JP2014229254A - Ｃａｄシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 作図作業の効率を高めると共に、作図の品質向上を可能とするＣＡＤシステムの提供。
【解決手段】 ディスプレイ装置に表示された面及び線分を指定する指定手段と、前記指定手段で指定した線分若しくはその延長線と前記指定手段で指定した面との交点座標を導く演算手段と、前記指定手段で指定した線分の端を前記構成要素の表面に対して配置ルールが定める位置へ移動させる線分伸縮手段とを備えるＣＡＤシステム。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）システムに関し、例えば、鉄筋構造物の配筋処理を行う装置及びそのプログラムにおいて、線分長を過不足無いようにその始終点や長さ等の調整する処理に関する。

従来、ＣＡＤシステムにおいて、種々の作図要素を構成する線分の長さを増減する場合には、その線分の長さを直接指定する手法や、差分の長さを指定して変更する手法（例えば、下記特許文献１又は特許文献２参照。）等が採用されている。

特許第２７８８７３０号公報 特許第２８１５２６９号公報

しかしながら、例えば鉄筋は、躯体の内部にその仕様に応じて配設されるものであるから、上記従来の手法では、作業対象である鉄筋の端点の位置を作図中の構成要素の面又は通り芯に合わせて調整することは容易ではなく、作業性の向上を阻害するばかりか、線分長や端点の座標に過不足が生じて作図の品質低下を招来する。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、作図作業の効率を高めると共に、作図の品質向上を可能とするＣＡＤシステムの提供を目的とする。

上記課題を解決するためになされた、本発明によるＣＡＤシステムは、ディスプレイ装置に表示された面及び線分を指定する指定手段と、前記指定手段で指定した線分若しくはその延長線と前記指定手段で指定した面との交点座標を導く演算手段と、前記指定手段で指定した線分の端を前記構成要素の表面に対して配置ルールが定める位置へ移動させる線分伸縮手段とを備えることを特徴とする。

尚、前記線分は、ＣＡＤシステムの仕様に応じて、鉄筋若しくは鉄骨、躯体等各種構造物若しくは物品の構成要素、又はそれらのイメージ等から適宜選択すれば良い。
例えば、鉄筋は、一定の半径（鉄筋半径）を持つ比較的長い円柱状の鋼棒であって、内装される構成要素に応じて、その端部等に適宜加工が施されている場合がある。
前記線分として鉄筋を選択した場合にあっては、種々の処理の便宜上、鉄筋の肉厚を無視し、その中心を通る一連の線形（鉄筋線形）と見立てて取り扱い（図７（Ａ）参照）、当該鉄筋線形を、直線的な鉄筋線分と湾曲した曲線に分けて取り扱う。そして、その取扱いに関する配置ルールは、配筋ルールとして予めシステムに備えておくこととなる。
前記鉄筋線形における端部の加工が施された部分は、その曲線とそれに連なる端側の鉄筋線分を合わせて移動線と呼ぶ（図７参照）。通常は、当該鉄筋線形の両端部の移動線に挟まれた鉄筋線分が指定線分となることが多い。

以上の如く本発明によれば、例えば、鉄筋については、作業対象である鉄筋の端点の位置を作図中の構成要素の面又は通り芯に合わせて調整することが自動的に行われることとなり、作業性の向上を促すと共に、線分長や端点の座標に過不足が生じるなど作図の品質低下を防止することができる。

本発明によるＣＡＤシステムにおける鉄筋調整処理の概略の一例を示すフローチャートである。 本発明によるＣＡＤシステムにおける既存面の指定処理の一例を示すフローチャートである。 本発明によるＣＡＤシステムにおける対象三角形（指定面）と接触している三角形群の抽出処理の一例を示すフローチャートである。 本発明によるＣＡＤシステムにおける既存線分の指定処理の一例を示すフローチャートである。 本発明によるＣＡＤシステムにおける指定線分と指定面との交点を導く処理の一例を示すフローチャートである。 本発明によるＣＡＤシステムにおける指定線分の伸縮処理の一例を示すフローチャートである。 本発明によるＣＡＤシステムにおいて始末処理がなされる鉄筋例を示す説明図である。 本発明によるＣＡＤシステムにおける指定線分の伸縮処理の例を示す説明図である。 本発明によるＣＡＤシステムにおいて始末処理がなされる鉄筋の曲線部の例を示す説明図である。 本発明によるＣＡＤシステムにおける定着部変形処理(変形線形の伸縮処理)の一例を示すフローチャートである。 本発明によるＣＡＤシステムにおける定着部変形処理の一例を示す説明図である。 本発明によるＣＡＤシステムにおける定着部変形処理の一例を示すフローチャートである。 本発明によるＣＡＤシステムの一例を示す（Ａ）：ブロック図及び（Ｂ）：データー構成である。 本発明によるＣＡＤシステムの出力例を示すイメージ図である。 本発明によるＣＡＤシステムにおける指定面への指定線分伸縮処理の一例を示すイメージ図である。 本発明によるＣＡＤシステムにおける鉄筋線分伸縮処理の一例を示すイメージ図である。 本発明によるＣＡＤシステムにおける指定面への伸縮処理の一例を示すイメージ図である。 本発明によるＣＡＤシステムの出力例を示すイメージ図である。

