JP2002297678A - Ｖｏｘｅｌモデルの座標決定処理方法，座標決定処理プログラムおよび座標決定処理プログラム記録媒体 - Google Patents
Ｖｏｘｅｌモデルの座標決定処理方法，座標決定処理プログラムおよび座標決定処理プログラム記録媒体Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＶＯＸＥＬモデルの座標決定処理方法に関
し，ＶＯＸＥＬ法を用いて構造解析を行う際に，実際の
解析対象物との体積誤差が最小となるＶＯＸＥＬモデル
の座標系を決定し，計算精度を向上させることを目的と
する。 【解決手段】 ＶＯＸＥＬモデル作成部３０によって解
析対象物のＶＯＸＥＬモデルを作成し，慣性主軸計算部
４０によってその重心と慣性主軸を計算する。３次元Ｃ
ＡＤデータ回転部８０によって慣性主軸の１軸を中心に
モデルを回転させ，回転した状態のＶＯＸＥＬモデルを
いくつか作成し，その中で３次元ＣＡＤモデルで計算し
た実際の解析対象物の体積Ｖc とＶＯＸＥＬモデルの体
積Ｖv との体積誤差が最小になるものを見つける。その
ときのＶＯＸＥＬモデルの座標系をＶＯＸＥＬ座標と決
定する。
し，ＶＯＸＥＬ法を用いて構造解析を行う際に，実際の
解析対象物との体積誤差が最小となるＶＯＸＥＬモデル
の座標系を決定し，計算精度を向上させることを目的と
する。 【解決手段】 ＶＯＸＥＬモデル作成部３０によって解
析対象物のＶＯＸＥＬモデルを作成し，慣性主軸計算部
４０によってその重心と慣性主軸を計算する。３次元Ｃ
ＡＤデータ回転部８０によって慣性主軸の１軸を中心に
モデルを回転させ，回転した状態のＶＯＸＥＬモデルを
いくつか作成し，その中で３次元ＣＡＤモデルで計算し
た実際の解析対象物の体積Ｖc とＶＯＸＥＬモデルの体
積Ｖv との体積誤差が最小になるものを見つける。その
ときのＶＯＸＥＬモデルの座標系をＶＯＸＥＬ座標と決
定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，ＶＯＸＥＬモデル
の座標決定処理方法であって，特に様々な形状の構造物
における応力，変形，熱伝導等の物理量をＶＯＸＥＬ法
でコンピュータにより計算する構造解析において，解析
対象物の３次元ＣＡＤモデルの体積とＶＯＸＥＬモデル
の体積との誤差を，できる限り小さくする技術に関する
ものである。
の座標決定処理方法であって，特に様々な形状の構造物
における応力，変形，熱伝導等の物理量をＶＯＸＥＬ法
でコンピュータにより計算する構造解析において，解析
対象物の３次元ＣＡＤモデルの体積とＶＯＸＥＬモデル
の体積との誤差を，できる限り小さくする技術に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来，構造物における応力，変形，熱伝
導等の物理量を計算する構造解析の問題においては，構
造物をＶＯＸＥＬと呼ばれる微小な直方体の集合体で近
似し，その近似モデルについてＶＯＸＥＬ法（有限要素
法，反復法）を利用することにより，応力，変形，熱伝
導等の物理量を算出することが行われている。
導等の物理量を計算する構造解析の問題においては，構
造物をＶＯＸＥＬと呼ばれる微小な直方体の集合体で近
似し，その近似モデルについてＶＯＸＥＬ法（有限要素
法，反復法）を利用することにより，応力，変形，熱伝
導等の物理量を算出することが行われている。
【０００３】解析対象物のＶＯＸＥＬモデルを作成する
際には，解析対象物をＶＯＸＥＬ分割するための座標系
を決める必要がある。従来，このＶＯＸＥＬ座標の設定
においては，解析エンジニアが勘と経験により，適当と
思われる座標を設定していた。
際には，解析対象物をＶＯＸＥＬ分割するための座標系
を決める必要がある。従来，このＶＯＸＥＬ座標の設定
においては，解析エンジニアが勘と経験により，適当と
思われる座標を設定していた。
【０００４】以上のようなＶＯＸＥＬ法を利用した構造
解析方法で，算出の精度を得るためには，ＶＯＸＥＬの
１つ１つのサイズをできる限り小さくすることによって
近似誤差を少なくする必要があるが，コンピュータのＣ
ＰＵ時間やメモリ量などのハードウェア資源の制約によ
りＶＯＸＥＬサイズを小さくするには限界がある。
解析方法で，算出の精度を得るためには，ＶＯＸＥＬの
１つ１つのサイズをできる限り小さくすることによって
近似誤差を少なくする必要があるが，コンピュータのＣ
ＰＵ時間やメモリ量などのハードウェア資源の制約によ
りＶＯＸＥＬサイズを小さくするには限界がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】構造物における応力，
変形，熱伝導等の物理量を計算する構造解析において，
