JPS6324363A - 形状モデルの変更方法 - 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】 本発明はコンピュータ支援設計システム等における形状
モデルの作成方法に関し、−層詳細には、計算機システ
ム内において作成した車輌等の製品形状を設計変更やモ
デルチェンジ等により変える変更方法に関するものであ
って、特に、膨大なデータベースに納められた形状デー
タを効率よく最小限の範囲で取り扱い、所望の変更を加
えることを可能にした形状モデルの変更方法に関する。

近年、コンピュータ支援設計システム（以下、ＣＡＤ／
ＣＡＭと称する）が普及しつつあり、種々の産業分野に
適用されている。特に、三次元形状モデルを扱うＣＡＤ
／ＣＡＦＩ　システムは、設計の構想段階から生産のシ
ュミレーションまで幅広く応用されている。

このようなＣＡＤ／ＣＡＭシステムは自動車等の車輌の
設計にも使用されている。そこで、このように自動車製
造分野において、計算機システＪ。

内に作成した車輌の製品形状を設計変更やモデルチェン
ジ等により変更する必要が生じる。このような形状モデ
ルは自由曲面部から構成される図形データであり、膨大
なデータ量としてデータベースに納められている。従っ
て、形状変更の際の図形処理には多大な時間を要してい
た。

すなわち、上記のような形状モデルの変更を行う場合、
一般的には、 （１）変更すべき形状部の範囲を作業者が線図から読み
取り、線図上の座標値で形状部の繋がり状態をチェック
している。このためにチェックに要する時間がかかり効
率が悪く、また、見落としミスが発生していた。

（２）変更すべき単位が面単位なので、変更に係る面全
体を削減する必要があり、変更のない範囲まで再定義す
る要請が存する。また、面データに関連する各種情報デ
ータについても削除し、さらにまた、再定義する必要が
あり、形状変更部分に対する処理の煩わしさと処理に長
時間を要するという不都合を生じでいた。

本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、計算機システム内に作成した形状モデルの一部
を変更する変更方法において、データベースに納められ
た膨大な形状データを効率よく最小限の範囲で取り扱い
、所要の変更を行い、新しい形状モデルを短い処理時間
で作成出来る形状モデルの変更方法を提供することを目
的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は計算機システム
内に作成した全体形状モデルの一部を変更する形状モデ
ルの変更方法であって、前記計算機システムは、前記形
状モデルを格納した記憶装置を含み、形状変更前の全体
形状モデルの形状面データと、変更すべき新形状を構成
する新形状線データとを比較し不一致区間を得る第１の
ステップと、該不一致区間に基づき前記全体形状モデル
上に形状変更部分を含む範囲を切取線で特定し、該特定
された形状部分を前記全体形状モデルから切り取る第２
のステップと、新たに前記計算機システム内に作成した
新形状線を前記切取線で切り取る第３のステップと、該
新形状線データから部分形状面データを得る第４のステ
・ノブと、該部分形状面を前記全体形状モデルの切り取
った部分に埋め込む第５のステップとからなることを特
徴とする。

次に、本発明に係る形状モデルの変更方法について好適
な実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に
説明する。

第１図は本発明に係る形状モデルを扱うコンピュータ支
援設計システム（ＣＡＤ／ＣＡＭ　）の基本的構成を示
す図であり、参照符号１０は車輌等の製品形状を示す形
状モデルデータ等が格納される外部記憶装置を示す。

関係付けられた形状面の集まりである製品等の形状部デ
ルデータは全体形状モデル２４と部分形状モデル２６お
よび線データ２８を含み、全体形状モデル２４は形状フ
ァイル内で最終的に表現したい形状全体のデータであり
、形状ファイル内に唯１つ存在する。

全体形状モデル２４は複数の部分形状モデル２６によっ
て構成される。すなわち、部分形状モデル２６は全体形
状モデル２４のある一部の形状を表現したものであって
、形状ファイル内にｎ個存在し得る。全体形状モデル２
４は表現したい最終的な形状データであるのに対して、
部分形状モデル２６が表現する形状は作業の中間的な形
状であり、所望の形状変更を表現する変更形状もこの部
分形状モデル２６となる。全体形状モデル２４および部
分形状モデル２６は図形処理、ファイル処理、表示処理
において計算機で扱う処理単位としで取り扱われる。線
データ２８は形状変更を行う作業の過程で必要となる曲
線データで、全体形状モデル２４の切取線データと形状
変更する際に作成される新形状の線データがある。

