JPH01295372A - ３次元図形の特徴表示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は３次元自由曲面の表示面に等高線等の曲面の特
徴を表示する特徴表示方法に関する。

〔発明の概要〕

３次元自由曲面の形状修正が部分的に行われたときに、
修正された部分の特徴表示データのみを部分置換するこ
とにより、曲面の形状を把握するための特徴表示の変化
が即座に結果となって表示されるようにし、曲面の設計
能率を大幅に向上させ得る表示インターフェースを与え
るようにした表示方法である。

〔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、バッチ（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。各パンチは例え
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次ベジェ曲線で表さ
れ、四辺形バッチは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次ベジェ式で表される。

形状モデルの設計には、ＣＲＴデイスプレィ等を用いた
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。

〔発明が解決しようとする課題〕

法線、等高線等の特徴表示のデータを得るには長時間の
演算を必要とする。従って曲面を部分修正しながらモデ
ル設計を進行させるとき、修正結果である特徴表示の変
化を確認するまでに長い時間中断が生じ、設計能率が極
めて悪かった。

本発明は上述の問題点にかんがみ、特徴表示の演算速度
を速くしなくても、曲面の修正に対応する特徴表示の変
化の追従性を極めて良くし、これにより設計能率を大幅
に向上させ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３次元図形の特徴表示方法は、複数の部分曲面
Ｐ＋　、Ｐｚ・−−−−−−・・−・の集合として曲面
Ａ。

を表示した画面に、表示態様を定義するパラメータの入
力値に基づいて等筋線６等の特徴表示データを計算して
、曲面の特徴を表示し、上記曲面Ａ。

を部分修正したときには、修正された部分曲面を特定す
る値及び上記パラメータの人力値を夫々参照し、その部
分曲面についての特徴表示データを計算し、面全体の特
徴表示データに対し部分置換を施すようにしである。

〔作用〕

曲面形状を部分修正すると、修正結果としての特徴表示
の変化が画面に即座に生じる。従って特徴表示を見なが
ら部分修正を繰り返す作業の能率が向上する。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示すための、ＣＡＤ／ＣＡ
Ｍ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、デイスプレィ３及び操作手段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形状モデル５を
デイスプレィ３に表示する。

第２図の形状モデル５は、５つの３次元曲面Ａ。

〜Ａ、で構成されている。また各曲面Ａ、〜Ａ。

は、複数のパンチの集合として表現されていて、例えば
曲面Ａ、は第３図の表示線図に示すように、１５個のパ
ッチＰ＋−Ｐ＋ｓによって表現されている。

曲面の形状を正確に把握するために、曲面の特徴を示す
特徴表示を行うことができる。この特徴表示は曲面単位
で行うことができる。特徴表示としては、例えば各パッ
チの四辺上の点から延ばされた曲面の法線、所定方向か
ら見たときの曲面の等直線、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、所定の方
向から光が当ったときにできる陰影を表現する陰影画表
示、バッチＰ＋””Ｐ＋ｓの１つを表現する１６個の制
御点及びパラメータ線等が表示される。第３図には曲面
Ａ１に等直線６が特徴表示として表示されている。

曲面Ａ、を表示するための曲面表示手段７、及び特徴表
示６を表示するための特徴表示手段８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７及び特
徴表示手段８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７は、各バッチＰ、　、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ンチごと
に識別番号ｎ（ｎ＝ｌ、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８は、法線、等直線、等輝度線、制
御点等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。データ群はバ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。

次に第４図のフローチャートに従って、第１図の図形表
示装置の特徴表示動作について説明する。

第３図の各パッチＰ　、　、　Ｐ　Ｋ　−−−−−−−
−−−・の辺を構成する多数の表示用線分データａは、
パンチの制御点データに基づいて、曲面表示手段７にお
いて計算されターミナル２に与えられる。個々の線分デ
ータは、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工、２．３・−・−・
・−・−−−−−−−−ｋによって構成されている。こ
れらの線分１．２．３・−−−−−−−−・−には、第
５図のデータ構成図に示すように、各パッチＰ＋　、Ｐ
ｇ−・・・−−一−−−−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１３に１ブロツ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へソファメモリ１３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７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に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１３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ツプ形式のフレーム
バッファメモリ１４に与えられる。そして、この表示デ
ータｂがデイスプレィ３に供給されることにより、表示
面上に形状モデル５力５ワイヤフレームによる透視立体
として表示される。

