(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-02-28
(45)【発行日】2023-03-08
(54)【発明の名称】機械部品を表す2D図面の生成
(51)【国際特許分類】
G06F 30/10 20200101AFI20230301BHJP
【FI】
G06F30/10 100
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2018177551
(22)【出願日】2018-09-21
【審査請求日】2021-08-26
(32)【優先日】2017-09-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】500102435
【氏名又は名称】ダッソー システムズ
【氏名又は名称原語表記】DASSAULT SYSTEMES
(74)【代理人】
【識別番号】110000752
【氏名又は名称】弁理士法人朝日特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ロラート レミー
【審査官】合田 幸裕
(56)【参考文献】
【文献】特開2001-014380(JP,A)
【文献】国際公開第2006/073036(WO,A1)
【文献】金井崇 ほか,GPUによる細分割曲面の意匠形状評価,Visual Computing グラフィクスとCAD 合同シンポジウム2004 予稿集,日本,一般社団法人画像電子学会, 一般社団法人情報処理学会,2004年06月03日,pages 85-90
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G06F 30/10
IEEE Xplore
JSTPlus(JDreamIII)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
機械部品を表す2D図面を生成するためのコンピュータ実行方法であって、
前記機械部品の3D形状を表す3Dモデル化オブジェクトを提供することと、
連続的3D曲線であって、それぞれが、前記3D形状上で定義された反射線の視覚的特性の所定のセットのそれぞれのインスタンスを表す連続的3D曲線を決定することと、
前記決定された連続的3D曲線を2D平面に投影することと
を含む方法。
【請求項2】
視覚的特性の前記所定のセットは、
・終点、
・ゼロ次不連続、
・接線不連続、
・所定の閾値を超える曲率、および/または、
・所定の閾値を超える曲率を含む部分の境界
を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記3Dモデル化オブジェクトはエッジを含むB-Repであり、ゼロ次不連続、接線不連続、前記所定の閾値を越える前記曲率、および/または、前記所定の閾値を越える曲率を含む部分の前記境界、を表す前記連続的3D曲線は、B-Repのエッジの中で決定される、請求項2に記載の方法。
【請求項4】
連続的3D曲線の前記決定は
、曲率
【数1】
の変化
【数2】
が所定の閾値(1/R)を越える2つの隣接する面(F
1,F
2)の間の前記境界を定義する曲率連続曲線を決定することを含む、請求項2または3に記載の方法。
【請求項5】
それぞれの境界(E)に対するそれぞれの面(F
i)の前記曲率
【数3】
は、前記それぞれの境界(E)と交わる前記それぞれの面の曲線(C
i)の1つ以上の点
(M
0,M
i)における前記曲率の関数(max{k(C
i,M
0),k(C
i,m
i)
})である、請求項4に記載の方法。
【請求項6】
前記それぞれの境界(E)と交わる前記それぞれの面の前記曲線(C
i)は、前記それ
ぞれの境界と、垂直に、および/または、前記それぞれの境界の中点(M
0)において、
交わる、請求項5に記載の方法。
【請求項7】
前記それぞれの面はパラメトリック曲面(S)の一部であり、前記それぞれの境界(E
)と交わる前記それぞれの面の前記曲線(C
i)は、前記パラメトリック曲面のp曲線
【数4】
である、請求項5または6に記載の方法。
【請求項8】
前記それぞれの境界と交わる前記それぞれの面の前記曲線の前記1つ以上の点は、前記
それぞれの境界と交わる前記それぞれの面の前記曲線が前記それぞれの境界と交わる点(
M
0)、および/または、前記曲線の中点(M
1)を含む、請求項5~7のいずれか1項
に記載の方法。
【請求項9】
前記所定の閾値(1/R)は、前記機械部品を製造する工程において使用される最大半
径(R)に対応する、請求項4~8のいずれか1項に記載の方法。
【請求項10】
前記機械部品を製造する前記工程はスタンピング工程であり、前記最大半径は、10m
mを越えおよび/または50mm未満の値であり、例えば30mmのオーダーである、請
求項9に記載の方法。
【請求項11】
前記機械部品を製造する前記工程は鋳造工程であり、前記最大半径は、1mmを越えお
よび/または10mm未満の値であり、例えば3mmのオーダーである、請求項9に記載
の方法。
【請求項12】
前記機械部品は板金部品である、請求項1~11のいずれか1項に記載の方法。
【請求項13】
請求項1~12のいずれか1項に記載の方法を行うための命令を含むコンピュータプロ
グラム。
【請求項14】
請求項13に記載のコンピュータプログラムが記録された、コンピュータ読み取り可能
な記憶媒体。
【請求項15】
メモリに接続されたプロセッサを含むシステムであって、前記メモリには請求項13に
記載のコンピュータプログラムが記録されている、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コンピュータプログラムおよびシステムの分野に関し、より具体的には、機械部品を表す2D図面を生成するための、方法、システムおよびプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
多くのシステムおよびプログラムが、オブジェクトの、設計、エンジニアリングおよび製造のために、マーケットに提供される。CADは、コンピュータ援用設計(Computer-Aided Design)の頭文字であり、例えば、オブジェクトを設計するためのソフトウェアソリューションに関する。CAEは、コンピュータ援用エンジニアリング(Computer-Aided Engineering)の頭文字であり、例えば、将来の製品の物理的な振る舞いをシミュレートするためのソフトウェアソリューションに関する。CAMは、コンピュータ援用製造(Computer-Aided Manufacturing)の頭文字であり、例えば、製造プロセスおよびオペレーションの定義のためのソフトウェアソリューションに関する。そのようなコンピュータ援用設計システムでは、グラフィカルユーザインタフェースは、技術の効率に関する重要な役割を果たす。これらの技術は、製品ライフサイクル管理(PLM)システム内に埋め込まれていてもよい。PLMは、拡張エンタープライズの概念全体にわたって、会社が、製品データを共有し、共通の工程を適用し、構想からそれらの寿命の終わりまで製品の開発のための企業知識を活用することを支援する経営戦略を指す。ダッソー・システムズ(Dassault Systemes)(CATIA、ENOVIAおよびDELMIAの商標のもと)によって提供されるPLMソリューションは、エンジニアリングハブ(製品エンジニアリング知識を組織する)、製造ハブ(製造エンジニアリング知識を管理する)、および、企業ハブ(エンジニアリングハブおよび製造ハブの両方への企業統合および接続を可能にする)を提供する。それらすべてで、システムは、ダイナミックな、知識に基づいた製品創造と、最適化された製品定義、製造準備、生産およびサービスを推進する意志決定支援とを可能にする、リソース、プロセス、製品をリンクするオープンオブジェクトモデルをもたらす。
【0003】
