JP2001249958A - 物理モデル及びｃａｄモデルの同時構成のためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 対応する物理モデルのＣＡＤモデルを生成す
る効率的なツールを提供すること。 【解決手段】 対応するＣＡＤモデル及び物理モデルを
同時に構成するシステム及び方法が提供され、そこでは
ＣＡＤモデルが、各々が物理モデルを構成するために使
用される構成部品に対応する複数のＣＡＤ表現を含む。
個々の構成部品を用いて物理モデルを構成する間、ＣＡ
Ｄシステムが所与の構成部品を識別し、そのＣＡＤ表現
をＣＡＤライブラリから検索する。更に、ＣＡＤシステ
ムは、所与の構成部品のＣＡＤ表現がＣＡＤライブラリ
に格納されていない場合、ユーザがそのＣＡＤ表現を作
成することを可能にする。構成部品のＣＡＤ表現が生成
されると、ＣＡＤシステムは、部品が物理モデルの所望
の位置に移動操作されるとき、その部品の動きを（位置
及び方向）を追跡する。物理モデル内に存在する構成部
品の位置及び方向、並びにＣＡＤ表現が、ＣＡＤモデル
・データ・ベース内に保管される。組み立ての間に、各
構成部品が物理モデル内に配置されるとき、ＣＡＤシス
テムがＣＡＤモデルのイメージを描写する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般に、コンピュー
タ支援設計（ＣＡＤ）に関し、特に、ＣＡＤモデル及び
対応する物理モデルを同時に構成するシステム及び方法
に関する。そこでは、ＣＡＤモデルが、各々が物理モデ
ルを構成するために使用される構成部品の１つに対応す
る複数のＣＡＤ表現を含む。

【０００２】

【従来の技術】従来、建築家や他の機械設計者は、物理
モデルに対応するＣＡＤモデルを生成する前に、彼らの
意図する設計の物理スケール・モデルを作成することに
慣れていた。例えば、営利目的の企画や公共事業を設計
するとき、建築家は一般に、ＣＡＤモデルを作成する前
に物理スケール・モデルを構成して、建設計画を作成
し、オフィス及び他の部屋の間取図をレイアウトする。
物理モデルは一般に、物理モデル内の固有の構造を表現
するために、建築家により特定的に作成されたカスタム
部品と、標準サイズの壁板などの標準部品との組み合わ
せにより構成される。物理構成部品を用いて物理モデル
が構成されると、建築家は物理モデルに対応するＣＡＤ
モデルを生成する。

【０００３】現在使用可能なＣＡＤシステムでは、建築
家は２Ｄ（２次元）表示装置、マウス駆動型カーソル、
及びキーボード入力の使用に頼って、３Ｄ（３次元）Ｃ
ＡＤモデルを作成しなければならず、これは非常に面倒
な処理である。より詳細には、ＣＡＤモデリングの処理
は、グラフィックス・オブジェクトの作成及び操作を含
み、その形状データはコンピュータ・メモリ（ＣＡＤデ
ータベース）または他の記憶装置に記憶される。一般
に、これらのグラフィック・オブジェクトは、キーボー
ド入力を用いて、または（マウス、ジョイスティック、
トラックボール、または他の類似の装置により、）コン
ピュータ画面上に表示されるカーソルを移動することに
より、モデル空間内で操作される。コンピュータ画面上
には、特定のグラフィック・オブジェクトのコンピュー
タ生成イメージも表示される。

【０００４】しかしながら、グラフィック・オブジェク
トを用いてＣＡＤモデルを構成するために、グラフィッ
ク・オブジェクトを生成するためのデータが、最初に収
集されなければならない。これは物理モデルの全ての角
部や曲線を手動で測定し、次にこうしたデータをＣＡＤ
アプリケーションによる処理をするために、コンピュー
タに手動で入力することによって行われる。更に、当業
者には知れる様々な方法が、完成された物理モデルの外
観を測定するために使用されてきた。それらには、ＣＡ
Ｄアプリケーションにおける自動挿入のために物理モデ
ルの角部にトラッキング・センサをマーキングするシス
テムが含まれる。しかしながら、時々、物理モデルの特
定の角部が物理モデルの内部にあるために、それらを追
跡または測定することが可能でない場合があり、こうし
た状況では、モデルが生成された後ではアクセス不能で
ある。例えば、アトリウム入口ロビーは、ビルディング
のスケール・モデル内に含まれ得るが、アトリウムのイ
ンテリア・ロード・ベアリング壁は入口正面が邪魔とな
って、測定のために物理的にアクセス可能でないかもし
れない。従って、こうした状況では、建築家はアクセス
不能な角部を測定するために物理モデルを分解し、次に
部品を組み立て、この処理を繰り返さなければ、物理モ
デルに正確に対応するＣＡＤモデルを生成できないかも
しれない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、対応する物理
モデルのＣＡＤモデルを生成する効率的なツールを提供
することにより、前述の欠点を克服するＣＡＤシステム
及び方法が待望される。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、対応するＣＡ
Ｄモデル及び物理モデルを同時に構成するシステム及び
方法を提供するもので、そこではＣＡＤモデルが、各々
が物理モデルを構成するために使用される構成部品に対
応する複数のＣＡＤ表現を含む。個々の構成部品を用い
て物理モデルを構成する間、本発明の１実施例によるＣ
ＡＤシステムは、所与の構成部品を識別し、そのＣＡＤ
表現をＣＡＤライブラリから検索する。更にＣＡＤシス
テムは、所与の構成部品のＣＡＤ表現がＣＡＤライブラ
リに格納されていない場合、ユーザがそのＣＡＤ表現を
作成することを可能にする。構成部品のＣＡＤ表現が生
成されると、ＣＡＤシステムは、部品が物理モデルの所
望の位置に移動操作されるとき、その部品の動きを（位
置及び方向）を追跡する。物理モデル内に存在する構成
部品の位置及び方向、並びにＣＡＤ表現が、ＣＡＤモデ
ル・データ・ベース内に保管される。組み立ての間に各
部品が追加されるとき、ＣＡＤシステムがＣＡＤモデル
のイメージを描写する。

【０００７】本発明の１態様では、ＣＡＤシステムが、
ＣＡＤアプリケーションを含むデータ処理システムと、
所与の構成部品に関連付けられるトラッカ・データを生
成するトラッキング・システムとを含み、ＣＡＤアプリ
ケーションがデータ処理システムにより実行されて、物
理モデルのＣＡＤモデルが生成され、ＣＡＤモデルが物
理モデルの構成部品に対応する複数のＣＡＤ表現を含
み、トラッカ・データがデータ処理システムにより処理
されて、所与の構成部品のＣＡＤ表現が生成され、構成
部品が物理モデル内の所望の位置に配置されるとき、物
理モデルに関する構成部品の位置及び方向が決定され
る。

【０００８】本発明の別の態様では、複数の構成物理部
品を含む対応する物理モデルのＣＡＤモデルを生成する
方法が、構成物理部品の関連ポイントにもとづき、所与
の構成物理部品のＣＡＤ表現を生成するステップと、物
理構成部品が物理モデル内の所望の位置に配置されると
きに、ＣＡＤモデルの座標に関連して、構成物理部品の
ＣＡＤ表現の関連ポイントの座標を追跡するステップ
と、ＣＡＤモデルが構成物理部品の個々のＣＡＤ表現の
アンサンブルを含むように、構成物理部品のＣＡＤ表現
をＣＡＤモデルに追加するステップとを含む。

【０００９】本発明のこれらの及び他の態様、特徴及び
利点が、添付の図面に関連して後述する好適な実施例の
詳細な説明から明らかとなろう。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、対応する物理
モデル及びＣＡＤモデルを同時に構成するための、本発
明の実施例に従うシステムが示される。システム１０は
データ処理装置１１（例えばパーソナル・コンピュー
タ）、グラフィックス表示ユニット（モニタ）１２、及
びキーボード１３やポインティング・デバイス１４（例
えばマウス、トラックポール、スペースボールなど）な
どの１つ以上の入力装置を含む。データ処理装置１１
は、ＣＡＤアプリケーション１５を記憶及び実行するた
めのメモリ及び少なくとも１つのプロセッサを含み、物
理構造１８が構成されるときに本発明に従い、対応する
物理構造１８のＣＡＤモデル１７を動的に作成及び記憶
する。ＣＡＤアプリケーション１５は、ＣＡＤモデル１
７を表すグラフィックス・データ（または画素データ）
を処理する。ＣＡＤモデル１７は表示ユニット１２に出
力されて、物理アセンブリ１８の構成の間にＣＡＤモデ
ルの現状態（参照番号２７で示される）が表示される。
ＣＡＤアプリケーション１５はＣＡＤライブラリ１６を
保持し、これは標準構成部品１９のＣＡＤ表現（モデ
ル）を含む。以下で詳述するように、ライブラリ１６に
記憶されるＣＡＤモデルの各々は、例えば、物理モデル
１８を構成するために使用される標準部品（コンポーネ
ント）１９のＣＡＤモデルを表す。以下で詳述するよう
に、ＣＡＤアプリケーション１５はまた、物理モデル１
８を構成するために使用されるカスタム部品２０のＣＡ
Ｄモデルを作成するための"リレーショナル"処理及び"
形状（shape）"処理を提供する。

【００１１】ＣＡＤシステム１０は更に、座標検出シス
テム（またはトラッキング・システム）を含み、これは
例えば３Ｄ電磁場または超音波場を生成する静止トラッ
カ・ユニット２１（以下"トラッカ・ソース"または"Ｔ
Ｓ"と呼ぶ）、及び少なくとも１つのセンサ装置２２
（以下"トラッカ・フリー部材"または"ＴＦＭ"と呼ぶ）
を含む。座標検出システムは、本発明の実現に好適な任
意のトラッキング・システムであり、例えばPolhemus社
による市販の３ＳＰＡＣＥ（商標） ＦＡＳＴ ＴＲＡＣ
Ｋ（商標）システムである。図１に示されるように、ト
ラッカ・ソース２１は物理モデル・アセンブリ１８が配
置されるテーブルの表面に取り付けられる。１実施例で
は、ＴＳ２１は物理モデル・アセンブリ１８に関して固
定位置及び方向を有する。

【００１２】図１に示されるように、ＴＦＭ２２は構成
部品２６に嵌合する（または接続する）。ＴＦＭ２２
は、ＴＳ２１により生成された電磁場または超音波場を
遮蔽し、ＴＳ２１に対するＴＦＭ２２の位置及び方向を
表す信号を出力する。これは当業者には理解されるよう
に、例えば２次元モデルにおいて３自由度で、または３
次元モデルにおいて６自由度で実施される。ＴＦＭ２２
の出力信号（トラッカ・データ）は、通信リンク２２ａ
（例えばケーブル、ＲＦ（無線周波）インタフェース、
ＩＲ（赤外線）インタフェース）を介して、データ処理
装置１１に供給される。以下で詳述するように、構成部
品（１９、２０、２６）がＴＦＭ２２に取り付けられる
と、ＣＡＤアプリケーション１５はトラッカ・データ
（及び他の関連データ）を処理して、取り付けられた構
成部品のＣＡＤ表現を生成及び表示する。

