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公開番号2025062588
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-14
出願番号2024173059
出願日2024-10-02
発明の名称細分割曲線の変形
出願人ダッソーシステムズ,DASSAULT SYSTEMES
代理人弁理士法人谷・阿部特許事務所
主分類G06F 30/10 20200101AFI20250407BHJP(計算;計数)
要約【課題】本出願は、特に、所与の曲線に対してCAD変形オペレータを適用するためのコンピュータ実装方法を開示する。
【解決手段】所与の曲線は、コンピュータ支援設計(CAD)曲線形式への、基本メッシュによって定義された対応する細分割曲線の変換から結果として得られる。CAD変形オペレータは、別のCADオブジェクトとの接触幾何学的関係を作成するように、入力CADオブジェクトを変形するように構成される。本方法は、所与の曲線をCAD変形オペレータによって可読な形式に変換するステップを備える。本方法は、そのCAD変形オペレータを変換済みの所与の曲線に対して適用するステップをさらに備える。本方法は、CAD変形オペレータを適用した結果をCAD曲線形式に変換して戻すステップをさらに備える。
【選択図】図20
特許請求の範囲【請求項１】
コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）曲線形式への、基本メッシュによって定義された対応する細分割曲線の変換から結果として得られる所与の曲線に対して、別のＣＡＤオブジェクトとの接触幾何学的関係を作成するように、入力ＣＡＤオブジェクトを変形するように構成されたＣＡＤ変形オペレータを適用するためのコンピュータ実装方法であって、
前記所与の曲線を前記ＣＡＤ変形オペレータによって可読な形式に変換するステップと、
前記ＣＡＤ変形オペレータを前記変換された所与の曲線に適用するステップと、
前記ＣＡＤ変形オペレータを適用した結果を前記ＣＡＤ曲線形式に変換して戻すステップと
を備える、方法。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記所与の曲線は、辺によってそれぞれ指し示されたユニタリ曲線群を含み、前記所与の曲線を変換するステップは、
前記所与の曲線における所与のユニタリ曲線群を一つまたは複数の単一ＮＵＲＢＳ曲線に連結するステップ
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記所与の曲線の前記ユニタリ曲線群はＧ２連続であり、前記連結はそれによって偏差無しである、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ＣＡＤ変形オペレータを適用した結果を前記ＣＡＤ曲線形式に変換して戻すステップは、
前記一つまたは複数の単一ＮＵＲＢＳ曲線をそれぞれユニタリ曲線群に分解するステップであって、前記ユニタリ曲線群は、前記所与のユニタリ曲線群に対応した前記分解から結果として得られる、ステップ
を含む、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
前記分解から結果として得られる前記ユニタリ曲線群の個数は、所与のユニタリ曲線群の個数に等しくなる、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記変換するステップの前に、
前記基本メッシュにおいてシャープな頂点群を検出するステップと、
前記所与の曲線において対応するシャープな頂点群を識別するステップと、
前記所与の曲線を二つのシャーブな頂点または一つのシャープな頂点の何れかと、境界の頂点とによってそれぞれ囲まれた曲線に分割するように、前記識別されたシャープな頂点群に従って前記所与の曲線を分割するステップと
をさらに備える、請求項１ないし５の何れか一つに記載の方法。
【請求項７】
前記オペレータは、
曲線に整合させる操作、
３Ｄの点に整合させる操作、
曲面の境界に整合させる操作、
別の曲線に部分的に適合させる操作、
一つまたは複数の曲面に部分的に適合させる操作、
ポリゴンに部分的に適合させる操作、または
対称面に関するＧ２対称性
のうちの一つである、請求項１ないし６の何れか一つに記載の方法。
【請求項８】
前記変換するステップ、前記適用するステップ、および前記変換するステップは、自動化される、請求項１ないし７の何れか一つに記載の方法。
【請求項９】
コンピュータシステムによって実行されると、前記コンピュータシステムに、請求項１ないし８の何れか一つに記載の方法を実行させる、命令を含む、コンピュータプログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載のコンピュータプログラムを自体に記録している、コンピュータ可読データ記憶媒体。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、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、細分割曲線（subdivision curve）の変形のための方法、システム、およびプログラムに関する。
