JP2014102798A - 設定方法、及び情報処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】接触解析における接触条件のデータの設定を省力化する。
【解決手段】本方法は、第１の部品を第２の部品に置換する指示に応じて、第１の部品の面と第３の部品の面とを関連付けるデータが設定されているか判断し、上記データが設定されている場合には、第１の部品の面に対応する第２の部品の面を抽出し、抽出された第２の部品の面を、上記データにおいて第１の部品の面の代わりに第３の部品の面と関連付ける処理を含む。これによって第１の部品の面と第３の部品の面とに設定されているデータを流用できるようになる。
【選択図】図５

Description

本技術は、コンピュータによる接触解析に関する。

近年、構造設計の分野では、構造解析を用いて設計検証を行うようになっている。特に、複数の部品が組み立てられる装置に対する設計検証には接触解析が含まれており、当該接触解析では数千箇所以上の接触条件を設定することになる。

接触解析は、部品の接合部分の摩擦や部品の接触によって起こる複合的な変形を、コンピュータ上でシミュレートするものである。従って、接触解析においては、図１左側に模式的に示すように２つの部品Ａ及びＢが衝突する際に、図１右側上段に模式的に示すようにすり抜けてしまっては衝突による部品の変形などを適切にシミュレートできない。そのため、図１右側下段に模式的に示すように、部品Ａの下面と部品Ｂの上面との衝突による変形などをシミュレートできるようにするため、摩擦係数その他の接触条件をこのような面対に対して予め設定しておくことになる。

このような接触条件については、人間が目視により解析結果を予測して設定することもあれば、面間距離を検索条件として設定して、一定距離以内の面対を自動的に抽出して設定する場合もある。しかし、面間距離だけを検索条件とする場合には、一定距離を短く設定すると、実際には接触する部品の面対を抽出できず、一定距離を長く設定すると該当する面対の数が膨大となり、計算時間が非常に長くなってしまうという問題がある。従って、最終的には人間による確認の上、接触条件の設定が行われることになる。

また、設計変更が発生して部品の交換が行われると、再度接触条件の設定を行って接触解析を行うことになる。従来では、図２Ａに模式的に示すように、部品Ａの下面（ハッチング付き）と部品Ｂの上面（ハッチング付き）との面対に対して接触条件が設定されているのに、部品Ａが削除されると、図２Ｂに模式的に示すように、部品Ｂのみが残って、接触条件も併せて削除されてしまう。従って、図２Ｃに模式的に示すように、再度部品Ｃの下面と部品Ｂの上面との面対に対して接触条件を設定することになる。

設計段階では設計変更が繰り返されるが、たとえほとんど同じ部品の交換であっても、繰り返し接触条件を設定し直すことになり、接触条件を設定する手間が多くかかってしまう。

特開２００７−２１３２５８号公報 特開２００８−１３４９４３号公報

従って、本技術の目的は、一側面においては、接触解析における接触条件のデータの設定を省力化するための技術を提供することである。

本技術の一態様に係る設定方法は、（Ａ）第１の部品を第２の部品に置換する指示に応じて、第１の部品の面と第３の部品の面とを関連付けるデータが設定されているか判断し、（Ｂ）上記データが設定されている場合には、第１の部品の面に対応する第２の部品の面を抽出し、（Ｃ）抽出された第２の部品の面を、上記データにおいて第１の部品の面の代わりに第３の部品の面と関連付ける処理を含む。

接触解析における接触条件のデータの設定を省力化できる。

図１は、従来技術を説明するための図である。 図２Ａは、従来技術を説明するための図である。 図２Ｂは、従来技術を説明するための図である。 図２Ｃは、従来技術を説明するための図である。 図３は、本技術の実施の形態に係る情報処理装置の機能ブロック図である。 図４は、第１データ格納部に格納されるデータの一例を示す図である。 図５は、本実施の形態に係るメインの処理フローを示す図である。 図６は、接触条件が設定されている状態の一例を模式的に示す図である。 図７は、置換前部品の面を内包するバウンディングボックスを説明するための図である。 図８は、面の抽出処理を説明するための図である。 図９は、面の抽出処理を説明するための図である。 図１０は、面の抽出処理を説明するための図である。 図１１は、面の抽出処理を説明するための図である。 図１２は、第１データ格納部に格納されるデータの変更例を示す図である。 図１３は、第１データ格納部に格納されるデータの変更例を示す図である。 図１４は、接触条件の再利用を説明するための図である。 図１５は、コンピュータの機能ブロック図である。

