(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作するためのコンピュータに実装される方法であって、
前記オブジェクトのアセンブリに、前記アセンブリのオブジェクトをリンクする動的接合部に関する情報を提供するステップと、
前記シーン内に埋め込まれる動的操作ツールを提供するステップであって、前記動的操作ツールが並進における自由度と回転における自由度とを各軸に与える３軸を有するリファレンシャルを備える、ステップと、
前記動的操作ツールを前記アセンブリの１つのオブジェクトに付着させるステップと、
前記アセンブリの前記オブジェクトに付着される前記動的操作ツールの自由度を選択するステップと、
前記選択された自由度に従って負荷を印加するステップと、
前記負荷の印加の動的シミュレーションの結果をリアルタイムで計算かつ表示するステップと
を含み、
前記負荷を印加するステップが、前記動的操作ツールの動きであって、負荷の値に変換される動き、を行うことにより実行され、
前記変換において、軸に従う並進の動きのための速度、または、軸に従う回転の動きのための加速度、または回転および並進の両方を駆動する加速度および速度の組み合わせ、を考慮に入れる、方法。
【請求項２】
前記選択された自由度に従って負荷を印加するステップは、
負荷の値の範囲を選択する第１のサブステップと、
前記範囲内で負荷の値を決定する第２のサブステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記選択された自由度に従って負荷を印加するステップは、
前記負荷を印加するためのリファレンシャルを決定する第３のサブステップを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記選択された自由度に従って負荷を印加するステップは、
前記３軸の動的操作ツールが、前記動的操作ツールが付着される前記オブジェクトと共に回転するかしないかを決定する第４のサブステップを含む、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記動的操作ツールの動きが、マウスを用いて押下されるボタンにより、または表示画面上を指で接触することにより、実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
マウスまたは指を用いる前記動きが、前記動的操作ツールから離れた状態で適用される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記負荷を印加するステップが、負荷の値を直接供給することにより実行される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記負荷は力またはトルクである、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作するための方法を、コンピュータシステムに実行させるコンピュータ実行可能命令を記録した、コンピュータ可読媒体。
【請求項１０】
コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作するために、前記システムに請求項１乃至８のいずれか１項に記載のステップを実行させるためのプログラム。
【請求項１１】
コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作するための装置であって、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のステップを実行する手段を備える、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータプログラムおよびシステムの分野に関し、より具体的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。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ支援技術に含まれるものとして知られるものには、コンピュータ支援設計、すなわち、ＣＡＤ、があり、これは製品設計のオーサリングのためのソフトウェアソリューションに関連する。同様に、ＣＡＥはＣｏｍｐｕｔｅｒ−Ａｉｄｅｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（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、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連する。ＣＡＭはＣｏｍｐｕｔｅｒ−Ａｉｄｅｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ（コンピュータ支援製造）のことを表し、典型的には、製造プロセスおよびオペレーションを定義するためのソフトウェアソリューションを含む。
