JP2007080132A - Wiring shape display method and device of wire harness - Google Patents
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本発明は、拘束具で互いに間隔を置いて拘束されることにより配索されるワイヤハーネスについて、その中心ライン上に設定された節点群で構成される解析モデルに対して、有限要素法により捩れ変形に伴う各節点の三次元位置を解析して拘束位置間の配索形状を規定する変形解析モデルデータを作成し、この変形解析モデルデータに応答してディスプレイ部の画面上の三次元仮想空間に配索形状を表示するワイヤハーネスの配索形状表示するワイヤハーネスの配索形状表示方法及び装置に関するものである。 The present invention relates to a wire harness that is routed by being restrained at a distance from each other by a restraining tool, and is twisted by a finite element method with respect to an analysis model composed of nodes set on the center line. Analyzing the three-dimensional position of each node associated with the deformation to create the deformation analysis model data that defines the routing shape between the restraint positions, and responding to the deformation analysis model data, the three-dimensional virtual space on the display screen The present invention relates to a wiring harness wiring shape display method and apparatus for displaying a wiring harness wiring shape for displaying a wiring shape.
特許文献1によれば、有限要素法により、ワイヤハーネスを円形断面の複数の梁要素が結合された弾性体とみなし、ワイヤハーネスの形状、物性及び拘束条件を設定して、ワイヤハーネスの配索形状を解析するワイヤハーネスの設計支援方法が開示されている。また、本出願人は、特許文献2により、所定部位で拘束されているワイヤハーネスの特定部位が画面上で指示されて画面上で移動させられた移動位置を解析用三次元座標系の三次元座標値として認識する座標値認識手段と、ワイヤハーネスに関する解析条件を基に、認識された位置の三次元座標値データに応答して、有限要素法により特定部位の移動に伴ってワイヤハーネスの中心ライン上の節点群で構成される解析モデルが変形するのを解析し、その変形解析モデルに応答して、画面上の三次元仮想空間に変形したワイヤハーネスの三次元形状を模しグラフィック表示を行うワイヤハーネスの変形解析装置を提案した。つまり、各節点の解析された捩り量で隣の節点の位置が順に解析され、その各節点を順に直線で結んで変形解析モデルを作成して、円筒状の肉付けが行われる。
特許文献1による設計支援方法によれば、拘束位置間のワイヤハーネスの変形状態をライン画像で確認できるようになるが、実際のワイヤハーネスの外形を模した三次元仮想空間上の画像で評価することは意識されていない。一方、特許文献2による変形解析装置によれば、画面上での拘束位置の指示により多様な変形状態を三次元形状を模し画像により実感を伴って評価できるようになり、拘束具或は周辺の関連部品も表示することにより、周辺との干渉の可能性も画面上で評価できるようになる。しかしながら、中心ラインに対する変形解析モデルを構成する節点群を基に通常のコンピュータグラフィック処理によりワイヤハーネスの外形を模した円筒状の画像データを作成しようとすると、変形形状に対応して多数の関数を用いた演算処理が必要であり、特に端末のコネクタを移動させる際のワイヤハーネスの変形過程を複数段階にわたり解析して、それぞれの変形形状を同時に表示する場合には、一層グラフィック処理に要するメモリ容量が大きくなる。
According to the design support method disclosed in Patent Document 1, the deformation state of the wire harness between the restraint positions can be confirmed with a line image. However, the evaluation is performed with an image in a three-dimensional virtual space simulating the actual shape of the wire harness. I am not aware of this. On the other hand, according to the deformation analysis apparatus according to
本発明は、このような点に鑑みて、ワイヤハーネスの中心ラインに対する変形解析モデルを基に配索形状をディスプレイ部の画面の三次元仮想空間に表示する際に、その画像データを簡単なグラフィックデータ処理により作成可能にするワイヤハーネスの配索形状表示方法及び装置を提供することを目的とする。 In view of these points, the present invention provides a simple graphic for displaying image data in a three-dimensional virtual space on the screen of the display unit based on a deformation analysis model for the center line of the wire harness. It is an object of the present invention to provide a wiring harness wiring shape display method and apparatus that can be created by data processing.
