JP2008052648A - 解析モデル生成方法、並びにプログラム及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】メッシュ作成のための演算時間を短縮すると共に、接触部分の誤判断を低減することができる解析モデル生成方法、並びにプログラム及び記憶媒体を提供する。
【解決手段】解析モデル生成方法は、設計図のＣＡＤデータをモデル化対象部品として解析モデル生成処理プログラムにインポートし、引き続き、インポートしたモデル化対象部品の図形データに属性として部品種別指定を行う。次いで、データベース１００中の締結データベースに基づいて、締結部認識及び締結種別選定を行って、締結種別確認の上、締結データベースに部品種別の組合せ、並びに接触判定基準及び締結部境界形状の各特徴を登録する。さらに、上記接触判定基準を設定すると共に、モデル化対象部品の図形データの中から締結データベースに登録された部品種別の組合せを抽出した上で、モデル化対象部品にメッシングを施した後、解析・ポスト処理を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、解析モデル生成方法、並びにプログラム及び記憶媒体に関する。詳しくは、三次元ＣＡＤによって描かれた図形形状に有限要素法解析に用いられるメッシュを生成する解析モデル生成方法、並びにプログラム及び記憶媒体に関する。

従来の解析モデル生成方法は、三次元ＣＡＤ図からモデル化対象部品の締結部を認識し、その認識に基づいて適当な締結モデルデータベースを適用している（例えば、特許文献１参照）。モデル化対象部品の締結部の抽出は、幾何情報から接触部を検索することにより行うが、この検索はすべての部品に対し総当り的に接触判断を行う。抽出された部品は「部品締結データ」として登録され、適当な締結モデルデータベースを適用することによりモデル化が行われる。
特開２００１−２６５８３６号公報

しかしながら、従来の解析モデル生成方法には、以下の問題点がある。

（１）接触の可能性のある２部品の組合せは部品数の二乗で増大するため、すべての部品の組合せに対して接触判定を行うと判断演算に多大な時間がかかる。

（２）接触で締結を判断すると、例えば、クリアランスを持つ接着のような接触しない締結や、ＣＡＤ図面上では接触する状態で描かれていない場合（めり込んでいる締結（バネ押圧））等は判断できない。これらを接触と判断するためには、ある閾値内にある２部品を接触と判断することが必要になるが、すべての部品の組合せに対しこのような判断を行うと判断演算が増大する。また、接触と判断される個所でも実際には接触でない個所が多く含まれることとなり、人手による後処理に多大な労力が必要となる。

本発明の目的は、メッシュ作成のための演算時間を短縮すると共に、接触部分の誤判断を低減することができる解析モデル生成方法、並びにプログラム及び記憶媒体を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の解析モデル生成方法は、モデル化対象部品の図形データに属性として部品種別を設定するステップと、前記モデル化対象部品の締結部形状のモデル化手法を定義する締結データベースに部品種別の組合せ、並びに接触判定基準及び締結部形状の各特徴を登録するステップと、前記接触判定基準を設定するステップと、前記モデル化対象部品の図形データの中から前記締結データベースに登録された部品種別の組合せを抽出するステップと、前記抽出された部品種別の組合せが該部品種別の組合せに対して設定された 接触判定基準及び締結部形状の各特徴を共に満たすか否かを判断するステップと、前記抽出された部品種別の組合せが該部品種別の組合せに対して設定された接触判定基準及び締結部形状の各特徴を共に満たすときは、当該締結部形状を表示するステップと、前記締結部形状に前記締結データベースに定義されているモデル化手法を適用して締結モデルを作成するステップとを備えることを特徴とする。

請求項３記載の解析モデル生成プログラムは、モデル化対象部品の図形データに属性として部品種別を設定するモジュールと、前記モデル化対象部品の締結部形状のモデル化手法を定義する締結データベースに部品種別の組合せ、並びに接触判定基準及び締結部形状の各特徴を登録するモジュールと、前記接触判定基準を設定するモジュールと、前記モデル化対象部品の図形データの中から前記締結データベースに登録された部品種別の組合せを抽出するモジュールと、前記抽出された部品種別の組合せが該部品種別の組合せに対して設定された接触判定基準及び締結部形状の各特徴を共に満たすか否かを判断するモジュールと、前記抽出された部品種別の組合せが該部品種別の組合せに対して設定された接触判定基準及び締結部形状の特徴を共に満たすときは、当該締結部形状を表示するモジュールと、前記締結部形状に前記締結データベースに定義されているモデル化手法を適用して締結モデルを作成するモジュールとをコンピュータに実行させることを特徴とする。

