JP2002183226A - 幾何拘束条件表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】幾何拘束条件の編集が容易であり、もって立体
の移動を効率良く行い得る三次元モデルの幾何拘束条件
表示装置を提供すること。 【解決手段】入力部２によって入力された幾何拘束条件
は、幾何拘束記憶処理部１２ａによって、一旦、データ
部４に格納される。幾何拘束表示データ処理部１２ｃ
は、このデータ４から読み出した個々の幾何拘束データ
から、幾何拘束表示用データを作成する。組み立て処理
部１１は、立体形状作成部１３により作成された立体形
状のデータを、幾何拘束データに基づいて変位させて、
三次元モデル表示用データを作成する。表示処理部３
は、三次元モデルを表示した上に、全ての幾何拘束条件
を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多次元ＣＡＤ上で
多次元モデルを組み立てる際の各多次元図形相互間の幾
何拘束条件を表示する幾何拘束条件表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】三次元ＣＡＤを用いて構造物等の三次元
モデルを組み立てるためには、三次元座標上の座標値を
直接指定して点，線，及び面を定義する手法を用いるの
が、最も簡便である。但し、この方法では、三次元モデ
ルを構成するパーツとしての立体同士の位置関係を容易
に変更することができない。そのため、従来より、立体
の幾何拘束条件を定義する手法が開発されてきている。

【０００３】この手法を具体的に説明すると、三次元モ
デルを構成するパーツとしての複数の立体を、三次元モ
デルを組み立てる空間の座標とは独立している三次元座
標を用いて、定義しておく。次に、このように定義した
立体のうち基準となる立体（以下、「基準立体」とい
う。）を、上述の空間内の任意の座標位置に、任意の方
向を向かせて配置する。そして、他の立体（以下、「被
拘束立体」という。）をこの空間内に配置する際には、
基準立体に対する複数個（通常３個以上）の幾何拘束条
件（"面と面とが重なり合う"，"線と線とが一致する"，
等）を定めることにより、その位置決めを行うのであ
る。

【０００４】幾何拘束条件の例を、図９を用いて説明す
る。図９は、三次元モデルを組み立てる空間内に、２個
の立体１０１，１０２が定義されている状態を示してい
る。いま、立体（直方体）１０１が基準立体であるとす
る。この場合、少なくとも立体１０１，１０２相互間の
距離と、各立体１０１，１０２を構成する面の関係を２
個定義すれば、立体（直方体）１０２の位置及び向きを
定めることができるのである。具体的には、例えば、"
立体１０１の面１Ａと立体１０２の面２Ａとは同一平面
に乗る"という関係，"立体１０１の面１Ｂと立体１０２
の面２Ｂとは同一平面に乗る"という関係，及び"立体１
０１の面１Ｃと立体１０２の面２Ｃとの間の距離は１０
０である"という関係を定義すればよい。

【０００５】このような幾何拘束条件を用いる手法を用
いると、以下の利点が得られる。即ち、被拘束立体の位
置及び方向を定めるのに必要な最小限の幾何拘束条件の
うち何れか一個の幾何拘束条件を削除すると、被拘束立
体は基準立体に対して、１個の自由度を持つことにな
る。即ち、被拘束立体は、この自由度に依る方向に変位
可能となる。従って、この自由度の範囲内で新たな幾何
拘束条件を設定するだけで、立体相互間の新たな位置又
は姿勢を決めることができるのである。例えば、"立体
１０１の面１Ａと立体１０２の面２Ａとは平行平面であ
る"と定められていた当初の幾何拘束条件を"立体１０１
の面１Ａと立体１０２の面２Ａとは同一平面に乗る"と
いう幾何拘束条件に変更する如くである。同様に、残り
の幾可拘束条件を任意に設定し直すことにより、被拘束
立体の位置及び方向を任意に決め直すことができるので
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな幾何拘束条件を用いる従来の三次元ＣＡＤシステム
においては、一旦必要最小限の幾何拘束条件が設定され
た後では、定性的な幾何拘束条件は、三次元ＣＡＤシス
テムの画面上に表示されなかった。即ち、図１０に示す
ように、「面と面との間の距離」のように寸法として表
現できる幾何拘束条件は表示されるのであるが、「面と
面とが重なり合う」，「線と線とが一致する」等の定性
的な幾何拘束条件は画面上に表示されなかったのであ
る。

【０００７】そのため、一旦必要最小限の幾何拘束条件
を設定した後では、どのような幾何拘束条件が設定して
いるかを確認することができなかった。従って、幾何拘
束条件の設定後に、その設定されている幾何拘束条件の
うちの一部のみを選択して編集する，即ち、削除したり
変更したりすることができなかった。

【０００８】それ故に、従来の三次元ＣＡＤシステムに
おいて、一旦必要最小限の幾何拘束条件を設定した後に
設定した幾何拘束条件を（一部でも）変更する場合に
は、設定されている全ての幾何拘束条件を一度削除し、
もう一度（新たな内容で）幾何拘束条件を設定し直すと
いう作業が必要となっていた。

