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メッシュモデル生成システム

国内特許コード P09A015058
整理番号 P2005-273-JP01
掲載日 2010年2月19日
出願番号 特願2006-052670
公開番号 特開2007-233560
登録番号 特許第4664218号
出願日 平成18年2月28日(2006.2.28)
公開日 平成19年9月13日(2007.9.13)
登録日 平成23年1月14日(2011.1.14)
発明者
  • 金井 理
  • 岸浪 建史
  • 伊達 宏昭
  • 西垣 一朗
出願人
  • 国立大学法人北海道大学
  • 株式会社日立製作所
発明の名称 メッシュモデル生成システム
発明の概要

【課題】 フィーチャ抑制度及び面分数又は解像度を任意に調整でき、解析やモデル表示に適した所望のメッシュモデルを短時間で生成する。
【解決手段】 入力メッシュモデルから形状特徴であるフィーチャを除去したフィーチャ除去メッシュモデルと除去されたフィーチャのフィーチャメッシュモデルとを生成する第1ステップ(1)と、前記フィーチャ除去メッシュモデルと前記フィーチャメッシュモデルについてメッシュ数を低減させた単純化メッシュモデルと単純化フィーチャメッシュモデルを生成する第2ステップ(2)と、指定されたフィーチャと指定されたメッシュ解像度を有する目的メッシュモデルを、前記単純化メッシュモデルと前記単純化フィーチャメッシュモデルを用いて生成する第3ステップ(3)とをコンピュータを用いて実行することにより、単純化メッシュモデルと単純化フィーチャメッシュモデルが指定された解像度を有する目的メッシュモデルとして生成される。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要


有限要素法を用いた解析やコンピュータグラフィックスの分野においては、例えば、3次元のソリッドモデルを三角形メッシュ要素で分割したメッシュモデルを生成することが行われている。通常、解析等の対象である3次元ソリッドモデルには、穴や突起などを有する場合が多い。このような穴や突起をメッシュモデリングの技術分野ではフィーチャと称している。例えば、フィーチャは、ポケット穴などの底がある止まり穴、貫通穴、ボスなどの突起、等々の形状特徴であり、他の部品に関連する機能的に重要な部分である。



このようなフィーチャを有するメッシュモデルの場合、フィーチャの表現に多くのメッシュ要素を必要とし、かつメッシュサイズが細かくなって複雑になり、有限要素解析や画像表示に時間がかかり、解析効率や表示効率が低下するという問題がある。



ここで、フィーチャの中には、除去したとしても解析結果に与える影響が小さいものがあり、また、画像表示の拡大率によっては、フィーチャを除去しても支障を生じない場合がある。



そこで、非特許文献1、2には、ソリッドモデルの微小フィーチャを除去して、メッシュ分割の処理効率を向上させて、表示や解析の効率化を図ることが提案されている。例えば、入力されたメッシュモデルの一部のフィーチャを除去してメッシュモデルを簡略化することにより、画像表示や解析の効率化を図ることができる。又は、入力されたメッシュモデルのメッシュ要素を減らして、つまり面分数を減らしてメッシュモデルを簡略化することにより、モデル表示や解析の効率化を図ることができる。また、面分数を減らしてメッシュモデルを簡略化する方法としては、非特許文献3~5に記載されたEC(Edge Collapse)法が知られている。




【非特許文献1】A. Sheffer, Model simplification for meshing using face clustering, Computer-Aided Design, 33, pp925-934, 2001

【非特許文献2】Jihad El-Sana et.al., Topology Simplification for Polygonal Virtual Environments, IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, 4(2), pp133-144,1998

【非特許文献3】伊達他、有限要素法解析用多重解像度メッシュモデリングに関する研究、2004年度精密工学会秋季大会論文集、13-14、2004年

【非特許文献4】M. Garland and P.S. Heckbert, Surface Simplification Using Quadric Error Metrics, Proceedings of SIGGRAPH’97, (1997) pp209-216

【非特許文献5】Hiroaki Date, Satoshi Kanai, Takeshi Kishinami, Ichiro Nishigaki and Takayuki Tohi, High-Quality and Property Controlled Finite Element Mesh Generation from Triangular Meshes using the Multiresolution Technique, Journal of Computing and Information Science in Engineering, 5(4), (2005) pp266-276

