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    • 专利摘要:

    公开号:WO1989000737A1
    申请号:PCT/JP1988/000720
    申请日:1988-07-20
    公开日:1989-01-26
    发明作者:Masaki Seki；Takashi Takegahara
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:G06T15-00
    专利说明:
    [0001] - - 明 細 書
    [0002] 構造物の三次元表示方法
    [0003] 技術分野
    [0004] 本発明は構造物の三次元表示方法に係 り 、 特に複雑な 演算を し な く て も 簡単に構造物の三次元表示がで き る表 示方法に関す る 。
    [0005] 背景技術
    [0006] 近年、 コ ン ビュ 一 タ グ ラ フ イ ツ ク の発達に よ り 各種構 造物を三次元的に表示す る 方法が種々提案 さ れて実用 に 供さ れて い る 。 こ れ ら従来の三次元表示方法に お いては 一般に構造物を数学的に認識で き る 内部モ デル に よ つ て 表現す る も ので あ っ た 。
    [0007] こ の た め 、 従来方法で は構造物の三次元表示に 多大な る 演算を必要 と し 、 高速演算可能な高価な装置を必要 と し て い る 。 し か し 、 対話型 N C 装置や N C 自動プ ロ グ ラ ミ ン グ装置で は コ ス ト の関係上高速処理機能を持たせ る こ と がで き ず、 高々現在普及 し て い る マ イ ク 口 プ ロ セ ッ サ を搭載で き る程度で あ り 、 こ のた め構造物の三次元表 示に膨大な処理時間が必要 と な つ て即時的な表示がで き ず実用的で なか っ た。
    [0008] さ て 、 対話型 N C 装置あ る い は N C 自動プ ロ グ ラ ミ ン グ装置では作成し た N C データ に よ り 正 し く 加工が行わ れ る か ど う か を 、 加工物の三次元表示に よ り 確認で き れ ば良 く 、 従 っ て高精度で描画す る 必要は な い 。
    [0009] 本発明は以上の点を鑑みな さ れた も ので あ り 、 比較的 安街な装置に よ り 高速に構造物の三次元描画がで き る表 示方式を提供す る こ と を 目的 と す る 。
    [0010] 発明の開示
    [0011] 本発明の搆造物の三次元表示方法において は、 構造物 各軸方向にお け る最小位置 と最大位置間の距離 L x ， L Y ,
    [0012] L zを それぞれ 1 辺 と す る直方体を 、 同形、 同寸法の多数 の単位立体た と え ば単位立方体の集合に よ り 構成し 、 各 単位立体が構造物を構成し て い る か否かを示す情報に よ り 構造物を表現する 。 そ し て 、 構造物を構成す る個々 の 単位立体を手前に見え る も のか ら順に描画する ど共に 、 既に描画さ れて い る単位立体の面に重な つ 単位立体の 面は描画せず、 視覚的に手前の面のみ描画す る こ と に よ り 三次元構造物の斜視図を描画す る 。 尚、 単位立体の各 面を それ ぞれ別の色で識別可能に描画す る と 共に 、 各単 位立体の面の う ち同一方向の面は同一色で描画し て構造 物全体の そ れぞれの面を視覚的に認識で き る よ う にす る 。
    [0013] 図面の簡単な説明
    [0014] 第 1 図は本発明方式を実現する シ ス テ ム の ブ ッ ク 図、 第 2 図は構造物の斜視図、
    [0015] 第 3 図は構造物を単位立方体で区分し た斜視図、 第 4 図は単位立方体の各面の表示色説明図、
    [0016] 第 5 図は本発明におけ る 単位立方体の描画順序説明図、 第 6 図は塗 り つ ぶ し 図形の生成方法説明図、
    [0017] 第 7. 図は塗 り つぶ し 図形生成のた めの論理演算説明図、 第 8 図は塗 り つ ぶ し図彤発生の別の説明図で あ る 。 - - 発明 を実施す る た め の最良の形態 第 1 図は本発明方法を実現す る シ ス テ ム の ブ π ツ ク 図 で あ る 。 1 1 は ホ ス ト 、 1 2 は グ ラ フ ィ ッ ク デ ィ ス プ レ ィ 装置で あ り 、 デ ィ ス プ レ イ プ ロ セ ッ サ 1 2 a と 、 画像 データ 等を記億す る 画像デー タ 記億メ モ リ （ た と え ば R A M ) 1 2 b と 、 カ ラ 一 ブ ラ ウ ン管 ( C R T ) 1 2 c と ， C R T の絵素に対応し て記憶域を有す る フ レ ー ム バ ッ フ ァ 1 2 d を有し て い る 。 フ レ ー ム パ ク フ ァ 1 2 d は図示 し な いが、 赤用 、 青用 、 緣用 に それ ぞれ用意 さ れて お り 、 R B F は赤用 バ ッ フ ァ 、 B B F は青用 バ ッ フ ァ 、 G B F は緣用バ フ ァ で あ る 。