【０００３】
多数のシステムおよびプログラムが、製品を形成するオブジェクト（またはパーツ）またはオブジェクトのアセンブリの設計の市場で提供され、例えば、ダッソーシステムズ社により商標ＣＡＴＩＡの下で提供されるものがある。これらのＣＡＤシステムにより、ユーザは複雑な３次元すなわち３Ｄモデルのオブジェクトまたはオブジェクトのアセンブリを構築および操作することができる。ＣＡＤシステムでは、モデル化されたオブジェクトの表現をエッジまたはラインを使用して提供し、外面が用いられる場合もある。ラインまたはエッジは、種々の様式で表現することができ、例えば、ＮＵＲＢＳ（ｎｏｎ−ｕｎｉｆｏｒｍ  ｒｅｌａｔｉｏｎａｌ  Ｂ−Ｓｐｌｉｎｅｓ（非一様有理Ｂスプライン））で表現できる。これらのＣＡＤシステムは、パーツまたはパーツのアセンブリをモデル化されたオブジェクトとして管理し、これはほとんどがジオメトリ（幾何形状）の仕様である。具体的には、ＣＡＤファイルには、ジオメトリが生成される仕様が含まれ、これにより表現物が生成される。ジオメトリおよび表現物は単一のＣＡＤファイルまたは複数のＣＡＤファイルに記憶することができる。ＣＡＤシステムには、モデル化されたオブジェクトを設計者に対して表現するためのグラフィックツールが含まれるが、これらのツールは複雑なオブジェクトの表示に専用のものとされ、ＣＡＤシステムにおいてオブジェクトを表現するファイルの典型的なサイズはパーツ当たり１メガバイトの範囲であり、またアセンブリには数千のパーツが含まれる場合がある。ＣＡＤシステムは、オブジェクトのモデルを管理し、それらは電子ファイルに記憶される。
【０００４】
コンピュータ支援技術において、グラフィカルユーザインターフェースＧＵＩは、技術の効率については重要な役割を担う。モデル化されたオブジェクトを操作および／またはナビゲートするために必要とされるオペレーションのほとんどが、ＧＵＩを介してユーザ（例えば、設計者）により行われる。特に、ユーザは、製品を形成するモデル化されたオブジェクトの作成、修正、および削除を行い、また、製品を検討して、モデル化されたオブジェクトが、例えば、製品構造を介して、どのように相互に関連するのかを把握することができる。従来、これらのオペレーションはＧＵＩの側部に配置された専用のメニューおよびアイコンを介して行われる。近年、ＣＡＴＩＡのようなＣＡＤシステムでは、製品の表現物のすぐ近くにこれらのオペレーションを呼び出すことができる。設計者は、メニューおよびアイコンに向かってマウスを動かす以上のことをする必要がない。オペレーションはこのようにマウスが届く範囲内で可能である。加えて、オペレーションが意味論的に機能し、設計者が選択する所与のオペレーションについて、ＣＡＤシステムでは、設計者が選択する可能性が高い以前選択されたオペレーションに従って、一連の新しいオペレーションを、設計者に対してまさにマウスのすぐ近くに示唆することができる。
【０００５】
近年まで、いくつかのコンピュータソフトウェアが、例えば、自動車および航空産業において、ジオメトリに基づき使用され、機械技術者は自分の作業を空間すなわち３次元表示で見ることができる。
【０００６】
この領域において、ＣＡＴＩＡのようなコンピュータソフトウェアにより、３次元空間における設計ジオメトリが可能とされる。そのようなメニューおよびツールバーにはユーザが選択可能なアイコンが含まれ、各アイコンは１つまたは複数のオペレーションまたは機能に関連付けられている。これらのアイコンのいくつかはソフトウェアツールに関連付けられ、グラフィカルユーザインターフェースＧＵＩで表示されるような、３Ｄ幾何的にモデル化された製品または製品のパーツに関して編集および／または作業するべく適合される。以下の説明において、用語「製品」、「パーツ」、「アセンブリ」などは簡略化のため「パーツ」と称される。「パーツ」の概念は「オブジェクト」の概念に対して一般化させることも可能である。オブジェクトは、最終的なデジタルのモックアップの任意の構成要素を包含し、例えば、アセンブリを考えると、このアセンブリのオブジェクトとすることができるものには、サブアセンブリ、パーツ、動的接合部、材料、電気制御ユニット（ＥＣＵ）で実行される組み込みソフトウェア、または、飛行機の飛行能力を勉強したい場合の雰囲気のモデリングなどの、アセンブリの全体の環境を説明するために必要な任意のオブジェクト、がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
動的力の物理法則に左右されずに、運動リンクを構成してシミュレーションを行うことは既知であるが、リアルタイムの様式ではなく、または換言すれば動的ではない。
【０００８】