第４図のステップＳＩにおいて、まず特徴表示のメニュ
ーを表示面に表示して特徴表示の種類を選択する。この
場合、例えば等高線表示を行うときには、等高線表示を
メニューの中から選択する。

次にステップＳ２に進み、表示したい曲面を指示する。

曲面の指示及びメニューの選択は、第２図に示すように
カーソル１５で行う。この指示により表示面には、第３
図に示す曲面Ａ１が表示される。

次にステップＳ３に進み、曲面Ａ、に特徴表示する表示
パラメータを入力する。例えば等直線６を特徴表示とし
て表示する場合には、等直線６の表示パラメータとして
、曲面Ａ、を見る方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ方向）の指定、等直
線の引き始めや終わりの位置、及びその間の分割数等を
入力する。また法線表示については、法線の色、長さ、
パッチの辺上の位置、線数等である。

このようにして表示パラメータを入力すると、特徴表示
手段８により、等直線６を表示するための線分データが
曲面Ａ、の３次元データに基づいて計算され、特徴表示
手段８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１３に、更に２次元変換
データがフレームバッファメモリ１４に記憶される。

そして、フレームバッファメモリ１４に記憶された特徴
表示データがデイスプレィ３に与えられ、ステップＳ４
において特徴表示が行われる。

等高線データも上述のパッチデータと同様に、第７図の
データ構成図に示すように、パッチごとの線分データ群
に識別番号ｎ′を付けてセグメントバッファメモリ１３
に記憶する。特徴表示手段８がこの識別番号及び線分数
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。このテーブルにより、パッチの識別番号ｎが判れ
ば特徴表示データの識別番号ｎ′が判るようになってい
る。

次に、ステップＳＳにおいて表示パラメータ、即ち、等
高線表示パラメータをパラメータバッファメモリ１０に
格納する。このパラメータバッファメモリ１０は、第６
図のデータ構成図に示すように、各曲面ごとに格納場所
１０ａ、１０　ｂ−−−−−−−・−を備えていて、成
る曲面に表示する特徴表示の表示パラメータは全てその
曲面に対応する格納場所に記憶される。従って、例えば
曲面に複数の特徴表示を行う場合には、複数の表示パラ
メータが対応する場所１０ａ、１０ｂ−・−・・・−に
記憶される。

このように、表示パラメータを各曲面ごとに記憶させて
いるので、表示中の曲面に対応するパラメータバッファ
メモリの記憶内容を調べることにより、どのような特徴
表示を行っているのかがわかる。即ち、特徴表示のフラ
ッグとしても機能する。

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。各曲面Ａ、　、Ａ！・−・−−−−−・−
・の３次元データはパッチ単位で記憶されているので、
曲面Ａ１の部分的変更をパンチ単位で行うことができる
。

パッチの形状を変更した場合には、変更後のパッチ形状
に合わせて特徴表示の再表示（特徴表示の書き換え）を
行う。

次に、第８図のフローチャートに従って、パッチ形状の
変更動作、及び特徴表示の再表示動作を説明する。

先ず、ステップＳ１において、修正するパッチを選択す
る。この選択は、第３図に示すように、カーソル１５で
パンチを指示して行う。例えば、パッチＰ、をカーソル
１５で指示すると、パッチＰ、のデータが記憶されてい
るアドレス番号、即ち、セグメント番号が、パッチＰ、
の識別番号ｎの値Ｃとして読み出され、第１図のターミ
ナル２からコンピュータ本体１２に返される。

次に、ステップＳ２において、操作手段４から処理命令
を与えると、この命令に基づいて処理手段１２がパッチ
Ｐ７の形状変更や、パッチＰ７を回転させる等の変形処
理を行う。

