JP4665888B2 - Ｃａｄデータ変換装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、異なるＣＡＤ間でのＣＡＤデータ変換技術に関する。

近年、自動車をはじめとする工業製品の設計には、３次元ＣＡＤシステムが用いられることが多い。設計ＣＡＤで作成された３次元データは、部品加工などの後工程や衝突シミュレーション・振動シミュレーションなどに流用できるため、利用価値が高い。

しかしながら、工程毎あるいは部門毎に使用しているＣＡＤシステムが異なるため、ＣＡＤデータを流用する際にはデータ変換作業が必要になることが通例である。ＣＡＤデータの変換を行うと、形状を表現する数式の違いやトレランスの違いにより、一般に次のような問題が発生する。
・複数の図形間での関係が崩れる（例えば、図形と図形の間に隙間ができたり、図形と図形とが交差してしまう）。
・直線が曲線として表現されたり、逆に曲線が直線の組み合わせで表現されたりする。
・円弧曲線が、スプラインなどの一般曲線で表現されたりする（この場合、Ｒの測定ができなくなるという不具合がある）。

データ変換に起因する問題は、特に、２つ以上の要素図形を合成することにより作成された合成図形をデータ変換する際に顕著に現れる。図５にその具体例を示す。図５の例では、面要素１００と座面要素２００と穴要素３００という３つの要素図形からなる合成図形が示されている。座面要素２００及び穴要素３００を合成する際、面要素１００における重なり部分はトリミングされている。このような合成図形を従来のデータ変換手法により変換すると、図５に示すように、座面要素２００の底線２０１と面要素１００のトリム線１０１とが交差したり、離間して隙間ができたりすることがある。また、元は円形であった穴要素３００が非円形（一般曲線や直線の組み合わせなど）になってしまったり、座面要素２００の側面２０３の勾配角度情報が失われてしまったりすることもある。

またもう一つの問題として、設計意図の喪失が挙げられる。すなわち、図５に示した合成図形は元々面要素と座面要素と穴要素の３つの要素図形を合成したものであるが、変換後のデータではそのような情報は失われているため、面要素、座面要素、穴要素をそれぞれ別個の図形として識別したり編集したりすることができないのである。例えば、変換後のデータをモーフィングＣＡＤで変形しようとすると、図形相互のバランスが崩れて形状として成立しなくなったり、意図しない（変形させたくない）図形まで一緒に変形してしまったりするなどの問題が生じてしまう（図５は、面要素のみを拡大しようとしても、座面要素や穴要素まで変形してしまう例を示している。）。

なお、特許文献１、２には、３次元ＣＡＤシステムにおける形状変形に関する技術が開示されている。
特開２００３−２９６４０１号公報 特開２００５−３２２２３５号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、形状及び設計意図を正しく継承可能なＣＡＤデータ変換技術を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、以下の手段または処理によって第１のＣＡＤのＣＡＤデータをデータ形式の異なる第２のＣＡＤ用のデータに変換する。

本発明の一態様は、ＣＡＤデータ変換装置であり、
変換対象となるＣＡＤデータを読み込む手段と、
前記ＣＡＤデータから、複数の要素図形を合成することにより作成された合成図形を検出する手段と、
検出された合成図形について、その合成図形の作成に用いられた複数の要素図形それぞれの幾何情報を抽出する手段と、
前記複数の要素図形が変換後のＣＡＤデータ上で別個の図形として識別可能となるように、前記複数の要素図形それぞれの幾何情報を個別に前記第２のＣＡＤのデータ形式に変換する手段と、
を備え、
前記合成図形は、複数の要素図形のうち少なくとも１つの要素図形のトリミングを伴う合成によって作成された図形であり、
前記幾何情報を抽出する手段は、トリミングされた要素図形に対し、トリム箇所を埋めて元の要素図形の形状を復元する処理を行い、復元された元の要素図形の幾何情報を抽出することを特徴とする。

