JPH02227781A - 合成図形作成方法および装置 - 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、ＣＡＥなどで形状入力に用いられる合成図形
作成方法および装置に係り、特に、ユーザが意図する形
状概念の具象化を支援するに好適な合成図形作成方法お
よび装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、複数の形状の合成により図形を作成していく方法
にプリミティブ（基本図形）間に和（Ｕ）積（ｎ）、差
（−）集合オペレータを用いる方法がある（自動設計の
方法論、沖野、昭５７年５月、養賢堂）。

上記の方法では、第８図に示されているように、＊印で
示されるプリミティブをオペレータを用いて、図形の合
体及び抜き取りなどを行い、これらの操作を適宜組み合
わせることにより、合成図形が作成される。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のＣＡＥ及び意匠設計などにおける形状入力装置は
、ユーザの頭の中に形状に対する実体概念が既に構築さ
れていることを前提としており、実体概念の定量化を支
援するシステムを持つにすぎない。また、形状の合成に
関しても、前記のような和（Ｕ）や差（−）などのオペ
レータによる操作では、各々の形状の持つ特性を局部的
に表現するだけであって、漠然とした形状概念を包括す
るような形状特性の発見を可能とするまでには至ってい
ない。

本発明の課題は、形状の種々の特性の発現しこより、ユ
ーザの意図した形状概念からの逸脱を防止することにあ
り、さらに、これらを実現するパラメータでの図形制御
を可能とするにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は、被合成図形が設定される基本図形設定部
と、前記図形への近似度を示す形状制御パラメータを記
憶するパラメータ記憶手段と、該形状制御パラメータを
用いて前記基本図形設定部に設定された被合成図形の合
成演算を行い合成図形データを出力する図形合成部と、
を儒えた合成図形作成装置により達成される。

被合成図形の図形データを記憶する基本図形データベー
スが、基本図形設定部に接続して設けられている請求項
１に記載の合成図形作成装置としてもよい。

また、形状制御パラメータを記憶するパラメータ記憶手
段に記憶された形状制御パラメータを書き換える入力手
段が、前記パラメータ記憶手段に接続して設けられてい
る請求項１または２に記載の合成図形作成装置としても
よく、基本図形設定部に設定された図形およびまたは合
成図形データで定義される図形を表示する表示手段が設
けられている請求項１乃至３に記載の合成図形作成装置
としてもよい。

さらに、上記課題は、被合成図形および該被合成図形を
包含する被合成図形包含円を設定する手順と、該円の中
心を原点とする極座標を設定し、被合成図形の座標値を
算出する手順と、前記極座標の一定の角度毎に、各被合
成図形への近似度を示す形状制御パラメータにしたがっ
て、各図形の前記算出された座標値を合成して合成図形
を包含する基準円に関する合成極座標を合成図形データ
として算出する手順と、該合成極座標で定義される点を
角度順に線分で接続して合成図形とする手順と、を備え
た合成図形作成方法によっても達成される。

また、２個の被合成図形を設定する手順と、該被合成図
形の外周後同数の線分に分割する手順と、前記２個の図
形間で分割されてできた前記線分をそれぞれ１対１に対
応させる手順と、対応する線分の一方を、該線分の平行
移動、該線分の中点まわりの回転、該線分長さの伸縮を
組み合わせて他方の線分に一致させる移動を行なう手順
と、この線分の移動を形状制御パラメータで表現し、指
定された形状制御パラメータの値で定義される線分の位
置に基づいて合成図形データを算出する手順と、を備え
た合成図形作成方法によっても達成される。

〔作用〕

基本図形設定部に設定された被合成図形が、基準点に対
して数値化され、該数値がパラメータ記憶手段に記憶さ
れた形状制御パラメータに基づいて、図形合成部により
、合成図形を定義する合成図形データである座標値が演
算される。

パラメータ記憶手段に接続された入力手段により形状制
御パラメータが書き換えられると、書き換えられた前記
パラメータに従って前記演算が繰り返えされ、新たな合
成図形を定義する合成図形データが求められる。

