JPH09161097A - 図形処理装置および図形処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 定性的拘束条件の記述を可能にする図形処理
装置および図形処理方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 拘束条件を演算式の組合わせで定義して
入力する入力用インタフェースモジュールと、図形デー
タを生成する内部コマンド生成モジュールと、図形デー
タを登録する図形データ管理モジュールと、三次元グラ
フィック処理を行う表示図形生成モジュールと、二次元
の画像データを作成する表示モジュールとを有する図形
処理装置であって、図形要素間の幾何的な関係を拘束す
る条件をｉｆ−ｔｈｅｎ形式のルール記述で入力する拘
束条件ルール記述モジュール２４と、そのルール記述に
基づいて推論を実行する推論モジュール２３とを有し、
ルール記述の定性的拘束条件の記述を可能にし、矛盾を
表示して操作者に知らせることが可能な図形処理装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、図形処理装置およ
び図形処理方法、特にＣＡＤシステムおよびＣＡＤシス
テムにおける図形処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、複雑な形状の設計に伴い、ＣＡＤ
による作業が普及しており、三次元空間に物体を定義
し、光源や物体の質感を設定することにより、設計対象
物の完成モデルを事前に確認したり、そのモデルを使っ
て解析を行なうことができるようになった。また、コン
ピュータグラフィックスの分野でも、三次元のモデルを
定義し、仮想的な物体をコンピュータ上に実現し、映像
と組み合わせて映画などを制作する例も急増している。

【０００３】図５は従来の図形処理装置を示すブロック
図である。図５において、中央処理装置４１は要求され
た情報を処理し、表示装置４２はウィンドウ・図形要素
・文字等を表示する。入力装置４３はキーボードやタブ
レット、マウスなどであり、文字・数値・位置等のデー
タを入力する。主記憶装置４４はオペレーティングシス
テム・ウィンドウシステム等の実行中のプログラムを記
憶し、二次記憶装置４５は図形処理プログラムを記憶す
る。データベース装置４６は図形データを蓄積する。プ
ログラムモジュール部４７は、入力用インタフェースモ
ジュール４８と内部コマンド生成モジュール４９と図形
データ管理モジュール５０と表示図形生成モジュール５
１と表示モジュール５２とから成り、三次元図形処理を
実行する。入力用インタフェースモジュール４８は操作
者との対話を行い、内部コマンド生成モジュール４９は
装置に入力された命令を装置内部のコマンドに変換し、
図形データ管理モジュール５０は入力されたコマンドを
データベースに登録し、表示図形生成モジュール５１は
陰影処理、隠線隠面処理、対象モデルのクリップ処理な
どの三次元グラフィック処理を施し、表示モジュール５
２は画面表示のために二次元の画像データを作成する。

【０００４】以上のように構成された図形処理装置につ
いて、その動作を説明する。この図形処理装置において
は、ユーザは、入力装置４３を使用して図形データを入
力し、表示装置４２で描画された画像を確認することに
より、対話的に目的の図形モデルを作成していく。図形
データの入力は入力用インタフェースモジュール４８を
介して行われる。この入力用インタフェースモジュール
４８は、ユーザにより入力されるメニュー選択、図形の
座標値、描画要素の指定などを受け付け、それらの図形
データをプログラム内部で処理される内部処理用データ
に変換する（入力変換ステップ）。この内部処理用デー
タは、内部コマンド生成モジュール４９において、内部
処理の実行単位であるコマンドとして認識され、コマン
ドとして定義された手続きに沿って図形処理が開始され
る（内部コマンド生成ステップ）。図形処理により得ら
れた図形データは図形データ管理モジュール５０におい
てデータベースに登録される（図形データ管理ステッ
プ）。

【０００５】さらに、図形処理により得られた図形デー
タは、ユーザの視線から見えるイメージを作成するた
め、表示図形生成モジュール５１において、陰影処理、
隠線隠面処理、対象モデルのクリップ処理などの三次元
グラフィック処理が施される（表示図形生成ステッ
プ）。最後に、表示モジュール５２において、画像表示
のための二次元の画像データが作成され、その画像デー
タは表示装置４２に出力される（表示ステップ）。

【０００６】上述した図形処理装置においては、図形要
素の形状や図形要素間の位置関係を拘束するための拘束
条件は、和差積商などの演算式を組み合わせて定義して
いた。図６は、図５の図形処理装置における拘束条件を
説明するための斜視図である。図６においては、径の異
なる２つの円柱が中心軸を同じくして上下に接してい
る。すなわち、図６は２つの図形要素としての円柱から
成る図形を示す。上の円柱の径はｄ１で、その長さはＬ
１であり、下の円柱の径はｄ２で、その長さはＬ２であ
る。