この構成によれば、合成図形が直接変換されるのでなく、その合成図形の元となった複数の要素図形のそれぞれの幾何情報が個別に変換される。しかも、複数の要素図形が変換後のＣＡＤデータ上で別個の図形として識別可能となるように変換される。したがって、同一幾何を再現し、かつ、設計意図を正しく継承させることができる。

上記構成において、前記第２のＣＡＤのデータ形式に変換された前記複数の要素図形を再合成する手段をさらに備えることが好ましい。この構成によれば、第１のＣＡＤ上で作成した合成図形が、第２のＣＡＤ上でも同じように再生される。

なお、本発明は、上記手段の少なくとも一部を有するＣＡＤデータ変換装置として捉えることができる。また、本発明は、上記処理の少なくとも一部を含むＣＡＤデータ変換方法、または、かかる方法を実現するためのプログラムやそのプログラムを記憶した記憶媒体として捉えることもできる。上記手段および処理の各々は可能な限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。

たとえば、本発明の一態様としてのＣＡＤデータ変換方法は、
第１のＣＡＤのＣＡＤデータをデータ形式の異なる第２のＣＡＤ用のデータに変換するＣＡＤデータ変換方法であって、
コンピュータが、
変換対象となるＣＡＤデータを読み込む処理と、
前記ＣＡＤデータから、複数の要素図形を合成することにより作成された合成図形を検出する処理と、
検出された合成図形について、その合成図形の作成に用いられた複数の要素図形それぞれの幾何情報を抽出する処理と、
前記複数の要素図形が変換後のＣＡＤデータ上で別個の図形として識別可能となるように、前記複数の要素図形それぞれの幾何情報を個別に前記第２のＣＡＤのデータ形式に変換する処理と、
を実行し、
前記合成図形は、複数の要素図形のうち少なくとも１つの要素図形のトリミングを伴う合成によって作成された図形であり、
前記幾何情報を抽出する処理は、トリミングされた要素図形に対し、トリム箇所を埋めて元の要素図形の形状を復元する処理を行い、復元された元の要素図形の幾何情報を抽出する処理であることを特徴とするものである。

本発明によれば、ＣＡＤデータ変換の際に形状及び設計意図を正しく継承させることが
可能となる。

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。

図１は、システム構成の概略を示している。ＣＡＤデータ変換装置は、第１のＣＡＤからＣＡＤデータを受け取り、その変換前ＣＡＤデータをデータ形式の異なる第２のＣＡＤ用のデータ（変換後ＣＡＤデータ）に変換するものである。ＣＡＤデータ変換装置は、ハードウエア的には汎用のコンピュータにて構成することができ、その機能は、補助記憶装置に格納されたプログラムが主記憶に読み込まれ、ＣＰＵによって実行されることで実現される。なお、図１では、ＣＡＤデータ変換装置をＣＡＤとは別体のコンピュータ（ハードウエア）により構成したが、ＣＡＤデータ変換装置を第１又は第２のＣＡＤのアドイン機能（組み込み機能）として実現しても構わない。

図２のフローチャートに沿って、データ変換処理の流れを説明する。このデータ変換処理はＣＡＤデータ変換装置（つまり、ＣＡＤデータ変換装置のプログラムを実行するコンピュータ）が実行するものである。

まず、ＣＡＤデータ変換装置は、第１のＣＡＤのＣＡＤデータ記憶部から変換対象となるＣＡＤデータを読み込む（ステップＳ１）。そして、ＣＡＤデータ変換装置は、ＣＡＤデータに含まれる各図形の情報を解析（解釈）し（ステップＳ２）、順次第２のＣＡＤのデータ形式に変換していく。このとき、ＣＡＤデータ変換装置は、当該図形が所定の合成図形か否かで変換処理を異ならせる（ステップＳ３）。所定の合成図形でない場合の変換処理（ステップＳ７）は従来技術を応用できるので詳しい説明を省略することとし、以下、所定の合成図形の場合の変換処理について詳しく述べる。

