JPH0327949B2

JPH0327949B2 -

Info

Publication number: JPH0327949B2
Application number: JP62143014A
Authority: JP
Inventors: Deiiberu Haintsu; Peeteruhotsufu Rarufu; Toemurinku Eberin
Original assignee: Yokogawa Hewlett Packard Ltd
Current assignee: Hewlett Packard Japan Inc
Priority date: 1986-06-07
Filing date: 1987-06-08
Publication date: 1991-04-17
Also published as: EP0248919B1; EP0248919A1; JPS62288979A; US5010502A; DE3662319D1

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はコンピユータ援助設計（CAD）シス
テムにおいて、三次元物体、特に機械部品のモデ
ルの画像を生成するシステムに関する。

〔従来技術及びその問題点〕

従来において知られているコンピユータ援助設
計システムは、一般に２形式に分けることができ
る。第１の形式はいわゆる2Dシステムであつて、
その作図・編集等の機能をすべて２次元の図形
（geometry、形状）に基いて行うものであり、第
２の形式−3Dシステムという−は３次元図形に
基くものである。

３次元図形に基くシステム−3Dシステム−は
図形のあらゆる面で2Dシステムより良く整備さ
れており、また３次元空間における位相幾何学的
（トポロジー）チエツクを行つている。このシス
テムは透視図、陰線、濃淡図、およびコンピユー
タ・モデルの操作をもサポートする。残念なが
ら、このシステムには幾つかの欠点があり、これ
について以下に述べる。

3Dシステムの基となる基本的な原理には、三
種類のものが知られている。

第１はいわゆる3Dワイヤ・フレーム・システ
ムである。このシステムでは、物体（オブジエク
ト）の３次元図形はその物体の縁を画定する線だ
けで記述される。これによりデータ構造が簡潔に
なりシステムの応答時間が速くなる。一方、この
ようなシステムではトポロジーのチエツクが不完
全で、定義される図形が無効である場合がある。

第２の既知のシステムは3Dサーフエス・モデ
ルシステムである。このシステムは主としてワイ
ヤ・フレーム・システムに基くが、他に、記述さ
れた物体の表面に関する情報をも取扱う。このシ
ステムには他に幾つかの特徴があるが、ワイヤ・
フレーム・システムの場合のように、３次元トポ
ロジーチエツクが不完全であるために定義される
構造が無効であることがある。3Dワイヤ・フレ
ーム・システムの場合だけでなく3Dサーフエ
ス・モデルシステムにおいても記述されるトポロ
ジーの複雑さには限度がある。

第３の既知の3Dシステムは「ソリツド・モデ
ルシステム」と呼ばれる。このシステムは非常に
複雑なアルゴリズムを使用するが、非常に多くの
特長を備えている。特に、３次元空間における完
全なトポロジーのチエツクを含んでいるので、常
に有効な図形を保証することができる。その結
果、特に物体の３次元トポロジーをチエツクする
ときの手順は非常に時間がかかるものとなり、シ
ステムの応答時間が長くなる。

〔解決しようとする問題点及び解決手段〕

本発明の主な目的は既知の3Dシステムの長所
をすべて保持しながらユーザのコンピユータ援助
設計システムとの対話を改良し、簡単化すること
である。

本発明は、適切なレジスタを介して、少なくと
も一つのユーザ入力インターフエース（入力装
置；キーボード、グラフイツク・タブレツト等）
と、少なくとも一つのユーザ出力インターフエー
ス（出力装置；グラフイツク表示スクリーン等）
とを備えているCADシステムを利用する。この
ようなシステムにおいては、 2Dモードでは、プロセツサは2D読み書きメモ
リ（リード／ライト・メモリ）にアクセスしなが
ら所定の平面内にある物体の2D図形に係るコマ
ンドだけを受け入れ且つ処理する。該2Dモード
は2D命令メモリ（インストラクシヨン・メモリ）
に入つている命令の制御のもとに行われる。

プロセツサが前記2Dモードで動作していると
き前記物体の3D図形に係るコマンドが入ると、
制御（control，制御域）は変換命令メモリに移
され、プロセツサはこのメモリに入つている命令
を実行する。この命令は次のステツプから成る。

前記2D図形を対応する3D図形に変換し、制御
を3D命令メモリに移し、次いでプロセツサがこ
のメモリに入つている命令を実行して3D読み書
きメモリにアクセスしながら前記3D図形を処理
し、且つ（又は）格納する。

従来から当業者に知られている２次元コンピユ
ータ援助設計システムは、多くの欠点を有してい
る反面、そのコマンドセツト数が限られており、
比較的使用し易いという大きな利点がある。本発
明は、この２次元CADの利点を活用しているも
のである。2Dシステムはまた３次元空間におい
て複雑な手順を行わなくてもよいため、システム
応答時間が非常に速い。

