JPH09179994A - 設計システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 図形生成／図形編集／図形変形の各フェーズ
において、形状変形のための拘束を切れ目無くシステム
側で管理することにより、柔軟で利用者に負担をかけな
い設計システムを提供する。 【解決手段】 利用者により入力されたコマンドからコ
マンドの種類を解析する入力解析部１０と、入力解析部
１０により解析されたコマンドの種類に基づいた図形処
理を行う図形処理部１５と、図形処理部１５による図形
処理後、コマンドの内容及び図形処理部１５での処理情
報に基づいて、図形全体の拘束情報を一括して更新する
拘束管理部２０とを備え、図形処理の際に、システムが
利用者の意図をくみ取り、自動的に拘束の継承／追加／
削除などの更新を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、広くはコンピュー
タ支援図形処理システムにおける図形生成及び図形の編
集に関し、特に、ＣＡＤ（コンピュータ支援製図、設
計）システムなどの設計システムにおける図形生成及び
編集方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、設計システムとしては、まず線分
や円弧、自由曲線等を図形生成コマンドで生成した後、
トリミング／フィレット／面取りといった図形の編集コ
マンドで図形を整え、形状の変形が必要な場合は、生成
した図形をいったん削除し、再作成するといったスクラ
ップアンドビルド型の設計システムが主流であった。

【０００３】これに対し、少し形状が異なるような図形
に対しては、元の図形を利用した流用設計を行いたいと
いう利用者の要望により、パラメトリックに形状を変更
できるシステムが提唱されてきている。このパラメトリ
ックに形状を変更するシステムは、図形間に幾何拘束
（接する、平行等の幾何拘束）や寸法を付加し、その寸
法値を変更すると、変更された寸法に基づき、付加され
ている拘束を満たすように、幾何拘束で関連づけられて
いる図形の形状を変更するといった図形の形状を行うも
のである。

【０００４】このようなパラメトリックに形状を変更す
るシステムに関しては、以下に示すような機能が提供さ
れている。 （１）図形から必要な幾何拘束を読みとり、自動的に幾
何拘束を付加する。 （２）利用者が直接、幾何拘束を追加・削除する。 （３）ユーザが形状を生成した際、生成された形状から
自動的に拘束を付加する。

【０００５】さらに、形状モデルを生成、修正する際、
入力順序などの操作に付いての制約が無く、設計者の意
図を忠実に反映した形状モデルを簡単に構築する方法
が、特公平７ー８９３８２で提唱されており、形状を生
成する際に実行した作図操作と作成される形状を規定す
る幾何拘束とをそれぞれ対応付けることを可能にする方
法が、特開平３ー２０６５６４で提唱されており、ま
た、図面の変更に対して、寸法・幾何拘束管理テーブル
を用いることにより、システムが寸法・拘束の継承／削
除を自動的に行う手法が、特開平６ー１０２９１５で提
唱されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の設計システム
は、あくまでも図形生成時の拘束の付加のしかたや、図
形編集の拘束の維持／削除の仕方、あるいは形状の変形
方法といった設計時の図形生成／編集／修正の個々のフ
ェーズの提案であり、利用者の形状の再作成という手間
は省き形状変更を簡単にできるものの、逆に利用者に対
し拘束の取り扱いという新たな負担が発生するという問
題点があった。本発明は、図形生成／図形編集／図形変
形の各フェーズにおいて、形状変形のための拘束を切れ
目無くシステム側で管理することにより、柔軟で利用者
に負担をかけない設計システムを提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る設計シ
ステムは、利用者により入力されたコマンドからコマン
ドの種類を解析する入力解析手段と、入力解析手段によ
り解析されたコマンドの種類に基づいた図形処理を行う
図形処理手段と、図形処理手段による図形処理後、コマ
ンドの内容及び図形処理手段での処理情報に基づいて、
図形全体の拘束情報を一括して更新する拘束管理手段と
を備え、図形処理の際に、システムが利用者の意図をく
み取り、自動的に拘束の継承／追加／削除などの更新を
行う。

