JP2666302B2 - デザイン装置 - Google Patents
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- JP2666302B2 JP2666302B2 JP62278694A JP27869487A JP2666302B2 JP 2666302 B2 JP2666302 B2 JP 2666302B2 JP 62278694 A JP62278694 A JP 62278694A JP 27869487 A JP27869487 A JP 27869487A JP 2666302 B2 JP2666302 B2 JP 2666302B2
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Description
【発明の詳細な説明】
以下の順序で本発明を説明する。
Ａ産業上の利用分野
Ｂ発明の概要
Ｃ従来の技術（第６図及び第７図）
Ｄ発明が解決しようとする問題点（第６図及び第７図）
Ｅ問題点を解決するための手段（第１図及び第４図）
Ｆ作用（第１図及び第４図）
Ｇ実施例（第１図〜第７図）
Ｈ発明の効果
Ａ産業上の利用分野
本発明はデザイン装置に関し、例えばCAD（computer
aided design）、又はCAM（computer aided manufactur
ing）等の手法を用いたデザイン装置に適用して好適な
ものである。 Ｂ発明の概要 本発明は、デザイン装置において、２次元平面上から
３次元空間に自由曲線又は自由曲面を移動した移動量を
格納するテーブル手段を設けることにより、デザイン作
業を簡略化することができる。 Ｃ従来の技術 従来この種のデザイン装置においては、基準平面上で
断面形状をデザインすることにより、３次元の外形形状
でなる製品をデザインするようになされたものがある。 すなわち第６図に示すように、基準平面でなるxy平面
上で原点Ｏを中心に製品の断面形状をデザインし、その
外形形状を表す曲線（以下断面曲線と呼ぶ）Scを生成す
る。 続いて第７図に示すように、３次元空間の所望の位置
に断面曲線Sc1、Sc2、Sc3及びSc4を順次配置する。 このようにして３次元空間に配置された断面曲線
Sc1、Sc2、Sc3及びSc4は、それ自体デザイナがデザイン
しようとする大まかな形状を表しており、隣接する断面
曲線Sc1、Sc2、Sc3及びSc4間にパラメトリツクなベクト
ル関数によつて表現できる曲面を補間演算によつて形成
すれば、当該断面曲線Sc1、Sc2、Sc3及びSc4を外形形状
とする３次元の自由曲面を得ることができる。 従つてデザイナにおいては、断面形状を順次デザイン
することにより、従来の製図方法と同様の感覚で３次元
の外形形状でなる製品をデザインすることができる。 Ｄ発明が解決しようとする問題点 ところで、実際上デザイナのデザイン作業は、局所的
な修正を繰り返すことによつてデザイナがイメージして
いる形状に一歩一歩近づけて行くような作業をするのが
普通であり、このようにして生成された自由曲面におい
ても、デザイナがイメージする形状に近づくように、繰
り返し修正されるのが普通である。 従つて断面曲線Scに基づいて形成された自由曲面にお
いても、その断面形状に局所的な修正が繰り返されて全
体としてデザイナがイメージする自由曲面が形成される
ようになる。 すなわち、修正を加えようとする自由曲面の断面曲線
Sc1、Sc2、Sc3及びSc4を３次元空間に配置した場合とは
逆にxy平面上に移動して修正を加えた後、再び元の３次
元空間に配置して自由曲面を再構成することにより、当
該自由曲面を修正する。 ところが実際上、３次元空間に配置した断面曲線
Sc1、Sc2、Sc3及びSc4を、xy平面上に移動する場合にお
いては、当該断面曲線Sc1、Sc2、Sc3及びSc4の配置位置
及び配置方向に応じて平行移動量及び回転移動量を設定
してxy平面上まで移動させなければならない問題があ
る。 さらに修正した断面曲線Sc1、Sc2、Sc3及びSc4を再び
３次元空間に配置する場合においては、これとは逆方向
に平行移動量及び回転移動量を設定して元の配置位置ま
で移動させなければならず、結局自由曲面の修正作業が
煩雑になる問題があつた。 またこれとは逆に３次元空間で自由曲面を修正したよ
うな場合においては、その断面形状をxy平面上に移動し
て確認することができれば、製図方法において断面形状
を表現する場合のように、当該断面と直交する方向から
当該断面形状を目視確認することができ、従来のデザイ
ン作業と同様な感覚で自由曲面の外形形状の修正状態を
容易に目視確認することができ、修正作業を一段と簡略
化できると考えられる。 ところがこのような場合においては、当該断面からxy
平面の原点Ｏまでの距離を算出して平行移動した後、ｘ
軸、ｙ軸及びｚ軸に対する断面の傾きをそれぞれ求めて
回転移動するという、煩雑な作業を行わなければならな
い問題があつた。 従つてxy平面上で断面形状を修正する場合でも３次元
空間で断面形状を修正する場合でも、その分デザインに
要する時間が長大になり、デザイン作業が煩雑になる問
題があつた。 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、デザイ
ン作業を簡略化することができるデザイン装置を提案し
ようとするものである。 Ｅ問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため本発明においては、所定
の基準平面xy上に形成された自由曲線Sc及び又は自由曲
