專利名稱：：由邊界表示數(shù)據(jù)生成體數(shù)據(jù)的方法及其程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及能以小存儲容量存儲合并了形狀和物性的體數(shù)據(jù)，使CAD和模擬一元化的體數(shù)據(jù)生成方法，具體涉及使作為輸入的表面形狀常用的三角面片與指定尺寸的網(wǎng)格相匹配的方法及其程序。
背景技術(shù)：
：在尖端的研究開發(fā)、技術(shù)開發(fā)的現(xiàn)場，隨著其高層次化、復(fù)雜化，巨大的試行錯誤是不可避免的，開發(fā)過程中的風(fēng)險也變高。作為以科技強(qiáng)國為目標(biāo)的我國，盡力排除這些風(fēng)險，使開發(fā)過程變革性的高層次化、高效率化尤為重要?，F(xiàn)在，在研究開發(fā)、技術(shù)開發(fā)的現(xiàn)場，使用CAD(ComputerAidedDesign計算機(jī)輔助設(shè)計)、CAM(ComputerAidedManufacturing計算機(jī)輔助制造)、CAE(ComputerAidedEngineering計算機(jī)輔助工程)、CAT(ComputerAidedTesting計算機(jī)輔助測試)等，分別作為設(shè)計、加工、分析、試驗(yàn)的模擬方法。另外，通過本發(fā)明，作為連續(xù)模擬的C-模擬(CoorporativeSimulation)、考慮加工工藝的A-CAM(AdvancedCAM)、精度相當(dāng)高的D-構(gòu)造(Deterministicfabrication)等也會從現(xiàn)在開始得到廣泛的普及。上述傳統(tǒng)的模擬方法中通過CSG(ConstructiveSolidGeometry實(shí)體幾何結(jié)構(gòu)法)或B-rep(BoundaryRepresentation邊界表示法)方式存儲對象數(shù)據(jù)。但是，由于在CSG中將對象整體作為細(xì)小實(shí)體模型的集合體來存儲，數(shù)據(jù)復(fù)雜，且安裝模擬手段(軟件等)的情況下，需要處理龐大數(shù)據(jù)，會出現(xiàn)即便運(yùn)用大型計算機(jī)來分析也花費(fèi)時間的問題。另外，由于B-rep通過邊界來表示對象，雖然數(shù)據(jù)簡單，數(shù)據(jù)量較小，但由于有關(guān)邊界面內(nèi)部的信息并非直接，所以會出現(xiàn)不適合直接做變形分析等的問題。還有，這些傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲單元，在熱/流體分析、固體的大變形分析、這些的聯(lián)合分析等時，分割成與當(dāng)時情況、分析相適應(yīng)的網(wǎng)眼(mesh)等后，使用有限元法，因此雖然能將該分析結(jié)果顯示出來等，但使CAD和模擬一元化很困難，會出現(xiàn)不能將設(shè)計、分析、加工、裝配、試驗(yàn)等各工序用相同的數(shù)據(jù)來管理的問題。換言之，現(xiàn)行的立體/表面CAD(以下稱為S-CADSolid/Surface-CAD)存在以下問題(1)數(shù)據(jù)不能轉(zhuǎn)換，在內(nèi)部的轉(zhuǎn)換操作較弱(數(shù)值誤差和處理方法的問題)；(2)不能直接用于模擬(由于無內(nèi)部信息，不生成網(wǎng)眼是不行的)；(3)不能通過CAM作加工研究(只有最終形狀)。另外，在加工時也存在以下問題(1)不能表示加工流程(粗加工或工藝設(shè)計的支援不充分)；(2)不能對應(yīng)激光加工或超尖端加工等新的加工方法(只有切削，數(shù)據(jù)精度不夠)；(3)不能選擇加工方法本身(在復(fù)合體內(nèi)部具有不同材料特性)。為解決上述問題，本發(fā)明的發(fā)明人，創(chuàng)作了“合并形狀和物性的實(shí)體數(shù)據(jù)存儲方法”并申請了專利(專利文獻(xiàn)1)。本發(fā)明如圖1模式所示，將由對象的邊界數(shù)據(jù)構(gòu)成的外部數(shù)據(jù)通過八叉樹分割法分割成與邊界平面正交的立方體網(wǎng)格，將分割后的各網(wǎng)格區(qū)分為位于對象內(nèi)側(cè)的內(nèi)部網(wǎng)格13a和包含邊界面的邊界網(wǎng)格13b。還有，該圖的15是切斷點(diǎn)。按照本發(fā)明，通過按每個網(wǎng)格存儲各種物理參數(shù)，能以小存儲容量來存儲合并形狀和物性的實(shí)體數(shù)據(jù)，從而對物體的形狀、結(jié)構(gòu)、物性信息、履歷等進(jìn)行一元化管理，能用相同的數(shù)據(jù)管理有關(guān)從設(shè)計到加工、裝配、試驗(yàn)、評價等一系列工序的數(shù)據(jù)，能使CAD與模擬一元化。另外，本發(fā)明的發(fā)明人還創(chuàng)作了“將三維形狀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)格內(nèi)部數(shù)據(jù)的方法及轉(zhuǎn)換程序”，并申請了專利(專利文獻(xiàn)2)。依據(jù)本發(fā)明，在體(Volume)CAD中，能由外部數(shù)據(jù)形成保持相鄰網(wǎng)格間的連續(xù)性，且不會形成不希望的間隙或精度的三角形，即便在曲率大的曲面上也可將表面分割為高精度近似的三角形網(wǎng)眼的網(wǎng)格內(nèi)部數(shù)據(jù)。專利文獻(xiàn)1特開2002-230054號，“合并形狀和物性的實(shí)體數(shù)據(jù)的存儲方法”專利文獻(xiàn)2特愿2001-370040號，“將三維形狀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)格內(nèi)部數(shù)據(jù)的方法及其轉(zhuǎn)換程序”，未公開專利文獻(xiàn)3特開2003-44528號公報，“物體的表面格子生成方法”專利文獻(xiàn)4特愿2003-131313號，“多介質(zhì)數(shù)據(jù)的識別方法及其程序”，未公開非專利文獻(xiàn)1K.Kase，Y.Teshima，S.Usami，H.Ohmori，C.Teodosiu，andA.Makinouchi″VolumeCAD″InternationalWorkshoponVolumeGraphics(VG03)，2003，Tokyo.Japan.(toappear)。非專利文獻(xiàn)2Y.Teshima，S.Usami，andK.Kase″ShapeApproximation，CubeCuttingandEnumeration″，TheInstituteofStatisticalMathematics，Tokyo，Japen，Abstractpp9.非專利文獻(xiàn)3Y.Teshima，S.Usami，andK.Kase，″EnumerationonCubeCutting″，JapanConferenceonDiscreteandComputationalGeometry，2002，Tokyo，Japan.pp.87-88，非專利文獻(xiàn)4C.M.Hoffmann，″TheProblemsofaccuracyandrobustnessingeometriccomputation.