【０００８】第２の発明に係る設計システムは、利用者
により入力されたコマンドからコマンドの種類を解析
し、コマンドの内容に対応したパラメータテーブルを作
成する入力解析手段と、入力解析手段により作成された
パラメータテーブルのデータに基づいて、処理内容に対
応した図形テーブルを作成し、図形処理を行う図形処理
手段と、図形処理手段による図形処理後、パラメータテ
ーブル及び図形テーブルのデータに基づいて、拘束テー
ブルを作成し、その拘束テーブルのデータに基づいて、
図形全体の拘束情報を一括して更新する拘束管理手段と
を備え、図形処理の際に、システムが、パラメータテー
ブル及び図形テーブルのデータから、利用者の意図をく
み取り、拘束テーブルのデータから、自動的に拘束の継
承／追加／削除などの更新を行う。

【０００９】第３の発明に係る設計システムにおける拘
束管理手段は、更に、入力解析手段により作成されたパ
ラメータテーブルのデータが、拘束の付加、削除、又は
更新のとき、パラメータテーブルのデータに基づいて、
拘束テーブルを作成し、その拘束テーブルのデータに基
づいて、図形全体の拘束情報を一括して更新するもので
ある。第４の発明に係る設計システムにおける拘束管理
手段は、更に、拘束に基づく形状変更を伴う拘束情報の
更新の際、寸法拘束の寸法値を変数として解を求め、変
更するものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態に係る
設計システムの構成を示すブロック図である。図におい
て、１０は利用者の入力を解析する入力解析部、１１は
ラフスケッチなどの図形生成処理を行う図形生成機能
部、１２はトリミング、フィレット、面取り、移動など
の図形編集処理を行う図形編集機能部、１３は利用者が
直接図形に拘束を付加／削除するなどの拘束編集処理を
行う拘束編集機能部、１４は寸法拘束値、図形の拘束付
き移動、図形の構成点移動等を用いた拘束に基づく形状
変更処理を行う図形形状変形機能部であり、図形生成機
能部１１、図形編集機能部１２、拘束編集機能部１３及
び図形形状変形機能部１４で図形処理部１５を構成して
いる。

【００１１】２０は図形生成機能部１１、図形編集機能
部１２、拘束編集機能部１３及び図形形状変形機能部１
４の処理後、必ず経由される拘束管理部であり、拘束管
理部２０は拘束を解析する拘束解析部２１を有し、その
解析結果に基づいて、拘束追加２２、拘束削除２３、拘
束検証２４及び拘束に基づく形状変更の処理が行われ
る。

【００１２】次に、この実施形態の動作について説明す
る。図２〜図７は、操作例を示したものであり、図２は
始点と終点を指定して線分１を生成する操作、図３は中
心点と半径１０を指定して円１を生成する操作、図４は
線分１の始点を通り円１に接する線分２を生成する操
作、図５は線分１と線分２の間に半径１０のフィレット
をかける操作、図６は線分２に水平拘束を追加する形状
変更の操作、図７は線分１の始点を移動する形状変更の
操作を示している。

【００１３】まず、入力解析部１０は、利用者の入力を
解析し、入力パラメータテーブルを作成する。例えば、
図８に示すように、利用者が線分１と線分２に接する半
径１０の円を生成しようとした場合、図９に示すような
入力パラメータテーブルが作成される。この入力パラメ
ータテーブルは、コマンド分類とパラメータから構成さ
れるテーブルであり、コマンド分類には、利用者が指定
したコマンド（生成／線分、生成／円、編集／トリミン
グ等）が、パラメータには、利用者がコマンド実行のた
めに選択したパラメータ（図形、座標値、数値）等が格
納される。このように、入力解析部１０は、利用者の指
示をシステムにわかりやすいように翻訳する役割を持っ
ている。

【００１４】そして、入力解析部１０で解析された利用
者が指定したコマンドに基づいて、図形生成機能部１
１、図形編集機能部１２、拘束編集機能部１３及び図形
形状変形機能部１４での処理が行われる。

【００１５】まず、利用者が図形生成コマンドを実行し
た時は、図形生成機能部１１での処理となる。図１０
は、図２〜図３に示す操作を行った後、図４に示す生成
／線分コマンドを実行した時の動作を示すフローチャー
トである。

