JPH09293088A - 仮想試作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、３次元物体からなる仮想空間を用い
て仮想試作を行なう場合に、設計知識に基づいた現実的
な意匠の設計を支援することを目的としている。 【解決手段】本発明の仮想試作方法は、設計対象毎に異
なる意匠設計推論部と、対象によらない仮想空間編集部
とを分割して持つことにより、ユーザはこれを用いて、
仕様と実際の仕上がり具合とのトレードオフを考慮しな
がら、現実的な設計を仮想空間上で行うことができる。
また、意匠設計の推論によって得られた物理的制約条件
を３次元仮想空間における物体に課すことにより、設計
知識と仕様に基づいた制約条件を逸脱せずに仮想物体の
編集作業を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、意匠設計支援エキ
スパートシステムによる設計知識に基づいて、３次元仮
想空間内で意匠設計を行なう仮想試作方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】製品を設計する場合には種々の設計知識
が必要である。新規に製品を作る場合には、まずどのよ
うな形にするかを決めねばならない。一口に形に関する
設計知識といっても、安全に使えるための形状とは、持
ちやすい取っ手とは、と言うように種々の設計知識が存
在する。また、形以外にも、色や材質を決めねばならな
い。材質によっては、色に制限が加わる。このように新
規製品に関しては、形のような物理的制約に関する知識
が必要である。また、色や材質のような意匠デザイン的
制約に関する知識も必要である。

【０００３】一方、既存部品を組み立ててできあがる製
品を設計する場合には、形は既存なので、決める必要が
ない。しかし、組み合わせるときに、使いやすい配置と
はなにか、使いやすい範囲とはどの程度なのかなどの、
物理的制約に関する知識が必要である。たとえば、例え
ば部屋の照明スイッチを配置するのに手が届かないほど
高すぎたり、入口から離れた場所に移動されては使用上
問題がある。

【０００４】また、エレベータのボタン配置やインジケ
ータの配置などにも、利用しやすい適切な設置範囲があ
る。エレベータでは、搭乗人員の最大数、質量から、外
形サイズなどの物理的制約に関する知識が必要である。

【０００５】また、エレベータの例では、天井板の配置
が決まると、次に天井に貼る部品を決める。天井に貼る
ことのできる部品は、材質や色などは使うことのできる
ものが限られる。天井板の色や材質は、これこれで、ド
アの材質はこれこれであるというように、部品ごとに意
匠デザイン的制約に関する知識が必要である。

【０００６】あるいは、法律で制定された規格によって
設計を限定されるものもある。このような物理的制約や
意匠デザイン的制約に関する知識を考慮しながら、設計
を行っていかねばならない。経験のある設計者は、この
ような制約を考慮しながら設計を行える。が、設計経験
の浅い場合には、すべての制約を考慮しながら、設計を
行うのは、なかなか困難である。これを支援するものと
して、設計支援エキスパートシステムが開発されてい
る。

【０００７】しかし、従来の設計支援エキスパートシス
テムは、仕様を入力すると、設計結果を２次元的に表示
するものであった。このようなシステムの多くでは、２
次元であるために、物理的制約によるものと意匠デザイ
ン的制約によるものとを、一度にみることができなかっ
た。物理的制約による設計結果をみるときと、意匠デザ
イン的制約による設計結果を、切り替えて表示して確認
したりしていた。まして、対話的に物理的制約と意匠デ
ザイン的制約の範囲内で、編集を行うことは不可能であ
った。

【０００８】したがって、ユーザが要求する仕様と実際
の仕上がり具合とのトレードオフを考慮しながら設計す
ることは容易ではなかった。一方、コンピュータグラフ
ィクスの分野では、３次元仮想空間を用いて製品を設計
・試作するシステムの開発がなされてきた。

【０００９】ＣＡＤや３次元モデリングツールがその代
表的な例である。これらの仮想試作システムには、通常
取り入れられている知識としては、重力や干渉などの一
般的な物理法則が多かった。この物理法則を使って、実
際の空間と同様の操作感で物体が操作できるようにする
ものである。あるいは、プラントなどのシミュレータを
結合し、あたかもプラントの知識を仮想空間内に実現し
ているものである。しかし、このような物理法則だけで
は、対話的に物体の位置を変更したときに、物理法則的
にはありえても、設計上許せない位置に物体が配置され
ると言うことが起こる。たとえば、エレベータのボタン
が天井に配置されていたりというように、物理的制約か
らは許容できないことが、あり得てしまうというのが、
問題点である。