″，Computer，22(3)pp31-41，1989非專利文獻(xiàn)5T.Ju，F(xiàn).Losasso，S.Shaefer，J.Warren，″DualContouringofHermiteData″，Siggraph2002，Italy，proc.pp339-346非專利文獻(xiàn)6W.J.Shroeder，″ATopologyModifyingProgressiveDecimationAlgoritm″，Proc.Visuallizatin97，pp205-212，Oct.1997非專利文獻(xiàn)7W.J.Shroeder，J.A.ZargeandW.E.Lorensen，″DecimationofTriangleMeshes″，Proc.Siggraph92，pp65-70，July1992非專利文獻(xiàn)8K.J.RenzeandJ.H.Oliver，″GeneralizedSurfaceandVolumeDecimationforUnstructuredTessellatedDomains″，Proc.VRAIS96，pp111-121，Mar1996非專利文獻(xiàn)9B.Hamman，″ADataReductionSchemeforTriangulatedSurfaces，″CAGD，11(2)非專利文獻(xiàn)10I.Navazo，″ExtendedOcttreeRepresentationofGeneralSolidswithPlaneFacesModelStructureandAlgorithms″，ComputerandGraphicsVol.13，No.1，pp5-16，1989非專利文獻(xiàn)11H.Hoppe，T.DeRose，T.Duchamp，J.McDonald，andW.Stuetzle，″MeshOptimization″，Proc.Siggraph93，pp.19-26，Aug.1993非專利文獻(xiàn)12H.Hoppe，″ProgressiveMeshes″Proc.Sigraph96pp99-108，Aug1996非專利文獻(xiàn)13P.LindstromandG.Turk，″EvaluationofMemorylessSimplification″IEEEtvcg，5(2)，pp98-115，April-June1999，非專利文獻(xiàn)14M.GarlandandP.S.Heckbert，″SurfaceSimplificationUsingQuadricErrorMetrics，″Proc.SIGGRAPH97，pp.209-216，Aug.1997.非專利文獻(xiàn)15C.M.Hoffmann.Theproblemsofaccuracyandrobustnessingeometriccomputation.Computer，22(3)31-41，1989.非專利文獻(xiàn)16K.SughiharaandM.Iri.Asolidmodelingsystemfreefromtopologicalinconsistency.JournalofInformationProcessing，12380-393，1989.非專利文獻(xiàn)17A.Kela.Hierarchicaloctreeapproximationsforboundaryrepresentation-basedgeometricmodels，Computer-AidedDesign，21(6)355-362，1989.非專利文獻(xiàn)18I.Navazo，D.AyalaandP.Brunet.Ageometricmodellerbasedontheexactocttreerepresentationofpolyhedra，ComputerGraphicsForum(Eurographics′86Proc.)591-104，1986.非專利文獻(xiàn)19W.LorensenandH.Cline.H.Marchingcubeshighresolution3Dsurfaceconstructionalgorithm.ACMComputerGraphics(Proc.ofACMSIGGRAPH，＇87)，21(4)163-169，1987.非專利文獻(xiàn)20I.Navazo，D.Ayala，andP.Brunet″AGeometricModellerBasedontheExactOcttreeRepresentationofPolyhedra″，ComputerGraphicsForum5pp91-104，1986非專利文獻(xiàn)21T.Hama，M.Asakawa，M.Takamura，A.Makinouchi，C.Teodosiu，″AStableandfastnewcontactsearchalgorithmforFEMsimulationofmetalformingprocess″，(toappear)非專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)1提出的基于網(wǎng)格和與網(wǎng)格匹配的三角面片的形狀表示及其數(shù)據(jù)的生成方法按以下三個步驟進(jìn)行。(步驟1)由用戶定義的網(wǎng)格空間和作為輸入形狀的三角面片的交點(diǎn)計算(網(wǎng)格切斷點(diǎn)的計算)。(步驟2)按各網(wǎng)格在網(wǎng)格面上連接網(wǎng)格切斷點(diǎn)，從而生成閉環(huán)路。此時，基于網(wǎng)格內(nèi)網(wǎng)格切斷點(diǎn)的個數(shù)或相鄰網(wǎng)格之間的關(guān)系，由唯一確定的連線按順序確定環(huán)路。(步驟3)對由各網(wǎng)格生成的閉環(huán)路內(nèi)，基于輸入形狀的差異進(jìn)行三角形分割。但是，該方法存在如下問題(1)對于具有同等于網(wǎng)格尺寸復(fù)雜程度的形狀，存在(步驟2)的處理不結(jié)束的立方體。(2)由細(xì)于網(wǎng)格尺寸的形狀，緩慢變?yōu)榇笮螤畹倪^程中，由于發(fā)生非流形形狀，存在(步驟2)的處理失敗的立方體。(3)在考慮將網(wǎng)格層次化的情況下，有關(guān)(步驟2)的處理中相鄰關(guān)系的檢索非常困難。作為解決這些問題的方法，需要直接使用輸入形狀的三角面片的相位信息，且根據(jù)需要進(jìn)行形狀簡化的方法。還有，提出了將三角面片分割成網(wǎng)格的尺寸，用網(wǎng)格管理的方法(專利文獻(xiàn)3)，但這種方法中三角面片并不與網(wǎng)格匹配，是不能將網(wǎng)格對三角面片一對一管理的方法，并不適用于作為V-CAD目的的產(chǎn)品制造的從上游到下游工序的一元化數(shù)據(jù)管理。另外，有關(guān)三角面片的單獨(dú)處理，由于已由Hoppe[11]等提出了通過進(jìn)行三角面片的細(xì)分化/合并來進(jìn)行形狀表示的詳細(xì)化/簡化的方法(非專利文獻(xiàn)12)，存在細(xì)分化的參數(shù)或分割方法，以及通過合并時的判斷基準(zhǔn)而派生的各種各樣系統(tǒng)。但這些方法是將原來形狀的二維流形條件及相位條件直接繼承的轉(zhuǎn)換方法，而不適合將微小形狀有意識簡化等操作(非專利文獻(xiàn)6、7、8)。發(fā)明的公開本發(fā)明鑒于上述問題構(gòu)思而成。即，本發(fā)明的目的在于提供有關(guān)體CAD直接使用輸入形狀三角面片的相位信息，并可根據(jù)需要進(jìn)行形狀的簡化，由邊界表示數(shù)據(jù)生成體數(shù)據(jù)的方法及其程序。作為V-CAD(非專利文獻(xiàn)1)的形狀表示方法，采用了利用長方體網(wǎng)格和與各網(wǎng)格匹配的三角面片的方法。本發(fā)明中作為三維形狀表示方法，實(shí)現(xiàn)了由常用的三角面片組到與網(wǎng)格匹配的三角面片組的轉(zhuǎn)換。