図３に本技術の実施の形態に係る情報処理装置１００を示す。情報処理装置１００は、入力部１１０と、判断部１２０と、第１データ格納部１３０と、抽出部１４０と、第２データ格納部１５０と、再設定部１６０と、出力部１７０とを有する。

入力部１１０は、例えばユーザからの指示を受け付け、接触解析における接触条件のデータであれば第１データ格納部１３０に格納し、部品のデータであれば第２データ格納部１５０に格納し、置換指示であれば当該置換指示のデータを判断部１２０に出力する。置換指示のデータは、置換前部品の識別子と、置換後部品の識別子と、置換後部品の形状データと、置換後部品の配置データ等（例えば各点の座標値など）を含む。

第１データ格納部１３０には、例えば図４に示すようなデータが格納されている。図４の例では、面対を特定するためのデータとして第１の部品における特定の面の識別子及び第２の部品における特定の面の識別子と、摩擦係数その他の接触条件そのものとが格納されるようになっている。

第２データ格納部１５０には、部品のデータが格納されるようになっている。部品のデータには、部品の識別子と、部品に含まれる面の識別子と、部品の配置データ（例えば各点の座標値等）が含まれる。

判断部１２０は、入力部１１０から置換指示のデータを受け取ると、第１データ格納部１３０に格納されているデータを用いて処理を行う。判断部１２０は、置換指示に含まれる置換前部品について接触条件データが設定されていない場合には、第２データ格納部１５０のデータを更新する。また、判断部１２０は、置換指示に含まれる置換前部品について接触条件が既に設定されている場合には、抽出部１４０に、置換指示のデータ及び置換前部品について設定されている接触条件データ等を出力する。

抽出部１４０は、置換指示のデータを受け取ると、第２データ格納部１５０に格納されているデータを用いて、接触条件データに含まれる置換前部品の面に対応する、置換後部品の面を抽出して、置換後部品の面のデータ及び関連する接触条件データ（又は接触条件データの識別子）を再設定部１６０に出力する。

再設定部１６０は、処理に係る接触条件データにおける置換前部品の面の識別子を、置換後部品の抽出された面の識別子で置換して、第１データ格納部１３０に設定する。なお、再設定部１６０は、出力部１７０に、置換後の接触条件データを出力して、ユーザに対して提示させて、入力部１１０から確認指示を受け付けた場合に、第１データ格納部１３０に設定するようにしても良い。

次に、図５乃至図１４を用いて、図３に示した情報処理装置１００の動作を説明する。

まず、入力部１１０は、ユーザから、部品の置換指示を受け付ける（図５：ステップＳ１）。置換指示には、置換前部品の識別子と、置換後部品の識別子と、置換後部品の形状データ及び配置データ等を含む。そして、入力部１１０は、判断部１２０に、受け付けた置換指示のデータを出力する。

判断部１２０は、置換前部品に対して接触条件が設定されているかを、第１データ格納部１３０に格納されているデータに対して置換前部品の各面の識別子で検索を行うことで判断する（ステップＳ３）。置換前部品の各面の識別子については、例えば第２データ格納部１５０に格納されている部品のデータから抽出する。

置換前部品に対して接触条件が設定されていない場合には（ステップＳ５：Ｎｏルート）、判断部１２０は、置換指示に従って、第２データ格納部１５０において置換前部品のデータを削除して、置換後部品のデータを第２データ格納部１５０に格納する（ステップＳ７）。そして処理を終了する。接触条件のデータを設定する場合には、別途入力部１１０を介して入力して、第１データ格納部１３０に格納する。

