JP2008217708A - 設計方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、設計方法、ＣＡＤシステム、プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関し、三次元ＣＡＤモデルからシミュレーションには不要な形状が簡略化された簡略モデルを作成する操作、及び／又は、三次元ＣＡＤモデルを干渉部分が発生しない形状の修正モデルに修正する操作を自動的に行い、操作の効率がオペレータに依存しないようにすることを目的とする。
【解決手段】コンピュータによる設計方法において、三次元ＣＡＤモデルのデータからシミュレーションには不要な詳細な形状情報を抽出し、詳細な形状情報を簡略化し、三次元ＣＡＤモデルのデータのうち詳細な形状情報が簡略化した形状情報に置き換えられた簡略モデルを作成するように構成する。
【選択図】図９

Description

本発明は、設計方法及びプログラムに係り、特にＣＡＤにより三次元ＣＡＤモデルを設計する設計方法、及びコンピュータによりそのような設計方法を実行させるプログラムに関する。本発明は、そのような設計方法を採用するＣＡＤシステム、及びそのようなプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体にも関する。

ＣＡＤシステムにより部品や製品等を設計する場合、設計段階で解析、評価、最適化等も行われる。解析には、構造、熱、電波、振動等の各種解析が含まれ、設計された三次元ＣＡＤモデルの解析結果を評価することで、設計変更の要否等を判断することができる。評価結果に基づいて三次元ＣＡＤモデルの設計変更を行うことで、設計された三次元ＣＡＤモデルを最適化することができる。解析、評価、最適化等は、シミュレーションを行う設計支援ツールを用いて行われることもある。

上記の如き解析、評価、最適化等のシミュレーションを行う際に使用するシミュレーションモデルに、三次元ＣＡＤモデルを使用することもできる。しかし、三次元ＣＡＤモデルには、部品や製品等の製造、組立、図面連携、製造連携等の工程で必要な情報を反映させるために、細部に至るまでの形状情報が含まれている。形状情報は、切り欠き形状や突起形状等を含む。尚、図面連携とは、三次元ＣＡＤモデルに関する三次元座標系のデータを二次元座標系のデータへ変換したりする操作を言い、製造連携とは、例えば金属部材の形状データを加工機械に入力することにより、加工機械により金属板がその形状を有する金属部材に加工されることを言う。

三次元ＣＡＤモデルのデータは、複雑な形状や微細な形状等に関する詳細な形状情報を含むので、解析、評価、最適化等のシミュレーションには不要な形状情報も含む。このため、三次元ＣＡＤモデルのデータをそのまま使用してシミュレーションを行うと、シミュレーションには必要のないデータに対してもシミュレーション処理が施されるために、シミュレーションが複雑化すると共にシミュレーション時間、特に解析時間が非常に長くなってしまう。そこで、従来は、設計者等のオペレータが、三次元ＣＡＤモデルのデータのうちシミュレーションには不要な詳細な形状情報を簡略化する操作を、シミュレーションの種類や三次元ＣＡＤモデルのサイズ等に基づいて手動で行っていた。

他方、装置が複数の部品等を組み立てて構成されている場合、部品と部品との間に干渉部分が存在すると、この装置の三次元ＣＡＤモデルのシミュレーションを行えない場合がある。具体的には、干渉部分が存在すると、シミュレーションの種類によってはシミュレーションを行うことができない場合があるため、そのような場合には、三次元ＣＡＤモデル内にて部品形状を修正して、干渉部分が発生しない形状に修正された修正モデルを作成する必要がある。そこで、従来は、オペレータが干渉部分が発生しない形状に修正する操作を、シミュレーションの種類に応じて手動で行っていた。

特許文献１には、オリジナルの三次元詳細モデルを簡略化して設計変更向けの近似モデルと解析向けの近似モデルを生成する方法が提案されている。特許文献２には、解析目的に応じて三次元ＣＡＤモデルから解析モデルを生成する装置が提案されている。特許文献３には、電子部品を解析する際に、三次元モデルを構成する曲線や曲面を多角形近似した三次元モデルに置き換え、その三次元モデルを変換して作成されるソリッド要素を用いた有限要素モデルを用いて解析を行う方法が提案されている。特許文献３には、シミュレーションで使用する物理モデルに対して要素を追加したり削除したりする方法が提案されている。
特開２００２−２７９００５号公報 特開２００３−１４１１８９号公報 特開２００５−１７３９６３号公報 特開２００５−２５０７９３号公報

従来は、三次元ＣＡＤモデルからシミュレーションには不要な形状が簡略化された簡略モデルを作成する操作をオペレータが手動で行うため、シミュレーション時間を短縮するために行う操作に時間がかかると共に、形状を簡略化する効率がオペレータの熟練度に依存してしまう。

又、従来は、三次元ＣＡＤモデルを部品と部品の干渉部分が発生しない形状の修正モデルに修正する操作をオペレータが手動で行うため、シミュレーションを可能とするために行う操作に時間がかかると共に、干渉部分が発生しない形状に修正する効率がオペレータの熟練度に依存してしまう。

このように、従来は、シミュレーション時間の短縮及び／又はシミュレーションを可能とするために行う操作がオペレータにより手動で行われるため、操作に時間がかかると共に、操作の効率がオペレータの熟練度に依存してしまうという問題があった。

