JP5811721B2 - 設計支援装置、設計支援方法および設計支援プログラム - Google Patents

Description

本発明は設計支援装置、設計支援方法および設計支援プログラムに関する。

３ＤＣＡＤ（three Dimensions Computer Aided Design）等を用いて製品を設計する際に、製品の中で着目した部位の設計を検証する等の目的で、部品間の間隙（クリアランス）を計測することが知られている。例えば、対象の特定部分の二次元パターンをあらかじめ二次元配列の標準パターンとして記憶しておき、入力された位置認識対象の二次元パターンの部分パターンから上記標準パターンと最もよく一致する一致パターンを見出すことによって入力された二次元パターンにおける対象の特定位置を計測する技術が知られている。

特開平４−５８３７６号公報

設計者が計測を希望する間隙を装置に特定させる際に、単に周囲の構造物との距離が一定の範囲に収まる間隙を自動的に装置に取得させると、装置は、周囲の構造物と距離が一定の範囲に収まる全ての間隙を特定する。このため、設計者が計測を希望する箇所とは異なった間隙までも特定してしまうという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、間隙を測定する適切な箇所を特定する設計支援装置、設計支援方法および設計支援プログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、開示の設計支援装置が提供される。この設計支援装置は、決定部と特定部とを有している。
決定部は、間隙を計測する対象物の断面に現れる所定の形状に対する相対位置によって端点が定義された、指標となる線分を用い、対象物の形状データに基づいて生成した断面図に現れる線分のうち、指標となる線分との間で所定の条件を満たす線分を、間隙の計測箇所の始点を包含する第１の線分に決定する。

特定部は、間隙を計測する方向を特定するベクトルを用いて、決定部が決定した第１の線分のベクトルの方向に存在する第２の線分との間隙を計測箇所に特定する。

間隙を測定する適切な箇所を特定することができる。

第１の実施の形態の設計支援装置を示す図である。 第２の実施の形態の設計支援装置のハードウェア構成を示す図である。 第２の実施の形態の設計支援装置の機能を示すブロック図である。 断面図作成部が作成した断面図の一例を示す図である。 計測箇所特定パターンの一例を示す図である。 設計支援装置の処理を示すフローチャートである。 第１の断面図作成処理を示すフローチャートである。 第１の断面図作成処理の具体例を説明する図である。 新たな面が発生する部分の抽出を説明する図である。 第２の断面図作成処理を示すフローチャートである。 第２の断面図作成処理の具体例を説明する図である。 第２の断面図作成処理の具体例を説明する図である。 回転角度の決定方法を説明する図である。 計測箇所特定処理を示すフローチャートである。 計測箇所特定処理の具体例を説明する図である。 計測箇所特定処理の具体例を説明する図である。 計測箇所特定処理の具体例を説明する図である。 計測箇所特定処理の具体例を説明する図である。 計測箇所特定処理の具体例を説明する図である。 出力部が出力した計測結果の一例を示す図である。 計測箇所特定処理の他の具体例を説明する図である。 計測箇所特定処理の他の具体例を説明する図である。 第３の実施の形態の計測箇所特定処理を示すフローチャートである。 第３の実施の形態の計測箇所特定処理の具体例を説明する図である。 第３の実施の形態の計測箇所特定処理の具体例を説明する図である。 第３の実施の形態の計測箇所特定処理の具体例を説明する図である。 第３の実施の形態の計測箇所特定処理の具体例を説明する図である。 第３の実施の形態の計測箇所特定処理の具体例を説明する図である。 第３の実施の形態の計測箇所特定処理の具体例を説明する図である。 第３の実施の形態の計測箇所特定処理の具体例を説明する図である。

以下、実施の形態の設計支援装置を、図面を参照して詳細に説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は、第１の実施の形態の設計支援装置を示す図である。

図１に示す設計支援装置（コンピュータ）１は、製品等の設計対象物の間隙を計測する機能を備える装置である。図１では、間隙を計測する設計対象物２の断面図３を示している。断面図３は、例えば、ＣＡＤ等を用いて作成した設計対象物２の３Ｄモデル等から作成することができる。

設計支援装置１は、部位検出部１ａと、決定部１ｂと、特定部１ｃとを有している。
部位検出部１ａは、設計者が選択した部位検出パターン４を用いて断面図３内の所定の形状を備える部位を検出する。部位検出パターン４は、格納部７に１つまたは複数記憶されており、例えば設計者が複数の部位検出パターン４から検出を希望する部位に応じて１つの部位検出パターン４を選択することができる。

決定部１ｂおよび特定部１ｃは、断面図３の部位検出部１ａが検出した部位に対し、計測箇所特定パターン５を用いて設計対象物２の間隙を計測する箇所（計測箇所）を特定する。計測箇所特定パターン５は、格納部８に１つまたは複数記憶されている。どの計測箇所特定パターン５を用いるかは、特に限定されないが、例えば計測箇所特定パターン５と部位検出パターン４との対応関係が予め設定されており、設計支援装置１が、部位検出パターン４に対応する計測箇所特定パターン５を読み込むようになっていてもよい。また、例えば設計者が複数の計測箇所特定パターン５から１つの計測箇所特定パターン５を選択し、設計支援装置１に読み込ませてもよい。

特定部１ｃは、特定した計測箇所を計測し、計測結果を図示しないモニタに表示する。計測箇所特定パターン５には、設計対象物２の断面に現れる所定の形状に対する相対位置によって端点が定義された、指標となる線分５ａと、間隙を計測する方向を特定するベクトル５ｂが含まれている。線分５ａには、始点５ａ１の位置座標と終点５ａ２の位置座標が設定されている。図１では、部位検出パターン４の外枠４ａの大きさと、計測箇所特定パターン５の外枠５ｃの大きさは、等しく形成されている。以下、計測箇所を特定する決定部１ｂと特定部１ｃの処理を説明する。