【０００７】つまり、図６の図形はｄ１、Ｌ１、ｄ２、
Ｌ２という変数で定義されている。この場合、それぞれ
の円柱を互いに拘束するための拘束条件は次に示す演算
式で定義され、上の円柱の形状を示すｄ１、Ｌ１の値が
与えられると、自動的に拘束式（演算式）を介して下の
円柱の形状を示すｄ２、Ｌ２の値が決定される。

【０００８】 ｄ２＝２×ｄ１ Ｌ２＝Ｌ１＋ｄ２

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の図形処理装置では、図形要素間の拘束条件を表現す
る場合に、座標系内の位置関係のみしか拘束することが
できず、また、演算式により拘束条件を定義する方法で
も、図形データを変数化、数値化する必要があるため、
機能性、操作性に欠けるという問題点を有していた。

【００１０】この図形処理装置においては、機能性、操
作性に富む図形処理が要求されている。

【００１１】本発明は、定性的な拘束条件の記述を可能
にすると共に拘束条件間に矛盾がある場合に操作者に知
らせることが可能な図形処理装置および定性的な拘束条
件の記述を行なうと共に拘束条件間に矛盾がある場合に
操作者に知らせる図形処理方法を提供することを目的と
する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、図形要素の形状や図形要素間の位置関係を
拘束するための拘束条件を演算式の組合わせで定義して
入力し、定義された拘束条件をプログラム内部で処理さ
れる内部処理用データに変換する入力用インタフェース
モジュールと、内部処理用データをコマンドとして認識
し、認識されたコマンドに基づいて図形処理を行って図
形データを生成する内部コマンド生成モジュールと、図
形データを登録する図形データ管理モジュールと、図形
データに対して陰影処理等の三次元グラフィック処理を
行う表示図形生成モジュールと、図形データから二次元
の画像データを作成する表示モジュールとを有する図形
処理装置であって、図形要素間の幾何的な関係を拘束す
るための拘束条件を入力用インタフェースモジュールを
介してｉｆ−ｔｈｅｎ形式のルール記述で入力する拘束
条件ルール記述モジュールと、ｉｆ−ｔｈｅｎ形式のル
ール記述に基づいて推論を実行する推論モジュールとを
有し、内部コマンド生成モジュールは推論の結果に基づ
いて図形データを生成し、表示モジュールはルール記述
間に矛盾がある場合にエラー表示を行なうように構成し
た。

【００１３】これにより、定性的な拘束条件の記述を可
能にすると共に拘束条件間に矛盾がある場合には操作者
に知らせることが可能な図形処理装置が得られる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、図形要素の形状や図形要素間の位置関係を拘束する
ための拘束条件を演算式の組合わせで定義して入力し、
定義された拘束条件をプログラム内部で処理される内部
処理用データに変換する入力用インタフェースモジュー
ルと、内部処理用データをコマンドとして認識し、認識
されたコマンドに基づいて図形処理を行って図形データ
を生成する内部コマンド生成モジュールと、図形データ
を登録する図形データ管理モジュールと、図形データに
対して陰影処理等の三次元グラフィック処理を行う表示
図形生成モジュールと、図形データから二次元の画像デ
ータを作成する表示モジュールとを有する図形処理装置
であって、図形要素間の幾何的な関係を拘束するための
拘束条件を入力用インタフェースモジュールを介してｉ
ｆ−ｔｈｅｎ形式のルール記述で入力する拘束条件ルー
ル記述モジュールと、ｉｆ−ｔｈｅｎ形式のルール記述
に基づいて推論を実行する推論モジュールとを有し、内
部コマンド生成モジュールは推論の結果に基づいて図形
データを生成し、表示モジュールはルール記述間に矛盾
がある場合にエラー表示を行なうこととしたものであ
り、図形要素間の位置関係を演算式により定義すると共
に、図形要素間の幾何的な関係をｉｆ−ｔｈｅｎ形式の
ルール記述に基づいて定義し、そのルール記述により推
論を行ない、また、ルール記述間に矛盾がある場合には
エラー表示を行なうという作用を有する。

