JP2008077594A - 設計支援装置,設計支援方法,設計支援プログラム,および設計支援システム - Google Patents
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Abstract
【課題】構造物の設計データに新たに追加する部品の形状情報が設計データとして利用困難な形式のものであっても、かかる部品の形状情報を設計データとして利用可能な形式で設計データに容易に追加できるようにする。
【解決手段】保持部13に保持された構造物を構成しうる複数の登録部品の第1形式の形状情報のそれぞれから特徴情報を抽出する第1抽出部14と、取得部15によって取得された構造物を構成する構成部品の第2形式の形状情報から特徴情報を抽出する第2抽出部14と、第1抽出部14によって抽出された複数の登録部品にかかる複数の特徴情報のそれぞれと、第2抽出部14によって抽出された構成部品にかかる特徴情報との類似度を算出し、算出した類似度が所定値以上の登録部品を構成部品の類似部品として検索する検索部16とをそなえて構成する。
【選択図】図1
【解決手段】保持部13に保持された構造物を構成しうる複数の登録部品の第1形式の形状情報のそれぞれから特徴情報を抽出する第1抽出部14と、取得部15によって取得された構造物を構成する構成部品の第2形式の形状情報から特徴情報を抽出する第2抽出部14と、第1抽出部14によって抽出された複数の登録部品にかかる複数の特徴情報のそれぞれと、第2抽出部14によって抽出された構成部品にかかる特徴情報との類似度を算出し、算出した類似度が所定値以上の登録部品を構成部品の類似部品として検索する検索部16とをそなえて構成する。
【選択図】図1
Description
本発明は、CAD(Computer Aided Design;計算機支援設計)によって構造物の設計データを作成する技術に関し、特に構造物の設計データに部品の情報を新たに追加するための技術に関する。
従来から、様々な製品(構造物)の設計で共通に利用する汎用性のある部品(例えば、ねじ,ボルト,ナット,コネクタ,電子部品(例えばLSI(Large Scale Integration)チップ);以下、ライブラリ部品という)は、既製品として購入したものを利用する場合が多く、ライブラリ部品の実物は存在するが、設計で使用する形状情報(CADデータ)としては存在しないという場合が多くある。
しかし、製品の設計においては、ライブラリ部品を参照して部品の形状や、製品の組み立てを定義することが多く、ライブラリ部品の形状情報も製品の設計データ(以下、CADデータともいう)に含まれている必要がある。
また、製品の試作前の段階で設計検証を行なうためには、ライブラリ部品も検証に利用可能な形状情報としてCADデータに存在していることが必要である。
また、製品の試作前の段階で設計検証を行なうためには、ライブラリ部品も検証に利用可能な形状情報としてCADデータに存在していることが必要である。
そこで、3D(Dimensional)スキャナを使用してライブラリ部品の実物から形状情報(非CADデータ)を取得し、取得したCADデータとは異なる形式の形状情報を設計や検証に使用することが考えられる。
3Dスキャナは部品の表面を様々な手法によって測定し、測定によって得られた点群によって部品の形状を表わすものや、点群を取得した後に隣接する点群をつなぐことによって得られる面によって部品の形状を表わすもの等がある。
3Dスキャナは部品の表面を様々な手法によって測定し、測定によって得られた点群によって部品の形状を表わすものや、点群を取得した後に隣接する点群をつなぐことによって得られる面によって部品の形状を表わすもの等がある。
また、3Dスキャナを用いる技術以外に、ライブラリ部品の購入メーカから当該ライブラリ部品のCADデータとは異なる形式の形状情報を取得した場合には、この取得した形状情報を設計や検証に使用することも考えられる。
なお、従来から、構造物の設計の容易化を図るために、要求する部品の属性や形状特徴に関するデータを入力し、要求仕様の属性とCADのパラメトリック寸法とが制約により連続的に修正されるような標準部品のデータベースや、過去に作成した事例部品のデータベースから、類似する標準部品もしくは事例部品を検索する技術がある(例えば、下記特許文献1参照)。
なお、従来から、構造物の設計の容易化を図るために、要求する部品の属性や形状特徴に関するデータを入力し、要求仕様の属性とCADのパラメトリック寸法とが制約により連続的に修正されるような標準部品のデータベースや、過去に作成した事例部品のデータベースから、類似する標準部品もしくは事例部品を検索する技術がある(例えば、下記特許文献1参照)。
また、従来から、物体の3次元形状を用いる技術として、画像による物体の照合を行なう際に、照合対象の物体の3次元形状や表面の反射率などを用いて照合判定を行なう技術がある(例えば、特許文献2参照)。
特開平9−179892号公報
特開2002−157595号公報
しかしながら、3Dスキャナで取得した形状情報等は、形状を表現したものではあるが、CADに必要な情報(例えば、基準面や座標系)が未定義の(含まれていない)形式であり、CADで利用可能な形式の情報ではないので、3Dスキャナによって取得された形状情報等を、部品の形状を示す形状情報として、実際の設計(CAD)でそのまま使用することは困難である。
例えば、ライブラリ部品のある面と別の部品の面とを一致させることを表現する場合を考えると、3Dスキャナで取得したライブラリ部品の形状情報が点群データである場合には、その形状情報にCADデータでは定義されている“面”が存在しないため、別の部品と面同士を一致させるという定義は不可能である。
また、3Dスキャナで取得したライブラリ部品の形状情報が隣接する点群をつないだ面によって形状が作られている場合も、測定の誤差等によって本来は平らな面が平面にならないことが多い。したがって、このような場合にはライブラリ部品のある面と別の部品の面とを一致させるという定義が極めて困難になる。
また、3Dスキャナで取得したライブラリ部品の形状情報が隣接する点群をつないだ面によって形状が作られている場合も、測定の誤差等によって本来は平らな面が平面にならないことが多い。したがって、このような場合にはライブラリ部品のある面と別の部品の面とを一致させるという定義が極めて困難になる。
さらに、部品の形状を示す形状情報をCADで利用するためには、その形状情報に当該部品の形状としては存在していない仮想的な基準面や座標系の存在も重要であるが、3Dスキャナによって取得した形状情報等にはそのような定義はされていない。
このように、3Dスキャナで取得した情報等をCADデータに含めてもCADでかかる情報等を利用して製品の設計や、検証に用いるCADデータの生成を行なうことはできない。
このように、3Dスキャナで取得した情報等をCADデータに含めてもCADでかかる情報等を利用して製品の設計や、検証に用いるCADデータの生成を行なうことはできない。
そのため、従来は、製品のCADデータに追加したいライブラリ部品の形状情報を3Dスキャナで読み込んだとしても、結局、設計者(オペレータ)が、そのライブラリ部品の形状や仕様を確認しながら当該ライブラリ部品のCADで利用可能な形式の形状情報(例えばCADデータそのもの)を手作業等で新たに作成して、かかる製品のCADデータに追加していた。
したがって、従来は、CADデータにライブラリ部品の形状情報を新たに追加するのに多くの手間や作業工数が必要であった。
なお、上述した特許文献1の技術を用いても、ライブラリ部品を3Dスキャナで読み込んで取得した情報等やライブラリ部品の仕様情報を参照しながら、設計者がライブラリ部品の属性や形状特徴に関するデータを直接入力しなければならず、設計者の手間や作業工数が多くかかってしまう。
なお、上述した特許文献1の技術を用いても、ライブラリ部品を3Dスキャナで読み込んで取得した情報等やライブラリ部品の仕様情報を参照しながら、設計者がライブラリ部品の属性や形状特徴に関するデータを直接入力しなければならず、設計者の手間や作業工数が多くかかってしまう。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、構造物の設計データに新たに追加する部品の形状情報が設計データとして利用困難な形式のものであっても、かかる部品の形状情報を設計データとして利用可能な形式で設計データに容易に追加できるようにすることを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の設計支援装置は、構造物を構成しうる複数の登録部品の形状情報を第1形式で保持する保持部と、この保持部に保持された該複数の登録部品の第1形式の形状情報のそれぞれから特徴情報を抽出する第1抽出部と、該構造物を構成する構成部品の形状情報を該第1形式とは異なる第2形式で取得する取得部と、この取得部によって取得された該構成部品の該第2形式の形状情報から特徴情報を抽出する第2抽出部と、該第1抽出部によって抽出された該複数の登録部品にかかる複数の該特徴情報のそれぞれと、該第2抽出部によって抽出された該構成部品にかかる該特徴情報との類似度を算出し、算出した類似度が所定値以上の該登録部品を該構成部品の類似部品として検索する検索部とをそなえて構成されていることを特徴としている(請求項1)。
さらに、該検索部によって検索された該類似部品の形状情報を変更する変更部と、この変更部によって変更された該類似部品の形状情報を該保持部に登録する登録部とをそなえて構成されていることが好ましい(請求項2)。
