JP6766465B2 - Structure design system, structure design method and structure design program - Google Patents
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Description
本発明は、モルタル等で構成される構造体の設計システム、構造体の設計方法及び構造体の設計プログラムに関する。 The present invention relates to a structure design system composed of mortar and the like, a structure design method, and a structure design program.
立体の構造物を製造する場合、３Ｄ（３次元）プリンタを利用することがある。この３Ｄプリンタは、複数の層を積み重ねることにより立体を形成する。この場合、各層の形状を変更することにより、複雑な立体も製造することができる。 When manufacturing a three-dimensional structure, a 3D (three-dimensional) printer may be used. This 3D printer forms a solid by stacking a plurality of layers. In this case, by changing the shape of each layer, a complicated three-dimensional object can be manufactured.
このような３Ｄプリンタによるコンクリート構造物の設計も検討されている（例えば、非特許文献１参照。）。この非特許文献１においては、連続して吐出されるモルタルを、任意の形状に動かして層を形成し、この層を積み重ねる。 The design of a concrete structure by such a 3D printer is also being studied (see, for example, Non-Patent Document 1). In Non-Patent Document 1, continuously discharged mortar is moved into an arbitrary shape to form a layer, and the layers are stacked.
しかしながら、３Ｄプリンタを用いて、モルタルによりコンクリート構造物を製造する場合には、モルタルの吐出の開始や停止等の制御は難しい。そのため、モルタルの連続的な吐出状態を継続させて形成する必要がある。この状態において、モルタルの吐出口が同じ箇所を何回も通過すると、その部分だけが厚くなる。このため、構造体の設計において、吐出口の的確な移動経路を考慮しておかなければ、所望の構造体を製造することができない。また、モルタルを多層に積み上げて構造体を構築する場合、１層における始点と終点とがずれていると、次層を形成するために、モルタルの吐出を停止して吐出口を終点から始点へ移動させる必要がある。 However, when a concrete structure is manufactured from mortar using a 3D printer, it is difficult to control the start and stop of mortar discharge. Therefore, it is necessary to continuously form the mortar in a continuous discharge state. In this state, if the discharge port of the mortar passes through the same portion many times, only that portion becomes thick. For this reason, a desired structure cannot be manufactured unless an accurate movement path of the discharge port is taken into consideration in the design of the structure. In addition, when constructing a structure by stacking mortar in multiple layers, if the start point and end point of one layer are out of alignment, the discharge of mortar is stopped and the discharge port is moved from the end point to the start point in order to form the next layer. Need to move.
本発明は、上述の課題に鑑みてなされ、その目的は、３次元プリンタを用いて製造する構造体を効率的に設計することができる構造体の設計システム、構造体の設計方法及び構造体の設計プログラムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to design a structure design system, a structure design method, and a structure capable of efficiently designing a structure manufactured by using a three-dimensional printer. It is to provide a design program.
・上記課題を解決する構造体の設計システムでは、構造体を構成する図形の特徴点となるノードを記憶するノードメモリと、前記ノードの通過順番を記憶する経路メモリと、前記構造体の内部を構成する図形を記憶する図形メモリと、前記構造体を設計する制御部とを備えた設計システムであって、前記制御部は、前記図形メモリに記憶された図形の中で、新規閉図形を配置することにより補強する既存図形を特定する配置特定処理と、前記ノードメモリに記憶された既存図形のノード間に、前記新規閉図形を構成するノードを特定するノード特定処理と、前記新規閉図形により前記既存図形の内部を分割して生成された分割図形を前記図形メモリに記憶する図形生成処理と、前記経路メモリに記憶された前記既存図形の外形を通過する経路に対して、前記新規閉図形の外形を通過する経路を前記ノード間に追加して、新規経路を生成する経路生成処理とを繰り返す。一筆書きできる図形の内部に閉図形を配置した場合には、その配置した閉図形の外形を通過する経路を追加して生成された新たな経路は必ず一筆書きになる。従って、ユーザは、閉図形を配置する箇所を指定するだけで、そこに閉図形を配置することにより、一筆書きの経路を有する構造体を設計することができる。これにより、３次元プリンタを用いて製造する構造体を、効率よく設計することができる。 -In the structure design system that solves the above problems, the node memory that stores the nodes that are the feature points of the figures that make up the structure, the path memory that stores the passage order of the nodes, and the inside of the structure are stored. It is a design system including a graphic memory for storing a constituent graphic and a control unit for designing the structure, and the control unit arranges a newly closed graphic in the graphic stored in the graphic memory. By the arrangement specifying process for specifying the existing figure to be reinforced by the operation, the node specifying process for specifying the node constituting the newly closed figure between the nodes of the existing figure stored in the node memory, and the newly closed figure. The newly closed figure is used for the figure generation process of storing the divided figure generated by dividing the inside of the existing figure in the figure memory and the path passing through the outer shape of the existing figure stored in the path memory. A route passing through the outer shape of is added between the nodes, and a route generation process for generating a new route is repeated. When a closed figure is placed inside a figure that can be drawn with a single stroke, a new path created by adding a path that passes through the outer shape of the placed closed figure is always drawn with a single stroke. Therefore, the user can design a structure having a one-stroke path by arranging the closed figure only by designating the place where the closed figure is arranged. This makes it possible to efficiently design a structure manufactured by using a three-dimensional printer.
・上記構造体の設計システムにおいて、前記ノードメモリには、前記ノードを特定するノード識別子と、前記ノードのノード座標とが関連付けられたノード情報が記憶されており、前記制御部は、前記図形メモリに記憶された分割図形を特定し、この分割図形のノードの座標をノードメモリにおいて特定して、前記構造体についての構造解析を実行することが好ましい。これにより、設計した構造体における発生応力度等を評価することができる。 -In the design system of the structure, the node memory stores node information in which the node identifier that identifies the node and the node coordinates of the node are associated with each other, and the control unit uses the graphic memory. It is preferable to specify the divided figure stored in the above, specify the coordinates of the node of the divided figure in the node memory, and execute the structural analysis of the structure. This makes it possible to evaluate the degree of stress generated in the designed structure and the like.
・上記構造体の設計システムにおいて、前記制御部は、前記構造解析の結果に応じて照査条件を満たす構造体が複数ある場合には、前記構造体における前記経路の全長を算出し、前記全長が短い経路の構造体を特定することが好ましい。全長が短い経路であれば、コンクリート構造物を構成するモルタルの使用量を少なくすることができる。従って、複数の選択可能な構造体を設計した場合において、経路の長さに基づいて、効率的に製造できる構造体を特定することができる。 -In the structure design system, when there are a plurality of structures satisfying the verification conditions according to the result of the structural analysis, the control unit calculates the total length of the path in the structure, and the total length is the total length. It is preferable to identify short-path structures. If the route has a short total length, the amount of mortar used to form the concrete structure can be reduced. Therefore, when a plurality of selectable structures are designed, it is possible to specify a structure that can be efficiently manufactured based on the length of the path.
・上記構造体の設計システムにおいて、前記制御部は、前記ノードの移動指示を取得した場合、前記移動指示の前記ノードに関するノード情報における前記ノード座標を更新して、前記ノードメモリに記憶することが好ましい。これにより、ユーザの指示に応じてノードを移動させて、所望の構造体を設計することができる。 -In the design system of the structure, when the control unit acquires the movement instruction of the node, the control unit may update the node coordinates in the node information regarding the node of the movement instruction and store them in the node memory. preferable. As a result, the desired structure can be designed by moving the node according to the instruction of the user.
・上記構造体の設計システムにおいて、前記構造体の外形が四角形状をしており、前記構造体の分割図形は、三角形状であって、前記制御部は、前記構造体の上面において位置をずらして移動させることにより、始点と終点を同じ位置とする経路を前記経路メモリに記憶することが好ましい。これにより、四角形状の外形を有する構造体の内部に、三角形状のトラス構造を配置することができる。更に、この場合、荷重が加わる上面の部材を厚くすることにより、始点と終点を同じ位置にすることができる。 -In the structure design system, the outer shape of the structure is quadrangular, the divided figure of the structure is triangular, and the control unit is displaced on the upper surface of the structure. It is preferable to store the route having the start point and the end point at the same position in the route memory. Thereby, the triangular truss structure can be arranged inside the structure having the rectangular outer shape. Further, in this case, the start point and the end point can be set to the same position by thickening the member on the upper surface to which the load is applied.
本発明によれば、３次元プリンタを用いて製造する構造体を効率的に設計することができる。 According to the present invention, a structure manufactured by using a three-dimensional printer can be efficiently designed.