参照符号１２は電子計ｎａを示し、形状モデルの作成処
理および後述する形状変更に関する一連の処理を行うも
のであって、また、外部記ｔα装置１０から所望の形状
データを読み出し、図形表示装置Ｉ６での立体イメージ
表示を制御するものである。

参１１．７符号１４はインタフェース装置であり、電子
計算機１２と図形表示装置１６、操作盤（キーボード）
　１８、および座標入力装置（タブレフト）２０等の入
出力装置が接１続されている。操作盤１８はオペレータ
が電子計算機１２に対して処理コマンド、処理パラメー
タを入力する入力操作盤であり、座標入力装置２０はス
タイラスペン２２によりオペレータが全体形状モデル２
４から形状変更部分の切取範囲等を指示するだめのもの
である。

本発明に係るコンピュータ支援設計システムは概略以上
のように構成されるものであり、次に形状モデルの変更
に係る処理手順および効果について説明する。

本発明による形状モデルの変更方法は、形状変更前の全
体形状モデルから形状変更範囲を与えて部分的に図形を
切り取り、切り取った形状部分に変更すべき形状モデル
を新たに計算機システｌ、内に作成し、切り取った形状
部分にこの新たな変更形状モデルを埋め込むことを基本
としている。

第２図は本発明に係る形状モデルの変更方法を示す概略
処理フローである。

形状モデルの変更にあたっては、先ず、ステップＡにお
いて形状変更部分の線データを座標入力装置２０等から
電子計算機１２に入力する。次いで、ステップＢにおい
て、形状変更前の全体形状面データと新形状線データの
不一致区間のチェックを行う。すなわち、計算機１２内
で作成される形状モデルは、通常、製品形状を表す線図
から形状線データとして取り込み三次元的な線と線の間
を形状面とし、これらの形状面が相互に繋がりをもつ形
状モデルとして表している。

従って、形状変更部を特定するには、形状変更前の形状
データと新形状データの不一致区間が形状変更前形状と
違う部分であり、その部分を特定し、図形表示装置１６
上に得る。次いで、ステップＣにおいて形状変更部分を
含む範囲を形状変更前の全体形状モデル上に切取部分を
切取線で特定する全体形状モデルに対して形状変更部分
を十分に含んだ範囲で特定する。これは、形状面の素性
に応じて切取線を順次定義しつつ１本の閉曲線（多角形
ウィンドウ）を作る。

次に、ステップＤにおいて、ステップＣで特定した切取
線で形状変更前の全体形状モデルを切り取る。すなわち
、切取線で全体形状モデル中の分割された形状面を残す
ものと、除くものとに分け、さらに、切取線で囲まれた
形状面と前記で除くものとされた形状面を全体形状モデ
ルから切り取る。

この時、切取線の内側、すなわち、切取線の進行方向に
対して左側を残す形状面とする。次いで、ステンブ已に
おいてステップＣで特定した切取線で新形状線を切り取
る。すなわち、新形状線を切取線で切り取られた線上の
最短位置を求め、有効部分（形状として残る線）と、無
効部分（形状として残らない線）とに分υ１して無効部
分を切り取る。

次に、ステップＦにおいて、新形状線データから部分形
状面データを得る。すなわち、新形状線の最外線（切取
線）と各形状面を定義しようとする形状線の端点にリン
ク（接合）関係をつけて、さらに形状面が分割されるで
あろう位置に断面線を入れ、その交点にもリンク関係を
つける。

全てのリンク位置で最外線を細かい線に分割し、任意に
抽出した１辺をもとに左回りにたどる面ループを取り出
す。この線間を形状面として得る。さらに、隣り合った
形状面同士は互いの面の隣り関係を付ける。このことは
形状面が繋がって１つの形状であることをデータベース
上で関連付けるためである。

最後に、ステップＧにおいて、形状変更前の全体形状モ
デルの切取部分に新形状部分を埋め込む。すなわち、形
状変更後の部分形状モデルの各形状面を全体形状モデル
へ埋め込む。さらに、埋め込んだ形状面群と全体モデル
との繋がり関係を付ける。

