JPH04188278A - 形状設計装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は計算機を用い製品形状の設計を行う形状設計装
置に係わり、特に微妙な形状変形を人の感性に合わせて
連続的に行い得るように構成された形状設計装置に関す
る。

〔従来の技術〕

これまで、この種の技術に係る装置としては、特開昭６
０−１７３６７８号公報に記載のものが知られている。

これによる場合、部分画像から構成される画像の編集が
行われるべく、部分画像に対する変換命令の操作内容が
予め設定されており、単一の変換命令によって、多くの
種類の変形操作が一括して行われるようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしなから、上記公報による場合は、１回の変形操作
が行なわれる際での変形操作単位は１つの変換命令の入
力とされていることから、微妙な変形を連続的な変形操
作によって行い得ないものとなっている。また、複数の
変換命令の合成による変形を行なうことも困難となって
いる。即ち、上記公報による場合には、意図した形状を
得るために、複数の変換をバランスをとりつつ実行する
必要がある場合に、２つの変換命令が別々に実行される
とすれば、変形のバランスが大きくくずれてしまう結果
、意図した形状が容易に、しかも速やかに得られないと
いう不具合があったものである。

本発明の目的は、製品形状の変形を連続的に行い得るば
かりか、複数の形状変形を同時に行い得る形状設計装置
を供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、形状変形の程度を連続的に指示入力する手
段として、複数のダイヤルが設けられるが、これら複数
のダイヤル各々からの状態量を一括して入力することに
よって、それら状態量にもとづく変形操作を行う一方、
そららダイヤル各々に対して形状変形指示の種類を動的
に定義し得る手段を設けることで達成される。

〔作用〕

形状変形指示を連続的に入力する手段として、状態量を
連続的に変化させ得るダイヤルが具備される場合は、そ
のダイヤルの微少回転によって得られる変形指示にもと
づき、微妙な形状変形を行い得るものである。ところで
、形状変形指示の種類は多数存在することから、したが
って、各々に定義される形状変形指示の種類を可変とし
て、複数のダイヤルが最小限設けられる場合は、それら
ダイヤル各々からの状態量にもとづき、複数種類の形状
変形が融合されてなる、微妙な形状変形を同時に行い得
るものである。また、形状変形指示にもとづき変形操作
が行われる際に、変形内容を示すデータやプログラムが
複数保持されている場合には、それらより適切なものを
選択して、形状変形操作を行い得るものである。

〔実施例〕

以下、本発明を第１図から第１５図により説明する。

先ず本発明による形状設計装置について説明すれば、第
１図はその一例での全体構成の概要を示したものである
。これによる場合、複数のダイヤルが具備されてなるダ
イヤルボックス１は、形状変形の種類と連続的な変形程
度の指示を入力する手段として設けられており、それら
複数のダイヤル各々を如何なる種類の変形指示に対応さ
せるかは、ダイヤル定義部４によってその変形指示の種
類が可変として定義されるものとなっている。−般に想
定される変形指示の種類は変形指示種類辞書７に予め格
納されているが、その中から適当に選択された言葉がダ
イヤル対応に、変形指示の種類として定義されるもので
ある。なお、ダイヤル各々に対し変形指示の種類を定義
するには、マウス２、あるいはキーボード３によって行
われ、定義された結果はダイヤル定義バッファ５に保持
されるものとなっている。

さて、データ入力部６にはダイヤルボックス１やマウス
２、キーボード３等の入力装置からのデータが取り込ま
れるようになっている。ダイヤルボックス１でダイヤル
各々が回転されれば、その際での回転量がデータ入力部
６によって取り込まれが、ダイヤル各々に定義された変
形指示の種類はダイヤル定義バッファ５を参照すること
によって知れることから、ダイヤル対応に変形指示の種
類と形状変形の程度が得られるものである。このように
、ダイヤル対応に得られる、変形指示の種類と形状変形
の程度にもとづき、形状パラメータ変更部８では現在で
の形状パラメータを新たな形状パラメータに変更するが
、変更結果は形状パラメータバッファ９に格納されるよ
うになっている。