作為達(dá)成該課題的方法，提出以下兩種方案(1)不改變原來三角面片組的相位或二維流形條件，而進(jìn)行三角面片的細(xì)分化/合并，使其與網(wǎng)格匹配的方法；(2)有關(guān)網(wǎng)格尺寸以下的結(jié)構(gòu)，不改變二維流形數(shù)據(jù)而進(jìn)行相位結(jié)構(gòu)的編輯，近似表現(xiàn)整體形狀的方法。通過開發(fā)這些方法及程序，能將任意形狀數(shù)據(jù)與任意尺寸的網(wǎng)格匹配，實(shí)現(xiàn)不僅可表現(xiàn)用于設(shè)計的數(shù)據(jù)形態(tài)，而且可表現(xiàn)用于分析或制造、逆向工程等產(chǎn)品制造全工序的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)形態(tài)。還有，隨著該形狀表示方法的發(fā)明，也能實(shí)現(xiàn)以前以邊界表示形式數(shù)據(jù)描述的CAD難以實(shí)現(xiàn)的，彼此相接形狀的集合運(yùn)算。本發(fā)明的方法及程序大致分為以下三個步驟。(步驟1)帶相位的三角面片的網(wǎng)格面分割。(步驟2)在帶相位的三角面片的頂點(diǎn)中，將網(wǎng)格棱線上頂點(diǎn)外的頂點(diǎn)合并到其它頂點(diǎn)。(步驟3)將與(步驟2)的條件或V-CAD的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)條件(一棱一切斷點(diǎn)的條件)相反的部位通過近似處理來合理化。在這些步驟中，在(步驟1)的處理中，將用于分割的網(wǎng)格面信息賦予給三角形頂點(diǎn)，用在(步驟2)的合并處理。將(步驟3)處理所需的形狀分為以下6種(a，b，c，d1，d2，d3)，分別適用于5種處理及其組合，來進(jìn)行形狀的近似/合理化處理。(a)網(wǎng)格內(nèi)獨(dú)立的多面體/三角面片。(b)在相鄰網(wǎng)格之間通過包含面上點(diǎn)的3點(diǎn)或其以上點(diǎn)連接三角面片的立方體。(c)在相鄰網(wǎng)格之間通過包含同一棱上點(diǎn)的3點(diǎn)或其以上點(diǎn)連接三角面片的立方體。(d)除(c)以外的立方體上同一網(wǎng)格棱上遺留有2點(diǎn)以上的切斷點(diǎn)的立方體。還有，有關(guān)(d)的立方體，根據(jù)與各切斷點(diǎn)連接的三角面片狀態(tài)，能夠分割為3個圖案(d1，d2，d3)，根據(jù)各自的狀態(tài)進(jìn)行處理，從而將棱上的點(diǎn)逐點(diǎn)消除，關(guān)于最后剩下(d3)的立方體，將兩個三角形數(shù)組作為一組，消除棱上的切斷點(diǎn)。結(jié)果，持續(xù)處理直到棱上的切斷點(diǎn)成為0點(diǎn)或1點(diǎn)。(d1)該切斷點(diǎn)成為三角面片邊界的立方體。(d2)該切斷點(diǎn)成為三角形的內(nèi)部點(diǎn)，在該位置上彎曲的立方體。(d3)該切斷點(diǎn)為三角面片的內(nèi)部點(diǎn)，將其棱橫斷的立方體。(A)網(wǎng)格內(nèi)獨(dú)立的多面體/三角面片的刪除。(B)細(xì)筒/孔形狀的分割。(C)以相隔微小距離點(diǎn)來強(qiáng)制分割棱線。(D)在2塊板上開孔，以筒狀連接。(E)重新分配切斷點(diǎn)的屬性。通過引入這些處理，在CAD中網(wǎng)格與由網(wǎng)格管理的三角面片的形狀表示上，會產(chǎn)生如下優(yōu)點(diǎn)(1)無需變更成為輸入的表面形狀數(shù)據(jù)的二維流形條件/相位條件，能夠與所需尺寸的網(wǎng)格匹配。(2)對指定網(wǎng)格尺寸以下的微細(xì)形狀，無需變更輸入的表面形狀數(shù)據(jù)的二維流形條件，而能進(jìn)行近似/簡化。(3)通過準(zhǔn)備輸入的三角面片數(shù)據(jù)，能進(jìn)行任意形狀的建模，另外再利用V-CAD數(shù)據(jù)，也能進(jìn)行變形操作或集合運(yùn)算(Boolean布爾運(yùn)算)操作等處理。特別是，以前邊界表示CAD中相接形狀的集合運(yùn)算操作是存在較多問題的處理，但可沒有問題地順利實(shí)現(xiàn)。(4)對于單層次網(wǎng)格的處理，通過加上幾個點(diǎn)的簡單處理而實(shí)現(xiàn)對應(yīng)于層次化網(wǎng)格。按照本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)以前方法較困難的通過八叉樹和與八叉樹網(wǎng)格匹配的三角面片來實(shí)現(xiàn)形狀表示、物理參數(shù)表示。還有，通過開發(fā)網(wǎng)格對三角面片的匹配方法，以三角面片表示的形狀之間的集合運(yùn)算等變形處理比現(xiàn)有的B-rep數(shù)據(jù)更能強(qiáng)健地進(jìn)行。其結(jié)果，作為體CAD，能直接使用輸入形狀的三角面片的相位信息，且能根據(jù)需要進(jìn)行形狀的簡化，可以實(shí)現(xiàn)CAE或CAM等與CAD的設(shè)計數(shù)據(jù)雙向傳輸。本發(fā)明其它目的及有益特征，借助以下附圖的說明將更加清晰。附圖的簡單說明圖1是專利文獻(xiàn)1的“合并形狀和物性的實(shí)體數(shù)據(jù)的存儲方法”的示意圖。圖2是用以實(shí)行本發(fā)明的方法的裝置結(jié)構(gòu)圖。圖3是體數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖。圖4是本發(fā)明的方法的流程圖。圖5是孤立多面體的示意圖。圖6是面上點(diǎn)連接的示意圖。圖7是同一棱上連接的示意圖。圖8是邊界點(diǎn)的示意圖。圖9是彎曲形狀的示意圖。圖10是貫通形狀的示意圖。圖11A、圖11B是孤立多面體(三角面片)的處理示意圖。圖12A、圖12B、圖12C是面上點(diǎn)等的連接面片處理的示意圖。圖13A、圖13B、圖13C是一棱多個切斷點(diǎn)的邊界點(diǎn)處理的示意圖。圖14A、圖14B、圖14C是一棱多個切斷點(diǎn)的彎曲點(diǎn)處理的示意圖。圖15A、圖15B、圖15C、圖15D是一棱多個切斷點(diǎn)的2片貫通面處理的示意圖。圖16是面上切斷點(diǎn)的示意圖。圖17A表示實(shí)際工業(yè)產(chǎn)品形狀(汽車保險桿的模具部件)。圖17B表示實(shí)際工業(yè)產(chǎn)品形狀(汽車保險桿的模具部件)。圖17C表示實(shí)際工業(yè)產(chǎn)品形狀(汽車保險桿的模具部件)。圖17D表示實(shí)際工業(yè)產(chǎn)品形狀(汽車保險桿的模具部件)。圖17E表示實(shí)際工業(yè)產(chǎn)品形狀(汽車保險桿的模具部件)。圖17E表示實(shí)際工業(yè)產(chǎn)品形狀(汽車保險桿的模具部件)。圖18A、圖18B表示簡單形狀之間集合運(yùn)算結(jié)果。最佳實(shí)施方式的說明以下將參照圖面就本發(fā)明的最佳實(shí)施方式進(jìn)行說明。以體素(voxel)或八叉樹網(wǎng)格(octant)和與網(wǎng)格匹配的三角面片組來表示形狀的方法，已在幾部論文中有提到。本發(fā)明提出了由邊界表示數(shù)據(jù)(以下，B-rep數(shù)據(jù))經(jīng)過帶相位的三角面片(Intermediate-Triangle)，通過在無限平面上切斷的交點(diǎn)的棱線分割(EdgeSplit)，或利用網(wǎng)格索引信息的棱線合并(Edge-Collapse)生成并編輯與網(wǎng)格匹配的三角面片的方法，以及作為該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的體CAD(以下稱為V-CAD)。