一方、置換前部品に対して接触条件が設定されている場合には、判断部１２０は、当該接触条件のデータと、置換指示のデータとを抽出部１４０に出力する。これに対して抽出部１４０は、接触条件が設定されている置換前部品の面のデータ（形状データ及び座標データ等）を、第２データ格納部１５０から取得する（ステップＳ９）。

図６に模式的に示すように、部品Ａの下面Ａ１と部品Ｂの上面Ｂ１とについて接触条件が設定されており、部品Ａが置換前部品であるとすると、ステップＳ９では部品Ａの下面Ａ１のデータを、第２データ格納部１５０から読み出す。

そして、抽出部１４０は、ステップＳ９で取得された面のデータからバンディングボックス（内包直方体）を生成する（ステップＳ１１）。図６に示した例では、図７に示すように、部品Ａの下面Ａ１を内包する最小のバウンディングボックスを誤差などのマージン分だけ大きくしたバウンディングボックスＸを生成する。

さらに、抽出部１４０は、バウンディングボックスに基づき、処理に係る接触条件が設定されている置換前部品の面に対応する、置換後部品の面を抽出する（ステップＳ１３）。より具体的には、バウンディングボックスＸに、置換後部品Ｃにおいて少なくとも一部が含まれる面を抽出する。図８の例では、置換後部品Ｃの下面Ｃ３と、側面Ｃ１及びＣ２とが、バウンディングボックスＸに含まれる面として抽出される。

そして、図９に模式的に示すように、抽出された面Ｃ１乃至Ｃ３の法線Ｃ１ｎ乃至Ｃ３ｎのうち、処理に係る接触条件が設定されている他の部品Ｂの面Ｂ１の法線Ｂ１ｎとなす角度が所定の閾値以上となっている面を、処理に係る接触条件が設定されている置換前部品の面に対応する、置換後部品の面として特定する。例えば、閾値を９０°とすると、図９の例では、図１０に示すように、法線Ｂ１ｎと法線Ｃ３ｎとは１８０度となっているので、法線Ｃ３ｎの面Ｃ３を特定する。一方、図１１に示すように、法線Ｃ２ｎ及びＣ１ｎと法線Ｂ１ｎとは９０°未満となるので、本ステップでは特定されない。

本実施の形態では、抽出部１４０は、置換後部品の面がステップＳ１３で抽出されると、当該面の識別子及び処理に係る接触条件データを再設定部１６０に出力する。

ステップＳ１３で面が抽出されなかった場合には（ステップＳ１５：Ｎｏルート）、抽出部１４０は、第１データ格納部１３０において置換前部品に対して設定されていた接触条件データを削除し、第２データ格納部１５０において置換前部品のデータを削除し、置換後部品のデータを格納する（ステップＳ１９）。そして処理を終了する。図４の例では、図１２に示すように、例えば第１行目の接触条件データが削除される。

なお、再設定部１６０が、ステップＳ１３で抽出された面のデータを出力部１７０に出力して、ユーザが入力部１１０を介して接触条件の再利用を行わないと指示した場合には（ステップＳ１５：Ｎｏルート）、再設定部１６０はステップＳ１９を実施するようにしても良い。

一方、ステップＳ１３で面が抽出され、自動的に接触条件の再利用を行う場合又は再設定部１６０がステップＳ１３で抽出された面のデータを出力部１７０に出力してユーザが入力部１１０を介して接触条件の再利用を行うと指示した場合には（ステップＳ１５：Ｙｅｓルート）、処理はステップＳ１７に移行する。

すなわち、再設定部１６０は、処理に係る接触条件データにおいて、置換前部品の面を置換後部品の抽出された面で置換して、置換後の接触条件データを第１データ格納部１３０に格納する（ステップＳ１７）。また、再設定部１６０は、第２データ格納部１５０から置換前部品のデータを削除して、置換後部品のデータを第２データ格納部１５０に格納する。そして処理を終了する。図４の例では、図１３に示すように、例えば第１行目の接触条件データにおいて、「面１」の欄において部品Ａの面Ａ１が部品Ｃの面Ｃ３に置換される。