続きを表示（約 3,900 文字）【背景技術】
【０００２】
オブジェクトの設計、エンジニアリング、製造のために、ハードウェアおよびソフトウェアなど、数多くのソリューションが市場に提供されている。ＣＡＤとは、Ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ＡｉｄｅｄＤｅｓｉｇｎの頭文字を取るものであり、例えば、ＣＡＤは、対象物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ものである。ＣＡＥとは、Ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ＡｉｄｅｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇの頭文字を取るものであり、例えば、ＣＡＥは、将来の製品の物理的挙動の解析およびシミュレーションを行うためのソフトウェアソリューションに関するものである。ＣＡＭとは、Ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ＡｉｄｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇの頭文字を取るものであり、例えば、ＣＡＭは、製品の製造プロセスおよびリソースを定義するためのソフトウェアソリューションに関するものである。このようなコンピュータ支援設計ソリューションでは、グラフィカルユーザーインタフェースが、手法の効率性に関して重要な役割を果たしている。これらの手法は、製品ライフサイクル管理（ＰＬＭ）ソリューションに組み込まれることもある。ＰＬＭとは、拡張エンタープライズの概念全体に亘って、企業が製品データを共有し、共通のプロセスを適用し、製品の構想から寿命が尽きるまでの製品開発のために企業知識を活用することに役立つエンジニアリング戦略を指している。ダッソーシステムズによって（ＣＡＴＩＡ、ＳＩＭＵＬＩＡ、ＤＥＬＭＩＡ、およびＥＮＯＶＩＡの商標の下で）提供されるＰＬＭソリューションは、製品エンジニアリングの知識を整理するエンジニアリングハブ、製造エンジニアリングの知識を管理する製造ハブ、ならびに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エンタープライズハブを提供する。これらのソリューションは全て、製品、プロセス、リソースをリンクする共通モデルを提供して、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、動的で知識ベースの製品創造および意思決定支援を可能にする。
【０００３】
製造対象の製品のコンピュータ支援設計には、通常、幾つかの段階が含まれることがある。クラスＡのモデル化は、そのようなプロセスの後期段階であり、例えば、モデルがコンピュータ支援製造（ＣＡＭ）フェーズに入る前の最終段階である。クラスＡモデル化では、高品質な曲面（surfaces）を特徴とする（製品の）ＣＡＤモデルが使用される。すなわち、ＣＡＤモデル、例えば、Ｂ－ｒｅｐモデルは、製品の外側曲面部分を表す外側曲面（outer surface）を有しており、この外側曲面は、品質（一般的なＧ２連続性（Ｇ２ continuity）、曲率連続性（curvature continuity）とも呼ばれる）を有している。クラスＡのモデル化が終了した時点で、ＣＡＤモデルは、下流の製造フェーズに適した状態になり得る。すなわち、モデルは、ＣＡＤファイルとして保存され得て、ＣＡＤファイルは、ＣＡＭフェーズにおいて製造に使用され得る。モデルの曲面は、製造に十分な品質を有しており、それによって、適切な機械によって製造することができる。例えば、このような品質の曲面は、機械加工ツールを連続的に適用することによって製造することを可能にする。
【０００４】
クラスＡ曲面は、フィル、スイープ、ロフト、ネット、押し出し（fill, sweep, loft, net, extrusion）、および他のものなど、よく知られたＣＡＤフィーチャーを使用して、曲線から作成され得る。そのため、これらの曲線は、曲面を作成するために使用され、作成後（すなわち、一旦作成された後）にそれらを制御する。クラスＡのモデル化のための最新のＣＡＤツールでは、これらの曲線は、ベジェ曲線（Bezier curves）またはＮＵＲＢＳ曲線から構成されており、これらは、高品質の曲率（Ｇ２連続性）を有する緊張曲線（tense curves）を作成することを可能にする。これらの曲線は、形状を作成および変形するためのハンドルのように、曲面に対する人間工学的なアクセスを提供する。クラスＡでは、曲線の品質は、高品質の曲面に繋がるために重要である。図１および図２は、このような高品質曲線によって定義された複数の高品質曲面から構成された外部曲面をそれぞれ有する自動車におけるクラスＡのＣＡＤモデルのスクリーンショットの例を示している。