【００１５】請求項２に記載の発明は、図形要素の形状
や図形要素間の位置関係を拘束するための拘束条件を演
算式の組合わせで定義して入力し、定義された拘束条件
をプログラム内部で処理される内部処理用データに変換
する入力変換ステップと、内部処理用データをコマンド
として認識し、認識されたコマンドに基づいて図形処理
を行って図形データを生成する内部コマンド生成ステッ
プと、図形データを登録する図形データ管理ステップ
と、図形データに対して陰影処理等の三次元グラフィッ
ク処理を行う表示図形生成ステップと、図形データから
二次元の画像データを作成する表示ステップとを有する
図形処理方法であって、図形要素間の幾何的な関係を拘
束するための拘束条件をｉｆ−ｔｈｅｎ形式のルール記
述で入力する拘束条件ルール記述ステップと、ｉｆ−ｔ
ｈｅｎ形式のルール記述に基づいて推論を実行する推論
ステップと、推論の結果に基づいて図形データを生成す
る図形データ生成ステップと、ルール記述間に矛盾があ
る場合にエラー表示を行なうエラー表示ステップとを有
することとしたものであり、図形要素間の位置関係を演
算式により定義すると共に、図形要素間の幾何的な関係
をｉｆ−ｔｈｅｎ形式のルール記述に基づいて定義し、
そのルール記述により推論を行ない、また、ルール記述
間に矛盾がある場合にはエラー表示を行なうという作用
を有する。

【００１６】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図４および（表１）を用いて説明する。

【００１７】（実施の形態１）図１は本発明の一実施の
形態による図形処理装置を示すブロック図である。図１
において、中央処理装置１、表示装置２、入力装置３、
主記憶装置４、二次記憶装置５、データベース装置６、
入力用インタフェースモジュール８、内部コマンド生成
モジュール９、図形データ管理モジュール１０、表示図
形生成モジュール１１、表示モジュール１２は、図５の
中央処理装置４１、表示装置４２、入力装置４３、主記
憶装置４４、二次記憶装置４５、データベース装置４
６、入力用インタフェースモジュール４８、内部コマン
ド生成モジュール４９、図形データ管理モジュール５
０、表示図形生成モジュール５１、表示モジュール５２
と同様のものなので、説明は省略する。図１において、
プログラムモジュール部７は、入力用インタフェースモ
ジュール８と内部コマンド生成モジュール９と図形デー
タ管理モジュール１０と表示図形生成モジュール１１と
表示モジュール１２と拘束条件制御モジュール１３とか
ら成る。拘束条件制御モジュール１３は拘束条件の保管
および拘束条件として定義されたルール記述に基づく推
論を行なう。

【００１８】図２は図１の拘束条件制御モジュール１３
を詳細に示す機能ブロック図である。図２において、拘
束条件制御モジュール１３は、ＣＡＤドライビングモジ
ュール２１と拘束管理モジュール２２と推論モジュール
２３と拘束条件ルール記述モジュール２４と図形データ
ベースアクセスモジュール２５とから成る。ＣＡＤドラ
イビングモジュール２１は必要に応じて拘束条件制御の
処理の起動および終了の処理を行なう。拘束管理モジュ
ール２２は拘束条件のルール記述の読出しを行ない、推
論を実行するためのものである。推論モジュール２３は
ルール記述に基づいて推論を実行し、拘束条件ルール記
述モジュール２４は拘束条件に関するルールを記述して
いる。図形データベースアクセスモジュール２５は、拘
束条件に関係のある図形データの参照と、推論の結果に
よる図形データの変更とを行なう。

【００１９】以上のように構成された図形処理装置につ
いて、その動作を図３を用いて説明する。図３は図１の
図形処理装置の動作を説明するためのフローチャートで
ある。まず、ＣＡＤドライビングモジュール２１で起動
処理が行なわれると、入力用インタフェースモジュール
８を介してデータベース装置６に図形要素の入力が行な
われる（Ｓ１）。続いて、図形要素の材質や形状、部品
名称などの入力が図形の属性値（図形属性データ）とし
て、入力用インタフェースモジュール８を介してデータ
ベース装置６に入力される（Ｓ２）。

【００２０】次に、拘束管理モジュール２２は、入力さ
れた図形要素や図形属性データが拘束条件として拘束条
件ルール記述モジュール２４に登録されているか否かを
判定する（Ｓ３）。図形要素間の幾何的な関係を拘束す
るための拘束条件は、必要な場合には、入力用インタフ
ェースモジュール８を介してｉｆ−ｔｈｅｎ形式のルー
ル記述で拘束条件ルール記述モジュール２４に予め入力
されている（拘束条件ルール記述ステップ）。

