JP6468756B2 - 三次元モデルの生成方法、三次元モデルの生成システム及び三次元モデルの生成プログラム - Google Patents

Description

本発明は、三次元測定装置によって被測定対象物を測定して得られた測定データからＣＡＤシステム上に三次元モデルを生成する三次元モデルの生成方法、三次元モデルの生成システム及び三次元モデルの生成プログラムに関する。

従来より、リバース・エンジニアリングの手法や製品の簡易な設計手法として、三次元測定装置によって被測定対象物を測定して得られた測定データから自動的にＣＡＤシステム上に三次元モデルを生成する技術が知られている。例えば特許文献１に開示された技術では、被測定対象物を測定して得られた測定データ（点群データ）から被測定対象物の表面を表現する面要素データを作成し、これらを接続して連続面を表現する複合面要素データを作成し、複合面要素データによって閉じられた空間から三次元ソリッドモデルを生成するようにしている。

特開２００３−３４５８３９

しかしながら、上述した従来の三次元モデルの生成方法では、三次元測定装置によって被測定対象物を測定する際の測定誤差や測定データから面要素データへの変換誤差によって、面要素データ同士を接続する位置がずれて接続ができなかったりして、所望の形状を有し、正確な寸法を有する三次元モデルを生成することが困難になることがある。

従来は、このような問題に対し、面要素データ間の境界線を手動又は自動で選択してマージ処理して閉じた空間にする処理（クローズ処理）を行ったり、生成された全ての面要素データが閉じるものと仮定して、全ての面要素データから直接閉じたソリッドモデルを自動で作成する処理を行っている。このため、生成された三次元モデルと実際の被測定対象物との形状が大きく異なり、その後の修正作業に膨大な時間が必要となる場合がある。

本発明はこの様な問題に鑑みなされたものであり、所望の形状を有し、測定データに基づいた正確な寸法を有する三次元モデルを容易に生成可能な三次元モデルの生成方法、三次元モデルの生成システム及び三次元モデルの生成プログラムを提供することを目的とする。

本発明の一の態様に係る三次元モデルの生成方法は、被測定対象物を測定して得られた測定点群データ、面要素の種類及び面要素のジオメトリ値を含む測定データに基づいて三次元モデルを生成する演算装置を用いて行う。この演算装置は、測定データに基づいて三次元モデルの少なくとも一部の形状を所定の方法で表現し、面要素及び所定の条件によって規定される三次元モデル要素を生成する三次元モデル要素生成部と、一又は複数の三次元モデル要素を用いて三次元モデルを生成する三次元モデル生成部とを備える。また、演算装置は、被測定対象に対応する三次元画像と共に、測定データに含まれる面要素のうち、少なくともこの三次元画像を構成する各構成要素に対応する面要素のリストを表示する。

このような態様に係る三次元モデルの生成方法においては、測定データに含まれる面要素を適宜選択して一又は複数の三次元モデル要素を生成し、この三次元モデル要素から、被測定対象物の三次元モデルを生成する。また、上記演算装置は、被測定対象に対応する三次元画像と共に、測定データに含まれる面要素のうち、少なくともこの三次元画像を構成する各構成要素に対応する面要素のリストを表示する。従ってユーザは、三次元画像によって各構成要素の被測定対象物上における大まかな位置や概形を把握し、リストによって各構成要素に対応する面要素を明確に把握することが出来る。従ってユーザは、各面要素の被測定対象物上における位置を確実に把握することが出来る。これにより、所望の形状を有し、測定データに基づいた正確な寸法を有する三次元モデルを容易に生成することが出来る。

本発明の一態様において、演算装置は、三次元画像として、面要素の三次元画像を表示し、リストとして、面要素のリストを表示しても良い。

このような態様に係る三次元モデルの生成方法において、上記演算装置は、面要素の三次元画像と共に、面要素のリストを表示する。従ってユーザは、三次元画像上から各面要素の被測定対象物上における大まかな位置や概形を把握し、リストによって各面要素を明確に区別することが出来る。従ってユーザは、各面要素の被測定対象物上における位置を確実に把握し、これに基づいて適切に上記三次元モデル要素を生成し、又は修正することが出来る。これにより、所望の形状を有し、測定データに基づいた正確な寸法を有する三次元モデルを容易に生成することが出来る。

本発明の一態様において、演算装置は、三次元画像として、三次元モデルの三次元画像を表示し、リストとして、三次元モデルの生成に用いられた三次元モデル要素と、三次元モデル要素の生成に際して使用された面要素のリストを表示しても良い。

このような態様に係る三次元モデルの生成方法においては、生成された三次元モデルの三次元画像と共に、三次元画像の生成に用いられた三次元モデル要素と、三次元モデル要素を規定する面要素のリストを表示する。従ってユーザは、どの面要素に基づいてどの三次元モデル要素が生成されたのかをリスト上から確認することにより生成された三次元モデル要素の妥当性を確認し、場合によっては修正を行うことが可能である。これにより、所望の形状を有し、測定データに基づいた正確な寸法を有する三次元モデルを容易に生成することが出来る。

本発明の一態様において、演算装置は、三次元モデルの生成に際して使用されていない面要素が存在する場合に、三次元モデルの三次元画像に、使用されていない面要素の三次元画像を重畳した三次元画像を表示しても良い。