そこで、本発明は、三次元ＣＡＤモデルからシミュレーションには不要な形状が簡略化された簡略モデルを作成する操作、及び／又は、三次元ＣＡＤモデルを干渉部分が発生しない形状の修正モデルに修正する操作を自動的に行え、操作の効率がオペレータに依存しない設計方法、プログラム、ＣＡＤシステム及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供することを目的とする。

上記の課題は、コンピュータによる設計方法であって、三次元ＣＡＤモデルのデータからシミュレーションには不要な詳細な形状情報を抽出する抽出工程と、該詳細な形状情報を簡略化する簡略化工程と、該三次元ＣＡＤモデルのデータのうち該詳細な形状情報が簡略化した形状情報に置き換えられた簡略モデルを作成する作成工程とを含むことを特徴とする設計方法により達成できる。

上記の課題は、コンピュータに三次元ＣＡＤモデルの設計を行わせるプログラムであって、該コンピュータに、該三次元ＣＡＤモデルのデータからシミュレーションには不要な詳細な形状情報を抽出させる抽出手順と、該コンピュータに、該詳細な形状情報を簡略化させる簡略化手順と、該コンピュータに、該三次元ＣＡＤモデルのデータのうち該詳細な形状情報が簡略化した形状情報に置き換えられた簡略モデルを作成させる作成手順とを含むことを特徴とするプログラムにより達成できる。

上記の課題は、上記プログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体により達成できる。

上記の課題は、コンピュータにより三次元ＣＡＤモデルを設計するＣＡＤシステムであって、該三次元ＣＡＤモデルのデータからシミュレーションには不要な詳細な形状情報を抽出する抽出手段と、該詳細な形状情報を簡略化する簡略化手段と、該三次元ＣＡＤモデルのデータのうち該詳細な形状情報が簡略化した形状情報に置き換えられた簡略モデルを作成する作成手段とを備えたことを特徴とするＣＡＤシステムにより達成できる。

本発明によれば、三次元ＣＡＤモデルからシミュレーションには不要な形状が簡略化された簡略モデルを作成する操作、及び／又は、三次元ＣＡＤモデルを干渉部分が発生しない形状の修正モデルに修正する操作を自動的に行え、操作の効率がオペレータに依存しない設計方法、プログラム、ＣＡＤシステム及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を実現することが可能となる。

本発明では、三次元ＣＡＤモデルのデータからシミュレーションには不要な複雑な形状及び／又は微細な形状等に関する詳細な形状情報を抽出し、抽出された詳細な形状情報を簡略化し、三次元ＣＡＤモデルのデータのうち前記詳細な形状情報は簡略化した形状情報に置き換えられた簡略モデルを作成する。シミュレーションは、この簡略モデルのデータに対して行う。シミュレーションには、解析、評価、最適化等が含まれ、解析のみが行われても、解析及び評価が行われても、解析と評価と最適化が行われても良い。この場合、三次元ＣＡＤモデルのデータのうちシミュレーションには不要な形状情報を簡略化する処理は、シミュレーションの種類や三次元ＣＡＤモデルのサイズ等の属性に基づいて自動的に行われる。このため、シミュレーション時間、特に解析時間を短縮するために行う詳細な形状情報を簡略化する処理に時間がかかることはなく、形状情報を簡略化する効率がオペレータの熟練度に依存してしまうこともない。

尚、上記に加え、三次元ＣＡＤモデルのデータから部品間の干渉部分を抽出し、抽出された干渉部分に基づいて干渉する部品の形状を修正し、干渉部分が発生しない形状の修正モデルを作成するようにしても良い。シミュレーションは、この修正モデルのデータに対して行う。この場合、三次元ＣＡＤモデルを干渉部分が発生しない形状の修正モデルに修正する処理は、シミュレーションの種類や三次元ＣＡＤモデルのサイズ等の属性に基づいて自動的に行われる。このため、シミュレーションを可能とするために行う干渉部品の形状を修正する処理に時間がかかることはなく、干渉部分の形状を修正する効率がオペレータの熟練度に依存してしまうこともない。

以下に、本発明の設計方法、プログラム、ＣＡＤシステム及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体の各実施例を、図面と共に説明する。

本発明のプログラム、ＣＡＤシステム及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、本発明の設計方法を用いる。第１実施例では、本発明がコンピュータシステムに適用されている。図１は、本実施例において本発明が適用されるコンピュータシステムを示す斜視図である。

図１に示すコンピュータシステム１００は、ＣＰＵやディスクドライブ等を内蔵した本体部１０１、本体部１０１からの指示により表示画面１０２ａ上に分子形成シミュレーションにより形成される分子等の画像を表示するディスプレイ１０２、コンピュータシステム１００に種々の情報を入力するためのキーボード１０３、ディスプレイ１０２の表示画面１０２ａ上の任意の位置を指定するマウス１０４及び外部のデータベース等にアクセスして他のコンピュータシステムに記憶されているプログラム等をダウンロードするモデム１０５を有する。

ディスク１１０等の可搬型記録媒体に格納されるか、モデム１０５等の通信装置を使って他のコンピュータシステムの記録媒体１０６からダウンロードされる、コンピュータシステム１００に少なくともＣＡＤ機能を持たせるプログラム（ＣＡＤソフトウェア）は、コンピュータシステム１００に入力されてコンパイルされる。プログラムは、コンピュータシステム１００（即ち、後述するＣＰＵ２０１）をＣＡＤ機能を有するＣＡＤシステムとして動作させる。プログラムは、例えばディスク１１０等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納されていても良い。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、ディスク１１０、ＩＣカードメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク等の磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体に限定されるものではなく、モデム１０５やＬＡＮ等の通信装置や通信手段を介して接続されるコンピュータシステムでアクセス可能な各種記録媒体を含む。

