JPS61243566A - Action display method - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To display simultaneously position changes in two or more parts and actions of more than two parts by giving a conversion matrix for specifying the position relationship between a slave part and a master one and modifying two or more conversion matrixes with the aid of external data. CONSTITUTION:The 1st part 11 becomes a master one with respect to the 2nd part 12, which becomes a master one with respect to the 3rd part 13. The part 12 can be turnable with respect to the part 11 with a fulcrum P1 as a center, while the part 13 can be turnable with respect to the part 12 with a fulcrum P2 as a center. Rotational angles A and B are inputted as external data, and A/n and B/n are obtained with the aid of the prescribed number (n) of action steps (for instance n=2) to get the conversion matrix where the slave part changes by A/n and B/n with respect to the master part. The position changes in more than two parts are simultaneously displayed on a CRT screen based on the available each staged conversion matrix. Thus the display corresponding to the actual actions of more than two parts can be possible.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〈産業上の利用分野〉 本発明は動作表示方法にかかり、特に階層構造を有する
物体の動作表示方法に関する。 〈従来技術〉 グラフィックディスプレイ装置をＣＡＭ／ＣＡＤシステ
ムに用いる場合、あるいは四ボットのティーチング用端
末に用いる場合等において、ＣＲＴ画面に階層的構造を
有する物体の動きを表示しなくてはならない場合がある
。尚、ここで階層的構造を有する物体とは下位部品が上
位部品に直接結合され、かつ下位部品が上位部品に対し
て位置を変化させうる構造＠２段階以上有する構造をい
う。 ところで、従来は階層的構造を有する物体に関して同時
に２つの部品の動作を表示することができな゛かった。 息下この点を第３図に示す階層的構造を有する物体の動
作表示を例にとって説明する。 尚、第３図に示す物体においては第１部品１１が第２部
品１２に対して上位部品となり、第２部品１２が第３部
品１３に対して上位部品となっている。そして、第２部
品１２は第１部品１１に対して支点Ｐ１を中心にして回
転可能であり、又第３部品１３は第２部品１２に対して
支点Ｐ２を中心に回転可能である。 今、第３図（Ａ）に示す状態から第２部品１２を第１部
品１１に対して時計方向に９０°回転させ、同時に第３
部品１３を第２部品１２に対して９０゜反時計方向に回
転させてなる動作状態を表示するものとすれば、従来は
第３部品１３を第２部品１２に固定したまま該第２部品
を９０°時計方向に回転してなる図形（第３図（Ｂ）参
照）を表示させ、ついで第３部品１３を第２部品１２に
対して反時計方向に９０°回転させてなる図形（第３図
（Ｃ）参照）を表示させて同時回転後の状態を表示させ
るものであった。 〈発明が解決しようとしている問題点〉しかし、かかる
従来の動作表示方法では第２、第３の部品１２．１３が
同時に移動するにもかかわらず、１つの部品毎の移動状
態を順次示すにすぎず実際の同時移動に即した表示にな
っていない問題がある。すなわち、物体は第３図（Ｂ）
に示す姿態をとらないにもかかわらず従来の方法でばか
かる姿態を表示させている問題がある。 以上から本発明の目的は同時に２以上の部品が移動する
様子を表示させることができる階層構造を有する物体の
動作表示方法を提供することである。 〈問題点を解決するための手段〉 本発明の動作表示方法は、（８１第１の部品が第２の部
品に直接結合され、かつ第１の部品が第２の部品に対し
て相対的に位置を変化させうる場合節１の部品を下位部
品、第２の部品を上位部品と定義し、すべての下位、上
位の関係に対して下位部品の上位部品に対する位置を特
定する７、＝めの変換マトリクスを持たせ、（ｂｌ指令
により２以上の変換マトリクスを変更するためのデータ
を外部より入力し、（Ｃ）該データにより２以上の変換
マトリクスをそれぞれ変更し、該変更された変換マトリ
クスに基づいて２す上の部品の位置変化を同時にＣＲＴ
画面に表示する。 〈作用〉 すべての下位、上位の関係に対して下位部品の＝３− 上位部品に対する位置を特定するための変換マトリクス
をメモリに記憶させておく。そして、ホスト側から、あ
るいはディスプレイ側からローカル的に２以上の変換マ
トリクスを変更するためのデータ、たとえば回転角、平
行移動量等を指令する。 これにより、移動データをｎ等分してインクリメンタル
値を求め、該インクリメンタル値を用いて各変換マトリ
クス毎にｎステップ分の変換マトリクスを演算し、しか
る後それぞれのステップにおける変換７１−リクスを用
いて順次２以上の部品が同時変化してゆく状態を表示す
る。 〈実施例〉 第１図は本発明にかかる階層構造を有する物体の動作状
態表示方法の概略図であり、第３図と同一部分には同一
符号を付している。すなわち、１１は第１部品、１２は
第２部品、１３は第３部品であり、第１部品１１は第１
部品１１に対して上位部品となり、第２部品１２は第３
部品１３に対して上位部品となっている。そして、第２
部品１２<Industrial Application Field> The present invention relates to a method for displaying motion, and particularly to a method for displaying motion of an object having a hierarchical structure. <Prior Art> When a graphic display device is used in a CAM/CAD system or as a teaching terminal for four bots, there are cases where it is necessary to display the movement of objects with a hierarchical structure on a CRT screen. . Note that an object having a hierarchical structure here refers to a structure in which a lower part is directly connected to a higher-order part, and a lower-order part can change its position with respect to a higher-order part @2 or more levels. By the way, conventionally it has not been possible