JP2005135161A - 協調設計システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 設計者及び設計評価者の間の意思疎通を図りながら協調して三次元形状モデルの設計作業及び設計評価作業を行うことが可能な協調設計システムを提供することを課題とする。
【解決手段】 協調設計システム１は、設計評価作業を行う設計評価者Ｃを囲む六面からなるスクリーン１１ａ，１１ｂを有し、三次元形状モデル１０を仮想空間９に投影可能な評価支援装置２と、評価支援装置２と通信ネットワーク１２を介して接続され、評価支援装置２によって投影される三次元形状モデル１０の高精度な設計が可能な設計支援装置３とを具備して主に構成されている。そして、評価支援装置２及び設計支援装置３の間の互いに設計情報４，５及び操作情報６，７をリアルタイムで更新し、設計評価者Ｃ及び設計者Ｄとの間で三次元形状モデルに対する共通の認識を持たせ、設計作業を円滑に行うことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、協調設計システムおよび方法に関するものであり、特に、三次元形状モデルに係る設計作業及び設計評価作業を設計者と設計評価者とが協調して行うことが可能な協調設計システムおよび方法に関するものである。

従来から、立体的な三次元形状に係る三次元形状モデルを構築するために所謂「３Ｄ−ＣＡＤ装置」と呼ばれるコンピュータ設計支援装置が用いられている。係る３Ｄ−ＣＡＤ装置は、例えば、三面図（正面図、平面図、及び側面図）を利用し、三方向からの図面を作成することにより、従来の製図作成作業とほぼ同様の感覚で、複雑な形状を有する三次元形状モデルに係る高精細な定義情報を得ることができる。

しかしながら、これらの装置は、操作方法が複雑であり、三次元形状モデルを作成するためには、高度な知識及び技術の習得を有することがあった。その結果、複雑な三次元形状モデルの設計には、専門性の高い技術と論理性が求められ、直観的な発想を三次元形状モデルに反映させることが難しかった。また、設計作業は主として三面図等を利用した、平面上の設計表示画面で行われるため、立体的な三次元形状モデルを設計者は直観的に認識することが困難であり、実際に三次元的に形成されたモデルと設計時のイメージとが微妙に異なることがあった。すなわち、設計した三次元形状モデルに係る設計評価作業（設計検証作業）を行うことが容易ではなかった。

そこで、上述した３Ｄ−ＣＡＤ装置によって作成した定義情報を利用し、三次元形状モデルを立体的に仮想空間に投影することが可能な仮想空間提示装置（「没入型ディスプレイ」と呼称されることもある。例えば、非特許文献１及び非特許文献２など参照）に立体映像として投影し、三次元形状モデルに係る設計評価作業を行うデジタルモックアップ技術が提示されている。これにより、設計者及び設計評価者は、設計した三次元形状モデルを実スケールで仮想的に認識することが可能であり、三次元形状モデルの外観形状等を直観的に把握することができるようになる。その結果、投影された三次元形状モデルを確認し、３Ｄ−ＣＡＤ装置を利用して形成された定義情報の修正を指示することができる。これにより、従来は困難であった設計した物品の使用感に係るユーザインターフェース性能などの点についての評価が容易となる。その結果、仮想空間に表示される三次元形状モデルに対する直観的な判断に基づく修正が可能となり、自然の曲線を有するデザインなど設計に自由な幅を持たせたものを作成することが可能となる。

ここで、上述の三次元形状モデルの設計に対して仮想空間提示装置を利用するシステムは、ａ）設計検証に利用する設計検証システム（例えば、特許文献１参照）、ｂ）三次元形状モデルの定義情報の入力（作成）するためのデザインツールとしての二種類に大別することができる。なお、ａ）設計検証については上記に詳述したため、ここでは説明を省略する。一方、ｂ）定義情報の入力を行うものは、仮想空間に対して直接、直線や曲線、或いは予め登録された形状を、仮想空間の任意の位置に操作がスケッチをするようにして三次元形状モデルの作成を行うことができるものである。これにより、操作者の直観的な感覚を捉えたデザインを仮想空間上に入力し、独創性を発揮した三次元形状モデルを創作することが可能となる。さらに、三次元形状モデルを作成するための作業スペースとして仮想空間を有効に活用することが可能な利点を有している（例えば、特許文献２等参照）。

特開２００２−３１９０３９号公報 特開平１１−２４２７５４号公報 橋本 直己、外１名、「ＣＡＶＥにおける直観的操作手法と動的自由度制御を用いた３次元形状モデラ」、１９９９年、日本ＶＲ学会論文誌、Ｖｏｌ．４、Ｎｏ．３、ｐ．４８７−４９４ 吉田 俊輔、外６名、「コンセプトデザインのためのデジタルツール 「空間スケッチシステム」の開発」、２００１年、日本ＶＲ学会論文誌、Ｖｏｌ．６、Ｎｏ．４、ｐ．３１３−３２２

しかしながら、上述の３Ｄ−ＣＡＤ装置を利用して、三次元形状モデルに係る定義情報を作成し、仮想空間提示装置によって立体映像として提示するものは、提示された三次元形状モデルに対して直に修正及び新たな形状の追加などの修正作業を行うことができなかった。そのため、仮想空間提示装置で直観的な外観形状等を確認して設計評価作業を行い、その結果確認された設計の不具合箇所を、改めて３Ｄ−ＣＡＤ装置を介して定義情報を修正することを行っていた。これにより、設計された定義情報及び仮想空間の三次元形状モデルの間のずれを補正し、設計者の求めるデザインにすることが可能であった。しかしながら、”定義情報の作成→三次元形状モデルの確認→定義情報の修正→三次元形状モデルの再確認”を繰り返す必要があり、設計作業及び設計検証作業が非常に手間のかかるものとなった。

一方、三次元形状モデルを仮想空間内に直接追加（描画）するものは、仮想空間に対して定義情報の修正等を直接行うことが可能となる利点を有していた。しかしながら、仮想空間内に収容された操作者によって入力される定義情報は、フリーハンドでスケッチのように描画されるため、定義情報のサイズ等の精度等に不具合を生じることがあった。すなわち、仮想空間内において操作者が、何らかの三次元形状モデル（例えば、円柱形状）を描画した場合であっても、円形の部分は歪み、直線の部分はブレた状態で描かれることがほとんどであった。そのため、スケッチされた三次元形状モデルに係る定義情報を、そのまま設計用の定義情報として用いることはできず、三次元形状モデルの直観的なイメージのみを伝達するものにすぎなかった。その結果、複雑な形状の三次元形状モデルや、設計用に利用される高精細の三次元形状モデルに係る定義情報を作成することは困難であった。

そこで、本発明は、上記実情に鑑み、ＣＡＤ装置による高精細の定義情報を利用し、評価支援装置に立体的に三次元形状モデルを投影することが可能であり、設計者及び設計評価者の間の意思疎通を図りながら協調して三次元形状モデルの設計作業及び設計評価作業を行うことが可能な協調設計システムおよび方法を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明の協調設計システムおよび方法は、「三次元形状モデルの設計機能を有する設計支援装置及び前記三次元形状モデルを仮想空間に立体映像として投影し、前記三次元形状モデルの設計評価を行う評価支援装置が互いに通信ネットワークを介して接続して具備され、前記設計支援装置は、前記三次元形状モデルに係る定義情報を入力及び修正し、前記三次元形状モデルを設計する設計手段と、前記定義情報を第一設計情報として取得し、記憶する第一設計情報取得手段と、前記三次元形状モデルの設計作業を行う設計者によって実施される前記設計支援装置に対する操作に係る第一操作情報を取得し、記憶する第一操作情報取得手段と、取得された前記第一設計情報及び前記第一操作情報の少なくともいずれか一方を、前記通信ネットワークを介して前記評価支援装置に送出する第一情報送出手段とを備え、前記評価支援装置は、設計評価作業を行う設計評価者を囲むスクリーンを有し、前記仮想空間に前記三次元形状モデルを立体映像として表示する投影表示手段と、前記設計評価者によって行われる前記三次元形状モデルに対する設計評価作業に基づいて、前記三次元形状モデルに加えられる設計追加及び設計変更に係る第二設計情報を取得し、記憶する第二設計情報取得手段と、前記設計評価者によって行われる前記評価支援装置に対する操作に係る第二操作情報を取得し、記憶する第二操作情報取得手段と、取得された前記第二設計情報及び前記第二操作情報の少なくともいずれか一方、前記通信ネットワークを介して前記設計支援装置に送出する第二情報送出手段とを備え、前記設計支援装置及び前記評価支援装置は、互いに送出された前記第一設計情報及び前記第二設計情報に基づいて、前記三次元形状モデルに係る前記定義情報を更新し、前記三次元形状モデルに反映させる設計情報更新手段と、互いに送出された前記第一操作情報及び前記第二操作情報に基づいて、前記設計支援装置及び前記評価支援装置に係る操作情報を共有化する操作情報更新手段と」を具備して主に構成されている。