以下、本発明によるＣＡＤシステムの実施の形態を詳細に説明する。
図に示す例は、編集作業等の際に各種データーを入力するための入力装置１と、各種データーの蓄積及び演算処理を行う制御装置２と、各種データー及び各種データーの処理結果（例えば、図１４乃至図１８参照）を出力する出力装置３とで構成される（図１３（Ａ）参照）。

前記入力装置１は、キーボード、マウス、又はタブレット等の対人インターフェース、又は他の機器から各種データーをインポートするための対機インターフェースである。
前記出力装置３は、各種処理結果を表示するディスプレイ装置、印刷するプリンタ、記録する保存装置、他の装置への送信を行う通信装置等である。

前記制御装置２は、建築物の躯体データーを編集する躯体処理部、建築物における鉄筋の配置に関するデーター（配筋データー）を編集する鉄筋配置処理部、鉄筋の配置に関するルール（配筋ルール）を蓄積する配筋ルール蓄積部、建築物を構成する要素の表示ルールを蓄積する表示ルール蓄積部、建築物の躯体データーや配筋データー等を保存するデーター蓄積部を備える。
尚、当該例では、データーの属性別（例えば、事件別、鉄筋別、又は要素別）に検索できる様に、体系化して制御装置２の記録手段に蓄積する。

当該例における前記躯体データーは、躯体の構成要素を特定するインデックスと、当該インデックスが指す各構成要素の表面を構成する単数又は複数の多角形オブジェクト（以下、その外縁に仕切られた面を閉鎖多角形面と記す。）群とで構成される躯体オブジェクトデーターを含み、前記多角形オブジェクト群は、各多角形オブジェクトを特定するインデックスと、前記閉鎖多角形面の外縁を規定する座標点群とで構成される。

当該例における前記配筋データーは、各鉄筋を特定するインデックスと、当該インデックスが指す各鉄筋の線形及び鉄筋の半径、並びに曲げ半径（鉄筋を曲げ成形すると形成される円弧の半径）とで構成される鉄筋オブジェクトデーターを含む（図１３（Ｂ）参照）。

前記鉄筋配置処理部は、ディスプレイ装置に表示された構成要素（図１４参照）の閉鎖多角形面、鉄筋、又はその移動端を指定する指定手段と、前記指定手段で指定した鉄筋線分若しくはその延長線と前記指定手段で指定した構成要素の閉鎖多角形面との交点座標を導く演算手段と、前記指定手段で指定した移動端を最寄りの前記交点座標を経た前記構成要素の配筋ルールが定める位置へ移動させる線分伸縮手段とを備える（図１３（Ａ）参照）。

本発明による鉄筋配置処理部は、演算回路を含むハードウエアを鉄筋配置処理プログラムで制御するものであって、当該鉄筋配置処理プログラムは、前記ハードウエアを、ディスプレイ装置に表示された構成要素の閉鎖多角形面、線分及びその移動端を指定する指定手段、前記指定手段で指定した鉄筋若しくはその延長線と構成要素の閉鎖多角形面との交点座標を導く演算手段、前記指定手段で指定した移動端を最寄りの前記交点座標を経た前記構成要素の配筋ルールが定める位置へ移動させる線分伸縮手段等として機能させるものである。

＜鉄筋調整処理全体の流れ＞
前記鉄筋配置処理部による鉄筋調整処理は、概ね、処理の基準となる既存面の指定処理と、処理の対象となる鉄筋（移動端）の指定処理と、処理の対象となる鉄筋の伸縮（移動端の移動）処理と、定着部の変形処理とからなる（図１参照）。