形状パラメータ変更の際には、形状パラメータバッファ
９に格納されている現在での形状パラメータが参照され
ることによって、変更結果として新たな形状パラメータ
が得られているものである。

グラフィックスデータ変換部１０ではまた、形状パラメ
ータバッファ９に格納されている形状パラメータで表さ
れる形状を表示装置１２に表示するためのグラフィック
スデータが作成されており、作成されたグラフィックス
データはグラフィックスデータバッファ１１に一時的に
格納された後、表示装置１２に表示データとして与えら
れることで、形状変更後の形状が表示され得るものであ
る。

以上、形状設計装置の構成とその動作の概要について説
明したが、より詳細に部分的な動作、あるいは処理を説
明すれば以下のようである。

即ち、先ずダイヤル各々に変形指示の種類を定義する場
合での処理について説明すれば、本形状設計装置が起動
された時点では、ダイヤル各々は一般に未定義状態にあ
るか、この状態における表示装置１２での表示画面の例
を第２図に示す。さて、この表示画面上で、”単語登録
”のメニューをマウス２を用い選択すれば、その指示が
データ入力部６を介しダイヤル定義部４に通知されるこ
とで、ダイヤル定義部４による制御下に、変形指示種類
辞書７に予め格納されている単語の一覧が第３図に示す
ように、表示装置１２に表として表示されるようになっ
ている。この状態で、マウス２によって”登録”のメニ
ューを選択した後、変形指示の種類に使用しようとする
単語を一覧表の中から選択する度に、ダイヤルに順次定
義するようにすれば、ダイヤル各々に対する定義が終了
した時点で、第４図に示すように、表示画面上に表示さ
れているダイヤル各々には変形指示の種類を示す名称が
その近傍に表示されるものである。表示画面上の表示さ
れているダイヤル各々の相対的表示位置関係は、ダイヤ
ルボックス１に具備されているダイヤル各々のそれと相
似とされていることから、以上の定義によってダイヤル
ボックス１上でのダイヤル各々に対する変形指示上での
意味が定まるものである。もしも、あるダイヤルに対す
る定義を変更する必要がある場合は、第３図に示す画面
上で、”削除”のメニューを選択した後に、削除しよう
とする単語を一覧表の中から選択すれば、それまで登録
されていた単語は削除されるので、その後にそのダイヤ
ルに対し新たな定義を行い得るものとなっている。以上
のように、ダイヤル各々に定義された結果は、ダイヤル
定義バッファ５に第５図に示すようなテーブル形式で保
持される。即ち、ダイヤル番号対応に、定義された単語
である変形指示の種類が保持されているものである。

次に、ダイヤル各々からの状態量を取り込んで形状の変
形を行なう際での処理の流れを説明すれば、第６図は基
本的なその処理の手順を示したものである。図示のよう
に、この処理は、はぼ一定周期の繰り返し処理となる。

処理を行うに際しては、先ずデータ入力部６にはダイヤ
ル各々からの状態量を取り込まれたうえ、前回処理実行
時での状態量との差がダイヤル各々での操作量として求
められるようになっている。その後、データ入力部６か
らは、ダイヤル各々に定義されている変形指示の種類を
示す単語がダイヤル定義バッファ５より取り出されたう
え、単語の種類とダイヤル操作量のデータが対として形
状パラメータ変更部８に送出されるようになっている。

形状パラメータ変更部８では、それらデータと現在（前
回処理実行時）での形状パラメータの値から形状パラメ
ータの変更が行われているものである。

ここで、形状パラメータの変更について詳細に説明すれ
ば、ここにいう形状パラメータとは、対象とする形状の
特徴を示すものである。形状パラメータを変化させれば
、それに応じて形状が変形されるものとなっている。例
えば飛行機の翼形状を対象とする形状パラメータの例を
第７図に示す。

形状パラメタ変更部８が形状パラメータを変更する方法
には各種あるが、その−例として、単語の種類に対する
ダイヤル操作量と形状パラメータの関係を手続き型プロ
グラムで記述する方法が挙げられる。この手続き型プロ
グラムの一例を第８図に示す。この記述内容は、”シャ
ープと定義されているダイヤルでの操作量がプラスなら
ば、後退角を増加させるとともに、先端翼弦を減少させ
、そのダイヤルでの操作量がマイナスならば、後退角を
減少させることを示している。このように手続き型プロ
グラムによる場合には、ダイヤル操作量と形状パラメー
タ間の任意の関係を記述し得るものである。