アセンブリの動的接合部の定義は、このアセンブリのパーツ間の全ての動的接合部のセットである。
【０００９】
特定の互換性規則が全ての接合部間で満足される場合、運動学的解法がパーツの可能性のある位置を計算し、これをアニメーションとして示す。しかしこのアニメーションでは、エネルギ保存の物理的規則を考慮に入れず、振り子の例においては重力による均衡化効果が示されないであろう。
【００１０】
同様に既知であるように、ビデオゲームにおいて、ここ数年動的インタラクションが使用されているが、ゲームの際は、アニメーションが現実的に見えて、プレーヤとの高レベルなインタラクション性が確保されなければならない。しかし、速度および加速度の物理値は、現実的ではあるが精密ではない。ゲームの際、プレーヤは、制御に加える労力を監視することなくモデルとインタラクションを行う。力フィードバックジョイスティックが使われる時でさえ、フィードバックは、実世界で起こりモデルを動かすであろうものの印象を与えるにすぎず、現実の計算が行われないためにそこでは数値を使用することができない。ゲームの際、プログラムは、現実的であるが現実ではない、変更できない複数のシナリオのコンパイルである。
【００１１】
同様に既知であるように、動的力の物理法則を考慮に入れて、運動リンクを構成してシミュレーションが行われるが、計算後であり、従ってリアルタイムではなく、ユーザとの動的なインタラクションを伴わない。
【００１２】
本発明の目的は、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作するためのコンピュータに実装される方法およびシステムであって、動的に、換言すれば、リアルタイムで、重力および負荷（力、トルク）のような動的力の物理法則を考慮に入れた、該方法およびシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様に従って、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作するためのコンピュータに実装される方法が提案され、該方法が、
オブジェクトのアセンブリに、アセンブリのオブジェクトをリンクする動的接合部に関する情報を提供するステップと、
シーン内に埋め込まれる動的操作ツールを提供するステップであって、操作ツールが並進における自由度と回転における自由度と各軸に与える３軸を有するリファレンシャルを備える、ステップと、
動的操作ツールをアセンブリの１つのオブジェクトに付着させるステップと、
アセンブリのオブジェクトに付着される動的操作ツールの自由度を選択するステップと、
選択された自由度に従って負荷を印加するステップと、
負荷の印加の動的シミュレーションの結果をリアルタイムで計算かつ表示するステップと
を含む。
【００１４】
そのような動的操作ツールは、米国特許第７８２３０８５  Ｂ２号の文献に記載されている。
【００１５】
そのような方法により、動的に、換言すれば、リアルタイムで、重力および負荷（力、トルク）のような動的力の物理法則を考慮に入れることが可能になる。
【００１６】
従って、該方法では、シミュレーションの現実性が高められ、また、自然な効果が観察され、不可能な構成が回避される。運動学では数学的には可能であるが物理的には到達可能ではないアセンブリの位置を求めることができる。
【００１７】
一実施形態によると、選択された自由度に従って負荷を印加するステップが
負荷の値の範囲を選択する第１のサブステップと、
範囲内で負荷の値を判定する第２のサブステップと
を含む。
【００１８】
従って、オブジェクトのアセンブリに印加する負荷をユーザが動的に判定することが簡単になる。
【００１９】
一実施形態によると、選択された自由度に従って負荷を印加するステップが、負荷を印加するためのリファレンシャルを判定する第３のサブステップを含む。
【００２０】
負荷を印加するためのリファレンシャルを判定するステップにより、どのパーツに負荷を印加するのかに相対して定義することが可能になる。パーツが特定されない場合、「ワールド」と呼ばれるリファレンシャルが設定される。
【００２１】
一実施形態によると、選択された自由度に従って負荷を印加するステップが、３軸の動的操作ツールが、動的操作ツールが付着されるオブジェクトと共に回転するかしないかを判定する第４のサブステップを含む。
【００２２】
３軸の動的操作ツールが、動的操作ツールが付着されるオブジェクトと共に回転するかしないかの判定は、負荷のリファレンシャルが「ワールド」リファレンシャルである時のみ、使用される。ユーザが一定の方向に負荷を印加したい場合は（引力から遠く離れるような）、操作部はオブジェクトと共に回転するべきではない。負荷が局所的な軸において印加される（例えば、モータアクセルをスピンさせる）場合、ユーザは操作部をオブジェクトと共に方向転換するよう設定する。
【００２３】
