JPH0457167A - パラメトリック設計装置 - Google Patents

パラメトリック設計装置

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JPH0457167A
JPH0457167A JP2169064A JP16906490A JPH0457167A JP H0457167 A JPH0457167 A JP H0457167A JP 2169064 A JP2169064 A JP 2169064A JP 16906490 A JP16906490 A JP 16906490A JP H0457167 A JPH0457167 A JP H0457167A
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JP
Japan
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shape
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equation
feature point
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JP2169064A
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English (en)
Inventor
Hisashi Morisue
尚志 森末
Kotaro Ogasawara
小笠原 耕太郎
Kenichi Kobori
研一 小堀
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Original Assignee
Sharp Corp
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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、コンピュータ援用設計等の会話型形状処理シ
ステムにおいて形状定義を行うパラメトリック設計装置
に関する。
[従来の技術] 一般に、コンピュータ援用設計(以後、CADと称する
)等の会話型形状処理システムにおける形状生成方法と
しては、形状を構成する線分、円弧等の各形状要素毎に
、要素の種類及び端点の座標値等の幾何情報を入力する
方法、高い頻度で用いられる形状を図形パターンとして
用意しておき、必要に応じて用意された図形パターンを
取り出す方法、図形の生成過程を一種のプログラムで定
義及び実行して形状を生成する方法(パラメータで定義
されている部分はパラメータの値に応じた形状が生成さ
れる)及び入力図形の各要素の座標値をパラメータの関
数として登録し、パラメータの値を入力することによっ
て図形の各要素の座標値を求めて図形を生成するパラメ
トIJツク図形処理方法(特開昭61−273670号
参照)がある。
[発明が解決しようとする課題] しかし、上述の形状要素毎に要素の種類及び幾前情報を
入力する形状生成方法及び図形パターンを用意してその
図形パターンを必要に応じて利用する形状生成方法には
、設計者の設計意図及び形状の機能的要求を反映させて
形状の生成及び修正を行うことか難しいという問題点が
ある。
上述の形状の生成過程をプログラムで定義する形状生成
方法及び座標値をパラメータ関数で定義する形状生成方
法には、パラメータ入力により形状が規定される部分が
あらかじめ決められており、形状が規定される部分を変
更する場合には、プログラム又はパラメータ関数を再定
義し直す必要があり形状の修正が難しいという問題点が
ある。
従来のパラメトリック図形処理方法には、従来のCAD
システムにおける図面データに対してパラメトリック設
計を適用できないという問題点かある。
本発明の目的は、上述の従来の形状生成方法の問題点に
鑑み、設計者の設計意図及び形状の機能的要求による形
状修正が容易であると共に、従来のCADデータを適用
できるパラメトリック設計装置を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 本発明の上述した目的は、初期のデータからパラメトリ
ック設計を適用するデータ部分を選択する選択手段と、
データ部分内の特定のデータから形状要素間の接続関係
を保持した形状データを生成する第1認識手段と、形状
データ及Ozデータ部分内の他の特定のデータから寸法
データを生成する第2認識手段と、形状データ及び寸法
データから特定の未知数を含む方程式を生成する方程式
生成手段と、生成された特定の方程式の解を算出する算