まず、決定部１ｂは、断面図３に対し、線分５ａを用いて設計対象物２の形状データに基づいて生成した断面図に現れる線分のうち、線分５ａとの間で所定の条件を満たす線分を、間隙の計測箇所の始点を包含する第１の線分に決定する。具体的には、決定部１ｂは、線分５ａの位置座標を用いて線分５ａとの距離が短い順に設計対象物２の線分を所定数抽出する。抽出の方法は、例えば、線分５ａの中心点から同心円状に抽出範囲を広げ、抽出範囲に入った線分の中心座標を抽出し、抽出された線分の中心座標の数が所定数に達すると、抽出を終了する方法が挙げられる。また、別の方法として、線分５ａの中心点から所定距離の同心円を仮想的に設置し、設置した同心円の内部に中心座標が存在する線分を抽出する方法が挙げられる。図１では、決定部１ｂが線分６ａおよび線分６ｂを抽出したものとする。

決定部１ｂは、抽出した線分６ａ、６ｂのうち、線分５ａと傾きの差が最も小さい線分を第１の線分に決定する。図１では、線分６ａ、６ｂは、線分５ａとの傾きの差がいずれも等しい（０°）ものとする。この場合、決定部１ｂは、線分５ａと最も距離の近い線分６ａを第１の線分に決定する。以下、線分６ａを「第１の線分６ａ」と言う。

特定部１ｃは、ベクトル５ｂを用いて決定部１ｂが決定した第１の線分６ａのベクトル５ｂの方向に存在する第２の線分を決定する。そして、特定部１ｃは、第１の線分６ａと、決定した第２の線分との間隙９を計測する。具体的には、特定部１ｃは、第１の線分６ａのベクトル５ｂの方向に存在する線分６ｂ、６ｃを検出する。ベクトル５ｂの方向に複数の線分６ｂ、６ｃが存在するため、特定部１ｃは、線分６ｂ、６ｃの各頂点から第１の線分６ａに下ろした垂線が最も短い線分６ｂを第２の線分に決定する。なお、図示していないが、特定部１ｃは、ベクトル５ｂの方向に存在する線分が１つだけである場合、検出した１つの線分を第２の線分に決定する。特定部１ｃは、計測結果を図示しないモニタに表示する。

この設計支援装置１によれば、計測箇所特定パターン５に応じて計測する間隙９を特定することができる。
なお、部位検出部１ａ、決定部１ｂ、および特定部１ｃは、設計支援装置１が有するＣＰＵ（Central Processing Unit）が備える機能により実現することができる。格納部７、８は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やハードディスクドライブ（ＨＤＤ:Hard Disk Drive）等が備えるデータ記憶領域により実現することができる。

以下、第２の実施の形態において、開示の設計支援装置をより具体的に説明する。
＜第２の実施の形態＞
図２は、第２の実施の形態の設計支援装置のハードウェア構成を示す図である。

設計支援装置１０は、ＣＰＵ１０１によって装置全体が制御されている。ＣＰＵ１０１には、バス１０８を介してＲＡＭ１０２と複数の周辺機器が接続されている。
ＲＡＭ１０２は、設計支援装置１０の主記憶装置として使用される。ＲＡＭ１０２には、ＣＰＵ１０１に実行させるＯＳ（Operating System）のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。また、ＲＡＭ１０２には、ＣＰＵ１０１による処理に使用する各種データが格納される。

バス１０８には、ハードディスクドライブ１０３、グラフィック処理装置１０４、入力インタフェース１０５、ドライブ装置１０６、および通信インタフェース１０７が接続されている。

ハードディスクドライブ１０３は、内蔵したディスクに対して、磁気的にデータの書き込みおよび読み出しを行う。ハードディスクドライブ１０３は、設計支援装置１０の二次記憶装置として使用される。ハードディスクドライブ１０３には、ＯＳのプログラム、アプリケーションプログラム、および各種データが格納される。なお、二次記憶装置としては、フラッシュメモリ等の半導体記憶装置を使用することもできる。

グラフィック処理装置１０４には、モニタ１０４ａが接続されている。グラフィック処理装置１０４は、ＣＰＵ１０１からの命令に従って、画像をモニタ１０４ａの画面に表示させる。モニタ１０４ａとしては、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）を用いた表示装置や、液晶表示装置等が挙げられる。

入力インタフェース１０５には、キーボード１０５ａとマウス１０５ｂとが接続されている。入力インタフェース１０５は、キーボード１０５ａやマウス１０５ｂから送られてくる信号をＣＰＵ１０１に送信する。なお、マウス１０５ｂは、ポインティングデバイスの一例であり、他のポインティングデバイスを使用することもできる。他のポインティングデバイスとしては、例えばタッチパネル、タブレット、タッチパッド、トラックボール等が挙げられる。

ドライブ装置１０６は、例えば、光の反射によって読み取り可能なようにデータが記録された光ディスクや、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等の持ち運び可能な記録媒体に記録されたデータの読み取りを行う。例えば、ドライブ装置１０６が光学ドライブ装置である場合、レーザ光等を利用して、光ディスク４００に記録されたデータの読み取りを行う。光ディスク４００には、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ（Recordable）／ＲＷ（ReWritable）等が挙げられる。

通信インタフェース１０７は、ネットワーク３００に接続されている。通信インタフェース１０７は、ネットワーク３００を介して、他のコンピュータまたは通信機器との間でデータを送受信する。

以上のようなハードウェア構成によって、本実施の形態の処理機能を実現することができる。
図２に示すようなハードウェア構成の設計支援装置１０内には、以下のような機能が設けられる。