【００２１】ステップ３で、拘束条件は登録されていな
いと判定したときには終了処理へ移行する。登録されて
いると判定したときには拘束管理モジュール２２は、関
係する拘束条件のルール記述を拘束条件ルール記述モジ
ュール２４から推論モジュール２３へ読み出す（Ｓ
４）。推論モジュール２３は、ｉｆ−ｔｈｅｎ形式のル
ール記述に基づいて推論を実行する（Ｓ５）。

【００２２】すなわち、ｉｆの条件文とのマッチングに
より推論が実行される。マッチングのとれたルール記述
の場合には、ｔｈｅｎ部分の実行文に従って図形処理が
行なわれる。マッチングのとれたルール記述に基づく推
論の結果として、図形の幾何データの決定や値の変更が
必要であれば、推論の結果得られた図形データは図形デ
ータの設定値として図形データベースアクセスモジュー
ル２５に一時的に保管される（Ｓ６）。

【００２３】次に、拘束管理モジュール２２はルール記
述間に矛盾が無いか否かを判定する（Ｓ７）。矛盾があ
ると判定したときには、拘束管理モジュール２２は表示
モジュール１２にエラー表示を行なわせ（Ｓ８、エラー
表示ステップ）、ＣＡＤドライビングモジュール２１に
処理を終了させる。

【００２４】矛盾が無いと判定したときには、図形デー
タベースアクセスモジュール２５に一時保管した図形デ
ータの設定値をデータベース装置６の図形テーブルに登
録させ（Ｓ９）、ＣＡＤドライビングモジュール２１に
処理を終了させる。なお、内部コマンド生成モジュール
９は推論の結果に基づいて図形データを生成する（図形
データ生成ステップ）。

【００２５】次に、拘束条件の具体的な例について、図
４および（表１）を用いて説明する。

【００２６】

【表１】

【００２７】図４（ａ）は拘束条件を具体的に説明する
ための円筒を示す斜視図、図４（ｂ）は拘束条件を具体
的に説明するための金具を示す斜視図、図４（ｃ）は拘
束条件を具体的に説明するための穴付平板を示す斜視図
である。（表１）はルール番号とそのルール番号に対応
する条件文（ｉｆ）と実行文（ｔｈｅｎ）を示す。

【００２８】図４（ａ）はルール１に対応し、図４
（ｂ）はルール２に、図４（ｃ）はルール３、４にそれ
ぞれ対応する。図４（ａ）とルール１は円筒であれば全
ての肉厚ｔを３ｍｍに固定するという例であり、ルール
１においては、ｉｆの条件文は図形要素＝円筒という意
味であり、マッチングすればｔｈｅｎに記述されている
肉厚ｔ＝３ｍｍという実行文に沿って処理がなされる。
図４（ｂ）とルール２は材質、加工形態がそれぞれアル
ミ材、板金である場合に板厚を拘束する例である。これ
もルール１と同様、図形の属性に対しての拘束例であ
る。

【００２９】図４（ｃ）とルール３、ルール４は、穴加
工について、穴の径が２ｍｍ以上のものについては、隣
接する穴があれば、穴径についての拘束チェックを行な
う必要があり（ルール３、穴径判定）、穴径についての
拘束チェックであれば、穴Ｈ１の中心点Ｐ１と穴Ｈ２の
中心点Ｐ２との距離が、径の長い方の穴Ｈ１の半径と径
の短い方の穴Ｈ２の半径の２倍とを加算した値以上でな
ければならない（ルール４、隣接判定）。ルール３、４
はこのような拘束条件を定義している。なお、推論では
全てのルールのｉｆ（条件文）が試されるため、複数の
条件に適合した場合、全てのルールについてｔｈｅｎ
（実行文）部分が実行される。

【００３０】以上のように本実施の形態によれば、図形
要素間の位置関係を演算式により定義して図形処理を行
なうと共に、図形要素間の幾何的な関係をｉｆ−ｔｈｅ
ｎ形式のルール記述に基づいて定義して推論を行なうよ
うにしたので、定性的な拘束条件の記述が可能となる。
また、ルール記述間に矛盾がある場合にはエラー表示す
るようにしたので、矛盾を操作者に知らせることが可能
となる。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明の図形処理装置によ
れば、図形要素間の位置関係を演算式により定義して図
形処理を行なうと共に、図形要素間の幾何的な関係をｉ
ｆ−ｔｈｅｎ形式のルール記述に基づいて定義して推論
を行なうことができ、また、ルール記述間に矛盾がある
ときにはエラー表示することができるので、定性的な拘
束条件の記述を可能にすると共に拘束条件間に矛盾があ
る場合に操作者に知らせることが可能になるという有利
な効果が得られる。

