JP3138933B2 - モデリングシステム - Google Patents
モデリングシステムInfo
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- JP3138933B2 JP3138933B2 JP03282917A JP28291791A JP3138933B2 JP 3138933 B2 JP3138933 B2 JP 3138933B2 JP 03282917 A JP03282917 A JP 03282917A JP 28291791 A JP28291791 A JP 28291791A JP 3138933 B2 JP3138933 B2 JP 3138933B2
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- line
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、機械系ＣＡＥシステム
における解析対象の形状モデリングシステムに係り、特
に、形状モデルから有限要素法等の解析を行なうための
メッシュモデルの自動生成方式に関する。
における解析対象の形状モデリングシステムに係り、特
に、形状モデルから有限要素法等の解析を行なうための
メッシュモデルの自動生成方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】形状モデル（二次元面モデルまたは三次
元シェルモデル）からメッシュモデルを作成する方法と
しては、形状モデルを数学的手法により矩形領域の集合
に正規化し、正規化した形状モデルに対し解析プログラ
ムに適したメッシングを施し、そのメッシングを元の形
状モデルに写像する方法が多用されている。また、操作
者が対話的に形状モデルに適当な補助線を追加し、形状
モデルを複数の三辺形または四辺形領域（パート）に分
割し、各領域の稜線に具体的なメッシュの分割数を与
え、メッシュモデルを作成する方法もある。形状モデル
からメッシュモデルを作成する方法は、その他にも数多
く研究されている。それら方法をまとめて紹介した文献
には、大坪英臣，相澤龍彦：『有限要素法の最近の動向
（その４）』日本造船学会誌 第７０２号（昭和６２年
１２月）等がある。
元シェルモデル）からメッシュモデルを作成する方法と
しては、形状モデルを数学的手法により矩形領域の集合
に正規化し、正規化した形状モデルに対し解析プログラ
ムに適したメッシングを施し、そのメッシングを元の形
状モデルに写像する方法が多用されている。また、操作
者が対話的に形状モデルに適当な補助線を追加し、形状
モデルを複数の三辺形または四辺形領域（パート）に分
割し、各領域の稜線に具体的なメッシュの分割数を与
え、メッシュモデルを作成する方法もある。形状モデル
からメッシュモデルを作成する方法は、その他にも数多
く研究されている。それら方法をまとめて紹介した文献
には、大坪英臣，相澤龍彦：『有限要素法の最近の動向
（その４）』日本造船学会誌 第７０２号（昭和６２年
１２月）等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記の写像に基づく方
法によりメッシュモデルを作成する場合は、再現できる
境界形状に限界があり、特殊な図形特徴（例えば、亀裂
または凸曲線等）を有する形状モデルでは、それらの図
形特徴を正確に認識して正規化することが困難であるの
で、元の形状モデルに正規化したメッシュを写像したと
き、メッシュ形状に局所的な歪みが生じる。この歪みは
解析精度を下げる要因となる。
法によりメッシュモデルを作成する場合は、再現できる
境界形状に限界があり、特殊な図形特徴（例えば、亀裂
または凸曲線等）を有する形状モデルでは、それらの図
形特徴を正確に認識して正規化することが困難であるの
で、元の形状モデルに正規化したメッシュを写像したと
き、メッシュ形状に局所的な歪みが生じる。この歪みは
解析精度を下げる要因となる。
【０００４】また、操作者が対話的に形状モデルに補助
線を追加し複数の単純領域に分割する方法では、操作者
の経験的要素が多分に反映されるため、上記の特殊な図
形特徴を有する形状に対しても、比較的解析精度の高い
メッシュモデルを作成できるが、メッシュのアスペクト
比等を意識して形状を分割する作業が必要となり、操作
者にかかる負担が非常に大きい。
線を追加し複数の単純領域に分割する方法では、操作者
の経験的要素が多分に反映されるため、上記の特殊な図
形特徴を有する形状に対しても、比較的解析精度の高い
メッシュモデルを作成できるが、メッシュのアスペクト
比等を意識して形状を分割する作業が必要となり、操作
者にかかる負担が非常に大きい。
【０００５】本発明の目的は、特殊な図形特徴を有する
形状モデルについても、メッシュ形状に局所的な歪みを
生ずることなく細分化でき、しかも、操作者の負担を大
幅に軽減可能なモデリングシステムを提供することであ
る。
形状モデルについても、メッシュ形状に局所的な歪みを
生ずることなく細分化でき、しかも、操作者の負担を大
幅に軽減可能なモデリングシステムを提供することであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、形状モデルを構成する線分の位置，線