ＶＯＸＥＬ法を利用した計算方法では，ＶＯＸＥＬと呼
ばれる要素形状が一様な直方体の集合で近似されたＶＯ
ＸＥＬモデルを使用して，応力，変形，熱伝導等の物理
量の計算を行うことになる。そのため，解析対象物の実
際の体積とＶＯＸＥＬモデルの体積との間の誤差によ
り，結果として算出される応力，変形，熱伝導等にも誤
差が生じ，解析の精度を悪くする原因になっていた。
変形，熱伝導等の物理量を計算する構造解析において，
ＶＯＸＥＬ法を利用した計算方法では，ＶＯＸＥＬと呼
ばれる要素形状が一様な直方体の集合で近似されたＶＯ
ＸＥＬモデルを使用して，応力，変形，熱伝導等の物理
量の計算を行うことになる。そのため，解析対象物の実
際の体積とＶＯＸＥＬモデルの体積との間の誤差によ
り，結果として算出される応力，変形，熱伝導等にも誤
差が生じ，解析の精度を悪くする原因になっていた。
【０００６】また，解析対象物のＶＯＸＥＬモデルを作
成するためにＶＯＸＥＬ座標を設定する際には，解析エ
ンジニアが勘と経験によって適当と思われる座標を指定
していたため，解析対象物の実際の体積とＶＯＸＥＬモ
デルの体積との誤差はあまり小さいものにはならなかっ
た。
成するためにＶＯＸＥＬ座標を設定する際には，解析エ
ンジニアが勘と経験によって適当と思われる座標を指定
していたため，解析対象物の実際の体積とＶＯＸＥＬモ
デルの体積との誤差はあまり小さいものにはならなかっ
た。
【０００７】しかしながら，解析の精度を上げるため
に，ＶＯＸＥＬサイズを必要以上に小さくすると，ＣＰ
Ｕ時間やメモリなどのマシンの資源不足のために解析処
理が不能になり，求める結果が得られないという問題が
あるため，ＶＯＸＥＬサイズの細小化にも限界があっ
た。
に，ＶＯＸＥＬサイズを必要以上に小さくすると，ＣＰ
Ｕ時間やメモリなどのマシンの資源不足のために解析処
理が不能になり，求める結果が得られないという問題が
あるため，ＶＯＸＥＬサイズの細小化にも限界があっ
た。
【０００８】本発明は上記問題点の解決を図り，実際に
解析処理に使用するマシン資源で解析可能なＶＯＸＥＬ
サイズのもとで解析精度を上げて，モデル全体としての
解析結果の信頼性を保証することを目的とする。
解析処理に使用するマシン資源で解析可能なＶＯＸＥＬ
サイズのもとで解析精度を上げて，モデル全体としての
解析結果の信頼性を保証することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は，上記課題を解
決するため，解析対象物の３次元ＣＡＤモデル上である
軸を決定し，その軸を回転軸として３次元ＣＡＤモデル
を少しずつ回転させて複数のＶＯＸＥＬモデルを作成
し，その中から体積誤差の最小であるＶＯＸＥＬモデル
を求め，その座標系を構造解析に用いるＶＯＸＥＬモデ
ルの座標系と決定することを特徴とする。
決するため，解析対象物の３次元ＣＡＤモデル上である
軸を決定し，その軸を回転軸として３次元ＣＡＤモデル
を少しずつ回転させて複数のＶＯＸＥＬモデルを作成
し，その中から体積誤差の最小であるＶＯＸＥＬモデル
を求め，その座標系を構造解析に用いるＶＯＸＥＬモデ
ルの座標系と決定することを特徴とする。
【００１０】また，実際の解析対象物は長手方向の軸に
対して対称形のものが多いため，３次元ＣＡＤモデル上
での回転軸にその解析対象物の長手方向の慣性主軸を用
いることによって，体積誤差の小さいＶＯＸＥＬモデル
を求めるとともに，ＶＯＸＥＬモデルを表示した際に見
やすく表示できるようにすることを特徴とする。
対して対称形のものが多いため，３次元ＣＡＤモデル上
での回転軸にその解析対象物の長手方向の慣性主軸を用
いることによって，体積誤差の小さいＶＯＸＥＬモデル
を求めるとともに，ＶＯＸＥＬモデルを表示した際に見
やすく表示できるようにすることを特徴とする。
【００１１】以上の処理は，コンピュータとソフトウェ
アプログラムとによって実現することができ，そのプロ
グラムは，コンピュータが読み取り可能な可搬媒体メモ
リ，半導体メモリ，ハードディスク等の適当な記録媒体
に格納することができる。
アプログラムとによって実現することができ，そのプロ
グラムは，コンピュータが読み取り可能な可搬媒体メモ
リ，半導体メモリ，ハードディスク等の適当な記録媒体
に格納することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下，図面に従って本発明の実施
の形態を説明する。図１は，本発明を実現するシステム
の構成例を示す図である。構造解析処理装置１は，ＣＰ
Ｕおよびメモリからなるコンピュータであり，ソフトウ
ェアプログラム等によって構成される３次元ＣＡＤシス
テム１０，３次元ＣＡＤデータ記憶部２０，ＶＯＸＥＬ
