JPH07502355A - 有向オブジェクトのコンピュータエイド形状設計のための関連エンティティシステム - Google Patents

有向オブジェクトのコンピュータエイド形状設計のための関連エンティティシステム

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JPH07502355A JP51120993A JP51120993A JPH07502355A JP H07502355 A JPH07502355 A JP H07502355A JP 51120993 A JP51120993 A JP 51120993A JP 51120993 A JP51120993 A JP 51120993A JP H07502355 A JPH07502355 A JP H07502355A
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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】 有向オブジェクトのコンピュータエイド形状設計のための関連エンティティシス テム 発明分野 本発明は、データ構造における2次元および3次元形状オブジェクトの表示方法 に関する。この方法は特に、曲線、曲面、立体などで構成される複雑な形状オブ ジェクトのCADによる設計や数値制御による製造の分野で有用である。
技術背景 幾何学描写は、実際に製造される物体の段別における基本要素である。最近まで 、幾何学描写は主としてその物体の縮尺図面を引くことによって行われていた。
ユニ20年で、コンピュータエイド形状設計(CA G D : Comput er−aided Geometr[c Design )が製図にとって代わ った。CAGDでは、オブジェクトの幾何学配置の数学的表示は、コンピュータ のメモリに記憶され、コンピュータのユーザがそれを操作する。CAGDによっ て設=1された図は、プロット装置上に生成された縮尺図面となる場合もあるし 、別のケースではCAGDによるオブジェクト表示図が数値制御(N C)に送 られてその物体が自動的に生産される。また、視覚的な側面を別にした設計の解 析および評価(例えば有限要素の応力解析)の基礎としても機能する。
CAGDプログラムの公知例として、AutoDesk社(Callrornl a、 5ausallto )のAutoCADがある。紙上の製図プロセスを シュミレートする2次元環境があれば、AutoCADは3次元環境を生成する 。ここでは、点、線、曲線、曲面、立体を含む多種の幾何学エンティティ (e ntitles)が形成され、配置され編集されて、非常に複雑な物体の構成を 正確に描写する。Au t ocADはど一般的ではないにしても特別の「1的 で使用されるその他のCAGDプログラムもある。
例えば、船艇設M1てなだらかな(fair)曲面を生成する特殊作業に用いら れるAeroHydro社のFAIRLINEがある。また、ワークステーショ ンやメインフレームコンピュータ用のCAGDプログラム(例えばIntorg raph肚(^Ia/ IIunLsvllle)のIGDS)は、不均一有理 数B−s p 1 i n e (NURBS : Nonunlform r ational 13−spline)曲面などのさらにフレキシブルな曲面と ソリッドモデルを生成する。
CAGDプログラムでは、ユーザコマンドの実行によって、またはファイルから のデータ読み出しの結果として、各オブジェクトが生成され、これと同時にそれ らオブジェクトが実在する。はとんどの場合、新たなオブジェクトはすでに存在 しているひとつ以上のオブジェクトとの意図的な関係を用いて位置設定され、方 向づけられ)h成される。例えば、ラインBはその端点のひとつがすでに存在す るラインAの一方の端点となるように生成される。しかしながら、ラインBが引 かれた時点でユーザが明確に想定していた関係は、CAGDプログラム中に保持 されない。したがって、ラインAがあとで引き直された場合、ラインBはそのま まの場所に残り、ラインAとは接続しなくなる。従来のCAGDによる幾何学表 示は、基本的に独立した多数の単純なオブジェクトから構成され、オブジェクト 間の関係はそれらが生成された方法と順序に付随するが、プログラムには記憶さ れない。
設計が常に前進方向にだけ行われるのなら、関係づけ情報の消滅はさほど問題で はない。プロジェクトを開始してから設;1が完了するまで順次オブジェクトを 追加してゆき、それを保存すればよいからである。しかし周知のとおり、工学設 計で前進のみのプロセスはほとんどなく、むしろ反復プロセスが一般的である。
すなわち、ある段階では設計は進行されるが、それが解析、評価されて問題点が あれば、少し前の段階に戻ってそこからまた設計を進め直す必要がある。設M1 者の技術、設計図の困難度、最適化などの目的に応じて、通常は多数の反復ザイ クルが必要である。別の設計要素を書き直すことによって壊された関係を再度記 憶するためには、設計者は前進段階ごとにその前の段階て行ったのと同し操作を 繰り返さねばならない(更新)。例えば、ラインBの端部をもう一度うインAと 結合するために移動させる必要があるが、これを設#1中に更新のたびに繰り返 さねばならない。CAGDシステムはこれらの更新を容易にするための拡張編集 機能を有する。
新たな要件を満たすために以前にγrTl°した設具1を変更する場合にも、同 様の問題が起きる。前段階の設計プロセスが変更されると、その段階以降のすべ ての設計プロセスを進行方向に少なくとも1回繰り返し、壊された関係をPI度 記憶させる。特に、幾何学関係およびその関係を達成するまでの一連の設に1段 階が失われてしまった場合(ユーザによるアクセス可能な方法で保持されない場 合)、更新プロセスは非常に困難となり、エラーが発生しやすく時間もかかる。
この問題の部分的な解決法はある。Auto、CADを含むいくつかのCAGD プログラムでは、ラインAとBは「ポリライン(Polyllne) Jエンテ ィティの一部として共に生成され、共有点を含むどの端点が移動されてもそれら の接続性は自動的に維持される。Chrlstensen (米国特許第4,6 83.lll5号)はこのような固着特性のコンセプトを開示しており、選択さ れた直線とそれらが意図的に結ばれたオブジェクトとの接続が維持できる。Dr aney (米国特許第4.829.44B号)は、2次元連続番号上に点を与 え、数値を与えられた点との関係付け(X、Y座標オフセット)によって2次元 上に別の点(相対点)を位置させるコンセプトを開示している。また0、0os terholL (米国特許第4.868,766号)は依存性の本構造におい てあらゆる幾何学オブジェクトに名称を与え、各オブジェクトを多くともひとつ の別のオブジェクトとの関係付けにおいて配置するコンセプトを開示している。
また、Ota at al、 (米国特許第5.003,498号)のCAGD システムでは、いくつかのオブジェクトに名称が与えられ、それらオブジェクト は名称によって別のさらに複雑なオブジェクトの構築に使用される。5axto n (米国特許第4,912.[157号)は、設計要素が記憶されて異なるリ ーディングディメンションに再生されるモジュラ−パラメトリック設計システム を開示している。
上述のように、CAGDサーフェイスモデルシステムは、B−splineマス ター曲線集合で1ofted(放物湾曲された)陽三次曲線5plineから生 成される一種類の曲面(例えばFAIRLINE曲面)だけを取り扱う。この曲 面は船体の設に1領域に役立つ広範囲の多彩な形状にモデリングされるが、生成 できない形も多くある。例えば、正確な円断面や完全に丸い船首などはいずれも 潜水船体の一般的な特徴であるが、これらは形成できない。また、AutoCA Dなど[械設21に適したCAGDプログラムは!11純な曲面(線識面(ru  l edsurface)や回転面など)は処理するが、B−splineパ ラメトリック曲面などのより複雑な自由曲面は扱わない。単一のCAGD環境て 広範囲の曲線や曲面の種類を扱えると非常に便利ではあるが、必要なプログラミ ングの複雑さのせいて、これまではワークステーションやメインフレームCAG Dシステムでのみ可能であった。