【００１６】まず、利用者は、生成／線分コマンドを実
行し、線分生成のパラメータとして、線分１の始点と円
１に接するという情報を入力する（Ｓ１００）。そし
て、入力解析部１０において、利用者の入力から、入力
パラメータテーブルを作成する（Ｓ１０１）。

【００１７】そして、システムは入力パラメータから、
実行されたコマンドを解釈し（Ｓ１０２）、この場合、
生成／線分コマンドであるので、図形生成機能部１１に
おいて（Ｓ１０３）、線分生成コマンドを実行する（Ｓ
１０４）。線分生成コマンドでは、入力パラメータを利
用しての線分（線分２）の生成を行い、メモリ上のデー
タベースに図形の形状情報を登録した後、生成された図
形に基づき、図形テーブルを作成する（Ｓ１０５）。

【００１８】図形テーブルは、図９に示すように、タイ
プと図形及び元図形からなるテーブルであり、タイプ
は、”生成”、”編集”、”コピー”のいずれかが、図
形には編集された図形が、元図形には、コピーが行われ
た際のコピー元の図形が格納されるようになっている。

【００１９】そして、この図形テーブルを作成するまで
が、図形生成機能部１１の役割であり、この後、いまま
でに作られた入力パラメータテーブルと図形テーブル
が、拘束管理部２０に渡されて拘束が付加されることと
なる。

【００２０】そして、拘束管理部２０において、入力テ
ーブル中のパラメータを解析し、付加すべき拘束テーブ
ルを作成する（Ｓ１０６）。拘束テーブルは図１０に示
すように、拘束の種類と３つのパラメータからなるテー
ブルである。拘束の種類には、幾何拘束のタイプ（同一
点、接する、水平等）が、パラメータに関しては、各拘
束において定義される最大３つまでの図形もしくは図形
構成点情報が格納されるようになっている。拘束テーブ
ルを作成した後は、その拘束テーブル中の拘束情報をメ
モリ上のデータベースに格納する（Ｓ１０７）。

【００２１】以上の動作により、利用者が生成／線分コ
マンドで線分を生成した場合、線分を生成し、それに付
随すべき利用者の意図する拘束を生成することが可能と
なる。なお、ここでの例は、線分の例であったが、他の
生成コマンド（円、円弧、点、曲線の生成）においても
同様の処理が行われる。

【００２２】また、利用者が移動／コピー／フィレット
／トリミング／面取り等の図形編集コマンドを実行した
時は、図形編集機能部１２での処理となる。図１１は、
図２〜図４に示す操作を行った後、図５に示す編集／フ
ィレットコマンドを実行した時の動作を示すフローチャ
ートである。移動／コピー／フィレット／トリミング／
面取り等の図形編集コマンドを実行することにより、既
存の図形に付加されている拘束を必要に応じて保持／削
除し、その利用者入力から意図をくみ取り必要な拘束を
付加することができるものである。

【００２３】まず、利用者は、線分１と線分２の間に半
径１０のフィレット行うためにフィレットコマンドを実
行し、線分１と線分２を選択し、半径値１０を代入する
（Ｓ１１０）。そして、入力解析部１０において、利用
者の入力から、入力パラメータテーブルが作成される
（Ｓ１１１）。

【００２４】そして、システムは入力パラメータテーブ
ルのコマンド分類フィールドから、実行されたコマンド
を解釈し（Ｓ１１２）、この場合、編集／フィレットコ
マンドであるので、図形編集機能部１２において（Ｓ１
１３）、編集／フィレットコマンドを実行する（Ｓ１１
４）。編集／フィレットコマンドでは、入力パラメータ
を利用して線分１、線分２に接する半径１０の線分１と
線分２をなめらかにつなぐ円弧（円弧２）の生成を行
い、また、円弧２に端点でつながるように線分１と線分
２を短く編集し、円弧の形状データをメモリ上のデータ
ベースに格納し、メモリ上に格納されている線分１、線
分２の形状データを更新した後、生成／編集された図形
に基づき、図形テーブルを作成する（Ｓ１１５）。