面を平行移動及び又は回転移動することにより、３次元
空間の所望の位置に配置するようになされたデザイン装
置１において、平行移動及び又は回転移動に要した移動
量を格納するテーブル手段を備えるようにする。 Ｆ作用 移動量をテーブル手段に格納しておけば、当該移動量
に基づいて基準平面上で修正された自由曲線Sc及び又は
自由曲面を３次元空間に簡易に配置することができると
共にこれとは逆に基準平面上に簡易に戻すことができ
る。 Ｇ実施例 以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。 第１図において、１は全体としてデザイン装置を示
し、入力装置２及び表示装置３が接続された演算処理装
置４で構成されている。 演算処理装置４は、入力装置２を介して入力された座
標データに基づいて順次断面曲線Scをxy平面でなる基準
平面上に形成した後、第２図に示すような処理手順に従
つて当該断面曲線Scをxyz空間でなる３次元空間に配置
する。 すなわち演算処理装置４は、ステツプSP1からステツ
プSP2に移つて断面曲線Scの指定を受けた後、ステツプS
P3に移つてｘ軸を回転中心軸として当該断面曲線を回転
移動する回転移動量を入力する。 続いてステツプSP4に移つて、ｙ軸を回転中心軸とす
る回転移動量を入力した後、ステツプSP5に移つてｚ軸
を回転中心軸とする回転移動量を入力する。 かくして当該ステツプSP3-SP4-SP5において、断面曲
線Scを３次元空間に配置した際にデザイナが必要とする
断面曲線Scの傾きをｘ軸、ｙ軸及びｚ軸を回転中心軸と
する回転移動量として指定することができる。 続いて演算処理装置４は、ステツプSP6に移つてｘ軸
方向の平行移動量を入力した後、ステツプSP7に移つて
ｙ軸方向の平行移動量を入力し、続いてステツプSP8に
移つてｚ軸方向の平行移動量を入力する。 従つて当該ステツプSP6-SP7-SP8において、断面曲線S
cを３次元空間に配置した際にデザイナが必要とする配
置位置までの平行移動量がｘ軸、ｙ軸及びｚ軸方向の成
分に分けて指定される。 続いて演算処理装置４は、ステツプSP9に移つて、ｘ
軸を回転中心軸としてステツプSP3において入力された
回転移動量で断面曲線Scを構成する制御点を回転移動さ
せる。 すなわち第３図に示すように、自由曲線でなる断面曲
線Scは、断面曲線Sc上に所定間隔で設定された変形用制
御点PDMで区切られる複数の曲線セグメントKSGで表さ
れ、各曲線セグメントKSGは、３次のベジエ（bezier）
式を用いて次式 Ｒ（ｔ）＝(1-t+tE)3P0 ……（１） で表されるパラメトリツクな空間曲線Ｒ（ｔ）で表現さ
れる。 ここでｔは、一方の変形用制御点PDMでなる基準制御
点P0から曲線セグメントKSGに沿う方向に他方の変形用
制御点PDMでなる基準制御点P3に至るまでの間に、次式 Ｏ≦ｔ≦１ ……（２） で表されるように値０から値１まで変化するパラメータ
である。 このようにして３次のベジエ式で表される曲線セグメ
ントKSGは、シフト演算子Ｅによつて基準制御点P0及びP
3間に２つの制御点P1及びP2を指定することによつて曲
線セグメントKSG上の各点が次式 Ｒ（ｔ）＝(1-t)3P0＋3(1-t)2tP1 ＋3(1-t)t2P2+t3P3 ……（３） の展開式によつてxyz空間の原点Ｏからの位置ベクトル
Ｒ（ｔ）として表される。 ここでシフト演算子Ｅは、曲線セグメントKSG上の制
御点Piに対して次式 Ｅ・Pi=Pi+1 ……（４） ｉ＝０、１、２ ……（５） の関係をもつ。従つて（１）式を展開して（４）式の関
係を代入すれば、次式 Ｒ（ｔ）＝(1-t+tE)3P0 ＝｛(1-t)3+3(1-t)2E ＋3(1-t)E2+E3｝P0 ＝(1-t)3P0+3(1-t)2EP0 ＋3(1-t)E2P0+E3P0 ＝(1-t)3P0+3(1-t)2P1 ＋3(1-t)P2+P3 ……（６） のように演算でき、その結果（３）式が得られる。 かくして、断面曲線Sc上の各曲線セグメントKSGは、
（３）式に基づいてそれぞれ４つの制御点P0、P1、P2及
びP3によつて表すことができ、各曲線セグメントKSGを
用いて断面曲線Scを表現することにより、それぞれ各曲
線セグメントKSGを表現する制御点P0、P1、P2及びP3を
用いて自由曲線でなる断面曲線Scを表現することができ
る。 演算処理装置４は、続いてステツプSP10に移り、ｘ軸
を回転中心軸として回転移動した制御点P0〜P3をｙ軸を
回転中心軸としてステツプSP4において入力された回転
移動量で回転移動する。 続いてステツプSP11に移つて、ｙ軸を回転中心軸とし
て回転移動した制御点P0〜P3をｚ軸を回転中心軸として
ステツプSP5において入力された回転移動量で回転移動
する。 かくしてステツプSP3-SP4-SP5において入力された回
転移動量に基づいて、制御点P0〜P3を回転移動し得、当
該制御点P0〜P3に基づいて断面曲線を構成するようにす
れば、３次元空間に配置した際にデザイナが必要とする
角度だけ原点Ｏ上で傾いた断面曲線を得ることができ
る。 続いて演算処理装置４は、ステツプSP12に移つて、回
転移動が完了した制御点P0〜P3をステツプSP6-SP7-SP8
において入力さた平行移動量に基づいて、各ｘ軸、ｙ軸
及びｚ軸方向に平行移動する。 従つて各制御点P0〜P3においては、回転移動した後平
行移動することにより、３次元空間の所定位置に配置さ
れ、当該制御点P0〜P3に基づいて断面曲線を作成するこ