本発明は、この目的を達成するために、請求項1により、拘束具で互いに間隔を置いて拘束されることにより配索されるワイヤハーネスについて、その中心ライン上に設定された節点群で構成される解析モデルに対して、有限要素法により捩れ変形に伴う各節点の三次元位置を解析して拘束位置間の配索形状を規定する変形解析モデルデータを作成し、この変形解析モデルデータに応答してディスプレイ部の画面上の三次元仮想空間に配索形状を表示するワイヤハーネスの配索形状表示方法において、所定数の節点間の間隔に対応する縦幅及びワイヤハーネスの外径に対応する単位円筒を規定する円筒データを作成し、変形解析モデルデータの所定数の節点間を順に結ぶ直線ラインに、単位円筒の中心軸を順に位置付けすることにより、円筒列による円筒状変形解析モデルデータを作成し、この円筒状変形解析モデルデータを、円筒列がディスプレイ部の画面に対応する投影面へ投影された円筒列投影像を規定する円筒列投影データに変換し、この円筒列投影データに応答して拘束位置間の配索形状を画面に表示することを特徴とする。 In order to achieve this object, the present invention comprises a node group set on the center line of a wire harness routed by being restrained at a distance from each other by a restraining device. For the analysis model to be analyzed, the three-dimensional position of each node accompanying torsional deformation is analyzed by the finite element method to create deformation analysis model data that defines the routing shape between the restraint positions. Corresponding to the vertical width corresponding to the interval between a predetermined number of nodes and the outer diameter of the wire harness in the wiring shape display method of the wire harness that responds and displays the wiring shape in the three-dimensional virtual space on the screen of the display unit By creating cylindrical data that defines the unit cylinder to be used, and by positioning the central axis of the unit cylinder in order on a straight line that connects a predetermined number of nodes of the deformation analysis model data in order To create cylindrical deformation analysis model data, and convert this cylindrical deformation analysis model data into cylindrical row projection data that defines the cylindrical row projection image projected onto the projection plane corresponding to the screen of the display. In response to the cylindrical row projection data, the routing shape between the restraint positions is displayed on the screen.
これにより、ワイヤハーネスの三次元空間での配索形状が、その捩れ変形に応じて配列位置を個々に設定した円筒列の投影画像として表示される。投影方向は解析用三次元座標系のいずれかの座標軸に沿った方向或は斜め方向であり、画像は円筒の輪郭を規定するライン状か、或は表面を着色される。配索形状を詳細に評価可能にするには、請求項2の発明により、円筒列を投影面に投影する投影方向が選択的に可変される。三次元形状を明確するには、請求項3により、円筒列投影像に陰影が付される。その装置としては、請求項4により、所定数の節点ごとにその間の間隔に対応する縦幅及びワイヤハーネスの外径に対応する単位円筒を規定する円筒データを作成する円筒データ作成手段と、変形解析モデルデータの所定数の節点間を順に結ぶ直線ラインに、単位円筒の中心軸を順に位置付けすることにより、円筒状変形解析モデルデータを作成する円筒状解析モデルデータ作成手段と、円筒状変形解析モデルデータを、円筒列がディスプレイ部の画面に対応する投影面へ投影された円筒列投影像を規定する円筒列投影データに変換するモデルデータ変換手段と、この円筒列投影データに応答して円筒列の投影画像により拘束位置間の配索形状を画面に表示する表示制御手段とを備えたことを特徴とする。
