JPH0756604B2 - 図形情報処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は図形を表示しながら作業者と対話的に図形情報
を処理する図形情報処理装置に関し、特に、数値制御工
作機械の自動プログラム作成装置などに適用するに好適
な装置に関する。

〔従来の技術〕

数値制御工作機械の自動プログラム作成装置などでは、
内蔵された計算機上に図形データを構築し、図形を表示
しながら対話的に各種データが入力され、図形データを
処理編集してマシンプログラムを作成する装置が多く用
いられている。

このような、計算機を用いた図形情報処理装置が避ける
ことができない問題として図形データを数値計算する際
の誤差がある。これは、図形処理には幾何学に基いた連
続的な量が扱われ、必然的に無理数等の数値計算が要求
されるのに対して、計算機ではデジタル量として扱うの
で量子化による誤差を避けることができないためであ
る。この誤差を無視できるようにするためには、充分な
ビット数を持つデジタル量で計算すればよいのである
が、計算機の記憶容量及び演算速度に制限がある以上実
際的ではない。

そこで、図形処理に伴う数値計算の誤差を吸収するた
め、適当なしきい値thを定め、注目する二つの点の間の
距離がしきい値thより小さければその二つの点は一点で
あると見做し、二点間の距離がしきい値thより大きけれ
ば別箇の二つの点であると見做す、いわゆる丸め処理が
行なわれる。

従来の装置においては上記丸め処理の基準となるしきい
値が一定の値に固定されていた。このため、相似形の図
形であっても図形の大きさにより丸め処理の結果が異な
り、微細な図形処理が必要な箇所が丸め処理されてしま
って取扱えなかったり、逆に、大まかな処理でよい箇所
でも桁数の多い正確な数値を入力しなければ処理でき
ず、迅速な処理が行なえない等、作業者の意図が反映さ
れにくく、操作が面倒なことがあるという問題点があっ
た。

上記の問題点について図面を参照しさらに具体的に説明
する。

第５図（ａ）に示す様に、線分１と円弧２との接点３を
求め、線分１から接点３を経由して円弧２に至る工具経
路を指定しようとする場合を想定する。例にこの図形処
理装置においては円弧を定義するのに、始点、終点及び
中心点の三点で定義されるとすると、円弧２の半径ｒ及
び中心点から線分１までの距離Ｄは数値計算により求め
られる。ところが、円弧２を定義する際の始点、終点、
中心点の与え方が適当でなく、半径ｒを求める計算の誤
差が大きくなり、距離Ｄが半径ｒより大きくなることが
ある。この距離Ｄと半径ｒとの差が所定のしきい値thよ
り大きくなってしまうと、第５図（ｂ）に示す様に、接
点３が求められなくなり、線分１から円弧２に至る工具
経路が定義できなくなってしまうという問題点が生ず
る。このようなことは、円弧２の半径が大きくなる程計
算誤差の絶対値も大きくなり発生しやすくなる。大まか
な処理を望む作業者の意志が反映できない例である。

次に逆の場合として、第６図（ａ）に示す様に、線分１
と円弧２との交点４、５を求め、二つの点４及び５の間
の寸法を求めようとする場合を想定する。このとき、数
値計算の誤差などにより二点４及び５間の距離が所定の
しきい値thより小さくなってしまうと、第６図（ｂ）に
示す様に、一つの点６と見做され接点と見做されてしま
い、二点間の寸法を求めることができなくなってしまう
という問題点が生ずる。このようなことは、円弧２の半
径が小さい程発生しやすくなる。微細な図形処理を望む
作業者の意志が反映されない例である。

また、一つの図形の中において、単一の固定されたしき
い値thを用いると不都合が生ずる場合がある。たとえ
ば、第７図に示す様に、線分１と大きな円弧２及び小さ
な円弧７との接点８、９を求めようとする場合である。
数値計算を浮動小数点方式で行った場合、有効桁数が同
じであれば当然に小さな数値を計算した方が誤差の絶対
値は小さくなる。仮りに円弧２の半径r2が円弧７の半径
r7の20倍であったとすると、大きな円弧２に関する誤差
は小さな円弧７に関する誤差の約20倍になる。それ故、
しきい値thを小さな円弧７に適した値に設定すると、大
きな円弧２では誤差がしきい値th以上になり円弧２と線
分１が離されて接点８が求められないことが起り得る。
逆に、しきい値thを大きな円弧２に適した大まかな値に
設定すると、線分１と円弧７との接続箇所が不正確にな
ることが起り得る。これらは図形のスケールの相違によ
る影響である。

