JPH0766396B2 - 図形情報処理システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は、CAD（Computer Aided Design）等において、
立体形状の図形処理の際、立体形状の種類、径、長さ等
の形状パラメータ及び位置ベクトルを用いることによ
り、図形合成処理の容易化を図ったものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、グラフィックディスプレイにおける図形情報
処理のシステムの改良に関する。

立体形状の図形処理において、図形の移動、回転等の図
形処理の容易化が望まれている。

〔従来技術〕

従来例を図によって説明する。第14図は従来例を説明す
る表示例、第15図は従来例を説明するフローチャート、
第16図は従来例を説明する立体図である。

グラフィックディスプレイを用いて図形処理を行う際、
例えば、第14図（ａ）に示す如き立体形状図形100を画
面上に形成させる場合、第14図（ｂ）に示す部分図形10
1〜104の図形情報を入力して、これらを画面上に表示せ
しめる。然るのちこれらの部分図形101〜104を画面上に
移動（時には回転）させて、第10図（ａ）に示す立体形
状図形100を形成せしめる。

このような図形形成を行うとき、オペレータは、部分図
形101〜104の移動後の位置情報および移動方向情報を、
操作盤等から入力して行う。

従来方式の詳細を、第15図の処理手順に従い第16図を用
いて説明する。

立体形状データの入力 例えば円柱形状図形の場合には、その円柱に固有の情
報、即ち直径Ｄ及び高さＨを入力する。

配置先原点の座標データの入力 ａ）配置先座標データの入力（Key−in） 既存の形状に依存せず、配置座標データを入力する。

ｂ）既存形状のピック 第16図（ａ）に示す如く、既に配置済みの立体形状の頂
点ａ、稜線上の点ｂ等の座標データを入力する。

配置方向１の入力 ａ）回転方向１のキーイン 既存の形状に依存せず、作成する立体形状座標系のＸ軸
方向をキーインする。

ｂ）既存線分のピック 既に配置済み線分をピックして、作成する立体形状座標
系のＸ軸方向とする。

ｃ）既存面のピック 第16図（ｂ）に示す如く、立体形状の２つの稜線V₁及び
V₂をピックし、そのベクトルの外積をとり、作成する立
体形状座標系のＸ軸方向とする。

配置方向２の入力 上記のａ）及びｂ）項と同様に、作成する立体形状座
標系のＺ軸方向を入力する。

座標変換の計算 第16図（ｃ）に示す如く上記項で入力したＺ軸方向
を、項で入力したＸ軸方向に、垂直になるように補正
する。

立体形状の作成 前記項で入力した直径Ｄ、高さＨなどの形状データ
と、前記、及びで入力した立体形状座標系（原
点、Ｘ軸方向、Ｚ軸方向）により、立体形状を作成す
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上で明らかなように、従来方法では立体形状を作成す
る図形処理の際、位置情報（即ち配置先の原点座標デー
タ）及び移動方向情報（即ち配置方向１及び２）を入力
する方法を採用している。このため異なる他の立体図形
を生成せしめる場合にも、その都度、位置情報及び移動
方向情報を入力し直せねばならず、また部分図形の接合
部分の位置合わせが煩雑となるという問題点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、立体図形の各表面上の所定位置を基点とした
該表面の垂直方向の位置決め用ベクトルを生成するベク
トル生成手段と、第１の立体図形上に第２の立体図形を
位置づける際に、前記ベクトル生成手段により生成され
た、第１の立体図形と接する第２の立体図形の表面に対
応する位置決め用ベクトルと第２の立体図形と接する第
１の立体図形の表面に対応する位置決め用ベクトルを指
定する入力手段と、前記入力手段で指示された第２の立
体図形の位置決め用ベクトルと、第１の立体図形の位置
決め用ベクトルの反対方向の相殺ベクトルとの回転角よ
り、回転マトリックを算出し、該回転マトリックスと第
２の立体図形の位置決め用ベクトル基点と第１の立体図
形の位置決め用ベクトルの基点のデータに基づいて、第
２の立体図形の図形データを変換する変換手段とを備え
ている。

〔作用〕

立体図形の表示装置への表示を該立体図形に与えられて
いる図形データに基づいて行う図形情報処理システムに
おいて、前記立体図形の各表面上の所定位置を基点とし
た該表面と垂直方向の位置決め用ベクトルを生成し、操
作者は、第１の立体図形上に第２の立体図形を位置づけ
る際に、前記ベクトル生成手段により生成された、第１
の立体図形と接する第２の立体図形の表面に対応する位
置決め用ベクトルと第２の立体図形と接する第１の立体
図形の表面に対応する位置決め用ベクトルを指定し、指
定された第２の立体図形の位置決め用ベクトルと、第１
の立体図形の位置決め用ベクトルの反対方向の相殺ベク
トルとの回転角より、回転マトリックを算出し、該回転
マトリックスと第２の立体図形の位置決め用ベクトルの
基点と第１の立体図形の位置決め用ベクトルの基点のデ
ータに基づいて、第２の立体図形の図形データを変換す
るようにした。