【０００５】
クラスＡのモデル化では、複数のＧ２接続ベジェ曲線を使用して、複雑な曲線が作成され得る。各ベジェ曲線は、不安定性の問題を回避するために、通常、１１次ないし１５次に制限されることがある。代替的または追加的に、高分割を有するＮＵＲＢＳ曲線が使用され得る。ベジェ曲線は、結果として生じる高品質の形状を提供することが知られている。
【０００６】
しかしながら、単一のベジェ曲線では、形状の複雑さが制限され（一方、製造の制約および／または機械的な制約に起因して、設計が複雑になることがあり）、これにより、実際には、複雑な形状を作成するために、複数のベジェ曲線が接続される必要があり、それによって、明確な曲面を生成するために多数のステップという結果をもたらす。さらに、ベジェ曲線間の接続は、常に、ユーザーによって確認されるか、または制約を通してＣＡＤシステムによって保証される必要がある。これは、追加のステップ（ユーザーによる編集、および／または制約を強制するためのコンピュータ計算）、および／またはユーザー提供の追加知識を意味している。これにより、設計プロセスの人間工学、速度、および効率（コンピュータの効率を含む）が低下する。図３はベジェ曲線の例を示しており、図４はＧ２接続ベジェ曲線の例を示している。
【０００７】
ＮＵＲＢＳ曲線は、より複雑な形状の作成を可能にするが、ただし、可能な複雑さは、依然としてあまりにも限られている。さらに、ＮＵＲＢＳにおける円弧の限界を操作すると、曲線上の非常に遠くまで、大きな影響を及ぼすことができる。これは、ＮＵＲＢＳ円弧限界の操作を通して設計の一部を操作すると、同じＮＵＲＢＳ曲線によって定義された設計の別の部分に影響を与えることがあり、一方、この別の部分は、変更対象とは意図されていなかったことを意味している。この結果、意図した編集を実行し、意図しない編集を修正するために、多くの相互作用が必要となり、および／または、意図しない変更を結果としてもたらさない編集を実行するために、非常に正確な相互作用が必要となることから、人間工学に欠けるということになる（これには、非常の高い手作業の精度、および／または非常に高い集中力が必要となり、それによって、設計者に対する大きな生理的負担を強いることになる）。さらに、制御点のネットワークにアクセスする間、多くの点が利用可能であり、所望の形状に到達するために高い複雑さを結果として生じる。図５は、ＮＵＲＢＳ曲線のスクリーンショットを示している。カーソル５０は、制御点上に配置され、ユーザーによって移動され、制御点を移動させて編集を実行する。図６は、カーソル５０の移動の結果を示しており、図６上で分かるように、移動によって、遠くに位置する曲線の一部が、意図することなく大幅に変更されている。
【０００８】
クラスＡのモデル化の前に、あるいはクラスＡのモデル化の初期段階では、設計者および製造者は、設計における効率性および生産性を追求することがある。そのため、そのようなコンテキストにおいてＮＵＲＢＳ曲線またはベジェ曲線を使用すると、本明細書において前述していて、本明細書において後述している、これらの手法の欠点（操作の複雑さ、大量のメモリ消費、コンピュータ効率性の欠如）に悩まされることになる。さらに、そのようなコンテキストにおいて、設計者は、使用中であるソフトウェア製品において単純さを求めている。
【０００９】
さらに、最新のＣＡＤソフトウェアでは、細分割曲面がますます使用されるようになり、形状を作成するための最も適切かつ興味深い技術のうちの一つを構成している。これは、とりわけ、細分割曲面の単純さと、細分割曲面が「グローバル（global）」であるという事実（一つの曲面により、単一のＮＵＲＢＳ曲面またはベジェ曲面を使用して作成することができない、複雑な形状を作成することができる）とに起因している。これらの曲面と曲線ベース設計との間の橋渡しは、最新のＣＡＤにおいて不可欠である。しかしながら、この橋渡しは、これらの異なる技術間の互換性の欠如という問題を抱えている。実際、これらの従来のＮＵＲＢＳ曲線またはベジェ曲線に基づいて細分割曲面を作成すると、これらの曲線を基本メッシュに近似するための必要性に起因して、精度の欠如（例えば、本明細書において後述されるような偏差の存在など）という問題が現在のところ発生している。細分割曲線が長い間存在してきたにも関わることなく、これらの欠点は、今のところ克服されていない。
【００１０】
このようなコンテキストの中では、曲線を使用したコンピュータ支援設計のための改良されたソリューションに向けた必要性が存在している。
（【００１１】以降は省略されています）

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