モデル作成部３０，慣性主軸計算部４０，ＶＯＸＥＬモ
デルデータ記憶部５０，体積誤差計算部６０，体積誤差
判定部７０，３次元ＣＡＤデータ回転部８０，構造解析
処理部９０を備えている。構造解析処理装置１には，入
力装置２，出力装置３が接続されている。
の形態を説明する。図１は，本発明を実現するシステム
の構成例を示す図である。構造解析処理装置１は，ＣＰ
Ｕおよびメモリからなるコンピュータであり，ソフトウ
ェアプログラム等によって構成される３次元ＣＡＤシス
テム１０，３次元ＣＡＤデータ記憶部２０，ＶＯＸＥＬ
モデル作成部３０，慣性主軸計算部４０，ＶＯＸＥＬモ
デルデータ記憶部５０，体積誤差計算部６０，体積誤差
判定部７０，３次元ＣＡＤデータ回転部８０，構造解析
処理部９０を備えている。構造解析処理装置１には，入
力装置２，出力装置３が接続されている。
【００１３】構造解析処理装置１は，入力装置２から解
析対象物データを入力し，３次元ＣＡＤシステム１０
は，入力した解析対象物データを３次元ＣＡＤデータと
して３次元ＣＡＤデータ記憶部２０に保存する。また，
３次元ＣＡＤシステム１０は，前記３次元ＣＡＤデータ
から，解析対象物である３次元ＣＡＤモデルの体積Ｖc
を求める。
析対象物データを入力し，３次元ＣＡＤシステム１０
は，入力した解析対象物データを３次元ＣＡＤデータと
して３次元ＣＡＤデータ記憶部２０に保存する。また，
３次元ＣＡＤシステム１０は，前記３次元ＣＡＤデータ
から，解析対象物である３次元ＣＡＤモデルの体積Ｖc
を求める。
【００１４】ＶＯＸＥＬモデル作成部３０は，３次元Ｃ
ＡＤシステム１０から３次元ＣＡＤ（モデル）データを
入力し，そのデータを十分に小さなＶＯＸＥＬに有限要
素分割し，ＶＯＸＥＬモデルを作成する。このときのＶ
ＯＸＥＬモデルの座標系は，３次元ＣＡＤモデルの座標
系に一致させる。作成されたＶＯＸＥＬモデルは，ＶＯ
ＸＥＬモデルデータとしてＶＯＸＥＬモデルデータ記憶
部５０に保存する。
ＡＤシステム１０から３次元ＣＡＤ（モデル）データを
入力し，そのデータを十分に小さなＶＯＸＥＬに有限要
素分割し，ＶＯＸＥＬモデルを作成する。このときのＶ
ＯＸＥＬモデルの座標系は，３次元ＣＡＤモデルの座標
系に一致させる。作成されたＶＯＸＥＬモデルは，ＶＯ
ＸＥＬモデルデータとしてＶＯＸＥＬモデルデータ記憶
部５０に保存する。
【００１５】図２に解析対象物の３次元ＣＡＤデータと
そのＶＯＸＥＬモデルの例を示す。図２（Ａ）に示すよ
うな解析対象物の３次元ＣＡＤデータについて，所定の
ＶＯＸＥＬサイズで有限要素分割し，図２（Ｂ）に示す
ようなＶＯＸＥＬモデルが作成される。
そのＶＯＸＥＬモデルの例を示す。図２（Ａ）に示すよ
うな解析対象物の３次元ＣＡＤデータについて，所定の
ＶＯＸＥＬサイズで有限要素分割し，図２（Ｂ）に示す
ようなＶＯＸＥＬモデルが作成される。
【００１６】最初のＶＯＸＥＬモデルが作成されたとき
には，慣性主軸計算部４０において，ＶＯＸＥＬモデル
から重心を計算し，その重心から慣性主軸を求める。重
心の計算および慣性主軸の求め方については物理的・数
学的な問題であり，ここでの詳細な説明は省略するが，
一般のモデルではこれらを求める計算がきわめて複雑に
なるのに対し，ＶＯＸＥＬモデルでは，一つ一つのＶＯ
ＸＥＬの要素形状が一様であるため，重心を容易に特定
することができるとともに，慣性主軸の計算についても
容易に行うことができる。
には，慣性主軸計算部４０において，ＶＯＸＥＬモデル
から重心を計算し，その重心から慣性主軸を求める。重
心の計算および慣性主軸の求め方については物理的・数
学的な問題であり，ここでの詳細な説明は省略するが，
一般のモデルではこれらを求める計算がきわめて複雑に
なるのに対し，ＶＯＸＥＬモデルでは，一つ一つのＶＯ
ＸＥＬの要素形状が一様であるため，重心を容易に特定
することができるとともに，慣性主軸の計算についても
容易に行うことができる。
【００１７】体積誤差計算部６０は，作成したＶＯＸＥ
ＬモデルからＶＯＸＥＬモデルの体積Ｖv を計算し，そ
のＶＯＸＥＬモデルの体積Ｖv と３次元ＣＡＤモデルの
体積Ｖc との体積誤差εを求める。最初のＶＯＸＥＬモ
デルについては，体積誤差εをεmin とする。体積誤差
εは次式で求まる。
ＬモデルからＶＯＸＥＬモデルの体積Ｖv を計算し，そ
のＶＯＸＥＬモデルの体積Ｖv と３次元ＣＡＤモデルの
体積Ｖc との体積誤差εを求める。最初のＶＯＸＥＬモ
デルについては，体積誤差εをεmin とする。体積誤差
εは次式で求まる。
【００１８】 ε＝｜Ｖc −Ｖv ｜／Ｖc （初回のみ εmin ＝ε） 体積誤差判定部７０は，最初に作成されたＶＯＸＥＬモ
デルであるときには，そのまま処理を３次元ＣＡＤデー
タ回転部８０へ移行する。