概略、以上のように形状モデルの変更処理が行われるわ
けであるが、以下、各ステップをさらに詳述する。

第３図は第２図に示す形状モデルの変更処理におけるス
テップＡおよびステップＢの詳細処理手順を示す図であ
る。

形状変更に際して、座標入力装置２０により、若しくは
図形表示装置１６により変更すべき新形状を表す新形状
線データＡを指示する（Ｓ　Ｔ　Ｐｌ）。次に、新形状
線データＡに関係すると予測される全体形状モデル２４
中の形状面群Ｂ（ＢいＢＺ）を指示する（ＳｒＦ２）。

第３図中のＡは新形状線を概念的に示す図、また、Ｂ、
、Ｂ２は全体形状モデル中の形状面を概念的に示す図で
ある。

電子計算機１２に以上のデータが入力されると、該電子
計算機１２は、先ず、指示された全体形状モデル中の形
状面群Ｂ　（Ｂ＋　、Ｂｚ　）の各境界線０１〜Ｃ７を
境界線群Ｃとして抽出しく５ＴＰ３）、この境界線群Ｃ
と指示された新形状線データＡとを逐次比較し、新形状
線データＡに対応する境界線を特定しく図の例では境界
線Ｃ３、Ｃ，）両者の一致区間を求めＤ（Ｄ３、Ｄ２）
とする（ＳｒＦ４）。新形状線データＡに対する境界線
Ｃの一敗区間り以外の部分を不一致区間Ｅとして求め（
ＳｒＦ５）、この不一致区間データを図形表示装置１６
に送りグラフインク表示する（ＳｒＦ２）。

第４図は第２図におけるステップＣの詳細処理手順を示
す図である。ステップＣは全体形状モデル上で形状変更
部分、すなわち、ステップＢで求められた不一致区間を
含む範囲を切取線で特定する処理であり、図形表示装置
１６に表示された全体形状モデル中の形状変更に関する
部分形状モデルおよびステップＢで得られた新形状綿Ａ
と境界線Ｃとの不一致区間Ｅをもとにして、入力操作盤
１８により切取線の作成方法をタイプ（イ）乃至（ハ）
から選択し入力する（ＳｒＦ７）。タイプ（イ）は取り
出す範囲の２点の座標（ｐｔ　、ｐｔ　）を指示するこ
とにより形状面の境界線の一部を切取線として特定する
場合に使用する第４図中の図形概念図中の線ａの特定が
この方法によって行われる。タイプ（ロ）は取り出す線
の１点の座標（Ｑ、）を指示することにより、指示され
た点から面の構成線の一定の方向に形状面の境界線まで
たどり、切取線として特定する場合に使用する。図形概
念図中の線ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｇ、ｈの特定がこの方
法によって行われる。タイプ（ハ）は取り出すべき線の
プロファイルに沿ってｎ個の点の座標（Ｒ１乃至Ｒ，）
を指示し、指示された魚群で表されるプロファイルを形
状面上に投影し切取線を特定する場合に使用する。図形
概念図中の線ｒの特定がこの方法によって行われる（Ｓ
ｒＦ２）。

ステップ７により切取方法が選択され、ステップ８によ
り必要な点の座標が入力されると、電子計算機１２は各
タイプに応じて前述の方法で切取線を特定し、特定され
た線と形状面との間の相互関係を示す形状面とその面状
に存在する線、すなわち、面上線を示す相関データを付
し、以降の処理（部分形状の切り取り）に利用出来るよ
うに、例えば、記憶装置１０の作業エリア等に格納する
（ＳｒＦ９）。

第４図の図形概念図中、線ａからステップ７乃至９の処
理を始め、順次左回りに部分切取線の特定を行い線りま
で終了すると、特定された切取線ａからｈまでを閉じた
１木の線データとして記憶装置１０に格納しておく　　
（ＳＴＰＩＯ）。

第５図は第２図におけるステップＤの詳細処理手順を示
す図である。ステップＤはステップＣにより特定された
切取線により全体形状モデルから部分形状を切り取る処
理であり、第４図に１示の処理により得られた切取線ｉ
を図形表示装置１６若しくは座標入力装置２０がら指示
しく５ＴＰＩＩ）　、次いで、切り取られるべき全体形
状モデル２４若しくは全体形状モデル２４を構成する部
分形状モデルｊを指示する（ＳｒＦ１２）。