所定の合成図形とは、複数の要素図形を合成することにより作成された図形であって、複数の要素図形のうち少なくとも１つの要素図形の形状変更（トリミングなど）を伴う合成によって作成された図形のことをいう。典型的な例は、面要素（平面、曲面のいずれでもよい）とその面要素に対して特殊な変形・加工を施すための特定の要素図形からなる合成図形である。特定の要素図形としては、例えば、表面に穴（孔）を形成するための「穴」要素、表面に座、溝、ビード、リブのような形状を形成するための「座面」要素、稜線やコーナーにフィレットやＲを形成するための「円弧」要素などが想定される。図３は、特定の要素図形の一例を示した表である。穴要素はその形状によって丸穴、長穴、角穴等に分類され、同様に、座面要素や円弧要素もその形状によって複数の種類に分類される。幾何情報とは、要素図形の形状を定義するために必要な情報のことである。なお図３に示したものは一例にすぎず、実際にはより多くの要素図形が存在する。また、穴や座面の形状に関しても、より複雑な形状のものが存在する。

ＣＡＤデータ変換装置は、このような合成図形を検出すると（ステップＳ３；ＹＥＳ）、その合成図形の作成に用いられた複数の要素図形それぞれの幾何情報を抽出する処理を行う（ステップＳ４）。このとき、要素図形の少なくともいずれかはトリミング等の形状変更がされているので、そのような形状変更部分については元の要素図形の形状を復元するための処置が必要である。ただし、ＣＡＤデータ内に形状変更前の各要素図形のオリジナル形状の幾何情報が残っている場合にはその情報を利用することも可能である。

図４の合成図形を例に挙げて説明する。この合成図形は、面要素１０に対して座面要素１１及び穴要素１２が合成されたものである。ＣＡＤデータ変換装置は、ＣＡＤデータを解析することにより、面要素１０、座面要素１１、穴要素１２それぞれの幾何情報を抽出する。面要素１０については、座面要素１１及び穴要素１２が合成されていた部分にトリ
ミングが施されているため、トリム箇所１３、１４を埋める復元処理も行う（トリム箇所の幾何情報を無視する、といった処理も復元処理の一態様に含まれる）。

次に、ＣＡＤデータ変換装置は、各要素図形が変換後のＣＡＤデータ上で別個の図形として識別可能となるように、各要素図形それぞれの幾何情報を個別に第２のＣＡＤのデータ形式に変換する（ステップＳ５）。このように合成図形を要素図形毎に切り分けて、それぞれの幾何情報をダイレクト変換することにより、異なるデータ形式のＣＡＤ間においても幾何情報の正確な再現・継承が可能となる。

最後に、ＣＡＤデータ変換装置は、変換後のＣＡＤデータを出力する（ステップＳ６）。なおこの例ではＣＡＤデータの読み込み及び出力を一括で行っているが、一図形ずつあるいは所定サイズずつ読み込んで順次変換・出力するようにしても構わない。

以上述べた本実施形態のデータ変換処理によれば、所定の合成図形が直接変換されるのでなく、その合成図形の元となった複数の要素図形のそれぞれの幾何情報が個別に変換される。しかも、複数の要素図形が変換後のＣＡＤデータ上で別個の図形として識別可能となるように変換される。したがって、同一幾何を再現し、かつ、設計意図を正しく継承させることができる。

また、変換後のＣＡＤデータにおいて各要素図形が別個の要素図形となっているので、第２のＣＡＤ上での再編集が容易であり、利便性及び作業性に優れる（図４は再編集の一例として、座面中心の移動と穴径の変更を示している。）。また、第２のＣＡＤがモーフィングＣＡＤの場合、モーフィングの対象範囲を選択したり、図形間の拘束条件（関係づけ）を付与したりするのが容易になるため、設計意図や図形バランスを保持したまま、モーフィングによる高速作図を行うことが可能となる（図４は、座面及び穴の形状並びに面端縁からの距離を保ったまま、面要素を拡大変形した例を示している。）。