【０００９】このように、従来の三次元ＣＡＤシステム
においては、幾何拘束条件の変更による立体の移動のた
めの作業の効率が悪いという問題があった。本発明は、
上記問題点に鑑み、幾何拘束条件の編集が容易であり、
もって多次元図形の移動を効率良く行い得る幾何拘束条
件表示装置を提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による幾何拘束条
件表示装置は、原理図である図１に示すように、多次元
空間内に複数個の多次元図形（２０４）を配置する際に
前記複数の多次元図形の各要素相互間の位置を規制する
幾何拘束条件を表示する幾何拘束条件表示装置におい
て、複数個の前記多次元図形（２０４）を表示するため
の図形表示データを格納する第１の格納手段（２００）
と、前記幾何拘束条件を格納する第２の格納手段（２０
１）と、前記第１の格納手段（２００）に格納された前
記複数個の図形表示データに基づいた複数個の多次元図
形（２０４）を前記第２の格納手段に格納された前記幾
何拘束条件によって定められる位置関係にて前記多次元
空間内に配置した状態を表示するとともに、表示された
前記多次元図形（２０４）を構成する前記各要素のうち
前記幾何拘束条件によって位置規制された要素とその拘
束の種類とを特定する表示を全幾何拘束条件に関して行
う表示手段（２０３）とを備えたことを特徴とする。以
下、各構成要件について説明する。

【００１１】〔第１の格納手段，第２の格納手段〕これ
ら第１の格納手段２００及び第２の格納手段２０１は、
ディスク装置等の不揮発媒体であっても、ＣＰＵの主記
憶装置のような一時記憶用の揮発媒体で宛も良い。ま
た、第１の格納手段２００及び第２の格納手段２０１
は、同一の装置内に構築されていても良いし、別体の装
置内に構築されていてもよい。

【００１２】〔多次元図形〕多次元図形とは、２次元空
間内に存在し得る平面図形又は三次元空間内に存在し得
る立体図形である。この多次元図形は、表示手段によっ
て、それ自体の形状を変化させることなく、多次元空間
の任意の位置に且つ任意の方向を向いて配置される。

【００１３】〔幾何拘束条件〕この幾何拘束条件は、多
次元空間内に配置される複数の多次元図形の相互の位置
関係を規定する条件である。この場合、幾何拘束条件
は、一対の多次元図形相互間において規定されるように
定めることができる。このようにすれば、この一対の組
み合わせを数珠繋ぎに規定することで、３個以上の多次
元図形相互間の位置関係をも規定することができる。

【００１４】この幾何拘束条件は、多次元図形を構成す
る各要素，即ち、面，線，点，等が他の多次元図形の各
要素に対してどのような位置関係にあるかを定めるもの
である。この幾何拘束条件の具体例としては、"平面と
平面とが平行"，"平面と平面とが一致（平面又はその延
長面が他の平面と同一平面上に存在するというこ
と）"，"直線と平面とが一致"，"直線と直線とが平
行"，"直線と直線とが一致（直線と直線とが同軸上に存
在するということ）"，"点が面上に存在（点が平面上に
存在，点が円筒面上に存在，点が円錐面上に存在，点が
球面上に存在，点がトーラス面上に存在，等を含
む）"，"点が線上に存在（点が直線上に存在，点が円弧
状に存在，等を含む）"，"点と点とが一致""回転に対す
る自由度（立体が任意の角度で回転対称な形状の場合、
その図形の回転位置を具体的に決定しなくても、その回
転位置が確定しているものとみなすということ）"，"平
面と平面との距離"，"直線と直線との距離"，"点と平面
との距離"，"点と直線との距離"，"点と点との距離"，"
座標系相互の相対座標（各立体が基準としている座標系
同士の表示座標上での相対距離）"，"座標系相互の相対
角度（各立体が基準としている座標系同士の表示座標上
での相対角度）"等が挙げられる。

【００１５】〔表示手段〕表示手段は、視覚的な外部出
力を行うディスプレイ装置と、このディスプレイ装置に
表示させるための画像データを作成するための処理部と
から構成することができる。

【００１６】この表示手段は、多次元図形を幾何拘束条
件に従った位置関係で多次元空間内に配置した状態を表
示する機能と、この幾何拘束条件が適用される各要素と
その拘束の種類とを特定する表示を行う機能とを、有し
ている。

【００１７】この要素の特定のやり方としては、幾何拘
束条件によって位置規制された一対の要素間を線で結ぶ
ようにしても良い。このようにすれば、幾何拘束条件が
複雑に絡み合っている場合でも、容易に各要素の特定を
行うことができる。それ以外にも、対応する要素間で同
じ記号や数字を付するようにしても良いし、同じ色を付
するようにしても良い。

【００１８】また、拘束の種類の特定のやり方として
は、前記幾何拘束条件によって位置規制された要素上
に、その幾何拘束の種類に対応した記号又は数字を表示
するようにしても良い。このようにすれば、拘束の種類
を文字で特定しなくても、容易に拘束の種類の表示を行
うことができる。

【００１９】表示手段は、第２の格納手段に格納された
複数の幾何拘束条件によって前記複数の多次元図形間の
位置関係が確定した場合には、前記幾何拘束条件によっ
て位置規制された要素とその拘束の種類とを特定する表
示を確定前とは異なった態様で行うように構成されても
良い。このようにすれば、多次元図形間の位置関係の確
定が完了しているか否かが一目瞭然で認識できるように
なる。

