JP6157819B2 - コンピュータ支援設計のシステム内でオブジェクトのアセンブリを設計するための方法およびシステム - Google Patents

Description

本発明は、コンピュータプログラムおよびコンピュータシステムの分野に関し、より詳細には、コンピュータ支援設計アプリケーションにおけるオブジェクトのアセンブリの設計の分野に関する。

コンピュータ支援技術は、製品設計をオーサリングするためのソフトウェアソリューションに関するコンピュータ支援設計、すなわち、ＣＡＤを含むことが知られている。同様に、ＣＡＥは、コンピュータ支援エンジニアリングの頭文字であり、例えば、ＣＡＥは、将来の製品の物理的挙動をシミュレートするためのソフトウェアソリューションに関する。ＣＡＭは、コンピュータ支援製造を表し、一般に、製造プロセスおよび製造作業を定義するためのソフトウェアソリューションを含む。

商標ＣＡＴＩＡの下でＤａｓｓａｕｌｔ Ｓｙｓｔｅｍｅｓによって提供されるシステムおよびプログラムなど、製品を形成するオブジェクト（すなわち、部品）、またはオブジェクトのアセンブリの設計に関するいくつかのシステムおよびプログラムが市場で提供されている。これらのＣＡＤシステムは、ユーザがオブジェクトまたはオブジェクトのアセンブリの複合三次元、すなわち、３Ｄモデルを構築して、操作することを可能にする。したがって、ＣＡＤシステムは、エッジまたはラインを使用して、ある事例では面を用いてモデル形成されたオブジェクト（以下、モデル形成オブジェクト）の表現を提供する。ラインまたはエッジは、様々な様式、例えば、非一様有理Ｂスプライン（ＮＵＲＢＳ）で表現可能である。これらのＣＡＤシステムは、部品または部品のアセンブリを、主にジオメトリの仕様であるモデル形成オブジェクトとして管理する。詳細には、ＣＡＤファイルは、そこから、次に、表現が生成されることを可能にするジオメトリが生成される仕様を含む。ジオメトリおよび表現は、単一のＣＡＤファイル内または複数のＣＡＤファイル内に格納可能である。ＣＡＤシステムは、設計者に対してモデル形成オブジェクトを表現するためのグラフィックツールを含み、これらのツールは、複合オブジェクトの表示専用であり、ＣＡＤシステム内でオブジェクトを表現するファイルの典型的なサイズは部品当たり１メガバイトの範囲内であり、アセンブリは数千の部品を備える場合がある。ＣＡＤシステムは、電子ファイル内に記憶されるオブジェクトのモデルを管理する。

コンピュータ支援技術では、この技術の効率性に関して、グラフィカルユーザインターフェースＧＵＩが重要な役割を果たす。モデル形成オブジェクトを操作するため、および／またはナビゲートするために必要とされる作業の大部分は、ＧＵＩ上でユーザ（例えば、設計者）によって実行可能である。特に、ユーザは、製品を形成するモデル形成オブジェクトを作成、修正、および削除することが可能であり、例えば、製品構造を介して、モデル形成オブジェクトがどのように相互に関係するかを理解するために、その製品を調査することも可能である。従来、これらの作業は、ＧＵＩの両端に位置する専用のメニューおよびアイコンを介して実行される。近年、ＣＡＴＩＡなどのＣＡＤシステムは、これらの作業を製品の手近な表現と呼ぶことを可能にする。設計者は、マウスをメニューおよびアイコンに向けて移動させる必要がもはやない。これにより、作業は、マウスが届く範囲内で有効である。加えて、作業は、意味的に動く。すなわち、設計者によって選択された所与の作業に関して、ＣＡＤシステムは、依然としてマウスの付近で、設計者が選択する可能性がある先に選択された作業に従って新しい作業のセットを設計者に示唆することができる。

