JP2719246B2 - 三次元グラフィックスを利用した作業機械の重量解析システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、三次元グラフィック処
理システムを利用して、農業機械等の作業機械の重量解
析を行い、その設計を支援するシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】重量変化を伴う作業機械、特にコンバイ
ン等の農業用車両を設計する支援システムとしては、従
来、ＣＡＤシステム等、グラフィック処理が可能なシス
テムが使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この場合に使
用されるツールは、二次元的な検討に資するものしかな
く、そのために、機械を構成する各要素ブロックのＷｈ
ａｔ−ｉｆ分析、すなわち、一つの要素ブロックを表示
画面上で少し移動させた場合や重量変化させた場合等
に、それに対する機械全体の重心位置の変化や、他の要
素ブロックへの干渉具合、デザインの変化等を検討する
総合的な分析がほとんど不可能であった。

【０００４】この発明の目的は、三次元グラフィックス
処理を行うことのできる高速のコンピュータを使用する
ことによって作業機械の重量解析を行い、それによって
同作業機械の設計を支援することのできるシステムを提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ターゲットモ
デルとなる作業機械の形状を複数の三次元機能ユニット
に分割し、各ユニットの形状データを記憶するユニット
形状ファイルと、前記各ユニットの重心位置データ及び
重量のマスプロパテイデータを記憶するマスプロパテイ
ファイルと、前記各ユニットの重心位置データに基づい
てモデルの重心の位置を求める手段と、表示画面上に前
記各ユニットの形状および前記モデルの重心を表示する
手段とを備えてなることを特徴とする。

【０００６】また、請求項１において、前記各ユニット
の重心位置を前記マスプロパテイファイルから読みだし
て表示する手段を含むことを特徴とする。

【０００７】また、請求項１において、表示画面上に前
記各ユニットが表示されてる状態で任意のユニットを指
定するユニット指定手段と、ユニット指定時に、指定さ
れたユニットとその重心のみ表示する画面を選択する手
段と、前記指定されたユニットの重心位置変更データを
入力する手段と、を備えることを特徴とする。

【０００８】また、請求項１において、前記マスプロパ
テイファイルに記憶されているマスプロパテイデータが
不十分の時、当該データを前記ユニット形状ファイルに
記憶されている形状データから求める手段を備えること
を特徴とする。

【０００９】また、請求項１において、表示画面上に表
示される各ユニットの面を半透明にする手段を備えるこ
とを特徴とする。

【００１０】また、請求項１において、表示画面上に三
次元マトリクススケール表示を行う手段を備えることを
特徴とする。

【００１１】また、請求項５において、各ユニットに半
透明化された面と同色で輪郭を付加する手段を備えるこ
とを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明においては、ハードウエアとして高速処
理が可能で、且つ高細精度カラー表示ディスプレイを持
つワークステーションやスーパーミニコンピュータ等が
使用される。

【００１３】本発明のシステムでは、ユニット形状ファ
イルと、マスプロパテイファイルとを少なくとも備えて
いる。ユニット形状ファイルは、ターゲットモデルとな
る作業機械の形状を複数の三次元機能ユニットに分割
し、各ユニットの形状データを記憶するものである。こ
の形状データを使用することによって、表示画面上に各
ユニットの三次元の形状を表示することができる。表示
される形状は輪郭線だけてはなく、各面に対する処理
（たとえばカラー処理）等も行われたものである。

【００１４】マスプロパテイファイルは、前記各ユニッ
トの重心位置データ及び重量データをマスプロパテイデ
ータとして記憶するものである。

【００１５】上記のファイル構造を備える本発明のシス
テムにおいて、請求項１においては、上記マスプロパテ
イファイルを参照して、各ユニットの重心位置データに
基づいてモデル全体の重心位置が求められ、表示画面上
に、前記各ユニットの形状と共に前記モデルの重心が表
示される。このようにして、表示画面上にモデルの重心
位置が表示されるために、たとえば、ユニット形状ファ
イルとマスプロパテイファイルから、あるユニットを消
してしまうと、表示画面上の重心位置も自動的に変わ
る。また、マスプロパテイファイルに記憶されているマ
スプロパテイデータを変更することによっても表示画面
上のモデルの重心位置が変わる。

【００１６】また、請求項２においては、各ユニットの
重心位置も表示されるようになる。

【００１７】各ユニットの重心位置が表示されることに
よって、全体のバランス状態を感覚的に知ることができ
る。

【００１８】また、請求項３においては、ユニット指定
手段で任意のユニットを指定すると、その指定されたユ
ニットとその重心のみが表示されるモードに変更され、
且つその表示画面上で重心位置変更データを入力できる
ために、ユニット単位ごとに編集することができる。

