JP2004258890A - 重心解析装置および重心解析用プログラム - Google Patents
重心解析装置および重心解析用プログラム Download PDFInfo
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Abstract
【課題】位置変化を伴う製品を、傾斜した設置面に設置した場合に、変動する重心から作用する自重作用範囲と、製品の設置面での支持範囲との関係の評価が可簡単に行うことができる重心解析装置を提供する。
【解決手段】各ユニットの形状を簡略化した簡略モデルに質量情報と重心位置とを関係付けた擬似モデル１３１〜１３３を生成し、製品の設置面での支持範囲を表す製品支持範囲モデル１３５を生成し、各可動ユニットが取りうる状態を互いに組み合わせることにより形成される製品全体としての状態の各変化態様を可変情報１４１として設定し、製品全体としての各状態の重心位置１３４を算出し、製品を設置する面の設置面傾斜情報１４２を設定し、製品を傾斜面に設置する場合の自重作用方向を表す自重作用方向モデル１３６を生成し、製品全体での各状態について重心位置１３４と自重作用方向モデル１３６と製品支持範囲モデル１３５との関係を関連付けて出力する。
【選択図】 図１
【解決手段】各ユニットの形状を簡略化した簡略モデルに質量情報と重心位置とを関係付けた擬似モデル１３１〜１３３を生成し、製品の設置面での支持範囲を表す製品支持範囲モデル１３５を生成し、各可動ユニットが取りうる状態を互いに組み合わせることにより形成される製品全体としての状態の各変化態様を可変情報１４１として設定し、製品全体としての各状態の重心位置１３４を算出し、製品を設置する面の設置面傾斜情報１４２を設定し、製品を傾斜面に設置する場合の自重作用方向を表す自重作用方向モデル１３６を生成し、製品全体での各状態について重心位置１３４と自重作用方向モデル１３６と製品支持範囲モデル１３５との関係を関連付けて出力する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３次元（３Ｄ）モデルから製品の重心位置を解析する重心解析装置に関し、さらに詳細にはパラメトリック機能を有するＣＡＤ装置にて製品の３Ｄデータを利用し、製品全体としての形状が変化する据え置き型製品の重心位置情報を抽出し、その製品を傾斜面に設置する場合の製品支持範囲の適性可否を判断する重心解析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
据え置き型の製品の設計支援ツールとして、昨今、中実のソリッドモデル又は中空のサーフェスモデルを生成でき、これらのモデルの生成方法や履歴、寸法、比重等のパラメータを記憶し、さらに記憶された履歴または値を修正することによって自動的にモデルを計算、修正することが可能なパラメトリック機能を有した３次元ＣＡＤシステム（３Ｄ−ＣＡＤ）が多用されている。
【０００３】
このようなＣＡＤシステムでは、３Ｄモデル情報から単一あるいは複数の部品（ユニット）からなる製品全体の重心位置を算出する機能を有している。また、３Ｄモデル情報を有効活用し、一部の部品の重量変化に伴う組立品全体の重心位置変化を３Ｄモデル上で解析し、グラフ上にプロット出力するシステムも考案されている。（例えば、特許文献１参照）
【０００４】
【特許文献１】
特許２７１９２４８号公報（第１頁〜第３頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般のＣＡＤシステムでは、上述したように単一ないし複数の部品からなる製品全体モデルとしての重心位置の算出は可能である。また、特許文献１のシステムにおいては、その一部の部品の質量変化による全体重心変化も求めることができる。しかしながら、単純に重心位置を算出することだけを目的とする場合は、製品が設置される基台の傾斜状態については何ら意識されることはない。
【０００６】
実際の据え置き型製品は必ずしも水平な基台面に設置されるとは限らない。傾斜した面に設置する場合で、しかも製品の可動部の位置変化によって重心位置が変化する時も製品が転倒しないように設計しなければならない。そのような配慮を行うためには、単に製品の重心位置だけでなく、傾斜面に設置する場合に重心位置から作用する自重の作用範囲と、基台面に接する製品側の設置面での支持形状、支持範囲とを対比し、設計が適切であるかを知る必要がある。さらに、製品が転倒しないための条件としては、あらゆる傾斜面の傾斜方向、製品の可動部の可動状態が加味されていなければならない。
【０００７】
ところが、製品の設置面での自重作用範囲と支持範囲との関係を可動状態ごとに一覧で確認できたり、モデル化によって可視的に対比評価できたりすることはできなかった。
【０００８】
そこで本発明は、据え置き型製品であって製品全体に対する位置関係が変化する可動ユニットを備えた製品を、任意角度傾斜した設置面に設置する場合に、変動する重心から作用する自重作用範囲と製品の設置面での支持範囲との関係を評価することができ、設計を支援することができる重心解析装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、なされた本発明の重心解析装置は、少なくとも位置が変化する可動ユニットが含まれる複数のユニットを組み立てることにより構成される製品の重心解析装置であって、各ユニットの３Ｄモデルの形状情報、各ユニットの重心位置情報および質量情報を含むマスプロパティ情報に基づいて、各ユニットの形状を簡略化した簡略モデルに質量情報と重心位置とを関係付けた擬似モデルを生成する擬似モデル生成部と、製品の設置面での支持範囲を表す製品支持範囲モデルを前記形状情報に基づいて生成する製品支持範囲モデル生成部と、製品に含まれる各可動ユニットの可動範囲を元に、各可動ユニットが取りうる状態を互いに組み合わせることにより形成される製品全体としての状態の各変化態様を可変情報として設定する可変情報設定部と、擬似モデルと可変情報とに基づいて製品全体としての各状態の重心位置を算出する重心位置計算部と、製品を設置する面の傾斜情報を設定する設置面傾斜情報設定部と、製品全体での各状態の重心位置と設置面傾斜情報とに基づいて製品を傾斜面に設置する場合の自重作用方向を表す自重作用方向モデルを生成する自重作用方向モデル生成部と、製品全体での各状態について重心位置と自重作用方向モデルと製品支持範囲モデルとの関係を関連付けて出力する出力部とを備えるようにしている。
【００１０】
この発明では、複数のユニットにより構成される製品を扱い、特に各ユニットのうち少なくとも一部のユニットは、製品として組み立てたときに可動状態で組み込まれる可動ユニットを含んでいる製品を扱う。
【００１１】
可動ユニットを有する製品としてはＦＰＤテレビの他、液晶モニタ、扇風機、電気スタンドなどの１ないし複数の可動部を備えた据え置き型の製品などがある。
【００１２】
製品を構成するユニットの数についての制限はないが、製品をユニット化する際は機能ごとに分割する方が重心解析の上で扱いやすい。
また、製品を構成する各ユニットのうちの可動ユニット数は１つだけであっても複数であってもよい。
【００１３】
製品を構成する各ユニットについては、３Ｄモデルの形状情報と、各ユニットの重心位置情報および質量情報を含むマスプロパティ情報とがデータとして作成されている。これらのデータ作成は、ＣＡＤシステムによる周知の方法でなされる。
擬似モデル生成部は、３Ｄモデルの形状情報とマスプロパティ情報とに基づいて、各ユニットの形状を簡略化した簡略モデルに質量情報と重心位置とを関係つけた擬似モデルを生成し記憶する。この擬似モデルは、各ユニット単位で生成される。
製品支持範囲モデル生成部は、製品を基台上に設置するときに製品側の設置面となる部分を含むユニットから、製品を設置したときの支持範囲を抽出（算出）し、製品支持範囲モデルを生成し記憶する。
