JP3766133B2 - プリント基板の３次元回路設計支援システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板の実装設計作業に用いられる３次元設計支援システムに関するものである。
近年では、情報機器に対する小型化要求が大きくなっており、これに応じて、多種多様な部品が１枚のプリント基板に高密度に実装され、更に、多数のプリント基板が限られたスペースに搭載されるようになった。
このため、個々のプリント基板の３次元設計を支援する技術および他のプリント基板や筐体との間の干渉チェック作業を迅速化するための技術の重要性が増大しており、特に、部品や基板の３次元形状モデルを簡易に作成する技術が必要とされている。
【０００２】
【従来の技術】
図１４に、従来の３次元回路設計システムの構成例を示す。
図１４に示した３次元回路設計システムにおいて、図形データライブラリ４０１は、プリント基板および各部品の３次元形状を表す３次元モデルを蓄積しており、描画処理部４０２は、入力受付部４０３を介して受け取った利用者からの指示に応じて、プリント基板そのものおよび配置される個々の部品を表す描画データを作成する構成となっている。
【０００３】
また、表示処理部４０４は、この描画データに基づいて、部品がプリント基板に実装された形状を表す表示データを作成し、ディスプレイ４０５による表示処理に供する構成となっている。
【０００４】
上述した３次元回路設計システムにおいては、利用者からの指示に応じて、図形データライブラリ４０１に登録されている３次元モデルを配置することにより、該当する部品を実装した状態のプリント基板の形状を表す３次元モデルが作成され、干渉チェック処理などに供される。
上述した従来の３次元回路設計作業は、設計者が、電気設計作業で得られた回路図などを参照しつつ、図形データライブラリ４０１に登録された３次元モデルを組み合わせたり、図形や配線を指定する指示を入力することにより、各部品をプリント基板に実装した状態を表す３次元モデルを作成する作業である。
【０００５】
これに対して、特定の電気系２次元ＣＡＤシステムと特定の３次元ＣＡＤシステムとの間について、専用インタフェースを用いて、電気設計の際に用いた２次元の設計データから３次元モデルを作成する技術も提案されている。
この専用インタフェースは、プリント基板回路の実装設計で用いられた各部品およびプリント基板の実形状を表す２次元の図形データと各部品のプリント基板上での配置を示す配置データとを電気系２次元ＣＡＤシステムから受け取り、これらの図形データと配置情報とに基づいて、出力先の３次元ＣＡＤシステムにおいて、プリント基板上に部品が配置された状態を表す２次元の図形データを作成し、３次元モデルの作成処理に供する構成となっている。
【０００６】
この場合は、３次元ＣＡＤシステムにおいて、上述した２次元の図形データを編集し、各部品を表す図形それぞれに高さを示す情報を付加することにより、実装済みのプリント基板を表す３次元モデルを作成し、干渉チェック処理に供することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図１４に示した３次元回路設計システムのように、３次元ＣＡＤを単純に利用した場合には、プリント基板回路の２次元の実装設計作業と３次元設計作業とは全く独立しており、２次元の実装設計作業で用いられた各部品やプリント基板の形状データは設計者によって参照される程度で、有効に活用されているとは言えない。
【０００８】
この場合は、２次元の実装設計に利用する２次元ＣＡＤシステムと３次元ＣＡＤシステムとの間に、データの互換性などが要求されることはないが、個々の部品やプリント基板の形状を示す３次元モデルを図形データライブラリ４０１に予め登録しておくか、利用者が必要な部品を表すための図形を描画する操作を行って、新規に３次元モデルを作成する必要があり、３次元設計作業が非常に煩雑である。
【０００９】
一方、専用インタフェースを利用する場合は、２次元ＣＡＤシステムで用いられた図形データをそのまま３次元ＣＡＤシステムで有効に活用することができ、設計者の作業負担を大幅に軽減することができる。
しかしながら、この専用インタフェースは、特定の２次元ＣＡＤシステムから特定の３次元ＣＡＤシステムへ設計データを渡すことのみが可能であるにすぎないので、汎用性は全くない。
【００１０】
また、２次元ＣＡＤシステムで用いた各部品やプリント基板の実形状をそのまま３次元ＣＡＤシステムに適合する形式に変換するので、多種多様で複雑な形状の部品がプリント基板に高密度で実装される場合には、３次元モデルを作成するために膨大な処理時間が必要となってしまう。
ところで、実装済みプリント基板の３次元モデルは、主に、３次元ＣＡＤシステムにおいて、プリント基板相互あるいは各プリント基板と筐体とについて、部品などが接触するか否かを判定する干渉チェックを行う際に用いられている。
【００１１】
ここで、この干渉チェックの際には、例えば、プリント基板相互あるいは筐体との距離が各部品の高さの最大値よりも大きければ、チェック対象のプリント基板は干渉しないと判断することができるから、実装済みのプリント基板を表す３次元モデルにおいて、全ての部品について詳細な形状を忠実に再現する必要はない。
【００１２】
その一方、干渉が検出された場合には、プリント基板回路の実装設計や場合によっては、電気設計まで遡って設計変更を行う必要性が生じるため、干渉チェックのために３次元モデルを作成する作業に要する時間を短縮する技術の重要性は極めて高い。
本発明は、利用する２次元ＣＡＤシステムや３次元ＣＡＤシステムにかかわらず、２次元の図形データを利用して、簡易に３次元モデルを作成可能な３次元設計支援システムを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
図１は、本発明にかかわる３次元回路設計支援システムの原理ブロック図である。
本発明にかかわる３次元回路設計支援システムの基礎となる構成は、プリント基板に実装される各部品およびプリント基板そのものの２次元形状モデルと、プリント基板上における各部品の配置に関する配置情報とからなる２次元設計情報を入力する設計情報入力手段１１１と、各部品およびプリント基板について、高さ方向の形状に関する高さ情報を入力する高さ情報入力手段１１２と、各部品およびプリント基板の２次元形状モデルと対応する高さ情報とを合成して、各部品およびプリント基板の３次元モデルを作成する合成手段１１３と、合成手段１１３で得られた３次元モデルと配置情報とを組み合わせて、各部品を実装したプリント基板を表す３次元モデルを作成するモデル作成手段１１４とを備えている。
【００１４】
このように構成された３次元回路設計支援システムでは、設計情報入力手段１１１および高さ情報入力手段１１２によって入力された各部品に対応する２次元形状モデルと高さ情報とに基づいて、合成手段１１３が動作することにより、各部品およびプリント基板それぞれの３次元モデルを作成することができ、モデル作成手段１１４が、配置情報に従ってこれらの３次元モデルを組み立てることにより、各部品が実装されたプリント基板を表す３次元モデルを自動的に作成することができる。
【００１５】
上述した構成の３次元回路設計支援システムに備えられたモデル作成手段１１４を、作成した３次元モデルを構造系３次元ＣＡＤ標準データ交換ファイルに格納し、３次元回路設計処理に供する構成とすることにより、作成した３次元モデルを様々な構造系３次元ＣＡＤシステムで利用可能とすることができる。
【００１６】
また、上述した３次元回路設計支援システムに備えられる設計情報入力手段１１１を、プリント基板の２次元の実装設計に用いられた２次元形状モデルおよび配置情報を電気系ＣＡＤ標準データ交換ファイルの形式で格納する２次元設計情報ファイル１２１と、２次元設計情報ファイル１２１から２次元形状モデルおよび配置情報を読み出して、それぞれ合成手段１１３およびモデル作成手段１１４の処理に供する読出手段１２２とを備えた構成とすることも可能である。
【００１７】
上述した構成の３次元回路設計支援システムでは、読出手段１２２が、２次元設計情報ファイル１２１から２次元形状モデルと配置情報とを読み出して、合成手段１１３およびモデル作成手段１１４の処理に供することにより、プリント基板の２次元の実装設計に用いられた設計情報を３次元モデル作成処理に有効活用することができる。
これらのことを考慮した本発明にかかわる３次元回路設計システムの基本構成を以下に示す。
本発明にかかわる３次元回路設計支援システムは、プリント基板に実装される各部品およびプリント基板そのものの２次元形状モデルと、プリント基板上における各部品の配置に関する配置情報とからなる２次元設計情報を入力する設計情報入力手段１１１と、各部品およびプリント基板について、高さ方向の形状に関する高さ情報を入力する高さ情報入力手段１１２と、各部品およびプリント基板の２次元形状モデルと対応する高さ情報とを合成して、各部品およびプリント基板の３次元モデルを作成する合成手段１１３と、合成手段１１３で得られた３次元モデルと配置情報とを組み合わせて、各部品を実装したプリント基板を表す３次元モデルを作成するモデル作成手段１１４とを備え、設計情報入力手段１１１は、プリント基板の２次元の実装設計に用いられた２次元形状モデルおよび配置情報を電気系ＣＡＤ標準データ交換ファイルの形式で格納する２次元設計情報ファイル１２１と、２次元設計情報ファイル１２１から２次元形状モデルおよび配置情報を読み出して、それぞれ合成手段１１３およびモデル作成手段１１４の処理に供する読出手段１２２とを備え、読出手段１２２は、範囲指定指示の入力に応じて、該当する範囲内に配置された部品からなる部品群に関する配置情報と、部品群に含まれる各部品に対応する２次元形状モデルとを２次元設計情報ファイル１２１から抽出する部品群抽出手段１２３と、部品群に関する配置情報と２次元形状モデルとに基づいて、部品群の分布範囲を含む図形を表す図形データを作成し、部品群に対応する２次元形状モデルとして合成手段１１３の処理に供する部品合成手段１２４とを備えた構成であることを特徴とする。
【００１８】
上述した構成の３次元回路設計支援システムでは、更に、範囲指定指示に入力に応じて、部品群抽出手段１２３と部品合成手段１２４とが動作することにより、指定範囲に分布する部品をまとめて１つの部品として扱うことが可能となる。
本発明にかかわる第２の３次元回路設計支援システムは、上述した３次元回路設計支援システムの基本構成において、読出手段１２２は、各部品に対応する２次元形状モデルを２次元形状モデルが表す図形の面積に基づいて、３次元モデルを作成すべき部品を判別する判別手段１２５と、判別手段１２５による判別結果に応じて、該当する部品に対応する２次元形状モデルおよび対応する配置情報を２次元設計情報ファイル１２１から抽出し、それぞれ合成手段１１３およびモデル作成手段１１４に送出する情報抽出手段１２６とを備えた構成であることを特徴とする。
【００１９】
上述した構成の３次元回路設計支援システムでは、判別手段１２５による判別結果に応じて、情報抽出手段１２６が動作することにより、２次元形状モデルの面積に基づいて、３次元モデルを作成すべきであるとされた各部品に関する情報のみを選択的に合成手段１１３およびモデル作成手段１１４に送出することができる。
また、上述した３次元回路設計支援システムの基礎となる構成において、高さ情報入力手段１１２を、全ての部品について一律の高さを与える高さ情報を合成手段１１３の処理に供する構成とすることもできる。
【００２０】
このように構成された３次元回路設計支援システムでは、高さ情報入力手段１１２の動作により、合成手段１１３は、全ての部品について同一の高さを与えて３次元モデルを作成するので、個々の部品の高さ方向の寸法のばらつきを無視して、３次元モデルの作成処理を単純化することができる。
また、上述した３次元回路設計支援システムの基礎となる構成において、高さ情報入力手段１１２を、各部品およびプリント基板のそれぞれについて、対応する２次元図形で示される領域に一様な高さを与える旨の高さ情報を入力する構成とすることもできる。