とにより、デザイナが必要とする３次元空間の所望の位
置に断面曲線を配置することができる。 演算処理装置４は、続いてステツプSP13に移つて回転
移動量をテーブル化した後、ステツプSP14に移つて平行
移動量をテーブル化する。 すなわち第４図に示すように、当該演算処理装置４に
おいては、断面曲線Sc1、Sc2及びSc3を構成する曲線セ
グメントKSGの制御点データが、セグメントデータとし
て各曲線セグメント毎に所定のメモリエリアに格納され
る。 これに対応して自由曲面を構成する各断面曲線Sc1、S
c2及びSc3においては、セグメントデータ先頭番地及び
セグメントデータ数でなるデータが割り当てられ、断面
曲線Sc1、Sc2及びSc3を構成する曲線セグメントのセグ
メントデータをそれぞれ格納してなるメモリエリアの先
頭番地及びそのセグメントデータの数を判知し得るよう
になされている。 さらに断面曲線Sc1、Sc2及びSc3においては、それぞ
れxy平面上から３次元空間に平行移動及び回転移動した
際の平行移動量及び回転移動量を、それぞれｘ軸、ｙ軸
及びｚ軸に関する成分に分けて平行移動テーブル及び回
転移動テーブルでなるテーブル手段に格納するようにな
されている。 従つて演算処理装置４においては、ステツプSP3、SP4
及びSP5において得られた回転移動量をそれぞれｘ軸、
ｙ軸及びｚ軸成分毎に回転移動テーブルに格納すると共
にステツプSP6、SP7及びSP8において得られた平行移動
量をそれぞれｘ軸、ｙ軸及びｚ軸成分ごとに平行移動テ
ーブルに格納することにより、xy平面上で構成された断
面曲線をxyz空間に配置する際に要する移動量を記録す
るようになされている。 さらにこの実施例において、断面曲線Sc1、Sc2及びS
c3を構成する各曲線セグメントKSGのセグメントデータ
は、当該断面曲線Sc1、Sc2及びSc3がxy平面上に形成さ
れた際に得られる座標データ（以下xy平面上のセグメン
トデータと呼ぶ）Dxyと、３次元空間に配置した際に得
られる座標データ（以下３次元空間のセグメントデータ
と呼ぶ）Dxyzとの２つの表現形式で表現されて格納され
るようになされている。 従つてこの場合、当該xy平面上のセグメントデータD
xyとして、断面曲線Sc1、Sc2及びSc3を構成するそれぞ
れ３個、２個及び５個の曲線セグメントの制御点データ
を格納されるようになされている。 演算処理装置４は、続いてステツプSP15に移つて、回
転移動及び平行移動した制御点データを３次元空間のセ
グメントデータDxyzとしてxy平面上のセグメントデータ
Dxyに対応するメモリエリアに格納した後、ステツプSP1
6に移つて当該処理手順を終了する。 続いて演算処理装置４は、３次元空間のセグメントデ
ータDxyzに基づいて３次元空間に断面曲線を形成し、表
示装置３に表現する。 かくして、デザイナが指定した３次元空間の所望の位
置に、断面曲線を配置することができ、当該断面曲線間
を補間演算してパツチをはることにより、３次元の自由
曲面で表された製品の外形形状を得ることができる。 この場合、それぞれ断面曲線ごとにxy平面上のセグメ
ントデータDxyに加えて平行移動量及び回転移動量を平
行移動テーブル及び回転移動テーブルに格納するように
したことにより、例えば所定の断面曲線を修正すること
により、３次元空間の自由曲面の外形形状を修正する場
合においては、当該修正する断面曲線を構成するxy平面
上のセグメントデータDxyをロードして当該セグメント
データDxyを修正した後、平行移動テーブル及び回転移
動テーブルに基づいて修正された３次元空間のセグメン
トデータDxyzに変換することができる。 従つて、当該３次元空間のセグメントデータDxyzに従
つて自由曲面を作成することにより、基準平面上の断面
曲線を修正して、３次元空間の自由曲面の外形形状を簡
易に修正することができる。 従つて従来のように、平行移動量及び回転移動量をそ
の都度繰り返して入力する必要がないので、その分自由
曲面の修正作業を簡略化することができる。 これに対して３次元空間で自由曲面を修正した場合
は、修正された３次元空間のセグメントデータDxyzが得
られる。 この実施例においては、平行移動テーブル及び回転移
動テーブルに基づいて当該修正された３次元空間のセグ
メントデータDxyzをxy平面上のセグメントデータDxyに
変換することにより、修正された自由曲面の断面形状を
xy平面上に得るようにする。 すなわち第５図に示すように、演算処理装置４は、ス
テツプSP20からステツプSP21に移つて断面曲線の指定を
受けた後、当該断面曲線の３次元空間のセグメントデー
タDxyzをロードする。 続いてステツプSP22に移つて、平行移動テーブルに従
つて３次元空間のセグメントデータDxyzを平行移動した
後、ステツプSP23に移つて回転移動テーブルに従つて回
転移動する。 続いてステツプSP24に移つて平行移動及び回転移動し
た結果得られるセグメントデータをxy平面上のセグメン
トデータDxyとして格納し、ステツプSP25に移つて当該
処理手順を終了する。 かくして３次元空間で修正された自由曲面の断面形状
を表してなるxy平面上のセグメントデータDxyが得ら
れ、当該xy平面上のセグメントデータDxyに基づいて断
面曲線を形成して表示装置３に出力することにより、修
正された自由曲線の断面形状を確認することができる。 従つて３次元空間のセグメントデータDxyzに加えて回
転移動テーブル及び平行移動テーブルを設けるようにし
たことにより、３次元空間で自由曲面を修正した場合で
も簡易にxy平面上に断面曲線を得ることができる。かく