to simultaneously display the motions of two parts of an object having a hierarchical structure. This point will be explained by taking as an example the motion display of an object having a hierarchical structure shown in FIG. In the object shown in FIG. 3, the first part 11 is a superior part to the second part 12, and the second part 12 is a superior part to the third part 13. The second component 12 is rotatable relative to the first component 11 around a fulcrum P1, and the third component 13 is rotatable relative to the second component 12 around a fulcrum P2. Now, from the state shown in FIG.
If the operating state is to be displayed by rotating the component 13 counterclockwise by 90 degrees with respect to the second component 12, conventionally the third component 13 is fixed to the second component 12 and the second component is rotated. A figure formed by rotating the third part 13 clockwise by 90 degrees (see FIG. 3 (B)) is displayed, and then a figure formed by rotating the third part 13 by 90 degrees counterclockwise with respect to the second part 12 (the third part 13) is displayed. (see figure (C))) to display the state after simultaneous rotation. <Problems to be Solved by the Invention> However, in this conventional operation display method, even though the second and third parts 12 and 13 move simultaneously, the movement state of each part is only shown sequentially. There is a problem that the display does not correspond to actual simultaneous movement. In other words, the object is shown in Figure 3 (B)
There is a problem in that conventional methods are used to display such a posture even though the user does not take the posture shown in the figure. From the above, an object of the present invention is to provide a method for displaying the movement of an object having a hierarchical structure, which can simultaneously display the movement of two or more parts. <Means for Solving the Problems> The operation display method of the present invention is characterized in that (81) the first component is directly coupled to the second component, and the first component is When the position can be changed Define the part in clause 1 as the lower part and the second part as the higher part, and specify the position of the lower part with respect to the higher part for all lower and higher relationships. (C) Change each of the two or more conversion matrices using the data, and input the data for changing two or more conversion matrices from the outside using the bl command. Simultaneously change the position of two parts on the CRT
Display on screen. <Operation> A conversion matrix for specifying the position of the lower part with respect to the =3-higher part is stored in the memory for all the relationships between lower and upper parts. Then, from the host side or from the display side, data for locally changing two or more conversion matrices, such as rotation angles, translation amounts, etc., are commanded. As a result, the movement data is divided into n equal parts to obtain an incremental value, and the incremental value is used to calculate a transformation matrix for n steps for each transformation matrix, and then the transformation 71-rix at each step is used. Displays the state in which two or more parts change simultaneously. <Embodiment> FIG. 1 is a schematic diagram of a method for displaying the operating state of an object having a hierarchical structure according to the present invention, and the same parts as in FIG. 3 are given the same reference numerals. That is, 11 is the first part, 12 is the second part, 13 is the third part, and the first part 11 is the first part.