【００２０】この異なる態様としては、幾何拘束条件に
よって位置規制された要素とその拘束の種類とを特定す
る表示の表示色を変えることが挙げられる。また、複数
個の多次元図形間の位置関係確定の前においては前記幾
何拘束条件によって位置規制された一対の要素間を線で
結ぶことによりそれら各要素の特定を行うとともに、前
記複数個の多次元図形間の位置関係確定の後においては
前記線を消去するようにするようにしても良い。また、
複数個の多次元図形間の位置関係確定の前においては前
記幾何拘束条件によって位置規制された一対の要素上に
その幾何拘束の種類に対応した記号又は数字を表示する
ことにより拘束の種類を特定する表示を行うとともに、
複数の多次元図形間の位置関係確定の後においては一方
の要素上に表示されている前記記号又は数字を消去する
ようにしても良い。

【００２１】＜本発明における付加的構成＞本発明の必
須構成要件に、以下の付加的構成要件を加えても、本発
明は成立可能である。

【００２２】〔入力部と幾何拘束編集処理部〕幾何拘束
条件を入力する入力部と、この入力部によって入力され
た幾何拘束条件に従って、第２の格納手段に格納されて
いる幾何拘束条件を更新する幾何拘束編集処理部を備え
ても良い。このようにすれば、幾何拘束条件の任意の編
集が可能になる。このような編集は、本発明の必須の構
成要件である表示手段によって、全ての幾何拘束条件が
表示されていることから可能になる。この際、入力部
は、個々の幾何拘束条件毎に、その入力を受け付けるこ
とができる。

【００２３】この入力部は、特定の幾何拘束条件を削除
する旨の入力を受けても良い。この場合には、幾何拘束
編集処理部は、特定された幾何拘束条件を前記第２の格
納手段内から削除するように更新する。

【００２４】このようにして第２の格納手段内に格納さ
れている幾何拘束条件が更新された場合には、表示手段
は、更新後の幾何拘束条件に従って多次元図形の位置決
めをするとともに、更新後の幾何拘束条件によって位置
決めがなされる要素とその拘束の種類とを特定する表示
を行う。

【００２５】＜作用＞第１の格納手段は、複数個の多次
元図形を表示するための図形表示データを格納する。一
方、第２の格納手段は、幾何拘束条件を格納する。

【００２６】これらの図形表示データ及び幾何拘束条件
は、表示手段に通知される。そして、表示手段は、通知
された図形表示データに基づいて多次元図形を多次元空
間内に配置した状態を表示する。

【００２７】通知された図形表示データが複数個になっ
た場合には、表示手段は、多次元図形相互の位置決め
を、通知された幾何拘束条件に従って行う。即ち、各多
次元図形の構成要素同士の位置関係を、幾何拘束条件に
従って規制することにより、多次元図形の位置決めを行
う。

【００２８】そして、表示手段は、この幾何拘束条件に
よって位置決めされたこれらの多次元図形の構成要素と
この拘束の種類とを特定する表示も行う。この特定する
表示は、全ての幾何拘束条件について行う。従って、表
示された多次元図形を見れば、どの構成要素にどのよう
な種類の幾何拘束が付されているのかが一目瞭然であ
る。

【００２９】幾何拘束条件を入力するための入力部と、
この入力部により入力された幾何拘束条件に従って第２
の格納部に格納されている幾何拘束条件を更新する幾何
拘束編集処理部を設ければ、幾何拘束条件を任意に編集
することができる。

【００３０】複数個の多次元図形間の位置関係が第２の
格納手段に格納されている幾何拘束条件によって確定さ
れた場合に、拘束される構成要素と拘束の種類との特定
表示を、確定前と違った態様によって行うようにすれ
ば、配置位置の確定があったか否かが一目瞭然となる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下に図面に基づいて本発明の実
施例を説明する。

【００３２】＜実施例の構成＞〔三次元ＣＡＤシステム
の構成〕図２は、本発明の第１実施例による幾何拘束条
件表示装置を含む三次元ＣＡＤシステムの構成を示す機
能ブロック図である。

【００３３】この三次元ＣＡＤシステムは、処理部１
と、この処理部１に各々接続された入力部２，表示処理
部３，及びデータ部４から構成されている。この処理部
１は、三次元ＣＡＤシステム全体の制御を行うととも
に、表示すべき三次元モデルを作成する構成部である。
また、入力部２は、処理部１に対してデータを入力する
構成部である。また、表示処理部３は、処理部１にて作
成された三次元モデルを表示する構成部である。また、
データ部４は、処理部１にて三次元モデルを作成するの
に用いられるデータを格納しておく構成部である。

【００３４】入力部２は、キーボード及びマウスから構
成されており、操作者が表示を希望する三次元モデルを
表示するための諸データを処理部１に入力する機能を有
している。

【００３５】データ部４は、具体的には、第１の格納手
段としての幾何拘束データ格納部４ａと第２の格納手段
としての形状データ格納部４ｂとから構成されている。
この形状データ格納部４ｂは、三次元モデルを構成する
各立体の形状を規定するための立体形状データを格納す
る。個々の立体についての立体形状データは、面（要素
Ａ）についてのデータと線（要素Ｂ）についてのデータ
とに分離されて格納される。