デルであるときには，そのまま処理を３次元ＣＡＤデー
タ回転部８０へ移行する。
【００１９】３次元ＣＡＤデータ回転部８０は，３次元
ＣＡＤシステム１０から３次元ＣＡＤデータ記憶部２０
に格納された３次元ＣＡＤデータを入力し，慣性主軸計
算部４０からは慣性主軸および重心の座標データを入力
する。このとき，慣性主軸は長手方向のものを採用す
る。３次元ＣＡＤデータ回転部８０は，入力された重心
を原点とし，慣性主軸をＸ軸とした座標系（Ｙ軸，Ｚ軸
はＸ軸に直交）を設定して，Ｘ軸を中心に３次元ＣＡＤ
データのモデルを所定の角度だけ回転させる。換言すれ
ば，３次元ＣＡＤモデルに対して，Ｘ軸を中心軸とし
て，それに直交するＹ軸，Ｚ軸を回転させる処理を行
う。回転後，３次元ＣＡＤデータ回転部８０は回転した
３次元ＣＡＤデータをＶＯＸＥＬモデル作成部３０へ送
る。
ＣＡＤシステム１０から３次元ＣＡＤデータ記憶部２０
に格納された３次元ＣＡＤデータを入力し，慣性主軸計
算部４０からは慣性主軸および重心の座標データを入力
する。このとき，慣性主軸は長手方向のものを採用す
る。３次元ＣＡＤデータ回転部８０は，入力された重心
を原点とし，慣性主軸をＸ軸とした座標系（Ｙ軸，Ｚ軸
はＸ軸に直交）を設定して，Ｘ軸を中心に３次元ＣＡＤ
データのモデルを所定の角度だけ回転させる。換言すれ
ば，３次元ＣＡＤモデルに対して，Ｘ軸を中心軸とし
て，それに直交するＹ軸，Ｚ軸を回転させる処理を行
う。回転後，３次元ＣＡＤデータ回転部８０は回転した
３次元ＣＡＤデータをＶＯＸＥＬモデル作成部３０へ送
る。
【００２０】図３に，解析対象物のＶＯＸＥＬモデルに
おける慣性主軸の例と３次元ＣＡＤデータをＸ軸回りに
回転させる例を示す。例えば，図３（Ａ）のように解析
対象部のＶＯＸＥＬモデルについてＩ１，Ｉ２，Ｉ３の
３つの慣性主軸が求まったとする。このとき，例えば慣
性主軸Ｉ１が長手方向であればＩ１をＸ軸とし，図３
（Ｂ）のように，重心を原点としてＸＹＺ座標系を設定
し，Ｘ軸を回転軸として３次元ＣＡＤデータを回転させ
る。
おける慣性主軸の例と３次元ＣＡＤデータをＸ軸回りに
回転させる例を示す。例えば，図３（Ａ）のように解析
対象部のＶＯＸＥＬモデルについてＩ１，Ｉ２，Ｉ３の
３つの慣性主軸が求まったとする。このとき，例えば慣
性主軸Ｉ１が長手方向であればＩ１をＸ軸とし，図３
（Ｂ）のように，重心を原点としてＸＹＺ座標系を設定
し，Ｘ軸を回転軸として３次元ＣＡＤデータを回転させ
る。
【００２１】ＶＯＸＥＬモデル作成部３０は，回転後の
３次元ＣＡＤデータをＸＹＺ座標系に沿ってＶＯＸＥＬ
分割することにより，新ＶＯＸＥＬモデルを作成し，以
後，所定回数の回転が終了するまで，ＶＯＸＥＬモデル
作成部３０の処理，体積誤差計算部６０の処理，体積誤
差判定部７０の処理，３次元ＣＡＤデータ回転部８０の
処理を繰り返す。
３次元ＣＡＤデータをＸＹＺ座標系に沿ってＶＯＸＥＬ
分割することにより，新ＶＯＸＥＬモデルを作成し，以
後，所定回数の回転が終了するまで，ＶＯＸＥＬモデル
作成部３０の処理，体積誤差計算部６０の処理，体積誤
差判定部７０の処理，３次元ＣＡＤデータ回転部８０の
処理を繰り返す。
【００２２】２回目以降のＶＯＸＥＬモデルの場合，体
積誤差判定部７０は，２つのＶＯＸＥＬモデルの体積誤
差（前ＶＯＸＥＬモデルの体積誤差εmin ，新ＶＯＸＥ
Ｌモデルの体積誤差ε）の比較を行う。εmin ＞εであ
る場合には，ＶＯＸＥＬモデルデータ記憶部５０内の前
ＶＯＸＥＬモデルデータを新ＶＯＸＥＬデータで更新
し，εmin をεで更新する。εmin ≦εである場合に
は，ＶＯＸＥＬモデルデータもεmin も更新しない。
積誤差判定部７０は，２つのＶＯＸＥＬモデルの体積誤
差（前ＶＯＸＥＬモデルの体積誤差εmin ，新ＶＯＸＥ
Ｌモデルの体積誤差ε）の比較を行う。εmin ＞εであ
る場合には，ＶＯＸＥＬモデルデータ記憶部５０内の前
ＶＯＸＥＬモデルデータを新ＶＯＸＥＬデータで更新
し，εmin をεで更新する。εmin ≦εである場合に
は，ＶＯＸＥＬモデルデータもεmin も更新しない。
【００２３】以上の処理を繰り返し，所定回数の回転が
終了した場合，構造解析処理部９０へ移行し，構造解析
の処理を行う。所定回数の回転が終了するまで３次元Ｃ
ＡＤデータの回転による体積誤差の計算を繰り返すので
はなく，体積誤差が所定の誤差許容値の範囲になったか
どうかを判定して，所定回数の回転が終了しなくても誤
差許容値の範囲内になったときに，構造解析処理部９０
へ移行するようにしてもよい。このときにＶＯＸＥＬモ
デルデータ記憶部５０に記憶されているＶＯＸＥＬモデ
ルデータが，モデルを回転した中で最も体積誤差の小さ
いＶＯＸＥＬモデルデータである。このときのＸＹＺ座