長，線種，線間角度等の幾何的特徴および形状モデルを
構成する線分の数，孔または穴の数，線分の結合関係等
の位相的特徴および形状モデルの傾き，亀裂の有無，相
貫線の有無等の全体的特徴を認識する形状認識手段と、
認識された形状モデルに対して形状分割ルールデータベ
ースから選択した分割ルールを適用して形状モデルに線
分を追加し、形状モデルを複数の四辺形または三辺形パ
ートに自動的に分割する形状モデル分割処理手段とから
なるモデリングシステムを提案する。
成するために、形状モデルを構成する線分の位置，線
長，線種，線間角度等の幾何的特徴および形状モデルを
構成する線分の数，孔または穴の数，線分の結合関係等
の位相的特徴および形状モデルの傾き，亀裂の有無，相
貫線の有無等の全体的特徴を認識する形状認識手段と、
認識された形状モデルに対して形状分割ルールデータベ
ースから選択した分割ルールを適用して形状モデルに線
分を追加し、形状モデルを複数の四辺形または三辺形パ
ートに自動的に分割する形状モデル分割処理手段とから
なるモデリングシステムを提案する。
【０００７】前記形状モデル分割処理手段は、分割ルー
ル（端点連結ルールを除く）により形状モデルを複数の
パートに分割する補助線を追加する際、その終点近傍に
外形線の端点，孔または穴ループ線の端点，内部線の端
点，内部点のいずれかが存在する場合、追加しようとす
る線分の終点座標値を端点または内部点の座標値に変更
するマージングルールを分割制限ルールとして含むこと
ができる。
ル（端点連結ルールを除く）により形状モデルを複数の
パートに分割する補助線を追加する際、その終点近傍に
外形線の端点，孔または穴ループ線の端点，内部線の端
点，内部点のいずれかが存在する場合、追加しようとす
る線分の終点座標値を端点または内部点の座標値に変更
するマージングルールを分割制限ルールとして含むこと
ができる。
【０００８】形状モデル分割処理手段は、分割ルールに
より形状モデルを複数のパートに分割する際、パート数
を抑制する分割ルールを分割制限ルールとして含んでも
よい。
より形状モデルを複数のパートに分割する際、パート数
を抑制する分割ルールを分割制限ルールとして含んでも
よい。
【０００９】形状モデル分割処理手段は、さらに、分割
ルールのうちのいくつかを分割制限ルールとして選択
し、この分割制限ルールの監視のもとに、残りの分割ル
ールを適用することもできる。
ルールのうちのいくつかを分割制限ルールとして選択
し、この分割制限ルールの監視のもとに、残りの分割ル
ールを適用することもできる。
【００１０】
【作用】本発明において、形状認識手段は、形状の幾何
的特徴（形状を構成する線分の位置，線長，線種，線間
角度等）および形状の位相的特徴（線分の数，孔または
穴の数，線分の結合関係等）を認識するとともに、これ
らの基本的な図形特徴情報に基づいて、形状中の亀裂ま
たは相貫線の有無，形状の傾き等の形状モデルの全体構
造を認識する。
的特徴（形状を構成する線分の位置，線長，線種，線間
角度等）および形状の位相的特徴（線分の数，孔または
穴の数，線分の結合関係等）を認識するとともに、これ
らの基本的な図形特徴情報に基づいて、形状中の亀裂ま
たは相貫線の有無，形状の傾き等の形状モデルの全体構
造を認識する。
【００１１】形状分割処理手段は、例えば、形状に含ま
れる凸円弧部を分割するルール，形状中の適当な二点を
連結するルール，一定方向に傾斜した形状を分割するル
ール等の複数の形状分割ルールの中からその形状の分割
に適したルールを用いて、形状認識手段により全体構造
を認識された形状モデルを局所的または大局的に分割
し、パートを作成する。
れる凸円弧部を分割するルール，形状中の適当な二点を
連結するルール，一定方向に傾斜した形状を分割するル
ール等の複数の形状分割ルールの中からその形状の分割
に適したルールを用いて、形状認識手段により全体構造
を認識された形状モデルを局所的または大局的に分割
し、パートを作成する。
【００１２】メッシュ生成処理手段は、分割された各パ
ートの稜線に具体的なメッシュの分割数を設定し、メッ
シュモデルを作成する。
ートの稜線に具体的なメッシュの分割数を設定し、メッ
シュモデルを作成する。
【００１３】
【実施例】次に、図１〜図２１および表１を参照して、
本発明の実施例を説明する。図１は、本発明によるモデ
リングシステムの一実施例の全体構成を示すブロック図
である。本実施例のモデリングシステムは、ディスプレ
イ，キーボード，マウス等からなる形状モデルの入力手
段１０１を用いて入力されたデータに基づいて、二次元
面モデルまたは三次元シェルモデルを作成し、そのモデ
ルを形状モデルデータベース１０２に格納する。ここで
は図示していないが、形状モデルデータベース１０２に
格納されたモデルをそのまま表示する手段を設けること
もできる。
本発明の実施例を説明する。図１は、本発明によるモデ
リングシステムの一実施例の全体構成を示すブロック図
である。本実施例のモデリングシステムは、ディスプレ
イ，キーボード，マウス等からなる形状モデルの入力手
段１０１を用いて入力されたデータに基づいて、二次元
面モデルまたは三次元シェルモデルを作成し、そのモデ
ルを形状モデルデータベース１０２に格納する。ここで
は図示していないが、形状モデルデータベース１０２に
