JPH0378090A - 三次元形状の設計履歴管理方式 - Google Patents

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】 伎権光災 本発明は、三次元形状の設計履歴を管理する方式に関し
、例えば、コマンドを用いた対話型設計システムの履歴
管理方式に適用されるものである。

従米狡生 三次元形状の設計において、設計の上流から下流まで一
貫して利用できるソリッドモデルの有用性は広く認めら
れている。しかしながら、ソリッドモデルを中核とする
ＣＡＤシステムはそれほど普及していない。この原因の
一つとして、多くのソリッドモデラが対話的な設計環境
を設計者に十分に提供していないことが挙げられる。

一般の対話的な設計環境においては、設計者は、生成さ
れた形状を自分のイメージと照らし合わせながら設計を
行っていく。そして、意図した形状が得られなかった場
合には、元に戻って新しい形状を作り直し、思い通りの
形状が得られるまで、試行錯誤を繰り返えしながら設計
を進めていく。

設計のツールとしてソリッドモデラが使われるためには
、このような設計環境を支援する機能が不可欠である。

そこで、試行錯誤を伴う設計を支援するために、過去に
生成された任意の形状を容易に再現することが可能な逆
操作・再操作（ＵＮＤＯ−ＲＥＤＯ）機能がもつソリッ
ドモデラが提案されてきた。これに関する文献としては
次のものがある。

■Ｈｉｒｏｓｈｉ　Ｔｏｒｉｙａ、　Ｔｏｓｈｉａｋｉ
　５ａｔｏｈ、　Ｋｅｎｊｉ　Ｕｅｄａ。

ａｎｄ　Ｈｉｒｏａｋｉ　Ｃｈｉｙｏｋｕｒａ、　　“
ＵＮＤＯａｎｄ　ＲＥ　Ｄ。

０ｐｅｒａｔｉｏｎｓ　　ｆｏｒ　　５ｏｌｉｄ　　Ｍ
ｏｄｅｌｉｎｇ”、Ｉ　Ｅ　Ｅ　Ｅ　　Ｃｏｍｐｕｔａ
ｒＧｒａｐｈｉｃｓ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｓ　Ｖｏｌ、６．　Ｎｏ、４．　Ａｐｒｉｌ。

１９８６、　ｐｐ３５−４２゜ ■「ソリッドモデリング」（千代倉弘明著、工業調査会
発行Ｓ　、６０．４．３０）。

■千代倉弘明、植田健治、パ自由曲両立体の対話的設計
環境″情報処理学会、グラフィクスとＣＡＤ研究会、　
１６−３．１９８５゜■Ｈ１ｒｏａｋｉ　Ｃｈｉｙｏｋ
ｕｒａ　、　　“５ｏｌｉｄ　Ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｗｉ
ｔｈＤＥＳＩＧＮＢＡＳＥ”、　Ａｄｄｉｓｏｎ　Ｗｅ
ｓｌｅｙ、　１９８８゜この機能によって、設計のある
段階に戻って形状の変形を行いたい場合や、設計者の操
作ミスによって形状を破壊してしまったような場合にも
、十分に対応することが可能となった。

しかしながら、実際の設計場面においては、生成された
形状の一部分のみを変更したい場合がしばしば生じる。

ところが、この手法は、実行された形状変形のコマンド
を逆操作・再操作可能な基本変形操作の列に分解し、そ
れらの操作列のみを設計過程の履歴を保存する木構造の
枝に蓄えるという方法をとっていた。そのため、過去に
存在していない形状を生成することは不可能であり、生
成された形状の一部分を変更するためには、逆操作を利
用してその形状変形が行われた前の段階まで戻った後に
、新たにコマンドを実行するほかになかった。しかし、
このような場合に実行されるコマンドは逆操作によって
効果を取り消されたコマンドと同じような形状変形操作
であることは容易に想像可能である。すなわち、逆操作
によって取り消されたコマンドをそのコマンドに与えら
れたパラメタを変えて、再び実行できるような機能が必
要とされていた。

且−一五 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
立体形状を生成する基本変形操作列と共に対応するコマ
ンドとその引数（パラメタ）を木構造の枝に蓄えること
で、ある形状を生成するために必要なコマンド列はその
木構造をたどることで即座に求めることができ、また、
必要なコマンド列が得られれば、それらのコマンドを実
行することにより、過去に作成された形状を再び生成す
ることも容易になるような三次元形状の設計履歴管理方
式を提供することを目的としてなされたものである。