この問題点の解決として、より単純な有効曲面集合を特別のケースとして含み、 十分なフレキシビリティを有する単一の種類のサーフェイスのみを扱うものがあ る。非均−有理数B−spline (NURBS)曲面がこの役割を果たすも のとして提案されてきた。NURBS曲面は、特別のノット(knots)およ び係数の選択で正確に円弧や楕円やその他の有用な円錐曲線を表わせるからであ る。
この方法の失点は、所望の曲線を達成するためのノット部分と係数との間の関係 があいまいてあり、円形シリンダなどの単純な曲面を決定するのでさえ美大な量 のデータが必要とし、結果としてのパラメータ表示が不均一になり、fairn essや展開可能性など特別の要件を有する曲面の相互作用段別にはNURBS 曲面は適切でない。
CAGDサーフェイスモデルシステムでは、曲面と曲面の交差はプログラムにお いてもユーザインターフェイスにおいても複雑さを有する。一般的な使用法では 、まず曲面Yを生成し、ついてこの曲面Yに交差するように曲面Zを生成する。
次のステップはYとZとの交差曲線を見つけ、その曲線をはみ出るY部分および /または2部分を切り棄てる(トリミングする)。2つの曲面の交差の課題いく つかの理由で生来困難なものである。交差の任意の一点を見つけるには、通常非 直線的な3つの同時等式を解く必要がある。これらの等式は交差角度が小さい場 合に悪条件となる。交差は単一の点、弧、閉じた曲線、自己交差曲線、およびこ れらの要素の多様な組み合わせを含む。曲面は実際ある無限領域を占めてもよい 。
交差曲線が発見されたなら、どの曲面のどの部分が削除されるのか正確に示すの は困難である。トリミング後は、バラメトルツク曲面バッチはもはや位相的に四 辺形ではなく、従来通りのパラメータ表示はされない。
本発明の目的は、形状モデルの幾何学オブジェクト間の基本的な依存関係を捕獲 し、記憶し、それを用いることによって、形状モデルの変更および更新に必要と される作業を最小にするCAGD環境を提供することにある。第2の目的は、非 常に多様な曲線や曲面の種類を融通性を持って扱うことのできるCAGDサーフ ェイスモデル環境の提供にある。第3の目的は、第1の箇所でお互いに正確に接 触、接合する曲面を槽成し、モデルの更新時にもこのような接触および接合を自 動的に維持することによって、曲面間の交差やトリミングの困難性を大幅に回避 することにある。
発明の要旨 3次元設計において点の位置は、デカルト座標(x、y、z)を用いて表わすこ ととする。本発明の基本原理は平面膜:1や、3次元以上の設計にも適用され、 また非デカルト座標を用いてもよい。
定義・エンティティ (entity)とは本システム内で定義される幾何学オ ブジェクトの種類であり、それを実際に描写するには特定のデータ集合を必要と する。一般的なCAGDエンティティは、点、直線、弧、l3ezlerパツチ である。
例えば、座標(1,、、2,、3,)に位置する点。
すなわち、すべての依存性が満たされている有効なオブジェクトの集合。
上記第1の目的(依存関係の利用)は、モデル中の各オブジェクトに固有の名称 (または数字)を1−7え、一連のエンティティの種類を定義および実行するこ とによって達成される。一連のエンティティの現実描写は、オブジェクト名(ま たは数字)を参照して、モデル中の別のオブジェクトに依存して達成される。本 発明によれば、オブジェクト間の依存関係は有向グラフ(directed g raph−digraph:ダイグラフ)の論理形式をとる。データ構造はプロ グラムに組み込まれ、ユーザによって操作され、特定の数値データとともに記憶 されて、モデルの完全な内部描写を形成する。また、任意の成分オブジェクトが 変更された場合に選択的にモデルを更新するためにも使用される。このように依 存関係のデータ構造を利用することによって自動的に維持されるモデル特性を、 以下「恒久」特性とする。
依存ダイグラフの各交点(n o d e)はオブジェクトを表わし、方向付け られた稜線はあるオブジェクトの別のオブジェクトへの依存性を示す。依存性は 多様な形態を取る、例えば、相対点はその位置に関して別の点オブジェクトに依 存する。B−spline曲線は、その曲線の頂点となる点オブジェクトの各々 に依存して決定される。Lofted(ロフト)曲面は、湾曲される部分の曲線 オブジェクトの各々に依存し、これらの曲線はさらにその曲線を決定するための 点オブジェクトの各々に依存する。依存性は多レベルに拡張する。あるオブジェ クトはその他の多数のオブジェクトに依存し、多数の他のオブジェクトがひとつ のオブジェクトに依存することもある。
オブジェクトのいくつかは、他のオブジェクトに依存せずに絶対的な意味で定義 される。例えば、絶対点(absoluta point)はその座標点(x、 y、z)によってのみ特定される。
エンティティをまずその次元によって分類し、ついでその主要な依存性で定義す るとわかりやすい。
点は0次元オブジェクトである。
絶対点(absolute point)とは、なにものにも依存しない点であ る。
を目対点(relative point)とは、別の点に依存する点である。
ビード(bead)とは、曲線上に位置する点である。
マグネット(magnet)とは、曲面上に位置する点である。
リング(r i ng)とは、スネーク(snake )上に位置する点である 。
曲線は1次元オブジェクトである。
直線は、2つの点に依存して決定される。
弧は、3つの点に依存して決定される。
B−spline曲線は、2つ以上の点に依存して決定される。
C−5pline曲線は、2つ以上の点に依存して決定される。
曲面は2次元オブジェクトである。
Trans Iat ton (並進)曲面は、2つの曲線に依存して決定され る。
Ru1ed(線識)曲面は、2つの曲線に依存して決定される。
Revolut ton (回転)曲面は、1つの曲線と2つの点に依存して決 定される。
C−Lofted曲面は、2つ以上の曲線に依存して決定される。
Blended曲面は、3つ以上の曲線に依存して決定される。
B−sp!ine曲面は、点アレイに依存して決定される。
スネーク(snake )とは、1次元オブジェクトであり、パラメトリック曲 面上に位置するパラメトリック曲線である。いがなるスネークもそれが含まれ、 る曲面に依存する。
直線スネーク(Line 5nake)は、2つのマグネットまたはリングに依 存して決定される。
ジオデシック(Geodesic−測地線)スネークは、2つのマグネットまた はリングに依存して決定される。
弧スネーク(Arc 5nake )は、2つのマグネットまたはリングに依存 して決定される。
B−splineスネークは、2つ以上のマグネットまたはリングに依存して決 定される。
C−5plineスネークは、2つ以上のマグネットまたはリングに依存して決 定される。
上記エンティティのリストは例として挙げたものであり、これだけに限定される ものではない。このエンティティシステムはパラメトリック立体(パラメータu 、v、wを有する3次元オブジェクト)や、この立体パラメトリック座標システ ムを用いて立体に関連して位置する点、曲線、曲面も含むように特別に拡張され てもよい。
別の分類として、各エンティティクラスが満たす依存性の役割によって分類する 方法がある。
点が要求されると、任意の点エンティティが使用される。
ビードが要求されると、ビードだけが使用される。
リングが要求されると、マグネットまたはリングが使用される。
リングが要求されると、リングだけが使用される。
曲線が要求されると、任意の点、曲線、またはスネークエンティティが使用され る。
スネークが要求されると、スネーク、マグネット、またはリングが使用される。
曲面が要求されると、曲面のみが使用される。