可変情報設定部は、製品に含まれる各ユニットの可動範囲を元に、各可動ユニットが取りうる状態を互いに組み合わせて形成した製品全体としての状態の各変化態様を可変情報として設定し、記憶する。
重心位置計算部は、擬似モデルと可変情報とに基づいて製品全体としての各状態の重心位置を算出し記憶する。
設置面傾斜情報設定部は、製品設置面の傾斜情報を設定し記憶する。
自重作用方向モデル生成部は、算出された各状態の重心位置と設置面傾斜情報とに基づいて製品を傾斜面に設置する場合の自重作用方向を表す自重作用方向モデルを生成し記憶する。
そして出力部は、製品全体での各状態について重心位置と自重作用方向モデルと製品支持範囲モデルとの関係を関連付けて出力する。これにより自重作用方向モデルと製品支持範囲モデルとの位置関係が得られ、製品がとる各状態の転倒しやすさなどが把握できる。
【００１４】
ここで、可変情報設定部は、製品全体としての各状態の重心位置を算出する計算回数を設定することにより、設定された計算回数に基づいて各可動ユニットの状態の組み合わせを決定するようにしてもよい。
これにより、計算時間を十分にかけて高い精度で重心解析を行うことも、あまり時間をかけずに精度を求めないで重心解析を行うこともでき、しかもそのような設定を計算回数という数値の設定だけで簡単に行うことができる。
【００１５】
自重作用方向モデルと製品支持範囲モデルとの関係として自重作用方向モデルと製品支持範囲モデルとの間のモデル間最短距離を求める距離測定部をさらに有し、出力部は製品全体での各可動状態について重心位置と前記モデル間最短距離との情報を関連付けて出力するようにしてもよい。
すなわち、製品支持範囲モデルの範囲内に自重作用方向モデルがあるときは、製品は転倒しにくく、範囲外になると転倒のおそれが生じる。また、自重作用方向モデルが製品支持範囲モデルの周囲から中央に向かうほど安定することになる。
そこで、これらのモデルのモデル間最短距離を求めることにより、転倒しやすさを数値情報として把握することができる。
【００１６】
出力部は、製品全体としての各状態について重心位置と前記モデル間最短距離との情報をテキストデータとして出力するようにしてもよい。
これにより製品全体としての可動状態ごとに重心位置、転倒しやすさの目安となるモデル間最短距離を一覧として確認することができる。
【００１７】
選別条件を設定する選別条件設定部と、設定した選別条件に基づいて製品全体としての各状態についての重心位置とモデル間最短距離の情報から所望の情報のみ抽出するデータ処理部とをさらに備えてもよい。
これにより、選別条件により必要な情報のみを抽出して出力することができる。
【００１８】
製品の設置面において自重が作用する範囲を示す自重作用範囲モデルを生成する自重作用範囲モデル生成部をさらに備え、出力部のひとつとして製品支持範囲モデルと自重作用範囲モデルとを同時に表示する表示装置を含むようにしてもよい。
これにより、製品の支持範囲と自重作用範囲とがどのような位置関係にあるかを視覚的に把握することができる。
【００１９】
また、本発明は別の観点から、少なくとも位置が変化する可動ユニットが含まれる複数のユニットを組み立てることにより構成される製品の重心解析装置としての機能をコンピュータに実行あさせるためのコンピュータ読取り可能な重心解析用プログラムであって、各ユニットの３Ｄモデルの形状情報、各ユニットの重心位置情報および質量情報を含むマスプロパティ情報に基づいて、各ユニットの形状を簡略化した簡略モデルに質量情報と重心位置とを関係付けた擬似モデルを生成する擬似モデル生成部と、製品の設置面での支持範囲を表す製品支持範囲モデルを前記形状情報に基づいて生成する製品支持範囲モデル生成部と、製品に含まれる各可動ユニットの可動範囲を元に、各可動ユニットが取りうる状態を互いに組み合わせることにより形成される製品全体としての状態の各変化態様を可変情報として設定する可変情報設定部と、擬似モデルと可変情報とに基づいて製品全体としての各状態の重心位置を算出する重心位置計算部と、製品を設置する面の傾斜情報を設定する設置面傾斜情報設定部と、製品全体での各状態の重心位置と設置面傾斜情報とに基づいて製品を傾斜面に設置する場合の自重作用方向を表す自重作用方向モデルを生成する自重作用方向モデル生成部と、製品全体での各状態について重心位置と自重作用方向モデルと製品支持範囲モデルとの関係を関連付けて出力する出力部としての機能を実行させるためのコンピュータ読取り可能な重心解析用プログラムとして捉えることもできる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の重心解析装置の実施形態について説明する。ただし、本発明はここで説明する具体例に限定されるものではない。
まず、重心解析装置のハードウェア構成について説明すると、この装置はコンピュータシステムにより構成される。すなわち、キーボードやマウスなどからなる入力装置、液晶パネルやＣＲＴなどからなる出力装置のひとつとしての表示装置、ＣＰＵおよびＲＯＭおよびＲＡＭおよびＨＤＤおよびＩ／Ｏインタフェースなどからなるコンピュータ本体で構成される。また、必要に応じて、プリンタなど表示装置以外の他の出力装置を備えたり、外部メモリであるＣＤＲＯＭ、フロッピディスク、ＩＣカード等の記録媒体読取装置を備えたり、ＬＡＮなどの通信機能を付設したりするようにしてプログラムや外部データ等の読込が必要な場合にデータの送受信ができるようにするのが望ましい。
【００２１】
本発明の具体例として複数の可動部を有する据え置き型製品の重心解析を行う場合について説明する。
具体的な製品としてここではフラットパネルディスプレイテレビ（以下ＦＰＤテレビと称す。）を例とする。図２はＦＰＤテレビの３Ｄモデルを説明する図である。このＦＰＤテレビ２００の場合、機能ごとに分割し、固定部２０１、水平回転部２０２、垂直回転部２０３の３つにユニット分割するものとする。
【００２２】
固定部２０１は基台に直接設置する部分であり、ＦＰＤテレビ２００を支持する支持台部分と、水平回転部２０２や垂直回転部２０３を支持するための支持軸部分とを有する。固定部２００自身は可動するものではない。水平回転部２０２は固定部２０１の支持軸の一端に取り付けられ、水平方向に任意角度範囲内（３６０度でもよい）で回転できるようになっている。垂直回転部２０３は水平回転部２０２により支持されるように組付けられ、水平回転部２０２上で垂直方向に任意角度範囲内で回転できるようになっている。また、組み付け部分の構造上、水平回転部２０２が水平方向に回転した場合、垂直回転部２０３も水平方向に連動して回転する。
【００２３】
次に、本発明の一実施形態である重心解析装置の構成を機能ごとに分けて説明する。図１は重心解析装置およびこの装置で扱う３Ｄモデルの構成を示すブロック図である。
【００２４】
まず、３Ｄモデルについて説明する。３Ｄモデル１００は、重心解析装置１３０で設計を行おうとする製品（本例ではＦＰＤテレビ２００）に関する情報であり、予めＣＡＤシステムにより作成したものである。この３Ｄモデル１００には、実際の製品の形状情報１１０が機能ごとにユニット化された形式で含まれている。すなわち、形状情報１１０はユニットごとに３つに分けられ、第１形状情報１１１は固定部２０１の３Ｄモデルの情報、第２形状情報１１２は水平回転部２０２の３Ｄモデルの情報、第３形状情報１１３は垂直回転部２０３の３Ｄモデルの情報を有している。
【００２５】
３Ｄモデル１００には、形状情報１１０の他に、少なくともユニットごとの重心位置と質量情報とがマスプロパティ情報１２０として備えられている。すなわち、第１マスプロパティ情報１２１は第１形状情報１１１に対する重心位置と質量情報を、第２マスプロパティ情報１２２は第２形状情報１１２に対する重心位置と質量情報を、第３マスプロパティ情報１２３は第３形状情報１１３に対する重心位置と質量情報をそれぞれ有している。
