JP2737153B2 - 図形指示方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は図形指示方法に関し、特に表示面上で部分曲
面を指示することにより、複数の部分曲面の中から１つ
の部分曲面を選択するようにした図形指示方法に用いて
好適なものである。

〔発明の概要〕 部分曲面に付けた法線、等高線等の特徴表示を表示面
上で指示することにより、部分曲面を選択できるように
して、３次元透視表示により曲面表示が多重になってい
る部分でも、所望の部分曲面を容易に選択することがで
きるようにした図形指示方法である。

〔従来の技術〕

コンピュータを利用して製品の設計、製造を行うCAD/
CAMシステムにおいて、設計した形状モデルに含まれる
３次元自由曲面は、パッチ（面素）と呼ばれる複数の部
分曲面の集合として表現される。各パッチは例えば四辺
形であり、各辺は例えば両端点を含む４つの制御点を用
いてパラメータ表現された３次ベジエ曲線で表され、四
辺形パッチは２つのパラメータで表現される16個の制御
点を用いた双３次ベジエ式で表される。

現状モデルの設計には、CRTディスプレイ等を用いた
表示が不可欠であり、３次元自由曲面は管面上に３次元
の透視立体として見えるように、各パッチを構成する四
辺の線素によりワイヤフレームで表現される。

形状モデルの設計は、曲面の形状を部分的に変更しな
がら進行する。変更箇所のパッチは例えばカーソルで指
示されることにより選択される。

パッチの四辺は隣接パッチと共有する境界線であるの
で、境界線を指示しても、どちらのパッチを指示したか
わからない。このため一般には、対向辺の中点（パラメ
ータｔ＝0.5）を通るパラメータ線と称される点線をパ
ッチ内部に表示し、このパラメータ線をカーソル等で指
示することにより、特定のパッチを選択していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

ワイヤフレームで３次元透視立体を表示すると、透視
表面側と裏面側との線が重なって表示されることがあ
る。従ってパッチの四辺及びパラメータ線が複雑に入り
組んだ図形表示となる。このため選択すべきパッチを画
面上でカーソル等を用いて指示することが困難となる。

本発明は上述の問題点にかんがみ、表示が複雑に入り
組んでいる場合でも、部分曲面（パッチ）を容易に選択
できるようにすることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の図形指示方法は、複数の部分曲面P₁、P₂の集
合として表示された曲面５の特徴を示す法線、等高線等
の特徴表示６を行い、表示面上で上記特徴表示６を指示
することにより、選択すべき部分曲面を選択するように
してある。

〔作用〕

曲面につけた法線、等高線等の特徴表示が各部分曲面
に固有の特徴を表現し、部分曲面を端的に示している。
従って図形を構成している線分が入り組み、交錯してい
ても所望の部分曲面を選択できる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示すための、CAD/CAMシ
ステムのインターフェースとして用いられる図形表示装
置の機能ブロック図である。この図形表示装置は、コン
ピュータ本体１、ターミナル２、ディスプレイ３及び図
形指示手段４等によって構成されていて、第２図の表示
線図に示すような曲面５をディスプレイ３に表示する。

曲面５は、２つのパッチP₁、P₂で構成されていて、夫
々のパッチP₁、P₂に曲面の形状を把握するための特徴表
示６が成されている。特徴表示６としては、例えば四辺
上の点から延ばされた曲面の法線７、所定方向から見た
ときの曲面の等高線８、或いは所定方向から光を照射し
たときの面の明るさについての等輝度線９等を表示する
ことができる。

また、第３図の表示線図に示すように、各パッチP₁、
P₂を表現する16個の制御点12及びパラメータ線13が、第
２図の特徴表示を付した画面と重ねて、あるいは表示切
換えにより別の画面上に特徴表示６として表示される。

曲面５を表示するための曲面表示手段14、及び特徴表
示６を表示するための特徴表示手段15がコンピュータ本
体１に設けられている。これらの曲面表示手段14及び特
徴表示手段15は、実際にはコンピュータのプログラムに
より構成されている。

曲面表示手段14は、各パッチP₁、P₂……を構成する四
辺の表示用線分データ群をターミナル２に導出する。表
示用線分データ群はパッチごとに識別番号ｎ（ｎ＝１、
２、３……）を付けてターミナル２のメモリ内でブロッ
ク管理されている。

また、特徴表示手段15は、法線７、等高線８、等輝度
線９、制御点12を表示するための線分又は点のデータ群
をターミナル２に導出する。データ群はパッチごと及び
特徴の種別ごとに異なる識別番号を付けてターミナル２
のメモリ内でブロック管理されている。