格納されたモデルをそのまま表示する手段を設けること
もできる。
【００１４】形状モデル分割処理手段１０３は、形状モ
デルを認識するとともに形状分割ルールデータベースか
ら適切な分割ルールを選択し、形状モデルを自動的に複
数の四辺形または三辺形パートに分割する。なお、パー
トとは、形状モデルのある領域を分割してできた四辺形
または三辺形の基本的形状の領域を意味する。ここでは
図示していないが、選択され各分割に適用された分割ル
ールの適用パターンを学習し記憶する手段を備え、次回
の形状モデリングに再利用する構成を採用することも可
能である。
デルを認識するとともに形状分割ルールデータベースか
ら適切な分割ルールを選択し、形状モデルを自動的に複
数の四辺形または三辺形パートに分割する。なお、パー
トとは、形状モデルのある領域を分割してできた四辺形
または三辺形の基本的形状の領域を意味する。ここでは
図示していないが、選択され各分割に適用された分割ル
ールの適用パターンを学習し記憶する手段を備え、次回
の形状モデリングに再利用する構成を採用することも可
能である。
【００１５】メッシュモデル生成手段１０４は、形状モ
デルのすべての領域の分割が終了した後、形状モデル分
割処理手段１０３で複数のパートに分割された形状モデ
ルにメッシュの分割数を設定してメッシュモデルを作成
し、メッシュモデルデータベース１０５に格納する。さ
らに、ディスプレイ１０６にメッシュモデルを表示す
る。ここでは、メッシュモデルをメッシュモデルデータ
ベース１０５に格納してからディスプレイ１０６に表示
する方式を示してあるが、メッシュモデルデータベース
１０５に格納する前後のメッシュモデルをディスプレイ
１０６に表示し修正等の操作をできるようにしてもよい
ことはいうまでもない。
デルのすべての領域の分割が終了した後、形状モデル分
割処理手段１０３で複数のパートに分割された形状モデ
ルにメッシュの分割数を設定してメッシュモデルを作成
し、メッシュモデルデータベース１０５に格納する。さ
らに、ディスプレイ１０６にメッシュモデルを表示す
る。ここでは、メッシュモデルをメッシュモデルデータ
ベース１０５に格納してからディスプレイ１０６に表示
する方式を示してあるが、メッシュモデルデータベース
１０５に格納する前後のメッシュモデルをディスプレイ
１０６に表示し修正等の操作をできるようにしてもよい
ことはいうまでもない。
【００１６】図２は、本発明の形状分割ルールを用いて
形状モデルを複数のパートに分割しメッシュモデルを作
成する処理手順の流れを示す図である。２０１は分割対
象とする形状モデル、２０２は形状モデルの外形線、２
０３は形状モデルの孔ループ線、２０４は形状モデルの
内部線、２０５は形状モデルの内部点、２０６は形状認
識手段と形状分割ルールとを用いて複数のパートに分割
した形状モデル、２０７は形状モデル２０６に具体的な
メッシュの分割数を設定して作成したメッシュモデルで
ある。
形状モデルを複数のパートに分割しメッシュモデルを作
成する処理手順の流れを示す図である。２０１は分割対
象とする形状モデル、２０２は形状モデルの外形線、２
０３は形状モデルの孔ループ線、２０４は形状モデルの
内部線、２０５は形状モデルの内部点、２０６は形状認
識手段と形状分割ルールとを用いて複数のパートに分割
した形状モデル、２０７は形状モデル２０６に具体的な
メッシュの分割数を設定して作成したメッシュモデルで
ある。
【００１７】本発明の形状分割ルールは、解析精度の高
いメッシュモデルを作成するために操作者が形状モデル
に適当な補助線を対話的に追加し形状を複数のパートに
分割する方法を詳細に検討し、その解析精度を確保しな
がら操作者の負担を軽減することを目標に決定してあ
る。
いメッシュモデルを作成するために操作者が形状モデル
に適当な補助線を対話的に追加し形状を複数のパートに
分割する方法を詳細に検討し、その解析精度を確保しな
がら操作者の負担を軽減することを目標に決定してあ
る。
【００１８】表１は、二次元面形状モデルをパートに分
割するための形状分割ルールの一例を示している。本例
の形状分割ルールは、形状を構成する円弧，自由曲線，
三角形，五角形等の部分形状を分割するための局所分割
ルールと、相貫点または分割過程で生じる線上点を無く
するための基本分割ルールと、形状全体の特徴を捉えて
効果的に分割をするための特殊分割ルールと、不当な補
助線の追加を抑制するための分割制限ルールとからな
る。ただし、表１の総称名とそこに分類されるルールと
は、一例に過ぎない。すなわち、この分類は固定的なも
のではなく、解析対象の特性に合わせて、例えば分割制
限ルールのいくつかを入れ替えまたは増減させる。
割するための形状分割ルールの一例を示している。本例
の形状分割ルールは、形状を構成する円弧，自由曲線，
三角形，五角形等の部分形状を分割するための局所分割
ルールと、相貫点または分割過程で生じる線上点を無く
するための基本分割ルールと、形状全体の特徴を捉えて
効果的に分割をするための特殊分割ルールと、不当な補
助線の追加を抑制するための分割制限ルールとからな
る。ただし、表１の総称名とそこに分類されるルールと
は、一例に過ぎない。すなわち、この分類は固定的なも
のではなく、解析対象の特性に合わせて、例えば分割制
限ルールのいくつかを入れ替えまたは増減させる。
