JP2021111376A - 製品の物理的なプロトタイプの３ｄモデル化オブジェクト - Google Patents

Abstract

【課題】製品の物理的プロトタイプの３Ｄモデル化オブジェクトを設計するための改良された方法を提供する。
【解決手段】製品の物理的プロトタイプの３Ｄモデル化オブジェクトは、少なくとも１つのキャラクターラインに基づくワイヤフレームを有する。方法は、提供されたメッシュのセグメント化を計算することからなり、それにより、提供されたメッシュから少なくとも２つの領域と、少なくとも２つの領域の間の少なくとも１つの境界ポリラインとを得る。次に、方法は、少なくとも１つの境界ポリラインのそれぞれを少なくとも１つのキャラクターラインに変換することを有する。方法はさらに、少なくとも１つのキャラクターラインのネットワークを計算することからなり、少なくとも１つのキャラクターラインのネットワークは、３Ｄモデル化オブジェクトのワイヤフレームを形成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、コンピュータプログラム及びシステムの分野に関し、より具体的には、製品の物理的プロトタイプの３Ｄモデル化オブジェクトを設計するための方法、システム及びプログラムに関し、３Ｄモデル化オブジェクトは、少なくとも１つのキャラクターラインに基づくワイヤフレームから構成される。

オブジェクトの設計、エンジニアリング、製造のために、多くのシステムやプログラムが市場に提供されている。ＣＡＤはコンピュータ支援設計（Computer Aided Design）の頭文字をとったもので、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連している。ＣＡＥはコンピュータ支援エンジニアリング（Computer Aided Engineering）の頭文字をとったもので、例えば、将来の製品の物理的な挙動をシミュレーションするためのソフトウェアソリューションに関連している。ＣＡＭはコンピュータ支援製造（Computer Aided Manufacturing）の頭文字をとったもので、例えば、製造処理及びオペレーションを定義するためのソフトウェアソリューションに関連している。このようなコンピュータ支援設計システムでは、グラフィカルユーザインターフェースは、技術の効率性に関して重要な役割を果たしている。これらの技術は製品ライフサイクル管理（ＰＬＭ）システム内に組み込まれてもよい。ＰＬＭとは、企業が製品データを共有し、共通処理を適用し、企業知識を活用して、長期的な企業のコンセプトを越えて、コンセプトから製品寿命の終わりまでの製品開発を支援するビジネス戦略のことをいう。ダッソーシステムズが（ＣＡＴＩＡ、ＥＮＯＶＩＡ、ＤＥＬＭＩＡの商標で）提供するＰＬＭソリューションは、製品工学知識を整理する「エンジニアリングハブ」、製造工学知識を管理する「製造ハブ」、エンジニアリングハブと製造ハブの両方への企業統合と接続を可能にする「エンタープライズハブ」を備えている。このシステムは、製品、処理、リソースをリンクするオープンオブジェクトモデルを提供し、ナレッジベースのダイナミックな製品作成と意思決定支援を可能にし、製品定義、製造準備、生産、サービスの最適化を促進する。

その中で、製品デザインの重要性は高い。製品設計は、設計者がマスタモデルとみなす物理的なプロトタイプに可能な限り近い仮想３Ｄモデルを構築することを目的としている。このような処理は、航空宇宙、自動車、海洋、消費財、日用消費財の業界では、フリーフォームのプロトタイプ（物理的なモックアップ）で一般的に使用されている。いくつかの業界では、企業はリバースエンジニアリング処理の間にキャラクターラインの品質に焦点を当てている。これらの企業は、製品をより静かで安定したものにする方法を探している。

図１及び図２は、キャラクターラインの品質が自動車の空力特性に与える影響を表すプロトタイプのシミュレーション結果のスクリーンショットを示している。図１は、オリジナルデザインの第１の空力シミュレーション結果を示している。図２は、オリジナルデザインのキャラクターラインを変更した後の第２の空力シミュレーション結果を示している。シミュレーション結果は異なっている。

同様に、図３及び図４は、キャラクターラインの品質が自動車の車体によって引き起こされる騒音に与える影響を表すプロトタイプ上のシミュレーション結果のスクリーンショットを示している。図４のシミュレーション結果は、１つ以上のキャラクターラインが音響設計技術者によって修正されているため、図３のシミュレーション結果と比較して改善されている。

プロトタイプのデジタル再構成が必要である。プロトタイプの結果が満足のいくものであれば、デジタル再構成処理（「ネットワークアプローチ」とも呼ばれる）は、一般的に以下のような手動のステップで構成されている。
・エアロダイナミズムと騒音基準を尊重した設計者による試作品を実現する。
・プロトタイプは３Ｄスキャン技術を使用して測定され、関連する点群を取得する。
・プロトタイプのデジタル化により得られた可変品質のメッシュは、クリーニング、修復、最適化される。
・メッシュは、その形状とキャラクターラインを強調するために解析される。キャラクターラインは、表面の境界線が基礎を置く主なパスである。この解析の目的は、製品の表面を再現することである。
・曲線のセットは、前の分析に基づいてキャラクターラインに続いて、ユーザによって作成される。これらの曲線は、製品のワイヤフレームを表し、将来の表面境界を計算する。
・ネットワークの各セルはメッシュとの最大偏差を尊重した表面によって満たされている．

これらのステップでは、キャラクターラインを生成する通常の処理は、ユーザが手動で実現する。これは、ユーザの専門知識とオブジェクト形状の理解に基づいて行うことも、メッシュ解析ステップの結果（カラーマップ）を視覚的なガイドとして使用することもできる。ユーザは、制御点を挿入するためにメッシュ上をピックすることで、文字の曲線を描く。最終的な曲線は、メッシュの形状を再現し、メッシュとの最大偏差を尊重しなければならない。曲率解析マップは、ユーザがメッシュの形状を区別するのに役立つ。偏差解析ツールは、メッシュに最適にフィットするように曲線を検証したり編集したりするのに役立つ。

曲線の品質は、最終的な表面の品質に直接影響する。マップから抽出されたポリラインからメッシュにフィットする平滑曲線への移行は、この処理の重要なステップである。今日では、滑らかな形状を維持しながらも、曲線の制御点の位置を決定したり、新しい曲線を挿入したりすることは、ユーザの専門知識に依存している。それは再現性のない処理である。

このように、曲線生成のための主流の処理は手作業であり、長い時間を必要とする。これは明らかに再構成ワークフロー全体の中で最も時間のかかるステップであり、再構成の総時間の約７０％を占めている。ここでの生成を支援することで、生産性が大幅に向上する。ユーザが良質な曲線（車の輪郭）を必要とすればするほど、編集処理は複雑になる。

形状が一般的な製品（例：自動車の車体）では、ユーザは曲線の質を重視しなければならない。曲線はゆらぐことなく張りがなければならない。逆に、メッシュが一般的な製品（例：車の内装）の場合、曲線はメッシュにフィットしていなければならず、制御点の数がより重要になる場合がある。平滑曲線とメッシュにフィットする曲線との間の最良の妥協点は、ユーザの専門知識に依存する。つまり、２人のユーザが同じ曲線ネットワークを生成したり、同じ表面を生成したりすることはない。このようなユーザのばらつきが大きいことは、企業が求めているものではない。手動処理はトリッキーで、多くのユーザのミスが結果として得られる表面の品質に影響を与える。例えば、単純な曲線を生成するために複数の制御点が使用されることが多く、ビューの位置によってメッシュのばらつきが隠れてしまうことがある。したがって、この処理を自動化することは、生産性、品質、再現性の面で大きなメリットがある。

スキャンした製品の文字列を自動的に取得する試みは、これまでにも行われてきた。しかし、以下のような欠点がある。第一に、曲線生成は高曲率マップに基づいている。これは高速な方法ではあるが、滑らかなキャラクターラインや滑らかな表面変化には適用できない。この方法は、滑らかなエッジを得るための編集処理と組み合わせて、システムが提供しなかったものを手動で補完する必要がある。高い曲率だけを基準にすることはできない。第二に、生成された曲線は、各領域の高曲率の線である。ここでも、高曲率の領域については許容できるが、滑らかな領域については、領域の境界を取得することが好ましいとは言えない。この側面は、曲面が曲線から直接生成される場合には、さらに重要である。第三に、生成された曲線の質が悪い。それは表面の境界として使用することはできず、形状をセグメント化し、アイソラインのために好ましい方向をもたらすためだけに使用される。設計者は、製品に教示された線があることを望んでいる。この方法では、生成された線はゆらいでいる。疲れたデザインに対応するために、各曲線と表面とは手動で編集されなければならない。第四に、表面生成方法は、表面とメッシュ間の偏差を最小化するが、表面のパッチワークをユーザに完全に制御することはできない。実際、各ネットワークセルはより小さなパッチに分割され、表面の境界は曲線ネットワークと一致しない。第五に、この処理は、ユーザが必要とする精度の種類の機能ではない。