なお、形状情報１１０及びマスプロパティ情報１２０は、ユニットの数に応じて増減することができる。
【００２６】
次に、重心解析装置１３０について説明する。この装置は、機能的に分けると擬似モデル生成部（第１擬似モデル生成部１３１、第２擬似モデル生成部１３２、第３擬似モデル生成部１３３）と、重心位置計算部１３４と、製品支持範囲モデル生成部１３５と、自重作用方向モデル生成部１３６と、距離測定部１３７と、データ処理部１３８と、出力部（テキスト出力部）１３９と、自重作用範囲モデル生成部１４０と、可変情報設定部１４１と、設置面傾斜情報設定部１４２と、選別条件設定部１４３とから構成される。
【００２７】
可変情報設定部１４１は、製品の各ユニットの可動範囲（上限、下限）を定義する値と、可動範囲内で幾通りの可動条件に対して重心算出を行うかの計算回数とを設定し、これらの値を可変情報１４１ａとして記憶することで利用できるようにする。
可変情報１４１ａに含まれる数値を具体的に説明すると、水平回転部２０２の可動範囲、例えば右に２０°、左に２０°という数値情報、垂直方向部２０３の可動範囲、例えば前に５°、後ろに１５°という数値情報である。
また、計算回数はその可動範囲内での水平回転部２０２と垂直回転部２０３の可動状況を、幾通りの組み合わせにおいて重心算出するのかを設定する数値情報である。この数値が多いほど多くの可動状態の組み合わせについての検証が行えるため、高い精度の検証を行う場合はこの数値を大きくする（ただし、数値を大きくすれば精度が高くなる代わりに、処理時間を要することになる）。ここでは５００回と設定する。
【００２８】
設置面傾斜情報設定部１４２は、製品の設計条件のひとつである製品を設置する面の傾斜角度を設置面傾斜情報１４２ａとして設定し、記憶することで利用できるようにする。
【００２９】
選別条件設定部１４３は、後述するデータ処理部１３８においてデータの選別に必要な条件を選別条件値１４３ａとして設定し、記憶することで利用できるようにする。
【００３０】
擬似モデル生成部（より詳しくは第１擬似モデル生成部１３１、第２擬似モデル生成部１３２、第３擬似モデル生成部１３３）は、形状情報１１０（第１形状情報１１１〜第３形状情報１１３）ないしはマスプロパティ情報１２０（第１マスプロパティ情報１２１〜第３マスプロパティ情報１２３）に基づいて、各ユニットと同質量で同重心の簡単な形状のソリッドからなる擬似モデル（第１擬似モデル１３１ａ、第２擬似モデル１３２ａ、第３擬似モデル１３３ａ）を生成する。
【００３１】
重心位置計算部１３４は、可変情報１４１ａ、第１擬似モデル１３１ａ、第２擬似モデル１３２ａ、第３擬似モデル１３３ａから各ユニットを組み立てた製品全体としての重心位置を計算し、重心位置モデル１３４ａとして記憶する。製品全体としての重心位置の計算に用いる算術式自体は公知の計算式を用いる。
【００３２】
製品支持範囲モデル生成部１３５は、３Ｄモデル１００の形状情報１１０から、製品の設置面を有するユニットを抽出し（この抽出は設計者が指示するかまたは各ユニットの位置関係等から自動抽出することによる）、製品が設置面上で製品自体の自重を支持する範囲をモデル化し、製品支持範囲モデル１３５ａを生成する。
【００３３】
自重作用方向モデル生成部１３６は、製品全体の重心位置と設置面傾斜情報１４２ａから製品全体の重心位置１３４ａに作用する自重の作用方向をモデル化し、自重作用方向モデル１３６ａを生成する。
【００３４】
距離測定部１３７は、製品支持範囲モデル１３５ａと自重作用方向モデル１３６ａとの距離を測定し、モデル間最短距離（Ｌ）を求める。
【００３５】
データ処理部１３８は、選別条件１４３ａに基づいてデータを選別する。たとえば、モデル間最短距離（Ｌ）に関する選別値（モデル間距離（Ｌ）は製品の転倒しやすさの目安となる）を設定して、安定なデータのみを抽出したい場合などに用いる。このデータ処理部１３３での処理は、設計者の必要に応じて任意に実行する。
【００３６】
出力部１３９は、算出された製品全体での各状態の重心位置、モデル間最短距離（Ｌ）などの出力情報を出力する。出力形式は出力装置の種類により異なるが、表示装置に出力する場合は自重作用方向モデル１３６ａや製品支持範囲モデル１３５ａを画面表示したり、可動条件ごとに、重心位置、モデル間最短距離をテーブル形式にてテキストデータで出力したりする。
出力装置としてプリンタを接続した場合は、自重作用方向モデル１３６ａや製品支持範囲モデル１３５ａを印刷したり、可動条件ごとの重心位置、モデル間最短距離を印刷したりする。
【００３７】
自重作用範囲モデル生成部１４０は、可動条件ごとの製品全体の重心位置から、設置面上での重心作用範囲をサーフェス或いはソリッドモデル化し、自重作用範囲モデル１４０ａを生成する。
【００３８】
次に、この重心解析装置による動作を説明する。図３は重心解析装置１３０の処理手順を説明するフローチャートである。また、図４は本発明の重心解析装置１３０による処理を説明する図である。
【００３９】
Ｓ３０１では、第１〜第３擬似モデル生成部１３１〜１３３が、形状情報１１０とマスプロパティ情報１２０を取得し、第１〜第３擬似モデル１３１ａ〜１３３ａを生成する。図４に示すように、第１擬似モデル１３１は第１マスプロパティ情報１２１から生成された固定部２０１の擬似モデルである。この擬似モデル１３１ａでは、固定部２０１自体の外形形状は省略されて表示されておらず、その重心位置に相当するＸＹＺ座標位置に、簡易モデルが表示されている。第２擬似モデル１３２ａは第２マスプロパティ情報１２２から生成された水平回転部２０２の擬似モデルである。第３擬似モデル１３３ａは第３マスプロパティ情報１２３から生成された垂直回転部２０３の擬似モデルである。これらも同様である。
【００４０】
次に、Ｓ３０２で形状情報１１０（より詳細には設置面を有する第１形状情報１１１）に基づいて製品支持範囲モデル１３５ａを生成する。この例の場合の製品支持範囲モデル１３５ａは、固定部２０１の設置面形状が該当する。これは設置面形状より大きなサーフェスやソリッドに設置面形状の穴を空けたモデルとして表現される。
【００４１】
Ｓ３０３では、重心位置計算部１３４は可変情報１４１ａから各ユニットの可動範囲と計算回数とを取得する。重心位置計算部１３４は水平回転部２０２と垂直回転部２０３の可動範囲内で、万遍なく５００通りの可動条件を作成し、その内の最初の可動条件で、第１〜第３擬似モデル１３１ａ、１３２ａ、１３３ａを生成して重心計算を行い、製品全体の重心位置モデル４０１を作成する。この重心位置モデル４０１は製品全体として（すなわち各ユニットを組み立てた製品全体として）の重心位置に作成される点情報や座標系情報である。
【００４２】
Ｓ３０４では、自重作用方向モデル生成部１３６が、設置面傾斜情報１４２ａを取得して自重作用方向モデル１３６ａを生成する。図５は自重作用方向モデル１３６ａの説明図である。自重は重心５０１から重力の作用方向５０３、つまり水平な設置面５０４上に設置する場合（図５（ａ）参照）は、重心５０１を通り設置面５０４に垂直な直線ａ５０２の方向に作用する。仮に１５°傾いた設置面５０６に製品を設置すれば（図５（ｂ）参照）、重心の作用方向５０３は重心５０１から直線ａに対して１５°傾いた直線ｂ５０５の方向に作用する。この直線ｂ５０５の重心５０１から設置面までの線分を、直線ａ５０２を軸に３６０度回転させた軌跡で作成される円錐形が自重作用方向モデル１３６ａである。これは設置面があらゆる方向に１５°傾斜した場合の、自重の作用方向を表すモデルで、サーフェス或いはソリッドモデルである。
【００４３】
Ｓ３０５では、距離測定部１３７が自重作用方向モデル１３６ａと、製品支持範囲モデル１３５ａとのモデル間最短距離（Ｌ）４０２を測定（算出）する。