【００１３】図４乃至図６は、ＴＦＭ２２及び構成部品
を接続（または結合）する様々な方法を示す。１実施例
では、ＴＦＭ２２は、モデル・アセンブリを構成するた
めに使用される構成物理部品の１つまたは複数の表面に
容易に着脱可能な、物理取り付け装置を含む。例えば図
４に示されるように、ＴＦＭ２２は、モデル部品４０の
リセプタクル４１に挿入式に嵌合するドッキング機構２
２ｂを含む。この実施例では、リセプタクル４１は、モ
デル部品４０のモデル特性をエンコードするように形作
られる。例えば、立方体形状を有するモデル部品は、特
定の形状のリセプタクル４１を有し、ロッド形状を有す
るモデル部品は異なる形状のリセプタクルを有する。ド
ッキング機構２２ｂは、リセプタクル４１の形状を検出
し、識別された部品の対応する部品ＩＤをデータ処理装
置１１に送信する、１つまたは複数のセンサを含み得
る。部品ＩＤは次に、部品の対応する記憶済みのＣＡＤ
表現をＣＡＤライブラリから検索するために使用され
る。この実施例では、ＣＡＤライブラリ内のＣＡＤ表現
は、部品４０上の嵌合リセプタクル４１のドッキング位
置に関する情報を含み得る。後述するように、この情報
（例えば形状データ及びドッキング位置）は次に、ＣＡ
Ｄアプリケーション１５により、ＴＦＭ２２に対する部
品の位置及び方向を決定するために使用される。

【００１４】図５に示される別の実施例では、単一形状
のキー付きリセプタクル４１ａが、構成部品４０内のマ
イクロチップ４２に電気的に接続される。部品ＩＤをリ
セプタクルの形状及びサイズを介してエンコードするの
ではなく、マイクロチップ４２がＴＦＭ２２を介して部
品ＩＤをデータ処理装置１１に送信し、部品を識別す
る。

【００１５】図６に示される更に別の実施例では、ＴＦ
Ｍ２２が吸着カップ２２ｃか、またはユーザがＴＦＭ２
２をモデル部品４０に取り付けることを可能にする任意
の付着面を含む。この実施例では、モデル部品４０が成
形済みのリセプタクルを有さないので、部品上でのＴＦ
Ｍ２２のドッキング位置は、全ての例において任意であ
る。更に、このドッキング機構は、データ処理装置に自
動的に送信される部品ＩＤを備えていない。結果的に、
部品４０がＣＡＤライブラリに記憶されるＣＡＤ表現を
有する標準部品の場合、後述の"リレーショナル処理"が
部品上の１つまたは複数のポイントを測定するために使
用されて、ＴＦＭ２２のドッキング位置を決定する。更
に、ＣＡＤライブラリ内に記憶済みのＣＡＤ表現を有さ
ないカスタム部品では、後述の"形状処理"が部品の全て
の関連ポイントを測定するために使用され、形状幾何を
決定する。

【００１６】図７に示される別の実施例では、ＴＦＭ２
２を使用するのではなしに、構成部品４０が埋め込まれ
たセンサ及び送信機４３を含み、送信機が部品の部品Ｉ
Ｄ並びに位置及び方向をＴＳ２１に送信する。センサ４
３はPolhemusシステムにおいて使用されるコイル・トラ
イアッド（coil triad）の小型化バージョンである（ま
たは他の好適な磁気トラッキング・システムや、超音波
トランスジューサまたはレシーバのアレイなど）。埋め
込まれたシステムはコマンドで動作するように構成さ
れ、一般に休止状態に維持されて他の部品に干渉しな
い。

【００１７】前述の測定（形状またはリレーショナル）
処理を実行するために、ＣＡＤシステム１０は更に、任
意のドッキング位置を有するカスタム部品または標準部
品の角部をマーキングするための、様々なユニット（ま
たは"マーキング・ジグ"）を含む。例えば、図１及び図
８乃至図１２に示されるように、マーキング・ジグは例
えば、円柱状部品を測定するマーキング・ジグ２５、球
形形状（図１１参照）の半径を測定する頂点２４ｂを有
するマーキング・ジグ２４、及び形状の外側の角部（図
１２参照）をマーキングするための固定接触ポイント２
４ａを含む。更に、マーキング・ジグ２４は三角形状２
３を有するように示され、これは形状の内側の角部をマ
ーキングするための固定基準ポイント２３ａを有する。
これらのマーキング・ジグの各々は、構成部品が測定さ
れているとき、ＴＳ２１に対して固定位置にセットされ
る。本発明の典型的な実施例に従う様々なマーキング技
術（並びにこうしたマーキング・ジグの使用）につい
て、以下で詳述する。

【００１８】図２を参照すると、図１のシステムのコン
ポーネントの座標系の間の変換関係が示される。ＣＡＤ
モデル座標系２００は、直交軸Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１により
示される。ＣＡＤ座標系２００は、ＣＡＤシステム内の
（物理モデル１８の）ＣＡＤモデル１７を表す。ＣＡＤ
モデル座標系の原点は、空間内の任意のポイントにおい
て選択され、例えば物理モデル１８に近接する任意のポ
イント、または（当業者には知れるように、）全てのＣ
ＡＤモデルの基準となるリモート位置にある標準の基準
ポイントなどである。図２に示される他の座標系には、
モデル座標系２００に対して固定される、直交軸Ｘ２、
Ｙ２、Ｚ２により示されるＴＳ座標系２０１（任意の好
適なポイントにおいて選択される）、直交軸Ｘ３、Ｙ
３、Ｚ３により示されるＴＦＭ座標系２０２、及び直交
軸Ｘ４、Ｙ４、Ｚ４により示される部品座標系２０３が
含まれる。

【００１９】当業者であればわかるように、位置及び方
向に関する任意の座標系の間の関係は、３つの変換変位
ΔＸ、ΔＹ、及びΔＺ、及び３つの回転変位θｘ、θ
ｙ、θｚにより表される（必要な倍率も含まれる）。例
えば、モデル座標系２００に対して、部品座標系２０３
の位置及び方向を特徴付ける変換は、ＭMODELPARTとし
て示され、次の式により定義される。

【数１】 ＭModelPart＝（ＭTSModel）-1（ＭTSTFM）（ＭTFMDock）（ＭPartDock）-1（ １）

【００２０】ここで、項ＭTSModelは、モデル座標系２
００とトラッカ（静止）・ソース座標系２０１との間の
対応を表す変換であり、項ＭTSTFMはＴＦＭ座標系２０
２とＴＳ座標系２０１との間の対応を表す変換であり、
項ＭTFMDockは部品のドッキング位置とＴＦＭ座標系２
０２との間の変換であり、項ＭPartDockはドッキング位
置と部品座標系２０３との間の変換である。更に、図２
に示されるように、項ＭTFMDock（ＭPartDock）-1は、
部品座標系２０３とＴＦＭ座標系２０２との間の対応を
表す。

【００２１】モデル座標系２００及びＴＳ座標系２０１
の基準ポイントが選択された後、これらの２つの座標系
の間の関係を確立するために、較正プロシージャが実行
される。これについては、Borrelらによる米国特許第５
７６４２１７号"Schematic Guided Control of the Vie
w Point of a Graphics Processing and Display Syste
m"、及びLipscombらによる米国特許第５７９６３８６
号"Precise CalibrationProcedure for Sensor-Based V
iew Point Control System"で述べられている。

【００２２】更に、ハウジング・ユニット内に配置され
たセンサを含むＴＦＭ装置を有するトラッキング・シス
テム（前述のPolhemusシステムなど）では、前記の特許
で述べられる較正プロシージャが、センサとハウジング
との間の関係を較正するために使用される。より詳細に
は、使用されるトラッキング・システムに応じて、前記
式（１）内の項ＭTSTFMが、ＴＦＭのハウジングのＴＳ
座標系との間の関係を表し、これはＭTFMsensorTFMhous
ing（ＭTSTFMsensor）により計算される。従って、較正
プロシージャは、ＴＦＭのハウジングに対するセンサの
位置を取得するために使用される。

【００２３】図３を参照すると、図は本発明の好適な実
施例に従うＣＡＤシステム及び方法を示す。特に、図３
は典型的な実施例に従う図１のＣＡＤアプリケーション
１５の機能モジュールの詳細図、及び本発明の１態様に
従いＣＡＤモデルを生成する方法のフロー図を提供す
る。ここで述べられるＣＡＤシステム及び方法は、好適
には、プログラム記憶装置（例えば磁気フロッピー（登
録商標）・ディスク、ＲＡＭ、ＣＤＲＯＭ、ＲＯＭな
ど）上で実現され、データ処理装置１１または好適なア
ーキテクチャを含む任意の装置またはマシンにより実行
可能なプログラム命令を含むアプリケーションとして、
ソフトウェアにより実現される。また、添付の図面で示
される構成システム・モジュール及び方法ステップの一
部は、好適にはソフトウェアにより実現されるので、シ
ステム・コンポーネント（または処理ステップ）の間の
実際の接続は、本発明がプログラムされる態様に従い異
なり得る。ここでの教示を鑑み、当業者であれば、本発
明のこれらの及び類似の実施例または構成を描くことが
できよう。

【００２４】図３では、トラッカ・データ３００のブロ
ックがＴＦＭから伝送され、処理のためにＣＡＤシステ
ムに入力される。受信されるトラッカ・データ３００の
タイプに応じて、ＣＡＤシステムは、ユーザにより選択
される処理に従い、トラッカ・データ３００を様々な態
様の１つにより処理できる。例えば、ユーザは較正処理
３０１を選択して、トラッカ・データ３００を処理し
（前記参考文献で述べられる方法を使用する）、トラッ
カ・データとＣＡＤモデル表現における位置及び方向と
の関係を確立する（例えば、ＴＦＭデータ（座標）をＣ
ＡＤモデル表現にスケーリングするのに必要な倍率を提
供する）。例えば、前述のPolhemusトラッキング・シス
テムでは、ＴＦＭのｘ、ｙ、ｚ位置がｃｍ（センチメー
トル）で提供される。ＣＡＤモデルがフィートにもとづ
くと仮定すると、ＴＦＭ座標（ｃｍ）をＣＡＤモデルの
座標（フィート）に適切に変換するために、角部マーキ
ング処理（後述）の間に、必要な倍率が予め確立されな
ければならない。

【００２５】典型的なＣＡＤシステムは更に、仮想カメ
ラ代理選択（ＶＣＳＣ）処理３０２を含み、これはユー
ザがＴＦＭを表示装置上のＣＡＤモデルの描写（レンダ
リング）を制御するための代理として利用することを可
能にする（例えば前記米国特許第５７９６３８６号で述
べられる）。より詳細には、ユーザが物理モデルに関す
るＴＦＭを操作するとき、ＶＣＳＣモジュール３０２は
受信トラッカ・データ３００を処理して、表示装置３１
４上に描写を行う。これはＣＡＤモデルの近くに配置さ
れる仮想カメラにより見られるのと同様に、物理モデル
におけるＴＦＭの位置に対応する場所に描写される。別
の実施例では、標準部品がカメラとして指定される。こ
の標準のカメラ部品はＴＦＭに取り付けられ、描写のた
めに使用されるトラッカ・データを送信する。或いは、
標準部品は、描写のために処理されるトラッカ・データ
を直接送信する埋め込みセンサを含み得る。いずれにし
ても、この標準カメラ部品が操作されるとき、標準カメ
ラ部品の配置に関するその位置にもとづき描写が変化す
る。ＴＦＭは次に、どこか別の場所で使用されるよう
に、この標準部品から除去される。この場合、描写はカ
メラ部品の最後の測定位置に固定される。

【００２６】ＣＡＤシステムは、標準のドッキング位置
を有する標準部品を処理するモジュール３０３を含む。
標準部品が標準のドッキング位置においてユーザにより
示されるか、或いは前述のようにＣＡＤシステムにより
識別されるとき、部品のサイズ及び形状がドッキング位
置と共に、ＣＡＤライブラリ３０７から獲得される。こ
のデータは次に、部品の構成ＣＡＤモデルのイメージを
描写するために使用され、ユーザはこれを表示装置３１
４上で見ることができる。本発明の１態様に従うこの処
理の詳細は、図１３に関連して以下で述べられる。