得られた合成図形データにより定義される合成図形は表
示手段に表示され、装置の操作者は合成された図形を図
形として確認できる。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例である合成図形作成装置の全体
構成を示すブロック図である。本合成図形作成装置は、
入力手段であるキーボード４、タブレット５に接続して
設けられた任意形状の図形を作成する図形入力部６と、
該図形入力部６に接続して設けられた方法選択スイッチ
１と、該選択スイッチ１に接続された基本図形設定部で
ある極座標方式対象図形設定部８ａおよび外周分割方式
対象図形設定部８ｂと、極座標方式対象図形設定部８ａ
に接続して設けられた極座標方式基本図形データベース
７ａおよびパラメータ記憶手段である極座標方式形状制
御テーブル９ａと、極座標方式対象図形設定部８ａと極
座標方式形状制御テーブル９ａとに接続して設けられた
極座標方式図形合成部１０ａと、外周分割方式対象図形
設定部８ｂに接続して設けられた外周分割方式基本図形
データベース７ｂおよびパラメータ記憶手段である外周
分割方式形状制御テーブル９ｂと、外周分割方式対象図
形設定部８ｂと外周分割方式形状制御テーブル９ｂとに
接続して設けられた外周分割方式図形合成部１０ｂと、
極座標方式図形合成部１０ａおよび外周分割方式図形合
成部１０ｂに接続して設けられた合成図形出力部１１と
、合成図形出力部１１に接続して設けられた表示手段で
あるＣＲＴデイスプレー３と、ＣＲＴデイスプレー３に
接続して設けられた表示制御部２と、を備えている。Ｃ
ＲＴデイスプレー３は、さらに、極座標方式対象図形設
定部８ａ、極座標方式形状制御テーブル９ａ、外周分割
方式対象図形設定部９ｂ、外周分割方式形状制御テーブ
ル９ｂ、図形入力部６、入力手段であるキーボード４お
よびタブレット５に接続されている。方法選択スイッチ
１は、図形合成に極座標成分合成方式（以下極座標方式
という）と外周分割方式のいずれかを選択するスイッチ
で、極座標方式基本図形データベース７ａおよび外周分
割方式基本図形データベース７ｂは基本的な図形に関す
る各方式に応じた図形データを格納する。極座標方式対
象図形設定部８ａおよび外周分割方式対象図形設定部８
ｂは、各方式に応じ、基本図形データベース７ａもしく
は７ｂおよび図形入力部６からの入力に基づいて被合成
図形を設定し、形状制御テーブル９ａおよび９ｂは各方
式に応じた図形の形状制御パラメータ（以下合成パラメ
ータという）Ｐｉｊ＋ｔを管理する。図形合成部１０ａ
、１０ｂは各方式に応して設定された被合成図形と合成
パラメータとから、図形の合成演算を行い、得られた結
果を合成図形出力部１１に出力する。合成図形出力部１
１は、図形合成部１０ａ、１０ｂの出力を画像信号に変
換し、ＣＲＴデイスプレー３に出力表示する。ＣＲＴデ
イスプレー３には、又、対象図形設定部８ａ。

８ｂに設定された被合成図形、形状制御テーブル９ａ、
９ｂの合成パラメータ、図形入力部６を介して入力され
る図形も表示される。キーボード４の出力は、また、方
法選択スイッチ１を介して、形状制御テーブル９ａ、９
ｂに接続されている。

