JPH0282361A - 立体干渉表示装置 - 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〕 本発明は演算装置における各種図形を表示する装置に係
り、特に計算機内の三次元空間上の二つの立体の干渉状
態を容易に確認することのできる立体干渉表示装置に関
する。

〔従来の技術及び本発明の技術的背景〕コンピュータを
用いることにより実施するＣＡＤ　　（Ｃｏｍｐｕｔｅ
ｒ　　Ａｉｄｅｄ　　Ｄｓｉｇｎ）　　、　ＣＡＭ（Ｃ
ｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄ　　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉ
ｎｇ）、　ＣＡ　Ｅ　（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　　Ａｉｄｅ
ｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）等においては計算機に三次
元立体を生成する方法が採用されている。

一般に単純な立体を計算機内で作成する方法として、第
７図（Ａ）および（Ｂ）に各々示す二連りの方法がある
。

このうち（Ａ）に示す方法はプリミティブと称する方法
であり、例えば直方体ａ１、球ａ２、円筒ａ３、円錐台
ａ４、トーラスａ５等を表示し、これらの形状は公式化
可能な形状である。また（Ｂ）に示す方法は任意形状の
二次元の面を長手方向に掃引または回転させて生成する
方法であり、例えば楕円の面ｂ１を掃引くして円筒の斜
視図ｂ２を形成したり、弓型の形状ｂ３を回転軸ｂ４を
中心として回転（回転掃引）させることにより傘状の立
体ｂ５を形成したりする。しかし、何れの方法も単純な
立体しか表現することができないため、第８図および第
９図に示す方法が開発・提供されている。これらの方法
は何れも前記した単純立体を用いて、より複雑な立体を
作成するものである。先ず第８図に示す方法は、局所変
形操作と称している方法で、単純立体の任意面ｆａ、を
平行引き伸ばしく平行引き上げ）を行ったり、この任意
面ｆａ、を回転引き上げすることによりより複雑な立体
を形成する。この方法は複雑な幾何学的処理を必要とせ
ず、処理速度は早いが、作成できる立体形状に制限があ
る。第９図は立体の集合演算と称するる方法で、前記し
た単純立体同志に和、差及び積集合を加え、この操作を
繰り返すことにより、より複雑な立体を形成する方法で
ある。

この方法の場合には作成できる立体に基本的には制約は
なく、どのような形状でも対処可能であると言われてい
る。しかし、二つの立体間に生じる干渉線を求めるため
に膨大な幾何的処理を必要とするため、処理時間が長（
なるという問題がある。

また二つの立体間の干渉状態は全て自由に動かせるため
、複雑な交差関係が発生し易く、特別な処理を行う必要
が生じる。

〔発明が解決使用とする課題〕

第１０図において、Ａ、Ｂの各立体に回転・移動を加え
て面ｆａ、とｆｂｌ、面ｆａ２とｆｂ２が共に接触する
ような和算集合演算を行った場合、回転等の誤差により
本当に厳密に前記した面同志が接触しているか否かを確
認する手段はない。現状では厳密に面同志が接触してい
るかどうかの確認は、確認したい部分Ｃを拡大した拡大
図ＣＬをを得て視覚により確認する。即ち、拡大・確認
を何回も繰り返すことにより実施している。この作業は
立体作成の作業を中断するばかりでなく、オペレータに
極度の緊張を要求する。またズレが微少の場合や立体が
複雑である場合には、実質的に視覚のみでは確認できな
い事態も生じている。

即ち、上述の従来方法では図形の干渉について数値的な
根拠および複雑な立体の場合の確認方法についての配慮
がなされておらず、装置の信頼性および作業性について
問題があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は以上の問題点に鑑み構成したものであり、図形
の干渉の数値的根拠を明らかにすると共に、複雑な立体
における接触に関しての確認を容易にするようにした装
置であり、立体集合演算の幾何的処理部に立体同志の接
触パターンを分類する処理部を設け、接触パターンの関
係を記憶し、オペレータの要求に応じて、相互の図形が
接触している場合には接触パターン別に立体の頂点、接
線及び面を、表示画面における点滅または色変化させる
ように構成した装置である。