負荷のリファレンシャルが「ワールド」リファレンシャルではなく、アセンブリの別のパーツである場合、簡素化のため、操作部はパーツと共に常に方向転換するべきである。
【００２４】
これら２つの選択（リファレンシャルおよび操作部の回転）は、固体に印加される負荷の科学的説明を取り扱うためには必要である。負荷はリファレンシャル（作用／反作用の定理）において、またそれを表現する軸系を用いて説明されなければならない。軸系は操作部である。
【００２５】
一実施形態によると、負荷を印加するステップが、動的操作ツールの動きであって、負荷の値に変換される動き、を行うことにより実行される。
【００２６】
従って、ユーザは、選択されたパーツを、例えば、ビデオゲームでジョイスティックを用いて行うように、マウスを用いて操作することができる。
【００２７】
一実施形態によると、変換において、軸に従う並進の動きのための速度、または、軸に従う回転の動きのための加速度、または回転および並進の両方を駆動する加速度および速度の組み合わせ、を考慮に入れる。
【００２８】
そのような変換により、可能な限り実世界の感覚に近いオブジェクトの動的操作が可能になる。
【００２９】
回転について：実世界の感覚では「回転するパーツにかかる、短いが加速する衝撃運動が、その回転速度をトルクの印加により増加させる」というものである。この記述は、物理的に正確な記述と対応し、何故なら、回転時の摩擦が、例えば、ボールベアリングのような特別の装置を用いると、実世界のアセンブリにおいては通常最小化されるからである。
【００３０】
並進について：実世界の感覚では「オブジェクトを高速で押すことにより、強い負荷がそれに印加される」というものである。理論上は正確ではないが、この記述は、ほとんど全ての並進運動において観察される摩擦についての人の感覚に対応する。
【００３１】
加速度と速度のより精緻な組み合わせを使用して、並進と回転の両方の運動を駆動することができる。
【００３２】
一実施形態によると、動的操作ツールの動きが、マウスを用いて押下されるボタンにより、または表示スクリーン上を指で接触することにより、実行される。
【００３３】
従って、ユーザは非常に簡単に負荷を印加できる。
【００３４】
例えば、マウスまたは指を用いる動きは、動的操作ツールまでの距離で適用される。
【００３５】
従って、負荷を正しい場所に良好な視認性を維持してスクリーン上で印加することが可能であるが、これは、本文書においてさらに説明するように、操作が操作部上で直接的ではなくインタラクタ上で発生するからである。
【００３６】
あるいは、負荷を印加するステップが、負荷の値を直接供給することにより実行される。
【００３７】
場合によっては、それが、ユーザにとって負荷を印加する最も簡単な方法となり得る。
【００３８】
負荷は、力またはトルクとすることができる。
【００３９】
本発明の別の態様に従って、上述のようなコンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作するための方法を、コンピュータシステムに実行させるコンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ可読媒体が提案される。
【００４０】
本発明の別の態様に従って、コンピュータ可読媒体に記憶される、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作するための、コンピュータプログラム製品であって、システムに上述のようなステップを取り込ませる符号化手段を含む製品が提案される。
【００４１】
本発明の別の態様に従って、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作するための装置であって、上述のようなステップを実装するための手段を備える装置が提案される。
【００４２】
本発明は、非制限的な例を用いて記載され、かつ、添付の図面により例示されるいくつかの実施形態を検討することでより良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一態様による、基本的な使用の場合における、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作する例を示す図である。
【図２】本発明の一態様による、基本的な使用の場合における、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作する例を示す図である。
【図３】本発明の一態様による、基本的な使用の場合における、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作する例を示す図である。
【図４】本発明の一態様による、基本的な使用の場合における、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作する例を示す図である。