そのようなシステムは、2D図面ソリューションをエンジニアリングすることを含んでもよい。2D図面のエンジニアリングのゴールは、機械部品の形状を記述するために、線、矢印、数字、およびテキストからなる2D図面をユーザに提供することであってもよい。この記述のシンタックスは、周知の規格(ISO、ANSI、JIS、BS、AA、DIN)によって提供される。製図をエンジニアリングする技術は、機械部品の、非曖昧で非冗長な記述で終わるためのものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
この状況において、機械部品を表す2D図面を生成する、改善されたソリューションが求められている。
【0005】
したがって、機械部品を表す2D図面を生成するためのコンピュータ実行方法が提供される。前記方法は、前記機械部品の3D形状を表す3Dモデル化オブジェクトを提供することと、連続的3D曲線を決定することと、前記決定された連続的3D曲線を2D平面に投影することと、を含む。そのような方法は、機械部品の3D形状を表す3Dモデル化オブジェクトから、機械部品を表す2D図面を生成することを可能にする。
【0006】
一例において、連続的3D曲線は、それぞれが、3D形状上で定義された反射線の視覚的特性の所定のセットのそれぞれのインスタンスを表してもよい。これは、反射情報を表す2D図面を生成することを可能にし、その結果、機械部品の3D形状を、表し、および/または、理解することを可能にする。一例において、視覚的特性の前記所定のセットは、終点、ゼロ次不連続、接線不連続、所定の閾値を超える曲率、および/または、所定の閾値を超える曲率を含む部分の境界、のいずれか1つまたは任意の組み合わせを含んでもよい。
【0007】
一例において、連続的3D曲線は、3D形状上で定義され、1つ以上のシルエット曲線(例えば、それぞれが1つ以上の連続的3D曲線区分、例えば区分的に連続的な1つ以上のシルエット曲線を含んでもよい。)、および/または、3D形状の表面に関する以下のタイプの曲線の、いずれか1つまたは任意の組み合わせを含んでもよい:特異曲線-例えば、(表面)接線不連続曲線および/または境界曲線(表面が開放表面である場合)のような鋭い曲線を含む、および/または、接線連続だが(表面)曲率不連続な曲線のような鋭くない特異曲線(表面)を含む-、および/または、滑らかな曲線-すなわち鋭くない曲線、例えば、(表面)曲率連続曲線、および/または、(表面)曲率不連続曲線だが(表面)接線連続を含む-、そしてそれは、局所的な曲率変化に関する所定の基準を遵守する。所定の基準は、例えば、局所的な(表面)曲率変化が、比較的高いおよび/または所定の閾値を越える、という要件を構成してもよい。局所的な曲率変化は、曲線を横切る、または、曲線によって境界づけられた部分の中の、曲率変化であってもよい。これは、簡単な方法で、機械部品の3D形状を表す2D図面を生成することを可能にし、および/または、その3D形状を理解することを可能にする。
もちろん、これらの例において、3D表面のジオメトリは、以下のように光反射に対応してもよい。
-シルエット曲線は、反射線の終点またはゼロ次不連続を表してもよい。
-シルエットに属さない部分に対して、
・境界曲線および/または接線不連続曲線はそれぞれ、反射線のゼロ次不連続を表してもよい、
・接線連続だが曲率不連続である曲線はそれぞれ、反射線の接線不連続を表してもよい、および/または、
・曲率連続曲線はそれぞれ、所定の基準に対応する所定の閾値を越える反射線の曲率、および/または、所定の基準に対応する所定の閾値を越える曲率を含む反射線の一部の境界、を表してもよい。
【0008】
決定された連続的3D曲線は、このように、反射情報を表す。
【0009】
すべての例において、3Dモデル化オブジェクトは、エッジを含む境界表現(B-Rep)であってもよい。B-Repは、設計者によって設計されたものであってもよい。これらの例において、投影されると決定された連続的3D曲線の少なくとも一部は、B-Repのエッジの中で決定されてもよい。これは、3D曲線の簡単な決定、例えば、B-Repのエッジの選択で単に構成されることを可能にする。連続的3D曲線の前記少なくとも一部は、シルエット曲線を除くすべての決定された曲線を含んでもよく、および/または、連続的3D曲線の前記少なくとも一部は、反射線のゼロ次不連続、反射線の接線不連続、所定の閾値を越える反射線の曲率および/または所定の閾値を超える曲率を含む反射線の一部の境界、を表すすべての決定された曲線3D曲線を含んでもよい。設計者は、反射線のそのような視覚的特性を表すエッジ、例えばそのような視覚的特性のうちのいずれかの1つのインスタンス当たり少なくとも1つのB-Repエッジ、を加えることを含めて、B-Repを設計したのであってもよい。これによって、設計者のための効率的で自然な設計が可能となったかもしれない。そのような場合、本方法は、反射情報を表す利用可能なエッジの使用によって連続的3D曲線の決定を効率的に行うために、この事実を利用してもよい。
【0010】
一例において、B-Repのすべてのエッジが選択されるとは限らない。これは、生成された2D図面中の余分な2D線のリスクを減らすことを可能にする。一例において、すべての鋭いエッジ-例えば、すべての境界エッジ(B-Repがオープンスキンである場合)およびすべての接線不連続エッジ-、および、任意に、接線連続であるが曲率不連続なすべてのエッジのような他の特異的だが鋭くないすべてのエッジ-が選択されてもよい。そのようなおよび他の例において、鋭くない(すなわち滑らかな)エッジも選択されてもよい(すなわち、曲率連続エッジの中で、および、任意に曲率不連続だが接線連続であるエッジの中で)が、B-Repのすべてのエッジがそうだとは限らないように、それらのすべてが選択されるとは限らない。例えば、選択される滑らかなエッジは、局所的な曲率変化と関係する所定の基準を遵守するものに限定されてもよい。換言すれば、所定の基準を遵守しない滑らかなエッジは選択されない。これは、機械部品の非曖昧で非冗長な記述を形成する2D図面を簡単且つ効率的に生成することを可能にし、その結果、余分な2D線はないかわずかである。
【0011】
本方法は、下記の1つ以上を含んでもよい。
-連続的3D曲線の前記決定は、それらにわたって曲率の変化が所定の閾値を越える2つの隣接する面の間の前記境界を定義する曲率連続曲線を決定することを含む。
-それぞれの境界に対するそれぞれの面の前記曲率は、前記それぞれの境界と交わる前記それぞれの面の曲線の1つ以上の点における前記曲率の関数である。
-前記それぞれの境界と交わる前記それぞれの面の前記曲線は、前記それぞれの境界と、垂直に、および/または、前記それぞれの境界の中点において、交わる。
-前記それぞれの面はパラメトリック曲面の一部であり、前記それぞれの境界と交わる前記それぞれの面の前記曲線は、前記パラメトリック曲面のp曲線である。
-前記それぞれの境界と交わる前記それぞれの面の前記曲線の前記1つ以上の点は、前記それぞれの境界と交わる前記それぞれの面の前記曲線が前記それぞれの境界と交わる点、および/または、前記曲線の中点を含む。
-前記所定の閾値は、前記機械部品を製造する工程において使用される最大半径に対応する。
-前記機械部品を製造する前記工程はスタンピング工程であり、前記最大半径は、10mmを越えおよび/または50mm未満の値であり、例えば30mmのオーダーである。
-前記機械部品を製造する前記工程は鋳造工程であり、前記最大半径は、1mmを越えおよび/または10mm未満であり、例えば3mmのオーダーである。および/または、
-前記機械部品は板金部品である。
【0012】
前記方法を行うための命令を含むコンピュータプログラムがさらに提供される。
【0013】
前記コンピュータプログラムが記録された、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体がさらに提供される。
【0014】
メモリおよびグラフィカルユーザインタフェースにつながれたプロセッサを含むシステムであって、前記メモリには前記コンピュータプログラムが記録されているシステムがさらに提供される。
【0015】
ここで、本発明の実施形態が、非限定的な例によって、および添付の図面を参照して記載される。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【