【００１９】請求項４においては、マスプロパテイファ
イルに記憶されているマスプロパテイデータが不十分の
時、すなわち、重量データが欠けていたり重心位置の座
標データが欠けている場合に形状データから自動的に求
められてファイルが埋められていく。

【００２０】請求項５においては、表示画面上に表示さ
れる各ユニットの面が半透明化処理される。この処理に
よって全体の視認性を高めることになる。

【００２１】請求項６においては、表示画面上に三次元
マトリクススケールが表示されるために、モデルの重心
位置の座標や、各ユニットの三次元の座標が読み取るこ
とができるようになる。

【００２２】請求項７においては、各ユニットの輪郭線
が半透明化された面と同色で描かれるために視認性が更
に増す。

【００２３】

【実施例】図１は本発明のシステムの構成図てある。プ
ロセッサ１には、通常のパソコン用ＣＰＵ等に比較して
極めて高速のものが使用される。主メモリには、ＯＳ領
域，プログラム領域，ファイルデータの展開領域，その
他のワークエリア等の領域が割り当てられる。ビデオメ
モリ３は高細精度のカラーディスプレイ４に接続され
る。必要に応じて、この部分にはグラフィックス処理用
の専用プロセッサが接続される。Ｉ／Ｏコントローラ５
には、ユニット形状ファイル６，マスプロパテイファイ
ル７，表示用ファイル８が接続され、さらに、入力デバ
イスとしてキーボード９，マウス１０等が接続されてい
る。ユニット形状ファイルは、ターゲットモデルを複数
の三次元機能ユニットに分割した時の、各ユニットの形
状データを記憶する。マスプロパテイファイル７は、各
ユニットの重心位置データ及び重量データのマスプロパ
テイデータを記憶する。表示用ファイル８は、各ユニッ
トの重心位置を表す球の表示色や径、その他三次元マト
リクススケール用の表示データ等、表示に関するデータ
を記憶する。

【００２４】図２はユニット形状ファイルを示してい
る。ここでは、ユニットＮＯ＝１が刈り取り部であるこ
とを表し、ユニットＮＯ＝２が脱穀部であることを表し
ている。図３はマスプロパテイファイルを示す。ユニッ
トＮＯ＝１の刈り取り部の重量は１１５ｋｇ、その重心
位置の座標は、Ｘ，Ｙ，Ｚがそれぞれ−５００，２８，
３００（基準点は予め基準平面上のどこかに決められて
いる）であることを表している。図４は表示用ファイル
を示す。たとえば、ユニットＮＯ＝１の刈り取り部の重
心の位置の表示は（ここではその位置の表示は球で行
う）色が赤で、直径が５であることを表している。

【００２５】図５は、本発明のシステムで、表示画面上
にモデル（ここではコンバイン）の各ユニットと各ユニ
ットの重心位置及びモデルの重心位置を表示した例を示
している。図において、Ｇ１は重量の変動しないユニッ
トの重心を示す球であり、Ｇ２は、重量が変動するユニ
ットの重心を表す球である。またＧＭはモデルの重心を
表す球であり、ここでは、変動するユニットＧ２の増加
に応じてＧＭが徐々に変化していくことを表している。

【００２６】図６以下は、本システムの概略の動作を示
すフローチャートである。

【００２７】図６は、請求項１に対応する動作を示すフ
ローチャートである。

【００２８】動作が開始すると、マスプロパテイファイ
ル７から、重心位置及び重量がユニットごとに読みださ
れ、ｎ１においてモデルの重心位置の計算が行われる。
次式は、モデルの重心位置を求める為の計算式である。

【００２９】

【数１】

【００３０】次に、表示用ファイル８から、各ユニット
の重心球の色，及び半径等の表示データを読み出し、ｎ
２において、各ユニットの形状とモデル重心位置を表示
画面に表示する。図５に示す例では、各ユニットの表示
と、重心球ＧＭの一つが表示される状態となる。

【００３１】図７は、請求項２に対応する動作を示すフ
ローチャートである。

【００３２】このフローでは、マスプロパテイファイル
７から、各ユニットの重心位置及び重量を参照した後、
ｎ３において各ユニットの重心の球を表示して終了す
る。なお、図７に示すフローチャートが動作を開始する
前に、図６に示すフローチャートの動作が終了している
ものとする。したがって、図７を終了した段階では、図
５に示すように、Ｇ１またはＧ２に示す各ユニットの重
心位置の球が表示される。