＜処理の基準となる既存面の指定＞
前記指定手段は、ディスプレイ装置に表示された閉鎖多角形面（円は、多角形として取り扱う。）を指定する（図２参照）。
ディスプレイ装置の表示座標と、そこに建築物を表示する三次元座標系（以下、実座標系と記す。）とは、変換関数（行列等）Ｍで関連付けられている。

前記入力装置１としてマウス等を用いた場合には、マウス操作によって移動するカーソルの位置座標（以下、マウス座標と記す。）を導き、当該マウス座標を通り、且つディスプレイ装置の表示画面に垂直な直線（指示垂線）を導く。
次に、当該直線の軌道を前記関数Ｍで実座標に変換する。
当該直線が既存面と交差するか（既存面の外縁以内に存在するか）否かを確認し、交差する既存面が存在する場合には、当該既存面について所定の処理（以下、始末処理と記す。）を施すべき指定面とする（図１５及び図１６参照）。

[接触する三角形（群）の抽出]
前記指示垂線が既存面と交差するか否かを具体的に確認する際は、前記既存面を構成する単数の三角形又は相互に接触する複数の三角形群として処理する。
前記指定手段は、先ず、注目する一個の三角形（以下、対象三角形と記す。）と接触している三角形（抽出済みの三角形を除く）の抽出を試みる（図３参照）。抽出できた場合には、対象三角形の法線と抽出した三角形の法線について、平行限度テストを行い、当該テストにパスした三角形を抽出済みとして、新たな対象三角形とする。

前記平行限度テストとは、前記演算手段で接触する二つの三角形の法線（以下、隣接法線と記す。）の内積を算出し、その値が一定の平行限度範囲内にあるか否かを評価するものである。
当該例では、前記演算手段により曲面を複数の平面に細分化した上で処理を行う。その際、前記演算手段は、隣接する平面の法線の交差角の上限を１５度として分割し、例えば、１８０度の半円筒面であれば、１２面以上の長方形に分割し（図１７参照）、当該長方形を更にその対角線の一つを共有する二つの三角形に分割する。
即ち、当該例は、前記隣接法線の内積が１から０．９６９５（ｃｏｓ１５°）の範囲であれば、一つの既存面を構成する一群に連なった三角形であると判断することとするものである。

この様に、接触する三角形を抽出することができる限り、上記処理を繰り返し、抽出できなくなった時、これらが連結した一個の面を一個の既成面として登録し、当該構成要素の構成面についての抽出処理を終了する。

＜処理の対象となる鉄筋の指定＞
指定面が決まると、前記指定手段は、ディスプレイ装置に表示された空間に存在する鉄筋を指定する処理を促す（図１及び図４参照）。
前記入力装置１としてマウス等を用いた場合には、マウス操作によって移動するカーソルのマウス座標を導き、当該マウス座標を通る前記指示垂線を導く。

次に、前記指示垂線の軌道を前記関数Ｍで実座標に変換する。
導かれた実座標に基いて前記指示垂線の側方規定領域内に鉄筋（図４では、近接線分と記す。）が存在するか否かを確認し、鉄筋が存在する場合には、当該鉄筋（以下、指定鉄筋と記す。）とし、当該指定鉄筋の芯（中心軸）と位置付け得る仮想線を、前記線分伸縮手段による始末処理を施すべき鉄筋線形とする。当該鉄筋線形のうちで、前記指示垂線に最も近い線分が指定線分となり、当該指定線分における指示垂線への最近点が指定点となる。

＜指定鉄筋の伸縮＞
前記指定鉄筋の伸縮処理は、前記線分伸縮手段によって、指定鉄筋の指定線分を、前記指定点に近いその端点（以下、指定端と記す。）が前記指定面との交点に至る様に伸縮させる処理を行うと共に、前記指定端に繋がる前記移動線を連結する処理を行った後に、設計図書（配筋データー）に基づく当該鉄筋所定の肉付け処理を経たデーター（画像データーを含む）の出力を前記出力装置３に対して行うものである（図６乃至図８参照）。