以上とは別に、形状パラメータを変更する他の方法とし
ては、ダイヤル操作量と変形前の形状パラメータを独立
変数とし、変形後の形状パラメタを従属変数とする、第
９図に示す各種方程式を実行する手段を設け、それら方
程式の係数を表すデータを適当に設定することによって
、形状パラメータを変更させることが考えられる。ここ
で、ｃｈｕｏｙｏｋｕＳｙｏｋｕｃｈｏｕ、　　５ｅｎ
ｔａｎｙｏｋｕＳｋｏｕｔａｉｋａｋｕ。

ｍａｅｔａｎｍａｒｕＳｕｓｈｉｒｏｔａｎｍａｒｕ、
　　ｍａｅｎａｋａｍａｒｕ。

ｕｓｈｉｒｏｎａｋａｍａｒｕ、　ｍａｅｃｈｏｋｕｓ
ｅｎ、　ｕｓｈｉｒｏｃｈｏｋｕｓｅｎはそれぞれ形状
パラメータ、中央翼弦、翼長さ、先端翼弦、後退角、前
部翼端丸み係数、後部翼端丸み係数、前部翼中央丸み係
数、後部翼中央丸み係数、翼後縁直線度、翼後縁直線度
を示している。

また、ｃｈｏｋｕｓｅｎＳｋｙｏｋｕｓｅｎ、　　ｖｏ
ｌｕｍｅ、　ｍａｒｕｍｉ。

ｓｍａｒｔ、　ｓｉｍｐｌｅ、　ｓｈａｒｐＸｍｉｒａ
ｉはそれぞれ形状変形の種類を表す単語を、更にＫｌｌ
からに１０８までは係数としての定数を示す。−〇が付
加されている変数は形状パラメータの現状値であり、こ
れに、計算によって得られた比率を乗じたものが、変形
後の形状パラメータとして得られるようになっている。

ところで、形状変形を指示する単語の種類には、第３図
に示すように、人間の感覚に対応したものがあり、単語
に対する形状パラメータの変更規則を見い出すのが難し
い場合があるが、第９図に示すように、線形の方程式で
変更規則を表現するようにすれば、形状変形させた時の
人間の印象と形状パラメータの関係示すデータを多変量
解析の手法で統計処理することによって、人間の感覚に
適合した方程式での係数を予め求め得るものとなってい
る。

更に、形状パラメータを変更する他の方法としては、ニ
ューラルネットを実行することが考えられるものとなっ
ている。第１０図に示すように、ダイヤル操作量と変形
前の形状パラメータを入力層８０１への入力値として、
中間層８０２を介し変形後の形状パラメータを出力層（
形状パラメータ層）８０３の出力値として得るようにし
たものである。このニューラルネットに対する重み係数
（中間層重み係数および形状パラメータ層重み係数）を
形状パラメータ変更データとして設定することによって
、形状パラメータを変更させるものである。因みに、以
上の重み係数は、形状変形させた際での人間の印象と形
状パラメータの関係を示すデータを教師データとして、
パックプロパゲーション法として知られているニューラ
ルネットの学習方式により求めることが可能であり、重
み係数が適当に設定されることによって、人間の感覚に
適合させつつ形状パターンの変換を行い得るニューラル
ネットが実現されるものである。ニューラルネットによ
る場合には、入力値と出力値の非線形な関係を記述し得
るので、ダイヤル操作量と形状パラメータが複雑な関係
であっても、形状変更が容易に行えるものである。

以上のように、形状パラメータを変更する方法としては
各種のものがあるわけであるが、したがって、形状パラ
メータ変更部８では、以上の方法の何れか１つを用いる
ことも、また、複数の方法を組み合わせて用いることも
可能となっている。

例えば第１１図に示すように、先ず形状パラメータ変更
ニューラルネット８１０による形状変更を行なった後に
、その変更後の形状パラメータに対し形状パラメータ変
更（手続き型）プログラムによって更に変更する方法が
採れるものである。