【００２１】
このように構成された３次元回路設計支援システムでは、高さ情報入力手段１１２の動作により、合成手段１１３により、各部品に対応する３次元モデルにそれぞれ異なる高さを与えるので、各部品の高さ方向の寸法を３次元モデルに反映することができる。
図２に示すように、上述した構成に加えて、更に、各部品およびプリント基板の２次元形状モデルのそれぞれを所定の条件を満たす矩形に変換し、この矩形を表す図形データをそれぞれの２次元形状モデルとして合成手段１１３に送出する矩形変換手段１１６を備えて構成することもできる。
【００２２】
このように構成された３次元回路設計支援システムでは、矩形変換手段１１６の動作により、各部品およびプリント基板の２次元モデルが、単純な矩形を表す図形データに変換された後に、合成手段１１３の処理に供されるので、合成手段１１３による３次元モデル作成処理を大幅に簡易化することができる。
また更に、設計情報入力手段１１１を、各部品の２次元形状モデルとして、実装する際に占有する範囲を示す実装限界形状を表す図形データを入力する構成とすることもできる。
【００２３】
このように構成された３次元回路設計支援システムでは、設計情報入力手段１１１から受け取った各部品の実装限界形状に応じて、矩形変換手段１１６が動作することにより、各部品がプリント基板に実装される際の占有範囲に応じた３次元モデル作成することができる。
また一方、設計情報入力手段１１１を、各部品およびプリント基板の２次元形状モデルとして、実装設計処理の際に用いた実形状を表す図形データを入力する構成としてもよい。
【００２４】
このように構成された３次元回路設計支援システムでは、設計情報入力手段１１１から受け取った各部品およびプリント基板の実形状を表す図形データに基づいて、矩形変換手段１１６が動作することにより、各部品およびプリント基板の実形状を単純化した矩形に応じた３次元モデルを作成することができる。
【００２５】
また、上述した矩形変換手段１１６に、各部品およびプリント基板の２次元形状モデルから、それぞれの２次元形状が占める範囲の境界を示す境界情報を抽出する境界抽出手段１３１と、境界情報で示される図形が外接する図形を表す図形データを作成して、２次元形状モデルとして出力する外接図形作成手段１３２とを備えて構成することもできる。
【００２６】
このような矩形変換手段１１６を備えた３次元回路設計支援システムでは、２次元形状モデルの入力に応じて、境界抽出手段１３１と外接図形作成手段１３２とが動作することにより、２次元形状モデルで表される図形の境界に外接する矩形を表す図形データを作成し、合成手段１１３の処理に供することができる。
本発明にかかわる第３の３次元回路設計支援システムは、図３に示すように、上述した３次元回路設計支援システムの基本構成において、各部品およびプリント基板の２次元形状モデルのそれぞれを所定の条件を満たす矩形に変換し、この矩形を表す図形データをそれぞれの２次元形状モデルとして合成手段１１３に送出する矩形変換手段１１６を備え、この矩形変換手段１１６で作成された２次元形状モデルに実形状を表す図形データを補助情報として付加し、合成手段１１３の処理に供する付加手段１１７を備え、合成手段１１３は、矩形変換手段１１６で得られた２次元形状モデルで示される矩形を底辺とする直方体の３次元モデルを作成する直方体モデル作成手段１３３と、補助情報で示される図形データに従って、３次元モデルの底辺に実形状を表す図形を重ねて表す図形データを作成し、３次元モデルに付加する実形状付加手段１３４とを備えた構成であることを特徴とする。
【００２７】
このように構成された第３の３次元回路設計支援システムでは、付加手段１１７によって実形状を表す情報が付加された２次元形状モデルの入力に応じて、直方体モデル作成手段１３３と実形状付加手段１３４とが動作することにより、実形状を単純化した矩形に基づいて作成した直方体の３次元モデルとともに、実形状を表す図形データを３次元設計作業に供することが可能となる。
【００２８】
上述した矩形変換手段を備えた３次元回路設計支援システムにおいて、設計情報入力手段１１１は、プリント基板の２次元の実装設計に用いられた２次元形状モデルおよび配置情報を所定の形式で格納する２次元設計情報ファイル１２１と、部品指定情報の入力に応じて、指定された部品およびプリント基板の実形状を表す２次元形状モデルを２次元設計情報ファイル１２１から選択的に読み出して、直接に合成手段１１３に送出し、他の部品およびプリント基板に対応する２次元形状モデルを矩形変換手段１１６の処理に供する選択読出手段１３５とを備えた構成とすることもできる。
【００２９】
このように構成された３次元回路設計支援システムでは、部品指定情報の入力に応じて、選択読出手段１３５が動作することにより、指定された部品に対応して２次元設計情報
ファイル１２１に格納された実形状を表す２次元形状モデルに基づいて、該当する部品について、選択的に２次元形状を忠実に反映した３次元モデルを作成することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００３１】
図４は、本発明が適用される３次元回路設計支援システムの構成例を示す図である。
図４において、形状モデルファイル２０１と配置情報ファイル２０２とは、図１に示した２次元設計情報ファイル１２１に相当するものであり、例えば、ＪＰＣＡ(Japan Print Circuit board Association) による標準データ交換フォーマットに従って、各部品およびプリント基板の２次元形状を表す２次元形状モデルとプリント基板上における各部品の配置を表す配置情報とをそれぞれ格納している。
【００３２】
図４に示したモデル作成処理部２１０は、キーボードやマウスなどの入力装置２０３を介して入力される利用者からの指示に応じて、上述した形状モデルファイル２０１と配置情報ファイル２０２と部品情報ライブラリ２０４とを参照し、実装済みのプリント基板を表す３次元モデルを作成し、３次元モデルファイル２０５を介して、３次元ＣＡＤシステム２０６の処理に供する構成となっている。
【００３３】
ここで、形状モデルファイル２０１は、各部品およびプリント基板を示す部品名の実形状を表す図形データを格納する実形状格納部２０７と、各部品をプリント基板に実装する際に占有する矩形の領域を示す実装限界寸法をそれぞれ格納する実装限界格納部２０８と、各部品およびプリント基板を示す部品名に対応して、それぞれの図形データおよび実装限界寸法の格納場所を示す部品リスト２０９とから構成されている。
【００３４】
なお、図５に、様々な形状の部品について、それぞれの２次元平面図および実装限界寸法を示す。
図５(a) に示すように、ＩＣやＬＳＩなどの部品については、ピンの部分を含めた幅Ｗと部品の長さＤとが実装限界寸法として、実装限界格納部２０８に格納されており、また、ピンの部分を含まない矩形を表す図形データが実形状格納部２０７に格納されている。また、図５(b) に示すように、コンデンサなどの円筒形の部品については、その直径Ｗが実装限界寸法として実装限界格納部２０８に格納されており、直径Ｗの円を表す図形データが実形状格納部２０７に格納されている。一方、図５(c) に示すように、部品が直方体と円筒との組合せなどによって表される場合には、組み合わされる各要素の幅および長さの最大値が実装限界寸法として実装限界格納部２０８に格納されている。
【００３５】
また、プリント基板については、図５(d) に示すように、切り欠きや穴、突起などを含む詳細な図形データを実形状格納部２０７に格納しておけばよい。
また、部品情報ライブラリ２０４は、各部品およびプリント基板をそれぞれ示す部品名に対応して、例えば、それぞれの部品の高さの最大値Ｈ（図５参照）を高さ情報として格納する構成となっている。
【００３６】
図４に示したモデル作成処理部２１０において、読込処理部２１１は、図１に示した読出手段１２２に相当するものであり、作成制御部２１２からの指示に応じて、上述した実形状格納部２０７あるいは実装限界格納部２０８からそれぞれ図形データあるいは実装限界寸法を読み出して、矩形化処理部２１３に送出する構成となっている。
【００３７】
また、図４に示した検索処理部２１５は、作成制御部２１２からの指示に応じて、部品情報ライブラリ２０４から指定された部品名に対応する高さ情報を検索することにより、図１に示した高さ情報入力手段１１２の機能を実現し、各部品に対応する高さ情報を部品モデル作成部２１４の処理に供する構成となっている。
【００３８】
この部品モデル作成部２１４は、入力される図形データで表される図形を底面とし、検索処理部２１５からの高さ情報で示される高さを持つ立体を表す図形データを作成し、登録処理部２１６を介して、該当する部品の３次元部品モデルとして部品モデルライブラリ２１７に登録する構成となっている。
また、図４に示した解釈処理部２１８は、作成制御部２１２からの指示に応じて、配置情報ファイル２０２に格納された配置情報を解釈し、この解釈結果をモデル検索部２１９および組立処理部２２０の処理に供する構成となっている。
【００３９】
図４において、モデル検索部２１９は、この解釈結果で指定された部品の３次元モデルを部品モデルライブラリ２１７から検索して、組立処理部２２０の処理に供する構成となっている。
また、この組立処理部２２０は、モデル作成手段１１４に相当するものであり、上述した解釈結果に基づいて、３次元モデルファイル２０５に格納された３次元モデルに、受け取った３次元部品モデルを順次に組み込んでいくことにより、実装済みのプリント基板を表す３次元モデルを構築する構成となっている。
【００４０】
図６に、３次元モデル作成動作を表す流れ図を示す。
まず、作成制御部２１２は、部品リスト２０９を参照し、利用者からの指示に応じて、読込処理部２１１に対する指示を作成し、各部品についての読込動作を制御する。
このとき、利用者により、部品の実形状からの矩形化を行う旨が指示された場合（ステップ３０１の肯定判定）は、作成制御部２１２からの指示に応じて、読込処理部２１１が、実形状格納部２０７から指定された部品あるいはプリント基板の輪郭を表す図形データを読み出して（ステップ３０２）、矩形化処理部２１３に送出すればよい。
【００４１】
このように、作成制御部２１２からの指示に応じて、読込処理部２１１が動作することにより、実形状格納部２０７と読込処理部２１１とにより、設計情報入力手段１１１の２次元形状モデル入力機能を実現するとともに、図２に示した境界抽出手段１３１の機能を果たすことができる。
また、上述した図形データの入力に応じて、矩形化処理部２１３は、図２に示した外接図形作成手段１３２として動作し、受け取った図形データで表される部品あるいはプリント基板の輪郭に外接する矩形を表す図形データを作成し（ステップ３０３）、部品モデル作成部２１４の処理に供すればよい。
【００４２】
これにより、例えば、図５(b) に示した円筒形のコンデンサの２次元形状は、対応する２次元形状に外接する矩形（図５(b) において点線で示す）に変換される。
一方、実装限界寸法を利用する旨が指示された場合（ステップ３０１の否定判定）は、作成制御部２１２からの指示に応じて、読込処理部２１１は、実装限界格納部２０８から指定された実装限界寸法を読み出し（ステップ３０４）、矩形化処理部２１３の処理に供すればよい。
【００４３】
このように、作成制御部２１２からの指示に応じて、読込処理部２１１が実装限界格納部２０８からの読込処理を行うことにより、図２に示した設計情報入力手段１１１の機能を実現することができる。
また、この実装限界寸法の入力に応じて、矩形化処理部２１３は、指定された幅Ｗおよび長さＤに基づいて、矩形を表す図形データをそれぞれ作成し（ステップ３０５）、部品モデル作成部２１４の処理に供すればよい。
【００４４】
これにより、例えば、図５(a) に示したＬＳＩの２次元形状は、ピンに対応する部分の幅を含めた矩形（図５(a) において点線で示す）に変換される。