図6】システムのグラフィカルユーザインタフェースの一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0017】
図1のフローチャートを参照して、機械部品を表す2次元(2D)の図面を生成するためのコンピュータ実行方法が提案される。本方法は、3次元(3D)のモデル化オブジェクトを提供することS10を含む。3Dモデル化オブジェクトは、機械部品の3D形状(例えばその外側表面(あるいはスキン)またはその占有ボリューム)を表す。本方法は、また、連続的3D曲線を決定することS20を含む。それぞれの連続的3D曲線は、反射線の視覚的特性の所定のセットのそれぞれのインスタンスを表し、当該反射線は3D形状上で定義される。換言すれば、それぞれの連続的3D曲線は、所定のセットのうちの1つのそれぞれの発生を表す。このように、連続的3D曲線は、3D形状(例えば機械部品の外側表面)に位置する。本方法は、また、S20において決定された連続的3D曲線を2D平面上に投影することS30を含む。決定S20が完全に終わった後に投影S30が開始されてもよいし、あるいは、投影S30と決定S20とは交錯してもよい。そのような方法は、機械部品を表す2D図面を生成するための改善されたソリューションを提供する。
【0018】
特に、本方法は、機械部品を表す3Dモデル化オブジェクトから2D図面を生成する。換言すれば、本方法は、3D設計と、2D図面のエンジニアリングとの橋渡しをする。これは、3Dモデル化オブジェクトに対応する連続的3D曲線の2D平面上への投影によるものである。連続的3D曲線の投影は、2D図面の少なくとも一部を形成してもよい2D線をもたらす。生成された2D線は、確かに、機械部品の2D図を形成する。そのようにして、本方法は、3DのCADの分野に含まれ、機械部品の3Dモデル化オブジェクトが提供された後(例えば3DのCADソフトウェアを用いて例えばそれが設計された後)に2D図面を出力することを可能にする。ここで、それぞれの連続的3D曲線が反射線の視覚的特性を表すので、2D線も、反射線のそのような視覚的特性を表す。本方法によって生成された2D図面は、そのようにして反射情報を提供し、そうして、機械部品の3D形状に関する視覚情報を提供し、例えば、例えば任意のシェーディング、テクスチャリング、および/または、写真のようなリアルな像がなくても、機械部品の3D形状を2D図に表す。
【0019】
本方法は、投影S30の後またはそれと平行して、2D図面への要素(反射線の特性を表す2D線以外)の追加を含んでもよい。そのような追加要素は、次元、境界線、表題欄、矢印、数字および/またはテキストといった、標準的な特性を含んでもよい。2D図面は、シェーディング、テクスチャリングまたは写真のようなリアルな像、といった高度なグラフィック特性を含まないようなものであってもよい。2D図面は、白地上の黒線だけから成るものであってもよい。2D図面は、以下の周知の規格、すなわちISO、ANSI、JIS、BS、AAおよび/またはDIN、のいずれか1つまたは任意の組み合わせを満たしてもよい。
図2は、機械部品のそのような2D図面の一例を示し、それは本方法によって出力されてもよい。
【0020】
投影S30は、任意の透視図によって行われてもよい。透視図は、2D平面および視点(すなわち観察者の位置)の所在位置を提供する情報を含む。透視図は、例えば、円錐状の透視図または円筒状の透視図であってもよい。2D平面は、3Dモデル化オブジェクトから離れていてもよく、すなわち3D形状と2D平面との間に交わりがなくてもよい。投影S30は、例えば、例えば3Dモデル化オブジェクトに関連した基準座標系に関して、左、右、上、底、または不等角投影な2D図、のうちのいずれか1つに対応してもよい。本方法は、機械部品のマルチビュー2D図面をもたらすように、異なる投影S30で繰り返されてもよい。マルチビュー2D図面は、視点の所定のセットによる機械部品のジオメトリを表してもよい。
【0021】
本方法は、透視図に隠された3Dモデル化オブジェクトのジオメトリを削除することを含んでもよい。その削除は、投影S30の前、そのとき、またはその後に行われてもよく、例えば、および/または、決定S20の前、そのとき、またはその後に行われてもよい。決定S20は、可視のジオメトリの中(すなわち、透視図において可視である反射線の中)のみで行われてもよい。そのような場合において、S20で決定するすべての連続的3D曲線は、可視のものであってもよい。削除の入力は、3Dモデル化オブジェクトおよび透視図の定義(すなわち、観察者の位置を含む)であってもよい。削除の目的は、観察者に隠されるジオメトリを除去することを含んでもよい。
【0022】
図3は、3Dモデル化オブジェクトの円錐状の透視図を図示する。
図4は、3Dモデル化オブジェクトの円筒状の透視図を図示する。
【0023】
ここで、決定S20について取り上げる。
【0024】
機械部品の3D形状上で定義された反射線は、機械部品の外側表面上で定義された線であり、それは、視点に関連して、直線となる光源の反射を表す。光源線は、それから光が放射される、有限または無限遠であってもよい、位置を結んだ線である。
【0025】
図5を参照して、以下は、観察者の有限の位置として定義された視点の場合の形式的な定義を提供し、それは、単純な方法で観察者の無限遠の位置の場合まで拡張されてもよい。3D空間において、パラメータ化された表面
【数1】
、線
【数2】
、および点Qについて考える。原理は、直線Lを光源とみなし、位置Qの観察者から見た表面S上のその反射を計算することである。光源のこの反射は、反射線と呼ばれる。式は以下のとおりである。N(u,v)は、表面Sの法線ベクトルである。
図5に図示されるように、デカルトの光学原理は、第1に、ベクトルL-SとNとの間の角のコサインはベクトルQ-SとNとの間の角のコサインと同じであること、第2に、3つのベクトルL-S、Q-SおよびNは同一平面上にあること、を述べている。その結果、マッピング
【数3】
および
【数4】
が以下の2つの式
【数5】
によって暗黙に定義される場合、反射線は
【数6】
の曲線である。
【0026】
S20で考慮した反射線のセットは、3D形状上で定義された反射線の任意のセットを含むか、またはその任意のセットから成るものであってもよい。反射線のセットは、例えば、それに従って投影S30が行われる透視図において可視の反射線の1つのセットを含むかそれから成るものであってもよい。前記透視図において可視の反射線の前記セットは、透視図の視点に関連して定義され無限遠の光源線に対応する反射線の、一部またはすべてを含むかそれから成るものであってもよい。
【0027】
S20で決定された連続的3D曲線は、反射線の視覚的特性を表す。したがって、それぞれの連続的3D曲線の点のそれぞれは、1つ以上のそれぞれの反射線(例えば、当該点を通過するすべての反射線)に対して、それぞれの連続的3D曲線によって表される視覚的特性のインスタンスの生成を表す。3Dモデル化オブジェクトは機械部品の3D形状を表し、反射線は、例えば3D形状の幾何学的な特異性に従って、対応する視覚的特性を与える。すべての反射線のセットは、3D形状全体にわたって定義された線のネットワークを形成する。物質の連続性のため、ネットワークの隣接反射線は、隣接位置で同じ視覚的特性を与える傾向がある。これは、反射が、物理的および物質的に連続的な現象であるためである。そのために、前記インスタンスを与えるネットワークの反射線をわたる視覚的特性のインスタンスはそれぞれ、3D形状上で定義された連続的3D曲線に対応する。ここで、正確な連続的3D曲線が投影S30に提供される限り、決定S20が反射線を決定する必要は必ずしもない。後に取り上げられる例において、本方法は、実際にいかなる反射線も決定せず、連続的3D曲線を直接的に決定S20するために幾何学的な計算を単に行うだけである。
【0028】