The second part 12 is a higher-order part than the part 11, and the second part 12 is the third part.
It is a superior component to component 13. And the second
Part 12

【よ第１部品１１に対して支点Ｐ１を中心にし
＝４− て回転可能であり、又第３部品」３は第２部品１２に対
して支点Ｐ２を中心にして回転可能である。 第１図（Ａ）に示す状態から第２部品】２を第１部品１
１に対して時計方向にＡ（−９０°）回転させ、同時に
第３部品１３を第２部品１２に対してＢ（＝９０°）反
時計方向に回転させてなる動作状態を表示するものとす
れば、本発明では回転角Ａ、、Ｂを入力し、該データＡ
、Ｂと所定の動作ステップ数ｎを用いてＡ／ｎ、Ｂ／ｎ
を求め、それぞれＡ／ｎ、Ｂ／ｎずつ下位部品が上位部
品に対して変化する変換マトリクスを求め、求めた各段
階の変換マトリクスに基づいて２以上の部品の位置変化
を同時にＣＲＴ画面に表示する。第１図はｎ　＝　２と
した場合であり、第１図（Ｂ）は第２部品１２が時計方
向に４５°回転し、第３部品１３が同時に反時計方向に
４５°回転した後の状態を示し、第１図（Ｃ）は第２部
品１２及び第３部品１３が第２図（Ｂ）の状態からそれ
ぞれ更に４５°時計方向及び反時計方向に回転した状態
である。 第２図は本発明を実現する装置のブロック図である。１
０１はホスト側であり、ホストコンピュータ１０１ａと
、各種画像に関するデータベース情報を蓄積するデータ
ベースメモリ１０１ｂを有している。１０２はグラフィ
ックディスプレイ端末側であり、ホスト側とのインタフ
ェース１０２ａと、ホストコンピュータ（以後単にホス
トという）１０１ａから転送されてきたデータベース情
報をＣＲＴ表示データに変換するディスプレイファイル
プロセッサ１０２ｂと、ディスプレイフア、イルプロセ
ッサにより処理されたＣＲＴ表示データを記憶するセグ
メントメモリ１０２Ｃと、データ入力装置１０２ｄと、
ディスプレイファイルプロセッサ１０２ｂによる画像処
理により得られたＣ　ＲＴ表示データに基づいて画像を
発生して内蔵のフレームバッファに記憶すると共に、ホ
ストあるいはデータ入力装置からローカル的に指示され
たデータに基づいてＣＲＴ表示データに座標変換処理を
施すディスプレイプロセッサ１０２ｅと、ＣＲＴ　　１
０２ｆを有している。 尚、階層構造を有する物体の形状データは（，１最上位
部品が空間に置かれた位置を特定するデータ、 （ｂｌ該最上位部品の形状データ、 （Ｃ）各下位部品の形状データ （ｄｌｌ上下位部品上位部品に対する位置データ（下位
部品が上位部品にどのようにつながっているかを示すデ
ータであり、パスデータという）を含んでいる。たとえ
ば、第１図に示す階層構造を有する物体を特定するデー
タは （，１最上位部品である第１部品１１の空間における位
置データとその形状データ、 （ｂｌ最上位部品である第１部品１１の下位部品である
第２部品１２の形状データと、第２部品１２の第１部品
１１に対するパスデータ、 （ｃ）第２部品１２の下位部品である第３部品１３の形
状データと、第３部品１３の第２部品１２に対するパス
データを含んでいる。 以下本発明にかかる動作表示方法を説明する（１）タブ
レッ１−、ジョイスティック、ライトペン、キーボード
、トラックボール等のデータ入力装置１０２ｄからの指
示に従ってディスプレイファイルプロセッサ１０２ｂは
ホスト１０１ａに所定の図形に関するデータベース情報
を要求する。 （２）これにより、ホスト１０］ａはデータベースメモ
リ１０１ｂから指示されたデータベース情報を読み取っ
てディスプレイ側に転送する。 ＋３１デイスプレイフアイルプロセツサ１０２ｂは転送
されてきたデータベース情報を画像処理に際して高速処
理可能な形式のＣＲＴ表示データに変換してセグメント
メモリ１０２Ｃに格納する。たとえば、フローティング
データで表現されているデータベース情報を固定小数点
データに変換したり、ワールド座標系で表現されている