【００２７】ＣＡＤシステムは更に、カスタム部品の角
部マーキングを処理して、カスタム部品の構成ＣＡＤモ
デルを生成する"形状処理"モジュール３０４と呼ばれる
モジュールを含む。この処理は、ＣＡＤシステムに知ら
れていない形状を有するカスタム部品が作成されるとき
（すなわち、形状情報がＣＡＤライブラリ３０７に記憶
されていない）、ユーザにより選択され、部品のサイズ
及び形状を決定するために必要なデータを提供する。実
際、カスタム部品では、構成部品のサイズ、形状及びド
ッキング位置（これらは構成部品の構成ＣＡＤモデルを
生成するために使用される）が、未知のパラメータであ
る。

【００２８】形状処理により（前述の方法の１つを用い
て）ＴＦＭが最初にカスタム部品に取り付けられ、次に
部品の各角部がＴＳに対して固定される空間内のポイン
トに接触するように、ＴＦＭが次に操作される。例え
ば、図１２に示されるように、多角形形状５０２の各外
角が、マーキング・ジグ２４の頂点の内部合流ポイント
２４ａに接触される。或いは、各角部がマーキング・ジ
グ２３のポイント２３のポイント２３ａに接触される
（このマーキング・ジグはその突起により、部品の内角
に対して最善に使用される）。

【００２９】各角部に対して、角部の定置の各々に対す
るＴＦＭの位置及び方向を表すトラッカ・データ３００
が、形状処理モジュール３０４により処理され、部品の
形状、及びＴＦＭに関するその位置及び方向を決定す
る。この情報により、外注部品を表す構成ＣＡＤモデル
が生成される。本発明の１態様に従うこの"形状処理"の
詳細については、図１５に関連して後述する。

【００３０】ＣＡＤシステムは更に、任意のドッキング
位置を有する標準部品の角部マーキングを処理する"リ
レーショナル処理"モジュール３０５と呼ばれるモジュ
ールを含む。リレーショナル処理は、形状的に標準部品
の角部（すなわち形状及びサイズ）が既知のパラメータ
であり、ＣＡＤライブラリ３０７から検索され得るが、
ＴＦＭのドッキング位置が未知のパラメータであると
き、ユーザにより選択され得る。この状況は、例えば既
知の形状及びサイズの複数の標準部品が、標準のドッキ
ング位置無しに成形されるとき発生する。しかしなが
ら、形状処理と異なり、部品のサイズ及び形状が先験的
に知れているので、リレーショナル処理は、ドッキング
位置と形状の角部との関係を決定するために、少ない角
部マーキング・ステップを要する。実際、形状処理で
は、ＴＦＭの位置及び方向が各角部に対して測定され、
こうしたデータが部品の形状、及びＴＦＭに対するその
位置及び方向を決定するために使用される。リレーショ
ナル処理では、標準部品のＣＡＤ記述（形状データ）が
ＣＡＤライブラリ内に存在すると仮定されるので、ユー
ザは部品のＩＤを入力し、ライブラリからＣＡＤ情報を
取り出し、ＣＡＤ表現を表示することができる。この
時、（前述の形状処理の場合同様、）部品の全ての角部
に触れる代わりに、ユーザは例えば部品の３つの角部を
マーキングし、どの角部が選択されたかを表示内で識別
することにより、ＴＦＭに対する部品の位置及び方向を
決定する。本発明の１態様に従う"リレーショナル処理"
については、図１４に関連して後述する。

【００３１】ＣＡＤシステムは更に、正規形状（例えば
球、円柱など）を有する標準部品のマーキングを処理す
る"正規（canonical）形状マーキング処理"モジュール
３０６と呼ばれるモジュールを含む。正規形状は、球の
場合の半径や、円柱の場合の長さ及び半径など、比較的
少ないパラメータにより機械的に記述される形状である
（角錐や円錐などの他の形状も含む）。こうした形状の
形状情報は、ＣＡＤライブラリ３０７に記憶される。図
９は、マーキング・ジグ２５を用いて円柱部品５００を
マーキングする処理を示し、図１１はマーキング・ジグ
２４を用いて、球形形状５０１をマーキングする処理を
示す。これらの形状では、マーキングを要する角部は存
在しない。代わりに、形状をマーキング・ジグ内で"回
転"することにより、例えば半径などの他のパラメータ
が決定される。本発明に従う幾つかの"正規形状マーキ
ング処理"の詳細が、図１６及び図１７に関連して後述
される。

【００３２】（標準部品処理３０３と共に）前述のマー
キング処理（３０４、３０５、及び３０６）の各々の出
力は、検討中の処理済みの形状の構成ＣＡＤ表現であ
る。このコンポーネント表現は表示用のイメージとして
描写され、ユーザはそれが正しいことを確認できる（後
述）。

【００３３】形状処理モジュール３０４及び正規形状マ
ーキング・モジュール３０６の出力に関して、ユーザは
部品の構成ＣＡＤモデルをグリッド・スナッピング・モ
ジュール３０８を介して詳細化するオプションを有す
る。これは例えば、"スナッピング・ツー・グリッド（s
napping to grid）"として周知の処理を用いて行われ
る。例えば、検討中の構成部品が真の矩形のはずである
のに、測定されたトラッカ・データが、四角（９０度）
でない特定の角部を有する構成ＣＡＤモデルとなる場合
を想定しよう。構成モデルを編集するために矩形グリッ
ドが生成され、表示された構成ＣＡＤ矩形上に重畳され
る。それにより、構成ＣＡＤモデルがグリッドに"スナ
ップ"されて、ＣＡＤモデルのポイントがグリッド・ポ
イントに再配置される。更に、ユーザはグリッドの細分
度を指定し得る。構成ＣＡＤ部品の特定のパラメータ、
例えば球の半径が、最寄りのフィート、インチ、センチ
メートルなどにセットされる。

【００３４】ＣＡＤシステムは更に、ＣＡＤ表現が形状
処理または正規形状マーキング処理により生成された後
に、ＣＡＤライブラリに所与の構成部品のＣＡＤ表現を
追加するオプションをユーザに提供する、モジュール３
０９を含む。例えば、ユーザが複数の幾何学的に類似の
カスタム部品を生成したとする。第１の例では、ユーザ
は前述の形状処理を実行して、カスタム部品の構成ＣＡ
Ｄ表現を生成する。ユーザがこうしたカスタム部品を定
期的に使用するつもりなら、ユーザはカスタム形状の幾
何データをＣＡＤライブラリに追加することにより、カ
スタム部品を標準部品とすることができる。カスタム部
品が標準のドッキング・ポート無しに構成された場合、
類似部品をマーキングするために、リレーショナル処理
３０５が引き続き使用される（幾何データは既知であ
り、ドッキングは任意であるので）。他方、カスタム部
品が標準のドッキング・ポートを有して構成された場
合、ドッキング位置データがＣＡＤライブラリに記憶さ
れているかもしれず、従って、カスタム部品が続いてモ
ジュール３０３により、標準のドッキングを有する標準
部品として処理される。更に、図３に示されるように、
ユーザのオプションにおいて、部品は詳細化（３１１）
を有して、または無しに、ＣＡＤライブラリ３０７に追
加され得る。

【００３５】ＣＡＤシステムは更に、部品が物理モデル
内の所望の位置に配置されるとき、ＴＦＭに取り付けら
れる部品の位置及び方向を決定する部品配置モジュール
３１０を含む。より詳細には、ユーザが物理部品をＴＦ
Ｍから解き放す直前に、部品配置モジュール３１０がＴ
ＦＭの位置及び配置を表すトラッカ・データを処理し、
部品のＴＦＭに対する以前に決定された位置及び方向と
併せて、モデルのＣＡＤ表現に関する部品の位置及び方
向を決定する（前記の式１を使用）。組み立てられたＣ
ＡＤモデルは、データベース３１２内で更新される。

【００３６】詳細化処理３１１は、新たに追加された構
成ＣＡＤ部品の配置や、サイズ及び形状を変更するため
に、ユーザのオプションにおいて選択される。この処理
は例えば、前述のグリッド・スナッピング処理を使用す
る。

【００３７】ＣＡＤモデル・ビジュアライザ３１３は、
任意の好適な従来のイメージ描写方法を使用する。各部
品が物理モデルに追加されるとき、組み立てられたＣＡ
Ｄモデルのコンピュータ表示が、部品の追加を示すよう
にリフレッシュされる。

【００３８】図１３を参照すると、本発明の１態様に従
い、標準のドッキング位置を有する標準モデル部品を処
理する方法のフロー図が示される。特に、図６に示され
る方法は、図３に関連して前述した標準部品処理モジュ
ール３０３の操作の典型的な方法を示す。物理モデルの
作成途中のある時点に、ユーザは標準のドッキングを有
する標準部品を物理モデル内に配置したいと思うかもし
れない。最初に、ユーザは、標準部品処理のオプション
を選択する（例えば、コンピュータ画面上に表示される
アイコンをクリックする）（ステップ６００）。ユーザ
は、例えば図４または図５に示されるように、ＴＦＭを
標準のドッキング位置を有する所望の標準部品に接続す
る（ステップ６０１）。標準のドッキングを有する標準
部品により、ステップ６００及び６０１は同時に発生す
る。すなわち、標準部品処理のためのオプションが、標
準部品へのＴＦＭの接続時にトリガされる。

【００３９】ＴＦＭが接続されると、ドッキング接続の
タイプに応じて標準部品の形状及びドッキング位置デー
タが、部品からＴＦＭを介して直接ＣＡＤアプリケーシ
ョンに伝送され、処理される（ステップ６０２が肯定結
果の場合）。この状況は、例えば図５に示されるドッキ
ング接続により発生し、この場合、ＴＦＭの接続時に、
埋め込みチップがこのデータをＴＦＭに出力し、データ
がＣＡＤアプリケーションに伝達される。或いは、図７
の実施例に示されるように、ＴＦＭを使用することなし
に、こうした情報が標準部品から直接伝送されてもよ
い。部品の形状及びドッキング位置データが部品から直
接伝送されない場合（ステップ６０２が否定結果）、Ｃ
ＡＤアプリケーションは標準部品ＩＤを傾聴する（ステ
ップ６０３）。この標準部品ＩＤは部品内に埋め込まれ
るチップから伝送されるか（図５）、ＴＦＭにより検出
される部品上のドッキング・リセプタクルの形状にもと
づくか（図４）、或いは部品が標準のドッキング位置を
有するが、部品ＩＤがチップ内にエンコードされなかっ
たり、リセプタクルの形状を介してエンコードされない
場合、ユーザにより手操作により入力される。ＣＡＤア
プリケーションが部品ＩＤを受信するとき、部品ＩＤに
対応する形状及び位置データがＣＡＤライブラリから検
索される（ステップ６０４）。

【００４０】一旦、部品の形状及びドッキング位置が獲
得されると、データは処理されて、ＴＦＭに対する部品
の位置及び方向が決定され、ＣＡＤモデルにスケーリン
グされる（ステップ６０５）。更に、ＣＡＤアプリケー
ションが部品のイメージを描写する（ステップ６０
６）。画面上に表示される部品により、ユーザは例えば
部品の形状の正確さを検証し、物理部品が物理モデル内
の所望の位置に配置されるときに、ＣＡＤ表現を見る。

【００４１】図１４を参照すると、本発明の１態様に従
い、任意のドッキング位置を有する標準モデル部品の角
部マーキングを処理する方法のフロー図が示される。特
に、図１４に示される方法は、図３に関連して前述した
リレーショナル処理モジュール３０５の操作の典型的な
方法を詳細に示す。物理モデルの作成中のある時点に、
ユーザは物理モデル内に、標準ドッキング位置を有さな
い標準部品を配置したいと思うかもしれない。前述のよ
うに、複数の標準モデル部品が標準ドッキング位置を有
することなく構成され得る。この状況では、ＣＡＤライ
ブラリはこうした部品の部品ＩＤ及び形状を含み、こう
したデータは例えば手動入力により、または以前のマー
キング処理の結果により、予めＣＡＤライブラリに入力
済みである。