還有，此時，由于各三角形能以網(wǎng)格管理，對具有網(wǎng)格尺寸以下的結(jié)構(gòu)(細(xì)孔或棒、薄片或間隙)的立方體中，進(jìn)行伴隨著結(jié)構(gòu)編輯(孔的消除或作成/微小殼體的刪除)的形狀近似處理?，F(xiàn)就有關(guān)作為基本處理的體素(單位大小的網(wǎng)格)為基礎(chǔ)進(jìn)行說明，然后，說明向八叉樹網(wǎng)格的擴(kuò)展。從而，以通過對利用傳統(tǒng)參數(shù)曲面等的邊界表示CAD中成為問題的幾何運(yùn)算進(jìn)行強(qiáng)健化和并行化來達(dá)到高速化目標(biāo)，利用統(tǒng)一數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析或熱流體分析等的模擬，以及在各種各樣加工或與來自具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)體的物體的測量數(shù)據(jù)比較上直接利用為目的。圖2是為執(zhí)行本發(fā)明方法的裝置結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，該裝置10包括外部數(shù)據(jù)輸入部件2、外部存儲裝置3、內(nèi)部存儲裝置4、中央處理裝置5及輸出裝置6。外部數(shù)據(jù)輸入部件2例如為鍵盤，輸入由對象的邊界表示數(shù)據(jù)構(gòu)成的外部數(shù)據(jù)。外部存儲裝置3為硬盤、軟盤、磁帶、小型盤等，存儲合并形狀和物理量的體數(shù)據(jù)及其生成程序。內(nèi)部存儲裝置4為例如RAM、ROM等，保管運(yùn)算信息。中央處理裝置5(CPU)集中處理運(yùn)算或輸入輸出等，與內(nèi)部存儲裝置4一起執(zhí)行程序。輸出裝置6為例如顯示裝置和打印機(jī)，輸出存儲的體數(shù)據(jù)和程序的執(zhí)行結(jié)果。中央處理裝置5、內(nèi)部存儲裝置4以及外部存儲裝置3共同作為后述的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部件、關(guān)聯(lián)賦予部件、分割配置部件、棱線合并部件、狀態(tài)確認(rèn)部件、簡化部件、網(wǎng)格分配部件以及標(biāo)記部件起作用。從外部輸入的外部數(shù)據(jù)，是表示多面體的多邊形數(shù)據(jù)、用有限元法的四面體或六面體元、使用三維CAD或CG工具的曲面數(shù)據(jù)、或其它立體表面由部分平面或曲面構(gòu)成的信息來表示的數(shù)據(jù)。除這些數(shù)據(jù)(稱為S-CAD數(shù)據(jù))之外，外部數(shù)據(jù)也可以是(1)通過V-CAD獨(dú)自接口(V-interface)人工輸入來直接作成的數(shù)據(jù)，(2)測定機(jī)或傳感器、數(shù)字化轉(zhuǎn)換器等表面的數(shù)字化數(shù)據(jù)，或(3)具有CT掃描或MRI及一般用于體(Volume)繪制的體素數(shù)據(jù)等內(nèi)部信息的體數(shù)據(jù)。1、序論在處理傳統(tǒng)的B-rep數(shù)據(jù)(邊界表示數(shù)據(jù))的立體(Solid)CAD或表面(Surface)CAD(以下統(tǒng)稱為S-CAD)的數(shù)據(jù)，能以非常小的數(shù)據(jù)大小表示各種各樣的形狀，但由于在面的邊界位置精度等，數(shù)據(jù)的再利用性會大為降低，其運(yùn)用時也必須要非常細(xì)心的注意(非專利文獻(xiàn)15、16)。還有CAE或CAM中，由于數(shù)據(jù)誤差造成處理的不穩(wěn)定或收斂計算的處理時間非常長，實(shí)際往往轉(zhuǎn)換成三角面片或體素等后利用。還有，特別是為達(dá)到集合運(yùn)算等幾何運(yùn)算高速化的目的，也有利用八叉樹的實(shí)體模型(非專利文獻(xiàn)17)或使八叉樹網(wǎng)格對應(yīng)于多面體的擴(kuò)展八叉樹(ExtendedOctree)研究(非專利文獻(xiàn)18)等。但并沒有像本發(fā)明那樣以在后續(xù)分析或加工中抑制比網(wǎng)格小的結(jié)構(gòu)為目的，超過該相位地簡化，或八叉樹中相鄰網(wǎng)格之間有層次差時也無間隙地維持二維流形條件的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提示以體素或八叉樹網(wǎng)格(Octant)等的層次化網(wǎng)格和網(wǎng)格內(nèi)的三角形數(shù)組來構(gòu)成的體CAD的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)即Kitta立方體(非專利文獻(xiàn)1、2、3)，據(jù)此，提出對下游工序利用的三角面片的精度或尺寸進(jìn)行控制，不僅可用于設(shè)計，而且可用于包括分析或制造、內(nèi)部結(jié)構(gòu)在內(nèi)的逆向工程的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以及對于帶相位的三角面片，以基本的操作保持相位條件并建立Kitta立方體的方法。還有，若利用Kitta立方體，則能僅用網(wǎng)格單位的局部運(yùn)算處理來進(jìn)行集合運(yùn)算等，因此容易實(shí)現(xiàn)用S-CAD處理B-rep數(shù)據(jù)比較困難的、彼此相接的形狀之間的集合運(yùn)算(非專利文獻(xiàn)4)。還有，本發(fā)明中的體數(shù)據(jù)意思是體CAD的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)即Kitta立方體。2、背景作為形狀表示方法利用三角面片的方法，基于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的簡便性或計算處理的簡便性、處理速度等方面，用在CG、CAE、CAM、逆向工程等廣泛的領(lǐng)域(非專利文獻(xiàn)7、12、19)。此外常用CAE或CAM中利用的接觸判定等局部運(yùn)算的立方體，多采用利用體素等來管理浮在空間上的三角形的方法(非專利文獻(xiàn)10、20、21)。V-CAD中，將八叉樹網(wǎng)格和由各網(wǎng)格管理的三角面片用于形狀表示(非專利文獻(xiàn)1、2、3)。還有，構(gòu)成三角面片(以下將由Kitta立方體管理的三角形稱為“切斷三角形”)頂點(diǎn)位置，限定于各網(wǎng)格的頂點(diǎn)或棱線上，棱線上的頂點(diǎn)數(shù)最多也限定為1個，以達(dá)到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和處理簡化之目的。通過這樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，取得能夠控制三角面片的精度或尺寸的優(yōu)點(diǎn)，但對于比網(wǎng)格尺寸小的形狀怎樣處理，成為了一個課題。其解決方法之一有移動立方體(MarchingCubeMC)法(非專利文獻(xiàn)19)，但也研究了作為具有廣泛表示能力(非專利文獻(xiàn)1)和將S-CAD的信息更加直接處理的方法，使用Kitta立方體的三角形。3、在先技術(shù)3.1V-CAD的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Kase等通過體CAD(非專利文獻(xiàn)1)等提出的V-CAD數(shù)據(jù)將重點(diǎn)放在體素對三角面片的管理。