Ｓ３０６では計算実行回数がカウントされ、可変情報１４１ａで設定された計算回数（ｎ）に満たない場合はＳ３０３に戻り、次の可動条件についてＳ３０３からＳ３０６の処理を繰り返す。この例では５００通りの可動条件に対し繰り返し計算を行い、可動条件毎のデータが蓄積される。計算回数に達すればＳ３０７に進む。
【００４４】
Ｓ３０７では選別値１４３ａに基づき、必要なデータの抽出を行うかを選択する。選別値１４３ａが設定され、抽出を行う場合はＳ３０８に進み、抽出を行わない場合はＳ３０９に進む。
【００４５】
Ｓ３０８では、データ処理部１３８が選別値１４３ａに基づきデータを選別し抽出を行う。図４の製品の場合、少なくとも自重作用方向モデル１３６ａが製品支持範囲モデル１３５ａの穴の中に収まっていないと転倒の可能性が高い。
つまりＳ３０５で測定されたモデル間最短距離４０２は、値が大きい程重心位置が良好で、小さいほど悪いという意味を持つ。したがって、選別値１４３ａとしてモデル間最短距離４０２がある数値以下のものだけ抽出するような値を設定することにより、多くのデータの中から転倒危険度の高いデータだけを抽出することが可能となる。このデータ処理を行わない場合はＳ３０９へ進む。
【００４６】
Ｓ３０９では、出力部１３９が、少なくとも可動条件、重心位置、モデル間最短距離４０２を含む解析結果をテキスト出力する。図６は出力形式の一例を示す。この例では、可動条件（水平回転角、垂直回転角）ごとに重心位置、モデル間最短距離が関係付けられて出力されている。
【００４７】
最後にＳ３１０では、一連の計算結果をモデルとして可視化する。図７はその結果の表示例を示す図である。Ｓ３１０では、出力部１３９が出力したテキストデータの内、可動条件ごとの重心位置を参照して、可動条件ごとの自重作用範囲モデル１４０ａをＳ３０９で出力された可動条件の数だけ作成する。この時作成される自重作用範囲モデル１４０ａは、可動条件ごとの自重作用方向作成モデル１３６ａの円錐の底面形状を、サーフェス或いはソリッドモデル化したものである。
このようにして図７に示す自重作用範囲モデル７０１（１４０ａ）と製品支持範囲モデル１３５ａとが同時に可視化される。
【００４８】
設計者は可視化されたモデルから、その製品を１５°傾斜した面に設置した場合でかつ、製品の可動部が様々な状態に変化した場合の、製品の支持範囲と自重の作用範囲とがどのような位置関係に有るかを視覚的に容易に対比することができる。また、製品支持範囲モデル１３５の中に、設計目標範囲７０２をカーブ等の情報でモデリングしておくことにより、設計目標との可視的な比較を行うことも可能である。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、傾斜面に設置される据え置き型製品について、その製品の３Ｄモデルに基づいて、製品の形状が様々に変化した状態での重心解析が可能となる。このように３Ｄデータ、つまり設計時点において重心解析が可能となることにより、設計者は製品の重心を考慮しながら設計することが可能となる。
【００５０】
また、可動条件ごとに、重心位置、モデル間最短距離情報をテキスト出力することにより、製品の可動状態ごとの重心位置が一覧で把握できるとともに、モデル間最短距離情報からその作用範囲が設置面形状に対して適切であるかを把握できる。
【００５１】
また、製品全体としての各状態の重心位置を算出する計算回数を設定することにより、設定された計算回数に基づいて各可動ユニットの状態の組み合わせを決定するようにすれば、計算回数の数値設定だけで簡単に重心解析の精度と計算時間との調整を図ることができる。
【００５２】
また、自重作用方向モデルと製品支持範囲モデルとの関係として自重作用方向モデルと製品支持範囲モデルとの間のモデル間最短距離を求めて、製品全体での各可動状態について重心位置とモデル間最短距離との情報を関連付けて出力するようにすれば、転倒しやすさを数値情報として把握することができる。
【００５３】
また、選別条件に基づいて重要な情報のみ選別することができるようにすれば、実際の重心計算を多くの条件で行い、検証精度を上げ、必要な情報のみ取り出すことが可能となる。
【００５４】
また、自重作用範囲と製品支持範囲とをモデル化して同時に表示することにより、可視的に計算結果を評価することが可能となり、感覚的な重心評価が行い易くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である重心解析装置の構成を示すブロック図。
【図２】ＦＰＤテレビの３Ｄモデルを説明する図。
【図３】重心解析装置による処理手順を説明するフローチャート図。
【図４】重心解析装置による処理を説明する図。
【図５】自重作用方向モデルを説明する図。
【図６】テキスト出力の一例を示す図。
【図７】可視化された製品支持範囲モデルと自重作用範囲モデルとを説明する図。
【符号の説明】
１００：３Ｄモデル
１１０：形状情報
１１１：第１形状情報
１１２：第２形状情報
１１３：第３形状情報
１２０：マスプロパティ情報
１２１：第１マスプロパティ情報
１２２：第２マスプロパティ情報
１２３：第３マスプロパティ情報
１３０：重心解析装置
１３１：第１擬似モデル生成部
１３１ａ：第１擬似モデル
１３２：第２擬似モデル生成部
１３２ａ：第２擬似モデル
１３３：第３擬似モデル生成部
１３３ａ：第３擬似モデル
１３４：重心位置計算部
１３４ａ：重心位置
１３５：製品支持範囲モデル生成部
１３５ａ：製品支持範囲モデル
１３６：自重作用方向モデル生成部
１３６ａ：自重作用方向モデル
１３７：距離測定部
１３７ａ：モデル間最短距離
１３８：データ処理部
１３９：出力部
１４０：自重作用範囲モデル生成部
１４０ａ：自重作用範囲モデル
１４１：可変情報設定部
１４１ａ：可変情報
１４２：設置面傾斜情報設定部
１４２ａ：設置面傾斜情報
１４３：選別条件設定部
１４３ａ：選別条件
４０１：重心位置モデル
４０２：モデル間最短距離
７０１：自重作用範囲モデル
７０２：設計目標範囲
【発明の属する技術分野】
本発明は、３次元（３Ｄ）モデルから製品の重心位置を解析する重心解析装置に関し、さらに詳細にはパラメトリック機能を有するＣＡＤ装置にて製品の３Ｄデータを利用し、製品全体としての形状が変化する据え置き型製品の重心位置情報を抽出し、その製品を傾斜面に設置する場合の製品支持範囲の適性可否を判断する重心解析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
据え置き型の製品の設計支援ツールとして、昨今、中実のソリッドモデル又は中空のサーフェスモデルを生成でき、これらのモデルの生成方法や履歴、寸法、比重等のパラメータを記憶し、さらに記憶された履歴または値を修正することによって自動的にモデルを計算、修正することが可能なパラメトリック機能を有した３次元ＣＡＤシステム（３Ｄ−ＣＡＤ）が多用されている。
【０００３】
このようなＣＡＤシステムでは、３Ｄモデル情報から単一あるいは複数の部品（ユニット）からなる製品全体の重心位置を算出する機能を有している。また、３Ｄモデル情報を有効活用し、一部の部品の重量変化に伴う組立品全体の重心位置変化を３Ｄモデル上で解析し、グラフ上にプロット出力するシステムも考案されている。（例えば、特許文献１参照）
【０００４】
【特許文献１】
特許２７１９２４８号公報（第１頁〜第３頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般のＣＡＤシステムでは、上述したように単一ないし複数の部品からなる製品全体モデルとしての重心位置の算出は可能である。また、特許文献１のシステムにおいては、その一部の部品の質量変化による全体重心変化も求めることができる。しかしながら、単純に重心位置を算出することだけを目的とする場合は、製品が設置される基台の傾斜状態については何ら意識されることはない。
【０００６】