購−−」又 本発明は、上記目的を達成するために、（１）三次元形
状の生成プロセスにおいて、あらかじめ基本的な変形操
作だけを逆操作・再操作可能な基本変形操作で表現して
おく表現手段、各変形コマンドによって生じる変形操作
を前記基本変形操作の列とそのコマンド及びコマンド引
数（パラメタ）と共に一つのデータにまとめる手段、前
記データを、設計過程に従って木構造の枝に蓄える蓄積
手段とによって、設計過程の履歴を保存すること、或い
は、（２）コマンドを用いて対話的に三次元形状を設計
するプロセスにおいて、過去に実行されたコマンドのパ
ラメタを変更した場合に得られるであろう立体形状を生
成するために、コマンドを実行するたびに、そのコマン
ドを達成するのに必要な変形操作を逆操作可能な基本変
形操作の列として得るとともに、その変形コマンドおよ
びコマンドに与えられたパラメタを一つにまとめて保存
する保存手段と、パラメタを変更したいコマンドが実行
された直前の形状を前記保存手段で蓄えられた基本変形
操作の列を逆操作することにより再生成する再生成手段
と、その後、前記保存手段で蓄えられているパラメタの
値を変えて、そのコマンドを再実行する再実行手段とに
より、三次元形状の部分的な変更を自動的に行うことを
特徴としたものである。以下、本発明の実施例に基づい
て説明する。

第１図は、本発明による三次元形状の設計履歴管理方式
の一実施例を説明するための設計過程の履歴管理処理の
構成図で１図中、１は入力部、２はコマンド解析部、３
はコマンド処理部、４は基本変形操作列実行部、５はコ
マンド／基本変形操作列格納部、６は立体データ格納部
、７は出力処理部、８は出力部である。本発明は、以上
のような６個の処理部から成る。以下に各処理部につい
て説明する。

コマンド解析部２は、設計者の入力コマンドを解析する
。

コマンド処理部３は、前記コマンド解析部２で解析され
たコマンドを逆操作・再操作可能な基本操作列にする処
理を行う。

基本変形操作列実行部４は、前記コマンド処理部３で生
成された基本操作列を実行する。三次元の立体形状を変
形するすべての変形操作は、その変形操作に与えられた
パラメタ等を解析することにより、基本変形操作とよば
れるプリミティブな操作に最終的に分解され、実行され
る。たとえば、第２図の円錐台形状の上面を持ち上げる
操作は。

第３図に示すような８個の基本変形操作を実行すること
により実現される。基本変形操作の特徴は、個々の操作
に一対一に対応する逆の操作を行う基本変形操作が存在
することである。この特徴を応用することにより過去に
生成された任意の形状を容易に再生成することができる
。第４図は、本発明者らのシステムで利用している基本
変形操作の例として１位相的な構造を変形する操作を示
している。

コマンド／基本変形操作列格納部５は、前記コマンド解
析部２のコマンドと前記基本変形操作列実行部４で実行
された基本変形操作列が木構造に蓄えられる。

立体データ格納部６は、前記基本変形操作列実行部４で
実行された基本変形操作列により変形された形状データ
が蓄えられる。

出力処理部７は、前記立体データ格納部６に蓄えられた
立体データを画面上に表示する。

第５図は、木構造作成のフローチャートを示す図で、各
ｓｔｅρを順に説明する。

畦肚工；コマンド入力が行われる。

扛馴Ｉ；逆操作コマンドかどうか判断する。

％　；　５ｔｅｐ　２により逆操作コマンドである場合
には、木構造の根の方向にたどりながら、枝に蓄えられ
ていた基本変形操作列の逆操作を行う。

扛呼±；再操作コマンドかどうか判断する。

コ透ｒ」−；　５ｔｅｐ　４により再操作コマンドであ
る場合には、木構造の根とは逆の方向にたどりながら、
枝に蓄えられていた基本変形操作列を実行する。

枯弘旦；　５ｔｅｐ　４により再操作コマンドでない場
合には、コマンドを実行し、コマンドとその引数および
そのコマンドによって実行される基本変形操作列を木構
造の新しい枝に蓄える。

このように、立体形状を変形するコマンドを実行するた
びに、そのコマンドと引数およびそのコマンドにより実
行された基本変形操作列が、形状変形の履歴を管理する
木構造の新たに伸びた枝に蓄えられる。実行されるコマ
ンドが逆操作コマンドであった場合には、木構造を逆に
たどり、たどった枝に蓄えられている基本操作の逆操作
を行う。