As a result, the wiring shape of the wire harness in the three-dimensional space is displayed as a projection image of the cylindrical row in which the arrangement positions are individually set according to the torsional deformation. The projection direction is a direction along one of the coordinate axes of the analysis three-dimensional coordinate system or an oblique direction, and the image is a line defining the outline of the cylinder, or the surface is colored. In order to make it possible to evaluate the arrangement shape in detail, the projection direction in which the cylindrical row is projected onto the projection plane is selectively varied. In order to clarify the three-dimensional shape, the cylindrical row projection image is shaded according to claim 3. As the apparatus, according to
請求項1又は請求項4の発明によれば、有限要素法によるワイヤハーネスの中心ラインの解析モデルに基づく配索形状の解析結果に応じて配索形状を円筒状の三次元形状を模して二次元画面にグラフィック表示する際に、順に円筒の配列位置を規定するだけの円筒状変形解析モデルデータを投影データに変換することにより、グラフィック処理段階での曲線処理が不要になり、メモリ容量が大幅に削減される。請求項2の発明によれば配索形状の画像データの作成が容易になることにより、配索形状を見る方向を変えて正確に確認できるようになり、請求項3の発明によれば仮想三次元画面において三次元配索形状の把握が容易になる。
According to invention of Claim 1 or
図1乃至図8を基に本発明の実施の形態による配索形状解析装置を説明する。この装置は、本発明のワイヤハーネスの配索形状表示方法を実施するようにパソコン1を用いるもので、さらにディスプレイ部2と、入力部としてのキーボード3及びマウス4並びにCD等の記録媒体がセットされる入出力用のディスクドライブ6等の入出力部5とが付属している。
A routing shape analyzing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This apparatus uses a personal computer 1 so as to implement the wire harness routing shape display method of the present invention, and further includes a
パソコン1は、ディスクドライブ6で読取られたワイヤハーネス(W/H)の配索形状解析用のプログラムにより内蔵のメモリ、CPU等を作動させて、次の各手段を備えるように機能する。即ち、ディスクドライブ6を介して或はCAD装置から直接取込まれたCADデータを格納するCADデータ格納手段19と、有限要素法による配索形状の解析に必要なCADデータ及び特に物性に関しては入力操作より入力された解析条件を取込んでその設定を行う解析条件設定手段12と、その解析条件を基に、拘束具により順に間隔を置いて拘束することにより配索されるW/Hの中心ラインに沿った節点群で構成される解析モデルに対して、各節点について前述の中心ラインを中心にした捩れ回転量及びそのCAD三次元座標系に対応する解析用三次元座標系の三次元位置を解析することにより拘束位置間の配索形状を規定する変形解析モデルデータを作成する変形解析手段13と、所定数の節点間の間隔に対応する縦幅及びW/Hの外径に対応する外径を有する単位円筒を規定する円筒データを作成する円筒データ作成手段15と、変形解析された所定数の節点間を結ぶ直線ラインに単位円筒の中心軸を順に位置付けして円筒列による円筒状変形解析モデルデータを作成する円筒状モデルデータ作成手段16と、その円筒状変形解析モデルデータを、円筒列がディスプレイ部2の画面2aに対応した2次元の投影面へ投影された円筒列の投影像を規定する円筒列投影データに変換するモデルデータ変換手段17と、画面2a上に、円筒列投影データに応答して円筒列の投影画像による配索形状を拘束位置間に表示する表示制御手段10とを備えている。
The personal computer 1 functions to include the following means by operating a built-in memory, CPU and the like by a program for analyzing the wiring shape of the wire harness (W / H) read by the
CADデータ格納手段19には、CAD装置で設計された解析対象になるW/Hの配索形状の三次元モデル、そのW/H長、W/Hの外径、各拘束位置のCAD座標系上の座標値、各拘束具の形状データ、それぞれの拘束方向、W/Hの物性データ等と共にCADデータとして格納される。 The CAD data storage means 19 includes a three-dimensional model of the W / H routing shape to be analyzed designed by the CAD device, its W / H length, the outer diameter of the W / H, and the CAD coordinate system of each constraint position. It is stored as CAD data together with the upper coordinate values, shape data of each restraint, each restraint direction, W / H property data, and the like.
