JPH02129764A - ３次元形状モデル操作装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、３次元形状モデル操作装置に関し、例えば機
械部品などの３次元形状モデルをデイスプレィ画面を見
ながら対話的に入力編集する３次元形状モデル操作装置
に関する。

〔従来の技術〕

３次元形状モデルを構成する各立体の位置姿勢を変更し
て３次元形状モデルの編集を行う方式の１つに、特願昭
６２−２９３３３０号に係る「３次元形状変形装置」に
よる方式がある。この方式では、ちょうど積木を組み立
てていくように、各立体を、面を指定した面上に配置し
ていく。

具体的に図を用いて説明すると、次の通りである。

例えば、第７図（ａ）の状態から立体２０１の面２０２
を立体２００の面２０３上に配置する操作を例に採ると
、この場合、ユーザはデイスプレィ画面を見ながら、配
置したい立体２０１に属する面２０２を指示し、続けて
配置先となる立体２００の面２０３を指示する。すると
、立体２０１の面２０２と立体２００の面２０３が接す
るように立体２０１の位置姿勢が変更され、第７図（ｂ
）に示すように立体２０１は立体２００の面２０３上に
配置される。さらに、この後ユーザが入力デバイスを動
かして、立体２０１を面２０３上で自由に移動回転させ
ることができる。

このようにして、立体の位置姿勢を変更して３次元形状
モデルの編集を行うにあたり、立体を、面を指定した面
上に積木を組み立ててい（ようにして配置していくこと
ができる。

〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、上述した方式では、第８図（ｄ）のように、立
体を２つの面の交線上に正確に配置することができない
０例えば、第８図（ａ）において、立体３０１の面３０
２を指示し、立体３００の面３０３を続けて指示すれば
、立体３０１は立体３００の面３０３上に配置され、第
８図（ｂ）の状態となる０次に立体３０１の面３０４を
指示し立体３００の面３０５を指示すると、立体３０１
は面３０５上に配置され、第８図（Ｃ）のようになる、
このとき、立体３０１と最初の配置先の面３０３との接
触関係は壊れてしまっている。つまり、上述の方式では
、第８図（ｄ）に示すように、同時に２つの面と接触す
るように立体を配置することができない、さらに、当然
ながら、同時に３つの面と接触するような立体の配置も
できない。

このように、前掲特許出願による方式にあっては、２つ
あるいは３つの面と接触するように立体を配置すること
ができないという点において、なお改良の余地がある。

機械部品などの３次元形状では、その形状は多枝にわた
り、従って、単に、第７図（ｂ）のような状態の形状の
みならず、第８図（ｄ）のように、−の立体の部分を他
の立体の段部に押し付けて配置するなどの状態の３次元
形状のもの、すなわち複数の面と同時的に接触した状態
のものを得たい場合もあるところ、前述の如く、最初の
配置先との接触関係が壊れてしまうときは、かかる多様
な要求に応えることはできない。

本発明の目的は、３次元形状モデルの編集を行う場合に
、複数の面と接触するように立体を配置することができ
る３次元形状モデル操作装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、複数の立体から構成される３次元形状におい
て立体の位置姿勢を変更することによって３次元形状モ
デルの編集を行う３次元形状モデル操作装置であって、 複数の立体の形状データを格納する立体データ格納手段
と、 立体データ格納手段内の各立体に関して立体の動きを拘
束する拘束面のデータを格納する拘束面データ格納手段
と、 立体データ格納手段の内容を参照しながら立体の面と配
置先の面を指定する面指定手段と、面指定手段と拘束面
データ格納手段の内容に基づき、立体をその拘束面に接
したまま、面指定手段で指定した複数の面を接触させる
べく移動回転させ立体データ格納手段の内容を更新する
立体移動回転手段と、 立体移動回転手段の出力により面指定手段で指定した配
置先の面を立体移動回転手段で移動回転した立体の拘束
面として拘束面データ格納手段に登録する拘束面データ
登録手段とを備えることを特徴としている。

〔作用〕

本発明では、立体の位置姿勢変化を平面によって拘束さ
れるようにし、指定した２つあるいは３つの面と接触す
るように立体を配置することが可能である。すなわち、
立体データ格納手段及び面指定手段を用いると共に、拘
束面データ登録手段と拘束面データ格納手段と立体移動
回転手段の機能によって拘束面に接触したままの立体配
置動作が可能であり、最初の配置先の面との接触状態を
壊すことなく３次元形状モデルの編集を行ねせられ、複
数の面と接触するように立体を配置することが可能とな
る。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例の３次元形状モデル操作装五
の全体構成を示すブロック図である。