産業上の利用分野


本発明は、メッシュモデル生成システムに係り、具体的には、コンピュータを用いて、与えられるメッシュモデルから任意のフィーチャが除去された任意の解像度のメッシュを生成するのに好適なメッシュモデル生成システムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
コンピュータ及びコンピュータプログラムにより構成されるメッシュモデル生成システムであって、
入力メッシュモデルから形状特徴であるフィーチャを除去したフィーチャ除去メッシュモデルと除去したフィーチャのフィーチャメッシュモデルとを生成するフィーチャ認識・除去部と、
前記フィーチャ除去メッシュモデルと前記フィーチャメッシュモデルのそれぞれについてメッシュ数を低減させて、単純化メッシュモデルと単純化フィーチャメッシュモデルを生成するメッシュ単純化部と、
指定されたフィーチャと指定された解像度を有する目的メッシュモデルを、前記単純化メッシュモデルと前記単純化フィーチャメッシュモデルを用いてメッシュ数を増加させて生成するフィーチャ復元・LOD部とを備えてなるメッシュモデル生成システム

【請求項2】
請求項1に記載のメッシュモデル生成システムにおいて、
前記フィーチャ認識・除去部は、前記入力メッシュモデルから設定された平坦度を有し、かつ設定閾値以上の面積を有する面を基準面として抽出し、該基準面内の凸又は凹の領域を前記フィーチャとして抽出し、該フィーチャの凸又は凹の領域を構成する複数のメッシュを前記フィーチャメッシュモデルとして抽出し、該フィーチャメッシュモデルを前記入力メッシュから除去するとともに、該フィーチャメッシュモデルが除去された前記基準面の領域に新たなメッシュを生成して前記フィーチャ除去メッシュモデルを生成し、
前記メッシュ単純化部は、前記フィーチャ除去メッシュモデルを設定された許容近似誤差の範囲内で単純化処理して前記単純化メッシュモデルを生成するとともに、前記フィーチャメッシュモデルを設定された許容近似誤差の範囲内で単純化処理して前記単純化フィーチャメッシュモデルを生成し、
前記フィーチャ復元・LOD部は、指定されるフィーチャに対応する前記単純化フィーチャメッシュモデルを前記単純化メッシュモデルに組み合わせて前記目的メッシュモデルを生成することを特徴とするメッシュモデル生成システム

【請求項3】
請求項2に記載のメッシュモデル生成システムにおいて、
前記フィーチャ復元・LOD部は、指定される解像度に応じて、前記単純化フィーチャメッシュモデルと前記単純化メッシュモデルのメッシュ数を増加させることを特徴とするメッシュモデル生成システム

【請求項4】
請求項2に記載のメッシュモデル生成システムにおいて、
前記フィーチャ復元・LOD部は、指定されるフィーチャに対応する前記単純化フィーチャメッシュモデルの境界稜線上の頂点に対応する頂点が前記単純化メッシュモデルに存在しないとき、局所LOD手法により前記単純化フィーチャメッシュモデルの境界稜線上の頂点を該単純化メッシュモデルに復元した後、前記新たなメッシュを取り除いて前記目的メッシュモデルを生成することを特徴とするメッシュモデル生成システム

【請求項5】
請求項2に記載のメッシュモデル生成システムにおいて、
前記メッシュ単純化部は、前記フィーチャ除去メッシュモデルを設定された許容近似誤差の範囲内で単純化処理して前記単純化メッシュモデルを生成するにあたって、除去したフィーチャと前記基準面との境界線上の全ての稜線の単純化を近似誤差が設定閾値以内で実行する第1段階と、前記近似誤差が前記設定閾値を越えたときは目的にあった単純化基準に従って前記稜線の単純化を実行する第2段階とを有することを特徴とするメッシュモデル生成システム

【請求項6】
請求項2に記載のメッシュモデル生成システムにおいて、
前記メッシュ単純化部は、前記フィーチャ除去メッシュモデルを設定された許容近似誤差の範囲内で単純化処理して前記単純化メッシュモデルを生成するにあたって、ユーザが設定する復元フィーチャの寸法閾値と前記復元フィーチャに隣接する前記基準面上のメッシュサイズが同等になるまで、フィーチャと前記基準面との境界線上の全ての稜線の単純化を近似誤差が設定閾値以内で実行し、前記復元フィーチャの寸法閾値よりも前記復元フィーチャに隣接する前記基準面上のメッシュサイズが大きくなったときは目的にあった単純化基準に従って前記稜線の単純化を実行することを特徴とするメッシュモデル生成システム
産業区分
  • 計算機応用
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2006052670thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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