【００１９】
【表１】 次に、これら形状分割ルールの動作を具体的に説明す
る。図３は、円弧に対する分割ルールを示す図である。
凸円弧部は、円周に沿ってパートが生成されるように、
中心角が各々π／２に近い複数の扇形に分割し、各扇形
領域の内部の点から扇形を構成する三辺に補助線を追加
し、それぞれ三個の四辺形領域に分割する。３０１は、
凸円弧分割の基本形である。円弧の長さに応じて、３０
２，３０３のように、分割形態を拡張する。一方、３０
４は、凹円弧分割ルールの適用例である。凹円弧部は、
中心角がπ／４に近い複数の円弧に分割し、分割した円
弧の各端点から放射状に補助線を追加する。
る。図３は、円弧に対する分割ルールを示す図である。
凸円弧部は、円周に沿ってパートが生成されるように、
中心角が各々π／２に近い複数の扇形に分割し、各扇形
領域の内部の点から扇形を構成する三辺に補助線を追加
し、それぞれ三個の四辺形領域に分割する。３０１は、
凸円弧分割の基本形である。円弧の長さに応じて、３０
２，３０３のように、分割形態を拡張する。一方、３０
４は、凹円弧分割ルールの適用例である。凹円弧部は、
中心角がπ／４に近い複数の円弧に分割し、分割した円
弧の各端点から放射状に補助線を追加する。
【００２０】図４は、自由曲線に対する分割ルールを示
す図である。４０１に示すように、自由曲線は、まず、
凸部と凹部を区別する変曲点で分割する。線長が短い場
合または直線に近い場合は、分割しない（自由曲線変曲
点分割ルール）。次に、自由曲線の幾何情報から分割点
の位置を求め、円弧分割と同様に凸部と凹部とをそれぞ
れ分割する。４０２は、自由曲線凸部の基本分割形であ
り、４０３は、その拡張例である。また、４０４は、自
由曲線凹部のパート分割例である。
す図である。４０１に示すように、自由曲線は、まず、
凸部と凹部を区別する変曲点で分割する。線長が短い場
合または直線に近い場合は、分割しない（自由曲線変曲
点分割ルール）。次に、自由曲線の幾何情報から分割点
の位置を求め、円弧分割と同様に凸部と凹部とをそれぞ
れ分割する。４０２は、自由曲線凸部の基本分割形であ
り、４０３は、その拡張例である。また、４０４は、自
由曲線凹部のパート分割例である。
【００２１】図５は、三角形に近い形状すなわち三辺形
に対する分割ルールを示す図である。三辺形の各辺は、
必ずしも１線分からなる必要はなく、各頂点間に線上点
または非常に直線に近い緩やかな角が存在していてもよ
い。このあいまいな形状認識には、他の基本的な分割ル
ールに先行して、適切なパートを作成するための具体的
な分割手段を適用できるという効果がある。三辺形の重
心点Ｐから各辺の中心点Ａ，Ｂ，Ｃに補助線を追加し、
三辺形領域を三個の四辺形パートに分割する。形状モデ
ルを分割する過程でこのような三角形に近い領域が生じ
る場合がある。本ルールは、主にそれを分割するための
ものである。形状モデルの外形が最初から三角形の場合
も、同様に分割する。
に対する分割ルールを示す図である。三辺形の各辺は、
必ずしも１線分からなる必要はなく、各頂点間に線上点
または非常に直線に近い緩やかな角が存在していてもよ
い。このあいまいな形状認識には、他の基本的な分割ル
ールに先行して、適切なパートを作成するための具体的
な分割手段を適用できるという効果がある。三辺形の重
心点Ｐから各辺の中心点Ａ，Ｂ，Ｃに補助線を追加し、
三辺形領域を三個の四辺形パートに分割する。形状モデ
ルを分割する過程でこのような三角形に近い領域が生じ
る場合がある。本ルールは、主にそれを分割するための
ものである。形状モデルの外形が最初から三角形の場合
も、同様に分割する。
【００２２】図６は、五角形に近い形状すなわち五辺形
に対する分割ルールを示す図である。三角形分割と同様
に、五辺形の各辺は、必ずしも１線分からなる必要はな
く、各頂点間に線上点等が存在していてもよい。五角形
領域のいずれか一頂点から対向する辺に線分を追加し、
二個の四辺形領域に分割する。ただし、ＡＥ：ＥＤ＝Ｂ
Ｆ：ＦＣとし、生成される四角形領域のアスペクト比が
最良となる線分ＥＦを選択する。形状モデルを分割する
過程においては、このような五角形に近い領域が生じる
場合がある。本ルールは、主にそれを分割するためのも
のである。形状モデルの外形が最初から五角形の場合
も、同様に分割する。
に対する分割ルールを示す図である。三角形分割と同様
に、五辺形の各辺は、必ずしも１線分からなる必要はな
く、各頂点間に線上点等が存在していてもよい。五角形
領域のいずれか一頂点から対向する辺に線分を追加し、
二個の四辺形領域に分割する。ただし、ＡＥ：ＥＤ＝Ｂ
Ｆ：ＦＣとし、生成される四角形領域のアスペクト比が
最良となる線分ＥＦを選択する。形状モデルを分割する
過程においては、このような五角形に近い領域が生じる
場合がある。本ルールは、主にそれを分割するためのも
のである。形状モデルの外形が最初から五角形の場合
も、同様に分割する。
【００２３】図７は、端点連結ルールを示す図である。
これは、形状モデルを構成する外形線の端点，孔または
穴ループ線の端点，内部線の端点，内部点のいずれか隣
接する二点間に補助線を追加するルールである。本ルー
ルは新たな点を生成しないので、少ないパート数で形状
を分割する効果がある。
これは、形状モデルを構成する外形線の端点，孔または