請求項４記載のコンピュータ読取り可能な記憶媒体は、請求項３記載の解析モデル生成プログラムを格納することを特徴とする。

本発明によれば、対象図形の検索時間を短縮すると共に、接触部分の誤判断を低減することができることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る解析モデル生成方法を実行する情報処理装置の内部構成を概略的に示すブロック図である。

図１において、情報処理装置としてのコンピュータ３００は、ＣＰＵ３０１、システムバス３０２、ＲＯＭ３０３、外部メモリ３０４、ＲＡＭ３０５、キーボードコントローラ（ＫＢＣ）３０６を備える。また、コンピュータ３００は、キーボード（ＫＢ）３０７、ＣＲＴコントローラ（ＣＲＴＣ）３０８、表示部３０９、外部メモリコントローラ（ＭＣ）３１０、及び通信Ｉ／Ｆコントローラ（Ｉ／ＦＣ）３１１を備える。

ＣＰＵ３０１は、システムバス３０２に接続される各デバイスを統括的に制御する。ＲＯＭ３０３は、ＣＰＵ３０１の制御プログラムであるオペレーティングシステム（ＯＳ）や、後述する図２の解析モデル生成処理プログラム等を記憶している。ＲＯＭ３０３は、さらに、動作を実現するために必要なプログラム（アプリケーションプログラムやＦＡＸドライバ等の各種ドライバ等）を記憶している。ＲＡＭ３０５は、ＣＰＵ３０１の主メモリ、ワークエリア等として機能するし、キーボードコントローラ（ＫＢＣ）３０６は、キーボード３０７や不図示のポインティングデバイスからの入力を制御する。ＣＲＴコントローラ（ＣＲＴＣ）３０８は、表示部（液晶或いはＣＲＴ等）３０９への表示を制御する。外部メモリコントローラ（ＭＣ）３１０は、外部メモリ３０４へのアクセスを制御する。外部メモリ３０４は、ハードディスク（ＨＤ）、フロッピー（登録商標）ディスク（ＦＤ）、コンパクトフラッシュ（登録商標）メモリ（登録商標）等から成る。ハードディスク（ＨＤ）は、ブートプログラム、汎用のソフトウェアである販売管理プログラム或いは画像データに対するＯＣＲ処理を含む認識処理やデータの修正等を行うプログラム等の各種のアプリケーション、ユーザファイル、編集ファイル等を記憶する。また、コンパクトフラッシュ(登録商標)メモリは、ＰＣＭＣＩＡカードスロットにアダプタを介して接続される。通信Ｉ／Ｆコントローラ（Ｉ／ＦＣ）３１１は、ＴＣＰ／ＩＰによりＬＡＮを介して又はローカルな汎用インターフェースであるＵＳＢや１３９４等のネットワークを介して、外部機器と通信接続されて、各種通信制御処理を実行する。

ＲＯＭ３０３に格納される各種プログラムは不図示の外部メモリ（ＨＤ）に格納されていてもよい。

また、ＣＰＵ３０１は、例えばＲＡＭ３０２の表示情報用領域へ表示情報の展開（ラスタライズ）処理を実行することにより、表示部３０９への表示を可能としている。またＣＰＵ３０１は、ＲＯＭ３０３に格納されているプログラムを実行する場合には、そのプログラムを一旦ＲＡＭ３０５にロードして実行させ、後述する各種機能及び動作を実現している。

図２は、図１の情報処理装置によって実行される解析モデル生成処理プログラムのフローチャートである。

本発明の実施の形態に係る解析モデル生成方法は、図２の処理を実行するための解析モデル生成処理プログラムを情報処理装置である図１のコンピュータ３００（又はＣＰＵやＭＰＵ等）が読み出し実行することによって達成される。本コンピュータ３００は、解析モデル生成処理プログラムのデータベースとして、部品種別、接触判定基準、及び締結部形状の特徴の関数で表されるデータベース１００を有している（図２）。データベース１００は、ハードディスクなどの不揮発性の記憶媒体に記憶される。

以下、図２の解析モデル生成処理プログラム処理を、複数の部品が締結されたユニットを例にとって詳細に説明する。

図３は、図２の解析モデル生成方法が適用されるモデル化対象部品の斜視図であり、図４は、図３のモデル化対象部品の要部の部分拡大図である。

図４において、本モデル化対象部品は、箱モデル１と、箱モデル１の底部の凸部１ａに取り付けられた光学部品としてのレンズモデル２と、箱モデル１の底部の凸部１ｂに取り付けられていると共にレンズモデル２を押さえ付けるバネモデル３とから構成される。

図２の解析モデル生成処理プログラムのデータベース１００は、モデル化対象部品の締結形状のモデル化手法を定義する締結データベースである。具体的には、接触判定を行なう部品種別の組合せと締結方式に関するデータベースを有する（表１）。また、締結方式に対する部品の接触の判定を行なうための情報（接触判定要素，接触境界形状，接触判定基準，メッシュ分割条件）（表２）を構築するように構成されている。