反射線の視覚的特性は、視覚的に識別可能な反射線の任意の位置であり、すなわち反射線の視覚的な特異点である。ネットワークの反射線がそのような視覚的特性を含む場合、前記視覚的特性は、視覚的に識別可能な3D連続曲線を形成する。本方法は、前記3D連続曲線を、それらを投影S30するために決定S20し、3D形状を表す2D図面を作る。
【0029】
視覚的特性の所定のセットは、例えば、以下の視覚的特性のいずれか1つまたは任意の組み合わせ(例えば、少なくとも終点特性および任意にゼロ次不連続特性、さらに任意に接線不連続特性を含む)を含むか、それからなるものであってもよい。当該視覚的特性は、終点(すなわち反射線の末端点)、より簡単に単に「不連続」とも称されるゼロ次不連続(すなわち、反射線の2つの非同一部分の対応する末端に属する反射線の1組の位置、例えば、例えば反射線が鋭い折り目と交差する場合、反射線は恐らく単に区分的に連続である)、接線不連続(すなわち、反射線が連続的であるが接線連続的ではない反射線の位置)、第1の所定の閾値を越える曲率(すなわち、反射線が曲率連続的で反射線の曲率が前記第1の所定の閾値を越える反射線の位置)、および/または、第2の所定の閾値を越える曲率を含む部分の境界(すなわち、反射線が曲率連続的で且つ反射線の曲率が前記第2の所定の閾値を越える少なくとも1つの位置を含む反射線の一部を境界づける反射線の1組の位置の1つ。例えば、第1および第2の所定の閾値は異なるか同じである。)である。機械部品の3D形状を理解するために、そのような視覚的特性は、2Dに変形するのに特に有用である。一例において、決定S20は、すべての決定された連続的3D曲線がそのような所定のセットの1つのインスタンスを表すという点で、制約を受ける。換言すれば、最終の2D図面が余分な2D線を含まないように、他の特性は決定された曲線の中に表されない。
【0030】
反射線の終点は、視点による3D形状のシルエットに対応してもよい。視覚的特性の決定されたインスタンスは、反射線の終点および視覚的特性の他のインスタンスを含んでもよい。例えば、本方法は、S20において透視図に従って3D形状のシルエットを決定し(例えば透視図に基づいた計算による)、S30でそれを投影してもよい。3D形状のシルエットは、1つ以上の連続的なシルエット3D曲線、または、それぞれがいくつかの連続的3D曲線を含む1つ以上の区分的な連続的3Dシルエット曲線に対応してもよい。この例において、本方法は、シルエット以外の視覚的特性のインスタンスを表す他の連続的3D曲線をさらに決定してもよい。これらの他の連続的3D曲線は、例えば、B-Repエッジの中で決定されてもよい。シルエット曲線は、任意のB-Repエッジとは異なる少なくとも一部を含んでもよい。
【0031】
本方法は、コンピュータで実行される。これは、少なくとも1つのコンピュータまたは任意の同様のシステムによって、本方法のステップ(あるいは本質的にすべてのステップ)が実行されることを意味する。したがって、本方法のステップは、コンピュータによって、恐らく完全に自動的に、あるいは半自動的に行われる。一例において、本方法のステップのうちの少なくともいくつかのトリガーは、ユーザとコンピュータとの対話によって行われてもよい。ユーザとコンピュータとの対話の要求されるレベルは、予測された自動性のレベルによって決まるものであってもよく、ユーザの希望を実行する必要性とバランスをとってもよい。一例において、このレベルは、ユーザで定義されてもよいし、および/または、予め定義されてもよい。特に、決定S20および投影S30は、例えば一般的なセッティングがユーザによって入力された後、完全に自動的に行われてもよい。
【0032】
方法のコンピュータによる実行の典型例は、この目的に適したシステムで本方法を行うことである。システムは、メモリおよびグラフィカルユーザインタフェース(GUI)につながれたプロセッサを含んでもよく、メモリには、本方法を行うための命令を含むコンピュータプログラムがその上に記録されていてもよい。メモリはまた、データベースを記憶してもよい。メモリは、そのような記憶に適した任意のハードウェアであり、いくつかの物理的に異なる部品(例えばプログラム用のもの、および恐らくデータベース用のもの)を恐らく含む。
【0033】
本方法は、通常、モデル化オブジェクトを処理する。モデル化オブジェクトは、例えばデータベースに記憶されたデータによって定義された任意のオブジェクトである。拡張によって、「モデル化オブジェクト」という表現は、データそれ自体を示す。システムの種類に従って、モデル化オブジェクトは、異なる種類のデータによって定義されてもよい。もちろん、システムは、CADシステム、CAEシステム、CAMシステム、PDMシステム、および/または、PLMシステムの任意の組み合わせであってもよい。それらの異なるシステムでは、モデル化オブジェクトは、対応するデータによって定義される。したがって、CADオブジェクト、PLMオブジェクト、PDMオブジェクト、CAEオブジェクト、CAMオブジェクト、CADデータ、PLMデータ、PDMデータ、CAMデータ、CAEデータについて話されるかもしれない。しかしながら、これらのシステムの任意の組み合わせに対応するデータによってモデル化オブジェクトが定義されてもよいので、これらのシステムは、他方に対して排他的なものではない。したがって、システムは、CADおよびPLMのシステムの両方であってもよく、これは以下に提供されるそのようなシステムの定義から明らかとなるだろう。
【0034】
CADシステムは、CATIAのような、モデル化オブジェクトの図的描写に基づいてモデル化オブジェクトを少なくとも設計するために適した任意のシステムをさらに意味する。この場合、モデル化オブジェクトを定義するデータは、モデル化オブジェクトの描写を可能にするデータを含む。CADシステムは、例えば、エッジまたは線を使用して、特定の場合には面または表面と共に、CADモデル化オブジェクトの描写を提供してもよい。線、エッジ、または表面は、様々な方法(例えば非一様有理Bスプライン(NURBS))で表されてもよい。特別には、CADファイルは、ジオメトリがそれから生成されてもよい仕様を含んでおり、それは次に、描写が生成されることを可能にする。モデル化オブジェクトの仕様は、単一のCADファイルか多数のそれに格納されてもよい。CADシステムにおいてモデル化オブジェクトを表すファイルの典型的なサイズは、1つの部品当たり1メガバイトの範囲にある。また、モデル化オブジェクトは、典型的には何千もの部品の組立体であってもよい。
【0035】
CADの環境において、モデル化オブジェクトは、典型的には3Dモデル化オブジェクトであってもよく、例えば、一部品または部品の組立体、または恐らく製品の組立体、といった製品を表す。「3Dモデル化オブジェクト」は、その3D描写を可能にするデータによってモデル化される任意のオブジェクトを意味する。3D描写は、すべての角度から部品を見ることを可能にする。例えば、3Dモデル化オブジェクトは、3D描写されるときに、処理され且つその軸のうちのいずれかの周り、または、描写が表示されるスクリーン中の任意の軸の周りで回転されてもよい。これは特に、2Dアイコン(3Dモデル化されていない)を除外する。3D描写の表示は、設計を容易にする(すなわち、統計的に設計者が彼らのタスクを遂行する速度を増加させる)。製品の設計は製造工程の一部であるので、これは、産業における製造工程を促進する。
【0036】
PLMシステムは、物理的な製造製品(あるいは製造される製品)を表すモデル化オブジェクトの管理に適した任意のシステムをさらに意味する。そのため、PLMシステムにおいて、モデル化オブジェクトは、物理的なオブジェクトの製造に適しているデータによって定義される。これらは典型的には、寸法値および/または公差値であってもよい。 オブジェクトの正確な製造のために、そのような値を有する方がもちろんよい。
【0037】