図２は、コンピュータシステム１００の本体部１０１内の要部の構成を説明するブロック図である。同図中、本体部１０１は、バス２００により接続されたＣＰＵ２０１、ＲＡＭやＲＯＭ等からなるメモリ部２０２、ディスク１１０用のディスクドライブ２０３及びハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２０４からなる。本実施例では、ディスプレイ１０２、キーボード１０３及びマウス１０４も、バス２００を介してＣＰＵ２０１に接続されているが、これらは直接ＣＰＵ２０１に接続されていても良い。又、ディスプレイ１０２は、入出力画像データの処理を行う周知のグラフィックインタフェース（図示せず）を介してＣＰＵ２０１に接続されていても良い。

コンピュータシステム１００において、キーボード１０３やマウス１０４はＣＡＤシステムの入力手段を構成する。ディスプレイ１０２は、三次元ＣＡＤモデル等を画面１０２ａ上に表示する出力手段を構成する。ＣＰＵ２０１は、三次元ＣＡＤモデルのデータからシミュレーションには不要な複雑な形状及び／又は微細な形状等に関する詳細な形状情報を抽出する抽出手段と、抽出された詳細な形状情報を簡略化する簡略化手段と、三次元ＣＡＤモデルのデータのうち前記詳細な形状情報は簡略化した形状情報に置き換えて簡略化されたモデル（簡略モデル）を作成する作成手段と、簡略モデルのデータに対してシミュレーションを行うシミュレーション手段とを構成する。シミュレーションには、解析、評価、最適化等が含まれ、シミュレーション自体は周知のもので良い。

尚、コンピュータシステム１００の構成は図１及び図２に示す構成に限定されるものではなく、代わりに各種周知の構成を使用しても良い。

本実施例では、ＣＡＤシステムにより周知の方法で設計された部品や製品等の三次元ＣＡＤモデルのデータに対して各種シミュレーションを行う際、シミュレーション時間、特に解析時間の短縮のために、三次元ＣＡＤモデルのデータからシミュレーションには不要な複雑な形状及び／又は微細な形状等に関する詳細な形状情報を抽出し、抽出された詳細な形状情報を簡略化し、三次元ＣＡＤモデルのデータのうち前記詳細な形状情報は簡略化した形状情報に置き換えられた簡略モデルを作成する。シミュレーションは、この簡略モデルのデータに対して行う。つまり、シミュレーション結果に大きな影響を及ぼさない詳細な形状情報は簡略化することにより、シミュレーション時間、特に解析時間を短縮する。

詳細な形状情報の抽出：
対象となる部品の三次元ＣＡＤモデルに対し、三次元ＣＡＤモデル内のエッジ間の距離、エッジの長さ、及び頂点と頂点の距離が部品の最大外形の寸法に対して所定の割合以下の箇所を詳細な形状として抽出する。この所定の値は、任意に設定可能である。

図３は三次元ＣＡＤモデルの一例を示し、同図（ａ）は三次元ＣＡＤモデル１の斜視図、同図（ｂ）は三次元ＣＡＤモデル１の正面図を示す。図３に示す如き形状を有する三次元ＣＡＤモデル１の場合、横方向の外形Ａに対してエッジ１１の寸法Ｙの値がＹ≦Ａ／１０の場合、エッジ１１の箇所を複雑な形状及び／又は微細な形状と判断して抽出する。又、エッジ１１間の距離Ｘの寸法がＸ≦Ａ／１０の場合、エッジ１１の箇所を複雑な形状及び／又は微細な形状と判断して抽出する。この場合の判定値はＡ／１０であるが、Ａ／１０以外の任意の値に設定可能である。

図４は三次元ＣＡＤモデルの他の例を示し、同図（ａ）は三次元ＣＡＤモデル２の斜視図、同図（ｂ）は三次元ＣＡＤモデル２の正面図を示す。図４に示す如き三次元ＣＡＤモデル２の場合、最大外径Ｄに対して、歯車形状２１の間隔Ｔ及び奥行きＳの値がＴ≦Ｄ／１０及びＳ≦Ｄ／１０の場合、歯車形状２１の箇所を複雑な形状及び／又は微細な形状と判断して抽出する。この場合の判定値はＤ／１０であるが、Ｄ／１０以外の任意の値に設定可能である。

三次元ＣＡＤモデル１，２の各寸法パラメータＡ，Ｘ，Ｙ，Ｄ，Ｓ，Ｔは、三次元ＣＡＤモデル１，２の座標情報に基づいて算出できる。

詳細な形状情報がシミュレーション結果に影響を及ぼすか否かの判断は、シミュレーションの種類や予め設定されている部品や製品等の属性に基づいて行う。

簡略モデルの作成：
抽出した詳細な形状に基づいて、詳細な形状により形成される空間領域を埋める埋め込み処理、或いは、詳細な形状を削除する削除処理を行い、簡略化された形状（以下、単に簡略形状と言う）を有する簡略モデルを作成する。

埋め込み処理を行うか、或いは、削除処理を行うかの判断は、三次元ＣＡＤモデルの実際の体積と三次元ＣＡＤモデルの寸法から得られる最大外形の体積又は簡略化後の簡略モデルの体積の比に基づいて行う。体積の比が所定の値以上の場合には埋め込み処理を行い、所定の値未満の場合には削除処理を行う。