標系を，ＶＯＸＥＬモデルの座標系とする。
終了した場合，構造解析処理部９０へ移行し，構造解析
の処理を行う。所定回数の回転が終了するまで３次元Ｃ
ＡＤデータの回転による体積誤差の計算を繰り返すので
はなく，体積誤差が所定の誤差許容値の範囲になったか
どうかを判定して，所定回数の回転が終了しなくても誤
差許容値の範囲内になったときに，構造解析処理部９０
へ移行するようにしてもよい。このときにＶＯＸＥＬモ
デルデータ記憶部５０に記憶されているＶＯＸＥＬモデ
ルデータが，モデルを回転した中で最も体積誤差の小さ
いＶＯＸＥＬモデルデータである。このときのＸＹＺ座
標系を，ＶＯＸＥＬモデルの座標系とする。
【００２４】構造解析処理部９０はＶＯＸＥＬモデルデ
ータ記憶部５０からＶＯＸＥＬモデルデータを入力し，
構造解析を実行し，結果を出力装置３から出力する。有
限要素法などを用いたＶＯＸＥＬ法による構造解析の処
理については，周知技術であるため，ここでの詳しい説
明は省略する。
ータ記憶部５０からＶＯＸＥＬモデルデータを入力し，
構造解析を実行し，結果を出力装置３から出力する。有
限要素法などを用いたＶＯＸＥＬ法による構造解析の処
理については，周知技術であるため，ここでの詳しい説
明は省略する。
【００２５】図４に，本発明の実施の形態に係る処理フ
ローチャートを示す。３次元ＣＡＤシステム１０によっ
て，解析対象物の３次元ＣＡＤデータを作成し，その３
次元ＣＡＤモデルの体積Ｖc を求める（ステップＳ
１）。ＶＯＸＥＬモデル作成部３０は，解析対象物の３
次元ＣＡＤデータから，モデルを有限要素分割したＶＯ
ＸＥＬモデルを作成し（ステップＳ２），そのＶＯＸＥ
ＬモデルのデータをＶＯＸＥＬモデルデータ記憶部５０
に記憶する（ステップＳ３）。また，慣性主軸計算部４
０は，そのＶＯＸＥＬモデルデータから重心と慣性主軸
を求める（ステップＳ４）。体積誤差計算部６０は，Ｖ
ＯＸＥＬモデルの体積Ｖv を計算し（ステップＳ５），
Ｖc とＶv から体積誤差を求めて，それをεmin とする
（ステップＳ６）。
ローチャートを示す。３次元ＣＡＤシステム１０によっ
て，解析対象物の３次元ＣＡＤデータを作成し，その３
次元ＣＡＤモデルの体積Ｖc を求める（ステップＳ
１）。ＶＯＸＥＬモデル作成部３０は，解析対象物の３
次元ＣＡＤデータから，モデルを有限要素分割したＶＯ
ＸＥＬモデルを作成し（ステップＳ２），そのＶＯＸＥ
ＬモデルのデータをＶＯＸＥＬモデルデータ記憶部５０
に記憶する（ステップＳ３）。また，慣性主軸計算部４
０は，そのＶＯＸＥＬモデルデータから重心と慣性主軸
を求める（ステップＳ４）。体積誤差計算部６０は，Ｖ
ＯＸＥＬモデルの体積Ｖv を計算し（ステップＳ５），
Ｖc とＶv から体積誤差を求めて，それをεmin とする
（ステップＳ６）。
【００２６】３次元ＣＡＤデータ回転部８０は，慣性主
軸計算部４０で計算された慣性主軸から長手方向のもの
をＸ軸に選び，重心を原点としてＸＹＺ座標系を設定
し，そのＸ軸を中心に３次元ＣＡＤデータを回転させる
（ステップＳ７）。ＶＯＸＥＬモデル作成部３０は，回
転された３次元ＣＡＤデータから新たなＶＯＸＥＬモデ
ルを作成する（ステップＳ８）。体積誤差計算部６０
は，新たなＶＯＸＥＬモデルデータから新たなＶＯＸＥ
Ｌモデルの体積Ｖv を求め（ステップＳ９），３次元Ｃ
ＡＤモデルの体積Ｖc と新たなＶv とから回転された解
析対象物の体積誤差εを求める（ステップＳ１０）。
軸計算部４０で計算された慣性主軸から長手方向のもの
をＸ軸に選び，重心を原点としてＸＹＺ座標系を設定
し，そのＸ軸を中心に３次元ＣＡＤデータを回転させる
（ステップＳ７）。ＶＯＸＥＬモデル作成部３０は，回
転された３次元ＣＡＤデータから新たなＶＯＸＥＬモデ
ルを作成する（ステップＳ８）。体積誤差計算部６０
は，新たなＶＯＸＥＬモデルデータから新たなＶＯＸＥ
Ｌモデルの体積Ｖv を求め（ステップＳ９），３次元Ｃ
ＡＤモデルの体積Ｖc と新たなＶv とから回転された解
析対象物の体積誤差εを求める（ステップＳ１０）。
【００２７】体積誤差判定部７０は，εmin とεとの大
小を比較し（ステップＳ１１），ε min ≦εであればそ
のままステップＳ１４へ進む。εmin ＞εであれば，Ｖ
ＯＸＥＬモデルデータ記憶部５０に保存されているＶＯ
ＸＥＬモデルデータを，回転された解析対象物のＶＯＸ
ＥＬモデルデータで置き換え（ステップＳ１２），体積
誤差εを最小体積誤差εmin とする（ステップＳ１
３）。体積誤差判定部７０は，解析対象物を所定回数回
転させたかどうかを確認し（ステップＳ１４），所定回
数に達していなければステップＳ７に戻り，一連の処理
を繰り返す。所定回数回転させたならば，構造解析処理
部９０で構造解析を実行し（ステップＳ１５），解析結