以下、図１〜図５を用いて、構造体の設計システム、設計方法及び設計プログラムを具体化した一実施形態を説明する。本実施形態では、三角形状を積層した構造体を設計する場合について説明する。 Hereinafter, an embodiment in which the structure design system, the design method, and the design program are embodied will be described with reference to FIGS. 1 to 5. In the present embodiment, a case of designing a structure in which triangular shapes are laminated will be described.
図１に示すように、構造体を設計するために設計システム２０を用いる。この設計システム２０には、入力部１１、表示部１２及びプリンタ１５が接続されている。入力部１１は、キーボードやポインティングデバイスにより構成され、担当者によって入力された情報を取得する。表示部１２は、ディスプレイにより構成され、各種情報の出力（表示）を行なう。 As shown in FIG. 1, a design system 20 is used to design the structure. An input unit 11, a display unit 12, and a printer 15 are connected to the design system 20. The input unit 11 is composed of a keyboard and a pointing device, and acquires information input by a person in charge. The display unit 12 is composed of a display and outputs (displays) various information.
プリンタ１５は、モルタルを連続的に吐出する吐出部と、吐出部を３次元的に移動させる移動機構とを備える。
設計システム２０は、構造体の設計処理を行なうためのコンピュータシステムである。本実施形態の設計システム２０は、三角形状の内部に、三角形状を配置したトラス構造によって構成される構造物を設計する。
The printer 15 includes a discharge unit that continuously discharges mortar and a moving mechanism that moves the discharge unit three-dimensionally.
The design system 20 is a computer system for performing a structure design process. The design system 20 of the present embodiment designs a structure composed of a truss structure in which the triangular shape is arranged inside the triangular shape.
この設計システム２０は、制御部（ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等）２１、ノードメモリ２２、図形メモリ２３、経路メモリ２４を備えている。制御部は、各メモリ（２２〜２４）のデータを用いて後述する処理（設計管理段階、ノード特定段階、図形生成段階、経路生成段階、構造解析段階等の各処理等）を行なう。そのための設計プログラムを実行することにより、設計システム２０の制御部２１は、設計管理部２１１、ノード特定部２１２、図形生成部２１３、経路生成部２１４、構造解析部２１５として機能する。 The design system 20 includes a control unit (CPU, RAM, ROM, etc.) 21, a node memory 22, a graphic memory 23, and a path memory 24. The control unit uses the data of each memory (22 to 24) to perform the processes described later (each process such as the design management stage, the node identification stage, the figure generation stage, the route generation stage, the structural analysis stage, etc.). By executing the design program for that purpose, the control unit 21 of the design system 20 functions as a design management unit 211, a node identification unit 212, a figure generation unit 213, a route generation unit 214, and a structural analysis unit 215.
設計管理部２１１は、設計する構造体の情報を取得する。本実施形態の設計管理部２１１は、構造体の外形状を初期情報として取得し、分割する図形の位置情報を取得する。また、設計管理部２１１は、設計した構造体を製造するための経路情報をプリンタ１５に供給する。 The design management unit 211 acquires information on the structure to be designed. The design management unit 211 of the present embodiment acquires the outer shape of the structure as initial information, and acquires the position information of the figure to be divided. Further, the design management unit 211 supplies the printer 15 with route information for manufacturing the designed structure.
ノード特定部２１２は、指定された図形の新規ノード（閉図形の特徴点）を特定する。本実施形態では、ノード特定部２１２は、指定された図形のノード間の中点に、ノードが配置されていないときには、新規ノードを配置する。また、ノード特定部２１２は、指定された図形のノード間の中点に、既にノードが配置されている場合には、このノードを、分割する図形の新規ノードとして用いる。 The node specifying unit 212 identifies a new node (feature point of the closed figure) of the designated figure. In the present embodiment, the node identification unit 212 arranges a new node at the midpoint between the nodes of the designated figure when the node is not arranged. Further, when the node is already arranged at the midpoint between the nodes of the designated figure, the node identification unit 212 uses this node as a new node of the figure to be divided.
図形生成部２１３は、隣接する新規ノードを結ぶ線分により、新たに配置された閉図形（新規閉図形）を生成する。本実施形態では、図形生成部２１３は、新規ノードを頂点とする三角形状の閉図形を配置し、更に、この閉図形の線分によって、この分割対象図形を分割した分割図形を生成する。ここでは、分割対象図形の面積を４分割した三角形の分割図形が生成される。 The figure generation unit 213 generates a newly arranged closed figure (new closed figure) by a line segment connecting adjacent new nodes. In the present embodiment, the figure generation unit 213 arranges a triangular closed figure having a new node as an apex, and further generates a divided figure obtained by dividing the divided figure by the line segment of the closed figure. Here, a triangular divided figure obtained by dividing the area of the divided figure into four is generated.
経路生成部２１４は、一筆書きにより構造体を構成するとともに、この一筆書きにおいて交点が生じない経路を生成する。
例えば、図２に示すように、三角形の図形Ｆ１の中に、一筆書きの経路Ｔ１を構成する場合を想定する。図形Ｆ１の中に閉図形（三角形）を配置した図形Ｆ２において、交点がない一筆書きの経路Ｔ２を生成することができる。本実施形態では、経路生成部２１４は、新規閉図形のノードの中で、最後に通過するノードに到着したときに、新規閉図形を一回りする追加経路を分割対象経路に追加する。
The route generation unit 214 constructs a structure by one-stroke writing, and generates a route in which no intersection occurs in this one-stroke writing.
For example, as shown in FIG. 2, it is assumed that a one-stroke path T1 is configured in the triangular figure F1. In the figure F2 in which the closed figure (triangle) is arranged in the figure F1, it is possible to generate a one-stroke path T2 having no intersection. In the present embodiment, the route generation unit 214 adds an additional route that goes around the new closed figure to the division target route when it arrives at the node that passes last among the nodes of the new closed figure.
構造解析部２１５は、構造体の内部に配置した閉図形を用いて、構造体の構造解析処理を実行する。ここでは、生成した閉図形をフレームモデルや有限要素モデル等に適用した構造解析により、想定荷重に対する変形や発生応力度を計算して、発生応力度が許容応力度（照査条件）以下の構造体にあるかどうかを判定する。 The structural analysis unit 215 executes the structural analysis process of the structure by using the closed figure arranged inside the structure. Here, by structural analysis applying the generated closed figure to a frame model, finite element model, etc., deformation and generated stress with respect to the assumed load are calculated, and the generated stress is less than or equal to the allowable stress (verification condition). Determine if it is in.
一方、図１に示すノードメモリ２２には、閉図形を構成する各ノードに関するノード情報２２０が記憶される。このノードメモリ２２には、構造体の外形が入力された場合には初期ノードに関するノード情報２２０が記憶され、配置する閉図形の位置が指定された場合には新規ノードに関するノード情報２２０が記憶される。ノード情報２２０は、ノード番号と、このノード番号に関連付けられたノード座標とを含んで構成されている。 On the other hand, the node memory 22 shown in FIG. 1 stores node information 220 relating to each node constituting the closed figure. When the outline of the structure is input, the node information 220 regarding the initial node is stored in the node memory 22, and when the position of the closed figure to be arranged is specified, the node information 220 regarding the new node is stored. Node. The node information 220 is configured to include a node number and node coordinates associated with the node number.
ノード番号データ領域には、各ノードを特定するためのノード識別子（ノード番号）に関するデータが記憶される。
ノード座標データ領域には、このノードの位置を特定するためのノード座標に関するデータが記憶される。
Data related to a node identifier (node number) for identifying each node is stored in the node number data area.
The node coordinate data area stores data related to node coordinates for specifying the position of this node.
図形メモリ２３には、構造体を構成する図形に関する図形情報２３０が記憶される。この図形メモリ２３には、構造体の外形が特定された場合には、初期図形に関する図形情報２３０が記憶され、配置する閉図形の位置が指定された場合には、分割図形に関する図形情報２３０が記憶される。本実施形態では、分割図形として三角形が記憶される。図形情報２３０は、図形識別子と、ノード番号とを含んで構成されている。 The graphic memory 23 stores graphic information 230 related to the graphic constituting the structure. In the graphic memory 23, when the outer shape of the structure is specified, the graphic information 230 regarding the initial graphic is stored, and when the position of the closed graphic to be arranged is specified, the graphic information 230 regarding the divided graphic is stored. Be remembered. In this embodiment, a triangle is stored as a divided figure. The graphic information 230 is configured to include a graphic identifier and a node number.