穴ループ線の端点，内部線の端点，内部点のいずれか隣
接する二点間に補助線を追加するルールである。本ルー
ルは新たな点を生成しないので、少ないパート数で形状
を分割する効果がある。
【００２４】図８は、直交線ルールを示す図である。こ
れは、形状モデルを構成する外形線の端点，孔または穴
ループ線の端点，内部線の端点，内部点から近傍の線分
に垂線を追加するルールである。直交する部分を多く含
む形状モデルでは、長方形に近いパートが得られるので
有効である。
れは、形状モデルを構成する外形線の端点，孔または穴
ループ線の端点，内部線の端点，内部点から近傍の線分
に垂線を追加するルールである。直交する部分を多く含
む形状モデルでは、長方形に近いパートが得られるので
有効である。
【００２５】図９は、分割比一定ルールを示す図であ
る。これは、少なくとも１辺に線上点が存在する四角形
領域を分割するルールである。四角形領域の認識は、三
角形領域または五角形領域の認識と同様、あいまいに行
なう。本ルールは、四角形領域の一つの線上点から対辺
の分割比が自辺の分割比と等しくなる位置（ＡＢ：ＡＥ
＝ＤＣ：ＤＦ）に、補助線を追加する。
る。これは、少なくとも１辺に線上点が存在する四角形
領域を分割するルールである。四角形領域の認識は、三
角形領域または五角形領域の認識と同様、あいまいに行
なう。本ルールは、四角形領域の一つの線上点から対辺
の分割比が自辺の分割比と等しくなる位置（ＡＢ：ＡＥ
＝ＤＣ：ＤＦ）に、補助線を追加する。
【００２６】図１０は、大角分割ルールを示す図であ
る。これは、形状モデル中の線間角度がπ以上の外形線
の端点，孔または穴ループ線の端点，内部線の端点から
近傍の線分に対し、その角を１／２または１／３に分割
する方向に補助線を追加するルールである。本ルール
は、前述の端点連結ルールおよび直交線ルールが適用で
きない線端点に適用される。
る。これは、形状モデル中の線間角度がπ以上の外形線
の端点，孔または穴ループ線の端点，内部線の端点から
近傍の線分に対し、その角を１／２または１／３に分割
する方向に補助線を追加するルールである。本ルール
は、前述の端点連結ルールおよび直交線ルールが適用で
きない線端点に適用される。
【００２７】図１１は、傾斜形状分割ルールを示す図で
ある。これは、形状を構成する線分の傾きが任意の二方
向に集中しているとき、形状中の外形線の端点，孔また
は穴ループ線の端点，内部線の端点，内部点からその二
方向に補助線を追加するルールである。本ルールは、形
状全体が一定方向に傾斜しているような特殊な形状に対
して効果がある。
ある。これは、形状を構成する線分の傾きが任意の二方
向に集中しているとき、形状中の外形線の端点，孔また
は穴ループ線の端点，内部線の端点，内部点からその二
方向に補助線を追加するルールである。本ルールは、形
状全体が一定方向に傾斜しているような特殊な形状に対
して効果がある。
【００２８】図１２は、マージングルールを示す図であ
る。本ルールは、直接に形状を分割するルールではない
が、他の分割ルールの動作に関係するものである。これ
は、何らかの分割ルール（端点連結ルールを除く）によ
り補助線を追加する際、その終点近傍に外形線の端点，
孔または穴ループ線の端点，内部線の端点，内部点のい
ずれかが存在する場合、追加しようとする線分の終点座
標値を前記端点または内部点の座標値に変更するルール
である。個々の上記分割ルールは、局所的に最適な位置
に補助線を追加するように動作するが、厳密にそれに従
うと必要以上に形状が細分される危険性がある。本ルー
ルは、形状モデルを極力少数のパートで分割するために
効果がある。
る。本ルールは、直接に形状を分割するルールではない
が、他の分割ルールの動作に関係するものである。これ
は、何らかの分割ルール（端点連結ルールを除く）によ
り補助線を追加する際、その終点近傍に外形線の端点，
孔または穴ループ線の端点，内部線の端点，内部点のい
ずれかが存在する場合、追加しようとする線分の終点座
標値を前記端点または内部点の座標値に変更するルール
である。個々の上記分割ルールは、局所的に最適な位置
に補助線を追加するように動作するが、厳密にそれに従
うと必要以上に形状が細分される危険性がある。本ルー
ルは、形状モデルを極力少数のパートで分割するために
効果がある。
【００２９】図１３は、対辺比制限ルールの動作を示す
図である。本ルールは、前述の端点連結ルール，直交線
ルール，大角分割ルール等により、対辺の長さが極端に
異なるアスペクト比の悪い四角形領域（例えば、対辺比
１：５以上）が生成されることを抑制するルールであ
る。図１３において、補助線１３０１または１３０２に
よる分割は可能であるが、補助線１３０３による分割
は、生成される四角形の対辺比が大きくなるため、実行
されない。
図である。本ルールは、前述の端点連結ルール，直交線
ルール，大角分割ルール等により、対辺の長さが極端に
異なるアスペクト比の悪い四角形領域（例えば、対辺比
１：５以上）が生成されることを抑制するルールであ
る。図１３において、補助線１３０１または１３０２に
よる分割は可能であるが、補助線１３０３による分割
は、生成される四角形の対辺比が大きくなるため、実行
されない。
【００３０】図１４は、四角形分割制限ルールの動作を