〔実施例〕

以下、本発明を図面によって説明する。第２図は本発明
の一実施例を説明するブロック図、第３図及び第10図〜
第12図は本発明の一実施例を説明するフローチャート、
第４図〜第９図及び第13図は本発明の一実施例を説明す
る立体図である。なお第２図は図形処理システムの構成
を示し、図形情報の入力手順と、それに伴う図形処理
を、第３図のフローチャートを用いて説明する。

第１図、第２図及び第３図において、 立体形状データの入力 オペレータは、第４図（ａ）〜（ｅ）に示す立体形状の
種類を指定し、次にその立体形状に固有な寸法（長さhe
i,xlen、ylen、径dia、角度ang）、偏芯方向及び断面座
標データを含むデータ４を、入力部１から入力する。こ
の入力データ４は、制御部５によりメモリ６に格納され
る。

位置ベクトルの発生 処理装置20は、メモリ６内の入力データ４、即ち寸法、
偏芯方向及び断面座標データをベクトル発生部７に渡し
て、第５図（ａ）〜（ｅ）に示し立体形状を構成する各
平面毎にその平面の重心点から形状の外向き出る法線を
なす位置ベクトルv₁〜v_nを発生せしめる。なお第５図or
g/xvec/zvec/は、ワールド座標系に対する立体形状のロ
ーカル座標系である。

配置元原点と配置法入力 オペレータは、作成する立体形状の位置付け用の位置ベ
クトルとして、入力手段１から第５図の位置ベクトルv₁
の番号を与える。この位置ベクトルの基点を配置元原点
とする。以下に述べる３配置法のいずれかを指定し、そ
の配置方法による配置データ８を入力する。

配置法の判定 制御部５は入力された配置方法の指定をメモリ６を介し
て処理装置20に通知することにより、第３図ので始ま
る処理、で始まる処理、又はの処理を起動させる。

第１図の場合に、制御部５による起動により、第１の処
理手段13によってで始まる処理、第２の処理手段15に
よってで始まる処理処理の実行が開始される。又、第
１図において、で始まる処理は図示を省略されてい
る。

で始まる処理は次に述べるように従来とほぼ同様の配
置操作で、前記で入力した配置元の位置ベクトルの基
点として定まる配置元原点を移動すべき配置先原点と、
所要の回転方向をそれぞれ数値入力で指定して行う処理
である。

配置先原点の入力 オペレータは、前記項で与えた番号の示す位置ベクト
ルの基点に対するワールド座標系での配置点座標データ
（p₁）を入力する。

１軸/2軸回転の判定 １軸/2軸回転の場合は、の手順に、または否のときは
の処理に移る。

配置元と回転方向の入力（Ｉ） １軸または２軸回転の場合は、第６図（ｂ）に示すよう
に、最初に回転する配置元の位置ベクトル１（v₁）の番
号を与え、回転方向１（d₁）をワールド座標系で入力す
る。

２軸回転の判定 ２軸回転の場合はの手順に移り、否のときは、の処
理に移る。

配置元と回転方向入力（II） ２軸回転の場合、第６図（ｃ）に示す如く、２回目に回
転する配置元の位置ベクトル２（v₂）の番号を与え、回
転方向２（d₂）をワールド座標系で入力する。

処理Ｉ 処理Ｉの流れを、第10図のフローチャートを用いて説明
する。

ａ）作成する立体形状のベクトル発生 で入力した、第４図に示すような立体形状の立体形状
データ、及びで生成した位置ベクトルのデータから、
配置前のその立体形状及び位置ベクトルをワールド座標
系で表すデータを内部的に発生する。

ｂ）１軸回転による回転マトリックス １軸回転の場合は、第８図（ａ）に示す如く、番号で与
えられた配置元の位置ベクトル１（v₁）とベクトル入力
された回転方向１（d₁）の外積を求めて回転軸とし、配
置元の位置ベクトル１（v₁）と回転方向１（d₁）の内積
から回転角θ_１を求め、回転軸と回転角から回転マトリ
クス（MX₁）を求める。