データベース情報をＣＲ７面に設定される３次元座標系
に変換してＣＲＴ表示データを発生してセグメントメモ
リ１０２Ｃに格納する。 （４）ついで、ディスプレイプロセッサ１０２ｅは該セ
グメントメモリに記憶されているＣＲＴ表示データに基
づいて図形を発生して内蔵のフレームメモリに記憶し、
以後ラスタースキャンによりフレームメモリからの画像
データの読み取りとビームのスキャンを同期させて行う
ことにより図形をＣＲＴ１０２ｆの画面に表示する。 （５）かかる状態において、表示されている階層構造の
物体のいくつかの下位部品を上位部品に対して同時に回
転あるいは平行移動させたい場合には該部品をたとえば
ライトペンでピックして指示しく指示されｔこ部分はブ
リンクするか色が変化する）、しかる後どのような移動
を行うか（回転、平行移動の別）及び回転角あるいは平
行移動量をデータ入力装置１０２ｄから指示する。尚、
第１図の例では移動ζよ回転であり、回転角度Ａ（−９
０°）。 Ｂ（−−９０°）が入力される。 （６）これにより、ｎ段階の位置変化状態を表示させる
ものとすれば（ｎｌよ予め与えられており既知）、ディ
スプレイプロセッサ１０２ｅは移動データなｎ等分して
回転あるいは平行移動のインクリメンタル値（Ａ／ｎ、
Ｂ／ｎ）を求める。 （７）シかる後該インクリメンタル値に基づいて各下位
部品の上位部品に対する第ｉステップ（ｌの初期値は１
）の姿態を特定する変換マトリクスを求める。 尚、図形をＸ、Ｙ方向にそれぞれ１ｘ、　　１Ｙ平行移
動させる変換マトリクスＭは次式 で表現され、又図形を反時計方向にθ回転させる変換マ
トリクスＭは次式 で表現される。従って、上位部品に対する現在の姿態を
特定する変換マトリクスＭａを記憶させておけば、１ｘ
、　１．の平行移動か、あるいはθの回転かにより （Ｍａ）　　・　（Ｍ） のマトリクス乗算を行うことにより第１ステツプにおけ
る下位部品の上位部品に対する姿態を特定する変換マｌ
−リクスが求まる。 （８）ついで、第ｉステップにおける各変換マトリクス
を用いて各部品が同時に第１ステツプ迄移動した状態を
表示する。 尚、最上位部品に対して下位となる第１部品の変換マト
リクスをＭｌ、第１部品に対して下位となる第２部品の
変換マトリクスをＭ２、・・・・以下同様に第１部品の
第（ｉ　−１）部品に対する変換マトリクスをＭｉとす
れば、最上位部品に対して設定されている座標系におけ
る第１部品の位置座標値は次式により求まる変換マトリ
クスＮＮ＝Ｍ１　・Ｍ２・　・　・　・Ｍｉ を用いて求めることができる。 （９）以下同様に第７ステツプ以降の処理をｉ　）　ｎ
となる迄行い各部品が同時に上位部品に対して変化して
ゆく様子を順次表示させる。 尚、以上では各部品を同時移動させるデータをディスプ
レイ側のデータ入力装置からローカル的に入力した場合
であるがこれらデータはホストから指令してもよい。 〈発明の効果〉 以上本発明によれば、階層構造を有する物体におけるす
べての下位、上位の関係に対して下位部品の上位部品に
対する位置状態を特定するための変換マトリクスを持た
せ、指令により２以上の変換マトリクスを変更するため
のデータを外部より入力し、該データにより２以上の変
換マトリクスをそれぞれｎ段階に変更し、変更された各
段階の変換マトリクスに基づいて２以上の部品の位置変
化を同時にＣＲＴ画面に表示するように構成したから、
実際の動きに応じた表示ができロボットのテーチング、
階層構造を有する物体の動作シュミレーション等の表示
に用いて有効である。The third part 3 is rotatable about the fulcrum P1 relative to the first part 11, and the third part 3 is rotatable about the fulcrum P2 relative to the second part 12. From the state shown in Figure 1 (A), convert the second part] 2 to the first part 1.