最近まで、例えば、自動車および航空宇宙産業において使用されるいくつかのコンピュータソフトウェアは、機械工学士が空間でまたは三次元表示で自らの作品を確かめることができるようにジオメトリに基づいている。

この領域で、ＣＡＴＩＡ、ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ、ＮＸ、およびＰｒｏＥｎｇｉｎｅｅｒなどのコンピュータソフトウェアは、それぞれ、図１、図２、図３、および図４に示されるような三次元空間での設計ジオメトリを可能にする。これらの図面上で例示されるグラフィカルユーザインターフェース、すなわち、ＧＵＩは、標準メニューバーを備えた、典型的なＣＡＤのようなインターフェースである。そのようなメニューおよびツールバーは、ユーザが選択可能なアイコンのセットを含み、それぞれのアイコンは、１つもしくは複数の作業または機能と関連付けられている。これらのアイコンのうちのいくつかは、グラフィカルユーザインターフェースＧＵＩ内に表示されるような、３Ｄジオメトリモデル形成製品もしくは製品の部品を編集するように、および／または当該製品もしくは部品に取組むように適応されたソフトウェアツールと関連付けられる。以下の説明では、「製品」、「部品」、「アセンブリ」などの用語は、説明を簡単にするために「部品」と呼ばれる場合がある。「部品」の概念は、「オブジェクト」の部品に対してもやはり一般化することができる。オブジェクトは、最終的なデジタルモックアップ（ｍｏｃｋ−ｕｐ）の何らかの構成要素を含み、例えば、アセンブリを考慮すると、このアセンブリのオブジェクトは、サブアセンブリ、部品、運動ジョイント（ｋｉｎｅｍａｔｉｃ ｊｏｉｎｔ）、材料、エレクトロニックコントロールユニット（ＥＣＵ）上で実行される組込みソフトウェア、または航空機の飛行能力を研究することを望む場合の大気モデリングなど、アセンブリの全体的な環境を説明するために必要とされる何らかのオブジェクトであり得る。

それぞれ、図５、図６、および図７に示されるような、論理構成要素から論理システムを設計するための豊かな二次元表示環境を提供する、Ｍａｔｌａｂ Ｓｉｍｕｌｉｎｋ、Ｄｙｍｏｌａ、およびＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＸなどのコンピュータソフトウェアを使用することも依然として可能である。これらの図面上で、例示的なグラフィカルユーザインターフェース、すなわち、ＧＵＩは、標準メニューバーを有する。そのようなメニューおよびツールバーは、ユーザが選択可能なアイコンのセットを含み、それぞれのアイコンは、１つもしくは複数の作業または機能と関連付けられている。これらのアイコンのうちのいくつかは、グラフィカルユーザインターフェースＧＵＩ内で表示されるような、論理モデル形成製品もしくは製品の部品を編集するように、および／または当該製品もしくは部品に取組むように適応されたソフトウェアツールと関連付けられる。

ＣＡＴＩＡシステムでは、ツールのセットは、同じエディタ８０内で、すなわち、同じ画面表示上で三次元ジオメトリ表現８１、および別個に論理表現８２を検視および設計することを可能にする環境を提供する。

別個の三次元ジオメトリ表現および論理表現のそのような表示が図８に示される。

これらの種類のシステムの場合、ユーザが、機械部品がシステム構成要素とどのように相互作用（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ、対話）するか、およびジオメトリ表現と論理表現との間で何の情報が交換されるのかを理解するのは困難であるため、特に、製品がますます複雑になる場合、製品、またはオブジェクトのアセンブリがどのように機能するかを理解することは非常に困難である。

したがって、使用されるジオメトリ表現と論理表現との間にリンクは存在しない。

したがって、上で短く説明された既存のソリューションの制限により、設計者の生産性が高められ、設計誤差が最小限に抑えられるように、より容易でより高速な形でオブジェクトの反復アセンブリを改善する必要性が存在する。