このような態様においては、例えば測定対象物がある程度以上複雑である場合や、面要素が三次元画像全体の中で比較的小さい様な場合にも、未使用の面要素の取りこぼしや取り違え等を防止することが可能である。これにより、所望の形状を有し、測定データに基づいた正確な寸法を有する三次元モデルを、より容易に生成することが出来る。

本発明の一態様において、リストには、三次元モデル要素を規定する面要素に加え、この三次元モデル要素を規定する所定の条件を表示しても良い。

このような態様においては、ユーザは、どの面要素に基づいてどの三次元モデル要素が生成されたかに加え、その生成に使用されたパラメータがどの様なものであるのかをリスト上から確認することが出来る。従って、生成された三次元モデル要素の妥当性をより好適に確認し、場合によっては修正を行うことが可能である。これにより、所望の形状を有し、測定データに基づいた正確な寸法を有する三次元モデルをより容易に生成することが出来る。

本発明の一態様において、三次元画像中の所定の構成要素及びリスト中の対応する構成要素のうちの一方を選択すると、他方が他の構成要素と異なる態様で表示されても良い。

このような態様においては、例えば測定対象物がある程度以上複雑である場合や、面要素が三次元画像全体の中で比較的小さい様な場合にも、例えば三次元画像上で確認したい部分を選択し、この部分の詳細な情報を確認することが出来る。従って、所望の形状を有し、測定データに基づいた正確な寸法を有する三次元モデルを、より容易に生成することが出来る。

本発明の一態様において、演算装置は、面要素を所定の面又は線と比較し、角度差が所定の大きさ以下であった場合には、面要素の傾きを修整する誤差修正部を更に備え、三次元画像の表示に際して、傾きを修整された面要素に対応する三次元画像の構成要素を、その他の構成要素とは異なる態様で表示し、傾きを修整された面要素に対応する構成要素を、リストにおいて、その他の構成要素と異なる態様で表示しても良い。

このような態様においては、傾きが修正された面要素を好適に把握することができ、傾きの修正が適切でない様な場合には、元に戻すことも可能である。これにより、測定対象物がある程度以上複雑である場合や、面要素が三次元画像全体の中で比較的小さい様な場合にも、意図しない面要素の傾きの修正を防止しつつ、好適な範囲で自動修正を行い、これによって所望の形状を有し、測定データに基づいた正確な寸法を有する三次元モデルを、より容易に生成することが出来る。

本発明の一態様において、演算装置は、面要素から面要素間の交差情報及び各面要素の輪郭情報を求めて、第１の三次元モデルを自動的に生成する第１の三次元モデル生成部を更に備え、第１の三次元モデルを表示しても良い。

このような態様においては、測定データに基づいて、自動で第１の三次元モデルを生成し、表示する。このようにして自動で生成された第１の三次元モデルは、例えば一部のみ被測定対象物と異なる形状になってしまう場合がある。ここで、このような形状の違いは、視認によって比較的容易に発見できる場合がある。従ってユーザは、自動で生成された第１の三次元モデルと被測定対象物との形状を比較し、三次元モデル要素によって適宜第１の三次元モデルを修正することにより、所望の形状を有し、測定データに基づいた正確な寸法を有する第２の三次元モデルを、容易に生成することが出来る。

本発明の一の態様に係る三次元モデルの生成システムは、被測定対象物を測定して得られた測定点群データ、面要素の種類及び面要素のジオメトリ値を含む測定データに基づいて三次元モデルを生成する演算装置を含む。この演算装置は、測定データに基づいて三次元モデルの少なくとも一部の形状を所定の方法で表現し、面要素及び所定の条件によって規定される三次元モデル要素を生成する三次元モデル要素生成部と、一又は複数の三次元モデル要素を用いて三次元モデルを生成する三次元モデル生成部とを備える。また、この演算装置は、被測定対象に対応する三次元画像と共に、この三次元画像を構成する各構成要素に対応する面要素のリストを表示する。

本発明の一の態様に係る三次元モデルの生成プログラムは、演算装置を用い、被測定対象物を測定して得られた測定点群データ、面要素の種類及び面要素のジオメトリ値を含む測定データに基づいて三次元モデルを生成する。また、この三次元モデルの生成プログラムは、測定データに基づいて三次元モデルの少なくとも一部の形状を所定の方法で表現し、面要素及び所定の条件によって規定される三次元モデル要素を生成する三次元モデル要素生成部と、一又は複数の三次元モデル要素を用いて三次元モデルを生成する三次元モデル生成部とを備える。また、この三次元モデルの生成プログラムは、被測定対象に対応する三次元画像と共に、この三次元画像を構成する各構成要素に対応する面要素のリストを、演算装置に表示させる。

この発明によれば、所望の形状を有し、測定データに基づいた正確な寸法を有する三次元モデルを、容易に生成することが出来る。

本発明の第１の実施の形態に係る三次元モデル生成システム１０を示すブロック図である。 出力装置６に出力される映像の一例を示す図である。 出力装置６に出力される映像の一例を示す図である。 同実施の形態に係る三次元モデル要素生成部３３の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態において、出力装置６に出力される映像の一例を示す図である。 同実施の形態に係る三次元モデル要素生成部３３の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係る三次元モデル生成方法において、出力装置６に出力される映像の一例を示す図である。 出力装置６に出力される映像の一例を示す図である。 出力装置６に出力される映像の一例を示す図である。 本発明の第４の実施の形態に係る三次元モデル生成システム１１を示すブロック図である。 同実施の形態に係る誤差修正部３２の構成を示すブロック図である。 出力装置６に出力される映像の一例を示す図である。 本発明の第５の実施の形態に係る三次元モデル生成システム１２を示すブロック図である。