第１図に示すように、３次元形状モデル操作装置は、立
体データ格納手段１０１と、拘束面データ格納手段１０
２と、面指定手段１０３と、立体移動回転手段１０４と
、拘束面データ登録手段１０５とを存する。

立体データ格納手段１０１は、複数の立体の形状データ
を格納するデータ格納手段である。

拘束面データ格納手段１０２は、立体データ格納手段１
０１内の各立体に関して立体の動きを拘束する拘束面の
データを格納するデータ格納手段である。

面指定手段１０３は、立体データ格納手段１０１の内容
を参照しながら、ユーザの操作に応じて、配置すべき立
体の面と配置先の面を指定する手段である。

立体移動回転手段１０４は、面指定手段１０３と拘束面
データ格納手段１０２の内容に基づき、配置すべき立体
をその拘束面に接したまま、面指定手段１０３で指定し
た２つの面が接触するように移動回転させ、立体データ
格納手段１０１の内容を更新する手段である。

拘束面データ登録手段１０５は、立体移動回転手段１０
４の出力により面指定手段１０３で指定した配置先の面
を立体移動回転手段１０４で移動回転した立体の拘束面
として拘束面データ格納手段１０２に登録するデータ登
録手段である。

このように、第１図の３次元形状モデル操作装置は、複
数の立体から構成される３次元形状において各立体の位
置姿勢を変更することによって３次元形状モデルの編集
を行う３次元形状モデル操作装置であって、複数の立体
の形状データを格納する立体データ格納手段１０１と、
立体データ格納手段１０１内の各立体に関して立体の動
きを拘束する拘束面のデータを格納する拘束面データ格
納手段１０２と、立体データ格納手段１０１の内容を参
照しながら立体の面と配置先の面を指定する面指定手段
１０３と、面指定手段１０３と拘束面データ格納手段１
０２の内容に基づき、立体をその拘束面に接したまま、
面指定手段１０３で指定した２つの面が接触するように
移動回転させ立体データ格納手段１０１の内容を更新す
る立体移動回転手段１０４と、立体移動回転手段１０４
の出力により面指定手段１０３で指定した配置先の面を
立体移動回転手段１０４で移動回転した立体の拘束面と
して拘束面データ格納手段１０２に登録する拘束面デー
タ登録手段１０５とから構成される。

３次元形状モデルの編集を行う場合、立体データ格納手
段１０１、拘束面データ格納手段１０２、面指定手段１
０３、立体移動回転手段１０４及び拘束面データ登録手
段１０５を備える本装置では、立体の位置姿勢変化を平
面によって拘束されるようにし、指定した２つあるいは
３つの面と同時に接触するように立体を配置することが
できる。

以下、これを第２図をも参照して具体的に説明する。

第２図は本発明に従う装置の動作の一例を示す図であり
、対象となる立体が、立体４０１と立体４００との場合
を示している。

具体的には、立体４０１を立体４００の面４０２、面４
０３、面４０４と同時に接触するように配置する操作、
すなわち点４０５への配置を説明している。

今、第１図の立体データ格納手段１０１には、各立体４
０１．４００の形状データが予め格納されているとする
。かかる格納データは、具体的には、後述でも触れるよ
うに、頂点の座標値、稜線と頂点の接続関係、面と稜線
の隣接関係等であってよい。

上記のような状態において、ユーザは、面指定手段１０
３を用いて、配置する立体４０１の面と配置先の立体４
００の面を指定する操作を行い、下記のようにしてデイ
スプレィ画面を見ながら対話的に入力を実行し、立体の
位置姿勢を変更することによって編集を行わせる。

まず、第２図（ａ）の状態から立体４０１を面４０２上
に配置する操作を説明する。この場合、立体４０１には
拘束面がなく、立体移動回転手段１０４は立体４０１を
立体４００の面４０２上に第２図（ｂ）のように移動回
転する。この動作によって、拘束面データ登録手段１０
５は面４０２を立体４０１の拘束面として拘束面データ
格納手段１０２に登録する。

次に、第２図（ｂ）の状態から、すなわち立体４０１を
その拘束面４０２に接したままの状′態から、立体４０
１を立体４００の面４０３上に配置する操作を説明する
。この場合は、立体４０１には拘束面４０２が登録され
ている。立体４０１が移動回転の対象として決まると、
拘束面データ格納手段１０２から拘束面４０２が読み出
される。立体移動回転手段１０４は立体４０１が拘束面
４０２に接触したまま立体４００の面４０３上に配置さ
れるように立体４０１を移動回転し、これにより状態は
第２図（ｂ）の状態から第２図（Ｃ，）のようになる、
この動作によって、面４０３は面４０２とともに立体４
０１の拘束面として拘束面データ格納手段１０２に登録
される。