表１は、モデル化対象部品の締結部としてモデルを生成する際に、部品の接触を判定するための条件（締結方式のタイプ）をモデル化対象部品の種類の組合せ毎が示されている。表２は、表１の締結方式タイプ０１、タイプ０２、タイプ０３毎のモデル生成条件（接触判定条件）として、例えば接触判定要素、境界形状、接触判定基準（クリアランス）、メッシュ分割条件（放射状、格子状）が示されている。

表１に挙げた部品組合せは、本モデル化対象部品の種別ごとの組合せである。そして各締結方式が表２を参照する構成となっている。

図２において、まず、ユーザの指示を検出すると、ＣＰＵは、設計図のＣＡＤデータをモデル化対象部品として情報処理装置のＲＡＭに外部のＣＡＤ装置からインポートする（ステップＳ１０１）。そして、インポートしたモデル化対象部品の図形データに属性として部品種別のユーザによる指定をを検出する（ステップＳ１０２）。

図５は、図２の解析モデル生成処理プログラムを実行するコンピュータのディスプレイの画面の図であり、図３のモデル化対象部品に部品種別を設定する場合を示す。

画面に表示されているモデル化対象部品から、部品種別を設定しようとする部品が選択されたことを検出する。すると、選択された部品は強調表示される。「箱」に部品種別を設定する場合には、「Ｓｅｌｅｃｔ Ｐａｒｔｓ」ダイアログ内で「Ｂｏｘ」を選ぶことにより、箱モデル１に「Ｂｏｘ」という部品種別が設定される。同様にモデル化対象部品すべてに部品種別を指定する。

次いで、ＣＰＵは、データベース１００中の締結データベースに基づいて、締結部認識及び締結種別選定の設定を検出する（ステップＳ１０３、Ｓ１０４）。そして、データベース１００に部品種別の組合せ（表１）、並びに接触判定基準及び締結部境界形状の各特徴を登録する（ステップＳ１０５）。

さらに、ＣＰＵは、上記接触判定基準を設定すると共に、モデル化対象部品の図形データの中から締結データベースに登録された部品種別の組合せを抽出した上で、モデル化対象部品にメッシング（要素分割処理）を施す（ステップＳ１０６）。その後、解析・ポスト処理を行って（ステップＳ１０７）、本処理を終了する。

ステップＳ１０７の解析・ポスト処理は、以下のように行う。

即ち、ＣＰＵは、抽出された部品種別の組合せが該部品種別の組合せに対して設定された 接触判定基準及び締結部形状の各特徴を共に満たすか否かを判断する（接触判定）。そして、抽出された部品種別の組合せが該部品種別の組合せに対して設定された接触判定基準及び締結部形状の特徴を共に満たすときは、当該部品の組み合わせを表示する。そして、締結部形状に締結データベースに定義されているモデル化手法を適用して締結モデルを作成する（図６〜図８）。

図６は接触判定が行われた状態の画面である。ここでは箱モデル１の底部の凸部１ｂとバネモデル３の接触部分を拡大表示している。ここで用いられるデータベースは、表１の「データベースＮｏ．２」である。接触していると判断された面は強調表示される。

なお、本実施の形態では、バネモデル３はシェルメッシュでモデル化されることを前提に、既知の方法により既に中立面が抽出されているとして説明を行う。

本実施の形態において、タイプ０３のバネと光学部品の接触判定基準（クリアランス）は、タイプ０１、タイプ０２に比して大きく取られている。これは、図４に示すように、設計図上、バネモデル３が自然状態で描かれ、レンズモデル２にめり込んだ状態で描かれている場合への対応である。このような状態で設計図が描かれることは珍しいことではないが、接触判定をクリアランス０に極めて近い状態のみに限定すると、この状態は接触状態と判定できない。

しかしながら、単純にクリアランスを大きく接触すると、近接する多くの部品を接触と誤判定してしまい、オペレーターによる選択作業に大きな工数がかかってしまう。

本実施の形態では、部品に部品品種を設定し、接触判定の候補となる部品を絞り込んでいるので、上記のような誤判定を最小限に防ぐことができる。

次に、接触判定された面が、真に接触部であるとオペレーターが判断し、次画面への遷移を指示すると、解析モデル生成プログラムは、表２に従い接触面における境界形状を認識し、境界を強調表示する（図７）。

境界形状が正しいとオペレーターが判断し、メッシュの生成を指示すると、解析モデル生成プログラムは、表２に従い接触面にメッシュ情報を付加する。この具体的方法については、所望の位置にアンカーとなる点を設定するなどの方法が広く行われているので、ここでは詳細の説明は割愛する。