上述したようにして得られた矩形を表す図形データと、検索処理部２１５を介して部品情報ライブラリ２０４から得られる該当する部品の高さ情報とに基づいて、部品モデル作成部２１４は、図５(a)〜(c)に各部品形状に対応して示すような直方体を表す３次元モデルを作成し（ステップ３０６）、対応する部品名とともに登録処理部２１６の処理に供すればよい。
【００４５】
このとき、部品モデル作成部２１４は、例えば、ＩＧＥＳ(Initial Graphics Exchange Specification）による構造系３次元ＣＡＤシステムの標準交換ファイルのフォーマットに従って、上述した直方体を表す３次元図形データを作成し、登録処理部２１６は、この３次元図形データを指定された部品名に対応する３次元モデルとして、部品モデルライブラリ２１７に登録すればよい。
【００４６】
その後、作成制御部２１２は、部品リスト２０９に登録された全ての部品についての３次元モデル作成処理が終了したか否かを判定し（ステップ３０７）、否定判定の場合は、ステップ３０１に戻って、次の部品に対応する３次元部品モデルの作成処理を行えばよい。
このようにして、各部品およびプリント基板に対応する３次元部品モデルを順次に作成していき、全ての部品についての処理が終了したときに、ステップ３０７の肯定判定となり、これに応じて、作成制御部２１２は、解釈処理部２１８に配置情報の解釈動作の開始を指示すればよい。
【００４７】
これに応じて、解釈処理部２１８が動作を開始し、この解釈結果に応じて、まず、部品検索部２１９により、部品モデルライブラリ２１７からプリント基板に対応する３次元部品モデルが検索され、組立処理部２２０を介して３次元モデルファイル２０５に展開される（ステップ３０８）。
次に、配置情報ファイル２０２に格納された配置情報それぞれについて、解釈処理部２１８によって得られた解釈結果に応じて、部品検索部２１９は、該当する３次元部品モデルを部品モデルライブラリ２１７から検索し（ステップ３０９）、組立処理部２２０は、部品検索部２１９から受け取った３次元部品モデルを組み立てて、３次元モデルファイル２０５に追加すればよい（ステップ３１０）。
【００４８】
このとき、解釈処理部２１８は、組立対象の部品を示す部品名を部品検索部２１９に指定して検索処理を指示するとともに、この部品を配置すべき位置を示す情報として、その中心位置を示す座標を組立処理部２２０に指示すればよい。
この場合に、組立処理部２２０は、解釈処理部２１８からの指示で指定された座標に基づいて、部品検索部２１９から受け取った３次元部品モデルと３次元モデルファイル２０５内の３次元モデルとを合成し、合成結果によって３次元モデルファイル２０５を更新すればよい。
【００４９】
その後、全ての配置情報を解釈したか否かを判定し（ステップ３１１）、否定判定の場合は、ステップ３０９に戻って、解釈処理部２１８により、つぎの配置情報に基づく組立処理が行われる。
このように、解釈処理部２１８からの指示に応じて、部品検索部２１９および組立処理部２２０が動作することにより、モデル作成手段１１４の機能を実現し、配置情報に基づいて、各部品に対応する３次元部品モデルを組み合わせて、これらの部品が実装されたプリント基板を表す３次元モデルを作成することができる。
【００５０】
また、ステップ３１０において、組立処理部２２０が、上述したＩＧＥＳによる構造系３次元ＣＡＤシステムの標準交換ファイルのフォーマットに従って、合成結果を表す３次元図形データを作成すれば、これらの各部によって、図１に示したファイル作成手段１１５の機能を実現することができる。
上述したようにして、プリント基板に実装される全ての部品に関する配置情報で示される全ての部品に対応する３次元部品モデルの組立処理が終了したときに、ステップ３１６の肯定判定として、３次元モデル作成処理を終了し、３次元モデルファイル２０５の内容を３次元ＣＡＤシステムに渡せばよい。
【００５１】
このようにして、電気系ＣＡＤの標準交換ファイルに含まれる２次元形状データおよび配置情報と、部品情報ライブラリ２０４で示された高さ情報とに基づいて、実装済みのプリント基板を表す３次元モデルを自動的に作成することが可能となり、設計者の作業負担を大幅に軽減し、３次元設計作業に要する時間を飛躍的に短縮することができる。
【００５２】
特に、入力情報として、電気系ＣＡＤの標準交換ファイルを利用し、また、構造系３次元ＣＡＤの標準ファイルを出力する構成としたことにより、従来の専用インタフェースを用いた技法における課題であった汎用性の問題を解決し、様々なＣＡＤシステムで作成された２次元設計の情報を利用し、また、様々な３次元ＣＡＤシステムにおいて、作成した３次元モデルを利用することができる。
【００５３】
なお、電気系ＣＡＤの標準交換ファイルとして、ＥＤＩＦ (Electric DesignInterchange Format）による標準交換ファイルを利用してもよい。また、構造系３次元ＣＡＤの標準交換ファイルとして、ＳＴＥＰ(STandard for the Exchange of Product model data）による標準交換ファイルを採用してもよい。
また、各部品およびプリント基板の２次元形状を単純な矩形に変換してから、３次元モデル化する構成としたことにより、各部品に対応する３次元モデルを作成する処理に要する時間を大幅に短縮し、全体としての処理の高速化を図ることができる。
【００５４】
これにより、２次元電気設計結果を迅速に３次元設計情報に反映し、干渉チェック作業や熱解析作業などの３次元設計処理に供することができ、これらの作業結果からのフィードバックにも迅速に対応することが可能となる。
また、全ての部品に同一の高さを与える構成としてもよい。
【００５５】
この場合は、上述した部品情報ライブラリ２０４および検索処理部２１５を設ける代わりに、入力装置２０３を介して、例えば、各部品の高さの最大値を入力し、直接に部品モデル作成部２１４の処理に供すればよい。
【００５６】
すなわち、利用者がキーボード２０３を操作して、全ての部品に対応する高さを一律とすることにより、各部品に対応する３次元部品モデルの作成処理を更に簡易化し、全体としての処理の高速化を図ることができる。
次に、３次元モデルを作成する処理を更に高速化する方法について説明する。
【００５７】
図７に、本発明にかかわる３次元回路設計支援システムの第１の実施形態を示す。
図７に示した形状ファイル変換部２３０において、範囲指定受付部２３１は、利用者からの範囲指定指示を受け付け、この範囲指定指示に応じて、部品群抽出部２３２が、配置情報ファイル２０２から該当する範囲に配置された部品に関する情報を部品群を示す情報（以下、部品群情報と称する）として抽出する構成となっている。
【００５８】
ここで、部品群抽出部２３２は、図８(a) に点線で囲って示した指定範囲の内部に配置されている部品について、それぞれの部品名および中心座標を配置情報ファイル２０２から抽出すればよい。
この場合は、上述した範囲指定受付部２３１と部品群抽出部２３２とにより、図１に示した部品群抽出手段１２３の機能が実現されており、指定された範囲に含まれるとして判別された部品からなる部品群に関する部品群情報が、図１に示した部品合成手段１２４に相当する図形データ変換部２３３の処理に供されている。
【００５９】
図７に示した図形データ変換部２３３において、図形検索部２３４は、部品群情報で示された各部品名に基づいて、形状モデルファイル２０１から該当する２次元モデルを検索し、配置モデル作成部２３５は、これらの２次元モデルを部品群情報に従って配置して、部品群に含まれる各部品の配置状態を表す配置モデルを作成し、分布範囲検出部２３６の処理に供する構成となっている。
【００６０】
この分布範囲検出部２３６は、配置モデルに基づいて、上述した各部品の分布範囲を抽出し、この分布範囲を表す情報として、例えば、分布範囲の寸法を表す寸法情報を形状モデル登録部２３７を介して形状モデルファイル２０１に登録する構成となっている。
これに応じて、形状モデル登録部２３７は、この寸法情報を実装限界寸法として実装限界格納部２０８に格納するとともに、上述した部品群に新しい部品名を与え、この部品名に対応して上述した実装限界寸法の格納場所に関する情報を部品リスト２０９に登録すればよい。
【００６１】
この場合は、図４に示した３次元モデル作成処理部２１０の読込処理部２１１が、作成制御部２１２からの指示に応じて、上述したステップ３０２あるいはステップ３０４と同様に動作することにより、予め形状モデルファイル２０１に格納されていた各部品およびプリント基板の形状を表す情報とともに、上述した部品群の形状を表す情報が矩形化処理部２１３の処理に供される。
【００６２】
すなわち、上述した範囲指定受付部２３１と部品群抽出部２３２と図形データ変換部２３３および読込処理部２１１とにより、図１に示した設計情報入力手段１１１の２次元形状情報入力機能を実現する構成となっている。
また、図７において、配置情報作成部２３８は、図形データ変換部２３３から部品群に対応する２次元部品モデルおよび配置モデルを受け取り、これらの情報に基づいて、部品群に対応する配置情報を作成し、置換処理部２３９の処理に供する構成となっている。
【００６３】
この置換処理部２３９は、上述した部品群情報で示された各部品についての配置情報に代えて、配置情報作成部２３８で得られた新しい配置情報を配置情報ファイル２０２に格納すればよい。
このように、配置情報作成部２３８と置換処理部２３９とが動作して、配置情報ファイル２０２の内容を変更し、３次元モデル作成処理部２１０の解釈処理部２１８の処理に供することにより、図１に示した設計情報入力手段１１１の配置情報入力機能を実現することができる。
【００６４】
この場合は、解釈処理部２１８による解釈結果に応じて、組立処理部２２０が動作することにより、部品群として判別された複数の部品それぞれに対応する３次元部品モデルを配置する処理を行う代わりに、部品群に対応する１つの３次元部品モデルを配置する処理が行われ、図８(b) 斜線を付して示すように、各部品群の分布範囲に基づいて得られた３次元部品モデルが配置される。
【００６５】
つまり、部品群として、複数の部品をまとめて扱うことにより、実装済みプリント基板の３次元モデルを作成する処理において、個々に３次元部品モデルを配置すべき部品数を大幅に削減することができるから、全体として処理に要する時間を短縮し、３次元モデル作成処理を高速化することができる。
一方、作成する３次元部品モデルの数を削減することも可能である。
【００６６】
図９に、本発明にかかわる３次元回路設計支援システムの第２の実施形態を示す。
図９において、面積算出部２４１は、形状モデルファイル２０１を参照し、各部品の２次元形状を表す図形の面積を算出し、比較処理部２４２は、各部品について得られた面積と所定の閾値とを比較して、この比較結果をフラグ操作部２４３および削除処理部２４４の処理に供する構成となっている。
【００６７】
また、図９において、形状モデルファイル２０１の部品リスト２４５は、上述した部品リスト２０９に、各部品名に対応して該当する部品の３次元部品モデルを作成するか否かを示すフラグを付加した構成となっており、上述したフラグ操作部２４３は、比較処理部２４２による比較結果に応じて、このフラグを操作する構成となっている。
【００６８】
ここで、上述したフラグ操作部２４３は、部品に対応する面積が閾値よりも大きい旨の比較結果に応じて上述したフラグをセットして、該当する部品についての３次元部品モデル作成が必要である旨を示し、閾値以下である旨の比較結果に応じて、フラグをリセットして３次元部品モデル作成処理が不要である旨を示せばよい。
【００６９】
この場合に、作成制御部２１２は、上述した部品リスト２４５のフラグにより３次元部品モデルの作成が必要である旨が示された部品について、読込処理部２１１に２次元モデルの読込処理を指示すればよい。
このように、面積算出部２４１で得られた各部品に対応する面積に応じて、比較処理部２４２およびフラグ操作部２４３が動作することにより、図１に示した判別手段１２５の機能を実現し、部品リスト２０９に判別結果を反映することができる。
