JP5009901B2 - ３次元形状に関係づけられたパラメトリックモデルを生成する方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、１つの部品または部品グループの３次元形状に関係づけられたパラメトリックモデルの生成に関する。

本発明は、立体のモデル化（計算機援用設計、ＣＡＤ）、工作機械のためのディジタルコマンドプログラム（計算機援用生産、ＣＡＭ）、計算機援用エンジニアリングプログラム、データ管理ソフトウエアに応用される。

一般に、３次元形状に関係づけられた１つのパラメトリックモデルを生成することによって、一定の構成における１つの部品（例えば飛行機の胴体に取り付けられた翼）が直接定義される。

実際には、このような一定の定義が最適化ループの中に組み込まれ、そのループにおいて、カギとなる３つのステップ、すなわち、定義、分析、修正が数回繰り返される。

ＣＡＤソフトウエアの主な利点は、これら３つのステップの一部または全体を唯一かつ独自の作業環境の中に組み込めることであり、１つのステップから次のステップへの移行はほぼ透過的に行われる。

図１を参照すると、フランスの企業であるダッソーシステム社が開発してＩＢＭが販売しているＣａｔｉａと呼ばれるＣＡＤソフトウエアの作業環境が図示されている。コンピュータのスクリーンに表示される作業環境は、主として、仕様ツリー２とグラフィック領域４を備えている。この作業環境は、メニューバー６と、標準ツールバー８と、対話領域１０と、アクティブワークショップに依存するコンテキストツールバー１２を含む作業領域と、見る方向を決めることのできるコンパス１４と、アクティブワークショップのアイコン１６と、専用またはアプリケーション用ツールバー１８とによって完成する。

仕様ツリー２は、作成中のモデル（ここでは飛行機）を構造化したグラフィック表示である。図１の例では、製品１と名づけたアクティブ要素に関して作業をしていることがわかる。この製品は５つの主要部を含んでおり、それぞれ、“環境”２０Ａ、“胴体１”２０Ｂ、“翼”２０Ｃ、“対称翼”２０Ｄ、“尾部”２０Ｅとなっている。また、１つの主要部は、アプリケーション４０とコマンドパラメータ３０で構成されている。

部品の定義が進むにつれ、モデルのツリーに新しいアイテムが増えていく。

要素の選択は、グラフィック領域４または仕様ツリー２の中で自由に行なうことができる。仕様ツリーにより、指定したオブジェクトのコンテキストメニューをアクティブにすることができる。

仕様ツリー２の各要素には、仕様ツリー中に示される機能を定義することによって１つまたは複数の固体の形状に影響を与えることのできるコマンドパラメータ３０および関係式（図示せず）を含めることができる。

したがってこのようなＣＡＤソフトウエアを利用すると、ディジタル模型を利用できるようになると同時に、製品と、その製品に関するいくつかのプロセスを組み合わせて定義することができる。

最も多いのは、３次元形状モデルの定義が複数の作業グループの目的となっている場合である。その複数の作業グループは、一般に異なる場所で組織され、国の枠を超えていることが最も多い。そのためパラメータ情報を簡単に交換できる必要性が大いにある。

実際には、パラメータ化は、ソフトウエアツール、特に“Ｃａｔｉａ”に元々ある機能によって直接実現できる。あるモデルのパラメータの値を変更するのにアプリケーションを再度コンパイルする必要はない。パラメータを変更するには、ソフトウエアの標準機能を用いるとよい。しかしソフトウエアツールは、モデルを、構築履歴と関係する構造的組織として、または従属ツリーの形態で表示する。

ところでこのような表示は、パラメトリックモデルの設計に関する専門的問題に対する機能的アプローチからは比較的離れている。

したがって、ソフトウエアの専門家ではないユーザが、得たい結果しか知らずにパラメータを容易に見つけることは比較的困難である。

本発明は、まさにこの問題に１つの解決法をもたらす。

そこで本発明は、専門家ではないユーザに、部品の設計に関する専門的問題に近い機能的アプローチで構造化されたパラメータのエディタを提供することによって、ソースコードを変更する必要なしにパラメータを変更するための簡略化されたインターフェイスが得られるようにすることを目的とする。

