JP7222617B2 - ソリッドオブジェクトのパッケージングのための支持構造を設計するコンピュータ実装方法 - Google Patents

Description

本発明は、構造的パッケージングに適用されるコンピュータ援用設計（ＣＡＤ）の分野に関する。

自動車コンポーネントや他の機械部品など、工業製品は、保管されるために、かつ／または、顧客に発送されるかもしくはより一般的には別の場所に発送されるために、パッケージングされなければならない。パッケージングは、輸送中に製品の保全性を保つことを可能にし、その取扱いおよび保管をより容易にする。例えば、概して平行六面体のアウトラインを有する箱は、容易に積み重ねられることが可能であるが、複雑な形状のオブジェクト（object）は、それが可能ではない。

固体製品のパッケージングは、２つの部分をしばしば含む。すなわち、箱などのパッケージングコンテナと、オブジェクトをコンテナの内部で保持してその保全性を保証するように意図された１つまたは複数の支持構造とである。従来技術によれば、支持構造は、パッケージングされるべきオブジェクトの具体的な特徴に応じて特別に設計される。例えば、図１は、箱（図示せず）の内部で自動車のドアОを保持するのに使用される、折り曲げられた厚紙でできた４つの別々の支持要素Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４からなる支持構造を示す。

このアプローチは、完全に満足のいくものではない。というのは、設計プロセスは複雑で時間がかかり、結果は設計者のスキルに大きく依存するからである。この結果としてしばしば、材料が浪費され、パッケージの重量が不必要に増加し、最悪の場合にはコンテナ内でのオブジェクトの保持が不十分となる。

本発明は、従来技術のこれらの欠点を克服することを目標とする。より詳細には、本発明は、オブジェクトの保全性の保存を効果的に保証しながら、削減された量、おそらくは最小限の量の材料を必要とする支持構造を設計および製造するための、極めて自動化された方法を提供することを目標とする。

この目標の達成を可能にする本発明の目的は、重量を有するソリッドオブジェクト（solid object）のパッケージングのための支持構造を設計するコンピュータ実装方法であり、支持構造は、ソリッドオブジェクトをパッケージングコンテナの内部で維持するのに適した複数の線形支持要素を備える。本方法は、
ａ）ソリッドオブジェクトの３次元モデルを入力として提供するステップと、
ｂ）第１の軸に従ってソリッドオブジェクトの第１の累積線形質量密度分布を計算するステップと、
ｃ）前記第１の累積線形質量密度分布を使用して、前記線形支持要素のうちの前記第１の軸を横断するように配向された第１の複数の線形支持要素の、前記第１の軸に沿った位置を決定するステップであって、前記位置は、ソリッドオブジェクトの重量が前記第１の複数の線形支持要素間で均一に分散されるような位置であるステップと
を含む。

このような方法の特定の実施形態によれば、
－ ステップｂ）は、前記第１の軸に対して平行でない第２の軸に従ってソリッドオブジェクトの第２の累積線形質量密度分布を計算することを含むこともでき、ステップｃ）は、前記第２の累積線形質量密度分布を使用して、前記線形支持要素のうちの前記第２の軸を横断するように配向された第２の複数の線形支持要素の、前記第２の軸に沿った位置を決定することを含むこともでき、前記位置は、ソリッドオブジェクトの重量が前記第２の複数の線形支持要素間でも均一に分散されるような位置である。
－ 前記第１の軸および第２の軸は、相互に対して直角であってよい。
－ 本方法は、前記第１の複数の支持要素と前記第２の複数の支持要素との交差を可能にするためのカットアウトを自動的に画定するステップｄ）をさらに含むことができる。
－ ステップｂ）は、以下のサブステップを計算することを含むことができる。すなわち、
ｂ１）前記軸または前記各軸に沿ってソリッドオブジェクトをサンプリングするサブステップと、
ｂ２）各サンプルの重量を計算するサブステップと、
ｂ３）サンプルの重量を軸に沿って補間することによって前記線形質量密度分布または前記各線形質量密度分布を計算するサブステップと、
ｂ４）前記線形質量密度分布または前記各線形質量密度分布を数値積分することによって、前記累積線形質量密度分布または前記各累積線形質量密度分布を計算するサブステップと
である。