次に本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本実施の形態に係る三次元モデル生成システム１０を示すブロック図である。本実施の形態に係る三次元モデル生成システム１０は、例えば、被測定対象物１を測定する三次元測定機２から測定データを取得し、ＣＡＤデータに基づく三次元モデルを生成するもので、例えばＣＡＤシステムの一部として構成されている。尚、本実施の形態においては三次元モデルとしてソリッドモデルを生成しているが、三次元モデルは、ソリッドモデルのみならず、サーフェースモデルやワイヤーモデルとして生成されても良い。

図１に示す通り、この三次元モデル生成システム１０は、コンピュータ装置と、このコンピュータ装置によって実行される三次元モデル生成プログラムにより、各種機能が実現される。コンピュータ装置は、被測定対象物１を測定して得られた測定データに基づいて三次元モデルを生成する演算装置３と、演算装置３と接続され、三次元モデル生成プログラムを記憶する記憶装置４と、演算装置３に接続され、本実施の形態に係る三次元モデル生成プログラムの操作や各種パラメータの入力等を行う入力装置５と、演算装置３において生成された三次元モデルを出力する出力装置６とを備えて構成されている。演算装置３は、例えばＣＰＵやマイコン等、各種の演算を行う装置である。入力装置５としてはキーボードやマウス、タッチパネル等を採用することが可能であり、出力装置６としては、ディスプレイやプロジェクタ、プリンタ等を採用することが可能である。

図１に示す通り、演算装置３は、所定の三次元モデル生成プログラムと共に、測定データを三次元測定機２から取得するインポート部３１と、インポート部３１によって取得された測定データに基づいて、三次元モデルの少なくとも一部の形状を所定の方法で表現する三次元モデル要素を生成する三次元モデル要素生成部３３と、一又は複数の三次元モデル要素を用いて三次元モデルを生成する三次元モデル生成部３４と、被測定対象物１に対応する三次元画像Ｇを生成し、出力装置６に出力する三次元画像生成部３５と、この三次元画像Ｇを構成する構成要素のリストＬの画像を生成し、出力装置６に出力するリスト生成部３６との各機能を実現する。
図２に示す通り、例えば三次元画像生成部３５が複数の面要素の三次元画像Ｇを生成する場合、リスト生成部３６は、この三次元画像生成部３５に含まれる面要素のリストＬを生成する。また、図３に示す通り、例えば三次元画像生成部３５が三次元モデルの三次元画像Ｇを生成する場合、リスト生成部３６は、この三次元モデルを構成する三次元モデル要素のリストＬを生成する。

図１に示す通り、被測定対象物１としては自由曲面などの任意の形状のものを選択可能であるが、ＣＡＤシステムで解析的二次曲面として定義可能な表面形状を有するものを対象とする。即ち、被測定対象物１の表面形状は、点要素、直線要素、円、楕円等の曲線要素、並びに、平面、円筒面、円錐面、球面及びトーラス面等の面要素等の組み合わせからなる。ここでは１例として、図１に示す様に、概箱状の形状であって、前面及び背面が一方向に傾き、前面及び背面の下部に舌片部が形成され、上面後部左側の一部が、他の面に対して低くなる様な形状を想定する。

三次元測定機２から出力される測定データは、測定点群データ、幾何要素の種類及び幾何要素のジオメトリ値を含む。測定点群データは、上記被測定対象物１の表面の１又は複数の測定点の測定座標のデータ群である。幾何要素の種類は、点、直線、平面、円、楕円、円筒面、円錐面、球面及びトーラス面等の点要素、直線要素及び面要素の種類を示すデータである。この幾何要素の種類は、三次元測定時に測定点群データ取得に際してオペレータが１つ１つ指示することにより得られるデータでも良いし、測定点群データの分布状況に応じて三次元測定機が自動的に判定することにより得られるデータでも良い（例えば特開２００１−２４１９４１号参照）。また、幾何要素のジオメトリ値は、測定点群データから推定されたその幾何要素の基準位置座標、向き、長さ、半径等のデータで、例えば直線要素であれば、基準点の座標値、方向、長さ等、平面要素であれば、その基準点の座標値、法線方向等、円要素であれば、基準点の座標値、法線方向、半径等、楕円要素であれば、基準点の座標値、法線方向、長径方向、長径、短径等を含む。幾何要素のジオメトリ値は、幾何要素の種類及び測定点群データから求められる。なお、以下は説明の便宜のために幾何要素が、面要素であるものとする。更に、測定データは、例えばプローブのタッチ方向や画像の取得方向等、面要素が取得された方向（面要素に対して、被測定対象物１が存在する方向）に関するデータを有していても良い。

図２は、出力装置６に出力される映像の一例を示す図であり、左部分には上記測定データに含まれる面要素のリスト（フィーチャツリー）Ｌが、右部分にはこれら面要素によって表現される三次元画像Ｇが示されている。図２に示す例において、測定データ中の面要素は、平面要素Ｐｌａｎｅ＿０〜Ｐｌａｎｅ＿１０である。平面要素Ｐｌａｎｅ＿０〜Ｐｌａｎｅ＿１０は、被測定物１の各平面を測定した際に取得された面要素である。なお、図２に示すように、測定データ中では、各面要素の広さ（長さ、幅、高さ等）は未定である。ここでは、測定点群の分布範囲に基づいて広さが表現されている。