The operating state is displayed by rotating the third part 13 clockwise A (-90°) relative to the second part 12 and at the same time rotating the third part 13 counterclockwise B (=90°) relative to the second part 12. Then, in the present invention, the rotation angles A, , B are input, and the data A
, B and a predetermined number of operation steps n, A/n, B/n
Find a transformation matrix in which the lower parts change relative to the higher parts by A/n and B/n, respectively, and simultaneously display the position changes of two or more parts on the CRT screen based on the transformation matrix of each stage found. do. Figure 1 shows the case where n = 2, and Figure 1 (B) shows the state after the second part 12 has rotated 45 degrees clockwise and the third part 13 has simultaneously rotated 45 degrees counterclockwise. FIG. 1(C) shows a state in which the second part 12 and the third part 13 are further rotated by 45 degrees clockwise and counterclockwise, respectively, from the state shown in FIG. 2(B). FIG. 2 is a block diagram of a device implementing the invention. 1
01 is the host side, which has a host computer 101a and a database memory 101b that stores database information regarding various images. Reference numeral 102 denotes a graphic display terminal side, which includes an interface 102a with the host side, a display file processor 102b that converts database information transferred from the host computer (hereinafter simply referred to as the host) 101a into CRT display data, and a display file processor 102b. a segment memory 102C that stores CRT display data processed by the processor; a data input device 102d;
An image is generated based on CRT display data obtained through image processing by the display file processor 102b and stored in the built-in frame buffer, and is also generated and displayed on the CRT based on data locally instructed from the host or data input device. A display processor 102e that performs coordinate transformation processing on data, and a CRT 1
02f. Note that the shape data of an object with a hierarchical structure is (,1 data that specifies the position of the topmost component in space, (bl shape data of the topmost component, (C) shape data of each lower component (dll Contains position data for upper and lower parts (data indicating how lower parts are connected to higher parts, called path data) for upper parts.For example, specifying an object with the hierarchical structure shown in Figure 1. The data to be created are (,1 position data in space of the first part 11 which is the top part and its shape data, (bl shape data of the second part 12 which is a subordinate part of the first part 11 which is the top part), path data for the second part 12 to the first part 11; (c) shape data for the third part 13, which is a lower part of the second part 12; and path data for the third part 13 to the second part 12. The operation display method according to the present invention will be described below.(1) The display file processor 102b sends information to the host 101a regarding predetermined graphics according to instructions from the data input device 102d such as a tablet 1-, joystick, light pen, keyboard, trackball, etc. Requests database information. (2) As a result, the host 10]a reads the specified database information from the database memory 101b and transfers it to the display side. +31 Display file processor 102b converts the transferred database information into an image. During processing, it is converted into CRT display data in a format that can be processed at high speed and stored in the segment memory 102C.For example, database information expressed as floating data is converted into fixed-point data, or data expressed in the world coordinate system is converted into CRT display data in a format that can be processed at high speed. The database information is converted into a three-dimensional coordinate system set on the CR 7 surface to generate CRT display data and stored in the segment memory 102C. (4) Next, the display processor 102e converts the CRT display data stored in the segment memory. Generates shapes based on the data and stores them in the built-in frame memory,
Thereafter, the graphics are displayed on the screen of the CRT 102f by synchronizing reading of image data from the frame memory and scanning of the beam by raster scanning. (5) In such a state, if you want to simultaneously rotate or translate some of the lower parts of the displayed hierarchical object with respect to the higher-order parts, pick the parts with, for example, a light pen and give instructions as directed. Then, the type of movement to be performed (rotation or parallel movement) and the rotation angle or the amount of parallel movement are instructed from the data input device 102d. still,
In the example in Figure 1, the movement ζ is rotation, and the rotation angle A (-9
0°). B (--90°) is input. (6) As a result, if n stages of position change state are to be displayed (nl is given and known in advance), the display processor 102e divides the movement data into n equal parts and calculates the incremental value of rotation or translation ( A/n,
Find B/n). (7) The i-th step (the initial value of l is 1) for the upper component of each lower component based on the incremental value after the
) is found. A transformation matrix M for translating a figure by 1x and 1Y in the X and Y directions, respectively, is expressed by the following equation, and a transformation matrix M for rotating the figure counterclockwise by θ is expressed by the following equation. Therefore, if the transformation matrix Ma that specifies the current state of the upper component is stored, 1x
, 1. A transformation map that specifies the posture of the lower part with respect to the upper part in the first step by performing matrix multiplication of (Ma) and (M) depending on the translation of or rotation of θ.