出手段とを備えており、形状データ、寸法ブタ及び算出
された解から修正データを生成するパラメトリック設計
装置によって達成される。
[作用] 選択手段が初期のデータからパラメトリック設計を適用
するデータ部分を選択し、第1認識手段がデータ部分内
の特定のデータから形状要素間の接続関係を保持した形
状データを生成し、第2認識手段が形状データ及びデー
タ部分内の他の特定のデータから寸法データを生成し、
方程式生成手段が形状データ及び寸法データから特定の
未知数を含む方程式を生成し、算出手段が生成された特
定の方程式の解を算出して、形状データ、寸法ブタ及び
算出された解から修正データを生成する。
[実施例] 第1図は、本発明のパラメトリック設計装置における一
実施例の構成を示す。
第1図のパランh IJソック計装置11は、選択手段
としての図面データ選択部12、第1認識手段としての
形状認識部13、第2認識手段としての寸法認識部14
、方程式生成手段としての方程式生成部15、算出手段
としての特徴点算出部16、図面データ生成部17及び
前記各部に接続された制御部18により構成されている
第2図は、第1図に示すパラメトリック設計装置を用い
たCADシステムの一例を示す。
第2図のCADシステムは、パラメトリック設計装置1
1に接続された図面作成CA D 19、図面作成CA
 D 19に接続されており図面作成CAD19で作成
された図面を格納するデータファイル20、図面作成C
A D 19に接続されており図面及び各種コマンドメ
ニュー等を表示するCRT21、図面作成CA D +
9に接続されておりオペレータが各種コマンド及び座標
などを入力するタブレット22及びキーボード23、図
面作成CA D 19に接続されており図面作成CA 
D 19で生成された図面データなどを出力するプロッ
タ24により構成されている。
以下、第2図に示すCADシステムの動作を、第3図の
フローチャートを参照して説明する。
まず、図面作成CA D +9により図面データを作成
するか又はデータファイル20から図面データを読み込
んで、初期のデータとしての初期図面デ夕を用意する。
この時点で形状に対して寸法拘束を行う(ステップ51
00)。
次に、ステップS 100て用意された初期図面データ
のどの部分に対して、実際にパラメトリック設計を適用
するかを図面データ選択部12により指定する(ステッ
プ5200)。
ステップ5200で選択された図面データ内の特定のデ
ータとしての形状データから形状要素間の接続関係を保
持した形状データを形状認識部13により生成する(ス
テップ831o)。例えば、図面データ内の各形状要素
データが要素の種類及び座標値などの幾何データを保持
している場合、それらの幾何データから全ての形状要素
データの特徴点座標配列及び各形状要素ごとに要素の種
類及び特徴点座標配列へのポインタを生成する。なお、
形状要素の切断処理及びフィレットの除去はこのステッ
プ5300で行う(これらの内容については後述する)
次にステップS 300で生成された形状データ及びス
テップ5200で選択された図面データ内の他の特定の
データとしての寸法データから、寸法と特徴点との関係
を保持した寸法データを寸法認識部4により生成する(
ステップ3400)。例えば、図面データ内の寸法デー
タが寸法の種類及びその寸法が指し示めす座標値などの
幾何データを保持している場合、幾何データから各寸法
ごとに寸法の種類及び特徴点配列へのポインタを生成す
る。
ステップ5300及びステップ5400で生成された形
状データ及び寸法データから方程式生成部15により特
定の方程式としての寸法拘束方程式を生成する(ステッ
プ8500)。なお、デフォルトの寸法拘束方程式の自
動生成はこのステップ5500で行う(この内容につい
ては後述する)。
ステップ5500で生成された寸法拘束方程式を特徴点
算出部16で解くことにより特定の未知数としての特徴
点座標を算出する(ステップ8600)。
特徴点座標の算出方法としては、非線形方程式の一般解
法であるニュートンーラフソン(NHton−Raph
son)法を用いる(この内容については後述する)。
ステップ5300及びステップ8400で生成された形
状データ及び寸法データ、そしてステップ5600で生
成された特徴点座標から寸法整合のとれた修正データと
しての修正図面データを図面データ生成部17により生
成する(ステップ8700)。
なお、除去されたフィレットの復元はこのステップ57
00で行う。
最後に修正図面はCRT2+に表示される(ステップ5
800)。
次に、上述した第3図に示されている形状の接続関係認
識(ステップ8300)における形状要素の切断処理に
ついて説明する。
第4図(A)〜(C)は、形状要素の切断処理が行われ