また、上記目的を達成するために、本発明の設計支援方法は、構造物を構成しうる複数の登録部品の形状情報を第1形式で保持する保持部における、該複数の登録部品の該第1形式の形状情報から特徴情報をそれぞれ抽出する第1抽出ステップと、該構造物を構成する構成部品の形状情報を該第1形式とは異なる第2形式で取得する取得ステップと、この取得ステップにおいて取得された該構成部品の該第2形式の形状情報から特徴情報を抽出する第2抽出ステップと、該第1抽出ステップにおいて抽出された該複数の登録部品にかかる複数の該特徴情報のそれぞれと、該第2抽出ステップにおいて抽出された該構成部品にかかる該特徴情報との類似度を算出し、算出した類似度が所定値以上の該登録部品を該構成部品の類似部品として検索する検索ステップとを含んでいることを特徴としている(請求項3)。
また、上記目的を達成するために、本発明の設計支援方法は、構造物を構成しうる複数の登録部品の形状情報を第1形式で保持する保持部における、該複数の登録部品の該第1形式の形状情報から特徴情報をそれぞれ抽出する第1抽出ステップと、該構造物を構成する構成部品の形状情報を該第1形式とは異なる第2形式で取得する取得ステップと、この取得ステップにおいて取得された該構成部品の該第2形式の形状情報から特徴情報を抽出する第2抽出ステップと、該第1抽出ステップにおいて抽出された該複数の登録部品にかかる複数の該特徴情報のそれぞれと、該第2抽出ステップにおいて抽出された該構成部品にかかる該特徴情報との類似度を算出し、算出した類似度が所定値以上の該登録部品を該構成部品の類似部品として検索する検索ステップとを含んでいることを特徴としている(請求項3)。
また、上記目的を達成するために、本発明の設計支援プログラムは、構造物を構成しうる複数の登録部品の形状情報を第1形式で保持する保持部から該構造物を構成する構造部品と類似する登録部品を検索する機能をコンピュータに実現させるためのプログラムであって、該保持部に保持された該複数の登録部品の第1形式の形状情報のそれぞれから特徴情報を抽出する第1抽出部、該構造物を構成する構成部品の形状情報を該第1形式とは異なる第2形式で取得する取得部、この取得部によって取得された該構成部品の該第2形式の形状情報から特徴情報を抽出する第2抽出部、および、該第1抽出部によって抽出された該複数の登録部品にかかる複数の該特徴情報のそれぞれと、該第2抽出部によって抽出された該構成部品にかかる該特徴情報との類似度を算出し、算出した類似度が所定値以上の該登録部品を該構成部品の類似部品として検索する検索部として、該コンピュータを機能させることを特徴としている(請求項4)。
また、上記目的を達成するために、本発明の設計支援システムは、構造物を構成する構成部品の形状情報を生成する生成装置と、この生成装置によって生成された該部品の該形状情報を用いて該構造物の設計データを作成する、上述した設計支援装置とをそなえ構成されていることを特徴としている(請求項5)。
このように、本発明によれば、第1抽出部が保持部に保持された複数の登録部品の第1形式の形状情報のそれぞれから特徴情報を抽出し、第2抽出部が取得部によって取得された構成部品の第2形式の形状情報から特徴情報を抽出し、検索部が、第1抽出部によって抽出された複数の登録部品にかかる複数の特徴情報それぞれと、第2抽出部によって抽出された構成部品にかかる特徴情報との類似度をそれぞれ算出し、算出した類似度が所定値以上の登録部品を構成部品の類似部品として検索するので、構造物の設計データに新たに追加する構成部品の形状情報の第2形式が計算機支援設計に利用困難なもの(3Dスキャナによって生成されたもの)であっても、検索部によって検索された類似部品としての登録部品の第1形式の形状情報を用いることで、構成部品の形状情報を計算機支援設計に利用可能な第1形式で容易に設計データに追加することができる(請求項1,3〜5)。
つまり、第1抽出部と第2抽出部とが、互いに形式が異なる第1形式の形状情報と、第2形式の形状情報とから、それぞれ、互いに比較可能な特徴情報を抽出するので、検索部が、これら特徴情報に基づいて、第2形式の構成部品に類似もしくは一致する第1形式の登録部品を類似部品として検索でき、検索された類似部品が構成部品と一致するものであればその類似部品の第1形式の形状情報をそのまま設計データに追加することにより、第2形式の構成部品と形状が一致する第1形式の形状情報を設計データに含めることができる。また、検索された類似部品が構成部品と類似する場合でも、設計データの性質や設計データの用途、あるいは、構成部品の特性等に起因して若干の差異は許容される場合には、類似部品の形状情報をそのまま設計データに追加することにより、第2形式の構成部品と類似する形状の形状情報を第1形式で設計データに含めることができる。さらにまた、検索された類似部品の形状情報をそのまま設計データに含めることができない場合には、その類似部品の形状情報を変更して構成部品の形状と一致させてから設計データに追加することにより、上述した従来技術に対して非常に少ない手間や工数で、第2形式の構成部品と形状が一致する第1形式の形状情報を設計データに含めることができる。
さらに、変更部が検索部によって検索された類似部品の形状情報を変更するので、変更部による形状情報変更後の類似部品の形状を構成部品の形状と一致させることにより、第2形式の構成部品と形状が一致する第1形式の形状情報を設計データに容易に含めることができ(請求項2)、さらに、登録部が変更部によって変更された類似部品の形状情報を保持部に登録するので、保持部の内容をより充実させることができ、その結果、検索部による類似部品の検索率を向上することができるとともに検索精度を向上する(つまり、検索された類似部品にかかる類似度(一致度)を高める)ことができる(請求項2)。
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
〔1〕本発明の一実施形態について
まず、図1に示すブロック図を参照しながら、本発明の一実施形態としての設計支援システム(類似形状作成支援システム)1の構成について説明する。この図1に示すように、本設計支援システム(CAD(Computer Aided Design)システム)1は、部品の3次元形状を表わす形状情報を生成する3Dスキャナ(生成装置)2と、複数の部品からなる構造物の設計データ(3次元設計データ;以下、CADデータともいう)を作成する設計支援装置10とをそなえて構成されている。
〔1〕本発明の一実施形態について
まず、図1に示すブロック図を参照しながら、本発明の一実施形態としての設計支援システム(類似形状作成支援システム)1の構成について説明する。この図1に示すように、本設計支援システム(CAD(Computer Aided Design)システム)1は、部品の3次元形状を表わす形状情報を生成する3Dスキャナ(生成装置)2と、複数の部品からなる構造物の設計データ(3次元設計データ;以下、CADデータともいう)を作成する設計支援装置10とをそなえて構成されている。
3Dスキャナ2は、設計支援装置10によって作成される構造物の設計データに追加する部品(例えば、ライブラリ部品)の形状情報を、前述のごとく生成するものである。例えば、3Dスキャナ2は、部品の表面を様々な手法によって測定し、測定によって得られた点群によって当該部品の形状を表わす形状情報を生成するか、もしくは、隣接する点群をつなぐことによって得られる面によって当該部品の形状を表わす形状情報を生成する。
したがって、3Dスキャナ2によって生成された形状情報の形式は、設計支援装置10の後述する設計部11によって作成されるCADデータとは異なるものであり、設計支援装置10による計算機(コンピュータ)支援設計で使用することが出来ない、もしくは、利用困難な形式である。
より具体的には、3Dスキャナ2によって生成された形状情報の形式は、計算機支援設計に必要な情報(例えば、基準面や座標系)が未定義の形式(第2形式)である。
より具体的には、3Dスキャナ2によって生成された形状情報の形式は、計算機支援設計に必要な情報(例えば、基準面や座標系)が未定義の形式(第2形式)である。
そして、設計支援装置10は、設計部11,設計データ保持部12,形状情報保持部(保持部)13,特徴情報抽出部(第1抽出部,第2抽出部)14,形状情報取得部(取得部)15,類似部品検索部(検索部)16,表示制御部17,表示部18,形状情報変更部(変更部)19,および形状情報登録部(登録部)20をそなえて構成されている。
また、設計支援装置10は、例えば、図2に示すごとく演算部(例えば、CPU:Central Processing Unit)31,モニタ32,入力インタフェースとしてのキーボード33およびマウス34,並びに記憶装置35をそなえて構成されたコンピュータ30によって実現される。
また、設計支援装置10は、例えば、図2に示すごとく演算部(例えば、CPU:Central Processing Unit)31,モニタ32,入力インタフェースとしてのキーボード33およびマウス34,並びに記憶装置35をそなえて構成されたコンピュータ30によって実現される。
つまり、本設計支援装置10の設計データ保持部12が記憶装置35によって実現され、表示部18はモニタ32によって実現され、設計部11,特徴情報抽出部14,形状情報取得部15,類似部品検索部16,表示制御部17,形状情報変更部19,および形状情報登録部20が、演算部31が所定のアプリケーションプログラム(後述する設計支援プログラム)を実行することによって実現される。
なお、形状情報保持部13は記憶装置35によって実現されてもよいし、その他、例えば演算部31にそなえられたメモリ(図示略)によって実現されてもよい。
ここで、図3を参照しながら、本設計支援システム1による処理の概略を説明する。なお、図3は本設計支援システム1の主処理の手順を示す図であり、図3の左側から右側へ向けて処理が実行される。
ここで、図3を参照しながら、本設計支援システム1による処理の概略を説明する。なお、図3は本設計支援システム1の主処理の手順を示す図であり、図3の左側から右側へ向けて処理が実行される。
本設計支援システム1は、設計支援装置10によって作成(保持)された構造物の設計データに、部品(構成部品)3の設計データ(形状情報)を新たに追加するためのものであり、まず、追加したい構成部品3を3Dスキャナ2がサンプリングしてCADデータとは異なる第2形式の形状情報3aを生成する。