これらの操作を各コマンドについて行うと、立体の変形
に従って木構造が形成される。

第６図は、ある立体形状を生成するために実行されたコ
マンドと生成される木構造の関係を示す図で、（ａ）は
実行コマンドを示す図、（ｂ）は木構造を示す図である
。まず木構造の基本の節Ａｏが生成される。この節は立
体形状（ソリッド）のない状態を表わしている０次に、
節Ａ　Ｌ　ｇ　１は、最初の立体形状が設計プロセスの
第１段階において生成されることを意味している。

立体形状Ａの面Ｆ１に生成される稜線は、Ｆｔを面Ｆ工
と面Ｆ２に分割する。その結果、立体形状は、節Ａ　Ｌ
、！どなる。そして、面Ｆ１を掃引することにより節Ａ
４９．の立体形状が生成される。最後に、稜線Ｅｔは丸
められ、節Ａ　Ｌ　ｇ　ａはＡ、、４になる。逆操作コ
マンドで節Ａ４，８と同一の立体形状が再び生成される
。そして、面Ｆ２が掃引される。新しい立体形状の節が
Ａ！２、と名づけられる。そして稜線Ｅ、は丸められ、
節Ａ２，２となる。逆操作・再操作コマンドで節Ａ　ｔ
ｙａと同一の立体形状が生成される。そして面Ｆ３は掃
引される。この新しい立体形状の節はＡ、２、と名づけ
られる。

第７図は、試行錯誤を伴う三次元形状の設計の例である
。設計者は、八角柱を最初に生成した節Ａ１，１後に、
３回の形状変形を行い、節へ〇、４に示される形状を生
成している。その後、３回の逆操作コマンドを実行して
節Ａ□、１の形状を再生成してから形状を２回変形し、
節Ａ２，２の形状を生成している。さらに、２回の逆操
作と２回の再操作によって節Ａ　、、、の形状を再生成
してから、形状を修正し、節Ａ、、□の形状を得ている
。本発明者らのシステムでは、この例のように試行錯誤
を伴うような形状変形の履歴は木構造によって管理され
、それらの形状変形操作により実行された基本変形操作
の列は新しく生成された木構造の枝に蓄えられる。立体
の形状を木構造のある枝で実行された形状変形を行う前
の状態に戻す逆操作の機能は、その枝に蓄えられた基本
変形操作と逆の操作を行う基本操作を蓄えられた逆の順
序で実行することにより実現されている。また、木構造
のある枝において実行された形状変形のやり直しに対す
る再操作の機能は、その枝に蓄えられた基本変形操作の
列を蓄えられた順序で実行すればよい、たとえば、第７
図で節Ａ、、４の形状から節Ａ　１１３の形状を再生成
する逆操作は、節Ａ１２．の立体形状に対してその直前
の枝［１，４］に蓄えられた基本変形操作の逆の基本操
作を蓄えられた順序と逆順に実行すればよい、また、節
Ａ８２、の形状から節Ａ、、、の形状への再操作は、節
Ａ１，１の立体形状に枝［２，１］に蓄えられた基本変
形操作列を実行するだけでよい、逆操作・再操作によっ
て実行される基本変形操作は、過去に実行されたことに
よりその再操作が可能であることは保証されているので
、パラメタの妥当性のチエツク等を必要としない。

よって、逆操作・再操作による形状の再生成では。

実行に要する時間はコマンドの実行に比べて短い時間で
すむ、このように、設計者の行った形状変形により実行
された基本変形操作の列を木構造の新しい枝に蓄えるこ
とにより、過去に生成された任意の形状を逆操作と再操
作の組み合わせで容易に得ることが可能である。

これまでは、木構造の枝に蓄えられた基本変形操作列を
利用すれば、過去に存在した任意の形状をすばやく再生
成できることを示した。しかし。

ある立体形状の一部分だけを変更したいような場合、た
とえば、形状変形コマンドに与えるパラメタの値を変え
て同じコマンドを再び実行したいような場合には、木構
造の枝に蓄えられた基本変形操作の列を利用することは
できない。このため、設計者は変形コマンドを再入力し
て形状を変更しなければならない、一般に、形状変形を
実行するコマンドとそのコマンドに与えるパラメタから
実行すべき基本変形操作の列を生成することは可能であ
るが、逆に基本変形操作の列から実行されたコマンドと
そのコマンドに与えられたパラメタを得ることは困難で
ある。つまり、木構造のある枝に蓄えられている基本変
形操作の列をみても、設計者がその時点でどんな形状変
形を行なったのか判定し難い、そのため、立体形状の一
部を変更するような場合には、木構造に枝に蓄えられて
いる基本変形操作の列を利用するのは困難である。

