JPH02186482A - 図形モデル生成方法およびシステム - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、好ましくはコマンドキーで表わされる一組の
デザインコマンドから成るコンビ具−タ援助設計（ＣＡ
Ｄ）システムにおいて、少くとも一部の寸法が可変の二
次元または三次元の物体、特に機掛部品、の図形モデル
を生成する方法およびそのようなＣＡＤシステムに関す
る。

〔従来技術およびその問題点〕

ＣＡ　ＪＪシステムは対話モードで機械部品等の図形モ
デルや図形的図面を作ること、すなわち、キーボード、
グラフィックタブレット、マウスなどのような周知の入
力手段により幾何学図形およびその寸法を入力し、これ
らの部品を高解偉度ＣＲＴ上に表示し、最終的にこれら
を図面に描くことに使用される。普通の方法では１画く
べき機械部品等の寸法についての固定の数値を入力する
。それでも、この方法は設計プロセスの後の段階で寸法
をうまく変更しにくいという短所がある。

それ故、可変寸法を入力できるＣＡＩ）システム、すな
わち設計プロセスの過程である寸゛法に対して記号的値
（ｓｙｍｂｏｌｉｃ　ｖａｌｕｅ　）またはラベルを入
力し、これを第２のステップにおいて実際の部品を作る
ために実際の寸法と置き換えるＣＡＤシステム、を構築
することが既に試みられて（・る。本発明の目的で、第
１のステップを「対象入力（ｏｂｊｅｃｔ　ｅｎｔｒｙ
）　　モード」と呼び、第２のステップを「修正（ｒｅ
ｔｒｉｅｖａｆ　）モード」　と呼ぶことにする。

記号寸法を入力することができるＣＡＤシステムは部品
のファミリー、すなわち形状は基本的に同じであるが寸
法が異なる部品、を作り出すのに特にＮ’Ｓである。こ
のシステムは更にその寸法が未だ最終的には規定されて
いない部品の設計にも使用される。

本発明はこの梅のＣＡＤシステム、すなわち、コンピュ
ータ・モデルの寸法を設計プロセスの後段で変更するこ
とができ、これら変更された寸法を有する対象を自動的
に生成することができるシステムに関するものである。

この説明の文脈で。

「可変寸法」とは検索モードで実際の寸法で置換えられ
ることＫなる記号的寸法ばかシでなく、後はど他の実際
の寸法で置き換えできる、たとえばミリメートルまたは
インチで表わした実際の寸法をも意味するものとする。

可変寸法を取扱うのに適するこのようなＣＡＤシステム
は、対象入力モードで編集した対象に関する情報を格納
することができなければならない。

この格納された情報は変更された寸法で修正するのに使
用される。このプロセスにおけるＸ大な問題は修正モー
ドで生成した図面、すなわち変更された寸法を有する図
面、の完全さを保証することである。この問題の理由は
、技術図面はすべていわゆる「暗黙の拘束」、すなわち
明白には記述されずにシステムに入力されるが、熟練し
た機械技術者や製図工には自明であるところの、物体の
幾何学的形状に関する情報を含んでいるということであ
る。このような暗黙の拘束の典型的な例は２線間の直角
である。熟練したユーザは直角を直ちに認識し、２線が
偶然に直交している場合と区別するが、これらの事例は
コンピュータ・システムでは２線間の関係についての情
報が欠けているため容易には取扱うことができない。

可変寸法を取扱うことができる理想的なＣＡ　１Ｊシス
テムは、更に全寸法および拘束が完全かどうかチエツク
し、不完全であることが判明した場合ＫＦｉ欠けている
情報をユーザに示すべきである。

更に、これら寸法および拘束条件が確定に当って矛盾し
たり冗長であったりしないかチエツクし、適切なエラー
・メツセージを発生すべきである。

最後になったが後側ではないこととして、システムは対
話的作業ができるべきである。すなわち。

応答時間が数秒の範囲内にあるべきである。

これらの部分的には矛盾している要求を満たそうとする
試みが既に幾つか行われて来た。以下に述べるのは可変
寸法調節能力のある従来の種々のＣＡＤシステムの簡単
な説明である。

１．可変プログラミング法 この方法によれば、ユーザはプログラムを高水準プログ
ラム言語（たとえば、いわゆるＣＡＤマクロ言語）で設
計しなければならない。このプログラムは、呼出される
と、パラメータを要求し。

これにより対応する図面または幾何学的モデルを発生す
る。

この解決法の大きな欠点は、ユーザがプログラミング言
ｉＦ＆に＠する詳細な知識と経験を持りていなければな
らないということである。こういうことは製図工または
機械技術者にとっては普通ではないことであるから、こ
の方法の使用範囲は限られている。

２、変形物の幾何学図形の諸点を順次計算する対話型可
変設計 この方法によれば、ユーザは対話モードで、可変寸法を
持つスケーリングされていないモデル（ｕｎｓｃａｌｅ
ｄ　ｍｏｄｅｌ　）　　を生成する。続いて、可変寸法
を実際の数値で置き換え、システムがこの実際の寸法に
したがって幾何学図形を生成する。