次に、設計支援装置10の類似部品検索部16がサンプリングされた形状情報に基づいて、形状情報保持部13に予め形状情報(CADデータ)を保持された複数の部品(登録部品;例えば、ライブラリ部品)の中から構成部品3に類似する登録部品4を検索する。
次に、設計支援装置10の類似部品検索部16がサンプリングされた形状情報に基づいて、形状情報保持部13に予め形状情報(CADデータ)を保持された複数の部品(登録部品;例えば、ライブラリ部品)の中から構成部品3に類似する登録部品4を検索する。
そして、設計支援装置10(表示制御部17)は、この検索された登録部品4を表示部18に表示させる等して設計者(本設計支援装置10のオペレータ;以下、オペレータという)に出力する。
なお、検索された登録部品4が構成部品3と一致もしくは略一致するものであれば、オペレータの指示に基づいて設計部11が登録部品の形状情報をそのまま構造物のCADデータに含める一方、検索された登録部品4が構成部品3と類似するがそのまま使用しづらいものであれば、設計部11の形状情報変更部19が登録部品4の寸法や形状を変更して構成部品3と一致させた上で構造物のCADデータに含める。
なお、検索された登録部品4が構成部品3と一致もしくは略一致するものであれば、オペレータの指示に基づいて設計部11が登録部品の形状情報をそのまま構造物のCADデータに含める一方、検索された登録部品4が構成部品3と類似するがそのまま使用しづらいものであれば、設計部11の形状情報変更部19が登録部品4の寸法や形状を変更して構成部品3と一致させた上で構造物のCADデータに含める。
このように、本設計支援システム1の設計支援装置10は、構成部品3にかかる構造物の設計データとは異なる第2形式の形状情報を第1形式で設計データに追加するためのものである。
次に、図1を参照しながら設計支援装置10の各構成要素について、より詳細に説明する。
設計部11は、例えば、入力インタフェースとしてのキーボード33やマウス34を介して入力されるオペレータの指示に基づいて構造物を設計することにより、3次元のCADデータを作成するものである。
設計データ保持部12は、設計部11によって作成された構造物のCADデータを保持するものである。
設計部11は、例えば、入力インタフェースとしてのキーボード33やマウス34を介して入力されるオペレータの指示に基づいて構造物を設計することにより、3次元のCADデータを作成するものである。
設計データ保持部12は、設計部11によって作成された構造物のCADデータを保持するものである。
形状情報保持部13は、構造物を構成しうる複数の登録部品の形状(ここでは3次元形状)を表わす形状情報を、計算機支援設計で利用可能(すなわち、単に設計データに含めることができるだけでなく、計算機支援設計で形状等を変更可能)な形式、つまり、計算機支援設計に必要な情報を含む形式(第1形式)で保持するものである。なお、ここでは、設計部11によって作成されるCADデータと同様の形式の形状情報を保持している。
また、形状情報保持部13が形状情報を保持する複数の登録部品は、様々な構造物の設計で共通に利用する汎用性のある部品(例えば、ねじ,ボルト,ナット,コネクタ,電子部品(例えばLSI(Large Scale Integration)チップ)や、設計部11によって設計せず既製品として購入する部品であることが好ましい。
さらに、形状情報保持部13は、複数の登録部品の形状情報と、特徴情報抽出部14によって各形状情報から抽出された特徴情報とを、それぞれ対応付けて保持している。
さらに、形状情報保持部13は、複数の登録部品の形状情報と、特徴情報抽出部14によって各形状情報から抽出された特徴情報とを、それぞれ対応付けて保持している。
特徴情報抽出部14は、形状情報保持部13に保持された複数の形状情報のそれぞれから、形状情報が示す形状の特徴を表わす特徴情報を抽出する第1抽出部として機能するとともに、形状情報取得部15によって取得される3Dスキャナ2によって生成された構造物のCADデータへの追加対象の構成部品の形状情報から形状の特徴を表わす特徴情報を抽出する第2抽出部としても機能するものである。
つまり、特徴情報抽出部14は、形状情報保持部13に保持された登録部品の第1形式の形状情報と、3Dスキャナ2によって生成され形状情報取得部15によって取得(入力)された構成部品の第2形式の形状情報とのそれぞれから、同じ基準に基づいた互いに比較可能な特徴情報を抽出(算出)する。
この特徴情報抽出部14による特徴情報の抽出処理の方法は、本発明において限定されるものではなく、さらに、抽出される特徴情報自体も限定されるものではない。例えば、特徴情報抽出部14は、インターネット(URL:http://www.cs.princeton.edu/gfx/proj/shape/)に開示された“Princeton Shape Retrieval and Analysis Group”による“Shape Distributions(形状分布法)”のような方法によって、特徴情報として図4に示すようなヒストグラム14aを抽出する。
この特徴情報抽出部14による特徴情報の抽出処理の方法は、本発明において限定されるものではなく、さらに、抽出される特徴情報自体も限定されるものではない。例えば、特徴情報抽出部14は、インターネット(URL:http://www.cs.princeton.edu/gfx/proj/shape/)に開示された“Princeton Shape Retrieval and Analysis Group”による“Shape Distributions(形状分布法)”のような方法によって、特徴情報として図4に示すようなヒストグラム14aを抽出する。
つまり、特徴情報抽出部14は、第1形式もしくは第2形式の形状情報が示す形状上の任意の2点を抽出して当該2点間の距離を算出するという処理を、所定回数(10万回〜100万回程度)実行して得られるヒストグラム14a(距離の頻度分布)を、特徴情報として抽出する。
なお、特徴情報抽出部14は、上述した形状分布法(例えば、Robert Osada, Thomas Funkhouser, Bernard Chazelle, and David Dobkin, "Shape Distributions", ACM Transactions on Graphics, 21(4), pp. 807-832, October 2002.、もしくは、インターネット(URL:http://www.cs.princeton.edu/~funk/tog02.pdf)参照)の他に、スライスベース法(例えば、Pu Jiantao, Liu Yi, Xin Guyu, Zha Hongbin, Liu Weibin, Yusuke Uehara, "3D Model Retrieval Based on 2D Slice Similarity Measurements", 3dpvt, pp. 95-101, Second International Symposium on 3D Data Processing, Visualization and Transmission (3DPVT'04), 2004.、もしくは、インターネット(URL:http://csdl2.computer.org/persagen/DLAbsToc.jsp?resourcePath=/dl/proceedings/&toc=comp/proceedings/3dpvt/2004/2223/00/2223toc.xml&DOI=10.1109/TDPVT.2004.1335181)参照)や、球面調和関数法(例えば、Michael Kazhdan and Thomas Funkhouser, "Harmonic 3D Shape Matching", SIGGRAPH 2002 Technical Sketches, p. 191, July, 2002.、もしくは、インターネット(URL:http://www.cs.princeton.edu/gfx/proj/shape/s2002_kazhdan_ts.pdf)参照)などの既知の方法によって、特徴情報を抽出するように構成してもよい。
なお、特徴情報抽出部14は、上述した形状分布法(例えば、Robert Osada, Thomas Funkhouser, Bernard Chazelle, and David Dobkin, "Shape Distributions", ACM Transactions on Graphics, 21(4), pp. 807-832, October 2002.、もしくは、インターネット(URL:http://www.cs.princeton.edu/~funk/tog02.pdf)参照)の他に、スライスベース法(例えば、Pu Jiantao, Liu Yi, Xin Guyu, Zha Hongbin, Liu Weibin, Yusuke Uehara, "3D Model Retrieval Based on 2D Slice Similarity Measurements", 3dpvt, pp. 95-101, Second International Symposium on 3D Data Processing, Visualization and Transmission (3DPVT'04), 2004.、もしくは、インターネット(URL:http://csdl2.computer.org/persagen/DLAbsToc.jsp?resourcePath=/dl/proceedings/&toc=comp/proceedings/3dpvt/2004/2223/00/2223toc.xml&DOI=10.1109/TDPVT.2004.1335181)参照)や、球面調和関数法(例えば、Michael Kazhdan and Thomas Funkhouser, "Harmonic 3D Shape Matching", SIGGRAPH 2002 Technical Sketches, p. 191, July, 2002.、もしくは、インターネット(URL:http://www.cs.princeton.edu/gfx/proj/shape/s2002_kazhdan_ts.pdf)参照)などの既知の方法によって、特徴情報を抽出するように構成してもよい。