埋め込み処理は、三次元ＣＡＤモデルから抽出された詳細な形状に基づいて、三次元ＣＡＤモデルの実際の体積及び最大外形の体積を算出し、これらの体積に基づいて詳細な形状の空間領域が埋め込まれた簡略形状を定義して簡略モデルを作成する。

図５は、埋め込み処理を説明する図であり、同図（ａ）は三次元ＣＡＤモデル１の正面図を示し、同図（ｂ）は三次元ＣＡＤモデル１を正面から見た場合の最大外形１Ａを破線で示し、同図（ｃ）は埋め込み処理後の簡略形状を有する簡略モデル１Ｂの正面図を示す。この場合、三次元ＣＡＤモデル１の実際の体積（即ち、簡略化前の体積）をＶ１、簡略化後の体積（即ち、最大外形１Ａの体積）をＶ２とすると、例えばＶ１／Ｖ２≧０．７なる関係が満足される場合には、エッジ１１間に形成される微小空間１２を埋め込むことで、詳細な形状を簡略形状に簡略化する形状簡略化処理が行われ、詳細な形状が簡略形状に置き換えられた簡略モデル１Ｂが作成される。この例で用いる判定値は０．７であるが、判定値は任意に設定可能である。

削除処理は、三次元ＣＡＤモデルから抽出された詳細な形状に基づいて、三次元ＣＡＤモデルの実際の体積及び簡略化後の簡略モデルの体積を算出し、これらの体積に基づいて詳細な形状の領域が削除された簡略形状を定義して簡略モデルを作成する。

図６は、削除処理を説明する図であり、同図（ａ）は三次元ＣＡＤモデル３１の正面図を示し、同図（ｂ）は三次元ＣＡＤモデル３１を正面から見た場合の最大外形３１Ａを破線で示し、同図（ｃ）は削除処理後の簡略形状を有する簡略モデル３１Ｂの正面図を示す。この場合、三次元ＣＡＤモデル３１の実際の体積をＶ１１、簡略化後の簡略モデルの体積（即ち、最大外形３１Ａの体積から詳細な形状の体積を減算した差の体積）をＶ１２とすると、例えばＶ１１／Ｖ１２<０．７なる関係が満足される場合には、詳細な形状を構成するエッジ３２を削除することで、詳細な形状を簡略形状に簡略化する形状簡略化処理が行われ、詳細な形状が簡略形状に置き換えられた簡略形モデル３１Ｂが作成される。この例で用いる判定値は０．７であるが、判定値は任意に設定可能である。

四角柱、円柱、切欠き形状等に代表される簡略形状をデータベースに登録しておき、三次元ＣＡＤモデルから抽出された詳細な形状、即ち、簡略化対象の形状と、データベースに登録済みの簡略形状とを比較し、シミュレーションの所定の条件を満足する場合に登録済みの類似する簡略形状に置き換える形状置換処理を行うようにしても良い。所定の条件は、三次元ＣＡＤモデルの最大形状、断面形状、体積等に基づいて任意に設定可能である。データベースは、メモリ部２０２、ディスクドライブ２０３、ＨＤＤ２０４等のコンピュータシステム１００内の記憶部、或いは、コンピュータシステム１００の外部に設けられた記録媒体１０６等の記憶部に格納される。形状置換処理は、上記埋め込み処理や削除処理と同様に詳細な形状を簡略形状に簡略化するものであるため、形状簡略化処理に含まれる。

詳細な形状に対して形状置換処理を行う場合、上記所定の条件に従って類似する簡略形状の候補をデータベースから抽出し、候補が複数ある場合にはオペレータに選択させて、次回の簡略モデルの作成時に同様の詳細な形状に対して形状置換処理を行う際に選択された候補を優先的に抽出するような学習を行っても良い。この場合、形状置換処理の処理速度及び置換精度が向上する。又、一度類似する簡略形状に置き換えられた詳細な形状を学習したり、上記埋め込み処理又は削除処理により作成された簡略形状を学習してデータベースに登録しておくことで、簡略モデルを高速に作成することができる。

図７は三次元ＣＡＤモデルの一例を示し、同図（ａ）は三次元ＣＡＤモデル４１の斜視図を示し、同図（ｂ）は三次元ＣＡＤモデル４１の正面図を示し、同図（ｃ）は簡略形状を有する簡略モデル４１Ｂの正面図を示す。図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す三次元ＣＡＤモデル４１はコイルバネであるが、シミュレーションの所定の条件を満足する候補としてコイルバネの詳細な形状に類似する簡略形状がデータベースに登録されていれば、三次元ＣＡＤモデル４１の詳細な形状をこの簡略形状に置き換える形状置換処理が行われ、図７（ｃ）に示す簡略モデル４１Ｂが作成される。

図８は三次元ＣＡＤモデルの他の例を示し、同図（ａ）は三次元ＣＡＤモデル５１の斜視図を示し、同図（ｂ）は簡略形状を有する簡略モデル５１Ｂの斜視図を示す。図８（ａ）に示す三次元ＣＡＤモデル５１は波状の板部材であるが、シミュレーションの所定の条件を満足する候補として波状の板部材の詳細な形状に類似する簡略形状がデータベースに登録されていれば、三次元ＣＡＤモデル５１の詳細な形状をこの簡略形状に置き換える形状置換処理が行われ、図８（ｂ）に示す簡略モデル５１Ｂが作成される。