これらのエンティティのデータの一部としてパラメトリック座標が使用されても よい。例えば、曲線は、一方の端点から他端点まで0から1の間で変化するパラ メータtを用いてパラメータ表示され得る。そして、その曲線とtの値を特定す ることによって、絶対ビードの位置が設定される。曲面はパラメータU、Vを用 いてパラメータ表示され得る。各パラメータは0から1まで個別に変化する。
この曲面とパラメータ(U、V)の値を特定することによって、絶対マグネット の位置が設定される。スネークは、それが含まれる2次元u、vパラメータ曲面 上のパラメトリック曲線である。
ロジカルモデル表示の有効な形態のひとつとして、各オブジェクトにつきひとつ のレコードを有するテキスト作図がある。オブジェクトのレコードには、エンテ ィティの種類、オブジェクトの名称、オブジェクトの属性(色、可視性など)、 その他オブジェクトの写実描写に必要とされる可変データが含まれる。このよう な可変データは、あらかじめ定義された各エンティティで特有の順序(orde r)で表わされる。例えば、前述のラインAとラインBの接続課題は、本発明に よれば以下の5つのレコードで解決される。
AbsPoint At 14 L 1. 1. 3.;AbsPoint A 2 14 1 2. 1. 3.;Line 1ine−A 131 AI A 2;AbsPoint B2 141 2.3.3.;Line 1ine−8 131A2 B2;このモデルは5つのオブジェクト、すなわち3つの絶対点( それぞれAl、A2、B2の名称がつけられる)と、2つの直線(l 1neA 、l 1neB)を含む。14.13という番号は色番号を示す。“1”は見え る位置にあることを示す。このデータは、1ineBは1ineAが終了した地 点、すなわち点A2がら開始されることを明示している。l 1neBの点A2 への依存によって、恒久的な接続が生じる。
以下のレコードは、上記の例にさらに別のオブジェクトを追加したものである。
AbsBaad bead B 121 1ine−B O,7;このデータは 、beadBは色番号が12、可視状態にあり、1ineB上のパラメータ値0 .7の場所に位置する、すなわち点A2がら点B2まての70%の位置にあるこ とを示す。l1neAがどのように変化しても、beadBは1ineB上の同 し相対場所にある。beadBの1ineBへの依存によって、恒久的な関係が 生まれる。
出力表示するためには、ロジカルモデルから絶対モデルが計算される。この例で は、絶対モデルは以下のデータからなる。
a point、 color 14 at [1,、1,、3,1a poi nt、 color 14. at (2,、1,、3,1ここで、点A2を新 たな位置(2,、1,、4,)に移すことによってモデルが変更されたとする。
これは、ロジカルモデルのひとつのレコード中の要素をひとつ変更することによ って行われる。
AbsPoint A2 141 2.1.4.;この変更後は、更新された絶 対モデルは以下から成る。
1ineAとI 1neBの接続は自動的に維持され、beadBは1ineB 上の同し相対位置、すなわち1ineHの長さの70%の地点に位置する。これ は、依存性のグラフデータを使用することで可能になるモデルの自動更新を示す 例である。
データ構造の内部または外部描写は上記のテキスト描写とは異なるが、論理的に 有向グラフ(ダイグラ力と等しい方法で依存性の情報を符号化する。
本発明の第2の目的(多様な種類の曲線および曲面を扱う)はプログラム指示を 特別に構成することによって達成される。本発明によれば、ひとつのルーチンポ イント(点)によってすべての点オブジェクトがアクセスされる。ルーチン点の 人力パラメータは点オブジェクトの名称またはインデックスであり、そのオブジ ェクトのx、y、z座標が返ってくる。点の内部では、ケースステートメントは 枝分れして別々のルーチンになり、それぞれ特定の点エンティティを計算する。
点は、それ自体を呼び出すか、またはそれが呼び出したルーチンによって呼び出 されるように、帰納的な方法でプログラムされるのが基本である。
同トlに、すべての曲線オブジェクトも単一のルーチン曲線を介してアクセスさ れる。このルーチン曲線の独立変数は、特定の曲線の名称またはインデックスと 、パラメータ値tのリストであり、その回帰パラメータは、x、y、z座標の表 を含む。曲線内で、ケースステートメントは枝分かれして別々のルーチンになり 、特定の曲線エンティティごとに3t*、する。任意の曲線に関するデータは別 の曲線に依存するので、曲線も同様に帰納的にプログラムされることが基本とな る。曲線を呼び出すプログラムモジュールに幻して、すべての種類の曲線が相互 変更可能であり、パラメータ値tを入力すると、点(x、y、z)が返ってくる 。新たな曲線エンティティを取り扱うには、そのエンティティに必要なデータを 決定し、曲線ルーチンにケースをひとつ追加し、新たなエンティティをJ算する ルーチンをひとつ追加するだけてよい。
単一の再帰ルーチンスネークもある。このルーチンスネークの独立変数は特定の スネークオブジェクトの名称またはインデックスと、パラメータ値tのリストで あり、その回帰パラメータは座標軸x、y、zの表を含む。スネークが、2次元 u、vパラメータ曲面状の曲線として扱われた場合、新たな曲線エンティティが 追加されると、同し種類の新たなスネークも自動的に追加される。このように、 曲線種類とスネークの種類との対応が自動的に維持されるので、ユーザが曲線お よびスネークの個別の特性を調べたり記憶する必要が省かれる。
同様に、単一の再帰ルーチン曲面の独立変数は特定の曲面オブジェクトの名称ま たはインデックスと、パラメータ値tのリストであり、その回帰パラメータは座 標軸x、y、zの表を含む。N種類の曲面を扱う場合でも、そのプログラミング の手間はN2てはなく、Nの値だけに比例する。
本発明の第3の目的(曲面と曲面の交差やトリミングを避ける)は、上述の依存 関係を用い、広く役立つある種のスネークおよび曲面エンティティを生成するこ とによって達成される。2つの大きな課題は、(1)2つの曲面オブジェクトY 、Zが共通の稜線を正確にシェアするようにする、(2)一方の曲面オブジェク トZが、曲線に沿ってもう一方の曲面オブジェクトYて正確に終端するようにす る。この曲線は曲面Yの稜線とは限らない。
本発明によれば、曲面間の永続的な共通稜線は、隣接する稜線を決定する共通デ ータを使用することによってめられる。例えば、2つの曲面が融合曲面(bfe nded 5urface)てあれば、ものデータは境界曲線を含み、同一の曲 線オブジェクトを2つの曲面の対応する稜線に使用することだけを要件とする。
また、2つのロフト曲面が隣接する稜線に沿って共通の端点を有すれば、2つの ロフト曲面はロフト方向に正確に接合する。サブ曲線エンティティは、特定され た2つのビード間の既存の特定曲線部分に等しい新たな曲線を生成し、共通稜線 が2つの曲面の一方または双方の稜線全体に沿ってのびなくても、その生成を可 能にする。
本発明によれば、その稜線が別の曲面Y上に正確かつ永続的に位置するような曲 面Zは、Y上にまずスネークSを決定し、引き続く2面の設置!でスネークSを 稜線として使用することによって達成される。スネークSが曲面Yの稜線のひと つの一部または全体に沿って位置する直線スネーク(Line 5nake)と して特定された場合も、この方法で共通稜線が生成される。
図面の簡単な説明 図1は、CPUと、ディスクメモリと、キーボードと、マウスと、モニタを有す るコンピュータシステムを示しており、このコンピュータシステム上で3次元形 状モデルがワイヤフレームモデルとして表示される。
図2〜5は、点オブジェクトを示す。図2は、絶対点(absolute po int)と1口対点(relative point)を、図3は、絶対ビード (absolute bead )とt1対ビード(relative bea d )を、図4は、絶対マグネット(absolute magnet )と相 対マグネット(relative magnet )を、図5は、絶対リング( absolute ring )と相対リング(rolatlve ring  )をそれぞれ示す。