すなわち、可読性を改善して、ユーザがより効率的に作業することを可能にする必要性が存在する。

本発明の一態様によれば、コンピュータ支援設計のシステム内でオブジェクトのアセンブリを設計するコンピュータ実行方法であって、
少なくとも１つの三次元ジオメトリ要素を備えた三次元ジオメトリモデル形成オブジェクトを提供するステップと、
少なくとも１つの論理構成要素を備えた論理モデル形成オブジェクトを提供するステップと、
少なくとも１つの三次元ジオメトリ要素のセットを少なくとも１つの論理構成要素のそれぞれのセットと関連付けるステップとを含む方法が提供され、
この方法は、少なくとも１つの三次元ジオメトリ要素の対応する関連するセット上に一部重畳された少なくとも１つの論理構成要素のセットの表現を三次元シーン内に表示するステップをさらに含む。

使用されるジオメトリ表現と論理表現とを技術的および視覚的の両方の形でリンクさせることは、ユーザがより効率的に作業して、ジオメトリ表現および論理表現を表す技術データ同士の間の技術的な相互作用を改善することを可能にする。

そのような方法は、ユーザが同じエディタ内で三次元ジオメトリ表現と論理表現とを混合させた単一の三次元環境で完全なシステムを検視および設計するのを可能にする。

さらに、この方法は、ユーザがその機構のどの部品がシステム論理定義と相互作用するのか、およびそれらの部品がどのように相互作用するのかを容易に理解および設計することができるように、ユーザが適切な情報を三次元内で直接的に位置特定することによって完全なシステム動作を理解するのに役立つ。

一実施形態によれば、少なくとも１つの論理構成要素のセットの表現は、アンカーポイントを用いて、シーン内で前記表現を少なくとも１つの三次元ジオメトリ要素の対応する関連するセットに直接的にリンクさせることによって設計される。

したがって、ユーザが三次元ジオメトリ表現の検視角度を変更する場合、論理表現の構成要素は、対応する三次元ジオメトリ要素と固定された状態に留まる。

一実施形態によれば、少なくとも１つの論理構成要素のセットの表現は、少なくとも１つのポート、言い換えれば、１つのインターフェース要素もしくはインターフェースコネクタがシーン内で論理構成要素を対応する三次元ジオメトリ要素に直接的にリンクさせることによって設計される。

そのようなポートは、論理構成要素の要素が三次元ジオメトリ要素のサブシステムとリンクすることを可能にし、次いで、製品の設計を改善および実施する。

一実施形態によれば、少なくとも１つの論理構成要素のセットの表現を表示するステップは、要求に応じて、活性化可能（ａｃｔｉｖａｂｌｅ）であり、非活性化可能（ｄｅａｃｔｉｖａｂｌｅ）であり、拡大可能であり、ズーム可能である。

したがって、ユーザは、自らの関心の領域に重点を置くために、要素を一時的に隠すことを選択することができる。

一実施形態によれば、少なくとも１つの論理構成要素のセットの表現を表示するステップは、シーン内の少なくとも１つの三次元ジオメトリ要素の対応する関連するセットの相対的な深さ位置に関係する。

したがって、ユーザが三次元ジオメトリ表現の検視角度を変更する場合、論理表現の対応する構成要素の表現は、検視角度の前記変更に関して自動的に変更される。

加えて、リンクは、延長可能な引出し線（ｌｅａｄｉｎｇ ｌｉｎｅ）によって表現可能である。

したがって、ユーザは三次元ジオメトリ表現の検視角度を修正する間に複合製品をより容易に理解する。

少なくとも１つの論理構成要素のセットの表現を表示するステップは、ラベル内に含まれることが可能である。

したがって、実現および理解が改善される。

本発明は、コンピュータ可読媒体上に記憶された、コンピュータ支援設計のシステム内でオブジェクトのアセンブリを設計するためのコンピュータプログラム製品であって、コンピュータプログラムが、コンピュータ支援設計のシステムに本発明の方法のステップをとらせるためのコード手段を備えるコンピュータプログラム製品をさらに提案する。