図形識別子データ領域には、各図形を特定するための図形識別子に関するデータが記憶される。
ノード番号データ領域には、この図形を構成するノードを特定するためのノード識別子（ノード番号）に関するデータが記憶される。本実施形態では、図形の各頂点を構成するノードのノード番号が記憶される。
In the figure identifier data area, data related to the figure identifier for identifying each figure is stored.
In the node number data area, data related to a node identifier (node number) for identifying a node constituting this figure is stored. In the present embodiment, the node numbers of the nodes constituting each vertex of the figure are stored.
経路メモリ２４には、経路に関する経路情報２４０が記憶される。この経路情報２４０は、初期図形及び分割図形が生成された場合に記憶される。この経路情報２４０は、順番とノード番号とを含んで構成されている。 The route memory 24 stores route information 240 related to the route. This route information 240 is stored when the initial figure and the divided figure are generated. The route information 240 is configured to include an order and a node number.
順番データ領域には、経路上で通過する各ノードの順番に関するデータが記憶される。
ノード番号データ領域には、この順番において通過するノードを特定するためのノード識別子（ノード番号）に関するデータが記憶される。
In the order data area, data regarding the order of each node passing on the route is stored.
In the node number data area, data related to a node identifier (node number) for identifying a node passing through in this order is stored.
（構造体の設計処理）
次に、図３〜図５を用いて、以上のように構成された設計システム２０における構造物の設計処理について説明する。本実施形態では、外形が三角形状であって、内部に三角形状の閉図形を配置したトラス構造の構造体を設計する。
(Structure design process)
Next, the design process of the structure in the design system 20 configured as described above will be described with reference to FIGS. 3 to 5. In the present embodiment, a structure having a truss structure having a triangular outer shape and a closed triangular figure arranged inside is designed.
まず、設計システム２０の制御部２１は、外形に基づく初期情報の生成処理を実行する（ステップＳ１−１）。具体的には、制御部２１の設計管理部２１１は、設計する構造体に関する外形の形状、寸法、想定荷重等の情報を入力する入力画面を表示部１２に表示し、ユーザ（設計者）に入力を促す。そして、設計管理部２１１は、入力部１１からユーザが入力した構造体の外形形状、寸法及び想定荷重等を取得する。 First, the control unit 21 of the design system 20 executes a process of generating initial information based on the outer shape (step S1-1). Specifically, the design management unit 211 of the control unit 21 displays an input screen for inputting information such as the outer shape, dimensions, and assumed load of the structure to be designed on the display unit 12, and informs the user (designer). Prompt for input. Then, the design management unit 211 acquires the external shape, dimensions, assumed load, and the like of the structure input by the user from the input unit 11.
次に、制御部２１のノード特定部２１２は、構造体の各辺上に配置した図形の各頂点に各ノードを配置し、各ノードにノード番号を付与する。そして、ノード特定部２１２は、ノード番号に関連付けた各ノードの座標を含むノード情報２２０を、ノードメモリ２２に記憶する。 Next, the node identification unit 212 of the control unit 21 arranges each node at each vertex of the figure arranged on each side of the structure, and assigns a node number to each node. Then, the node identification unit 212 stores the node information 220 including the coordinates of each node associated with the node number in the node memory 22.
更に、制御部２１の図形生成部２１３は、初期図形に対して図形識別子を付与し、この図形識別子を含む図形情報２３０を生成して図形メモリ２３に記憶する。この図形情報２３０には、この図形の各頂点を構成するノード番号を含める。 Further, the graphic generation unit 213 of the control unit 21 assigns a graphic identifier to the initial graphic, generates graphic information 230 including the graphic identifier, and stores it in the graphic memory 23. The graphic information 230 includes node numbers constituting each vertex of the graphic.
次に、制御部２１の経路生成部２１４は、初期図形（ここでは構造体の外形）を一筆書きする経路情報２４０を生成して経路メモリ２４に記憶する。具体的には、経路情報２４０に、通過する順番に対応付けたノード番号を含める。本実施形態では、始点と終点が同じノードとなる左周りの一筆書きの経路を生成する。 Next, the route generation unit 214 of the control unit 21 generates the route information 240 for writing the initial figure (here, the outer shape of the structure) in one stroke and stores it in the route memory 24. Specifically, the route information 240 includes the node numbers associated with each other in the order of passage. In the present embodiment, a left-handed one-stroke path in which the start point and the end point are the same node is generated.
次に、設計システム２０の制御部２１は、分割位置の取得処理を実行する（ステップＳ１−２）。具体的には、制御部２１の設計管理部２１１は、表示部１２に、設計画面を表示する。この設計画面には、構造体の外形図形及び構造体の内部を構成する分割図形を含める。ユーザは、この設計画面に表示した図形において、閉図形を配置する分割位置（分割対象図形）を指定する。 Next, the control unit 21 of the design system 20 executes the acquisition process of the division position (step S1-2). Specifically, the design management unit 211 of the control unit 21 displays the design screen on the display unit 12. This design screen includes an outer figure of the structure and a divided figure that constitutes the inside of the structure. The user specifies a division position (division target figure) for arranging the closed figure in the figure displayed on the design screen.
次に、設計システム２０の制御部２１は、ノードの特定処理を実行する（ステップＳ１−３）。具体的には、制御部２１のノード特定部２１２は、分割対象図形を構成するノードを、図形情報２３０を用いて特定する。そして、ノード特定部２１２は、特定した各ノードの中点の位置に、新規ノードを配置し、このノードに対してノード番号を付与する。ここで、既存ノードの中点位置に、既にノードが配置されている場合には、このノードを用いる。そして、ノード特定部２１２は、各新規ノードのノード番号と、そのノード座標とを含むノード情報２２０を生成して、ノードメモリ２２に記憶する。 Next, the control unit 21 of the design system 20 executes the node identification process (step S1-3). Specifically, the node identification unit 212 of the control unit 21 identifies the nodes constituting the division target graphic by using the graphic information 230. Then, the node specifying unit 212 arranges a new node at the position of the midpoint of each specified node, and assigns a node number to this node. Here, if the node is already placed at the midpoint position of the existing node, this node is used. Then, the node identification unit 212 generates node information 220 including the node number of each new node and the node coordinates thereof, and stores the node information 220 in the node memory 22.
次に、設計システム２０の制御部２１は、図形の分割処理を実行する（ステップＳ１−４）。具体的には、制御部２１の図形生成部２１３は、隣接する新規ノードをそれぞれ結ぶ線を設定する。そして、図形生成部２１３は、これらの線によって分割対象図形を分割して複数の閉図形（新規分割図形）を生成し、各新規分割図形に対して図形識別子を付与する。この場合、新規分割図形として、分割対象図形の辺を含まない内部新規分割図形と、分割対象図形の辺を含む周辺新規分割図形とが生成される。そして、図形生成部２１３は、各新規分割図形の図形識別子と、新規分割図形の頂点のノードのノード番号とを含む図形情報２３０を生成して、図形メモリ２３に記憶する。更に、図形生成部２１３は、分割対象図形の図形情報２３０を削除する。 Next, the control unit 21 of the design system 20 executes the figure division process (step S1-4). Specifically, the figure generation unit 213 of the control unit 21 sets a line connecting the adjacent new nodes. Then, the figure generation unit 213 divides the figure to be divided by these lines to generate a plurality of closed figures (new divided figures), and assigns a figure identifier to each newly divided figure. In this case, as the new divided figure, an internal new divided figure that does not include the sides of the divided target figure and a peripheral new divided figure that includes the sides of the divided target figure are generated. Then, the graphic generation unit 213 generates graphic information 230 including the graphic identifier of each newly divided graphic and the node number of the node of the apex of the newly divided graphic, and stores it in the graphic memory 23. Further, the figure generation unit 213 deletes the figure information 230 of the figure to be divided.
次に、設計システム２０の制御部２１は、経路の生成処理を実行する（ステップＳ１−５）。具体的には、制御部２１の経路生成部２１４は、内部新規分割図形の各辺を通過する一筆書きの通路を生成する。ここで、経路生成部２１４は、内部新規分割図形のノードの中で、分割対象図形の経路において最後に通過するノードを始点及び終点とし、内部新規分割図形の各辺を通過する経路を追加した経路を生成する。なお、追加経路においては、始点となるノードにおいて、二つの順路（時計回りと反時計回り）とがあるが、分割対象図形の経路の回り方向と反対方向に順路を設定する。これにより、始点及び終点となるノードにおける経路のクロスを抑制する。 Next, the control unit 21 of the design system 20 executes the route generation process (step S1-5). Specifically, the route generation unit 214 of the control unit 21 generates a one-stroke passage passing through each side of the internal new division figure. Here, the route generation unit 214 has added a route that passes through each side of the internal new divided figure, with the node that passes last in the path of the internal new divided figure as the start point and the end point among the nodes of the internal new divided figure. Generate a route. In the additional route, there are two routes (clockwise and counterclockwise) at the node serving as the starting point, but the route is set in the direction opposite to the clockwise direction of the route of the figure to be divided. This suppresses the crossing of routes at the nodes that are the start and end points.