図6〜10は、曲線オブジェクトを示す。図6は直線と弧曲線を、図7はB−s pline曲線を、図8はC−spline曲線を、図9はサブ曲線を、図10 は相対曲線を、それぞれ示す。
図11〜18は、曲面オブジェクトを示す。図11はruled(線識)曲面を 、図12はTrans lat ion (平行移動)曲面を、図13はRev olution(回転)曲面を、図14はblended (融合)曲面を、図 15はC−1ofted曲面を、図16はB−spline曲面を、図17はサ ブ曲面を、図18は相対曲面を、それぞれ示す。
図19〜24はスネークオブジェクトを示す。図19は直線スネーク(LIne Snake)を、図20は弧スネークを、図21はB−splineスネークを 、図22はC−5plineスネークを、図23はサブスネークを、図24は相 対スネークを、それぞれ示す。
図25は、単純なモデルにおける依存性のダイグラフ(有向グラフ)の例を示す 。
図26は、本発明の目的を達成するプログラムモジュールの構成例を示す。
図27は、本発明の適用例を示す。
良好な実施形態の詳細な説明 本発明の実施例では、IBM−PCコンパチブル(互換機)や、高解像カラーグ ラフィックディスプレイを有する光学ワークステーションなどの適切なコンピュ ータシステム上で、コンピュータプログラムの操作が行われる。入力装置はキー ボードでもマウスでもよい。グラフィックディスプレイは、モデルのワイヤーフ レームイメージの斜視図または正投射図の表示に使用される。コントローラが設 けられて、ユーザはイメージを自由に回転、ズーム、バーン(上下左右に動かす )して適切な図を選択できる。別のスクリーンウィンドウは、曲面のu、vパラ メータ空間と、オブジェクトおよびそれらの依存性をリストするアウトライン形 式と、ロジカルモデルのテキスト形式とを表示する。図1は、CPU/ディスク メモリ11と、キーボード12と、マウス13と、モニタ14を有するOコンピ ュータシステムを示す。このコンピュータシステム上に3次元オブジェクトがワ イヤフレームイメージ15として表示される。
グラフィックディスプレイでは、見える位置にある点オブジェクトは小さな丸で 表示される。見える位置の直線、曲線、スネークオブジェクトは、ユーザによっ て選択可能の多数の小区分線(subdlvlslon )て表示される。曲面 オブジェクトは、各々パラメータ方向にユーザ選択可能の多数の小区分線を有す る網目状のパラメータラインで示される。より進んだグラフィックディスプレイ l\−ドウエアがあれば、曲面オブジェクトは見えない部分の直線や曲面を除去 した立体として表わされる。
すべてのオブジェクトは、16色パレットから一色を選択した色属性を有する。
また、オブジェクトは可視性の属性も有し、これは異なるクラスのエンティティ ごとに異なる意味を持つ16ビツト整数で表わされる。例えば、点に関しては、 ビット1:点は見える位置にある。
曲線、スネークに関しては、 ビット1:ポリラインは見える状態にある。
ビット2:多角形は見える状態にある。
ビット3:均一のパラメータインターバルで表示されるチックマーク。
曲面に関しては、 ビット1:u方向へのパラメータラインは見える状態。
ビット2.v方向へのパラメータラインは見える状態。
ビット4:境界線は見える状態。
以下は、実施例で取り扱われるエンティティのリストである。
x、y、zはその点の絶対座標点。
・相対点(RelPaint)+point、dx、dy、dzdx、dy、d zは、“paint”からオフセットした座標点。図2は、デカルト座標軸上に 位置する絶対点21と杆1対点22を示している。
・絶対ビード(AbsBead):curve、ttは、 ”curve”上の 絶対パラメータ値。
・相対ビード(RelBead):bead、dtdtは、“bead”からオ フセットしたパラメータ。図3は、1次元パラメータ空間32から二空間マツピ ングされた曲線31と、それぞれの空間ての絶対ビード33およびt0対ビード 34を示している。
・絶対マグネット(Absmagnet):5urface、u、vU、Vは、  “5urface”上の絶対パラメータである。
−)[1対マグネツト(Relmagnet):magnet、u、vdu、d vはmagnet”からオフセットしたパラメータ。図4は、2次元パラメータ 空間42から二空間マツピングされた曲面41と、それぞれの空間での絶対マグ ネット43および相対マグネット44を示している。
・絶対リング(AbsRing): 5nake、ttは、 5nake”上の 絶対パラメータである。
・相対リング(RelRing): ring、dtdtは、“ring”から オフセットしたパラメータ。図5は、1次元パラメータ空間52から、2次元パ ラメータ空間53を介して二空間マツピングされたスネーク51と、それぞれの 空間での絶対リング54および相対リング55を示している。
曲線クラス (すべての曲線は0 から1.の間でパラメータ表示される。)0直線(Lin e):paintl、paint2直線は、paintl (xi)からpai nt2(xl)への直線であり、x (t)= (1−t)xl + tx2番 弧(Arc):paint11point2.paint3弧は、3点を連続補 間した円弧である。図6は、2つの点オブジェクト63に依存して決定される直 線61と、3つの点オブジェクト63に依存して決定される弧62を示している 。
・B−spline曲線(BCurve): type、pointl、pai nt2.= *、pointNtypeはB−splineに、1−線形、2一 方形などの指令を与える。
連続番号をつけられたpaintは、各頂点を示す。
図7は、複数の点オブジェクト72に依存して決定されるB−spline曲線 オブジ曲線オブジェクセフ1次元パラメータ空間73を示す。
命C−5pline曲線(CCurve):paintl、paint2.=Φ 、potntN連続番号のpaintが順次補間される。この曲線は、弦長パラ メトリック表示を有し、データポイントにノット(knot)を有するパラメト リック3次スプラインであり、その終端にはノットがない曲線である。図8は、 複数の点オブジェクト82に依存して決定されるC−5plin、e曲線オブジ ェクト81と、その1次元パラメータ空間83を示す。
・サブ曲線(SubCurve):Curve、beadl、bead2サブ曲 線y(【)は曲線x (s)の一部、すなわちbeadl (パラメータs1. )からbead2 (パラメータs2)まての曲線である。
y (t)−x [(1−t)sl + ts2]図9は、2つのビードオブジ ェクト93と94の間で曲線オブジェクト92の一部となるサブ曲線91と、こ れら曲線とサブ曲線のそれぞれの1次元空間95.96とを示す。
8相対曲線(RelCurve):Curve、paintl、point2柑 対曲線x相対t)は、曲線y(【)と、2つの点x1、xlとがら、す二ア変換 によって形成される。
x (t) −y (t) + (1−t) [xl−y (0)] +t [ xl−y (1)1図10は、曲線102と、点オブジェクト103.104と に依存して決定される相対曲線オブジェクト101、およびその1次元パラメー タ空間105を示すものである。
曲面クラス (すべての曲面は、U方向およびV方向の双方に0がら1の間でパラメータ表示 される。) ・線源曲面(RuleSurf):curvel、curve2この曲面はリニ ア補間によって2つの曲線y (t) 、z D)から形成される。
x (u、v)= (1−v)y (u)+vZ (u)図11は、2つの曲線 オブジェクト112.113に依存して決定される線源(ruled)曲面11 1と、その2次元パラメータ空間114とを示している。
・平行移動曲面(TranSurf):curvel、curve2この曲面は 、2つの曲線Y (t) 、z (t)から加算によって形成される。
x (u、v) −y (u) +z (v) −z (0)図12は、2つの 曲線オブジェクト122.12Bに依存して決定される平行移動(t rans  la t 1on)曲面オブジェクト121と、その2次元パラメータ空間1 24とを示している。