形状情報取得部15は、構造物を構成する構成部品の形状情報を、3Dスキャナ2から第2形式で取得するものである。
類似部品検索部16は、形状情報保持部13に保持された複数の登録部品の形状情報にかかる特徴情報抽出部14によって抽出された複数の特徴情報それぞれと、形状情報取得部15によって取得され特徴情報抽出部14によって抽出された構成部品の形状情報にかかる特徴情報抽出部14によって抽出された特徴情報との類似度をそれぞれ算出し、算出した類似度が所定値以上である登録部品を構成部品の類似部品として検索するものである。
類似部品検索部16は、形状情報保持部13に保持された複数の登録部品の形状情報にかかる特徴情報抽出部14によって抽出された複数の特徴情報それぞれと、形状情報取得部15によって取得され特徴情報抽出部14によって抽出された構成部品の形状情報にかかる特徴情報抽出部14によって抽出された特徴情報との類似度をそれぞれ算出し、算出した類似度が所定値以上である登録部品を構成部品の類似部品として検索するものである。
例えば、図5(a),(b)に示すごとく、特徴情報抽出部14が形状分布法を用いて登録部品の特徴情報としてヒストグラム14aを抽出し、構成部品の特徴情報としてヒストグラム14bを抽出した場合、類似部品検索部16は、図5(c)に示すごとく、これらヒストグラム14a,14bの面積の差14c(図中斜線部分参照)の逆数(もしくは面積の差14cの逆数に係数を掛けたもの)を、登録部品と構成部品との類似度として算出する。ただし、類似部品検索部16は、面積の差14cが“0”の場合は、当該登録部品が構成部品と一致するもの(類似度の最も高い類似部品)として検索されるように、例えば予め設定された最大値を類似度として算出する。このようにして算出される類似度は、面積の差14cが小さいほど(登録部品と構成部品とが類似しているほど)大きな値になる一方、面積の差14cが大きいほど(登録部品と構成部品とが類似していないほど(非類似であるほど))小さな値になる。
また、特徴情報抽出部16は、ヒストグラム14aとヒストグラム14bとを比較可能なものにするために、ヒストグラム14aおよびヒストグラム14bを、それぞれの形状情報が示す形状上の任意の2点を抽出してこれら2点の距離を算出するという処理を同じ回数実行して生成している。
そして、類似部品検索部16は、類似度としての面積差14cの値(面積)の逆数が、予め設定された閾値以上であるか否かを判断し、類似度が閾値以上である(つまり構成部品に類似もしくは一致する)登録部品を構成部品の類似部品として形状情報保持部13から検索する。
そして、類似部品検索部16は、類似度としての面積差14cの値(面積)の逆数が、予め設定された閾値以上であるか否かを判断し、類似度が閾値以上である(つまり構成部品に類似もしくは一致する)登録部品を構成部品の類似部品として形状情報保持部13から検索する。
つまり、類似部品検索部16は上記の処理を形状情報保持部13に保持されたすべての登録部品に対して実行し、算出した類似度が所定値以上の登録部品はすべて構成部品の類似部品として検索する。
表示制御部17は、表示部18の表示内容を制御するものであり、設計データ保持部12に保持された設計データ、あるいは、設計部11によって設計中の設計データ、もしくは、形状情報保持部13に保持された形状情報を、表示部18に表示させる他、例えば図6に示すごとく、構成部品と類似部品検索部16によって検索された当該構成部品の類似部品とを表示部18に表示させる。このように、表示制御部17と表示部18とが類似部品検索部16によって検索された類似部品を外部へ出力する出力部として機能する。
表示制御部17は、表示部18の表示内容を制御するものであり、設計データ保持部12に保持された設計データ、あるいは、設計部11によって設計中の設計データ、もしくは、形状情報保持部13に保持された形状情報を、表示部18に表示させる他、例えば図6に示すごとく、構成部品と類似部品検索部16によって検索された当該構成部品の類似部品とを表示部18に表示させる。このように、表示制御部17と表示部18とが類似部品検索部16によって検索された類似部品を外部へ出力する出力部として機能する。
より具体的には、表示制御部17は、類似部品検索部16によって形状情報保持部13から構成部品の類似部品が複数検索されると、当該構成部品とともに、検索された複数の類似部品(登録部品)を類似度の高い順に順位(図6では第1位〜第9位)付けた検索結果画面17aを、表示部18に表示させる。
したがって、オペレータは、表示部18に表示された検索結果画面17aを参照することで、検索された類似部品をその類似度順に容易に認識でき、その中でオペレータが構成部品に最も類似していると判断した登録部品を最終的な類似部品として決定/選択することができる。
したがって、オペレータは、表示部18に表示された検索結果画面17aを参照することで、検索された類似部品をその類似度順に容易に認識でき、その中でオペレータが構成部品に最も類似していると判断した登録部品を最終的な類似部品として決定/選択することができる。
なお、このオペレータによる最終的な類似部品の選択は、例えば、オペレータがマウス34を操作して検索結果画面17a上のポインタをかかる最終的な類似部品上に移動させ、マウス34をクリックすることによって実行される。
そして、選択された類似部品が構成部品と一致もしくは略一致するものである場合、もしくは、類似する場合でもCADデータの性質や用途および構成部品の特性等に起因して若干の差異は許容される場合には、設計部11が、当該類似部品の形状情報を、設計データ保持部12に保持された追加対象の構造物のCADデータにそのまま追加する一方、選択された類似部品がそのままCADデータに含めることができない場合には、形状情報変更部19によって類似部品の寸法や形状が変更された上で設計部11が変更後の類似部品の形状情報をかかる構造物のCADデータに追加する。
そして、選択された類似部品が構成部品と一致もしくは略一致するものである場合、もしくは、類似する場合でもCADデータの性質や用途および構成部品の特性等に起因して若干の差異は許容される場合には、設計部11が、当該類似部品の形状情報を、設計データ保持部12に保持された追加対象の構造物のCADデータにそのまま追加する一方、選択された類似部品がそのままCADデータに含めることができない場合には、形状情報変更部19によって類似部品の寸法や形状が変更された上で設計部11が変更後の類似部品の形状情報をかかる構造物のCADデータに追加する。
つまり、形状情報変更部19は、類似部品検索部16によって検索された類似部品の形状情報を変更するものであり、より具体的には、キーボード33やマウス34を介して入力されるオペレータの指示に基づいて、オペレータによって最終的な類似部品として選択された類似部品の形状を、構成部品の形状と一致するように変更する。
形状情報登録部20は、形状情報保持部13に第1形式の形状情報を新たに登録するものであり、設計部11によって設計された部品の形状情報や、形状情報変更部19によって変更された部品の形状情報(ここではCADデータ)を、形状情報保持部13に登録する。
形状情報登録部20は、形状情報保持部13に第1形式の形状情報を新たに登録するものであり、設計部11によって設計された部品の形状情報や、形状情報変更部19によって変更された部品の形状情報(ここではCADデータ)を、形状情報保持部13に登録する。
なお、本設計支援装置10において、形状情報登録部20が形状情報保持部13に新たな部品の形状情報を登録する際には、特徴情報抽出部(第1抽出部)14が、新規登録対象の形状情報から特徴情報を抽出して、抽出した特徴情報を当該形状情報に対応付けて形状情報保持部13に登録する。
ここで、図7に示すフローチャート(ステップS1〜S7)を参照しながら、設計支援装置10の動作手順(本発明の設計支援方法)について説明すると、3Dスキャナ2によって構成部品の形状情報が第2形式で生成されると(生成ステップ;図示せず)、まず、形状情報取得部15が構成部品の第2形式の形状情報を取得する(ステップS1;取得ステップ)。
ここで、図7に示すフローチャート(ステップS1〜S7)を参照しながら、設計支援装置10の動作手順(本発明の設計支援方法)について説明すると、3Dスキャナ2によって構成部品の形状情報が第2形式で生成されると(生成ステップ;図示せず)、まず、形状情報取得部15が構成部品の第2形式の形状情報を取得する(ステップS1;取得ステップ)。
次に、特徴情報抽出部14が、形状情報取得部15によって取得された第2形式の形状情報から特徴情報を抽出する(ステップS2;第2抽出ステップ)。
そして、類似部品検索部16が、形状情報保持部13に保持された複数の登録部品の第1形式の形状情報にかかる特徴情報を取得する(ステップS3)。
なお、上記ステップS3において形状情報保持部13から取得される登録部品の特徴情報は、複数の登録部品にかかる第1形式の形状情報からそれぞれ予め抽出され(第1抽出ステップ)、形状情報保持部13に保持されたものである。
そして、類似部品検索部16が、形状情報保持部13に保持された複数の登録部品の第1形式の形状情報にかかる特徴情報を取得する(ステップS3)。
なお、上記ステップS3において形状情報保持部13から取得される登録部品の特徴情報は、複数の登録部品にかかる第1形式の形状情報からそれぞれ予め抽出され(第1抽出ステップ)、形状情報保持部13に保持されたものである。
次に、類似部品検索部16が、登録部品の特徴情報と構成部品の特徴情報とを比較して類似度を算出する(ステップS4)。