ここで、形状変形コマンドに与えるパラメタを変えて、
形状の部分的な変更を行うプロセスについて考えてみる
。試行錯誤を伴うような設計が支援されている設計環境
においては、設計者は、変更しようとする形状変更を行
ってから、その変更を現在の形状に反映させると考えら
れる。本発明者らのシステムでは、設計の途中で生成さ
れた形状を容易に再生成することが可能なので、変更し
ようとする形状に対して実行された形状変形コマンドと
そのパラメタを何らかの形で得ることができれば、この
ような形状変更を自動的に行うことができるはずである
。そこで、設計者の行ってきた形状の生成過程は木構造
によって表わされているので、この木構造の枝に実行さ
れた形状変形コマンドとそのコマンドのパラメタを基本
変形操作の列と共に記憶することにした。

立体形状の生成過程を表わす木構造に蓄えられた情報を
参照して、異なるパラメタの値による部分的な形状変更
を自動的に行うプロセスは、■現在の形状が設計の履歴
を表わす木構造のどの枝にあたるのかを調べる。

０木構造のどの枝に対応する形状変形において。

変更しようとするパラメタが設定されたかを木構造をた
どって見つける。

■■で得られた枝のひとつ前の節にあたる形状を、木構
造に蓄えられた基本変形操作の逆操作により再生成する
。

■パラメタを変更して、■の節がら■の枝の間に実行さ
れたすべてのコマンドを再実行する。

の４ステツプから成る。

第８図の木構造を用いて、この形状変更の方法について
具体的に説明する。図中の木構造の各節の右上に書かれ
ているコマンドとパラメタが、その節に対応する形状を
生成した時に実行された形状変形によるものである。こ
のとき、ある形状変形のコマンドに与えたパラメタ１を
パラメタ１′に変えて、形状を変更する場合を考える。

まず、立体形状が現在存在している節Ａ１，４から変更
したいパラメタが蓄えられている枝［１，２］のひとつ
前の節Ａ１，１に対応する形状を逆操作により再生成す
る８次に、パラメタ１をパラメタ１′に変えて枝［１、
２］に形状変形コマンドを、再実行した後。

枝［１，３］と枝［１，４］にあるコマンドを再実行す
る。

以上の処理は自動的に行なわれ、逆操作とコマンド再実
行によって設計者が意図する部分的な形状変更を行うこ
とができる。第９図に、この形状変更の結果得られる木
構造を示す。

コマンドの再実行によるモデリングの応用として、ある
形状変形を設計者の行ってきた立体生成過程に追加挿入
する方法について、第８図を例にして説明する。ここで
は、節Ａ７９、に対応する立体形状に対して、ある形状
変形コマンドを実行した後に、追加されたその変形を節
Ａ１，４にある立体形状に反映させることを考える。つ
まり、新たに行われた形状変形が立体生成過程を表わす
木構造に挿入されることになる。この場合には、まず設
計者は節Ａ　Ｉ　、　Ｈの形状を節Ａ　、、、から逆操
作によって再生成する必要がある０次に、その後、枝［
１，２］から枝［１，４］までの各校に蓄えられている
コマンドを順次再実行すれば、追加された変形操作が元
の形状に反映される。形状変形が挿入された後の木構造
を第１０図に示す。

次に、コマンド再実行による形状変更の例を示す。第１
１図は、異なるパラメタを用いて形状の部分的な変更を
行った例である。第１２図は、形状変形を挿入した後に
、コマンド再実行によりその形状変更を現在の形状に反
映させたものである。