ここで、設計支援装置とは、三次元形状モデルを設計可能な機能を有するいわゆる「三次元ＣＡＤ装置（3-Dimensional Computer Aided Design System）」を利用することが可能であり、一方、評価支援装置とは、設計評価者を囲むスクリーンを有し、該スクリーンに三次元形状モデルを投影することにより、立体映像として設計評価者に認識させることが可能なものである。なお、スクリーンの面数は特に限定されるものではないが、スクリーンを六面備えた立方体形状を呈するものを構築することにより、設計評価者の周囲を全方向にわたってスクリーンで囲むことができ、設計評価者がいずれの方向に視線を向けても、仮想空間に投影される三次元形状モデルを視認することができるようになる。

したがって、本発明の協調設計システムによれば、三次元形状モデルに係る定義情報を入力し、三次元形状モデルの設計機能を有する設計支援装置と、仮想空間に定義情報に基づいて三次元形状モデルを立体映像として投影することが可能な評価支援装置とを通信ネットワークを介して接続して構成されている。そして、設計支援装置および評価支援装置の間において、種々の情報（第一設計情報、第二設計情報、第一操作情報、及び第二操作情報）の送出が行われ、設計支援装置及び評価支援装置の間での情報の共有がリアルタイムで可能となる。そのため、仮想空間において設計評価者が三次元形状モデルに対して行った設計変更や修正についての第二設計情報を反映させて第一設計情報を更新することが可能となる。これにより、仮想空間で表示された三次元形状モデルに対し、設計追加及び設計変更を直接仮想空間上で入力（修正）することが可能となり、設計評価者の直観に応じた設計を行うことが可能となる。一方、従来からの三次元ＣＡＤの有する豊富で、かつ高精度な形状モデリング機能を活用することにより、設計の不具合を三次元形状モデルで確認しながら、高精度な定義情報の入力を行うことが可能となる。その結果、設計による定義情報として十分な精度を有する定義情報を入力することが可能となり、従来の三次元ＣＡＤ装置と同等の精度を得ることが可能となる。すなわち、設計支援装置による高精度な定義情報の入力及び作成と、評価支援装置による直観的な定義情報の入力との双方の利点を兼備えた機能を併せ有することになり、設計作業及び設計評価作業を協調して行うことが可能となる。

さらに、本発明の協調設計システムは、上記構成に加え、「前記設計支援装置及び前記評価支援装置は、前記設計者による設計作業及び前記設計評価者による設計評価作業における互いの意思の疎通を図るための情報伝達機能を有するコミュニケーション手段を」さらに具備する構成であっても構わない。

ここで、情報伝達機能を有するコミュニケーション手段とは、設計者及び設計評価者の間の意思の疎通を図ることが可能なものであり、音声または映像及び音声の組合わせによるものなどが例示される。

したがって、本発明の協調設計システムによれば、情報伝達機能を有するコミュニケーション手段を備えることにより、設計支援装置及び評価支援装置が互いに離間した場所に設けられている場合、例えば、設計支援装置が会社の設計開発室に設計され、一方、評価支援装置が遠隔地の研究所などに設けられている場合でもあっても設計者及び設計評価者が互いにコミュニケーションをとりながら、設計作業及び設計評価作業を進めることが可能となる。なお、評価支援装置に対する設計支援装置の数は、特に限定されるものではなく、例えば、評価支援装置に対して複数の設計支援装置が通信ネットワークを介して接続可能なシステムを構築するものであっても構わない。

さらに、本発明の協調設計システムは、上記構成に加え、「前記設計支援装置は、前記三次元形状モデルを平面上に表す設計表示画面の任意位置を指示可能な設計側マーカを表示する設計側マーカ表示制御手段をさらに具備し、前記評価支援装置は、前記三次元形状モデルが投影される前記仮想空間内の任意位置を指示可能な評価側マーカを表示する評価側マーカ表示制御手段をさらに具備し、前記設計支援装置及び前記評価支援装置は、前記設計側マーカ及び前記評価側マーカの指示する前記任意位置を共有し、前記設計側マーカ及び前記評価側マーカのいずれか一方の動きに対して、前記設計側マーカ及び前記評価側マーカのいずれか他方を協働させるマーカ協働手段を」さらに具備するものであっても構わない。

したがって、本発明の協調設計システムによれば、設計支援装置及び評価支援装置の間で、互いのマーカ（設計側マーカ及び評価側マーカ）の動きを協働させることが可能となる。ここで、マーカとは設計表示画面上に現れ、マウス操作によって移動可能なマウスのポインタや、仮想空間上に三次元形状モデルととも投影された球状の点（球）などを例示することできる。これにより、互いの操作を確認することが可能となり、三次元形状モデルに対する修正や設置位置の変更などを、容易にすることが可能となる。

さらに、本発明にかかる協調設計システムは、上記構成に加え、「前記設計支援装置は、前記通信ネットワークを介して前記評価支援装置から送出された前記第二設計情報を、精細に位置情報及びサイズ情報が特定された高精度定義情報に変換する定義情報変換手段をさらに有し、前記設計情報更新手段は、前記定義情報変換手段によって変換された前記高精度定義情報を前記三次元形状モデルに反映される高精度定義情報反映手段を」さらに有するものであっても構わない。

したがって、本発明の協調設計システムによれば、仮想空間上で設計評価者の手によって直接入力された三次元形状モデルに係る定義情報を、高精度な定義情報の作成が可能な設計支援装置によって高精度定義情報に変換し、投影される三次元形状モデルに反映させることが可能となる。すなわち、前述したように、仮想空間に直接入力される定義情報は、寸法などの点で設計支援装置によって入力された定義情報よりも劣っていることが多い。そこで、設計評価者の手によって仮想空間に直接入力された定義情報を参照し、設計支援装置を使用する設計者によって高精度の定義情報（高精度定義情報）に変換し、そして投影される三次元形状モデルに反映させることが行われる。これにより、従来は設計者がその都度確認を行っていた設計評価（検証）、設計変更、及び変更箇所の確認を設計者及び設計評価者の間でリアルタイムに行うことが可能となる。そのため、これらの作業に要する時間を大幅に短縮することが可能となり、設計作業等の効率化を図ることができるようになる。

一方、本発明にかかる協調設計方法は、「三次元形状モデルの設計機能を有する設計支援装置を利用して、前記三次元形状モデルの設計作業を行う設計工程と、前記設計工程によって設計された前記三次元形状モデルに係る定義情報に基づく第一設計情報を、通信ネットワークを介して接続された評価支援装置に送出し、前記評価支援装置によって構築された仮想空間に立体映像として投影する三次元モデル投影工程と、投影された前記三次元形状モデルに対する設計評価作業を行う評価工程と、評価された前記三次元形状モデルに対して加えられる設計追加及び設計変更に係る第二設計情報に基づいて定義情報を更新し、前記三次元形状モデルに反映させる設計情報更新反映工程と、前記設計支援装置及び前記評価支援装置の操作に係る操作情報を共有する操作情報共有化工程と」を具備して主に構成されている。