次に、設計システム２０の制御部２１は、構造計算処理を実行する（ステップＳ１−６）。具体的には、制御部２１の構造解析部２１５は、ユーザによる構造解析指示に応じて、内部にトラス構造が配置された構造体について、構造、寸法及び想定荷重を用いて、構造解析を行なう。そして、設計画面において、想定荷重に対する発生応力度、変形やせん断力等について、構造解析に関する解析結果を表示する。 Next, the control unit 21 of the design system 20 executes the structural calculation process (steps S1-6). Specifically, the structural analysis unit 215 of the control unit 21 performs structural analysis on the structure in which the truss structure is arranged in response to the structural analysis instruction by the user, using the structure, dimensions, and assumed load. .. Then, on the design screen, the analysis results related to the structural analysis are displayed with respect to the generated stress degree, deformation, shear force, etc. with respect to the assumed load.
次に、設計システム２０の制御部２１は、照査においてＯＫかどうかについて設計評価処理を実行する（ステップＳ１−７）。具体的には、設計画面には、照査においてＯＫかどうかを選択するＯＫボタン、ＮＧボタンが含まれる。そして、制御部２１の構造解析部２１５は、解析結果を確認したユーザによるＯＫボタンの選択を検知した場合には照査においてＯＫ（照査条件を満たす）と判定する。一方、ＮＧボタンの選択を検知した場合には照査においてＯＫでないと判定する。 Next, the control unit 21 of the design system 20 executes a design evaluation process as to whether or not it is OK in the check (step S1-7). Specifically, the design screen includes an OK button and an NG button for selecting whether or not the verification is OK. Then, when the structural analysis unit 215 of the control unit 21 detects the selection of the OK button by the user who has confirmed the analysis result, it determines that it is OK (conditions for the verification) in the verification. On the other hand, when the selection of the NG button is detected, it is determined that the verification is not OK.
設計評価処理において、照査においてＯＫでないと判定した場合（ステップＳ１−７において「ＮＯ」の場合）、設計システム２０の制御部２１は、分割位置の取得処理（ステップＳ１−２）に戻る。ここで、ユーザは、設計画面において、トラス構造を細分化する位置を入力する。そして、制御部２１は、この位置の図形について、ステップＳ１−３以降の処理を実行する。 In the design evaluation process, if it is determined that the check is not OK (in the case of "NO" in step S1-7), the control unit 21 of the design system 20 returns to the division position acquisition process (step S1-2). Here, the user inputs a position to subdivide the truss structure on the design screen. Then, the control unit 21 executes the processes from step S1 to 3 on the figure at this position.
一方、設計評価処理において、照査においてＯＫと判定した場合（ステップＳ１−７において「ＹＥＳ」の場合）、設計システム２０の制御部２１は、プリンタ１５に、経路の出力処理を実行する（ステップＳ１−８）。具体的には、制御部２１の設計管理部２１１は、経路メモリ２４に記憶された経路情報２４０を、プリンタ１５に送信する。 On the other hand, in the design evaluation process, when it is determined that the verification is OK (when "YES" in step S1-7), the control unit 21 of the design system 20 executes the route output process to the printer 15 (step S1). -8). Specifically, the design management unit 211 of the control unit 21 transmits the route information 240 stored in the route memory 24 to the printer 15.
この場合、プリンタ１５は、経路に従ったモルタルの吐出処理を実行する（ステップＳ１−９）。具体的には、プリンタ１５は、構造体の製作時に、吐出口からモルタルを吐出する。そして、プリンタ１５は、モルタルを吐出しながら、設計システム２０から取得した経路に応じて吐出部を移動させる。本実施形態では、複数層を形成するために、始点〜終点を必要回数分、移動する。この場合、始点と終点の位置が同じであるため、下層の終点が上層の始点となる。そして、経路を用いて必要回の一筆書き方繰り返すことにより、モルタル層が積み重ねられてコンクリート構造物が製造される。 In this case, the printer 15 executes the mortar ejection process according to the path (step S1-9). Specifically, the printer 15 discharges mortar from the discharge port when the structure is manufactured. Then, the printer 15 moves the discharge unit according to the path acquired from the design system 20 while discharging the mortar. In the present embodiment, in order to form a plurality of layers, the start point to the end point are moved by a required number of times. In this case, since the positions of the start point and the end point are the same, the end point of the lower layer becomes the start point of the upper layer. Then, the mortar layers are stacked to manufacture a concrete structure by repeating the one-stroke writing method as many times as necessary using the route.
次に、図４及び図５を用いて、上述した構造体の設計処理の具体例を説明する。
図４（ａ）に示すように、ステップＳ１−１において、制御部２１は、初期図形として構造体の形状（三角形状）、この形状の縦横の寸法及び想定荷重を取得する。
Next, a specific example of the above-mentioned structure design process will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
As shown in FIG. 4A, in step S1-1, the control unit 21 acquires the shape of the structure (triangular shape), the vertical and horizontal dimensions of this shape, and the assumed load as initial figures.
そして、図４（ｂ）に示すように、ステップＳ１−１において、制御部２１は、この外形の特徴点（角）にノード番号「１」、「２」、「３」を付与し、これら各ノード番号と、各ノードの座標とを関連付けたノード情報２２０をノードメモリ２２に記憶する。更に、図形メモリ２３において、この図形「Ａ」と、この図形の頂点に位置する各ノード「１」、「２」、「３」とを関連付けた図形情報２３０を記憶する。更に、経路メモリ２４において、一筆書きの経路Ｔｒ１として、反時計回りの通過順番にノード（１，２，３，１）が設定された経路情報２４０を記憶する。 Then, as shown in FIG. 4B, in step S1-1, the control unit 21 assigns node numbers "1", "2", and "3" to the feature points (corners) of the outer shape, and these The node information 220 associated with each node number and the coordinates of each node is stored in the node memory 22. Further, in the graphic memory 23, the graphic information 230 in which the graphic "A" is associated with the nodes "1", "2", and "3" located at the vertices of the graphic is stored. Further, in the route memory 24, the route information 240 in which the nodes (1, 2, 3, 1) are set in the counterclockwise passage order is stored as the one-stroke path Tr1.
ステップＳ１−２において、図形「Ａ」を分割する場合、制御部２１は、ノードの特定処理を実行する（ステップＳ１−３）。ここでは、図４（ｃ）に示すように、各ノードの中点の位置に、ノード番号「４」、「５」、「６」の新規ノードを設定する。そして、制御部２１は、各ノード番号と座標とを含むノード情報２２０を生成してノードメモリ２２に記憶する。 When the figure "A" is divided in step S1-2, the control unit 21 executes the node identification process (step S1-3). Here, as shown in FIG. 4C, new nodes having node numbers "4", "5", and "6" are set at the midpoint positions of each node. Then, the control unit 21 generates node information 220 including each node number and coordinates and stores it in the node memory 22.
次に、図４（ｄ）に示すように、制御部２１は、図形の分割処理を実行する（ステップＳ１−４）。ここでは、制御部２１は、新たに設定したノード「４」、「５」、「６」をそれぞれ結ぶ線分を設定し、これらの線分によって分割した後の分割図形に対して図形（「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」、「Ｅ」）を生成する。ここで、図形「Ｂ」〜「Ｄ」は周辺新規分割図形であり、図形「Ｅ」は内部新規分割図形である。そして、制御部２１は、図形識別子と、各図形の頂点に配置されたノードとを含む図形情報２３０を生成して図形メモリ２３に記憶する。また、制御部２１は、図形「Ａ」についての図形情報２３０を削除する。 Next, as shown in FIG. 4D, the control unit 21 executes the figure division process (step S1-4). Here, the control unit 21 sets a line segment connecting the newly set nodes "4", "5", and "6", respectively, and sets a graphic (""" for the divided figure after the line segment is divided by these line segments. B ”,“ C ”,“ D ”,“ E ”) are generated. Here, the figures "B" to "D" are peripheral new division figures, and the figure "E" is an internal new division figure. Then, the control unit 21 generates the graphic information 230 including the graphic identifier and the nodes arranged at the vertices of each graphic and stores it in the graphic memory 23. Further, the control unit 21 deletes the graphic information 230 about the graphic "A".
