JP2000048065A

JP2000048065A - 仮想３次元パイプライン作図方法

Info

Publication number: JP2000048065A
Application number: JP10229439A
Authority: JP
Inventors: Seiji Satake; 誠二佐武; Tatsuya Fujii; 達也藤井
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1998-07-30
Filing date: 1998-07-30
Publication date: 2000-02-18

Abstract

(57)【要約】【課題】仮想３次元空間を構築する際には、空間内での
物体の構築位置を一意的に定める必要があるが、２次元
のディスプレイ上で表示されているために簡単に位置を
求めることが困難である。また、物体間の連携情報を含
めた３次元空間全体を把握することが必要である。ま
た、ここでの優れた視覚性、および操作性を備えた構築
方法が必要であった。【解決手段】従来の３面図による３次元空間上の図の定
義方法に代わり、３次元座標をグリッド表示することに
よりパイプラインの両端の２点を決定するようにした作
図方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ画面
上における仮想3 次元空間に図形を描くソフトウエアの
ユーザインタフェースに関する。特にプラントのパイプ
ラインを３次元的に描く場合に好適なツールを提供する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】プラント等のプロセスの計装図を３次元
的にグラフィック表示し、監視者が実際のプラントの形
態を実際の構造で捉えることにより、より監視操作を理
解しやすいものにしたグラフィカル・ユーザインターフ
ェースが用いられるようになってきた。特にプラントの
パイプラインは非常に入り組んだ構造をとることが多
く、平面的にはなかなか監視者に理解できない部分があ
った。そこで、このパイプライン構造を３次元表示する
ことで実際のプラントを縦横に観察する事が擬似的にで
き、瞬時に異常箇所の位置や関連を把握できるというメ
リットがある。

【０００３】そして、このような３次元表示を行うため
に、コンピュータ上に3 次元空間を構築するが、通常は
2 次元のディスプレイを用いて表示することが行われ、
X 軸,Y軸,Z軸の各軸に沿った視点を持つ3 面図として物
体の位置や大きさを定義するものがよく使用されてい
る。

【０００４】例えば図２（ａ）のような一部で折れ曲が
ったパイプを平面上で定義する場合を考えると、図２
（ｂ）のように、正面となる平面２１に対して、右側面
を表す平面２２、上面を表す平面２３でパイプ２０を定
義することにより３次元の図形を表すことができる。つ
まり、パイプ２０の正面を決め、その投影を２４として
表す、次に他の平面２２、２３のそれぞれに対してパイ
プ２０の投影２５、２６を定義していく、このときの作
図は直線及び曲線を用いて作図することにより行われ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な３面図で表す方法であると、先ず作成しようとする３
次元形状を頭に思い浮かべ、次にそれを平面に投影させ
た図面として想像しながら作図しなくてはならない。比
較的単純な図形であればさほど問題は生じないが、プラ
ントのパイプラインでは複雑な形状になることが多く、
それらが入り組んで構成される。そのような場合、３面
図から直ちに３次元図形を把握できず、パイプラインの
組み合わせを画面上で行う際にパイプ同士が干渉してし
まうということがしばしば起こっていた。３面図は精密
に位置を計れる反面、直感的でないため作成する物体
（以降オブジェクト）の相対位置の把握等に操作者に高
度な知識を要求するものであった。

【０００６】このような方法が一般的に行われている原
因は、次のような制約によるものであると考えられる。
つまり、2 次元ディスプレイ上で仮想3 次元空間の表示
を行おうとすると、マウスポインタ等では画面上の2 次
元情報しか持っていなため3次元空間状の任意の座標を
一意的に取得することは困難である。従って、現状では
3 面図を用いて座標を指定するしか容易な方法がなかっ
たためである。

【０００７】また、近年、3 次元空間を直接的に操作し
オブジェクトを配置し修正できる装置が開発されてはい
るが、それらは連続したオブジェクトを作成する場合、
一つずつオブジェクトを作成し、配置を行うため、かな
りの手間を要するものであった。