本発明は既知の2Dシステムおよび3Dシステム
の双方の特定の要素を、その利点を保持し欠点を
回避しながら、利用している。これについて今度
は詳細に説明する。

本発明によれば2Dモードでは、設計手順はこ
こで2D命令メモリと呼ぶ特定のメモリに入つて
いる命令の制御のもとに行われる。プロセツサは
このメモリに入つている命令を実行する。2Dモ
ードで、ユーザは2Dシステムの場合に行うのと
同じ仕方でシステムと対話する。特に、今後「作
業平面」（work plane）と呼ぶことにする特定の
平面の2D図形に係るコマンドとデータとだけを
入れることができる。この作業平面はCRTのよ
うなグラフイツク装置（今後ユーザ出力インター
フエースと言う）に表示するのが望ましい。

この2Dモードを利用することにより幾つかの
利点が得られる。たとえば、現行の2Dシステム
の命令は2D命令メモリに格納することができる
ので、新しい命令を作り出さなくてよく、現行の
2D命令メモリさえも使用することができる。ユ
ーザに2Dシステムについての経験があれば、新
しいコマンド又は手順を習う必要がないので、新
しいシステムに精通するのは非常に容易である。

本発明によるシステムの他の利点は、2Dモー
ドでは、図形を2D読み書きメモリに格納し、こ
の図形を検索する等の機能や手順はすべて２次元
で行うことができ、そのため、これら機能は2D
モードでは3Dモードよりはるかに容易であるか
ら、システム応答時間が非常に速くなるというこ
とである。

したがつて、2Dモードでは本発明によるシス
テムはユーザ・インターフエースにおいて2Dシ
ステムのように見え且つ振舞う。

しかし真の2Dシステムとは異なり、ユーザは
作り出したい構成要素の３次元図形に作用するコ
マンドの入力が可能である。例えば押出し動作
（extrusion operation）により２次元輪郭
（profile）からソリツド・オブジエクト（物体）
を作成するコマンドを入力できる。また、物体の
３次元図形に作用させることができる操作
（operation）には、所定の２次元輪郭の穴を開け
ること、または現存の３次元物体を２次元輪郭に
あわせて切り取ることなどがある。このような操
作は2D命令メモリの制御下にある「作業平面」
では行うことができない。この場合には、制御を
変換命令メモリに移す。今度はシステム・プロセ
ツサはこのメモリに入つている命令を実行する。
この命令により下記の動作が行われる。

まず、2Dモードで定義された2D図形が対応す
る3D図形に変換され、次いで、制御が3D命令メモリに移される。

実施例では、2Dで定義された物体はその形状
に関して更にチエツクされる。この手順を位相幾
何学的（トポロジー）チエツクと言い、たとえ
ば、図形の構成要素の交差あるいは分岐等の発生
が確実に防止される。

ソリツド・モデル・システムのトポロジーチエ
ツクは理論的には完全であるものの、実際に使用
されている従来の3Dシステムのトポロジーチエ
ツクは皆、ワイヤ・フレーム・システムまたはサ
ーフエス・システムの場合と同様、完全ではな
い。そのため無効な図形が生ずることがあるが、
それにもかかわらず、ソリツド・モデル・システ
ムにおけるトポロジーチエツクは時間がかかるも
のである。本発明はこの二つの欠点を回避してい
る。ワイヤ・フレーム・システムまたはサーフエ
ス・システムに関して、本発明によるトポロジー
チエツクは、無効図形が定義される可能性を確実
に回避できるため、完全であり、ソリツド・モデ
ル・システムに関して、本発明によるトポロジー
チエツクは、３次元図形に係るコマンドが入つた
ときのみ実行されるのであるから、それほど時間
がかからず、また従来のソリツドモデル・システ
ムのようにユーザが物体に新しい図形要素を追加
する必要がない。更に、本発明によるトポロジー
チエツクは２次元で行うことができる。たとえ
ば、2Dによるチエツクの後にも3Dで無効図形が
規定されないようにすることができる。このため
トポロジーチエツクは、たとえ行つても、ソリツ
ド・モデル・システムと比較して容易且つ迅速で
ある。

上述の場合に、変換命令メモリの命令が必要な
変換を完了すると、制御を3D命令メモリに移す。
この場合プロセツサは3D命令メモリに入つてい
る命令を実行する。特に、プロセツサは前記3D
図形を3D命令メモリに格納する。その後で、制
御を再び2D命令メモリに移し、その制御のもと
でユーザはコマンドを入力し続けることができ
る。

このようにして、本発明によるシステムでは、
3D動作は絶対的に必要な場合にのみ行われる。
その他の場合はすべて、操作は２次元作業平面に
還元される。

実施例ではユーザは他にユーザ出力インターフ
エースにより多数のビユーを選ぶ機会が与えられ
る。制御が3D命令メモリに移されると、そこに
入つている命令によりプロセツサは３次元のビユ
ーを作り、これを2D読み書きメモリに格納する。
同様な仕方で、作業平面に対応しない（たとえ
ば、この作業平面に対して90°の角を成す）２次
元平面内のビユーは、3D命令メモリの制御のも
とに作り、2D読み書きメモリに格納することが
できる。ユーザが特定のビユーを選ぶと、それら
は2D読み書きメモリにアクセスすることにより、
ユーザ出力インターフエースに表示される。この
場合ビユーは変換命令メモリにより制御が3D命
令メモリに移されるごとに更新されるだけであ
る。