図３は、第２の実施の形態の設計支援装置の機能を示すブロック図である。
設計支援装置１０は、入力受付部１１と、断面図作成部１２と、特徴部位検出部１３と、クリアランス計測部１４と、出力部１５とを有している。特徴部位検出部１３は、部位検出部の一例である。クリアランス計測部１４と出力部１５は、決定部と特定部の一例である。

入力受付部１１は、３Ｄモデル格納部２１に格納されている製品の３Ｄモデル、特徴パターン格納部２２に格納されている特徴パターン、および計測箇所特定パターン格納部２３に格納されている計測箇所特定パターンの入力を受け付ける。

特徴パターンは、３Ｄモデルの中で特徴があると設計者が定めた部位を検出するパターン（型）である。設計者は、クリアランスを計測したい部位の概形を特徴パターンとして特徴パターン格納部２２に登録しておくことができる。

計測箇所特定パターンは、３Ｄモデルの計測箇所を特定するパターン（型）である。詳細は後述するが、設計支援装置１０は、計測箇所特定パターンを、特徴パターンと併せて使用することにより、設計者がクリアランスを計測したい計測箇所を、より確実に特定できる可能性を高めることができる。

なお、３Ｄモデル、特徴パターン、および計測箇所特定パターンが複数存在する場合は、設計者は、使用する３Ｄモデル、特徴パターン、および計測箇所特定パターンを任意に決定することができる。

そして、入力受付部１１は、受け付けた３Ｄモデルを断面図作成部１２に送り、特徴パターンを特徴部位検出部１３に送り、計測箇所特定パターンをクリアランス計測部１４に送る。

なお、３Ｄモデル格納部２１、特徴パターン格納部２２および計測箇所特定パターン格納部２３のうちの１つまたは全部が、設計支援装置１０内に設けられていてもよい。
断面図作成部１２は、入力受付部１１が受け付けた３Ｄモデルから製品の断面図を作成する。具体的には、断面図作成部１２は、３Ｄモデルに基づいて、３Ｄ座標系において、Ｘ、Ｙ、Ｚそれぞれの方向に等間隔に３Ｄモデルを輪切りにした断面図を作成する。作成した断面図は、複数の線分で構成されている。

特徴部位検出部１３は、断面図作成部１２が作成した断面図と入力受付部１１が受け付けた特徴パターンとを用いて特徴的な部位（以下、「特徴部位」と言う）のおおよその位置を検出する。なお、特徴部位としては、例えば、クリアランスを測定したい部分の周囲の部位の中で、特徴的な断面形状を有する部位を用いる。特徴的な断面形状は、例えば、断面図内で、同様の形状が他に現れないことが分かっている断面形状である。また、クリアランスを測定したい部分から離れた位置の部位であっても、その部位に対するクリアランスを測定したい部分の相対位置が明確であれば、特徴部位として用いることができる。特徴部位の検出方法は、例えば、従来公知のパターンマッチング方法（例えばグラフマッチング等が挙げられる）。なお、特徴部位検出部１３は、特徴パターンと完全に一致した部位を検出するようにしてもよいし、部分的に一致した部位を検出するようにしてもよい。

図４は、断面図作成部が作成した断面図の一例を示す図である。
図４に示す断面図３１は、断面図作成部１２が、３ＤモデルのＺ軸方向に向かって複数の断面図を作成したうちの１図を示している。この図４には、断面図３１上で検出された特徴パターン２２ａに一致する部位２２ｂを示している。ＸＹ座標系を採用する断面図３１の部位２２ｂの原点の座標（Ｘ，Ｙ）は、ｘｙ座標系を採用する特徴パターン２２ａの原点の座標（０，０）に対応している。

クリアランス計測部１４は、入力受付部１１が受け付けた計測箇所特定パターンを用いて製品の断面図３１の部位２２ｂの中からクリアランスを計測する箇所を特定する。そして、クリアランス計測部１４は、特定した箇所のクリアランスを計測する。

図５は、計測箇所特定パターンの一例を示す図である。
計測箇所特定パターン２３ａは、クリアランスを計測する箇所を特定する指標となる線分Ｌ１と測定方向を特定する単位ベクトルＶ１を有する。図５では、単位ベクトルＶ１の方向は、線分Ｌ１に垂直方向である。計測箇所特定パターン２３ａの座標系は、ｘｙ座標系を採用し、特徴パターン２２ａの座標系に対応している。例えば、計測箇所特定パターン２３ａの原点の座標（０，０）は、特徴パターン２２ａの原点の座標（０，０）に対応している。本実施の形態では、計測箇所特定パターン２３ａの線分Ｌ１の両端部の座標を、それぞれ（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）とする。なお、本実施の形態では、設計者が特徴パターン２２ａと計測箇所特定パターン２３ａを１対１に関連づけて計測箇所特定パターン格納部２３に登録している。すなわち、本実施の形態の計測箇所特定パターン２３ａは、特徴パターン２２ａが検出した部位のクリアランスを計測する箇所を特定することに特化したパターンである。このように特徴パターン２２ａと計測箇所特定パターン２３ａを１対１に関連づけておき、入力受付部１１に入力を受け付けさせることにより、設計者が希望する計測箇所を特定できる精度を高めることができる。しかし、これに限らず、特徴パターン２２ａと計測箇所特定パターン２３ａが１対１に対応していなくてもよい。入力受付部１１が受け付ける特徴パターン２２ａと計測箇所特定パターン２３ａの個数も任意に決定することができる。

出力部１５は、クリアランス計測部１４が計測したクリアランスを出力する。
次に、設計支援装置１０の処理を説明する。
図６は、設計支援装置の処理を示すフローチャートである。