記号的寸法を用いることから、システムは「直角」や「
水平線」のような付加的拘束を認識することができなけ
ればならない。これら暗黙の拘束は第１の設計ステップ
、すなわちスケーリングされていないモデルの生成の期
間中にシステムにより検出される。ユーザは予め定めら
れた座標系における［捕獲線（ｃａｐｔｕｒｅ　１ｉｎ
ｅｓ　）　Ｊの環境で作業する。実際の線が２本の捕獲
線の間に「捕獲される（ｃａｐｔｕｒｅｄ　）　Ｊと、
システムはこれを拘束条件であるとする。たとえば、シ
ステムは８９°と９ｆとの間の角は旨「直角」として、
すなわち拘束として記録する。

スケーリングされていないモデルが第１のステップで入
力され、すべての記号寸法および拘束条件が記録される
と、記号寸法が第２のステップで実際の数値と置き換え
られる。次にシステムは実際のモデルの幾何学図形点お
よび位置を実際の寸法および拘束条件に基いて計算する
。この計算は、実際の寸法および拘束条件を使用して、
出発点から始めて、次の点の座標を順次計算することＫ
より行われる。実際のモデルの計算（「現実化」）は１
作られたモデルがすべての明白な拘束（つまり寸法）お
よび暗黙の拘束を満たせば成功である。

たとえば“）ＩＰ−ＤＥＳＩＧＮ、ＨＰ９８３５５Ａ％
Ｔｅｃｂｎｉｃａｌ　１Ｊｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ　１９
８４年１１月”Ｋ述ぺられているようなこのシステムに
もやはり幾つかの欠点がある。それらは。

ａ＞　　Ｃ実際の寸法を用いて行なわれる）第２のステ
ップにおける倉しい幾何学図形の計算は、非常に時間が
かかる。その理由は、一つの幾何学図形点から他の点へ
の「＠路」を計算する場合、多様な可能性をチエツクし
なければならないからである。

その結果、新しい幾何図形の計算には、事例の複雑さに
もよるが、５分程かかる。数分という応答時間から考え
れば、対話型設計は不可能である。

ｂ）新しい幾何図形の計算が成効するのは、すべての寸
法が完全に「現実化コされる場合、すなわちすべての可
変寸法が実際の数値で置き換えられる場合だけである。

ユーザがこの完全性を確保するのは、特に心安な寸法の
個数が暗黙の拘束条件によっても変ることから困難であ
る。

Ｃ）システムが寸法の不完全性や矛盾を検出した場合、
システムは精密なエラー・メツセージを発生することが
できない。すなわちシステムは「寸法漏れ」のようなメ
ツセージを発生することができるだけであるが、この場
合ユーザにはどの幾何学的項目の寸法を決めるべきかが
示されない。

ｄ）暗黙の拘束の自動検出が失敗することがある。たと
えば、スケーリングされていないモデルにおいて２本の
線が偶然に直交したりあるいは一直線を成している場合
がそうである。このような見かけの拘束条件は拘束力の
あるものではなく。

実際のモデルにおいて他の幾何学的構成で置き換えられ
るかもしれないっこのような不必安な拘束は多くの混乱
を引起し、システムから取除くことは困難である。

３、幾何学図形点の同時計算による対話型変形設計 この方式によれば、実際の寸法の他に暗黙の拘束条件も
まとめてひとつの方程式系に変換される。この方程式系
における変数は幾何学図形点の座標である。たとえば、
ｎ個の幾何学図形点は二次元幾何学図形の場合２０個の
変数を生ずる。

これにより得られる方程式系は一般に非線形である。幾
何学図形点を計算するには、通常は数値的手続を用いて
この系を解かなければならない。

比較的簡単な機械部品でさえ、数百本の方程式からなり
、これに対応する個数の変数を持つ方程式％式％ このシステムではまた第１の設計ステップ中に暗黙の拘
束を認識しなければならない。これらの拘束は、前述の
場合と同様に、自動解釈により検出しなければならない
。この方法についてはＢｕｔｌｅｒｗｏｒｔｈ　＆　Ｇ
ｏ、　Ｌｔｄ、発行のＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＤｅ
ｓｉｇｎ　Ｉ　Ｖｏｌ、　１４．１９８２年７月７日号
のＬｉｇｈｔ　。

Ｌｌ　（ｊｏｓｓａｒｄ、　Ｄ、の論文＠Ｍｏｄｉ　ｆ
　１ｃａｔ　ｉｏｎ　ｏｆｇｅｏｍｅｔｒｉｃ　ｍｏｄ
ｅｌｓ　　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｖａｒｉａｔｉｏｎａｌｇ
ｅｏｍｅｔｒｙ　”を参照のこと。暗黙の拘束の認識は
先に挙げた例と同じ方法で行われるので、同じ欠点を持
つ。つまり、特に完全性のチエツクが難しく、また望ま
しくない暗黙の拘束が発生することである。

計算に先立ち１寸法および拘束条件の完全性および独立
性を確認するために、複雑な理論的方法が開発された（
１９８５年、ＭＩＴの機械工学科、Ｃｈｙｚ　、　０．
　、　Ｗ、の修士論文”Ｃｏｎ５ｔｒａｉｎｔ　Ｍａｎ
ａｇｅ　−ｒｎｅｎｔ　　ｆｏｒ　Ｃｏｎ５ｔｒｕｃｔ
ｉｖｅ　Ｇｅｏｍｅｔｒｙ”を参照）。