果を出力して処理を終了する。
小を比較し（ステップＳ１１），ε min ≦εであればそ
のままステップＳ１４へ進む。εmin ＞εであれば，Ｖ
ＯＸＥＬモデルデータ記憶部５０に保存されているＶＯ
ＸＥＬモデルデータを，回転された解析対象物のＶＯＸ
ＥＬモデルデータで置き換え（ステップＳ１２），体積
誤差εを最小体積誤差εmin とする（ステップＳ１
３）。体積誤差判定部７０は，解析対象物を所定回数回
転させたかどうかを確認し（ステップＳ１４），所定回
数に達していなければステップＳ７に戻り，一連の処理
を繰り返す。所定回数回転させたならば，構造解析処理
部９０で構造解析を実行し（ステップＳ１５），解析結
果を出力して処理を終了する。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように，構造物における応
力，変形，熱伝導等の物理量を計算する構造解析の問題
におけるＶＯＸＥＬ法のＶＯＸＥＬ座標の設定におい
て，解析エンジニアが勘と経験により適当と思われる座
標系を設定していた従来の方法と異なり，本発明では，
いくつかの異なった座標系におけるＶＯＸＥＬモデルを
作成し，その中で最も体積誤差の小さいＶＯＸＥＬモデ
ルを選んで構造解析を行わせるため，ＶＯＸＥＬサイズ
の最小値の制限がある場合でも，精度の高い構造解析を
行うことができるようになる。
力，変形，熱伝導等の物理量を計算する構造解析の問題
におけるＶＯＸＥＬ法のＶＯＸＥＬ座標の設定におい
て，解析エンジニアが勘と経験により適当と思われる座
標系を設定していた従来の方法と異なり，本発明では，
いくつかの異なった座標系におけるＶＯＸＥＬモデルを
作成し，その中で最も体積誤差の小さいＶＯＸＥＬモデ
ルを選んで構造解析を行わせるため，ＶＯＸＥＬサイズ
の最小値の制限がある場合でも，精度の高い構造解析を
行うことができるようになる。
【図１】本発明を実現するシステムの構成例を示す図で
ある。
ある。
【図２】解析対象物の３次元ＣＡＤデータの例とＶＯＸ
ＥＬモデルの例を示す図である。
ＥＬモデルの例を示す図である。
【図３】解析対象物のＶＯＸＥＬモデルにおける慣性主
軸の例と３次元ＣＡＤデータのＸ軸中心の回転の例を示
す図である。
軸の例と３次元ＣＡＤデータのＸ軸中心の回転の例を示
す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る処理フローチャート
である。
である。
１ 構造解析処理装置（ＣＰＵ／メモリ） ２ 入力装置 ３ 出力装置 １０ ３次元ＣＡＤシステム ２０ ３次元ＣＡＤデータ記憶部 ３０ ＶＯＸＥＬモデル作成部 ４０ 慣性主軸計算部 ５０ ＶＯＸＥＬモデルデータ記憶部 ６０ 体積誤差計算部 ７０ 体積誤差判定部 ８０ ３次元ＣＡＤデータ回転部 ９０ 構造解析処理部
Claims (6)
- 【請求項１】 モデル化された解析対象物の構造解析を
ＶＯＸＥＬ法を用いて行うためのＶＯＸＥＬモデルの座
標決定処理方法であって，解析対象物の実際の体積と，
ある座標系を仮定して作成したＶＯＸＥＬモデルの体積
との体積誤差を求める第１の過程と，解析対象物をＶＯ
ＸＥＬ分割するための座標系のある軸に対して，解析対
象物を回転させ，新たに回転された解析対象物のＶＯＸ
ＥＬモデルを作成する第２の過程と，解析対象物の実際
の体積と回転されたＶＯＸＥＬモデルの体積とから新た
な体積誤差を求める第３の過程と，前の体積誤差と新た
な体積誤差とを比較し，体積誤差が小さい方のＶＯＸＥ
Ｌモデルを選択する第４の過程と，前記第２ないし第４
の過程を所定の回数繰り返し，最終的に選択されたＶＯ
ＸＥＬモデルの座標系をＶＯＸＥＬ座標とする過程とを
有することを特徴とするＶＯＸＥＬモデルの座標決定処
理方法。 - 【請求項２】 モデル化された解析対象物の構造解析を
ＶＯＸＥＬ法を用いて行うためのＶＯＸＥＬモデルの座
標決定処理方法であって，解析対象物の実際の体積と，
ある座標系を仮定して作成したＶＯＸＥＬモデルの体積
との体積誤差を求める第１の過程と，ＶＯＸＥＬモデル
から解析対象物の慣性主軸を求める第２の過程と，前記
慣性主軸のうち解析対象物の長手方向の軸を座標系の１
軸とし，解析対象物をその軸を中心に回転させ，新たに
回転された解析対象物のＶＯＸＥＬモデルを作成する第
３の過程と，解析対象物の実際の体積と回転されたＶＯ
ＸＥＬモデルの体積とから新たな体積誤差を求める第４
の過程と，前の体積誤差と新たな体積誤差とを比較し，
体積誤差が小さい方のＶＯＸＥＬモデルを選択する第５
の過程と，前記第３ないし第５の過程を所定の回数繰り
返し，最終的に選択されたＶＯＸＥＬモデルの座標系を
ＶＯＸＥＬ座標とする過程とを有することを特徴とする