これらの入力がなされると、電子計算機１２は指示され
た切取＆？ｌ　ｉと形状モデルＪがら面上線関係にある
形状面群にと、切取Ｌ？ｉ　ｉに全体が含まれる形状面
ｌを検索する（ＳＴＰ１３）。上記ステップ１３で得ら
れた面上線の関係にある形状面群を第４図の図形概念図
に示した部分切取線ａ乃至りの各々で順次形状面分割を
行う。第５図の図形概念図は部分切取線すによってこの
部分切取線すを面上に有する（面上線の関係にある）形
状面ＳをＳ、および＄２に分割することを示している（
ＳＴＰ１４）。次いで、各分割された形状面を切り取る
べき（除く）面と、残す面とに区分する。これは１つの
閉じた線である切取線ｉの内側（本例では切取線の進行
方向に向かって左側）になる形状面を切り取るべき面と
して特定することによって行われる（ＳＴＰ１５）。部
分切取線ａ乃至りまで順次ステップ１４およびステップ
１５の処理を繰り返すことにより、面上線の関係にある
形状面の全てが各部分切取線ａ乃至りにより分割され、
切り取るべき面が特定される。これによって切り取られ
るべき形状モデルｊから切取＆ｉ　ｉに全体が含まれる
形状面βと、前記ステップ１４．１５により得られた分
割後の形状面の中、切り取るべき形状面として特定され
た形状面群を切り取る（ＳＴＰ１６）。

第６図は第２図のステップＥの詳細処理手順を示す図で
ある。ステップＥはステップＣにより特定された切取線
により新形状線を切り取る処理であり、第４図に図示の
処理により得られた切取Ｌｍ　ｔを座標入力装置２０か
ら指示しく５ＴＰ１８）、次いで、変更すべき形状を構
成する新形状線ｍを指示する（ＳＴＰ１９）。これらの
人力がなされると、電子計算機１２は切取線ｉと新形状
線ｍの最短位置の座標Ｐ＋、Ｐｚを求め（ＳＴＰ２０）
、新形状線ｍをステップ２０で求めた座標Ｐ＋、Ｐｚに
より切り取るべき部分（無効部分）ｎ、、ｎ３と残ずべ
き部分（有効部分）ｎｚに分割する（ＳＴＰ２１）。次
いで、新形状Ｖ５ｍから無効部分ｎｌ、ｎｌを切り取る
（ＳＴＰ２２）。

この処理を変更すべき形状モデルを構成する新形状モデ
ル々について繰り返すことにより新形状線の切取処理が
完了する。

第７図は第２図のステップＦの詳細処理手順を示す図で
ある。ステップＦはステップＥで得られた新形状線デー
タから変更すべき新形状、すなわち、新しい部分形状面
データを特定し、変更すべき形状モデルを作成する処理
である。

先ず、第４図の処理で得られた切取線ｉを指示しく５Ｔ
Ｐ２３）、次いで、第６図の処理で得られた新形状線ｎ
、を指示する（ＳＴＰ２４）。この入力が行われると、
電子計算機１２は切取線ｉと新形状線ｎ、の交叉点（端
点）にリンク（結合）関係を示すデータを付加する（Ｓ
ＴＰ２５）。この処理を全ての新形状線ｎｉ　（ｎ、〜
ｎ＜）について行い、この処理が完了すると、次に、若
し、新形状線ｎ、によって形状面が分割される部分が存
在すれば、その位置に断面線を加える。第７図に図示の
図形概念図では新形状線ｎ２、ｎ。

により形状面が分割されるので、新形状線ｎ２、ｎ３の
交点を通り、新形状線ｎ１、ｎ４に至る断面線０を加え
る（ＳＴＰ２６）。次いで、断面線０と新形状線ｎ１乃
至ｎ、の交叉点にリンク（結合）関係を示すデータを付
加する（ＳＴＰ２７）。