る状態の一例を示す。また、第5図は第4図(A)〜(
C)の形状要素の切断処理の動作を示す。
第4図(A)〜(C)に示すような2つの形状要素が接
する状態を検出する方法の一例を第5図を参照して以下
に説明する。
まず、2つの線分(第4図(A)参照)または線分及び
円弧の組み合せ(第4図(B)及び(C)参照)を抽出
する(ステップ5311)。
次に、ステップ5311で抽出された2つの形状要素に
対するミニマックステスト(最大、最小テスト)を行う
(ステップ5312及び5313)。
接する可能性のある組み合せに対して、以下の切断条件
Aまたは切断条件Bを満足するか否かの検査を行う(ス
テップ5314): (切断条件A) 2つの形状要素が両方とも線分の場合 2つの線分の端点をそれぞれP  、  P2 、 Q
t 。
Q2とすると、 点P が線分QQ  上にあればPlが切断点点P が
線分QQ  上にあればP2が切断点点Q が線分PP
  上にあればQlが切断点点Q が線分PP  上に
あればQ2が切断点(切断条件B) 一方が円弧で他方が線分の場合 円弧の端点をP  、P  、線分の端点をQl。
Q2とすると、 点P が線分上にあればP+が切断点 点P が線分上にあればP2が切断点 点Q が円弧上にあればQlが切断点 点Q が円弧上にあればQ2が切断点 上記の切断条件A又は切断条件Bを満足する場合には、
切断点(特徴点)へのポインタ及び切断される形状要素
番号を保持して切断点を抽出する(ステップ5315)
ステップ5315の処理に続いて、全ての組み合せに対
して切断点の抽出処理が終了したか否かを調べる(ステ
ップ3316)。
ステップS 316で、全ての組み合せに対して切断点
の抽出処理が終了した場合は、ステップ5315で生成
されたデータ及び切断前の形状要素データを用いて、切
断後の形状要素データの生成を行う(ステップ5317
)。
なお、第3図のステップS 700における修正図面デ
ータ生成時には、切断前の形状要素データを用いること
によりCA、 D図面データに対して実際に切断を行わ
すに位相を保持することができる。
次に、第3図に示されている上述した形状の接続関係認
識(ステップ5300)におけるフィレット除去につい
て詳述する。
以下、第7図を参照して第6図(A)、 (B)に示さ
れている2つの線分間に対するフィレット除去処理の動
作を説明する。
まず形状要素内の円弧の両端に線分が接続されている(
第6図(A)参照)かどうかの判定を行う(ステップ5
321)。
接続されている場合は、以下の2つの条件を満たしてい
るかとうかの判定を行う。
(条件1) 円弧及び円弧に接続されている2つの線分の特徴点に対
して PIP3土P、 P4 P2P3±P2P5 (条件2) 円弧の扇型のなす角θが 0〈θ〈π 上記の条件1及び条件2を満足すればフィレットとみな
す(ステップ5322及び5323)。
フィレットとみなされた場合は、円弧を消去し直線PP
  と直線P 2 P sの交点P6を求め端点P 1
.  P 2を共にP6に置き換えることによりフィレ
ットの除去を行う(第6図(B)参照)と共に、この時
点でどの線分間に半径いくらの寸法のフィレットが設定
されているかという情報を保持しておく (ステップ5
324)。この情報は、第3図の修正図面データ生成時
(ステップ5700)においてフィレットを復元するの
に用いられる。
全ての円弧について処理が終了したか否かを調べる(ス
テップ5325)。終了していない場合には、ステップ
5321に戻る。
次に上述の寸法拘束方程式について詳述する。
システム内では、寸法拘束方程式は優先のものと非優先
のものに分類される。
特徴点座標は、図面内の寸法データから生成される寸法
拘束方程式とシステム側で自動生成される寸法拘束方程
式との両方を用いて算出されるが、通常、寸法拘束方程
式の全数は特徴点座標の数よりも多い。
除去されるべき方程式は、特徴点座標算出の際に非優先
の方程式の中から自動的に選ばれて除去される。
優先寸法拘束方程式としては、図面内の寸法ブタから生
成される方程式及び以下に示す自動生成される方程式の
一部がある。
以下、第3図の寸法拘束方程式の生成(ステラプ550
0)における寸法拘束方程式の自動設定方法の一例を第
8図の動作フローを参照して説明する。
まず選択された形状要素の集合に対してグループ分けを
行う。グループとは特徴点で互いに連結された形状要素
の集合である(ステップ5510)。
次に、形状の絶対的な位置を規定するために、グループ
内のある1つの特徴点に対して実際の座標値である位置
規定の寸法拘束方程式を各グループごとに優先で設定す
る。ただし、そのグループに対して図面内に位置規定の
寸法が設定されている場合、又はそのグループが円のみ