やはりこの方法も完全なチエツクが確実に行われないこ
とがわかっている。

この方法には、一般に次の欠点がある。

ａ）非線形方程式系の解法には多くの時間が必要である
（数分ないし数時間）。それ故、対話モードで動作させ
ることができない。

ｂ）相互に一貫性の無い諸寸法が付与されていると、方
程式系を解くことができない。すなわち、変形物の各点
の座標を決定することができない。寸法または拘束条件
が欠けているとエラーを生ずるが、これをこの場合精密
につきとめることができない。すなわち、ユーザは単に
エラー・メツセージを受取るだけで、このエラーの理由
に関する正確な指示は得られない。

史に、問題それ自体は解くことができても、その方程式
系が数値的問題のために解けないことがある（たとえば
、行列式が０に等しい）。

Ｃ）計算およびその収束に必要な時間が実際の寸法によ
って変る。それ故、基本モデルの各部分の寸法によって
変形物の計算が影響を受ける。

ｄ）望ましくない暗黙の拘束条件に関しては、問題点は
前述のものと同じである。

〔発明の目的） それ数本発明の主な目的は暗黙の拘束条件を間違いなく
検出しまたその完全性を確保する。前述の形式の図形モ
デルを生成する方法を提供することである。更に別の目
的は変形物（ｖａｒｉａｎｔ　）　（すなわち、可変寸
法のすべてが実際の寸法で置き換えられている実際のモ
デル）Ｋ関する計算時間を短くすることにより、対話モ
ードを可能にし、不完全な寸法指示により生ずるエラー
がある場合にはユーザに対し欠けている寸法に関する指
示を含む「適格な」エラー・メツセージが出せるようＫ
することである。

〔発明の概要〕

本発明の一つの特徴によれば、この目的は上述の形式の
方法において、以下のような特徴を持たせることＫより
解決される。この方法においてＣＡＤシステムは。

対象入力モードでは。

予め定義された拘束条件をデザインコマンドのあるサブ
グループ中の各コマンドに関連づけ、前記サブグループ
からのコマンドがユーザにより入力された場合、更に処
理を行うため関連付けられた拘束条件またはその表現を
記憶し、 前記可変寸法が実際の寸法で置き換えられる修正モード
では。

前記拘束を取り出してこれを使用して実際の対象の図形
モデルを構築する。

それ故このＣＡＤシステムは二つの基本動作モ−ドを含
む。第１のモード、つまり対象入力モードでは、ユーザ
は少くとも一部分は可変寸法または記号寸法を使用して
二次元または三次元の物体の図形モデルを入力すること
ができる。好ましくは１寸法は実際寸法として、すなわ
ちミリメートル、インチなどで、または記号寸法、たと
えば“ｔ、　、　ｌｌ＋等という形で、入力することが
できる。普通、コマンド入力はグラフィックタブレット
の「キー」を用いてそのタブレット上の所定のラベルに
ペンで触れることにより行われる。その代シＫ。

英数字キーボードを使用して、コマンドをテキストとし
てまたはソフトキーを使用して入力することができ、あ
るいは特別のＣＡＤキーボードを使用して入力すること
ができる。更に、たとえば数式で記述することができな
い曲線を引くためＫ、グラフィックタブレットのグラフ
ィック領域を用いて入力を行うことができる。

対象入力プロセス中、暗黙の拘束条件に関連している幾
つかのキーまたはデザインコマンドが使用される。この
種の最も重要な拘束条件として眠１、水平線、すなわち
グラフィックタブレットまたは作成されたモデルを表示
するＣ　Ｒ’１’の水平縁に平行な線。

２、垂直線、すなわちグラフィックタブレットまたは画
面の垂直縁に平行な線。

３、平行線、すなわち別のある線と平行な線。

この別のある線は既に定義されている。

４、直交線、すなわち２線間の直角。

５、接線、すなわち既に定義されている円に接している
線。

６、共線、すなわち他の既に定義されている線の延長と
一直線を成す線。

７、同心円、すなわちその中心が他の既に定義されてい
る円の中心に相当する円。

８、接円、すなわち既に定義されている他の円に接して
いる円。

本発明は特に、あるキーまたはデザインコマンドがこの
種の暗黙の拘束に関係しているという事実を利用してい
る。特に、ここで記述されている方法によれば、ＣＡＤ
システムは拘束条件をこれに対応するキーまたはコマン
ドと関連づけ、これら関連付けられたデザインコマンド
のうちの一つが入力されたりまたは関連付けられたキー
のうちの一つが押されると、この拘束条件あるいはその
ある柿の表現をストアする。拘束条件をストアすること
Ｋより、可変寸法または記号寸法を実際の数値と置き換
えて変形物（実際の物体）の図形モデルを作り上げる修
正モードに入りたとき、それを修正するのが全く容易に
なる。更に、このような拘束条件を含んでいる幾何学図
形コマンドは暗黙の拘束条件を指定するのに余分の入力
を必安どしない。

