憶部１３４に記憶されている回転角度データに基づいて内部空間形状をさらに４５度から９０度まで４５度回転させる。そして内部空間形状変形部１３８は、回転後の内部空間形状４０２に対して上記のような面取りの処理を行い、それでも干渉があると判断されている場合には、内部空間形状をさらに９０度から１３５度まで４５度回転させて上記の面取りの処理をおこなう。以上の処理を繰り返すと、内部空間形状４０２は図７のように多角形の形状になる（Ｓ２１１）。一方、内部空間形状４０２を４５度回転させ、面取りの処理を行ったことによって干渉が回避されていれば（Ｓ２１０：ＮＯ）、内部空間形状変形部１３８は内部空間形状４０２の回転および干渉部分の面取りは行わない。
【００４０】
以上のような処理を行って、内部空間形状４０２と被加工物４０１に開口されている穴５０１、５０２との干渉がなくなると、最終形状生成部１２６は、すでに生成されている穴空間形状と内部空間形状とをＳ２０３のステップで生成した被加工物形状に重ねあわせ、重なっている部分を削除して被加工物の最終形状を生成する（Ｓ２１２）。この最終形状が被加工物の三次元モデルとなる。最終形状生成部１２６は、被加工物の三次元モデルに関するＮＣデータを作成し、作成したＮＣデータをＮＣ工作機械に送出する。また、被加工物の三次元モデルを必要に応じてディスプレイ１４０の画面上に表示したり、プリンター１５０で記録紙に印刷したりする（Ｓ２１３）。
【００４１】
以上のように、本発明では、開口する穴空間形状が内部貫通穴であることや穴深さの寸法を入力することによって、内部空間形状が自動的に作成されるようにしているので、複雑な三次元モデルであってもその作成工数を低減でき、入力するデータサイズも小さくすることができる。
【００４２】
また、自動作成された内部空間形状と、その周囲に位置する他の穴空間とが繋がってしまう（干渉する）場合、干渉が回避されるようにその内部空間形状を変形させ、自動的に三次元モデルが作成されるようにしているので、データサイズを極力抑えながら、かつ、見栄えの良い三次元モデルが作成でき、さらに自動認識時における誤認識をなくすこともできるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる三次元図形データ生成装置のブロック図である。
【図２】本発明にかかる三次元図形データ生成装置の動作フローチャートである。
【図３】図２の動作フローチャートにおける作図手順の説明に供する図である。
【図４】図２の動作フローチャートにおける作図手順の説明に供する図である。
【図５】図２の動作フローチャートにおける作図手順の説明に供する図である。
【図６】図２の動作フローチャートにおける作図手順の説明に供する図である。
【図７】図２の動作フローチャートにおける作図手順の説明に供する図である。
【符号の説明】
１００…入力装置、
１１０…形状データ記憶データベース、
１２０…図形生成装置、
１３０…図形加工装置、
４０１…外形形状、
４０２…内部空間形状、
５０１、５０２…穴。
【図１】
0003826725.tif 000002
【図２】
0003826725.tif 000003
【図３】
0003826725.tif 000004
【図４】
0003826725.tif 000005
【図５】
0003826725.tif 000006
【図６】
0003826725.tif 000007
【図７】
0003826725.tif 000008