キャラクターラインのようなライン曲線を手動で生成することは、反復的で苦痛な作業である。プロトタイプをデジタル化して得られたメッシュ上のビュー方向によって、ユーザの知覚が左右されるため、得られる曲線の品質はユーザの専門知識に大きく依存する。

最後に、プロトタイプから関連する点群を計算する装置によって導入されたノイズもまた、デジタル化の結果として得られた表面とプロトタイプの表面との間に不一致を引き起こす。点群から得られるメッシュは、プロトタイプに対してこれらの不一致がある。したがって、デジタル化の再構成がプロトタイプに対する許容範囲を尊重するように、メッシュから得られる表面はメッシュにできるだけ近づけなければならない。

この文脈の中で、製品の物理的プロトタイプの３Ｄモデル化オブジェクト（この３Ｄモデル化オブジェクトは、少なくとも１つのキャラクターラインに基づいてワイヤフレームを構成している。）を設計するための改良された方法がまだ必要とされている。

したがって、製品の物理的なプロトタイプの３Ｄモデル化オブジェクトを設計するためのコンピュータ実装方法が提供され、この３Ｄモデル化オブジェクトは、少なくとも１つのキャラクターラインに基づくワイヤフレームを有する。この方法は、以下の工程を含む。
・３Ｄモデル化オブジェクトのメッシュを提供する。
・前記提供されたメッシュのセグメント化を計算することにより、前記提供されたメッシュから少なくとも２つの領域と、前記少なくとも２つの領域の間の少なくとも１つの境界ポリラインとを取得する。
・少なくとも１つの境界ポリラインのそれぞれを少なくとも１つのキャラクターラインに変換する。
・前記少なくとも１つのキャラクターラインのネットワークを計算し、前記少なくとも１つのキャラクターラインのネットワークは、３Ｄモデル化オブジェクトのワイヤフレームを形成する。

方法は、以下のうちの１つ以上を有することができる。
前記計算によるセグメント化が、第１のセグメント化を計算し、提供されたメッシュからの少なくとも２つの第１の領域、及び少なくとも２つの異なる領域の間の少なくとも１つの第１の境界ポリラインを得るステップと、第１のセグメント化と比較してより高い最適化レベルで実行される第２のセグメント化を計算し、以下を得るステップと、提供されたメッシュからの少なくとも２つの第２の領域であって、前記少なくとも２つの第２の領域は、前記少なくとも２つの第１の領域のうちの少なくとも１つに属する、少なくとも２つの第２の領域、及び少なくとも２つの第２の領域の間の少なくとも１つの第２の境界ポリラインを有する。
前記コンピューティングネットワークが、少なくとも１つの第１の境界ポリラインを選択するステップと、スナップ操作を実行するステップにより、選択された少なくとも１つの第１の境界ポリラインに少なくとも１つの第２の境界ポリラインを接続するステップと、第１のセグメント化から発行された少なくとも１つの第１の境界ポリラインを有利にするステップとを有する。
前記提供されたメッシュのセグメント化を計算するステップが、前記マスタ境界ポリラインが、前記メッシュの他のポリラインと比較して高い曲率を有するポリラインである、提供されたメッシュの少なくとも１つのマスタ境界ポリラインを検出するステップを有する。
前記少なくとも１つのマスタ境界ポリラインの検出が、メッシュに画像フィルタリング処理を適用してメッシュのコントラストマップを計算するステップ、及び前記計算の結果得られたセグメントを連結するステップにより、少なくとも１つのマスタ境界ポリラインを計算するステップを有する。
前記提供されたメッシュのセグメント化を計算するステップが、メッシュの各領域の法線クラスタリングを計算するステップにより、洗練されたセグメント化するステップをさらに含む。
前記提供されたメッシュのセグメント化の計算の後に、少なくとも２つの領域のうちの１つを選択し、提供されたメッシュの曲率マップを使用して選択された領域を分割するステップ、及び／又は少なくとも２つの領域を選択し、それらを１つの領域に結合するステップを有する。
前記変換が、前記少なくとも１つの境界ポリラインのそれぞれについて平滑曲線を計算するステップを有する。
平滑曲線及び提供されたメッシュに対する偏差、及び／又は制御点の数、及び／又は平滑曲線の次数を最小化するために実行される、平滑曲線の制御点を配置するステップを有する。
ワイヤフレームに基づいて表面のアセンブリを計算し、３Ｄモデル化オブジェクトの連続性制約を計算するステップをさらに有する。

方法を実行するための命令を構成するコンピュータプログラムがさらに提供される。

さらに、コンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体が提供される。

さらに、メモリとグラフィカルユーザインターフェースに結合されたプロセッサを有するシステムが提供され、メモリは、コンピュータプログラムをそこに記録している。

自動車の空力特性に与える影響の一例を示す図である。 自動車の空力特性に与える影響の一例を示す図である。 文字列が自動車の車体に起因する騒音に与える影響の一例を示している。 文字列が自動車の車体に起因する騒音に与える影響の一例を示している。 方法の一例を示すフローチャートである。 方法のステップＳ２０の一例を示すフローチャートである。 物理的なプロトタイプから得られたクリーンメッシュの例を示している。 物理的なプロトタイプから得られたメッシュの品質の一例を示す図である。 ボクセルベースの法線クラスタリングの一例を示す図である。 低レベル、中レベル、高レベルのクラスタリングの例を示す。 低レベル、中レベル、高レベルのクラスタリングの例を示す。 低レベル、中レベル、高レベルのクラスタリングの例を示す。 試作品のメッシュから抽出したキャラクターラインの例を示す。 試作品のメッシュから抽出したキャラクターラインの例を示す。 試作品のメッシュから抽出したキャラクターラインの例を示す。 試作品のメッシュから抽出したキャラクターラインの例を示す。 試作品のメッシュから抽出したキャラクターラインの例を示す。 セグメント化されたマップの初期化の一例を示す図である。 最終的なセグメント化されたマップの一例を示す図である。 曲線の自動生成の一例を示す図である。 自動生成による曲線のヤマアラシの例を示す図である。 マスタ曲線を持たないワイヤフレームの例を示す。 図２２のワイヤフレームの一例をマスタ曲線で示している。 システムのグラフィカルユーザインターフェースの一例を示す。 システムの一例を示す図である。

図５のフローチャートを参照して、製品の物理的プロトタイプの３Ｄモデル化オブジェクトを設計するためのコンピュータ実装方法が提案されている。３Ｄモデル化オブジェクトは、少なくとも１つのキャラクターラインに基づいたワイヤフレームを有するように設計されている。この方法は、３Ｄモデル化オブジェクトのメッシュを提供するステップを有する。メッシュは、例えば、３Ｄスキャン技術を使用して、物理的プロトタイプの関連する点群を取得することによって、物理的プロトタイプから取得することができる。この方法はまた、提供されたメッシュのセグメント化を計算するステップを有する。セグメント化は、提供されたメッシュから少なくとも２つの異なる領域を生成する。プロトタイプの３次元メッシュのセグメント化はまた、少なくとも２つの異なる領域の間に位置する少なくとも１つの境界ポリラインを含み、少なくとも２つの領域の間の境界の少なくとも一部は、少なくとも１つの境界ポリラインを提供する。次に、この方法は、少なくとも１つの境界ポリラインのそれぞれを少なくとも１つのキャラクターラインに変換するステップを有する。キャラクターラインは、物理的プロトタイプを特徴づける線のうちの１つであり、したがって、設計されている３Ｄモデル化オブジェクトを特徴づける線である。次に、この方法は、少なくとも１つのキャラクターラインのネットワークを計算するステップを有する。少なくとも１つのキャラクターラインのネットワークは、３Ｄモデル化オブジェクトのワイヤフレームを形成する。このようにして得られたワイヤフレームは、設計されている製品の主線（キャラクターライン）で構成されている。