ワイヤハーネスは、結束された複数本の電線、複数の芯線を有する樹脂外装のケーブル、複数本の結束されたケーブル等であり、したがって曲げ剛性が縦横剛性に比べて著しく小さく、また長さ方向の伸縮が制限されるために、等価的に複数の梁要素が結合された弾性体と見なし、この結合点を解析モデルの節点とすることができる。したがって、変形解析手段13は、解析条件設定手段12で設定されたCADデータ中のW/Hの外径・長さの形状、拘束位置・方向、ヤング率・ポアソン比・密度を解析条件データとして有限要素法により変形解析モデルを作成し、その際CAD装置で考慮しなかった物性データについてはパソコン1側で別途に入力設定する。 The wire harness is a plurality of bundled electric wires, a resin sheathed cable having a plurality of core wires, a plurality of bundled cables, etc. Therefore, the bending rigidity is remarkably smaller than the longitudinal and transverse rigidity, and the length direction Since expansion and contraction is limited, it can be regarded as an elastic body in which a plurality of beam elements are equivalently connected, and this connection point can be used as a node of the analysis model. Accordingly, the deformation analysis means 13 uses the W / H outer diameter / length shape, restraint position / direction, Young's modulus / Poisson ratio / density in the CAD data set by the analysis condition setting means 12 as analysis condition data. A deformation analysis model is created by the finite element method, and physical property data not taken into consideration by the CAD device at that time is separately input and set on the personal computer 1 side.
例えば、自動車のインストルメンタルパネルの裏側において配索されるW/Hの最終領域について、図3に示すように、直前の拘束位置にクランプ21により垂直上向きに取付け穴に拘束され、次の最終の拘束位置のコネクタ座23に向けて水平方向に直線状に配索され、先端部のコネクタ22が水平方向に差込まれるとすると、CAD座標系に対応する解析用三次元座標系において、図2に示すように、XZ軸面に沿って直前の拘束位置に所属する節点a0及び次の最終の拘束位置に所属の節点a1間のW/H長に対する例えば2mm間隔の中心ラインの節点bについて、配索形状を規定する変形三次元位置が解析されて変形解析モデルM1が作成され、続いて以下に説明するグラフィック処理を経てW/H1の配索形状が表示される。
For example, as shown in FIG. 3, the W / H final region routed on the back side of the instrument panel of the automobile is restrained by the mounting hole vertically upward by the
即ち、円筒データ作成手段15は、図4Aに示すように、例えば2個の隣合う節点b間の2mm間隔に対応する縦幅及び解析条件設定手段12で設定されたW/H1の外径データを取込んで、その外径の縦幅2mmの円筒Meを規定する円筒データを作成する。円筒状モデルデータ作成手段16は、図4Bに隣合う3個の解析前の節点bについて示すように、変形解析モデルデータの変位した2個の節点間を結ぶ直線ラインに円筒Meの中心軸を順に位置付けして配列された円筒列による円筒状変形解析モデルデータを作成する。 That is, as shown in FIG. 4A, the cylindrical data creating means 15 has W / H1 outer diameter data set by the longitudinal width and analysis condition setting means 12 corresponding to, for example, a 2 mm interval between two adjacent nodes b. And cylinder data defining a cylinder Me having an outer diameter of 2 mm in length is created. As shown in FIG. 4B for the three pre-analysis nodes b adjacent to FIG. 4B, the cylindrical model data creation means 16 sets the central axis of the cylinder Me on the straight line connecting the two displaced nodes of the deformation analysis model data. Cylindrical deformation analysis model data is created by cylindrical rows arranged in order.