〔作用〕

幾何処理部に設ける接線パターン分類処理部では、立体
Ａの頂点Ｖａ、稜線ｅａ、面ｆａ、立体Ｂにおいては頂
点ｖｂ、稜線ｅｂ、面ｆｂ、とししたとき、次に示す接
線パターン別に、立体Ａのどの部分と、立体Ｂのどの部
分が接触したかを具体的に、頂点歯、稜線歯、面歯等の
情報で記憶する。

立体Ａ　　　　　　立体Ｂ 集合演算終了後、自動的に記憶した情報のパターン別の
数量を表示し、接触があったことをオペレータに知らせ
る。オペレータの指示により、任意の接触点を個別に点
滅または色度えして表示する。これらの情報しま実際に
交点計算を行う幾何処理部で記憶するため、数値的には
正確な情報である。また立体の形状に関わりなく情報収
集することができるので、複雑な立体にも充分に対応可
能であり、情報に洩れがなく信頼性も高いものである。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面を参考に具体的に説明する。

第１図は本発明に係る装置の構成状態を示す。

装置は大別して制御装置１、外部記憶装置ｌＯ、グラフ
ィックデイスプレィ８、入力手段としてキーボード６お
よびマウス７から構成しである。

このうち制御装置はキーボード６およびマウス７から入
力される情報を処理する入力処理部４、立体の集合演算
の幾何処理と位相処理を行う立体集合演算処理部９、お
よび本発明の特徴である接触パターン分類処理部３、立
体集合演算処理部９及び接触パターン分類処理部３をコ
ントロールする中央処理装置（ＣＰＵ）２、グラフィッ
クデイスプレィ８に立体を表示するための表示処理部５
から構成されている。また外部記憶装置１０は立体デー
タ記憶用として用いる。

通常、集合演算を行う場合は、オペレータがキーボード
６を用いて立体Ａ、Ｂおよびそれぞれの立体に対する回
転、移動量を推定する。その指示に従い、立体集合演算
処理部９は外部記憶装置１０から立体データＡ、Ｂを読
み込み、幾何処理及び位相処理を行い、その結果は外部
記憶装置１０に保存すると同時に表示処理部５を介して
グラフィックデイスプレィ上に表示する。

以上の処理過程において、幾何処理と連動して動作する
接触パターン分類処理部３を以下に詳細に説明する。

接触パターン処理部３で分類する接触パターンの詳細は
第２図に示とおりであり、分類する元の情報は幾何処理
を用いて行う。即ち、幾何処理では第３図に示すような
和集合演算の場合は、まず初めに面ｆａの無限平面と面
ｆｂの全稜線との交点計算を行う。次に面ｒｂの無限平
面と面ｆａの全稜線との交点計算を行うことにより交点
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を各々求め、ＰＩ−Ｐ３、Ｐ３
−Ｐ２、Ｐ２−Ｐ４の３本を干渉線候補とし、前記面ｆ
ａとｆｂに共通な干渉線候補Ｐ３−Ｐ２を正式な干渉線
とする。これらの処理は立体Ａの全面数×立体Ｂの全面
数の数だけ行われる。この際の無限平面と稜線との関係
を示したものを第４図に示す。この中で点線ｊ２１内に
示すパターンを接触パターンと称している。

以上に説明したように幾何処理を行った結果として立体
へのどの部分が立体Ｂのどの部分に接触したかの情報が
、余計な処理を行わずに得られる。

従って接触バクーン分類処理部３で前記した情報を利用
し、接触パターン別に分類し、何れの部分が接触したか
を全て記憶する。

集合演算終了後、グラフインクデイスプレィ８に対して
自動的に第５図（Ａ）に示す接触パターン別の接触個所
数を表示し、オペレータに接触が有ったことを知らせる
。オペレータが更に詳しい情報を知りたい場合には、マ
ウス７を用いて、例えばＦ−Ｆ　（面と面）の接触を示
す数の部分をビックＰＣすると、同図（Ｂ）に示すよう
な表示、即ち右上表中のＦ−Ｆに対応する数字２の部分
が色度わりして示す。更にＭｌのｆａ、−ｆｂの部分を
ビックすると、立体Ａと立体Ｂの交差状態を示すワイヤ
フレームモデルを用いて表示立体の面を色変化させ、そ
の面がどの面かを具体的に表示する。なお、第５図（Ａ
）および（Ｂ）の右上の表中の符号Ｖは頂点を、Ｅば稜
線を、Ｆは面を各々示し、かつ表中の数字は接触個所数
を示す以下（Ｃ）及び（Ｄ）においても同様とする。