この方法は以下の事項を保障する： ａ）関連するあらゆる拘束条件を間違いなく検出する。

ｂ）望ましくない拘束条件を生成しない。

もちろん、システム・ユーザは実際に拘束したい場合に
のみ拘束条件に関連するデザインコマンドまたはキーを
使用するように注意しなければならない。すなわち、た
とえば「水平線」というコマンドは線をあらゆる場合に
実際に水平にしたい、すなわち、この線があらゆる可能
な変形物において水平である場合にだけ入力することが
できる。

他方、線がたまたま特定の図面でだけ水平である場合、
すなわちある変形物についてはこの縁がグラフィックタ
ブレットまたは画面の水平縁に対し傾斜していることが
ある場合、拘束に関係しない別のデザインコマンド、た
とえば「点から点までの線」を使用しなければならない
。このようにして、システムはユーザにとって既知の冗
長情報を使用して、暗黙の拘束条件を間違いなく検出す
る。

従来技術のシステムと対照的に１本発明では拘において
は、拘束条件を含意しているコマンドやキーが既に設け
られていること、およびユーザがそれらに既に精通して
いるということである。本発明のシステムと従来技術の
システムとの主な相違点は、従来技術のシステムではあ
るキーやデザインコマンドが暗示している拘束条件を利
用せず、代りにこれら拘束条件を検出するために別のア
ルゴリズムを実行していたということである。

あるデザインコマンドまたはあるキーで与えられる暗黙
の拘束条件に関する付加的な情報を利用するために、こ
の拘束条件を以後の処理のため取っておく、すなわちス
トアしておかなければならない。本発明のＣＡＤシステ
ムはこのように動作する。本発明のＣＡＤシステムは更
に暗黙の拘束条件をともなうデザインコマンドやキーと
拘束条件についての情報を何も与えないデザインコマン
ドやキーを区別する。この区別は既に知られているよう
に容易に行うことができる。

検出した暗黙の拘束条件のストアはいくつかの方法で行
うことができる。たとえば、この拘束条件を示すコード
をストアすることができる。その代りに、拘束条件を含
んでいるコマンドまたはキーを直接、たとえばコードと
して、場合によっては寸法指定情報と共に、ストアする
こともできる。

記号寸法の指示のような別の情報もストアすることがで
きる。

修正モード、すなわち変形物（実際の物体）を生成する
のに使用するモードでは、可変寸法はすべて実際の寸法
で置き換えられ、対象入力モードで実際の寸法として既
に規定されている寸法とストアされている拘束条件とを
組合せて変形物を構築することができる。この変形物は
システムにより非常に容易に計算することができる。

前述の方法は特に、暗黙の拘束条件がすべて完全に認識
され、望ましくない、すなわち間違った拘束条件を生成
することがないということを保証する。このシステムは
更に寸法または拘束条件が欠けているとき、特定のエラ
ー・メツセージを発生する。すなわち、ユーザは更に定
義を必安どする幾何学的項目に関する情報を受取る。こ
れは修正モード、すなわち変形物（実際の物体）が実現
されるとき行われる。

本発明は更に、少くとも一つのユーザ人力インターフェ
ース、少なくとも一つのユーザ出力インターフェース、
および前記インターフェースと好ましくは適切なレジス
タを介して接続されており、更にディジタル・プロセッ
サを動作させるコマンドが入るプログラムメモリと接続
されているディジタル・プロセッサを備えているＣＡＤ
システムに関する。ユーザ入力インターフェースは好ま
しくはキーボード、グラフィックタブレット、および／
またはマウスであるが、ユーザ出力インターフェースは
好ましくは図形表示能力のある画面および／またはブロ
ックである。

このようなＣＡＤシステムにおいて、ユーザ入力インタ
ーフェースは、そこでの各コマンドが所定の拘束条件と
関連している第１のサブグループと、そこでの各コマン
ドが拘束条件に関連していない第２のサブグループとに
分割されている一組のデザインコマンド入力手段を含ん
でいる。コマンド入力手段はグラフィックタブレットの
キーキーボードのキー、または同様なものとすることが
できる。

プログラムメモリには、第１のサブグループのコマンド
が入力された場合、更に処理するためこのコマンドに関
連する拘束条件あるいはその表現（たとえば、キーコー
ド）をストアするための命令が含まれており、更に拘束
条件を取出してこれを使用して変形物（実際の物体）の
図形モデルを構築する命令も含まれている。

プログラムメモリはそれ故ディジタル・プロセツサが上
述のような方法を行うのに会費な命令を含んでいる。こ
の方法の全ての説明および長所は、適切な命令が入って
いるプログラムメモリを有するＣＡＩ）システムにもあ
てはまる。

好ましくは、このようなＣＡＤシステムは更に、各デザ
インコマンドの表現として、少くとも以下のものを含む
データメモリを備えている：・そのコマンドおよび／ま
たはその動作の表現。

この表現は好ましくは場合によりてはそのコマンドと関
連する拘束条件の表現でもある。

・好ましくは不変寸法としてまたは可変寸法または記号
寸法としての、関連する幾何学的項目の寸法。

このようなリストは修正モードで変形物を生成するのに
特に役立つ。コマンドの解釈は、このコマントは拘束条
件を表しているか、またどの拘束条件を表しているかと
いうことの判定であるが、これはそのコマンドの入力後
直ちＫ、すなわち対象入力モードで行ってもよいし、あ
るいは変形物の生成の際、すなわち修正モードで行って
もよい。