CAMソリューションは、製品の製造データの管理に適している、ハードウェアのソフトウェア、任意のソリューションをさらに意味する。製造データは、通常、製造される製品、製造工程、および要求されるリソースに関するデータを含む。CAMソリューションは、製品の製造工程全体を計画し最適化するために使用される。例えば、それは、CAMユーザに、実現可能性、製造工程の期間、または、製造工程の特定のステップで使用されてもよい特定のロボットのようなリソースの数についての情報を提供することができ、その結果、管理または要求される投資に関する決定を可能にする。CAMは、CAD工程および潜在的なCAE工程の後に続く工程である。そのようなCAMソリューションは、商標DELMIA(登録商標)のもとでダッソー・システムズによって提供されている。
【0038】
CAEソリューションは、モデル化オブジェクトの物理的な振る舞いの分析に適した、ハードウェアのソフトウェア、任意のソリューションをさらに意味する。周知且つ広く使用されているCAE技術は、物理的な振る舞いを式によって計算しシミュレートできる、要素へのモデル化オブジェクトの分割を典型的に含む、有限要素法(FEM)である。そのようなCAEソリューションは、商標SIMULIA(登録商標)のもとで、ダッソー・システムズによって提供されている。別の成長しているCAE技術は、CADジオメトリデータなしで、物理学の異なる分野からの複数の構成要素からなる複合システムの分析およびモデリングを含む。CAEソリューションは、シミュレーションを可能にし、したがって、製造される製品の、最適化、改良および評価を可能にする。そのようなCAEソリューションは、商標DYMOLA(登録商標)のもとで、ダッソー・システムズによって提供されている。
【0039】
PDMは、製品データ管理(Product Data Management)を表す。PDMソリューションは、特定の製品に関するすべてのタイプのデータの管理に適した、ハードウェアのソフトウェア、任意のソリューションを意味する。PDMソリューションは、製品のライフサイクルに関与するすべての関係者(主としてエンジニアであるがプロジェクトマネージャ、財務関係者、販売員、およびバイヤーを含む)によって使用されてもよい。PDMソリューションは、通常、製品指向のデータベースに基づく。それは、関係者が彼らの製品についての一貫したデータを共有することを可能にし、したがって、相違するデータを関係者が使用することを防止する。そのようなPDMソリューションは、商標ENOVIA(登録商標)のもとで、ダッソー・システムズによって提供されている。
【0040】
図6は、システムのGUIの一例を示し、そのシステムはCADシステムである。本例のGUIは、3Dモデル化オブジェクトを設計するため、および/または、S10においてそれを提供するため、に使用されてもよい。
【0041】
GUI2100は、底部およびサイドのツールバー2140、2150だけでなく標準的なメニューバー2110、2120を有する、典型的なCADのようなインタフェースであってもよい。そのようなメニューバーおよびツールバーは、ユーザが選択可能なアイコンのセットを含み、それぞれのアイコンは、当該技術において知られているように、1つ以上のオペレーションまたは機能に関係している。これらのアイコンのうちのいくつかは、GUI2100に表示された3Dモデル化オブジェクト2000を編集および/または作業することに適したソフトウェアツールに関係している。ソフトウェアツールは、ワークベンチに分けられてもよい。それぞれのワークベンチは、ソフトウェアツールのサブセットを含む。特別には、ワークベンチの1つは、モデル化された製品2000の幾何学的な特性を編集するのに適している編集ワークベンチである。オペレーションにおいて、設計者は、例えば、オブジェクト2000の一部を予め選択し、次に、適切なアイコンの選択によって、幾何学的な制約を編集するか、オペレーション(例えば、次元、色などを変更する)を始める。例えば、典型的なCADオペレーションは、スクリーンに表示された3Dモデル化オブジェクトの穴あけまたは折り曲げのモデリングである。GUIは、例えば、表示された製品2000に関する表示データ2500を表示してもよい。図の例において、データ2500(「特性ツリー」として表示されている)およびそれらの3D描写2000は、ブレーキキャリパおよびディスクを含むブレーキ組立体に関する。GUIは、例えば、オブジェクトの3D配向を容易化するため、編集された製品のオペレーションのシミュレーションを開始するため、または、表示された製品2000の様々な属性を与えるための、様々なタイプのグラフィックツール2130、2070、2080をさらに示してもよい。ユーザがグラフィックツールと対話することを可能にするように、カーソル2060は触覚デバイスによってコントロールされてもよい。
【0042】
図7は、システムの一例を示し、当該システムは、クライアントコンピュータシステム(例えばユーザのワークステーション)である。
【0043】
本例のクライアントコンピュータは、内部通信バス(BUS)1000に接続された中央処理装置(CPU)1010、同じくBUSに接続されたランダムアクセスメモリ(RAM)1070を含む。クライアントコンピュータは、BUSに接続されたビデオランダムアクセスメモリ1100に関係する、グラフィック処理装置(GPU)1110をさらに備える。ビデオRAM1100は、この技術において、フレームバッファとしても知られている。大容量記憶装置コントローラ1020は、ハードドライブ1030のような大容量メモリ装置へのアクセスを管理する。コンピュータプログラムの命令およびデータを明確に包含するのに適した大容量メモリ装置は、例えば、EPROM、EEPROM、およびフラッシュメモリ装置のような半導体メモリ装置、内部ハードディスクおよびリムーバブルディスクのような磁気ディスク、光磁気ディスク、および、CD-ROMディスク1040を含む、すべての形式の不揮発性メモリを含む。前記のいずれかは、特別に設計されたASICs(特定用途向け集積回路)によって補足されるか、それに組み込まれてもよい。ネットワークアダプタ1050は、ネットワーク1060へのアクセスを管理する。また、クライアントコンピュータは、カーソル制御装置、キーボードなどのような触覚デバイス1090を含んでもよい。ディスプレイ1080上の任意の所望の位置にユーザが選択的にカーソルを置くことを可能にするために、クライアントコンピュータにおいてカーソル制御装置が使用される。さらに、カーソル制御装置は、ユーザが、様々なコマンドを選択し、制御信号を入力することを可能にする。カーソル制御装置は、制御信号をシステムへ入力するための多くの信号生成装置を含む。典型的には、カーソル制御装置は、マウスであってもよく、マウスのボタンは信号を生成するために使用される。あるいはまたはさらに、クライアントコンピュータシステムは、感知可能なパッドおよび/または感知可能なスクリーンを含んでもよい。
【0044】
コンピュータプログラムは、コンピュータによって実行可能な命令を含んでもよく、命令は、上記のシステムに本方法を行わせるための手段を含む。プログラムは、システムのメモリを含む、任意のデータ記憶媒体に記録可能であってもよい。プログラムは、例えば、デジタル電子回路において、または、コンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェアにおいて、またはそれらの組み合わせにおいて、実行されてもよい。プログラムは、装置(例えばプログラム可能なプロセッサによって実行するための機械可読の記憶装置に明確に組み入れられた製品)として実行されてもよい。方法ステップは、入力データを操作し出力を生成することによって本方法の機能を行う命令のプログラムを実行するプログラム可能なプロセッサによって行われてもよい。このように、プロセッサは、プログラム可能であってもよく、且つ、データ記憶システム(少なくとも1つの入力装置および少なくとも1つの出力装置)からデータおよび命令を受け取るように、およびそれへデータおよび命令を送るように、つながれていてもよい。望むのであれば、アプリケーションプログラムは、ハイレベルの手続き型またはオブジェクト指向のプログラミング言語で、または、アセンブリ言語もしくは機械語で実行されてもよい。いずれの場合も、言語は、コンパイラ型言語またはインタープリタ型言語であってもよい。プログラムは、完全なインストールプログラムまたはアップデートプログラムであってもよい。システムへのプログラムの適用は、いずれの場合も、本方法を行うための命令をもたらす。