第５図（Ｃ）の稜線と稜線、同（Ｄ）の頂点と面等も同
様に稜線または点を色変化させる。なお、各表示の右下
の「キャンセル」の表示は他の接触パターン生じさせる
時に用い、「続き」は接触パターン数が多い場合に一度
に詳細が表示されないときに用いる。

第６図に示すように面と面、稜線と稜線等のように表示
対象が重なった場合には、例えば次の方法により表示す
る。

即ち、色変化させた後、ｆａｌとｆｂｌ、ｅａとｅｂ、
を交互に点滅させて表示することで１＋１１認を容易に
する。

このように、従来複雑な立体同志の集合演算を行った場
合、何れの部分が接触しているか判明しなかったが、表
形式でしかも接触パターン別の数量が自動的に表示され
ることで、−目で接触の有無を確認できる。また全部の
接触パターンを記憶しているので立体同志の全体の干渉
状態も把握できる。

〔効果〕

本発明は以上にその内容を具体的に説明した如く、集合
演算処理の情報を用いて接触パターンか否かの判断をす
るので、その数値的な根拠は明らかであり、立体の形状
に左右されることなく全ての接触パターンを確実に分類
、記憶することができる。

また、オペレータへの表示方法として、接触パターン別
の数量を自動的に表形式で出力し、−目で接触パターン
の有無が確認できるように配慮しであるので、より詳細
な情報が欲しい場合には、オペレータの指示により接触
パターンの個別情報の詳細を出力し、個別表示はワイヤ
フレームモデルを用いて、頂点、稜線、面を色変化また
は点滅させることにより確認を容易化した。

更に、本発明装置は幾何処理情報を用いて容易に実現可
能であるため、集合演算の処理速度に影響を与えること
はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る立体干渉装置の実施例を示す装置
の全体構成図、第２図は第１図の接触パターン分類処理
部で部類する接触パターンの詳細図、第３図は集合演算
の幾何処理の内容を示す図、第４図は接触パターンの形
を示す図、第５図（Ａ）乃至（Ｄ）は接触パターンの表
示状態を示す図、第６図は接触パターンのうち、点滅表
示の一例を示す図、第７図（Ａ）はプリミティブによる
表示対象を示す図、同（Ｂ）は掃引生成による表示方法
を示す図、第８図は局所変形操作による立体生成の一例
を示す図、第９図は立体集合演算の機能を示す図、第１
０図は従来技術による表示方法を示す図である。 制御装置　　２・・・中央処理装置 接触パターン分類処理部 入力処理部　　５・・・表示処理部 グラフインクデイスプレィ 立体集合演算処理部 ・外部記憶装置 →

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）幾何処理の情報を基に二つの立体間の接触パター
   ンを、頂点、稜線及び面の組み合わせにより複数種類に
   分類する分類処理部と、この二つの立体のうちの一方と
   他方とが何れの部分で接触したかを分類別に記憶する記
   憶部と、前記分類に対応する発生数を自動的に外部表示
   手段に表示し、かつオペレータの指示により前記頂点、
   稜線及び面等の接触部を視覚的確認手段により表示する
   表示部とから構成することにより、計算機内の三次元空
   間上の二つの立体の干渉状態を確認するようにしたこと
   を特徴とする立体干渉表示装置。（２）オペレータの指
   示により実施する前記頂点、稜線及び面等の接触部の視
   覚的確認手段をワイヤフレームモデルとし、このモデル
   により前記頂点、稜線及び面等の接触部を色変化させる
   ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
   記載の立体干渉表示装置。 （３）頂点と頂点、稜線と稜線、面と面の接触で、一方
   が他方に完全に含まれた場合の接触状態の表示を、色変
   化と同時に点滅させるようにしたことを特徴とする特許
   請求の範囲第（１）項または第（２）項記載の立体干渉
   表示装置。