また、第２のＣＡＤがポリゴンＣＡＤ（次数の低い曲面、単純化された面の集合として形状を再現するＣＡＤ）等である場合でも、円弧情報、直線情報、平面情報等が失われることを防ぎ、設計者が意図した幾何情報を正確に継承することができるため、ＣＡＥ解析を行う際に必要な情報を正確に入力できる。

なお、上記実施形態は本発明の一具体例を例示したものにすぎない。本発明の範囲は上記実施形態に限られるものではなく、その技術思想の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、ＣＡＤデータ変換装置が、図２のステップＳ５の後で、第２のＣＡＤのデータ形式に変換された複数の要素図形を再合成してもよい。この構成によれば、第１のＣＡＤ上で作成した合成図形が、第２のＣＡＤ上でも同じように再生される。これは、変換後のＣＡＤデータを編集する必要がない場合（例えば、加工機用のデータに変換する場合）に好適である。

図１は、システム構成の概略を示す図である。 図２は、データ変換処理の流れを示すフローチャートである。 図３は、特定の要素図形の一例を示した表である。 図４は、データ変換の具体例を示す図である。 図５は、従来のデータ変換の問題を説明するための図である。

符号の説明

１０ 面要素
１１ 座面要素
１２ 穴要素
１３、１４ トリム箇所
１００ 面要素
１０１ トリム線
２００ 座面要素
２０１ 底線
２０３ 側面
３００ 穴要素

Claims (6)

1. 第１のＣＡＤのＣＡＤデータをデータ形式の異なる第２のＣＡＤ用のデータに変換するＣＡＤデータ変換装置であって、
   変換対象となるＣＡＤデータを読み込む手段と、
   前記ＣＡＤデータから、複数の要素図形を合成することにより作成された合成図形を検出する手段と、
   検出された合成図形について、その合成図形の作成に用いられた複数の要素図形それぞれの幾何情報を抽出する手段と、
   前記複数の要素図形が変換後のＣＡＤデータ上で別個の図形として識別可能となるように、前記複数の要素図形それぞれの幾何情報を個別に前記第２のＣＡＤのデータ形式に変換する手段と、
   を備え、
   前記合成図形は、複数の要素図形のうち少なくとも１つの要素図形のトリミングを伴う合成によって作成された図形であり、
   前記幾何情報を抽出する手段は、トリミングされた要素図形に対し、トリム箇所を埋めて元の要素図形の形状を復元する処理を行い、復元された元の要素図形の幾何情報を抽出することを特徴とするＣＡＤデータ変換装置。
2. 前記第２のＣＡＤのデータ形式に変換された前記複数の要素図形を再合成する手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のＣＡＤデータ変換装置。
3. 第１のＣＡＤのＣＡＤデータをデータ形式の異なる第２のＣＡＤ用のデータに変換するＣＡＤデータ変換方法であって、
   コンピュータが、
   変換対象となるＣＡＤデータを読み込む処理と、
   前記ＣＡＤデータから、複数の要素図形を合成することにより作成された合成図形を検出する処理と、
   検出された合成図形について、その合成図形の作成に用いられた複数の要素図形それぞれの幾何情報を抽出する処理と、
   前記複数の要素図形が変換後のＣＡＤデータ上で別個の図形として識別可能となるよう
   に、前記複数の要素図形それぞれの幾何情報を個別に前記第２のＣＡＤのデータ形式に変換する処理と、
   を実行し、
   前記合成図形は、複数の要素図形のうち少なくとも１つの要素図形のトリミングを伴う合成によって作成された図形であり、
   前記幾何情報を抽出する処理は、トリミングされた要素図形に対し、トリム箇所を埋めて元の要素図形の形状を復元する処理を行い、復元された元の要素図形の幾何情報を抽出する処理であることを特徴とするＣＡＤデータ変換方法。
4. 前記コンピュータが、さらに、
   前記第２のＣＡＤのデータ形式に変換された前記複数の要素図形を再合成する処理を実行することを特徴とする請求項３に記載のＣＡＤデータ変換方法。
5. 請求項３または４に記載のＣＡＤデータ変換方法の各処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。
6. 請求項５に記載のプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
   

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