ここに記述する本発明の方法の別の特徴によれば、ＣＡ
Ｄシステムは ・対象入力モードで、ユーザが入力した一連のデザイン
コマンドを記録し。

・修正モードで、前記一連のデザインコマンドを取出し
、そのシーケンスに従う逐次的ステップで変形物（実際
の物体）の図形モデルを構築する。

この方法によれば、変形物はユーザが行ったと同じステ
ップシーケンスで生成される。対話型変形物設計方法を
幾何学図形点の順次計算（従来技術２）と比較すると、
Ｗ「シい方法は一つの点から他の点への各径路を試験す
る心安がないので、かなりの時間を節約している。この
時間のかなりな減少のため、応答時間が数秒程度になり
、したがって真の対話モードが実現する。この方法は拘
束条件および寸法（不変でありてもあるいは可変であり
ても）が皆記される場合もまた特に有益である。それは
、ひとつの変形物、あるいは複数の変形物でさえも、非
常に短い時間内に生成することができるからである。更
に一連のデザインコマンドをユーザが入力しているとき
に配録する方法は。

拘束条件をとっておく方法とは独立に行ってよいことを
指摘しておかなければならない。こうしてよいのは、一
連のデザインコマンドを単に記録するだけでも応答時間
を短かくすることができるからである。

ユーザが入力する一連のデザインコマンドの記録はいろ
いろな方法で行５ことができる。たとえば、これらデザ
インコマンドは単にユーザが入力したのと同じ順序でス
トアしてよい。代案として、各デザインコマンドにその
入力順序を示すインデクス番号を割当てることも可能で
ある。これらのインデクス番号はデザインコマンドに対
して続き番号で割当てられる。こ５することで、デザイ
ンコマンドを任意の順序であるいは他の分類方式に従っ
てストアできる。それは、これらデザインコマンドの入
力の鳩序はインデクス番号から再構成することができる
からである。上述の方法はＣＡＤシステムのプログラム
メモリ中に実現することができる。

本発明の他の好ましい実施例によれば、ユーザは幾何学
的寸法の値を対象入力モードで・後で変更することがで
きない不変寸法として、または ・修正モードで実際の値が割当てられる可変寸法として
。

入力することができる。

この特徴は部品のファミリーを生成しなければならない
場合に特に役立つ。この部品のファミリーに共通の寸法
はすべて不変寸法を割当てられるが、この部品ファミリ
ーで可変であるすべての項目に対しては可変寸法が割当
てられる。通常のシステムは同じ対話環境で、すなわち
同じプロセスまたはサブプログラムで、可変寸法または
記号寸法を使用しない。

好ましくは、ユーザは更に、幾何学的寸法の値を既に定
義されている二つの幾何学的位置（点。

円弧など）Ｋより定義される柔軟な寸法であるとして入
力するように選択することができる。柔軟な寸法は修正
モードで実際の値で置き換えられない寸法である。柔軟
寸法とは、既に定義されている二つの幾何学的位置を参
照し、従って、ユーザが既知の位置の座標を繰返し入力
しなくて良いようにする。これによりシステムの使用が
一層快過に、、ｆた一層能率的になる。

本発明は種々な形式の寸法を入力する方法の他にその方
法を実行する命令が入っているプログラムメモリを有す
るＣＡＤシステムにも関係する。

〔実施例〕

第２図Ｆｉ機械部品をＣＡＤシステムで寸法指定すると
きの典型的な問題点を示す。部品ｌは少くとも９個の寸
法Ｌ！〜Ｌ、により定義される。それでもなおこの情報
はＣＡＤシステムが第２図に示す図面を作るＫは不充分
である。部品の形状は更にいわゆる「暗黙の拘束」、す
なわち熟練したユ−ザには明らかであるがシステムには
明らかでない拘束条件を含んでいる。これら拘束条件は
数本の線が平行になっているということとか、あるいは
線が水平や垂直位置にあるということ等である。

またあるいはそのかわりに幾つかの線の間の直角を拘束
条件として使用することもできる。東に、穴２の対称性
も暗黙の拘束条件である。

線３および４について言えば、それらの相互関係は線４
が水平位置にありまた線３が垂直位置にあるということ
Ｋよって、あるいはそれらの間の直角（直交性）によっ
て定義することができる。

寸法り、からＬ９までのどれかまたは暗黙の拘束条件の
どれかが欠けていると、ＣＡＤシステムは部品１０表現
を作シ出すことができない。他方、これ以上の（不必要
な）寸法が混乱を引起すこともある。これは今後説明す
るような部品ファミリーの生成または寸法の置き換えが
できるシステムには特にＩＬ妾である。