さらに、類似部品検索部16は、上記ステップS4において算出した類似度が予め設定された閾値以上であるか否かを判定し(ステップS5)、ここで閾値以上であると判定すると(ステップS5のYesルート)、当該登録部品を構成部品の類似部品として検索して当該登録部品の形状情報を表示制御部へ出力する(ステップS6)。
さらに、類似部品検索部16は、上記ステップS4において算出した類似度が予め設定された閾値以上であるか否かを判定し(ステップS5)、ここで閾値以上であると判定すると(ステップS5のYesルート)、当該登録部品を構成部品の類似部品として検索して当該登録部品の形状情報を表示制御部へ出力する(ステップS6)。
一方、類似部品検索部16は、類似度が閾値より小さいと判定すると(ステップS5のNoルート)、上述したステップS6の処理は実行しない。
なお、上記ステップS3〜S6が構成部品に類似する登録部品を形状情報保持部13から類似部品として検索する検索ステップとして機能する。
そして、類似部品検索部16は、形状情報保持部13に保持された登録部品の全てに対して上述したステップS3〜S6までの処理を実行したか否かを判断し(ステップS7)、全登録部品に対して処理を実行していなければ(ステップS7のNoルート)、上記ステップS3の処理に移行し、全登録部品に対して処理を実行していれば(ステップS7のYesルート)、処理を終了する。
なお、上記ステップS3〜S6が構成部品に類似する登録部品を形状情報保持部13から類似部品として検索する検索ステップとして機能する。
そして、類似部品検索部16は、形状情報保持部13に保持された登録部品の全てに対して上述したステップS3〜S6までの処理を実行したか否かを判断し(ステップS7)、全登録部品に対して処理を実行していなければ(ステップS7のNoルート)、上記ステップS3の処理に移行し、全登録部品に対して処理を実行していれば(ステップS7のYesルート)、処理を終了する。
なお、上述したステップS1〜S7までの処理終了後、設計支援装置10の設計部11の形状情報変更部19は、必要に応じて検索された類似部品の形状情報を構成部品と一致するように変更した上で(変更ステップ)、変更後の第1形式の形状情報をCADデータに追加する。
さらに、形状情報登録部20は、形状情報変更部19による変更後の類似部品の形状情報を形状情報保持部13に新規に登録する(登録ステップ)。
さらに、形状情報登録部20は、形状情報変更部19による変更後の類似部品の形状情報を形状情報保持部13に新規に登録する(登録ステップ)。
次に、図8に示すフローチャート(ステップS8〜S16)を参照しながら、設計支援装置10の特徴情報抽出部14および類似部品検索部16(上記図7のステップS2〜S6の処理)のより具体的な動作手順の一例について説明する。なお、図8に示す例は、特徴情報抽出部14が形状分布法を用いて特徴情報を抽出する場合である。
特徴情報抽出部14は、まず、3Dスキャナ2で生成され上記ステップS1で取得された構成部品の第2形式の形状情報が示す形状上の任意の2点を抽出し(ステップS8)、抽出した2点間の距離を計算する(ステップS9)。
特徴情報抽出部14は、まず、3Dスキャナ2で生成され上記ステップS1で取得された構成部品の第2形式の形状情報が示す形状上の任意の2点を抽出し(ステップS8)、抽出した2点間の距離を計算する(ステップS9)。
次に、特徴情報抽出部14は、上記ステップS8,S9の処理を規定回数(10万〜100万回程度)実施したか否かを判断し、規定回数実施していないと判断すれば(ステップS10のNoルート)、上記ステップS8の処理に移行する。そして、規定回数実施したと判断するまで(ステップS10のYesルート)、特徴情報抽出部14は上記ステップS8,S9の処理を実行する。
そして、規定回数分の算出した距離から上記図5(b)に示したヒストグラム(距離の頻度分布)14bを作成する(ステップS11)。
次いで、類似部品検索部16が、形状情報保持部13から上記図5(a)に示す予め保持された登録部品のヒストグラム(距離の頻度分布)14aを抽出し(ステップS12)、これらヒストグラム14bとヒストグラム14aとの面積の差14cの逆数(もしくは差の逆数に係数を掛けたもの)を類似度として算出する(ステップS13)。ただし、類似部品検索部16は、面積の差14cが“0”の場合は、当該登録部品が構成部品と一致するもの(類似度の最も高い類似部品)として検索されるように、例えば予め設定された最大値を類似度として算出する。
次いで、類似部品検索部16が、形状情報保持部13から上記図5(a)に示す予め保持された登録部品のヒストグラム(距離の頻度分布)14aを抽出し(ステップS12)、これらヒストグラム14bとヒストグラム14aとの面積の差14cの逆数(もしくは差の逆数に係数を掛けたもの)を類似度として算出する(ステップS13)。ただし、類似部品検索部16は、面積の差14cが“0”の場合は、当該登録部品が構成部品と一致するもの(類似度の最も高い類似部品)として検索されるように、例えば予め設定された最大値を類似度として算出する。
そして、類似部品検索部16は、算出した差の逆数が予め設定された所定値以上であるか否か(つまり、類似度が閾値以上であるか否か)を判断し(ステップS14)、所定値以上であれば(ステップS14のYesルート)、類似部品と判断する(ステップS15)一方、所定値未満であれば(ステップS14のNoルート)、非類似部品であると判断して(ステップS16)、それぞれ処理を終了する。
なお、上記図7を参照しながら説明したように、類似部品検索部16は、形状情報保持部13に保持された登録部品のすべてに対して上記ステップS12〜S16までの処理を実行する。
このように、本発明の一実施形態としての設計支援システム1(設計支援装置10)によれば、形状情報取得部15が3Dスキャナ2によって生成された構成部品の第2形式の形状情報を取得し、特徴情報抽出部14が取得された構成部品の第2形式の形状情報から特徴情報(ヒストグラム14b)を抽出し、類似部品検索部16が、形状情報保持部13に予め保持された複数の登録部品にかかる複数の特徴情報(ヒストグラム14a)と、構成部品の特徴情報との類似度をそれぞれ算出し、算出した類似度が所定値以上の登録部品を構成部品の類似部品として検索するので、構造物の設計データに新たに追加する構成部品の形状情報が設計データとして利用困難な第2形式のもの(ここでは3Dスキャナ2によって生成されたもの)であっても、類似部品検索部16によって検索された構成部品と類似もしくは一致する類似部品を用いる(つまり、類似部品を構成部品と代替する)ことによって、構成部品の形状情報を設計データとして利用可能な第1形式で容易に設計データに追加することができる。
このように、本発明の一実施形態としての設計支援システム1(設計支援装置10)によれば、形状情報取得部15が3Dスキャナ2によって生成された構成部品の第2形式の形状情報を取得し、特徴情報抽出部14が取得された構成部品の第2形式の形状情報から特徴情報(ヒストグラム14b)を抽出し、類似部品検索部16が、形状情報保持部13に予め保持された複数の登録部品にかかる複数の特徴情報(ヒストグラム14a)と、構成部品の特徴情報との類似度をそれぞれ算出し、算出した類似度が所定値以上の登録部品を構成部品の類似部品として検索するので、構造物の設計データに新たに追加する構成部品の形状情報が設計データとして利用困難な第2形式のもの(ここでは3Dスキャナ2によって生成されたもの)であっても、類似部品検索部16によって検索された構成部品と類似もしくは一致する類似部品を用いる(つまり、類似部品を構成部品と代替する)ことによって、構成部品の形状情報を設計データとして利用可能な第1形式で容易に設計データに追加することができる。
つまり、特徴情報抽出部14が、互いに形式が異なる第1形式の形状情報と、第2形式の形状情報とから、それぞれ、互いに比較可能であって形状の特徴を表わす特徴情報を抽出するので、類似部品検索部16が、これら特徴情報に基づいて、第2形式の構成部品に類似もしくは一致する第1形式の登録部品を類似部品として形状情報保持部13から検索することが可能になり、検索された類似部品が構成部品と一致するものであればその類似部品の第1形式の形状情報をそのまま設計データに追加することにより、上述した従来技術のごとく手間や工数を掛けることなく、第2形式の構成部品を第1形式で設計データに容易に含めることができる。
また、検索された類似部品が構成部品と類似する場合でも、設計データの性質や設計データの用途、あるいは、構成部品の特性等に起因して若干の差異は許容される場合には、類似部品の形状情報をそのまま設計データに追加することにより、第2形式の構成部品と類似する形状の部品を第1形式で設計データに容易に含めることができる。
さらにまた、検索された類似部品が構成部品と類似する場合には、その類似部品の形状情報を変更して構成部品の形状と一致させてから設計データに追加することにより、上述した従来技術に対して非常に少ない手間や工数で、第2形式の構成部品を第1形式で設計データに容易に含めることができる。
さらにまた、検索された類似部品が構成部品と類似する場合には、その類似部品の形状情報を変更して構成部品の形状と一致させてから設計データに追加することにより、上述した従来技術に対して非常に少ない手間や工数で、第2形式の構成部品を第1形式で設計データに容易に含めることができる。
さらに、設計支援装置10が形状情報登録部20をそなえて構成されているので、形状情報保持部13の登録部品を増やして充実させることができ、類似部品検索部16による検索の成功率や検索された類似部品の類似度の精度を向上することができる。
また、設計支援装置10の設計部11が形状情報変更部19をそなえて構成されているので、類似部品の形状や寸法が構成部品と異なっていることが原因で、類似部品の形状情報をそのまま設計データに追加できない場合には、形状情報変更部19によって類似部品の形状情報を変更して類似部品の形状を構成部品の形状と一致させた上で、変更後の類似部品の形状情報を設計データに含めることにより、第2形式の構成部品と形状が一致する第1形式の形状情報を設計データに容易に含めることができる。