【００４２】図１４を参照すると、最初にユーザは任意
のドッキング位置を有する標準部品を処理するオプショ
ンを選択する（例えば、コンピュータ画面上に表示され
るアイコンをクリックする）（ステップ７００）。ユー
ザは、例えば図６に示されるように、標準モデル部品の
表面上の任意の位置において、ＴＦＭを標準モデル部品
に接続する。次にＴＦＭが標準部品の所望の角部に接触
するように操作され、ＴＳに関連して固定されるポイン
トに接触する（例えば図１０及び図１２に示されるよう
に、マーキング・ジグ２４及び２３上のそれぞれポイン
ト２４ａまたは２３ａ）。より詳細には、ユーザはモデ
ル部品の角部をマーキング面上に位置決めし、ＴＦＭ上
のボタンを押下して測定を行い、結果的にＣＡＤアプリ
ケーションがトラッカ"測定"信号を認識する（ステップ
７０１）。トラッカ測定信号が、最初に検出されるトラ
ッカ測定信号と仮定すると（ステップ７０３が肯定応
答）、ＣＡＤアプリケーションはユーザ入力により提供
される標準部品ＩＤを待機し（ステップ７０４）、続い
て形状データをライブラリから検索する（ステップ７０
５）。

【００４３】処理のこの時点において、ＣＡＤアプリケ
ーションは部品の形状を知ることになるが（例えば全て
の角部の所在箇所を知る）、これらの既知の角部との関
係におけるＴＦＭのドッキング位置については知り得な
い。従って、ユーザはＣＡＤアプリケーションがドッキ
ング位置を決定できるまで、角部をマーキングし続ける
（すなわちより多くのトラッカ・データを提供する）。
ユーザは次に、モデル部品の別の角部をマーキング面上
に位置決めし、トラッカ・ボタンを押下して、別のトラ
ッカ測定を知らせる（ステップ７０１に戻る）。次のス
テップでは、以前の角部測定から現角部測定への各ベク
トルを計算する（すなわち、以前の全ての角部測定に対
して、現トラッカ測定の距離及び角度が決定され、ＣＡ
Ｄモデルにスケーリングされる）（ステップ７０６）。

【００４４】現トラッカ測定は、以前の全てのトラッカ
測定と同様に、（ＣＡＤライブラリから以前獲得され
た）部品のＣＡＤデータ（形状データ）と比較される
（ステップ７０７）。より詳細には、この比較は、測定
間の距離をＣＡＤ角部位置間の距離に対してチェック
し、またお互いの距離ベクトルの方向を、角部の対応す
るＣＡＤデータに対してチェックすることにより実行さ
れる。

【００４５】こうした比較に際して、測定された角部に
対して計算されたベクトルと、ＣＡＤモデルの角部のベ
クトルとの間に固有の一致が見いだされる場合、ドッキ
ング位置に関する全ての曖昧さは解決されたと見なされ
（ステップ７０８が肯定結果）、ユーザは角部測定を停
止するように伝えられる（ステップ７１２）。ドッキン
グ位置が次に計算され（ステップ７１３）、部品の描写
が任意的に表示される（ステップ７１４）。好適には、
ドッキング位置を計算するために測定された角部の３つ
のＴＦＭ座標が、こうした角部に対応するトラッカ・デ
ータから決定される。これらの座標は、（前述の較正処
理で述べたのと同様に）部品の対応するＣＡＤ座標と比
較され、ＴＦＭ座標と部品座標との間の変換が獲得され
る（前述のように、部品のドッキング位置はＴＦＭ座標
系の原点である）。その結果、ＴＦＭ座標系の原点は部
品座標に変換されて、ドッキング位置がもたらされる。

【００４６】他方、ドッキング位置に関する曖昧さが解
決されない場合（すなわち、測定された角部とＣＡＤ角
部との間に、固有の一致が見いだされない）（ステップ
７０８が否定結果）、こうした曖昧さを解決するのに十
分なデータが収集されるまで、ユーザは追加の角部を測
定し続けるはずである（ステップ７０１に戻る）。しか
しながら、ユーザが"終了"（end）信号を送信すること
により（例えばウィンドウ内のアイコンまたはボタンを
押下する）、測定処理の完了を宣言する場合（ステップ
７０２が肯定結果）、システムは"エラー"信号を発行す
る（ステップ７０９）。なぜなら、曖昧さを解決するた
めに、より多くのデータが要求されるからである。この
時点で、システムは部品の描写を曖昧なドッキング位置
の１つにより表示し得る。ユーザは次に必要に応じて、
各曖昧なドッキング位置による描写を繰り返し（ステッ
プ７１０）、適切なドッキング位置を視覚的に選択する
（ステップ７１４）。或いは、ユーザは追加の角部を測
定し続けてもよい。

【００４７】図１５を参照すると、本発明の１態様に従
い、カスタム・モデル部品の角部マーキングを処理する
方法のフロー図が示される。特に、図１５で示される方
法は、図３に関連して前述した形状処理モジュール３０
４の操作の典型的な方法を詳細に示す。物理モデルの作
成中のある時点で、ユーザは物理モデル内に固有の構造
を表現するために、標準ドッキング位置を有さないカス
タム部品を構成し得る。前述のリレーショナル処理とは
異なり、ＣＡＤライブラリ内にはカスタム部品の形状デ
ータは存在しないので、カスタム部品の各角部が測定さ
れて、ＴＦＭの原点（ドッキング位置）に対する角部の
位置が決定される。形状処理により、ユーザがカスタム
部品の角部をマーキングするとき、ＣＡＤアプリケーシ
ョンは、カスタム部品の測定ポイント（角部）を表示
し、こうしたポイント間に線を引くことにより、部品の
更新イメージを連続的に描写する。ユーザは次に、２つ
のポイントが不正に接続されていると判断すると、描写
イメージを修正する。

【００４８】より詳細には、図１５を参照して、ユーザ
は任意のドッキングを有するカスタム部品を処理するオ
プションを選択する（例えば、コンピュータ画面上に表
示されるアイコンをクリックする）（ステップ８０
０）。ユーザは、例えば図６に示されるようにＴＦＭを
カスタム部品に接続する。次にＴＦＭが第１の角部をマ
ーキングするように操作される（例えば図１０及び図１
２に示されるように、マーキング・ジグ２４及び２３上
のそれぞれポイント２４ａまたは２３ａなどの固定ポイ
ントに、角部を接触させる）。より詳細には、ユーザは
カスタム部品の第１の角部をマーキング面上に位置決め
し、ＴＦＭ上のボタン（またはキーボードなど）を押下
して測定を行う。その結果、ＣＡＤアプリケーションが
トラッカ"測定"信号を認識する（ステップ８０１）。次
に、トラッカ測定がＴＦＭの座標系に変換される（ステ
ップ８０４）。

【００４９】トラッカ測定信号が、最初に検出されるト
ラッカ測定信号と仮定すると（ステップ８０５が肯定応
答）、表示が初期化される（ステップ８０６）。ユーザ
が続く角部をマーキングするとき、トラッカ測定が認識
され（ステップ８０１）、ＴＦＭの座標系に変換される
（ステップ８０４）。各トラッカ測定において、"前ポ
インタ（prior pointer）"が、現トラッカ測定以前に取
得されたトラッカ測定を指し示すようにセットされる
（ステップ８０７）。更に、各トラッカ測定に対して、
（前ポインタにより指し示される）前のトラッカ測定に
対応するカスタム部品の表示ポイントから、現トラッカ
測定に対応するカスタム部品の現表示ポイントに線を引
くことにより、表示がリフレッシュされる（ステップ８
０８）。

【００５０】ユーザがカスタム部品の関連ポイントを測
定するとき、ＣＡＤアプリケーションは"変更"信号を傾
聴する（ステップ８０１）。ユーザは描写イメージか
ら、現測定ポイントと前測定ポイントとの間の接続が、
カスタム部品の不正な描写であると判断すると、"変更"
オプションを選択する。従って、"変更"信号が検出され
ると（ステップ８０２が肯定結果）、前ポインタが減分
されて、次の以前の測定を指し示し、線がそのポイント
から現在の測定ポイントに向けて、線が引き直される
（ステップ８０８）。ユーザが描写イメージが依然不正
であると判断すると、ユーザは"変更"を伝え、前ポイン
タが再度減分されて、次の以前の測定ポイントを指し示
し、線がそのポイントから現ポイントに向けて再度引き
直される（ステップ８０９）。この処理は、ユーザが現
測定ポイントが適切な以前の測定ポイントに接続された
と判断するまで、繰り返される（ステップ８０１、８０
２、８０９）。

【００５１】一旦、ユーザがカスタム部品の全ての関連
ポイントをマーキングし、カスタム部品の描写イメージ
が適切な描写であると判断すると、ユーザは"終了（en
d）"オプションを選択する。"終了"信号が検出され（ス
テップ８０３が肯定結果）、トラッカ測定データ及びカ
スタム部品の接続線が記憶される（ステップ８１０）。
この時点で、全てのポイント及び接続線測定が、ドッキ
ング位置（すなわちＴＦＭの原点）に関連して知れるこ
とになる。次に、後述の部品配置処理の間に、前記の式
（１）を用いて、カスタム部品の角部の方向がＴＳの座
標系に関して決定され、次にモデルの座標系に関して決
定される。それにより、カスタム部品の測定データがＣ
ＡＤモデルに変換される。

【００５２】図１６は、本発明の１態様に従い、規定形
状を処理する方法のフロー図である。特に、図１６に示
される方法は、（図１１と関連して）球形のモデル部品
５０１をマーキングする典型的な方法を詳細に示す。最
初に、ユーザは（ボタンまたはアイコンを通じて）球形
モデル部品を処理するオプションを選択する（ステップ
９００）。ＣＡＤアプリケーションは引き続き、トラッ
カ・データ測定信号、"回転開始"、または"回転停止"信
号を傾聴する（ステップ９０１）。ユーザは、球形モデ
ル部品の半径及び中心を測定するために、回転測定シー
ケンスを得たい場合、"回転開始"信号を送信する。例え
ば、図１１に示されるように、球形部品５０１の半径
が、例えば部品５０１をマーキング・ジグ２４の頂点に
おいてクレードル（cradle）し、部品５０１を矢印で示
されるように回転することにより決定される。

【００５３】図１６を参照して、"回転停止"信号の検出
に際し（ステップ９０２が肯定結果）、ＣＡＤアプリケ
ーションは"回転ウィンドウ"を開いて、測定に関連する
トラッカ・データを受け入れる（ステップ９０３）。こ
こで用いる用語"ウィンドウ"は、ＣＡＤアプリケーショ
ンが開かれるウィンドウ・タイプに関連するトラッカ・
データを受信する時間間隔を指し示す。続いて、回転ウ
ィンドウが開かれている間にトラッカ測定信号が検出さ
れると（すなわち、トラッカ・データが生成される）
（ステップ９０４が肯定結果）、対応する測定トラッカ
・データがＴＦＭの座標系に変換される（ステップ９０
６）。トラッカ・データの性質を示すウィンドウが開か
れていないと判断されると（ステップ９０５が否定判
定）、トラッカ・データは対応するウィンドウが開かれ
るまで処理または受諾されない（ステップ９０１に戻
る）。球形部品がジグ内で回転されている間に、トラッ
カ・データを測定するために様々な方法が使用され得
る。例えば、ユーザが部品をジグ内で回転するとき、ト
ラッカ・データが連続的に測定され、処理されてもよ
い。更にユーザは、ＴＦＭが異なる位置に配置されるよ
うに、球をジグ内で回転し、こうした位置においてトラ
ッカ測定を取得することにより、任意の数の別個のポイ
ント（例えば３ポイント）をマーキングしてもよい。い
ずれにしろ、ＣＡＤアプリケーションがＴＦＭに関連し
て球の中心を決定し、それによりその半径を決定できる
ように十分な量のトラッカ・データが測定されるべきで
ある。