9回転曲而(RevSurf):curve、pointl、point2゜a nglel、angle2 −curve+から点y (v)を取り、それをpointlからpoint2 まての軸ラインの回りに角度θ−(1−u)θ1+θまたけ回転させることによ って、点u、vての曲面が構成される。図13は、ひとつの曲線オブジェクト1 32と、軸135を決定する2つの点オブジェクト133.134とに依存する 回転曲面オブジェクト131と、その2次元パラメータ空間136を示す。
争融合曲面(blendsurf):curvel、curve2゜curve 3.curve4 この曲面は、4つの曲線から双Coonsパッチ閘成される。4つの曲線が図1 4に示されるように端と端を接する向きの曲線であれば、曲線上の点を位置設定 する等式は以下の通りである。
X(urVl =(1−vl xl(ul + V x3(1−ul+ [1− ul X4(1−Vl + u X2(Vl−(1−ul (1−Vl [Xl (01+ X4(11]/2− u(1−vl [Xl(11+ xl(Ojl /2−u v [X2(11+ x3(O1l/2− (1−ul v[X3( 11+ X4(O1l/2図14は、4つの曲面オブジェクト142.143. 144.145に依存して決定される融合曲面オブジェクト141と、その2次 元パラメータ空間146を示す。
曲面点x(u、■)は、三段階でめられる。(1)各曲線iから点xi(u)を 取り、(2) x i (u)を順次補間するC−5pline曲線を形成し、 (3)パラメータVてC−5plineを計算する。図15は、C−1ofte d曲面151を示している。このC−1ofted曲面はいくつかの曲線オブジ ェクト153を補間した無数のC−5pline152から成る。
・B−splineテンソル積曲面(BSurf)+typeU、typeV。
N、M、paintll、paintl2. ・・・、pointNMtype U、typeVは、B−splineのU方向およびV方向への方向性を与える 。N、 Mはu、v方向における頂点の数である。poinnil、paint l2. ・・◆、pointNMは、制御点の方形ネッx (u、v)−Σ Σ  x、、B、(u)B、(v)IJ I J i−L j−1 図16は9点オブジェクト162のアレイに依存して決定されるB−splin e曲面オブジ曲面オブジェクトモ6]次元パラメータ空間163を5nake2 ,5nake3.5nake4サブ曲面は曲面Y (p、Q)の一部であり、端 と端が接触する4つのスネークW1、W2、W3、W4によって囲まれる。
x (u、v) −y (w) ここにおいて、 ’ ” (P+q) = +1−vl Wl(ul ” 1w3(”−u1+  (1−J w4(1−vl + u W2(Vl−+1−ul +1−v+ [ Wl(01+ w4(11]/2−〇 (1−v) [Wl(li + w2( 01]/2− u V [W2(11+ W3(O1l/2−(L−ul V  [W3(kl + w4(0)]/2図17は、曲面オブジェクト172と、4 つのスネークオブジェクト173.174.175.176とに依存して決定さ れるサブ曲面オブジェクト171と、曲面およびサブ曲面のそれぞれの2次元パ ラメータ空間177.178を示す。
・相対曲面(RelSurf)+5urface、paintl。
paint2.paint3.paint4相対曲面x (u、v)は、曲面y  (u、v)と4つのコーナ一点x1、X2、X3、x4とから、収線変換によ って形成される。
x(ulv) = yturvl + tl−ul tl−vl [X4− y (0,O1l+ u (1−vl [X2− y(1,Oll” v(1−ul  [X3− Yf1+111+ u v [X4− Yl’L111図18は、 曲面オブジェクト182と4つの点オブジェクト183.184.185.18 6とに依存して決定される相対曲面オブジェクト181、およびその2次元パラ メータ空間187とを示すスネーククラス すべてのスネークはOから1の間でパラメータ表示される。スネークは、まず曲 面のパラメータ空間て点w−iu、vlを位置設定し、ついてこれらのパラメー タ値を用いてその曲面を計算する。
・直線スネーク(LineSnake):magnet 1.magnet2L ineSnakeとは、u、vパラメータ空間において”magnetl” ( wl−ful、vll )から”magnet2” (w2− fu2゜v2) )までの直線である。
w(t)頃(1−t)wl+tw2 図19は、曲面オブジェクト192と、2つのマグネットオブジェクト193と に依存して決定されるスネークオブジェクト191と、そのスネークの1次元パ ラメータ空間195および曲面の2次元パラメータ空間196とを示している。
拳弧スネーク (ArcSnake):magnetl、magnet2゜ma gnet3 ArcSnakeは、u、vパラメータ空間で3つのマグネットを補間した円弧 である。図20は、曲面オブジェクト202と、3つのマグネットオブジェクト 203.204.205とに依存して決定される弧スネークオブジェクト201 と、そのスネークの1次元パラメータ空間206および曲面の2次元パラメータ 空間207とを示している。
−B−splineスネーク(BSnake): type、magnetl。
magnet2. ・* *、magnetNtypeはB−splineに、 1−線形、2一方形などの指令を与える。
連続番号をつけられたマグネットは、各頂点を示す。
N、 MはuSv方向における頂点の数である。pointll、point1 2゜・・・、pointNMは、制御点の方形ネットである。
w(t)−Σ wiBi(t) 図21は1曲面オブジェクト212と複数のマグネットオブジェクト213とに 依存して決定されるB−splinsスネークオブジェクト211と、そのスネ ークの1次元パラメータ空間214および曲面の2次元パラメータ空間215を 示している。
参C−5plins曲線(C9nake):magnetl、magnet2゜ 0 a e、magnetN 連続番号のpaintが順次補間される。このスネークは、弦長パラメトリック 表示を有し、データポイントにノット(knot)を有するパラメトリック3次 スプラインであり、その終端にはノットがない曲線である。
図22は、曲面オブジェクト222と、複数のマグネットオブジェクト223と に依存して決定されるC−5plineスネークオブジエクト221と、そのス ネークの1次元パラメータ空間224および曲面の2次元パラメータ空間225 を示す。
・サブス不−り(SubSnake):5nake、ringl、ring2サ ブスネークW (t)は、”5nake″p (s)の一部であり、ringl (パラメータsl)がらring2(パラメータs2)まで延びる。
w(t)−p[(1−t)sl + ts2]図23は、曲面オブジェクI−2 32と、スネークオブジェクト233と、2つのリングドオブジェクト234. 235とに依存して決定されるサブスネークオブジェクト231と、そのスネー クおよびサブスネークのそれぞれの1次元パラメータ空間236.237と、曲 面の2次元パラメータ空間238とを示す。
拳相対スネーク(Re 1snake): 5nake、magnet。
magnet2 相対スネークW (t)は、“5nake″p (t)と、2つのマグネットm 1、mlとから、リニア変換によって形成される。
W (t)−p (t)+ (1−t)[ml−p (0)] +t [ml− p (1)]図24は、曲面オブジェクト242と、スネークオブジェクト24 3と、2つのマグネットオブジェクト244.245とに依存して決定される相 対スネークオブジェクト241と、この相対スネークの1次元パラメータ空間2 46と、曲面の2次元パラメータ空間247とを示すものである。