このような方法は、製品の物理的なプロトタイプの３Ｄモデル化オブジェクトの設計を改善し、３Ｄモデル化オブジェクトは、少なくとも１つのキャラクターラインに基づくワイヤフレームで構成されている。この方法は、メッシュ解析からワイヤフレームを形成する曲線の生成を自動化する。

特筆すべきは、曲線の作成中にビューの操作が不要であり、良好な品質の曲線を得るためにユーザの操作が不要であることである。ワイヤフレームの品質向上は、生産性の向上とともに改善される。また、３次元モデル化された対象物を設計する工程は、再現性のある工程である。本発明の方法では、セグメント化されたマップを作成し、初期化することにより、キャラクターラインに基づいてオブジェクトのワイヤフレームを作成する。画像フィルタリング処理及び／又は正規クラスタリング及び／又は曲率解析の組み合わせを用いてもよい。

本発明の結果として得られるマップは、対象物の主線（ワイヤフレーム）に対応する。ユーザはこれを使用して主曲線を取得し、このネットワーク上に基礎を置く曲面を生成することができる。さらに、クラウドの品質があまり悪くない場合には、本発明の方法で大部分の曲線が生成される。ユーザは、ほとんどの線はすでにこの方法で計算されているので、数回の編集で処理を完了させることができる。さらに、処理を特殊化し、精度の必要性に応じて機能させることができる。例えば、ワイヤフレームから得られる表面は、クラスＡ、Ｂ又はＣにすることができる。

対象となることに、結果として得られる曲線の品質は、ユーザのビュー方向に依存しない。メッシュへの投影はクラスタリングの法線方向に依存し、望ましくない変動はシステムルールによって制限される。このように制御点の数を減らすことで、複雑な曲線に起因するノイズ現象を制限し、結果として得られる表面の品質を向上させることができる。

さらに、その処理はユーザにとって最も再現性の高いものである。同じプロジェクトに携わっている２人のデザイナーが同じような結果を得ることができる。

以下、本発明のさらなる利点について考察する。

本発明の方法は、コンピュータで実行される。これは、方法のステップ（又は実質的にすべてのステップ）が、少なくとも１つのコンピュータ、又は同様に任意のシステムによって実行されることを意味する。したがって、方法のステップは、コンピュータによって、場合によっては完全に自動的に、又は半自動的に実行される。例では、方法のステップの少なくとも一部のトリガは、ユーザ／コンピュータ対話によって実行されてもよい。必要とされるユーザ／コンピュータ対話のレベルは、予測される自動化のレベルに依存し、ユーザの希望を実施する必要性とのバランスに置かれてもよい。例示的な実施例では、このレベルは、ユーザ定義及び／又は事前定義されたものであってもよい。

例えば、既に述べたように、ユーザは、生成された曲線を完成させたり、修正したり、あるいは手で曲線を作成したりすることができる。

コンピュータによる方法の典型的な例は、この目的のために適合したシステムを使用して方法を実行することである。システムは、メモリとグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）に結合されたプロセッサで構成され、メモリには、方法を実行するための命令を含むコンピュータプログラムが記録されている。メモリはまた、データベースを格納してもよい。メモリは、そのようなストレージに適応したハードウェアであればどのようなものでもよく、いくつかの物理的に異なる部分（例えば、プログラム用のものと、データベース用のものがある）から構成されている場合がある。

この方法は通常、モデル化オブジェクトを操作する。モデル化オブジェクトとは、データベースなどに保存されたデータによって定義されたオブジェクトのことである。拡張すると、「モデル化オブジェクト」という表現は、データそのものを意味する。システムの種類に応じて、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る。システムは、実際には、ＣＡＤシステム、ＣＡＥシステム、ＣＡＭシステム、ＰＤＭシステム及び／又はＰＬＭシステムの任意の組み合わせであってもよい。こ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。従って、１つは、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データと言ってもよい。しかし、モデル化オブジェクトは、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定義される可能性があるため、これらのシステムは排他的なものではない。このように、システムはＣＡＤとＰＬＭの両方のシステムであることは、以下のシステムの定義からも明らかである。

ＣＡＤシステムとは、ＣＡＴＩＡのような、少なくともモデル化オブジェクトのグラフィカルな表現に基づいてモデル化オブジェクトを設計するために適応されたシステムを追加的に意味する。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表現を可能にするデータを有する。ＣＡＤシステムは、例えば、ＣＡＤモデル化オブジェクトの表現を、特定の場合には面又は面を有するエッジ又は線を用いて提供してもよい。線、辺、又は面は、様々な方法、例えば、非一様有理Ｂスプライン（ＮＵＲＢＳ）で表現されてもよい。具体的には、ＣＡＤファイルには仕様が含まれており、そこからジオメトリが生成され、それによって表現が生成される。モデル化オブジェクトの仕様は、１つのＣＡＤファイルに格納されている場合と、複数のＣＡＤファイルに格納されている場合がある。ＣＡＤシステムにおける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部品あたり１メガバイトの範囲内である。そして、モデル化オブジェクトは、典型的には数千の部品のアセンブリである場合がある。

ＣＡＤの文脈では、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り、例えば、部品や部品のアセンブリ、あるいは場合によっては製品のアセンブリのような製品を表する。「３Ｄモデル化オブジェクト」とは、３Ｄ表現を可能にするデータによってモデル化された任意のオブジェクトを意味する。３Ｄ表現は、あらゆる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表現されたときに、その軸のいずれかを中心に、又は表現が表示されている画面のいずれかの軸を中心に、操作したり回転させたりすることができる。これは、特に、３Ｄモデル化されていない２Ｄアイコンを除外する。３Ｄ表現の表示は、設計を容易にする（すなわち、設計者が統計的にタスクを達成する速度を向上させる）。これは、製品の設計が製造工程の一部であるため、産業界では製造工程のスピードアップにつながる。

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又はＣＡＤシステムを用いて仮想設計が完了した後に現実世界で製造される製品の形状を表してもよく、例えば（例えば機械的な）部品又は部品の集合体（又は同等に部品の集合体であり、部品の集合体は、方法の観点から部品自体として見られてもよく、又は方法は、集合体の各部分に独立して適用されてもよい）、又はより一般的には、任意の剛体集合体（例えば移動機構）などである。ＣＡＤソフトウェアソリューションは、以下を含む様々な無制限の産業分野における製品の設計を可能にする。航空宇宙、建築、建設、消費財、ハイテク機器、産業機器、輸送、海洋、及び／又は海洋石油／ガスの生産又は輸送。方法によって設計された３Ｄモデル化オブジェクトは、したがって、陸上車両（例えば、自動車及び軽トラック装置、レーシングカー、オートバイ、トラック及びモーター装置、トラック及びバス、列車を含む）の一部、空中車両の一部（例えば、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）海軍車両の一部（例えば、海軍機器、商業船舶、海洋機器、ヨット及びワークボート、海洋機器を含む）、一般的な機械部品（例えばを含む。工業製造機械、重移動機械又は装置、設置された装置、工業機器製品、加工された金属製品、タイヤ製造製品を含む）、電気機械又は電子部品（例えば、家電製品、セキュリティ及び／又は制御及び／又は計装製品、コンピューティング及び通信機器、半導体、医療機器及び装置を含む）、消費財（例えば、家具、家庭用及び園芸製品、レジャー用品、ファッション製品、ハード用品小売店の製品、ソフト用品小売店の製品を含む）、包装（例えば、食品及び飲料及びたばこ、美容及びパーソナルケア、家庭用製品の包装を含む）の一部など、任意の機械部品であってもよい工業製品を表すことができる。

ＰＬＭシステムとは、物理的に製造された製品（又は製造されるべき製品）を表すモデル化オブジェクトを管理するために適応されたシステムを意味する。ＰＬＭシステムでは、モデル化オブジェクトは、このように、物理的なオブジェクトの製造に適したデータによって定義される。これらは、典型的には、寸法値及び／又は公差値であってもよい。オブジェクトの正しい製造のためには、そのような値を持つことが確かに良い。