    [0018] ホ ス ト 1 1 は 、 第 2 図に示すよ う に構造物 S M L の各 軸方向におけ る最小位置 と 最大位置間の距離 Lx ， LY ， Lz を それ ぞれ 1 辺 と す る 直方体 R P を求め 、 つ い で第 3 図に示す よ う に直方体 R P を 同形、 同寸法の多数の単位 立体 （た と え ば単位立方体） U C に分割す る と 共に各単 位立体 U C が構造物 S M L を構成し て い る か否か を示す デー タ を作成 し 、 こ れ ら デー タ と 共に直方体 R P の位置 データ や面の色デー タ 、 投影法 （正投影、 等角投影な ど ） 等に よ り 構造物を C R T に描画す る た め に必要な画像 デー タ を作成 し て グ ラ フ イ ツ ク デ ィ ス プ レ イ 装置 1 2 に 送出す る 。 尚 、 投影法は第 3 図に示す よ う に構造物 S M L の右斜視図が描画 さ れ る 投影法 （等角投影） と し 、 又 .、 各単位立方体 U C の上面 A (第 4 図参照） は青色で 、 正 面 B は赤色で 、 右側面 C は緣色で そ れ ぞれ描画す る も の と し 、 更に構造物 S M L の稜線は面の色 と 異な る色で、 背景は稜線、 各面の色 と異な っ た色で描画する も の とす る ひ - ホ ス ト 1 1 か ら画像データ が送出 さ れて く れば、 ダ ラ フ イ ツ ク デ ィ ス プ レ イ 装置に おけ る デ イ ス プ レ ィ プ ロ セ 5» サ 1 2 a は該画像データ を メ モ リ 1 2 b に格納す る 。
    [0019] しか る後、 デ ィ ス プ レ ィ プ ロ セ ッ サ 1 2 a は構造物 S L M を構成す る値々 の単位立方体 U C の画像を手前に見 え る も のか ら順に発生し て フ レ ー ム バ ジ フ ァ 1 2 d に格 納 し て C R T 1 2 c に描画す る 。 すな わ ち 、 X軸座標値 が最も 大き な単位立方体か ら表示し 、 X軸座標値が同一 で あ る単立方体の行列につ いて は Y軸座標値が最も 大き な単位立方体か ら順に表示し 、 更に Y軸座標値が同一で あ る単位立方体の列において は Z 座標値が最も 大き な単 位立方体か ら順に表示す る 。 こ の結果、 第 5 図（a)に お い て番号順に各立方体の画像がフ レ ー ム バ ッ フ ァ 1 2 d に 生成き れて C R T に描画き れ る こ と に な る 。
    [0020] し か る後、 次に X座標値が大き い単位立方体につ いて 上記処理を行っ て第 5 図（b) に示す画像を フ レ ー ム パ ッ フ ァ 1 2 d に格納 し て C R T 1 2 c に描画す る 。 以後同様 な処理が行われて第 5 図 (c)示す画像が C R T に表示さ れ、 最終的に第 5 図（d)に示す構造物の斜視図がフ レ ム バ ク フ ァ 1 2 d に格納さ れて C R T 1 2 c に描画さ れ る こ と に な る 。
    [0021] と こ ろで 、 以上の よ う に構造物 S M L を構成す る 値々 - - の単位立方体の画像を手前に見え る も のか ら順に フ レ ー ム バ ッ フ ァ 1 2 d に格納し て描画す る場合、 既に描画 さ れて い る 単位立方体の面に重な つ た次の単位立方体の面 は描画せず視覚的に手前の面のみ描画す る 。 た と え ば、 第 6 図（a)に示す単位立方体 U C 1 の画像がフ レ ー ム バ ツ フ ァ 1 2 d に 記億 さ れて い る 場合に お い て （上面 A の塗 り つ ぶ し画像は青バッ フ ァ B B F に 、 正面 B の塗 り つ ぶ し 画像は赤バッ フ ァ R B F に 、 右側面 C の塗 り つ ぶ し画 像は縁バッ フ ァ G B F に そ れ ぞれ記億 さ れて ぃ る ） 、 第 6 図（b)に お いて点線で示す別の単位立方体 U C 2 の画像 を発生す.る場合、 既に表示 さ れて い る単位立方体 U C 1 の塗 り つ ぶ し 画像を優先的に描画す る 。 従っ て 、 単位立 方体 U C 1 と 次の単位立方体 U C 2 が重な る 面に つ いて は （第 6 図（b)の斜線部参照） 既に描画 さ れて い る 単位立 方体 U C 1 の塗 り つ ぶ し画像を そ の ま ま 残し 、 重な ら な い面 （第 6 図（b)の点々 部参照） のみ次の単位立方体 U C 2 の塗 り つ ぶ し画像を発生す る 。 こ の結果、 第 6 図（ に 示す よ う に合成塗 り つ ぶ し 画像がフ レ ー ム バ ツ フ ァ 1 2 d に格納 さ れて C R T 1 2 c に描画 さ れ る 。