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖3所示，本發(fā)明方法的目標(biāo)也是該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有作為管理三角面片網(wǎng)格的邊界網(wǎng)格，以及與三角形沒有關(guān)聯(lián)的非邊界網(wǎng)格兩種。邊界網(wǎng)格中按每個頂點(diǎn)保持1個介質(zhì)值，而非邊界網(wǎng)格中網(wǎng)格上保持1個介質(zhì)值。3.2V-CAD的在先方法及程序V-CAD的數(shù)據(jù)生成方法，按以下的步驟進(jìn)行(1)步驟1切斷點(diǎn)的計算計算鑲嵌(Tessellation)后三角面片和網(wǎng)格棱線的交點(diǎn)，求出切斷點(diǎn)。在求出網(wǎng)格棱上多個交點(diǎn)的情況下，合并為有代表性的一點(diǎn)。(2)步驟2環(huán)路的決定和切斷三角形的設(shè)定由各網(wǎng)格切斷點(diǎn)的配置，利用相鄰網(wǎng)格的相位關(guān)系來依次決定網(wǎng)格內(nèi)切斷三角形的邊界環(huán)路，并與幾何形狀比較來設(shè)定切斷三角形。(3)步驟3網(wǎng)格的內(nèi)外判定最初進(jìn)行非邊界網(wǎng)格的內(nèi)外判定，然后，進(jìn)行非邊界網(wǎng)格的內(nèi)外判定。非邊界網(wǎng)格的內(nèi)外判定，對任意網(wǎng)格給與初始值，使相鄰非邊界網(wǎng)格具有相同的介質(zhì)值。邊界網(wǎng)格的內(nèi)外判定對與非邊界網(wǎng)格共有的頂點(diǎn)設(shè)定非邊界網(wǎng)格的介質(zhì)值，還有，關(guān)于求不出的頂點(diǎn)，沿著不包含切斷點(diǎn)的網(wǎng)格棱線及不與切斷三角形交差的網(wǎng)格對角線附加已知的介質(zhì)值。還有，對于切斷點(diǎn)存在于網(wǎng)格頂點(diǎn)上的立方體，采用該網(wǎng)格內(nèi)介質(zhì)值所占方位角較大的介質(zhì)值。這樣，通過步驟1～3，可作成與多種形狀對應(yīng)的Kitta立方體，對于低品質(zhì)S-CAD數(shù)據(jù)的輸入也可以作恰當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換。但另一方面，對于比網(wǎng)格尺寸小的結(jié)構(gòu)難以進(jìn)行恰當(dāng)?shù)慕?。本發(fā)明方法對該方面的對應(yīng)處理和處理八叉樹(Octree)結(jié)構(gòu)的簡單處理作了研究。于是，如本發(fā)明的介紹，開發(fā)出對于帶相位的三角面片，作為保持相位的簡化及其逆操作，進(jìn)行由Hoppe(非專利文獻(xiàn)11、12)或Shroeder(非專利文獻(xiàn)7)、Renze(非專利文獻(xiàn)8)、Hamman(非專利文獻(xiàn)9)等提出的、通過棱線分割(Edge-Split)處理和棱線合并(Edge-Collapse)處理來與網(wǎng)格匹配的方法。另外，為達(dá)到近似表示比網(wǎng)格尺寸小的結(jié)構(gòu)之目的，新開發(fā)了保持三角面片的二維流形特性、并進(jìn)行相位結(jié)構(gòu)的修正(孔的作成、消除/殼體的分離、合并)方法，以在后續(xù)的模擬或加工中直接使用。有關(guān)變更三角面片相位的重網(wǎng)格化(Remeshing)，Ju(非專利文獻(xiàn)5)或Shroeder(非專利文獻(xiàn)6)提出過方案，但Ju的方法，需要作成埃爾米特(Hermite)數(shù)據(jù)，而Shroeder的方法通過消除歐拉運(yùn)算中的計算環(huán)(或者是環(huán)路)來進(jìn)行三角形的簡化，不能應(yīng)對刪去小孔，基于以上原因，不能為目的而直接使用。4、本發(fā)明的方法和程序本發(fā)明的概要如“梗概”所示；各步驟的詳細(xì)內(nèi)容如4.2～4.4所示；利用本方法的集合運(yùn)算(Boolean)的概要如4.5所示、并且擴(kuò)展成八叉樹(Octree)時的變更點(diǎn)如4.6所示。4.1梗概及中間數(shù)據(jù)從S-CAD作成為V-CAD數(shù)據(jù)的過程中，作為中間數(shù)據(jù)利用帶相位的中間三角形(Intermediate-Triangle)。帶相位的中間三角形由帶相位的中間棱線(Intermediate-Edge)/帶相位的中間頂點(diǎn)(Intermediate-Vertex)的層次結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)構(gòu)成。帶相位的中間頂點(diǎn)，作為屬性值保持包含頂點(diǎn)的網(wǎng)格索引數(shù)據(jù)(Index)和頂點(diǎn)的類型(網(wǎng)格內(nèi)(BODY)、網(wǎng)格面(FACE_YZ，F(xiàn)ACE_ZX，F(xiàn)ACE_XY)、網(wǎng)格棱(EDGE_X，EDGE_Y，EDGE_Z)、頂點(diǎn)(VERTEX))。利用該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，計算出包含網(wǎng)格面的無限平面和帶相位的中間棱線的交點(diǎn)，將帶相位的中間三角形作細(xì)分化，對齊網(wǎng)格的棱線進(jìn)行棱線合并，從而進(jìn)行帶相位的中間三角形的網(wǎng)格匹配化。本發(fā)明方法的流程圖如圖4所示。在這些步驟中，在此就處理的概要和一般的處理步驟作解說。該圖的S-CAD數(shù)據(jù)，即邊界表示數(shù)據(jù)是在步驟1之前預(yù)先通過外部數(shù)據(jù)部件2輸入給計算機(jī)的外部存儲裝置3或內(nèi)部存儲裝置4的。(1)步驟1鑲嵌化(數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換)中央處理裝置5、內(nèi)部存儲裝置4以及外部存儲裝置3共同通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部件實(shí)施數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換步驟。即步驟1中將B-rep數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)體化(面的邊界線的合并)，以此為基礎(chǔ)將表面形狀轉(zhuǎn)換為帶相位的三角面片。此時，原來的B-rep數(shù)據(jù)精度較低不能很好的進(jìn)行實(shí)體化的立方體上，在轉(zhuǎn)換為帶相位的三角面片時不能很好的連接相位，存在三角面片里有孔的立方體。對此，通過對空有指定閾值以下直徑間隙部分的多邊形進(jìn)行三角形分割，來進(jìn)行孔填埋。(2)步驟2網(wǎng)格映射(賦予關(guān)聯(lián))中央處理裝置5、內(nèi)部存儲裝置4以及外部存儲裝置3共同通過關(guān)聯(lián)賦予部件實(shí)施關(guān)聯(lián)賦予步驟。即步驟2中為使網(wǎng)格面的切斷點(diǎn)計算高速化，而預(yù)先利用沿著外接三角形的坐標(biāo)軸的長方體(BoundingBox)來進(jìn)行哪個網(wǎng)格里含有哪個三角形的關(guān)聯(lián)賦予。