【００５４】ＣＡＤアプリケーションは、（ユーザによ
り送信される）"回転停止"信号が検出されるまで（ステ
ップ９０７が肯定結果）、"回転"測定に関連するトラッ
カ・データを処理し続ける。"回転停止"信号の検出に際
し、"回転開始"ウィンドウが開かれていなければ（ステ
ップ９０８が否定判定）、エラー信号が提供され、"回
転開始"信号が送信される前に、ユーザが"回転停止"を
指定したことを示す（ステップ９０９）。他方、"回転
開始"ウィンドウが開かれている場合には（ステップ９
０８が肯定結果）、ウィンドウは閉じられ（ステップ９
１０）、ＣＡＤアプリケーションが収集された回転デー
タを用いて、球形部品の中心及び半径を計算する（ステ
ップ９１１）。

【００５５】球の中心及び半径を正確に計算するのに十
分な回転データが収集されていない場合（ステップ９１
２が否定結果）、ＣＡＤアプリケーションはエラー信号
を発し（ステップ９１３）、任意的にユーザに回転処理
を繰り返すように伝えるか、必要とされる測定タイプの
リストを表示する（例えば、更に２ポイントが必要であ
るなど）。それにより、ユーザは必要な測定を行うこと
ができる。１実施例では、以前に収集された（但し不十
分な）回転データが、新たに収集された回転データと結
合されて、中心及び半径パラメータが計算される。別の
実施例では、以前に収集された回転データが無視され、
新たなデータだけが考慮される。

【００５６】他方、中心及び半径パラメータを正確に計
算するのに十分な回転データが収集された場合（ステッ
プ９１２が肯定結果）、測定トラック・データが建設的
な立体幾何学セットとして、または頂点及び接続のメッ
シュとして記憶される（ステップ９１４）。建設的な立
体幾何学の場合、正規のタイプのモデル部品（例えば
球、円柱、立方体など）、及びそれらの対応するパラメ
ータ（半径、長さなど）が記憶される。更に、正規形状
の組み合わせを指定することにより、より複雑な部品
が"構成"される。例えば、貫通穴を有する厚いプレート
が、円柱に相当する穴を取り去られた直方体（長方ボッ
クス）として指定される。頂点のメッシュの場合には、
３−Ｄポイントのリスト及び接続のリストが記憶される
（例えば、ポイントＡがポイントＢに接続され、ポイン
トＡがポイントＣに接続されるなど）。

【００５７】図１７は、本発明の別の態様に従い、正規
形状を処理する方法のフロー図である。特に、図１７に
示される方法は、（図９と関連して）円柱状のモデル部
品５００をマーキングする典型的な方法を詳細に示す。
最初に、ユーザは（ボタンまたはアイコンを通じて）円
柱モデル部品を処理するオプションを選択する（ステッ
プ９２０）。ＣＡＤアプリケーションは連続的に、トラ
ッカ・データ測定信号、"回転開始"、"回転停止"、"終
了１"、"終了２"、または"完了"信号を傾聴する（ステ
ップ９２１）。ユーザは、円柱モデル部品の半径を測定
するために、回転測定シーケンスを得たい場合、"回転
開始"信号を送信する。例えば、図９に示されるよう
に、円柱部品５００の半径が部品５００をマーキング・
ジグ２５内でクレードルし、部品５００を矢印で示され
るように回転することにより決定される。ユーザは円柱
部品５００の端部をマーキングする場合、"終了１"また
は"終了２"信号を送信する。図８及び図９で示されるよ
うに、円柱部品５００の各端部は、端部をマーキング・
ジグ２５の基準面２５ａに接触させることにより測定さ
れる。或いは、ユーザは"終了１"または"終了２"信号と
一緒に、"回転開始"信号を送信してもよい。それによ
り、ユーザは半径を測定する間に所望の端部を同時にマ
ーキングすることができる。これらの信号のいずれかの
検出に際して（ステップ９２２が肯定結果）、ＣＡＤア
プリケーションは対応するウィンドウを開き、測定に関
連するトラッカ・データを受諾する（ステップ９２
３）。

【００５８】トラッカ測定信号が検出されるとき（すな
わち、トラッカ・データが生成される）（ステップ９２
４が肯定結果）、トラッカ・データの性質を示すウィン
ドウが開かれていない場合（ステップ９２５が否定判
定）、トラッカ・データはウィンドウが開かれるまで処
理及び受諾されない（ステップ９２１に戻る）。他方、
ウィンドウが開かれている場合（ステップ９２５が肯定
判定）、トラッカ・データの検出に際して、対応する測
定トラッカ・データがＴＦＭの座標系に変換される（ス
テップ９２６）。開かれるウィンドウに応じてトラッカ
測定はそのウィンドウに対応するモデル部品上のポイン
トに関連付けられる（ステップ９２７）。再度、前述し
たように、開かれたウィンドウは"回転開始"測定、"回
転開始"及び"終了１"測定の両方、または"回転開始"及
び"終了２"測定の両方に対応する。開かれたウィンドウ
が"終了１"または"終了２"測定に対応する場合（ステッ
プ９２８が肯定結果）、ウィンドウは自動的に閉じられ
る。なぜなら、一度の測定で円柱の端部の測定に足りる
からである。開かれたウィンドウが"終了１"または"終
了２"測定に対応しない（すなわち、"回転開始"ウィン
ドウだけが開かれている）場合（ステップ９２８が否定
結果）、ＣＡＤアプリケーションは、"回転停止"信号が
ユーザにより送信されるまで、"回転"測定に関連付けら
れるトラッカ・データを処理し続ける（ステップ９２４
乃至９２７を繰り返す）。

【００５９】"回転停止"信号の検出時に（ステップ９３
０が肯定結果）、"回転開始"ウィンドウが開かれていな
い場合（ステップ９３１が否定結果）、エラー信号が提
供されて、"回転開始"信号が送信される前に、ユーザ
が"回転停止"を指定したことを示す（ステップ９３
２）。他方、"回転開始"ウィンドウが開かれている場合
には（ステップ９３１が肯定結果）、回転ウィンドウが
閉じられ（ステップ９３３）、ＣＡＤアプリケーション
が、円柱部品の中心線及び半径を計算する（ステップ９
３４）。円柱の中心線及び半径を正確に計算するのに十
分な回転データが収集されていない場合（ステップ９３
５が否定結果）、ＣＡＤアプリケーションはエラー信号
を発し（ステップ９３６）、任意的にユーザに回転処理
を繰り返すように伝えるか、必要とされる測定タイプの
リストを表示する（例えば、更に２ポイントが必要であ
るなど）。それにより、ユーザは必要な測定を行うこと
ができる。前述の回転測定と同様、回転データは回転移
動を表す複数の連続測定、または異なる位置を表す別個
の測定を含み得る。更に、以前に収集された（但し不十
分な）回転データが、新たに収集された回転データと結
合されて、中心及び半径パラメータが計算されたり、以
前に収集された回転データが無視され、新たなデータだ
けが考慮されてもよい。

【００６０】ユーザが円柱部品の測定を終了すると、ユ
ーザは"完了"信号を送信する。"完了"信号の検出に際し
て（ステップ９３７が肯定結果）、全ての関連測定が取
得されたか否かが判断される（ステップ９３８）（例え
ば、ユーザが終了１、終了２及び回転測定を受け取
る）。更にデータが必要と判断されると（ステップ９３
８が否定結果）、ＣＡＤアプリケーションはエラー信号
を発行し（ステップ９３９）、任意的に必要とされる測
定タイプのリストを表示する（例えば円柱部品の半径及
び両端部が測定されたか否か）。それにより、ユーザは
必要な測定を行うことができる。他方、十分な測定が行
われた場合には（ステップ９３８が肯定結果）、測定ト
ラック・データが建設的な立体幾何学（ＣＳＧ：constr
uctive solid geometry）セットとして、または頂点及
び接続のメッシュとして記憶される（ステップ９４
０）。

【００６１】図１６及び図１７に関連して前述した方法
は、球形及び円柱状部品を測定するための技法例であ
り、こうした部品の他に、半径または直径により少なく
とも部分的に定義された形状を有する他のモデル部品を
測定するために、追加のステップが使用され得る。更
に、ここでの教示にもとづき、当業者であれば、図８乃
至図１２に示される典型的なマーキング・ジグに加え
て、正規の形状を測定するための他の特殊なマーキング
・ジグが設計され得ることが容易に明らかであろう。

【００６２】図１６及び図１７の典型的な正規形状マー
キング処理は、こうした形状がＣＡＤライブラリ内にお
いて定義される程度に、前述のリレーショナル処理を特
殊化したバージョンであり、それにより対応するモデル
部品が、部品のＴＦＭ位置及び１つ以上の関連ポイント
をＣＡＤライブラリ内の基準形状と比較することにより
測定され得る。例えば、ＣＡＤライブラリ形状は、次の
ものを含み得る。すなわち、１つ以上の部品ポイント位
置が円柱軸上にあり、１つ以上の他の部品ポイント位置
が円柱表面上にある円柱、１つの部品ポイント位置が球
の中心であり、１つ以上の他の部品ポイント位置が球面
上にある球、１つの部品ポイント位置が円錐軸上にあ
り、１つ以上の他の部品ポイント位置が円錐面上にある
円形の底面を有する円錐、１つ以上の部品ポイント位置
が平行６面体の２つの向かい合った角部に当たる平行６
面体、１つ以上の部品ポイント位置が角錐の角部に当た
る角錐、１つ以上の部品ポイント位置が円柱中心軸上に
あり、他の部品ポイント位置が円柱面上にある楕円円
柱、及び１つの部品ポイント位置が楕円の中心であり、
他の部品ポイント位置が楕円表面上にある楕円などであ
る。

【００６３】図１８を参照すると、本発明の１態様に従
い、物理モデルにおけるモデル部品の位置を処理する方
法のフロー図が示される。特に、図１８に示される方法
は、図３に関連して前述した部品配置モジュール３１０
の操作の典型的な方法を示す。図１８において、ＴＦＭ
が移動されるとき、トラッカ測定が連続的に行われると
仮定する。ユーザが図１３、図１４、図１５または図１
６に関連して前述した部品処理方法のいずれかの実行を
終えた後、ユーザは被測定モデル部品を物理モデル内に
配置し、同時にＣＡＤモデル・アセンブリを更新する。
より詳細には、モデル部品に取り付けられるＴＦＭによ
り、ユーザは部品配置プロシージャを開始する（ステッ
プ１０００）。これはＴＦＭを操作して、被測定部品を
物理モデル・アセンブリ内の所望の位置に配置すること
により行われる。ＴＦＭが操作されるとき、トラッキン
グ・システムがトラッカ・データを連続的に測定し（ス
テップ１００１）、ＣＡＤモデルに関して配置される部
品の位置及び方向を決定する。測定されたトラッカ・デ
ータがバッファ内に記憶される（ステップ１００３）。

【００６４】一旦ユーザがモデル部品を所望の位置に配
置すると、ユーザは"配置（placed）"信号を送信する。
例えば、"配置"信号は、ユーザがボタンを作動してモデ
ル部品をＴＦＭから解放する際に生成される。一旦"配
置"信号が検出されると、ＣＡＤアプリケーションは最
も最近測定されたトラッカ・データをバッファから検索
する（すなわち、ＴＦＭからの部品の解放の直前におけ
る、ＴＦＭに対するモデル部品の位置及び方向）（ステ
ップ１００４）。このトラッカ・データが次に処理され
て、部品ポイントをＣＡＤモデル座標に変換する（すな
わち、ＣＡＤモデルにおける部品の位置及び方向を決定
する）（ステップ１００５）。次に、モデル部品のＣＡ
Ｄ表現がＣＡＤモデル・アセンブリに追加される（ステ
ップ１００６）。次に、組み立てられたＣＡＤモデルの
コンピュータ表示が、モデル部品の追加を示すようにリ
フレッシュされる。