また、図２に示すように、例えば三次元画像Ｇ中の所定の構成要素（三次元画像Ｇを構成する構成要素。例えば、面要素Ｐｌａｎｅ＿１。）及びリストＬ中の対応する構成要素（リストＬを構成する構成要素。例えば、「Ｐｌａｎｅ＿１」との文字部分又はこの文字部分の先頭に位置するアイコン。）の一方を選択すると、他方が他の構成要素と異なる態様で表示される。本実施の形態においては、三次元画像Ｇ中の面要素と対応するリストＬ中の面要素のどちらかを選択することにより、この選択された面要素の色が、他の面要素と異なる色で表示される。例えば、リストＬ中の「Ｐｌａｎｅ＿１」との文字部分をクリックすると、図２に示すように、三次元画像Ｇ中の面要素Ｐｌａｎｅ＿１が、他の面要素Ｐｌａｎｅ＿２〜Ｐｌａｎｅ＿１０と異なる色で表示される。

図３は、出力装置６に出力される映像の一例を示す図であり、右部分には生成された三次元モデル及びこの三次元モデルを生成する複数の三次元モデル要素のうちの一つ（Ｓｏｌｉｄ＿４）の三次元画像Ｇが示されている。更に、左部分には、この三次元モデルを構成する三次元モデル要素（Ｓｏｌｉｄ＿１〜Ｓｏｌｉｄ＿５）、この三次元モデル要素を規定する面要素及びパラメータのリスト（フィーチャツリー）Ｌが示されている。

図３に示す通り、本実施の形態において、三次元モデルは、複数の三次元モデル要素を組み合わせることによって生成される。三次元モデル要素は、上述の通り、三次元モデルの少なくとも一部の形状を表現するものであり、測定要素に含まれる面要素及び所定のパラメータによって規定される。また、三次元モデル要素は、三次元モデルの表現方法によって複数種類の要素が存在するが、図３には、スイープ要素Ｓｏｌｉｄ＿４を示している。スイープ要素は、所定の平面形状を所定の方向に移動させた場合の軌跡によって三次元形状を表現するものである。また、図３の左図中に示す通り、スイープ要素は、上記平面形状が存在する平面を規定するスイープ基準平面（Ｂａｓｓ Ｐｌａｎｅ）、上記平面形状のスイープ基準平面上における形状を規定する閉輪郭線群（Ｂｏｕｎｄａｒｙ）、上記平面形状を移動させる方向（ｓｗｅｅｐ ｇｅｏｍａｔｒｙ）、スイープを行う距離（ｓｗｅｅｐ ｌｅｎｇｔｈ）等によって表現される。

図３に示す通り、本実施の形態において、上記スイープ基準平面（Ｂａｓｓ Ｐｌａｎｅ）は、測定データに含まれる面要素から選択される。また、上記閉輪郭線群（Ｂｏｕｎｄａｒｙ）は、複数の輪郭線（ＩｎｔＣｕｒｖｅ＿１３，ＩｎｔＣｕｒｖｅ＿３８，ＩｎｔＣｕｒｖｅ＿４６及びＩｎｔＣｕｒｖｅ＿３３）及び交点によって表現されており、この輪郭線は、測定データに含まれる面要素同士の交線によって表現されている。

また、図３に示す通り、スイープ要素を規定するパラメータとして、その他のパラメータが存在しても良い。本実施の形態においては、このようなパラメータとして、ブール演算の要素（ｂｏｏｌｅａｎ）が存在する。例えば、図３に示す通り、ブール演算の要素が和集合（ｕｎｉｔｅ）である場合、スイープ基準平面、閉輪郭線群、スイープを行う方向及びスイープを行う距離によって規定される空間には、三次元モデルが存在することになる。一方、ブール演算の要素が差集合（ｓｕｂｓｔｒａｃｔ）である場合、他の三次元モデル要素の上記空間と重複する部分に、三次元モデルが存在しないことになる。

また、図３に示すように、例えば三次元画像Ｇ中の所定の構成要素（例えば、三次元モデル要素Ｓｏｌｉｄ＿４）及びリストＬ中の対応する構成要素の一方を選択すると、他方が他の構成要素と異なる態様で表示される。例えば、本実施の形態においては、三次元画像Ｇ中の三次元モデル要素及びリストＬ中の三次元モデル要素の一方を選択することにより、この選択された一方及び他方の色が、他の三次元モデル要素とは異なる色で表示される。

次に、図４を参照して、本実施の形態に係る三次元モデル要素生成部３３の内のスイープ要素生成部７１について説明する。図４は、本実施の形態に係る三次元モデル要素生成部３３の構成の一部を示すブロック図である。図４に示す通り、本実施の形態に係る三次元モデル要素生成部３３は、スイープ要素を生成するスイープ要素生成部７１を備えている。

スイープ要素生成部７１中、スイープ基準平面選択部７１１は、測定データ中の面要素をスイープ基準平面として選択する。また、スイープ基準平面選択部７１１は、測定データ中から、スイープ基準平面の候補となる平面要素のリストを作成して出力装置６に出力し、入力装置５からの入力に応じてスイープ基準平面を選択しても良い。

スイープ要素生成部７１中、輪郭線生成部７１３は、測定データ中の面要素から、選択されたスイープ基準平面と共に上記輪郭線を規定する他の面要素を選択し、スイープ基準平面と他の面要素との交線から輪郭線を生成する。また、輪郭線生成部７１３は、スイープ基準平面及び他の面要素の交線のリストを作成して出力装置６に出力し、入力装置５からの入力に応じて順次輪郭線を選択しても良い。