さらに、第２図（ｃ）の状態から、立体４０１を面４０
４に接するように配置する。立体移動回転手段１０４は
立体４０１が拘束面４０２と拘束面４０３に接触したま
ま立体４００の面４０４上に配置されるように立体４０
１を移動回転し、この場合は、更に第２図（ｄ）のよう
になる。

このようにして、立体データ格納手段１０１と面指定手
段１０３とを用い、かつ拘束面データ登録手段１０５と
拘束面データ格納手段１０２と立体移動回転手段１０４
の機能によって拘束面に接触したままの立体配置動作が
可能となり、２つあるいは３つの面と同時に接触するよ
うに立体を配置することが可能となる。

かくして、前掲特許出願によるものにおけるような最初
の配置先の面との接触関係が壊れてしまうということが
なく、従って、複数の面と接触するように立体を配置す
ることができる。

このような３次元形状モデルの編集は、例えば台上で立
体を他の立体に押し付けて配置したり、複数の立体を相
互に整列させたりといった操作の場合でも、これに対応
でき、かかる操作を効率よ（行うことができる。

第３図は、本発明に従う装置を具体化した回路の一例を
示すブロック図である。

第３図の３次元形状モデル操作装置は、立体データファ
イル５０１、拘束面データファイル５０２、面ＩＤ指定
回路５０３を備えると共に、面データフェッチ回路５０
４、頂点データフェッチ回路５０５、立体ＩＤフェンチ
回路５０６、拘束面ＩＤフェフチ回路５０７、拘束面デ
ータフェッチ回路５０８、回転変換パラメータ算出回路
５０９、平行移動パラメータ算出回路５１０、回転変換
処理回路５１１、平行移動処理回路５１２を有し、更に
拘束面データ書き込み回路５１３を備えて構成されてい
る。

立体データファイル５０１は、複数個の立体の形状デー
タを格納するのに用いられる。具体的には、データは、
頂点の座標値、稜線と頂点の接続関係、面と稜線の隣接
関係といったデータから構成されている。

なお、立体データファイル５０１は、第１図における立
体データ格納手段１０１に相当している。

拘束面データファイル５０２は、各立体ごとにその立体
の動きを拘束する拘束面の面ＩＤを格納するのに使用す
る。１個の立体について複数個の拘束面の面ＩＤが格納
され得る。

拘束面データファイル５０２は、第１図における拘束面
データ格納手段１０２に相当している。

面ＩＤ指定回路５０３は、ユーザからの入力に基づいて
配置立体の面のＩＤと配置先の面のＩＤを立体データフ
ァイル５０１から取り込む。

なお、面ＩＤ指定回路５０３は、第１図における面指定
手段１０３に相当している。

面データフェンチ回路５０４は、面ＩＤ指定回路５０３
から出力される面■Ｄに基づいて、その面の平面パラメ
ータを立体データファイル５０１から取り込む。

頂点データフェッチ回路５０５は、面ＩＤ指定回路５０
３から出力される面■Ｄに基づいて、その面の境界線上
の各頂点の座標値を立体データファイル５０１から取り
込む。

立体■Ｄフェッチ回路５０６は、面ＩＤ指定回路５０３
から出力される面ＩＤに基づいて、その面の属する立体
ＩＤを立体データファイル５０１から取り込む。

拘束面ＩＤフェンチ回路５０７は、立体ＩＤフェッチ回
路５０６から出力される立体ＩＤＣ基づいて、その立体
の拘束面の個数と面ＩＤを拘束面データファイル５０２
から取り込む。

拘束面データフェッチ回路５０８は、拘束面ＩＤフェッ
チ回路５０７から出力される面ＩＤに基づいて、その面
の平面パラメータを立体データファイル５０１から取り
込む。

回転変換パラメータ算出回路５０９は、面データフェッ
チ回路５０４から出力される立体の面データと配置先の
面データと、拘束面データフェッチ回路５０８から出力
される拘束面データに基づき、拘束面の個数に応じて、
立体の回転変換パラメータを算出する。

ここに、回転変換パラメータ算出回路５０９は、拘束面
がＯの場合は、立体の面の法線ベクトルを配置先の面の
法線ベクトルに一致させるような回転変換パラメータを
算出する。