【００３６】一方、幾何拘束データ格納部４ａは、各立
体相互間の位置関係を規定する幾何拘束条件を格納す
る。個々の幾何拘束条件は、拘束種類と利用要素列（及
び距離）とに分離されて格納される。この拘束種類と
は、具体的には、以下に掲げるもの等である。即ち、"
平面と平面とが平行"，"平面と平面とが一致（平面又は
その延長面が他の平面と同一平面上に存在するというこ
と）"，"直線と平面とが一致"，"直線と直線とが平
行"，"直線と直線とが一致（直線と直線とが同軸上に存
在するということ）"，"点が面上に存在（点が平面上に
存在，点が円筒面上に存在，点が円錐面上に存在，点が
球面上に存在，点がトーラス面上に存在，等を含
む）"，"点が線上に存在（点が直線上に存在，点が円弧
状に存在，等を含む）"，"点と点とが一致""回転に対す
る自由度（立体が任意の角度で回転対称な形状の場合、
その図形の回転位置を具体的に決定しなくても、その回
転位置が確定しているものとみなすということ）"，"平
面と平面との距離"，"直線と直線との距離"，"点と平面
との距離"，"点と直線との距離"，"点と点との距離"，"
座標系相互の相対座標（各立体が基準としている座標系
同士の表示座標上での相対距離）"，"座標系相互の相対
角度（各立体が基準としている座標系同士の表示座標上
での相対角度）"等である。利用要素列とは、対応する
拘束種類によって特定された幾何拘束条件が実際に適用
される要素（面，線，点，座標，等）の組み合わせを、
具体的に特定するものである。

【００３７】処理部１は、具体的には、ＣＰＵ（中央演
算装置）１０と、このＣＰＵ１に接続されている組み立
て処理部１１と、この組み立て処理部１１に接続されて
いる幾何拘束条件作成部１２及び立体形状作成部１３と
から、構成されている。これら組み立て処理部１１，幾
何拘束データ作成部１２，及び立体形状作成部１３は、
実際には、これらの機能を実現させるためのプログラム
を格納するメモリ（ＲＡＭ）から構成される。ＣＰＵ１
０は、これらメモリに格納されているプログラムを実行
して、各機能を実現させる装置である。また、ＣＰＵ１
０は、オペレーションシステム（ＯＳ）による制御の
下、入力部２，表示処理部３，及びデータ部４との出入
力処理を実行する。

【００３８】立体形状作成部１３は、入力部２により入
力されたデータに基づいて、三次元モデルを構成するパ
ーツとしての立体（立方体，直方体，円柱，球、等）を
表示するための立体形状データを作成する。この立体形
状データを作成する際には、三次元モデルを作成するた
めの表示座標系とは独立した座標系を基準として、この
データを作成する。

【００３９】幾何拘束条件作成部１２は、入力部２によ
り入力されたデータに基づいて、立体形状作成部１３に
より作成した立体の相互位置関係を規定する幾何拘束条
件を作成するとともに、この幾何拘束条件を画面上に表
示するための幾何拘束表示データを作成する。更に詳し
く述べると、幾何拘束条件作成部１２内には、幾何拘束
記憶処理部１２ａ，幾何拘束編集処理部１２ｂ，及び幾
何拘束表示データ処理部１２ｃが含まれている。

【００４０】幾何拘束記憶処理部１２ａは、幾何拘束編
集処理部１２ｂにおいて作成された幾何拘束条件をデー
タ部４の幾何拘束データ格納部４ａに格納したり、デー
タ部４に格納されている幾何拘束データを読み出す処理
を行う。

【００４１】幾何拘束編集処理部１２ｂは、入力部２で
入力されたデータから幾何拘束条件を作成したり、幾何
拘束記憶処理部１２ａによってデータ部４の幾何拘束デ
ータ格納部４ａから読み出された幾何拘束条件を削除し
たり、変更したり、追加する編集を行う。

【００４２】幾何拘束表示データ処理部１２ｃは、幾何
拘束編集処理部１２ｂによって編集された幾何拘束条件
に基づいて、この幾何拘束条件を視覚的に表示するため
の幾何拘束表示データを作成する。この幾何拘束表示デ
ータに基づく幾何拘束条件の表示例を、図６に示す。こ
の図６から明らかなように、幾何拘束条件の表示は、拘
束の種類を示すパターン（記号又は数字）と利用要素列
を特定する直線とによってなされる。

【００４３】即ち、図６（ａ）〜（ｄ）に示す黒塗りの
三角形は、"面と面とが一致"という幾何拘束条件が適用
される面を示している。そして、この黒塗りの三角形を
結ぶ直線（結合線）は、この"面と面とが一致"という幾
何拘束条件によって相互に位置決めがなされる要素
（面）の組み合わせを指示するものである。同様に、図
６（ｃ〜ｄ）に示す黒塗りの四角形は、"面と面とが垂
直"という幾何拘束条件が適用される面を示し、それら
黒塗りの四角形を結ぶ直線は、その幾何拘束条件によっ
て相互に位置決めされる要素（面）の組み合わせを示し
ている。一方、図６（ａ，ｃ，ｄ）に示す数字が付され
た矢印付き結線は、距離に関する幾何拘束条件が適用さ
れる面の組み合わせを示している。そして、その数字
（１００，５０）が矢印によって示される要素（面）相
互間の距離を示しているのである。但し、図６（ｃ）に
示されるのは未だ表示データの組み立て（立体の配置位
置の確定）が行われていない状態であるので、幾何拘束
条件の表示内容と実際の立体の配置状態とは一致してい
ない。

【００４４】なお、幾何拘束表示データ処理部１２ｃ
は、幾何拘束編集処理部１２ｂによって幾何拘束条件が
削除，変更，又は追加されるのに合わせて、幾何拘束表
示データを、削除，変更，又は追加する。また、幾何拘
束表示データ処理部１２ｃは、組立処理部１１における
組立処理の結果如何に応じて、幾何拘束条件の表示形態
を変化させる。