ＶＯＸＥＬモデルの座標決定処理方法。 - 【請求項３】 モデル化された解析対象物の構造解析を
ＶＯＸＥＬ法を用いて行うためのプログラムであって，
解析対象物の実際の体積と，ある座標系を仮定して作成
したＶＯＸＥＬモデルの体積との体積誤差を求める第１
の処理と，解析対象物をＶＯＸＥＬ分割するための座標
系のある軸に対して，解析対象物を回転させ，新たに回
転された解析対象物のＶＯＸＥＬモデルを作成する第２
の処理と，解析対象物の実際の体積と回転されたＶＯＸ
ＥＬモデルの体積とから新たな体積誤差を求める第３の
処理と，前の体積誤差と新たな体積誤差とを比較し，体
積誤差が小さい方のＶＯＸＥＬモデルを選択する第４の
処理と，前記第２ないし第４の処理を所定の回数繰り返
し，最終的に選択されたＶＯＸＥＬモデルの座標系をＶ
ＯＸＥＬ座標とする処理とを，コンピュータに実行させ
るためのＶＯＸＥＬモデルの座標決定処理プログラム。 - 【請求項４】 モデル化された解析対象物の構造解析を
ＶＯＸＥＬ法を用いて行うためのプログラムであって，
解析対象物の実際の体積と，ある座標系を仮定して作成
したＶＯＸＥＬモデルの体積との体積誤差を求める第１
の処理と，ＶＯＸＥＬモデルから解析対象物の慣性主軸
を求める第２の処理と，前記慣性主軸のうち解析対象物
の長手方向の軸を座標系の１軸とし，解析対象物をその
軸を中心に回転させ，新たに回転された解析対象物のＶ
ＯＸＥＬモデルを作成する第３の処理と，解析対象物の
実際の体積と回転されたＶＯＸＥＬモデルの体積とから
新たな体積誤差を求める第４の処理と，前の体積誤差と
新たな体積誤差とを比較し，体積誤差が小さい方のＶＯ
ＸＥＬモデルを選択する第５の処理と，前記第３ないし
第５の処理を所定の回数繰り返し，最終的に選択された
ＶＯＸＥＬモデルの座標系をＶＯＸＥＬ座標とする処理
とを，コンピュータに実行させるためのＶＯＸＥＬモデ
ルの座標決定処理プログラム。 - 【請求項５】 モデル化された解析対象物の構造解析を
ＶＯＸＥＬ法を用いて行うためのプログラムを記録した
記録媒体であって，解析対象物の実際の体積と，ある座
標系を仮定して作成したＶＯＸＥＬモデルの体積との体
積誤差を求める第１の処理と，解析対象物をＶＯＸＥＬ
分割するための座標系のある軸に対して，解析対象物を
回転させ，新たに回転された解析対象物のＶＯＸＥＬモ
デルを作成する第２の処理と，解析対象物の実際の体積
と回転されたＶＯＸＥＬモデルの体積とから新たな体積
誤差を求める第３の処理と，前の体積誤差と新たな体積
誤差とを比較し，体積誤差が小さい方のＶＯＸＥＬモデ
ルを選択する第４の処理と，前記第２ないし第４の処理
を所定の回数繰り返し，最終的に選択されたＶＯＸＥＬ
モデルの座標系をＶＯＸＥＬ座標とする処理とを，コン
ピュータに実行させるためのプログラムを記録したこと
を特徴とするＶＯＸＥＬモデルの座標決定処理プログラ
ム記録媒体。 - 【請求項６】 モデル化された解析対象物の構造解析を
ＶＯＸＥＬ法を用いて行うためのプログラムを記録した
記録媒体であって，解析対象物の実際の体積と，ある座
標系を仮定して作成したＶＯＸＥＬモデルの体積との体
積誤差を求める第１の処理と，ＶＯＸＥＬモデルから解
析対象物の慣性主軸を求める第２の処理と，前記慣性主
軸のうち解析対象物の長手方向の軸を座標系の１軸と
し，解析対象物をその軸を中心に回転させ，新たに回転
された解析対象物のＶＯＸＥＬモデルを作成する第３の
処理と，解析対象物の実際の体積と回転されたＶＯＸＥ
Ｌモデルの体積とから新たな体積誤差を求める第４の処
理と，前の体積誤差と新たな体積誤差とを比較し，体積
誤差が小さい方のＶＯＸＥＬモデルを選択する第５の処
理と，前記第３ないし第５の処理を所定の回数繰り返
し，最終的に選択されたＶＯＸＥＬモデルの座標系をＶ
ＯＸＥＬ座標とする処理とを，コンピュータに実行させ
るためのプログラムを記録したことを特徴とするＶＯＸ
ＥＬモデルの座標決定処理プログラム記録媒体。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001098340A JP2002297678A (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | Ｖｏｘｅｌモデルの座標決定処理方法，座標決定処理プログラムおよび座標決定処理プログラム記録媒体 |