【００２５】そして、この図形を編集し図形テーブルを
作成するまでが、図形編集機能部１２の役割であり、こ
の後、いままでに作られた入力パラメータテーブルと図
形テーブルが拘束管理部２０に渡されて拘束のメンテナ
ンスが行われる。

【００２６】そして、拘束管理部２０において、入力テ
ーブルのパラメータに関する拘束をメモリ上のデータベ
ースから取り出し、拘束テーブル１を作成する（Ｓ１１
６）。次に、拘束テーブルのパラメータに図形テーブル
のパラメータが含まれているかどうか判定する（Ｓ１１
７）。もし、パラメータが含まれていれば拘束テーブル
１からその拘束を取り出し、それらの拘束が削除される
べきかどうか判定する（Ｓ１１８）。削除すべきかどう
かの判定は、その拘束タイプと編集された図形の編集後
の形状データから判定される。もし、削除されるべきと
判定された拘束はメモリ上のデータベースから削除され
る（Ｓ１１９）。

【００２７】そして、Ｓ１１７、Ｓ１１８、Ｓ１１９の
処理が終了すると、図形テーブル及び入力テーブルから
付加すべき拘束テーブル２を作成する（Ｓ１２０）。拘
束を拘束テーブル２から取り出し、オンメモリ上のデー
タベースに拘束を登録する（Ｓ１２１）。

【００２８】以上の動作により、利用者が編集／フィレ
ットコマンドを実行した場合、必要な図形の編集とユー
ザの意図する拘束を追加／継承／削除することが可能と
なる。なお、ここでの例は、”編集／フィレット”コマ
ンドであったが、他の編集コマンド（トリミング、移
動、コピー、面取り）においても同様の処理が行われ
る。

【００２９】また、利用者が拘束編集コマンドを実行し
た時は、拘束編集機能部１３での処理となる。図１２
は、図５に示すフィレットコマンドを実行した後に、図
６に示す線分２に拘束編集／水平追加コマンドを実行し
た時の動作を示すフローチャートである。拘束編集コマ
ンドを実行することにより、利用者がより細かい形状変
更を行いたい場合、システムの自動付加では足りない拘
束を利用者が付加したり、必要ない拘束を利用者が削除
したりできる。

【００３０】まず、利用者は、水平拘束を付加するため
に、拘束編集／水平追加コマンドを実行し、線分２を選
択する（Ｓ１３０）。入力解析部１０において、利用者
の入力から、入力パラメータテーブルが作成される（Ｓ
１３１）。

【００３１】そして、システムは入力パラメータテーブ
ルのコマンド分類フィールドから、実行されたコマンド
を解釈し（Ｓ１３２）、この場合、拘束編集／水平追加
コマンドであるので、拘束編集機能部１３において（Ｓ
１３３）、拘束追加（Ｓ１３４）の水平コマンドを実行
する（Ｓ１３５）。

【００３２】拘束編集コマンドは、直接利用者が拘束を
追加／削除する機能であるため、拘束編集機能部１３か
ら入力パラメータテーブルが拘束管理部２０に渡されて
拘束のメンテナンスが行われる。

【００３３】そして、拘束管理部２０では、入力パラメ
ータテーブルを元に拘束のメンテナンスを行う。まず、
入力テーブル中のパラメータ中にある図形に関連する拘
束をメモリ上のデータベースから検索し、拘束テーブル
１を作成する（Ｓ１３６）。

【００３４】そして、入力テーブル中のコマンド分類と
パラメータから追加すべき拘束テーブル２を作成する
（Ｓ１３７）。拘束テーブル２中の拘束が、拘束テーブ
ル１中にあるかか判定し（Ｓ１３８）、もしあれば何も
せず、なければ拘束テーブル２中の拘束をメモリ上のデ
ータベースに登録する（Ｓ１３９）。