【００７０】
また、この部品リスト２０９に基づいて、作成制御部２１２と読込処理部２１１とが動作することにより、全体として、図１に示した設計情報入力手段１１１の２次元形状入力機能を実現し、所定の閾値以上の面積を有する部品に対応する２次元形状のみを選択的に３次元部品モデル作成処理に供することができる。
これにより、抵抗などの微小な部品についての３次元部品モデル作成処理を省略し、３次元部品モデル作成処理に要する時間を短縮することができるから、全体として、３次元モデルの作成処理を高速化することができる。
【００７１】
また、削除処理部２４４は、部品に対応する面積が閾値以下である旨の比較結果の入力に応じて、配置情報ファイル２０２から該当する部品に関する配置情報を検出し、検出した配置情報を削除すればよい。
この場合は、削除処理部２４４によって該当する配置情報が削除された配置情報ファイル２０２を解釈処理部２１８の処理に供することにより、図１に示した情報抽出手段１２６の機能を実現することができ、微小な部品に対応する３次元部品モデルの組立処理を省略し、組立処理に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。
【００７２】
例えば、図８(a) において、斜線を付して示した微小な部品を排除する場合は、この部品に対応する３次元モデルを作成する処理とともに、この部品を配置情報に従って３次元モデルに組み込む処理も省略される。
したがって、図８(c) に示すように、上述した微小な部品を含まない簡略化された３次元モデルが作成され、３次元モデルファイル２０５を介して、３次元ＣＡＤシステム２０６の処理に供される。
【００７３】
このようにして、３次元モデル化する部品の数を削減したり、複数の部品をまとめてモデル化したりした場合は、当然ながら、作成される３次元モデルの正確度は低くなる。
しかしながら、実際の３次元設計作業においては、例えば、干渉チェックなどのように、簡略化された３次元モデルによって十分に検証可能な作業も多くあり、必ずしも精密な３次元モデルは必要ではない。
【００７４】
むしろ、詳細な実装設計を詰める前に、他のプリント基板や筐体との干渉によって、配置の変更が必要となるか否かを迅速にチェックする必要性の方が重大である。上述した３次元モデル作成処理の高速化技術は、このような要望に応えるものであり、設計の初期段階において、迅速に干渉チェック作業を行うことを可能とするので、プリント基板の設計技術に貢献するところが大きい。
【００７５】
その一方、３次元設計の最終段階では、例えば、機構解析や衝撃解析などの作業に際して、精密な３次元モデルが必要とされる場合もある。
次に、実装済みのプリント基板について、精密な３次元モデルを作成する処理を支援する方法について説明する。
図１０に、本発明にかかわる３次元回路設計支援システムの第３の実施形態を示す。
【００７６】
図１０に示した３次元モデル作成処理部２１０において、読込処理部２５１は、作成制御部２１２からの指示に応じて、形状モデルファイル２０１から指定された部品の２次元形状に関する情報を読み出して、矩形化処理部２１３の処理に供するとともに、図３に示した付加手段１１７として動作し、該当する部品の実形状を表す２次元モデルを図形データ変換部２５２を介して付加処理部２５３に送出する構成となっている。
【００７７】
この図形データ変換部２５２は、受け取った図形データを構造系３次元ＣＡＤシステムの標準交換ファイルに従ったフォーマットに変換し、付加処理部２５３は、この変換結果と部品モデル作成部２１４によって各部品について得られた直方体を表す３次元部品モデルとを受け取って、この３次元部品モデルの一方の底面に上述した変換結果として得られた図形データを重ね合わせ、最終的な３次元部品モデルとして出力し、登録処理部２１６の処理に供する構成となっている。
【００７８】
このように、図形データ変換部２５２からの変換結果の入力に応じて、付加処理部２５３が動作することにより、図３に示した直方体モデル作成手段１３３に相当する部品モデル作成部２１４で得られた３次元部品モデルに、実形状に関する情報を付加することができ、図３に示した実形状付加手段１３４の機能を果たすことができる。
【００７９】
この場合に得られる各部品およびプリント基板の３次元部品モデルは、図１１に示すように、直方体の底面に実形状を表す２次元図形を重ね合わせた形状となり、これらの３次元部品モデルを組み合わせて得られた実装済みのプリント基板を表す３次元モデルが、３次元ＣＡＤシステム２０６の処理に供される。
したがって、この場合は、３次元ＣＡＤシステム２０６において、設計者は、各部品およびプリント基板の２次元の実形状を参照しながら３次元モデルの編集作業を進めることが可能であり、３次元ＣＡＤシステム２０６における編集作業を支援することができる。
【００８０】
ここで、上述した付加処理部２５３の処理は単純な処理であるから、この処理を付加したことによる処理時間の増大はわずかである。
一方、部品の形状が複雑である場合には、複雑な実形状をそのまま用いて３次元部品モデルを作成する場合に比べて、３次元ＣＡＤシステム２０６において、直方体の底面に重ね合わされた２次元図形を参照しながら、該当する３次元部品モデルを編集する方がむしろ簡単であるから、この技法を利用することにより、精密な３次元モデルを迅速に作成することができる。
【００８１】
もちろん、読込処理部２１１によって読み込んだ２次元モデルを直接に部品モデル作成部２１４に入力し、３次元部品モデルの作成処理に供する構成とすれば、全ての部品について、詳細な２次元モデルに基づいた３次元部品モデルを作成することができ、これらの３次元部品モデルを組み合わせることにより、実装済みのプリント基板についての精密な３次元モデルを作成することができる。
【００８２】
また、例えば、干渉チェック作業の際に、干渉している可能性が高い部分が検出された場合に、該当する範囲に配置された一部の部品について、選択的に精密な３次元部品モデルを作成することもできる。
図１２に、本発明にかかわる３次元回路設計支援システムの別実施形態を示す。
図１２において、部品群抽出部２３２は、範囲指定受付部２３１を介して入力された範囲指定情報に基づいて、配置情報ファイル２０２から該当する範囲に含まれる各部品を抽出し、これらの各部品を示す部品名をフラグ操作部２５４の処理に供する構成となっている。
【００８３】
また、図１２において、形状モデルファイル２０１の部品リスト２５５は、部品名に対応して、２次元形状情報の格納場所と実形状によるモデル化を行うか否かを示すフラグとを格納する構成であり、作成制御部２５６は、この部品リスト２５５のフラグに応じて、読込処理部２１１によって読み込まれる２次元形状情報の出力先を制御する構成となっている。
【００８４】
この場合は、上述したフラグ操作部２５４が、抽出された各部品を示す部品名の入力に応じて、この部品リスト２５５の該当するフラグをセットし、これに応じて、作成制御部２５６が、読込処理部２１１に対して、該当する部品に対応する２次元モデルを部品モデル作成部２１４に送出する旨を指示すればよい。
このようにして、範囲指定受付部２３１からの指示に応じて、部品群抽出部２３２とフラグ操作部２５４とが動作することにより、部品リスト２５５のフラグによって、請求項１３で述べた部品指定情報を入力することができ、これに応じて、作成制御部２５６および読込処理部２１１が動作することにより、図３に示した選択読出手段１３５の機能を実現することができる。
【００８５】
これにより、例えば、図１３(a) に示すように、上述した範囲指定受付部２３１を介して、プリント基板相互の干渉が検出された範囲を指定し、再度、実装済みのプリント基板の３次元モデル化処理を行うことにより、該当する範囲に配置される各部品についてのみ、詳細な２次元形状に基づいて、精密な３次元モデルを作成することができる（図１３(b) 参照）。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、プリント基板回路の２次元設計で得られた設計情報を有効に利用し、各部品を実装した状態のプリント基板を表す３次元モデルを自動的に作成することができるから、３次元回路設計作業の際に必要とされる設計者の労力を大幅に削減し、３次元設計作業に要する時間を飛躍的に短縮することができる。
【００８７】
特に、電気系ＣＡＤ標準データ交換ファイルに格納された２次元設計結果を受け取って、作成した３次元モデルを構造系３次元ＣＡＤ標準データ交換ファイルに出力することにより、２次元ＣＡＤシステムや３次元ＣＡＤシステムの機種を問わず、様々なシステムに柔軟に対応することが可能となり、汎用性の高い３次元回路設計支援システムを提供することができる。
【００８８】
更に、２次元設計情報から簡易化した３次元モデルを作成することにより、２次元設計結果を迅速に干渉チェック作業に供することが可能となり、干渉チェックからのフィードバックにも柔軟に対応することができる。
また、３次元モデルの簡易化を適用するとともに、３次元モデルの少なくとも一部をより精密に表すことにより、処理の高速化のメリットを享受しつつ、３次元ＣＡＤシステムにおけるより高度な作業に供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかわる３次元回路設計支援システムの原理ブロック図である。
【図２】 本発明が適用される３次元回路設計支援システムの原理ブロック図である。
【図３】 本発明にかかわる３次元回路設計支援システムの原理ブロック図である。
【図４】 本発明が適用される３次元回路設計支援システムの構成例を示す図である。
【図５】 ３次元部品モデル作成処理を説明する図である。
【図６】 ３次元モデル作成動作を表す流れ図である。
【図７】 本発明にかかわる３次元回路設計支援システムの第１の実施形態を示す図である。
【図８】 ３次元モデル作成処理の高速化手法を説明する図である。
【図９】 本発明にかかわる３次元回路設計支援システムの第２の実施形態を示す図である。
【図１０】 本発明にかかわる３次元回路設計支援システムの第３の実施形態を示す図である。
【図１１】 ３次元部品モデルの例を示す図である。
【図１２】 本発明にかかわる３次元回路設計支援システムの別実施形態を示す図である。
【図１３】 ３次元モデル作成処理を説明する図である。
【図１４】 従来の３次元回路設計システムの構成例を示す図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板の実装設計作業に用いられる３次元設計支援システムに関するものである。
近年では、情報機器に対する小型化要求が大きくなっており、これに応じて、多種多様な部品が１枚のプリント基板に高密度に実装され、更に、多数のプリント基板が限られたスペースに搭載されるようになった。
このため、個々のプリント基板の３次元設計を支援する技術および他のプリント基板や筐体との間の干渉チェック作業を迅速化するための技術の重要性が増大しており、特に、部品や基板の３次元形状モデルを簡易に作成する技術が必要とされている。
【０００２】
【従来の技術】
図１４に、従来の３次元回路設計システムの構成例を示す。
図１４に示した３次元回路設計システムにおいて、図形データライブラリ４０１は、プリント基板および各部品の３次元形状を表す３次元モデルを蓄積しており、描画処理部４０２は、入力受付部４０３を介して受け取った利用者からの指示に応じて、プリント基板そのものおよび配置される個々の部品を表す描画データを作成する構成となっている。
【０００３】
また、表示処理部４０４は、この描画データに基づいて、部品がプリント基板に実装された形状を表す表示データを作成し、ディスプレイ４０５による表示処理に供する構成となっている。
【０００４】
上述した３次元回路設計システムにおいては、利用者からの指示に応じて、図形データライブラリ４０１に登録されている３次元モデルを配置することにより、該当する部品を実装した状態のプリント基板の形状を表す３次元モデルが作成され、干渉チェック処理などに供される。