シミュレーションは、上記の如き作成された簡略モデルのデータに対して行われる。シミュレーションには、解析、評価、最適化等が含まれ、解析のみが行われても、解析及び評価が行われても、解析と評価と最適化が行われても良い。

図９は、本実施例の処理を説明するフローチャートであり、ＣＰＵ２０１がプログラムを実行することにより行われる。図９において、ステップＳ１は、設計対象の三次元ＣＡＤモデルのデータを入力する。三次元ＣＡＤモデルのデータは、コンピュータシステム１００の入力部又は記憶部から入力されても、他のコンピュータシステムから入力されても、コンピュータシステム１００の外部の記録媒体１０６から入力されても良い。ステップＳ２は、上記の如き方法で三次元ＣＡＤモデルのデータから詳細な形状情報、即ち、簡略化の対象となる形状の情報を抽出する。ステップＳ３は、抽出された詳細な形状に類似する簡略形状がデータベースに登録済みであり形状置換処理が可能であるか否かを判定する。

ステップＳ３の判定結果がＮＯであると、ステップＳ４は、抽出された詳細な形状に対する簡略化処理を開始する。ステップＳ５は、詳細な形状に対して埋め込み処理を行うか、或いは、削除処理を行うかを、設計対象の部品寸法より得られる最大外形の体積と部品の体積との比較結果に基づいて判定する。比較結果が所定の値以下の場合には埋め込み処理を行うと判定されて処理はステップＳ６へ進み、所定の値以上の場合には削除処理を行うと判定されて処理はステップＳ７へ進む。ステップＳ６は上記の如き埋め込み処理を行い、ステップＳ７は上記の如き削除処理を行う。ステップＳ６又はＳ７の後、処理は後述するステップＳ９へ進む。尚、ステップＳ６及びＳ７で得られた簡略形状を、上記の如くデータベースに登録するようにしても良い。

他方、ステップＳ３の判定結果がＹＥＳであると、ステップＳ８は、抽出された詳細な形状に類似する簡略形状をデータベースから抽出して上記の如き形状置換処理を行う。ステップＳ８の後、処理はステップＳ９へ進む。

ステップＳ９は、三次元ＣＡＤモデルの詳細な形状が形状簡略化処理（即ち、埋め込み処理、削除処理又は形状置換処理）により簡略形状に置き換えられた簡略モデルを作成し、処理は終了する。

説明の便宜上、第２実施例においても、本発明が図１に示すコンピュータシステムに適用されるものとする。

設計対象が複数の部品等を組み立てて構成されている場合、部品と部品との間に干渉部分が存在すると、設計対象の三次元ＣＡＤモデルのシミュレーションを行えない場合がある。具体的には、干渉部分が存在すると、シミュレーション（特に解析）の種類によってはシミュレーション（特に解析）を行うことができない場合があるため、そのような場合には、三次元ＣＡＤモデル内にて部品形状を修正して、干渉部分が発生しない形状に修正された修正モデルを作成する必要がある。

本実施例では、部品形状を修正して、干渉部分が発生しない形状に修正された修正モデルを作成する操作を自動的に行うことで、修正を短時間、且つ、修正する効率がオペレータに依存しないようにする。このような干渉部分の修正処理は、次のいずれの方法Ｍ１〜Ｍ３により行っても良い。
修正方法Ｍ１：部品間の干渉部分の体積を算出し、干渉している各部品の体積と比較し、干渉部分の体積の比率が小さい部品の形状を干渉部分の形状の分だけ削除する。
修正方法Ｍ２：上記修正方法Ｍ１と同様の体積比較を行い、干渉部分の体積の比率が大きい部品側の形状を干渉部分の形状の分だけ削除する。
修正方法Ｍ３：干渉部分を干渉の対象となる全ての部品から削除後、干渉部分を干渉している部品の数の分割部分に分割し、分割部分を対応する部品に追加する。

オペレータは、所望の修正方法を上記修正方法Ｍ１〜Ｍ３から選択可能であり、使用頻度の高い修正方法がＣＡＤシステム内で自動的に設定されるようにしても良い。

修正方法Ｍ１：
図１０は、修正方法Ｍ１及び修正方法Ｍ２を説明する斜視図である。図１０は、三次元ＣＡＤモデルが部品６１，６２からなり、部品６１，６２間には干渉部分６３が存在する場合を示す。

図１１は、修正方法Ｍ１を説明する斜視図である。修正方法Ｍ１では、部品６１の体積をＶ２１、部品６２の体積をＶ２２、干渉部分６３の体積をＶ２３とすると、干渉部分６３が部品６１に占める体積の比率Ｖ２３／Ｖ２１と干渉部分６３が部品６２に占める比率Ｖ２３／Ｖ２２とを比較する。干渉部分６３が部品に占める比率が小さい方の部品は、（Ｖ２３／Ｖ２１）<（Ｖ２３／Ｖ２２）なる関係から部品３１であるため、部品３１の形状を干渉部分３３の形状の分だけ削除し、干渉部分３３は部品３２の一部とみなす。これにより、部品６１は図１１に示すように干渉部分６３を削除した形状の部品６１Ａに修正される。