一方、拘束面が１の場合は、立体の面の法線ベクトルと
配置先の面の法線ベクトルを拘束面上に投影し、投影し
た前者のベクトルを投影した後者のベクトルに一致させ
るような回転変換パラメータを算出する。

これに対し、拘束面が２の場合は、回転変換は行わない
、従って、回転変換パラメータは算出しない。

平行移動パラメータ算出回路５１０は、面データフェッ
チ回路５０４から出力される立体の面データと配置先の
面データと、拘束面データフェッチ回路５０８から出力
される拘束面データと、頂点データフェッチ回路５０５
から出力される立体の面の頂点データに基づき、拘束面
の個数に応じて、立体の平行移動パラメータを算出する
。

平行移動パラメータ算出回路５１０では、拘束面の個数
に応じて次のような処理が行われる。

すなわち、拘束面が００場合は、立体の面と配置先の面
が平行であると仮定し、配置先の面の法線方向に動き、
立体の面と配置先の面間の距離だけ移動するような平行
移動パラメータを算出する。

拘束面が１の場合は、配置先の面の法線ベクトルを拘束
面に投影した方向に動き、立体の面の境界線上の頂点の
うち配置先の面あるいはその延長平面に最も近い頂点が
配置先の面あるいは延長平面に接触するような平行移動
パラメータを算出する。

拘束面が２の場合は、２つの拘束面の交線の方向に動き
、拘束面１の場合と同じく頂点が配置先の面あるいは延
長平面に接触するような平行移動パラメータを算出する
。

回転変換処理回路５１１は、立体ＩＤフエフチ回路５０
６から出力される立体ＩＤと、回転変換パラメータ算出
回路５０９から出力される回転変換パラメータに基づき
、立体データファイル５０１にアクセスして立体の頂点
データ、面データを回転変換し更新する。

平行移動処理回路５１２は、立体ＩＤフェ７チ回路５０
６から出力される立体ＩＤと、平行移動パラメータ算出
回路５１０から出力される平行移動パラメータに基づき
、立体データファイル５０１にアクセスして立体の頂点
データ、面データを平行移動し更新する。

上述の面データフェッチ回路５０４、頂点データフェッ
チ回路５０５、立体ＩＤフェフチ回路５０６、拘束面Ｉ
Ｄフェッチ回路５０７、拘束面データフェッチ回路５０
８、回転変換パラメータ算出回路５０９、平行移動パラ
メータ算出回路５１０、回転変換処理回路５１１、平行
移動処理回路５１２は、第１図における立体移動回転手
段１０４に相当している。

拘束面データ書き込み回路５１３は、立体ＩＤフェッチ
回路５０６から出力される立体ＩＤと、面データフェッ
チ回路５０４から出力される面ＩＤに基づき、配置した
立体の拘束面として配置先の面ＩＤを、拘束面データフ
ァイル５０２に書き込む。

かかる拘束面データ書き込み回路５１３が第１図におけ
る拘束面データ登録手段１０５に相当している。

以上のような構成の３次元形状モデル操作装置において
、立体を指定した面上に配置する場合の動作を第４図か
ら第６図までを用いながら説明する。なお、第４図は配
置する立体の拘束面の個数が０であった場合を、第５図
は配置する立体の拘束面の個数が１であった場合を、第
６図は配置する立体の拘束面の個数が２であった場合を
、それぞれ示している。

立体の配置は、それぞれの場合、下記（１）〜（１２）
のようにして行われる。

（１）まず、ユーザは、面ＩＤ指定回路５０３を用いて
、配置する立体の面と配置先の面を指定する。

なお、第４図では配置する立体の面６０１と立体６００
の面６０２が、第５図では配置する立体の面７０１と立
体７００の面７０２が、第６図では配置する立体の面８
０１　と立体８００の面８０２が、それぞれ配置する立
体の面と配置先の立体の面を表している。

（２）面データフェッチ回路５０４は、配置する立体の
面と配置先の面の平面パラメータを立体データファイル
５０１から取り込む。

（３）立体ＩＤフエｙチ回路５０６は、配置する立体の
立体ＩＤを立体データファイル５０１がら取り込む。

（４）拘束面ＩＤフェッチ回路５０７は、配置する立体
の拘束面の面ＩＤを立体データファイル５０１から取り
込む、なお、第５図において、拘束面は面７０３であり
、第６図において、拘束面は面８０３と面８０４である
。第４図では、上述した通り拘束面はない。