【図５】本発明の一態様による、基本的な使用の場合における、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作する例を示す図である。
【図６】本発明の一態様による、基本的な使用の場合における、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作する例を示す図である。
【図７】本発明の一態様による、基本的な使用の場合における、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作する例を示す図である。
【図８】本発明の一態様による、負荷が一定の方向に印加される場合における、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作する例を示す図である。
【図９】本発明の一態様による、負荷が一定の方向に印加される場合における、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作する例を示す図である。
【図１０】本発明の一態様による、負荷が一定の方向に印加される場合における、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作する例を示す図である。
【図１１】本発明の一態様による、負荷がアセンブリのパーツに対して平行な方向に印加される場合における、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作する例を示す図である。
【図１２】本発明の一態様による、負荷がアセンブリのパーツに対して平行な方向に印加される場合における、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作する例を示す図である。
【図１３】本発明の一態様による、負荷がアセンブリのパーツに対して平行な方向に印加される場合における、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作する例を示す図である。
【図１４】本発明の一態様による、負荷がアセンブリのパーツに対して平行な方向に印加される場合における、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作する例を示す図である。
【図１５】本発明の一態様による、負荷がアセンブリのパーツに対する数値の入力により印加される場合における、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作する例を示す図である。
【図１６】本発明の一態様による、負荷がアセンブリのパーツに対する数値の入力により印加される場合における、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作する例を示す図である。
【図１７】本発明の一態様による、負荷がアセンブリのパーツに対する数値の入力により印加される場合における、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作する例を示す図である。
【図１８】本発明の一態様による、負荷がアセンブリのパーツに対する数値の入力により印加される場合における、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作する例を示す図である。
【図１９】本発明の一態様による、負荷がアセンブリのパーツに対する数値の入力により印加される場合における、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作する例を示す図である。
【図２０】本発明の一態様による、負荷がアセンブリのパーツに対する数値の入力により印加される場合における、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作する例を示す図である。
【図２１】本発明の一態様による、負荷が別のパーツに相対して印加される場合における、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作する例を示す図である。
【図２２】本発明の一態様による、負荷が別のパーツに相対して印加される場合における、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作する例を示す図である。
【図２３】本発明の一態様による、負荷が別のパーツに相対して印加される場合における、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作する例を示す図である。
【図２４】本発明の一態様による方法を例示する図である。