次に上記の装置を用いて図形の合成を行う方法について
説明する。

まず、平行四辺形Ａ、三角形Ｂ、円Ｃを被合成図形とし
て極座標方式について述べる。まず、方法選択スイッチ
１により極座標方式が選択され、図形入力部６が極座標
方式対象図形設定部８ａに接続され、かつ、キーボード
４の出力が形状制御テーブル９ａに接続される。キーボ
ード４、またはタブレット５により、被合成図形が図形
入力部６を介して対象図形設定部８ａへ指定され、対象
図形設定部８ａは、指定された図形を極座標方式基本図
形データベース７ａから読み出して設定するとともに当
該図形をＣＲＴデイスプレー３に表示する。基本図形デ
ータベースに格納されていない図形が用いられるときは
、キーボード４もしくはタブレット５によりＣＲＴデイ
スプレー３に当該図形を表示するとともに表示された図
形が図形入力部６を介して対象図形設定部８ａに設定さ
れる。形状制御テーブル９ａには、基本図形に応じてあ
らかしめ定められた合成パラメータＰｉｊが格納されて
いるが、キーボード４を介して変更することも可能であ
り、新たな図形が設定された場合には、キーボード４か
ら合成パラメータが入力される。対象図形設定部８ａに
被合成図形が設定されると、極座標方式図形合成部１０
ａは、第２Ａ図に示されるように各被合成図形について
、これを包含する最小円を設定（円はその固自体を包含
する最小円とする）シ、第２Ｂ図に示されるように該最
小円の中心から０度〜３６０度まで一定角度ごとに、半
径方向の放射線を設定する。ついで、第２Ｃ図に示すよ
うに、各角度ごとに、前記放射線と被合成図形との交点
までの距離（極座標）を前記最小円の半径で除した値α
１ｊ（ｉは図形番号、ｊは角度番号）を求め、次に、第
２Ｄ図に示すような形状制御テーブルを用いて各角度ｊ
に関してΣα１ｊＸＰｉｊ＝βｉｊを求める。尚、Ｐｉ
ｊは、ある角度での合成図形の近似度を示す、設計者の
意図を数値化した合成パラメータであり、０≦Ｐｉｊ≦
１゜ΣＰｉｊ＝１という条件内で、自由に設定される。

Ｐｉｊが求まったら、合成図形を包含する大きさにあら
かじめ設定された基準円（合成図形包含内）の各角度（
前記最小円に設定されたと同じ一定角度で分割された角
度）に関して、該合成図形包含内の半径に求められた前
記βユｊを乗して、各角度ごとの合成図形包含円中心か
らの距離（合成横座標）を求め、求められた距離を角度
順に合成図形データとして、合成図形出力部１１に出力
する。

合成図形出力部１１は、入力された角度順の距離から各
点の座標を演算し、各座標点を結ぶ図形を示す画像信号
に変換してＣＲＴデイスプレー３に出力する。ＣＲＴデ
イスプレー３に表示された合成図形を修正する場合は、
キーボード４により形状制御テーブル９ａに格納されて
いる合成パラメータを変更し、再度図形合成部１０ａに
演算を行わせればよい。第２Ｅ図は合成された図形の例
を示す。尚、本実施例では、被合成図形を３個としたが
、必ずしも３個である必要はない。

次に外周分割方式による図形合成につき説明する。まず
、方法選択スイッチ１により外周分割方式が選択されて
、図形入力部６が外周分割方式対象図形設定部８ｂに接
続されかつキーボード４が外周分割方式形状制御テーブ
ル９ｂに接続される。

被合成図形として２個の図形（ここでは５稜星と円とし
て説明する）がキーボード４もしくはタブレット５から
図形入力部を介して、外周分割方式対象図形設定部８ｂ
に入力設定される。設定された図形はＣＲＴデイスプレ
ー３にも表示される。

尚、外周分割方式基本図形データベース７ｂに格納され
ている基本図形が用いられる場合は、図形入力を行わず
とも、キーボード４からの図形の指定のみで設定可能で
ある。対象図形設定部８ｂに設定された２個の図形（よ
、両図形の対応が適切に行われるように大きさが調節さ
れ、図形合成部１０ｂにより、第３Ａ図に示されるよう
に、各図形の外周が同数の線分に分割される。次いで第
３Ｂ図に示されるように、分割された線分群について、
面図形間で対応する線分が定められる。決定された前記
対応する線分に関して、第３Ｃ図に示されるように、線
分の平行移動、線分の中点まわりの回転、線分長さの伸
縮を組み合わせることにより、一方の線分を他方の対応
する線分に一致させる移動が構成される。移動の始点側
の図形を合成パラメータ値０、移動の終点側の図形の合
成パラメータ値を１とし、これら線分群の移動の過程が
合成パラメータ１　（０≦ｔ≦１）で表現される。