    [0022] こ の よ う に 、 重な る 面に つ い て は既に描画 さ れて い る 塗 り つ ぶ し画像 （ フ レ ー ム バ フ ァ 1 2 d に記億 さ れて い る 塗 り つ ぶ し 画像 ) を優先的に描画 し 、 重な ら な い面 の み次 の単位立方体の塗 り つ ぶ し画像を描画す る た め に ディ ス プ レ イ プ ロ セ ッ サ 1 2 a は以下の論理演算 を行 う す な わ ち 、 次の単位立方体がフ レ ー ム バ ッ フ ァ 1 2 d 上で表示 さ れる範囲内の各絵素に対し て青、 赤、 緣の塗 り つぶ し画 像毎に次の論理演算
    [0023] RX=RC+ (* GC ; * BC) . RN
    [0024] GX=GC+ (* BC . * RC) · GN
    [0025] BX=BC+ (* RC . * GC) · BN
    [0026] を行 って 、 演算結果 R x , G x , B xを それぞれ赤バッ つ'ァ R B F 緣 ノヽ *ッ フ マ G B F , 青バッ フ ァ B B F の絵素に 対応す る記億域に記億す る 。 尚、 * は否定を意味し 、 又、
    [0027] R .は既に表示さ れて い る図形の赤バッ フ ァ 上の画素デ
    [0028] -タ 、
    [0029] G cは既に表示 さ れてい る 図形の緑バ タ フ ァ 上の画素デ — タ 、
    [0030] B は既に表示 さ れてい る 図形の青バ フ ァ 上の画素デ タ 、
    [0031] R Nは次の表示図形 U C 2 の赤に関す る 画素データ 、 G Nは次の表示図形 U C 2 の緑に関する画素デ一 タ 、 B Nは次の表示図形 U C 2 の青に関す る画素データ 、 R xは論理演算結果 （次に表示 さ れ る 図形の赤バツ フ ァ 上の画素データ ） 、
    [0032] G xは論理演算結果 （次に表示さ れ る 図形の緣バツ フ ァ 上の画素データ ） 、
    [0033] Β は論理演算結果 （次に表示さ れ る 図形の青バッ フ ァ 上の画素デ ー タ ） で あ る 。
    [0034] 第 7 図はかか る論理演算を説明す る ため の図表で あ り 、 最上稱は既に表示 さ れて い る 図形 （ B は青、 R は赤、 G は綠） と 、 次に表示すべ き 単位立方体図形 と 、 論理演算 結果に も と づ いた表示図形を示 し 、 第 2 稱、 第 3 欄、 第 4 欄は それ れ赤フ レ ー ム バッ フ ァ R B F 、 緣フ レ ー ム バ 、ジ フ ァ G B F 、 青フ レ ー ム ノ ッ フ ァ B B F に お け る既 表示図形の画素データ Rc , G c , B c と 、 次に表示すべ き '単位立方体の画素データ RN , G N , Β Ν と 、 演箅結果で あ る画素データ Rx , Gx , Βχ を示す。
    [0035] 以上か ら 、 第 8 図に示す よ う に太実線で囲ま れた単位 立方体 U C に対 し て左側に接触す る 単位立方体 U C L は 上面 と 正面の塗 り つ ぶ し画像が表示 さ れ、 下側に接触す る 単位立方体 U C B は正面 と 右側面の塗 り つぶ し 画像が 表示 さ れ、 向 こ う 側で接触す る 単位立方体 U C O は上面 と 右側面が表示 さ れ る 。
    [0036] 以上、 構造物を単立方体の集合で表現 し た場合に つ い て説明 し たが、 直方体、 三角柱等で あ っ て も よ い 。 又、 単位立体の各面を赤、 青、 緣の 3 原色で表示す る場合に つ いて説明 し たが、 3 原色以外の色で表示 し た り 、 異な つ た模様を 各面に着け る よ う に し て 、 各面を識別可能に 表示 し て も よ い 。
    [0037] 以上本発明に よ れば、 構造物の各軸方向に お け る最小 位置 と 最大位置間の距離を そ れ ぞれ 1 辺 と す る 直方体を 多数の単位立体の集合に よ り 構成 し 、 各単位立体が構造 物を構成 し て い る か否か を示す情報に よ り 構造物を表現 し 、 構造物 を構成す る 値々 の単位立体を手前に見え る も - - のか ら順に描画す る と 共に 、 既に描画 き れて い る 単位立 体の面に重な つ た単位立体の面は描画せず、 視覚的に手 前の面のみ描画す る よ う に構成し たか ら 、 比較的安価な 装置に よ り 高速に構造物の三次元描画がで き る よ う にな つ た
    权利要求:
    Claims

    請求の範囲