スイープ要素生成部７１中、交点生成部７１４は、輪郭線同士の交点から、閉輪郭線群の輪郭を規定する交点を生成する。また、交点生成部７１４は、閉輪郭線群の輪郭を規定する交点のリストを作成して出力装置６に出力し、入力装置５からの入力に応じて順次交点を選択しても良い。

スイープ要素生成部７１中、スイープ条件表示部７１５は、スイープ要素の生成に要する条件を出力装置６に表示する。また、スイープ条件表示部７１５は、スイープ要素の生成に要する条件を入力するための入力フォームを出力装置６に出力し、入力装置５からの入力に応じて順次スイープ要素生成パラメータを取得しても良い。

スイープ要素生成部７１中、生成部７１６は、生成された輪郭線、交点及び入力装置５によって入力されたスイープ要素生成パラメータによってスイープ要素を生成する。

本実施の形態に係る三次元モデルの生成方法においては、測定データに含まれる面要素を適宜選択して一又は複数の三次元モデル要素を生成し、この三次元モデル要素から、被測定対象物の三次元モデルを生成する。また、上記演算装置３は、図１〜３に示す通り、被測定対象に対応する三次元画像Ｇと共に、測定データに含まれる面要素のうち、少なくともこの三次元画像Ｇを構成する各構成要素に対応する面要素のリストＬを表示する。従ってユーザは、三次元画像Ｇ上から各構成要素に対応する面要素の被測定対象物１上における大まかな位置や概形を把握し、リストＬによって各構成要素を明確に把握することが出来る。従ってユーザは、各面要素の被測定対象物１上における位置を確実に把握することが出来る。これにより、所望の形状を有し、測定データに基づいた正確な寸法を有する三次元モデルを容易に生成することが出来る。

例えば、被測定対象物が極めて複雑な形状を有しており、狭い範囲に多数の構成要素が含まれている場合等、三次元画像Ｇの視認のみによっては各構成要素の被測定対象物１上における位置等を確実に判断することが難しい場合がある。このような場合に、リスト上から各構成要素を確認することにより、各構成要素の被測定対象物１上における位置等を確実に判断することが可能である。

また、図２に示す通り、本実施の形態に係る三次元モデルの生成方法において、上記演算装置は、面要素（Ｐｌａｎｅ＿０〜Ｐｌａｎｅ＿１０）の三次元画像Ｇと共に、面要素のリストＬを表示する。従ってユーザは、三次元画像Ｇ上から各面要素の被測定対象物１上における大まかな位置や概形を把握し、リストＬによって各面要素を明確に区別することが出来る。従ってユーザは、各面要素の被測定対象物１上における位置を確実に把握し、これに基づいて適切に上記三次元モデル要素を生成し、又は修正することが出来る。これにより、所望の形状を有し、測定データに基づいた正確な寸法を有する三次元モデルを容易に生成することが出来る。

また、図３に示す通り、本実施の形態に係る三次元モデルの生成方法においては、生成された三次元モデルの三次元画像Ｇと共に、三次元画像Ｇの生成に用いられた三次元モデル要素（Ｓｏｌｉｄ＿１〜Ｓｏｌｉｄ＿５）と、三次元モデル要素の生成に際して使用された面要素のリストＬを表示する。従ってユーザは、どの面要素に基づいてどの三次元モデル要素が生成されたのかをリストＬ上から確認することにより生成された三次元モデル要素の妥当性を確認し、場合によっては修正を行うことが可能である。これにより、所望の形状を有し、測定データに基づいた正確な寸法を有する三次元モデルを容易に生成することが出来る。

また、図３に示す通り、本実施の形態に係る三次元モデルの生成方法においては、リストＬに、三次元モデル要素を規定する面要素に加え、この三次元モデル要素を規定する所定の条件も表示される。このような態様においては、ユーザは、どの面要素に基づいてどの三次元モデル要素が生成されたかに加え、その生成に使用されたパラメータがどの様なものであるのかをリスト上から確認することが出来る。従って、生成された三次元モデル要素の妥当性をより好適に確認し、場合によっては修正を行うことが可能である。これにより、所望の形状を有し、測定データに基づいた正確な寸法を有する三次元モデルをより容易に生成することが出来る。

［第２の実施の形態］
次に、図５及び図６を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る三次元モデル生成方法について説明する。図５は、本発明の第２の実施の形態に係る三次元モデル生成方法において、出力装置６に出力される映像の一例を示す図であり、右部分には生成された三次元モデル及びこの三次元モデルを生成する三次元モデル要素のうちの一つＳｏｌｉｄ＿１２が示されている。更に、左部分には、この三次元モデルを構成する三次元モデル要素、この三次元モデル要素を規定する面要素及びパラメータのリスト（フィーチャツリー）が示されている。尚、以下の説明において、上記第１の実施の形態と同様の部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。また、説明のために、図５においては、第１の実施の形態とは異なる形状を有する被測定対象物を測定して得られた測定データを示している。

図３を参照して説明した通り、第１の実施の形態においては、三次元モデル要素としてスイープ要素を使用する場合について例示した。図５に示す通り、本実施の形態においては、三次元モデル要素として、スイープ要素に加え、カット要素を使用する。カット要素は、ある三次元形状を所定の平面又は曲面によって切断することによって三次元形状を表現するものである。また、カット要素は、切断される三次元形状である親モデル要素、この親モデル要素の切断面を規定するカット基準面（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）及び切断された後に消去される方向を示すカット方向等によって表現される。