して自由曲面の修正作業を簡略化することができるので
その分デザイン作業を一段と簡略化することができる。 以上の構成において、断面曲線を３次元空間に配置す
る際に、平行移動量及び回転移動量を平行移動テーブル
及び回転移動テーブルにそれぞれ格納すると共に３次元
空間のセグメントデータDxyz及びxy平面上のセグメント
データDxyを所定のメモリエリアに格納する。 xy平面上で断面曲線を修正することにより、自由曲面
の外形形状を修正する場合は、xy平面上のセグメントデ
ータDxyをロードして修正した後、回転移動テーブル及
び平行移動テーブルに基づいて３次元空間のセグメント
データDxyzを得、当該３次元空間のセグメントデータD
xyzに基づいて自由曲面を作成する。 かくして自由曲面の外形形状をxy平面上のセグメント
データに基づいて簡易に修正することができる。 これに対して３次元空間で自由曲面の外形形状を修正
する場合は、３次元空間のセグメントデータDxyzをロー
ドして修正した後、回転移動テーブル及び平行移動テー
ブルに基づいてxy平面上のセグメントデータDxyを得、
当該xy平面上のセグメントデータDxyに基づいて断面曲
線を形成する。 かくして３次元空間で修正された自由曲面の外形形状
を、xy平面上で確認することができる。 以上の構成によれば、平行移動量及び回転移動量を格
納するテーブル手段を設けることにより、当該テーブル
手段の内容に基づいてxy平面上及び３次元空間のセグメ
ントデータを相互に変換し得、簡易に自由曲面を修正し
得ると共に修正結果を確認することができる。 従つてその分従来に比してデザイン作業を簡略化する
ことができる。 なお上述の実施例においては、各断面曲線について、
xy平面上のセグメントデータ及び３次元空間のセグメン
トデータを設けるようにした場合について述べたが、本
発明はこれに限らず必要に応じて一方だけのセグメント
データだけを用意するようにしても良い。 このとき例えば、３次元空間のセグメントデータだけ
を用意するようにした場合においては、xy平面上で断面
形状を修正する場合、３次元空間のセグメントデータか
らxy平面上のセグメントデータを形成してこれを修正し
た後、３次元空間のセグメントデータに変換するように
すれば良い。 さらに上述の実施例においては、ベジエ式で表される
ベクトル関数を用いて断面曲線でなる自由曲線を表現し
た場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例え
ばＢ−スプライン等のベクトル関数を用いて自由曲線を
表現する場合等広く適用することができる。 また上述の実施例においては、断面形状が曲線で表さ
れた場合について述べたが、本発明はこれに限らず、製
品の端部のように断面に自由曲面が形成されている場合
等広く適用することができる。 さらに上述の実施例においては、xy平面上で断面を修
正することにより自由曲面の外形形状を修正すると共に
３次元空間の自由曲面を修正してこれをxy平面上で確認
する場合について述べたが、本発明はこれに限らず単に
xy平面上で断面を修正する場合等にも適用することがで
きる。 Ｈ発明の効果 以上のように本発明によれば、xy平面でなる基準平面
上で断面形状を表してなる自由曲線及び自由曲面を３次
元空間に配置する際に、平行移動量及び回転移動量をテ
ーブル化することにより、当該自由曲線及び自由曲面を
３次元空間及び基準平面上間で簡易に移動し得、かくし
て従来に比してデザイン作業を簡略化することができ
る。
aided design）、又はCAM（computer aided manufactur
ing）等の手法を用いたデザイン装置に適用して好適な
ものである。 Ｂ発明の概要 本発明は、デザイン装置において、２次元平面上から
３次元空間に自由曲線又は自由曲面を移動した移動量を
格納するテーブル手段を設けることにより、デザイン作
業を簡略化することができる。 Ｃ従来の技術 従来この種のデザイン装置においては、基準平面上で
断面形状をデザインすることにより、３次元の外形形状
でなる製品をデザインするようになされたものがある。 すなわち第６図に示すように、基準平面でなるxy平面
上で原点Ｏを中心に製品の断面形状をデザインし、その
外形形状を表す曲線（以下断面曲線と呼ぶ）Scを生成す
る。 続いて第７図に示すように、３次元空間の所望の位置
に断面曲線Sc1、Sc2、Sc3及びSc4を順次配置する。 このようにして３次元空間に配置された断面曲線
Sc1、Sc2、Sc3及びSc4は、それ自体デザイナがデザイン
しようとする大まかな形状を表しており、隣接する断面
曲線Sc1、Sc2、Sc3及びSc4間にパラメトリツクなベクト
ル関数によつて表現できる曲面を補間演算によつて形成
すれば、当該断面曲線Sc1、Sc2、Sc3及びSc4を外形形状
とする３次元の自由曲面を得ることができる。 従つてデザイナにおいては、断面形状を順次デザイン
することにより、従来の製図方法と同様の感覚で３次元
の外形形状でなる製品をデザインすることができる。 Ｄ発明が解決しようとする問題点 ところで、実際上デザイナのデザイン作業は、局所的
な修正を繰り返すことによつてデザイナがイメージして
いる形状に一歩一歩近づけて行くような作業をするのが
普通であり、このようにして生成された自由曲面におい
ても、デザイナがイメージする形状に近づくように、繰
り返し修正されるのが普通である。 従つて断面曲線Scに基づいて形成された自由曲面にお
いても、その断面形状に局所的な修正が繰り返されて全