本発明は、１つの部品または部品グループの３次元形状に関係づけられたパラメトリックモデルを生成し、このモデルを、コンピュータのスクリーンに、少なくとも１つのコマンドパラメータによって定義される少なくとも１つの要素を含む仕様ツリーの形態で、グラフィック表示する装置に関する。

本発明の一般的定義によると、この生成装置は、仕様ツリーをグラフィックユーザインターフェイスに変換することができるコンバータを備えている。このインターフェイスにおいて、その仕様ツリーの少なくとも１つのアクティブ要素は、そのアクティブ要素の少なくとも１つのコマンドパラメータに関係づけられた少なくとも１つのフィールドを含むダイアログボックスに関係づけられている。このコマンドパラメータの調節値は、ユーザによってパラメータエディタを使って変更可能であり、そのコマンドパラメータの調節値を変更するごとに、その調節値がダイアログボックスの対応するフィールドに表示されるとともに、仕様ツリー中の対応するアクティブ要素のコマンドパラメータの調節値が自動的に変化する。

したがってユーザは、本発明によるダイアログボックスのおかげで、ＣＡＤソフトウエアの専門家でなくともアクティブ要素のパラメータ化可能なフィールドの値を容易かつ直接的に変更することができる。さらに、ダイアログボックスを通じたパラメータの変更に対応して、仕様ツリーの中が変更される。その結果、専門家ではないユーザにとって、ＣＡＤソフトウエアの仕様ツリーのアクティブ要素のコマンドパラメータに対するアクセスと変更が非常に容易になる。さらに、本発明のおかげで、パラメータアーキテクチャを変更するのにソースコードを変更する必要がなくなる。

一実施形態によると、グラフィックインターフェイスは、対応するアクティブ要素の形状を含むグラフィックウインドウをさらに備えていて、パラメータの調節結果が、そのグラフィックウインドウに表示される。

このように、専門家でないユーザが興味深いと考えるコマンドパラメータは、一般にＣＡＤソフトウエアの専門家によって定義されるが、これらのコマンドパラメータは、本発明によるグラフィックインターフェイスおよび／またはダイアログボックス上で直接見て変更することができる。

実際には、仕様ツリーの各要素は、末端ノードおよび非末端ノードからなるグループに属する。

例えば、それぞれの末端ノードは、グラフィックユーザウインドウタイプの表示およびパラメータエディタに関係づけられている。

同様に、それぞれの非末端ノードは、パラメータエディタおよび複数のタブが関係づけられ、それぞれのタブは、サブノードに関係づけられている。

例えば、少なくともいくつかのタブは、１つのグラフィックウインドウに関係づけられている。

別の一実施形態によると、パラメータエディタは、スクリプトエディタでもあり、そのスクリプトエディタにおけるスクリプト言語がＸＭＬタイプのマークアップ言語である。

さらに別の一実施形態によると、生成装置は、他のユーザと距離を隔てて共同作業を行えるように、パラメータ化可能なフィールドの値を距離を隔てて交換できる通信手段をさらに備えている。

本発明は、１つの部品または部品グループの３次元形状に関係づけられたパラメトリックモデルを生成し、このモデルを、コンピュータのスクリーンに、少なくとも１つのコマンドパラメータによって定義される少なくとも１つの要素を含む仕様ツリーの形態でグラフィック表示する方法も目的とする。

本発明の別の１つの形態によると、この方法は、
−前記仕様ツリーをグラフィックユーザインターフェイスに変換し、このインターフェイスにおいて、その仕様ツリーの少なくとも１つのアクティブ要素は、そのアクティブ要素の少なくとも１つのコマンドパラメータに関係づけられた少なくとも１つのフィールドを含むダイアログボックスに関係づけられるステップと、
−そのコマンドパラメータの調節値が、ユーザによってパラメータエディタを使って変更されるステップと、
−そのコマンドパラメータの調節値を変更するごとに、その調節値をダイアログボックスの対応するフィールドに表示するステップと、
−仕様ツリー中の対応するアクティブ要素のコマンドパラメータの調節値を自動的に変化させるステップと、を含んでいる。