さて、再び説明を第６図に戻し説明すれば、形状パラメ
ータ変更部８からの形状パラメータ変更結果は形状パラ
メタバッファ９に一旦格納された後に、グラフィックス
データ変換部１０に読み出されたうえ、表示装置１２に
表示するためのグラフィックスデータが作成されるもの
となっている。

第１２図はそのグラフィックスデータの一例を示すが、
図示のように、グラフィックデータは多角形を構成する
頂点各々の座標として、面対応に定義されるようになっ
ている。この作成手順を第１３図に示すが、中央翼弦、
翼長さ、先端翼弦、後退角、翼前縁直線度、翼後縁直線
変名々についてのパラメータから、翼の片側形状を６つ
の制御点から概略的に表現し得るものとなっている。こ
れは、この形状に対しては、前部翼端丸み係数、後部翼
端丸み係数、前部翼中央丸み係数、後部翼中央丸み係数
のパラメータにもとづき６つの制御点のうち、翼付は根
を除く４つの制御まわりの丸みを決定し得るからである
。これらのデータは表示装置１２に表示されることによ
って、ダイヤル操作による形状の変形結果を知れるもの
である。もしも、この形状変形結果に対する印象が不満
足ならば、再びダイヤル各々からの状態量を取り込む処
理に戻り、以上での処理が繰り返されればよいものであ
る。

必要に応じて行われる繰り返し処理の結果、意図した形
状が得られたならば、第２図に示す画面において、マウ
ス２を用い“終了”を選択すれば、繰り返し処理は終了
されるものである。繰り返し処理の先頭に、マウス２か
らの入力をチエツクする処理を設けるようにすれば、そ
のような終了選択処理を容易に行い得るものである。

以上、本発明による形状設計装置における部分的な動作
、あるいは処理について説明した。次に、形状設計を更
に人間の感性に適合させ得る方法について説明する。以
上に述べた本発明による形状設計装置では、第３図に示
したように、人間の感覚にもとづく形状変形を実現して
いるわけであるが、このような形状変形を実現するうえ
での問題点としては、形状変形を指示する単語に対する
形状変形は一意に定まらない場合があることである。

例えば、”スマート”という言葉で意図される形状変形
の結果は、人それぞれによって異なるというわけである
。したがって、形状設計装置を使用する人の感性に形状
変形の結果を適合させなければ、操作者の意図通りに形
状設計を行い得ないことになるものである。

以上の問題を解決すべく、本発明による形状設計装置で
は、第１４図に示すように、形状パラメータ変更部８で
の単語の種類に対するダイヤル操作量と形状パラメータ
の関係を記述するプログラム、あるいはデータが、同一
種類の単語に対し複数備えられており、その中から何れ
が使用されるかはデータ入力部６から指定されるように
なっている。その指定にもとづき形状パラメータ変更選
択部１３では、形状パラメータ変更部８内のプログラム
、あるいはデータの中から、指定されたものを選択し得
るようになっている。この選択に際しては、第２図に示
す画面において、”対象者指定”のメニューを選択し、
続いて第１５図に示す対象者属性入力画面において、対
象者の属性を指定すれば、その属性に対応したダイヤル
操作量と形状パラメータの関係を記述するプログラム、
あるいはデータが選択されることによって行なわれるも
のとなっている。本例では、対象者のタイプが指定され
る場合について示したが、設計対象物か各種ある場合も
同様な選択を行えばよいものである。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように、構成されていることか
ら、以下に示すような効果が得られるものとなっている
。