【００３５】なお、ここでの例は、”拘束編集／水平追
加”コマンドであったが、他の拘束編集コマンドも同様
の処理が行われる。

【００３６】また、利用者が図形形状変更コマンドを実
行した時は、図形形状変形機能部１４での処理となる。
図１３は、図２〜図５に示す操作で生成／編集した形状
を、図７に示す線分１の始点を構成点移動コマンドを実
行した時の動作を示すフローチャートである。図形形状
変更コマンドを実行することにより、寸法値変更、図形
の拘束付き移動、図形の構成点移動等によって、形状を
変更する事ができ、また、現在の図形に付いている拘束
の状態を検証することもできるものである。

【００３７】まず、利用者は、線分１の始点を動かした
い場合には、構成点移動コマンドを実行し、線分１の始
点を指定座標値まで動かす（Ｓ１４０）。そして、入力
解析部１０において、利用者の入力から、入力パラメー
タテーブルが作成される（Ｓ１４１）。

【００３８】そして、システムは入力パラメータテーブ
ルのコマンド分類フィールドから、実行されたコマンド
を解釈し（Ｓ１４２）、この場合、図形形状変更コマン
ドの構成点移動コマンドであるので、図形形状変形機能
部１４において（Ｓ１４３）、構成点移動コマンドを実
行する（Ｓ１４４）。

【００３９】図形形状変更のコマンドは、直接利用者が
拘束を元に形状を変更するため、図形変形機能部１４か
ら入力パラメータテーブルが拘束管理部２０に渡されて
拘束のメンテナンスが行われる。

【００４０】そして、拘束管理部２０では、入力テーブ
ル中の図形に関連する拘束及び拘束で関連づけられてい
る図形、その図形に関連する拘束すべてをメモリ上のデ
ータベースから検索し、拘束テーブルを作成する（Ｓ１
４５）。

【００４１】そして、拘束テーブル中の拘束と、拘束テ
ーブル中に含まれる全ての図形の形状データを拘束ソル
バに登録し（Ｓ１４６）、構成点の新しい位置を拘束ソ
ルバに登録し（Ｓ１４７）、拘束ソルバを実行すること
により、利用者指定の構成点を利用者指定位置に、既存
の拘束を満たすように動かした場合の解が求められる
（Ｓ１４８）。その解から、形状の変更された図形を取
り出し、それらの図形のメモリ上の形状データを更新し
（Ｓ１４９）、拘束を維持した形状変更を行う。

【００４２】なお、ここでの例は、”図形形状変更／構
成点移動”コマンドであったが、他の図形形状変更コマ
ンドでも同様の処理が行われる。

【００４３】なお、従来は、ソルバで連立方程式を解く
際、寸法拘束の寸法値を式の中の定数として取り扱って
いたため、寸法拘束を付加した形状に対しては、寸法値
を変更することで形状を変更することしかできなかった
が、この実施形態では、寸法拘束の寸法値を式の中の定
数ではなく変数として取り扱うようにしており、利用者
が望むならば形状変更により寸法拘束の寸法値を変更で
きるようになっている。

【００４４】なお、拘束条件を満たして形状を変更する
手法（拘束ソルバ）そのものについては、Light, R,A,.
"Symbolic Dimensioning in Computer Aided Design"
,M.S., Department of Mechanical Engineering, Mass
acheusetts Institute of Technology, February, 198
0.Gossard, D.C., "Reparesentation of Part Families
Though Variational Geometry", ADVANCES IN CAD/CA
M, 1983 P47-53等、多数の論文が提出されている。

【００４５】以上のように、この実施形態では、拘束管
理部２０は、図形の生成／編集／形状変更、拘束編集の
すべての利用者が実行するコマンドにおいて、必ず経由
されシステム全体の拘束の追加／削除／継承の自動的メ
ンテナンスを行うものであり、その基本機能として、入
力パラメータテーブル解析、図形テーブル解析、メモリ
上の拘束検索、拘束テーブルの作成、拘束テーブル同士
の比較、メモリ上のデータベースの拘束情報の更新等を
持ち、それらの機能が、入力パラメータテーブルと図形
テーブルの解析結果に基づいた組み合わせで駆動される
ことにより、拘束の自動メンテナンスを行うようになっ
ている。