また、設計支援装置10の設計部11が形状情報変更部19をそなえて構成されているので、類似部品の形状や寸法が構成部品と異なっていることが原因で、類似部品の形状情報をそのまま設計データに追加できない場合には、形状情報変更部19によって類似部品の形状情報を変更して類似部品の形状を構成部品の形状と一致させた上で、変更後の類似部品の形状情報を設計データに含めることにより、第2形式の構成部品と形状が一致する第1形式の形状情報を設計データに容易に含めることができる。
しかも、形状情報登録部20が形状情報変更部19によって形状や寸法を変更された類似部品の形状情報を形状情報保持部13に追加するので、形状情報保持部13の内容をより充実させることができ、類似部品検索部16による検索率や検索精度をより向上させることができる。
なお、特徴情報抽出部14が、第1形式および第2形式の形状情報が示す形状上の任意の2点を抽出して、これら2点間の距離を算出するという処理を所定回数実行して得られる距離の頻度分布を特徴情報として当該形状情報から抽出するので、それぞれ形式が異なる登録部品の形状情報および構成部品の形状情報から、互いに比較可能な情報を確実に抽出することができる。
なお、特徴情報抽出部14が、第1形式および第2形式の形状情報が示す形状上の任意の2点を抽出して、これら2点間の距離を算出するという処理を所定回数実行して得られる距離の頻度分布を特徴情報として当該形状情報から抽出するので、それぞれ形式が異なる登録部品の形状情報および構成部品の形状情報から、互いに比較可能な情報を確実に抽出することができる。
また、形状情報保持部13が、登録部品の形状情報に対応付けて、特徴情報抽出部14によって当該形状情報から抽出された特徴情報を保持しているので、類似部品検索部16による検索処理を実行する度に登録部品の特徴情報を特徴情報抽出部14が抽出する必要がなく、かかる検索処理の高速化および効率化を図ることができる。
〔2〕その他
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述した実施形態では、設計支援システム1が3Dスキャナ2をそなえて構成された例をあげて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、3Dスキャナ2ではなく、CT(Computerized Tomography)スキャン装置や異種CAD装置であってもよい。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述した実施形態では、設計支援システム1が3Dスキャナ2をそなえて構成された例をあげて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、3Dスキャナ2ではなく、CT(Computerized Tomography)スキャン装置や異種CAD装置であってもよい。
そのため、設計支援装置10の形状情報取得部15が取得する構成部品の第2形式の形状情報も、3Dスキャナ2によって生成されたものに限定されず、例えば、CTスキャン装置で取得した一連の断面データや、異種CAD装置から出力されたIGES(Initial Graphics Exchange Specification)等の中間データであってもよい。
また、上述した実施形態では、上記図6に示すように、類似部品検索部16によって類似部品として検索された登録部品すべてを出力するように構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、類似部品検索部16によって類似部品として検索された登録部品のうちの類似度が最も高いものだけを出力するように構成してもよい。
なお、上述した実施形態では、特徴情報抽出部14が第1抽出部および第2抽出部として機能する場合を例にあげて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図9に示すごとく、本発明の変形例としての設計支援システム1´の設計支援装置10´が、形状情報保持部13に登録する登録部品の形状情報から特徴情報を抽出する専用の第1特徴情報抽出部14−1と、形状情報取得部15によって取得された構成部品の形状情報から特徴情報を抽出する専用の第2特徴情報抽出部14−2との2つの特徴情報抽出部14−1,14−2をそなえて構成してもよく、これによっても上述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
なお、上述した実施形態では、特徴情報抽出部14が第1抽出部および第2抽出部として機能する場合を例にあげて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図9に示すごとく、本発明の変形例としての設計支援システム1´の設計支援装置10´が、形状情報保持部13に登録する登録部品の形状情報から特徴情報を抽出する専用の第1特徴情報抽出部14−1と、形状情報取得部15によって取得された構成部品の形状情報から特徴情報を抽出する専用の第2特徴情報抽出部14−2との2つの特徴情報抽出部14−1,14−2をそなえて構成してもよく、これによっても上述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
さらに、上述した実施形態では、形状情報保持部13が登録部品の特徴情報を予め保持している場合を例にあげて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図10に示すごとく、本発明の変形例としての設計支援システム1´´の設計支援装置10´´が、形状情報保持部13が登録部品の特徴情報を保持せず、第1特徴情報抽出部14−1が、形状情報取得部15が構成部品の形状情報を取得して類似部品検索部16による検索処理が実行される度に、形状情報保持部13に保持された登録部品の第1形式の形状情報から特徴情報を抽出するように構成してもよく、これによっても上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
このとき、設計支援装置10´´の第1特徴情報抽出部14−1,第2特徴情報抽出部14−2,および類似部品検索部16の動作手順は、図11に示すごとく、上記図8に示す処理ステップS8〜S16に加えて、第1特徴情報抽出部14−1が形状情報保持部13に保持された登録部品の第1形式の形状情報から特徴情報を抽出する処理(ステップS8´〜S11´)が、ステップS8〜S11の処理に並行して実行される。
なお、第1特徴情報抽出部14−1による登録部品の特徴情報の抽出処理(ステップS8´〜S11´)と、第2特徴情報抽出部14−2による構成部品の特徴情報の抽出処理(ステップS8〜S11)とは、必ずしも並行して実行される必要はなく、いずれか一方の処理を先行して実行してもよい。
また、上述した設計部11,特徴情報抽出部14,第1特徴情報抽出部14−1,第2特徴情報抽出部14−2,形状情報取得部15,類似部品検索部16,表示制御部17,形状情報変更部19,および形状情報登録部20としての機能は、コンピュータ(CPU,情報処理装置,各種端末を含む)が所定のアプリケーションプログラム(設計支援プログラム)を実行することによって実現されてもよい。
また、上述した設計部11,特徴情報抽出部14,第1特徴情報抽出部14−1,第2特徴情報抽出部14−2,形状情報取得部15,類似部品検索部16,表示制御部17,形状情報変更部19,および形状情報登録部20としての機能は、コンピュータ(CPU,情報処理装置,各種端末を含む)が所定のアプリケーションプログラム(設計支援プログラム)を実行することによって実現されてもよい。
そのプログラムは、例えばフレキシブルディスク,CD(CD−ROM,CD−R,CD−RWなど),DVD(DVD−ROM,DVD−RAM,DVD−R,DVD−RW,DVD+R,DVD+RWなど)等のコンピュータ読取可能な記録媒体に記録された形態で提供される。この場合、コンピュータはその記録媒体から設計支援プログラムを読み取って内部記憶装置または外部記憶装置に転送し格納して用いる。また、そのプログラムを、例えば磁気ディスク,光ディスク,光磁気ディスク等の記憶装置(記録媒体)に記録しておき、その記憶装置から通信回線を介してコンピュータに提供するようにしてもよい。
ここで、コンピュータとは、ハードウェアとOS(オペレーティングシステム)とを含む概念であり、OSの制御の下で動作するハードウェアを意味している。また、OSが不要でアプリケーションプログラム単独でハードウェアを動作させるような場合には、そのハードウェア自体がコンピュータに相当する。ハードウェアは、少なくとも、CPU等のマイクロプロセッサと、記録媒体に記録されたコンピュータプログラムを読み取るための手段とをそなえている。
上記設計支援プログラムとしてのアプリケーションプログラムは、上述のようなコンピュータに、設計部11,特徴情報抽出部14,第1特徴情報抽出部14−1,第2特徴情報抽出部14−2,形状情報取得部15,類似部品検索部16,表示制御部17,形状情報変更部19,および形状情報登録部20としての機能を実現させるプログラムコードを含んでいる。また、その機能の一部は、アプリケーションプログラムではなくOSによって実現されてもよい。
なお、本実施形態としての記録媒体としては、上述したフレキシブルディスク,CD,DVD,磁気ディスク,光ディスク,光磁気ディスクのほか、ICカード,ROMカートリッジ,磁気テープ,パンチカード,コンピュータの内部記憶装置(RAMやROMなどのメモリ),外部記憶装置等や、バーコードなどの符号が印刷された印刷物等の、コンピュータ読取可能な種々の媒体を利用することもできる。
〔3〕付記
(付記1)
構造物を構成しうる複数の登録部品の形状情報を第1形式で保持する保持部と、