図５に示す通り、本実施の形態において、上記カット基準面は、測定データに含まれる面要素から選択される。また、上記親モデル要素は、例えばスイープ要素生成部７１によって生成されたスイープ要素であっても良い。図５に示した例においては、図５に示したＳｏｌｉｄ＿１１を親モデルとして選択し、面要素Ｐｌａｎｅ＿１５をカット基準面として選択することにより、カット要素Ｓｏｌｉｄ＿１２を生成している。

次に、図６を参照して、本実施の形態に係る三次元モデル要素生成部３３について説明する。図６は、本実施の形態に係る三次元モデル要素生成部３３の構成を示すブロック図である。図６に示す通り、本実施の形態においては、三次元モデル要素生成部３３が、スイープ要素生成部７１に加え、カット要素を生成するカット要素生成部７２を含んでいる。

カット要素生成部７２中、親モデル要素選択部７２１は、スイープ要素生成部７１によって生成されたスイープ要素を親モデル要素として選択する。また、親モデル要素選択部７２１は、親モデル要素の候補となるスイープ要素のリストを作成して出力装置６に出力し、入力装置５からの入力に応じて親モデル要素を選択しても良い。

カット要素生成部７２中、カット基準面選択部７２２は、測定データ中の面要素のうち、選択された親モデル要素と交差するものをカット基準面として選択する。また、カット基準面選択部７２２は、カット基準面の候補となる面要素のリストを作成して出力装置６に出力し、入力装置５からの入力に応じてカット基準面を選択しても良い。

カット要素生成部７２中、カット条件表示部７２３は、カット要素の生成に要する条件を出力装置６に表示する。例えば、カット条件表示部７２３は、カット方向を指定するための入力フォームを作成して出力装置６に出力し、入力装置５からの入力に基づいてカット方向を取得しても良い。

カット要素生成部７２中、生成部７２４は、選択された親モデル要素、カット基準面及び入力装置５によって入力されたカット要素生成パラメータによってカット要素を生成する。

［第３の実施の形態］
次に、図７〜図９を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る三次元モデル生成方法について説明する。図７〜図９は、出力装置６に出力される映像の一例を示す図であり、右部分には生成された三次元モデルの三次元画像Ｇが示されている。更に、左部分には、この三次元モデルを構成する三次元モデル要素（Ｓｏｌｉｄ＿１〜Ｓｏｌｉｄ＿５）、この三次元モデル要素を規定する面要素及びパラメータのリストＬが示されている。尚、以下の説明において、上記第１〜第２の実施の形態と同様の部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。

図７に示す通り、自動又は手動で三次元モデルを生成した場合、例えば測定に際して取得された全ての面要素が使用されず、これによって不完全な面要素が生成されてしまう場合がある。このような場合、例えば測定対象物がある程度以上複雑である場合や、面要素が三次元画像全体の中で比較的小さい様な場合、三次元モデルの三次元画像Ｇを視認することにより、一見して被測定対象物１との違いを判断し難い場合がある。

ここで、図８に示す通り、本実施の形態に係る三次元モデルの生成方法においては、三次元モデルの生成に際して使用されていない面要素（Ｐｌａｎｅ＿１０）が存在する場合に、三次元モデルの三次元画像に、使用されていない面要素の三次元画像を重畳した三次元画像Ｇを表示する。従って、図９に示す通り、ユーザは、使用されていなかった面要素Ｐｌａｎｅ＿１０に基づいて新たに三次元モデル要素Ｓｏｌｉｄ＿５を生成することが出来る。即ち、本実施の形態に係る三次元モデルの生成方法においては、例えば測定対象物がある程度以上複雑である場合や、面要素が三次元画像全体の中で比較的小さい様な場合にも、未使用の面要素の取りこぼしや取り違え等を防止することが可能である。これにより、所望の形状を有し、測定データに基づいた正確な寸法を有する三次元モデルを、より容易に生成することが出来る。

尚、図８に示す通り、三次元モデルの三次元画像に重畳された面要素の三次元画像は、三次元モデルの三次元画像とは異なる態様で表示しても良い。例えば、本実施の形態においては、三次元モデルの三次元画像と、使用されていない面要素の三次元画像とでは、異なる色で表示されている。

［第４の実施の形態］
次に、図１０〜図１２を参照して、本発明の第４の実施の形態に係る三次元モデル生成方法について説明する。図１０は、本実施の形態に係る三次元モデル生成システム１２を示すブロック図である。尚、以下の説明において、上記第１〜第３の実施の形態と同様の部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。

図１０に示す通り、本実施の形態に係る三次元モデル生成システム１１は、基本的には第１の実施の形態に係る三次元モデル生成システム１０と同様に構成されているが、面要素の傾きを修整する誤差修正部３２を備えている。尚、以下において、被測定対象物１を設置した面を基準面、基準面と垂直な直線を基準軸とする。

図１１は、誤差修正部３２を示すブロック図である。図１１に示す通り、誤差修正部３２は、インポート部３１を介して入力された測定データ中の面要素から、順次一つの面要素を選択する面要素選択部３２１と、選択された面要素の傾いている角度を判定する角度判定部３２２と、同面要素の存在幅を判定する幅判定部３２３と、これら判定の結果に応じて同面要素の傾きを修正する修正部３２４とを備えている。