上記の問題点の他に、固定されたしきい値thであると、
データの入力単位をインチ系（inch）とするかメートル
系（mm）とするかにより図形情報の処理結果が異ったり
する不具合を生ずることがある。

特開昭56−36761号公報に記載された作図方式は、フォ
ーマット上に画かれた図形が規定されたフォーマットを
構成する単位フォーマット内の上下左右のうちの任意の
２辺で交差することを検出する位置検出手段と、その単
位フォーマットの図形交差点の平均値を求める平均値検
出手段と、上記単位フォーマット内におけるその図形の
中心位置と上記平均値とが離れている量を検出する誤差
検出手段と、誤差検出手段の出力に応じてその単位フォ
ーマット内の図形が直線か曲線かを判別する判別部を設
け、上記図形が直線であると判別した場合には上記図形
交差点間に直線を引き、また上記図形が曲線であると判
断した場合には、上記位置検出手段及び誤差検出手段の
出力に応じて上記曲線に応じた円の一部を作図すること
により上記フォーマット上に画かれた図形を規定の図形
に作図するようにした作図方式に過ぎず、従来の発明に
よっては図形の拡大率又は縮小率に反比例して最終しき
い値を変化させることができず、円弧と線分の交点及び
接点についてきめの細かい処理をすることができないと
いう欠点がある。

特開昭59−88615号公報に記載された発明は、任意に設
定できる誤差値を数値制御装置に入力して、該誤差値に
より許容される幅を有し、互いに接する円弧帯領域を定
め、該円弧帯領域内で互いに接する円弧の数が最小とな
る円弧群を求め、該円弧群のデータを前記円弧領域に含
まれる多数の座標点により定められる輪郭形状のデータ
として前記数値制御装置により輪郭形状を作成する自動
車および航空機の輪郭形状作成用の数値制御方法に過ぎ
ず、この従来の発明によっては図形の拡大率又は縮小率
に反比例して最終しきい値を変化させることができず、
円弧と線分の交点及び接点についてきめの細かい処理を
することができないという欠点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
あり、丸め誤差による不具合を回避することができ、き
めの細かい処理ができる図形情報処理装置を提供するこ
とを目的とする。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕

このため本発明では、ディスプレイ装置と、そのディス
プレイ装置に図形を表示しながら対話形式で図形データ
を入力する図形データ入力手段とを備えた図形情報処理
装置において前記図形データ入力手段で入力した図形デ
ータを処理するに当たりズーム機能を用いない時の基準
しきい値を設定する基準しきい値設定手段と、図形デー
タ処理時の数値計算の誤差を丸めるため前記ディスプレ
イ装置に図形をズーム機能を用いて表示した際に選択さ
れた拡大率又は縮小率に反比例した値を前記基準しきい
値に掛算して最終しきい値を求めるしきい値可変手段
と、前記ディスプレイ装置に表示する図形の二交点の座
標を計算し、かつその二交点間の距離を算出する算出手
段と、二交点間の距離が前記最終しきい値より小さい場
合は二交点を一点と見做して一点登録する一点登録手段
と、二交点間の距離が前記最終しきい値より大きい場合
は二点登録する二点登録手段と、を具備することを特徴
とする図形情報処理装置が提供される。

そして、上記構成によれば、図形の処理箇所に応じて作
業者が選定する拡大率又は縮小率に反比例して最終しき
い値を変化させ、例えば小さな半径の円弧に対しては小
さな最終しきい値が得られ、大きな半径の円弧に対して
は大きな最終しきい値が得られることにより、円弧と線
分との交点及び接点などをその図形の拡大率又は縮小率
に応じて処理することができる。