ＣＡＭソリューションでは、製品の製造データを管理するためのソリューション、ハードウェアのソフトウェアを追加的に意味する。製造データには、一般的に、製造する製品、製造工程、及び必要なリソースに関するデータが含まれる。ＣＡＭソリューションは、製品の製造処理全体を計画し、最適化するために使用される。例えば、製造処理の特定のステップで使用される可能性のあるロボットのような、実現可能性、製造処理の期間、又はリソースの数に関する情報をＣＡＭユーザに提供することができ、それにより、管理又は必要な投資の決定を可能にする。ＣＡＭは、ＣＡＤ処理と潜在的なＣＡＥ処理の後続処理である。このようなＣＡＭソリューションは、ダッソーシステムズ社がＤＥＬＭＩＡ（登録商標）の商標で提供している。

ＣＡＥソリューションとは、モデル化オブジェクトの物理的な挙動の解析に適したハードウェアのソフトウェアを意味する。よく知られ、広く使用されているＣＡＥ技術に有限要素法（ＦＥＭ）があるが、これは一般的にモデル化オブジェクトを要素に分割し、方程式を使って物理的な挙動を計算してシミュレーションする。このようなＣＡＥソリューションは、ダッソーシステムズ社がＳＩＭＵＬＩＡ（登録商標）の商標で提供している。もう一つの成長しているＣＡＥ技術は、ＣＡＤの形状データがなくても、物理学の異なる分野の複数のコンポーネントで構成された複雑なシステムをモデリングして解析することである。ＣＡＥソリューションを使用することで、シミュレーションを行い、最適化、改良、検証を行い、製品を製造することが可能になる。このようなＣＡＥソリューションは、ダッソーシステムズ社がＤＹＭＯＬＡ（登録商標）の商標で提供している。

ＰＤＭは製造データ管理（Product Data Management）の略である。ＰＤＭソリューションとは、特定の製品に関連するすべてのタイプのデータを管理するために適応されたハードウェアのソフトウェアを意味する。ＰＤＭソリューションは、製品のライフサイクルに関わるすべての関係者が使用することができる。主にエンジニアだけでなく、プロジェクトマネージャー、財務担当者、営業担当者、バイヤーなども含まれる。ＰＤＭソリューションは、一般的に製品指向のデータベースに基づいている。これにより、各関係者が製品に関する一貫したデータを共有することができるため、関係者が乖離したデータを使用することを防ぐことができる。このようなＰＤＭソリューションは、ダッソーシステムズがＥＮＯＶＩＡ（登録商標）の商標で提供している。

図２４は、システムがＣＡＤシステムである場合のシステムのＧＵＩの一例を示す図である。

ＧＵＩ２１００は、標準的なメニューバー２１１０、２１２０、及び底部及び側面のツールバー２１４０、２１５０を有する典型的なＣＡＤのようなインターフェースであってもよい。このようなメニューバー及びツールバーは、ユーザが選択可能な一連のアイコンを含み、各アイコンは、当該技術分野で知られているように、１つ又は複数の操作又は機能に関連付けられている。これらのアイコンのいくつかは、ＧＵＩ２１００に表示された３Ｄモデル化オブジェクト２０００の編集及び／又は作業のために適合されたソフトウェアツールに関連付けられている。ソフトウェアツールは、ワークベンチにグループ化されていてもよい。各ワークベンチは、ソフトウェアツールのサブセットを構成する。特に、ワークベンチの１つは、モデル化された製品２０００の幾何学的特徴を編集するのに適した編集ワークベンチである。操作において、設計者は、例えば、オブジェクト２０００の一部を事前に選択して、操作を開始する（例えば、寸法、色などを変更する）か、又は適切なアイコンを選択することによって幾何学的制約を編集することができる。例えば、典型的なＣＡＤ操作は、画面上に表示された３Ｄモデル化オブジェクトのパンチング又は折り畳みのモデリングである。ＧＵＩは、例えば、表示された製品２０００に関連するデータ２５００を表示してもよい。図示の例では、「フィーチャーツリー」として表示されたデータ２５００、及びそれらの３次元表現２０００は、ブレーキキャリパー及びディスクを含むブレーキアセンブリに関連する。ＧＵＩはさらに、オブジェクトの３Ｄオリエンテーションを容易にするため、編集された製品の動作のシミュレーションをトリガするため、又は表示された製品２０００の様々な属性をレンダリングするために、例えば様々なタイプのグラフィックツール２１３０、２０７０、２０８０を表示してもよい。カーソル２０６０は、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ために、触覚デバイスによって制御されてもよい。

図２５は、システムの一例を示しており、ここで、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。

本実施例のクライアントコンピュータは、内部通信ＢＵＳ１０００に接続された中央処理装置（ＣＰＵ）１０１０と、同じくＢＵＳに接続されたランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０７０とから構成されている。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に関連付けられたグラフィカルプロセッシングユニット（ＧＰＵ）１１１０をさらに備える。ビデオＲＡＭ１１０００は、当技術分野では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などのマスメモリデバイスへのアクセスを管理する。コンピュータプログラム命令及びデータを当接的に具現化するのに適したマスメモリデバイスは、例示的にはＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリデバイスなどの半導体メモリデバイス、内部ハードディスク及びリムーバブルディスクなどの磁気ディスク、磁気光ディスク；及びＣＤ−ＲＯＭディスク１０４０を含む、あらゆる形態の不揮発性メモリを含む。前述のいずれかは、特別に設計されたＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって補完されてもよいし、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。クライアントコンピュータは、カーソル制御装置、キーボードなどのハプティック装置１０９０を含んでもよい。カーソル制御デバイスは、ユーザがディスプレイ１０８０上の任意の所望の位置にカーソルを選択的に配置することを可能にするために、クライアントコンピュータで使用される。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たり、制御信号を入力したりすることを可能にする。カーソル制御装置は、システムに制御信号を入力するための多数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。代替的又は追加的に、クライアントコンピュータシステムは、センシティブパッド、及び／又はセンシティブスクリーンを構成してもよい。

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いてもよく、命令は、システムに方法を実行させるための手段を含んでいる。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、又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、又はそれらの組み合わせで実装されてもよい。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されるために機械可読記憶装置において実体のある具現化された製品として実装されてもよい。方法のステップは、入力データ上で動作し、出力を生成することにより、方法の機能を実行するための命令のプログラムを実行可能なプロセッサによって実行されてもよい。したがって、プロセッサは、データ記憶システム、少なくとも１つの入力デバイス、及び少なくとも１つの出力デバイスからデータ及び指示を受信し、データ及び指示を送信するようにプログラム可能であり、結合されていてもよい。アプリケーションプログラムは、高レベルの手続き型プログラミング言語又はオブジェクト指向プログラミング言語で実装されてもよいし、所望に応じてアセンブリ言語又は機械語で実装されてもよい。いずれの場合においても、言語は、コンパイルされた言語であっても、解釈された言語であってもよい。プログラムは、フルインストールプログラムであってもよいし、更新プログラムであってもよい。システム上でプログラムを適用すると、どのような場合でも、方法を実行するための命令が得られる。

「３Ｄモデル化オブジェクトを設計する」とは、３Ｄモデル化オブジェクトを精緻化する処理の少なくとも一部である任意の動作又は一連の動作を意味する。したがって、方法は、３Ｄモデル化オブジェクトのメッシュを作成することを有する場合があり、例えば、メッシュは、３Ｄスキャン技術を使用して、物理的プロトタイプの関連する点群を取得することによって取得される。

方法は、製造工程に含まれていてもよく、この方法は、方法を実行した後、モデル化オブジェクトに対応する物理的な製品を製造することを含んでいてもよい。いずれの場合においても、方法によって設計されたモデル化オブジェクトは、製造オブジェクトを表していてもよい。製造対象物は、部品などの製品であってもよいし、部品の集合体であってもよい。方法は、モデル化オブジェクトの設計を改善するので、方法はまた、製品の製造を改善し、したがって、製造処理の生産性を向上させる。

図５のフローチャートを参照して、ステップＳ１０において、３Ｄモデル化オブジェクトのメッシュが提供される。メッシュは、頂点と、頂点を接続する辺と、少なくとも３つの頂点から形成される面とを有する要素を有する。面は、多角形、例えば三角形である。メッシュは、プロトタイプの形状を表す。プロトタイプは、典型的には、製造されるべき製品のモックアップである。この製品は、様々な無制限の産業分野に属する。産業分野の例は、本明細書中に提示されている。以下の議論では、製造される製品は、本発明が他の産業分野にも適用可能であることが理解されるように、自動車の車体である。