［ステップＳ１］ 入力受付部１１は、製品の３Ｄモデルと特徴パターン２２ａと計測箇所特定パターン２３ａを受け付ける。そして、入力受付部１１は、受け付けた３Ｄモデルを断面図作成部１２に送り、特徴パターン２２ａを特徴部位検出部１３に送り、計測箇所特定パターン２３ａをクリアランス計測部１４に送る。その後、ステップＳ２に遷移する。

［ステップＳ２］ 断面図作成部１２は、受け取った３Ｄモデルに基づいて、断面図を作成する断面図作成処理を実行する。断面図作成処理の内容は、後に詳述する。
［ステップＳ３］ 断面図作成部１２は、未処理の（ステップＳ４〜Ｓ９の処理を行っていない）断面図が存在するか否かを判断する。断面図作成部１２は、未処理の断面図が存在すると判断した場合（ステップＳ３のＹｅｓ）、未処理の断面図を１つ選択し、特徴部位検出部１３に送る。その後、ステップＳ４に遷移する。未処理の断面図が存在しないと判断した場合（ステップＳ３のＮｏ）、図６の処理を終了する。

［ステップＳ４］ 特徴部位検出部１３は、断面図作成部１２が選択した断面図にステップＳ１にて受け取った特徴パターン２２ａを用いて特徴部位を検出する特徴部位検出処理を実行する。特徴部位検出処理が終了すると、ステップＳ５に遷移する。

［ステップＳ５］ 特徴部位検出部１３は、特徴部位検出処理の実行によって特徴部位が検出されたか否かを判断する。特徴部位検出処理の実行によって特徴部位が検出された場合（ステップＳ５のＹｅｓ）、ステップＳ３にて受け取った断面図と特徴パターン２２ａの検出座標をクリアランス計測部１４に送る。その後、ステップＳ６に遷移する。特徴部位検出処理の実行によって特徴部位が検出されなかった場合（ステップＳ５のＮｏ）、ステップＳ３に遷移する。

［ステップＳ６］ クリアランス計測部１４は、入力受付部１１が受け付けた計測箇所特定パターン２３ａを用いて製品の断面図からクリアランスを計測する箇所を特定する計測箇所特定処理を実行する。なお、計測箇所特定処理の内容は、後に詳述する。計測箇所特定処理が終了すると、ステップＳ７に遷移する。

［ステップＳ７］ クリアランス計測部１４は、計測箇所特定処理の実行によって計測箇所が特定されたか否かを判断する。計測箇所が特定された場合（ステップＳ７のＹｅｓ）、ステップＳ８に遷移する。計測箇所が特定されなかった場合（ステップＳ７のＮｏ）、ステップＳ３に遷移する。

［ステップＳ８］ クリアランス計測部１４は、ステップＳ７にて計測箇所が特定された箇所のクリアランスを計測するクリアランス計測処理を実行する。クリアランス計測処理が終了すると、ステップＳ９に遷移する。

［ステップＳ９］ 出力部１５は、クリアランス計測部１４の計測結果を出力する。その後、ステップＳ３に遷移する。
以上で、図６の処理の説明を終了する。

次にステップＳ２の断面図作成処理を説明する。設計者は、例えば図５に示すようなＺ軸方向に断面を形成する処理（第１の断面図作成処理）と、回転方向に断面を形成する処理（第２の断面図作成処理）のいずれかを選択し、断面図作成部１２に実行させることができる。以下、順に説明する。

＜第１の断面図作成処理＞
図７は、第１の断面図作成処理を示すフローチャートである。
［ステップＳ１１］ 断面図作成部１２は、最大外形位置（Ｚ軸方向の始点）に基準面を作成する。その後、ステップＳ１２に遷移する。

［ステップＳ１２］ 断面図作成部１２は、基準面の存在する位置で断面図を作成する。その後、ステップＳ１３に遷移する。
［ステップＳ１３］ 断面図作成部１２は、Ｚ軸方向に走査する。その後、ステップＳ１４に遷移する。

［ステップＳ１４］ 断面図作成部１２は、新たな面を発見したか否かを判断する。新たな面を発見した場合（ステップＳ１４のＹｅｓ）、ステップＳ１５に遷移する。新たな面を発見しなかった場合（ステップＳ１４のＮｏ）、図７の処理を終了する。

［ステップＳ１５］ 断面図作成部１２は、基準面を移動する。その後、ステップＳ１２に遷移する。
以上で第１の断面図作成処理の説明を終了する。この第１の断面図作成処理によれば、同じ断面図の作成を回避し、断面図の作成数を絞り込むことができる。

次に、第１の断面図作成処理の具体例を説明する。
図８は、第１の断面図作成処理の具体例を説明する図である。
図８（ａ）、（ｂ）の左側の図は、Ｚ軸方向を奥行き方向に設定したときの３Ｄモデル４０の正面図を示し、右側の図は、３Ｄモデル４０の側面図を示している。３Ｄモデル４０は、部品４１、４２、４３を備えている。部品４１、４２，４３は、それぞれポリゴン（三角形）の集合で構成されている。

図８（ｂ）に示すように断面図作成部１２は、３Ｄモデル４０が備える部品４１の最大外形位置に基準面４４を作成する。
次に、図８（ｃ）に示すように、断面図作成部１２は、基準面４４の位置での３Ｄモデル４０の断面図４１ａを作成する。

次に、図８（ｃ）に示すように、断面図作成部１２は、３Ｄ空間上で基準面４４からＺ軸方向（矢印４５参照）に３Ｄモデル４０を走査し、新たな面が発生する部分を抽出する。具体例では部品４２の側面が発生する。