したがって、本発明の協調設計方法によれば、すでに上述した通信ネットワークを介して互いに接続した設計支援装置及び評価支援装置を利用して、設計者及び設計評価者が協調して設計作業及び設計評価作業を行うことができ、上述した協調設計システムにおける作用を奏することが可能となる。

さらに、本発明にかかる協調設計方法は、上記構成に加え、「前記設計支援装置を操作する設計者による設計作業及び前記設計評価者による設計評価作業における互いの意思の疎通を図る情報伝達工程を」さらに具備するものである。

したがって、本発明の協調設計方法によれば、情報伝達工程により設計者及び設計評価者の間の意思の疎通を図りながら、設計作業及び設計評価作業を進めることができるため、上述した協調設計システムにおける作用を奏することが可能となる。

本発明の効果として、設計支援装置及び評価支援装置を、通信ネットワークを介して接続し、リアルタイムでの各種情報の共有化及び情報の更新・反映を行うことにより、三次元形状モデルの設計に係る設計作業及び設計評価作業を効率的に行うことができるようになる。特に、仮想空間に直接入力された定義情報（第二設計情報）を設計支援装置で、高精度な高精度定義情報に変換し、仮想空間に投影される三次元形状モデルに反映させることができるため、高精度、かつ直観的な設計の三次元形状モデルを作成することが可能となる。さらに、設計者及び設計評価者の意思の疎通を図りながら、係る作業を行うことができるため、設計支援装置及び評価支援装置がそれぞれ離間して設けられた場合であっても、通信ネットワークを介して映像情報や音声情報を介して意思統一が図られる。その結果、設計作業等の効率が低下することがなくなる。

以下、本発明の一実施形態である協調設計システム１及び協調設計方法について、図１乃至図１０に基づいて説明する。ここで、図１は本実施形態の協調設計システム１の概略構成を示す説明図であり、図２は評価支援装置２の概略構成を示す説明図であり、図３は設計支援装置３の概略構成を示す説明図であり、図４は設計支援装置３によって取得される第一設計情報４または第二設計情報５の構成を示す説明図であり、図５は第一操作情報６または第二操作情報７の構成を示す説明図であり、図６は評価支援装置２の処理の流れを示すフローチャートであり、図７及び図８は設計支援装置３の処理の流れを示すフローチャートであり、図９は設計支援装置３の設計表示画面８の表示例を示す説明図であり、図１０は評価支援装置２の仮想空間９に投影された三次元形状モデル１０の投影例を示す説明図である。

本実施形態の協調設計システム１は、図１乃至図５に示すように、三次元形状モデル１０の設計評価作業を行う設計評価者Ｃの全周方位を囲む六面からなるスクリーン１１ａ，１１ｂを有して構成され、三次元形状モデル１０を立体映像としてスクリーン１１ａ，１１ｂに囲まれた仮想空間９に投影可能な評価支援装置２と、評価支援装置２と通信ネットワーク１２を介して接続され、評価支援装置２によって投影される三次元形状モデル１０についての形状、材質、及びグループ等についての種々の定義情報１３を入力することにより、高精度な三次元形状モデル１０の設計が可能な設計支援装置３とを具備して主に構成されている。

そして、通信ネットワーク１２に互いに接続された評価支援装置２及び設計支援装置３の間では、各装置２，３によってそれぞれ取得された設計情報（第一設計情報４または第二設計情報５）及び操作情報（第一操作情報６または第二操作情報７）の送受がリアルタイムで行われ、係る情報４，５，６，７の更新及び共有化が図られている。なお、本実施形態の協調設計システム１において、評価支援装置２及び設計支援装置３は、隣接するものではなく、互いに離間した遠隔地にそれぞれ設置されている。

さらに、詳細に説明すると、評価支援装置２は、図２に示すように、前述した設計評価者Ｃの全周方位を囲うようにして、六面のスクリーン１１ａ，１１ｂによって立方体形状を成して形成された仮想空間提示部１４と、各スクリーン１１ａ，１１ｂに対して仮想空間提示部１４の外部から映像を投影するための六機のプロジェクタ１５と、仮想空間提示部１４の仮想空間９に収容された設計評価者Ｃの顔部に装着され、設計評価者Ｃの視点位置を計測可能な視点位置計測部１６と、設計評価者Ｃの手に把持され、評価支援装置２の全体及び投影された三次元形状モデル１０に対する操作を行うためのコントローラ部１７と、仮想空間提示部１４内におけるコントローラ部１７の位置を計測するコントローラ位置計測部１８と、設計評価者Ｃに装着され、設計支援装置３を操作する設計者Ｄからの指示を音声にて受け、さらに設計者Ｄに対して音声で回答することが可能なマイク付きのヘッドセットからなる音声伝達部１９と、仮想空間提示部１４、プロジェクタ１５、視点位置計測部１６、コントローラ部１７、コントローラ位置計測部１８、及び音声伝達部１９とそれぞれ接続し、評価支援装置２に係る種々の処理を統括して制御するコンピュータからなる評価処理制御部２０とを具備して主に構成されている。

ここで、仮想空間提示部１４は、一枚のスクリーン１１ａ，１１ｂが約３メートル×３メートル四方のサイズのものが用意され、五面のスクリーン１１ａに対して一面のスクリーン１１ｂが可動するように形成されている。そして、スクリーン１１ｂをその他のスクリーン１１ａに対して開放することにより、設計評価者Ｃは五面のスクリーン１１ａにて囲まれた仮想空間９に進入することができる。その後、開放したスクリーン１１ｂによって他の五面のスクリーン１１ａのスクリーン縁（図示しない）を閉塞することにより、設計評価者Ｃを全周方位にわたって囲んだ立方体形状の仮想空間提示部１４を構成することができる。

その結果、全周方位にわたってスクリーン１１ａ，１１ｂに囲まれた設計評価者Ｃは、外部と隔離された状態となり、内部に形成された仮想空間９に投影される三次元形状モデル１０を、臨場感を持って体感することができる。なお、設計評価者Ｃの下方に位置するスクリーン１１ａは、アクリル製の透明性状を呈する床板２１の上面に張られたものであり、設計評価者Ｃの体重を床板２１によって支持することができる。そして、下方に設置されたプロジェクタ１５から投影された映像は、透明の床板２１を通してスクリーン１１ａに投影されることとなる。なお、床板２１の板厚は特に限定されるものではないが、設計評価者Ｃの体重を十分に支え、かつプロジェクタ１５からの映像を損失なく、スクリーン１１ａに投影するために、約９０ｍｍ厚のアクリル製の板部材が用いられている。

さらに、設計評価者Ｃに装着される視点位置計測部１６は、磁気式の三次元位置検出手段（図示しない）が利用され、各々のプロジェクタ１５から投影される映像の影とならないように仮想空間提示部１４の所定の位置に設けられた送信部（図示しない）と、設計評価者Ｃが装着するゴーグル２２に内蔵された受信部１６ａによって構成されている。

ここで、視点位置計測部１６は、空間における磁界の変化を利用した位置センサであり、コイルを横切った時に生じる磁束変化に応じて起電力が発生する原理を応用したものである。そして、受信部１６ａがゴーグル２２に取付けられたことにより、設計評価者Ｃの眼球の位置、換言すれば視線の方向を外部から把握することが可能となり、仮想空間提示部１４の仮想空間９における設計評価者Ｃの視点を捉えることができるようになる。なお、係るゴーグル２２には、一対のシャッタ２３ａ，２３ｂが設けられ、接続された評価処理制御部２０によってシャッタ２３ａ，２３ｂの開閉を交互に切換える制御を行い、さらに開閉の切換制御に同期させてプロジェクタ１５から投影される三次元形状モデル１０の立体映像を左目及び右目用に交互に切換えることにより、設計評価者Ｃは三次元形状モデル１０を立体映像として認識することができるようになる。