【００４５】組み立て処理部１１は、立体形状作成部１
３にて作成された各立体を規定するための立体形状デー
タに基づいて、各立体を表示するための立体表示データ
を作成する。そして、組み立て処理部１１は、各立体表
示データを幾何拘束編集処理部１２ｂにて作成された幾
何拘束条件に従って表示空間内で変位させて、三次元モ
デルを表示するための三次元モデル表示データに組み立
てる演算を実行する。組み立て処理部１１は、この演算
を実行することにより、複数の立体間の相対位置関係を
確定する。演算実行の際には、各立体相互の位置関係を
確定するのに必要な最小限の幾何拘束条件が入力されて
いることが必要である。なお、組み立て処理部１１は、
必要最小限の幾何拘束条件が入力されて組み立てが行わ
れる前においては、立体形状データを表示空間内の任意
の位置（以前に三次元モデル表示データの組み立てが行
われたが、その後一部の幾何拘束条件が削除された場合
には、そのままの位置）に配置するように、立体表示デ
ータを作成する。

【００４６】また、組み立て処理部１１は、以上のよう
にして組み立てた三次元モデル表示データ（立体表示デ
ータ）に、幾何拘束表示データ処理部１２ｃにて作成さ
れた幾何拘束表示データを付加する。

【００４７】表示処理部３は、ディスプレイ装置３ａを
備えている。そして、組み立て処理部１１によって組み
立てられた三次元モデル表示データ（立体表示データ）
に基づいて、このディスプレイ装置３ａに三次元モデル
を表示するとともに、幾何拘束表示データに基づいて、
幾何拘束表示を行う処理を実行する。

【００４８】この幾何拘束表示データ処理部１２ｃと表
示処理部３とにより、表示手段が構成される。 〔三次元ＣＡＤシステムの制御内容〕次に、処理部１及
び表示処理部３において実行される制御の内容を、図３
乃至図５のフローチャートに基づいて説明する。

【００４９】図３は、立体相互間の位置関係を表示する
のに必要な最低限の幾何拘束条件の入力が完了するとと
もに、それらの配置位置を確定するための組立演算が完
了する前において実行される処理を示している。

【００５０】図３に示す処理は、入力部２からの新規の
幾何拘束条件の入力がある度に，及び、幾何拘束条件編
集用のデータ入力がある度に、実行される。そして、最
初のステップＳ１０１において、幾何拘束条件編集処理
部１２ｂは、入力された幾何拘束条件に基づいて、幾何
拘束データ（拘束の種類及び利用要素列（並びに距
離））を作成する。そして、幾何拘束記憶処理部１２ａ
は、作成された幾何拘束データを、データ部４の幾何拘
束データ格納部４ａに格納する。なお、入力部１から幾
何拘束条件を削除する旨のデータ入力があった場合に
は、幾何拘束記憶処理部１２ａは、幾何拘束データ格納
部４ａに格納されている幾何拘束データを削除する。

【００５１】次に、ステップＳ１０２において、組み立
て処理部１１は、立体表示データを作成する。但し、以
前に三次元モデル表示用データの組み立てが行われた後
に一部の幾何拘束条件が削除された場合には、各立体の
位置関係をそのままにして、立体表示データを作成す
る。

【００５２】次に、ステップＳ１０３において、幾何拘
束表示データ処理部１２ｃは、幾何拘束の表示用データ
を作成する。以上のようにして幾何拘束の表示用データ
及び立体表示データが作成された後に、表示処理部３
は、作成された立体表示データに基づいて各立体をディ
スプレイ３ａに表示する。それとともに、表示処理部３
は、作成された幾何拘束の表示用データに基づいて、表
示されている三次元モデルに幾何拘束の表示（パターン
及び結合線）を追加表示する。そして、以上の一連の処
理を終了する。

【００５３】図４は、立体相互間の位置関係を表示する
のに必要な最低限の幾何拘束条件の入力が完了した後に
おいて、それらの配置位置を確定するために実行される
処理を示している。

【００５４】図４に示す処理は、入力部２から組み立て
決定指示の入力があると、実行される。そして、最初の
ステップＳ２０１において、組み立て処理部１１は、デ
ータ部４の幾何拘束データ格納部４ａに格納されている
幾何拘束データと形状データ格納部４ｂに格納されてい
る形状データとに基づいて、三次元モデル表示用のデー
タの組み立て処理を実行する。

【００５５】次に、幾何拘束表示データ処理部１２ｃ
は、ステップＳ２０２において、組み立て完了時用の幾
何拘束の表示用データを作成する。以上のようにして幾
何拘束の表示用データ及び三次元モデル表示用データが
作成された後のステップＳ２０３において、表示処理部
３は、ディスプレイ３ａ上に幾何拘束データを表示中で
あるかどうかをチェックする。

【００５６】そして、幾何拘束データを表示中であると
判断した場合には、ステップＳ２０４において、現在表
示中の幾何拘束表示を削除する。そして、処理をステッ
プＳ２０５に進める。

【００５７】一方、ステップＳ２０３にて幾何拘束デー
タを表示中でないと判定した場合には、ステップＳ２０
４をスキップして直接処理をステップＳ２０５に進め
る。ステップＳ２０５において、表示処理部３は、ステ
ップＳ２０２にて新規に作成した幾何拘束表示データを
表示する。そして、以上の一連の処理を終了する。