一実施形態によると、この方法は、パラメータの調節値をグラフィックウインドウ中に表示するステップをさらに含んでいる。

本発明は、情報システムが読取可能な情報媒体であって、情報システムによってロードされて実行されたとき、上記の生成方法を実施することができる情報プログラムの命令を含む情報媒体も目的とする。

本発明は、情報システムが一部または全体を読取可能で取外し可能な情報媒体であって、情報システムにロードされて実行されたとき、上記の生成方法を実施することのできる情報プログラムの命令を含む情報媒体も目的とする。

最後に、本発明は、情報システムによってロードされて実行されたとき、上記の生成方法を実施することのできる命令を含む、情報媒体に記憶されたコンピュータプログラムを目的とする。

本発明の他の特徴と利点は以下の詳細な説明と図面を参照すれば明らかになるであろう。

図２を参照すると、本発明を実施するのに適したプログラム可能な装置１００の物理的リソースが示してある。

装置１００は、通信バス１０９を備えていて、そこに以下のものが接続されている。
−この装置のさまざまな要素間のやり取りを指示する中央処理ユニット１０２（マイクロプロセッサ、ＣＰＵ）。
−本発明のプログラム（Ｐｒｏｇ１、Ｐｒｏｇ２）を記憶できる読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）１０１。
−ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０５。
−上記のプログラムを記憶できるハードディスク１０３。
−キーボード１０４。
−スクリーン１０７。
−フロッピ（登録商標）ディスク１１０を受け取り、本発明に従って処理した文書または処理すべき文書をそのフロッピディスクに読み書きするフロッピディスク装置１１１。
−通信網１２０（例えばインターネット）に接続されていて、文書の送受信を行なうことができる通信インターフェイス１０６。

通信バス１０９により、この装置に含まれるかまたはこの装置に接続されたさまざまな要素間の通信および相互運用が可能になる。バスは、図示したものに限られることはない。特に、中央ユニットは、この装置のすべての要素に直接命令を送ったり、または、この装置の他の要素を媒介として命令を送ったりすることができる。

各プログラムの実行コードによって本発明による処理が実施されるように、装置にプログラミングすることができる。その実行コードは、例えばハードディスク１０３または読み出し専用メモリ１０１に記憶させることができる。

一実施例によれば、フロッピディスク１１０には、文書と、上記のプログラム実行コードとを収容することができる。このコードは、一旦装置に読み取られると、おそらくハードディスク１０３に記憶される。

別の一実施例によれば、プログラム実行コードは、おそらく通信網からインターフェイス１０６を介して受け取り、おそらくすでに説明したのと同様にして記憶することができる。

フロッピディスクの代わりにあらゆる情報媒体（例えばコンパクトディスク（ＣＤ ＲＯＭ）、メモリカード）を利用できる。一般に、コンピュータまたはマイクロプロセッサが読み取ることのできる情報記憶手段が、本発明の方法を実施する１つまたは複数のプログラムを記憶するのに適している。この情報記憶手段は、装置と一体化していてもいなくてもよく、場合によっては取外し可能である。

より一般には、プログラムは、実行する前に装置の記憶手段の１つにロードすることができる。

中央処理ユニット１０２は、本発明によるプログラムのソフトウエアコードの命令またはその一部の実行を指示し管理する。命令は、ハードディスク１０３または読み出し専用メモリ１０１に記憶されているか、または、上記の他の記憶要素に記憶されている。電圧を印加すると、不揮発性メモリ（例えばハードディスク１０３、ＲＯＭ１０１）に記憶されているプログラムは、ランダムアクセスメモリＲＡＭ１０５に移される。このＲＡＭ１０５には、本発明によるプログラムの実行コードとともに、本発明の実施に必要なパラメータの変数を記憶させるためのレジスタも含まれる。

本発明のこのような仕組みが含まれたプログラム可能な装置は、プログラミングされた装置でもよいことに注意されたい。

その場合、この装置は、例えば特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）に固定化されたプログラムコードを含む。