【図２５】本発明の一態様による方法を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
本方法のステップは、１つまたは複数のプログラム可能プロセッサにより実行され、該プロセッサは、入力データに対してオペレーションを行い出力を生成することにより、本発明の機能を実行するコンピュータプログラムを実行する。
【００４５】
コンピュータプログラムは、コンパイル言語またはインタプリタ言語を含む任意の形式のプログラミング言語で記述可能であり、また、コンピュータプログラムは、スタンドアロンプログラムまたはサブルーチンとして、要素またはコンピュータ環境における使用に適切な他の単位を含む、任意の形式で展開可能である。コンピュータプログラムは、１つのコンピュータ上で、または、１箇所の複数のコンピュータ上に配置され、または、複数の場所に分散され、通信ネットワークで相互接続される複数のコンピュータ上で、実行されるべく展開可能である。
【００４６】
以下の図面では、本発明の機能をさらに詳細に説明する。
【００４７】
図１乃至図７には、本発明の基本的な使用が例示される。
【００４８】
図１において、方法が、３Ｄモデルすなわちオブジェクトのアセンブリが停止すなわち動いていない状態で、開始される。本例では、オブジェクトのアセンブリすなわち３Ｄモデルが、遠心性「飛球」調速機のＣＧであり、マストの回転により、アセンブリの２つの球体はその間が最大の距離になるまで離される。
【００４９】
ステップ１において、動的シミュレーションは、図１に例示するように表示ボタンＢＳＴＡＲＴの押下により、開始される。
【００５０】
表示される結果が、図２に描かれ、これにおいて、アセンブリのアームは重力の影響で下に落ちる。動的操作部ＤＭ、ならびに、一時停止ボタンＢＰＡＵＳＥ、停止ボタンＢＳＴＯＰ、および巻き戻しボタンＢＲＥＷが現れる。一時停止ボタンＢＰＡＵＳＥ、停止ボタンＢＳＴＯＰ、および巻き戻しボタンＢＲＥＷはそれぞれ、動的シミュレーションの一時中断、停止、および巻き戻しをするべく適合される。
【００５１】
既知のシステムのように運動リンクを考慮するだけであれば、インタラクションの通常の手段は３Ｄ操作部であり、本発明においては動的３Ｄ操作部ＤＭである。
【００５２】
操作部は、グラフィカルアーチファクトであり、マウスにより制御可能（米国特許第７８２３０８５号参照）、またはタッチスクリーン上を指で制御可能である。操作部はパーツの上に位置づけられ異なる方法の操作を示唆する。動的操作部ＤＭは、３つの直交軸と３つの円弧を有する軸系から成るもので、これらは操作の異なる方向を提示し、すなわち、３つの軸方向それぞれに沿った３つの並進と、３つの弧に沿った３つの回転、換言すれば３つの軸周りの回転を提示する。簡単に言えば、動的操作部ＤＭは６つの自由度を備え、かつ提示する。
【００５３】
軸に対するインタラクションは、操作部が位置づけられるパーツを並進させることになり、弧に対するインタラクションは、操作部が位置づけられるパーツを方向転換させることになる。動的操作が作動されると、この操作により、操作部が位置づけられるアセンブリのパーツを、運動の物理法則を考慮に入れて方向転換かつ並進させることが可能である。それが動的操作部である。操作部の動的特性が二重円弧で例示される。
【００５４】
そこで、ステップ２において、ユーザは負荷を印加したいアセンブリのパーツ上に動的操作部ＤＭをドラッグアンドドロップすることができる。
【００５５】
表示される結果が、図３に描かれ、これにおいて、ユーザは６つの自由度（３つの並進と３つの回転）の内の１つに沿った６つの可能な操作の内の１つを選択可能である。そこで、操作パネルＭＰが表示される。操作パネルＭＰは、印加される負荷を監視するゲージＧＡＵと、強度のレベルの選択部ＳＥＬ、例えば、それぞれ強度の範囲を表す３つのアイコン、とを備える。本例においては、３つのアイコンが描かれ、第１のアイコンは手であり、０．１〜１Ｎ．ｍのトルクおよび０．１〜１Ｎの力を表し、第２のアイコンは馬であり、１〜１０３Ｎ．ｍのトルクおよび１〜１０３Ｎの力を表し、第３のアイコンはブルドーザであり、１〜１０６Ｎ．ｍのトルクおよび１〜１０６Ｎの力を表す。
【００５６】
さらに、操作パネルＭＰは、どの参照フレームすなわちリファレンシャルに「相対して」負荷が印加されるのか（ワールド、またはアセンブリのパーツ）を説明するフィールドＲＥＬと、動的操作部ＤＭを回転させるのか、させないのか、換言すると、３つの軸をアセンブリのパーツと共に回転させるのか、その空間における方向性を一定に保つのか、についてのオプションＯＰＴと、を備える。
【００５７】
そこで、ステップ３において、ユーザは６つの自由度の内の１つに沿った６つの可能な操作の内の１つを選択することができる。本例においては、ユーザはＺ軸に沿った回転を選択する。
【００５８】