上述した従来の３次元回路設計作業は、設計者が、電気設計作業で得られた回路図などを参照しつつ、図形データライブラリ４０１に登録された３次元モデルを組み合わせたり、図形や配線を指定する指示を入力することにより、各部品をプリント基板に実装した状態を表す３次元モデルを作成する作業である。
【０００５】
これに対して、特定の電気系２次元ＣＡＤシステムと特定の３次元ＣＡＤシステムとの間について、専用インタフェースを用いて、電気設計の際に用いた２次元の設計データから３次元モデルを作成する技術も提案されている。
この専用インタフェースは、プリント基板回路の実装設計で用いられた各部品およびプリント基板の実形状を表す２次元の図形データと各部品のプリント基板上での配置を示す配置データとを電気系２次元ＣＡＤシステムから受け取り、これらの図形データと配置情報とに基づいて、出力先の３次元ＣＡＤシステムにおいて、プリント基板上に部品が配置された状態を表す２次元の図形データを作成し、３次元モデルの作成処理に供する構成となっている。
【０００６】
この場合は、３次元ＣＡＤシステムにおいて、上述した２次元の図形データを編集し、各部品を表す図形それぞれに高さを示す情報を付加することにより、実装済みのプリント基板を表す３次元モデルを作成し、干渉チェック処理に供することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図１４に示した３次元回路設計システムのように、３次元ＣＡＤを単純に利用した場合には、プリント基板回路の２次元の実装設計作業と３次元設計作業とは全く独立しており、２次元の実装設計作業で用いられた各部品やプリント基板の形状データは設計者によって参照される程度で、有効に活用されているとは言えない。
【０００８】
この場合は、２次元の実装設計に利用する２次元ＣＡＤシステムと３次元ＣＡＤシステムとの間に、データの互換性などが要求されることはないが、個々の部品やプリント基板の形状を示す３次元モデルを図形データライブラリ４０１に予め登録しておくか、利用者が必要な部品を表すための図形を描画する操作を行って、新規に３次元モデルを作成する必要があり、３次元設計作業が非常に煩雑である。
【０００９】
一方、専用インタフェースを利用する場合は、２次元ＣＡＤシステムで用いられた図形データをそのまま３次元ＣＡＤシステムで有効に活用することができ、設計者の作業負担を大幅に軽減することができる。
しかしながら、この専用インタフェースは、特定の２次元ＣＡＤシステムから特定の３次元ＣＡＤシステムへ設計データを渡すことのみが可能であるにすぎないので、汎用性は全くない。
【００１０】
また、２次元ＣＡＤシステムで用いた各部品やプリント基板の実形状をそのまま３次元ＣＡＤシステムに適合する形式に変換するので、多種多様で複雑な形状の部品がプリント基板に高密度で実装される場合には、３次元モデルを作成するために膨大な処理時間が必要となってしまう。
ところで、実装済みプリント基板の３次元モデルは、主に、３次元ＣＡＤシステムにおいて、プリント基板相互あるいは各プリント基板と筐体とについて、部品などが接触するか否かを判定する干渉チェックを行う際に用いられている。
【００１１】
ここで、この干渉チェックの際には、例えば、プリント基板相互あるいは筐体との距離が各部品の高さの最大値よりも大きければ、チェック対象のプリント基板は干渉しないと判断することができるから、実装済みのプリント基板を表す３次元モデルにおいて、全ての部品について詳細な形状を忠実に再現する必要はない。
【００１２】
その一方、干渉が検出された場合には、プリント基板回路の実装設計や場合によっては、電気設計まで遡って設計変更を行う必要性が生じるため、干渉チェックのために３次元モデルを作成する作業に要する時間を短縮する技術の重要性は極めて高い。
本発明は、利用する２次元ＣＡＤシステムや３次元ＣＡＤシステムにかかわらず、２次元の図形データを利用して、簡易に３次元モデルを作成可能な３次元設計支援システムを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
図１は、本発明にかかわる３次元回路設計支援システムの原理ブロック図である。
本発明にかかわる３次元回路設計支援システムの基礎となる構成は、プリント基板に実装される各部品およびプリント基板そのものの２次元形状モデルと、プリント基板上における各部品の配置に関する配置情報とからなる２次元設計情報を入力する設計情報入力手段１１１と、各部品およびプリント基板について、高さ方向の形状に関する高さ情報を入力する高さ情報入力手段１１２と、各部品およびプリント基板の２次元形状モデルと対応する高さ情報とを合成して、各部品およびプリント基板の３次元モデルを作成する合成手段１１３と、合成手段１１３で得られた３次元モデルと配置情報とを組み合わせて、各部品を実装したプリント基板を表す３次元モデルを作成するモデル作成手段１１４とを備えている。
【００１４】
このように構成された３次元回路設計支援システムでは、設計情報入力手段１１１および高さ情報入力手段１１２によって入力された各部品に対応する２次元形状モデルと高さ情報とに基づいて、合成手段１１３が動作することにより、各部品およびプリント基板それぞれの３次元モデルを作成することができ、モデル作成手段１１４が、配置情報に従ってこれらの３次元モデルを組み立てることにより、各部品が実装されたプリント基板を表す３次元モデルを自動的に作成することができる。
【００１５】
上述した構成の３次元回路設計支援システムに備えられたモデル作成手段１１４を、作成した３次元モデルを構造系３次元ＣＡＤ標準データ交換ファイルに格納し、３次元回路設計処理に供する構成とすることにより、作成した３次元モデルを様々な構造系３次元ＣＡＤシステムで利用可能とすることができる。
【００１６】
また、上述した３次元回路設計支援システムに備えられる設計情報入力手段１１１を、プリント基板の２次元の実装設計に用いられた２次元形状モデルおよび配置情報を電気系ＣＡＤ標準データ交換ファイルの形式で格納する２次元設計情報ファイル１２１と、２次元設計情報ファイル１２１から２次元形状モデルおよび配置情報を読み出して、それぞれ合成手段１１３およびモデル作成手段１１４の処理に供する読出手段１２２とを備えた構成とすることも可能である。
【００１７】
上述した構成の３次元回路設計支援システムでは、読出手段１２２が、２次元設計情報ファイル１２１から２次元形状モデルと配置情報とを読み出して、合成手段１１３およびモデル作成手段１１４の処理に供することにより、プリント基板の２次元の実装設計に用いられた設計情報を３次元モデル作成処理に有効活用することができる。
これらのことを考慮した本発明にかかわる３次元回路設計システムの基本構成を以下に示す。
本発明にかかわる３次元回路設計支援システムは、プリント基板に実装される各部品およびプリント基板そのものの２次元形状モデルと、プリント基板上における各部品の配置に関する配置情報とからなる２次元設計情報を入力する設計情報入力手段１１１と、各部品およびプリント基板について、高さ方向の形状に関する高さ情報を入力する高さ情報入力手段１１２と、各部品およびプリント基板の２次元形状モデルと対応する高さ情報とを合成して、各部品およびプリント基板の３次元モデルを作成する合成手段１１３と、合成手段１１３で得られた３次元モデルと配置情報とを組み合わせて、各部品を実装したプリント基板を表す３次元モデルを作成するモデル作成手段１１４とを備え、設計情報入力手段１１１は、プリント基板の２次元の実装設計に用いられた２次元形状モデルおよび配置情報を電気系ＣＡＤ標準データ交換ファイルの形式で格納する２次元設計情報ファイル１２１と、２次元設計情報ファイル１２１から２次元形状モデルおよび配置情報を読み出して、それぞれ合成手段１１３およびモデル作成手段１１４の処理に供する読出手段１２２とを備え、読出手段１２２は、範囲指定指示の入力に応じて、該当する範囲内に配置された部品からなる部品群に関する配置情報と、部品群に含まれる各部品に対応する２次元形状モデルとを２次元設計情報ファイル１２１から抽出する部品群抽出手段１２３と、部品群に関する配置情報と２次元形状モデルとに基づいて、部品群の分布範囲を含む図形を表す図形データを作成し、部品群に対応する２次元形状モデルとして合成手段１１３の処理に供する部品合成手段１２４とを備えた構成であることを特徴とする。
【００１８】
上述した構成の３次元回路設計支援システムでは、更に、範囲指定指示に入力に応じて、部品群抽出手段１２３と部品合成手段１２４とが動作することにより、指定範囲に分布する部品をまとめて１つの部品として扱うことが可能となる。
本発明にかかわる第２の３次元回路設計支援システムは、上述した３次元回路設計支援システムの基本構成において、読出手段１２２は、各部品に対応する２次元形状モデルを２次元形状モデルが表す図形の面積に基づいて、３次元モデルを作成すべき部品を判別する判別手段１２５と、判別手段１２５による判別結果に応じて、該当する部品に対応する２次元形状モデルおよび対応する配置情報を２次元設計情報ファイル１２１から抽出し、それぞれ合成手段１１３およびモデル作成手段１１４に送出する情報抽出手段１２６とを備えた構成であることを特徴とする。
【００１９】
上述した構成の３次元回路設計支援システムでは、判別手段１２５による判別結果に応じて、情報抽出手段１２６が動作することにより、２次元形状モデルの面積に基づいて、３次元モデルを作成すべきであるとされた各部品に関する情報のみを選択的に合成手段１１３およびモデル作成手段１１４に送出することができる。
また、上述した３次元回路設計支援システムの基礎となる構成において、高さ情報入力手段１１２を、全ての部品について一律の高さを与える高さ情報を合成手段１１３の処理に供する構成とすることもできる。
【００２０】
このように構成された３次元回路設計支援システムでは、高さ情報入力手段１１２の動作により、合成手段１１３は、全ての部品について同一の高さを与えて３次元モデルを作成するので、個々の部品の高さ方向の寸法のばらつきを無視して、３次元モデルの作成処理を単純化することができる。
また、上述した３次元回路設計支援システムの基礎となる構成において、高さ情報入力手段１１２を、各部品およびプリント基板のそれぞれについて、対応する２次元図形で示される領域に一様な高さを与える旨の高さ情報を入力する構成とすることもできる。
【００２１】
このように構成された３次元回路設計支援システムでは、高さ情報入力手段１１２の動作により、合成手段１１３により、各部品に対応する３次元モデルにそれぞれ異なる高さを与えるので、各部品の高さ方向の寸法を３次元モデルに反映することができる。
図２に示すように、上述した構成に加えて、更に、各部品およびプリント基板の２次元形状モデルのそれぞれを所定の条件を満たす矩形に変換し、この矩形を表す図形データをそれぞれの２次元形状モデルとして合成手段１１３に送出する矩形変換手段１１６を備えて構成することもできる。
【００２２】
このように構成された３次元回路設計支援システムでは、矩形変換手段１１６の動作により、各部品およびプリント基板の２次元モデルが、単純な矩形を表す図形データに変換された後に、合成手段１１３の処理に供されるので、合成手段１１３による３次元モデル作成処理を大幅に簡易化することができる。
また更に、設計情報入力手段１１１を、各部品の２次元形状モデルとして、実装する際に占有する範囲を示す実装限界形状を表す図形データを入力する構成とすることもできる。
【００２３】
このように構成された３次元回路設計支援システムでは、設計情報入力手段１１１から受け取った各部品の実装限界形状に応じて、矩形変換手段１１６が動作することにより、各部品がプリント基板に実装される際の占有範囲に応じた３次元モデル作成することができる。
また一方、設計情報入力手段１１１を、各部品およびプリント基板の２次元形状モデルとして、実装設計処理の際に用いた実形状を表す図形データを入力する構成としてもよい。
【００２４】