更に、ステップＳ１−５において、制御部２１は、新たに一筆書きの経路Ｔｒ２を生成する。この経路Ｔｒ２は、内部新規分割図形「Ｅ」のノードの中で、前の経路Ｔｒ１において最後に通過するノード「６」に至るまでは、経路Ｔｒ１と同じ経路を有する。更に、この経路Ｔｒ２は、ノード「６」において、図形「Ａ」の内部に配置した閉図形「Ｅ」の各辺を回る経路を有する。すなわち、この経路Ｔｒ２は、ノード「１」、「４」、「２」、「５」、「３」、「６」、「５」、「４」、「６」、「１」を通過する。 Further, in step S1-5, the control unit 21 newly generates a one-stroke path Tr2. This path Tr2 has the same path as the path Tr1 up to the node "6" that passes last in the previous path Tr1 among the nodes of the internal new division figure "E". Further, this path Tr2 has a path that goes around each side of the closed figure "E" arranged inside the figure "A" at the node "6". That is, this path Tr2 passes through the nodes "1", "4", "2", "5", "3", "6", "5", "4", "6", and "1". ..
設計評価処理において、照査においてＯＫでないと判定した場合（ステップＳ１−７において「ＮＯ」の場合）、ユーザは、分割位置を指定する。
ここで、ステップＳ１−２において、図形「Ｂ」を分割対象図形として指定した場合を想定する。
In the design evaluation process, when it is determined that the verification is not OK (when "NO" in step S1-7), the user specifies the division position.
Here, it is assumed that the figure "B" is designated as the figure to be divided in step S1-2.
この場合、図４（ｅ）に示すように、制御部２１は、ノード生成処理を実行する（ステップＳ１−３）。ここでは、図形「Ｂ」の頂点の各ノード（「１」、「４」、「６」）の中点に、ノード「７」、「８」、「９」を生成する。そして、制御部２１は、各ノード番号と座標とを含むノード情報２２０を生成して記憶する。 In this case, as shown in FIG. 4E, the control unit 21 executes the node generation process (step S1-3). Here, the nodes "7", "8", and "9" are generated at the midpoint of each node ("1", "4", "6") at the apex of the figure "B". Then, the control unit 21 generates and stores the node information 220 including each node number and coordinates.
次に、図４（ｆ）に示すように、ステップＳ１−４において、制御部２１は、新たに設定したノード「４」、「５」、「６」をそれぞれ結ぶ線分によって分割した図形（「Ｆ」、「Ｇ」、「Ｈ」、「Ｉ」）を生成する。ここで、図形「Ｆ」〜「Ｈ」は周辺新規分割図形であり、図形「Ｉ」は内部新規分割図形である。そして、制御部２１は、生成した図形に関する図形情報２３０を生成して記憶し、分割対象図形（「Ｂ」）に関する図形情報２３０を削除する。 Next, as shown in FIG. 4 (f), in step S1-4, the control unit 21 is a figure divided by a line segment connecting the newly set nodes "4", "5", and "6", respectively. "F", "G", "H", "I") are generated. Here, the figures "F" to "H" are peripheral new division figures, and the figure "I" is an internal new division figure. Then, the control unit 21 generates and stores the graphic information 230 related to the generated graphic, and deletes the graphic information 230 related to the division target graphic (“B”).
そして、ステップＳ１−５において、制御部２１は、新たに一筆書きの経路Ｔｒ３を生成する。この経路Ｔｒ３は、閉図形「Ｉ」のノードの中で、前の経路Ｔｒ２において最後に通過するノード「９」に至るまでは、経路Ｔｒ２と同じ経路を有する。更に、経路Ｔｒ３は、ノード「９」において、図形「Ｂ」の内部に配置した閉図形「Ｉ」の各辺を回る経路を有する。すなわち、この経路Ｔｒ３は、ノード番号「１」、「７」、「４」、「２」、「５」、「３」、「６」、「５」、「４」、「８」、「６」、「９」、「８」、「７」、「９」、「１」を通過する。 Then, in step S1-5, the control unit 21 newly generates a one-stroke path Tr3. This path Tr3 has the same path as the path Tr2 up to the node "9" that passes last in the previous path Tr2 among the nodes of the closed figure "I". Further, the path Tr3 has a path around each side of the closed figure "I" arranged inside the figure "B" at the node "9". That is, this path Tr3 has node numbers "1", "7", "4", "2", "5", "3", "6", "5", "4", "8", " It passes through "6", "9", "8", "7", "9", and "1".
設計評価処理において、照査においてＯＫでないと判定した場合（ステップＳ１−７において「ＮＯ」の場合）、ユーザは、更に、分割位置を指定する。
ここで、ステップＳ１−２において、図形「Ｅ」を分割位置として指定した場合を想定する。
In the design evaluation process, when it is determined that the verification is not OK (when "NO" in step S1-7), the user further specifies the division position.
Here, it is assumed that the figure "E" is designated as the division position in step S1-2.
この場合、図５（ａ）に示すように、制御部２１は、ノード生成処理を実行する（ステップＳ１−３）。ここでは、図形「Ｂ」の頂点の各ノード（「４」、「５」、「６」）の中点にノードを配置する。ここで、ノード「４」，「６」の間には、既にノード「８」が配置されているので、このノードを、新規分割図形のノードとして用いる。従って、制御部２１は、ノード「１０」、「１１」を生成し、これら各ノード番号と座標とを含むノード情報２２０を生成して記憶する。 In this case, as shown in FIG. 5A, the control unit 21 executes the node generation process (step S1-3). Here, the node is arranged at the midpoint of each node ("4", "5", "6") at the apex of the figure "B". Here, since the node "8" is already arranged between the nodes "4" and "6", this node is used as the node of the new divided figure. Therefore, the control unit 21 generates the nodes "10" and "11", and generates and stores the node information 220 including each of these node numbers and coordinates.
次に、図５（ｂ）に示すように、ステップＳ１−４において、制御部２１は、新規ノードと特定したノード「８」、「１０」、「１１」をそれぞれ結ぶ線分によって分割した図形（「Ｊ」、「Ｋ」、「Ｌ」、「Ｍ」）を生成する。ここで、図形「Ｊ」〜「Ｌ」は周辺新規分割図形であり、図形「Ｍ」は内部新規分割図形である。そして、制御部２１は、図形情報２３０を生成して記憶する。そして、ステップＳ１−５において、新たに一筆書きの経路Ｔｒ４を生成する。 Next, as shown in FIG. 5B, in step S1-4, the control unit 21 is a figure divided by a line segment connecting the new node and the identified nodes "8", "10", and "11", respectively. ("J", "K", "L", "M") is generated. Here, the figures "J" to "L" are peripheral new division figures, and the figure "M" is an internal new division figure. Then, the control unit 21 generates and stores the graphic information 230. Then, in step S1-5, a new one-stroke path Tr4 is generated.
本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態の設計システム２０の制御部２１は、ノードの特定処理（ステップＳ１−３）、図形の分割処理（ステップＳ１−４）、経路の生成処理（ステップＳ１−５）を実行する。そして、制御部２１は、照査においてＯＫでない場合には、上記ステップＳ１−２〜Ｓ１−５を繰り返す。一筆書きできる図形の内部に閉図形を配置した場合には、その配置した閉図形の外形（周囲）を通過する経路を追加して生成された新規経路は必ず一筆書きになるため、ユーザは、閉図形を配置する位置を指定するだけで、一筆書きの経路を有する構造体を設計することができる。従って、３次元プリンタを用いて製造する構造体を効率よく設計することができる。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The control unit 21 of the design system 20 of the present embodiment executes a node identification process (step S1-3), a figure division process (step S1-4), and a route generation process (step S1-5). To do. Then, if the check is not OK, the control unit 21 repeats the above steps S1-2 to S1-5. When a closed figure is placed inside a figure that can be drawn with a single stroke, the new route created by adding a path that passes through the outer shape (surroundings) of the placed closed figure is always drawn with a single stroke. A structure having a one-stroke path can be designed only by specifying the position where the closed figure is arranged. Therefore, the structure manufactured by using the three-dimensional printer can be efficiently designed.
（２）本実施形態においては、設計システム２０の制御部２１は、分割図形のノードの各ノード座標をノードメモリから特定し、構造計算処理を実行する（ステップＳ１−６）。これにより、設計した構造体における発生応力度等を評価することができる。 (2) In the present embodiment, the control unit 21 of the design system 20 identifies each node coordinate of the node of the divided figure from the node memory and executes the structural calculation process (step S1-6). This makes it possible to evaluate the degree of stress generated in the designed structure and the like.