【００１０】また、このような問題を解決するために、
仮想空間内に存在する物体に、物理的制約や意匠デザイ
ン的制約を宣言するという方法もある。この方法では、
対象分野ごとに、制約部分を書き直さねばならない。シ
ステムが大きくなってくればくるほどこの作業は困難を
究める。設計知識や仕様に基づく物理的制約条件は、仮
想空間内で各部品の配置やスケールを編集することに伴
って変化するし、また設計対象ごとに設計知識や仕様項
目、意匠推論方法が全くことなるので、仮想試作システ
ム内部で物理的制約条件を処理する従来の方法ではこれ
に対処することができない。

【００１１】このように、従来の３次元仮想試作システ
ムでは、物理的制約と意匠デザイン制約を、対象分野に
あわせて、少ない時間で実装し、作業できるものはな
く、現実的な設計を支援できないという問題があった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
３次元仮想試作システムでは意匠設計上のための知識に
基づいて設計できるものはなく、現実的な意匠設計を支
援できないという問題があった。本発明は、３次元仮想
空間を利用して仮想試作を行なう場合に、設計知識に基
づいた意匠設計を可能とすることを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の仮想試作方法は、３次元物体で構成される
仮想空間を用いて設計支援を行なう仮想試作方法におい
て、入力された設計すべき製品の仕様と予め決められた
前記製品の規格を有する設計知識とに基づいて、前記製
品を前記製品の部品を組み合わせて構成し、構成した前
記製品を仮想空間内に表示し、表示した仮想空間内の前
記製品を、前記設計知識と再度入力された設計すべき製
品の仕様とに基づいて、再度構成することを特徴とす
る。

【００１４】また、３次元物体で構成される仮想空間を
用いて設計支援を行なう仮想試作方法において、入力さ
れた設計すべき製品の仕様と予め決められた前記製品の
規格を有する設計知識と前記製品の部品の配置可能な制
約条件に基づいて、前記製品を前記製品の部品を組み合
わせて構成し、構成した前記製品を仮想空間内に表示
し、表示した仮想空間内の前記製品を、前記設計知識と
再度入力された設計すべき製品の仕様と前記製品の部品
の配置可能な制約条件とに基づいて、再度構成すること
を特徴とする。

【００１５】このように本発明の仮想試作方法は、設計
対象毎に異なる意匠設計推論部と、対象によらない仮想
空間編集部とを分割して持つことにより、様々な分野に
関する意匠設計推論システムを利用した３次元仮想試作
システムを少ない時間で実装することを可能とする。

【００１６】ユーザはこれを用いて、仕様と実際の仕上
がり具合とのトレードオフを考慮しながら、現実的な設
計を仮想空間上で行うことができる。また、意匠設計の
推論によって得られた物理的制約条件を３次元仮想空間
における物体に課すことにより、設計知識と仕様に基づ
いた制約条件を逸脱せずに仮想物体の編集作業を行うこ
とができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図を参照しながら本発明の
実施例を説明する。 （第一の実施例）図１は本実施例に関わる仮想試作方法
の概略構成を示す図である。図のように本実施例の仮想
試作方法は、意匠設計推論部１１、仮想空間編集部１２
から成る。

【００１８】意匠設計推論部１１は、内部に保持してい
る設計知識と、それとは別にユーザが要求する仕様とに
基づいて意匠設計を推論し、その設計が各種条件を満足
しているか判定し、３次元仮想空間における物体に関わ
る情報を構築するものである。

【００１９】仮想空間編集部１２は、仮想空間を提示
し、仮想空間にある物体の物理的情報を操作するもので
あるが、その際３次元仮想空間における物体に関わる情
報は独自に保持せず、意匠設計推論部１１で構築された
情報を基に提示を行う。

【００２０】意匠設計推論部１１から仮想空間編集部１
２へ渡される情報は、物体形状や配置など３次元仮想空
間を表示するために必要な情報であり、例えば図２のよ
うに表される。

【００２１】なお、３次元仮想空間における物体を表現
する方法は数多くあり、この例に限定されるものではな
い。意匠設計推論部１１は、扱う製品によって設計知識
や仕様項目、推論方法がことなるので、設計対象に固有
のシステムである。一方仮想空間編集部１２は物体に関
わる情報を外部から受け取るため、特定の設計対象のみ
に対応するものではない。

【００２２】以下、エレベータの意匠設計を例にして、
本実施例の具体的説明を行なう。図３〜図６はこれを説
明するための図である。まず初めに意匠設計推論部１１
を具体的に説明する。図３〜図５はエレベータに関する
意匠設計推論部１１がユーザと対話する手段を示した図
であり、計算機上のウインドウシステムを利用して表示
されるものである。ユーザはこれを利用して仕様の決定
を行う。