体としてデザイナがイメージする自由曲面が形成される
ようになる。 すなわち、修正を加えようとする自由曲面の断面曲線
Sc1、Sc2、Sc3及びSc4を３次元空間に配置した場合とは
逆にxy平面上に移動して修正を加えた後、再び元の３次
元空間に配置して自由曲面を再構成することにより、当
該自由曲面を修正する。 ところが実際上、３次元空間に配置した断面曲線
Sc1、Sc2、Sc3及びSc4を、xy平面上に移動する場合にお
いては、当該断面曲線Sc1、Sc2、Sc3及びSc4の配置位置
及び配置方向に応じて平行移動量及び回転移動量を設定
してxy平面上まで移動させなければならない問題があ
る。 さらに修正した断面曲線Sc1、Sc2、Sc3及びSc4を再び
３次元空間に配置する場合においては、これとは逆方向
に平行移動量及び回転移動量を設定して元の配置位置ま
で移動させなければならず、結局自由曲面の修正作業が
煩雑になる問題があつた。 またこれとは逆に３次元空間で自由曲面を修正したよ
うな場合においては、その断面形状をxy平面上に移動し
て確認することができれば、製図方法において断面形状
を表現する場合のように、当該断面と直交する方向から
当該断面形状を目視確認することができ、従来のデザイ
ン作業と同様な感覚で自由曲面の外形形状の修正状態を
容易に目視確認することができ、修正作業を一段と簡略
化できると考えられる。 ところがこのような場合においては、当該断面からxy
平面の原点Ｏまでの距離を算出して平行移動した後、ｘ
軸、ｙ軸及びｚ軸に対する断面の傾きをそれぞれ求めて
回転移動するという、煩雑な作業を行わなければならな
い問題があつた。 従つてxy平面上で断面形状を修正する場合でも３次元
空間で断面形状を修正する場合でも、その分デザインに
要する時間が長大になり、デザイン作業が煩雑になる問
題があつた。 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、デザイ
ン作業を簡略化することができるデザイン装置を提案し
ようとするものである。 Ｅ問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため本発明においては、所定
の基準平面xy上に形成された自由曲線Sc及び又は自由曲
面を平行移動及び又は回転移動することにより、３次元
空間の所望の位置に配置するようになされたデザイン装
置１において、平行移動及び又は回転移動に要した移動
量を格納するテーブル手段を備えるようにする。 Ｆ作用 移動量をテーブル手段に格納しておけば、当該移動量
に基づいて基準平面上で修正された自由曲線Sc及び又は
自由曲面を３次元空間に簡易に配置することができると
共にこれとは逆に基準平面上に簡易に戻すことができ
る。 Ｇ実施例 以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。 第１図において、１は全体としてデザイン装置を示
し、入力装置２及び表示装置３が接続された演算処理装
置４で構成されている。 演算処理装置４は、入力装置２を介して入力された座
標データに基づいて順次断面曲線Scをxy平面でなる基準
平面上に形成した後、第２図に示すような処理手順に従
つて当該断面曲線Scをxyz空間でなる３次元空間に配置
する。 すなわち演算処理装置４は、ステツプSP1からステツ
プSP2に移つて断面曲線Scの指定を受けた後、ステツプS
P3に移つてｘ軸を回転中心軸として当該断面曲線を回転
移動する回転移動量を入力する。 続いてステツプSP4に移つて、ｙ軸を回転中心軸とす
る回転移動量を入力した後、ステツプSP5に移つてｚ軸
を回転中心軸とする回転移動量を入力する。 かくして当該ステツプSP3-SP4-SP5において、断面曲
線Scを３次元空間に配置した際にデザイナが必要とする
断面曲線Scの傾きをｘ軸、ｙ軸及びｚ軸を回転中心軸と
する回転移動量として指定することができる。 続いて演算処理装置４は、ステツプSP6に移つてｘ軸
方向の平行移動量を入力した後、ステツプSP7に移つて
ｙ軸方向の平行移動量を入力し、続いてステツプSP8に
移つてｚ軸方向の平行移動量を入力する。 従つて当該ステツプSP6-SP7-SP8において、断面曲線S
cを３次元空間に配置した際にデザイナが必要とする配
置位置までの平行移動量がｘ軸、ｙ軸及びｚ軸方向の成
分に分けて指定される。 続いて演算処理装置４は、ステツプSP9に移つて、ｘ
軸を回転中心軸としてステツプSP3において入力された
回転移動量で断面曲線Scを構成する制御点を回転移動さ
せる。 すなわち第３図に示すように、自由曲線でなる断面曲
線Scは、断面曲線Sc上に所定間隔で設定された変形用制
御点PDMで区切られる複数の曲線セグメントKSGで表さ
れ、各曲線セグメントKSGは、３次のベジエ（bezier）
式を用いて次式 Ｒ（ｔ）＝(1-t+tE)3P0 ……（１） で表されるパラメトリツクな空間曲線Ｒ（ｔ）で表現さ
れる。 ここでｔは、一方の変形用制御点PDMでなる基準制御
点P0から曲線セグメントKSGに沿う方向に他方の変形用
制御点PDMでなる基準制御点P3に至るまでの間に、次式 Ｏ≦ｔ≦１ ……（２） で表されるように値０から値１まで変化するパラメータ
である。 このようにして３次のベジエ式で表される曲線セグメ
ントKSGは、シフト演算子Ｅによつて基準制御点P0及びP
3間に２つの制御点P1及びP2を指定することによつて曲
線セグメントKSG上の各点が次式 Ｒ（ｔ）＝(1-t)3P0＋3(1-t)2tP1 ＋3(1-t)t2P2+t3P3 ……（３） の展開式によつてxyz空間の原点Ｏからの位置ベクトル