〔実施例〕

本発明の一実施例について図面に従って具体的に説明す
る。

第１図は本発明に係る数値制御用マシンプログラム作成
装置のブロック図である。

中央処理装置（CPU）11に接続する共通バス12には、イ
ンタフェース13を介してディスプレイ装置（CRT）14が
接続され、図形及び各種操作情報を表示する。文字キ
ー、数値キー等を備えるキーボード16がインタフェース
15を介して共通バス12に接続され、キー情報を中央処理
装置（CPU）11に伝える。キーボード16はデータを入力
する入力手段をなす。

また、共通バス12には、制御プログラムが格納された読
出専用メモリ（ROM）17、処理データを一時記憶するワ
ーキングメモリ18が接続されている。

操作手順について簡単に説明する。

第２図はディスプレイ装置CRT14への表示例を示す画像
図である。第２図（ａ）に示す様に、線分21と円弧22か
らなる図形データを処理する場合を例に説明する。カー
ソル23で指示される線分21と円弧22との交点付近24を取
扱うのに、細かい処理が必要であればその部分24を拡大
して表示した状態で操作し、逆に全体を見渡した大まか
な処理が必要であれば図形21、22を縮小して表示した状
態で操作する。図形を拡大又は縮小表示するにはズーム
機能を用いる。

第３図はズーム機能を説明する斜視図である。仮想され
た平面31上に図形21、22が描かれている。平面31上方の
視点32から決められた画角で平面31を見た画面33が標準
の画像としてディスプレイ装置CRT14に表示される。視
点を平面31に近接させ、視点34から見た画面35を表示さ
せれば拡大した状態で表示される。視点32と平面31との
距離を１として視点34と平面31との距離を表わした値
（たとえば0.2）をその画面のズーム距離Zdと呼ぶ。視
点を標準の視点32より遠くへもっていけば、即ちズーム
距離Zdを１より大きくすれば図形が縮小されて表示され
る。ズーム距離Zdと視点32、34等を平面31に投影した中
心点の座標を指示することにより、任意の拡大又は縮小
された画像が表示される。

再び第２図に戻り、細かい処理が必要な場合はズーム機
能により図形を拡大して表示する。線分21と円弧22の交
点付近をカーソル23で指示し、ズーム距離Zdを0.01とす
ると、第２図（ｂ）のように表示される。この状態で線
分21と円弧22との交点を求める操作をすると、丸め処理
のしきい値thが充分小さくされるため、点25、26の二つ
の交点が分離されて求められる。二つの交点25、26を登
録し、以後の図形データ処理に用いることができる。

一方、大まかな処理が必要な場合はズーム機能により図
形を縮小して表示する。ズーム距離Zdを10とすると、第
２図（ｃ）の様に図形21、22が小さく表示される。この
状態で線分21と円弧22との交点を求める操作をすると、
丸め処理のしきい値thが大きくされるため、二つの交点
の間の距離がしきい値thより小さくなり一つの点と見做
され、ただ一つの点、即ち接点27求められる。そして、
この接点27を登録し以後の図形データ処理に用いること
ができる。以後は、接点27の付近をズーム機能により拡
大して表示しても、第２図（ｄ）に示す様に、線分21と
円弧22との間にはただ一つの接点27のみが表示される。

作業者が細かい処理を必要とするときは、図形をズーム
機能により拡大表示して確認しながら操作するであろう
し、大まかな処理を必要とするときは図形を縮小表示し
て全体の図形を確認しながら操作するであろうから、ズ
ーム距離Zdにしきい値thの値を対応させることにより、
作業者の意図を反映した図形データ処理が行なわれるこ
とになる。

第４図は実際の処理を示すフローチャートである。

処理が開始されると、まずステップ101にて、基準とな
るしきい値th0が設定される。この基準しきい値th0はズ
ーム機能を用いない時、即ちズーム距離Zd＝１のとき用
いられるしきい値であり、たとえばth0＝0.001（mm）に
設定される。

次に、ステップ102で、ズーム距離Zdがキーボード16か
ら入力されると、ステップ103に進み、最終しきい値th
が計算される。最終しきい値thは基準しきい値th0にズ
ーム距離Zdを掛けた値（th＝th0×Zd）として計算され
記憶される。それ故、最終しきい値thはズーム距離Zdに
比例した値に、換言すれば拡大又は縮小率に反比例した
値に設定される。