このように構成された３次元回路設計支援システムでは、設計情報入力手段１１１から受け取った各部品およびプリント基板の実形状を表す図形データに基づいて、矩形変換手段１１６が動作することにより、各部品およびプリント基板の実形状を単純化した矩形に応じた３次元モデルを作成することができる。
【００２５】
また、上述した矩形変換手段１１６に、各部品およびプリント基板の２次元形状モデルから、それぞれの２次元形状が占める範囲の境界を示す境界情報を抽出する境界抽出手段１３１と、境界情報で示される図形が外接する図形を表す図形データを作成して、２次元形状モデルとして出力する外接図形作成手段１３２とを備えて構成することもできる。
【００２６】
このような矩形変換手段１１６を備えた３次元回路設計支援システムでは、２次元形状モデルの入力に応じて、境界抽出手段１３１と外接図形作成手段１３２とが動作することにより、２次元形状モデルで表される図形の境界に外接する矩形を表す図形データを作成し、合成手段１１３の処理に供することができる。
本発明にかかわる第３の３次元回路設計支援システムは、図３に示すように、上述した３次元回路設計支援システムの基本構成において、各部品およびプリント基板の２次元形状モデルのそれぞれを所定の条件を満たす矩形に変換し、この矩形を表す図形データをそれぞれの２次元形状モデルとして合成手段１１３に送出する矩形変換手段１１６を備え、この矩形変換手段１１６で作成された２次元形状モデルに実形状を表す図形データを補助情報として付加し、合成手段１１３の処理に供する付加手段１１７を備え、合成手段１１３は、矩形変換手段１１６で得られた２次元形状モデルで示される矩形を底辺とする直方体の３次元モデルを作成する直方体モデル作成手段１３３と、補助情報で示される図形データに従って、３次元モデルの底辺に実形状を表す図形を重ねて表す図形データを作成し、３次元モデルに付加する実形状付加手段１３４とを備えた構成であることを特徴とする。
【００２７】
このように構成された第３の３次元回路設計支援システムでは、付加手段１１７によって実形状を表す情報が付加された２次元形状モデルの入力に応じて、直方体モデル作成手段１３３と実形状付加手段１３４とが動作することにより、実形状を単純化した矩形に基づいて作成した直方体の３次元モデルとともに、実形状を表す図形データを３次元設計作業に供することが可能となる。
【００２８】
上述した矩形変換手段を備えた３次元回路設計支援システムにおいて、設計情報入力手段１１１は、プリント基板の２次元の実装設計に用いられた２次元形状モデルおよび配置情報を所定の形式で格納する２次元設計情報ファイル１２１と、部品指定情報の入力に応じて、指定された部品およびプリント基板の実形状を表す２次元形状モデルを２次元設計情報ファイル１２１から選択的に読み出して、直接に合成手段１１３に送出し、他の部品およびプリント基板に対応する２次元形状モデルを矩形変換手段１１６の処理に供する選択読出手段１３５とを備えた構成とすることもできる。
【００２９】
このように構成された３次元回路設計支援システムでは、部品指定情報の入力に応じて、選択読出手段１３５が動作することにより、指定された部品に対応して２次元設計情報
ファイル１２１に格納された実形状を表す２次元形状モデルに基づいて、該当する部品について、選択的に２次元形状を忠実に反映した３次元モデルを作成することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００３１】
図４は、本発明が適用される３次元回路設計支援システムの構成例を示す図である。
図４において、形状モデルファイル２０１と配置情報ファイル２０２とは、図１に示した２次元設計情報ファイル１２１に相当するものであり、例えば、ＪＰＣＡ(Japan Print Circuit board Association) による標準データ交換フォーマットに従って、各部品およびプリント基板の２次元形状を表す２次元形状モデルとプリント基板上における各部品の配置を表す配置情報とをそれぞれ格納している。
【００３２】
図４に示したモデル作成処理部２１０は、キーボードやマウスなどの入力装置２０３を介して入力される利用者からの指示に応じて、上述した形状モデルファイル２０１と配置情報ファイル２０２と部品情報ライブラリ２０４とを参照し、実装済みのプリント基板を表す３次元モデルを作成し、３次元モデルファイル２０５を介して、３次元ＣＡＤシステム２０６の処理に供する構成となっている。
【００３３】
ここで、形状モデルファイル２０１は、各部品およびプリント基板を示す部品名の実形状を表す図形データを格納する実形状格納部２０７と、各部品をプリント基板に実装する際に占有する矩形の領域を示す実装限界寸法をそれぞれ格納する実装限界格納部２０８と、各部品およびプリント基板を示す部品名に対応して、それぞれの図形データおよび実装限界寸法の格納場所を示す部品リスト２０９とから構成されている。
【００３４】
なお、図５に、様々な形状の部品について、それぞれの２次元平面図および実装限界寸法を示す。
図５(a) に示すように、ＩＣやＬＳＩなどの部品については、ピンの部分を含めた幅Ｗと部品の長さＤとが実装限界寸法として、実装限界格納部２０８に格納されており、また、ピンの部分を含まない矩形を表す図形データが実形状格納部２０７に格納されている。また、図５(b) に示すように、コンデンサなどの円筒形の部品については、その直径Ｗが実装限界寸法として実装限界格納部２０８に格納されており、直径Ｗの円を表す図形データが実形状格納部２０７に格納されている。一方、図５(c) に示すように、部品が直方体と円筒との組合せなどによって表される場合には、組み合わされる各要素の幅および長さの最大値が実装限界寸法として実装限界格納部２０８に格納されている。
【００３５】
また、プリント基板については、図５(d) に示すように、切り欠きや穴、突起などを含む詳細な図形データを実形状格納部２０７に格納しておけばよい。
また、部品情報ライブラリ２０４は、各部品およびプリント基板をそれぞれ示す部品名に対応して、例えば、それぞれの部品の高さの最大値Ｈ（図５参照）を高さ情報として格納する構成となっている。
【００３６】
図４に示したモデル作成処理部２１０において、読込処理部２１１は、図１に示した読出手段１２２に相当するものであり、作成制御部２１２からの指示に応じて、上述した実形状格納部２０７あるいは実装限界格納部２０８からそれぞれ図形データあるいは実装限界寸法を読み出して、矩形化処理部２１３に送出する構成となっている。
【００３７】
また、図４に示した検索処理部２１５は、作成制御部２１２からの指示に応じて、部品情報ライブラリ２０４から指定された部品名に対応する高さ情報を検索することにより、図１に示した高さ情報入力手段１１２の機能を実現し、各部品に対応する高さ情報を部品モデル作成部２１４の処理に供する構成となっている。
【００３８】
この部品モデル作成部２１４は、入力される図形データで表される図形を底面とし、検索処理部２１５からの高さ情報で示される高さを持つ立体を表す図形データを作成し、登録処理部２１６を介して、該当する部品の３次元部品モデルとして部品モデルライブラリ２１７に登録する構成となっている。
また、図４に示した解釈処理部２１８は、作成制御部２１２からの指示に応じて、配置情報ファイル２０２に格納された配置情報を解釈し、この解釈結果をモデル検索部２１９および組立処理部２２０の処理に供する構成となっている。
【００３９】
図４において、モデル検索部２１９は、この解釈結果で指定された部品の３次元モデルを部品モデルライブラリ２１７から検索して、組立処理部２２０の処理に供する構成となっている。
また、この組立処理部２２０は、モデル作成手段１１４に相当するものであり、上述した解釈結果に基づいて、３次元モデルファイル２０５に格納された３次元モデルに、受け取った３次元部品モデルを順次に組み込んでいくことにより、実装済みのプリント基板を表す３次元モデルを構築する構成となっている。
【００４０】
図６に、３次元モデル作成動作を表す流れ図を示す。
まず、作成制御部２１２は、部品リスト２０９を参照し、利用者からの指示に応じて、読込処理部２１１に対する指示を作成し、各部品についての読込動作を制御する。
このとき、利用者により、部品の実形状からの矩形化を行う旨が指示された場合（ステップ３０１の肯定判定）は、作成制御部２１２からの指示に応じて、読込処理部２１１が、実形状格納部２０７から指定された部品あるいはプリント基板の輪郭を表す図形データを読み出して（ステップ３０２）、矩形化処理部２１３に送出すればよい。
【００４１】
このように、作成制御部２１２からの指示に応じて、読込処理部２１１が動作することにより、実形状格納部２０７と読込処理部２１１とにより、設計情報入力手段１１１の２次元形状モデル入力機能を実現するとともに、図２に示した境界抽出手段１３１の機能を果たすことができる。
また、上述した図形データの入力に応じて、矩形化処理部２１３は、図２に示した外接図形作成手段１３２として動作し、受け取った図形データで表される部品あるいはプリント基板の輪郭に外接する矩形を表す図形データを作成し（ステップ３０３）、部品モデル作成部２１４の処理に供すればよい。
【００４２】
これにより、例えば、図５(b) に示した円筒形のコンデンサの２次元形状は、対応する２次元形状に外接する矩形（図５(b) において点線で示す）に変換される。
一方、実装限界寸法を利用する旨が指示された場合（ステップ３０１の否定判定）は、作成制御部２１２からの指示に応じて、読込処理部２１１は、実装限界格納部２０８から指定された実装限界寸法を読み出し（ステップ３０４）、矩形化処理部２１３の処理に供すればよい。
【００４３】
このように、作成制御部２１２からの指示に応じて、読込処理部２１１が実装限界格納部２０８からの読込処理を行うことにより、図２に示した設計情報入力手段１１１の機能を実現することができる。
また、この実装限界寸法の入力に応じて、矩形化処理部２１３は、指定された幅Ｗおよび長さＤに基づいて、矩形を表す図形データをそれぞれ作成し（ステップ３０５）、部品モデル作成部２１４の処理に供すればよい。
【００４４】
これにより、例えば、図５(a) に示したＬＳＩの２次元形状は、ピンに対応する部分の幅を含めた矩形（図５(a) において点線で示す）に変換される。
上述したようにして得られた矩形を表す図形データと、検索処理部２１５を介して部品情報ライブラリ２０４から得られる該当する部品の高さ情報とに基づいて、部品モデル作成部２１４は、図５(a)〜(c)に各部品形状に対応して示すような直方体を表す３次元モデルを作成し（ステップ３０６）、対応する部品名とともに登録処理部２１６の処理に供すればよい。
【００４５】
このとき、部品モデル作成部２１４は、例えば、ＩＧＥＳ(Initial Graphics Exchange Specification）による構造系３次元ＣＡＤシステムの標準交換ファイルのフォーマットに従って、上述した直方体を表す３次元図形データを作成し、登録処理部２１６は、この３次元図形データを指定された部品名に対応する３次元モデルとして、部品モデルライブラリ２１７に登録すればよい。
【００４６】
その後、作成制御部２１２は、部品リスト２０９に登録された全ての部品についての３次元モデル作成処理が終了したか否かを判定し（ステップ３０７）、否定判定の場合は、ステップ３０１に戻って、次の部品に対応する３次元部品モデルの作成処理を行えばよい。
このようにして、各部品およびプリント基板に対応する３次元部品モデルを順次に作成していき、全ての部品についての処理が終了したときに、ステップ３０７の肯定判定となり、これに応じて、作成制御部２１２は、解釈処理部２１８に配置情報の解釈動作の開始を指示すればよい。
【００４７】
これに応じて、解釈処理部２１８が動作を開始し、この解釈結果に応じて、まず、部品検索部２１９により、部品モデルライブラリ２１７からプリント基板に対応する３次元部品モデルが検索され、組立処理部２２０を介して３次元モデルファイル２０５に展開される（ステップ３０８）。