Ｒ（ｔ）として表される。 ここでシフト演算子Ｅは、曲線セグメントKSG上の制
御点Piに対して次式 Ｅ・Pi=Pi+1 ……（４） ｉ＝０、１、２ ……（５） の関係をもつ。従つて（１）式を展開して（４）式の関
係を代入すれば、次式 Ｒ（ｔ）＝(1-t+tE)3P0 ＝｛(1-t)3+3(1-t)2E ＋3(1-t)E2+E3｝P0 ＝(1-t)3P0+3(1-t)2EP0 ＋3(1-t)E2P0+E3P0 ＝(1-t)3P0+3(1-t)2P1 ＋3(1-t)P2+P3 ……（６） のように演算でき、その結果（３）式が得られる。 かくして、断面曲線Sc上の各曲線セグメントKSGは、
（３）式に基づいてそれぞれ４つの制御点P0、P1、P2及
びP3によつて表すことができ、各曲線セグメントKSGを
用いて断面曲線Scを表現することにより、それぞれ各曲
線セグメントKSGを表現する制御点P0、P1、P2及びP3を
用いて自由曲線でなる断面曲線Scを表現することができ
る。 演算処理装置４は、続いてステツプSP10に移り、ｘ軸
を回転中心軸として回転移動した制御点P0〜P3をｙ軸を
回転中心軸としてステツプSP4において入力された回転
移動量で回転移動する。 続いてステツプSP11に移つて、ｙ軸を回転中心軸とし
て回転移動した制御点P0〜P3をｚ軸を回転中心軸として
ステツプSP5において入力された回転移動量で回転移動
する。 かくしてステツプSP3-SP4-SP5において入力された回
転移動量に基づいて、制御点P0〜P3を回転移動し得、当
該制御点P0〜P3に基づいて断面曲線を構成するようにす
れば、３次元空間に配置した際にデザイナが必要とする
角度だけ原点Ｏ上で傾いた断面曲線を得ることができ
る。 続いて演算処理装置４は、ステツプSP12に移つて、回
転移動が完了した制御点P0〜P3をステツプSP6-SP7-SP8
において入力さた平行移動量に基づいて、各ｘ軸、ｙ軸
及びｚ軸方向に平行移動する。 従つて各制御点P0〜P3においては、回転移動した後平
行移動することにより、３次元空間の所定位置に配置さ
れ、当該制御点P0〜P3に基づいて断面曲線を作成するこ
とにより、デザイナが必要とする３次元空間の所望の位
置に断面曲線を配置することができる。 演算処理装置４は、続いてステツプSP13に移つて回転
移動量をテーブル化した後、ステツプSP14に移つて平行
移動量をテーブル化する。 すなわち第４図に示すように、当該演算処理装置４に
おいては、断面曲線Sc1、Sc2及びSc3を構成する曲線セ
グメントKSGの制御点データが、セグメントデータとし
て各曲線セグメント毎に所定のメモリエリアに格納され
る。 これに対応して自由曲面を構成する各断面曲線Sc1、S
c2及びSc3においては、セグメントデータ先頭番地及び
セグメントデータ数でなるデータが割り当てられ、断面
曲線Sc1、Sc2及びSc3を構成する曲線セグメントのセグ
メントデータをそれぞれ格納してなるメモリエリアの先
頭番地及びそのセグメントデータの数を判知し得るよう
になされている。 さらに断面曲線Sc1、Sc2及びSc3においては、それぞ
れxy平面上から３次元空間に平行移動及び回転移動した
際の平行移動量及び回転移動量を、それぞれｘ軸、ｙ軸
及びｚ軸に関する成分に分けて平行移動テーブル及び回
転移動テーブルでなるテーブル手段に格納するようにな
されている。 従つて演算処理装置４においては、ステツプSP3、SP4
及びSP5において得られた回転移動量をそれぞれｘ軸、
ｙ軸及びｚ軸成分毎に回転移動テーブルに格納すると共
にステツプSP6、SP7及びSP8において得られた平行移動
量をそれぞれｘ軸、ｙ軸及びｚ軸成分ごとに平行移動テ
ーブルに格納することにより、xy平面上で構成された断
面曲線をxyz空間に配置する際に要する移動量を記録す
るようになされている。 さらにこの実施例において、断面曲線Sc1、Sc2及びS
c3を構成する各曲線セグメントKSGのセグメントデータ
は、当該断面曲線Sc1、Sc2及びSc3がxy平面上に形成さ
れた際に得られる座標データ（以下xy平面上のセグメン
トデータと呼ぶ）Dxyと、３次元空間に配置した際に得
られる座標データ（以下３次元空間のセグメントデータ
と呼ぶ）Dxyzとの２つの表現形式で表現されて格納され
るようになされている。 従つてこの場合、当該xy平面上のセグメントデータD
xyとして、断面曲線Sc1、Sc2及びSc3を構成するそれぞ
れ３個、２個及び５個の曲線セグメントの制御点データ
を格納されるようになされている。 演算処理装置４は、続いてステツプSP15に移つて、回
転移動及び平行移動した制御点データを３次元空間のセ
グメントデータDxyzとしてxy平面上のセグメントデータ
Dxyに対応するメモリエリアに格納した後、ステツプSP1
6に移つて当該処理手順を終了する。 続いて演算処理装置４は、３次元空間のセグメントデ
ータDxyzに基づいて３次元空間に断面曲線を形成し、表
示装置３に表現する。 かくして、デザイナが指定した３次元空間の所望の位
置に、断面曲線を配置することができ、当該断面曲線間
を補間演算してパツチをはることにより、３次元の自由
曲面で表された製品の外形形状を得ることができる。 この場合、それぞれ断面曲線ごとにxy平面上のセグメ
ントデータDxyに加えて平行移動量及び回転移動量を平
行移動テーブル及び回転移動テーブルに格納するように
したことにより、例えば所定の断面曲線を修正すること
により、３次元空間の自由曲面の外形形状を修正する場