該保持部に保持された該複数の登録部品の第1形式の形状情報のそれぞれから特徴情報を抽出する第1抽出部と、
該構造物を構成する構成部品の形状情報を該第1形式とは異なる第2形式で取得する取得部と、
該取得部によって取得された該構成部品の該第2形式の形状情報から特徴情報を抽出する第2抽出部と、
該第1抽出部によって抽出された該複数の登録部品にかかる複数の該特徴情報のそれぞれと、該第2抽出部によって抽出された該構成部品にかかる該特徴情報との類似度を算出し、算出した類似度が所定値以上の該登録部品を該構成部品の類似部品として検索する検索部とをそなえて構成されていることを特徴とする、設計支援装置。
(付記1)
構造物を構成しうる複数の登録部品の形状情報を第1形式で保持する保持部と、
該保持部に保持された該複数の登録部品の第1形式の形状情報のそれぞれから特徴情報を抽出する第1抽出部と、
該構造物を構成する構成部品の形状情報を該第1形式とは異なる第2形式で取得する取得部と、
該取得部によって取得された該構成部品の該第2形式の形状情報から特徴情報を抽出する第2抽出部と、
該第1抽出部によって抽出された該複数の登録部品にかかる複数の該特徴情報のそれぞれと、該第2抽出部によって抽出された該構成部品にかかる該特徴情報との類似度を算出し、算出した類似度が所定値以上の該登録部品を該構成部品の類似部品として検索する検索部とをそなえて構成されていることを特徴とする、設計支援装置。
(付記2)
該保持部に該第1形式の形状情報を登録する登録部をそなえて構成されていることを特徴とする、付記1記載の設計支援装置。
(付記3)
該検索部によって検索された該類似部品の形状情報を変更する変更部をそなえ、
該登録部が、該変更部によって変更された該類似部品の形状情報を該保持部に登録することを特徴とする、付記2記載の設計支援装置。
該保持部に該第1形式の形状情報を登録する登録部をそなえて構成されていることを特徴とする、付記1記載の設計支援装置。
(付記3)
該検索部によって検索された該類似部品の形状情報を変更する変更部をそなえ、
該登録部が、該変更部によって変更された該類似部品の形状情報を該保持部に登録することを特徴とする、付記2記載の設計支援装置。
(付記4)
該第1抽出部および該第2抽出部が、該第1形式もしくは該第2形式の形状情報が示す形状上の任意の2点を抽出して当該2点間の距離を算出する処理を所定回数実行して得られる距離の頻度分布を、該特徴情報として当該形状情報から抽出することを特徴とする、付記1〜付記3のいずれか1項に記載の設計支援装置。
該第1抽出部および該第2抽出部が、該第1形式もしくは該第2形式の形状情報が示す形状上の任意の2点を抽出して当該2点間の距離を算出する処理を所定回数実行して得られる距離の頻度分布を、該特徴情報として当該形状情報から抽出することを特徴とする、付記1〜付記3のいずれか1項に記載の設計支援装置。
(付記5)
該保持部が、該複数の登録部品の該第1形式の形状情報に対応付けて、該第1抽出部によって当該形状情報から抽出された該特徴情報を保持していることを特徴とする、付記1〜付記4のいずれか1項に記載の設計支援装置。
(付記6)
該第1形式が、該構造物の計算機支援設計に必要な情報を含む形式であることを特徴とする、付記1〜付記5のいずれか1項に記載の設計支援装置。
該保持部が、該複数の登録部品の該第1形式の形状情報に対応付けて、該第1抽出部によって当該形状情報から抽出された該特徴情報を保持していることを特徴とする、付記1〜付記4のいずれか1項に記載の設計支援装置。
(付記6)
該第1形式が、該構造物の計算機支援設計に必要な情報を含む形式であることを特徴とする、付記1〜付記5のいずれか1項に記載の設計支援装置。
(付記7)
該第2形式が、該構造物の計算機支援設計に必要な情報を未定義の形式であることを特徴とする、付記1〜付記6のいずれか1項に記載の設計支援装置。
(付記8)
構造物を構成しうる複数の登録部品の形状情報を第1形式で保持する保持部における、該複数の登録部品の該第1形式の形状情報から特徴情報をそれぞれ抽出する第1抽出ステップと、
該構造物を構成する構成部品の形状情報を該第1形式とは異なる第2形式で取得する取得ステップと、
該取得ステップにおいて取得された該構成部品の該第2形式の形状情報から特徴情報を抽出する第2抽出ステップと、
該第1抽出ステップにおいて抽出された該複数の登録部品にかかる複数の該特徴情報のそれぞれと、該第2抽出ステップにおいて抽出された該構成部品にかかる該特徴情報との類似度を算出し、算出した類似度が所定値以上の該登録部品を該構成部品の類似部品として検索する検索ステップとを含んでいることを特徴とする、設計支援方法。
該第2形式が、該構造物の計算機支援設計に必要な情報を未定義の形式であることを特徴とする、付記1〜付記6のいずれか1項に記載の設計支援装置。
(付記8)
構造物を構成しうる複数の登録部品の形状情報を第1形式で保持する保持部における、該複数の登録部品の該第1形式の形状情報から特徴情報をそれぞれ抽出する第1抽出ステップと、
該構造物を構成する構成部品の形状情報を該第1形式とは異なる第2形式で取得する取得ステップと、
該取得ステップにおいて取得された該構成部品の該第2形式の形状情報から特徴情報を抽出する第2抽出ステップと、
該第1抽出ステップにおいて抽出された該複数の登録部品にかかる複数の該特徴情報のそれぞれと、該第2抽出ステップにおいて抽出された該構成部品にかかる該特徴情報との類似度を算出し、算出した類似度が所定値以上の該登録部品を該構成部品の類似部品として検索する検索ステップとを含んでいることを特徴とする、設計支援方法。
(付記9)
該検索部によって検索された該類似部品の形状情報を変更する変更ステップと、
該変更ステップにおいて変更された該類似部品の形状情報を該保持部に登録する登録ステップとを含んでいることを特徴とする、付記8記載の設計支援方法。
(付記10)
該第1抽出ステップおよび該第2抽出ステップにおいて、該第1形式もしくは該第2形式の形状情報が示す形状上の任意の2点を抽出して当該2点間の距離を算出する処理を所定回数実行して得られる距離の頻度分布が、該特徴情報として当該形状情報から抽出されることを特徴とする、付記8または付記9記載の設計支援方法。
該検索部によって検索された該類似部品の形状情報を変更する変更ステップと、
該変更ステップにおいて変更された該類似部品の形状情報を該保持部に登録する登録ステップとを含んでいることを特徴とする、付記8記載の設計支援方法。
(付記10)
該第1抽出ステップおよび該第2抽出ステップにおいて、該第1形式もしくは該第2形式の形状情報が示す形状上の任意の2点を抽出して当該2点間の距離を算出する処理を所定回数実行して得られる距離の頻度分布が、該特徴情報として当該形状情報から抽出されることを特徴とする、付記8または付記9記載の設計支援方法。
(付記11)
該第1形式が、該構造物の計算機支援設計に必要な情報を含む形式であることを特徴とする、付記8〜付記10のいずれか1項に記載の設計支援方法。
(付記12)
該第2形式が、該構造物の計算機支援設計に必要な情報を未定義な形式であることを特徴とする、付記8〜付記11のいずれか1項に記載の設計支援方法。
該第1形式が、該構造物の計算機支援設計に必要な情報を含む形式であることを特徴とする、付記8〜付記10のいずれか1項に記載の設計支援方法。
(付記12)
該第2形式が、該構造物の計算機支援設計に必要な情報を未定義な形式であることを特徴とする、付記8〜付記11のいずれか1項に記載の設計支援方法。
(付記13)
構造物を構成しうる複数の登録部品の形状情報を第1形式で保持する保持部から該構造物を構成する構造部品と類似する登録部品を検索する機能をコンピュータに実現させるための設計支援プログラムであって、
該保持部に保持された該複数の登録部品の第1形式の形状情報のそれぞれから特徴情報を抽出する第1抽出部、
該構造物を構成する構成部品の形状情報を該第1形式とは異なる第2形式で取得する取得部、
該取得部によって取得された該構成部品の該第2形式の形状情報から特徴情報を抽出する第2抽出部、および、
該第1抽出部によって抽出された該複数の登録部品にかかる複数の該特徴情報のそれぞれと、該第2抽出部によって抽出された該構成部品にかかる該特徴情報との類似度を算出し、算出した類似度が所定値以上の該登録部品を該構成部品の類似部品として検索する検索部として、該コンピュータを機能させることを特徴とする、設計支援プログラム。
構造物を構成しうる複数の登録部品の形状情報を第1形式で保持する保持部から該構造物を構成する構造部品と類似する登録部品を検索する機能をコンピュータに実現させるための設計支援プログラムであって、
該保持部に保持された該複数の登録部品の第1形式の形状情報のそれぞれから特徴情報を抽出する第1抽出部、
該構造物を構成する構成部品の形状情報を該第1形式とは異なる第2形式で取得する取得部、
該取得部によって取得された該構成部品の該第2形式の形状情報から特徴情報を抽出する第2抽出部、および、
該第1抽出部によって抽出された該複数の登録部品にかかる複数の該特徴情報のそれぞれと、該第2抽出部によって抽出された該構成部品にかかる該特徴情報との類似度を算出し、算出した類似度が所定値以上の該登録部品を該構成部品の類似部品として検索する検索部として、該コンピュータを機能させることを特徴とする、設計支援プログラム。
(付記14)
該保持部に該第1形式の形状情報を登録する登録部として、該コンピュータを機能させることを特徴とする、付記13記載の設計支援プログラム。
(付記15)
該検索部によって検索された該類似部品の形状情報を変更する変更部として、該コンピュータを機能させるとともに、
該登録部が、該変更部によって変更された該類似部品の形状情報を該保持部に登録するように、該コンピュータを機能させることを特徴とする、付記14記載の設計支援プログラム。
該保持部に該第1形式の形状情報を登録する登録部として、該コンピュータを機能させることを特徴とする、付記13記載の設計支援プログラム。
(付記15)