可変寸法または置換可能寸法を用いて対話盤の構成がで
きる従来技術のＣＡＤシステムでは、拘束条件は適切な
アルゴリズムにより検出される。

たとえば、拘束条件は２線間の角度が８９°と９１゜と
の間にあるとき検出される。基本的にはこのような検出
は点座標を比較することにより行われる。

磯何学的設計の後の、第２の設計プロセスで、制約／拘
束を人手で入力することも可能であるが、これはユーザ
が全体の構造を再考慮しなければならないことを意味し
ているのでやはシ受入れることができない。）ｌＯ束条
件の自動検出では、「拘束条件」がある図面でだけ発生
するが他の変形物では必須ではない場合に間違いを引き
起すことがある。

第３図は後にエラー・メクセージを発生することがある
このような「間違った拘束条件」の典型的な例を示す。

機械部品５は３つの寸法り、、Ｌ２、およびＬ３で定義
されている（部品５の上部の四部の寸法はこの考察には
関連しない）。図示した例では１寸法Ｌ２およびＬ３は
偶然に等しくなっている。それ故、拘束条件を検出する
自動アルゴリズムは線６および７が共線忙なワているこ
とを発見するであろう。寸法Ｌ３には一致しない寸法Ｌ
２を持つ他の変形物を後に生成しなければならないとき
Ｋは、この誤った拘束条件により、共線拘束条件侵犯が
引き起すエラーメツセージがいつも与えられる。

他の問題点を第４図に示す。この例では、ＬｌからＬ４
までの寸法の一つは不必要である。それ故、ＬｘからＬ
４　　の寸法の和が寸法り、に等しくなければ、システ
ムが位置決めすることができないというエラーが起る。

たとえば１寸法および暗黙拘束条件を方程式系に変換す
るＣＡＤシステムを使用すると、この方程式系は判断に
関する冗長性のため解くことができず、またそのエラー
を引き起した寸法はどれかというととに関する指示は得
られない。それ故１部品８の形状を計算することができ
ない。

ダ 典型的な「暗黙の拘束条件」を第ｆａ図から第ダ ｉｆ図に示す。第５ａ図は「水平線」拘束である。

すなわち、線１は画面の下縁までの距離（矢１０ａ、１
０ｂを参照）が一定の水平線である。同様Ｋ、第５ｂ図
は「平行線」拘束を示す、すなわち、線１２と予め定義
された線１３との距離（長さの等しい矢１４ａおよび１
４ｂ）が一定である。

第５ｃ図に示す「接線」拘束は線１５が円１６（これは
円弧でもよい）に接していることを示す。

線１７と１８との間の「直角」拘束を第５ｄ図に示す。

第５ｅ図において、線１９は予め定義された腺２０と共
嶽関係（ｃｏｌ　１ｎｅａ「）にある。すなわち線１９
は線２０を延長したものである。これが「共線」拘束で
ある。最後に、第５ｆ図に示す「垂直線」拘束は「水平
線」と同様の拘束である。すなわち、線２１は画面の垂
直線２２に平行である（矢２３ａ、２３ｂを参照）。

第１図は本発明に基いたＣＡＤシステムの概快図を示す
。ここに示すＣＡＤシステムはこのようなシステムの一
例に過ぎず、本発明を限定するものではないことを指摘
しなければならない。

プロセッサ２４は適切なインターフェース２５を経て、
たとえばキーボードおよび／またはグラフィックタブレ
ットとすることができる入力装置２６と接続されている
。この例を説明するため、この入力装置２６はグラフィ
ックタブレットであると仮定することができる。

このグラフィックタブレットは一組の「創造キー」２７
および一組の「その他キー」２８から構成されている。

創造キー２７＃ｉデザインコマンドの入力に便用される
。キー人力操作は実際にはグラフィックタブレットの所
定の区域に適当なペンを押し付けることにより行なわれ
る。その他のキー２８はそれ以外の機能、たとえばヘル
プ、プロット等に使用される。

「創造キー」２７は更にサブグループ２７ａおよび２７
ｂに分けられている。拘束キー２７ｂには暗黙の拘束条
件、たとえば第５ａ図から第５ｆ図に示す拘束条件？「
同心円」のような他の拘束条件が関連付けられている。

サブグループ２８ａの牛−にＦｉ暗黙の拘束条件は関連
付けられていない。

プロセッサ２４は更にプロセッサ２４を動作させる命令
が入りているプログラムメモリ２９およびデータメモリ
３０に接続されている。デイスプレィ３１およびプロッ
タ３２のような他の周辺装置は適当なインターフェース
３３を介してプロセッサ２４と接続されている。

プロセッサ２４は更に寸法指定プロセッサ３４と接続さ
れている。このプロセッサは、修正プロセッサ（ｒｅｔ
ｒｉｅｖａ！　ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ　）　３５と同様、
第１図には別個のプロセッサとして図示しである。

これは主として明確化の目的で行うものであり、実際に
は寸法指定プロセッサ３４および修正プロセッサ３５は
プログラムメモリ、たとえばプログラムメモリ２９にス
トアされている一組の命令コードまたはオペレーション
コードとして実現することができる。

寸法指定プロセッサ３４は更に寸法メモリ３７およびキ
ーメモリ３８を含む対象メモリ３６と協同動作する。修
正プロセッサ３５も対象メモリ３６にアクセスする。修
正プロセッサは更に変形物メモリ３９およびキー／拘束
条件対応表４０と協同動作する。メモリ３６および３９
は明確化のため。