次に、図８（ｄ）に示すように、断面図作成部１２は、発生した部品４２の側面まで基準面４４を移動する。そして、基準面４４の位置での３Ｄモデル４０の断面図４２ａを作成する。

その後、図示していないが、部品４３の側面が発生すると、断面図作成部１２は、発生した部品４３の側面まで基準面４４を移動する。そして、基準面４４の位置での３Ｄモデル４０の断面図を作成する。

次に、図８（ｃ）の処理をより詳しく説明する。
図９は、新たな面が発生する部分の抽出を説明する図である。
断面図作成部１２は、基準面４４と同じ方向を向いている各ポリゴンの重心を求める。図９（ａ）は、求めた重心を示している。ここで、重心ｇ１は、部品４１の重心であり、重心ｇ２は、部品４２の重心であり、重心ｇ３は、部品４３の重心である。

次に、図９（ｂ）に示すように、断面図作成部１２は、基準面４４から各重心ｇ２、ｇ３までの距離ｈ１、ｈ２をそれぞれ計測し、最も小さい距離ｈ１をもつ部品４２の面を奥行き方向の新たな面とする。新たな面を決定する際に、同一平面上にある他の重心は、無視してもよい。

＜第２の断面図作成処理＞
図１０は、第２の断面図作成処理を示すフローチャートである。
［ステップＳ２１］ 断面図作成部１２は、３Ｄモデルの重心位置を通過し、ＹＺ平面に平行な基準面を作成する。その後、ステップＳ２２に遷移する。

［ステップＳ２２］ 断面図作成部１２は、ステップＳ２１にて作成した基準面の存在する位置で断面図を作成する。その後、ステップＳ２３に遷移する。
［ステップＳ２３］ 断面図作成部１２は、作成した断面図上で基準面を回転する。その後、ステップＳ２４に遷移する。

［ステップＳ２４］ 断面図作成部１２は、回転角度の累積が３６０°より大きいか否かを判断する。回転角度の累積が３６０°より大きい場合（ステップＳ２４のＹｅｓ）、図１０の処理を終了する。回転角度の累積が３６０°以下である場合（ステップＳ２４のＮｏ）、ステップＳ２２に遷移する。

次に、第２の断面図作成処理の具体例を説明する。
図１１および図１２は、第２の断面図作成処理の具体例を説明する図である。
図１１（ａ）、（ｂ）の左側の図は、３Ｄモデル５０の上面図を示し、右側の図は、３Ｄモデル５０の側面図を示している。３Ｄモデル５０は、押し出しフィーチャ（Extrude Features）５１と、フィーチャ５２ａ〜５２ｄを備えている。フィーチャは、穴、リブ、ボス、フィレット等、ＣＡＤで形状を作成するときの特徴を持つ形状要素の最小の単位である。

断面図作成部１２は、押し出しフィーチャ５１の重心ｇ４を通過し、ＹＺ平面に平行な基準面５３を作成する。
次に、断面図作成部１２は、図１２（ａ）に示すように、基準面５３のＡ−Ａ線での断面図５１ａを作成する。

次に、断面図作成部１２は、図１２（ｂ）に示すように、重心ｇ４を中心にＹ軸周りに基準面５３を角度θだけ回転させる。この処理により、断面図５１ｂを作成することができる。

次に、回転角度θの決定方法を説明する。
図１３は、回転角度の決定方法を説明する図である。
図１３に示す、３Ｄモデル５０は、押し出しフィーチャ５４と、フィーチャ５２ｅ〜５２ｈを備えている。断面図作成部１２は、フィーチャ５２ｅ〜５２ｈの重心ｇ５ｅ〜ｇ５ｈを求める。フィーチャ５２ｅ〜５２ｈは３Ｄ形状であり、重心ｇ５ｅ〜ｇ５ｈは、計算により一般的に求まる。

断面図作成部１２は、押し出しフィーチャ５４の重心ｇ６を通過し、ＹＺ平面に平行な基準面５５を作成する。また、断面図作成部１２は、押し出しフィーチャ５４の重心ｇ６と、各フィーチャの重心ｇ５ｅ〜ｇ５ｈを結ぶ直線Ｌ３ｅ〜Ｌ３ｈを作成する。そして、断面図作成部１２は、基準面５５の直線Ｌ２と、各直線Ｌ３ｅ〜Ｌ３ｈそれぞれが形成する角度θ１〜θ４それぞれを回転角度θに決定する。この処理により、クリアランスの計測に適切な断面を得られる可能性を高めることができる。

次に、ステップＳ６の計測箇所特定処理を説明する。
図１４は、計測箇所特定処理を示すフローチャートである。
［ステップＳ３１］ クリアランス計測部１４は、断面図と特徴パターンが一致した座標から断面図での指標となる線分の中心位置を算出する。その後、ステップＳ３２に遷移する。

［ステップＳ３２］ クリアランス計測部１４は、断面図を構成する各線分の中心位置を算出する。その後、ステップＳ３３に遷移する。
［ステップＳ３３］ クリアランス計測部１４は、距離の近い線分を取得する。その後、ステップＳ３４に遷移する。

［ステップＳ３４］ クリアランス計測部１４は、線分の傾きの差が小さいものを計測箇所に特定する。その後、図１４の処理を終了する。
次に、計測箇所特定処理の具体例を説明する。