メッシュは、プロトタイプのレーザースキャンから得られてもよい。このようにして点群が得られ、点群がメッシュ化される。物理的な物体を点群に表現することができる技術であれば、どのような技術を用いてもよい。同様に、点群をメッシュ化することができる任意の技術を使用することができる。提供されるメッシュは、設計される製品の形状を表す。

設計されている３Ｄモデル化オブジェクトは、少なくとも１つのキャラクターラインに基づくワイヤフレーム（又はワイヤ・フレーム）から構成される。これは、提供されるメッシュが得られる物理的プロトタイプもまた、これらのキャラクターラインから構成されていることを意味する。ワイヤフレームは、製品表面が基礎を置く最も重要な線を構成する。ワイヤフレームは、３次元コンピュータグラフィックスで使用される３次元（３Ｄ）物理オブジェクトの表現である。表現は、視覚的な表現にすることができる。ワイヤフレームは、２つの表面が出会う物理オブジェクトのエッジで構成されている。ワイヤフレームは、典型的には、３Ｄワイヤフレームコンピュータモデル、すなわち３Ｄモデル化オブジェクトである。ワイヤフレームは、立体及び立体表面の構築及び操作に使用されてもよい。

ワイヤフレームは、少なくとも１つのキャラクターラインをベースにしている。キャラクターラインとは、製品を特徴付ける線である。製品は、物理系又はマルチフィジックス系であり、つまり、製品は、その環境との間で／環境内での挙動を有しており、キャラクターラインは、実世界における製品の挙動に寄与している。製品の挙動は、少なくとも１つの物理分野（例えば、上記の物理分野の例の１つ）からの少なくとも１つの（すなわち、１つ以上の）物理モデルを介してモデル化することができる。これは、キャラクターラインが物理モデルに影響を与え、物理モデルの結果が製品の１つ以上のキャラクターラインに（部分的に又は完全に）依存することを意味する。実世界のシステム又は物理実体は、電子製品、電気製品、機械製品、電気機械製品、粒子のシステム又は電磁製品であってもよい。物理モデルは、電子モデル、電気モデル、機械モデル、統計モデル、粒子モデル、水理モデル、クォンティックモデル、地質モデル、天文学モデル、化学モデル、電磁モデル、又は流体モデルであってもよい。物理モデルは、マルチフィジックスモデルであってもよく、いずれも、実世界のシステム又は物理的又は論理的関係によって一緒に関連したサブシステムを有する任意の物理的実体を表し、例えば、機械的関係（例えば、力又は動きを伝達するための接続に対応する）、電気的関係（例えば、回路内の電気的接続に対応する）、水理的関係（例えば、流体を伝達するふるまいに対応する）、論理的関係（例えば、情報の流れに対応する）、流体的関係（例えば、流体の流れに対応する）、化学的関係及び／又は電磁気的関係などが挙げられる。「マルチフィジックス」とは、マルチフィジックスシステムの物理関係又は論理関係が、複数の物理分野に属していてもよいことを意味する（これは必須ではないが）。物理学又はマルチフィジックスシステムは、本発明による仮想設計の完了後に現実世界で製造される（工業的な）製品に対応していてもよい。

したがって、ワイヤフレームの１つ以上の文字列は、電子工学、電気、力学、電気力学、流体力学、重力力学、統計力学、波動物理学、統計物理学、素粒子系、水力系、量子物理学、地球物理学、宇宙物理学、化学、航空宇宙、地磁気学、電磁気学、プラズマ物理学などの物理学の１つ以上の分野に貢献することができる。

前述したように、設計されている３Ｄモデル化オブジェクトは、少なくとも１つの文字列に基づくワイヤフレームを有する。したがって、ワイヤフレームは、製品のシミュレーション処理において使用されてもよい。図１〜４は、自動車の車体の物理的挙動のシミュレーションの例であり、ここで、自動車の車体のワイヤフレームは、シミュレーションされた物理システム又はマルチフィジックスシステム（すなわち、自動車の車体）に影響を与えるキャラクターラインを構成している。

このように、提供されるメッシュは、ワイヤフレーム及び１以上のキャラクターラインに関する情報を構成するが、この情報はメッシュから抽出されなければならない。

提供されるメッシュは、クリーンメッシュであってもよい。クリーンメッシュは、閉じた包絡線（例えば、メッシュに穴がない）及び／又は頂点が重なっていない、オーバーラップのないマニホールド包絡線を提供する。メッシュがクリーンでない場合、メッシュは、ユーザの操作により、又はメッシュを修復するための既知の方法を使用して自動的に修復されてもよい。

図７は、クリーンメッシュの説明図である。この例では、メッシュの面は、説明のためだけにシェードを適用してレンダリングされている。メッシュの表面には穴がないので、メッシュはきれいである。

図８は、メッシュの品質を評価するのに役立つ画像フィルタリング技術を用いた図７のメッシュの表現である。ノイズの多いメッシュ（各頂点の位置に関する精度が低い）又は粗いメッシュ（より大きな三角形を有する）は、純粋な黒と白の画像の代わりに灰色が混在した画像を示す。例えば、グレーで表される領域８０は、メッシュの他の領域と比較してノイズを示す。

次に、Ｓ２０では、提供されたメッシュのセグメント化が計算される。したがって、セグメント化されたメッシュが得られる。メッシュのセグメント化は、メッシュをより小さく意味のあるサブメッシュに分解する処理である。サブメッシュはリージョンと呼ばれ、リージョンは提供されたメッシュの一部となる。セグメント化の結果、少なくとも２つの領域が得られます。領域は別個の領域であり、これは、メッシュのどの面も２つの異なる領域には属さないことを意味する。２つの領域は、共通の頂点と共通の辺、すなわち共通の頂点を接続する共通の辺を有していてもよいことが理解されるべきである。２つの領域の間に共通する辺は、境界ポリラインを形成する。したがって、セグメント化の結果として、少なくとも１つの境界ポリラインが得られる。

異なるセグメント化技術が適用されてもよい。セグメント化の目的は、提供されたメッシュのキャラクターラインを発見することであり、選択されたセグメント化技術は、好ましくは、メッシュの外側の境界に属する線、及び／又は最も張りがあり最も長い線をメッシュの線から抽出することができることが望ましい。最も張りのある最長の線は、メッシュの流線を形成してもよい。

実施例では、提供されるメッシュのセグメント化の計算は、提供されるメッシュの等曲率線の検出と曲率の進化を有する。アイソ曲率線は、メッシュの曲率をよく理解することができるアイソラインである。アイソラインは、メッシュの表面の特性値が一定の線である。等曲率線は、メッシュの表面の曲率値が一定の線であるため、等曲率線は、曲率の変化を効果的に示し、可視化することができる。曲率値が高い場合、等曲率線は、メッシュの中で最も張りのある線であり、キャラクターラインを代表する線である。

例示的な実施例では、メッシュをセグメント化する技術の１つは、提供されたメッシュの法線クラスタリングを計算することによって行われる。図９は、法線クラスタリング処理の説明図である。メッシュの各面は法線に関連付けられている。これは、当技術分野で知られているように実行することができる。点群は、ボクセルグリッド構造に関連付けられている。ボクセルグリッド構造は、領域を、同じ法線方向に続くいくつかの領域に分割する。法線方向がボクセルの法線方向に近い面の頂点は、ボクセルに関連付けられる。生成される領域の数は、クラスタリングのレベルに依存する。グリッドのボクセル数が多いほどクラスタリングのレベルが高くなる。

図１０〜１２は、図７のクリーンメッシュに対して、通常のクラスタリングを計算して計算されたセグメント化の例を示している。図１０では、クラスタリングのレベルが低いため、得られるゾーンの数も低い。図１１では、クラスタリングのレベルが高くなり、より多くの領域が特定されている。図１２は、提供されたメッシュ上で識別された領域の最大値を有するクラスタリングを示す。図１０上で得られた領域は、図１１上で１つ以上のサブ領域に細分化され、図１１と図１２の間で同様に細分化されている。メッシュが細分化されるほど、領域間の境界ポリラインの数が多くなる。