角度判定部３２２は、選択された面要素が平面要素である場合、そのジオメトリ値から特定される平面と上記基準面とのなす角度誤差が角度判定データΔθｔｈ（指定値）以下であるか否かを判定する角度判定を行い、この面要素が円筒面要素、円錐面要素、トーラス面要素等の場合、そのジオメトリ値から特定される中心軸と上記基準軸とのなす角度誤差が角度判定データΔθｔｈ以下であるか否かを判定する角度判定を行う。角度判定の結果、角度誤差が所定の角度判定データΔθｔｈ以下である場合には、修正値として角度誤差データΔθｋを出力する。

幅判定部３２３は、選択された面要素のジオメトリ値によって特定される平面又は曲面を基準にして測定点群データの存在幅を判定する。測定点群データの存在幅による判定は、面要素が平面要素である場合には、測定点群データを面要素のジオメトリ値によって特定された面要素に投影した領域について行い、面要素が円筒要素又は円錐要素である場合には、測定点群データを面要素のジオメトリ値によって特定された面要素の軸に投影した領域について行う。測定点群データの存在幅は、ジオメトリ値によって特定された面要素から各測定点までの法線方向の距離によって表される。幅判定部３２３は、測定点群データの存在幅が幅判定データΔＷｔｈ（指定値）以下であるか否かを判定し、その幅判定結果として修正可否データを出力する。尚、上記角度判定データΔθｔｈ及び幅判定データΔＷｔｈは入力装置５から予め指定することができる。

修正部３２４は、上記角度判定及び幅判定において、共に誤差が指定値以下であると判定された場合、角度誤差Δθｋを取得し、この角度誤差Δθｋの分だけ面要素を修正し、修正面要素を出力する。その結果、面要素が表す面が、基準面と同一、平行又は垂直に揃えられるか、又は面要素の中心軸が基準軸と同一、平行又は垂直に揃えられる。角度判定において角度誤差が角度判定データΔθｔｈよりも大きいと判定され、又は幅判定において存在幅が幅判定データΔＷｔｈよりも大きいと判定された場合には、面要素についての修正を行わない。

この様な方法によれば、誤差が修正されて正確な三次元モデルの生成が可能になると共に、設計により意図的な傾きを与えた面を誤差と誤って認識して修正してしまう様な事態を防止することが可能である。

図１２は、出力装置６に出力される映像の一例を示す図であり、左部分には上記測定データに含まれる面要素のリスト（フィーチャツリー）Ｌが、右部分にはこれら面要素によって表現される三次元画像Ｇが示されている。尚、図１２においては、測定データ中の面要素Ｐｌａｎｅ＿０〜Ｐｌａｎｅ＿１０のうち、面要素Ｐｌａｎｅ＿１の傾きが修正された例を示している。

図１２に示す通り、本実施の形態において、演算装置３は、三次元画像Ｇの表示に際して、傾きを修整された面要素（Ｐｌａｎｅ＿１）に対応する三次元画像Ｇ中の構成要素を、その他の面要素（Ｐｌａｎｅ＿０及びＰｌａｎｅ＿２〜Ｐｌａｎｅ＿１０）とは異なる態様で表示している。また、本実施の形態において、演算装置３は、傾きを修整された面要素（Ｐｌａｎｅ＿１）に対応するリストＬ中の構成要素を、その他の構成要素と異なる態様で表示する。例えば、本実施の形態においては、三次元画像Ｇ中の面要素Ｐｌａｎｅ＿１に対応する構成要素を、他の構成要素とは異なる色で表示し、また、リストＬ中の面要素Ｐｌａｎｅ＿１に対応する構成要素を、他の構成要素とは異なる色で表示している。

このような態様においては、傾きが修正された面要素（Ｐｌａｎｅ＿１）を好適に把握することができ、傾きの修正が適切でない様な場合には、元に戻すことも可能である。これにより、測定対象物がある程度以上複雑である場合や、面要素が三次元画像全体の中で比較的小さい様な場合にも、意図しない面要素の傾きの修正を防止しつつ、好適な範囲で自動修正を行い、これによって所望の形状を有し、測定データに基づいた正確な寸法を有する三次元モデルを、より容易に生成することが出来る。

［第５の実施の形態］
次に、図１３を参照して、本発明の第５の実施の形態に係る三次元モデル生成方法について説明する。図１３は、本実施の形態に係る三次元モデル生成システム１２を示すブロック図である。尚、以下の説明において、上記第１〜第４の実施の形態と同様の部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。

図１３に示す通り、本実施の形態に係る三次元モデル生成方法においては、測定データに基づいて、自動で第１の三次元モデルを生成し、出力装置６に表示する。このようにして自動で生成された第１の三次元モデルは、例えば一部のみ被測定対象物１と異なる形状になってしまう場合がある。ここで、このような形状の違いは、視認によって比較的容易に発見できる場合がある。従ってユーザは、自動で生成された第１の三次元モデルと被測定対象物１との形状を比較し、三次元モデル要素によって適宜第１の三次元モデルを修正することにより、所望の形状を有し、測定データに基づいた正確な寸法を有する第２の三次元モデルを、容易に生成することが出来る。