で構成されている場合は、位置規定の寸法拘束方程式の
自動生成は行わない(ステップ5520)。
次に各形状要素ごとに優先あるいは非優先の寸法拘束方
程式を自動生成する(ステップ5530)。
第9図に示す各形状要素に対して生成される寸法拘束方
程式を下記に示す。
■円弧(第9図(A)参照) 優先方程式 さらに円弧の端点P1に線分PIP4が接続されており
、 かつ、PP LPP  の場合 P 1P 3−直線P1P4と点P3の距離さらに円弧
の端点P2に線分P 2 P 5が接続されており、 かつ、P 2 P 3土P 2 P 5の場合P 2 
P 3=直線P2P5と点P3の距離非優先方程式 P 1P 3の水平距離=初期図面におけるP i P
 aの水平距離 P IP 3の垂直距離−初期図面におけるPIP3の
垂直距離 P 2 P 3の水平距離=初期図面におけるP 2 
’P 3の水平距離 P 2 P aの垂直距離=初期図面におけるP 2 
P aの垂直距離 ■線分(第9図(fl)参照) 非優先方程式 P 1P 2の水平距離−初期図面におけるPIP2の
水平距離 P IF 2の垂直距離=初期図面におけるP t P
 2の垂直距離 なお、P 1P 2が水平線の場合には、垂直距離Oを
優先に、またはPIP2が垂直線の場合には、水平距離
=0を優先にしておけば、パラメトリック設計後も水平
及び垂直を保持することができる。
水平線に近い線分に対して垂直距離=0を優先で設定す
ることにより水平線に、そして垂直線に近い線分に対し
て水平距離−0を優先で設定することにより垂直線に補
正することもできる。
線分の両端点に対して位置規定の方程式を優先で設定す
ることにより、その線分を固定線にすることもできる。
■円(第9図(C)参照) 非優先方程式 Ptのxy座座標値切初期図面おける Plのxyy標値 ■切断された線分(第9図(DJ参照)優先方程式 %式% ただし、この線分に対して垂直距離二〇または水平距離
−〇が優先で設定された場合は、上記の平行式の生成は
行わない。
非優先方程式 %式% 上記の線分の水平距離−初期図面における上記の線分の
水平距離 および、 上記の線分の垂直距離−初期図面における上記の線分の
垂直距離 ■切断された円弧(第9図(E)参照)優先方程式 %式% 非優先方程式 PIP3・P I  P a・ P2′P3・・・PN
’ P3.P2 P3 上記の線分の水平距離−初期図面における上記の線分の
水平距離 および、 上記の線分の垂直距離−初期図面における上記の線分の
垂直距離 なお、図面内の寸法データより生成された方程式の中に
上記の■〜■で示された方程式と同じ種類の方程式が存
在する場合は、その方程式の自動生成は行わない。
以下、第3図の特徴点算出(ステップ3600)でニュ
ートンーラフラン法を用いて特徴点を算出する場合の処
理を第1θ図を参照して説明する。
まず、第10図中の記号の意味を以下のように定義する
(なお、各寸法拘束方程式はF、−〇の形で表現されて
いる)。
X(ジェオメトリック・ベクター・マトリックス) 特
徴点座標値の1次元配列を表すX −(x 1. y 
] 、 X 2 、 y 2”” xm/2°ym/2
)T J (ヤコビアン・マトリックス) r(残余ベクター・マトリックス) 現在の特徴点の座
標値を寸法拘束方程式の左辺に代入した値を表す r−(−F、  F2 、  F3 ■ ・・、−F)” ΔX(変位ベクター・マトリックス):Δx=(ΔX 
1ΔX2.Δx3 ・・、△x  ) T ε:0に近い正の値、m:未知数の数、n、方程式の数
、Fo、−〇F 、/ax 、、テアリ、FfjI  
      J             1を方程式
の左辺を表すものとする。
まず、ジェオメトリック・ベクター・マトリックスXの
初期値を設定する。初期値には初期図面の特徴点座標値
を用いる(ステップ3610)。
ヤコビアン・マトリックスJ及び残余ベクター・マトリ
ックスrを設定する(ステップ562(1)。
方程式J・ΔX=rをガウスの消去法を用いて解くこと
により変位ベクター・マトリックスΔXを算出する。な
お、ガウスの消去法において行及び列方向の完全ピボッ
ト選択を行うことにより、冗長な方程式を検出すること
ができる。また、優先方程式をマトリックスの上方に、
非優先方程式を下方に分けておき、優先方程式に関して
は列方向のみのピボット選択を行うことにより、優先方
程式は必ず使用され得る(ステップ5630)。
変位ベクター・マトリックスΔχ内の各要素の絶対値の
総和を算出し、その絶対値の総和がε未満であるか否か
を調べる(ステップ5640)。
その結果、絶対値の総和がε未満であれは、その時点に
おけるジェオメトリック・ベクター・7トリックスXが
解となり特徴点算出が行なわれる。