この処理が完了すると電子計算機１２は全てのリンク（
結合）位置において切取線ｉおよび新形状線ｎ、乃至ｎ
４、断面線０を分ＲＬ、Ｉｌｌ乃至１２０％　ｎ１ｌｓ
　ｎ１２ｓ　ｎ４１％　ｎ４Ｚｓ　０１１＼ｏ１２とす
る（ＳＴＰ２８）。これらの分割線の中、任意に抽出し
た１つの線（１辺）を元に、左回りにたどり面ループを
構成する線を検出する。例えば、分割された新形状線ｎ
ｌ＋からスタートすると、切取線ｉ１１、新形状線ｎ’
、断面線。。

で１つの面を囲む閉じたループの形状線が検出される（
ＳＴＰ２９）、次に、この閉じたループ状の形状線によ
って囲まれた形状面を特定しく５ＴＰ３０）、隣りに形
状面が存在する時には、隣接関係を示すデータを付加す
る（ＳＴＰ３１）。

この処理を逐次繰り返し、変更すべき新形状モデルを構
成す形状面データが作成される。

第８図は第２図のステップＧの詳細処理手順を示す図で
ある。ステップＧはステップＤの処理によって切取線で
特定した部分を切り取った全体形状モデル２４中にステ
ップＦの処理で作成された変更すべき新形状モデル（新
形状面群）を埋め込む処理である。

この処理においては、先ず、第５図の処理によって得ら
れた全体形状モデルＦを指示する（Ｓ　Ｔ　Ｐ３２）。

この全体形状モデルは変更すべき形状部分が切取線によ
って切り取られたものである。次に、第８図の処理によ
って作成された変更すべき新部分形状モデル（新形状面
データ群）Ｇを指示する（ＳＴＰ３３）。このようにし
て全体形状モデルＦと新部分形状モデルＧが指示される
と、電子計算機１２は新部分形状モデルＧを構成する各
形状面を全体形状モデルＦの切り取られた部分にコピー
し、新しい形状変更された全体形状モデルＨを得る（Ｓ
ＴＰ３４）。

そして、コピーされた新部分形状モデルを構成する形状
面群Ｇ′と全体形状モデルＦとの間における隣接関係を
示すデータを付加して処理を終了する。

以上説明したように、本発明に係る形状モデルの変更方
法は、形状変更前の全体形状モデルの形状面データと変
更すべき新形状を構成する新形状線データをチェックし
、この全体形状モデル上に形状変更部分を含む範囲を切
取線で特定して全体形状モデルから切り取り、変更すべ
き新形状線を切り取り新形状面データを得て、前記変更
すべき部分を切り取った全体形状モデルに新形状面デー
タから構成される新形状モデルを埋め込むようにしたた
め、膨大なデータベースに納められた形状データから変
更に関係する最小限の形状データを検索して取り汲うこ
とか出来、形状変更部分の範囲のみの処理で形状変更が
可能となるため、処理時間を大幅に短縮出来、また、形
状変更に関係しない他の形状データには何等影♂を与え
ることがないため、計算機システム内の形状データベー
スの管理も容易であるという利点を有する。

以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが
、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、例え
ば、新規に線データから面データを作成する方法に応用
することも出来る等、本発明の要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々の改良並びに設計の変更が可能なことは勿論
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る形状モデルを扱うコンピュータ支
援設計システムの基本的構成図、第２図は本発明に係る
形状モデルの変更方法を示す概略処理フロー、 第３図乃至第８図は第２図に示す処理フローの各ステッ
プの詳細処理手順を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）計算機システム内に作成した全体形状モデルの一
   部を変更する形状モデルの変更方法であって、前記計算
   機システムは、前記形状モデルを格納した記憶装置を含
   み、形状変更前の全体形状モデルの形状面データと、変
   更すべき新形状を構成する新形状線データとを比較し不
   一致区間を得る第１のステップと、該不一致区間に基づ
   き前記全体形状モデル上に形状変更部分を含む範囲を切
   取線で特定し、該特定された形状部分を前記全体形状モ
   デルから切り取る第２のステップと、新たに前記計算機
   システム内に作成した新形状線を前記切取線で切り取る
   第３のステップと、該新形状線データから部分形状面デ
   ータを得る第４のステップと、該部分形状面を前記全体
   形状モデルの切り取った部分に埋め込む第５のステップ
   とからなることを特徴とする形状モデルの変更方法。