【０００８】また、これまでのパイプラインの３次元表
示では、パイプライン同士をつなぎ合わせたとき、その
つなぎ目が実際のパイプラインのイメージと較べて不自
然になるので、その補正のための表示処理に時間を取ら
れていた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明は２次元ディスプレイ上に仮想３次元空間
の座標を表す互いに直交する３平面からなる基準座標面
を表示し、パイプラインの一端の座標について、前記各
座標面上の対応する１点をそれぞれ選択し、パイプライ
ンの他端の座標についても前記各座標面上の対応する１
点をそれぞれ選択し、選択された仮想３次元空間上の２
点を予め決められた径を有する円柱でつなぐように表示
することにより実現する。

【００１０】また、前記仮想３次元空間の１点を選択す
る方法として、各座標面を網目表示し、任意の１座標面
上の１つの交点を指定し、この座標面をこの座標面の法
線方向の軸に沿って平行移動するようにした。

【００１１】更に、前記予め決められた径を有する円柱
でつなぐ方法として、前記選択された仮想３次元空間上
の２点上に球体を配置し、この球体を外接する面でつな
ぐことによりパイプラインを表示するようにした。

【００１２】

【作用】以上の構成により、２次元ディスプレイ上で仮
想３次元空間を座標面で定義し、ここにパイプラインの
両端の座標を設定して、これをつなぐことにより３次元
表示されたパイプラインを設定できる。また、座標の決
定方法として、前記座標平面上の１点を決めた後にその
平面を平行移動することで仮想３次元空間上の座標を決
定できる。更に、選択された座標平面に球体を配置し、
それらをつなぐことによりパイプラインを表示する。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について述べ
る。第３図は本発明によるパイプラインの２次元ディス
プレイ上での座標面の設定を説明するものである。第３
図ａ，ｂ，ｃはそれぞれの座標面を網目状の表現で遠近
法を用いて斜視的に表したものである。これらを組み合
わせて仮想３次元空間を表す座標空間としたものが第３
図ｄである。３面を組み合わせた時にそれぞれの面が分
かりにくくなるので、それぞれの面の色または濃度を変
えて表示するようにしている。この各平面の網目（以下
グリッドと呼ぶ）の格子間隔、平面の大きさは任意の値
を設定でき、また、いずれかの面を選択し、それを選択
している平面の法線方向に移動できる。また、3 次元空
間の視点は適宜移動できるものとする。

【００１４】グリッド上に目盛りをふったり、遠近法を
用いずに表す等の変形は自由であり、仮想３次元空間の
任意の座標点を正確に指定するために機能していれば良
い。

【００１５】次に、仮想3 次元空間上の任意の点座標を
取得することを利用して、連続してオブジェクトを作成
する手順について述べる。( 第４図ａ乃至ｅ)第１のス
テップで3 次元仮想空間上の座標を取得するために、XY
平面、YZ平面、ZX平面からなるグリッドを表示する。

【００１６】第２のステップで任意のグリッド４０の交
点をクリックすることによりパイプラインの始点の空間
座標を取得する。この作業は、交点をクリックすること
により３つの平面の一つを特定する事にもなる。異なる
平面の交点が重なって表示されている場合は、視点を移
動し、目的の交点が他の面の交点と重ならない位置まで
移動することにより、目的の交点を指定でき、一つの平
面を特定できる。この時取得した座標をP １（X １,Y
１,Z１）とし、この座標P １に球体４１を作成する。
（図４−ａ）ここでは、始点の座標をグリッド上に取っ
ているので、このグリッドを座標点決定のために更に移
動する必要はない。

【００１７】第３のステップで、座標を取得したいパイ
プラインの終点の位置４０′までグリッドを移動させる
（図４−ｂ）。ここでの移動は、上記始点と同様に終点
についてもグリッド上で座標を決定するため、始めにグ
リッドを移動させておくという方法を取っている。勿
論、始点、終点の指定については、各点をグリッド上の
座標の指定と移動を逆に行っても同様の結果が得られる
ことは言うまでもない。グリッドの移動の方法は、移動
したいグリッドのラインの一部をポインタ等で指定し、
そのまま移動したい方向に動かすことでグリッドが移動
するようにしてある。