図１３に示す通り、本実施の形態に係る三次元モデル生成システム１１は、第１の実施の形態に係る三次元モデル生成システム１０とほぼ同様に構成されているが、測定データに含まれる面要素から面要素間の交差情報及び各面要素の輪郭情報を求めて、第１の三次元モデルを自動的に生成する第１の三次元モデル生成部７３を更に有している。また、本実施の形態に係る三次元モデル生成システム１１は、三次元モデル要素生成部３３が、上述したスイープ要素生成部７１及びカット要素生成部７２を備えている。更に、本実施の形態に係る三次元モデル生成システム１１は、スイープ要素やカット要素等によって第１の三次元モデルを修正し、第２の三次元モデルを生成する第２の三次元モデル生成部７４を備えている。

１…被測定対象物、２…三次元測定機、３…演算装置、４…記憶装置、５…入力装置、６…出力装置、３１…インポート部、３３…三次元モデル要素生成部、３４…三次元モデル生成部、３５…三次元画像生成部、３６…リスト生成部。

Claims (10)

1. 被測定対象物を測定して得られた測定点群データ、面要素の種類及び面要素のジオメトリ値を含む測定データに基づいて三次元モデルを生成する演算装置を用いる三次元モデルの生成方法であって、
   前記演算装置は、
   前記測定データに基づいて前記三次元モデルの少なくとも一部の形状を所定の方法で表現し、前記面要素及び所定の条件によって規定される三次元モデル要素を生成する三次元モデル要素生成部と、
   一又は複数の前記三次元モデル要素を用いて前記三次元モデルを生成する三次元モデル生成部と
   を備え、
   前記被測定対象物に対応する三次元画像と共に、前記測定データに含まれる前記面要素のうち、少なくともこの三次元画像を構成する各構成要素に対応する前記面要素のリストを表示する
   ことを特徴とする三次元モデルの生成方法。
2. 前記演算装置は、
   前記三次元画像として、前記面要素の三次元画像を表示し、
   前記リストとして、前記面要素のリストを表示する
   ことを特徴とする請求項１記載の三次元モデルの生成方法。
3. 前記演算装置は、
   前記三次元画像として、前記三次元モデルの三次元画像を表示し、
   前記リストとして、前記三次元モデルの生成に用いられた前記三次元モデル要素と、前記三次元モデル要素の生成に際して使用された前記面要素のリストを表示する
   ことを特徴とする請求項１記載の三次元モデルの生成方法。
4. 前記演算装置は、前記三次元モデルの生成に際して使用されていない前記面要素が存在する場合に、前記三次元モデルの三次元画像に、前記使用されていない前記面要素の三次元画像を重畳した三次元画像を表示する
   ことを特徴とする請求項３記載の三次元モデルの生成方法。
5. 前記リストには、前記三次元モデル要素を規定する前記面要素に加え、この三次元モデル要素を規定する前記所定の条件を表示する
   ことを特徴とする請求項３又は４記載の三次元モデルの生成方法。
6. 前記三次元画像中の所定の構成要素及び前記リスト中の対応する構成要素のうちの一方を選択すると、他方が他の構成要素と異なる態様で表示される
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の三次元モデルの生成方法。
7. 前記演算装置は、
   前記面要素を所定の面又は線と比較し、角度差が所定の大きさ以下であった場合には、前記面要素の傾きを修整する誤差修正部を更に備え、
   前記三次元画像の表示に際して、
   傾きを修整された前記面要素に対応する前記三次元画像の構成要素を、その他の前記構成要素とは異なる態様で表示し、
   傾きを修整された前記面要素に対応する前記構成要素を、前記リストにおいて、その他の前記構成要素と異なる態様で表示する
   ことを特徴とする請求項２又は５記載の三次元モデルの生成方法。
8. 前記演算装置は、
   前記面要素から前記面要素間の交差情報及び各面要素の輪郭情報を求めて、第１の三次元モデルを自動的に生成する第１の三次元モデル生成部を更に備え、
   前記第１の三次元モデルを表示する
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の三次元モデルの生成方法。
9. 被測定対象物を測定して得られた測定点群データ、面要素の種類及び面要素のジオメトリ値を含む測定データに基づいて三次元モデルを生成する演算装置を含む三次元モデルの生成システムであって、
   前記演算装置は、
   前記測定データに基づいて前記三次元モデルの少なくとも一部の形状を所定の方法で表現し、前記面要素及び所定の条件によって規定される三次元モデル要素を生成する三次元モデル要素生成部と、
   一又は複数の前記三次元モデル要素を用いて前記三次元モデルを生成する三次元モデル生成部と
   を備え、
   前記被測定対象物に対応する三次元画像と共に、この三次元画像を構成する各構成要素に対応する前記面要素のリストを表示する
   ことを特徴とする三次元モデルの生成システム。
10. 演算装置に、被測定対象物を測定して得られた測定点群データ、面要素の種類及び面要素のジオメトリ値を含む測定データに基づいて三次元モデルを生成させる三次元モデルの生成プログラムであって、
    前記演算装置を、
    前記測定データに基づいて前記三次元モデルの少なくとも一部の形状を所定の方法で表現し、前記面要素及び所定の条件によって規定される三次元モデル要素を生成する三次元モデル要素生成部と、
    一又は複数の前記三次元モデル要素を用いて前記三次元モデルを生成する三次元モデル生成部
    として機能させるとともに、
    前記被測定対象物に対応する三次元画像と共に、この三次元画像を構成する各構成要素に対応する前記面要素のリストを、前記演算装置に表示させる
    ことを特徴とする三次元モデルの生成プログラム。