図３を参照すると、図１の航空機のディジタル３次元模型の作業環境が示してある。ここには仕様ツリー２と航空機のグラフィック表示４が再現されている。

仕様ツリー２のアクティブ要素の１つ（ここでは“胴体１”要素２０Ｂ）を選択し、ツールバー１８にある“パラメータエディタ”ボタンまたはアイコン１８Ａをアクティブにすると、第２のグラフィックインターフェイス５０が、マイクロコンピュータのスクリーン上に、第１のグラフィックインターフェイス４に重なって現われる。

このグラフィックインターフェイス５０は、コマンドのパラメータに関連する少なくとも１つのパート５４と、対応する要素の形状に関連する必要に応じて存在するパート５２とを有するダイアログボックスである。グラフィックインターフェイス５０は、モデルの各要素２０Ｂ“胴体１”のためのタブ６０を備えている。タブ６０は６０Ａ〜６０Ｆに分かれており、それぞれ、“全体図”、“主要部”、“横断面”、“客室”、“円筒部”、“尾部”という要素になっている。

パート５４には、コマンドパラメータのうちで、選択したタブ（ここでは“横断面”に対応するタブ６０Ｃ）に関係するパラメータ７０のリストが表示されている。

パラメータ７０は、個別に７０Ａ〜７０Ｋとなっている。それぞれのパラメータ７０にフィールド８０が付随している。フィールドの値は、ユーザが、数値変更手段（例えば増減ボタン８２Ａやスライドボタン８２Ｈなど）を利用して変更することができる。各パラメータは、同様に、選択ボタン８４も備えている。

アイコン１８Ａは、本発明によるダイアログボックス５０を表示するコマンドを開始することのできる省略記号である。このコマンドによって、部品の構築履歴や仕様ツリーに直接依存することなく、構造化され、機能化された状態でモデルを表わすパラメータエディタが生成される。パラメータエディタは、モデルのパラメータ７０のうちの少なくともいくつかを編集するための個々のフィールド８０を表示する。フィールド８０は、モデルのパラメータに直接関係している。

グラフィックインターフェイス５０は、承認“ＯＫ”ボタン９０Ａ、適用ボタン９０Ｂ、およびキャンセルボタン９０Ｃという３つのボタンによって終了する。

図４を参照すると、ユーザは、ダイアログボックス５０の中のパート５４において、処理したいパラメータ、および／または変更したいパラメータ、および／またはダイアログボックス５０のパート５２に表示したいパラメータを選択する。ここでは、ユーザは、胴体の横断面の高さに対応するパラメータ７０Ａを選択している。このパラメータ７０Ａに関係するフィールド８０Ａに記載されている元の値は、ここでは３０００ｍｍである。ユーザは、形状のうちでパラメータ７０Ａの影響を受ける部分をダイアログボックスのパート５２に表示させる。

図５を参照すると、ユーザは、パラメータ７０Ａの調節値を図４に示した値から変更することを望んでいる。ユーザは、ここでは例えば増減ボタン８２Ａを用いて、胴体の横断面に関するパラメータ７０Ａの高さの値を変更する（新しい値＝２０００ｍｍ）。パラメータの値を変化した結果が、ほぼリアルタイムに（１〜２秒で）グラフィックウインドウ５２に表示される。

承認ボタン９０（ＯＫ）を選択すると、パラメータの新しい値が製品の要素グループの中に自動的に組み込まれる。

図６を参照する。図５を参照して説明したようにダイアログボックス５０を用いてパラメータ７０Ａの値を変化させると、自動的に応答して、図１を参照して説明した作業環境２および４に関して、仕様ツリー２の中が対応して変更されるとともに、グラフィックインターフェイス４に表示される形状（ここでは胴体の横断面における縮小）が対応して変更される。

実際には、仕様ツリー２をグラフィックユーザインターフェイス５０、５２、５４に変換するのはコンバータである。このインターフェイスでは、少なくとも１つのアクティブ要素（ここでは図２〜図６を参照して説明した仕様ツリー２のアクティブ要素２０Ｂ）に、そのアクティブ要素の少なくとも１つのコマンドパラメータ７０Ａに関係づけられた少なくとも１つのフィールド８０Ａを含むダイアログボックスが関係づけられている。実際には、本発明によるコンバータによって、構造化されたパラメータのエディタが生成される。このエディタにはフィールドが表示され、専門家ではないユーザが、部品の設計に関する専門的な問題に対する機能的アプローチに近い方法でこのフィールドをパラメータ化することができる。