【００３３】図８は、請求項３に対応する動作を示す。

【００３４】ｎ４では、オペレータによって任意のユニ
ットが指定される。このユニットは重心位置を変更する
等、編集対象となるユニットである。ユニットの指定
は、キーボード９やマウス１０などの入力デバイスによ
って行われる。特定のユニットが指定されると、その指
定ユニットと重心球の表示画面を設定する。（ｎ５）。

【００３５】すなわち、図５に示すモデルの表示がなく
なり、指定ユニットだけを表示する画面モードとなる。
続いて、入力デバイス（キーボードやマウス）からその
ユニットの移動量（すなわち、重心球の移動量）が入力
され（ｎ６）、更新された重心位置がマスプロパテイフ
ァイル７に登録され、ｎ７で元のモデル表示画面に戻っ
て終了する。

【００３６】表示画面はレイヤ構造となっており、各レ
イヤに対して一つのユニットが割り当てられているため
に、特定のユニットが指定されると、そのユニットに係
るレイヤのみが表示されるようになって、編集が行われ
る。したがって、処理速度が向上することになる。

【００３７】図９は、請求項４に対応する動作を示して
いる。

【００３８】図９では、マスプロパテイファイル７に登
録されている各ユニットのマスプロパテイデータを順次
参照していく。ｎ１０においてポインタを１に設定し、
ポインタで指定されるユニットに対応するマスプロパテ
イデータが全て登録されているかどうかの判定を行う
（ｎ１１）。すなわち、重量データが０であり、かつ重
心位置のＸ，Ｙ，Ｚの座標データが０の時にはｎ１２に
進んで、マスプロパテイ計算を行い、得られたデータを
マスプロパテイファイル７に登録する。この場合、マス
プロパテイ計算ステップては、表示画面において比重入
力を要求するメッセージ表示を行い、オペレータからの
比重データの入力を待ってマスプロパテイ計算を行う。
ｎ１３，ｎ１４は、全てのユニットに対して上記の処理
を行うためのステップである。

【００３９】以上の処理によって、重心，重量に関する
情報を、自動的に生成することができる。なお、図示し
ない別の処理によって、マスプロパテイデータファイル
を直接生成することは勿論可能である。この場合には、
各ユニットの重量データや重心位置のデータが入力デバ
イスからオペレータによって入力されることになる。

【００４０】そして、このようなユニットに対しては、
ｎ１１からｎ１３へと抜けて、入力により設定されたマ
スプロパテイデータが正しいデータとして扱われる。

【００４１】図１０は、請求項５に対応する動作を示し
ている。

【００４２】この動作では、ｎ１５において、入力デバ
イスから半透明にしないユニット指定が行われない限
り、ｎ１６において全てのユニット，重心に対応するレ
イヤを半透明表示化する。半透明にしない要素が指定さ
れると、その要素に対しては半透明処理を行わない。

【００４３】ユニットの形状の面が半透明でないと、表
示画面上において多数のユニットが表示されている場合
に影になっている部分を見ることができない。一方、各
ユニットの面を完全に透明化してしまうと各ユニットの
輪郭線が重なり合うだけの表示面となるために各ユニッ
トの関係が非常にわかりずらくなる。したがって、各ユ
ニットの面を半透明にすると、ユニット間の位置関係が
分かりやすくなる。この場合、色分けすると更に分かり
やすくなる。

【００４４】図１１は、請求項６に対応する動作を示し
ている。

【００４５】まず、マスプロパテイファイル７から、各
ユニットの重心位置、重量データを読みだす。また、表
示用ファイル８に記憶されている３Ｄマトリクス用デー
タ（このデータは三次元マトリクススケール表示のため
のデータである）を読みだす。ｎ２０で、モデルを非表
示状態にする指定があったかどうかの判定を行い、なけ
れば、ｎ２２においてマトリクスをモデルとともに画面
上に表示する。

【００４６】また、モデルを非表示状態にする場合に
は、ｎ２２においてモデルの重心球とマトリクスを表示
する。図１２は、マトリクスの表示例を示している。こ
のマトリクスが図５に示す表示画面に重なったり、ある
いはモデルの重心球ＧＭに重なって表示されることにな
る。