他方、絶対値の総和がε以上であればステップ5650
に進む。
ステップ5650では、X+ΔXを新たにジェオメトリ
ック・ベクター・マトリックスXとしてステップ562
0に戻る。
なお、特徴点算出の処理時間の大半は、ステップS 6
30の方程式の解法時間であるため、すでに確定した特
徴点は次の処理対象から除くことにより、上記のヤコビ
アン・マトリックスJを縮小化ができ、処理を高速化す
ることができる。例えば、ステップ5640とステップ
5650の間にヤコビアン・マトリックスJの縮小化を
行うステップを導入する。
[発明の効果〕 初期のデータからパラメトリック設計を適用するデータ
部分を選択する選択手段と、データ部分内の特定のデー
タから形状要素間の接続関係を保持した形状データを生
成する第1認識手段と、形状データ及びデータ部分内の
他の特定のデータから寸法データを生成する第2認識手
段と、形状データ及び寸法データから特定の未知数を含
む方程式を生成する方程式生成手段と、生成された特定
の方程式の解を算出する算出手段とを備えており、形状
データ、寸法データ及び算出された解から修正データを
生成するので、特徴点座標を未知数とした方程式に変換
可能な寸法を有する形状データならどのような寸法の形
状データでも用いることかでき、ユーザの設計意図及び
形状に対する機能的要求を反映させながら図面設計を行
うことができると共に形状修正を自在に行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のパラメトリック設計装置の一実施例の
構成図、第2図は第1図のパラメトリック設計装置を用
いたCADシステムの一例の構成図、第3図は第2図の
CADシステムの動作を示すフローチャート、第4図(
A)〜(C)は形状要素切断が行われる状態の説明図、
第5図は形状要素切断の動作を示す図、第6図(A)、
 (B)はフィレット除去を表す説明図、第7図はフィ
レット除去の動作を示す図、第8図は寸法拘束方程式の
自動設定の動作を示す図、第9図(A)〜(E)は各形
状要素の特徴点を表す説明図、第10図は特徴点座標算
出の動作を示す図である。 11・・・パラメトリック設計装置、12・・・図面デ
ータ選択部、13・・・形状認識部、14・・・寸法認
識部、15・・・方程式生成部、16・・・特徴点算出
部、17・・・図面データ生成部、18・・・制御部、
19・・・図面作成CAD、20・・・図面データファ
イル、21・・・CRT、22・・・タブレット、23
・・・キーボード、24・・・プロッタ。 (A) 第8図 (B) (C) 一一−〜P5

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  初期のデータからパラメトリック設計を適用するデー
    タ部分を選択する選択手段と、前記データ部分内の特定
    のデータから形状要素間の接続関係を保持した形状デー
    タを生成する第1認識手段と、前記形状データ及び前記
    データ部分内の他の特定のデータから寸法データを生成
    する第2認識手段と、前記形状データ及び前記寸法デー
    タから特定の未知数を含む方程式を生成する方程式生成
    手段と、前記生成された特定の方程式の解を算出する算
    出手段とを備えており、前記形状データ、前記寸法デー
    タ及び前記算出された解から修正データを生成すること
    を特徴とするパラメトリック設計装置。
JP2169064A 1990-06-27 1990-06-27 パラメトリック設計装置 Pending JPH0457167A (ja)

Priority Applications (1)

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JP2169064A JPH0457167A (ja) 1990-06-27 1990-06-27 パラメトリック設計装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003022285A (ja) * 2001-07-10 2003-01-24 Honda Motor Co Ltd コンピュータ支援による製品設計装置
US6892375B2 (en) * 1999-07-30 2005-05-10 Fujitsu Limited Data processing method and apparatus, reticle mask, exposing method and apparatus, and recording medium

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