【００６５】更に、前述のように、トラッキング・デー
タ及びモデル部品の物理位置決めの不確実さにより、Ｃ
ＡＤデータにおける結果の角部位置は、完全に正規のも
のでないかもしれない。例えば、平行と思われる側面、
及び直角と思われる角部が、仕様に忠実でないかもしれ
ない。この問題を調整するために、ＣＡＤアプリケーシ
ョンは角部を３次元グリッドにスナップする能力、一様
な高さの壁または直角の角部などの特定の制約を適用す
る能力、及びユーザが手動入力により角部データを調整
する能力を提供する。

【００６６】一旦物理モデルが完了すると、対応するＣ
ＡＤモデルは個々の部品のＣＡＤ表現のアンサンブルを
含む。ＣＡＤモデルは次に、従来のＣＡＤ視覚化イメー
ジ・レンダリング技法にかけられ、ＣＡＤモデルのイメ
ージを所望の位置及び角度から描写する。例えば、建築
モデルの場合、モデルの内部からの、及びモデルの外側
の周囲の模造ビューが生成されて、構造がフル・スケー
ルでどのように見えるかを示す。

【００６７】本発明に従いトラッキング・データを測定
するために、トラッカ・システムの他の実施例も使用す
ることができる。例えば、前述のように１つのＴＦＭを
使用するのではなく、第１のＴＦＭが部品に取り付けら
れる一方で、第２のＴＦＭが部品の角部をマーキングす
るために使用され得る。この実施例は、部品の角部や半
径などが固定基準ポイント（例えばジグ及び基準ポイン
ト）を用いて測定される、前述の実施例の代替例であ
る。代わりに、ユーザは一方の手に部品が取り付けられ
た第１のＴＦＭを握り、他方の手に第２のＴＦＭを握
り、第２のＴＦＭを部品上のポイントに接触させる。第
１のＴＦＭ、第２のＴＦＭ及びＴＳの間の適切な変換関
係を使用することにより、トラッカ・データがＣＡＤモ
デルの座標系に関連付けられる。

【００６８】別の実施例では、第２のＴＦＭが物理モデ
ル・アセンブリに取り付けられ、それにより、物理モデ
ルが部屋の中を移動される場合に、ＴＳが物理モデルの
位置を追跡することを可能にする（すなわち、モデルを
静止状態に維持しなければならない状況とは対照的であ
る）。再度、第１のＴＦＭ、第２のＴＦＭ及びＴＳの間
の適切な変換関係を用いて、トラッカ・データがＣＡＤ
モデルの座標系に関連付けられる。別の実施例は３つの
ＴＦＭを使用することにより、前述の実施例の利点を組
み合わせるものである。すなわち、１つはモデルに取り
付けられ、別の１つは測定される部品に取り付けられ、
残りの１つは部品上のポイントをマーキングするために
使用される。更に、当業者であれば、ここでの教示にも
とづき、複数のＴＦＭを用いる他の実施例についても容
易に想像することができよう。

【００６９】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。

【００７０】（１）ＣＡＤ（コンピュータ支援設計）シ
ステムであって、ＣＡＤアプリケーションを含むデータ
処理システムと、所与の構成部品に関連付けられるトラ
ッカ・データを生成するトラッキング・システムとを含
み、前記ＣＡＤアプリケーションが前記データ処理シス
テムにより実行されて、物理モデルのＣＡＤモデルが生
成され、前記ＣＡＤモデルが前記物理モデルの構成部品
に対応する複数のＣＡＤ表現を含み、前記トラッカ・デ
ータが前記データ処理システムにより処理されて、前記
所与の構成部品のＣＡＤ表現が生成され、前記構成部品
が前記物理モデル内の所望の位置に配置されるとき、前
記物理モデルに関する前記構成部品の位置及び方向が決
定される、ＣＡＤシステム。 （２）前記物理モデルを構成するために使用される構成
部品のＣＡＤ表現を記憶するライブラリを含む、前記
（１）記載のＣＡＤシステム。 （３）前記トラッキング・システムが、静止トラッカ・
ソース（ＴＳ）と、前記所与の構成部品内に埋め込ま
れ、前記ＴＳに対する前記所与の構成部品の位置を検出
し、前記トラッカ・データを生成するセンサ回路とを含
み、前記センサ回路が部品識別（ＩＤ）コードを記憶
し、前記ＩＤコードが前記データ処理システムに送信さ
れて、前記ＣＡＤアプリケーションが前記部品ＩＤコー
ドにもとづき、前記ライブラリからＣＡＤ表現を検索す
る、前記（２）記載のＣＡＤシステム。 （４）前記トラッキング・システムが、静止トラッカ・
ソース（ＴＳ）と、前記ＴＳに対する位置を検出して、
前記トラッカ・データを生成するトラッカ・フリー部材
（ＴＦＭ）とを含み、前記ＴＦＭが前記所与の構成部品
上のドッキング位置において、該ＴＦＭを前記所与の構
成部品に接続するドッキング機構を含む、前記（２）記
載のＣＡＤシステム。 （５）前記ドッキング位置が任意であるか、または予め
設定される、前記（４）記載のＣＡＤシステム。 （６）前記ＴＦＭの前記ドッキング機構が、前記所与の
構成部品上のリセプタクルに挿入式に嵌合する、前記
（４）記載のＣＡＤシステム。 （７）前記所与の構成部品の部品ＩＤ（識別）が前記リ
セプタクルの形状によりエンコードされ、前記ＴＦＭの
前記ドッキング機構が前記リセプタクルの形状を検出し
て部品を識別し、信号を前記データ処理システムに送信
することにより、前記データ処理システムが前記部品Ｉ
Ｄにもとづき、前記ライブラリからＣＡＤ表現を検索す
る、前記（６）記載のＣＡＤシステム。 （８）前記所与の構成部品が部品ＩＤコードを有するマ
イクロチップを含み、前記ＴＦＭの前記所与の構成部品
への接続に際し、前記マイクロチップが前記ＴＦＭの前
記ドッキング機構に電気的に接続されて、前記部品ＩＤ
が前記データ処理システムに伝送され、前記データ処理
システムが前記部品ＩＤにもとづき、前記ライブラリか
らＣＡＤ表現を検索する、前記（６）記載のＣＡＤシス
テム。 （９）前記ドッキング機構が吸着装置または付着装置を
含む、前記（４）記載のＣＡＤシステム。 （１０）前記所与の構成部品の関連ポイントのトラッカ
・データを測定して、前記所与の構成部品のＣＡＤ表現
を生成するマーキング・ジグを含む、前記（４）記載の
ＣＡＤシステム。 （１１）前記マーキング・ジグが固定基準ポイントを含
む、前記（１０）記載のＣＡＤシステム。 （１２）前記関連ポイントが前記所与の構成部品の少な
くとも１つの角部を含む、前記（１０）記載のＣＡＤシ
ステム。 （１３）全期間連ポイントが前記所与の構成部品の全て
の角部を含む、前記（１０）記載のＣＡＤシステム。 （１４）前記マーキング・ジグが前記所与の構成部品の
半径に関連付けられるトラッカ・データを測定するよう
に構成される、前記（１０）記載のＣＡＤシステム。 （１５）複数の構成物理部品を含む対応する物理モデル
のＣＡＤ（コンピュータ支援設計）モデルを生成する方
法であって、前記構成物理部品の関連ポイントにもとづ
き、所与の構成物理部品のＣＡＤ表現を生成するステッ
プと、前記物理構成部品が前記物理モデル内の所望の位
置に配置されるときに、前記ＣＡＤモデルの座標に関連
して、前記構成物理部品のＣＡＤ表現の前記関連ポイン
トの座標を追跡するステップと、前記ＣＡＤモデルが前
記構成物理部品の個々のＣＡＤ表現のアンサンブルを含
むように、前記構成物理部品のＣＡＤ表現を前記ＣＡＤ
モデルに追加するステップとを含む、方法。 （１６）前記構成物理部品のＣＡＤ表現を生成するステ
ップが、トラッカ・フリー部材（ＴＦＭ）を前記構成物
理部品上のドッキング位置において、前記構成物理部品
に接続するステップと、前記構成物理部品の前記関連ポ
イントの各々の座標データを獲得するステップと、前記
関連ポイントの各々の座標データを処理して、前記ＴＦ
Ｍに対する前記構成物理部品の前記関連ポイントの各々
の位置及び方向を決定するステップとを含む、前記（１
５）記載の方法。 （１７）処理された座標を用いて、前記ＴＦＭに取り付
けられる前記構成物理部品のイメージを描写するステッ
プを含む、前記（１６）記載の方法。 （１８）前記構成物理部品の前記関連ポイントの各々の
座標データを獲得するステップが、前記構成物理部品に
関連付けられる部品識別（ＩＤ）コードを獲得するステ
ップと、前記部品ＩＤコードにもとづき、前記構成物理
部品に関連付けられる記憶済みの形状データ及びドッキ
ング位置データを検索するステップとを含む、前記（１
６）記載の方法。 （１９）前記部品ＩＤコードを獲得するステップが、前
記ＴＦＭのドッキング機構を、前記構成物理部品のドッ
キング・リセプタクルに挿入式に嵌合するステップと、
前記ドッキング・リセプタクルの形状にもとづき、前記
部品ＩＤをエンコードするステップと、前記ドッキング
・リセプタクルの形状を検出するステップと、前記ドッ
キング・リセプタクルの検出された形状にもとづき、対
応する部品ＩＤを前記ＴＦＭから送信するステップとを
含む、前記（１８）記載の方法。 （２０）前記部品ＩＤコードを獲得するステップが、前
記ＴＦＭのドッキング機構を前記構成物理部品のドッキ
ング・リセプタクルに挿入式に嵌合し、前記ドッキング
機構を前記構成物理部品内のマイクロチップに動作上接
続するステップと、前記部品ＩＤを前記マイクロチップ
から取り出すステップと、取り出された部品ＩＤを前記
ＴＦＭから送信するステップとを含む、前記（１８）記
載の方法。 （２１）前記構成物理部品の前記関連ポイントの各々の
座標データを獲得するステップが、前記構成物理部品に
関連付けられる前記関連ポイントの記憶済みの形状デー
タを獲得するステップと、前記構成部品の前記関連ポイ
ントの一部の座標を測定するステップと、測定された座
標を前記記憶済みの形状データと比較するステップと、
対応する関連ポイントの測定された座標と前記形状デー
タとが一致する場合、前記構成物理部品上の前記ＴＦＭ
のドッキイング位置を計算するステップと、計算された
ドッキング位置及び前記形状データにもとづき、前記構
成物理モデルの残りの関連ポイントを決定するステップ
とを含む、前記（１６）記載の方法。 （２２）測定された座標と前記形状データとが一致しな
い場合、代替ドッキング位置を有する前記構成物理部品
のイメージを描写するステップと、所望のドッキング位
置を有するイメージを選択するステップとを含む、前記
（２１）記載の方法。 （２３）前記構成物理部品の前記関連ポイントの各々の
座標データを獲得するステップが、前記構成部品の連続
的な関連ポイントの座標を測定するステップと、現測定
ポイントから最後の測定ポイントに線を接続することに
より、前記構成物理部品のイメージを動的に生成して、
描写するステップと、現測定ポイントと最後の測定ポイ
ントとの間の線の描写が、前記構成物理部品の不正な描
写である場合、現測定ポイントから任意の以前の測定ポ
イントに線を再接続するステップとを含む、前記（１
６）記載の方法。 （２４）前記関連ポイントの各々の座標データを処理し
て、前記ＴＦＭに対する前記構成物理部品の前記関連ポ
イントの各々の位置及び方向を決定するステップが、前
記構成物理部品上の前記ＴＦＭの前記ドッキング位置の
座標を計算するステップと、計算されたドッキイング位
置を用いて、前記関連ポイントの座標を前記ＴＦＭの座
標に変換するステップとを含む、前記（１６）記載の方
法。 （２５）前記ＣＡＤ表現を前記ＣＡＤモデルに追加する
前に、前記ＣＡＤ表現を詳細化するステップを含む、前
記（１５）記載の方法。 （２６）前記構成物理部品の前記ＣＡＤ表現をＣＡＤラ
イブラリ内に記憶するステップを含む、前記（１５）記
載の方法。 （２７）複数の構成物理部品を含む対応する物理モデル
のＣＡＤ（コンピュータ支援設計）モデルを生成する方
法を実行する、認識マシンにより実行可能な命令のプロ
グラムを有する、前記認識マシンにより読取り可能なプ
ログラム記憶装置であって、前記方法が、前記構成物理
部品の関連ポイントにもとづき、所与の構成物理部品の
ＣＡＤ表現を生成するステップと、前記物理構成部品が
前記物理モデル内の所望の位置に配置されるときに、前
記ＣＡＤモデルの座標に関連して、前記構成物理部品の
ＣＡＤ表現の前記関連ポイントの座標を追跡するステッ
プと、前記ＣＡＤモデルが前記構成物理部品の個々のＣ
ＡＤ表現のアンサンブルを含むように、前記構成物理部
品のＣＡＤ表現を前記ＣＡＤモデルに追加するステップ
とを含む、プログラム記憶装置。 （２８）前記構成物理部品のＣＡＤ表現を生成するステ
ップが、前記構成物理部品の前記関連ポイントの各々の
座標データを獲得するステップと、前記関連ポイントの
各々の座標データを処理して、トラッカ・フリー部材
（ＴＦＭ）の座標に対する前記構成物理部品の前記関連
ポイントの各々の位置及び方向を決定するステップと、
を含み、前記ＴＦＭが前記構成物理部品上のドッキング
位置において、前記構成物理部品に取り付けられる、前
記（２７）記載のプログラム記憶装置。 （２９）前記方法が、処理された座標を用いて、前記Ｔ
ＦＭに取り付けられる前記構成物理部品のイメージを描
写するステップを含む、前記（２８）記載のプログラム
記憶装置。 （３０）前記構成物理部品の前記関連ポイントの各々の
座標データを獲得するステップが、前記構成物理部品に
関連付けられる部品識別（ＩＤ）コードを受信するステ
ップと、前記部品ＩＤコードにもとづき、前記構成物理
部品に関連付けられる記憶済みの形状データ及びドッキ
ング位置データを検索するステップとを含む、前記（２
８）記載のプログラム記憶装置。 （３１）前記部品ＩＤが前記ＴＦＭから、またはユーザ
入力により受信される、前記（３０）記載のプログラム
記憶装置。 （３２）前記構成物理部品の前記関連ポイントの各々の
座標データを獲得するステップが、前記構成物理部品に
関連付けられる前記関連ポイントの記憶済みの形状デー
タを獲得するステップと、前記構成部品の前記関連ポイ
ントの一部の測定された座標を含むトラッカ・データ
を、前記ＴＦＭから受信するステップと、測定された座
標を前記記憶済みの形状データと比較するステップと、
対応する関連ポイントの測定された座標と前記形状デー
タとが一致する場合、前記構成物理部品上の前記ＴＦＭ
のドッキイング位置を計算するステップと、計算された
ドッキング位置及び前記形状データにもとづき、前記構
成物理モデルの残りの関連ポイントを決定するステップ
とを含む、前記（２８）記載のプログラム記憶装置。 （３３）測定された座標と前記形状データとが一致しな
い場合、代替ドッキング位置を有する前記構成物理部品
のイメージを描写し、ユーザが所望のドッキング位置を
有するイメージを選択可能にするステップを含む、前記
（３２）記載のプログラム記憶装置。 （３４）前記構成物理部品の前記関連ポイントの各々の
座標データを獲得するステップが、前記構成部品の連続
的な関連ポイントの測定された座標を含むトラッカ・デ
ータを、前記ＴＦＭから受信するステップと、現測定ポ
イントから最後の測定ポイントに線を接続することによ
り、前記構成物理部品のイメージを動的に生成して、描
写するステップと、ユーザにより送信される信号に応答
して、現測定ポイントから任意の以前の測定ポイントに
線を再接続するステップとを含む、前記（２８）記載の
プログラム記憶装置。 （３５）前記関連ポイントの各々の座標データを処理し
て、前記ＴＦＭに対する前記構成物理部品の前記関連ポ
イントの各々の位置及び方向を決定するステップが、前
記構成物理部品上の前記ＴＦＭの前記ドッキング位置の
座標を計算するステップと、計算されたドッキイング位
置を用いて、前記関連ポイントの座標を前記ＴＦＭの座
標に変換するステップとを含む、前記（２８）記載のプ
ログラム記憶装置。 （３６）前記方法が、前記ＣＡＤ表現を前記ＣＡＤモデ
ルに追加する前に、前記ＣＡＤ表現を詳細化するステッ
プを含む、前記（２７）記載のプログラム記憶装置。 （３７）前記方法が、前記構成物理部品の前記ＣＡＤ表
現をＣＡＤライブラリ内に記憶するステップを含む、前
記（２７）記載のプログラム記憶装置。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に従い、対応する物理モデル及
びＣＡＤモデルを構成するＣＡＤシステムを示す図であ
る。