ロジカルモデルは、ディスクメモリ中のファイルとして記憶される。従来と同様 のテキストフォーマットで記憶されるが、表示用にポリラインの小区分を特定す る数値パラメータを追加している。各オブジェクトはそれぞれひとつのテキスト レコードで表わされ、各レコードは、エンティティを定義するかっこ内のエンテ ィティキーワードで始まる。キーワードの後には、オブジェクト名称、色および 可視性のインデックスがくる。曲線またはスネークオブジェクトはさらに、ディ スプレイ中ての表示に必要なポ1巧インを構成する小区分線の数を示す整数が続 き、曲面オブジェクトはディスプレイ表示の網目状ポリラインを形成するU方向 およびV方向への小区分線の数を示す2つの整数データを有する。これ以降では 、先に示したエンティティの定義リストに示されるように、各エンティティに必 要なデータはそれぞれ異なってくる。このテキストファイルはキーワード“En d”で終了する。キーワード“Rem”を用いてテキストファイル中に注釈を盛 り込むこともてきる。
オブジェクトはプログラム内で、大刀データファイル中てのシーケンス(または 生成順序)に対応する一連の番号で参照される。このように、あらかしめ定義さ れたオブジェクトすべてに参照番号を与えることが、環状依存性(ダイグラフサ イクル)が生じる可能性を避けるn里な方法である。ロジカルモデルの内部記憶 構成は、依存性のダイグラフを表わすリンクされたリストデータ構造を含み、絶 対モデルの更新時に使用する。図25は、前述のラインA−B間の依存関係を表 わすダイグラフの例である。節点251はオブジェクトを表わし、矢印線252 はそれらの依存関係を示す。
プログラムは、適切なテキスト形式でのロジカルモデルデータファイルの読み出 し、書き込みをユーザ制御可能に行うことができる。さらに、読み出しオペレー ション中にデータファイルのエラーや不一致を検出して知らせることもできる。
プログラムは、モデルの表示と同時に、3次元ワイヤフレームを表わすひとつ以 上のファイルの読み出しおよび表示が可能であるし、現在表示されている絶対モ デルの3次元ワイヤフレームファイルや最新表示の2次元ワイヤフレームファイ ルを書き込むこともてきる。
オブジェクトを生成、編集、消去するための相互作用的な性能が備えられ、オブ ジェクトを別のエンティティタイプへ変容する限定機能も備えられる。例えば、 点オブジェクトは絶対点に変容され得る。これらすべての動作において、プログ ラムは一貫性をチェツクし、ダイグラフデータ構造の完全さを保証するためのル ールを実行する。ルールの例として、新たに生成したオブジェクトをロジカルモ デル内に受け入れる前に、必要とされるすべての依存関係が満たされねばならな い、オブジェクトはその依存性がすべて消去されてしまうまでは消去されてはな らない、環状依存関係は認められない、などがある。
図26は、本発明の目的を達成できるプログラムモジュールの組織図である。
ボックス263.264はそれぞれはサブルーチンを示し、矢印262はサブル ーチンの呼び出しを示し、呼び出しモジュールから呼び出されるモジュールへ直 接矢印が向けられる。
“点(Paint)”、“曲線(Curve)”、″スネーク(Snake)” 、“曲面(Surface)”と記された4つの特別モジュール(“主モジュー ル”263)は、モデルからの絶対形状情報を必要とする任意のアプリケーショ ンプログラムへのインターフェイスである。これらのモジュールは以下のような 入出力独立変数を有する。
く点〉 人力 点オブジェクトの名称(またはインデックス)出カニ絶対座標点 x+ Y+ Z く曲線〉 入カニ曲線オブジェクトの名称(またはインデックス)パラメータ( 直tのリスト 出カニ座標点x、y、zのリスト くスネーク〉 人カニスネークオブジェクトの名称(またはインデックス)パラ メータ値のリスト 出力!座標点x、y、zのリスト く曲面〉 人力1曲面オブジェクトの名称(またはインデックス)パラメータ値 Uのリスト パラメータ値Vのリスト 出カニ座標点x、y、zのアレイ (一点だけが計算される必要のある場合は、パラメータ値の入力リストはひとつ のみのエンティティを含む。) 図中のその他のモジュール(“2次モジュール”)は、矢印からも分かるように 、アプリケーションからは呼び出されず、主モジュールからだけ、または場合に よっては別の2次モジュールから呼び出される。
′点°モジュールは、どの種類の点オブジェクトを計算しているかを決定し、別 々の2次ルーチンに枝分かれする。同様に、“曲線′、“スネーク”、“曲面” もそれぞれの要素である2次ルーチンに基本的に枝分かれする。
”L i n e”と+Line 5nake+は、共通の+Line mat h’ルーチンを分は合い、その他の曲線やスネークも共通のマス(数学)ルーチ ンを共有する。マスルーチンは、2次元データ(スネークルーチンに要求された 場合)でも3次元データ(曲線ルーチンに要求された場合)でも操作することが できる。
図26から、新たなパラメトリック曲線、スネーク、曲面エンティティがいかに 容易にシステム中に追加されるか明白である。すなわち、新たなエンティティを 実行する2次モジュールをひとつ追加し、主要モジュールを僅かに変更して追加 された2次モジュールへのブランチを設けるだけでよい。
他にも、いくつかのエンティティの:1算に主モジュールの呼び出しを必要とす る。例えば図示されるように、ピードは曲線のII算を必要とし、スネークは曲 面の計算を必要とする。
図26に、サイクル状の再帰的な要求(call)が示される。例えば、相対点 の位置設定するには、プログラムはまず基準点を設定する必要がある。その基準 点がどんな種類の点オブジェクトであっても関係ない。すなわち、「相対点」は 「点(paint)Jを呼び出せねばならない。同様に、「サブ曲線」と「相対 曲線」は「曲線(Curve)Jを呼び出し、「サブスネーク」と「相対スネー ク」は「スネーク(Snake)Jを、「サブ曲面」と「相対曲面」は「曲面( Surface)Jを呼び出せねばならない。
主ルーチンへのL記以外の可能な回帰要求も多数あるが、これらの可能性をすべ て矢印で示すのは繁雑すぎるので、図示しないこととする。例えば、“Line ”、”Arc’、“B−Curve”、”C−Curve”はすべて、「点(P aint)Jを呼び出すことによってこれらをサポートする点を計算する必要が あるし、”Line 5nake”、”Arc 3nake’、”B −S n ake”、“C−3nake”は、”Magnet”または”Ri n g”を 呼び出すことによってこれらをサポートするマグネットオブジェクトのu、vパ ラメータを計算する必要がある。曲面ルーチンは、それら個々の構成にしたがっ て、多様な点、曲線、スネークオブジェクトの計算を必要とする。これらはすべ て主モジュールへの呼び出しを介して行われる。
また、例えば計算される曲面をサポートするひとつの曲線が別の曲面状のスネー クである場合に、さらなる回帰要求が行われ、この場合、一連の要求は[曲面( Surface)Jを2度通ることになる。任意の長さの依存性のチェーンで考 えると容易である。このようなすべての回帰可能性は図26のプログラム構造に 納められる。回帰性がないと、依存性の許容深度でプログラムの複雑さとサイズ が非常な速度で増加するが、回帰性があれば、依存性の許容深度を無限に拡張す るためのスタック空間が必要とされるだけである。
好適な実施例の適用例 表1は、先に定義した多様な点、曲線、スネークオブジェクト、異なる種類の6 つの相互接続曲面オブジェクトを用いた、ロジカルモデルのテキスト表示例であ る。図27は、その結果表示される絶対モデルのワイヤフレーム表示例である。
この例は、3oフイートのセイリングヨットの設計における船体、デツキ、キャ ビン面を示している。
表示例のモデルは6つの曲面オブジェクトからなる。すなわち、艇体(hull )271とデツキ(deck)272はC−1ofted曲面、前方キャビン( cabin fwd)273、側部キャビン(cab in s i de)2 74、後方キャビン(cabin af t)275は線源(ruled)曲面 、トップキャビン(cabin top)276は融合(blended)曲面 である。