【0045】
本方法は、製造工程に含まれてもよく、製造工程は、本方法を行った後、機械部品に対応する物的製品を生産することを含んでもよい。いずれの場合も、モデル化オブジェクトは、製造オブジェクトを表してもよい。このように、モデル化オブジェクトは、モデル化された固体(すなわち固体を表すモデル化オブジェクト)であってもよい。製造オブジェクトは、部品または部品の組立体のような製品であってもよい。本方法がモデル化オブジェクトの設計を改善するので、本方法はまた、製品の製造を改善し、したがって製造工程の生産性を増加させる。
【0046】
3Dモデル化オブジェクトは、エッジを含むB-RepとしてS10において提供されてもよい。このフォーマットは、機械部品の3D形状を表すために、設計者によって広く使用されている。さらに、設計者はしばしば、反射線(シルエットに対応する反射線の終点を除く)の視覚的特性のインスタンスに対応するように見えるジオメトリを表すためにエッジを使用してB-Repを設計する。したがって、決定S20は、少なくとも部分的には(例えば、シルエットに対応するもの以外のすべての連続的3D曲線に対して)、B-Repのエッジの中において効率的に行われてもよい。
【0047】
広く知られているように、B-repモデルは、位相エンティティおよび幾何エンティティを含む。位相エンティティは、面、エッジ、および頂点である。幾何エンティティは、3Dオブジェクト、すなわち表面、平面、曲線、線、点である。定義によって、面は、サポート面と呼ばれる表面の境界づけられた部分である。エッジは、サポート曲線と呼ばれる曲線の境界づけられた部分である。頂点は、3D空間中の点である。それらは、以下のように互いに関係がある。曲線の境界づけられた部分は、当該曲線上にある2つの点(頂点)によって定義される。表面の境界づけられた部分はその境界によって定義され、この境界は、当該表面上にあるエッジのセットである。面の境界のエッジは、頂点の共有によって接続される。面は、エッジの共有によって接続される。定義によって、2つの面は、それらがエッジを共有する場合、隣接する。同様に、2つのエッジは、それらが頂点を共有する場合、隣接する。そのような情報は、本方法のための充分な入力データである。
【0048】
図8および9は、円筒状のスロット80のB-repモデルを図示し、それはS10で提供されてもよく、また、それは、図において1、2および3と番号付けられた3つの面、すなわちトップの平らな面1および2つの側部の円筒状面2および3、で作られている。
図8は、スロット80の斜視図を示す。
図9は、すべての面の分解組立図を示す。重複する数字は、エッジおよび頂点の共有を示す。面1は、平面の境界づけられた部分である。面1の境界は、エッジ4および5を含み、それらのそれぞれは、頂点10および11によって境界づけられている。それらは両方とも、同じサポート円を有する。面2は、無限の円筒状の表面(すなわち面2のサポート面)の上にすべてがあるエッジ6、8、5、および13によって境界づけられている。面1および2は、それらがエッジ5を共有するので、隣接する。面2および3は、それらがエッジ8および13を共有するので、隣接する。面1および3は、それらがエッジ4を共有するので、隣接する。
【0049】
図10は、スロット80のB-repモデルの「境界づけられる」位相的関係を図示する。上のレイヤ101の交点は面であり、中間のレイヤ103の交点はエッジであり、下のレイヤ105の交点は頂点である。
図11および12は、位相エンティティ(面、エッジ、頂点)とサポートジオメトリ(無限の円筒、無限の平面、無限の線、点)との関係を図示する。CADシステムでは、B-repモデルは、「境界づけられる」関係、および、位相エンティティとサポートジオメトリとの間の関係、およびサポートジオメトリの数学的な記述を、適切なデータ構造に集める。換言すれば、
図20および21に示されたデータ構造は、この例の位相データの一部であり、それは、幾何学的データ(これは
図11である)の幾何エンティティへのリンクおよび位相エンティティ(これは
図10である)の間のリンクを含む。
【0050】
すべてのエッジがちょうど2つの面によって共有される場合、およびその場合に限り、B-Repモデルは、閉じたスキンを表す。CADシステムでは、肉厚の部品は、固体(閉じたスキンである)によって表されてもよい。反対に、それは、少なくとも1つのエッジがただ1つの面の境界エッジである場合(それが別の面によって共有されないことを意味する)、オープンスキンを表す。そのようなエッジは、境界エッジと呼ばれる。2つの面によって共有されるエッジは、内部エッジと呼ばれる。CADシステムでは、板金部品のような薄い部品は、オープンスキンによって表されてもよく、厚さ値は、関連する数的なパラメータである。
【0051】
決定S20は、任意の方法で、B-Repのエッジの中で行われてもよい。例えば、決定S20は、1つ以上の選択基準を適用することを含んでもよく、例えば、B-Repのエッジの少なくとも一部のそれぞれが1つ以上の選択基準に合致するかテストし、テストが肯定的なエッジを出力する。1つ以上の選択基準は、テストされたエッジにおける表面の曲率に関係してもよい。
【0052】
1つ以上の選択基準は、1つ以上の選択基準の第1のカテゴリを含んでもよい。第1のカテゴリは、曲率および接線が不連続な曲線であることを含んでもよく(すなわち、例えば、エッジが、開放表面であるB-Repの境界であるか、エッジがB-Repの鋭い折り目に対応するため、B-Rep表面は、エッジにおいて曲率が不連続且つ接線が不連続である)、任意に、曲率不連続および接線連続の曲線であること(すなわち、B-Rep表面はエッジにおいて接線連続だが曲率不連続である)を含んでもよく、例えば、少なくとも曲率不連続の曲線であることを含んでもよい。第1のカテゴリは、任意の方法で実行されてもよい。例えば、S10において提供されるB-Repフォーマットは、第1のカテゴリに合致するエッジに対して、それを示す情報、例えば「鋭いエッジ」フラグまたは「境界エッジ」によって、エッジが「鋭い」エッジであると示す情報のような情報、をすでに含む。第1のカテゴリは、表面の幾何学的な特異性に対応するB-Repエッジを検知することを可能にする。そのような幾何学的な特異性は、最終の2D図面にそれらを表すことが適切であるように、視覚的に観察可能である。
【0053】
3Dモデル化オブジェクトは、例えばCADソフトウェアソリューションまたはCADシステムによるその仮想設計の完了の後に続いて実際の世界において製造される製品のジオメトリを表し、それは、機械部品(部品の組立体が機械部品自体とみなされてもよいし、あるいは、本方法は、組立体、あるいはより一般的には例えばモバイルの機構のような任意の剛体の組立体の各部品に独立して適用されてもよいように、機械部品は部品の組立体を包含する)である。CADソフトウェアソリューションは、以下のものを含む様々で無制限の産業分野での製品の設計を可能にする。航空宇宙、建築、建造、消費財、ハイテク装置、産業用機器、輸送、船舶および/または海洋石油/ガス生産または輸送。このように、本方法の3Dモデル化オブジェクトは、任意の機械部品であってもよい産業製品を表してもよく、例えば、地上の輸送手段(例えば、自動車および軽トラック機器、レーシングカー、オートバイ、トラックおよびモーター機器、トラックおよびバス、列車を含む)の部品、空中の輸送手段(例えば、機体機器、航空宇宙機器、推進機器、防衛製品、航空機器、宇宙機器を含む)の部品、海上の輸送手段(例えば、海軍機器、商用船、海洋機器、ヨットおよび作業船、船舶用機器を含む)の部品、一般的な機械部品(例えば、産業用製造機械類、重いモバイルの機械類または機器、インストールされた機器、産業用機器製品、作られた金属製品、タイヤ製造製品を含む)、電気機械的または電子部品(例えば、家電、セキュリティおよび/またはコントロールおよび/または計測の製品、計算および通信の機器、半導体、医療の装置および機器を含む)、消費財(例えば、家具、家庭および園芸の製品、レジャー用品、流行製品、耐久消費財小売り業者の製品、繊維雑貨小売り業者の製品を含む)、包装(例えば、食物および飲料およびタバコ、美容およびパーソナルケア、家庭用製品の包装を含む)などである。