勿論、3Dモードで他の平面のビユーが作られ
れば、それらの平面をユーザは2Dモードで使用
する場合にも新しい作業平面として定義すること
ができる。その他に、ユーザは元の座標系に関し
て任意の角度を成すそれ自身の新しい作業平面を
定義することができる。これは構成要素が部分的
に傾斜面を備えている場合に非常に役立つ。この
場合には、傾斜面を新しい作業平面として定義す
ることができ、機能および操作はすべてこの表面
上で2Dモードで行うことができる。

他の実施例では、ユーザは所定のコマンドの入
力によつて3D命令メモリに直接アクセスするこ
とができる。これは、たとえば、ブロツク、錐
体、立方体、円柱、または球のようなあらかじめ
定義してある物体を呼び出すのに有用である。
3D命令メモリに直接アクセスすれば更にブール
演算（これは、たとえば、現存する二つの対象の
和集合を作る）のような他の演算が可能になる。
3Dモードで対象を直接修正することも可能であ
る。

本発明によれば、3D命令メモリに格納されて
いる命令はワイヤ・フレーム・システム、サーフ
エス・システム、およびソリツド・モデル・シス
テムのような（後者は好ましいものであるが）既
知のすべての形式の3Dシステムを基礎とするこ
とができることが理解される。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説
明する。本発明の特徴及び利点は次の記述からさ
らに理解することができる。以下の説明では本発
明について説明する他にそれら図面についても説
明している。

添付図面において、第１図はコンピユータ援助設計システムの全構
成を概略的に示しており、第２図はスクリーン画像の一例を示しており、第３図はシステム全体の詳細図であり、第４図は第３図の細部を示すものであり、第５図はプロセツサの動作を示す流れ図であ
り、第６図から第１１図は本システムを使用する３
次元物体の作成の一例を示している。

第１図を参照すると、コンピユータ１が示して
あるが、これは、たとえば、プロセス・コンピユ
ータでよい。このコンピユータは作成した物体の
表現を行うことができるグラフイツクス能力を備
えたスクリーン２と接続されている（たとえば、
このスクリーンは陰極線管とすることができ、好
ましくは高分解能のカラー・グラフイツクス・ス
クリーンである。）コンピユータはキーボード３
とも接続されており、このキーボードは、たとえ
ば、英数字テキストまたは数値寸法を入れるのに
使用される。コンピユータ１は更に幾何学的構造
と一後に説明するように一コマンドとを入力する
グラフイツクス・タブレツト４と接続されてい
る。コマンドをキーボード３からも入力すること
ができ、あるいはグラフイツクス・タブレツト４
を「マウス」、ライトペンなどと置き換えること
ができることは言うまでもない。

第２図には（実質的に平らな）スクリーン２に
作成することができるデイスプレイの一例を示
す。ユーザがその物体を編集（エデイツト）する
平面を「作業平面」と呼び、この作業平面を表わ
すため５と記してある。領域（area）５は、実
際の２次元平面と、ユーザが2Dモードでその平
面内に定義する図形構造とを示す。換言すれば、
入力及びすべての形状定義はユーザによりこの平
面内で行われる。

他に、６ａ及び６ｂと記した二つのビユー
（view）領域がある。これらのビユー領域で、ユ
ーザは物体の他の２次元図（領域６ｂに示され
る）や、物体の透視図（領域６ｂに示される）を
選択して表示することができる。後述のように、
これらのビユーは3Dモードがアクセスされる場
合にのみ作成・更新される。領域７はコマンド入
力領域として働く。グラフイツク・タブレツト４
の適切な領域にペンシルを動かすことにより、コ
マンド入力領域７に示されるコマンドを選択する
ことができる。

第３図には、ユーザ入力インターフエース８が
概略示されている。このインターフエースはユー
ザからシステムへ通信することができるようにす
るすべての要素を含んでいる。たとえば、第１図
に示す構成では、このインターフエース８はキー
ボード３とグラフイツクス・タブレツト４とを備
えている。もちろんインターフエース８はマウス
あるいはライトペンのような他のものを使用する
ことができる。

インターフエース８はユーザが行いたいすべて
の入力、特に定義する物体の形状に関するコマン
ド入力に使用する。後に説明する通り、これらの
コマンドは一般に３種類のコマンドに分けること
ができる。コマンドは入力レジスタ９を介してプ
ロセツサ１０に転送される。

プロセツサ１０は、後に説明する他の幾つかの
構成要素と同様に、コンピユータ１（第１図を参
照）の一部であり、コンピユータ１を第３図では
破線で示してある。

他方、本実施例に係るシステムはまた、ユーザ
出力インターフエース１２と接続されている出力
レジスタ１１を備えている。この出力インターフ
エースは情報をシステムからユーザへ伝えるのに
使用される。第１図を参照すると、このようなユ
ーザ出力インターフエースはスクリーン２が代表
的なものである。