合においては、当該修正する断面曲線を構成するxy平面
上のセグメントデータDxyをロードして当該セグメント
データDxyを修正した後、平行移動テーブル及び回転移
動テーブルに基づいて修正された３次元空間のセグメン
トデータDxyzに変換することができる。 従つて、当該３次元空間のセグメントデータDxyzに従
つて自由曲面を作成することにより、基準平面上の断面
曲線を修正して、３次元空間の自由曲面の外形形状を簡
易に修正することができる。 従つて従来のように、平行移動量及び回転移動量をそ
の都度繰り返して入力する必要がないので、その分自由
曲面の修正作業を簡略化することができる。 これに対して３次元空間で自由曲面を修正した場合
は、修正された３次元空間のセグメントデータDxyzが得
られる。 この実施例においては、平行移動テーブル及び回転移
動テーブルに基づいて当該修正された３次元空間のセグ
メントデータDxyzをxy平面上のセグメントデータDxyに
変換することにより、修正された自由曲面の断面形状を
xy平面上に得るようにする。 すなわち第５図に示すように、演算処理装置４は、ス
テツプSP20からステツプSP21に移つて断面曲線の指定を
受けた後、当該断面曲線の３次元空間のセグメントデー
タDxyzをロードする。 続いてステツプSP22に移つて、平行移動テーブルに従
つて３次元空間のセグメントデータDxyzを平行移動した
後、ステツプSP23に移つて回転移動テーブルに従つて回
転移動する。 続いてステツプSP24に移つて平行移動及び回転移動し
た結果得られるセグメントデータをxy平面上のセグメン
トデータDxyとして格納し、ステツプSP25に移つて当該
処理手順を終了する。 かくして３次元空間で修正された自由曲面の断面形状
を表してなるxy平面上のセグメントデータDxyが得ら
れ、当該xy平面上のセグメントデータDxyに基づいて断
面曲線を形成して表示装置３に出力することにより、修
正された自由曲線の断面形状を確認することができる。 従つて３次元空間のセグメントデータDxyzに加えて回
転移動テーブル及び平行移動テーブルを設けるようにし
たことにより、３次元空間で自由曲面を修正した場合で
も簡易にxy平面上に断面曲線を得ることができる。かく
して自由曲面の修正作業を簡略化することができるので
その分デザイン作業を一段と簡略化することができる。 以上の構成において、断面曲線を３次元空間に配置す
る際に、平行移動量及び回転移動量を平行移動テーブル
及び回転移動テーブルにそれぞれ格納すると共に３次元
空間のセグメントデータDxyz及びxy平面上のセグメント
データDxyを所定のメモリエリアに格納する。 xy平面上で断面曲線を修正することにより、自由曲面
の外形形状を修正する場合は、xy平面上のセグメントデ
ータDxyをロードして修正した後、回転移動テーブル及
び平行移動テーブルに基づいて３次元空間のセグメント
データDxyzを得、当該３次元空間のセグメントデータD
xyzに基づいて自由曲面を作成する。 かくして自由曲面の外形形状をxy平面上のセグメント
データに基づいて簡易に修正することができる。 これに対して３次元空間で自由曲面の外形形状を修正
する場合は、３次元空間のセグメントデータDxyzをロー
ドして修正した後、回転移動テーブル及び平行移動テー
ブルに基づいてxy平面上のセグメントデータDxyを得、
当該xy平面上のセグメントデータDxyに基づいて断面曲
線を形成する。 かくして３次元空間で修正された自由曲面の外形形状
を、xy平面上で確認することができる。 以上の構成によれば、平行移動量及び回転移動量を格
納するテーブル手段を設けることにより、当該テーブル
手段の内容に基づいてxy平面上及び３次元空間のセグメ
ントデータを相互に変換し得、簡易に自由曲面を修正し
得ると共に修正結果を確認することができる。 従つてその分従来に比してデザイン作業を簡略化する
ことができる。 なお上述の実施例においては、各断面曲線について、
xy平面上のセグメントデータ及び３次元空間のセグメン
トデータを設けるようにした場合について述べたが、本
発明はこれに限らず必要に応じて一方だけのセグメント
データだけを用意するようにしても良い。 このとき例えば、３次元空間のセグメントデータだけ
を用意するようにした場合においては、xy平面上で断面
形状を修正する場合、３次元空間のセグメントデータか
らxy平面上のセグメントデータを形成してこれを修正し
た後、３次元空間のセグメントデータに変換するように
すれば良い。 さらに上述の実施例においては、ベジエ式で表される
ベクトル関数を用いて断面曲線でなる自由曲線を表現し
た場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例え
ばＢ−スプライン等のベクトル関数を用いて自由曲線を
表現する場合等広く適用することができる。 また上述の実施例においては、断面形状が曲線で表さ
れた場合について述べたが、本発明はこれに限らず、製
品の端部のように断面に自由曲面が形成されている場合
等広く適用することができる。 さらに上述の実施例においては、xy平面上で断面を修
正することにより自由曲面の外形形状を修正すると共に
３次元空間の自由曲面を修正してこれをxy平面上で確認
する場合について述べたが、本発明はこれに限らず単に
xy平面上で断面を修正する場合等にも適用することがで
きる。 Ｈ発明の効果 以上のように本発明によれば、xy平面でなる基準平面
上で断面形状を表してなる自由曲線及び自由曲面を３次