| US10/107,394 US6897864B2 (en) | 2001-03-30 | 2002-03-28 | Method and program for coordinate decision procedure of voxel model, and recording medium thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001098340A JP2002297678A (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | Ｖｏｘｅｌモデルの座標決定処理方法，座標決定処理プログラムおよび座標決定処理プログラム記録媒体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002297678A true JP2002297678A (ja) | 2002-10-11 |
Family
ID=18951995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001098340A Pending JP2002297678A (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | Ｖｏｘｅｌモデルの座標決定処理方法，座標決定処理プログラムおよび座標決定処理プログラム記録媒体 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6897864B2 (ja) |
| JP (1) | JP2002297678A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7532750B2 (en) * | 2002-04-17 | 2009-05-12 | Sony Corporation | Image processing apparatus and method, program, and image processing system |
| WO2005071634A2 (en) * | 2004-01-27 | 2005-08-04 | Richard Turner | Method and apparatus for detection and tracking of objects within a defined area |
| TR201902939T4 (tr) * | 2008-09-26 | 2019-03-21 | Koninklijke Philips Nv | Medikal raporlara yönelik hastaya özgü anatomik taslaklar. |
| CN102609550B (zh) * | 2011-01-19 | 2015-11-25 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 产品三维模型自动摆正系统及方法 |
| US10740910B1 (en) * | 2016-12-22 | 2020-08-11 | Msc.Software Corporation | Volume fraction apparatuses and methods |
| US20180268614A1 (en) * | 2017-03-16 | 2018-09-20 | General Electric Company | Systems and methods for aligning pmi object on a model |
| CN109623493B (zh) * | 2019-01-31 | 2020-09-29 | 大连理工大学 | 一种判定主轴实时热变形姿态的方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7194117B2 (en) * | 1999-06-29 | 2007-03-20 | The Research Foundation Of State University Of New York | System and method for performing a three-dimensional virtual examination of objects, such as internal organs |
-
2001
- 2001-03-30 JP JP2001098340A patent/JP2002297678A/ja active Pending
-
2002
- 2002-03-28 US US10/107,394 patent/US6897864B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20020167517A1 (en) | 2002-11-14 |
| US6897864B2 (en) | 2005-05-24 |
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