本システム自身には一般に三つの処理径路があ
る。物体の２次元図形に関連するコマンド（「2D
コマンド」と言い、ブロツク１３で表す。）が径
路１４を経てシステムに入ると、制御は2D命令
メモリ１５に移される。プロセツサ１０は今度は
このメモリに入つている命令を実行する。この動
作モードでは、図形に関連する手順はすべてユー
ザが規定した「作業平面」と呼ばれる２次元平面
内で処理される。2D命令メモリに入つている命
令は、たとえば、従来例に係る2D・CADシステ
ムから得られた命令であつてもよい。

2Dモードの処理コマンドおよび命令（インス
トラクシヨン）は、ユーザ制御が容易でシステム
応答が速いという利点を持つている。このように
応答時間が速いのは2D処理が比較的容易である
ためである。

2Dモードになつているときは、物体の図形に
関する情報は2Dデータ・メモリ１６に対して格
納（ストア）、検索（リトリーブ）される。これ
を接続線１７で示す。2Dデータ・メモリ１６は
二つの部分（領域、area）１６ａと１６ｂとか
ら成る。領域１６ａはユーザが修正することがで
きる図形情報を含んでいるが、ユーザは領域１６
ｂには直接アクセスしない。

2Dモードで作成された図形情報は、すべて2D
データ・メモリの領域１６ａにストアされ、ユー
ザがそこにストアされている情報を完全に制御す
るようになる。表示すべき情報またはユーザに示
す情報は径路１８で示すように出力レジスタ１１
を経てユーザ出力インターフエース１２に伝えら
れる。

「変換（conversion）コマンド」と呼ばれ、ブ
ロツク１９で示す第２のタイプの入力コマンドが
ある。このタイプのコマンドは物体の３次元形状
に作用し、例えば現行の３次元物体を２次元輪郭
にあわせて切り取る（スタンプ打ち抜き）コマン
ド、削り取り（ミル。フライス削り）コマンド
（2D輪郭を利用する「削り取り」操作と同様に現
存する3D物体の一分を除去する）、2D輪郭から
押し出し操作により、或いは2D輪郭の外部の軸
の周りにこれを回転することによりソリツドオブ
ジエクトを作成するコマンドなどである。これら
が径路２０によりシステムに入ると、制御は変換
命令メモリ２１に移る。この変換命令メモリは径
路２３ａで示したように物体の図形情報を2Dデ
ータ・メモリ１６の領域１６ａから受取る。変換
命令メモリは参照番号２２で示したように位相幾
何学的チエツクに関する命令を備えている。これ
らの命令の制御のもとに、物体はその幾何学的完
全さに関してチエツクされる。このチエツクは２
次元で行うことができる。2Dトポロジーチエツ
クに合格し、有効な変換手順が2D輪郭について
行われるならば、図形の有効性は3Dにおいても
保証され得るからである。

次に2D輪郭は入力した変換命令にしたがつて
3D物体に変換される。変換が完了したら、数字
２５で示すように制御が3D命令メモリ２４に移
される。この3D命令メモリは、（２６で示すよう
に）物体の３次元図形に関する情報がすべて格納
され且つそこから検索されるようになつている
3Dデータ・メモリ２７にアクセスすることがで
きる。３次元図形に関する手順はすべて3D命令
メモリ２４の制御のもとに行われる。3Dデー
タ・メモリ２７から、物体の透視図を作ることが
でき、2Dデータ・メモリ１６の領域１６ｂに格
納することができる。この目的で、制御は数字２
３ｂで示したように2Dデータ・メモリの領域１
６ｂにアクセスすることができる変換命令メモリ
２１に移し変えられる。３次元図形情報は現行の
作業平面以外の平面内にある物体の２次元図形を
作るのに使用することもできる。この場合には、
制御も逆の方法で3D命令メモリ２４から変換命
令メモリ２１に移送される。変換命令メモリ２１
は前記２次元図形を作り出し、これを2Dデー
タ・メモリ１６の領域１６ｂ（これにはユーザは
書込みアクセスすることができない）に格納す
る。

2Dプロフアイルを3Dオブジエクトに変換しな
ければならないときに必ず行う2Dトポロジーチ
エツクは2D図形のみに基くという利点を持つて
いる。したがつて、チエツクは全部を3Dでチエ
ツクするより容易となり、消費時間が少くなる。
その上、これは制御が変換命令メモリ２１に移さ
れるときにだけ行えばよく、現存する3Dシステ
ムの場合のようにユーザが新しい図形要素を追加
するごとに行う必要はない。

今示したように、「作業平面」の定義（define）
はユーザの責任になつている。もちろん、この定
義は設計手順中に変えることができる（たとえ
ば、第２図の領域６ｂに示す２次元図形を新しい
「作業平面」として定義してこの平面内での編集
が可能になるようにすることができる）。本発明
によるシステムの非常に重要な特徴は傾斜面また
は曲面をさえも「作業平面」と定義して2D入力
もこの傾斜面または曲面に関して可能となるよう
にすることができることである。

本システムにはまた3D図形に直接関係するコ
マンドを入れる機会がある。このコマンドを
「3Dコマンド」と呼び、ブロツク２９および径路
３０で示してある。これらのコマンドは、たとえ
ば、システムに格納されている「プリミテイブ」
（ブロツク、錐体、立方体、円柱、または球のよ
うな幾何学的物体）のリトリーブ、現存する3D
オブジエクトのブール演算（和集合のような）な
どから成る。この場合には、図示したように、制
御は3Dデータ・メモリ２７にアクセスできる3D
命令メモリ２４に直接移される。