これら曲面の可視性はすべて値2であり、■方向だけのパラメータラインが表示 される。形をビジュアルにするために、モデルを横切る11の交差線277も表 示される。
”hull(艇体)”は3つの591)line7スター曲線MCA、MCB。
MCCを有するC−1oftea曲面であり、各曲線は4つの絶対点を頂点とし て有する。“deck (デツキ)”も3つのマスター曲線を有する。曲線のひ と”の間の接合部278は、それぞれの曲面の隣接稜線でのC−5plineが 同一のデータポイント、すなわちMCAVI、MCBVI、MCCVlを用いる ので、正確かつ永続的である。
3つの線源(ruled)曲面、すなわち“cabin fwd”、”cabi n 5ide”、“cabin afビも同様な方法でお互いに接合される。
各曲面は、“deck”曲面への正確がっ恒久的な接合部279を生成する稜線 として”d e c k”上のスネークを使用し、そのスネークに依存する相対 曲線を第2の(上部)稜線として使用する。“d e c k”上の3つのスネ ークは、共通の端点データ、すなわちマグネットdm3、dm5を分がち合うの で、お互い正確かつ恒久的に接続する。3つの1112・1曲線“top fw d”、“top siする他の2つの曲面の端罫線と一致するので、これらの曲 面と正確かつ恒久的にして使用するので、これら3つの曲面と正確に接合する。
この融合曲面の4番目の接合部は3点C−5pline top ctr“であ り、各頂点のy軸の値は0て平面中央に正確に位置する。
上述の表示例モデルは、絶対点の座標と、相対点のオフセットと、マグネットの パラメータを変えることによって、別の様々な形に容易に変形される。3つの曲 面すべてを変えるには、y軸の“MCBVI”値を増加させればよい。どのよう に変更しても、複数の曲面の接続性と相対位置は絶対モデルとして自動的に保存 され、更新される。
TABLE 1 (E ntl tyke’f’dOrd r n aJne ; C010r  r VI S 1bAll tyr ’/arl abl ■@e ntlf− y ata1 Ra1Point ro7 11 1 deckctr O,000,001− 65:FIG、 1 コンピュータシステム FIC,2絶対点と相対点FIG 、 3 絶対ビードと相対ビードFIG、 ’I 絶対マグネットと相対マグネ ットF王G、 5 絶対リングと相対リングFIG、 B 弧曲線とライン曲線 FI[、12平行移動曲面

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.ディジタルコンピュータと、コンピュータプログラムと、コンピュータメモ リと、グラフィックディスプレイを含むコンピュータグラフィックシステムを利 用した、2次元以上の空間における形状モデル(Geometric Mode l)のコンピュータエイド設計方法であって、この方法は、前記コンピュータプ ログラムとメモリにおいて、幾何学オブジェクト集合を2次元以上の座標システ ムの座標点によって定義し、前記コンピュータプログラムのオペレーションで、 前記定義されたオブジェクトから選択されたオブジェクトを他とダプらない固有 のオブジェクト名称または数字によって識別し、 コンピュータプログラムのステップで少なくともひとつの形状オブジェクトを取 り扱い、この形状オブジェクトを前記固有のオブジェクト名称または数字で特定 される幾何学オブジェクトのうちの少なくとも2つのオブジェクトに依存して描 写し、 前記コンピュータプログラムおよびメモリに記憶された有向グラフに均等なロジ カルデータ構造において、前記定義された幾何学オブジェクトの別の幾何学オプ ジェクトヘの多様な依存性を組織化する、というステップを含む。 2.請求項1に記載の方法において、前記コンピュータプログラムステップで取 り扱われるエンティティは、ひとつの絶対点(absolute point) と、1種以上のパラメトリック曲線と、ひとつの絶対ビード(absolute  bead)を含むことを特徴とする、コンピュータエイド設記方法。 3.請求項1に記載の方法において、この方法が3次元以上の設計において実行 される場合は、前記コンピュータプログラムステップで取り扱われるエンティテ ィは、固有の名称を与えられた点オブジェクトから座標上でオフセットした位置 にある相対点(relative point)を含むことを特徴とする、コン ピュータエイド設計方法。 4.請求項2に記載の方法において、前記コンピュータプログラムステップで取 り扱われるエンティティは、直線(line)と、B−splineパラメトリ ック曲線と、点オブジェクトに依存する補間スプラインパラメトリック曲線を含 むことを特徴とする、コンピュータエイド設計方法。 5.請求項2に記載の方法において、前記コンピュータプログラムステップで取 り扱われるエンティティは、ひとつ以上のパラメトリック曲面を含むことを特徴 とする、コンピュータエイド設計方法。 6.請求項5に記載の方法において、前記コンピュータプログラムステップで収 り扱われるエンティティは、絶対マグネット(absolute Magnet )を含むことを特徴とする、コンピュータエイド設計方法。 7.請求項5に記載の方法において、前記コンピュータプログラムステップで取 り扱われるエンティティは、相対マグネット(relative Magnet )を含むことを特徴とする、コンピュータエイド設計方法。 8.請求項5に記載の方法において、前記コンピュータプログラムステップで取 り扱われるエンティティは、ひとつ以上の稜線を形成する曲線オブジェクトに依 存する少なくともひとつの稜線融合(edge−blended)曲面またはロ フト(lofted)曲面を含むことを特徴とする、コンピュータエイド設計方 法。 9.請求項5に記載の方法において、前記コンピュータプログラムステップで収 り扱われるエンティティは、点オブジェクトのアレイに依存して決定される少な くともひとつのテンソル積パラメトリック曲面を含むことを特徴する、コンピュ ータエイド設計方法。 10.請求項5に記載の方法において、前記コンピュータプログラムステップで 取り扱われるエンティティは、ひとつ以上のパラメトリックスネーク(para metric Snakes)を含むことを特徴する、コンピュータエイド設計 方法。 11.請求項10に記載の方法において、前記コンピュータプログラムステップ で取り扱われるエンティティは、絶対リング(absolute ring)と 相対リング(relative ring)を含むことを特徴する、コンピュー タエイド設計方法。 12.請求項5に記載の方法において、前記コンピュータプログラムステップで 取り扱われるエンティティは、少なくともひとつのパラメトリック立体と、その 立体パラメータによって定義される点、曲線、曲面を含む立体に依存するエンテ ィティを含むことを特徴する、コンピュータエイド設計方法。 13.請求項1に記載の方法において、この方法は、少なくともひとつの入力装 置と、中央演算処理ユニットと、グラフィックディスプレイを生成する少なくと もひとつの出力装置とを備えるコンピュータグラフィックシステムで実行される ことを特徴とする、コンピュータエイド設計方法。 14.請求項13に記載の方法において、コンピュータメモリに各幾何学オブジ ェクトごとのデータアイテムが記憶され、データアイテムは前記幾何学オブジェ クトの別のオブジェクトヘのあらゆるロジカル依存性を表わし、ひとつ以上の幾 何学オブジェクトが変更されたならばモデルを自動的に更新するために使用され ることを特徴とする、コンピュータエイド設計方法。 15.請求項13に記載の方法において、2つ以上の点エンティティが、帰納的 に呼び出される一般の点ルーチンによって実行作成されることを特徴とする、コ ンピュータエイド設計方法。 16.請求項13に記載の方法において、2つ以上の曲線エンティティが、帰納 的に呼び出される一般の曲線ルーチンによって実行作成されることを特徴とする 、コンピュータエイド設計方法。 17.請求項13に記載の方法において、2つ以上の曲面エンティティが、帰納 的に呼び出される一般の曲面ルーチンによって実行作成されることを特徴とする 、コンピュータエイド設計方法。 