（３）本実施形態においては、設計評価処理において、照査においてＯＫと判定した場合（ステップＳ１−７において「ＹＥＳ」の場合）、設計システム２０の制御部２１は、プリンタ１５に、経路の出力処理を実行する（ステップＳ１−８）。そして、プリンタ１５は、経路に従ったモルタルの吐出処理を実行する（ステップＳ１−９）。これにより、プリンタ１５に出力した経路となるように３次元プリンタの吐出部を移動させることにより、照査条件（本実施形態では許容応力度）を考慮した構造体を製造することができる。 (3) In the present embodiment, when the design evaluation process determines that the verification is OK (when “YES” in step S1-7), the control unit 21 of the design system 20 outputs the route to the printer 15. The process is executed (step S1-8). Then, the printer 15 executes the mortar discharge process according to the path (step S1-9). As a result, by moving the ejection portion of the three-dimensional printer so as to be the path output to the printer 15, it is possible to manufacture a structure in consideration of the verification conditions (allowable stress degree in this embodiment).
また、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、設計システム２０の制御部２１を用いて、三角形状の構造体を設計した。設計する構造体は、三角形状に限定されるものではない。一筆書きできる図形であれば、矩形状等の多角形形状、円、楕円、扇型等を用いることができる。
Moreover, the said embodiment may be changed as follows.
-In the above embodiment, the triangular structure is designed by using the control unit 21 of the design system 20. The structure to be designed is not limited to a triangular shape. As long as the figure can be drawn with one stroke, a polygonal shape such as a rectangle, a circle, an ellipse, a fan shape, or the like can be used.
例えば、図６（ａ）に示すように、支持部Ｓｕによって両端が支持される梁（四角形状の外形）を設計するようにしてもよい。この場合、制御部２１は、外形に基づく初期情報の生成処理（ステップＳ１−２）において、図６（ｂ）に示すように、構造体の内部に、初期図形を配置する。例えば、矩形状の構造体の内部に、同じ大きさの略正三角形と、二等辺三角形とを配置する。 For example, as shown in FIG. 6A, a beam (square outer shape) whose both ends are supported by the support portion Su may be designed. In this case, the control unit 21 arranges the initial figure inside the structure as shown in FIG. 6B in the initial information generation process (step S1-2) based on the outer shape. For example, inside a rectangular structure, a substantially equilateral triangle of the same size and an isosceles triangle are arranged.
そして、制御部２１のノード特定部２１２は、構造体の各辺上に配置した図形の各頂点に各ノードを配置し、各ノードにノード番号を付与し、ノード番号に関連付けた各ノードの座標を含むノード情報２２０を、ノードメモリ２２に記憶する。更に、制御部２１は、各初期図形に対して図形識別子を付与し、この図形識別子を含む図形情報２３０を生成して図形メモリ２３に記憶する。更に、図形生成部２１３は、各図形の頂点を構成するノードを各図形情報２３０に含める。 Then, the node identification unit 212 of the control unit 21 arranges each node at each vertex of the figure arranged on each side of the structure, assigns a node number to each node, and coordinates the nodes associated with the node number. The node information 220 including the above is stored in the node memory 22. Further, the control unit 21 assigns a graphic identifier to each initial graphic, generates graphic information 230 including the graphic identifier, and stores it in the graphic memory 23. Further, the figure generation unit 213 includes the nodes constituting the vertices of each figure in each figure information 230.
次に、制御部２１の経路生成部２１４は、構造体の外形及び内部に配置した初期図形を一筆書きする経路情報２４０を生成して経路メモリ２４に記憶する。ここでは、経路情報２４０に、通過する順番に対応付けて、ノードのノード番号を含める。これにより、四角形状の外形を有する構造体の内部に、三角形状のトラス構造を配置することができる。 Next, the route generation unit 214 of the control unit 21 generates route information 240 for writing the outer shape of the structure and the initial figure arranged inside with one stroke, and stores the route information 240 in the route memory 24. Here, the node number of the node is included in the route information 240 in association with the order of passage. Thereby, the triangular truss structure can be arranged inside the structure having the rectangular outer shape.
更に、本実施形態では、図６（ｃ）に示すように、始点と終点が同じノードであって、一番上以外の線を二度通らない経路Ｔ３を生成する。この場合、荷重が加わる上面において、上下に位置をずらして移動させることにより、モルタルを厚くする。これにより、始点と終点を同じ位置に設定する。 Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 6C, a path T3 is generated in which the start point and the end point are the same node and do not pass through a line other than the top twice. In this case, the mortar is thickened by shifting the position up and down on the upper surface to which the load is applied. As a result, the start point and the end point are set at the same position.
その後、図６（ｄ）に示すように、構造体の内部において強度を高めたい部分に、より細かいトラス構造を配置するように、ステップＳ１−２〜Ｓ１−７の処理を繰り返すことにより、構造体を設計する。 After that, as shown in FIG. 6D, the structure is formed by repeating the processes of steps S1-2 to S1-7 so as to arrange a finer truss structure in a portion of the structure whose strength is desired to be increased. Design the body.
・上記実施形態の設計システム２０の制御部２１は、設計評価処理において、照査においてＯＫと判定した場合（ステップＳ１−７において「ＹＥＳ」の場合）、プリンタ１５への経路の出力処理を実行する（ステップＳ１−８）。ここで、照査においてＯＫと判定した場合においても、同じ外形形状で、内部構造が異なる複数の構造体候補を設計するようにしてもよい。この場合、ノード特定部２１２に、複数の新規ノードのノード設定パターンを保持させておく。ここで、ノード設定パターンは、例えば、新規分割図形について異なる形状や配置等に応じたノードを設定するためのパターンである。そして、制御部２１は、各ノード設定パターンについて、ステップＳ１−２〜Ｓ１−７を繰り返す。更に、各ノード設定パターンについて、設計評価処理において、照査においてＯＫと判定した場合（ステップＳ１−７において「ＹＥＳ」の場合）の構造体候補について、ノード情報２２０、図形情報２３０、経路情報２４０を保持させておく。 -The control unit 21 of the design system 20 of the above embodiment executes the output process of the route to the printer 15 when it is determined in the check that it is OK in the design evaluation process (when "YES" in step S1-7). (Step S1-8). Here, even when it is determined to be OK in the verification, a plurality of structure candidates having the same outer shape but different internal structures may be designed. In this case, the node identification unit 212 holds the node setting patterns of a plurality of new nodes. Here, the node setting pattern is, for example, a pattern for setting nodes according to different shapes, arrangements, and the like for a new divided figure. Then, the control unit 21 repeats steps S1-2 to S1-7 for each node setting pattern. Further, for each node setting pattern, node information 220, graphic information 230, and route information 240 are provided for the structure candidates when it is determined to be OK in the verification in the design evaluation process (when “YES” in step S1-7). Keep it.
そして、制御部２１は、出力指示を取得した場合には、各ノード設定パターンにおける構造体の経路の全長を算出する。具体的には、制御部２１は、各構造体候補のノード情報２２０のノード座標を用いて、経路の全長を算出する。そして、制御部２１は、算出した全長が最も短い経路の構造体候補を、プリンタ１５に送信する。これにより、複数の選択可能な構造体候補を設計した場合において、経路の長さに基づいて、効率的に製造できる構造体を特定することができる。
また、内部構造が異なる複数の構造体候補を設計する場合、経路を構成するモルタルの太さを変更してもよい。この場合には、プリンタ１５において、吐出部の移動速度を調整することにより、経路の単位長さ当たりのモルタル量を変更する。例えば、設計評価処理において、照査においてＯＫでないと判定した領域について、モルタル量を増やし、梁の断面が太くなったものとして設計を行なう。このような複数の構造体候補を設計した場合には、経路の長さ及び単位長さ当たりのモルタル量に基づいて、総モルタル量が少ない構造体候補を特定する。
Then, when the output instruction is acquired, the control unit 21 calculates the total length of the route of the structure in each node setting pattern. Specifically, the control unit 21 calculates the total length of the route by using the node coordinates of the node information 220 of each structure candidate. Then, the control unit 21 transmits the calculated structure candidate of the route having the shortest total length to the printer 15. Thereby, when a plurality of selectable structure candidates are designed, it is possible to specify a structure that can be efficiently manufactured based on the length of the path.