この合成パラメータｔを用いて、第３Ｄ図に示されるよ
うに移動始点側の図形上の隣接するある線分Ａ。、　Ｂ
、、（接続点Ｖｏ）が移動終点側の図形上の対応する線
分Ａ１．Ｂ□（接続点Ｖ１）に移動する過程で、合成パ
ラメータし＝ｊｏにおいて、前記線分はＡｉｏ、Ｂｔ。

の位置にあるが、両線分の接続点は線分Ａｉｏ側のＶＡ
、線分１３ｔｏ側のＶＢに分散することが表現される。

１＝１．における両線分の接続点として■ΔとＶＢの中
間点Ｖｔｏが設定され、その位置が全ての隣接する線分
群について算出される。合成パラメータｔは分割された
線分ごとに設定されて形状制御テーブル９ｂに格納され
ており、図形合成部１’Ｏｂは、線分群ごとに対応する
合成パラメータｔを読み出して前記Ｖｔｏの位置を演算
する。図形合成部１０ｂの演算結果は合成図形出力部１
１に出力され、合成図形出力部１１は出力された座標位
−を連らねる画像信号に変換して、ＣＲＴティスプレー
３に出力表示する。第３Ｅ図は合成された図形例である
。第３Ｅ図から分るように合成される図形は合成パラメ
ータｔを変えることにより、変化し合成パラメータｔは
形状制御テーブル９ｂに格納されている値をキーボード
４から書き換えることにより変化する。形状制御テーブ
ル９ｂの合成パラメータ値を変えることによりリアルタ
イムで、ＣＲＴデイスプレー３の合成図形も変化し、設
計者の漠然とした形状概念の具体化が容易になる。

次にこの装置を用いた図形合成の他の例について説明す
る。

第４Ｂ図は第４Ａ図に示される円、菱形、正三角形を被
合成図形として、極座標方式形状制御テーブルの合成パ
ラメータを種々の値に変えて、いろいろな合成を行った
結果の図形出力を示し、抽象的な図形の合成による新し
い図形イメージやマーク作成の例である。

第５図は製品形状のデザインに本発明を適用した例を示
し、図形例の両端の矢印が付された図形が最初に設定さ
れた被合成図形であり、その間の図形が合成パラメータ
の変化に従って外周分割方式図形合成により出力された
ものである。

一托一 第６図は２個の図形の合成を、一方の図形の状態から他
方の図形の状態への移動としてとらえ、前記２個の図形
間に合成パラメータｔをＯ〜１の間で変化させて得た図
形を順次配列することにより、アニメーションを作成し
た例を示す。

上述の実施例は、２〜３個の既知の図形の合成により新
しい図形を作成した例であるが、これを拡張して図形に
単なる形状以上の意義を持たせることにより、この装置
の機能を拡張する例を以下に示す。ここでは、図形を制
御コマンドとして利用する。まず第７Ａ図に示すように
、極座標（０゜Ｒ）のθ方向に、連続あるいは離散的に
異った変数をとりＲ方向に変数値をとる。そして各変数
と変数値で定義される点をθ方向に順次線分で結び、得
られた図形を制御コマンドの図形的表現とする。

この方法では、第７Ｂ図に示されるように、典型的な制
御コマンドの図形的表現を被合成図形として設定し、そ
れらを合成することにより、新しい制御コマンドが生成
されるから、新しい制御コマンドによる制御系の状態変
化を把握しながら、図形合成の合成パラメータを変化さ
せ、新しい有効な制御コマンドを生成することができる
。互いに関連する多数の制御対象を制御する多変数制御
を行う場合、このように制御コマンド（制御量）を図形
的に表現することにより、制御コマンドの変化の程度の
把握が容易になる。