ユーザは、マップが高度に又は曖昧にセグメント化されていてもよいので、クラスタリングの最適化レベルを定義してもよい。本方法のこのステップでは、クラスタリングのレベルが高すぎない場合、メッシュの品質への影響を低減することが利点である。メッシュがノイズである場合には、メッシュの欠陥が、対象となる情報を身に着けていない領域の検出及び生成を誘発しないように、セグメント化を低く抑えてもよく、その結果、将来のキャラクターラインである可能性のある境界ポリラインの識別が壊れる。法線方向の規則的な変化は、セグメント化の間に影響を与える。例えば、法線ベクトルが空間全体を覆うため、滑らかな球体はセグメント化と共にセグメント化される。その結果、シャープで滑らかなエッジは、低レベルのクラスタリングでは再現されない。クラスタリングのレベルが良いとは、キャラクターラインが再現されるレベルである。ユーザは、目的に合わせて結果を調整するために、クラスタリングのレベルを編集することができる。実際、３Ｄモデリングの目的に応じて、いくつかのレベルのクラスタリングが考えられる。
・モデルがフィレットなしでシャープとして再構築されるシャープモデリングでは、フィレットを後から追加することができる。
・フィレット領域がセグメント化に含まれ、フィレットが再構成される滑らかなモデリング。
・フィレット領域だけでなく、曲率加速領域も分離され、セグメント化に含まれているＡ級指向のセグメント化。

したがって、ユーザは、クラスタリングのレベルを制御して検証し、ユーザの期待に応じてセグメント化結果を微調整したいと考えている。

例示的な実施形態では、提供されるメッシュのセグメント化は、少なくとも１つのマスタ境界ポリラインの検出を含むことができる。マスタ境界ポリラインは、提供されるメッシュの他のポリラインと比較して高い曲率を有する境界ポリラインである。メッシュは、１つ以上のマスタ境界ポリラインから構成されていてもよい。提供されるメッシュの高い曲率値又は最も高い曲率値（例えば、曲率の極値）を有する各領域について、境界ポリラインが得られてもよい。

次に、図６を参照して、（ステップＳ２０において）提供されたメッシュのセグメント化の一例について議論する。この例では、セグメント化は、まず、提供されたメッシュのコントラスト画像を計算することによって実行される（Ｓ２１０）。このコントラスト画像は、コントラストマップとも呼ばれる。コントラスト画像の目的は、提供メッシュの曲率進化の極値を特定することである。また、曲率進化の極値を特定することを目的とした他の手法を用いてもよい。例示的には、画像フィルタ処理は、メッシュの画像上でコントラストを強調する処理を使用してもよい。ある画素の強度値は、その隣の平均強度値と比較されてもよい。差分値は、白（０）から黒（最も高い差）までのグレースケールでプロットされてもよい。ここで、三角形の法線は、隣の平均多角形の法線と比較され、隣の多角形とは、その多角形と少なくとも１つの頂点を共有する多角形のことである。差分値は、白（同一性法線＝平面）から黒（最高曲率）までの対数グレースケールでプロットすることができる。

例では、コントラスト画像は、メッシュの品質を分析するための適応マップであってもよい。品質の低い領域は、自動化処理とは別に処理するために、この文脈で抽出して分離してもよい。このようにして、メッシュの品質の低い領域の境界ポリラインの識別が改善される。

次に、Ｓ２２０では、計算された造影画像から局所セグメントを抽出する。局所セグメントとは、黒い三角形とグレーの三角形との間の共通エッジ、あるいは曲率微分が極大となる共通エッジである。抽出された局所セグメントは，可能な限り長いポリラインに連結される。これらのポリラインは、近接線を定義するために、新しいポリラインで強化されることがある。近接線を定義できる新しいポリラインは、曲率微分が最大となるように選択される。得られたすべてのポリラインは、ポリラインネットワークを形成する。実施例では、新しいポリラインは、次のように計算されてもよい：ポリラインが得られると、得られたポリラインは、曲率に法線方向に別のポリライン又は境界に伝搬されて、それらを組み立てる。このようにして、閉領域（又は閉線）が得られる。

次に、提供されたメッシュは、ポリラインネットワークによってセグメント化される（Ｓ２３０）。各クローズワイヤは、サブメッシュを定義する三角形の集合を取り囲む。三角形は、単一のサブメッシュに属することができる。すべてのサブメッシュの和が、最初に提供されたメッシュに対応する。

次に、Ｓ２４０では、Ｓ２３０の結果として得られた各サブメッシュに正規のクラスタリングを適用することにより、メッシュのセグメント化が洗練される。図１０から図１２を参照して、それぞれの表現は、計算されたセグメント化のマップを形成する。図１０から図１２を参照すると、それぞれの表現は、計算されたセグメント化のマップを形成している。各領域は、異なる色でレンダリングされている。色は例示に過ぎず、マーキングはユーザには見えないかもしれないことを理解されたい。

図６のＳ２５０に戻ると、セグメント化されたメッシュのマップが計算され、そうでない場合には、洗練されたセグメント化から提供されたメッシュのマップが計算される。したがって、マップは、少なくとも２つの異なる領域と、少なくとも２つの異なる領域の間の少なくとも１つの境界ポリラインとから構成される。マップという用語は、データスキームを指し、ここで、
・領域に属する三角形は、領域に属するものとしてマークされている。
・同様に、いずれかの境界ポリラインに属する辺は、この境界ポリラインに属するものとしてマークされ、隣接する領域を参照する。
・複数の境界ポリラインに属する頂点は、この境界ポリラインに属するものとしてマークされ、結合ポリラインを参照する。

このマップでは、重複はなく、辺（それぞれ頂点）は隣接する領域（それぞれポリライン）間で共通であり、共有されている。

それでも、セグメント化ステップＳ２０を参照すると、既に議論されているように、セグメント化により、（クラスタリングのレベルに応じて）あまりにも多くの領域が明らかになる可能性がある。これは、境界ポリラインの数が多くなるにつれて、キャラクターラインの識別効率が低下する可能性がある。実施例では、セグメント化における２つのフェーズを区別してもよい。第１の局面は、第１のセグメント化を計算することからなり、したがって、提供されたメッシュから少なくとも２つの第１の領域と、少なくとも２つの異なる領域の間の少なくとも１つの第１の境界ポリラインとを得ることができる。少なくとも１つの第１の境界ポリラインは、メッシュのマスタ境界ポリラインと呼ばれてもよい。第２の局面は、第１のセグメント化と比較してより高い最適化レベルのセグメント化で実行される第２のセグメント化を計算することを含んでもよい。第２のセグメント化の結果として、提供されたメッシュから少なくとも２つの第２の領域が得られ、この少なくとも２つの第２の領域は、少なくとも２つの第１の領域のうちの少なくとも１つに属し、少なくとも２つの第２の領域の間の少なくとも１つの第２の境界ポリラインが得られる。少なくとも１つの第２の境界ポリラインは、メッシュのスレーブ境界ポリラインと呼ばれてもよい。

セグメント化における２つのフェーズの例が、次に、図６を参照して論じられる。この第１のフェーズの結果として（Ｓ２３０）、提供されたメッシュから少なくとも２つの第１の領域と、少なくとも２つの第１の領域の間の少なくとも１つの第１の境界ポリラインとが得られる。この第１のセグメント化は、前述したように実行されてもよい。１つ以上の第１の境界ポリラインは、メッシュのマスタ境界ポリラインと呼ばれる。マスタ境界ポリラインは、製品のキャラクターラインを最も代表するものと考えられる。

第１のフェーズの後、第２のセグメント化が実行される（Ｓ２４０）。第２のセグメント化は、第１のセグメント化と比較して、より高い最適化レベルのセグメント化で実行される。第２のセグメント化の結果として、提供されたメッシュから少なくとも２つの第２の領域が得られる。これらの少なくとも２つの第２の領域は、少なくとも２つの第１の領域のうちの少なくとも１つに属する。それでも、少なくとも２つの第２の領域の間の少なくとも１つの第２の境界ポリラインが得られる。１つ以上のさらなる境界ポリラインが発見される。これらのさらなる境界ポリラインは、メッシュのスレーブ境界ポリラインと呼ばれる。