曲面Ａ、の形状を部分的に修正すると、ステップＳ３　
、Ｓ、においてプログラム構成の検出手段１６が変形処
理されたパッチの識別番号からそのパッチに属する曲面
の番号Ａ＋、Ａｚ−・〜−−−−−−−−を読出し、そ
の曲面に対応するパラメータバッファメモリ１０に記憶
されている表示パラメータを取出す。例えば、修正した
パンチの曲面がＡ、であるとき、パラメータバッファメ
モリ１０ａに等高線表示パラメータが記憶されているの
で、特徴表示として等筋線６のパラメータを取出す。

ステップＳ、では、修正したパッチＰ７のみに係る等高
ｖＡ６の線分データを、取り出した等高線表示パラメー
タに基づいて修正後のパッチ形状に合わせて部分的に再
計算する。そして、再計算した結果を、第１図に示すよ
うに、修正したパッチに係る特徴表示のセグメントデー
タｄとしてターミナル２に与える。このときに、パッチ
Ｐ、に関する前の特徴表示の識別番号と同じ番号がセグ
メント番号として付けられて、セグメントバッファメモ
リ１３の対応部分の表示データのみが書換えられる。

この結果、次のステップＳｈで変形処理したパッチＰ７
の等筋線６が書換えられる。なおセグメントバッファメ
モリ１３のデータは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１４に順次ブロック転送され、こ
れが周期的に繰り返されることにより、常に表示面に対
応したフレームバッファメモリ１４が更新されている。

このようにして特徴表示の部分書換えを行うので、表示
パラメータを曲面全体に対して最初に与えて特徴表示を
行った後は、曲面の部分変更を行うと、その結果の特徴
表示の変化が即座に画面上に現われることになる。従っ
て特徴表示の変化を把握しながら、曲面の部分変更を繰
り返して行い、目的とする形状モデルを短時間に設計す
ることができる。

なお特徴表示データの再計算は、形状を修正したパッチ
だけでなく、その周囲のパッチに関し行ってもよい。曲
面の部分修正を複数個のパッチにわたって行ってもよい
。

〔発明の効果〕

本発明は上述したように、曲面形状の特徴を把握するた
めに曲面に表示した特徴表示を、曲面形状を修正した部
分についてのみ書き換えることにより、コンピュータの
演算速度を速くしなくても、面の特徴表示の変化が時間
遅れなく、即座に表示されるようにしたので、曲面の部
分修正の結果を見ながら進める設計作業の能率を大幅に
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の特徴表示方法を実施する図形表示装置
の一例を示す機能ブロック、第２図は形状モデルの一例
を示す表示線図、第３図は曲面の一例を示す表示線図、
第４図は曲面の特徴表示動作を示すフローチャート、第
５図はパッチデータの構造を示す図、第６図はパラメー
タバッファメモリの記憶内容のデータ構成を示す図、第
７図は等高線データの構造を示す図、第８図は形状変更
後の再表示動作を示すフローチャートである。 なお図面に用いた符号において、 １−−−−−−−・−・−・−・・・・・コンピュータ
本体２・・−ｍ−−−・−−−−−−・−・−ターミナ
ル３−−−−−−−−−−−−−−−−・−デイスプレ
ィ４−・〜−−−−−−−−・−−−−一操作手段５−
・・・−・・−・−−一−−形状モデル６・・−・−・
−・−・−ｍ−−−・等筋線７−−−−−−−−・−・
−−−−一画面表示手段８−−−−−−−−−・・−・
・・・−特徴表示手段１０−・・・−−−−−−・−パ
ラメータバッファメモリ１２−・−・−・・・−処理手
段 １６−・・−・・・−・−検出手段 Ａ１〜ＡＳ−・・曲面 Ｐ１〜ＰＩＳ・−パッチ である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の部分曲面の集合として曲面を表示した画面に、表
   示態様を定義するパラメータの入力値に基づいて等高線
   等の特徴表示データを計算して、曲面の特徴を表示し、 上記曲面を部分修正したときには、修正された部分曲面
   を特定する値及び上記パラメータの入力値を夫々参照し
   、その部分曲面についての特徴表示データを計算し、面
   全体の特徴表示データに対し部分置換を施すことを特徴
   とする３次元図形の特徴表示方法。