（５）拘束面データフェッチ回路５０８は、拘束面の平
面パラメータを立体データファイル５０１から取り込む
。

（６）回転変換パラメータ算出回路５０９は、配置する
立体の面の平面パラメータ、配置先の面の平面パラメー
タ、拘束面の平面パラメータを入力し、回転変換パラメ
ータを算出する。

（７）回転変換処理回路５１１は、算出した回転変換パ
ラメータに従って立体の回転変換を行い、立体データフ
ァイル５０１の内容を更新する。かくして、回転変換処
理の結果、拘束面が０個の場合は、第４図（ａ）の状態
から立体の面６０１と配置先の面６０２が平行になる。

（第４図（ｂ））。拘束面が１個の場合は、第５図（ａ
）の状態から立体は拘束面に接したまま、立体の面７０
１と配置先の面７０２が最も平行に近くなるように回転
される（第５図（ｂ））、拘束面が２個の場合は、回転
変換は行われない（第８図参照）。

（８）面データフェッチ回路５０４は、回転変換後の立
体の面の平面パラメータを立体データファイル５０１か
ら取り込む。

（９）頂点データフェッチ回路５０５は、回転変換後の
立体の面の境界線上の頂点の座標値を立体データファイ
ル５０１から取り込む。

（１０）平行移動パラメータ算出回路５１０は、回転変
換後の立体の面の平面パラメータ、配置先の面の平面パ
ラメータ、回転変換後の立体の面の境界線上の頂点の座
標値、拘束面の平面パラメータを入力し、平行移動パラ
メータを算出する。

（１１）平行移動処理回路５１２は、算出した平行移動
パラメータに従って立体の平行移動を行い、立体データ
ファイル５０１の内容を更新する。か（して、平行移動
の結果、拘束面が０個の場合は、第４図（ｂ）の状態か
ら立体の面６０１と配置先の面６０２が接するようにな
る（第４図（Ｃ））。拘束面が１個の場合は、第５図（
ｂ）の状態から、立体は拘束面７０３に接触したまま、
立体の面７０１の頂点が配置先の面７０２あるいはその
延長平面上に接触するようになる（第５図（Ｃ））、拘
束面が２個の場合は、第６図（ａ）の状態から拘束面８
０３と拘束面８０４に接したまま立体の面８０１の頂点
が配置先の面８０２あるいはその延長平面に接触する（
第６図（ｂ）”）。

（１２）拘束面データ書き込み回路５１３は、配置した
立体の拘束面として配置先の面のＩＤを追加登録する。

これにより、面に立体を配置した場合は、配置した先の
面が立体の拘束面となり、次回の配置の際にはその拘束
面に接触したままで配置が行われ、接触関係が崩れない
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、２つあるいは３
つの面と同時に接触するように立体を配置することが可
能となり、台上で立体を他の立体に押し付けて配置した
り、複数の立体を相互に整列させたりといった操作が効
率よく行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体ブロック図、 第２図はその動作原理を説明するための図、第３図は具
体的な回路の構成の一例を示すブロック図、 第４図は拘束面が０個の場合の第３図の構成による動作
例を示す図、 第５図は拘束面が１個の場合の第３図の構成による動作
例を示す図、 第６図は拘束面が２個の場合の第３図の構成による動作
例を示す図、 第７図は先の出願に係る方式の動作を説明するための図
、 第８図はその改良すべき点の説明に供する図である。 １０１　　・・・・・・立体データ格納手段１０２　　
・・・・・・拘束面データ格納手段１０３　・　・　・
　・ １０４　・　・　・　・ １０５　・　・　・　・ ４００．４０１　　・　・ ４０２．４０３．４０４ ４０５　・　・　・　・

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の立体から構成される３次元形状において立
   体の位置姿勢を変更することによって３次元形状モデル
   の編集を行う３次元形状モデル操作装置であって、 複数の立体の形状データを格納する立体データ格納手段
   と、 立体データ格納手段内の各立体に関して立体の動きを拘
   束する拘束面のデータを格納する拘束面データ格納手段
   と、 立体データ格納手段の内容を参照しながら立体の面と配
   置先の面を指定する面指定手段と、面指定手段と拘束面
   データ格納手段の内容に基づき、立体をその拘束面に接
   したまま、面指定手段で指定した複数の面を接触させる
   べく移動回転させ立体データ格納手段の内容を更新する
   立体移動回転手段と、 立体移動回転手段の出力により面指定手段で指定した配
   置先の面を立体移動回転手段で移動回転した立体の拘束
   面として拘束面データ格納手段に登録する拘束面データ
   登録手段とを備えることを特徴とする３次元形状モデル
   操作装置。