【００５８】図５は、図３のステップＳ１０３，又は図
４のステップＳ２０２において幾何拘束表示データ処理
部１２ｃが実行する幾何拘束の表示用データ作成処理の
サブルーチンを示している。このサブルーチンでは、最
初にステップＳ３０１において、記憶部４の幾何拘束デ
ータ格納部４ａから未表示の幾何拘束データを一つ取り
出す。

【００５９】そして、続くステップＳ３０２では、ステ
ップＳ３０１にて取り出した幾何拘束データの拘束の種
類を判定する。次に、ステップＳ３０３では、ステップ
Ｓ３０２にて判定した拘束の種類に対応した利用表示パ
ターン（記号又は数字）を確定する。

【００６０】次に、ステップＳ３０４では、ステップＳ
３０１にて取り出した幾何拘束データの利用要素の種類
を判定する。即ち、この幾何拘束によって拘束される要
素が面であるのか、線であるのか、若しくは点であるの
かを判定する。この判定は、幾何拘束の種類を分析する
ことにより行う。

【００６１】そして、利用要素が面である場合には、ス
テップＳ３０５において、対応する利用要素列から面デ
ータを獲得する。また、利用要素が線である場合には、
ステップＳ３０６において、対応する利用要素列から線
データを獲得する。また、利用要素列が点データである
場合には、ステップＳ３０７において、対応する利用要
素列から点データを獲得する。なお、幾何拘束の種類が
距離に関するものである場合には、これらのステップに
おいて、対応する距離のデータも獲得する。

【００６２】続くステップＳ３０８では、組み立て処理
部１１によって組み立て処理が完了しているかどうかを
判定する。このサブルーチンが図３のステップＳ１０３
から呼び出された場合には、三次元モデル表示データの
組立は完了していないので、処理をステップＳ３０９に
進める。これに対して、このサブルーチンが図４のステ
ップＳ２０２から呼び出された場合には、ステップＳ２
０１にて三次元モデル表示データの組み立ては完了して
いるので、処理をステップＳ３１０に進める。

【００６３】ステップＳ３０９では、未完了用の幾何拘
束の表示データの作成を行う。即ち、全ての幾何拘束条
件について、パターン（記号又は数字）及び結合線の表
示を行う。具体的に述べると、定性的な幾何拘束の場合
には、ステップＳ３０５乃至ステップＳ３０７の何れか
にて獲得した一対の利用要素の表示位置にステップＳ３
０３にて確定した表示パターン（記号）を表示するとと
もに、それらの間を結ぶ結合線を表示するデータを作成
するのである。また、距離に関する幾何拘束の場合に
は、ステップＳ３０５乃至ステップＳ３０７の何れかに
おいて獲得した一対の利用要素を結ぶ矢印付結合線を表
示するとともに、距離を数字で表示するデータを作成す
るのである。

【００６４】一方、ステップＳ３１０では、完了時用の
幾何拘束の表示データの作成を行う。即ち、ステップＳ
３０９にて作成される表示データとは異なった形態にて
幾何拘束条件を表示するための表示データを作成する。
具体的に述べると、図７に示すように、定性的な幾何拘
束の場合には、ステップＳ３０５乃至ステップＳ３０７
の何れかにて獲得した被拘束立体の利用要素の表示位置
にステップＳ３０３にて確定した表示パターン（図形）
のみを表示するデータを作成するのである。また、距離
に関する幾何拘束の場合には、ステップＳ３０９による
のと同様に、ステップＳ３０５乃至ステップＳ３０７の
何れかにおいて獲得した一対の利用要素を結ぶ矢印付結
合線を表示するとともに、距離を数字で表示するデータ
を作成するのである。

【００６５】なお、ステップＳ３１０にて作成される完
了時用の表示データとしては、図８に示すような表示を
するものでも良い。具体的に述べると、定性的な幾何拘
束の場合には、ステップＳ３０９にて作成した表示デー
タと同じ表示パターン及び結合線を、それらとは異なる
色によって表示するデータを作成するのである。また、
距離に関する幾何拘束の場合には、ステップＳ３０９に
よるのと同様に、ステップＳ３０５乃至ステップＳ３０
７の何れかにおいて獲得した一対の利用要素を結ぶ矢印
付結合線を表示するとともに、距離を数字で表示するデ
ータを作成するのである。