(3)步驟3交點(diǎn)的計算和棱線分割(分割配置)中央處理裝置5、內(nèi)部存儲裝置4以及外部存儲裝置3共同通過分割配置部件實(shí)施分割配置步驟。(4)步驟4棱線合并中央處理裝置5、內(nèi)部存儲裝置4以及外部存儲裝置3共同通過棱線合并部件實(shí)施棱線合并步驟。(5)狀態(tài)確認(rèn)步驟中央處理裝置5、內(nèi)部存儲裝置4以及外部存儲裝置3共同通過狀態(tài)確認(rèn)部件實(shí)施狀態(tài)確認(rèn)步驟。由于在該步驟中要對數(shù)據(jù)量和處理時間兩方面進(jìn)行管理，在Kitta立方體棱線合并(Edge-Collapse)結(jié)束時對是否滿足下列項(xiàng)目作出判定(棱基礎(chǔ)的點(diǎn)管理)a)網(wǎng)格體內(nèi)、或網(wǎng)格面上沒有三角形的頂點(diǎn)。b)網(wǎng)格棱上只有一個三角面片的頂點(diǎn)。c)因切斷點(diǎn)合并而不發(fā)生相位變化的現(xiàn)象。在發(fā)現(xiàn)了不滿足這些條件的頂點(diǎn)時，將該周邊的形狀按4.4的方法作近似處理，作成可用網(wǎng)格內(nèi)三角面片表示的形狀。(6)步驟5簡化(Simplify)中央處理裝置5、內(nèi)部存儲裝置4以及外部存儲裝置3共同通過簡化部件實(shí)施簡化步驟。(7)步驟6三角形的網(wǎng)格匹配(網(wǎng)格分配)中央處理裝置5、內(nèi)部存儲裝置4以及外部存儲裝置3共同通過網(wǎng)格分配部件實(shí)施網(wǎng)格分配步驟。即步驟6中參考頂點(diǎn)的索引數(shù)據(jù)將各三角形和其頂點(diǎn)分配給網(wǎng)格。這里，生成如圖3所示的Kitta立方體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。(8)步驟7網(wǎng)格的內(nèi)外判定(標(biāo)記)中央處理裝置5、內(nèi)部存儲裝置4以及外部存儲裝置3共同通過標(biāo)記部件實(shí)施標(biāo)記步驟。即步驟7中利用網(wǎng)格之間的相鄰關(guān)系，設(shè)定網(wǎng)格的屬性值。該步驟7中采用專利文獻(xiàn)4所記載的方法。即，具有將各網(wǎng)格的各頂點(diǎn)區(qū)分為由邊界數(shù)據(jù)隔開的多個空間的空間區(qū)分步驟(D)。該空間區(qū)分步驟(D)包括按每個由邊界數(shù)據(jù)隔開的空間將不同空間編號設(shè)定給所有的非邊界網(wǎng)格的非邊界網(wǎng)格設(shè)定步驟(D1)；以及將邊界網(wǎng)格的各頂點(diǎn)設(shè)定為未由邊界數(shù)據(jù)隔開的相鄰非邊界網(wǎng)格空間編號的邊界網(wǎng)格設(shè)置步驟(D2)。另外，在邊界網(wǎng)格設(shè)置步驟(D2)中，將與邊界數(shù)據(jù)一致的頂點(diǎn)設(shè)定為相鄰兩個非邊界網(wǎng)格中任一空間編號。還有，非邊界網(wǎng)格設(shè)定步驟(D1)，通過X、Y、Z三個方向依次重復(fù)，或回歸處理來按順序掃描所有長方體網(wǎng)格。步驟7中設(shè)定網(wǎng)格屬性值的數(shù)據(jù)作為V-CAD數(shù)據(jù)(體數(shù)據(jù))輸出給外部存儲裝置3及輸出裝置6。4.2交點(diǎn)計算和棱線分割(Edge-Split)對浮在空間上帶相位的三角面片按網(wǎng)格面作分割，其目的在于使所有三角形成為配置在網(wǎng)格內(nèi)部及邊界上的狀態(tài)。最初，作為已有的帶相位的中間頂點(diǎn)的初始處理，通過各頂點(diǎn)是否在某個面上來附加BODY～VERTEX的屬性值以及從該坐標(biāo)值先附加所包含的網(wǎng)格索引數(shù)據(jù)。然后，利用網(wǎng)格映射信息以及帶相位的中間三角形的相位信息，進(jìn)行帶相位的中間棱線和含有網(wǎng)格面的平面的交點(diǎn)計算，將該交點(diǎn)作為新的帶相位的中間頂點(diǎn)進(jìn)行登錄。如4.1所述，按順序附加屬性值以及該點(diǎn)所屬網(wǎng)格的索引數(shù)據(jù)。4.3棱線合并(Edge-Collapse)該步驟中，如非專利文獻(xiàn)7、8、9、11、12等所述，進(jìn)行不作相位變更的棱線合并。另外除保持相位外，為使三角形的頂點(diǎn)限定于網(wǎng)格的棱上或網(wǎng)格頂點(diǎn)，作為能夠棱線合并的條件，附加下列項(xiàng)目。(1)體內(nèi)點(diǎn)合并為任意屬性值的點(diǎn)。(2)面上點(diǎn)合并為面上點(diǎn)、棱上點(diǎn)或網(wǎng)格頂點(diǎn)。(3)棱上點(diǎn)或者原封不動，或者合并為棱上點(diǎn)或網(wǎng)格頂點(diǎn)。(4)網(wǎng)格頂點(diǎn)或者原封不動，或者合并為網(wǎng)格頂點(diǎn)。(5)按上述條件作合并時，僅合并為同一網(wǎng)格內(nèi)的點(diǎn)。這些條件如表1和表2所示。給表的縱軸輸入屬性值t1，橫軸輸入屬性值t2，所得到的值作為標(biāo)記值。在滿足下表?xiàng)l件的情況下，使屬性值t2向?qū)傩灾祎1合并。介質(zhì)頂點(diǎn)的合并條件(2)對于符合上述可合并條件存在多個相鄰帶相位的中間頂點(diǎn)的立方體中，按照非專利文獻(xiàn)14等記述的二維誤差矩陣(QuadricErrorMetricQEM)值，按體變化少的順序設(shè)定優(yōu)先順序，棱線合并成與原來幾何形狀相近的形狀。4.4狀態(tài)確認(rèn)對于棱線合并結(jié)果，確認(rèn)減少的三角形數(shù)組是否滿足下列條件(1)沒有遺留面上點(diǎn)/體內(nèi)點(diǎn)(2)沒有遺留索引數(shù)據(jù)和屬性值相同的點(diǎn)若對該條件進(jìn)一步詳細(xì)分析，則存在下列條件(a)網(wǎng)格內(nèi)獨(dú)立的孤立多面體/三角面片(圖5)(b)在相鄰網(wǎng)格之間通過包含面上點(diǎn)的3點(diǎn)或其以上點(diǎn)連接三角面片的面上點(diǎn)連接的立方體(圖6)。(c)在相鄰網(wǎng)格之間通過包含棱上點(diǎn)的3點(diǎn)或其以上點(diǎn)連接三角面片的同一棱上連接的立方體(圖7)。(d)除(c)以外的立方體上同一網(wǎng)格棱上遺留有2點(diǎn)以上帶相位的中間頂點(diǎn)的立方體。還有，關(guān)于(d)的立方體，根據(jù)與每個帶相位的中間頂點(diǎn)相連的三角面片狀態(tài)，能夠分割成3個圖案，通過進(jìn)行與各狀態(tài)對應(yīng)的處理來逐點(diǎn)消去棱上點(diǎn)，對于最后剩下(d3)的立方體，將2個三角形數(shù)組作為一組，消去棱上帶相位的中間頂點(diǎn)。結(jié)果，持續(xù)處理至棱上的帶相位的中間頂點(diǎn)成為0點(diǎn)或1點(diǎn)。(d1)該帶相位的中間頂點(diǎn)成為三角面片邊界的邊界點(diǎn)的立方體(圖8)。(d2)該帶相位的中間頂點(diǎn)成為三角形內(nèi)部點(diǎn)，在該位置彎曲的彎曲形狀的立方體(圖9)。(d3)該帶相位的中間頂點(diǎn)為三角面片的內(nèi)部點(diǎn)，橫斷該棱的貫通形狀立方體(圖10)。根據(jù)各立方體，劃分簡化步驟中的處理。4.5簡化關(guān)于形狀的近似，以下列5種操作及其組合覆蓋。(1)網(wǎng)格內(nèi)獨(dú)立的多面體/三角面片的刪除通過三角形的邊由所有網(wǎng)格內(nèi)的三角形共有來檢索具有同一索引數(shù)據(jù)的帶相位的中間頂點(diǎn)的三角形構(gòu)成的多面體(如遵從Hoppe的規(guī)則，原則上為四面體，但由于不能進(jìn)行從面上點(diǎn)到其它面上點(diǎn)的合并，本方法中還考慮其它多面體)。