ｃ）１軸目と２軸目による回転マトリクス積 ２軸回転の場合は、第８図（ｂ）に示す如く、番号で与
えられた配置元の位置ベクトル２（v₂）を前記ｂの回転
マトリクスで回転したものと、ベクトル入力された回転
方向２（d₂）を、１軸目回転のためベクトル入力された
回転方向１（d₁）に垂直になるように正規化したベクト
ルとの回転角θ_２を求め、回転方向１（d₁）と回転角θ
_２から回転マトリクス（MX₂）を求め、１軸目の回転マ
トリクスMX₁に２軸目の回転マトリクスMX₂を掛け合わせ
る。

ｄ）単位行列による回転マトリクス 軸回転の指示がない場合は、配置図形の回転が不要であ
るので、回転マトリクスには単位行列を設定する。

ｅ）回転マトリクスによる配置原点補正 第６図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）で示す、配置させる図形
の回転は、操作者が指定した位置付けベクトルの配置点
で行われる。したがって、配置させる図形の図形データ
の基準点である配置図形原点（Org）の配置後のワール
ド座標系における位置は、前記配置点を回転の原点（ワ
ールド座標における原点）として、上記で求めた回転マ
トリクスで回転させ、配置先の配置点（p₁）を加えるこ
とで、求められる。

以上の処理を終えたのち、へ移る。

制御部５から起動された場合に、第１の処理手段13は第
３図のからの処理を開始し、必要な入力を入力手段１
から制御部５を経て順次受け取りながら、以下に述べる
ように配置先の座標や回転方向を個別に数値で入力しな
いでも、表示画面上で配置先図形の必要な位置ベクトル
をピックするのみで、配置操作ができるように処理す
る。

配置先ベクトルのピック 表示部２の画面に表示されている立体形状に付属して表
示されている位置ベクトルの中から、配置先とすべき位
置ベクトル（V₁）を第２の位置ベクトルとして、オペレ
ータが画面上をピックするので、その指示を入力手段１
から制御部５を経て受け取る。

軸回転有無の判定 オペレータが軸回転の有無を入力するので、その指示を
入力手段１から制御部５を経て受け取り、軸回転有りの
時はの手順に移り、無しのときは、の処理IIへ移
る。

配置元と回転方向の入力 軸回転を行う場合は、オペレータは、第７図（ｂ）に示
す如く、配置元の位置ベクトル（v₂）の番号を与え、回
転方向（d₂）をワールド座標系で入力するので、それら
の指示を入力手段１から制御部５を経て受け取る。

処理II 処理IIの流れを第11図のフローチャートを用いて説明す
る。

ａ）作成する立体形状のベクトル発生 前述の処理Ｉのａ項と同様にして、配置前の立体形状及
びその位置ベクトルをワールド座標系で表すデータを発
生する。

ｂ）１軸目の相殺ベクトル化 第13図（ａ）に示す如く、右の図形を左の図形の上に配
置する際、接触する面に対応する、右の図形および左の
図形の位置ベクトルv₂とv₁を操作者が指示（ピック）す
ると、指示した左の図形の位置ベクトルv₁と反対向きの
相殺ベクトルが生成させる。そして、右の図形の位置ベ
クトルv₂とこの生成した相殺ベクトルとの回転角度を算
出し、この回転角度から回転マトリックスを求めて右の
図形を回転させ、右の図形の位置ベクトルv₂の基点が、
左の図形の位置ベクトルv₁の基点になるように、右の図
形を移動させることで、第13図（ｂ）の位置合わせ後の
状態になる。

ｃ）１軸回転による回転マトリクス １軸回転の場合は、第８図（ａ）に示す如く、番号で与
えられた配置元の位置ベクトル１（v₁）と前記ｂで相殺
ベクトルとして求めた位置決めベクトルとの外積を求め
て回転軸とし、配置ベクトル１（v₁）とその位置決めベ
クトルとの内積から回転角θ_１を求め、回転軸と回転角
から回転マトリクス（MX₁）を求める。

ｅ）１軸目と２軸目による回転マトリクス積 ２軸目の場合は、第８図（ｂ）に示す如く、番号で与え
られた配置元の位置ベクトル２（v₂）を前記ｃの回転マ
トリックスで回転したものと、前記で入力された回転
方向（d₂）を、１軸目回転の前記の相殺ベクトルとして
求めた位置決めベクトルに垂直になるように正規化しそ
の回転角θ_２を求め、１軸目の回転マトリクスMX₁に２
軸目の回転マトリクスMX₂を掛け合わせる。

ｆ）単位行列によるマトリクス 前述の処理Ｉのｄ項と同じ手順で回転マトリクスを設定
する。

ｇ）回転マトリクスによる配置原点補正 前述の処理Ｉのｅ項と同じ手順で、ワールド座標系での
配置図形原点を求める。以上の処理を終えたのち、の
処理へ移る。

制御部５から起動された場合に、第２の処理手段15は第
３図のの処理を開始し、入力手段１から制御部５を経
て指定された立体図形の配置処理を、以下に述べるよう
に配置先の座標や回転方向を個別に数値で入力しないで
も、前の配置操作の結果で、自動的に生成される連続配
置ベクトルから位置決めベクトルを生成して処理する。