【図２】図１のＣＡＤシステムのコンポーネントの座標
系の間の変換関係を示す図である。

【図３】本発明の実施例に従い、ＣＡＤモデルを生成す
るシステム／方法のブロック／フロー図である。

【図４】トラッカ・フリー部材を標準部品にドッキング
するための、本発明に従う１実施例を示す図である。

【図５】トラッカ・フリー部材を標準部品にドッキング
するための、本発明に従う別の実施例を示す図である。

【図６】トラッカ・フリー部材を標準部品にドッキング
するための、本発明に従う更に別の実施例を示す図であ
る。

【図７】トラッカ・フリー部材を使用することなく使用
され得る標準部品を示す図である。

【図８】モデル部品の形状データを測定するために使用
される、本発明に従うマーキング・ジグを示す図であ
る。

【図９】モデル部品の形状データを測定するために使用
される、本発明に従うマーキング・ジグを示す図であ
る。

【図１０】モデル部品の形状データを測定するために使
用される、本発明に従うマーキング・ジグを示す図であ
る。

【図１１】モデル部品の形状データを測定するために使
用される、本発明に従うマーキング・ジグを示す図であ
る。

【図１２】モデル部品の形状データを測定するために使
用される、本発明に従うマーキング・ジグを示す図であ
る。

【図１３】本発明の１態様に従い、標準のドッキング位
置を有する標準モデル部品を処理する方法のフロー図で
ある。

【図１４】本発明の１態様に従い、任意のドッキング位
置を有する標準モデル部品の角部マーキングを処理する
方法のフロー図である。

【図１５】本発明の１態様に従い、カスタム・モデル部
品の角部マーキングを処理する方法のフロー図である。

【図１６】本発明の１態様に従い、球形のモデル部品を
処理する方法のフロー図である。

【図１７】本発明の１態様に従い、円柱状のモデル部品
を処理する方法のフロー図である。

【図１８】本発明の１態様に従い、物理モデルにおける
モデル部品の位置を処理する方法のフロー図である。

【符号の説明】

１０ ＣＡＤシステム １１ データ処理装置 １２ グラフィックス表示装置ユニット １３ キーボード １４ ポインティング・デバイス １５ ＣＡＤアプリケーション １６、３０７ ＣＡＤライブラリ １７ ＣＡＤモデル １８ 物理モデル １９、２０、２６ 構成部品 ２０ 特注部品 ２１ 静止トラッカ・ユニット（トラッカ・ソース（Ｔ
Ｓ）） ２２ センサ装置（トラッカ・フリー部材（ＴＦＭ）） ２２ａ 通信リンク ２２ｂ ドッキング機構 ２２ｃ 吸着カップ ２３、２４、２５ マーキング・ジグ ２３ａ 固定基準ポイント ２４ａ 固定接触ポイント ２４ｂ 頂点 ２５ａ 基準面 ２７ ＣＡＤモデルの現状態 ４０、５００、５０１、５０２ モデル部品 ４１ リセプタクル ４１ａ キー付きリセプタクル ４２ マイクロチップ ４３ 送信機 ３００ トラッカ・データ ３０１ 較正処理 ３０２ 仮想カメラ代理選択（ＶＣＳＣ）処理 ３０３ 標準部品処理モジュール ３０４ "形状処理"モジュール ３０５ "リレーショナル処理"モジュール ３０６ "正規（canonical）形状マーキング処理"モジ
ュール ３０８ グリッド・スナッピング・モジュール ３１０ 部品配置モジュール ３１１ 詳細化処理 ３１２ データベース ３１３ ＣＡＤモデル・ビジュアライザ ３１４ 表示装置 ５００ 円柱部品 ５０１ 球形形状 ５０２ 多角形形状