示す図である。本ルールは、歪みの小さい四角形領域に
対して、前述の端点連結ルール，直交線ルール，大角分
割ルール等が適用されることを抑制するルールである。
部分形状１４０１は、歪みの小さい四角形なので、上記
分割ルールの適用を制限するが、対辺比が大きい部分形
状１４０２，内角が大きい部分形状１４０４等は、歪み
の大きい四角形であるから、それぞれ１４０３，１４０
５のように分割ルールが適用される。
示す図である。本ルールは、歪みの小さい四角形領域に
対して、前述の端点連結ルール，直交線ルール，大角分
割ルール等が適用されることを抑制するルールである。
部分形状１４０１は、歪みの小さい四角形なので、上記
分割ルールの適用を制限するが、対辺比が大きい部分形
状１４０２，内角が大きい部分形状１４０４等は、歪み
の大きい四角形であるから、それぞれ１４０３，１４０
５のように分割ルールが適用される。
【００３１】図１５は、前述の三角形分割ルールを用い
て、形状を効果的に分割した例を示す図である。三角形
分割は、形状モデルに含まれる凸鋭角部を有効に分割で
きるが、パート総数を増加させるデメリットがある。三
角形領域生成ルールは、前述の分割ルールにより、三角
形分割に適さない三角形（例えば、１辺の長さが形状全
体の大きさの１／２０以下であるような小さい三角形）
が生成されることを抑制するルールである。
て、形状を効果的に分割した例を示す図である。三角形
分割は、形状モデルに含まれる凸鋭角部を有効に分割で
きるが、パート総数を増加させるデメリットがある。三
角形領域生成ルールは、前述の分割ルールにより、三角
形分割に適さない三角形（例えば、１辺の長さが形状全
体の大きさの１／２０以下であるような小さい三角形）
が生成されることを抑制するルールである。
【００３２】図１６は、基準ベクトルルールの動作を示
す図である。予め、形状を構成する全線分の鉛直方向に
対する傾きθ（ただし、θ≦π／２のときはθよりｎ・
π／２を減じて０≦θ＜π／２とする）を検査し、最も
多い方向を基準ベクトルとする。そして、分割初期の段
階において、この基準ベクトルと大きく異なる方向（例
えば、基準ベクトルとなす角がπ／６以上）に補助線を
追加しないように、分割ルールの適用に制限を加えるル
ールである。本ルールは、パート総数を増加させる可能
性があるが、歪みの小さい四角形領域を生成する効果が
ある。１６０１は、本ルールを適用した分割例であり、
１６０２は、本ルールを適用していない分割例である。
す図である。予め、形状を構成する全線分の鉛直方向に
対する傾きθ（ただし、θ≦π／２のときはθよりｎ・
π／２を減じて０≦θ＜π／２とする）を検査し、最も
多い方向を基準ベクトルとする。そして、分割初期の段
階において、この基準ベクトルと大きく異なる方向（例
えば、基準ベクトルとなす角がπ／６以上）に補助線を
追加しないように、分割ルールの適用に制限を加えるル
ールである。本ルールは、パート総数を増加させる可能
性があるが、歪みの小さい四角形領域を生成する効果が
ある。１６０１は、本ルールを適用した分割例であり、
１６０２は、本ルールを適用していない分割例である。
【００３３】図１７は、分割角制限ルールの動作を示す
図である。本ルールは、パートの内角として不適当な小
さい角（例えば、線分間角度がπ／６以下）が生成され
るような分割ルールの適用を制限するものである。図１
７において、端点１７０１から直交線ルールを適用する
場合、補助線１７０２と補助線１７０３とが候補となる
が、補助線１７０３は線分１７０４となす角が小さいの
で、本ルールの制限により、補助線１７０３による分割
は行なわれない。
図である。本ルールは、パートの内角として不適当な小
さい角（例えば、線分間角度がπ／６以下）が生成され
るような分割ルールの適用を制限するものである。図１
７において、端点１７０１から直交線ルールを適用する
場合、補助線１７０２と補助線１７０３とが候補となる
が、補助線１７０３は線分１７０４となす角が小さいの
で、本ルールの制限により、補助線１７０３による分割
は行なわれない。
【００３４】図１８は、図３から図１７で説明した形状
分割ルールの包含関係とその優先順位の一例を示す図で
ある。個々の形状分割ルールは、相互に関連しており、
形状モデルを適切に分割するため、本図に示した形状分
割ルールの包含関係と優先順位とに従って適用される。
分割ルールの包含関係とその優先順位の一例を示す図で
ある。個々の形状分割ルールは、相互に関連しており、
形状モデルを適切に分割するため、本図に示した形状分
割ルールの包含関係と優先順位とに従って適用される。
【００３５】図１９，図２０，図２１は、本実施例の形
状分割ルールを用いて、二次元面の形状モデルを複数の
パートに自動的に分割した後、各パートにメッシュ分割
数を設定し、形状関数で座標値を補間し、メッシュモデ
ルを作成した例を示す図である。これらの図において、
１９０１，２００１，２１０１は、二次元面の形状モデ
ルであり、１９０２，２００２，２１０２は、パート分
割後の形状モデルであり、１９０３，２００３，２１０
３は、メッシュモデルである。
状分割ルールを用いて、二次元面の形状モデルを複数の
パートに自動的に分割した後、各パートにメッシュ分割
数を設定し、形状関数で座標値を補間し、メッシュモデ
ルを作成した例を示す図である。これらの図において、