図１２は、修正方法Ｍ２を説明する斜視図である。修正方法Ｍ２では、部品６１の体積をＶ２１、部品６２の体積をＶ２２、干渉部分６３の体積をＶ２３とすると、干渉部分６３が部品６１に占める体積の比率Ｖ２３／Ｖ２１と干渉部分６３が部品６２に占める比率Ｖ２３／Ｖ２２とを比較する。干渉部分６３が部品に占める比率が大きい方の部品は、（Ｖ２３／Ｖ２１）<（Ｖ２３／Ｖ２２）なる関係から部品３２であるため、部品３２の形状を干渉部分３３の形状の分だけ削除し、干渉部分３３は部品３１の一部とみなす。これにより、部品６２は図１２に示すように干渉部分６３を削除した形状の部品６２Ａに修正される。

図１３〜図１５は、修正方法Ｍ３を説明する斜視図である。図１３は、三次元ＣＡＤモデルが部品６１，６２からなり、部品６１，６２間には干渉部分６３が存在する場合を示す。

修正方法Ｍ３では、干渉部分６３を干渉の対象となる全ての部品６１，６２から削除後、図１４に示すように干渉部分６３を干渉している部品６１，６２の数（この場合、２個）の分割部分６３−１，６３−２に分割し、図１５に示すように分割部分６３−１を対応する部品６１に追加すると共に、分割部分６３−２を対応する部品６２に追加する。これにより、部品６１は図１５に示すように干渉部分６３のうち分割部分６３−２を削除した形状の部品６１Ｂに修正され、部品６２は図１５に示すように干渉部分６３のうち分割部分６３−１を削除した形状の部品６２Ｂに修正される。

尚、互いに干渉する干渉部分を有する部品の数は２以上であっても良いことは言うまでもない。

図１６は、本実施例の処理を説明するフローチャートであり、ＣＰＵ２０１がプログラムを実行することにより行われる。図１６において、ステップＳ１１は、設計対象の三次元ＣＡＤモデルのデータを入力する。三次元ＣＡＤモデルのデータは、コンピュータシステム１００の入力部又は記憶部から入力されても、他のコンピュータシステムから入力されても、コンピュータシステム１００の外部の記録媒体１０６から入力されても良い。ステップＳ１２は、三次元ＣＡＤモデルのデータから、設計対象を構成する部品と部品との間の干渉部分を周知の方法で抽出する。ステップＳ１３は、干渉部分の体積を計算する。ステップＳ１４は、修正方法Ｍ１〜Ｍ３のいずれの修正方法を選択するかを判定する。選択するべき修正方法は、オペレータによりその都度選択されても、デフォルトにより設定された修正方法が選択されようになっていても良い。

ステップＳ１３の判定結果により、修正方法Ｍ１が選択されていると処理はステップＳ１５へ進んで修正方法Ｍ１による修正処理が行われ、修正方法Ｍ２が選択されていると処理はステップＳ１６へ進んで修正方法Ｍ２による修正処理が行われ、修正方法Ｍ３が選択されていると処理はステップＳ１７へ進んで修正方法Ｍ３による修正処理が行われる。ステップＳ１５、Ｓ１６又はＳ１７の後、処理はステップＳ１８へ進む。ステップＳ１８は、三次元ＣＡＤモデルの干渉部分を含む箇所が修正処理により修正された修正モデルを作成し、処理は終了する。

このように、本実施例では、ＣＰＵ２０１は、三次元ＣＡＤモデルのデータから部品間の干渉部分を抽出する抽出手段と、抽出された干渉部分に基づいて上記修正方法Ｍ１〜Ｍ３のいずれかの修正方法による修正処理を行って干渉する部品の形状を修正する修正手段と、干渉する部品の形状を修正することにより干渉部分が発生しない形状の修正モデルを作成する作成手段と、修正モデルのデータに対してシミュレーションを行うシミュレーション手段とを構成する。

シミュレーションは、上記の如き作成された修正モデルのデータに対して行われる。シミュレーションには、解析、評価、最適化等が含まれ、解析のみが行われても、解析及び評価が行われても、解析と評価と最適化が行われても良い。

説明の便宜上、第３実施例においても、本発明が図１に示すコンピュータシステムに適用されるものとする。本実施例では、上記第１実施例の形状簡略化処理と上記第２実施例の干渉部分の修正処理の両方を行う。形状簡略化処理と干渉部分の修正処理を行う順序は特に限定されない。

図１７は、本実施例の機能ブロック図であり、ＣＡＤシステムの基本構成に相当する。ＣＡＤシステムは、図１７に示す如く接続されたインタフェース部８１、形状簡略化処理部８２、形状置換処理部８３、干渉部分の修正処理部８４、表示処理部８５及び記憶部８６を有する。図１７に示す記憶部を除く各構成要素は、図２に示すＣＰＵ２０１により実現可能であり、記憶部８６はメモリ部２０２、ディスクドライブ２０３、ＨＤＤ２０４等のコンピュータシステム１００内の記憶部、或いは、コンピュータシステム１００の外部に設けられた記録媒体１０６等の記憶部により構成される。

インタフェース部８１は、三次元ＣＡＤモデルのデータのＣＡＤシステムに対する入出力を制御する。形状簡略化処理部８２は、上記第１実施例の形状簡略化処理の演算を実行する。形状置換処理部８３は、上記第１実施例の形状置換処理を記憶部８７に格納されたデータベースを参照することで実行する。干渉部分の修正処理部８４は、上記第２実施例の干渉部分の修正処理を、上記修正方法Ｍ１〜Ｍ３のいずれかの修正方法に基づいて実行する。表示処理部８５は、ＣＡＤシステムに対して入出力される三次元ＣＡＤモデル、簡略モデルや修正モデルのディスプレイ１０２の表示画面１０２ａへの表示処理を実行する。記憶部８７は、上記データベース、演算に使用する各種パラメータ、演算の中間結果等を格納している。記憶部８７は、ＣＰＵ２０１が形状簡略化処理部８２、形状置換処理部８３及び干渉部分の修正処理部８４の処理を実行するためのプログラムを格納しても良い。