還有，關(guān)于單獨(dú)浮著的多邊形，通過尋找無論哪個邊也沒有與其它網(wǎng)格三角形共有的三角形數(shù)組來檢索。刪除這樣找出的屬于多面體或多邊形的所有三角形、帶相位的中間頂點(diǎn)。(2)細(xì)筒/孔形狀的分割如圖6或圖7所示的有細(xì)筒型形狀或孔形狀的立方體，如按表1、表2所示條件進(jìn)行棱線合并，會發(fā)生與Hoppe的條件相反地相位結(jié)構(gòu)變化的情況。在發(fā)生這樣的立方體時，以棱線合并失敗的2點(diǎn)和相鄰任意1點(diǎn)構(gòu)成的3點(diǎn)(即在圖上為面上的3點(diǎn)，但也有全部成為網(wǎng)格棱上點(diǎn)的立方體)構(gòu)成的三角形為邊界分割形狀，并將兩側(cè)打開的3邊用各三角形填塞。此時，復(fù)制分割的三角形頂點(diǎn)作為別的要素處理。(3)以相隔微小距離的點(diǎn)強(qiáng)制分割棱線(Edge-Split)如圖13～圖15所示，對應(yīng)于在網(wǎng)格棱線上具有多個頂點(diǎn)的立方體進(jìn)行前處理。對連接在帶相位的中間頂點(diǎn)的對象三角形的邊進(jìn)行列表，在該相隔微小距離的位置上作成帶相位的中間頂點(diǎn)，用該點(diǎn)來進(jìn)行棱線分割。(4)在2塊板上開孔，筒狀連接以(3)的處理繼續(xù)為前提。據(jù)此，對象網(wǎng)格棱上的2點(diǎn)已由附近的點(diǎn)進(jìn)行棱線分割。刪除對象網(wǎng)格棱上的2點(diǎn)和利用該點(diǎn)的三角形，從而，網(wǎng)格棱周圍就會發(fā)生小孔。接著，使2塊的孔之間發(fā)生筒狀的三角面片。此時，通過進(jìn)行按各網(wǎng)格處理，構(gòu)成無自行干擾的三角面片(圖15)。(5)屬性值的變更進(jìn)行各種近似處理后，為再次進(jìn)行棱線合并，將網(wǎng)格棱上或網(wǎng)格面上的點(diǎn)變更為面上點(diǎn)或體內(nèi)點(diǎn)。此時，變更為面上點(diǎn)的立方體中，按下列步驟觀察合并方向(相鄰的頂點(diǎn))的索引數(shù)據(jù)，設(shè)定面的ID和索引數(shù)據(jù)。以下對應(yīng)于狀態(tài)確認(rèn)的項(xiàng)目，描述各自的處理。(a)獨(dú)立多面體(三角面片)的處理處理(1)圖11A→圖11B(b)相鄰網(wǎng)格之間的連接(通過面上點(diǎn)等連接面片的處理)處理(2)之后(5)圖12A→圖12B→圖12C(c)相鄰網(wǎng)格之間的連接(2)處理(2)之后(5)(d1)三角面片邊界(一棱多個切斷點(diǎn)的處理(1)，邊界點(diǎn))處理(3)之后(5)圖13A→圖13B→圖13C(d2)三角面片的彎曲(一棱多個切斷點(diǎn)的處理(2)，彎曲點(diǎn))處理(3)之后(5)圖14A→圖14B→圖14C(d3)三角面片的通過(一棱多個切斷點(diǎn)的處理(3)，2片的貫通面)處理(3)之后(4)圖15A→圖15B→圖15C→圖15D進(jìn)行這些處理后，對于面上點(diǎn)/體內(nèi)點(diǎn)遺留或者需要執(zhí)行面上點(diǎn)或體內(nèi)點(diǎn)追加處理的情況下，返回到棱線合并的處理。4.6集合運(yùn)算(Boolean)通過利用本方法，如準(zhǔn)備好了網(wǎng)格和帶相位的三角面片，就可自由的作網(wǎng)格內(nèi)面的構(gòu)成。另外，由于成為邊界的三角形是由網(wǎng)格來管理的，有關(guān)集合運(yùn)算處理等的形狀運(yùn)算，如Kela(非專利文獻(xiàn)17)指出的那樣，僅參照每個網(wǎng)格或一個相鄰附近，重復(fù)局部運(yùn)算，就能夠進(jìn)行處理。還有，例如，以下的步驟可作集合運(yùn)算，比起利用NURBS曲面的S-CAD集合運(yùn)算可進(jìn)行遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)健的計算。(1)步驟1非邊界網(wǎng)格之間的運(yùn)算可判斷是否含有目標(biāo)介質(zhì)，與通常體素的布爾運(yùn)算處理相同。(2)步驟2非邊界網(wǎng)格對邊界網(wǎng)格的運(yùn)算運(yùn)算的種類會根據(jù)哪個網(wǎng)格成為邊界網(wǎng)格處理會有所分歧，但根據(jù)哪個網(wǎng)格的信息或者原封不動、或者僅反轉(zhuǎn)邊界面都能得到繼承。對應(yīng)表如表3所示。表中的基礎(chǔ)(Base)是指布爾運(yùn)算基準(zhǔn)側(cè)的網(wǎng)格，工具(Tool)表示的是添加或減少的網(wǎng)格。(實(shí)際上，基礎(chǔ)和工具的差異僅在減少(Subtraction)時有關(guān)系。此時，考慮為目標(biāo)(Object)＝基礎(chǔ)-工具)。還有，關(guān)于處理欄的文字，內(nèi)部(Inside)目標(biāo)形狀的內(nèi)側(cè)、外部(Outside)目標(biāo)形狀的外側(cè)、邊界(Boundary)目標(biāo)形狀的邊界、基礎(chǔ)或工具的任意一個，原封不動的繼承邊界網(wǎng)格的信息。還有，(反面(Negative))表示的是反轉(zhuǎn)邊界網(wǎng)格的網(wǎng)格內(nèi)面來繼承。布爾運(yùn)算(1)由這樣處理的信息，將繼承邊界三角形的的信息按順序連接。(3)步驟3邊界網(wǎng)格對邊界網(wǎng)格這里，在同樣網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)三角形之間存在交差/共存/重復(fù)的狀態(tài)。為編輯成目標(biāo)形狀，按以下處理進(jìn)行。(S1)進(jìn)行三角形之間的交差計算，進(jìn)行棱線分割，使各三角形成為在三角面片的交線部分上分割的狀態(tài)。(S2)在雙方的三角形中，刪除不需要區(qū)域中的三角形。(表4)[表4]布爾運(yùn)算(2)(S3)合并各三角形。此時，對減少(Subtraction)運(yùn)算工具側(cè)網(wǎng)格的邊界面表背反轉(zhuǎn)后進(jìn)行合并。(S4)在各三角形存在于同一平面上的立方體，按其三角形的表背方向，如下進(jìn)行處理。(a)同方向留下一致的2塊面的單面。(b)反方向刪除一致的2塊面的兩方。(S5)將合并后的三角面片按順序連接到帶相位的三角面片上。(4)步驟4基于這樣連接的三角形，重新進(jìn)行棱線合并處理以下來結(jié)束集合運(yùn)算。4.7向八叉樹擴(kuò)展到此為止，以等質(zhì)的長方體網(wǎng)格為前提進(jìn)行了探討，但對于八叉樹化的情況也可以通過加上若干變更點(diǎn)來以同樣的處理可簡單進(jìn)行網(wǎng)格匹配化。變更點(diǎn)如下(1)相鄰邊界網(wǎng)格間存在層次差的情況下，將尺寸大的一側(cè)網(wǎng)格設(shè)為“連接網(wǎng)格”，緩和下述條件·在共有面上允許有面上點(diǎn)。·在共有棱線上允許有2個以上的切斷點(diǎn)。(圖16)(2)棱線分割是，對齊最細(xì)的網(wǎng)格，準(zhǔn)備切斷平面數(shù)組，通過有無將各面用作網(wǎng)格面的網(wǎng)格，來決定實(shí)際交點(diǎn)計算的是與非。(3)在棱線合并時，根據(jù)該位置網(wǎng)格的尺寸，重新分配帶相位的中間頂點(diǎn)的類型。