表示される結果が、図４に描かれ、これにおいて、回転インタラクタＩＮＴが現れ、例えば、２つの曲線矢印で表され、ゲージＧＡＵ内には、「強度」選択部ＳＥＬの標示に従い最小値および最大値が設定される。この場合、最小値および最大値は０．１および１Ｎ．ｍのトルクである。
【００５９】
そこで、ステップ４において、ユーザは、本例においては、マウス、またはタッチスクリーンの場合は指でトルクを印加する。
【００６０】
並進の場合は速度が力を駆動し、回転の場合は加速度がトルクを駆動する。加速度と速度の組み合わせを使用して、並進と回転を駆動することもできる
【００６１】
表示される結果が、図５に描かれ、これにおいて、ゲージＧＡＵは、選択された軸周りのトルクの数値を、アセンブリのパーツに印加されるＮ．ｍで示す。アセンブリはそれに従って動く。
【００６２】
そこで、ステップ５において、ユーザは、マウスボタン、またはタッチスクリーンから指を解除することにより、トルクを印加することができる。
【００６３】
表示される結果が、図６に描かれ、これにおいて、アセンブリの回転が継続する。
【００６４】
そこで、ステップ６において、ユーザは、動的操作部ＤＭが付着されていたアセンブリのパーツから該操作部を切り離す。
【００６５】
表示される結果が、図７に描かれ、これにおいて、ユーザが動的シミュレーションの一時停止または停止を決定するまで、アセンブリの回転は継続する。操作パネルＭＰが閉じ、シミュレーションが停止されるまで、別の操作に備えて動的操作部ＤＭが再び現れる。
【００６６】
図８乃至図１０には、負荷が一定の方向に印加される場合における、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作する例が示される。
【００６７】
図８に例示されるように、方法は、３Ｄモデルすなわちオブジェクトのアセンブリが停止すなわち動いていない状態で、開始される。本例では、オブジェクトのアセンブリすなわち３Ｄモデルが、均衡化パーツまたはレバーを備えるアセンブリである。
【００６８】
動的シミュレーションは既に開始しており、動的操作部ＤＭがレバーに固定または付着されている。ステップ１において、ユーザは、操作パネルＭＰのオプションＯＰＴの「パーツと共に回転」が「いいえ」に設定されていることを確かめる。さらに、選択部ＳＥＬが、０．１〜１Ｎ．ｍの負荷が備わることを表す手のアイコンを選択する。
【００６９】
そこで、アセンブリはまだ均衡を保っており、ステップ２において、ユーザは動的操作部ＤＭの軸を選択する。
【００７０】
図９において、並進インタラクタＩＮＴが現れ、例えば、２つの直線矢印で表され、ユーザは、マウス、またはタッチスクリーンの場合は指で力を印加する。並進インタラクタＩＮＴは動かず、さもなくば、ユーザは力を印加するために「パーツの後を追う」ことが必要となってしまう。動的操作部ＤＭはリンクされるパーツに追随し、軸はその方向性を「ワールド」の参照フレーム内に保持し、換言すると、軸は該パーツと共に動かない。均衡化運動は継続される。
【００７１】
そこで、図１０に例示されるように、動的操作部ＤＭはリンクされるパーツに追随し、軸は、「ワールド」の参照フレーム内で一定の方向性を保持して、パーツと共に回転せず、一方、均衡化運動が継続される。
【００７２】
ユーザは、まるで無限のロープを用いて引張るかのように、「ワールド」の参照フレームに相対して、所与の一定の方向に力を印加することが可能である。
【００７３】
図１１乃至図１４には、本発明の一態様による、負荷がアセンブリのパーツに対して平行な方向に印加される場合における、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作する例が示される。
【００７４】
図１１に例示されるように、方法は、３Ｄモデルすなわちオブジェクトのアセンブリが停止すなわち動いていない状態で、開始される。本例では、オブジェクトのアセンブリすなわち３Ｄモデルは、接続しているロッド―ピストンである。
【００７５】
動的シミュレーションが開始されて、動的操作部ＤＭがアセンブリのパーツに付着される。ステップ１において、ユーザは、図１２に例示されるように、オプションＯＰＴの「パーツと共に回転」を「はい」に設定し、軸は、軸が付着されるパーツと共に回転するようになる。
【００７６】
ステップ２において、ユーザは操作用の軸を選択し、ステップ３において、図１３に表されるように、ユーザは、マウス、またはタッチスクリーンの場合は指で力を印加することができる。さらに、並進インタラクタＩＮＴが現れる。
【００７７】
そして、図１４に例示されるように、動的操作部ＤＭはリンクされるパーツに追随し、軸はリンクされるパーツ、換言すればロッド、に対して平行を保持する。
【００７８】
そこで、ユーザは、実世界において自分の手を使用して運動を適用するかのように、運動しているパーツに追随してアセンブリのパーツに力を印加することが可能である。