本発明は、コンピュータ支援設計のシステム内でオブジェクトのアセンブリを設計するための装置であって、本発明の方法のステップを実施するための手段を備える装置にさらに関係する。

本発明は、非限定的な例として説明され、添付の図面によって例示されるいくつかの実施形態を研究することにより、より良好に理解されよう。

三次元空間での設計ジオメトリを可能にするコンピュータソフトウェアＣＡＴＩＡを例示する図である。 三次元空間での設計ジオメトリを可能にするコンピュータソフトウェアＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓを例示する図である。 三次元空間での設計ジオメトリを可能にするコンピュータソフトウェアＮＸを例示する図である。 三次元空間での設計ジオメトリを可能にするコンピュータソフトウェアＰｒｏＥｎｇｉｎｅｅｒを例示する図である。 論理構成要素から論理システムを設計するための豊かな二次元表示環境を提供するコンピュータソフトウェアＭａｔｌａｂ Ｓｉｍｕｌｉｎｋを例示する図である。 論理構成要素から論理システムを設計するための豊かな二次元表示環境を提供するコンピュータソフトウェアＤｙｍｏｌａを例示する図である。 論理構成要素から論理システムを設計するための豊かな二次元表示環境を提供するコンピュータソフトウェアＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｘを例示する図である。 同じエディタ内で、すなわち、同じ画面表示上で三次元ジオメトリ表現、および別個に論理表現を検視および設計することを可能にする環境を提供するコンピュータソフトウェアＣＡＴＩＡを例示する図である。 本発明の一態様による方法を例示する図である。 本発明の一態様による、方法の使用の一例を示す図である。 本発明の一態様による、方法の使用の一例を示す図である。 本発明の一態様による、方法の使用の一例を示す図である。 本発明の一態様による、方法の使用の別の例を示す図である。 本発明の一態様による、方法の使用の別の例を示す図である。 本発明の一態様による、方法の使用の別の例を示す図である。 本発明を実行するように適用されたハードウェアおよびソフトウェア環境の概略図である。

図９は、本発明の一実施形態を示す流れ図であり、それぞれ、少なくとも１つの三次元ジオメトリ要素を備えた三次元ジオメトリモデル形成オブジェクトを提供するステップ９０、少なくとも１つの論理構成要素を備えた論理モデル形成オブジェクトを提供するステップ９１、少なくとも１つの三次元ジオメトリ要素のセットを少なくとも１つの論理構成要素のそれぞれのセットと関連付けるステップ９２、および少なくとも１つの三次元ジオメトリ要素の対応する関連するセット上に少なくとも一部重畳された少なくとも１つの論理構成要素のセットの表現を三次元シーン内に表示するステップ９３の段階に関する４つのブロックが見られる。

上述の方法のステップは、入力データに関して作業して、出力を生成することによって、本発明の機能を実行するためのコンピュータプログラムを実行する１つまたは複数のプログラマブルプロセッサによって実行可能である。

コンピュータプログラムは、コンパイラ型言語またはインタープリタ型言語を含めて、任意の形態のプログラミング言語で書込み可能であり、コンピュータプログラムは、コンピューティング環境で使用するのに適した独立型プログラムとして、またはサブルーチン、要素、もしくはその他のユニットとして、を含めて、任意の形態で展開可能である。コンピュータプログラムは、１個のコンピュータ上で、または１つの場所で、もしくは複数の場所に分散されて、通信ネットワークによって相互接続された複数のコンピュータ上で実行されるように配備可能である。

以下の図は、本発明の機能をより詳細に説明する。

図１０から図１２で、この方法の使用の第１の例が示される。ユーザ、すなわち、設計者は、ジオメトリ要素を含む三次元シーンから始める。要素は、機械アセンブリの部品またはそれらの部品同士の間の関係のいずれかである。図１０上で、モータ１００の部品、詳細には、部品を一緒にリンクさせて、部品の動作を駆動する、いくつかの部品同士の間の運動ジョイント１０１が示される。