Further, when designing a plurality of structure candidates having different internal structures, the thickness of the mortar constituting the route may be changed. In this case, the printer 15 changes the amount of mortar per unit length of the path by adjusting the moving speed of the discharge unit. For example, in the design evaluation process, the amount of mortar is increased in the region determined to be not OK in the verification, and the design is performed assuming that the cross section of the beam is thickened. When a plurality of such structure candidates are designed, the structure candidate having a small total mortar amount is specified based on the path length and the mortar amount per unit length.
・上記実施形態において、設計システム２０の制御部２１は、照査においてＯＫかどうかについての設計評価処理を実行する（ステップＳ１−７）。ここでは、ユーザによるＯＫボタンの選択の検知により判定する。この判定処理は、選択されたボタンの検知に限定されず、制御部２１が、許容応力度を用いて判定するようにしてもよい。具体的には、制御部２１の構造解析部２１５には、許容応力度に関する情報を記憶させておく。そして、構造解析部２１５は、構造解析により算出したトラス構造における発生応力度と、記憶している許容応力度とを比較する。構造解析により算出した発生応力度が許容応力度以下になっていない場合には、照査においてＯＫでないと判定する。 -In the above embodiment, the control unit 21 of the design system 20 executes a design evaluation process as to whether or not it is OK in the verification (step S1-7). Here, the determination is made by detecting the selection of the OK button by the user. This determination process is not limited to the detection of the selected button, and the control unit 21 may make a determination using the allowable stress degree. Specifically, the structural analysis unit 215 of the control unit 21 stores information on the allowable stress. Then, the structural analysis unit 215 compares the generated stress degree in the truss structure calculated by the structural analysis with the stored allowable stress degree. If the generated stress calculated by the structural analysis is not less than the allowable stress, it is determined that the verification is not OK.
設計評価処理において、照査においてＯＫでないと判定した場合（ステップＳ１−７において「ＮＯ」の場合）、設計システム２０の制御部２１は、分割位置の取得処理（ステップＳ１−２）に戻る。この場合には、設計画面において、想定荷重に対する変形やせん断力等について、構造解析に関する解析結果を表示する。これにより、ユーザは、表示された解析結果を確認しながら、新たな分割位置の指定により、構造上の補強を行なうことができる。 In the design evaluation process, if it is determined that the check is not OK (in the case of "NO" in step S1-7), the control unit 21 of the design system 20 returns to the division position acquisition process (step S1-2). In this case, on the design screen, the analysis results related to the structural analysis are displayed for the deformation and shearing force with respect to the assumed load. As a result, the user can perform structural reinforcement by designating a new division position while checking the displayed analysis result.
・上記実施形態においては、制御部２１は、三角形状の図形の内部に、三角形状の閉図形を配置する。内部に配置される閉図形は、三角形状に限定されず、一筆書きできる図形であればよく、四角形状等の多角形形状、円、楕円、扇型等を用いることができる。 -In the above embodiment, the control unit 21 arranges a triangular closed figure inside the triangular figure. The closed figure arranged inside is not limited to a triangular shape, and may be a figure that can be drawn with a single stroke, and a polygonal shape such as a quadrangular shape, a circle, an ellipse, a fan shape, or the like can be used.
例えば、図７に示すように、一筆書きの経路Ｔ３で構成される分割対象図形Ｆ３（菱形）の中に長方形を配置した図形Ｆ４においても、交点が生じない一筆書きの経路Ｔ４で構成することができる。この場合においても、既存ノードの中点に新規ノードを配置し、隣接する新規ノードをそれぞれ結ぶ線分を設定し、これらの線分によって分割した分割図形を生成する。そして、制御部２１は、図形識別子と、各図形の頂点に配置されたノードとを含む図形情報２３０を生成して図形メモリ２３に記憶する。 For example, as shown in FIG. 7, even in the figure F4 in which the rectangle is arranged in the division target figure F3 (diamond) composed of the one-stroke path T3, the figure F4 is configured with the one-stroke path T4 in which no intersection occurs. Can be done. Also in this case, a new node is placed at the midpoint of the existing node, a line segment connecting the adjacent new nodes is set, and a divided figure divided by these line segments is generated. Then, the control unit 21 generates the graphic information 230 including the graphic identifier and the nodes arranged at the vertices of each graphic and stores it in the graphic memory 23.
・上記実施形態において、ノード設定パターンとして、指定された図形を構成するノードの中点に新規ノードを配置した。ノード設定パターンは、ノードの中点に限られるものではない。例えば、３等分した位置に配置してもよい。 -In the above embodiment, as a node setting pattern, a new node is arranged at the midpoint of the nodes constituting the specified figure. The node setting pattern is not limited to the midpoint of the node. For example, it may be arranged at a position divided into three equal parts.
また、図８に示す四角形状に、既存ノードの間に２つの新規ノードを配置するようにしてもよい。この場合には、各ノードを、各辺長の１／４、１／２、１／４の位置に配置する。これにより、隣接する新規ノードを結ぶ線分によって、内部に菱形を左右及び上下２個ずつ配置することができる。この場合においても、点ＳＧ１を始点及び終点として、一筆書きの経路Ｔ５を生成することができる。 Further, two new nodes may be arranged between the existing nodes in the square shape shown in FIG. In this case, each node is arranged at a position of 1/4, 1/2, 1/4 of each side length. As a result, two rhombuses can be arranged on the left and right and two on the top and bottom by the line segment connecting the adjacent new nodes. Also in this case, the one-stroke path T5 can be generated with the point SG1 as the start point and the end point.
・上記実施形態においては、制御部２１は、構造体の内部に三角形状の閉図形を配置する。構造体の内部に配置する図形を、ユーザの指示に応じて変更（追加や変形）できるようにしてもよい。 -In the above embodiment, the control unit 21 arranges a triangular closed figure inside the structure. The figure arranged inside the structure may be changed (added or transformed) according to the user's instruction.
例えば、図９に示すように、四角形状の閉図形及び三角形状の閉図形の両方を、構造体の内部に配置してもよい。この場合においても、点ＳＧ２を始点及び終点として、一筆書きの経路Ｔ６を生成することができる。 For example, as shown in FIG. 9, both a rectangular closed figure and a triangular closed figure may be arranged inside the structure. Also in this case, the one-stroke path T6 can be generated with the point SG2 as the start point and the end point.
・上記実施形態においては、設計システム２０の制御部２１は、閉図形を配置する際に、既存ノードの中点に、新規ノードを配置し、このノードの座標を含むノード情報２２０をノードメモリ２２に記憶する。これに加えて、ノード同士を結ぶ線が交差しない範囲で、ノードの位置（座標）をユーザの指示に応じて移動できるようにしてもよい。具体的には、制御部２１は、設計画面において、ユーザによって移動されたノードについて、ノード番号に関連付けられたノード情報２２０のノード座標を、移動先座標に変更する。これにより、ユーザ所望の位置にノードを変更することができる。そして、この場合においても、一筆書きの経路を維持することができる。 -In the above embodiment, when the control unit 21 of the design system 20 arranges the closed figure, the new node is arranged at the midpoint of the existing node, and the node information 220 including the coordinates of this node is stored in the node memory 22. Remember in. In addition to this, the position (coordinates) of the nodes may be moved according to the user's instruction within the range where the lines connecting the nodes do not intersect. Specifically, the control unit 21 changes the node coordinates of the node information 220 associated with the node number to the movement destination coordinates for the node moved by the user on the design screen. As a result, the node can be changed to a position desired by the user. And even in this case, the one-stroke path can be maintained.
・上記実施形態においては、設計システム２０の制御部２１は、経路の生成処理を実行する（ステップＳ１−５）。ここで、内部新規分割図形のノードの中で、分割対象図形の経路において最後に通過するノードを始点及び終点として、新規分割図形の各辺を通過する経路を追加した経路を生成する。追加経路の生成方法は、これに限定されるものではない。例えば、内部新規分割図形のノードの中で、分割対象図形の経路において最初や途中に通過するノードを始点及び終点とすることも可能である。具体的には、図４（ｄ）において、最初に通過するノード「４」を始点とする場合には、ノード番号「１」、「４」、「６」、「５」、「４」、「２」、「５」、「３」、「６」、「１」を通過する経路を生成する。また、図４（ｄ）において、途中で通過するノード「５」を始点とする場合には、ノード番号「１」、「４」、「２」、「５」、「４」、「６」、「５」、「３」、「６」、「１」を通過する経路を生成する。 -In the above embodiment, the control unit 21 of the design system 20 executes the route generation process (step S1-5). Here, among the nodes of the internal new divided figure, the node that passes last in the path of the divided figure is set as the start point and the end point, and a route that passes through each side of the new divided figure is added. The method of generating the additional route is not limited to this. For example, among the nodes of the internal new divided figure, the nodes that pass first or in the middle of the path of the divided figure can be set as the start point and the end point. Specifically, in FIG. 4D, when the node "4" that passes first is the starting point, the node numbers "1", "4", "6", "5", "4", Generate a route that passes through "2", "5", "3", "6", and "1". Further, in FIG. 4D, when the node "5" passing in the middle is used as the starting point, the node numbers "1", "4", "2", "5", "4", "6" , "5", "3", "6", "1" to generate a route.