システムのオペレーシヨンはいずれも、数字３
１ａから３１ｇで示したように、すべてのメモリ
およびレジスタにアクセスできるプロセツサ１０
の制御のもとに行われることが理解される。

第４図は変換命令メモリ２１の命令の概念を更
に詳細に示している。変換命令メモリ２１はレン
ダリング（rendering）プロセツサ３２と呼ばれ
る一組の命令とプロフアイルプロセツサ３３と呼
ばれるもう一組の命令とを備えている。プロフア
イルプロセツサは（矢印の方向で示すように）
2Dプロフアイルを3Dオブジエクトに変換する
（トポロジーチエツクを含む）責任があり、レン
ダリングプロセツサは3D図形情報をリトリーブ
して、第２図の領域６ｂで示すような「作業平
面」以外の平面の２次元図形を作り出す。このよ
うにして、変換命令メモリ２１の命令は双方向的
に（一般に、2Dから3Dへの変換およびその逆）
動作する。

第５図はプロセツサ動作の全般流れ図である。
ユーザがコマンドを入れると、システムはラベル
「START」でその動作を開始する３４。まず第
１に、入つたコマンドが2D図形に関するコマン
ドであるか否かをチエツクする（参照番号３５）。
入力されたコマンドが2Dコマンドであれば、シ
ステムはこれを2D入力として受入れ、関連する
情報を2Dデータ・メモリに格納する（参照番号
３８）。次いでシステムはユーザ出力インターフ
エースに示されている2D作業平面を更新
（update）する（第２図の領域５と比較のこと）。
この更新は数字３９で示してある。

入つたコマンドが2Dコマンドでなければ、シ
ステムは更にこのコマンドが変換コマンドである
か否かをチエツクする（チエツク４０）。否であ
れば、コマンドは3D図形に直接関係するもので
あり（第３図の数字２９と比較のこと）、3D情報
が直接アクセスされ、処理される（４１を参照）。
コマンドが変換コマンドであれば、システムは入
つたコマンドがレンダリング命令であるか否かを
決めなければならない（チエツク４２）。否であ
れば、制御が第４図のプロフアイルプロセツサ３
３に移され（参照番号４３）、2D情報が2Dデー
タ・メモリからリトリーブされ４４、この図形情
報がその2Dトポロジーに関してチエツクされ４
５、プロフアイルプロセツサが3D図形へ変換し
（ブロツク４６Ａ）、これによつて得られた図形が
４６Ｂで示すように3D命令メモリの制御のもと
に3Dデータ・メモリに格納される。レンダリン
グ命令であれば、制御は第４図のレンダリングプ
ロセツサ３２に移され、４７で示したように3D
図形情報が3Dデータ・メモリからリトリーブさ
れ、この情報が2D図形に変換され（参照番号４
８Ａ）、2Dメモリに格納され（参照番号４８Ｂ）、
ビユーが作成される４９。

いずれの場合でも、変換コマンドが検出されれ
ば、（第２図の区域６ａおよび６ｂに示されてい
る）ビユーは５０で示すように更新される。この
ビユーの更新は変換コマンドまたは3Dコマンド
が入つた場合にのみ行われ、2D手順の場合には
行われない。

コマンドをデコードし、処理してから、システ
ムは新しい命令を待つ（数字５１）（この場合は
動作は再びラベル「Ａ」で開始される）か、ある
いはラベル「END」で示すようにシステム動作
が停止する。

第６図から第１１図までは新しいシステムを用
いてオブジエクトを作成する一例を示している。
第６図によれば、数個の部分に分割されているス
クリーン２が示されている。領域５でユーザは現
在の作業平面にしたがつて２次元図形を定義する
ことができる。図示の例では、長方形５２が定義
されている。この構造を2Dモードで定義してか
ら、ユーザはLIFT動作を開始する。コマンド
「LIFT」は変換コマンドであり、制御が変換命
令メモリに移る。このメモリの制御下で、作業平
面内に示されている長方形５２はその２次元図形
についてトポロジーの誤りがチエツクされ（この
チエツクで対応する3D図形が有効であることを
も確認する）、平行六面体ブロツクの内部表現
（internal representation）が作り出される結果
3Dへの変換が行われる。

第６図に示したデイスプレイからわかるよう
に、ユーザは複数のビユーを６ｃ乃至６ｆと記し
た領域に定義したことになる（これらのビユー領
域は第２図の領域６ａと６ｂとに対応する）。変
換命令メモリの制御のもとにこれらのビユーは
2Dデータ・メモリの領域６ｂに格納され、スク
リーンに表示される。

領域６ｃには、内部定義された平行六面体ブロ
ツクの透視図が示されている。このブロツクに５
３と記してある。領域６ｄ乃至６ｆに作り出され
たブロツクの２次元外形ビユー５４乃至５６が示
されている。ビユーの方向は、ブロツク５３に参
照番号ｄからｆにより示してある。