【００２３】まず図３と図４に示すような対話手段をユ
ーザに提示し、ユーザが要求する仕様の入力を受け付け
る。ここでいう仕様とは、各部のサイズや定員、積載重
量、行先階ボタンの数などである。『仕様チェック』を
選択すると、ユーザが入力した仕様と、それとは別にシ
ステムが内部に保持しているエレベータの設計知識とに
基づいて意匠設計推論を行なう。ここで設計知識とは、
法律で規制された寸法などの制約条件や、使用しやすい
配置といった専門家の経験的な知識、外観に関する情報
などである。仕様に誤りがある場合には、図５のように
その誤りの内容と訂正の方法をユーザに示し、正しい仕
様入力を促す。

【００２４】正しい仕様入力がなされた後で『作図』を
選択すると、３次元仮想空間におけるエレベータの各部
品に関わる情報を構築し、その情報が仮想空間編集部１
２に渡される。

【００２５】次に仮想空間編集部１２を具体的に説明す
る。図６は仮想空間編集部１２がユーザと対話する手段
を示した図であり、計算機上のウインドウシステムを利
用して表示されるものである。ユーザはこれによって提
示される仮想空間を利用して、物体の編集を行う。

【００２６】仮想空間編集部１２は意匠設計推論部１１
から受け取る任意の物体を取扱うが、この具体例では、
エレベータに関する情報を受け取り、これを編集するこ
とになる。

【００２７】図６中の（Ａ）で示される部分は、３次元
仮想空間内にある物体を任意の視点から表示するもの
で、この例ではエレベータが表示されている。物体の選
択や配置変更、視点の移動はこの部分で行なわれる。

【００２８】図６中の（Ｂ）で示される部分は、（Ａ）
部で選択された物体に関する色情報の変更を行なうもの
である。図６中の（Ｃ）で示される部分は、（Ａ）部で
選択された物体に関するテクスチャ情報の変更を行なう
もので、例えばエレベータ内部の壁紙の貼り替えなどに
用いられる。（Ｃ）上に羅列されているテクスチャ情報
も意匠設計推論部１１から受け取ったものである。

【００２９】以下、本実施例の流れについて、図７を用
いて説明する。まず、意匠設計推論部１１で設計仕様を
入力する（ステップ１）。入力された設計仕様と設計知
識に基づいて意匠設計推論を行ない、仕様が正しいかど
うか判定する（ステップ２）。仕様に誤りがある場合に
は再度仕様入力を促す。正しい仕様に基づいて意匠設計
推論が行なわれた場合には、３次元物体からなる仮想空
間を構築する（ステップ３）。

【００３０】次に、意匠設計推論部１１で構築された３
次元仮想空間に関する情報に基づいて、仮想空間編集部
１２で仮想空間を提示する（ステップ４）。ここで再度
仕様を変更する場合にはステップ１に戻る。仮想空間内
の３次元物体に関する物理的情報を操作する場合には仮
想空間編集部１２で物理的情報変更のための入力を行な
う（ステップ５）。変更された物理的情報は意匠設計推
論部１１に転送され、意匠設計推論部１１における物理
的情報と整合がとられる（ステップ６）。

【００３１】ステップ４からステップ６を繰り返すこと
で、仮想空間の編集とそれに伴う再表示を繰り返す。こ
のように、本実施例によれば、設計対象毎に異なる意匠
設計推論部と、対象によらない仮想空間編集部とを分割
して持つことにより、様々な分野に関する意匠設計推論
システムを利用した３次元仮想試作システムを少ない時
間で実装できる。

【００３２】ユーザはこれを用いて、仕様と実際の仕上
がり具合とのトレードオフを考慮しながら、現実的な設
計を仮想空間上で行うことができる。 （第二の実施例）第一の実施例では、仮想空間内の３次
元物体に関する物理的情報を操作する際に、設計知識に
よる制約を逸脱する可能性がある。本実施例ではこの点
を改善し、仮想空間内の３次元物体に関する物理的情報
を操作する際に、設計仕様と設計知識に基づいて推論さ
れた物理的制約条件を課すものである。

【００３３】図８は本実施例に関わる仮想試作方法の概
略構成を示す図である。図のように本実施例の仮想試作
方法は、第一の実施例の概略構成に対して物理的制約情
報記憶部１３が付加した構成になっている。

【００３４】意匠設計推論部１１は、第一の実施例で示
した他、設計知識とユーザが要求する仕様とに基づいて
仮想空間内の３次元物体に関する物理的制約条件を推論
するものである。

【００３５】物理的制約情報記憶部１３は、意匠設計推
論部１１で推論された物理的制約条件を記憶するもので
ある。ここに記憶される物理的制約条件は、仮想空間に
おいて各物体の物理情報が操作される場合の制約条件で
あり、例えば図９のように表される。

【００３６】なお、制約される物理的情報の内容は設計
対象によって異なるものであり、また３次元仮想空間に
おける物理的情報を表現する方法は数多くあるので、こ
の例に限定されるものではない。

【００３７】仮想空間編集部１２は、第一の実施例で示
した他、物理的制約情報記憶部１３に記憶された物理的
制約条件を基にして、仮想空間内の３次元物体に関わる
物理的情報の操作を制限するものである。