【0054】
機械部品は、B-Repが比較的多くの鋭いエッジを特徴とするようなものであってもよい。機械部品は、例えば、旋削、溝付け、穿孔、および/または、粉砕の製造工程によって得られた部品であってもよい。そのような場合には、決定S20は、シルエットを計算すること、および、すべての鋭いエッジ(例えば境界エッジがあれば含む)を選択し、B-repの他のエッジを選択しないこと、で構成されてもよい。
図2は、そのような部品の一例を表し、そのような場合における結果が部品の3D形状の理解を可能にすることを示す。これは、穴、溝、ポケットのような機能的な細部は、例えば物質の削除に起因して、鋭いエッジによって局所化されるためである。あるいは、決定S20は、シルエットを計算すること、および、B-Repのすべてのエッジを選択すること、で構成されてもよい。熟考された機械部品のB-Repが、投影S30の後に余分となるであろう滑らかなエッジをほとんど含まないかもしれないため(すなわち、滑らかなエッジは、B-Repの表面曲率連続性エッジであり、および任意に接線連続エッジである)、生成された2D図面は、2D線において余分なものがないままである。
【0055】
しかしながら、機械部品は、あるいは板金部品であってもよく、および/または、スタンピングおよび/または鋳造工程である製造工程に対応してもよい。板金部品をスタンピングする状況は、
図2のものとは異なってもよい。例えば、物質の削除に対立するものとして物質の変形によってそれらは得られるので、それらはもちろん、鋭いエッジを特徴としなくてもよい。
図13~18は、この態様を図示する。
図13~14は、典型的な板金部品を特に図示する。
図15~17は、自動車産業用の典型的な金属スタンピング部品を図示する。
図18は、典型的なボティ・イン・ホワイトの組み立てを示す。
【0056】
B-Repおよびシルエット曲線だけの鋭いエッジ(もしあれば境界エッジを含む)を描画することは、板金3D形状の正確な解釈を可能にしないかもしれない。反対に、B-Repのすべての滑らかなエッジを表示することは、それらの多くが不必要であるという結果をもたらすかもしれない。余分な滑らかなエッジは、機能的なモチベーションに対立するものとしてのCADシステムのトポロジカルな選択に起因するかもしれない。
図19は、板金部品のすべてのエッジの投影を図示する。3D形状は理解し得るが、多くの滑らかなエッジは余分である。
図20は、同じ部品を、境界エッジおよびシルエット曲線だけで図示し、可変半径表面が認識できなくなる。明らかに、スタンピング板金部品のシルエット曲線および鋭いエッジ(もしあれば境界エッジを含む)だけを描画することは、その実際の形状を理解することを助けない。反対に、その部品を表すB-Repのすべてのエッジを描画する方がよいが、多くの余分なエッジをもたらす。ユーザへの影響は、描画が正確である(多すぎないエッジで3D形状が理解できる)まで、役立たないエッジを手作業で消すために費やされる莫大な時間である。この消去時間は、生産性におけるロスである。
【0057】
このように、一例では、本方法は、S20において、滑らかなエッジ、および部品の形状を理解することを助けるそれらの滑らかなエッジだけを決定してもよい。シルエット曲線および鋭いエッジ(もしあれば境界エッジを含む)と共にこれらのエッジを表示することは、それ以上の消去を必要とせず且つ部品の形状を理解可能にする図面を提供する。その結果、図面が本方法の使用によって計算される場合、手作業による消去は必要ない。節約された時間は、生産性の向上である。本方法によって行われる追加の計算は、CADシステムが全部の図面を提供するための所要時間を増加させない。これは、計算時間の観点から見て、実行(implementation)を明白にする。さらに、第一弾で正確な図面を計算することは関連付けを可能にする。これは、入力部品の修正および更新が、同じ図面の新しいバージョンを生み出することを意味する。このように、図面を再使用する下流側の適用は、自動工程を通じて順に更新することができる。
図21は、本方法のそのような一例のフローチャートを示す。本例の決定S20は、表面の曲率の検討のみに基づいて行われてもよい。
【0058】
ここで、S10において提供される3Dモデル化オブジェクトがB-Repである場合の本方法の一例について取り上げる。
【0059】
本例では、S20で決定されS30で投影される連続的3D曲線は、以下の曲線、および、以下の曲線のみ、である。
i.投影S30の透視図による3Dモデル化オブジェクトのシルエットに対応する、すべての連続的3D曲線。
ii.B-Repのすべての境界エッジ(もしあれば)およびB-Repのすべての折り目のエッジ(もしあれば)のような、カテゴリiの中でまだ決定されていないB-Repの、すべての鋭い(あるいは滑らかでない)エッジ(もしあれば)。
iii.任意に、カテゴリiの中でまだ決定されていないB-Repの、接線連続だが曲率不連続のすべてのエッジ(もしあれば)。および、
vi.カテゴリiの中(任意にカテゴリiiiの中)でまだ決定されていないB-Repの、可視である滑らかなすべてのエッジ(もしあれば)。ここで、滑らかなエッジは、それらが局所的な曲率変化と関係する基準を遵守する場合、「可視である」とみなされる。
【0060】
本例において、カテゴリivに対して、決定S20は、それらをわたる曲率の変化が所定の閾値を越える2つの隣接する面の間の境界を定義する滑らかなエッジを決定することを含んでもよい。これは、後に記載されるように、可視の滑らかなエッジを把握することを可能にする。
【0061】
本例において、そのようなそれぞれの境界の滑らかなエッジに関連するそれぞれの面の曲率は、それぞれの境界の滑らかなエッジと交わるそれぞれの面の曲線の1つ以上の点における曲率の関数であってもよい。これは、後に記載されるように、効率的な決定S20を可能にする。それぞれの境界と交わるそれぞれの面の曲線は、それぞれの境界の滑らかなエッジと、垂直に、および/または、それぞれの境界の滑らかなエッジの中点で、交わってもよい。代わりに、または、追加で、それぞれの境界の滑らかなエッジ(そのようなそれぞれの境界の滑らかなエッジに関連のあるそれぞれの面の曲率は、その関数である)と交わるそれぞれの面の曲線の1つ以上の点は、それぞれの境界と交わるそれぞれの面の曲線がそれぞれの境界の滑らかなエッジと交わる点、および/または、曲線の中点、を含んでもよい。これは、正確な結果を提供する。
【0062】
本例において、B-Repの面は、パラメトリック曲面の部分として処理されてもよく、その上の曲線は、p曲線として処理(処理されたデータ構造での)されてもよい。これは、計算における効率の良さを可能にする。
【0063】
ここで、本例に沿って、決定S20の一例の実行を取り上げる。
【0064】
[シルエット曲線、鋭いエッジ、滑らかなエッジ]
本例の実行において、滑らかなエッジは、2つの接線隣接面を備える内部エッジである。鋭いエッジは、2つの非接線隣接面を備える内部エッジまたは境界エッジである。シルエット点は、視界方向DとB-Rep法線ベクトルとの間のスカラ積の符号が変わる場所である。形式的な定義は、以下のとおりである。N(P)は、点PにおけるB-Repの法線ベクトルである。そして、任意の小さなε>0に対して
【数7】
〈N(Y),D〉>0および〈N(Z),D〉<0となるようなB-Repの2つの点のYおよびZが存在する場合、B-Repの点Xはシルエット点である。この定義は、法線ベクトルが定義されない鋭いエッジに位置するシルエット点を含む。
シルエット曲線は、すべてのシルエット点で作られた曲線である。
図22~23は、それぞれの状況を図示する。
【0065】
[共有されたエッジの滑らかさのマッチング]