スクリーンの特定の領域５７は、コマンド入力
域の役割をもつ。この領域で、ユーザはペンをグ
ラフイツクス・タブレツト上の適当な位置に動か
していろいろなコマンドを選択することができ
る。この操作は当業者には周知のことであるか
ら、詳細な説明は省略する。

第７図のように、ユーザは三角形５８を作業平
面の構造に追加した。この操作は2D命令メモリ
の制御のもとに2Dモードで行われる。したがつ
て、変換命令メモリも3D命令メモリもこの操作
の制御を行わないので、ビユー６ｃ乃至６ｆに変
化は生じない。

三角形５８を定義してから、ユーザはミル（削
り取り）操作を開始する。このミル操作は変換コ
マンドであつて、システムに作業平面で定義され
た2D図形に関するトポロジーチエツクを行わせ
る。このチエツクが済んでから、2D図形は変換
命令メモリの制御のもとに3D図形に変換される。
得られた3D図形は3D命令メモリにより処理さ
れ、3Dデータ・メモリに格納される。この動作
の後、ビユーが更新され、再び2Dデータ・メモ
リに格納される。これで、3D図形に使用する変
化を第８図に示すように、領域６ｃ乃至６ｆのビ
ユーで見ることができる。第８図の６ｃ乃至６ｆ
のビユーには、線５８にも記号を付している。

この操作を行つてから、システムはユーザにミ
ル操作の深さを尋ねる。この深さをキーボードか
ら入力してから、システムはミル操作を3Dで行
う。次いで第９図からわかるようにビユーを更新
する。第９図のビユーは、ミル操作の結果を露出
面（outbreak）５９として示している。

ミル操作を行つてから、ユーザが今度は作成さ
れたブロツクの傾斜面５９に穴をあけたくなつた
とする。従来のシステムでは、この操作を進める
のは非常に困難で、プロセツサ・タイムの点から
みても非常に時間がかかつていた。次に、第１０
図を参照して、本発明によるシステムでは、この
穴開けをいかに容易に行い得るかを説明する。

第１に、ユーザは新しい作業平面とすべき面と
して、露出面たる傾斜面を定義する。この新しい
作業平面を第１０図の領域５に示す。この作業平
面の表示では、破線６０はブロツクの下線の一つ
を示している。ビユー６ｃ乃至６ｆは変化しな
い。

次に、ユーザは作業平面内にある傾斜面上に円
を定義する。この円を６１で示す。前記円の定義
は2Dモードで行われるので、ビユー６ｃ乃至６
ｆは影響を受けない。

円６１を定義してから、ビユーは再びミル・コ
マンドに入る。ミル操作の深さを定義するステツ
プについては、ここでは省略する。ミル操作の結
果、その軸がブロツクの傾斜面に直角な穴が生ず
る。作成された穴は６２と記されており、領域６
ｃの透視で最もよくわかるが、第１１図の他のビ
ユーでもわかる。ビユー６ｆでは、穴６２はこの
ビユーで見える外形には現れてこないので、陰線
で示されるだけになつている。

ここで注目すべきことは、円６１が真円に見え
るのは作業平面内だけであり、他のどのビユーに
おいても多かれ少なかれ楕円に見えてしまうとい
うことである。

〔効果〕

本発明は、上記のように構成され、作用するも
のであるから、３次元コンピユータ援助設計シス
テムにおいて、ユーザとの対話を飛躍的に向上さ
せることができる効果が得られる。すなわち、ユ
ーザは作業平面上で２次元の図形を作成し、この
２次元図形を基にミル、リフトなどの適当な変換
コマンドを入力することによつて３次元図形が作
成されるので、プリミテイブのブール演算を行う
必要がなく、作図操作を極めて簡単にすることが
できるという効果が得られる。また、２次元コマ
ンドについては従来と同じものを使用することが
できるので、２次元CADシステムの使用経験が
あれば、本発明システムの習熟が容易であるとい
う効果を奏する。また、本発明におけるトポロジ
ーチエツクは、３次元図形に関連するコマンドが
入力されたときにのみ実行されるので時間がかか
らず、また、３次元図形に変換される前の２次元
図形に関するトポロジーチエツクを行うので、チ
エツクに要する負担が非常に軽減され、システム
の応答が速くなるという効果が得られる。また、
３次元オブジエクトの内部表現を変換して作業平
面以外のビユーを表示させ且つ２次元データ・メ
モリにストアすることができるので、多数のビユ
ーを選択することができ、また作業平面は３次元
空間で角度など自由に定義することができるの
で、すべての作図操作を作業平面に還元すること
ができるという効果が得られる。また、３次元コ
マンドを入力し、プリミテイブの呼び出しや、プ
リミテイブの定義、ブール演算などを行つて、３
次元モードで対象を直接修正することもできると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例に係り、第１図はコンピ
ユータ援助設計システムの全体構成を概略的に示
す斜視図、第２図はスクリーン表示の一例を示す
図、第３図はシステムの詳細を説明するための
図、第４図は第３図の細部を示す図、第５図はプ
ロセツサの動作を示す流れ図、第６図乃至第１１
図は本発明装置を使用した３次元オブジエクトの
作成を説明するためのスクリーン表示を示す図で
ある。８：ユーザ入力インターフエース（入力装置）、
９：入力レジスタ、１０：プロセツサ、１１：出
力レジスタ、１２：ユーザ出力インターフエース
（出力装置）、１３：２次元コマンド、１５：２次
元命令メモリ、１６：２次元データ・メモリ、１
６ａ：ユーザのアクセスがなされる部分、１６
ｂ：ユーザのアクセスがなされない部分、１９：
変換コマンド、２１，２２：変換命令メモリ、２
９：３次元コマンド、２４：３次元命令メモリ、
２７：３次元データ・メモリ、３２：レンダリン
グ・プロセツサ、３３：プロフアイル・プロセツ
サ。