より詳細には、サブステップｂ３）は、スプライン補間によって行われてよい。
－ ステップｃ）は、ソリッドオブジェクトの重量、および各支持要素の最大荷重の関数として、支持要素の数を決定することをさらに含むことができる。
－ 本方法は、少なくとも支持要素タイプをデータベースからユーザが選択できるようにするステップａ’）をさらに含むことができる。
－ 本方法は、ソリッドオブジェクトの局所的形状に合致する輪郭を各支持要素につき画定するカット線を自動的に画定するステップｅ）をさらに含むことができる。
－ 本方法は、ステップｃ）で決定された位置をとる前記線形支持要素を含む支持構造の３次元モデルを生成するステップｆ）をさらに含むことができる。

本発明の別の目的は、このような方法をコンピュータシステムに行わせるためのコンピュータ実行可能命令を含む、不揮発性コンピュータ可読データ記憶媒体に記憶されたコンピュータプログラム製品である。

本発明の別の目的は、このような方法をコンピュータシステムに行わせるためのコンピュータ実行可能命令を含む不揮発性コンピュータ可読データ記憶媒体である。

本発明の別の目的は、メモリとグラフィカルユーザインタフェース（ＩＦ）とに結合されたプロセッサを備えるコンピュータ援用設計システムであり、メモリは、このような方法をコンピュータ援用設計システムに行わせるためのコンピュータ実行可能命令を記憶する。

本発明の別の目的は、ソリッドオブジェクトのパッケージングのための支持構造を製造する方法であり、本方法は、
－ 上で定義された方法を使用して前記支持構造を設計するステップと、
－ 設計されたように前記支持構造を物理的に製造するステップと
を含む。

本発明の別の目的は、このような製造方法によって得られた、ソリッドオブジェクトのパッケージングのための支持構造である。

本発明の追加の特徴および利点は、添付の図面と共に読まれる後続の記述から明らかになるであろう。
従来技術に係るソリッドオブジェクト（自動車ドア）のパッケージングの例を示す図である。 本発明の実施形態に係る、ソリッドオブジェクトのパッケージングのための支持構造を設計する方法の高レベルのフローチャートである。 図２の方法のステップのグラフィカル表現の図である。 本発明の実施形態に係る、ソリッドオブジェクトの線形質量密度分布の計算を示す図である。 本発明の実施形態に係る、ソリッドオブジェクトの線形質量密度分布の計算を示す図である。 本発明の実施形態に係る、ソリッドオブジェクトの線形質量密度分布の計算を示す図である。 本発明の実施形態に係る、ソリッドオブジェクトの累積線形質量密度分布の計算を示す図である。 本発明の実施形態に係る、ソリッドオブジェクトの軸に沿った支持要素の位置の決定を示す図である。 本発明の実施形態に係る、支持構造の組立てを可能にするカットアウトの生成を示す図である。 支持構造がソリッドオブジェクトの形状に合致できるようにするカット線の生成を示す図である。 本発明の別の実施形態に係る方法を行うのに適したコンピュータシステムのブロック図である。 本発明の別の実施形態に係る方法を行うのに適したコンピュータシステムのブロック図である。

本発明によれば、支持構造は、軸に沿って整合され相互に対して平行な線形支持要素のセットを少なくとも備え、これらの線形支持要素は、通常、「Ｉ」、「Ｖ」、または「Ｕ」字型の横断面を有する垂直な平板の形状を有する。好ましくは、支持要素の上縁部は、ソリッドオブジェクトの形状に局所的に合致する輪郭を画定するカット線に沿って切り出される。本発明の重要な特徴は、ソリッドオブジェクトの重量が線形支持要素間で均一に分散されるようにして、軸に沿った支持要素の位置が自動的に決定されることである。言い換えれば、各支持要素は同じ荷重を支える。

好ましい実施形態では、支持構造は、相互に対して平行でなく好ましくは直角であるそれぞれの軸に沿って整合された、２セットの支持要素を備える。

図２は、本発明の実施形態に係る方法のフローチャートである。本方法のステップは、図３によって概略的に示される。

本方法は、ユーザが、適切なコンピュータプログラムによって生成された作業環境で、パッケージングされるべきオブジェクトというよりはむしろその３次元数値モデルをインポートするときに開始する（ステップａ）。インポートは、従来のインタフェースデバイスを使用して実施されてよく、オブジェクトの３次元数値モデルは、適切なデータベースによってインポートされてよい。このコンテキスト内では、「３次元（または「３Ｄ」）は、モデルがオブジェクトの３次元（３Ｄ）表現を可能にすること、したがってそれをあらゆる角度から見るのを可能にすることを意味する。オブジェクトの３Ｄモデルは、例えばＣＡＤソフトウェアを使用して生成されてよい。