一方、コントローラ部１７は、複数の操作用ボタン（図示しない）を有し、設計評価者Ｃが仮想空間９の中で把持して操作する入力デバイスの一つである。これにより、評価支援装置２に対する各種操作を、仮想空間提示部１４に収容された状態で設計評価者Ｃは行うことができる。また、コントローラ位置計測部１８は、前述した視点位置計測部１６と同等の三次元位置検出機能を有するものであり、視点位置計測部１６の受信部１６ａに相当するコントローラ位置受信部１８ａがコントローラ部１７に設けられ、さらにコントローラ位置送信部（図示しない）が仮想空間提示部１４の外側に設けられている。その結果、設計評価者Ｃが把持したコントローラ部１７の仮想空間９における三次元位置を特定することができる。

また、音声伝達部１９は、前述したように、設計支援装置３を操作する設計者Ｄとのコミュニケーションを、音声を利用して図り、種々の情報の伝達及び会話によって設計作業及び設計評価作業を円滑に進めるためのものであり、市販のヘッドセットなどが利用されている。なお、図１及び図３に図示していないが、同様の構成の音声伝達部が設計支援装置３に装備され、設計者Ｄの音声を設計評価者Ｃに伝達し、設計評価者Ｃの音声が設計者Ｄに伝達されるようになっている。これにより、互いにコミュニケーションを図りながら、設計作業及び設計評価作業を進めることができるようになる。ここで、音声伝達部１９が本発明におけるコミュニケーション手段に相当する。

さらに、評価処理制御部２０は、汎用のコンピュータ端末を利用することが可能であり、三次元形状モデル１０を投影するための高度なグラフィックス生成機能及び各種の演算処理機能を有している。また、前述した通信ネットワーク１２を介して設計支援装置３から第一設計情報４及び第一操作情報６を受付け、さらにコントローラ部１７による操作によって三次元形状モデル１０に対して追加及び修正が施された第二設計情報５及び操作に係る第二操作情報７を設計支援装置３に対して送出するための評価側通信部２４と、取得または受付けた各種の情報４，５，６，７を記憶し、さらに第一設計情報４及び第二設計情報５と、第一操作情報６及び第二操作情報７の更新を行う評価側情報更新部２５と、取得及び更新された設計情報４，５に基づいて仮想空間提示部１４にプロジェクタ１５を介して三次元形状モデル１０を投影する三次元形状モデル投影部２６と、視点位置計測部１６、コントローラ部１７、及びコントローラ位置計測部１８によって得られた設計評価者Ｃによる評価支援装置２に対する第二操作情報７を取得する第二操作情報取得部２７と、仮想空間９に対して直接入力される三次元形状モデル１０に対する修正及び追加を新たな定義情報１３の入力により行った第二設計情報５を取得する第二設計情報取得部２８と、コントローラ部１７によって操作される仮想空間９内の任意位置を指し示す評価側マーカ２９を表示制御する評価側マーカ表示制御部３０とを主に具備して構成されている。また、評価側マーカ表示制御部３０は、設計側マーカ（後述する）と評価側マーカ２９とを協働して制御させることが可能となっている。

ここで、三次元形状モデル投影部２６が本発明における投影表示手段に相当し、第二設計情報取得部２８が本発明における第二設計情報取得手段に相当し、第二操作情報取得部２７が本発明における第二操作情報取得手段に相当し、評価側情報更新部２５が本発明における設計情報更新手段及び操作情報更新手段に相当し、評価側通信部２４が本発明における第二情報送出手段に相当し、評価側マーカ表示制御部３０が評価側マーカ表示制御手段及びマーカ協働手段に相当する。

一方、設計支援装置３は、前述の通信ネットワーク１２を介して評価支援装置２と接続されたものであり、汎用の三次元ＣＡＤ装置と略同一の機能を保持して構成されている。そして、設計支援装置３を操作する設計者Ｄによって操作され、三次元形状モデル１０に係る高精度な定義情報１３の入力等を行うための操作部３１（キーボード３１ａ、マウス３１ｂ）と、設計表示画面８に設計結果を四分割して表示可能なモニタディスプレイ３２と、三次元形状モデル１０に対する設計についての種々の制御を行う設計処理制御部３３とを具備して主に構成されている。

さらに、詳細に説明すると、設計処理制御部３３は、操作部３１から入力された信号を受付け、第一設計情報４及び第一操作情報６としてそれぞれ取得する第一設計情報取得部３４及び第一操作情報取得部３５と、受付けた第一設計情報４及び第一操作情報６を通信ネットワーク１２を介して評価支援装置２に送出するとともに、評価支援装置２から送出された第二設計情報５及び第二操作情報７を受付ける設計側通信部３６と、受付けた第二設計情報５及び第二操作情報７に基づいて第一設計情報４及び第一操作情報６を更新する設計側情報更新部３７と、入力及び更新された第一設計情報４に基づく三次元形状モデル１０をモニタディスプレイ３２の設計表示画面８に二次元的に示す設計側表示制御部３８と、設計表示画面８の任意位置を指し示すことが可能な設計側マーカ３９を表示し、設計表示画面８上の移動を制御する設計側マーカ表示制御部４０とを具備して主に構成されている。なお、設計側マーカ表示制御部４０は、前述した評価側マーカ表示制御部３０と同様に評価側マーカ２９及び設計側マーカ３９を協働させることができる。なお、第一設計情報取得部３４、設計側通信部３６、及び設計側情報更新部３７を連係させることにより、評価支援装置２から送信された第二設計情報５（寸法、位置精度の乏しいもの）を利用して、設計支援装置３によって高精度な形状定義情報５１に変換し（定義情報変換手段に相当）、さらに三次元形状モデル１０に反映させる（高精度定義情報反映手段に相当）ことができる。その結果、設計支援装置３の利点である高精度の三次元形状モデル１０の設計機能を活用することができる。

ここで、第一設計情報取得部３４が本発明における設計手段及び第一設計情報取得手段に相当し、第一操作情報取得部３５が本発明における第一操作情報取得手段に相当し、設計側通信部３６が本発明における第一情報送出手段に相当し、設計側情報更新部３７が本発明における設計情報更新手段、操作情報更新手段、定義情報変換手段、高精度定義情報反映手段に相当し、設計側マーカ表示制御部４０が本発明における設計側マーカ表示制御手段及びマーカ協働手段に相当する。

ここで、設計表示画面８には、三次元形状モデル１０を三方向の視点から見た三面図（上面８ａ、後面８ｂ、左側面８ｃ）と、一部を拡大した拡大図８ｄとが四分割にしてそれぞれ表示されている。

さらに、本実施形態の協調設計システム１において互いに送受される第一設計情報４及び第二設計情報５に係る構成について、図４に基づいて説明する。第一設計情報４及び第二設計情報５は、互いに更新及び共有化が可能なように同一に構成され、三次元形状モデル１０の形状を定義する形状定義情報５１、三次元形状モデル１０の材質及び色彩を定義する材質定義情報５２、複数の形状定義情報５１をグループ化して定義するグループ情報５３、及び第二設計情報５等に基づく設計の修正及び変更を行うための参考形状情報５１ａによって主に構成されている。ここで、上述した形状定義情報５１、材質定義情報５２、グループ情報５３、及び参考形状情報５１ａを包含したものが本発明における定義情報１３に相当する。そして、これらを受付けた評価側情報更新部２５及び設計側情報更新部３７によってそれぞれ更新が行われ、評価支援装置２及び設計支援装置３の間においてリアルタイムで共有化が図られている。その結果、仮想空間９に投影される立体映像としての三次元形状モデル１０と、三次元形状モデル１０を二次元化して設計支援装置３のモニタディスプレイ３２の設計表示画面８に分割して表示される三次元形状モデル１０は、常に同一のものとなる。そして、いずれか一方に対して修正が施された場合には、上述の情報更新部２５，３７によって速やかに他方の表示に反映されるようになる。