各パッチP₁、P₂に付けた識別番号ｎと、対応するパッ
チに表示する特徴表示６の識別番号との間に一定の関係
を持たせ、特徴表示の識別番号からパッチの識別番号ｎ
を求めることができるようにしてある。実施例では、各
特徴表示７、８、９及び12にオフセット数m_n、m_h、m_b及
びm_cを設定し、識別番号ｎとオフセット数ｍとの合計を
特徴表示番号としてある。従って、識別番号ｎに表示す
る法線７の識別番号はm_n＋ｎとなる。同様に、等高線８
はm_h＋ｎ、等輝度線９はm_b＋ｎ、制御点12はm_c＋ｎとし
て夫々識別される。

これらのオフセット数は、例えばm_n＝100、m_h＝200、
m_b＝300、m_c＝400のように決めてある。

表示面上で特徴表示の線分又は点をカーソル等で指示
してCRTターミナル２から特徴表示の識別番号m_x＋ｎを
得たときには、オフセット数m_xを減算することにより、
パッチの識別番号ｎを求めることができる。この減算
は、コンピュータ本体１に設けられているプログラム構
成の計算手段21で行う。

次に第４図のフローチャートに従って、第１図の図形
表示装置の表示動作及びパッチ選択時の動作を説明す
る。コンピュータ本体１のパラメータバッファ（図示せ
ず）から曲面５の線分データが読み出されると、ステッ
プS1において各パッチP₁、P₂に識別番号n₁、n₂が付けら
れる。

各パッチP₁、P₂の辺を構成する多数の線分データａ
は、曲面表示手段14からターミナル２に与えられる。個
々のパッチは、始点及び終点が３次元データ（Ｘ、Ｙ、
Ｚ方向のデータ）で表される複数の線分１、２、３……
ｋによって構成されている。これらの線分１、２、３…
…ｋは、第５図の記憶内容の概念図に示すように、各パ
ッチP₁、P₂ごとにその識別番号ｎに対応するセグメント
番号を付けて、セグメントバッファメモリ16に１ブロッ
クのデータとして一括して記憶される。

なおセグメント番号は具体的にはバッファメモリ16の
各パッチごとのブロックの先頭アドレスでよく、曲面表
示手段14は、パッチの識別番号ｎに対応する上記先頭ア
ドレス及び線分総数ｋの対照テーブルを持っている。

セグメントバッファメモリ16に記憶されたパッチデー
タは、変換マトリックス（図示せず）によって２次元の
表示データｂに変換されてビットマップ形式のフレーム
バッファメモリ17に与えられる。そして、この表示デー
タｂがディスプレイ３に供給されることにより、表示面
上に曲面５がワイヤフレームによる透視立体として表示
される。

次にコンピュータ本体１において、法線７、等高線８
等を表示する線分及び点のデータが曲面５の３次元デー
タに基づいて計算され、特徴表示手段15の管理下でター
ミナル２に導出され、３次元データがセグメントバッフ
ァメモリ16に、２次元変換データがフレームバッファメ
モリ17に記憶される。このときも上述と同様に、ステッ
プS₂〜S₅及び第６図〜第９図のデータ構成図に示すよう
に、パッチごと及び特徴表示ごとの線分又は点のデータ
群に、既述のオフセット量をパッチの識別番号ｎに加算
したm_n＋ｎ、m_h＋ｎ……のセグメント番号が付加され
る。例えばｎ＝１のパッチに表示する法線群のセグメン
ト番号は101であり、ｎ＝２のパッチの法線群のセグメ
ント番号は102である。また等高線８については、夫々2
01、202となる。

なおセグメント番号は特徴表示用の線分データを記憶
したセグメントバッファメモリ16のブロックごとの先頭
アドレスでもよく、特徴表示手段15がこの先頭アドレス
及び線分数ｋを、パッチごと及び特徴表示ごとにテーブ
ル管理している。

ステップS₆以下はパッチ選択の処理である。ステップ
S₆においては、第１図に示す、キーボード構成の図形指
示手段４を操作して、第２図に示すようにカーソル20を
ディスプレイ３の表示面に表示して図形を指示する。

カーソル20の表示は、カーソルデータをフレームバッ
ファメモリ17に供給して行う。一方、セグメントバッフ
ァメモリ16のデータを２次元変換マトリックスを介して
フレームバッファメモリ17に順次ブロック転送し、これ
を周期的に繰り返すことにより、表示図形の書換えを行
っている。そして、カーソルのアドレス（位置）と、書
換え中の図形のアドレスとを比較して、両者が一致した
ら書換え中の線分がカーソル20で指示されていることを
ターミナル２が認識する。このときターミナル２はセグ
メントバッファメモリ16の読出し中のブロックの先頭ア
ドレス、即ちセグメント番号を指示番号i_retとしてコン
ピュータ本体１に返す。