・上記実施形態においては、図４（ｂ）に示すように、最初、反時計回りの通過順番で経路を生成する。通過順番は、これに限定されるものではなく、追加経路において、既存経路とクロスしない方向に順路を設定すればよい。 -In the above embodiment, as shown in FIG. 4 (b), the routes are first generated in the counterclockwise passing order. The order of passage is not limited to this, and the route may be set in a direction that does not cross the existing route in the additional route.
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４…図形、Ｓｕ…支持部、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４…経路、ＳＧ１，ＳＧ２…点、１１…入力部、１２…出力部、１５…プリンタ、２０…設計システム、２１…制御部、２２…ノードメモリ、２３…図形メモリ、２４…経路メモリ、２１１…設計管理部、２１２…ノード特定部、２１３…図形生成部、２１４…経路生成部、２１５…構造解析部、２２０…ノード情報、２３０…図形情報、２４０…経路情報。 F1, F2, F3, F4 ... Figure, Su ... Support part, T1, T2, T3, T4, T5, T6, Tr1, Tr2, Tr3, Tr4 ... Path, SG1, SG2 ... Point, 11 ... Input part, 12 ... Output unit, 15 ... Printer, 20 ... Design system, 21 ... Control unit, 22 ... Node memory, 23 ... Graphic memory, 24 ... Path memory, 211 ... Design management unit, 212 ... Node identification unit, 213 ... Graphic generation unit, 214 ... Route generation unit, 215 ... Structural analysis unit, 220 ... Node information, 230 ... Graphic information, 240 ... Route information.
Claims (7)
前記ノードの通過順番を記憶する経路メモリと、
前記構造体の内部を構成する図形を記憶する図形メモリと、
前記構造体を設計する制御部とを備えた設計システムであって、
前記制御部は、
前記図形メモリに記憶された図形の中で、新規閉図形を配置することにより補強する既存図形を特定する配置特定処理と、
前記ノードメモリに記憶された既存図形のノード間に、前記新規閉図形を構成するノードを特定するノード特定処理と、
前記新規閉図形により前記既存図形の内部を分割して生成された分割図形を前記図形メモリに記憶する図形生成処理と、
前記経路メモリに記憶された前記既存図形の外形を通過する経路に対して、前記新規閉図形の外形を通過する経路を前記ノード間に追加して、新規経路を生成する経路生成処理とを繰り返すことを特徴とする構造体の設計システム。 A node memory that stores nodes that are feature points of figures that make up a structure, and
A route memory that stores the passing order of the nodes and
A graphic memory that stores the graphics that make up the inside of the structure, and
A design system including a control unit for designing the structure.
The control unit
Arrangement specifying processing for specifying an existing figure to be reinforced by arranging a newly closed figure among the figures stored in the figure memory, and
A node identification process for specifying a node constituting the newly closed figure between the nodes of the existing figure stored in the node memory, and a node identification process.
A graphic generation process of storing the divided graphic generated by dividing the inside of the existing graphic by the newly closed graphic in the graphic memory, and
With respect to the route passing through the outer shape of the existing figure stored in the route memory, a route passing through the outer shape of the newly closed figure is added between the nodes, and a route generation process for generating a new route is repeated. A structure design system characterized by this.
前記制御部は、前記図形メモリに記憶された分割図形を特定し、この分割図形のノードの座標をノードメモリにおいて特定して、前記構造体についての構造解析を実行することを特徴とする請求項１に記載の構造体の設計システム。 In the node memory, node information associated with the node identifier that identifies the node and the node coordinates of the node is stored.
The control unit is characterized in that it identifies a divided figure stored in the graphic memory, specifies the coordinates of the nodes of the divided figure in the node memory, and executes a structural analysis of the structure. The structure design system according to 1.
前記構造解析の結果に応じて照査条件を満たす構造体が複数ある場合には、前記構造体における前記経路の全長を算出し、
前記全長が短い経路の構造体を特定することを特徴とする請求項２に記載の構造体の設計システム。 The control unit
When there are a plurality of structures satisfying the verification conditions according to the result of the structural analysis, the total length of the path in the structure is calculated.
The structure design system according to claim 2, wherein a structure having a short total length is specified.
前記構造体の分割図形は、三角形状であって、
前記制御部は、前記構造体の上面において位置をずらして移動させることにより、始点と終点を同じ位置とする経路を前記経路メモリに記憶することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の構造体の設計システム。 The outer shape of the structure is square,
The divided figure of the structure is triangular and has a triangular shape.
Any one of claims 1 to 4, wherein the control unit stores a route having a start point and an end point at the same position in the route memory by shifting the position on the upper surface of the structure. The structure design system described in the section.
前記ノードの通過順番を記憶する経路メモリと、
前記構造体の内部を構成する図形を記憶する図形メモリと、
制御部とを備えた設計システムを用いて、前記構造体を設計する方法であって、
前記制御部は、
前記図形メモリに記憶された図形の中で、新規閉図形を配置することにより補強する既存図形を特定する配置特定処理と、
前記ノードメモリに記憶された既存図形のノード間に、前記新規閉図形を構成するノードを特定するノード特定処理と、
前記新規閉図形により前記既存図形の内部を分割して生成された分割図形を前記図形メモリに記憶する図形生成処理と、
前記経路メモリに記憶された前記既存図形の外形を通過する経路に対して、前記新規閉図形の外形を通過する経路を前記ノード間に追加して、新規経路を生成する経路生成処理とを繰り返すことを特徴とする構造体の設計方法。 A node memory that stores nodes that are feature points of figures that make up a structure, and
A route memory that stores the passing order of the nodes and
A graphic memory that stores the graphics that make up the inside of the structure, and
A method of designing the structure using a design system provided with a control unit.
The control unit
Arrangement specifying processing for specifying an existing figure to be reinforced by arranging a newly closed figure among the figures stored in the figure memory, and
A node identification process for specifying a node constituting the newly closed figure between the nodes of the existing figure stored in the node memory, and a node identification process.
A graphic generation process of storing the divided graphic generated by dividing the inside of the existing graphic by the newly closed graphic in the graphic memory, and
With respect to the route passing through the outer shape of the existing figure stored in the route memory, a route passing through the outer shape of the newly closed figure is added between the nodes, and a route generation process for generating a new route is repeated. A method of designing a structure characterized by this.
前記ノードの通過順番を記憶する経路メモリと、
前記構造体の内部を構成する図形を記憶する図形メモリと、
制御部とを備えた設計システムを用いて、前記構造体を設計するためのプログラムであって、
前記制御部を、
前記図形メモリに記憶された図形の中で、新規閉図形を配置することにより補強する既存図形を特定する配置特定処理と、
前記ノードメモリに記憶された既存図形のノード間に、前記新規閉図形を構成するノードを特定するノード特定処理と、
前記新規閉図形により前記既存図形の内部を分割して生成された分割図形を前記図形メモリに記憶する図形生成処理と、
前記経路メモリに記憶された前記既存図形の外形を通過する経路に対して、前記新規閉図形の外形を通過する経路を前記ノード間に追加して、新規経路を生成する経路生成処理とを繰り返す手段として機能させることを特徴とする構造体の設計プログラム。 A node memory that stores nodes that are feature points of figures that make up a structure, and
A route memory that stores the passing order of the nodes and
A graphic memory that stores the graphics that make up the inside of the structure, and
A program for designing the structure using a design system including a control unit.
The control unit
Arrangement specifying processing for specifying an existing figure to be reinforced by arranging a newly closed figure among the figures stored in the figure memory, and
A node identification process for specifying a node constituting the newly closed figure between the nodes of the existing figure stored in the node memory, and a node identification process.
A graphic generation process of storing the divided graphic generated by dividing the inside of the existing graphic by the newly closed graphic in the graphic memory, and
With respect to the route passing through the outer shape of the existing figure stored in the route memory, a route passing through the outer shape of the newly closed figure is added between the nodes, and a route generation process for generating a new route is repeated. A structure design program characterized by functioning as a means.
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