例として、設計者は、領域の分割又は結合をトリガすることができる。ユーザが介入するのは、自動セグメント化処理がいくつかのキャラクターラインを発見できなかった場合のみである。これはメッシュがノイズの多い場合に起こる。ユーザは分割したい領域を選択することができる。曲率マップは、曲率マップに続く領域を自動的に分割するために使用される。ユーザは結合又は拡張したい領域を少なくとも２つ選択することができ、選択された領域は結合される。対象となることに、ユーザは、領域を分割する過程でシステムによって支援される。曲率マップは、２次の曲率マップであってもよく、重要な曲率を有するメッシュの部分を識別することができる。曲率マップは、正確な結果をもたらすハイポリメッシュからの曲率テクスチャである。マップの計算は、当技術分野で知られているように実行される。したがって、ユーザは、提供されたメッシュの曲率マップを使用して、領域のうちの１つを選択し、選択された領域を分割することができ、及び／又は、ユーザは、少なくとも２つの領域を選択し、それらを１つの領域に結合することができる。

図１８及び１９は、領域の分割と結合を説明したものである。図１８の領域１８００及び１８０２は結合され、図１９の新しい領域１９００を形成している。領域１８１０及び１８３０は、曲率マップを使用して分割され、発見された新しい領域は、領域１８１０及び１８２０と合併されて、新しい領域１９１０及び１９２０を形成している。分割された地域１８３０の一部は、地域１８１０と１８２０に結合されている。

図５のＳ３０を参照する。方法のこのステップでは、提供されたメッシュオブジェクトのワイヤフレームがよく再現される。提供されたメッシュのキャラクターラインは、シャープで滑らかなエッジに続くポリラインである。しかし、このポリラインは、製品設計者やこの方法を実行するＣＡＤシステムでは、直接利用することができない。そのため、境界ポリラインは平滑曲線に変換される。変換は、曲線とスケルトンに対する偏差を制御するために、ワイヤフレーム上に制御点を配置することを有する。曲線がメッシュからの許容範囲内に位置するようになるまで、点を追加することができる。曲線は、各曲線に沿って良好な品質のヤマアラシ（porcupine）を得るために、できるだけ少ない点で作成されてもよい。対象となることに、作成された曲線の数学的記述は異なっていてもよい。平滑曲線の質が優勢である場合、セグメントの数及び／又は制御点の数及び／又は平滑曲線の度数を最小にしてもよい。その結果、これらの曲線に基礎を置く表面は、よりタイトになるであろう。これにより、デザインが改善され、プロトタイプの表面を再現するためのオブジェクトのキャラクターラインが改善される。曲線の局所的なばらつきは最小化され、視野方向は結果に影響を与えない。セグメント化されたマップの品質だけが、得られる曲線に影響を与えることができる。

したがって、変換（Ｓ３０）は、先に計算された各境界線の平滑曲線の計算を有する（Ｓ２０）。平滑曲線は、デジタル化されたプロトタイプのキャラクターラインを表す。点の集合の平滑曲線への変換は、当技術分野で知られているように実行される。計算された平滑曲線上の点の配置は、平滑曲線及び提供されたメッシュに対する偏差を最小にするために実施されてもよい。これは、プロトタイプの形状に対するワイヤフレームの許容範囲の尊重を改善する。加えて、又は代替的に、制御点の数が最小化される。これにより、各平滑曲線に沿ったポルチーネの品質が改善される。加えて又は代替的に、平滑曲線の度数が最小化される。これにより、平滑曲線の品質の向上に寄与する。

平滑曲線の特性は、ユーザが選択することも、デフォルトで選択することもできる。計算された平滑曲線の上に置かれる異なるクラスの表面を選択することができる。クラスＡ表面は、キャラクターラインでサポートされ、数学的にＧ２又はＧ３の曲率連続性を持つ表面として定義することができる。曲率連続性とは、同じ境界を共有する表面間の連続性を意味する。曲率の連続性とは、共通の境界に沿った各表面の各点が同じ曲率半径を持っていることを意味し、そのため、境界が混合されているため、物理的な接合部が存在しないか、目に見える形で存在しないことを意味する。クラスＡの表面は、望ましくないうねりのない連続した曲率を持っている。

クラスＡの表面は、自動車業界では主に、目に見えるすべての外装表面（例：ボディパネル、バンパー、グリル、ライトなど）と、内装（例：ダッシュボード、シート、ドアパッドなど）のシースタッチ＆フィールパーツのすべての目に見える表面に使用されている。これには、エンジンルームのカバー、マッドフラップ、トランクパネル、カーペットも含まれる。クラスＡ表面はハイテク産業や消費財でも使用されている。製品設計の領域では、クラスＡ表面は、射出成形された産業用電化製品、家電製品、高度に有機的な表面によって定義されたプラスチックパッケージ、おもちゃや家具のためのハウジングのようなものに適用することができる。航空宇宙分野では、通気口やライトのベゼル、ルーフの内部収納ラック、シートやコックピットエリアなどのインテリアを設計する際にもクラスＡ表面を使用している。

クラスＢ及びＣ表面を使用することもできる。これらの表面は品質が低く、隣接する表面間の連続性レベルが低い。キャラクターラインで支持された任意の表面は、数学的にＧ０又はＧ１の曲率の連続性を持つ。

Ｇ０の連続性では、隣接する２つのパッチの辺の各点間の距離は、以下の限界に従わなければならない。
・クラスＡの場合：０．０１ｍｍ以下。
・クラスＢの場合：０．０２ｍｍ以下。
・クラスＣの場合：０．０５ｍｍ以下。

Ｇ１連続性（接線連続性ともいう）では、隣接する２つのパッチの辺の表面に対する接線の間の角度は、以下の限界に従わなければならない。
・クラスＡの場合：６分（０．１°）以内）。
・クラスＢの場合：１２分０．２°）以内。
・クラスＣの場合：３０分（０．５°）以内。
Ｇ２連続性（曲率連続性とも呼ばれる）では、制御パラメータはその輪郭に沿ったパッチの曲率である。曲率は、以下の制限値に従わなければならない。
・クラスＡの表面は、隣接する２つのパッチの輪郭が少なくとも１００ｍｍごとに一致した曲率を持っていなければならない。

クラスＢ及びＣには適用されるルールはない。最大曲率又は変曲点は、クラスＡ表面のパッチ輪郭に沿ってのみ許可される。

図２０は、図１９のメッシュの境界ポリラインを平滑曲線に変換した表現である。自動生成された平滑曲線は、提供されたメッシュのキャラクターラインの良好な表現であるように、ゆらぐことなく張りがある。図２１は、自動生成からのキャラクターラインのヤマアラシ（porcupine）の表現である。平滑曲線のセットは、キャラクターラインを構成する３Ｄモデル化オブジェクトのワイヤフレームを形成する。

次に、Ｓ４０では、少なくとも１つのキャラクターラインのネットワークが計算される。ネットワークという用語は、ワイヤフレームを形成するキャラクターラインが、平滑曲線の各端点が少なくとも１つの他の平滑曲線に接続されるように相互に接続されていることを意味する。接続された平滑曲線のネットワーク（すなわち、キャラクターラインのネットワーク）は、３Ｄモデル化オブジェクトのワイヤフレームを形成する。平滑曲線の端点を接続する動作は、スナップと呼ばれる。

例示的な実施形態では、ネットワークの構築（コンピューティング）は、マスタ曲線及びスレーブ曲線の定義に依存してもよい。マスタ曲線及びスレーブ曲線の定義に依存することは、セグメント化処理における２つの段階を参照して議論されるように実行されてもよい。スレーブ曲線は、スレーブ境界ポリラインの平滑曲線の計算によって得られる。マスタ曲線は、マスタ境界ポリラインの平滑曲線を計算することによって得られる。スレーブ曲線の端部は、マスタ曲線上に位置するように微調整され、マスタ曲線に接続されている。例えば、マスタ曲線が変形している場合、スレーブ曲線の端部が追従する。このように、第１のセグメント化から発行される少なくとも１つの第１の境界ポリラインが好ましい。これにより、提供される３次元メッシュのワイヤフレームを形成するキャラクターラインの保存性が向上する。

実施例では、最長の平滑曲線であるマスタ平滑曲線のセットが作成される。マスタセットの平滑曲線は、平滑曲線の少なくとも１つの端点が他の平滑曲線に接続されていない場合に、他の平滑曲線が接続される平滑曲線である。平滑曲線を接続しなければならない場合には、マスタセットの平滑曲線の中で最も近い平滑曲線を選択してもよい。最も近い平滑曲線を選択するために距離、例えばユークリッド距離又は測地線距離を使用してもよい。