１９０１，２００１，２１０１は、二次元面の形状モデ
ルであり、１９０２，２００２，２１０２は、パート分
割後の形状モデルであり、１９０３，２００３，２１０
３は、メッシュモデルである。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、従来は人手を介して行
なっていた形状モデルの分割操作が自動的になされ、解
析用メッシュモデル作成にかかる操作者の負担が軽減さ
れ、作業時間が短縮される。また、形状モデルの特徴を
認識し、その形状に適した分割ルールが適用されるの
で、解析精度の高いメッシュモデルが作成される。
なっていた形状モデルの分割操作が自動的になされ、解
析用メッシュモデル作成にかかる操作者の負担が軽減さ
れ、作業時間が短縮される。また、形状モデルの特徴を
認識し、その形状に適した分割ルールが適用されるの
で、解析精度の高いメッシュモデルが作成される。
【図１】本発明によるモデリングシステムの一実施例の
全体構成を示すブロック図である。
全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の形状分割ルールを用いて形状モデルを
複数のパートに分割してメッシュモデルを作成する処理
手順の流れを示す図である。
複数のパートに分割してメッシュモデルを作成する処理
手順の流れを示す図である。
【図３】円弧に対する分割ルールを示す図である。
【図４】自由曲線に対する分割ルールを示す図である。
【図５】三角形に近い形状すなわち三辺形に対する分割
ルールを示す図である。
ルールを示す図である。
【図６】五角形に近い形状すなわち五辺形に対する分割
ルールを示す図である。
ルールを示す図である。
【図７】端点連結ルールを示す図である。
【図８】直交線ルールを示す図である。
【図９】分割比一定ルールを示す図である。
【図１０】大角分割ルールを示す図である。
【図１１】傾斜形状分割ルールを示す図である。
【図１２】マージングルールを示す図である。
【図１３】対辺比制限ルールの動作を示す図である。
【図１４】四角形分割制限ルールの動作を示す図であ
る。
る。
【図１５】前述の三角形分割ルールを用いて、形状を効
果的に分割した例を示す図である。
果的に分割した例を示す図である。
【図１６】基準ベクトルルールの動作を示す図である。
【図１７】分割角制限ルールの動作を示す図である。
【図１８】図３から図１７で説明した形状分割ルールの
包含関係とその優先順位の一例を示す図である。
包含関係とその優先順位の一例を示す図である。
【図１９】本発明の形状分割ルールを用いて、二次元面
の形状モデルを複数のパートに自動的に分割した後、各
パートにメッシュ分割数を設定し、形状関数で座標値を
補間し、メッシュモデルを作成した例を示す図である。
の形状モデルを複数のパートに自動的に分割した後、各
パートにメッシュ分割数を設定し、形状関数で座標値を
補間し、メッシュモデルを作成した例を示す図である。
【図２０】本発明の形状分割ルールを用いて、二次元面
の形状モデルを複数のパートに自動的に分割した後、各
パートにメッシュ分割数を設定し、形状関数で座標値を
補間し、メッシュモデルを作成した例を示す図である。
の形状モデルを複数のパートに自動的に分割した後、各
パートにメッシュ分割数を設定し、形状関数で座標値を
補間し、メッシュモデルを作成した例を示す図である。
【図２１】本発明の形状分割ルールを用いて、二次元面
の形状モデルを複数のパートに自動的に分割した後、各
パートにメッシュ分割数を設定し、形状関数で座標値を
補間し、メッシュモデルを作成した例を示す図である。
の形状モデルを複数のパートに自動的に分割した後、各
パートにメッシュ分割数を設定し、形状関数で座標値を
補間し、メッシュモデルを作成した例を示す図である。
１０１ 形状モデル入力手段 １０２ 形状モデルデータベース １０３ 形状モデル分割処理手段 １０４ メッシュモデル生成手段 １０５ メッシュモデルデータベース １０６ ディスプレイ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−134775（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−81623（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−213032（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−22771（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−245381（ＪＰ，Ａ) 横張孝志外３名、”知的分割ルールを 適用した有限要素メッシュの自動生 成”、第４回計算力学講演会講演論文 集、日本機械学会発行、平成３年11月11 日、ｐ．23−24 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G06F 17/50 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (4)
- 【請求項１】 形状モデルを構成する線分の位置，線
長，線種，線間角度等の幾何的特徴および前記形状モデ