この連続配置ベクトルには、後述のように設定手段18
が、直前に配置した立体図形の位置ベクトルの一つを当
てる。

処理III 処理IIIの流れを第12図のフローチャートを用いて説明
する。

ａ）作成する立体形状のベクトル発生 前述の処理Ｉのａ項と同じ手順で、位置ベクトルを発生
する。

ｂ）連続配置の相殺ベクトル化 後述の項で設定される、最近の連続配置ベクトルを取
り出し、前述処理IIのｂ項のように連続配置ベクトルの
相殺ベクトルを求めて位置決めベクトルとする。連続配
置できるような構造物であれば、前述の処理IIでのピッ
クさえも必要とせず、オペレーションがより簡略化でき
る。

ｃ）１軸回転による回転マトリクス 前述の処理IIのｃ項と同じ手順で、回転マトリクスで求
める。

ｄ）回転マトリクスによる配置点補正 前述の処理Ｉのｅ項と同じ手順で、ワールド座標系での
配置図形原点を求める。作成手段17は、以上の処理で求
めた回転マトリクスの積14を受け取り、の処理によっ
て、立体図形を配置先に配置した図形データを生成す
る。

形状と配置ベクトル作成 配置前の立体形状の座標系（org,xvec,zvec）と配置ベ
クトル（v₁,・・・）はワールド座標系になっているの
で、第９図のように配置元ベクトルの基点を原点として
前記の回転マトリクスを掛け、各配置方法による配置結
果の図形データを求める。

次に設定手段18は、の処理により、今配置した立体図
形上で、配置元ベクトルの出ている面の対向面の位置ベ
クトルを、新たな連続配置ベクトルとし、又得られた図
形データを表示部２に表示させる。

連続配置ベクトルのセット いずれの配置方法によらず、次に配置する立体図形をそ
の直前に配置した図形につなぐ場合には、次の図形の配
置ベクトルを指定するのみで配置できるようにするため
に、現に配置した立体図形の配置元ベクトルの反対側の
位置ベクトルを連続配置ベクトルとする。即ち配置元ベ
クトルとした位置ベクトルのある面に対して対向する反
対側の面を所定の関係で決定し、その面から出る位置ベ
クトルを、新たな連続配置ベクトルとして設定する。

〔発明の効果〕

図形処理システムにおいて、立体図形の配置処理を、立
体図形に設けた位置ベクトルを、番号または表示画面上
で指定する操作を中心にして進めることができるので、
図形の配置操作を極めて容易にする効果をもたらす利点
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理ブロック図、 第２図は本発明の一実施例を説明するブロック図、 第３図及び第10図〜第12図は本発明の一実施例を説明す
るフローチャート、 第４図〜第９図及び第13図は本発明の一実施例を説明す
る立体図、 第14図は従来例を説明する表示例、 第15図は従来例を説明するフローチャート、 第16図は従来例を説明する立体図、 図において、１は入力部（または入力手段）、２は表示
部、３は処理部、４は立体形状に固有のデータ、５は制
御部、６はメモリ、７はベクトル発生部、８は配置デー
タ、９は主記憶部、10は図形処理プログラム、11は位置
ベクトル情報、12は入力情報、13は第１の処理手段、15
は第２の処理手段、14は回転マトリクスの積、16は連続
配置ベクトル、17は作成手段、18は設定手段、20は処理
装置、100は立体形状図形、101〜104は部分図形を示
す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】立体図形の表示装置への表示を該立体図形
   に与えられている図形データに基づいて行う図形情報処
   理システムにおいて、 前記立体図形の各表面上の所定位置を基点とした該表面
   の垂直方向の位置決め用ベクトルを生成するベクトル生
   成手段と、 第１の立体図形上に第２の立体図形を位置づけする際
   に、前記ベクトル生成手段により生成された、第１の立
   体図形と接する第２の立体図形の表面に対応する位置決
   め用ベクトルと第２の立体図形と接する第１の立体図形
   の表面に対応する位置決め用ベクトルを指定する入力手
   段と、 前記入力手段で指示された第２の立体図形の位置決め用
   ベクトルと、第１の立体図形の位置決め用ベクトルの反
   対方向の相殺ベクトルとの回転角より、回転マトリック
   を算出し、該回転マトリックスと第２の立体図形の位置
   決め用ベクトルの基点と第１の立体図形の位置決め用ベ
   クトルの基点のデータに基づいて、第２の立体図形の図
   形データを変換する変換手段とを備えたことを特徴とす
   る図形情報処理システム。