【００６６】ステップＳ３０９又はステップＳ３１０を
実行した後、処理はステップＳ３１１に進む。このステ
ップＳ３１１では、データ部４の幾何拘束データ格納部
４ａに未表示の幾何拘束データがあるかどうかを判定す
る。このサブルーチンが図３のステップＳ１０３により
呼び出された場合には、未表示の幾何拘束データはあり
得ないので、このサブルーチンを終了して元の処理位置
にリターンする。一方、このサブルーチンが図４のステ
ップＳ２０２により呼び出された場合には、未表示の幾
何拘束データがあり得るので、処理をステップＳ３０１
に戻す。そして、ステップＳ３０１からステップＳ３１
１までのループを繰り返した結果、未表示の幾何拘束デ
ータが無くなった場合には、このサブルーチンを終了し
て元の処理位置にリターンする。 ＜実施例の作用＞〔組み立て完了前における表示〕本実
施例による幾何拘束表示装置によれば、幾何拘束条件の
編集は以下のようにして行われる。いま、図７（ａ）に
示すように、直方体を表示する基準立体１０１と直方体
を表示する被拘束立体１０２とが作成されているとす
る。そして、"立体１０１の面１Ａと立体１０２の面２
Ａとが一致"という幾何拘束条件（拘束Ａ），"立体１０
１の面１Ｂと立体１０２の面２Ｂとが一致"という幾何
拘束条件（拘束Ｃ），及び"立体１０１の面１Ｃと立体
１０２の面２Ｃとの距離が１００"という幾何拘束条件
（拘束Ｄ）を入力部２から入力すると、図７（ａ）に示
すような幾何拘束条件の表示がディスプレイ３ａ上にお
いてなされる。図７（ａ）は、三次元モデル表示用のデ
ータ組み立て完了前の状態を示している。従って、全て
の幾何拘束条件の表示が行われている。 〔組み立て完了後における表示〕この状態において、組
み立て決定指示が入力部２から入力されて、三次元モデ
ル表示用のデータ組み立て計算が完了すると、図７
（ｂ）に示す様な組み立て完了時用の幾何拘束条件表示
がなされる。即ち、定性的拘束である拘束Ａ及び拘束Ｃ
において利用要素の組み合わせを示している結合線の表
示が消去される。それと同時に、拘束Ａ及び拘束Ｃにお
いて基準立体１０１側の利用要素及び拘束の種類を示し
ている表示パターン（黒塗りの三角形）が消去される。

【００６７】このように、本実施例によれば、三次元モ
デル表示用データの組み立て完了（立体の相互位置関係
の確定）前後において幾何拘束の表示方法が変更される
ので、組み立てが完了しているのか否かが一目瞭然であ
る。しかも、組み立て完了後においても、幾何拘束の種
類は被拘束立体１０２に付された表示パターンから特定
できる。さらに、表示パターンが付されている被拘束立
体１０２上の利用要素の位置と幾何拘束の種類とから、
基準立体１０１上の用要素の位置も推測することが可能
である。従って、組み立て完了の前後に拘わらず、全て
の幾何拘束条件を確認することができ、その編集を行う
ことができる。

【００６８】なお、組み立て完了時用の幾何拘束条件表
示が図８に従ってなされる場合には、図８（ｂ）に示す
様な組み立て完了時用の幾何拘束条件表示がなされる。
即ち、定性的拘束である拘束Ａ及び拘束Ｂにおける幾何
拘束表示（表示パターン（黒塗りの三角形）及び結合
線）が、組み立て完了前（図８（ａ）参照）とは異なっ
た色によってなされる。このようにした場合には、組み
立てが完了しているのか否かが一目瞭然でありながら、
組み立て完了後であっても幾何拘束条件を完全に認識す
ることができる。従って、幾何拘束条件の編集を容易に
行うことができる。 〔幾何拘束条件の編集〕次に、本実施例において幾何拘
束条件の編集をする際の手順を説明する。なお、本実施
例においては、三次元モデル表示用データの組み立て完
了の有無如何に拘わらず、幾何拘束条件の編集が可能で
ある。図６は、組み立て完了後において幾何拘束条件を
編集する際の状態を示している。

【００６９】先ず、図６（ａ）は、図８（ｂ）と同じ
く、拘束Ａ，拘束Ｃ，及び拘束Ｄの各幾何拘束条件を入
力した状態を示している。この状態から、被拘束立体１
０２を反時計方向に回転させるとともに、立体１０１，
１０２相互間の距離を５０に縮める編集を行うとする。

【００７０】その場合には、図６（ａ）に示されるよう
に表示されている幾何拘束条件表示を観察することによ
り、各幾何拘束条件のうち拘束Ａ及び拘束Ｄが邪魔であ
ることが理解される。従って、入力部２を介して、拘束
Ａ及び拘束Ｄを削除する旨を入力する。

【００７１】すると、ステップＳ１０１が実行されるこ
とにより、データ部４の幾何拘束データ４ａ格納部４ａ
から拘束Ａ及び拘束Ｄに関する幾何拘束データが削除さ
れる。従って、ステップＳ１０３においては、拘束Ａ及
び拘束Ｄの幾何拘束表示が除外された幾何拘束データが
作成される。その結果、図６（ｂ）に示すように、ディ
スプレイ３ａ上から拘束Ａの幾何拘束表示及び拘束Ｄの
幾何拘束表示が消去される。また、残った拘束Ｃの幾何
拘束表示は、組み立て前用の態様になる。

【００７２】次に、被拘束立体１０２を回転させるため
に、新たに、"立体１０１の面１Ａと立体１０２の面２
Ａとが垂直"という幾何拘束条件（拘束Ｂ）を、入力部
２を介して入力する。同時に、被拘束立体１０２を基準
立体１０１に近づけさせるために、"立体１０１の面１
Ｃと立体１０２の面２Ａとの距離が５０"という幾何拘
束条件（拘束Ｄ'）を、入力部２を介して入力する。そ
の結果、ステップＳ１０３が実行されることにより、図
６（ｃ）に示すように、幾何拘束条件が適用される要素
相互間に幾何拘束表示（拘束Ｂ，拘束Ｄ'）が表示され
る。但し、この時点では、組み立てがなされていないの
で、幾何拘束表示の態様が組み立て前用のものであり、
その幾何拘束の内容と実際の立体の配置位置は一致して
いない。