該検索部によって検索された該類似部品の形状情報を変更する変更部として、該コンピュータを機能させるとともに、
該登録部が、該変更部によって変更された該類似部品の形状情報を該保持部に登録するように、該コンピュータを機能させることを特徴とする、付記14記載の設計支援プログラム。
(付記16)
該第1抽出部および該第2抽出部が、該第1形式もしくは該第2形式の形状情報が示す形状上の任意の2点を抽出して当該2点間の距離を算出する処理を所定回数実行して得られる距離の頻度分布を、該特徴情報として当該形状情報から抽出するように、該コンピュータを機能させることを特徴とする、付記13〜付記15のいずれか1項に記載の設計支援プログラム。
該第1抽出部および該第2抽出部が、該第1形式もしくは該第2形式の形状情報が示す形状上の任意の2点を抽出して当該2点間の距離を算出する処理を所定回数実行して得られる距離の頻度分布を、該特徴情報として当該形状情報から抽出するように、該コンピュータを機能させることを特徴とする、付記13〜付記15のいずれか1項に記載の設計支援プログラム。
(付記17)
該第1形式が、該構造物の計算機支援設計に必要な情報を含む形式であることを特徴とする、付記13〜付記16のいずれか1項に記載の設計支援プログラム。
(付記18)
該第2形式が、該構造物の計算機支援設計に必要な情報を未定義な形式であることを特徴とする、付記13〜付記17のいずれか1項に記載の設計支援プログラム。
該第1形式が、該構造物の計算機支援設計に必要な情報を含む形式であることを特徴とする、付記13〜付記16のいずれか1項に記載の設計支援プログラム。
(付記18)
該第2形式が、該構造物の計算機支援設計に必要な情報を未定義な形式であることを特徴とする、付記13〜付記17のいずれか1項に記載の設計支援プログラム。
(付記19)
構造物を構成する構成部品の形状情報を生成する生成装置と、
該生成装置によって生成された該部品の該形状情報を用いて、該構造物の設計データを作成する設計支援装置とをそなえ、
該設計支援装置が、
構造物を構成しうる複数の登録部品の形状情報を第1形式で保持する保持部と、
該保持部に保持された該複数の登録部品の第1形式の形状情報のそれぞれから特徴情報を抽出する第1抽出部と、
該生成装置によって生成された、該構造部品にかかる該第1形式とは異なる第2形式の形状情報を取得する取得部と、
該取得部によって取得された該構成部品の該第2形式の形状情報から特徴情報を抽出する第2抽出部と、
該第1抽出部によって抽出された該複数の登録部品にかかる複数の該特徴情報のそれぞれと、該第2抽出部によって抽出された該構成部品にかかる該特徴情報との類似度を算出し、算出した類似度が所定値以上の該登録部品を該構成部品の類似部品として検索する検索部とをそなえて構成されていることを特徴とする、設計支援システム。
構造物を構成する構成部品の形状情報を生成する生成装置と、
該生成装置によって生成された該部品の該形状情報を用いて、該構造物の設計データを作成する設計支援装置とをそなえ、
該設計支援装置が、
構造物を構成しうる複数の登録部品の形状情報を第1形式で保持する保持部と、
該保持部に保持された該複数の登録部品の第1形式の形状情報のそれぞれから特徴情報を抽出する第1抽出部と、
該生成装置によって生成された、該構造部品にかかる該第1形式とは異なる第2形式の形状情報を取得する取得部と、
該取得部によって取得された該構成部品の該第2形式の形状情報から特徴情報を抽出する第2抽出部と、
該第1抽出部によって抽出された該複数の登録部品にかかる複数の該特徴情報のそれぞれと、該第2抽出部によって抽出された該構成部品にかかる該特徴情報との類似度を算出し、算出した類似度が所定値以上の該登録部品を該構成部品の類似部品として検索する検索部とをそなえて構成されていることを特徴とする、設計支援システム。
(付記20)
該設計支援装置が、
該検索部によって検索された該類似部品の形状情報を変更する変更部と、
該変更部によって変更された該類似部品の形状情報を該保持部に登録する登録部とをそなえて構成されていることを特徴とする、付記19記載の設計支援システム。
該設計支援装置が、
該検索部によって検索された該類似部品の形状情報を変更する変更部と、
該変更部によって変更された該類似部品の形状情報を該保持部に登録する登録部とをそなえて構成されていることを特徴とする、付記19記載の設計支援システム。
1,1´,1´´ 設計支援システム
2 3D(Dimensional)スキャナ
3,3a 構成部品
4 登録部品
10,10´,10´´ 設計支援装置
11 設計部
12 設計データ保持部
13 形状情報保持部(保持部)
14 特徴情報抽出部(第1抽出部,第2抽出部)
14−1 第1特徴情報抽出部(第1抽出部)
14−2 第2特徴情報抽出部(第2抽出部)
14a,14b 特徴情報
15 形状情報取得部(取得部)
16 類似部品検索部(検索部)
17 表示制御部
17a 検索結果画面
18 表示部
19 形状情報変更部(変更部)
20 形状情報登録部(登録部)
30 コンピュータ
31 演算部
32 モニタ
33 キーボード
34 マウス
35 記憶装置
2 3D(Dimensional)スキャナ
3,3a 構成部品
4 登録部品
10,10´,10´´ 設計支援装置
11 設計部
12 設計データ保持部
13 形状情報保持部(保持部)
14 特徴情報抽出部(第1抽出部,第2抽出部)
14−1 第1特徴情報抽出部(第1抽出部)
14−2 第2特徴情報抽出部(第2抽出部)
14a,14b 特徴情報
15 形状情報取得部(取得部)
16 類似部品検索部(検索部)
17 表示制御部
17a 検索結果画面
18 表示部
19 形状情報変更部(変更部)
20 形状情報登録部(登録部)
30 コンピュータ
31 演算部
32 モニタ
33 キーボード
34 マウス
35 記憶装置
Claims (5)
- 構造物を構成しうる複数の登録部品の形状情報を第1形式で保持する保持部と、
該保持部に保持された該複数の登録部品の第1形式の形状情報のそれぞれから特徴情報を抽出する第1抽出部と、
該構造物を構成する構成部品の形状情報を該第1形式とは異なる第2形式で取得する取得部と、
該取得部によって取得された該構成部品の該第2形式の形状情報から特徴情報を抽出する第2抽出部と、
該第1抽出部によって抽出された該複数の登録部品にかかる複数の該特徴情報のそれぞれと、該第2抽出部によって抽出された該構成部品にかかる該特徴情報との類似度を算出し、算出した類似度が所定値以上の該登録部品を該構成部品の類似部品として検索する検索部とをそなえて構成されていることを特徴とする、設計支援装置。 - 該検索部によって検索された該類似部品の形状情報を変更する変更部と、
該変更部によって変更された該類似部品の形状情報を該保持部に登録する登録部とをそなえて構成されていることを特徴とする、請求項1記載の設計支援装置。 - 構造物を構成しうる複数の登録部品の形状情報を第1形式で保持する保持部における、該複数の登録部品の該第1形式の形状情報から特徴情報をそれぞれ抽出する第1抽出ステップと、
該構造物を構成する構成部品の形状情報を該第1形式とは異なる第2形式で取得する取得ステップと、
該取得ステップにおいて取得された該構成部品の該第2形式の形状情報から特徴情報を抽出する第2抽出ステップと、
該第1抽出ステップにおいて抽出された該複数の登録部品にかかる複数の該特徴情報のそれぞれと、該第2抽出ステップにおいて抽出された該構成部品にかかる該特徴情報との類似度を算出し、算出した類似度が所定値以上の該登録部品を該構成部品の類似部品として検索する検索ステップとを含んでいることを特徴とする、設計支援方法。 - 構造物を構成しうる複数の登録部品の形状情報を第1形式で保持する保持部から該構造物を構成する構造部品と類似する登録部品を検索する機能をコンピュータに実現させるための設計支援プログラムであって、
該保持部に保持された該複数の登録部品の第1形式の形状情報のそれぞれから特徴情報を抽出する第1抽出部、
該構造物を構成する構成部品の形状情報を該第1形式とは異なる第2形式で取得する取得部、
該取得部によって取得された該構成部品の該第2形式の形状情報から特徴情報を抽出する第2抽出部、および、
該第1抽出部によって抽出された該複数の登録部品にかかる複数の該特徴情報のそれぞれと、該第2抽出部によって抽出された該構成部品にかかる該特徴情報との類似度を算出し、算出した類似度が所定値以上の該登録部品を該構成部品の類似部品として検索する検索部として、該コンピュータを機能させることを特徴とする、設計支援プログラム。 - 構造物を構成する構成部品の形状情報を生成する生成装置と、
該生成装置によって生成された該部品の該形状情報を用いて、該構造物の設計データを作成する設計支援装置とをそなえ、
該設計支援装置が、
構造物を構成しうる複数の登録部品の形状情報を第1形式で保持する保持部と、
該保持部に保持された該複数の登録部品の第1形式の形状情報のそれぞれから特徴情報を抽出する第1抽出部と、
該生成装置によって生成された、該構造部品にかかる該第1形式とは異なる第2形式の形状情報を取得する取得部と、
該取得部によって取得された該構成部品の該第2形式の形状情報から特徴情報を抽出する第2抽出部と、
該第1抽出部によって抽出された該複数の登録部品にかかる複数の該特徴情報のそれぞれと、該第2抽出部によって抽出された該構成部品にかかる該特徴情報との類似度を算出し、算出した類似度が所定値以上の該登録部品を該構成部品の類似部品として検索する検索部とをそなえて構成されていることを特徴とする、設計支援システム。
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- 2006-09-25 JP JP2006259212A patent/JP2008077594A/ja active Pending
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