次に、配置情報ファイル２０２に格納された配置情報それぞれについて、解釈処理部２１８によって得られた解釈結果に応じて、部品検索部２１９は、該当する３次元部品モデルを部品モデルライブラリ２１７から検索し（ステップ３０９）、組立処理部２２０は、部品検索部２１９から受け取った３次元部品モデルを組み立てて、３次元モデルファイル２０５に追加すればよい（ステップ３１０）。
【００４８】
このとき、解釈処理部２１８は、組立対象の部品を示す部品名を部品検索部２１９に指定して検索処理を指示するとともに、この部品を配置すべき位置を示す情報として、その中心位置を示す座標を組立処理部２２０に指示すればよい。
この場合に、組立処理部２２０は、解釈処理部２１８からの指示で指定された座標に基づいて、部品検索部２１９から受け取った３次元部品モデルと３次元モデルファイル２０５内の３次元モデルとを合成し、合成結果によって３次元モデルファイル２０５を更新すればよい。
【００４９】
その後、全ての配置情報を解釈したか否かを判定し（ステップ３１１）、否定判定の場合は、ステップ３０９に戻って、解釈処理部２１８により、つぎの配置情報に基づく組立処理が行われる。
このように、解釈処理部２１８からの指示に応じて、部品検索部２１９および組立処理部２２０が動作することにより、モデル作成手段１１４の機能を実現し、配置情報に基づいて、各部品に対応する３次元部品モデルを組み合わせて、これらの部品が実装されたプリント基板を表す３次元モデルを作成することができる。
【００５０】
また、ステップ３１０において、組立処理部２２０が、上述したＩＧＥＳによる構造系３次元ＣＡＤシステムの標準交換ファイルのフォーマットに従って、合成結果を表す３次元図形データを作成すれば、これらの各部によって、図１に示したファイル作成手段１１５の機能を実現することができる。
上述したようにして、プリント基板に実装される全ての部品に関する配置情報で示される全ての部品に対応する３次元部品モデルの組立処理が終了したときに、ステップ３１６の肯定判定として、３次元モデル作成処理を終了し、３次元モデルファイル２０５の内容を３次元ＣＡＤシステムに渡せばよい。
【００５１】
このようにして、電気系ＣＡＤの標準交換ファイルに含まれる２次元形状データおよび配置情報と、部品情報ライブラリ２０４で示された高さ情報とに基づいて、実装済みのプリント基板を表す３次元モデルを自動的に作成することが可能となり、設計者の作業負担を大幅に軽減し、３次元設計作業に要する時間を飛躍的に短縮することができる。
【００５２】
特に、入力情報として、電気系ＣＡＤの標準交換ファイルを利用し、また、構造系３次元ＣＡＤの標準ファイルを出力する構成としたことにより、従来の専用インタフェースを用いた技法における課題であった汎用性の問題を解決し、様々なＣＡＤシステムで作成された２次元設計の情報を利用し、また、様々な３次元ＣＡＤシステムにおいて、作成した３次元モデルを利用することができる。
【００５３】
なお、電気系ＣＡＤの標準交換ファイルとして、ＥＤＩＦ (Electric DesignInterchange Format）による標準交換ファイルを利用してもよい。また、構造系３次元ＣＡＤの標準交換ファイルとして、ＳＴＥＰ(STandard for the Exchange of Product model data）による標準交換ファイルを採用してもよい。
また、各部品およびプリント基板の２次元形状を単純な矩形に変換してから、３次元モデル化する構成としたことにより、各部品に対応する３次元モデルを作成する処理に要する時間を大幅に短縮し、全体としての処理の高速化を図ることができる。
【００５４】
これにより、２次元電気設計結果を迅速に３次元設計情報に反映し、干渉チェック作業や熱解析作業などの３次元設計処理に供することができ、これらの作業結果からのフィードバックにも迅速に対応することが可能となる。
また、全ての部品に同一の高さを与える構成としてもよい。
【００５５】
この場合は、上述した部品情報ライブラリ２０４および検索処理部２１５を設ける代わりに、入力装置２０３を介して、例えば、各部品の高さの最大値を入力し、直接に部品モデル作成部２１４の処理に供すればよい。
【００５６】
すなわち、利用者がキーボード２０３を操作して、全ての部品に対応する高さを一律とすることにより、各部品に対応する３次元部品モデルの作成処理を更に簡易化し、全体としての処理の高速化を図ることができる。
次に、３次元モデルを作成する処理を更に高速化する方法について説明する。
【００５７】
図７に、本発明にかかわる３次元回路設計支援システムの第１の実施形態を示す。
図７に示した形状ファイル変換部２３０において、範囲指定受付部２３１は、利用者からの範囲指定指示を受け付け、この範囲指定指示に応じて、部品群抽出部２３２が、配置情報ファイル２０２から該当する範囲に配置された部品に関する情報を部品群を示す情報（以下、部品群情報と称する）として抽出する構成となっている。
【００５８】
ここで、部品群抽出部２３２は、図８(a) に点線で囲って示した指定範囲の内部に配置されている部品について、それぞれの部品名および中心座標を配置情報ファイル２０２から抽出すればよい。
この場合は、上述した範囲指定受付部２３１と部品群抽出部２３２とにより、図１に示した部品群抽出手段１２３の機能が実現されており、指定された範囲に含まれるとして判別された部品からなる部品群に関する部品群情報が、図１に示した部品合成手段１２４に相当する図形データ変換部２３３の処理に供されている。
【００５９】
図７に示した図形データ変換部２３３において、図形検索部２３４は、部品群情報で示された各部品名に基づいて、形状モデルファイル２０１から該当する２次元モデルを検索し、配置モデル作成部２３５は、これらの２次元モデルを部品群情報に従って配置して、部品群に含まれる各部品の配置状態を表す配置モデルを作成し、分布範囲検出部２３６の処理に供する構成となっている。
【００６０】
この分布範囲検出部２３６は、配置モデルに基づいて、上述した各部品の分布範囲を抽出し、この分布範囲を表す情報として、例えば、分布範囲の寸法を表す寸法情報を形状モデル登録部２３７を介して形状モデルファイル２０１に登録する構成となっている。
これに応じて、形状モデル登録部２３７は、この寸法情報を実装限界寸法として実装限界格納部２０８に格納するとともに、上述した部品群に新しい部品名を与え、この部品名に対応して上述した実装限界寸法の格納場所に関する情報を部品リスト２０９に登録すればよい。
【００６１】
この場合は、図４に示した３次元モデル作成処理部２１０の読込処理部２１１が、作成制御部２１２からの指示に応じて、上述したステップ３０２あるいはステップ３０４と同様に動作することにより、予め形状モデルファイル２０１に格納されていた各部品およびプリント基板の形状を表す情報とともに、上述した部品群の形状を表す情報が矩形化処理部２１３の処理に供される。
【００６２】
すなわち、上述した範囲指定受付部２３１と部品群抽出部２３２と図形データ変換部２３３および読込処理部２１１とにより、図１に示した設計情報入力手段１１１の２次元形状情報入力機能を実現する構成となっている。
また、図７において、配置情報作成部２３８は、図形データ変換部２３３から部品群に対応する２次元部品モデルおよび配置モデルを受け取り、これらの情報に基づいて、部品群に対応する配置情報を作成し、置換処理部２３９の処理に供する構成となっている。
【００６３】
この置換処理部２３９は、上述した部品群情報で示された各部品についての配置情報に代えて、配置情報作成部２３８で得られた新しい配置情報を配置情報ファイル２０２に格納すればよい。
このように、配置情報作成部２３８と置換処理部２３９とが動作して、配置情報ファイル２０２の内容を変更し、３次元モデル作成処理部２１０の解釈処理部２１８の処理に供することにより、図１に示した設計情報入力手段１１１の配置情報入力機能を実現することができる。
【００６４】
この場合は、解釈処理部２１８による解釈結果に応じて、組立処理部２２０が動作することにより、部品群として判別された複数の部品それぞれに対応する３次元部品モデルを配置する処理を行う代わりに、部品群に対応する１つの３次元部品モデルを配置する処理が行われ、図８(b) 斜線を付して示すように、各部品群の分布範囲に基づいて得られた３次元部品モデルが配置される。
【００６５】
つまり、部品群として、複数の部品をまとめて扱うことにより、実装済みプリント基板の３次元モデルを作成する処理において、個々に３次元部品モデルを配置すべき部品数を大幅に削減することができるから、全体として処理に要する時間を短縮し、３次元モデル作成処理を高速化することができる。
一方、作成する３次元部品モデルの数を削減することも可能である。
【００６６】
図９に、本発明にかかわる３次元回路設計支援システムの第２の実施形態を示す。
図９において、面積算出部２４１は、形状モデルファイル２０１を参照し、各部品の２次元形状を表す図形の面積を算出し、比較処理部２４２は、各部品について得られた面積と所定の閾値とを比較して、この比較結果をフラグ操作部２４３および削除処理部２４４の処理に供する構成となっている。
【００６７】
また、図９において、形状モデルファイル２０１の部品リスト２４５は、上述した部品リスト２０９に、各部品名に対応して該当する部品の３次元部品モデルを作成するか否かを示すフラグを付加した構成となっており、上述したフラグ操作部２４３は、比較処理部２４２による比較結果に応じて、このフラグを操作する構成となっている。
【００６８】
ここで、上述したフラグ操作部２４３は、部品に対応する面積が閾値よりも大きい旨の比較結果に応じて上述したフラグをセットして、該当する部品についての３次元部品モデル作成が必要である旨を示し、閾値以下である旨の比較結果に応じて、フラグをリセットして３次元部品モデル作成処理が不要である旨を示せばよい。
【００６９】
この場合に、作成制御部２１２は、上述した部品リスト２４５のフラグにより３次元部品モデルの作成が必要である旨が示された部品について、読込処理部２１１に２次元モデルの読込処理を指示すればよい。
このように、面積算出部２４１で得られた各部品に対応する面積に応じて、比較処理部２４２およびフラグ操作部２４３が動作することにより、図１に示した判別手段１２５の機能を実現し、部品リスト２０９に判別結果を反映することができる。
【００７０】
また、この部品リスト２０９に基づいて、作成制御部２１２と読込処理部２１１とが動作することにより、全体として、図１に示した設計情報入力手段１１１の２次元形状入力機能を実現し、所定の閾値以上の面積を有する部品に対応する２次元形状のみを選択的に３次元部品モデル作成処理に供することができる。
これにより、抵抗などの微小な部品についての３次元部品モデル作成処理を省略し、３次元部品モデル作成処理に要する時間を短縮することができるから、全体として、３次元モデルの作成処理を高速化することができる。
【００７１】
また、削除処理部２４４は、部品に対応する面積が閾値以下である旨の比較結果の入力に応じて、配置情報ファイル２０２から該当する部品に関する配置情報を検出し、検出した配置情報を削除すればよい。
この場合は、削除処理部２４４によって該当する配置情報が削除された配置情報ファイル２０２を解釈処理部２１８の処理に供することにより、図１に示した情報抽出手段１２６の機能を実現することができ、微小な部品に対応する３次元部品モデルの組立処理を省略し、組立処理に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。
【００７２】
例えば、図８(a) において、斜線を付して示した微小な部品を排除する場合は、この部品に対応する３次元モデルを作成する処理とともに、この部品を配置情報に従って３次元モデルに組み込む処理も省略される。
したがって、図８(c) に示すように、上述した微小な部品を含まない簡略化された３次元モデルが作成され、３次元モデルファイル２０５を介して、３次元ＣＡＤシステム２０６の処理に供される。