【００７９】
図１５乃至図２０には、負荷がアセンブリのパーツに対する数値の入力により印加される場合における、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリ、遠心性「飛球」調速機、を動的に操作する例が示される。
【００８０】
図１５において、方法は、３Ｄモデルすなわちアセンブリが遠心性「飛球」調速機である状態で、開始される。動的操作部ＤＭは、マストの基部に付着される。ユーザは、３つの軸に沿った３つの並進と３つの回転の中の６つの可能な操作の内の１つを選択する。
【００８１】
そこで、図１６に例示されるように、回転インタラクタＩＮＴが現れ、ステップ２にて、ユーザは数値を入力するか、ゲージＧＡＵのスピンドルを、マウス、またはタッチスクリーンの場合は指で、方向転換させる。
【００８２】
メッセージ「値を設定」が現れ、図１７に表されるように、負荷がこの値により駆動されることがユーザに対して示され、ユーザは回転インタラクタＩＮＴ（矢印）上をクリックして、示される負荷を印加することができる。
【００８３】
運動中、図１８に例示されるように、ゲージＧＡＵのスピンドルは、設定値上で移動して、この値が印加されることを示す。トルクが印加されると、アセンブリが回転を開始する。回転は、負荷がそれ以上印加されなくなるまで加速する。そこで、ステップ４において、ユーザは、マウスボタン、またはスクリーンから指を解除することにより、負荷を解除することができる。
【００８４】
そこで、図１９に表されるように、それ以上負荷が印加されなくなると、ゲージのスピンドルが「０」を示し、メッセージ「値を設定」は表示されたままである。
【００８５】
ステップ５において、ユーザはゲージのマークをドラッグアンドドロップすることにより設定値を削除することができる。図２０のように、回転は継続される。以下は基本の場合と同様である。
【００８６】
図２１乃至図２２には、別のパーツに相対して負荷が印加される場合における、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作する例が示される。
【００８７】
図２１において、動的操作部ＤＭが付着される車のハンドルＳＷの動的シミュレーションが示される。ステップ１において、ユーザはフィールドＲＥＬの「相対して」内をクリックして、ステップ２において、図２２に例示されるように、アセンブリのパーツすなわち要素を選択する。この場合はダッシュボードＤＢである。
【００８８】
そこで、図２３に例示されるように、ユーザは、まるで車内に座っているかのように、ダッシュボードＤＢに相対して負荷を印加することができる。
【００８９】
上記をまとめると、本発明の一態様による方法は図２４に例示されるステップを含む。
【００９０】
第１のステップＳ１において、方法は、オブジェクトのアセンブリに、アセンブリのオブジェクトをリンクする動的接合部に関する情報を提供する。
【００９１】
そして、第２のステップＳ２において、方法は、シーン内に埋め込まれる動的操作ツールＤＭを提供し、該ツールは、並進における自由度と回転における自由度とを各軸に与える３軸を有するリファレンシャルを備える。第３のステップＳ３において、方法は、該動的操作ツールＤＭをアセンブリのオブジェクトに付着させる。
【００９２】
そこで、第４のステップＳ４において、方法は、アセンブリのオブジェクトに付着される動的操作ツールＤＭの自由度を選択する。第５のステップＳ５において、方法は、該選択された自由度に従って負荷を印加し、第６のステップＳ６において、該負荷の印加の動的シミュレーションの結果をリアルタイムで計算し、かつ、リアルタイムで表示する。
【００９３】
例えば、図２５に例示されるように、第５のステップＳ５には、負荷の値の範囲を選択する第１のサブステップＳ５ａと、該範囲内で負荷の値を判定する第２のサブステップＳ５ｂと、を含むことができる。
【００９４】
さらに、第５のステップには、負荷を印加するためのリファレンシャルを判定する任意選択の第３のサブステップＳ５ｃと、３軸の動的操作ツールが、動的操作ツールが付着されるオブジェクトと共に回転するかしないかを判定する任意選択の第４のサブステップＳ５ｄと、を含むことができる。
【００９５】
従って、本発明により、コンピュータ支援設計のシステムの３次元シーンにおけるオブジェクトのアセンブリを動的に操作するためのコンピュータに実装される方法およびシステムであって、動的に、換言すれば、リアルタイムで、重力および負荷（力、トルク）のような動的力の物理法則を考慮に入れた、該方法およびシステムが提供される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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