ここまでは、箱モデル１とバネモデル３間の締結部のモデル化を例に説明をしたが、同様に、箱モデル１とレンズモデル２間、及びバネモデル３とレンズモデル２間においても、接触が認識され、境界が認識され、接触面にメッシュ情報が付加される。

図６で示される強調表示された面には、表１の「データベースＮｏ．２」が認識され、 図７で強調表示される境界が認識され、表２の「タイプ０２」が適用される。

この状態で解析対象モデルにメッシュを生成すると、締結形態に応じた部品形状のメッシュが生成されるとともに、部品間には拘束条件が設定される。図８に、図７で示す部分に表２の「タイプ０２」に従ったメッシュを生成した例を示す。

本実施の形態において、オペレーターに、表示された締結部形状に締結データベースに定義されているモデル化手法を適用して締結モデルを作成するか否かを選択させてもよく、オペレーターが当該選択を行ったときに、締結モデルを作成するようにしてもよい。

また、本発明の目的は、以下の処理を実行することによって達成される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す処理である。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード及び該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、次のものを用いることができる。例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等である。または、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上記実施の形態の機能が実現される場合も本発明に含まれる。加えて、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。

更に、前述した実施形態の機能が以下の処理によって実現される場合も本発明に含まれる。即ち、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行う場合である。

本発明の実施の形態に係る解析モデル生成方法を実行する情報処理装置の内部構成を概略的に示すブロック図である。 図１の情報処理装置によって実行される解析モデル生成処理プログラムのフローチャートである。 図２の解析モデル生成方法が適用されるモデル化対象部品の斜視図である。 図４は、図３のモデル化対象部品の要部の部分拡大図である。 図２のプログラムを実行するコンピュータのディスプレイの画面の図であり、図３のモデル化対象部品に部品種別を設定する場合を示す。 図２の解析モデル生成処理プログラムを実行するコンピュータのディスプレイの画面において、接触判定が行われた状態の部品を示す図である。 図２の解析モデル生成処理プログラムを実行するコンピュータのディスプレイの画面において、部品間の締結部品を示す図である。 図２の解析モデル生成処理プログラムを実行するコンピュータのディスプレイの画面において、締結状態に応じた部品形状のメッシュを示す図である。

符号の説明

１ 箱モデル
２ レンズモデル
３ バネモデル
１００ データベース

Claims (4)

1. モデル化対象部品の図形データに属性として部品種別を設定するステップと、
   前記モデル化対象部品の締結部形状のモデル化手法を定義する締結データベースに部品種別の組合せ、並びに接触判定基準及び締結部形状の各特徴を登録するステップと、
   前記接触判定基準を設定するステップと、
   前記モデル化対象部品の図形データの中から前記締結データベースに登録された部品種別の組合せを抽出するステップと、
   前記抽出された部品種別の組合せが該部品種別の組合せに対して設定された接触判定基準及び締結部形状の各特徴を共に満たすか否かを判断するステップと、
   前記抽出された部品種別の組合せが該部品種別の組合せに対して設定された 接触判定基準及び締結部形状の各特徴を共に満たすときは、当該締結部形状を表示するステップと、
   前記締結部形状に前記締結データベースに定義されているモデル化手法を適用して締結モデルを作成するステップとを備えることを特徴とする解析モデル生成方法。
2. 前記表示された締結部形状に前記締結データベースに定義されているモデル化手法を適用して締結モデルを作成するか否かをオペレーターに選択させ、オペレーターが当該選択を行ったときに前記締結モデルを作成することを特徴とする請求項１に記載の解析モデル生成方法。
3. モデル化対象部品の図形データに属性として部品種別を設定するモジュールと、
   前記モデル化対象部品の締結部形状のモデル化手法を定義する締結データベースに部品種別の組合せ、並びに接触判定基準及び締結部形状の各特徴を登録するモジュールと、
   前記接触判定基準を設定するモジュールと、
   前記モデル化対象部品の図形データの中から前記締結データベースに登録された部品種別の組合せを抽出するモジュールと、
   前記抽出された部品種別の組合せが該部品種別の組合せに対して設定された 接触判定基準及び締結部形状の特徴を共に満たすか否かを判断するモジュールと、
   前記抽出された部品種別の組合せが該部品種別の組合せに対して設定された接触判定基準及び締結部形状の各特徴を共に満たすときは、当該締結部形状を表示するモジュールと、
   前記締結部形状に前記締結データベースに定義されているモデル化手法を適用して締結モデルを作成するモジュールとをコンピュータに実行させることを特徴とする解析モデル生成プログラム。
4. 請求項３記載の解析モデル生成プログラムを格納することを特徴とするコンピュータ読取り可能な記憶媒体。

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