ここで、形状定義情報５１について、さらに詳細に説明すると、係る情報は、円形状、長方形状、及びベジェ曲線等によって形成される複数の座標及びサイズに係る情報で定義される基本形状から構成され、個々の形状に応じた識別番号５４、形状の種類コード５５、座標等の数値情報５６、参照する材質定義情報５２及びグループ情報５３の識別番号５７，５８などの定義情報によってレコード化されている。

一方、材質定義情報５２は、形状定義情報５１を可視化し、視覚によって設計者Ｄまたは設計評価者Ｃに認識可能とするために定義されるものであり、識別番号５９とともに、各種の色情報６０、反射性などの表面材質情報６１、透明性を定義する内部材質情報６２、表面の彩色及び模様に関する柄情報６３などを含みレコードからされている。

一方、グループ情報５３は、複数の形状定義情報５１との関係づけて定義したものであり、設計作業及び設計評価作業において、複数の部品（形状）を一括して移動させるなどの変更を施すことを容易にするものである。そのため、グループ情報５３には、グループ化した形状定義情報５１に対応する識別番号６４、参照グループ番号６５、及びグループの移動量６６などがレコード化して定義されている。また、参考形状情報５１ａは、形状定義情報５１の作成及び設計変更を支援するものであり、仮想空間９での評価側マーカ２９の移動の軌跡を残すことにより、設計変更作業を容易にするものであり、主として線種の色を示す色コード６７、軌跡を点集合で表すための各頂点の頂点数６８、及び頂点の座標位置の集合である頂点座標集合６９に関する情報をレコード化して構成されている。

さらに、本実施形態の協調設計システム１における設計者Ｄによって操作される設計支援装置３に係る第一操作情報６及び設計評価者Ｃによって操作される第二操作情報７について、図５に基づいて説明する。ここで、第一操作情報６（若しくは第二操作情報７）は、上述した第一設計情報４及び第二設計情報５と同様に、互いに送受して更新することにより、情報の共有化を図ることを可能とするために、同一の構成となっている。

具体的に説明すると、図５に示すように、操作情報４，５は、設計評価者Ｃに装着された視点位置計測部１６によって計測された設計評価者Ｃの視点位置に係る視点位置情報７０と、設計評価者Ｃの視点角度に係る視点角度情報７１と、設計評価者Ｃの把持したコントローラ部１７の位置を検出するコントローラ位置計測部１８によって検出されたコントローラ位置情報７２と、設計評価者Ｃの注視対象に関する注視対象情報７３と、状態変数情報７４とによって主に構成されている。

視点位置情報７０及び視点角度情報７１は、前述した視点位置計測部１６の受信部によって計測される仮想空間９内の設計評価者Ｃの三次元位置に基づいて決定されている。なお、この三次元位置の決定に対しては、予め仮想空間９の所定位置を基準位置（図示しない）として設定し、該基準位置からの変位を計測することにより行われている。また、コントローラ位置情報７２は、前出の基準位置（図示しない）からの変位をコントローラ位置計測部１８のコントローラ位置受信部１８ａが計測することにより行われている。また、状態変数情報７４は、さらに細かく定義され、三次元形状モデル１０の定義情報１３の入力及び変更に関する中間状態コード７４ａ、入力座標情報７４ｂ、入力半径情報７４ｃ、及び入力寸法情報７４ｄによって構成されている。

次に、本実施形態の協調設計システム１における評価支援装置２及び設計支援装置３の各々の処理の流れについて図６乃至図８に示すフローチャートに基づいて説明する。ここで、図６は評価支援装置２の処理の流れを示すフローチャートである。なお、図６乃至図８におけるステップＳ１乃至ステップＳ１８、及びステップＴ１乃至Ｔ２９が本発明の協調設計方法に相当する。

始めに、評価支援装置２は、視点位置計測部１６によってゴーグル２２を装着した設計評価者Ｃの視点位置に係る視点位置情報７０を受信部１６ａによって取得し、予め設定された仮想空間９内における基準位置からの変位に基づいて算出し、合わせて設計評価者Ｃの視点の方向に係る視点角度情報７１を算出する。さらに、これらに基づいて設計評価者Ｃの両眼の座標位置を導出する（ステップＳ１）。そして、予め評価側情報更新部２５に格納され、通信ネットワーク１２を介して送出される第一設計情報４及び第一操作情報６に基づいて、ステップＳ１において導出された設計評価者Ｃの両眼の位置に対応するようにプロジェクタ１５を介して仮想空間９に三次元形状モデル１０を立体映像として投影する（三次元形状モデル投影工程）。これにより、仮想空間９内に第一設計情報４による三次元形状モデル１０（修正前）が提示される。なお、ここで提示される三次元形状モデル１０は、設計評価者Ｃによる評価を受ける前のものであり、既存の三次元ＣＡＤ装置等を利用して構成された設計支援装置３によって、従前の手法によって入力された三次元形状モデル１０に係る定義情報１３に基づく形状である。

その後、設計支援装置３の操作部３１から入力される第一操作情報６及び評価支援装置２のコントローラ部１７から入力される第二操作情報７を受付け、入力に基づく操作内容と現在の仮想空間９内における三次元形状モデル１０の状態に従った解析を行う（ステップＳ３）。このとき、設計評価者Ｃの視点位置の移動が検出される、すなわち、仮想空間９内を設計評価者Ｃが移動した場合（ステップＳ４においてＹＥＳ）、移動に伴う設計評価者Ｃの視点位置情報７０（及び視点角度情報７１）の更新を行い（ステップＳ５）、その後に設計評価者Ｃが注視する部品を注視対象情報７３として特定する（ステップＳ６）。一方、視点位置の移動が検出されない場合（ステップＳ４においてＮＯ）、視点位置情報７０の変更をすることなく、視点位置情報７０及び視点角度情報７１を保持し、前述のステップＳ６の処理を行う。ここで、注視対象情報７３の特定は、視点位置情報７０及び視点角度情報７１に基づいて最近位置にある部品を注視対象とすることができるものである。

ここで、ステップＳ４は、設計評価者Ｃに装着されたゴーグル２２に取付けられた視点位置計測部１６の受信部１６ａの仮想空間９内における三次元位置を特定し、変更の指示（＝操作）の有無を検出するものである。

その後、注視対象情報７３が特定された三次元形状モデル１０を構成する一部の部品に対して移動を行う指示の有無が検出される（ステップＳ７）。ここで、部品の移動指示がない場合（ステップＳ７においてＮＯ）、以降のステップＳ８及びステップＳ９の処理をキャンセルし、ステップＳ１０の処理を実行する。一方、部品の移動指示が有る場合（ステップＳ７においてＹＥＳ）、移動指示に応じて形状定義情報５１を更新し（ステップＳ８）、更新に係る第二設計情報５を設計支援装置３に対して通信ネットワーク１２を介して送信する（ステップＳ９）。なお、部品の移動指示は、コントローラ部１７の操作ボタンを操作することなどによって行われる。また、合わせて、仮想空間９内に表示された評価側マーカ２９を利用して指示することもできる。

その後、仮想空間９に対し、コントローラ部１７を利用して三次元形状モデル１０に対する新たな部品の追加または既存の部品に対する修正についての形状定義情報５１の入力が検出される（ステップＳ１０）。すなわち、仮想空間９内において設計評価者Ｃは、直接三次元形状モデル１０に対する修正等を施すことができる。このとき、形状定義情報５１の入力は、前述の評価側マーカ２９を利用し、仮想空間９内での評価側マーカ２９の移動軌跡を線として形状定義情報５１として取得するものや、予め登録された形状（円柱、円錐、立方体など）を仮想空間９上に出願させ、係る評価側マーカ２９でこれらの形状の三次元形状モデル１０の仮想空間９における位置を決定することができる。