18.請求項13に記載の方法において、2つ以上のスネークエンティティが、 帰納的に呼び出される一般のスネークルーチンによって実行作成されることを特 徴とする、コンピュータエイド設計方法。 19.請求項1に記載の方法において、前記モデルデータはテキストフォーマッ トで表わされ、このテキストフォーマットは各オブジェクトごとにエンティティ タイプ、名称、特性、およびそのオブジェクトの決定(定義)に直接用いられる その他のオブジェクトすべての名称を含むことを特徴とする、コンピュータエイ ド設計方法。 20.コンピュータプログラムとコンピュータメモリとコンピュータグラフィッ クディスプレイとを有するコンピュータグラフィックシステム上でグラフィック イメージを更新する自動化された方法であって、この方法は、幾何学オブジェク トを表わすグラフィックイメージを表示し、前記幾何学オブジェクトの一部もし くはすべてに、前記コンピュータメモリで識別される他と重複しない固有のオブ ジェクト名または数字を割り当て、前記コンピュータプログラムおよびコンピュ ータメモリで、前記固有の名称が与えられた前記グラフィックイメージの表示に 使用されるオブジェクト間の論理依存関係または幾何依存関係を特定し、有向グ ラフロジカルデータ構造において固有の名称を与えられたオブジェクト間の依存 関係を組織化し、 前きグラフィックイメージの少なくともひとつにおいて、少なくともひとつの固 有名幾何学オブジェクトを変更し、 前記有効グラフデータ構造による幾何学オブジェクト間の定義づけられた依存関 係にしたがって、グラフィックイメージのその他の幾何学オブジェクトを自動的 に更新する、 というステップを含む、グラフィックイメージ自動更新方法。 22.請求項20に記載の方法において、前記グラフィックイメージからなるオ ブジェクトは、多様な種類のパラメトリック曲線および曲面を含み、この方法は さらに、帰納的にプログラムされた一般の曲線ルーチンおよび曲面ルーチンによ って、前記曲線および曲面上の点を計算するステップを含むことを特徴とする、 グラフィックイメージ自動更新方法。 23.請求項20に記載の方法において、前記オブジェクトは曲面とスネークを 含み、この方法はさらに、収り扱い曲面において従属(依存)曲面を決定する稜 線ひとつとしてスネークを使用することによって、前記サポート曲面に対する依 存曲面の正確な稜線接触を決定するステップを含むことを特徴とする、グラフィ ックイメージ自動更新方法。 24.形状モデルのコンピュータ補助による形状設計のための請求項1の方法に おいて、さらに、 固有のオブジェクト名で識別される定義づけられたオブジェクトを選択して用い て形状モデルを構成し、 前記形状モデル中の固有名オブジェクトの少なくともひとつを変更し、有向グラ フによる選択オブジェクト間の定義された依存関係にしたがって、形状モデルの その他の定義オブジェクトを自動的に更新する、というステップを含むことを特 徴とする、グラフィックイメージ自動更新方法。 25.ディジタルコンピュータとコンピュータプログラムとコンピュータメモリ とグラフィックディスプレイを含み、コンピュータ補助によって3次元形状モデ ルの設記および設計された形状モデルの表示を行うためのコンピュータシステム であって、このシステムは、 3次元座標システムの軸によってコンピュータプログラムおよびコンピュータメ モリ内に定義された複数の幾何学オブジェクトと、前記複数の幾何学オブジェク トで構成される形状モデルであって、前記複数の幾何学オブジェクトは形状モデ ル巾で他と重複しない固有の名称または数字によって識別され、前記形状モデル は前記固有名の幾何学オブジェクト間の多様な論理依存関係および幾何学依存関 係によって特徴づけられ、形状モデルに含まれる少なくともひとつの幾何学オブ ジェクトは、コンピュータプログラムで構成される際に、前記固有の名称または 数で特定される少なくとも2つの別の幾何学オブジェクトに依存して決定される ような形状モデルと、前記定義された幾何学オブジェクトの別の幾何学オブジェ クトヘの多様な依存性を系統立てる有向グラフロジカルデータと、を含み、これ によって、グラフィックディスプレイに表示された形状モデルの幾何学オブジェ クトのひとつが変更されたなら、前記多様な依存関係にしたがって、形状モデル のその他の幾何学オブジェクトも自動的に更新することを特徴とする、立体形状 モデル設計のためのコンピュータシステム。 26.請求項25に記載のコンピュータシステムにおいて、コンピュータプログ ラムステップで取り扱われるエンティティは、絶対点(absolute po int)と、ひとつ以上の種のパラメトリック曲線と、絶対ビード(absol ute bead)を含むことを特徴とする、立体形状モデル設計のためのコン ピュータシステム。 27.請求項25に記載のコンピュータシステムにおいて、コンピュータプログ ラムステップで取り扱われるエンティティは、固有の名称を与えられた点オブジ ェクトからオフセットした座標点に位置する相対点(relative poi nt)を含むことを特徴とする、立体形状モデル設計のためのコンピュータシス テム。 28.請求項26に記載のコンピュータシステムにおいて、コンピュータプログ ラムステップで取り扱われるエンティティは、直線と、B−splineパラメ トリック曲線と、固有名称の点オブジェクトに依存する補間可能のスプラインパ ラメトリック曲線とを含むことを特徴とする、立体形状モデル設計のためのコン ピュータシステム。 29.請求項26に記載のコンピュータシステムにおいて、コンピュータプログ ラムステップで取り扱われるエンティティは、ひとつ以上のパラメトリック曲面 を含むことを特徴とする、立体形状モデル設計のためのコンピュータシステム。 30.請求項29に記載のコンピュータシステムにおいて、コンピュータプログ ラムステップで取り扱われるエンティティは、絶対マグネット(absolut e magnet)を含むことを特徴とする、立体形状モデル設計のためのコン ピュータシステム。 31.請求項29に記載のコンピュータシステムにおいて、コンピュータプログ ラムステップで取り扱われるエンティティは、相対マグネット(relativ e magnet)を含むことを特徴とする、立体形状モデル設計のためのコン ピュータシステム。 32.請求項29に記載のコンピュータシステムにおいて、コンピュータプログ ラムステップで取り扱われるエンティティは、ひとつ以上の稜線を形成する固有 名称の曲線オブジェクトに依存して決定される、少なくともひとつの稜線融合曲 面(またはlofted曲面)を含むことを特徴とする、立体形状モデル設計の ためのコンピュータシステム。 33.請求項29に記載のコンピュータシステムにおいて、コンピュータプログ ラムステップで取り扱われるエンティティは、固有名称の点オブジェクトのアレ イに依存して決定される少なくともひとつのテンソル積パラメトリック曲面を含 むことを特徴とする、立体形状モデル設計のためのコンピュータシステム。 34.請求項29に記載のコンピュータシステムにおいて、コンピュータプログ ラムステップで取り扱われるエンティティは、ひとつ以上のパラメトリックスネ ークを含むことを特徴とする、立体形状モデル設計のためのコンピュータシステ ム。 35.請求項34に記載のコンピュータシステムにおいて、コンピユータプログ ラムステツプで取り扱われるエンティティは、絶対リングと相対リングを含むこ とを特徴とする、立体形状モデル設計のためのコンピュータシステム。 36.請求項29に記載のコンピュータシステムにおいて、コンピュータプログ ラムステップによってサポートされるエンティティは、少なくともひとつのパラ メトリック立体と、この立体パラメータによって定義される点、曲線、曲面エン ティティを含む立体に依存するエンティティとを含むことを特徴とする、立体形 状モデル設計のためのコンピュータシステム。
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