コマンドパラメータ７０Ａの調節値は、ＣＡＤソフトウエアの専門家ではないユーザが、本発明によるパラメータエディタを開始するアイコン１８Ａを選択することによって変更することができる。実際には、パラメータエディタは、ＣＡＤソフトウエアの中で利用できるパラメータ編集に関する元からある機能に基づいている。

本発明によれば、パラメータエディタは、これらの元からある機能を利用してダイアログボックス５０の中でモデルのパラメータを組織化し、構造化する。

コマンドパラメータの調節値を変更するたびに、その値が対応するフィールド８０に表示され、仕様ツリー２において対応するアクティブ要素のコマンドパラメータの調節値が自動的に変化する。したがってユーザは、ダイアログボックスを通じてパラメータの値を容易かつ直接的に変更することができる。

グラフィックウインドウ５２には対応するアクティブ要素２０Ｂの形状が含まれており、パラメータの調節値は、そのグラフィックウインドウ５２に表示される。そのため、専門家ではないユーザは、パラメータの値を変更した結果を見て確認することができる。

実際には、コンバータは、選択した編集規則と変換規則に従って、ダイアログボックスの中の各アクティブ要素を変換する。

例えば、仕様ツリー２の各要素２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅは、末端ノードと非末端ノードによって形成されるグループに属する。それぞれの末端ノードには、グラフィックユーザウインドウタイプの表示５２とパラメータエディタ１８Ａが関係づけられている。それぞれの非末端ノードには、パラメータエディタ１８Ａと複数のタブ６０が関係づけられており、それぞれのタブ６０にサブノード６２が関係づけられている。

実際には、パラメータエディタはさらにスクリプトエディタであり、例えばスクリプト言語はＸＭＬタイプのマークアップ言語である。

したがって、通信インターフェイス１０６によって、パラメータ化可能なフィールド８０の値をＸＭＬファイルの形式で距離を隔てて交換することが可能である。このような交換により、パラメータの変更を含むテキストまたはスクリプト形式の小さなファイルを他のユーザと交換しながら距離を隔てて共同作業を行なうことができる。

コンバータは、実際には、拡張機構（“アドオン”と呼ばれる）により、ＣＡＤソフトウエアに付加される一連の補足的ソフトウエア機能の形態になる。この拡張は、一連のダイナミックライブラリおよびリソースファイルとして物理的に構成されており、テキストファイル、ＣＡＤソフトウエアのアイコン、またはファイルの形式を取ることができる。

編集規則によって、コマンドパラメータの２つのカテゴリー、すなわち変更可能なパラメータと変更不可能なパラメータとを区別することができる。

本発明による変換ソフトウエアは、ＣＡＤソフトウエア（例えばＣａｔｉａ、バージョンＶ５）ですでに作ってある３次元モデルを開いた後に開始される。この変換ソフトウエアにより、ＣＡＤソフトウエアに関する深い知識を必要とすることなく、しかもソースコードを変更することなく、３次元モデルのパラメータを容易かつ直接的に変更することができる。

従来のＣＡＤソフトウエアの作業環境の概略図である。 本発明を実施するのに適したコンピュータの物理的リソースの概略図である。 ユーザの要求にしたがって本発明によるダイアログボックスを上に重ねて表示した図１の作業環境の概略図である。 図３のダイアログボックスを分離して示した概略図である。 本発明によるダイアログボックスを利用して、パラメータの調節値を図４に示した値と比較して変化したことを示す概略図である。 本発明による図１の仕様ツリーに関して、図５を参照して説明したように仕様ツリーにおいてパラメータの調節値を変更した結果を示す概略図である。

Claims (13)