【００４６】このため、図形生成、図形編集、拘束編集
等全機能において、システムが図形間の拘束管理するこ
とになり、図形変更作業が簡易化され、類似図形の作成
工程を大幅に削減することが可能となる。

【００４７】また、従来は寸法拘束中の値を定数として
取り扱っていたものを、座標値と同様に変数として取り
扱うことにより、寸法値を変更して形状を変更するのみ
でなく、図形の構成点を移動することにより、寸法値を
変更することができ、形状変更の柔軟性を増すことが可
能となる。

【００４８】また、図形生成／図形編集／拘束編集の際
に、システムが利用者の意図をくみ取り、自動的に拘束
の継承／追加／削除が行われるため、利用者が特に拘束
を意識することなく図形の生成／編集を行った後、少な
い手間で簡単に形状変更を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る設計システムの構成
を示すブロック図である。

【図２】始点と終点を指定して線分１を生成する操作を
説明するための説明図である。

【図３】中心点と半径１０を指定して円１を生成する操
作を説明するための説明図である。

【図４】線分１の始点を通り円１に接する線分２を生成
する操作を説明するための説明図である。

【図５】線分１と線分２の間に半径１０のフィレットを
かける操作を説明するための説明図である。

【図６】線分２に水平拘束を追加する形状変更の操作を
説明するための説明図である。

【図７】線分１の始点を移動する形状変更の操作を説明
するための説明図である。

【図８】線分１と線分２に接する半径１０の円の生成を
説明するための説明図である。

【図９】テーブルを説明するための説明図である。

【図１０】生成／線分コマンドを実行した時の動作を示
すフローチャートである。

【図１１】編集／フィレットコマンドを実行した時の動
作を示すフローチャートである。

【図１２】拘束編集／水平追加コマンドを実行した時の
動作を示すフローチャートである。

【図１３】構成点移動コマンドを実行した時の動作を示
すフローチャートである。

【符号の説明】

１０ 入力解析部 １１ 図形生成機能部 １２ 図形編集機能部 １３ 拘束編集機能部 １４ 図形形状変形機能部 １５ 図形処理部 ２０ 拘束管理部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀田 邦彦 東京都港区港南一丁目８番27号 株式会社 エヌ・ケー・エクサ内 (72)発明者 井上 和重 東京都港区港南一丁目８番27号 株式会社 エヌ・ケー・エクサ内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 利用者により入力されたコマンドからコ
   マンドの種類を解析する入力解析手段と、 前記入力解析手段により解析されたコマンドの種類に基
   づいた図形処理を行う図形処理手段と、 前記図形処理手段による図形処理後、前記コマンドの内
   容及び前記図形処理手段での処理情報に基づいて、図形
   全体の拘束情報を一括して更新する拘束管理手段とを備
   えたことを特徴とする設計システム。
2. 【請求項２】 利用者により入力されたコマンドからコ
   マンドの種類を解析し、前記コマンドの内容に対応した
   パラメータテーブルを作成する入力解析手段と、 前記入力解析手段により作成されたパラメータテーブル
   のデータに基づいて、処理内容に対応した図形テーブル
   を作成し、図形処理を行う図形処理手段と、 前記図形処理手段による図形処理後、前記パラメータテ
   ーブル及び図形テーブルのデータに基づいて、拘束テー
   ブルを作成し、その拘束テーブルのデータに基づいて、
   図形全体の拘束情報を一括して更新する拘束管理手段と
   を備えたことを特徴とする設計システム。
3. 【請求項３】 前記拘束管理手段は、更に、前記入力解
   析手段により作成されたパラメータテーブルのデータ
   が、拘束の付加、削除、又は更新のとき、前記パラメー
   タテーブルのデータに基づいて、拘束テーブルを作成
   し、その拘束テーブルのデータに基づいて、図形全体の
   拘束情報を一括して更新するものであることを特徴とす
   る請求項１又は２記載の設計システム。
4. 【請求項４】 前記拘束管理手段は、更に、拘束に基づ
   く形状変更を伴う拘束情報の更新の際、寸法拘束の寸法
   値を変数として解を求め、変更するものであることを特
   徴とする請求項１、２又は３記載の設計システム。