実際の据え置き型製品は必ずしも水平な基台面に設置されるとは限らない。傾斜した面に設置する場合で、しかも製品の可動部の位置変化によって重心位置が変化する時も製品が転倒しないように設計しなければならない。そのような配慮を行うためには、単に製品の重心位置だけでなく、傾斜面に設置する場合に重心位置から作用する自重の作用範囲と、基台面に接する製品側の設置面での支持形状、支持範囲とを対比し、設計が適切であるかを知る必要がある。さらに、製品が転倒しないための条件としては、あらゆる傾斜面の傾斜方向、製品の可動部の可動状態が加味されていなければならない。
【０００７】
ところが、製品の設置面での自重作用範囲と支持範囲との関係を可動状態ごとに一覧で確認できたり、モデル化によって可視的に対比評価できたりすることはできなかった。
【０００８】
そこで本発明は、据え置き型製品であって製品全体に対する位置関係が変化する可動ユニットを備えた製品を、任意角度傾斜した設置面に設置する場合に、変動する重心から作用する自重作用範囲と製品の設置面での支持範囲との関係を評価することができ、設計を支援することができる重心解析装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、なされた本発明の重心解析装置は、少なくとも位置が変化する可動ユニットが含まれる複数のユニットを組み立てることにより構成される製品の重心解析装置であって、各ユニットの３Ｄモデルの形状情報、各ユニットの重心位置情報および質量情報を含むマスプロパティ情報に基づいて、各ユニットの形状を簡略化した簡略モデルに質量情報と重心位置とを関係付けた擬似モデルを生成する擬似モデル生成部と、製品の設置面での支持範囲を表す製品支持範囲モデルを前記形状情報に基づいて生成する製品支持範囲モデル生成部と、製品に含まれる各可動ユニットの可動範囲を元に、各可動ユニットが取りうる状態を互いに組み合わせることにより形成される製品全体としての状態の各変化態様を可変情報として設定する可変情報設定部と、擬似モデルと可変情報とに基づいて製品全体としての各状態の重心位置を算出する重心位置計算部と、製品を設置する面の傾斜情報を設定する設置面傾斜情報設定部と、製品全体での各状態の重心位置と設置面傾斜情報とに基づいて製品を傾斜面に設置する場合の自重作用方向を表す自重作用方向モデルを生成する自重作用方向モデル生成部と、製品全体での各状態について重心位置と自重作用方向モデルと製品支持範囲モデルとの関係を関連付けて出力する出力部とを備えるようにしている。
【００１０】
この発明では、複数のユニットにより構成される製品を扱い、特に各ユニットのうち少なくとも一部のユニットは、製品として組み立てたときに可動状態で組み込まれる可動ユニットを含んでいる製品を扱う。
【００１１】
可動ユニットを有する製品としてはＦＰＤテレビの他、液晶モニタ、扇風機、電気スタンドなどの１ないし複数の可動部を備えた据え置き型の製品などがある。
【００１２】
製品を構成するユニットの数についての制限はないが、製品をユニット化する際は機能ごとに分割する方が重心解析の上で扱いやすい。
また、製品を構成する各ユニットのうちの可動ユニット数は１つだけであっても複数であってもよい。
【００１３】
製品を構成する各ユニットについては、３Ｄモデルの形状情報と、各ユニットの重心位置情報および質量情報を含むマスプロパティ情報とがデータとして作成されている。これらのデータ作成は、ＣＡＤシステムによる周知の方法でなされる。
擬似モデル生成部は、３Ｄモデルの形状情報とマスプロパティ情報とに基づいて、各ユニットの形状を簡略化した簡略モデルに質量情報と重心位置とを関係つけた擬似モデルを生成し記憶する。この擬似モデルは、各ユニット単位で生成される。
製品支持範囲モデル生成部は、製品を基台上に設置するときに製品側の設置面となる部分を含むユニットから、製品を設置したときの支持範囲を抽出（算出）し、製品支持範囲モデルを生成し記憶する。
可変情報設定部は、製品に含まれる各ユニットの可動範囲を元に、各可動ユニットが取りうる状態を互いに組み合わせて形成した製品全体としての状態の各変化態様を可変情報として設定し、記憶する。
重心位置計算部は、擬似モデルと可変情報とに基づいて製品全体としての各状態の重心位置を算出し記憶する。
設置面傾斜情報設定部は、製品設置面の傾斜情報を設定し記憶する。
自重作用方向モデル生成部は、算出された各状態の重心位置と設置面傾斜情報とに基づいて製品を傾斜面に設置する場合の自重作用方向を表す自重作用方向モデルを生成し記憶する。
そして出力部は、製品全体での各状態について重心位置と自重作用方向モデルと製品支持範囲モデルとの関係を関連付けて出力する。これにより自重作用方向モデルと製品支持範囲モデルとの位置関係が得られ、製品がとる各状態の転倒しやすさなどが把握できる。
【００１４】
ここで、可変情報設定部は、製品全体としての各状態の重心位置を算出する計算回数を設定することにより、設定された計算回数に基づいて各可動ユニットの状態の組み合わせを決定するようにしてもよい。
これにより、計算時間を十分にかけて高い精度で重心解析を行うことも、あまり時間をかけずに精度を求めないで重心解析を行うこともでき、しかもそのような設定を計算回数という数値の設定だけで簡単に行うことができる。
【００１５】
自重作用方向モデルと製品支持範囲モデルとの関係として自重作用方向モデルと製品支持範囲モデルとの間のモデル間最短距離を求める距離測定部をさらに有し、出力部は製品全体での各可動状態について重心位置と前記モデル間最短距離との情報を関連付けて出力するようにしてもよい。
すなわち、製品支持範囲モデルの範囲内に自重作用方向モデルがあるときは、製品は転倒しにくく、範囲外になると転倒のおそれが生じる。また、自重作用方向モデルが製品支持範囲モデルの周囲から中央に向かうほど安定することになる。
そこで、これらのモデルのモデル間最短距離を求めることにより、転倒しやすさを数値情報として把握することができる。
【００１６】
出力部は、製品全体としての各状態について重心位置と前記モデル間最短距離との情報をテキストデータとして出力するようにしてもよい。
これにより製品全体としての可動状態ごとに重心位置、転倒しやすさの目安となるモデル間最短距離を一覧として確認することができる。
【００１７】
選別条件を設定する選別条件設定部と、設定した選別条件に基づいて製品全体としての各状態についての重心位置とモデル間最短距離の情報から所望の情報のみ抽出するデータ処理部とをさらに備えてもよい。
これにより、選別条件により必要な情報のみを抽出して出力することができる。
【００１８】
製品の設置面において自重が作用する範囲を示す自重作用範囲モデルを生成する自重作用範囲モデル生成部をさらに備え、出力部のひとつとして製品支持範囲モデルと自重作用範囲モデルとを同時に表示する表示装置を含むようにしてもよい。
これにより、製品の支持範囲と自重作用範囲とがどのような位置関係にあるかを視覚的に把握することができる。
【００１９】