図１５〜図１９は、計測箇所特定処理の具体例を説明する図である。
クリアランス計測部１４は、断面図３１とマッチした特徴パターン２２ａの原点（０，０）のＸＹ座標系での座標（Ｘ，Ｙ）から断面図３１上での指標となる線分Ｌ１の中心座標Ｃ０を算出する。具体的には、ｘｙ座標系における線分Ｌ１の左端部の座標を（ｘ１，ｙ１）、右端部の座標を（ｘ２，ｙ２）とすると、ＸＹ座標系における線分Ｌ１の左端部の座標は（Ｘ＋ｘ１，Ｙ＋ｙ１）、右端部の座標は（Ｘ＋ｘ２，Ｙ＋ｙ２）となる。従って、中心座標Ｃ０は、（Ｘ＋（ｘ１＋ｘ２）／２，Ｙ＋（ｙ１＋ｙ２）／２）で表すことができる。

次に、図１６（ａ）に示すように、クリアランス計測部１４は、断面図３１を構成する各線分の中心座標Ｃ１を算出する。
次に、クリアランス計測部１４は、中心座標Ｃ０と断面図３１を構成する線分の各中心座標Ｃ１との距離を比較する。そして、クリアランス計測部１４は、中心座標Ｃ０との距離が短い順に、中心座標Ｃ１を備える線分を１０件抽出する。具体的には、図１６（ｂ）に示すように、中心座標Ｃ０を中心として同心円状に検索範囲Ｅ１を広げていく。そして、検索範囲Ｅ１に入った順に１０個の中心座標Ｃ１を抽出する。なお、１０件という件数は一例である。

次に、クリアランス計測部１４は、抽出した１０件の各線分の傾きと線分Ｌ１の傾きを比較する。そして、クリアランス計測部１４は、最も傾きの差が小さい傾きを持つ線分Ｌ５を計測箇所の一方の線分に決定する。なお、線分Ｌ５は、第１の線分の一例である。そして、クリアランス計測部１４は、決定した計測箇所の線分Ｌ５の情報を断面図作成部１２に送る。

次に、クリアランス計測部１４は、計測箇所特定パターン２３ａが備える単位ベクトルＶ１に基づいて計測箇所の線分Ｌ５から単位ベクトルＶ１の方向に断面図３１を走査し、対向する線分が存在するか否かを判断する。本具体例では、図１７（ａ）に示すように、線分Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９が存在するので、クリアランス計測部１４は、以下の方法を用いて計測する箇所（線分間）を特定する。

クリアランス計測部１４は、図１７（ｂ）に示すように、線分Ｌ５と、計測箇所の線分Ｌ５の両端Ｅ５ａ、Ｅ５ｂから断面図３１中の３Ｄモデル３０の最大外形位置３２までを計測方向に延ばした直線と、計測箇所と３Ｄモデル３０の外形に囲まれる矩形をクリアランス計測範囲Ａ１に設定する。

次に、クリアランス計測部１４は、図１８（ａ）に示すように、クリアランス計測範囲Ａ１内の全ての線分Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９を抽出する。
次に、クリアランス計測部１４は、図１８（ｂ）に示すように、抽出した線分Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９のクリアランス計測範囲Ａ１内での各頂点Ｃ２〜Ｃ９の座標を求める。

次に、クリアランス計測部１４は、図１８（ｃ）に示すように、各頂点Ｃ２〜Ｃ９から計測箇所の線分Ｌ５におろした垂線のうち、最も距離が短い頂点Ｃ２（または頂点Ｃ３）を有する線分Ｌ６とのクリアランスＬ１０を計測箇所に特定する。図１９は、断面図３１内でのクリアランスＬ１０の位置を示す図である。クリアランス計測部１４は、クリアランスＬ１０を計測する。

出力部１５は、クリアランス計測部１４が決定した計測結果を出力する。
図２０は、出力部が出力した計測結果の一例を示す図である。
モニタ１０４ａに表示された画面２００は、結果表示部２０１と操作部２０２とを有している。

結果表示部２０１には、出力部１５が出力した計測結果（図２０では、「１．０」）が、断面図３１と併せて表示される。なお、出力部１５は、クリアランス計測部１４が特定したクリアランスを計測する箇所の線分をハイライト表示するようにしてもよい。

操作部２０２内には、計測ボタン２０２ａと、特徴パターン選択ボタン２０２ｂが表示されている。設計者が、マウス１０５ｂ等を用いて特徴パターン選択ボタン２０２ｂを押下すると、出力部１５は、利用可能な特徴パターン２２ａの一覧表示部２０２ｃをモニタ１０４ａに表示する。設計者が、マウス１０５ｂ等を用いて一覧表示部２０２ｃの中から特徴パターン２２ａを１つ選択し、選択ボタン２０２ｄを押下すると、出力部１５は、選択された特徴パターン２２ａを表示部２０２ｅに表示する。

また、設計者が、マウス１０５ｂ等を用いて計測ボタン２０２ａを押下すると、特徴部位検出部１３およびクリアランス計測部１４が動作する。そして、出力部１５は、断面図３１と併せて計測結果を表示する。

次に、計測箇所特定処理の他の具体例を説明する。
＜計測箇所特定処理の他の具体例＞
図２１は、計測箇所特定処理の他の具体例を説明する図である。

図２１に示す断面図６１には、ボタン６２と、ベース６３上に配置され、ボタン６２が押下されたことを検出するセンサ６４と、ボタン６２が押下されることにより当接し、下方向の移動を規制するストッパ６５とが示されている。

この図２１には、断面図６１上で検出された特徴パターン２２ａに一致する部位２２ｃを示している。この部位２２ｃに対し、図２１に示す線分Ｌ１１と単位ベクトルＶ３を備える計測箇所特定パターン２３ａを適用することにより、クリアランス計測部１４は、ボタン６２と、センサ６４との間のクリアランスＬ１２を計測箇所に特定する。