第１図には別個のメモリとして図示しであるがデータメ
モリ３０の一部とすることもできる。

第１図に示すシステムは２つの基本動作モードを備えて
いる。第１のモード、いわゆる対象入力モードでは、ユ
ーザは創造キー２７を用いて機械部品等の基本形状を入
力することができる。寸法は後に説明するように不変寸
法、可変寸法、または柔軟寸法（ｆｌｅｘｉｂｌｅ　ｄ
ｉｍｅｎｓｉｏｎ　）として入力することができる。拘
束条件をともなうキーのサブグループ２７ｂ中の一つの
キーを押すことによりトリガされる拘束条件もまた記録
される。

第２のモード、いわゆる修正モードでは、すべての可変
寸法が実際の値で置き換えられ、実際の物体（変形物）
が生成される。

第６図は第１のモード、つまシ対象入カモードを示すフ
ローチャートである。このフローチャートで示される動
作はプログラムメモリ２９の制御のもとに、プロセッサ
２４により実行される。

動作は「スタート」というラベル（４１）から始まる。

システムはキー人力を待ち（４２）、キーが押され、そ
れが創造キーであれば（４３）。

制御を寸法指定プロセッサに移す（４４）が、これにつ
いては第７図により説明することにする。

押されたキーを表わすコードがストアされる（４５）と
共に、一つあるいは複数の寸法が、この寸法が不変寸法
、可変寸法、または柔軟寸法のいずれであるかを示す指
示と共にストアされる（４６）。

次に、必要なら更に最終的なプロセスが行われる（４７
）、これは創造キーが押されなかった場合にも行なわれ
る。かくして、システムは次のキ・−人力を待つ。

寸法指定プロセッサの動作を第７図によシ説明すること
にする。「スタート」というラベル（４８）から始まっ
た後、システムは入力される幾何学的要素の寸法は不変
、可変、柔軟のうちのいずれの寸法であるかをユーザに
尋ねる（４９）。不変寸法であれば、この寸法、たとえ
ば、長さ５円弧の半径などの値をユーザに尋ねる（５０
）。寸法が柔軟寸法であれば、心安な基準位置または基
準点をユーザに尋ねる（５１）。寸法が可変寸法であれ
ば、ユーザはその記号を入力する（５２）か、あるいは
そうするかわシに自動的に発生されるデフォルトの記号
を使用しなければならない。

次に制御は第６図によシ説明したように寸法決定プロセ
ッサに戻る（第７図の「リターン」５３）。

必要なら、コマンドが複数の寸法を必斐とする場合（た
とえば、円を画くコマンド。これは原点の座標の他に円
の半径も必要とする）、寸法決定プロセッサを数回呼出
すことができる。

第８図は対象入力モードで入力され、対象メモリ３６、
すなわちそれぞれ寸法メモリ３７およびキーメモリ３８
にストアされている項目のリストの典型的な例を示す。

第１の欄には、特定のコマンドの入力の順序を示す一連
の番号が入力されている。第２および第３の欄には関連
する寸法が、第４の欄には、必要な場合、それ以外の寸
法が入っている。選択された寸法種別が不変寸法であれ
ば、これらの欄には実際の値が入つておシ、選択された
寸°法嘔別が可変寸法であれば、これらＫは記号寸法が
入りている。また選択された寸法抽別が柔軟寸法であれ
ば、これらには基準点または基準位置の座標が入ってい
る。第５の欄には寸法の形式、すなわち不変、可変、ま
たは柔軟についての指示が入っておシ、最後の欄にはこ
れに関連している創造キー、すなわちキーコードの指示
が入りている。

システムの第２のモード、いわゆる修正モードについて
次に第９図の流れ図を用いて説明することにする。「ス
タート」ラベル５４を通った後。

カウンタｉを１にセットする（５５）。

次のループにおいて、インデクスまたは一連番号ｉを持
りている項目または物体が対象メモリ３６から取出され
る（５６）。その寸法が可変寸法であれば（５７）、変
形物を冥現する実際の寸法を入れ（５８）、可変寸法と
置き換える（５９）。この処理部分は参照される項目の
寸法が可変寸法でなければスキップされる。

次にシステムは項目ｉが暗黙の拘束条件を含意している
かチエツクする（６０）。これは、たとえば、ストアさ
れているキーコードが拘束条件を含意しているか、また
この拘束条件はどんなタイプかをチエツクすることＫよ
り行うことができる。第１図において、キー／拘束条件
対応表４０はキーコードとそれに関連付けられた拘束条
件の参照リストを備えている。もちろん、実際のキーコ
ードが拘束条件を含意していないことがわかることもあ
る。

拘束条件のデコードを参照番号６１で示しである。拘束
条件がデコードされると、項目ｉをデイスプレィ上に描
き（６２）、以後の処理のため変形物メモリ３９にスト
アすることができる（６３）。

次にカウンタｉをストアされている項目の最大数ｉｍａ
ｘと比較する（６４）。この最大数に達すると、プロセ
スが停止する（６５）。また到達していなければ、カウ
ンタな１だけインクリメントしく６６）、次の項目が処
理される。