此時，不需要變更索引數(shù)據(jù)。(4)網(wǎng)格內(nèi)外判定時，對在網(wǎng)格棱上相連的頂點(diǎn)上無法進(jìn)行網(wǎng)格內(nèi)外判定的情況下，在成為對對角/面對角的頂點(diǎn)相連的網(wǎng)格上，與單一層次網(wǎng)格相比存在更多，因此變更相鄰關(guān)系的檢索。通過上述變更，實(shí)現(xiàn)了V-CAD數(shù)據(jù)的層次化網(wǎng)格的對應(yīng)。5.結(jié)果進(jìn)行這些處理作成的V-CAD數(shù)據(jù)附在圖17A～F、圖18A、圖18B上。圖17A～F表示的是實(shí)際工業(yè)產(chǎn)品的形狀(汽車保險桿的模具部件)。如果抽出具有比網(wǎng)格尺寸細(xì)的孔形狀的部分(圖17C)，如下級圖17D所示，為了按4.5所述簡化或者將該孔以Kitta立方體來表示，可減小網(wǎng)格的尺寸一級(圖17F)，但考慮到這時的數(shù)據(jù)量會增大，如圖17E所示，只對需要的網(wǎng)格作層次化，這樣，就可以一邊抑制數(shù)據(jù)的尺寸，一邊進(jìn)行所需形狀表示。還有，還可進(jìn)行這些形狀表示之間的轉(zhuǎn)換/逆轉(zhuǎn)換。還有，關(guān)于集合運(yùn)算的結(jié)果，將簡單形狀之間的運(yùn)算結(jié)果記載于圖18A、圖18B上。圖18A是原始圖，圖18B是減少后的圖。在這里，計算的是2個內(nèi)接長方體之間的減少，但在2個形狀連接狀態(tài)下的集合運(yùn)算，在現(xiàn)在的S-CAD中失敗的情況不在少數(shù)。因此，各國的CAD數(shù)據(jù)作成標(biāo)準(zhǔn)(ProductDesignQuality)，作為“建模小技巧”形狀推薦一定要在明確交差狀態(tài)下進(jìn)行集合運(yùn)算。與之相比，由于采用了Kitta立方體，形狀被離散化、由網(wǎng)格來管理，所以相接形狀之間的集合運(yùn)算就容易實(shí)現(xiàn)。還有，以上通過幾個最佳實(shí)施例說明了本發(fā)明，但應(yīng)清楚本發(fā)明所包含的權(quán)利范圍并不限于這些實(shí)施例。相反，本發(fā)明的權(quán)利范圍包括所附權(quán)利要求所包含的所有改良、修正及等效物。權(quán)利要求1.一種由邊界表示數(shù)據(jù)生成體數(shù)據(jù)的方法，其特征在于通過外部數(shù)據(jù)輸入部件將對象的邊界表示數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)；通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部件將邊界表示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為帶相位的三角面片；通過關(guān)聯(lián)賦予部件將空間分割成與邊界平面正交的長方體網(wǎng)格，且進(jìn)行哪個網(wǎng)格里含有哪個三角形的關(guān)聯(lián)賦予；通過分割配置部件將浮在空間上的帶相位的三角面片用網(wǎng)格面分割，使所有三角形成為配置在網(wǎng)格內(nèi)部及邊界上的狀態(tài)；通過棱線合并部件進(jìn)行不作相位變更的棱線合并；通過網(wǎng)格分配部件參考頂點(diǎn)的索引數(shù)據(jù)，將各三角形及其頂點(diǎn)分配給網(wǎng)格；通過標(biāo)記部件設(shè)定各網(wǎng)格的屬性值。2.如權(quán)利要求1所述的由邊界表示數(shù)據(jù)生成體數(shù)據(jù)的方法，其特征在于在棱線合并部件的棱線合并后，通過狀態(tài)確認(rèn)部件對棱線合并的結(jié)果、減少的三角形數(shù)組是否滿足預(yù)定條件進(jìn)行確認(rèn)；在不滿足預(yù)定條件的情況下，通過簡化部件對不合適位置進(jìn)行簡化，然后，再次通過棱線合并部件進(jìn)行棱線合并。3.如權(quán)利要求1或2所述的由邊界表示數(shù)據(jù)生成體數(shù)據(jù)的方法，其特征在于準(zhǔn)備體數(shù)據(jù)和帶相位的三角面片，基于連接的三角形，進(jìn)行非邊界網(wǎng)格之間、非邊界網(wǎng)格對邊界網(wǎng)格以及邊界網(wǎng)格對邊界網(wǎng)格的集合運(yùn)算。4.一種體數(shù)據(jù)的生成程序，其特征在于，包括將對象的邊界表示數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)的外部數(shù)據(jù)輸入步驟；將邊界表示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為帶相位的三角面片的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換步驟；將空間分割為與邊界平面正交的長方體網(wǎng)格，且進(jìn)行哪個網(wǎng)格里含有哪個三角形的關(guān)聯(lián)賦予的關(guān)聯(lián)賦予步驟；將浮在空間上的帶相位的三角面片用網(wǎng)格面分割，使所有三角形成為配置在網(wǎng)格內(nèi)部及邊界上的狀態(tài)的分割配置步驟；進(jìn)行不作相位變更的棱線合并的棱線合并步驟；參考頂點(diǎn)的索引數(shù)據(jù)，將各三角形及其頂點(diǎn)分配給網(wǎng)格的網(wǎng)格分配步驟；以及設(shè)定網(wǎng)格屬性值的標(biāo)記步驟。5.如權(quán)利要求3所述的體數(shù)據(jù)的生成程序，其特征在于包括棱線合并步驟后，對棱線合并的結(jié)果、減小的三角形數(shù)組是否滿足預(yù)定條件進(jìn)行確認(rèn)的狀態(tài)確認(rèn)步驟；以及在不滿足預(yù)定條件的情況下，對不合適位置進(jìn)行簡化的簡化步驟，然后，再次進(jìn)行棱線合并步驟。6.如權(quán)利要求4或5所述的體數(shù)據(jù)的生成程序，其特征在于準(zhǔn)備體數(shù)據(jù)和帶相位的三角面片，基于連接的三角形，進(jìn)行非邊界網(wǎng)格之間、非邊界網(wǎng)格對邊界網(wǎng)格及邊界網(wǎng)格對邊界網(wǎng)格的集合運(yùn)算。全文摘要通過外部數(shù)據(jù)輸入部件將對象的邊界表示數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部件將邊界表示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為帶相位的三角面片，通過關(guān)聯(lián)賦予部件將空間分割成與邊界平面正交的長方體網(wǎng)格，且進(jìn)行哪個網(wǎng)格里含有哪個三角形的關(guān)聯(lián)賦予，通過分割配置部件將浮在空間上的帶相位的三角面片用網(wǎng)格面分割，使所有三角形成為配置在網(wǎng)格內(nèi)部及邊界上的狀態(tài)，通過棱線合并部件進(jìn)行不作相位變更的棱線合并，通過網(wǎng)格分配部件參考頂點(diǎn)的索引數(shù)據(jù)，將各三角形及其頂點(diǎn)分配給網(wǎng)格，通過標(biāo)記部件設(shè)定各網(wǎng)格的屬性值。文檔編號G06F17/50GK1849608SQ20048002639公開日2006年10月18日申請日期2004年7月14日優(yōu)先權(quán)日2003年7月16日發(fā)明者宇佐見修吾,加瀨究,寺田雄一郎,八木博史申請人:獨(dú)立行政法人理化學(xué)研究所