図２２は、計測箇所特定処理の他の具体例を説明する図である。
図２２に示す断面図７１には、部品７２と部品７３とが示されている。この図２２には、断面図７１上で検出された特徴パターン２２ａに一致する部位２２ｃを示している。この部位２２ｃに対し、図２２に示す線分Ｌ１３と単位ベクトルＶ４を備える計測箇所特定パターン２３ａを適用することにより、クリアランス計測部１４は、部品７２と部品７３のインロー（印籠）部分のクリアランスＬ１４を計測箇所に特定する。

以上述べたように、設計支援装置１０によれば、クリアランス計測部１４が計測箇所特定パターン２３ａを用いて計測箇所特定処理を行うことにより、計測箇所を特定することができる。

＜第３の実施の形態＞
次に、第３の実施の形態の設計支援装置について説明する。
以下、第３の実施の形態の設計支援装置について、前述した第２の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

第３の実施の形態の設計支援装置は、計測箇所特定処理が異なっている。
図２３は、第３の実施の形態の計測箇所特定処理を示すフローチャートである。
［ステップＳ４１］ クリアランス計測部１４は、第１の計測箇所の特定を開始する。その後、ステップＳ４２に遷移する。

［ステップＳ４２］ クリアランス計測部１４は、第１の計測箇所が特定できたか否かを判断する。第１の計測箇所が特定できた場合（ステップＳ４２のＹｅｓ）、ステップＳ４３に遷移する。第１の計測箇所が特定できなかった場合（ステップＳ４２のＮｏ）、図２３の処理を終了する。

［ステップＳ４３］ クリアランス計測部１４は、第２の計測箇所の特定を開始する。その後、ステップＳ４４に遷移する。
［ステップＳ４４］ クリアランス計測部１４は、第２の計測箇所が特定できたか否かを判断する。第２の計測箇所が特定できた場合（ステップＳ４４のＹｅｓ）、ステップＳ４５に遷移する。第２の計測箇所が特定できなかった場合（ステップＳ４４のＮｏ）、図２３の処理を終了する。

［ステップＳ４５］ クリアランス計測部１４は、計測範囲を設定する。その後、図２３の処理を終了する。
次に、第３の実施の形態の計測箇所特定処理の具体例を説明する。

図２４〜図３０は、第３の実施の形態の計測箇所特定処理の具体例を説明する図である。
図２４は、３Ｄモデル８０の断面図８１および第３の実施の形態の特徴パターン２２ａを示している。３Ｄモデル８０は、２つの板８２、８３をネジ８４とナット８５で共締めしたモデルである。ネジ８４のおおよその位置は、特徴部位検出部１３が特徴パターン２２ａを参照することにより検出する。

図２５に示す計測箇所特定パターン２３ｂは、指標となる線分Ｌ１５と計測方向を指示する単位ベクトルＶ５を有している。
クリアランス計測部１４は、計測箇所特定パターン２３ｂを用いて３Ｄモデル８０の断面図８１からクリアランスの計測箇所となる線分Ｌ１６を特定する。特定方法は、第２の実施の形態と同様である。すなわち、図１４のステップＳ３１〜Ｓ３４の処理を行う。

図２６に示す計測箇所特定パターン２３ｃは、指標となる線分Ｌ１７と計測範囲を指示した単位ベクトル（以下、「計測範囲指示ベクトル」と言う）Ｖ６を有している。
クリアランス計測部１４は、計測箇所特定パターン２３ｃを用いて３Ｄモデル８０の断面図８１からクリアランスの計測箇所となる線分Ｌ１８を特定する。特定方法は、第２の実施の形態と同様である。すなわち、図１４のステップＳ３１〜Ｓ３４の処理を行う。

次に、クリアランス計測部１４は、図２７に示すように、線分Ｌ１８から計測箇所特定パターン２３ｃの単位ベクトルＶ６の方向に、単位ベクトルＶ６の大きさ分の矩形を形成する。この矩形を計測範囲Ａ４に設定する。

次に、クリアランス計測部１４は、線分Ｌ１６から計測箇所特定パターン２３ｂの単位ベクトルＶ５の方向に存在する線分のうち、設定した計測範囲Ａ４に収まるもので線分Ｌ１６から最も距離が短い線分を特定する。具体的には、以下の処理を行う。

クリアランス計測部１４は、図２８（ａ）に示すように、線分Ｌ１６と線分Ｌ１８の交点Ｘａ、および線分Ｌ１８から単位ベクトルＶ６の大きさ分オフセットした直線Ｌ１９と線分Ｌ１６との交点Ｙａを算出する。交点Ｘａおよび交点Ｙａは、無限長の直線上の交点とする。

次に、クリアランス計測部１４は、図２８（ｂ）に示すように、交点Ｘａと交点Ｙａの中心点Ｚａを算出する。
次に、クリアランス計測部１４は、図２９（ａ）に示すように、中心点Ｚａの位置に単位ベクトルＶ５と同じ方向の計測方向指示ベクトルＶ７を配置する。

次に、クリアランス計測部１４は、図２９（ｂ）に示すように、線分Ｌ１８と直線Ｌ１９との間において、計測方向指示ベクトルＶ７を用いて計測箇所の線分を特定する。
図３０は、特定した計測箇所を示す図である。クリアランス計測部１４は、特定した箇所のクリアランスＬ２０を計測する。

第３の実施の形態の設計支援装置によれば、第２の実施の形態の設計支援装置と同様の効果が得られる。
なお、設計支援装置１０が行った処理が、複数の装置によって分散処理されるようにしてもよい。例えば、１つの装置が、特徴部位検出部１３の処理を行って特徴部位を検出しておき、他の装置が、特徴部位を用いて計測箇所を特定するようにしてもよい。

以上、本発明の設計支援装置、設計支援方法および設計支援プログラムを、図示の実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物や工程が付加されていてもよい。