即ち、先ず形状変形の程度を連続的に指示し得るダイヤ
ルが入力手段として具備されているので、形状変形の結
果を確認しつつ、微妙な形状変形を行い得ることになる
。しかも、その際に、ダイヤル各々が複数同時に操作さ
れれば、複数の形状変形指示にもとづく複雑な形状変形
が行われるものとなっている。また、ダイヤル各々に対
する形状変形指示の種類は動的に定義され得ることから
、ダイヤル各々に対する定義が必要に応じて変更される
場合は、感覚的な指示を表す言葉を含め、多種類の変形
指示が可能となっている。更に、同一形状変形指示に対
する形状変形内容が複数用意されていることから、その
うちから、適当なものを選択するようにすれば、形状設
計の対象物や、設計者の感性に適合したきめの細かい形
状設計を行い得るものとなっている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による形状設計装置の一例での全体構
成の概要を示す図、第２図は、その装置の起動時での画
面例を示す図、第３図は、本発明に係る形状変形指示単
語の種類を一例として示す図、第４図は、ダイヤル各々
に形状変形指示を示す単語が定義される際での、定義後
の画面上のダイヤル表示の例を示す図、第５図は、ダイ
ヤル各々に定義された形状変形指示を示すデータの登録
形式を示す図、第６図は、本発明に係る形状変形の処理
手順を示す図、第７図は、形状パラメータの一例を示す
図、第８図は、形状変形用手続き型プログラムの一例を
示す図、第９図は、形状変形用方程式の一例を示す図、
第１０図は、形状変形用ニューラルネットの一例を示す
図、第１１図は、複数の形状変形方法を組み合わせた形
状変形の方法を示す図、第１２図は、グラフィックスデ
ータの一例を示す図、第１３図は、形状パラメータから
グラフィックスデータを作成する手順を示す図、第１４
図は、形状パラメータ変更部の一例での内部構成を示す
図、第１５図は、対象者属性人力画面を示す図である。 １・・・ダイヤルボックス、２・・・マウス、３・・・
キーボード、４・・・ダイヤル定義部、５・・・ダイヤ
ル定義バッファ、６・・・データ入力部、７・・・変形
指示種類辞書、８・・・形状パラメータ変更部、９・・
・形状パラメータバッファ、１０・・・グラフィックス
データ変換部、１１・・・グラフィックスデータバッフ
ァ、１２・・・表示装置、１３・・・形状パラメータ変
更選択部、８０１・・・入力層、８０２・・・中間層、
８０３・・・出力層、８１０・・・形状パラメータ変更
二二一うルネット、８２０・・・形状パラメータ変更プ
ログラム 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 ｅｌｓｅ　　１ ｘｏｕｔａｉｋａｋｕ＝ｋｏｕｔａｉｋａｋｕ傘（ｌ斗
ｄｉａｌ−ｓｈａｒｐ）；第１０図 八カニλγト教ノ 第１１図 第１３図 ＠１４図 第１５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、計算機を用い製品形状の設計を行う形状設計装置で
   あって、形状変形の種類と連続的な変形程度の指示を入
   力する手段と、該入力手段に対して形状変形の種類を示
   す辞書の中から単語を選択して定義する手段と、該入力
   手段からの状態量を用い形状を表現するパラメータの変
   更を行なう手段と、形状を表現するパラメータから形状
   表示用データを生成する手段と、形状表示用データを用
   いて形状を表示する手段とを、少なくとも具備してなる
   構成の形状設計装置。 ２、形状変形の種類と程度の指示を入力する入力手段と
   して、複数のダイヤルが具備されてなる構成の請求項１
   記載の形状設計装置。 ３、入力手段からの状態量を用い形状を表現するパラメ
   ータの変更を行う手段においては、変更内容を定義する
   手段は、入力手段からの状態量と形状を表現するパラメ
   ータを変数とするプログラム、あるいは入力手段からの
   状態量と変形前の形状を表現するパラメータを独立変数
   とし、変形後の形状を表現するパラメータを従属変数と
   する方程式の係数を表すデータ、または入力手段からの
   状態量と変形前の形状を表現するパラメータを入力値と
   し、変形後の形状を表現するパラメータを出力値とする
   ニューラルネットの重み係数を表すデータの何れか１つ
   、あるいは任意な２以上の組合せが用いられてなる構成
   の請求項１、２の何れかに記載の形状設計装置。 ４、入力手段からの状態量と形状を表現するパラメータ
   から、形状を表現するパラメータの変更を行う手段にお
   いて、変更内容を定義する手段としてのプログラム、あ
   るいはデータを、同一の形状変形の種類に対して複数備
   え、指定されたものを選択実行する手段が具備されてな
   る構成の請求項３記載の形状設計装置。