ここで、形状定義情報５１の入力がある場合（ステップＳ１１においてＹＥＳ）、参考形状情報５１ａを更新し（ステップＳ１１）、更新結果を第二設計情報５として取得して通信ネットワーク１２を介して設計支援装置３に送信する（ステップＳ１２）。このとき、形状定義情報５１の入力があるということは、三次元形状モデル１０に対する設計評価者Ｃによる評価の結果、何らかの不具合な点があると設計評価者Ｃが認めたことを意味する（評価工程）。その後、評価支援装置２を操作する設計評価者Ｃによる第二操作情報７を、通信ネットワーク１２を介して送信する（ステップＳ１３）。

そして、評価支援装置２は通信ネットワーク１２を介して送出される設計支援装置３によって入力された第一設計情報４の変更の有無を検出し（ステップＳ１４）、第一設計情報４の変更がある場合（ステップＳ１４においてＹＥＳ）、第二設計情報５を第一設計情報４の変更に合わせて更新する（ステップＳ１５：設計情報更新反映工程）。一方、第一設計情報４の変更がない場合（ステップＳ１４においてＮＯ）、ステップＳ１５の処理をキャンセルし、ステップＳ１６の処理を実施する。

その後、設計支援装置３の操作に係る第一操作情報６を受信し、第二操作情報７を更新する（ステップＳ１６：操作情報共有化工程）。そして、評価支援装置２は、システムの終了の指示を検出し（ステップＳ１７）、システム終了の指示が有る場合（ステップＳ１７においてＹＥＳ）、システムの終了を行う（ステップＳ１８）。一方、システム終了の指示がない場合（ステップＳ１７においてＮＯ）、ステップＳ１の処理に復帰し、本発明の協調設計システム１の継続を行う。なお、フローチャート中には、特に図示しなかったが、各ステップにおいて設計評価者Ｃ及び設計者Ｄの間で、互いに意思の疎通を図り、設計作業及び設計評価作業に共通の認識を得るために、前述の音声伝達部１９を利用して適宜コミュニケーションをとることが行われている（情報伝達工程）。

次に、設計支援装置３の処理の流れについて、図７及び図８に基づいて説明する。ここで、図７及び図８は設計支援装置３の処理の流れを示すフローチャートである。まず、起動された設計支援装置３は、設計者Ｄによって予め格納された第一設計情報４を読出し、モニタディスプレイ３２の設計表示画面８に係る第一設計情報４に基づく三次元形状モデル１０を二次元化して変換し、上面８ａ、後面８ｂ、左側面８ｃ、及び拡大図８ｄの四分割にして提示する（ステップＴ１）。

その後、設計支援装置３に対する設計者Ｄの操作及び入力の解析が行われる（ステップＴ２）。そして、マウス３１ｂ等の操作により、三次元形状モデル１０の設計表示画面８上での視点位置を変更する操作の指示が検出されると（ステップＴ３においてＹＥＳ）、視点位置を変更する処理が行われ（ステップＴ４）、操作する座標の推定が行われる（ステップＴ５）。一方、視点位置を変更する操作の指示が検出されない場合（ステップＴ３においてＮＯ）、ステップＴ４の処理がキャンセルされ、操作する座標の推定を行う（ステップＴ５）。

ここで、視点位置の移動操作（ステップＴ４）は、設計者Ｄが第一設計情報４に基づいて設計表示画面８に表示された三次元形状モデル１０の閲覧を容易にするために、視点を移動させる操作に係るものであり、三次元形状モデル１０の掲示位置、サイズ、方向の操作と、提示する図面の種類の切替が行われる。さらに、提示座標の推定とは、設計者Ｄがマウス３１ｂの操作によって設計表示画面８上を自在に移動させて操作する設計側マーカ３９の表示位置に対応する仮想空間９の三次元位置を推定するものである。そして、設計側マーカ３９が設計表示画面８上の個別の部品を指し示している場合、指示対象の部品の形状定義情報に係る識別番号５５を調査し、一時的に記憶することが行われる（ステップＴ５）。

その後、設計者Ｄが第一設計情報４の入力若しくは変更を行う場合、段階的に指示を与える必要がある形状についての管理操作である。すなわち、設計表示画面８上で円柱を定義する場合、１）底面の中心座標を決定し、２）半径を決定し、３）天面の中心座標の決定を行う処理がなされる。このとき設計者Ｄは、キーボード３１ａ及びマウス３１ｂの操作によって行われる。

そして、キーボード３１ａ等により操作の開始が指示され（ステップＴ８においてＹＥＳ）、指示の対象物がある場合（ステップＴ９においてＹＥＳ）、既存の三次元形状モデル１０の一部を成す部品の修正を行う（ステップＴ１０）。一方、指示対象物がない場合（ステップＴ９においてＮＯ）、新たな形状の部品を作成する（ステップＴ１１）。なお、係る修正及び新規な部品の作成は、設計支援装置３を通じて行われるため、従来の三次元ＣＡＤ装置で作成されるものと同様に寸法精度が非常に高いものである。

一方、操作の開始の指示がない場合（ステップＴ８においてＮＯ）、前述のステップＴ９乃至ステップＴ１１の処理をキャンセルし、ステップＴ１２の処理に移る。その後、確定的な操作の有無が検出される（ステップＴ１２）。すなわち、前述の新規部品の作成または部品の修正に係る操作は、参考形状情報５１ａとして一時的に設計支援装置３に記憶されているものであり、確定的な操作がなされることにより（ステップＴ１２においてＹＥＳ）、新規な部品として登録される（ステップＴ１３）。ここで、特に新規部品の追加が行われる場合（ステップＴ１３においてＹＥＳ）、該部品の形状定義情報５１を記憶するための未使用領域の確保（ステップＴ１４）が行われ、その後、第一設計情報４の更新がなされる（ステップＴ１５）。一方、新規部品の追加が行われない場合（ステップＴ１３においてＮＯ）、すなわち、既存の部品の修正が行われた場合にはステップＴ１４の処理がキャンセルされ、そのまま第一設計情報４の更新がなされることになる（ステップＴ１５：設計情報更新反映工程）。そして、更新された第一設計情報４が通信ネットワーク１２を介して評価支援装置２に対して送信される（ステップＴ１６）。なお、送信された第一設計情報４の取扱については、既に図６に基づいて説明したため、ここでは説明を省略する。

確定的な操作の指示がない場合（ステップＴ１２においてＮＯ）、及び前述のステップＴ１６による第一設計情報４の送信があった後、設計支援装置３に係る第一操作情報６の送信がリアルタイムで行われる（ステップＴ１７）。

ここで、予め利用頻度の高い、部品の移動、コピー、削除等の操作は、特定の操作を指定することによってステップＴ７の処理を経由することなく行うことも可能である。例えば、部品の移動は、操作対象となる部品を設計側マーカ３９によって指示し、さらにマウス３１ｂによる「ドラッグアンドドロップ」操作によって行うことも可能である。すなわち、部品の移動指示の入力がある場合（ステップＴ１８においてＹＥＳ）、移動のみに係る第一設計情報４を更新し（ステップＴ１９）、さらに第一設計情報４を評価支援装置２に対して送信する（ステップＴ２０）ことが行われる。

その後、三次元形状モデル１０の一部をなす部品のサイズや角度等の変更を行う際の数値の入力の有無を検出する（ステップＴ２１）。そして、数値の入力が有る場合（ステップＴ２１においてＹＥＳ）、数値入力支援処理（ステップＴ２２）を行う。ここで、数値入力支援処理とは、前述した円柱の場合の中心座標の位置、半径、及び天面座標の位置を数値によって指定し入力するものである。なお、この場合、数値によって形状定義情報５１が確定されるために、数値入力支援処理の後、直ちに第一設計情報４の更新が行われ（ステップＴ２３：設計情報更新反映工程）、評価支援装置２に対して送信が行われる（ステップＴ２４）。