尚、前記指定鉄筋のうちで、当該指定鉄筋が形作る梁等の構成要素を当該構成要素の両端部で支持する柱等の構成要素（以下、支持要素と記す。）に埋め込まれた両端部は、「定着（部）」と呼ばれ、その長さ（「定着長」）は、設計図書（配筋ルール）に予め規定されている。
前記指定鉄筋の伸縮処理に際して、配設される鉄筋の仕様（定尺等）を維持しつつ指定鉄筋の前記支持要素に対する支持強度を維持する為には、前記設計図書を参照して前記定着部の適正な長さや形態を保持すると共に、場合によっては定着長の長さを調整する処理が必要となる。

そこで、前記線分伸縮手段は、例えば、前記設計図書に照らしてカブリが指定されている場合には、前記交点抽出処理によって指定線分と指定面との交点を得た後に、先ず、前記演算手段により、前記指定鉄筋が、前記指定面から、カブリと鉄筋半径を加算した距離だけ離隔する様に、前記交点から指定端に至る距離ｄを算出し、当該指定端を、指定線分又はその延長線（図８（Ａ）参照）の上において前記交点から距離ｄだけ前進又は後退させた位置Ｐを導く（図８（Ｂ）参照）。
ここでカブリとは、前記支持要素内において、前記指定面から当該指定鉄筋の先端部に至るまで確保すべき長さを指す。尚、カブリは、０の場合もある。

次に、前記位置Ｐから、指定線分又はその延長線が指す方向への曲線の奥行の距離Ｓだけ前進又は後退させた（図８（Ｃ）では後退）位置Ｐ１を導く。
前記距離Ｓは、曲げ成形が９０度以上に亘る場合には、前記曲線の半径Ｒを前記距離Ｓとして設定し、曲げ成形が９０度未満で終了する場合には、Ｓ＝Ｒtan(α／２)となる前記距離Ｓを設定する（図９及び図１８参照）。
最後に、指定線分の指定端を位置Ｐ１へ移動させると共に、当該指定端に連続すべき移動線の伸縮前に前記指定線分と連結していた連結点を位置Ｐ１へ移動させる（図８（Ｃ）参照）。

[指定鉄筋と指定面との交点抽出処理]
前記指定鉄筋の伸縮処理の基準となる指定鉄筋と指定面との交点を抽出する処理は、前記の如く前記演算手段によって、処理の基準として注目する構成要素（以下、注目構成要素と記す。）の閉鎖多角形面を単数又は複数の三角形に分割し、前記注目構成要素の閉鎖多角形面を構成する全ての三角形について、前記指定線分又はその延長線との交点があるか否かを確認し、いずれかの三角形について交点が検出された場合に、当該交点の座標を前記演算手段で導き保存する処理を行うものである。

交点が存在する場合には、既に保存されている交点よりも前記指定点に近いか否かを演算手段で比較し、より交点が近ければ当該交点を保存する（図５参照）。
これは、例えば、湾曲した一連の既存面については、前記指定線分又はその延長線との交点が２点存在する場合があることなどを考慮したものであって、この処理を交点の存在が確認されなくなるまで繰り返せば、その時に注目した三角形について、前記指定点に最も近い交点を導くことができる。

交点が存在しない場合には、次に確認すべき三角形に対する交点の存否確認の処理を行う。
以上の処理により、前記注目構成要素に対する指定点に最も近い点を交点として抽出することができる。

＜定着部の変形＞
前記指定鉄筋の指定線分の伸縮後において、配筋ルール所定の仕様（定尺長等）や適正な定着長を維持するためには、伸縮前において支持要素に埋め込まれている部分の長さ（伸縮前の定着長）Ｌ０(図１１中では元線形)と、伸縮後において支持要素に埋め込まれた部分の長さ（伸縮後の定着長）Ｌ１（図１１中では変形線形）を導く必要がある。
具体的には、指定線分の伸縮前において、前記演算手段が、指定鉄筋の線分と指定面で構成された支持要素とでブーリアン演算を行い、当該支持要素に埋没する部分を切り出すことによって伸縮前の定着長Ｌ０を導くことができる。

前記定着部の変形処理は、ユーザーからの指定により、前記線分伸縮手段によって行われる（図１０参照）。
前記定着部の変形処理は、基本的には、前記配筋ルールとして定められた定尺長を維持する処理である。
前記線分伸縮手段は、伸縮処理前後のいずれかにおける移動線の全部が前記支持要素に埋め込まれている場合には、指定線分の伸縮後に、前記演算手段で伸縮前後の指定線分長の差分を、当該指定線分の伸縮で生じる定着長の差分（Ｄ＝Ｌ１−Ｌ０）として導き、前記指定線分の伸縮処理と同様に、調整端の移動量として反映させる。