設計者は、機械構造に作用するアクチュエータを画定して、論理システムによって提示された値に従ってその位置を修正することによって、および／または、例えば、制御ループに関して、速度または力など、物理データを測定するセンサを画定することによって、このシーンから直接的に論理システム定義の設計を始めることが可能である。

そのために、ユーザ、すなわち、設計者は、三次元ジオメトリエンティティ、この例では、三次元機械ジョイント１０１を選択して、このジオメトリ要素に関係し、そのジオメトリ要素と相互作用する論理構成要素のセットを受け取るためのプレースホルダ１１０、例えば、図１１に例示されるようなラベルを挿入するコマンドを開始する。デフォルト設定で、挿入されたプレースホルダは、ほぼ空であってよく、論理構成要素をジオメトリ要素により正確にフックするためのコネクタだけを含んでよい（これは、例えば、機械システムから入って来る、または機械システムに進む特定の信号にフックすることを可能にする）。

少なくとも１つの論理構成要素のセットの表現は、アンカーポイント１１１を用いて、シーン内で前記表現を少なくとも１つの三次元ジオメトリ要素の対応する関連するセットに直接的にリンクさせることによって設計可能である。したがって、オブジェクトのアセンブリの検視点が設計者によって変更される場合、その変更の間、論理ラベルは、少なくとも１つの三次元要素のセットとリンクした状態に留まる。

次いで、設計者は、例えば、ライブラリから、生み出された空の空間１１０内に構成要素を配置して、図１２に例示されるように、プレースホルダ内の論理図を用いて、それらの構成要素をコネクタに接続することによって、その機械的構造と相互作用する論理システムを設計することが可能である。

それにより、特に、機械システムの三次元ジオメトリ要素と論理構成要素との間の相互作用により、本発明を用いて機械システムを検視および設計することは実にさらに容易である。

図１３および図１４では、この方法の使用の第２の例が示される。ユーザ、すなわち、設計者は、例えば、油圧弁に関して本発明を使用することができる。この例のように、シーン内で論理構成要素を対応する三次元ジオメトリ要素に直接的にリンクさせるためのポート１３０を有することが可能である。この場合、ポート１３０は、油圧回路にリンクされる。

この例では、論理記述は、油の何の流れが引出し（ｄｒａｗｅｒ）の抜き取りおよび後退位置に対応するかを示す。

リンクは延長可能な引出し線によって表現可能である。

したがって、論理図表現は、動画化可能であり、三次元表現動画を用いて同期化可能である。

実際に、図１３は、リンクされた三次元ジオメトリ表現および論理表現を用いて後退された引出しを表し、図１４は、リンクされた三次元ジオメトリ表現および論理表現を用いて延出された引出しを表す。

図１５では、異なるジオメトリ要素に添付された、いくつかの論理図が同時に表示可能な、風力タービンまたは風力井戸である第３の例を表す。その場合、論理図は、シーン内の関連する三次元ジオメトリ要素またはジオメトリ要素のセットの深さ位置に従って表示される。シーン内の少なくとも１つの三次元ジオメトリ要素の最も近いセットに対応する論理ラベルは、他の論理ラベルの上に表示され、深さが高まる場合、以下同様である。