【００４７】図１３は、請求項７に対応する動作を示
す。

【００４８】この動作では、入力デバイスによって指定
されたユニット以外のユニットに対し、輪郭線を付加す
る処理を行う（ｎ２６）。なお、この動作は図１０に続
いて行われる動作であり、各ユニットの面が半透明化さ
れていることを条件として実行される動作である。すな
わち、各ユニットの面が半透明化されただけでは、まだ
見にくい状態であるため、この輪郭線を付加することに
よって更に見やすくなる。なお、輪郭線の色は、各ユニ
ットの面の色と同色に設定される。

【００４９】

【発明の効果】各ユニットのマスプロパテイデータを記
憶するマスプロパテイファイルを設け、このマスプロパ
テイデータに基づいてモデル全体の重心位置を求めて表
示するようにしているために、一つの表示画面上で立体
的な重心位置を知ることができる。このため、ターゲッ
トモデルの重量バランス計画を行うに際して非常に有益
な情報を与えることができる。

【００５０】また、これに加えて各ユニットの重心位置
をも表示することによってユニット別及びモデル全体の
重量バランス設計を更に支援することができる。

【００５１】また、ユニットの編集を行う場合に、ユニ
ットだけを選択して行うことができるために効率的で高
速の編集を行うことができるとともに、変更されたプロ
バテイデータは再びファイルに登録されるために重量設
計が更に容易になる。

【００５２】また、マスプロパテイデータが不十分なユ
ニットに対しては、自動的にそのデータを求めることが
できるようにしているため、個々に手動で入力する煩わ
しさがない利点がある。

【００５３】また、表示される各ユニットの面が半透明
化され、更には各ユニットの輪郭が半透明化された面と
同色で付加されるために、非常に見やすくなる利点があ
る。

【００５４】また、表示画面上に三次元のマトリクスス
ケール表示を行うことによって、表示画面上で各ユニッ
トの移動量の確認等を行うことがてきるために、重量分
析等が更に容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシステムの構成図を示す。

【図２】ユニット形状ファイルを示す。

【図３】マスプロパテイファイルを示す。

【図４】表示用ファイルを示す。

【図５】各ユニット及び重心球の表示例を示す図

【図６】〜

【図１１】，

【図１３】本発明の動作を示すフローチャート

【図１２】三次元マトリクススケールの表示例を示す図

【符号の説明】

６−ユニット形状ファイル ７−マスプロパテイファイル ８−表示用ファイル

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ターゲットモデルとなる作業機械の形状を
   複数の三次元機能ユニットに分割し、各ユニットの形状
   データを記憶するユニット形状ファイルと、 前記各ユニットの重心位置データ及び重量データのマス
   プロパテイデータを記憶するマスプロパテイファイル
   と、 前記各ユニットの重心位置データに基づいてモデルの重
   心の位置を求める手段と、 表示画面上に前記各ユニットの形状および前記モデルの
   重心を表示する手段と、 を備えてなる、三次元グラフィックスを利用した作業機
   械の重量解析システム。
2. 【請求項２】請求項１において、前記各ユニットの重心
   位置を前記マスプロパテイファイルから読みだして表示
   する手段を含むことを特徴とする、三次元グラフィック
   スを利用した作業機械の重量解析システム。
3. 【請求項３】請求項１において、表示画面上に前記各ユ
   ニットが表示されている状態で任意のユニットを指定す
   るユニット指定手段と、ユニット指定時に、指定された
   ユニットとその重心のみ表示する画面を選択する手段
   と、前記指定されたユニットの重心位置変更データを入
   力する手段と、を備えることを特徴とする、三次元グラ
   フィックスを利用した作業機械の重量解析システム。
4. 【請求項４】請求項１において、前記マスプロパテイフ
   ァイルに記憶されているマスプロパテイデータが不十分
   の時、当該データを前記ユニット形状ファイルに記憶さ
   れている形状データから求める手段を備えることを特徴
   とする、三次元グラフィックスを利用した作業機械の重
   量解析システム。
5. 【請求項５】請求項１において、表示画面上に表示され
   る各ユニットの面を半透明にする手段を備えることを特
   徴とする、三次元グラフィックスを利用した作業機械の
   重量解析システム。
6. 【請求項６】請求項１において、表示画面上に三次元マ
   トリクススケール表示を行う手段を備えることを特徴と
   する、三次元グラフィックスを利用した作業機械の重量
   解析システム。
7. 【請求項７】請求項５において、各ユニットに半透明化
   された面と同色て輪郭を付加する手段を備えることを特
   徴とする、三次元グラフィックスを利用した作業機械の
   重量解析システム。