一方、数値の入力がない場合（ステップＴ２１においてＮＯ）、ステップＴ２２乃至ステップＴ２４の間の処理をキャンセルし、評価支援装置２から送信される変更された第二設計情報５の受信を検出する（ステップＴ２５）。そして、第二設計情報５の受信が検出される場合（ステップＴ２５においてＹＥＳ）、受信した第二設計情報５に基づいて第一設計情報４の更新を行い（ステップＴ２６：設計情報更新反映工程）、その後、第二操作情報７の受信を行う（ステップＴ２７）。一方、第二設計情報５の受信が検出されない場合（ステップＴ２５においてＮＯ）、ステップＴ２６の処理をキャンセルする。

そして、設計支援装置３は第二操作情報７の受信を行うと、第一操作情報６の更新を行う（ステップＴ２７：操作情報共有化工程）。その後、システムの終了の指示の有無を検出し（ステップＴ２８）、終了の指示が有る場合（ステップＴ２８においてＹＥＳ）、システムの終了を行う（ステップＴ２９）。一方、終了の指示がない場合（ステップＴ２８においてＮＯ）、ステップＴ１の処理に戻り、協調設計システム１の継続を行う。なお、前述した評価支援装置２と同様に各ステップの間には、設計評価者Ｃ及び設計者Ｄの間の意思の疎通を図るために、音声伝達部１９を利用してコミュニケーションが行われる（情報伝達工程）。

上記に示したように、本実施形態の協調設計システム１によれば、三次元ＣＡＤ装置としての機能を有する設計支援装置３と、仮想空間９に立体映像として三次元形状モデル１０を仮想的に提示することが可能な仮想空間提示機能を有する評価支援装置２とを通信ネットワーク１２を介して接続し、双方の設計情報４，５及び操作情報６，７をリアルタイムで互いに更新し、情報の共有化を図ることができる。

特に、評価支援装置２または設計支援装置３において入力された三次元形状モデル１０に係る設計情報４，５によってリアルタイムで更新が行われることにより、評価支援装置２を操作する設計評価者Ｃ及び設計支援装置３を操作する設計者Ｄの間での三次元形状モデル１０に対する認識を同一化する（協調化する）ことができる。そのため、評価支援装置２及び設計支援装置３がそれぞれ遠隔地に設けられ、通信ネットワーク１２によって接続されていた場合（例えば、研究所と工場、或いは研究所とデザイン事務所など）であっても、互いの情報を共有しながら、設計作業及び設計評価作業を進めることができ、これらの作業を円滑に行うことができる。

また、双方の設計評価者Ｃ及び設計者Ｄは、ヘッドセットなどの音声伝達部１９によって、声等によってコミュニケーションを図りながら上述の作業を行うことができるため、従来のように、設計作業及び設計評価作業を別々に行う非効率的な作業方法を解消することができる。なお、コミュニケーションの手段は、音声のみに特に限定されるものではなく、必要に応じて設計評価者Ｃ等の映像を各装置２，３の間でやり取りするものであっても勿論構わない。上述の機能は、評価支援装置２及び設計支援装置３の間が互いに離れた場所に設けられている場合、及び一カ所の評価支援装置２に対して複数の設計支援装置３が通信ネットワーク１２を介して設けられている場合に特に好適である。

また、一般に仮想空間９に直接入力される第二設計情報５は、設計評価者Ｃの直観に合わせて仮想空間９上に描画されるものであり、寸法や位置などの精度はあまり高くない。そこで、設計評価者Ｃの直観的なイメージによって描画された第二設計情報５（評価側マーカ２９の移動軌跡によるもの）を参照して、設計支援装置３の側で正確な寸法形状を持つに置換することもできる。これにより、直観的なイメージによるデザイン性を尊重しつつ、さらに高精度な形状定義情報５１を有する第一設計情報４に更新することにより、実際の設計仕様に耐え得る精度のものにすることができる。

さらに、本実施形態の協調設計システム１によれば、評価支援装置２側の評価側マーカ２９と、設計支援装置３側の設計側マーカ３９の移動を協働させるなどの操作性の共有化、すなわち第一操作情報６及び第二操作情報７の更新をさらに容易にすることができる。

ここで、図９及び図１０に設計評価者Ｃ及び設計者Ｄがそれぞれの作業中に視覚的に認識することのできる仮想空間９及び設計表示画面８の一例を示す。ここで、図９は設計支援装置３の設計表示画面８に表示される三次元形状モデル１０の四分割の画面（上面８ａ、後面８ｂ、左側面８ｃ、拡大図８ｄ）を例示したものであり、図１０は仮想空間９に提示された三次元形状モデル１０を例示したものである。そして、これらの表示及び投影される三次元形状モデル１０に係る設計情報４，５は、リアルタイムで更新されているため、設計評価者Ｃ及び評価者Ｄは、常に同じ情報を一方は二次元的に、他方は三次元的に確認することができる。

図９についてさらに詳細に示すと、設計支援装置３のモニタディスプレイ３２に表示された設計表示画面８は、三次元形状モデル１０（ここでは、飛行機のような形態）を少なくとも三方向から見た三面図を含むように画面を四分割して形成されている。そして、それぞれの画面中には、設計評価者Ｃの視点位置情報７０及び視点角度情報７１に基づいてマスコット７５が配置されている。係るマスコット７５は、仮想空間９内における設計評価者Ｃの視点位置を示すものであり、図９の場合、飛行機の左翼部分を前方向から見ているように表示されている。そして、それらの位置が各画面（上面８ａ、後面８ｂ、左側面８ｃ、及び拡大図８ｄ）の間で対応するようにして表示されている。また、各画面８ａ等には、設計評価者Ｃによって仮想空間９に直接入力された参考形状情報５１ａが表示されている。これにより、設計者Ｄは、前述のフローチャートに従って寸法精度の高い新規形状の部品を入力し、第一設計情報４の更新を図ることもできる。また、設計表示画面８の一部（図９における紙面右側方に相当）には、各部品に色彩や材質などの材質定義情報５２を付与するために、パレット形式になった選択画面が表示されている。

一方、評価支援装置２の仮想空間提示部１４には、図１０に示すように、仮想空間９に三次元形状モデル１０が立体映像として提示される。そして、設計評価者Ｃによって係る三次元形状モデル１０を見ることができる。さらに、仮想空間９は、スクリーン１１ａ，１１ｂの壁面にパソコンのディスプレイを模した映像７６を投影することができる。この映像７６は、設計支援装置３を操作する設計者Ｄの視点を主に示したものであり、係る映像７６の仮想空間９内における位置によって設計評価者Ｃは、設計者Ｄがどのような状態で三次元形状モデル１０を見ているのかを容易に確認することができる。また、仮想空間９内には、コントローラ部１７によって操作される評価側マーカ２９や直接入力された新規部品等の参考形状情報５１ａ（評価側マーカ２９の移動軌跡）などが投影される。

上記に示したように、本実施形態の協調設計システム１における評価支援装置２によれば、仮想空間９内での設計評価者Ｃの視点位置の移動及び操作を検出し、さらに、仮想空間９に対して直接入力された形状定義情報５１等の第二設計情報５に基づいて三次元形状モデル１０に対する修正を施すことができる。すなわち、第一設計情報４及び第二設計情報５、第一操作情報６及び第二操作情報７の双方の情報を共有化することが可能となり、速やかに評価支援装置２に投影される三次元形状モデル１０に反映させることができる。その結果、二次元的に三次元形状モデル１０を捉え、細部の部品の寸法精度や位置精度を把握することが可能な設計者Ｄと、立体映像として三次元形状モデル１０を捉え、立体的な感覚を感じることが可能な設計評価者Ｃとの間で、三次元形状モデル１０の評価及び認識をリアルタイムで同一化することが可能となる。そのため、設計作業及び設計評価作業を速やかに、効率的に進めることができるようになる。