修正プロセス、すなわち変形物の生成は実際対話的であ
ること、および変形物は入力が全部終ったとき完成する
ことは明らかである。それ故、ユーザは余分な応答時間
を我慢する必要はない。更に、拘束条件はすべて間違い
なく処理され、またエラーメツセージはエラーを起した
娩何学的項目、すなわち寸法または拘束条件の欠落に関
する指示を含むことができる。

第１０ａ図は対象入力プロセスの一例を非常に簡単な機
械部品６７により示している。線６８の肩′ 長さおよび座標はイ変寸法（ｆｖ）を有する垂直線とし
て入力される。同じことは線６９，７０、および７１に
適用される。同様な方法で、線７２および７７は不変寸
法（ｆｈ）を有する水平線として入力される。

線７３は可変寸法（ｖｈ）を有する水平線として入力さ
れる。この寸法に対する記号はＬｌと選択されテイル。

１８７４　（ｆｌ）Ｕ　２点（点７５および７６）間を
結ぶ線として入力される。すなわちこの線７４は常ＫＮ
廓線を閉じるように適応させられる。

明らかに、部品６７は可変寸法Ｌ１を有する部品のファ
ミリーのマスクである。第１０ｂ図は修正プロセスで単
に寸法Ｌ１　　を短縮することＫより作られた部品６７
′を示している。ｌ１１７３は適切に短縮されている。

同じことが点７５と７６との間の接続として定義されて
いる線７４にも起っている。

本発明のシステムは変形物の生成中に発生するエラーを
叙述することおよびどの幾何学的不完全性がエラーを生
じたかを示すことＫも適している。

これを第１１ａ図ないし第１１ｃ図により実証すること
Ｋする。

第１１ａ図は部品６７を示している。さてここで線７４
は間違って、柔軟な長さ（ロ）を有する。

２点間を結ぶ線として定義されず、代りに不変寸法（ｒ
ｈ）を有する水平線として定義されたと仮定する。第１
１ａ図のものとは異なる長さＬ！が、修正プロセス中に
入力されると、すぐに、これ罠よってエラーが生じる。

第１１ｂ図において、長さり、　　にりいて長過ぎる選
択が行なわれた。これにより線７４％６９０間に隙間７
８を生じる（第１１ｂ図）。他方、第１１ｃ図に示すよ
うに、長さり。

の選択が短か過ぎれば、張り出し部分７９が生じる。も
ちろん、システムは第１１ａ図から第１１Ｃ図までに示
すようなエラーが発生すれば、更に英舷字を用いたエラ
ー・メツセージを発生することもできる。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように１本発明によれば。

心安な拘束条件をユーザに負担を強いることなく、かつ
間違いなく把握することが可能になる。

【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フロック図
、 第２図ないし第４図は従来技術における問題点を説明す
るための図、 第５３図ないし第５ｆ図は暗黙の拘束条件の例を示す図
、 第６図、第７図および第９図は本発明の一実施例を説明
するためのフローチャート、 第８図は本発明の一実施例においてストアされるデータ
を説明するための図、 第１０ａ図および第１０ｂ図は本発明の一実施例の動作
例を説明するための図。 第１１ａ図ないし第１ｉｃ図は入力エラーの表示を説明
するための図である。 ２４：プロセッサ ２５．３３：インターフェース ２６：入力装置 ２７：創造キー ２７ａ、２７ｂ：サブグループ ２８：その他のキー ２９ニブログラムメモリ ３０：データメモリ ３１：デイスプレィ ３２：プロッタ ３４：寸法指定プロセッサ ３５：修正メモリ ３６二対象メモリ ３７：寸法メモリ ３８：キーメモリ ３９：変形物メモリ ４０：キー／拘束条件対応表 ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、７ ＦＩＧ、１０ｂ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一組のデザインコマンドを有するＣＡＤシステム
   で少なくとも一部の寸法が可変の二次元または三次元の
   対象の図形モデルを生成する方法において、 対象入力モードでは、 前記一組のデザインコマンドのサブグル ープの各コマンドに予め定められた拘束条 件が関連付けられており、 前記サブグループに属するコマンドが入 力された場合に更なる処理のため前記関連 付けられている拘束条件またはその表現を ストアし、 前記可変の寸法を実際の寸法で置きかえる修正モードで
   は、 前記拘束条件を取出して実際の対象の図 形モデルを構築するために使用する ことを特徴とする図形モデル生成方法。
2. （２）ユーザ入力インターフェースと、 出力インターフェースと、 前記ユーザ入力インターフェースと前記出 力インターフェースに接続されたディジタルプロセッサ
   と、 前記ディジタルプロセッサに接続され当該 ディジタルプロセッサを動作させる命令を含むプログラ
   ムメモリと を有するＣＡＤシステムにおいて、 前記ユーザ入力インターフェースは論理的 に少なくとも第１および第２のサブグループに分割され
   たコマンド入力手段を有し、 前記第１のサブグループの各コマンドには 予め定められた拘束条件が関連付けられており、 前記プログラムメモリには 前記第１のサブグループのコマンドが入 力された場合に更なる処理のため前記関連 付けられている拘束条件またはその表現を ストアし、 前記拘束条件を取出して実際の対象の図 形モデルを構築する ための命令を含む ことを特徴とするＣＡＤシステム。