また、本発明は別の観点から、少なくとも位置が変化する可動ユニットが含まれる複数のユニットを組み立てることにより構成される製品の重心解析装置としての機能をコンピュータに実行あさせるためのコンピュータ読取り可能な重心解析用プログラムであって、各ユニットの３Ｄモデルの形状情報、各ユニットの重心位置情報および質量情報を含むマスプロパティ情報に基づいて、各ユニットの形状を簡略化した簡略モデルに質量情報と重心位置とを関係付けた擬似モデルを生成する擬似モデル生成部と、製品の設置面での支持範囲を表す製品支持範囲モデルを前記形状情報に基づいて生成する製品支持範囲モデル生成部と、製品に含まれる各可動ユニットの可動範囲を元に、各可動ユニットが取りうる状態を互いに組み合わせることにより形成される製品全体としての状態の各変化態様を可変情報として設定する可変情報設定部と、擬似モデルと可変情報とに基づいて製品全体としての各状態の重心位置を算出する重心位置計算部と、製品を設置する面の傾斜情報を設定する設置面傾斜情報設定部と、製品全体での各状態の重心位置と設置面傾斜情報とに基づいて製品を傾斜面に設置する場合の自重作用方向を表す自重作用方向モデルを生成する自重作用方向モデル生成部と、製品全体での各状態について重心位置と自重作用方向モデルと製品支持範囲モデルとの関係を関連付けて出力する出力部としての機能を実行させるためのコンピュータ読取り可能な重心解析用プログラムとして捉えることもできる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の重心解析装置の実施形態について説明する。ただし、本発明はここで説明する具体例に限定されるものではない。
まず、重心解析装置のハードウェア構成について説明すると、この装置はコンピュータシステムにより構成される。すなわち、キーボードやマウスなどからなる入力装置、液晶パネルやＣＲＴなどからなる出力装置のひとつとしての表示装置、ＣＰＵおよびＲＯＭおよびＲＡＭおよびＨＤＤおよびＩ／Ｏインタフェースなどからなるコンピュータ本体で構成される。また、必要に応じて、プリンタなど表示装置以外の他の出力装置を備えたり、外部メモリであるＣＤＲＯＭ、フロッピディスク、ＩＣカード等の記録媒体読取装置を備えたり、ＬＡＮなどの通信機能を付設したりするようにしてプログラムや外部データ等の読込が必要な場合にデータの送受信ができるようにするのが望ましい。
【００２１】
本発明の具体例として複数の可動部を有する据え置き型製品の重心解析を行う場合について説明する。
具体的な製品としてここではフラットパネルディスプレイテレビ（以下ＦＰＤテレビと称す。）を例とする。図２はＦＰＤテレビの３Ｄモデルを説明する図である。このＦＰＤテレビ２００の場合、機能ごとに分割し、固定部２０１、水平回転部２０２、垂直回転部２０３の３つにユニット分割するものとする。
【００２２】
固定部２０１は基台に直接設置する部分であり、ＦＰＤテレビ２００を支持する支持台部分と、水平回転部２０２や垂直回転部２０３を支持するための支持軸部分とを有する。固定部２００自身は可動するものではない。水平回転部２０２は固定部２０１の支持軸の一端に取り付けられ、水平方向に任意角度範囲内（３６０度でもよい）で回転できるようになっている。垂直回転部２０３は水平回転部２０２により支持されるように組付けられ、水平回転部２０２上で垂直方向に任意角度範囲内で回転できるようになっている。また、組み付け部分の構造上、水平回転部２０２が水平方向に回転した場合、垂直回転部２０３も水平方向に連動して回転する。
【００２３】
次に、本発明の一実施形態である重心解析装置の構成を機能ごとに分けて説明する。図１は重心解析装置およびこの装置で扱う３Ｄモデルの構成を示すブロック図である。
【００２４】
まず、３Ｄモデルについて説明する。３Ｄモデル１００は、重心解析装置１３０で設計を行おうとする製品（本例ではＦＰＤテレビ２００）に関する情報であり、予めＣＡＤシステムにより作成したものである。この３Ｄモデル１００には、実際の製品の形状情報１１０が機能ごとにユニット化された形式で含まれている。すなわち、形状情報１１０はユニットごとに３つに分けられ、第１形状情報１１１は固定部２０１の３Ｄモデルの情報、第２形状情報１１２は水平回転部２０２の３Ｄモデルの情報、第３形状情報１１３は垂直回転部２０３の３Ｄモデルの情報を有している。
【００２５】
３Ｄモデル１００には、形状情報１１０の他に、少なくともユニットごとの重心位置と質量情報とがマスプロパティ情報１２０として備えられている。すなわち、第１マスプロパティ情報１２１は第１形状情報１１１に対する重心位置と質量情報を、第２マスプロパティ情報１２２は第２形状情報１１２に対する重心位置と質量情報を、第３マスプロパティ情報１２３は第３形状情報１１３に対する重心位置と質量情報をそれぞれ有している。
なお、形状情報１１０及びマスプロパティ情報１２０は、ユニットの数に応じて増減することができる。
【００２６】
次に、重心解析装置１３０について説明する。この装置は、機能的に分けると擬似モデル生成部（第１擬似モデル生成部１３１、第２擬似モデル生成部１３２、第３擬似モデル生成部１３３）と、重心位置計算部１３４と、製品支持範囲モデル生成部１３５と、自重作用方向モデル生成部１３６と、距離測定部１３７と、データ処理部１３８と、出力部（テキスト出力部）１３９と、自重作用範囲モデル生成部１４０と、可変情報設定部１４１と、設置面傾斜情報設定部１４２と、選別条件設定部１４３とから構成される。
【００２７】
可変情報設定部１４１は、製品の各ユニットの可動範囲（上限、下限）を定義する値と、可動範囲内で幾通りの可動条件に対して重心算出を行うかの計算回数とを設定し、これらの値を可変情報１４１ａとして記憶することで利用できるようにする。
可変情報１４１ａに含まれる数値を具体的に説明すると、水平回転部２０２の可動範囲、例えば右に２０°、左に２０°という数値情報、垂直方向部２０３の可動範囲、例えば前に５°、後ろに１５°という数値情報である。
また、計算回数はその可動範囲内での水平回転部２０２と垂直回転部２０３の可動状況を、幾通りの組み合わせにおいて重心算出するのかを設定する数値情報である。この数値が多いほど多くの可動状態の組み合わせについての検証が行えるため、高い精度の検証を行う場合はこの数値を大きくする（ただし、数値を大きくすれば精度が高くなる代わりに、処理時間を要することになる）。ここでは５００回と設定する。
【００２８】
設置面傾斜情報設定部１４２は、製品の設計条件のひとつである製品を設置する面の傾斜角度を設置面傾斜情報１４２ａとして設定し、記憶することで利用できるようにする。
【００２９】
選別条件設定部１４３は、後述するデータ処理部１３８においてデータの選別に必要な条件を選別条件値１４３ａとして設定し、記憶することで利用できるようにする。
【００３０】
擬似モデル生成部（より詳しくは第１擬似モデル生成部１３１、第２擬似モデル生成部１３２、第３擬似モデル生成部１３３）は、形状情報１１０（第１形状情報１１１〜第３形状情報１１３）ないしはマスプロパティ情報１２０（第１マスプロパティ情報１２１〜第３マスプロパティ情報１２３）に基づいて、各ユニットと同質量で同重心の簡単な形状のソリッドからなる擬似モデル（第１擬似モデル１３１ａ、第２擬似モデル１３２ａ、第３擬似モデル１３３ａ）を生成する。
【００３１】
重心位置計算部１３４は、可変情報１４１ａ、第１擬似モデル１３１ａ、第２擬似モデル１３２ａ、第３擬似モデル１３３ａから各ユニットを組み立てた製品全体としての重心位置を計算し、重心位置モデル１３４ａとして記憶する。製品全体としての重心位置の計算に用いる算術式自体は公知の計算式を用いる。
【００３２】
製品支持範囲モデル生成部１３５は、３Ｄモデル１００の形状情報１１０から、製品の設置面を有するユニットを抽出し（この抽出は設計者が指示するかまたは各ユニットの位置関係等から自動抽出することによる）、製品が設置面上で製品自体の自重を支持する範囲をモデル化し、製品支持範囲モデル１３５ａを生成する。
【００３３】
自重作用方向モデル生成部１３６は、製品全体の重心位置と設置面傾斜情報１４２ａから製品全体の重心位置１３４ａに作用する自重の作用方向をモデル化し、自重作用方向モデル１３６ａを生成する。
【００３４】
距離測定部１３７は、製品支持範囲モデル１３５ａと自重作用方向モデル１３６ａとの距離を測定し、モデル間最短距離（Ｌ）を求める。
【００３５】
データ処理部１３８は、選別条件１４３ａに基づいてデータを選別する。たとえば、モデル間最短距離（Ｌ）に関する選別値（モデル間距離（Ｌ）は製品の転倒しやすさの目安となる）を設定して、安定なデータのみを抽出したい場合などに用いる。このデータ処理部１３３での処理は、設計者の必要に応じて任意に実行する。