モデルデータ変換手段17は、入出力部5での入力操作により配索形状に対応して指示された投影方向に応答して、図3において、いずれかの2軸で規定される投影面を画面2aとして想定し、円筒列を拘束具と共に投影して各単位円筒Me及び拘束具の輪郭位置を規定する円筒列投影データに変換して円筒列投影データを作成する。例えば、X軸に沿ってYZ軸面を投影面とするか、或はX軸方向へ移動した45°の斜め上方からYZ軸面への投影方向を指示する。
In response to the projection direction designated by the input operation at the input /
表示制御手段10は、この円筒列投影データに応答して、配索形状に対応する円筒列を拘束具の外形と共に表示する投影画像データを作成して付属の表示データ格納部10aに格納し、ディスプレイ部2の画面2aに表示された三次元仮想空間に画像表示する。その際、この格納部に格納されているグラフィック表示用の表示制御データを基に、各単位円筒Meの表面は着色し、その直交する端面は輝度を変える等により区別して表示し、隣同士の単位円筒Meの端面位置が一致する場合には、その端面の画像は省略して連続的に表示し、さらに投影方向からの平行光に対する陰影を輝度変化により表示する。尚、直線領域も当然非連続に単位円筒Me単位で表示しても良く、さらにその各円筒面は着色することなく輪郭で表示したり、着色はカラーに限らず、グレースケールによることも考えられる。
In response to the cylindrical row projection data, the display control means 10 creates projection image data for displaying the cylindrical row corresponding to the routing shape together with the outer shape of the restraint tool, and stores it in the attached display
このように構成されたW/Hの配索形状解析装置の動作を説明する。パソコン1において、キーボード3或はマウス4の入力操作により、所望の格納済みのW/H配索データの所望の拘束位置間の領域のCADデータを選択して配索形状を解析させる。例えば、図5に示すように、クランプ21で拘束されたW/H1がZ軸に沿って水平に配索され、コネクタ22がX軸に沿って曲げられてコネクタ座23に装着される場合、前述の45°の斜めの投影方向からのYZ軸面の投影面への投影を指示すると、その間の捩れ変形したW/H1の配索形状に対応する円筒列の投影画像20が表示される。そのうちの直線範囲は連続円筒として着色表示される。非直線範囲Aは、図6に拡大して示すように、単位円筒Meの投影画像20aが、各周面を容易に確認できるように、その各端面の輝度を変えて個々に表示されると共に、投影方向に応じた陰影も表示される。必要により、X軸或はY軸に沿った投影方向から投影画像も選択的に確認できる。
The operation of the thus configured W / H routing shape analyzer will be described. In the personal computer 1, the CAD data in the region between the desired restraint positions of the desired stored W / H routing data is selected by the input operation of the keyboard 3 or the
図7に示すように、選択された別の配索形状のW/H1の同様に最終領域において、クランプ21で拘束されたW/HがYZ軸面に沿って下方へ曲げられ、続いてXZ軸面に沿って曲げられてコネクタ座23にコネクタ22が装着される場合、前述の45°の斜め方向からYZ軸面へ投影すると、斜視状態の配索形状に沿った円筒列の投影画像25(単位円筒Meの縦幅は簡略のために相対的に拡大してある)が表示される。その際、直線範囲でも単位円筒Meの端面位置が表示されると共に、非直線範囲での互いに細隙の端面は輝度を変えて表示され、またその投影画像25には投影方向からの平行光に対する陰影が表示される。これにより、中間領域で陰の範囲が広がることにより、W/H1が途中で下方へわん曲しているのが確認される。投影方向を垂直(Y軸)方向又は水平(X軸)方向に切換えることにより、わん曲状態をより正確に確認することができる。さらに、解析範囲の移動を指示してそのCADモデルを標準解析モデルに変換して、別の拘束位置間の配索形状を確認できる。
As shown in FIG. 7, the W / H constrained by the
以上、予め設定された拘束位置間の配索形状の表示について説明したが、本発明は、ワイヤハーネスの拘束位置を画面上での指示により移動させて、例えば、コネクタ座23からコネクタ22を外して、その移動位置に対応して解析された変形解析モデルに対する配索形状を確認する場合にも適用される。
As described above, the display of the routing shape between the preset restraint positions has been described. However, the present invention moves the restraint position of the wire harness according to an instruction on the screen, and removes the
1 パーソナルコンピュータ
2 ディスプレイ部
2a 画面
3 キーボード
4 マウス
20,20a,25 円筒列の投影画像
21 クランプ
22 コネクタ
23 コネクタ座
a0,a1,b 節点
W/H1 ワイヤハーネス
Me 単位円筒
1
Claims (4)
所定数の節点間の間隔に対応する縦幅及びワイヤハーネスの外径に対応する単位円筒を規定する円筒データを作成し、
変形解析モデルデータの前記所定数の前記節点間を順に結ぶ直線ラインに、前記単位円筒の中心軸を順に位置付けすることにより、円筒列による円筒状変形解析モデルデータを作成し、
この円筒状変形解析モデルデータを、前記円筒列がディスプレイ部の画面に対応する投影面へ投影された円筒列投影像を規定する円筒列投影データに変換し、
この円筒列投影データに応答して拘束位置間の配索形状を前記画面に表示することを特徴とするワイヤハーネスの配索形状表示方法。 For wire harnesses that are routed by being restrained at a distance from each other by a restraint tool, an analysis model composed of nodes set on the center line of the wire harness is subjected to torsional deformation by the finite element method. Analyzing the three-dimensional position of the node to create deformation analysis model data that defines the routing shape between the constraint positions, and in response to this deformation analysis model data, place the routing shape in the three-dimensional virtual space on the display screen. In the wiring shape display method of the wire harness that displays