【００１８】第４のステップで、移動したグリッドの交
点を指定する。この時取得した座標をP ２（X ２,Y２,Z
２）とし、座標Ｐ２に球体４２を作成する( 図４−ｃ)
。

【００１９】第５のステップで、P １,P２を両端とする
円柱４３を作成する。（図４−ｄ）これで１本のパイプ
ラインが作成でき、これにつなげて更にパイプラインを
作画するときは、以下のステップを実行する。

【００２０】第６のステップで、同様に他のグリッドの
交点を指定することにより、その座標に球体４４を作成
する。ここでは同一グリッドに作成しているが、他の位
置にグリッドを移動しても構わない。そして、前回の最
後に作成された球体との間でパイプライン４５を作成す
る（図４−ｅ）。このとき、パイプラインのつなぎ目は
球体であるので、完成したパイプラインの曲がり部分は
きれいな湾曲で表現でき、後で補正する必要がない。

【００２１】第７ステップで、これを繰り返し行うこと
により、仮想3 次元空間上に連続したパイプラインを構
築することができる。

【００２２】上記のステップ２、４、６でグリッドの交
点を選択する場合に、ステップの一連の作業を中断する
ことなしにグリッド上の座標をX, Y, Z の各方向に加減
する機能を設れば3 次元空間上、他のオブジェクトの内
包点座標を選択することも可能になる。

【００２３】第１図は、本発明を用いてパイプラインを
作成した例である。ここではパイプラインの太さを太く
することによりタンクを表現したり、パイプの始点と終
点との球径を変えることにより円錐台のような表現も可
能となる。

【００２４】

【発明の効果】プラントを表現する際には、配管図を多
く書く必要がある。本発明では特に面倒であった３次元
的な表現でこれらを定義することが非常に容易にできる
ようになる。また、仮想３次元空間での位置の指定方法
として、座標平面のグリッドの交点を用いることにより
２次元ディスプレイでも容易に指定ができるようにな
る。更に、パイプラインの表現を球体を配置して行うこ
とにより、自然なつながりのパイプラインを表現できる
ようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による表現を行った１例を示す図。

【図２】従来技術を示す概観図である。

【図３】 3 次元空間座標の表示例である。ａ）ＸＹ平面ｂ）ＹＺ平面ｃ）ＺＸ平面ｄ）ａ）ｂ）ｃ）の平面を組み合わせたもの

【図４】作図手順を示す図

【符号の説明】

４０、４０’ グリッド４１、４２、４４球体４３、４５パイプライン

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【手続補正書】

【提出日】平成１０年１０月２７日（１９９８．１０．
２７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２次元ディスプレイ上に仮想３次元空間の
座標を表す互いに直交する３平面からなる基準座標面を
表示するステップと、パイプラインの一端の座標につい
て、前記各座標面上の対応する１点をそれぞれ選択する
ステップと、パイプラインの他端の座標について、前記
各座標面上の対応する１点をそれぞれ選択するステップ
と、選択された仮想３次元空間上の２点を予め決められ
た径を有する円柱でつなぐように表示するステップとか
らなることを特徴とする仮想３次元パイプライン作図方
法。
【請求項２】前記仮想３次元空間の１点を選択する方法
として、各座標面を網目表示し、任意の１座標面上の１
つの交点を指定するステップと、この座標面を、この座
標面の法線方向の軸に沿って平行移動するステップから
なることを特徴とする請求項第１項記載の仮想３次元パ
イプライン作図方法。
【請求項３】前記予め決められた径を有する円柱でつな
ぐ方法として、前記選択された仮想３次元空間上の２点
上に球体を配置するステップと、この球体を外接する面
でつなぐステップによりパイプラインを表示することを
特徴とする請求項第１項記載の仮想３次元パイプライン
作図方法。