【００３８】再び図６を用いて具体例を示す。エレベー
タの操作パネルなどの配置を変更する場合、実用的な高
さや規格、物理的干渉などによって配置できる範囲があ
る。また、各部品ごとに設定できる色の種類があり、ま
た、壁には壁紙以外のテクスチャは貼り込めないなど、
意匠に関する制限がある。

【００３９】これらの制限は意匠設計推論部１１で推論
され、物理的制約情報記憶部１３に記憶される。仮想空
間編集部１２で物体を編集する場合には、物理的制約情
報記憶部１３に記憶された、上記例のような制約を受け
る。

【００４０】例えば、図６中（Ａ）部では、操作パネル
などの配置変更できる範囲が制約される。同様に、図６
中（Ｂ）では、選択された物体に設定できる色が制約さ
れる。同図中（Ｃ）部では、選択された物体に応じて、
貼り付け可能なテクスチャのメニュー情報が制約され
る。

【００４１】以下、本実施例の流れについて、図１０を
用いて説明する。ステップ１からステップ３までは第一
の実施例と同様である。次に、意匠設計推論部１１で仮
想空間内の３次元物体に関わる物理的制約条件を推論
し、物理的制約情報記憶部１３に蓄積する（ステップ４
〜５）。

【００４２】意匠設計推論部１１で構築された３次元仮
想空間に関する情報に基づいて、仮想空間編集部１２で
仮想空間を提示する（ステップ６）。ここで再度仕様を
変更する場合にはステップ１に戻る。仮想空間内の３次
元物体に関する物理的情報を操作する場合には、仮想空
間編集部１２で物理的情報変更のための入力を行なう
（ステップ７）。変更された物理的情報は意匠設計推論
部１１に転送され、意匠設計推論部１１における物理的
情報と整合がとられる（ステップ８）。

【００４３】ステップ６からステップ８を繰り返すこと
で、仮想空間の編集とそれに伴う再表示を繰り返す。こ
のように、本実施例によれば、ユーザが要求する仕様
と、設計に関わる知識とに基づいて推論される物理的制
約条件から逸脱せずに、仮想空間内で意匠設計を行なう
ことができる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ユーザが要求する仕様と実際の仕上がり具合とのトレー
ドオフを考慮しながら対話的に設計することが可能であ
る。さらに、意匠設計の推論によって得られた物理的制
約条件を３次元仮想空間における物体に課すことによ
り、設計知識に基づいた制約を逸脱せずに３次元仮想空
間内で意匠設計を行うことができる。

【００４５】また、これら２つのシステムを別々に持
ち、同一の仮想試作システムに対して対象に応じた設計
支援エキスパートシステムを結びつけることで、様々な
分野について設計支援を行なう仮想試作システムの実装
が短時間で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の第一の実施例の概略構成図である。

【図２】本願発明の３次元仮想空間における物体に関わ
る情報の例を示す図である。

【図３】本願発明のエレベータに関する仕様設計の具体
例を示す図である。

【図４】本願発明のエレベータに関する仕様設計の具体
例を示す図である。

【図５】本願発明のエレベータに関する仕様設計の具体
例を示す図である。

【図６】本願発明のエレベータに関する仮想試作の具体
例を示す図である。

【図７】本願発明の第一の実施例の流れ図である。

【図８】本願発明の第二の実施例の概略構成図である。

【図９】本願発明の物理的制約条件の例を示す図であ
る。

【図１０】本願発明の第二の実施例の流れ図である。

【符号の説明】

１１…意匠設計推論部 １２…仮想空間編集部 １３…物理的制約情報記憶部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】３次元物体で構成される仮想空間を用いて
   設計支援を行なう仮想試作方法において、 入力された設計すべき製品の仕様と予め決められた前記
   製品の規格を有する設計知識とに基づいて、前記製品を
   前記製品の部品を組み合わせて構成し、 構成した前記製品を仮想空間内に表示し、 表示した仮想空間内の前記製品を、前記設計知識と再度
   入力された設計すべき製品の仕様とに基づいて、再度構
   成することを特徴とする仮想試作方法。
2. 【請求項２】３次元物体で構成される仮想空間を用いて
   設計支援を行なう仮想試作方法において、 入力された設計すべき製品の仕様と予め決められた前記
   製品の規格を有する設計知識と前記製品の部品の配置可
   能な制約条件に基づいて、前記製品を前記製品の部品を
   組み合わせて構成し、 構成した前記製品を仮想空間内に表示し、 表示した仮想空間内の前記製品を、前記設計知識と再度
   入力された設計すべき製品の仕様と前記製品の部品の配
   置可能な制約条件とに基づいて、再度構成することを特
   徴とする仮想試作方法。