【００７３】次に、組み立て決定指示が入力されると、
ステップＳ２０１が実行されることにより、立体１０２
の配置位置が、図６（ｃ）に示すように変化する。即
ち、被拘束立体１０２は、"立体１０１の面１Ｂと立体
１０２の面２Ｂとが一致"という条件（拘束Ｃ）を満た
しつつ、この面２Ｂが存在する面内で反時計方向に９０
度回転する。それとともに、相対する面（面１Ｃ，面２
Ａ）の相対距離が５０になるように、立体１０２は、立
体１０１に向けて接近する。

【００７４】以上のように編集及び組み立てが終わった
後に、更に編集が必要であれば、編集を続行することも
可能である。

【００７５】

【発明の効果】本発明によれば、多次元ＣＡＤシステム
において多次元モデルを表示する場合において、付加さ
れている幾何拘束条件を画面上で容易に確認することが
できる。従って、表示されている幾何拘束条件の各々
を、単独に指定して編集を行うことができる。よって、
幾何拘束条件の編集が容易となり、立体の移動を効率良
く行うことができるようになる。

【００７６】なお、表示されている幾何拘束条件のう
ち、組み立て完了部分と未完了部分とを異なった態様に
て表示するようにすれば、この組み立て完了部分と未完
了部分とを図面上で容易に確認することができる。その
ため、確認作業の時間短縮を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の原理図

【図２】 本発明の第１実施例による三次元モデルの幾
何拘束条件表示装置が含まれる三次元ＣＡＤシステムの
構成を示すブロック図

【図３】 幾何拘束条件入力時における制御内容を示す
フローチャート

【図４】 組み立て決定指示の入力時における制御内容
を示すフローチャート

【図５】 図３のステップＳ１０３又は図４のステップ
Ｓ２０２において実行される表示データ作成処理サブル
ーチンの内容を示すフローチャート

【図６】 幾何拘束条件の編集の手順を示す図

【図７】 三次元モデル表示用データの組み立て前後に
おける幾何拘束条件の表示態様変化の説明図。

【図８】 三次元モデル表示用データの組み立て前後に
おける幾何拘束条件の表示態様変化の説明図。

【図９】 幾何拘束条件の説明図

【図１０】 従来における幾何拘束条件の表示態様の説
明図

【符号の説明】

１・・・処理部 ２・・・入力部 ３・・・表示処理部 ４・・・データ部 １１・・・組み立て処理部 １２・・・幾何拘束条件作成部 １３・・・立体形状作成部

フロントページの続き (72)発明者 黒柳 重行 静岡県静岡市伝馬町16番地の３ 株式会社 富士通静岡エンジニアリング内 Ｆターム(参考） 5B046 FA18 5B050 BA09 BA18 EA12 EA28

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】三次元空間内に複数個の三次元図形を配置
   する際に、複数の三次元図形相互の位置関係を規定する
   幾何拘束条件を表示する幾何拘束条件表示装置におい
   て、 複数個の三次元図形相互の位置関係を規定する幾何拘束
   条件を表示するための図形表示データを格納する第１の
   格納手段と、 前記第１の格納手段に格納された複数個の図形表示デー
   タに基づいた複数個の三次元図形を第２の格納手段に格
   納された前記幾何拘束条件によって定められる位置関係
   にて三次元空間内に配置された状態を表示するととも
   に、表示された三次元図形を構成する前記各要素のうち
   前記幾何拘束条件によって位置規定された一対の要素間
   を線で結ぶことにより要素を特定する表示を、全幾何拘
   束条件に関して行う表示手段とを備えたこと、 を特徴とする幾何拘束条件表示装置。
2. 【請求項２】前記表示手段は、前記幾何拘束条件によっ
   て位置規制された要素上に、その幾何拘束の種類に対応
   した記号又は数字を表示することにより、拘束の種類を
   特定する表示を行うこと、 を特徴とする請求項１記載の幾何拘束条件表示装置。
3. 【請求項３】前記表示手段は、前記第２の格納手段に格
   納された前記複数の幾何拘束条件によって前記複数個の
   三次元図形間の位置関係が確定した場合には、前記幾何
   拘束条件によって位置規制された要素とその拘束の種類
   とを特定する表示を確定前とは異なった態様で行うこ
   と、 を特徴とする請求項１記載の幾何拘束条件表示装置。
4. 【請求項４】前記表示手段は、前記複数個の三次元図形
   の位置関係確定の前後で、前記幾何拘束条件によって位
   置規制された要素とその拘束の種類とを特定する表示の
   表示色を変えること、 を特徴とする請求項３記載の幾何拘束条件表示装置。
5. 【請求項５】前記表示手段は、前記複数個の三次元図形
   間の位置関係確定の前においては前記幾何拘束条件によ
   って位置規制された一対の要素間を線で結ぶことにより
   それら各要素の特定を行うとともに、前記複数個の三次
   元図形間の位置関係確定の後においては前記線を消去す
   ること、 を特徴とする請求項４記載の幾何拘束条件表示装置。
6. 【請求項６】前記表示手段は、前記複数個の三次元図形
   間の位置関係確定の前においては前記幾何拘束条件によ
   って位置決めがなされる一対の要素上にその幾何拘束の
   種類に対応した記号又は数字を表示することにより拘束
   の種類を特定する表示を行うとともに、前記複数個の三
   次元図形の位置関係確定の後においては一方の要素上に
   表示されている前記記号又は数字を消去すること、 を特徴とする請求項４記載の幾何拘束条件表示装置。