    1 ♦ 構造物の各軸方向に お け る 最小位置 と 最大位置間 の距離を それ ぞれ 1 辺 とす る 直方体を 、 同形、 同寸法の 多数の単位立体の集合に よ り 構成す る と 共に 、 各単位立 体が前記構造物を構成し て い る か否かを示す情報に よ り 構造物を表現し 、
    前記構造物を構成する 個々 の単位立体を手前に見え る も のか ら順に描画し 、
    既に描画 さ れて い る 単位立体の面に重な っ た単位立体 の面は描画せず、 視覚的に手前の面のみ描画す る こ と に よ り 構造物を立体的に描画す る こ と を特徵 と す る構造物 の三次元表示方法。
    2 * 単位立体の各面を そ れ ぞれ識別可能に描画す る と 共に 、 各単位立体の面の う ち同一方向の面は同一識別手 法に よ り 描画す る こ と を特徵 と す る 請求の範囲第 1 項記 載の構造物の三次元表示方法。
    3 . 単位立体の各面を そ れ ぞれ異な る 色で描画す る こ と を特徵 と す る請求の範囲第 2 項記載の構造物の三次元 表示方法 0
    4 . 単位立体の各面を そ れぞれ異な る 模様で描画す る こ と を特徵 と す る 請求の範囲第 2 項記載の構造物の三次 元表示方法 o
    5 * 等角投影法に よ り 見え る 単位立体の第 1 、 第 2 、 第 3 の面を そ れ ぞれ赤、 緣、 青で描画す る 場合、 赤画像 緣画像、 青画像を そ れ ぞれ赤 フ レ ー ム バ ッ フ ァ 、 緣 フ レ ― ム ノ タ フ ァ ヽ 青フ レ ー ム パッ フ ァ に言 億し 、 各 フ レ一 ム バク フ ァ に記億さ れて いる 3 つの画像を合成して搆造 物の三次元画像を描画す る こ と を特徵と す る請求の範囲 第 3 項記載の構造物の三次元表示方法。
    6 , R„ を既に表示さ れて い る 図形の赤フ レ ー ム バ ッ フ ァ 上の画素データ 、 G cを既に表示 さ れてい る 図形の録フ レ ー ム バ タ フ ァ 上の画素データ 、 B c を既に表示さ れて い る 図形の青フ レ ー ム バッ フ ァ 上の画素データ 、 RN を次の 単位立体の赤に関す る画素データ 、 GN を次の単位立体の 緣に関す る画素データ 、 BNを次の単位立体の青に関する 画素データ 、 R x を次に表示さ れ る 図形の赤フ レ ー ム バ ッ フ ァ 上の画素データ 、 G x 夸次に表示さ れ る図形の録 フ レ — ム バ タ フ ァ 上の画素データ 、 Bx を次に表示さ れ る 図形 の青フ レ ー ム バッ フ ァ 上の画素データ で あ る と す る と 、 RX=RC+ (*GC. *BC) - RN
    GX=GC+ (*BC. *RC) · GN
    Bx Bc+ (*RC. *GC) · ΒΝ
    (* は否定を意味する ） の論理演算を各単位立体の画像デ 一タ につ いて繰 り 返し 、 最終的に赤画像、 緣画像、 青画 像を生成す る こ と を特徵 とす る請求の範囲第 5 項記載の 構造物の三次元表示方法。
    类似技术:
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP0328659A1|1989-08-23|
    JP2659372B2|1997-09-30|
    EP0328659A4|1991-09-25|
    JPS6423374A|1989-01-26|
    US4982180A|1991-01-01|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1989-01-26| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
    1989-01-26| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    1989-03-09| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1988906105 Country of ref document: EP |
    1989-08-23| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1988906105 Country of ref document: EP |
    1993-02-02| WWW| Wipo information: withdrawn in national office|Ref document number: 1988906105 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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