Create cylinder data that defines a unit cylinder corresponding to the vertical width corresponding to the spacing between a predetermined number of nodes and the outer diameter of the wire harness,
By sequentially positioning the central axis of the unit cylinder on a straight line connecting the predetermined number of the nodes of the deformation analysis model data in order, a cylindrical deformation analysis model data by a cylinder row is created,
The cylindrical deformation analysis model data is converted into cylindrical row projection data defining a cylindrical row projection image in which the cylindrical row is projected onto a projection plane corresponding to the screen of the display unit,
A wiring shape display method for a wire harness, wherein a wiring shape between restraint positions is displayed on the screen in response to the cylindrical row projection data.
所定数の節点間の間隔に対応する縦幅及びワイヤハーネスの外径に対応する外径を有する単位円筒を規定する円筒データを作成する円筒データ作成手段と、変形解析モデルデータの前記所定数の前記節点間を順に結ぶ直線ラインに前記単位円筒の中心軸を順に位置付けした円筒列による円筒状変形解析モデルデータを作成する円筒状解析モデルデータ作成手段と、前記円筒状変形解析モデルデータを、前記円筒列がディスプレイ部の画面に対応する投影面へ投影された円筒列投影像を規定する円筒列投影データに変換するモデルデータ変換手段と、前記円筒列投影データに応答して前記円筒列の投影画像により拘束位置間の配索形状を前記画面に表示する表示制御手段とを備えたことを特徴とするワイヤハーネスの配索形状表示装置。 For wire harnesses that are routed by being restrained at a distance from each other by a restraint tool, an analysis model composed of nodes set on the center line of the wire harness is subjected to torsional deformation by the finite element method. Analyzing the three-dimensional position of the node to create deformation analysis model data that defines the routing shape between the constraint positions, and in response to this deformation analysis model data, place the routing shape in the three-dimensional virtual space on the display screen. In the wire harness routing shape analyzer that displays
Cylindrical data creation means for creating cylindrical data defining a unit cylinder having a vertical width corresponding to the spacing between a predetermined number of nodes and an outer diameter corresponding to the outer diameter of the wire harness, and the predetermined number of deformation analysis model data Cylindrical analysis model data creating means for creating cylindrical deformation analysis model data by a cylindrical row in which the central axes of the unit cylinders are sequentially positioned on a straight line connecting the nodes in order, and the cylindrical deformation analysis model data, Model data conversion means for converting the cylindrical column projection image projected onto the projection plane corresponding to the screen of the display unit into cylindrical column projection data, and projection of the cylindrical column in response to the cylindrical column projection data A wire harness routing shape display device comprising: a display control means for displaying a routing shape between restraint positions on the screen by an image.
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