接続される平滑曲線の終点をマスタ曲線上の最小距離点に移動させる。

一実施例では、平滑曲線のマスタセットは、ワイヤフレームのマスタ平滑曲線を有する。マスタ平滑曲線は、メッシュのマスタ境界ポリラインの変換後に得られるものである。マスタ平滑曲線は、製品のキャラクターラインの最も代表的なものと考えられる。このマスタセットの曲線を接続することを目的とした最初の反復が実行される。このセットの中で、各接続のための２つの曲線のマスタは、最も長い曲線である。次に、スレーブ平滑曲線（スレーブ境界ポリラインを平滑曲線に変換した後に得られたもの）を用いて第２の反復が行われる。スレーブ平滑曲線に接続されていない少なくとも１つの端点を有するスレーブ曲線は、好ましくはマスタ平滑曲線の１つにスナップされる。マスタ平滑曲線の中で最も近いマスタ平滑曲線を選択してもよい。最も近い平滑曲線を選択するために距離、例えばユークリッド距離又は測地線距離が使用されてもよい。この第２の反復の後にスレーブ平滑曲線が接続されていないままである場合には、スレーブ平滑曲線セット内で上述したものと同様の処理が適用されてもよい。

そのため、システムは、他の曲線が留まる可能性のあるマスタ曲線を自動的に計算する。目的は、長い張りのある曲線を有利にすることである。この文脈では、長いマスタ曲線の作成は、マスタ曲線にスナップした非マスタ曲線の作成に先行することがある。ここでも、最初のセグメント化から発行された最初の境界ポリライン（現在はマスタ曲線に変換されている）が好まれる。

例では、スレーブ曲線のスナップのポイントは、簡単な編集でマスタのスムース曲線に沿って移動させることができる。設計者は、手動版でネットワークを制御して調整したり、微調整したりしたい場合があることに注意すべきである。

図２２は、３つの曲線（曲線１、曲線２、曲線３）のいずれもマスタ曲線ではない例を示す。つの曲線は、それぞれの終点２２００と、この時点での最小連続性（Ｇ０）とで相互に接続されている。

図２３は、曲線２がマスタである例を示す。スレーブ曲線１の終点がマスタ曲線２にスナップされている。曲線２の２つの部分の間の完全な連続性を保つ。

３Ｄモデル化オブジェクトのワイヤフレームは、さらなる設計操作のために利用可能になる。例示的な実施形態では、３Ｄモデル化オブジェクトのワイヤフレームに基づいて、表面の集合体が計算される。さらに、システムは、３Ｄモデル化オブジェクトの連続性制約を計算してもよい。ワイヤフレームから表面を生成するために、連続性（例えば、Ｇ０：単純連続性、又はＧ１：接線連続性）が、生成された表面によって尊重される２つの隣接ゾーン間の各共通境界曲線に関連付けられていてもよい。連続性は、ネットワークのノード内の同時曲線の幾何学的分析の後、ユーザに提供される。ユーザは、提供された連続性を、例えばＧ１からＧ０へと劣化させる可能性を提供されるかもしれない。

図１３〜図１７を参照してセグメント化（Ｓ２０）から得られたセグメント化のマップを計算する例について説明する。図１３は、デジタル化されたプロトタイプ（モックアップ）のキャラクターラインを表している。図１４は、検出されるプロトタイプ上のマスタ曲線を示す。第１のセグメント化（Ｓ２３０）は、外部及び内部境界ポリライン及び他の主要なキャラクターラインを得るために実行される。これらの線は、実際には最も長くて張りのある線である。図１５は、メッシュから抽出された境界ポリラインを示す図である。図１６は、抽出されるメッシュの残りのキャラクターライン１６００、１６１０、１６２０、１６３０、１６４０を示す。これらの残りのキャラクターラインは、スレーブ境界ポリラインである。これらのスレーブポリラインは、メッシュの重要な詳細を表し、ローカルポリラインであり、実際にはマスタポリラインに接続されている。第２のセグメント化は、より高いレベルのクラスタリングで実行され、第１のセグメント化の結果としての領域検出の精緻化につながる。

Claims (13)

1. 製品の物理的なプロトタイプの３Ｄモデル化オブジェクトを設計するためのコンピュータ実装された方法であって、前記３Ｄモデル化オブジェクトは、少なくとも１つのキャラクターラインに基づくワイヤフレームから構成されており、当該方法が、
   ３Ｄモデル化オブジェクトのメッシュを提供するステップ（Ｓ１０）と、
   提供されたメッシュのセグメント化を計算するステップ（Ｓ２０）であって、提供されたメッシュから少なくとも２つの領域と、少なくとも２つの領域の間の少なくとも１つの境界ポリラインとを得るステップと、
   少なくとも１つのキャラクターラインにおける少なくとも１つの境界ポリラインの各々を変換するステップ（Ｓ３０）と、
   少なくとも１つのキャラクターラインのネットワークを計算するステップ（Ｓ４０）であって、少なくとも１つのキャラクターラインのネットワークは、３Ｄモデル化オブジェクトのワイヤフレームを形成するステップと
   を有する方法。
2. 前記計算によるセグメント化が、
   第１のセグメント化を計算し、提供されたメッシュからの少なくとも２つの第１の領域、及び少なくとも２つの異なる領域の間の少なくとも１つの第１の境界ポリラインを得るステップと
   第１のセグメント化と比較してより高い最適化レベルで実行される第２のセグメント化を計算し、以下を得るステップと
   提供されたメッシュからの少なくとも２つの第２の領域であって、前記少なくとも２つの第２の領域は、前記少なくとも２つの第１の領域のうちの少なくとも１つに属する、少なくとも２つの第２の領域、及び
   少なくとも２つの第２の領域の間の少なくとも１つの第２の境界ポリライン
   を有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記コンピュータ実装された方法において、前記コンピューティングネットワークが、
   少なくとも１つの第１の境界ポリラインを選択するステップと、
   スナップ操作を実行するステップにより、選択された少なくとも１つの第１の境界ポリラインに少なくとも１つの第２の境界ポリラインを接続するステップと、
   第１のセグメント化から発行された少なくとも１つの第１の境界ポリラインを有利にするステップと
   を有する請求項２に記載の方法。
4. 前記提供されたメッシュのセグメント化を計算するステップが、
   前記マスタ境界ポリラインが、前記メッシュの他のポリラインと比較して高い曲率を有するポリラインである、提供されたメッシュの少なくとも１つのマスタ境界ポリラインを検出するステップ
   を有する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記少なくとも１つのマスタ境界ポリラインの検出が、
   メッシュに画像フィルタリング処理を適用してメッシュのコントラストマップを計算するステップ、及び
   前記計算の結果得られたセグメントを連結するステップにより、少なくとも１つのマスタ境界ポリラインを計算するステップ
   を有する請求項４に記載の方法。
6. 前記提供されたメッシュのセグメント化を計算するステップが、メッシュの各領域の法線クラスタリングを計算するステップにより、洗練されたセグメント化するステップをさらに含む
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記提供されたメッシュのセグメント化の計算の後に、
   少なくとも２つの領域のうちの１つを選択し、提供されたメッシュの曲率マップを使用して選択された領域を分割するステップ、及び／又は
   少なくとも２つの領域を選択し、それらを１つの領域に結合するステップ
   を有する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記変換が、前記少なくとも１つの境界ポリラインのそれぞれについて平滑曲線を計算するステップを有する
   請求項７に記載の方法。
9. 以下を最小化するために実行される、平滑曲線の制御点を配置するステップ
   平滑曲線及び提供されたメッシュに対する偏差、及び／又は
   制御点の数、及び／又は
   平滑曲線の次数
   を有する請求項８に記載の方法。
10. ワイヤフレームに基づいて表面のアセンブリを計算し、３Ｄモデル化オブジェクトの連続性制約を計算するステップ
    をさらに有する請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法を実行するための命令を有するコンピュータプログラム。
12. 請求項１１に記載のコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
13. メモリとグラフィカルユーザインターフェースに結合されたプロセッサを有するシステムであって、メモリには請求項１１のコンピュータプログラムが記録されているシステム。

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