シミュレーションは、上記の如き作成された簡略モデル及び／又は修正モデルのデータに対して行われる。シミュレーションには、解析、評価、最適化等が含まれ、解析のみが行われても、解析及び評価が行われても、解析と評価と最適化が行われても良い。

尚、本発明は、以下に付記する発明をも包含するものである。
（付記１）
コンピュータによる設計方法であって、
三次元ＣＡＤモデルのデータからシミュレーションには不要な詳細な形状情報を抽出する抽出工程と、
該詳細な形状情報を簡略化する簡略化工程と、
該三次元ＣＡＤモデルのデータのうち該詳細な形状情報が簡略化した形状情報に置き換えられた簡略モデルを作成する作成工程とを含むことを特徴とする、設計方法。
（付記２）
該抽出工程は、該三次元ＣＡＤモデル内のエッジ間の距離、エッジの長さ、及び頂点と頂点の距離が該三次元ＣＡＤモデルの最大外形の寸法に対して所定の割合以下の箇所を詳細な形状として抽出することを特徴とする、付記１記載の設計方法。
（付記３）
該簡略化工程は、該詳細な形状に基づいて、該詳細な形状により形成される空間領域を埋める埋め込み処理、或いは、該詳細な形状を削除する削除処理を行うことを特徴とする、付記１又は２記載の設計方法。
（付記４）
該簡略化工程は、該埋め込み処理を行うか、或いは、該削除処理を行うかの判断を、該三次元ＣＡＤモデルの最大外形の体積と該三次元ＣＡＤモデルの実際の体積又は簡略化後の簡略モデルの体積に基づいて行うことを特徴とする、付記３記載の設計方法。
（付記５）
該簡略化工程は、該三次元ＣＡＤモデルの最大外形の体積と該三次元ＣＡＤモデルの実際の体積の比が所定の値以上の場合には該埋め込み処理を行い、該三次元ＣＡＤモデルの最大外形の体積と簡略化後の簡略モデルの体積の比が該所定の値未満の場合には該削除処理を行うことを特徴とする、付記４記載の設計方法。
（付記６）
該簡略化工程は、該詳細な形状情報とデータベースに登録済みの簡略形状とを比較し、該シミュレーションの所定の条件を満足する場合に登録済みの類似する簡略形状に置き換える形状置換処理を行うことを特徴とする、付記１又は２記載の設計方法。
（付記７）
該所定の条件は、該三次元ＣＡＤモデルの最大形状、断面形状及び体積に基づいて設定されることを特徴とする、付記６記載の設計方法。
（付記８）
該シミュレーションは、解析、又は、解析及び評価、又は、解析と評価と最適化からなることを特徴とする、付記１〜７のいずれか１項記載の設計方法。
（付記９）
コンピュータに三次元ＣＡＤモデルの設計を行わせるプログラムであって、
該コンピュータに、該三次元ＣＡＤモデルのデータからシミュレーションには不要な詳細な形状情報を抽出させる抽出手順と、
該コンピュータに、該詳細な形状情報を簡略化させる簡略化手順と、
該コンピュータに、該三次元ＣＡＤモデルのデータのうち該詳細な形状情報が簡略化した形状情報に置き換えられた簡略モデルを作成させる作成手順とを含むことを特徴とする、プログラム。
（付記１０）
該抽出手順は、該コンピュータに、該三次元ＣＡＤモデル内のエッジ間の距離、エッジの長さ、及び頂点と頂点の距離が該三次元ＣＡＤモデルの最大外形の寸法に対して所定の割合以下の箇所を詳細な形状として抽出させることを特徴とする、付記９記載のプログラム。
（付記１１）
該簡略化手順は、該コンピュータに、該詳細な形状に基づいて、該詳細な形状により形成される空間領域を埋める埋め込み処理、或いは、該詳細な形状を削除する削除処理を行わせることを特徴とする、付記９又は１０記載のプログラム。
（付記１２）
該簡略化手順は、該コンピュータに、該埋め込み処理を行うか、或いは、該削除処理を行うかの判断を、該三次元ＣＡＤモデルの最大外形の体積と該三次元ＣＡＤモデルの実際の体積又は簡略化後の簡略モデルの体積に基づいて行わせることを特徴とする、付記１１記載のプログラム。
（付記１３）
該簡略化手順は、該コンピュータに、該三次元ＣＡＤモデルの最大外形の体積と該三次元ＣＡＤモデルの実際の体積の比が所定の値以上の場合には該埋め込み処理を行わせ、該三次元ＣＡＤモデルの最大外形の体積と簡略化後の簡略モデルの体積の比が該所定の値未満の場合には該削除処理を行わせることを特徴とする、付記１２記載のプログラム。
（付記１４）
該簡略化手順は、該コンピュータに、該詳細な形状情報とデータベースに登録済みの簡略形状とを比較し、該シミュレーションの所定の条件を満足する場合に登録済みの類似する簡略形状に置き換える形状置換処理を行わせることを特徴とする、付記９又は１０記載のプログラム。
（付記１５）
該所定の条件は、該三次元ＣＡＤモデルの最大形状、断面形状及び体積に基づいて設定されることを特徴とする、付記１４記載のプログラム。
（付記１６）
該シミュレーションは、解析、又は、解析及び評価、又は、解析と評価と最適化からなることを特徴とする、付記９〜１５のいずれか１項記載のプログラム。
（付記１７）
付記９〜１６のいずれか１項記載のプログラムを格納したことを特徴とする、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
（付記１８）
コンピュータにより三次元ＣＡＤモデルを設計するＣＡＤシステムであって、
該三次元ＣＡＤモデルのデータからシミュレーションには不要な詳細な形状情報を抽出する抽出手段と、
該詳細な形状情報を簡略化する簡略化手段と、
該三次元ＣＡＤモデルのデータのうち該詳細な形状情報が簡略化した形状情報に置き換えられた簡略モデルを作成する作成手段とを備えたことを特徴とする、ＣＡＤシステム。
（付記１９）
該抽出手段は、該三次元ＣＡＤモデル内のエッジ間の距離、エッジの長さ、及び頂点と頂点の距離が該三次元ＣＡＤモデルの最大外形の寸法に対して所定の割合以下の箇所を詳細な形状として抽出することを特徴とする、付記１８記載のＣＡＤシステム。
（付記２０）
該簡略化手段は、該詳細な形状に基づいて、該詳細な形状により形成される空間領域を埋める埋め込み処理、或いは、該詳細な形状を削除する削除処理を行い、該埋め込み処理を行うか、或いは、該削除処理を行うかの判断を、該三次元ＣＡＤモデルの最大外形の体積と該三次元ＣＡＤモデルの実際の体積又は簡略化後の簡略モデルの体積に基づいて行うことを特徴とする、付記１８又は１９記載のＣＡＤシステム。
（付記２１）
該簡略化手段は、該詳細な形状情報とデータベースに登録済みの簡略形状とを比較し、該シミュレーションの所定の条件を満足する場合に登録済みの類似する簡略形状に置き換える形状置換処理を行うことを特徴とする、付記１８又は１９記載のＣＡＤシステム。