【００７３】
このようにして、３次元モデル化する部品の数を削減したり、複数の部品をまとめてモデル化したりした場合は、当然ながら、作成される３次元モデルの正確度は低くなる。
しかしながら、実際の３次元設計作業においては、例えば、干渉チェックなどのように、簡略化された３次元モデルによって十分に検証可能な作業も多くあり、必ずしも精密な３次元モデルは必要ではない。
【００７４】
むしろ、詳細な実装設計を詰める前に、他のプリント基板や筐体との干渉によって、配置の変更が必要となるか否かを迅速にチェックする必要性の方が重大である。上述した３次元モデル作成処理の高速化技術は、このような要望に応えるものであり、設計の初期段階において、迅速に干渉チェック作業を行うことを可能とするので、プリント基板の設計技術に貢献するところが大きい。
【００７５】
その一方、３次元設計の最終段階では、例えば、機構解析や衝撃解析などの作業に際して、精密な３次元モデルが必要とされる場合もある。
次に、実装済みのプリント基板について、精密な３次元モデルを作成する処理を支援する方法について説明する。
図１０に、本発明にかかわる３次元回路設計支援システムの第３の実施形態を示す。
【００７６】
図１０に示した３次元モデル作成処理部２１０において、読込処理部２５１は、作成制御部２１２からの指示に応じて、形状モデルファイル２０１から指定された部品の２次元形状に関する情報を読み出して、矩形化処理部２１３の処理に供するとともに、図３に示した付加手段１１７として動作し、該当する部品の実形状を表す２次元モデルを図形データ変換部２５２を介して付加処理部２５３に送出する構成となっている。
【００７７】
この図形データ変換部２５２は、受け取った図形データを構造系３次元ＣＡＤシステムの標準交換ファイルに従ったフォーマットに変換し、付加処理部２５３は、この変換結果と部品モデル作成部２１４によって各部品について得られた直方体を表す３次元部品モデルとを受け取って、この３次元部品モデルの一方の底面に上述した変換結果として得られた図形データを重ね合わせ、最終的な３次元部品モデルとして出力し、登録処理部２１６の処理に供する構成となっている。
【００７８】
このように、図形データ変換部２５２からの変換結果の入力に応じて、付加処理部２５３が動作することにより、図３に示した直方体モデル作成手段１３３に相当する部品モデル作成部２１４で得られた３次元部品モデルに、実形状に関する情報を付加することができ、図３に示した実形状付加手段１３４の機能を果たすことができる。
【００７９】
この場合に得られる各部品およびプリント基板の３次元部品モデルは、図１１に示すように、直方体の底面に実形状を表す２次元図形を重ね合わせた形状となり、これらの３次元部品モデルを組み合わせて得られた実装済みのプリント基板を表す３次元モデルが、３次元ＣＡＤシステム２０６の処理に供される。
したがって、この場合は、３次元ＣＡＤシステム２０６において、設計者は、各部品およびプリント基板の２次元の実形状を参照しながら３次元モデルの編集作業を進めることが可能であり、３次元ＣＡＤシステム２０６における編集作業を支援することができる。
【００８０】
ここで、上述した付加処理部２５３の処理は単純な処理であるから、この処理を付加したことによる処理時間の増大はわずかである。
一方、部品の形状が複雑である場合には、複雑な実形状をそのまま用いて３次元部品モデルを作成する場合に比べて、３次元ＣＡＤシステム２０６において、直方体の底面に重ね合わされた２次元図形を参照しながら、該当する３次元部品モデルを編集する方がむしろ簡単であるから、この技法を利用することにより、精密な３次元モデルを迅速に作成することができる。
【００８１】
もちろん、読込処理部２１１によって読み込んだ２次元モデルを直接に部品モデル作成部２１４に入力し、３次元部品モデルの作成処理に供する構成とすれば、全ての部品について、詳細な２次元モデルに基づいた３次元部品モデルを作成することができ、これらの３次元部品モデルを組み合わせることにより、実装済みのプリント基板についての精密な３次元モデルを作成することができる。
【００８２】
また、例えば、干渉チェック作業の際に、干渉している可能性が高い部分が検出された場合に、該当する範囲に配置された一部の部品について、選択的に精密な３次元部品モデルを作成することもできる。
図１２に、本発明にかかわる３次元回路設計支援システムの別実施形態を示す。
図１２において、部品群抽出部２３２は、範囲指定受付部２３１を介して入力された範囲指定情報に基づいて、配置情報ファイル２０２から該当する範囲に含まれる各部品を抽出し、これらの各部品を示す部品名をフラグ操作部２５４の処理に供する構成となっている。
【００８３】
また、図１２において、形状モデルファイル２０１の部品リスト２５５は、部品名に対応して、２次元形状情報の格納場所と実形状によるモデル化を行うか否かを示すフラグとを格納する構成であり、作成制御部２５６は、この部品リスト２５５のフラグに応じて、読込処理部２１１によって読み込まれる２次元形状情報の出力先を制御する構成となっている。
【００８４】
この場合は、上述したフラグ操作部２５４が、抽出された各部品を示す部品名の入力に応じて、この部品リスト２５５の該当するフラグをセットし、これに応じて、作成制御部２５６が、読込処理部２１１に対して、該当する部品に対応する２次元モデルを部品モデル作成部２１４に送出する旨を指示すればよい。
このようにして、範囲指定受付部２３１からの指示に応じて、部品群抽出部２３２とフラグ操作部２５４とが動作することにより、部品リスト２５５のフラグによって、請求項１３で述べた部品指定情報を入力することができ、これに応じて、作成制御部２５６および読込処理部２１１が動作することにより、図３に示した選択読出手段１３５の機能を実現することができる。
【００８５】
これにより、例えば、図１３(a) に示すように、上述した範囲指定受付部２３１を介して、プリント基板相互の干渉が検出された範囲を指定し、再度、実装済みのプリント基板の３次元モデル化処理を行うことにより、該当する範囲に配置される各部品についてのみ、詳細な２次元形状に基づいて、精密な３次元モデルを作成することができる（図１３(b) 参照）。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、プリント基板回路の２次元設計で得られた設計情報を有効に利用し、各部品を実装した状態のプリント基板を表す３次元モデルを自動的に作成することができるから、３次元回路設計作業の際に必要とされる設計者の労力を大幅に削減し、３次元設計作業に要する時間を飛躍的に短縮することができる。
【００８７】
特に、電気系ＣＡＤ標準データ交換ファイルに格納された２次元設計結果を受け取って、作成した３次元モデルを構造系３次元ＣＡＤ標準データ交換ファイルに出力することにより、２次元ＣＡＤシステムや３次元ＣＡＤシステムの機種を問わず、様々なシステムに柔軟に対応することが可能となり、汎用性の高い３次元回路設計支援システムを提供することができる。
【００８８】
更に、２次元設計情報から簡易化した３次元モデルを作成することにより、２次元設計結果を迅速に干渉チェック作業に供することが可能となり、干渉チェックからのフィードバックにも柔軟に対応することができる。
また、３次元モデルの簡易化を適用するとともに、３次元モデルの少なくとも一部をより精密に表すことにより、処理の高速化のメリットを享受しつつ、３次元ＣＡＤシステムにおけるより高度な作業に供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかわる３次元回路設計支援システムの原理ブロック図である。
【図２】 本発明が適用される３次元回路設計支援システムの原理ブロック図である。
【図３】 本発明にかかわる３次元回路設計支援システムの原理ブロック図である。
【図４】 本発明が適用される３次元回路設計支援システムの構成例を示す図である。
【図５】 ３次元部品モデル作成処理を説明する図である。
【図６】 ３次元モデル作成動作を表す流れ図である。
【図７】 本発明にかかわる３次元回路設計支援システムの第１の実施形態を示す図である。
【図８】 ３次元モデル作成処理の高速化手法を説明する図である。
【図９】 本発明にかかわる３次元回路設計支援システムの第２の実施形態を示す図である。
【図１０】 本発明にかかわる３次元回路設計支援システムの第３の実施形態を示す図である。
【図１１】 ３次元部品モデルの例を示す図である。
【図１２】 本発明にかかわる３次元回路設計支援システムの別実施形態を示す図である。
【図１３】 ３次元モデル作成処理を説明する図である。
【図１４】 従来の３次元回路設計システムの構成例を示す図である。
Claims (3)
- プリント基板に実装される各部品および前記プリント基板そのものの２次元形状モデルと、前記プリント基板上における前記各部品の配置に関する配置情報とからなる２次元設計情報を入力する設計情報入力手段と、
前記各部品および前記プリント基板について、高さ方向の形状に関する高さ情報を入力する高さ情報入力手段と、
前記各部品および前記プリント基板の２次元形状モデルと対応する高さ情報とを合成して、前記各部品および前記プリント基板の３次元モデルを作成する合成手段と、
前記合成手段で得られた３次元モデルと前記配置情報とを組み合わせて、前記各部品を実装したプリント基板を表す３次元モデルを作成するモデル作成手段とを備え、
設計情報入力手段は、
プリント基板の２次元の実装設計に用いられた２次元形状モデルおよび配置情報を電気系ＣＡＤ標準データ交換ファイルの形式で格納する２次元設計情報ファイルと、
前記２次元設計情報ファイルから２次元形状モデルおよび配置情報を読み出して、それぞれ合成手段およびモデル作成手段の処理に供する読出手段とを備えた構成であり、
前記読出手段は、
範囲指定指示の入力に応じて、該当する範囲内に配置された部品からなる部品群に関する配置情報と、前記部品群に含まれる各部品に対応する２次元形状モデルとを２次元設計情報ファイルから抽出する部品群抽出手段と、
前記部品群に関する配置情報と２次元形状モデルとに基づいて、前記部品群の分布範囲を含む図形を表す図形データを作成し、前記部品群に対応する２次元形状モデルとして合成手段の処理に供する部品合成手段とを備えた構成である
ことを特徴とする３次元回路設計支援システム。 - 請求項１に記載の３次元回路設計支援システムにおいて、
前記読出手段は、
各部品に対応する２次元形状モデルを前記２次元形状モデルが表す図形の面積に基づいて、３次元モデルを作成すべき部品を判別する判別手段と、
前記判別手段による判別結果に応じて、該当する部品に対応する２次元形状モデルおよび対応する配置情報を２次元設計情報ファイルから抽出し、それぞれ合成手段およびモデル作成手段に送出する情報抽出手段とを備えた構成である
ことを特徴とする３次元回路設計支援システム。 - 請求項１に記載の３次元回路設計支援システムにおいて、
各部品およびプリント基板の２次元形状モデルのそれぞれを所定の条件を満たす矩形に変換し、この矩形を表す図形データをそれぞれの２次元形状モデルとして合成手段に送出する矩形変換手段と、
前記矩形変換手段で作成された２次元形状モデルに前記実形状を表す図形データを補助情報として付加し、合成手段の処理に供する付加手段を備え、
前記設計情報入力手段は、各部品およびプリント基板の２次元形状モデルとして、実装設計処理の際に用いた実形状を表す図形データを入力する構成であり、
合成手段は、
前記矩形変換手段で得られた２次元形状モデルで示される矩形を底辺とする直方体の３次元モデルを作成する直方体モデル作成手段と、
前記補助情報で示される図形データに従って、前記３次元モデルの底辺に前記実形状を表す図形を重ねて表す図形データを作成し、前記３次元モデルに付加する実形状付加手段とを備えた構成である
ことを特徴とする３次元回路設計支援システム。
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