Claims

【特許請求の範囲】１少なくとも１つのユーザ入力インタフエース
と少なくとも１つのユーザ出力インタフエースと
に接続されたプロセツサを具備するシステムによ
るコンピユータ援助設計方法において、後記(イ)及び(ロ)の工程を有することを特徴とする
３次元オブジエクトの表現を発生させるためのコ
ンピユータ援助設計方法。 (イ) ２次元モードでは、前記プロセツサは、２次
元命令メモリに格納された命令の制御のもとで
２次元データメモリにアクセスし、所与の作業
平面における前記３次元オブジエクトの２次元
ジオメトリの作図を行うコマンドに対応して、
前記２次元データメモリに格納された前記２次
元ジオメトリを変更する。 (ロ) 前記プロセツサが前記２次元モードで動作中
に前記オブジエクトの３次元ジオメトリに関連
したコマンドが入力されると、制御を変換命令
メモリに移行させる。次に前記プロセツサは、
後記（ロ−１）及び（ロ−２）のステツプを実
施する前記変換命令メモリ内の命令を実行す
る。 (ロ‐1) 前記２次元ジオメトリを該２次元ジオメ
オリと所定の対応関係を有する３次元ジオメ
トリに変換するステツプ。 (ロ‐2) 制御を３次元命令メモリに移行させ、前
記プロセツサが３次元データメモリにアクセ
スする一方で、前記３次元命令メモリに格納
された命令を実行して前記３次元ジオメトリ
の処理あるいは格納の少なくとも一方を行う
ステツプ。２少なくとも１つのユーザ入力インタフエース
と少なくとも１つのユーザ出力インタフエースと
に接続されたプロセツサを具備するシステムによ
るコンピユータ援助設計方法において、後記(イ)及び(ロ)の工程を有することを特徴とする
３次元オブジエクトの表現を発生させるためのコ
ンピユータ援助設計方法。 (イ) ２次元モードでは、前記プロセツサは、２次
元命令メモリに格納された命令の制御のもとで
２次元データメモリにアクセスし、所与の作業
平面における前記３次元オブジエクトの２次元
ジオメトリの作図を行うコマンドに対応して、
前記２次元データメモリに格納された前記２次
元ジオメトリを変更する。 (ロ) 前記プロセツサが前記２次元モードで動作中
に前記オブジエクトの３次元ジオメトリに関連
したコマンドが入力されると、制御を変換命令
メモリに移行させる。次に前記プロセツサは、
後記（ロ−１）乃至（ロ−３）のステツプを実
施する前記変換命令メモリ内の命令を実行す
る。 (ロ‐1) 前記２次元ジオメトリのトポロジカル・
エラーのチエツクを行うステツプ。 (ロ‐2) 前記２次元ジオメトリを該２次元ジオメ
オリと所定の対応関係を有する３次元ジオメ
トリに変換するステツプ。 (ロ‐3) 制御を３次元命令メモリに移行させ、前
記プロセツサが３次元データメモリにアクセ
スする一方で、前記３次元命令メモリに格納
された命令を実行して前記３次元ジオメトリ
の処理あるいは格納の少なくとも一方を行う
ステツプ。３前記３次元命令メモリの制御のもとに、前記
３次元データメモリに格納されたデータの変更が
なされることにより、創成されたオブジエクト
は、該オブジエクトの３次元表現に関連した特性
の変更がなされることを特徴とする特許請求の範
囲第１項又は第２項に記載のコンピユータ援助設
計方法。４前記オブジエクトの３次元表現に関連した特
性の変更は、予め定義されたオブジエクトを足し
たり引いたりする等のブール演算の実行による変
更であることを特徴とする特許請求の範囲第３項
に記載のコンピユータ援助設計方法。５少なくとも１つのユーザ入力インタフエース
と少なくとも１つのユーザ出力インタフエースと
に接続されたプロセツサを具備するシステムによ
るコンピユータ援助設計方法において、後記(イ)及び(ロ)の工程を有することを特徴とする
ものであつて、且つ、後記(a)及び(b)の特徴を有す
る、３次元オブジエクトの表現を発生させるため
のコンピユータ援助設計方法。 (イ) ２次元モードでは、前記プロセツサは、２次
元命令メモリに格納された命令の制御のもとで
２次元データメモリにアクセスし、所与の作業
平面における前記３次元オブジエクトの２次元
ジオメトリの作図を行うコマンドに対応して、
前記２次元データメモリに格納された前記２次
元ジオメトリを変更する。 (ロ) 前記プロセツサが前記２次元モードで動作中
に前記オブジエクトの３次元ジオメトリに関連
したコマンドが入力されると、制御を変換命令
メモリに移行させる。次に前記プロセツサは、