このようにすれば、ステップＳ１７を実行することによって、図１４に模式的に示すように、部品Ａの代わりに導入された部品Ｃの下面Ｃ３と、置換されなかった部品Ｂの上面Ｂ１とに対応付けて、従前の接触条件が再利用できるようになる。すなわち、個別に接触条件を設定せずに済むので、省力化が図られる。

このような処理を実施すれば、部品の置換が行われる場合であっても、接触条件を再利用できるような条件を満たしていれば、接触条件を再利用することで、人手による接触条件の設定が省略できるようになり、結果として省力化が図られる。

以上本技術の実施の形態を説明したが、本技術はこれに限定されるものではない。例えば、図３に示した機能ブロック構成は、必ずしもプログラムモジュール構成と対応しない場合がある。また、処理フローについても、処理結果が変わらない限り、ステップの順番を入れ替えたり、複数のステップを並列実行するようにしてもよい。

また、上で述べた情報処理装置１００の機能については、１台のコンピュータではなく、複数台のコンピュータによって実現される場合もある。さらに、スタンドアロン型の実施だけではなく、クライアントサーバ型の実施が行われる場合もある。

なお、上で述べた情報処理装置１００は、コンピュータ装置であって、図１５に示すように、メモリ２５０１とＣＰＵ（Central Processing Unit）２５０３とハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ：Hard Disk Drive）２５０５と表示装置２５０９に接続される表示制御部２５０７とリムーバブル・ディスク２５１１用のドライブ装置２５１３と入力装置２５１５とネットワークに接続するための通信制御部２５１７とがバス２５１９で接続されている。オペレーティング・システム（ＯＳ：Operating System）及び本実施例における処理を実施するためのアプリケーション・プログラムは、ＨＤＤ２５０５に格納されており、ＣＰＵ２５０３により実行される際にはＨＤＤ２５０５からメモリ２５０１に読み出される。ＣＰＵ２５０３は、アプリケーション・プログラムの処理内容に応じて表示制御部２５０７、通信制御部２５１７、ドライブ装置２５１３を制御して、所定の動作を行わせる。また、処理途中のデータについては、主としてメモリ２５０１に格納されるが、ＨＤＤ２５０５に格納されるようにしてもよい。本技術の実施例では、上で述べた処理を実施するためのアプリケーション・プログラムはコンピュータ読み取り可能なリムーバブル・ディスク２５１１に格納されて頒布され、ドライブ装置２５１３からＨＤＤ２５０５にインストールされる。インターネットなどのネットワーク及び通信制御部２５１７を経由して、ＨＤＤ２５０５にインストールされる場合もある。このようなコンピュータ装置は、上で述べたＣＰＵ２５０３、メモリ２５０１などのハードウエアとＯＳ及びアプリケーション・プログラムなどのプログラムとが有機的に協働することにより、上で述べたような各種機能を実現する。

以上述べた本実施の形態をまとめると、以下のようになる。

本実施の形態に係る設定方法は、（Ａ）第１の部品を第２の部品に置換する指示に応じて、第１の部品の面と第３の部品の面とを関連付けるデータが設定されているか判断し、（Ｂ）上記データが設定されている場合には、第１の部品の面に対応する第２の部品の面を抽出し、（Ｃ）抽出された第２の部品の面を、上記データにおいて第１の部品の面の代わりに第３の部品の面と関連付ける処理を含む。

このようにすれば、第２の部品の面と第３の部品の面とを関連付けるデータなどを新たに設定することなく、ユーザの手間を削減できるようになる。

また、上で述べた抽出処理は、（ｂ１）第１の部品の面を包含する領域を特定し、（ｂ２）第２の部品の面のうち上記領域内に少なくとも一部が入る面を特定し、（ｂ３）特定された面のうち、第３の部品の面との関係が所定の関係にある面を特定するようにしてもよい。このようにすれば、第１の部品の面に対応する、第２の部品の適切な面を特定できるようになる。

さらに、上で述べた所定の関係が、第３の部品の面の法線との角度が所定の閾値以上となっている法線を有するという関係である場合もある。このようにすれば、接触する可能性が高く且つ対向する２つの面を特定できるようになる。