【００３６】
出力部１３９は、算出された製品全体での各状態の重心位置、モデル間最短距離（Ｌ）などの出力情報を出力する。出力形式は出力装置の種類により異なるが、表示装置に出力する場合は自重作用方向モデル１３６ａや製品支持範囲モデル１３５ａを画面表示したり、可動条件ごとに、重心位置、モデル間最短距離をテーブル形式にてテキストデータで出力したりする。
出力装置としてプリンタを接続した場合は、自重作用方向モデル１３６ａや製品支持範囲モデル１３５ａを印刷したり、可動条件ごとの重心位置、モデル間最短距離を印刷したりする。
【００３７】
自重作用範囲モデル生成部１４０は、可動条件ごとの製品全体の重心位置から、設置面上での重心作用範囲をサーフェス或いはソリッドモデル化し、自重作用範囲モデル１４０ａを生成する。
【００３８】
次に、この重心解析装置による動作を説明する。図３は重心解析装置１３０の処理手順を説明するフローチャートである。また、図４は本発明の重心解析装置１３０による処理を説明する図である。
【００３９】
Ｓ３０１では、第１〜第３擬似モデル生成部１３１〜１３３が、形状情報１１０とマスプロパティ情報１２０を取得し、第１〜第３擬似モデル１３１ａ〜１３３ａを生成する。図４に示すように、第１擬似モデル１３１は第１マスプロパティ情報１２１から生成された固定部２０１の擬似モデルである。この擬似モデル１３１ａでは、固定部２０１自体の外形形状は省略されて表示されておらず、その重心位置に相当するＸＹＺ座標位置に、簡易モデルが表示されている。第２擬似モデル１３２ａは第２マスプロパティ情報１２２から生成された水平回転部２０２の擬似モデルである。第３擬似モデル１３３ａは第３マスプロパティ情報１２３から生成された垂直回転部２０３の擬似モデルである。これらも同様である。
【００４０】
次に、Ｓ３０２で形状情報１１０（より詳細には設置面を有する第１形状情報１１１）に基づいて製品支持範囲モデル１３５ａを生成する。この例の場合の製品支持範囲モデル１３５ａは、固定部２０１の設置面形状が該当する。これは設置面形状より大きなサーフェスやソリッドに設置面形状の穴を空けたモデルとして表現される。
【００４１】
Ｓ３０３では、重心位置計算部１３４は可変情報１４１ａから各ユニットの可動範囲と計算回数とを取得する。重心位置計算部１３４は水平回転部２０２と垂直回転部２０３の可動範囲内で、万遍なく５００通りの可動条件を作成し、その内の最初の可動条件で、第１〜第３擬似モデル１３１ａ、１３２ａ、１３３ａを生成して重心計算を行い、製品全体の重心位置モデル４０１を作成する。この重心位置モデル４０１は製品全体として（すなわち各ユニットを組み立てた製品全体として）の重心位置に作成される点情報や座標系情報である。
【００４２】
Ｓ３０４では、自重作用方向モデル生成部１３６が、設置面傾斜情報１４２ａを取得して自重作用方向モデル１３６ａを生成する。図５は自重作用方向モデル１３６ａの説明図である。自重は重心５０１から重力の作用方向５０３、つまり水平な設置面５０４上に設置する場合（図５（ａ）参照）は、重心５０１を通り設置面５０４に垂直な直線ａ５０２の方向に作用する。仮に１５°傾いた設置面５０６に製品を設置すれば（図５（ｂ）参照）、重心の作用方向５０３は重心５０１から直線ａに対して１５°傾いた直線ｂ５０５の方向に作用する。この直線ｂ５０５の重心５０１から設置面までの線分を、直線ａ５０２を軸に３６０度回転させた軌跡で作成される円錐形が自重作用方向モデル１３６ａである。これは設置面があらゆる方向に１５°傾斜した場合の、自重の作用方向を表すモデルで、サーフェス或いはソリッドモデルである。
【００４３】
Ｓ３０５では、距離測定部１３７が自重作用方向モデル１３６ａと、製品支持範囲モデル１３５ａとのモデル間最短距離（Ｌ）４０２を測定（算出）する。
Ｓ３０６では計算実行回数がカウントされ、可変情報１４１ａで設定された計算回数（ｎ）に満たない場合はＳ３０３に戻り、次の可動条件についてＳ３０３からＳ３０６の処理を繰り返す。この例では５００通りの可動条件に対し繰り返し計算を行い、可動条件毎のデータが蓄積される。計算回数に達すればＳ３０７に進む。
【００４４】
Ｓ３０７では選別値１４３ａに基づき、必要なデータの抽出を行うかを選択する。選別値１４３ａが設定され、抽出を行う場合はＳ３０８に進み、抽出を行わない場合はＳ３０９に進む。
【００４５】
Ｓ３０８では、データ処理部１３８が選別値１４３ａに基づきデータを選別し抽出を行う。図４の製品の場合、少なくとも自重作用方向モデル１３６ａが製品支持範囲モデル１３５ａの穴の中に収まっていないと転倒の可能性が高い。
つまりＳ３０５で測定されたモデル間最短距離４０２は、値が大きい程重心位置が良好で、小さいほど悪いという意味を持つ。したがって、選別値１４３ａとしてモデル間最短距離４０２がある数値以下のものだけ抽出するような値を設定することにより、多くのデータの中から転倒危険度の高いデータだけを抽出することが可能となる。このデータ処理を行わない場合はＳ３０９へ進む。
【００４６】
Ｓ３０９では、出力部１３９が、少なくとも可動条件、重心位置、モデル間最短距離４０２を含む解析結果をテキスト出力する。図６は出力形式の一例を示す。この例では、可動条件（水平回転角、垂直回転角）ごとに重心位置、モデル間最短距離が関係付けられて出力されている。
【００４７】
最後にＳ３１０では、一連の計算結果をモデルとして可視化する。図７はその結果の表示例を示す図である。Ｓ３１０では、出力部１３９が出力したテキストデータの内、可動条件ごとの重心位置を参照して、可動条件ごとの自重作用範囲モデル１４０ａをＳ３０９で出力された可動条件の数だけ作成する。この時作成される自重作用範囲モデル１４０ａは、可動条件ごとの自重作用方向作成モデル１３６ａの円錐の底面形状を、サーフェス或いはソリッドモデル化したものである。
このようにして図７に示す自重作用範囲モデル７０１（１４０ａ）と製品支持範囲モデル１３５ａとが同時に可視化される。
【００４８】
設計者は可視化されたモデルから、その製品を１５°傾斜した面に設置した場合でかつ、製品の可動部が様々な状態に変化した場合の、製品の支持範囲と自重の作用範囲とがどのような位置関係に有るかを視覚的に容易に対比することができる。また、製品支持範囲モデル１３５の中に、設計目標範囲７０２をカーブ等の情報でモデリングしておくことにより、設計目標との可視的な比較を行うことも可能である。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、傾斜面に設置される据え置き型製品について、その製品の３Ｄモデルに基づいて、製品の形状が様々に変化した状態での重心解析が可能となる。このように３Ｄデータ、つまり設計時点において重心解析が可能となることにより、設計者は製品の重心を考慮しながら設計することが可能となる。
【００５０】
また、可動条件ごとに、重心位置、モデル間最短距離情報をテキスト出力することにより、製品の可動状態ごとの重心位置が一覧で把握できるとともに、モデル間最短距離情報からその作用範囲が設置面形状に対して適切であるかを把握できる。
【００５１】
また、製品全体としての各状態の重心位置を算出する計算回数を設定することにより、設定された計算回数に基づいて各可動ユニットの状態の組み合わせを決定するようにすれば、計算回数の数値設定だけで簡単に重心解析の精度と計算時間との調整を図ることができる。
【００５２】
また、自重作用方向モデルと製品支持範囲モデルとの関係として自重作用方向モデルと製品支持範囲モデルとの間のモデル間最短距離を求めて、製品全体での各可動状態について重心位置とモデル間最短距離との情報を関連付けて出力するようにすれば、転倒しやすさを数値情報として把握することができる。
【００５３】