−Determine the risk. (8) Next, using each conversion matrix in the i-th step, display the state in which each part has simultaneously moved to the first step. Furthermore, the transformation matrix of the first component that is subordinate to the top component is Ml, the transformation matrix of the second component that is subordinate to the first component is M2, and so on. (i −1) If the transformation matrix for the part is Mi, the position coordinate value of the first part in the coordinate system set for the topmost part is the transformation matrix NN=M1 ・M2・ ・ ・・It can be obtained using Mi. (9) Similarly, perform the processing from the 7th step onwards.
The process is continued until , and the state in which each component simultaneously changes relative to the higher-level component is sequentially displayed. Note that although the above is a case in which the data for simultaneously moving each part is input locally from the data input device on the display side, these data may be commanded from the host. <Effects of the Invention> According to the present invention, a transformation matrix for specifying the positional state of a lower part with respect to a higher part is provided for all lower and higher relations in an object having a hierarchical structure, and 2 Data for changing the above conversion matrices is input from the outside, two or more conversion matrices are changed into n stages each using the data, and positions of two or more parts are changed based on the changed conversion matrices at each stage. Since it was configured to display on the CRT screen at the same time,
Robot teaching that can be displayed according to actual movements,
This is effective for displaying motion simulations of objects having a hierarchical structure.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明の概略説明図、第２図は本発明を適用で
きるシスヂムのブロック図、第３図は従来の表示方法説
明図である。 １１・・第１部品（最上位部品）、 １２・・第２部品、１３・・第３部品、１０１ａ・・ホ
スト、 １０２ｂ・・ディスプレイファイルプロセッサ・１０２
ｃ・・セグメントメモリ、 １０２ｅ・・ディスプレイプロセッサ 特許出願人　　　°　　　　ファナック株式会社代理人
　　　　　　　　　　弁理士　　齋藤千幹昏FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a system to which the present invention can be applied, and FIG. 3 is an explanatory diagram of a conventional display method. 11...First component (top component), 12...Second component, 13...Third component, 101a...Host, 102b...Display file processor 102
c...Segment memory, 102e...Display processor Patent applicant ° Chimiki Saito, patent attorney and agent for FANUC Corporation

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 複数の部品より成る物体の動作表示方法において、第１
の部品が第２の部品に直接結合され、かつ第１の部品が
第２の部品に対して相対的に位置を変化させうる場合第
１の部品を下位部品、第２の部品を上位部品と定義し、
すべての下位、上位の関係に対して下位部品の上位部品
に対する位置を特定するための変換マトリクスを持たせ
、指令により２以上の変換マトリクスを変更するための
データを外部より入力し、該データにより２以上の変換
マトリクスをそれぞれ変更し、変更された変換マトリク
スに基づいて２以上の部品の位置変化を同時にＣＲＴ画
面に表示することを特徴とする動作表示方法。In the method for displaying the motion of an object consisting of multiple parts, the first
When a part is directly connected to a second part and the position of the first part can be changed relative to the second part, the first part is called a lower part and the second part is called a higher part. define,
A conversion matrix is provided for specifying the position of the lower part with respect to the upper part for all lower and upper relationships, and data for changing two or more conversion matrices is input from the outside according to a command. A motion display method characterized by changing two or more conversion matrices, respectively, and simultaneously displaying position changes of two or more parts on a CRT screen based on the changed conversion matrices.