後記（ロ−１）及び（ロ−２）のステツプを実
施する前記変換命令メモリ内の命令を実行す
る。 (ロ‐1) 前記２次元ジオメトリを該２次元ジオメ
オリと所定の対応関係を有する３次元ジオメ
トリに変換するステツプ。 (ロ‐2) 制御を３次元命令メモリに移行させ、前
記プロセツサが３次元データメモリにアクセ
スする一方で、前記３次元命令メモリに格納
された命令を実行して前記３次元ジオメトリ
の処理あるいは格納の少なくとも一方を行う
ステツプ。 (a) 前記システムは、前記ユーザ出力インタフエ
ース上に前記３次元オブジエクトのビユーを表
示する。 (b) 前記３次元命令メモリに制御が移されるとき
又は特定のコマンドが入力されたときにはいつ
も、前記ユーザ出力インタフエース上のビユーが
更新される。６前記ビユーは、任意の方向に設定することが
できると共に、複数表示させることができるもの
であり、制御が３次元命令メモリに移されるとき
又は前記特定のコマンドが入力されたときには、
該ビユーの全てがいつも更新されることを特徴と
する特許請求の範囲第５項に記載のコンピユータ
援助設計方法。７下記(イ)乃至(ヘ)を備えたコンピユータ援助設計
装置。 (イ) 少なくとも１つのユーザ入力インタフエー
ス。 (ロ) 前記ユーザ入力インタフエースに接続された
プロセツサ。 (ハ) 前記プロセツサに接続された少なくとも１つ
のユーザ出力インタフエース。 (ニ) 前記プロセツサに接続された２次元命令メモ
リ。該２次元命令メモリは、３次元オブジエク
トの制御あるいは処理の一方あるいは双方を行
う命令のみを格納する。該命令を実行すると
き、前記プロセツサは前記３次元オブジエクト
の前記２次元表現のジオメトリ仕様および関連
データを格納する２次元データメモリにアクセ
スする。 (ホ) 前記プロセツサに接続された３次元命令メモ
リ。該３次元命令メモリは、３次元オブジエク
トの３次元表現の制御あるいは処理の一方ある
いは双方を行なう命令のみを格納する。該命令
を実行するとき、前記プロセツサは前記３次元
オブジエクトのジオメトリ仕様と関連データと
を格納する３次元データメモリにアクセスす
る。 (ヘ) 前記プロセツサに接続された変換命令メモ
リ。該変換命令メモリは、３次元オブジエクト
の２次元表現を該３次元オブジエクトの３次元
表現に変換するかその逆の変換をするための命
令を格納する。８下記(イ)乃至(ヘ)を備えたコンピユータ援助設計
装置。 (イ) 少なくとも１つのユーザ入力インタフエー
ス。 (ロ) 前記ユーザ入力インタフエースに接続された
プロセツサ。 (ハ) 前記プロセツサに接続された少なくとも１つ
のユーザ出力インタフエース。 (ニ) 前記プロセツサに接続された２次元命令メモ
リ。該２次元命令メモリは、３次元オブジエク
トの制御あるいは処理の一方あるいは双方を行
う命令のみを格納する。該命令を実行すると
き、前記プロセツサは前記３次元オブジエクト
の前記２次元表現のジオメトリ仕様および関連
データを格納する２次元データメモリにアクセ
スする。 (ホ) 前記プロセツサに接続された３次元命令メモ
リ。該３次元命令メモリは、３次元オブジエク
トの３次元表現の制御あるいは処理の一方ある
いは双方を行なう命令のみを格納する。該命令
を実行するとき、前記プロセツサは前記３次元
オブジエクトのジオメトリ仕様と関連データと
を格納する３次元データメモリにアクセスす
る。 (ヘ) 前記プロセツサに接続された変換命令メモ
リ。該変換命令メモリは、３次元オブジエクト
の２次元表現を該３次元オブジエクトの３次元
表現に変換するかその逆の変換をするための命
令を格納すると共に、２次元トポロジー・チエ
ツク命令を格納する。９前記変換命令メモリは、前記２次元ジオメト
リを３次元ジオメトリに変換するプロフアイル・
プロセツサと、前記３次元ジオメトリの情報を受
けてそれを２次元ビユーに変換して、前記２次元
データメモリに格納するレンダリング・プロセツ
サとを備えたものであることを特徴とする特許請
求の範囲第７項又は第８項に記載のコンピユータ
援助設計装置。１０前記２次元データメモリは、少なくとも２
つの部分に分割され、該２つの部分の一方はユー
ザが編集する２次元ビユーについての情報のみを
格納し、該２つの部分のもう一方は前記ユーザが
書き込みアクセスしないビユーに関する情報を格
納するようにした特許請求の範囲第７項又は第８
項又は第９項に記載のコンピユータ援助設計装
置。