また、選別条件に基づいて重要な情報のみ選別することができるようにすれば、実際の重心計算を多くの条件で行い、検証精度を上げ、必要な情報のみ取り出すことが可能となる。
【００５４】
また、自重作用範囲と製品支持範囲とをモデル化して同時に表示することにより、可視的に計算結果を評価することが可能となり、感覚的な重心評価が行い易くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である重心解析装置の構成を示すブロック図。
【図２】ＦＰＤテレビの３Ｄモデルを説明する図。
【図３】重心解析装置による処理手順を説明するフローチャート図。
【図４】重心解析装置による処理を説明する図。
【図５】自重作用方向モデルを説明する図。
【図６】テキスト出力の一例を示す図。
【図７】可視化された製品支持範囲モデルと自重作用範囲モデルとを説明する図。
【符号の説明】
１００：３Ｄモデル
１１０：形状情報
１１１：第１形状情報
１１２：第２形状情報
１１３：第３形状情報
１２０：マスプロパティ情報
１２１：第１マスプロパティ情報
１２２：第２マスプロパティ情報
１２３：第３マスプロパティ情報
１３０：重心解析装置
１３１：第１擬似モデル生成部
１３１ａ：第１擬似モデル
１３２：第２擬似モデル生成部
１３２ａ：第２擬似モデル
１３３：第３擬似モデル生成部
１３３ａ：第３擬似モデル
１３４：重心位置計算部
１３４ａ：重心位置
１３５：製品支持範囲モデル生成部
１３５ａ：製品支持範囲モデル
１３６：自重作用方向モデル生成部
１３６ａ：自重作用方向モデル
１３７：距離測定部
１３７ａ：モデル間最短距離
１３８：データ処理部
１３９：出力部
１４０：自重作用範囲モデル生成部
１４０ａ：自重作用範囲モデル
１４１：可変情報設定部
１４１ａ：可変情報
１４２：設置面傾斜情報設定部
１４２ａ：設置面傾斜情報
１４３：選別条件設定部
１４３ａ：選別条件
４０１：重心位置モデル
４０２：モデル間最短距離
７０１：自重作用範囲モデル
７０２：設計目標範囲
Claims (7)
- 少なくとも位置が変化する可動ユニットが含まれる複数のユニットを組み立てることにより構成される製品の重心解析装置であって、
各ユニットの３Ｄモデルの形状情報、各ユニットの重心位置情報および質量情報を含むマスプロパティ情報に基づいて、各ユニットの形状を簡略化した簡略モデルに質量情報と重心位置とを関係付けた擬似モデルを生成する擬似モデル生成部と、
製品の設置面での支持範囲を表す製品支持範囲モデルを前記形状情報に基づいて生成する製品支持範囲モデル生成部と、
製品に含まれる各可動ユニットの可動範囲を元に、各可動ユニットが取りうる状態を互いに組み合わせることにより形成される製品全体としての状態の各変化態様を可変情報として設定する可変情報設定部と、
擬似モデルと可変情報とに基づいて製品全体としての各状態の重心位置を算出する重心位置計算部と、
製品を設置する面の傾斜情報を設定する設置面傾斜情報設定部と、
製品全体での各状態の重心位置と設置面傾斜情報とに基づいて製品を傾斜面に設置する場合の自重作用方向を表す自重作用方向モデルを生成する自重作用方向モデル生成部と、
製品全体での各状態について重心位置と自重作用方向モデルと製品支持範囲モデルとの関係を関連付けて出力する出力部とを備えたことを特徴とする重心解析装置。 - 可変情報設定部は、製品全体としての各状態の重心位置を算出する計算回数を設定することにより、設定された計算回数に基づいて各可動ユニットの状態の組み合わせを決定することを特徴とする請求項１に記載の重心解析装置。
- 自重作用方向モデルと製品支持範囲モデルとの関係として自重作用方向モデルと製品支持範囲モデルとの間のモデル間最短距離を求める距離測定部をさらに有し、出力部は製品全体での各状態について重心位置とモデル間最短距離との情報を関連付けて出力することを特徴とする請求項１に記載の重心解析装置。
- 出力部は、製品全体としての各状態について重心位置とモデル間最短距離との情報をテキストデータとして出力することを特徴とする請求項３に記載の重心解析装置。
- 選別条件を設定する選別条件設定部と、設定した選別条件に基づいて製品全体としての各状態についての重心位置とモデル間最短距離の情報から所望の情報のみ抽出するデータ処理部とをさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載の重心解析装置。
- 自重作用方向モデルから製品の設置面において自重が作用する範囲を抽出することにより自重作用範囲モデルを生成する自重作用範囲モデル生成部をさらに備え、出力部として製品支持範囲モデルと自重作用範囲モデルとを同時に表示する表示装置を有することを特徴とする請求項１に記載の重心解析装置。
- 少なくとも位置が変化する可動ユニットが含まれる複数のユニットを組み立てることにより構成される製品の重心解析装置としての機能をコンピュータに実行させるためのコンピュータ読取り可能な重心解析用プログラムであって、
各ユニットの３Ｄモデルの形状情報、各ユニットの重心位置情報および質量情報を含むマスプロパティ情報に基づいて、各ユニットの形状を簡略化した簡略モデルに質量情報と重心位置とを関係付けた擬似モデルを生成する擬似モデル生成部と、
製品の設置面での支持範囲を表す製品支持範囲モデルを前記形状情報に基づいて生成する製品支持範囲モデル生成部と、
製品に含まれる各可動ユニットの可動範囲を元に、各可動ユニットが取りうる状態を互いに組み合わせることにより形成される製品全体としての状態の各変化態様を可変情報として設定する可変情報設定部と、
擬似モデルと可変情報とに基づいて製品全体としての各状態の重心位置を算出する重心位置計算部と、
製品を設置する面の傾斜情報を設定する設置面傾斜情報設定部と、
製品全体での各状態の重心位置と設置面傾斜情報とに基づいて製品を傾斜面に設置する場合の自重作用方向を表す自重作用方向モデルを生成する自重作用方向モデル生成部と、
製品全体での各状態について重心位置と自重作用方向モデルと製品支持範囲モデルとの関係を関連付けて出力する出力部としての機能を実行させるためのコンピュータ読取り可能な重心解析用プログラム。
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| JP2003047736A JP2004258890A (ja) | 2003-02-25 | 2003-02-25 | 重心解析装置および重心解析用プログラム |
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| JP2003047736A JP2004258890A (ja) | 2003-02-25 | 2003-02-25 | 重心解析装置および重心解析用プログラム |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2017004574A (ja) * | 2013-09-30 | 2017-01-05 | キヤノンマーケティングジャパン株式会社 | 情報処理装置、その制御方法、及びプログラム |
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2003
- 2003-02-25 JP JP2003047736A patent/JP2004258890A/ja active Pending
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| JP2019109931A (ja) * | 2013-09-30 | 2019-07-04 | キヤノンマーケティングジャパン株式会社 | 情報処理装置、その制御方法、及びプログラム |
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