図１６は、クライアントコンピュータシステム、例えば、オブジェクトのアセンブリを設計しているユーザのワークステーションを示す。クライアントコンピュータは、内部通信バス１６１に接続された中央処理装置、すなわち、ＣＰＵ１６０と、やはりバス１６１に接続されたランダムアクセスメモリ、すなわち、ＲＡＭ１６２とを備える。クライアントコンピュータシステムには、通信バス１６１に接続されたビデオランダムアクセスメモリ１６４に関連するグラフィカル処理ユニット、すなわち、ＧＰＵ１６３がさらに提供される。ビデオＲＡＭ１６４は、当技術分野において、フレームバッファとしても知られている。大容量記憶デバイスコントローラ１６５は、ハードドライブ１６６など、大容量メモリデバイスに対するアクセスを管理する。コンピュータプログラム命令およびコンピュータプログラムデータを有形に実施するのに適した大容量メモリデバイスは、例として、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、およびフラッシュメモリデバイスなどの半導体メモリデバイスと、内部ハードディスクおよびリムーバブルディスクなどの磁気ディスクと、磁気光学ディスクと、ＣＤ‐ＲＯＭディスク１６７とを含めて、すべての形態の不揮発性メモリを含む。前述の説明のうちのいずれかは、特別に設計されたＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって補完可能であるか、それらの中に組込み可能である。ネットワークアダプタ１６８は、ネットワーク１６９に対するアクセスを管理する。クライアントコンピュータシステムは、カーソル制御デバイス、キーボードなど、触覚デバイス１７０を含むことも可能である。カーソル制御デバイスは、ユーザがディスプレイ１７１上の任意の所望される位置にカーソルを選択的に配置することを可能にするために、クライアントコンピュータ内で使用される。加えて、カーソル制御デバイスは、ユーザが様々なコマンドを選択して、制御信号を入力するのを可能にする。カーソル制御デバイスは、システムに制御信号を入力するための、いくつかの信号生成デバイスを含む。典型的には、カーソル制御デバイスは、マウスであってよく、マウスのボタンは、信号を生成するために使用される。

本発明の好ましい実施形態が説明されてきた。本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに、様々な修正を行うことが可能である点を理解されよう。したがって、その他の実装形態は以下の請求項の範囲内である。例えば、基準のランク付けは、アセンブリの技術的な状況に依存し得る。

Claims (9)

1. コンピュータ支援設計のシステム内でオブジェクトのアセンブリを設計するコンピュータ実行方法であって、
   少なくとも１つの三次元ジオメトリ要素を備えた三次元ジオメトリモデル形成オブジェクトを提供するステップ（９０）と、
   少なくとも１つの論理構成要素を備えた論理モデル形成オブジェクトを提供するステップ（９１）と、
   前記オブジェクトの三次元ジオメトリモデルの少なくとも１つの三次元ジオメトリ要素を、論理モデルの少なくとも１つのそれぞれの論理構成要素と関連付けるステップ（９２）と、
   対応する三次元ジオメトリ要素に一部重畳された前記論理構成要素の表現を含む三次元シーンのスクリーン上に表示するステップ（９３）と、
   前記論理構成要素の前記表現、および対応する関連する三次元ジオメトリ要素を同期して動画化するステップと
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記少なくとも１つの論理構成要素の前記表現を、アンカーポイント（１１１）を用いて、前記シーン内で前記表現を前記対応する関連する三次元ジオメトリ要素に直接的にリンクさせることによって設計するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記論理構成要素の前記表現が、少なくとも１つのポート（１３０）が前記シーン内で前記論理構成要素を前記対応する三次元ジオメトリ要素に直接的にリンクさせることによって設計されることを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記論理構成要素の前記表現は、要求に応じて、活性化可能であり、非活性化可能であり、拡大可能であり、ズーム可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記論理構成要素の前記表現は、前記対応する関連する三次元ジオメトリ要素の前記シーン内で相対的な深さ位置に関係することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. リンクが延長可能な引出し線によって表現されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記論理構成要素の前記表現は、ラベルからなることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
8. コンピュータ支援設計のシステム内でオブジェクトのアセンブリを設計するためのコンピュータプログラムであって、コンピュータ支援設計の前記システムに請求項１から７のいずれか１項に記載の前記ステップをとらせるためのコード手段を備えることを特徴とするコンピュータプログラム。
9. コンピュータ支援設計のシステム内でオブジェクトのアセンブリを設計するための装置であって、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法の前記ステップを実施するための手段を備えることを特徴とする装置。