Claims (37)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＣＡＤ（コンピュータ支援設計）システム
   であって、 ＣＡＤアプリケーションを含むデータ処理システムと、 所与の構成部品に関連付けられるトラッカ・データを生
   成するトラッキング・システムとを含み、 前記ＣＡＤアプリケーションが前記データ処理システム
   により実行されて、物理モデルのＣＡＤモデルが生成さ
   れ、前記ＣＡＤモデルが前記物理モデルの構成部品に対
   応する複数のＣＡＤ表現を含み、 前記トラッカ・データが前記データ処理システムにより
   処理されて、前記所与の構成部品のＣＡＤ表現が生成さ
   れ、前記構成部品が前記物理モデル内の所望の位置に配
   置されるとき、前記物理モデルに関する前記構成部品の
   位置及び方向が決定される、ＣＡＤシステム。
2. 【請求項２】前記物理モデルを構成するために使用され
   る構成部品のＣＡＤ表現を記憶するライブラリを含む、
   請求項１記載のＣＡＤシステム。
3. 【請求項３】前記トラッキング・システムが、 静止トラッカ・ソース（ＴＳ）と、 前記所与の構成部品内に埋め込まれ、前記ＴＳに対する
   前記所与の構成部品の位置を検出し、前記トラッカ・デ
   ータを生成するセンサ回路とを含み、 前記センサ回路が部品識別（ＩＤ）コードを記憶し、前
   記ＩＤコードが前記データ処理システムに送信されて、
   前記ＣＡＤアプリケーションが前記部品ＩＤコードにも
   とづき、前記ライブラリからＣＡＤ表現を検索する、 請求項２記載のＣＡＤシステム。
4. 【請求項４】前記トラッキング・システムが、 静止トラッカ・ソース（ＴＳ）と、 前記ＴＳに対する位置を検出して、前記トラッカ・デー
   タを生成するトラッカ・フリー部材（ＴＦＭ）とを含
   み、 前記ＴＦＭが前記所与の構成部品上のドッキング位置に
   おいて、該ＴＦＭを前記所与の構成部品に接続するドッ
   キング機構を含む、請求項２記載のＣＡＤシステム。
5. 【請求項５】前記ドッキング位置が任意であるか、また
   は予め設定される、請求項４記載のＣＡＤシステム。
6. 【請求項６】前記ＴＦＭの前記ドッキング機構が、前記
   所与の構成部品上のリセプタクルに挿入式に嵌合する、
   請求項４記載のＣＡＤシステム。
7. 【請求項７】前記所与の構成部品の部品ＩＤ（識別）が
   前記リセプタクルの形状によりエンコードされ、前記Ｔ
   ＦＭの前記ドッキング機構が前記リセプタクルの形状を
   検出して部品を識別し、信号を前記データ処理システム
   に送信することにより、前記データ処理システムが前記
   部品ＩＤにもとづき、前記ライブラリからＣＡＤ表現を
   検索する、請求項６記載のＣＡＤシステム。
8. 【請求項８】前記所与の構成部品が部品ＩＤコードを有
   するマイクロチップを含み、前記ＴＦＭの前記所与の構
   成部品への接続に際し、前記マイクロチップが前記ＴＦ
   Ｍの前記ドッキング機構に電気的に接続されて、前記部
   品ＩＤが前記データ処理システムに伝送され、前記デー
   タ処理システムが前記部品ＩＤにもとづき、前記ライブ
   ラリからＣＡＤ表現を検索する、請求項６記載のＣＡＤ
   システム。
9. 【請求項９】前記ドッキング機構が吸着装置または付着
   装置を含む、請求項４記載のＣＡＤシステム。
10. 【請求項１０】前記所与の構成部品の関連ポイントのト
    ラッカ・データを測定して、前記所与の構成部品のＣＡ
    Ｄ表現を生成するマーキング・ジグを含む、請求項４記
    載のＣＡＤシステム。
11. 【請求項１１】前記マーキング・ジグが固定基準ポイン
    トを含む、請求項１０記載のＣＡＤシステム。
12. 【請求項１２】前記関連ポイントが前記所与の構成部品
    の少なくとも１つの角部を含む、請求項１０記載のＣＡ
    Ｄシステム。
13. 【請求項１３】全期間連ポイントが前記所与の構成部品
    の全ての角部を含む、請求項１０記載のＣＡＤシステ
    ム。
14. 【請求項１４】前記マーキング・ジグが前記所与の構成
    部品の半径に関連付けられるトラッカ・データを測定す
    るように構成される、請求項１０記載のＣＡＤシステ
    ム。
15. 【請求項１５】複数の構成物理部品を含む対応する物理
    モデルのＣＡＤ（コンピュータ支援設計）モデルを生成
    する方法であって、 前記構成物理部品の関連ポイントにもとづき、所与の構
    成物理部品のＣＡＤ表現を生成するステップと、 前記物理構成部品が前記物理モデル内の所望の位置に配
    置されるときに、前記ＣＡＤモデルの座標に関連して、
    前記構成物理部品のＣＡＤ表現の前記関連ポイントの座
    標を追跡するステップと、 前記ＣＡＤモデルが前記構成物理部品の個々のＣＡＤ表
    現のアンサンブルを含むように、前記構成物理部品のＣ
    ＡＤ表現を前記ＣＡＤモデルに追加するステップとを含
    む、方法。
16. 【請求項１６】前記構成物理部品のＣＡＤ表現を生成す
    るステップが、 トラッカ・フリー部材（ＴＦＭ）を前記構成物理部品上
    のドッキング位置において、前記構成物理部品に接続す
    るステップと、 前記構成物理部品の前記関連ポイントの各々の座標デー
    タを獲得するステップと、 前記関連ポイントの各々の座標データを処理して、前記
    ＴＦＭに対する前記構成物理部品の前記関連ポイントの
    各々の位置及び方向を決定するステップとを含む、請求
    項１５記載の方法。
17. 【請求項１７】処理された座標を用いて、前記ＴＦＭに
    取り付けられる前記構成物理部品のイメージを描写する
    ステップを含む、請求項１６記載の方法。
18. 【請求項１８】前記構成物理部品の前記関連ポイントの
    各々の座標データを獲得するステップが、 前記構成物理部品に関連付けられる部品識別（ＩＤ）コ
    ードを獲得するステップと、 前記部品ＩＤコードにもとづき、前記構成物理部品に関
    連付けられる記憶済みの形状データ及びドッキング位置
    データを検索するステップとを含む、請求項１６記載の
    方法。
19. 【請求項１９】前記部品ＩＤコードを獲得するステップ
    が、 前記ＴＦＭのドッキング機構を、前記構成物理部品のド
    ッキング・リセプタクルに挿入式に嵌合するステップ
    と、 前記ドッキング・リセプタクルの形状にもとづき、前記
    部品ＩＤをエンコードするステップと、 前記ドッキング・リセプタクルの形状を検出するステッ
    プと、 前記ドッキング・リセプタクルの検出された形状にもと
    づき、対応する部品ＩＤを前記ＴＦＭから送信するステ
    ップとを含む、請求項１８記載の方法。
20. 【請求項２０】前記部品ＩＤコードを獲得するステップ
    が、 前記ＴＦＭのドッキング機構を前記構成物理部品のドッ
    キング・リセプタクルに挿入式に嵌合し、前記ドッキン
    グ機構を前記構成物理部品内のマイクロチップに動作上
    接続するステップと、 前記部品ＩＤを前記マイクロチップから取り出すステッ
    プと、 取り出された部品ＩＤを前記ＴＦＭから送信するステッ
    プとを含む、請求項１８記載の方法。
21. 【請求項２１】前記構成物理部品の前記関連ポイントの
    各々の座標データを獲得するステップが、 前記構成物理部品に関連付けられる前記関連ポイントの
    記憶済みの形状データを獲得するステップと、 前記構成部品の前記関連ポイントの一部の座標を測定す
    るステップと、 測定された座標を前記記憶済みの形状データと比較する
    ステップと、 対応する関連ポイントの測定された座標と前記形状デー
    タとが一致する場合、前記構成物理部品上の前記ＴＦＭ
    のドッキイング位置を計算するステップと、 計算されたドッキング位置及び前記形状データにもとづ
    き、前記構成物理モデルの残りの関連ポイントを決定す
    るステップとを含む、請求項１６記載の方法。
22. 【請求項２２】測定された座標と前記形状データとが一
    致しない場合、代替ドッキング位置を有する前記構成物
    理部品のイメージを描写するステップと、 所望のドッキング位置を有するイメージを選択するステ
    ップとを含む、請求項２１記載の方法。
23. 【請求項２３】前記構成物理部品の前記関連ポイントの
    各々の座標データを獲得するステップが、 前記構成部品の連続的な関連ポイントの座標を測定する
    ステップと、 現測定ポイントから最後の測定ポイントに線を接続する
    ことにより、前記構成物理部品のイメージを動的に生成
    して、描写するステップと、 現測定ポイントと最後の測定ポイントとの間の線の描写
    が、前記構成物理部品の不正な描写である場合、現測定
    ポイントから任意の以前の測定ポイントに線を再接続す
    るステップとを含む、請求項１６記載の方法。
24. 【請求項２４】前記関連ポイントの各々の座標データを
    処理して、前記ＴＦＭに対する前記構成物理部品の前記
    関連ポイントの各々の位置及び方向を決定するステップ
    が、 前記構成物理部品上の前記ＴＦＭの前記ドッキング位置
    の座標を計算するステップと、 計算されたドッキイング位置を用いて、前記関連ポイン
    トの座標を前記ＴＦＭの座標に変換するステップとを含
    む、請求項１６記載の方法。
25. 【請求項２５】前記ＣＡＤ表現を前記ＣＡＤモデルに追
    加する前に、前記ＣＡＤ表現を詳細化するステップを含
    む、請求項１５記載の方法。
26. 【請求項２６】前記構成物理部品の前記ＣＡＤ表現をＣ
    ＡＤライブラリ内に記憶するステップを含む、請求項１
    ５記載の方法。
27. 【請求項２７】複数の構成物理部品を含む対応する物理
    モデルのＣＡＤ（コンピュータ支援設計）モデルを生成
    する方法を実行する、認識マシンにより実行可能な命令
    のプログラムを有する、前記認識マシンにより読取り可
    能なプログラム記憶装置であって、前記方法が、 前記構成物理部品の関連ポイントにもとづき、所与の構
    成物理部品のＣＡＤ表現を生成するステップと、 前記物理構成部品が前記物理モデル内の所望の位置に配
    置されるときに、前記ＣＡＤモデルの座標に関連して、
    前記構成物理部品のＣＡＤ表現の前記関連ポイントの座
    標を追跡するステップと、 前記ＣＡＤモデルが前記構成物理部品の個々のＣＡＤ表
    現のアンサンブルを含むように、前記構成物理部品のＣ
    ＡＤ表現を前記ＣＡＤモデルに追加するステップとを含
    む、プログラム記憶装置。
28. 【請求項２８】前記構成物理部品のＣＡＤ表現を生成す
    るステップが、 前記構成物理部品の前記関連ポイントの各々の座標デー
    タを獲得するステップと、 前記関連ポイントの各々の座標データを処理して、トラ
    ッカ・フリー部材（ＴＦＭ）の座標に対する前記構成物
    理部品の前記関連ポイントの各々の位置及び方向を決定
    するステップと、を含み、 前記ＴＦＭが前記構成物理部品上のドッキング位置にお
    いて、前記構成物理部品に取り付けられる、請求項２７
    記載のプログラム記憶装置。
29. 【請求項２９】前記方法が、処理された座標を用いて、
    前記ＴＦＭに取り付けられる前記構成物理部品のイメー
    ジを描写するステップを含む、請求項２８記載のプログ
    ラム記憶装置。
30. 【請求項３０】前記構成物理部品の前記関連ポイントの
    各々の座標データを獲得するステップが、 前記構成物理部品に関連付けられる部品識別（ＩＤ）コ
    ードを受信するステップと、 前記部品ＩＤコードにもとづき、前記構成物理部品に関
    連付けられる記憶済みの形状データ及びドッキング位置
    データを検索するステップとを含む、請求項２８記載の
    プログラム記憶装置。
31. 【請求項３１】前記部品ＩＤが前記ＴＦＭから、または
    ユーザ入力により受信される、請求項３０記載のプログ
    ラム記憶装置。
32. 【請求項３２】前記構成物理部品の前記関連ポイントの
    各々の座標データを獲得するステップが、 前記構成物理部品に関連付けられる前記関連ポイントの
    記憶済みの形状データを獲得するステップと、 前記構成部品の前記関連ポイントの一部の測定された座
    標を含むトラッカ・データを、前記ＴＦＭから受信する
    ステップと、 測定された座標を前記記憶済みの形状データと比較する
    ステップと、 対応する関連ポイントの測定された座標と前記形状デー
    タとが一致する場合、前記構成物理部品上の前記ＴＦＭ
    のドッキイング位置を計算するステップと、 計算されたドッキング位置及び前記形状データにもとづ
    き、前記構成物理モデルの残りの関連ポイントを決定す
    るステップとを含む、請求項２８記載のプログラム記憶
    装置。
33. 【請求項３３】測定された座標と前記形状データとが一
    致しない場合、代替ドッキング位置を有する前記構成物
    理部品のイメージを描写し、ユーザが所望のドッキング
    位置を有するイメージを選択可能にするステップを含
    む、請求項３２記載のプログラム記憶装置。
34. 【請求項３４】前記構成物理部品の前記関連ポイントの
    各々の座標データを獲得するステップが、 前記構成部品の連続的な関連ポイントの測定された座標
    を含むトラッカ・データを、前記ＴＦＭから受信するス
    テップと、 現測定ポイントから最後の測定ポイントに線を接続する
    ことにより、前記構成物理部品のイメージを動的に生成
    して、描写するステップと、 ユーザにより送信される信号に応答して、現測定ポイン
    トから任意の以前の測定ポイントに線を再接続するステ
    ップとを含む、請求項２８記載のプログラム記憶装置。
35. 【請求項３５】前記関連ポイントの各々の座標データを
    処理して、前記ＴＦＭに対する前記構成物理部品の前記
    関連ポイントの各々の位置及び方向を決定するステップ
    が、 前記構成物理部品上の前記ＴＦＭの前記ドッキング位置
    の座標を計算するステップと、 計算されたドッキイング位置を用いて、前記関連ポイン
    トの座標を前記ＴＦＭの座標に変換するステップとを含
    む、請求項２８記載のプログラム記憶装置。
36. 【請求項３６】前記方法が、前記ＣＡＤ表現を前記ＣＡ
    Ｄモデルに追加する前に、前記ＣＡＤ表現を詳細化する
    ステップを含む、請求項２７記載のプログラム記憶装
    置。
37. 【請求項３７】前記方法が、前記構成物理部品の前記Ｃ
    ＡＤ表現をＣＡＤライブラリ内に記憶するステップを含
    む、請求項２７記載のプログラム記憶装置。