【００３２】また本発明の図形処理方法によれば、図形
要素間の位置関係を演算式により定義して図形処理を行
なうと共に、図形要素間の幾何的な関係をｉｆ−ｔｈｅ
ｎ形式のルール記述に基づいて定義して推論を行なうよ
うにし、また、ルール記述間に矛盾があるときにはエラ
ー表示をするようにしたので、定性的な拘束条件の記述
がなされると共に拘束条件間に矛盾がある場合には操作
者に知らせるという有利な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による図形処理装置を示
すブロック図

【図２】図１の拘束条件制御モジュールを詳細に示す機
能ブロック図

【図３】図１の図形処理装置の動作を説明するためのフ
ローチャート

【図４】（ａ）拘束条件を具体的に説明するための円筒
を示す斜視図 （ｂ）拘束条件を具体的に説明するための金具を示す斜
視図 （ｃ）拘束条件を具体的に説明するための穴付平板を示
す斜視図

【図５】従来の図形処理装置を示すブロック図

【図６】図５の図形処理装置における拘束条件を説明す
るための斜視図

【符号の説明】

１ 中央処理装置 ２ 表示装置 ３ 入力装置 ４ 主記憶装置 ５ 二次記憶装置 ６ データベース装置 ７ プログラムモジュール部 ８ 入力用インタフェースモジュール ９ 内部コマンド生成モジュール １０ 図形データ管理モジュール １１ 表示図形生成モジュール １２ 表示モジュール １３ 拘束条件制御モジュール ２１ ＣＡＤドライビングモジュール ２２ 拘束管理モジュール ２３ 推論モジュール ２４ 拘束条件ルール記述モジュール ２５ 図形データベースアクセスモジュール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】図形要素の形状や図形要素間の位置関係を
   拘束するための拘束条件を演算式の組合わせで定義して
   入力し、前記定義された拘束条件をプログラム内部で処
   理される内部処理用データに変換する入力用インタフェ
   ースモジュールと、前記内部処理用データをコマンドと
   して認識し、前記認識されたコマンドに基づいて図形処
   理を行って図形データを生成する内部コマンド生成モジ
   ュールと、前記図形データを登録する図形データ管理モ
   ジュールと、前記図形データに対して陰影処理等の三次
   元グラフィック処理を行う表示図形生成モジュールと、
   前記図形データから二次元の画像データを作成する表示
   モジュールとを有する図形処理装置であって、図形要素
   間の幾何的な関係を拘束するための拘束条件を前記入力
   用インタフェースモジュールを介してｉｆ−ｔｈｅｎ形
   式のルール記述で入力する拘束条件ルール記述モジュー
   ルと、前記ｉｆ−ｔｈｅｎ形式のルール記述に基づいて
   推論を実行する推論モジュールとを有し、前記内部コマ
   ンド生成モジュールは前記推論の結果に基づいて図形デ
   ータを生成し、前記表示モジュールは前記ルール記述間
   に矛盾がある場合にエラー表示を行なう図形処理装置。
2. 【請求項２】図形要素の形状や図形要素間の位置関係を
   拘束するための拘束条件を演算式の組合わせで定義して
   入力し、前記定義された拘束条件をプログラム内部で処
   理される内部処理用データに変換する入力変換ステップ
   と、前記内部処理用データをコマンドとして認識し、前
   記認識されたコマンドに基づいて図形処理を行って図形
   データを生成する内部コマンド生成ステップと、前記図
   形データを登録する図形データ管理ステップと、前記図
   形データに対して陰影処理等の三次元グラフィック処理
   を行う表示図形生成ステップと、前記図形データから二
   次元の画像データを作成する表示ステップとを有する図
   形処理方法であって、図形要素間の幾何的な関係を拘束
   するための拘束条件をｉｆ−ｔｈｅｎ形式のルール記述
   で入力する拘束条件ルール記述ステップと、前記ｉｆ−
   ｔｈｅｎ形式のルール記述に基づいて推論を実行する推
   論ステップと、前記推論の結果に基づいて図形データを
   生成する図形データ生成ステップと、前記ルール記述間
   に矛盾がある場合にエラー表示を行なうエラー表示ステ
   ップとを有する図形処理方法。