ルを構成する線分の数，孔または穴の数，線分の結合関
係等の位相的特徴および前記形状モデルの傾き，亀裂の
有無，相貫線の有無等の全体的特徴を認識する形状認識
手段と、 前記認識された形状モデルに対して形状分割ルールデー
タベースから選択した分割ルールを適用して前記形状モ
デルに線分を追加し、前記形状モデルを複数の四辺形ま
たは三辺形パートに自動的に分割する形状モデル分割処
理手段とからなる形状モデリングシステム。 - 【請求項２】 請求項１に記載のモデリングシステムに
おいて、 前記形状モデル分割処理手段が、前記分割ルール（端点
連結ルールを除く）により前記形状モデルを複数のパー
トに分割する補助線を追加する際、その終点近傍に外形
線の端点，孔または穴ループ線の端点，内部線の端点，
内部点のいずれかが存在する場合、追加しようとする線
分の終点座標値を前記端点または内部点の座標値に変更
するマージングルールを分割制限ルールとして含むこと
を特徴とする形状モデリングシステム。 - 【請求項３】 請求項１に記載のモデリングシステムに
おいて、 前記形状モデル分割処理手段が、前記分割ルールにより
前記形状モデルを複数のパートに分割する際、前記パー
ト数を抑制する分割ルールを分割制限ルールとして含む
ことを特徴とする形状モデリングシステム。 - 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか一項に記載
のモデリングシステムにおいて、 前記形状モデル分割処理手段が、分割ルールのうちのい
くつかを分割制限ルールとして選択し、当該分割制限ル
ールの監視のもとに、残りの前記分割ルールを適用する
手段であることを特徴とする形状モデリングシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03282917A JP3138933B2 (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | モデリングシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03282917A JP3138933B2 (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | モデリングシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05120385A JPH05120385A (ja) | 1993-05-18 |
| JP3138933B2 true JP3138933B2 (ja) | 2001-02-26 |
Family
ID=17658787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03282917A Expired - Lifetime JP3138933B2 (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | モデリングシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3138933B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4657042B2 (ja) * | 2005-07-19 | 2011-03-23 | 富士通株式会社 | プリント基板解析モデル生成装置及びプログラム |
| JP2008158962A (ja) | 2006-12-26 | 2008-07-10 | Fujitsu Ltd | メッシュ分割装置 |
| JP5644606B2 (ja) | 2011-03-17 | 2014-12-24 | 富士通株式会社 | メッシュ数予測方法、解析装置及びプログラム |
| US10956625B2 (en) * | 2015-09-01 | 2021-03-23 | Siemens Industry Software Inc. | Mesh generation system and method |
| WO2017085857A1 (ja) | 2015-11-20 | 2017-05-26 | 三菱電機株式会社 | 運転支援装置、運転支援システム、運転支援方法及び運転支援プログラム |
| CN115441178B (zh) * | 2022-08-08 | 2023-10-20 | 哈尔滨哈玻拓普复合材料有限公司 | 一种球形天线罩单元板块的几何划分方法 |
-
1991
- 1991-10-29 JP JP03282917A patent/JP3138933B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 横張孝志外３名、"知的分割ルールを適用した有限要素メッシュの自動生成"、第４回計算力学講演会講演論文集、日本機械学会発行、平成３年１１月１１日、ｐ．２３−２４ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05120385A (ja) | 1993-05-18 |
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