1. １つの部品または部品グループの３次元形状に関係づけられたパラメトリックモデルを生成し、前記モデルを、コンピュータのスクリーンに、少なくとも１つのコマンドパラメータによって定義される少なくとも１つの要素を含む仕様ツリーの形態で、グラフィック表示する装置であって、
   前記装置は、前記仕様ツリーをグラフィックユーザインターフェイスに変換することができるコンバータを備え、
   前記インターフェイスにおいて、前記仕様ツリーの少なくとも１つのアクティブ要素は、前記アクティブ要素の少なくとも１つのコマンドパラメータに関係づけられた少なくとも１つのフィールドを含むダイアログボックスに関係づけられ、
   前記コマンドパラメータの調節値は、ユーザによってパラメータエディタを使って変更可能であり、
   前記コマンドパラメータの調節値を調節するごとに、前記調節値が前記ダイアログボックスの対応するフィールドに表示されるとともに、前記仕様ツリー中の対応するアクティブ要素のコマンドパラメータの調節値が自動的に変化し、
   前記仕様ツリーの各要素は、末端ノードおよび非末端ノードからなるグループに属し、
   前記非末端ノードのそれぞれは、パラメータエディタおよび複数のタブに関係づけられ、
   前記タブのそれぞれは、サブノードに関係づけられる、ことを特徴とする装置。
2. 前記グラフィックインターフェイスは、前記対応するアクティブ要素の形状を含むグラフィックウインドウをさらに備え、
   前記パラメータの調節値が、前記グラフィックウインドウに表示される、請求項１に記載の装置。
3. 前記末端ノードのそれぞれは、グラフィックユーザウインドウタイプの表示およびパラメータエディタに関係づけられる、請求項１に記載の装置。
4. 前記タブの少なくともいくつかは、１つのグラフィックウインドウに関係づけられる、請求項１に記載の装置。
5. 前記パラメータエディタは、スクリプトエディタでもある、請求項１に記載の装置。
6. 前記スクリプト言語は、ＸＭＬタイプのマークアップ言語である、請求項５に記載の装置。
7. 他のユーザと距離を隔てて共同作業を行えるように、パラメータ化可能な前記フィールドの値を距離を隔てて交換できる通信手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
8. １つの部品または部品グループの３次元形状に関係づけられたパラメトリックモデルを生成し、前記モデルを、コンピュータのスクリーンに、少なくとも１つのコマンドパラメータによって定義される少なくとも１つの要素を含む仕様ツリーの形態で、グラフィック表示する方法であって、
   −コンバータが、前記仕様ツリーをグラフィックユーザインターフェイスに変換するステップであって、前記インターフェイスにおいて、前記仕様ツリーの少なくとも１つのアクティブ要素は、前記アクティブ要素の少なくとも１つのコマンドパラメータに関係づけられた少なくとも１つのフィールドを含むダイアログボックスに関係づけられるステップと、
   −パラメータエディタによって、前記コマンドパラメータの調節値を、前記グラフィックユーザインターフェイスを介してユーザによって変更するステップと、
   −前記グラフィックユーザインターフェイスが、前記コマンドパラメータの調節値を変更するごとに、前記調節値を前記ダイアログボックスの対応するフィールドに表示するステップと、
   −前記コンバータが、前記仕様ツリー中の対応するアクティブ要素のコマンドパラメータの調節値を自動的に変化させるステップと、を含み、
   前記仕様ツリーの各要素は、末端ノードおよび非末端ノードからなるグループに属し、
   前記非末端ノードのそれぞれは、パラメータエディタおよび複数のタブに関係づけられ、
   前記タブのそれぞれは、サブノードに関係づけられる、方法。
9. 前記グラフィックユーザインターフェイスが、前記パラメータの調節値をグラフィックウインドウ中に表示するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. パラメータ化可能な前記フィールドの値を、スクリプトまたはテキストファイルの形式で距離を隔てて交換する、請求項８または９に記載の方法。
11. 情報システムが読取可能な情報媒体であって、情報システムによってロードされて実行されたとき、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の生成方法を実施することができる情報プログラムの命令を含むことを特徴とする情報媒体。
12. 情報システムが一部または全体を読取可能で取外し可能な情報媒体であって、情報システムにロードされて実行されたとき、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の生成方法を実施することのできる情報プログラムの命令を含むことを特徴とする情報媒体。
13. 情報システムによってロードされて実行されたとき、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の生成方法を実施することのできる命令を含む、情報媒体に記憶されたコンピュータプログラム。

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