また、本発明は、前述した各実施の形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
なお、上記の処理機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合、設計支援装置１、１０が有する機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、磁気記憶装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等が挙げられる。磁気記憶装置には、ハードディスクドライブ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、磁気テープ等が挙げられる。光ディスクには、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ／ＲＷ等が挙げられる。光磁気記録媒体には、ＭＯ（Magneto-Optical disk）等が挙げられる。

プログラムを流通させる場合には、例えば、そのプログラムが記録されたＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体が販売される。また、プログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することもできる。

プログラムを実行するコンピュータは、例えば、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、自己の記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、自己の記憶装置からプログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行する。なお、コンピュータは、可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することもできる。また、コンピュータは、ネットワークを介して接続されたサーバコンピュータからプログラムが転送される毎に、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することもできる。

また、上記の処理機能の少なくとも一部を、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）等の電子回路で実現することもできる。

１、１０ 設計支援装置
１ａ 部位検出部
１ｂ 決定部
１ｃ 特定部
２ 設計対象物
３、３１、６１、７１、８１ 断面図
４ 部位検出パターン
５、２３ａ 計測箇所特定パターン
６ａ 線分（第１の線分）
６ｂ、６ｃ 線分
７、８ 格納部
９ 間隙
１１ 入力受付部
１２ 断面図作成部
１３ 特徴部位検出部
１４ クリアランス計測部
１５ 出力部
２１ ３Ｄモデル格納部
２２ 特徴パターン格納部
２２ａ 特徴パターン
２３ 計測箇所特定パターン格納部

Claims (7)

1. 間隙を計測する対象物の断面に現れる所定の形状に対する相対位置によって端点が定義された、指標となる線分を用い、前記対象物の形状データに基づいて生成した断面図に現れる線分のうち、前記指標となる線分との距離が短い順に所定数の線分を抽出し、抽出した線分のうち前記指標となる線分と傾きの差が最も小さい線分を、間隙の計測箇所の始点を包含する第１の線分に決定する決定部と、
   間隙を計測する方向を特定するベクトルを用い、前記決定部が決定した前記第１の線分と、前記第１の線分の前記ベクトルの方向に存在する第２の線分との間隙を計測箇所に特定する特定部と、
   を有することを特徴とする設計支援装置。
2. 間隙を計測する対象物の断面に現れる所定の形状に対する相対位置によって端点が定義された、指標となる線分を用い、前記対象物の形状データに基づいて生成した断面図に現れる線分のうち、前記指標となる線分との間で所定の条件を満たす線分を、間隙の計測箇所の始点を包含する第１の線分に決定する決定部と、
   間隙を計測する方向を特定するベクトルを用い、前記決定部が決定した前記第１の線分の前記ベクトルの方向に存在する線分のうち、線分の頂点から前記第１の線分に下ろした垂線が最も短い線分を第２の線分に決定し、前記第１の線分と前記第２の線分との間隙を計測箇所に特定する特定部と、
   を有することを特徴とする設計支援装置。
3. 間隙を計測する対象物の断面に現れる所定の形状に対する相対位置によって端点が定義された、第１の指標となる線分を用い、前記対象物の形状データに基づいて生成した断面図に現れる線分のうち、前記第１の指標となる線分との間で所定の条件を満たす線分を、間隙の計測箇所の始点を包含する第１の線分に決定する決定部と、
   第２の指標となる線分を用い、前記第２の指標となる線分との間で所定の条件を満たす線分を、間隙の計測範囲の始点となる第３の線分に決定し、決定した前記第３の線分と間隙を計測する範囲を特定する第１のベクトルとを用いて前記計測範囲を決定する範囲決定部と、
   間隙を計測する方向を特定する第２のベクトルを用い、前記決定部が決定した前記第１の線分の前記第２のベクトルの方向に存在する線分のうち、前記計測範囲内の線分を第２の線分に決定し、前記第１の線分と前記第２の線分との間隙を計測箇所に特定する特定部と、
   を有することを特徴とする設計支援装置。
4. 前記対象物の３Ｄモデルから作成した断面それぞれに所定の形状を備える部位を検出する部位検出部をさらに有し、
   前記決定部は、前記部位検出部が検出した前記部位から前記第１の線分を決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の設計支援装置。
5. 前記特定部が特定した間隙を計測する計測部をさらに有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の設計支援装置。
6. コンピュータが、
   間隙を計測する対象物の断面に現れる所定の形状に対する相対位置によって端点が定義された、指標となる線分を用い、前記対象物の形状データに基づいて生成した断面図に現れる線分のうち、前記指標となる線分との距離が短い順に所定数の線分を抽出し、抽出した線分のうち前記指標となる線分と傾きの差が最も小さい線分を、間隙の計測箇所の始点を包含する第１の線分に決定し、
   間隙を計測する方向を特定するベクトルを用いて、決定した前記第１の線分の前記ベクトルの方向に存在する第２の線分との間隙を計測箇所に特定する、
   ことを特徴とする設計支援方法。
7. コンピュータに、
   間隙を計測する対象物の断面に現れる所定の形状に対する相対位置によって端点が定義された、指標となる線分を用い、前記対象物の形状データに基づいて生成した断面図に現れる線分のうち、前記指標となる線分との距離が短い順に所定数の線分を抽出し、抽出した線分のうち前記指標となる線分と傾きの差が最も小さい線分を、間隙の計測箇所の始点を包含する第１の線分に決定し、
   間隙を計測する方向を特定するベクトルを用いて、決定した前記第１の線分の前記ベクトルの方向に存在する第２の線分との間隙を計測箇所に特定する、
   処理を実行させることを特徴とする設計支援プログラム。

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