以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは言うまでもない。

本発明が適用されるコンピュータシステムを示す斜視図である。 コンピュータシステムの本体部内の要部の構成を説明するブロック図である。 三次元ＣＡＤモデルの一例を示す図である。 三次元ＣＡＤモデルの他の例を示す図である。 埋め込み処理を説明する図である。 削除処理を説明する図である。 三次元ＣＡＤモデルの一例を示す図である。 三次元ＣＡＤモデルの他の例を示す図である。 第１実施例の処理を説明するフローチャートである。 修正方法Ｍ１及び修正方法Ｍ２を説明する斜視図である。 修正方法Ｍ１を説明する斜視図である。 修正方法Ｍ２を説明する斜視図である。 修正方法Ｍ３を説明する斜視図である。 修正方法Ｍ３を説明する斜視図である。 修正方法Ｍ３を説明する斜視図である。 第２実施例の処理を説明するフローチャートである。 第３実施例の機能ブロック図である。

符号の説明

８１ インタフェース部
８２ 形状簡略化処理部
８３ 形状置換処理部
８４ 干渉部分の修正処理部
８５ 表示処理部
８６ 記憶部
１００ コンピュータシステム
１０１ 本体部
１０２ ディスプレイ
１０２ａ 表示画面
１０３ キーボード
１０４ マウス
１０５ モデム
１０６ 記録媒体
１１０ ディスク
２００ バス
２０１ ＣＰＵ
２０２ メモリ部
２０３ ディスクドライブ
２０４ ハードディスクドライブ

Claims (5)

1. コンピュータによる設計方法であって、
   三次元ＣＡＤモデルのデータからシミュレーションには不要な詳細な形状情報を抽出する抽出工程と、
   該詳細な形状情報を簡略化する簡略化工程と、
   該三次元ＣＡＤモデルのデータのうち該詳細な形状情報が簡略化した形状情報に置き換えられた簡略モデルを作成する作成工程とを含むことを特徴とする、設計方法。
2. 該抽出工程は、該三次元ＣＡＤモデル内のエッジ間の距離、エッジの長さ、及び頂点と頂点の距離が該三次元ＣＡＤモデルの最大外形の寸法に対して所定の割合以下の箇所を詳細な形状として抽出することを特徴とする、請求項１記載の設計方法。
3. 該簡略化工程は、該詳細な形状に基づいて、該詳細な形状により形成される空間領域を埋める埋め込み処理、或いは、該詳細な形状を削除する削除処理を行うことを特徴とする、請求項１又は２記載の設計方法。
4. 該簡略化工程は、該詳細な形状情報とデータベースに登録済みの簡略形状とを比較し、該シミュレーションの所定の条件を満足する場合に登録済みの類似する簡略形状に置き換える形状置換処理を行うことを特徴とする、請求項１又は２記載の設計方法。
5. コンピュータに三次元ＣＡＤモデルの設計を行わせるプログラムであって、
   該コンピュータに、該三次元ＣＡＤモデルのデータからシミュレーションには不要な詳細な形状情報を抽出させる抽出手順と、
   該コンピュータに、該詳細な形状情報を簡略化させる簡略化手順と、
   該コンピュータに、該三次元ＣＡＤモデルのデータのうち該詳細な形状情報が簡略化した形状情報に置き換えられた簡略モデルを作成させる作成手順とを含むことを特徴とする、プログラム。

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