指示番号i_retはコンピュータ本体１の計算手段21に与
えられ、指示番号i_retからパッチ番号ｎを求める。計算
手段21は、判定式によって指示番号i_retの大きさを先ず
判定し、指示番号i_retを大きさごとに５つに大別する。
即ち、ステップS₇において指示番号i_retが、判定式１≦
i_ret＜Ｎの範囲内にあるか否かを判定する。判定式にお
ける記号Ｎは、あらかじめ設定した基準値であり、パッ
チＰの総数より大きく、かつ各特徴表示のオフセット数
m_n、m_h、m_b、m_cの差（この例では100）よりも小さい整
数、例えば50である。

このような判定を、ステップS₉、S₁₁、S₁₃、S₁₅でそ
れぞれ行い、ステップS₉においては指示番号i_retが、m_n
＋１≦i_ret＜m_n＋Ｎの範囲にあるか否かを判定する。ま
た、ステップS₁₁においてはm_h＋１≦i_ret＜m_h＋Ｎ、ス
テップS₁₃においてはm_b＋１≦i_ret＜m_b＋Ｎ、ステップs
₁₅においてはm_c＋１≦i_ret＜m_c＋Ｎの判定式により、指
示番号i_retの大きさを分類分けする。

そして、指示番号i_retの大きさを判定したら、大きさ
に対応するステップS₈、S₁₀、S₁₂、S₁₄、S₁₆に進み、各
ステップS₈〜S₁₆において対応するオフセット数を減算
すれば、パッチの識別番号ｎが得られる。

このようにしてパッチの識別番号ｎを得たら、次にス
テップS₁₇に進み、識別番号ｎに対応するパッチＰを選
択する。

なお、指示番号i_retが各判定式の範囲外である場合
は、カーソル20がパッチＰ及び特徴表示６のいずれも指
示していないと判定し、ステップS₆に戻る。

なおパッチの識別番号ｎとこのパッチに表示する特徴
表示の表示データ群を示すセグメント番号は同一であっ
てよい。この場合セグメントバッファメモリ16のｎ＝１
のブロックには、パッチP₁の四辺の表示データ及びその
パッチに関する法線群、等高線群等の表示データが全て
一括記憶される。

識別番号は、１、２、３……のような自然数又はアル
ファベット等の符号でよく、またメモリの特定アドレス
で代表されてもよい。指示手段４はライトペンであって
もよい。

上記実施例においては、曲面５が２つのパッチP₁、P₂
で構成されている例を示したが、パッチＰの数は３つ以
上の多数であっても同様にして、特徴表示６を指示して
パッチＰを選択できる。

なお、表示面に曲面５を２個以上表示してもよい。

〔発明の効果〕

本発明は上述したように、曲面に付けた法線、等高線
等の特徴表示を表示面上で指示することにより、部分曲
面を選択できるようにしたものである。従って透視立体
表示により、画面上で曲面の表示線分が多数複雑に入り
組んでいても、個々の部分曲面に固有の法線、等高線等
の特徴表示が、画面内で個々の部分曲面を識別可能に端
的に示しているから、特徴表示に基づき所望の部分曲面
を容易に間違い無く迅速に選択することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するための図形表示装
置の機能ブロック図、第２図は表示面上に表示される曲
面の一例を示す表示線図、第３図は制御点を表示してい
る例を示す表示線図、第４図は図形表示及び部分曲面の
選択動作を示すフローチャート、第５図〜第９図はセグ
メントバッファメモリに記憶する各データの記憶内容概
念図である。 なお図面に用いた符号において、 １……コンピュータ本体 ３……ディスプレイ ４……図形指示手段 ５……曲面 ６……特徴表示 14……曲面表示手段 15……特徴表示手段 16……セグメントバッファメモリ 21……計算手段 ｎ……パッチの識別番号 m_n……法線のオフセット数 m_h……等高線のオフセット数 m_b……等輝度線のオフセット数 m_c……制御点のオフセット数 P₁、P₂……パッチ である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の部分曲面の集合として表示された曲
   面中の特定の部分曲面を選択する図形指示方法におい
   て、 上記曲面の特徴を示す法線、等高線等の特徴表示を行
   い、 表示面上で上記特徴表示を指示することにより、選択す
   べき部分曲面を選択するようにした図形指示方法。