前記調整端は、前記定着部の変形処理に伴い移動する連続区分の端点であって、前記指定端側に連続区分が存在するか否かによって決定される。
前記指定端の側に連続区分が存在する場合には、当該指定端の側の連続区分（指定連続区分）の増減量として反映し、前記指定連続区分が存在しない場合には、指定端とは反対側の連続区分（非指定連続区分）に反映できるか否かの判定処理を行う。即ち、事前の処理によって、前記非指定連続区分に反映すべき処理結果が存在し、且つ指定端とは反対側に前記非指定連続区分が存在する場合には、当該非指定区分の増減量として反映し、当該非指定連続区分に対する反映すべき処理結果も、その様な非指定連続区分も存在しない場合には、当該定着部の変形処理を終了するが、前記定着部の間に存在する直線部分のみによる支持要素への定着は避けられる（図１２参照）。

前記指定区分長の増減は、具体的には、前記線分伸縮手段により前記調整端を移動させる処理であって、指定線分の伸張に対しては連続区分長を減少させ、指定線分の縮小に対しては連続区分長を増加させる処理を行う。（図１１（Ｂ）参照）。
ここで、前記連続区分とは、曲線の最寄りの端側に存在する指定線分以外の鉄筋線分を指す（図７(Ａ)（Ｂ）及び図１１参照）。

一方、伸縮処理前後のいずれかにおいて移動線の一部又は全部が前記支持要素から露出している場合が有り得る。前記の如く、設計図書には、前記支持要素に対する支持強度を維持すべく、配筋ルールとして最低定着（アンカー）長が規定されている。

前記伸縮前後の指定線分長の差分（Ｄ＝Ｌ１−Ｌ０）が０以下である場合には、前記移動線の終端を“−Ｄ”伸ばし、前記伸縮前後の指定線分長の差分（Ｄ＝Ｌ１−Ｌ０）が０を超える場合には、更に、前記伸縮前後の指定線分長の差分（Ｄ＝Ｌ１−Ｌ０）が、伸縮後の定着長Ｌ１から前記最低定着長Ｌminを差し引いた長さ（Ｌ１−Ｌmin）より長い場合には、前記Ｄを“Ｌ１−Ｌmin”とみなして“−Ｄ”伸ばし、前記伸縮前後の指定線分長の差分（Ｄ＝Ｌ１−Ｌ０）が、伸縮後の定着長Ｌ１から前記最低定着長Ｌminを差し引いた長さ（Ｌ１−Ｌmin）以下の場合には、前記Ｄを“Ｌ１−Ｌ０”とみなして“−Ｄ”伸ばす処理を、前記演算手段で行う（図１６参照）。

上記線分伸縮手段の処理は、例えば、前記データー蓄積部から得た情報に基づき前記演算手段が決定した指定端をはじめとする各種移動対象点の実座標を、前記配筋ルールに規定されている位置へ指定線分のベクトル又はその延長線上へ移動させる移動関数を導く関数構成手段、及び当該移動関数を用いて前記移動対象点の移動先座標を算出する座標変換手段を含む前記演算手段と、導かれた移動先座標に移動した後の情報を出力する出力手段を用いて行う等の手法を採る。
尚、上記ＣＡＤシステムにおける鉄筋の伸縮は、本発明によるＣＡＤシステムにおいて、線分伸縮手段で取り扱う線分の一例を示したものに過ぎず、ＣＡＤシステムで取り扱う対象に応じて、関連する要素の種々の線分に適用可能である。

１ 入力装置，２ 制御装置，３ 出力装置，

Claims (2)

1. ディスプレイ装置に表示された面及び線分を指定する指定手段と、
   前記指定手段で指定した線分若しくはその延長線と前記指定手段で指定した面との交点座標を導く演算手段と、
   前記指定手段で指定した線分の端を前記面に対して配置ルールが定める位置へ移動させる線分伸縮手段と、
   を備えることを特徴とするＣＡＤシステム。
2. ディスプレイ装置に表示された面及び鉄筋を指定する指定手段と、
   前記指定手段で指定した鉄筋の線分若しくはその延長線と前記指定手段で指定した面との交点座標を導く演算手段と、
   前記指定手段で指定した鉄筋の端を前記面に対して配筋ルールが定める位置へ移動させる線分伸縮手段と、
   を備えることを特徴とするＣＡＤシステム。