さらに、直観的な感覚を持った部品の入力等が行える評価支援装置２と、寸法精度や位置精度に優れる三次元ＣＡＤ機能を有する設計支援装置３との双方の利点を共に活かしながら、設計作業及び設計評価作業を行うことができるようになる。

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。

すなわち、本実施形態の協調設計システム１の図９及び図１０において、飛行機の形態を模式化した三次元形状モデル１０を例示したが、勿論これに限定されるものではない。例えば、室内に設置する家具の設計及びこれらの配置、建築物の設計、自動車及び航空機などの設計に対しても本発明の協調設計システム１を適用することが可能となる。

さらに、本実施形態の協調設計システム１及び協調設計方法において、三次元形状モデル１０を仮想空間９に提示するための仮想空間提示部１４として、設計評価者Ｃの周囲
を六面のスクリーン１１ａ，１１ｂによって包囲するものを示したが、これに限定されるものではなく、背面を廃した五面のタイプのものや、さらに上面を廃した四面のタイプのものであっても構わない。しかしながら、本実施形態で示した、六面タイプの完全な没入型ディスプレイを利用することにより、設計評価者Ｃの視界は常に仮想空間９が提示されることになり、設計評価者Ｃに仮想空間９内に居る感覚を提供し続けることができる。その結果、設計評価者Ｃに違和感を与えることがない。

本実施形態の協調設計システムの概略構成を示す説明図である。 評価支援装置の概略構成を示す説明図である。 設計支援装置の概略構成を示す説明図である。 第一設計情報または第二設計情報の構成を示す説明図である。 第一操作情報または第二操作情報の構成を示す説明図である。 評価支援装置の処理の流れを示すフローチャートである。 設計支援装置の処理の流れを示すフローチャートである。 設計支援装置の処理の流れを示すフローチャートである。 設計支援装置の設計表示画面の表示例を示す説明図である。 評価支援装置の仮想空間に投影された三次元形状モデルの投影例を示す説明図である。

符号の説明

１ 協調設計システム
２ 評価支援装置
３ 設計支援装置
４ 第一設計情報
５ 第二設計情報
６ 第一操作情報
７ 第二操作情報
８ 設計表示画面
９ 仮想空間
１０ 三次元形状モデル
１１ａ，１１ｂ スクリーン
１２ 通信ネットワーク
１３ 定義情報
１４ 仮想空間提示部
１９ 音声伝達部（コミュニケーション手段）
２４ 評価側通信部（第二情報送出手段）
２５ 評価側情報更新部（設計情報更新手段、操作情報更新手段）
２６ 三次元形状モデル投影部（投影表示手段）
２７ 第二操作情報取得部（第二設計情報取得手段）
２８ 第二設計情報取得部（第二操作情報取得手段）
２９ 評価側マーカ
３０ 評価側マーカ表示制御部（評価側マーカ表示制御手段、マーカ協働手段）
３３ 設計処理制御部（設計手段）
３４ 第一設計情報取得部（第一設計情報取得手段）
３５ 第一操作情報取得部（第一操作情報取得手段）
３６ 設計側通信部（第一情報送出手段）
３７ 設計側情報更新部（設計情報更新手段、操作情報更新手段、定義情報変換手段、高精度定義情報反映手段）
３９ 設計側マーカ
４０ 設計側マーカ表示制御部（設計側マーカ表示制御手段、マーカ協働手段）
Ｃ 設計評価者
Ｄ 設計者

Claims (6)

1. 三次元形状モデルの設計機能を有する設計支援装置及び前記三次元形状モデルを仮想空間に立体映像として投影し、前記三次元形状モデルの設計評価を行う評価支援装置が互いに通信ネットワークを介して接続して具備され、
   前記設計支援装置は、
   前記三次元形状モデルに係る定義情報を入力及び修正し、前記三次元形状モデルを設計する設計手段と、
   前記定義情報を第一設計情報として取得し、記憶する第一設計情報取得手段と、
   前記三次元形状モデルの設計作業を行う設計者によって実施される前記設計支援装置に対する操作に係る第一操作情報を取得し、記憶する第一操作情報取得手段と、
   取得された前記第一設計情報及び前記第一操作情報の少なくともいずれか一方を、前記通信ネットワークを介して前記評価支援装置に送出する第一情報送出手段とを備え、
   前記評価支援装置は、
   設計評価作業を行う設計評価者を囲むスクリーンを有し、前記仮想空間に前記三次元形状モデルを立体映像として表示する投影表示手段と、
   前記設計評価者によって行われる前記三次元形状モデルに対する設計評価作業に基づいて、前記三次元形状モデルに加えられる設計追加及び設計変更に係る第二設計情報を取得し、記憶する第二設計情報取得手段と、
   前記設計評価者によって行われる前記評価支援装置に対する操作に係る第二操作情報を取得し、記憶する第二操作情報取得手段と、
   取得された前記第二設計情報及び前記第二操作情報の少なくともいずれか一方を、前記通信ネットワークを介して前記設計支援装置に送出する第二情報送出手段とを備え、
   前記設計支援装置及び前記評価支援装置は、
   互いに送出された前記第一設計情報及び前記第二設計情報に基づいて、前記三次元形状モデルに係る前記定義情報を更新し、前記三次元形状モデルに反映させる設計情報更新手段と、
   互いに送出された前記第一操作情報及び前記第二操作情報に基づいて、前記設計支援装置及び前記評価支援装置に係る操作情報を共有化する操作情報更新手段と
   を具備することを特徴とする協調設計システム。
2. 前記設計支援装置及び前記評価支援装置は、
   前記設計者による設計作業及び前記設計評価者による設計評価作業における互いの意思の疎通を図るための情報伝達機能を有するコミュニケーション手段をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の協調設計システム。
3. 前記設計支援装置は、
   前記三次元形状モデルを平面上に表す設計表示画面の任意位置を指示可能な設計側マーカを表示する設計側マーカ表示制御手段をさらに具備し、
   前記評価支援装置は、
   前記三次元形状モデルが投影される前記仮想空間内の任意位置を指示可能な評価側マーカを表示する評価側マーカ表示制御手段をさらに具備し、
   前記設計支援装置及び前記評価支援装置は、
   前記設計側マーカ及び前記評価側マーカの指示する前記任意位置を共有し、前記設計側マーカ及び前記評価側マーカのいずれか一方の動きに対して、前記設計側マーカ及び前記評価側マーカのいずれか他方を協働させるマーカ協働手段をさらに具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の協調設計システム。
4. 前記設計支援装置は、
   前記通信ネットワークを介して前記評価支援装置から送出された前記第二設計情報を、精細に位置情報及びサイズ情報が特定された高精度定義情報に変換する定義情報変換手段をさらに有し、
   前記設計情報更新手段は、
   前記定義情報変換手段によって変換された前記高精度定義情報を前記三次元形状モデルに反映される高精度定義情報反映手段をさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の協調設計システム。
5. 三次元形状モデルの設計機能を有する設計支援装置を利用して、前記三次元形状モデルの設計作業を行う設計工程と、
   前記設計工程によって設計された前記三次元形状モデルに係る定義情報に基づく第一設計情報を、通信ネットワークを介して接続された評価支援装置に送出し、前記評価支援装置によって構築された仮想空間に立体映像として投影する三次元モデル投影工程と、
   投影された前記三次元形状モデルに対する設計評価作業を行う評価工程と、
   評価された前記三次元形状モデルに対して加えられる設計追加及び設計変更に係る第二設計情報に基づいて定義情報を更新し、前記三次元形状モデルに反映させる設計情報更新反映工程と、
   前記設計支援装置及び前記評価支援装置の操作に係る操作情報を共有する操作情報共有化工程と
   を具備して構成されることを特徴とする協調設計方法。
6. 前記設計支援装置を操作する設計者による設計作業及び前記設計評価者による設計評価作業における互いの意思の疎通を図る情報伝達工程をさらに具備することを特徴とする請求項５に記載の協調設計方法。

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