エッジであってその2つの隣接面F1およびF2によって共有されたエッジEについて考える。3つのタイプの滑らかさのマッチングは、コンピュータ援用設計の環境において関連があり、すなわち、接線不連続なもの、接線連続なもの、曲率連続なものである。滑らかさのマッチングは、反射線を使用して、設計者によって分析できる。この工程は、物理的な反射現象をシミュレートする視覚的および直観的なツールを提供する。
【0066】
反射線は、一度、表面より滑らかではない。これは、マッチングが連続的であるが接線連続的でない場合に、反射線が連続的ではない(
図24)こと、マッチングが接線連続的であるが曲率連続的ではない場合(
図25)に、反射線が接線連続的ではない(それは鋭い点を特徴とする)こと、マッチングが曲率連続的である場合(
図26)に、反射線が接線連続的であること、を意味する。
【0067】
[高い曲率変化]
別のタイプの接続するジオメトリは、本例の実行において関連がある。決定S20はシルエットおよびすべての鋭いエッジを直接決定してもよく、それによって、
図24および
図25に表された反射線の視覚的特性を把握し、S30においてそれらの投影を可能にする。ここで、滑らかなエッジ(
図26に対応する)は、S30における投影にも関連することがあってもよい。これは、それらが「可視である」と言われる場合である。決定S20は、以下のように、そのような可視性を検知してもよい。
【0068】
F
2とF
1との間のマッチング、および、F
2とF
3との間のマッチングが両方とも曲率連続的であるような、3つの面F
1、F
2およびF
3について考える。曲率が連続的であるにもかかわらず、接続面F
2を横切る急な曲率変化が検知されてもよい。実際、本例の実行は、狭い曲率連続的な接続(
図27)と、広い曲率連続的な接続(
図28)との間の違いを作ることができる。狭い曲率連続的な接続は、おだやかな曲率変化を生み出す広い曲率連続的な接続に対立するものとして、前記の急な曲率変化を生み出す。機械製図の環境では、狭い接続のエッジ(それは例における面F
2の境界エッジである)が表示されてもよく、広い接続のエッジは、どちらかといえば表示されなくてもよい。
【0069】
[3D曲線の曲率]
本例の実行は、3D曲線の曲率値を利用してもよい。3D空間中の滑らかな曲線
【数8】
について考える。その曲率k(t)は、例えば、M.P. do Carmoによる論文「曲線と表面の微分幾何学(Differential Geometry of curves and surfaces)」、プレンティスホール(Prentice-Hall)、1976年、の16ページに記載されているように、アーク長に関する二次導関数によって定義される。しかしながら、それは、以下の式の使用によって明示的なアーク長なしでも評価できる。ここで、C’(t)およびC”(t)は、それぞれC(・)の一次および二次導関数である。
【数9】
【0070】
[p曲線の方向の計算]
パラメトリック曲面は、記法
【数10】
を伴うマッピング
【数11】
である。
【0071】
点(u,v)∈[a,b]×[c,d]における表面Sの接平面は、偏導関数ベクトル
【数12】
および
【数13】
によって生成された点
【数14】
を通る平面である。
【0072】
定義によって、表面のSのp曲線は、Sのパラメータ空間におけるマッピング
【数15】
である。
【0073】
【0074】
このp曲線は、連鎖(chaining)
【数17】
によって3D曲線を定義する。
【0075】
本例の実行は、表面の接平面中の3Dベクトルに基づいてp曲線の方向を計算する。p曲線の計算は、表面上の曲線を計算するための効率的な方法である。表面S上の点
【数18】
、および、M
0における表面Sの接平面中のベクトル
【数19】
について考える。問題は、方向Tで点M
0からスタートする表面S上の曲線を定義することである。M
0がS上にあるので、S(u
0,v
0)=M
0となるような(u
0,v
0)∈[a,b]×[c,d]が存在する。ここで問われているのは、
T=λS
u(u
0,v
0)+μS
v(u
0,v
0)
となるような係数λおよびμを計算することである。
これは、2つの未知数λおよびμの過剰に制約された線形システム(over constrained linear system)および3つの方程式を定義する。標準的な代数を用いて、解法は以下である。
【数20】
そうして、p曲線
【数21】
は、その問題を解く。確かに、3D曲線
【数22】
は、明らかに表面S上にあり、C(0)=S(u
0,v
0)=M
0およびC’(0)=λS
u(u
0,v
0)+μS
v(u
0,v
0)=Tとなるようなものである。これは、
図29に図示される。
【0076】
[可視の滑らかなエッジの選択]
滑らかなエッジの選択は、本例の実行のキーポイントである。
これは、反射線の以下の視覚的特性に対応するエッジ(もしあれば)を獲得することを可能にする。
・反射線の接線不連続、
・所定の閾値を越える反射線の曲率、および、
・所定の閾値を越える反射線の曲率を含む部分の境界。
【0077】
Eを、機械部品を表すスキンモデルの滑らかなエッジとし、F
1、F
2を、Eの隣接する面とする。M
0はEの中点であり、Pは、M
0において面F
1およびF
2に共有された接平面である。T
0は、M
0におけるEへの接線ベクトルである。i=1,2に対して、T
iは、F
iの方向を指し示す、T
0に対して垂直な、平面Pにおける方向である。C
iは、方向T
iにおいて、M
0からスタートする、面F
i中の曲線である。曲線C
iは、面F
iのサポート面で、前節の式を用いて得られる。最後に、M
iは、i=1,2に対する曲線C
iの中点である。これは、
図30に図示される。
【0078】
点Mにおける曲線Cの曲率は、k(C,M)である。ここで、曲率k(C
1,M
0)、k(C
2,M
0)、k(C
1,M
1)、およびk(C
2,M
2)について考える。
【数23】
および
【数24】
について考える。
【0079】
そして、
【数25】
である場合、滑らかなエッジEが視覚化のために選択される。
【0080】
ここでR>0は半径の閾値である。この値は、部品に依存し、以下のように計算されてもよい。部品のすべての丸いフィレット面のそれぞれの半径値R
i、i=1,・・・,nについて考え、R=ρmax{R
i,i=1,・・・,n}とする。係数ρは、1よりわずかに大きく、曲率変化がmax{R
i,i=1,・・・,n}に等しい場合に数値的不安定を回避するために使用される。典型的な値は、
【数26】
である。大きさのオーダーは、スタンピングされた部品についてはR=30mmであり、鋳造された部品についてはR=3mmである。
【0081】
所定の閾値1/Rは、通常、機械部品を製造する工程において使用される最大半径(R)に対応してもよい。例えば、機械部品を製造する工程がスタンピング工程である場合、Rは、10mmを越えおよび/または50mm未満の値であってもよく、例えば30mmのオーダーであってもよい。機械部品を製造する工程が鋳造工程である場合、Rは、1mmを越えおよび/または10mm未満の値であってもよく、例えば3mmのオーダーであってもよい。これは、製造工程についての関連する知識の統合によって関連するエッジを把握することを可能にする。
【0082】
エッジEから遠い点M
1およびM
2を含むことによって、本方法は、真性の曲率変化を実現する、曲率連続な滑らかなエッジEを選択できる。予想されたように、本例の実行は、非常に少数のエッジを描画して、部品の3D形状を示す。例えば、
図31のエッジEは、C
2が直線であるのでk(C
2,M
0)=k(C
2,M
2)=0となり、C
1が半径R
0の円であるのでk(C
1,M
0)=k(C
1,M
1)=1/R
0となるようなものである。
【0083】
明らかにR
0>Rであるため、
【数27】
であり、これは、エッジEが選択されないことを示す。
【0084】
図32は、板金部品のすべてのエッジを図示する。
図33は、すべての境界エッジおよびシルエットエッジを図示する。
図34は、本方法によって選択される滑らかなエッジと共に、すべての境界およびシルエットエッジを図示する。3D形状が理解可能である一方、余分なエッジが削除されていることに注目されたい。