なお、上記設定方法をコンピュータに行わせるためのプログラムを作成することができ、当該プログラムは、例えばフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、半導体メモリ、ハードディスク等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体又は記憶装置に格納される。尚、中間的な処理結果はメインメモリ等の記憶装置に一時保管される。

以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）
第１の部品を第２の部品に置換する指示に応じて、前記第１の部品の面と第３の部品の面とを関連付けるデータが設定されているか判断し、
前記データが設定されている場合には、前記第１の部品の面に対応する前記第２の部品の面を抽出し、
抽出された前記第２の部品の面を、前記データにおいて前記第１の部品の面の代わりに前記第３の部品の面と関連付ける
処理を、コンピュータに実行させるためのプログラム。

（付記２）
前記抽出する処理が、
前記第１の部品の面を包含する領域を特定し、
前記第２の部品の面のうち前記領域内に少なくとも一部が入る面を特定し、
特定された前記面のうち、前記第３の部品の面との関係が所定の関係にある面を特定する
処理を含む付記１記載のプログラム。

（付記３）
前記所定の関係が、前記第３の部品の面の法線との角度が所定の閾値以上となっている法線を有するという関係である
付記２記載のプログラム。

（付記４）
第１の部品を第２の部品に置換する指示に応じて、前記第１の部品の面と第３の部品の面とを関連付けるデータが設定されているか判断し、
前記データが設定されている場合には、前記第１の部品の面に対応する前記第２の部品の面を抽出し、
抽出された前記第２の部品の面を、前記データにおいて前記第１の部品の面の代わりに前記第３の部品の面と関連付ける
処理を、コンピュータが実行する設定方法。

（付記５）
第１の部品を第２の部品に置換する指示に応じて、前記第１の部品の面と第３の部品の面とを関連付けるデータが設定されているか判断する判断部と、
前記データが設定されている場合には、前記第１の部品の面に対応する前記第２の部品の面を抽出する抽出部と、
抽出された前記第２の部品の面を、前記データにおいて前記第１の部品の面の代わりに前記第３の部品の面と関連付ける再設定部と、
を有する情報処理装置。

１００ 情報処理装置
１１０ 入力部
１２０ 判断部
１３０ 第１データ格納部
１４０ 抽出部
１５０ 第２データ格納部
１６０ 再設定部
１７０ 出力部

Claims (5)

1. 第１の部品を第２の部品に置換する指示に応じて、前記第１の部品の面と第３の部品の面とを関連付けるデータが設定されているか判断し、
   前記データが設定されている場合には、前記第１の部品の面に対応する前記第２の部品の面を抽出し、
   抽出された前記第２の部品の面を、前記データにおいて前記第１の部品の面の代わりに前記第３の部品の面と関連付ける
   処理を、コンピュータに実行させるためのプログラム。
2. 前記抽出する処理が、
   前記第１の部品の面を包含する領域を特定し、
   前記第２の部品の面のうち前記領域内に少なくとも一部が入る面を特定し、
   特定された前記面のうち、前記第３の部品の面との関係が所定の関係にある面を特定する
   処理を含む請求項１記載のプログラム。
3. 前記所定の関係が、前記第３の部品の面の法線との角度が所定の閾値以上となっている法線を有するという関係である
   請求項２記載のプログラム。
4. 第１の部品を第２の部品に置換する指示に応じて、前記第１の部品の面と第３の部品の面とを関連付けるデータが設定されているか判断し、
   前記データが設定されている場合には、前記第１の部品の面に対応する前記第２の部品の面を抽出し、
   抽出された前記第２の部品の面を、前記データにおいて前記第１の部品の面の代わりに前記第３の部品の面と関連付ける
   処理を、コンピュータが実行する設定方法。
5. 第１の部品を第２の部品に置換する指示に応じて、前記第１の部品の面と第３の部品の面とを関連付けるデータが設定されているか判断する判断部と、
   前記データが設定されている場合には、前記第１の部品の面に対応する前記第２の部品の面を抽出する抽出部と、
   抽出された前記第２の部品の面を、前記データにおいて前記第１の部品の面の代わりに前記第３の部品の面と関連付ける再設定部と、
   を有する情報処理装置。

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