従来の形状入力装置は、漠然とした形状概念を一つの形
として一意的に決定するものであったが、上記実施例に
よれば、図形に関する種々の概念を合成される図形に反
映させることが可能であり、また、形状概念を一意的に
取り扱うのでなく、類似性のある図形群として取り扱う
ことが可能である。また、被合成図形をデータベースに
登録しておくことにより、合成パラメータを制御するだ
けで容易に何種類もの図形が生成されるので、ユーザの
図形選択の範囲を広げる効果も得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、既知の被合成図形が、形状制御パラメ
ータ（合成パラメータ）に基づいて、変形合成されるの
で、既知の図形と異なる新たな図形の生成が可能となり
、ユーザのもつ図形概念の固定化、具体化を容易にする
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である合成図形作成装置の概
略構成を示すブロック図、第２Ａ図、第２Ｂ図、第２Ｃ
図、第２Ｄ図、第２Ｅ図は極座標方式により図形合成を
行う手順を示す説明図、第３Ａ図、第３Ｂ図、第３Ｃ図
、第３Ｄ図、第３Ｅ図は外周分割方式により図形合成を
行う手順を示す説明図５第３Ｆ図は外周分割方式におけ
る合成パラメータの概念を示す概念図、第４Ａ図、第４
Ｂ図、第５図、第６図は図形合成の例を示す説明図、第
７Ａ図および第７Ｂ図は図形を制御コマンドとして用い
る場合の設定方法およびコマンド作成システムの操作手
順を示す説明図で、第８図は従来技術による図形合成を
示す説明図である。 ３・・表示手順（ＣＲＴデイスプレー）、４・・・入力
手段（キーボード）、 ５・・・入力手段（タブレッ１〜）、 ７ａ、７ｂ・・・基本図形データベース、８ａ、８ｂ　
　基本図形設定部（対象図形設定部）。 ９　ａ、９　ｂ・・・パラメータ記憶手段（形状制御テ
ーブル）、１０ａ、１０ｂ・・図形合成部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被合成図形が設定される基本図形設定部と、前記図
   形への近似度を示す形状制御パラメータを記憶するパラ
   メータ記憶手段と、該形状制御パラメータを用いて前記
   基本図形設定部に設定された被合成図形の合成演算を行
   い合成図形データを出力する図形合成部と、を備えた合
   成図形作成装置。 ２、被合成図形の図形データを記憶する基本図形データ
   ベースが、基本図形設定部に接続して設けられているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の合成図形作成装置。 ３、形状制御パラメータを記憶するパラメータ記憶手段
   に記憶された形状制御パラメータを書き換える入力手段
   が、前記パラメータ記憶手段に接続して設けられている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の合成図形作
   成装置。 ４、基本図形設定部に設定された図形およびまたは合成
   図形データで定義される図形を表示する表示手段が設け
   られていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の合
   成図形作成装置。 ５、被合成図形および該被合成図形を包含する被合成図
   形包含円を設定する手順と、該円の中心を原点とする極
   座標を設定し、被合成図形の座標値を算出する手順と、
   前記極座標の一定の角度毎に、各被合成図形への近似度
   を示す形状制御パラメータにしたがって、各図形の前記
   算出された座標値を合成して合成図形を包含する基準円
   に関する合成極座標を合成図形データとして算出する手
   順と、該合成極座標で定義される点を角度順に線分で接
   続して合成図形とする手順と、を備えた合成図形作成方
   法。 ６、２個の被合成図形を設定する手順と、該被合成図形
   の外周を同数の線分に分割する手順と、前記２個の図形
   間で分割されてできた前記線分をそれぞれ１対１に対応
   させる手順と、対応する線分の一方を、該線分の平行移
   動、該線分の中点まわりの回転、該線分長さの伸縮を組
   み合わせて他方の線分に一致させる移動を行なう手順と
   、この線分の移動を形状制御パラメータで表現し、指定
   された形状制御パラメータの値で定義される線分の位置
   に基づいて合成図形データを算出する手順と、を備えた
   合成図形作成方法。