次のステップ104では、入力されたズーム距離Zdに応じ
て拡大縮小した図形を表示し、ステップ105でキーボー
ドからの命令の入力を待つ。

ステップ105にて命令たとえば線分21と円弧22との交点
を求める命令が入力すると、次のステップ106にて、そ
の命令に基いた数値計算たとえば交点の座標が計算され
る。

次に、ステップ107では、ステップ106で計算された二点
間の距離ｄが算出され、次のステップ108において、二
点間の距離ｄがステップ103で求められた最終しきい値t
hより小さいか否かが調べられる。距離ｄが最終しきい
値thより小さい場合には、ステップ106で求められた二
つの点は一つの点と見做して処理するものと判定され、
ステップ109に進み、二つの点の中間点を求める点とし
てその座標を記憶登録する。一方、距離ｄが最終しきい
値thより大きい場合には、ステップ106で求められた二
つの点は別箇の点であると判定され、ステップ110に進
み、二つの点の座標をそれぞれ記憶し登録する。

そして、ステップ111にて、ステップ109又は110で求め
られ登録された新らしい点を画像上に輝点として表示す
る。以後はステップ102に戻り、上述の処理を繰返すこ
とになる。

上記のフローチャートの中で、ステップ107乃至ステッ
プ110が図形データ処理時の数値計算の誤差を丸める丸
め処理を示し、ステップ103がその丸め処理の基準とな
るしきい値を可変とする可変手段をなしている。

以上述べた様に本実施例は、丸め処理の基準となるしき
い値thを、図形をディスプレイ装置14に表示する際に選
択される拡大縮小率に対応するズーム距離Zdから算出さ
れる値としているから、作業者の操作感覚または意図に
応じた図形データの丸め処理を行うことができ、細かい
処理から大まかな処理まで何ら特別の操作をすることな
く的確に行うことができるという優れた利点がある。

勿論、しきい値可変手段は前記実施例の様にズーム距離
Zdに対応させる手段に限定されるものではなく、たとえ
ば希望するしきい値の値を直接キーボード16から入力す
る方式とすることも可能ではあるが、作業者がしきい値
の取扱いに習熟していないとかえって誤った処理がなさ
れ、使いずらいものになる点で不利である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は上記の構成を有し、図形の
処理箇所に応じて作業者が選定する拡大率又は縮小率に
反比例して最終しきい値を変化させ、例えば小さな半径
の円弧に対しては小さな最終しきい値が得られ、大きな
半径の円弧に対しては大きな最終しきい値が得られるこ
とにより、円弧と線分との交点及び接点などをその図形
の拡大率又は縮小率に応じて処理することができ、きめ
の細かい図形データ処理をすることができるという優れ
た効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明に係る図形情報処理装置の一
実施例を示し、第１図はブロック図、第２図は図形表示
例を示す画像図、第３図はズーム機能を説明する斜視
図、第４図は実際の処理を示すフローチャートであり、
第５図乃至第７図は従来の装置で問題となる図形例を示
す説明図である。 11……中央処理装置（CPU）、14……ディスプレイ装置
（CRT）、21……線分、22……円弧、23……カーソル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 7623−5Ｌ Ｇ０６Ｆ 15/60 ３６０ Ｐ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディスプレイ装置と、そのディスプレイ装
   置に図形を表示しながら対話形式で図形データを入力す
   る図形データ入力手段とを備えた図形情報処理装置にお
   いて、 前記図形データ入力手段で入力した図形データを処理す
   るに当たりズーム機能を用いない時の基準しきい値を設
   定する基準しきい値設定手段と、 図形データ処理時の数値計算の誤差を丸めるため前記デ
   ィスプレイ装置に図形をズーム機能を用いて表示した際
   に選択された拡大率又は縮小率に反比例した値を前記基
   準しきい値に掛算して最終しきい値を求めるしきい値可
   変手段と、 前記ディスプレイ装置に表示する図形の二交点の座標を
   計算し、かつその二交点間の距離を算出する算出手段
   と、二交点間の距離が前記最終しきい値より小さい場合
   は二交点を一点と見做して一点登録する一点登録手段
   と、二交点間の距離が前記最終しきい値より大きい場合
   は二点登録する二点登録手段と、 を具備することを特徴とする図形情報処理装置。