第１３図は１機械部品を示す図で、第１４図及び第１５
図は、第１３図の機械部品を異なるパラメタを用いて形
状の部分的な変更を行った例である。第１４図は、丸め
の半径を示すパラメタｒ、Ｒおよび高さのパラメタｈを
それぞれｒ’　％　Ｒ’ｈ′に変えて部分的な形状変更
を行っている。また、第１５図は高さのパラメタだけを
ｈ′に変更した例である。このようにパラメタを変えて
コマンドを再実行することにより１部分的な形状変更が
可能である。第１６図は、第１３図の機械部品に対して
形状変形を挿入した後に、コマンド再実行によって形状
変更を現在の形状に反映させた例である。この例では、
ｆ！１械部品の台座部分の幅および丸め半径を変更し、
さらに台座にある円筒形状をした穴にフィレット付けを
行っている。また、第１３図の円筒形状の穴は機械部品
の下面に貫通しているが、第１６図では貫通していない
。

羞−一困 以上の説明から明らかなように、本発明によると、木の
ある節に対応する立体の形状を生成するためのコマンド
列は、その節から木構造の根元までの枝に蓄えられたも
のとして容易に得ることができるので、木構造全体でな
くそれらの枝に蓄えられたコマンドとその引数（パラメ
タ）だけを保存しておけば、その立体の形状を再現する
ためのコマンド列を記憶できる。また、それらのコマン
ドを木の根からその節への向きに再び実行すればその節
に対応する立体の形状を再現することができる。

さらに、コマンドを実行するたびに、そのコマンドを逆
操作可能な基本変形操作に分解して保存しているので、
パラメタを変更したいコマンドが実行された直前の形状
は蓄えられた基本変形操作を逆操作することにより容易
に得ることができる。

さらに、実行されたコマンドとそのコマンドに与えられ
たパラメタも同時に記憶しているので、パラメタを変更
してコマンドを再実行することもできる。これらの機能
を組み合わせることにより。

パラメタを変更した場合に得られるであろう形状を生成
するような三次元形状の部分的な変更を行う操作を自動
的に行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による三次元形状の設計履歴管理方式
の一実施例を説明するための設計過程の履歴管理処理の
構成図、第２図は１面を持ち上げる形状変形操作を示す
図、第３図は１面を持ち上げるための基本変形操作を示
す図、第４図は、基本変形操作を示す図、第５図は、木
構造作成のフローチ峙−トを示す図、第６図は、コマン
ドと木構造の関係を示す図、第７図は、試行錯誤を伴う
三次元形状の生成過程を示す図、第８図は、形状変更前
の立体生成過程を示す図、第９図は、形状変更後の立体
生成過程を示す図、第１０図は、形状変更を追加後の立
体生成過程を示す図、第１１図は、異なるパラメタによ
るコマンド再実行例を示す図、第１２図は、形状変形追
加後のコマンド再実行列を示す図、第１３図は、機械部
品を示す図、第１４図及び第１５図は、第１３図の機械
部品を異なるパラメタを用いて形状の部分的な変更を行
った例を示す図、第１６図は、第１３図の機械部品に対
して形状変形を挿入した後にコマンド再実行を行った例
を示す図である。 １・・・入力部、２・・・コマンド解析部、３・・・コ
マンド処理部、４・・・基本変形操作列実行部、５・・
・コマンド／基本変形操作列格納部、６・・・立体デー
タ格納部、７・・・出力処理部、８・・・出力部。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、三次元形状の生成プロセスにおいて、あらかじめ基
   本的な変形操作だけを逆操作・再操作可能な基本変形操
   作で表現しておく表現手段、各変形コマンドによって生
   じる変形操作を前記基本変形操作の列とそのコマンド及
   びコマンド引数（パラメタ）と共に一つのデータにまと
   める手段、前記データを、設計過程に従って木構造の枝
   に蓄える蓄積手段とによって、設計過程の履歴を保存す
   ることを特徴とする三次元形状の設計履歴管理方式。 ２、コマンドを用いて対話的に三次元形状を設計するプ
   ロセスにおいて、過去に実行されたコマンドのパラメタ
   を変更した場合に得られるであろう立体形状を生成する
   ために、コマンドを実行するたびに、そのコマンドを達
   成するのに必要な変形操作を逆操作可能な基本変形操作
   の列として得るとともに、その変形コマンドおよびコマ
   ンドに与えられたパラメタを一つにまとめて保存する保
   存手段と、パラメタを変更したいコマンドが実行された
   直前の形状を前記保存手段で蓄えられた基本変形操作の
   列を逆操作することにより再生成する再生成手段と、そ
   の後、前記保存手段で蓄えられているパラメタの値を変
   えて、そのコマンドを再実行する再実行手段とにより、
   三次元形状の部分的な変更を自動的に行うことを特徴と
   する三次元形状の設計履歴管理方式。