元空間に配置する際に、平行移動量及び回転移動量をテ
ーブル化することにより、当該自由曲線及び自由曲面を
３次元空間及び基準平面上間で簡易に移動し得、かくし
て従来に比してデザイン作業を簡略化することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるデザイン装置の一実施例を示すブ
ロック図、第２図はその動作の説明に供するフローチヤ
ート、第３図は断面曲線の説明に供する略線図、第４図
はデータの構造を示す図表、第５図は３次元空間からxy
平面上にデータを変換する処理手順を示すフローチヤー
ト、第６図は断面形状の説明に供する略線図、第７図は
自由曲面の説明に供する略線図である。 １……デザイン装置、２……入力装置、３……表示装
置、４……演算処理装置、Dxy……xy平面上のセグメン
トデータ、Dxyz……３次元空間のセグメントデータ。
ロック図、第２図はその動作の説明に供するフローチヤ
ート、第３図は断面曲線の説明に供する略線図、第４図
はデータの構造を示す図表、第５図は３次元空間からxy
平面上にデータを変換する処理手順を示すフローチヤー
ト、第６図は断面形状の説明に供する略線図、第７図は
自由曲面の説明に供する略線図である。 １……デザイン装置、２……入力装置、３……表示装
置、４……演算処理装置、Dxy……xy平面上のセグメン
トデータ、Dxyz……３次元空間のセグメントデータ。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．所定の基準平面上に形成された自由曲線及び又は自
由曲面を平行移動及び又は回転移動することにより、３
次元空間の所望の位置に配置するようになされたデザイ
ン装置において、 上記平行移動及び又は回転移動に要した移動量を格納す
るテーブル手段 を具えるようにしたことを特徴とするデザイン装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62278694A JP2666302B2 (ja) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | デザイン装置 |
| CA000581182A CA1293812C (en) | 1987-10-26 | 1988-10-25 | Method and system for generating free curved surface |
| AU24333/88A AU626808B2 (en) | 1987-10-26 | 1988-10-25 | Method and system for generating free curved surface |
| EP88117864A EP0314115B1 (en) | 1987-10-26 | 1988-10-26 | Method and system for generating free curved surface |
| DE3855708T DE3855708T2 (de) | 1987-10-26 | 1988-10-26 | Verfahren und System zur Erzeugung von frei gekrümmten Flächen |
| KR1019880013977A KR970004113B1 (ko) | 1987-10-26 | 1988-10-26 | 자유곡면작성방법 및 장치 |
| US07/656,012 US5065348A (en) | 1987-10-26 | 1991-02-14 | Method and system for transforming a free curved surface |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62278694A JP2666302B2 (ja) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | デザイン装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01119865A JPH01119865A (ja) | 1989-05-11 |
| JP2666302B2 true JP2666302B2 (ja) | 1997-10-22 |
Family
ID=17600875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62278694A Expired - Lifetime JP2666302B2 (ja) | 1987-10-26 | 1987-11-02 | デザイン装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2666302B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112068292B (zh) * | 2020-09-08 | 2022-06-10 | 杭州梭钠科技有限公司 | 一种微型光学装置及设有该微型光学装置的光学系统 |
-
1987
- 1987-11-02 JP JP62278694A patent/JP2666302B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01119865A (ja) | 1989-05-11 |
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