重要なことに、オブジェクトの３次元モデルは、純粋に幾何学的なのではなく、物理的情報、特に、場合によっては不均質な質量密度分布も含む。

図３では、参照符号Ｏは、３次元モデル化されたオブジェクト、具体的には自動車ドアを識別する。

ユーザはまた、別のデータベースから、同じまたは異なるインタフェースデバイスを使用して、支持構造を実現するための支持タイプを選択することもできる（ステップａ’）。平板形状の線形支持要素の場合を考えると、支持タイプは、その寸法（長さ、高さ、厚さ）、その材料（例えば、厚紙、ポリスチレン等）、それが支えることのできる最大荷重、ならびに、適用可能ならその組立スリットの位置および長さ（図７参照）を特徴とする場合がある。ステップａ’はまた、選択されたタイプの支持要素の３次元モデルをインポートすることを含むこともできる。

次いで（ステップｂ）、コンピュータは、オブジェクトＯの３Ｄモデルを使用して、１つまたは（好ましくは）２つの軸に沿ったこのオブジェクトの線形質量密度分布を計算する。次いで、線形質量密度分布はそれぞれの軸に沿って積分されて、累積線形質量密度分布が得られる。２つの軸が使用される場合、これらは、相互に対して非平行、好ましくは直角であるべきである。図３では、相互に対して直角な２つの軸が参照符号「ｘ」および「ｙ」で示され、対応する線形質量密度分布のプロットが「ＬＭＤｘ」および「ＬＭＤｙ」でそれぞれ示される。図に詰め込みすぎるのを避けるため、累積分布は表されていない。

ステップｂ）は、「重量分布分析」と呼ぶことができる。実際、支持要素の配置にとって本当に重要なのは、オブジェクトＯの質量の分布ではなく、オブジェクトＯの重量の分布である。しかし、重量と質量は厳密に比例し、したがってこれらは交換可能に使用されることが可能である。

ステップｂ）の可能な実装形態が、図４Ａから図４Ｃおよび図５に関してより詳細に記述される。

ステップｃ）の間、ステップａ’）でユーザによって選ばれたタイプのいくつかの線形支持要素についての「最適な」位置が、ステップｂ）で得られた累積線形質量密度分布から計算される。支持要素は、質量密度分布が計算された際に沿った軸（図２の例ではｘおよびｙ）に沿って整合され、軸を横断するように、好ましくは軸に対して直角に配向される。図３は、軸ｘに沿って整合され、それに対して直角に（したがって軸ｙに対して平行に）配向された、４つの支持要素ＳＥ１、ＳＥ２、ＳＥ３、およびＳＥ４を示す。後で図６に関して説明されることになるが、オブジェクトＯの重量が支持要素間で均一に分散されるように、ｘ軸に沿った支持要素の位置が累積線形質量密度分布を使用して決定される。支持要素の数は、ユーザによって入力されてもよく、または、どの支持要素もその最大許容荷重を超える重量を支えないことを保証するように、自動的に計算されてもよい。

ステップｄ）は、異なる複数の軸に沿って整合されしたがって交差する少なくとも２セットの支持要素を支持構造が備えるときにのみ行われる。これは、異なる配向を有する支持要素の交差点に対応して組立スリットを画定することにある。しばしば、支持要素の主要な寸法（長さ）に沿ったスリットの位置のみが、スリット長さとして画定されなければならないことになる。というのは、スリット長さは所与の指示タイプについて固定であることになるからである。支持タイプ定義は、スリットが支持要素の「上」側に位置付けられるか「下」側に位置付けられるかを決定することもある（上側は、オブジェクトＯと接する側である）。ステップｄ）は、常に必要とされるとは限らない。例えば、場合によっては、支持構造は、例えば成形によって、一体型に製造される可能性もある。

ステップｅ）は、ソリッドオブジェクトの局所的形状に合致する輪郭をとるように各支持要素の上側または上縁部が切り出される際に沿うべきカット線を画定することにある。カット線は、オブジェクトの３Ｄモデルと、ステップｃ）で決定された位置をとる各支持要素の３Ｄモデルとの交差を計算することによって得られる。いくつかの実施形態では、ユーザは、垂直な軸（ｘおよびｙに対して直角な、不図示のｚ）に沿ったオブジェクトＯの位置を調整する可能性を有することになり、他の実施形態では、ｚ位置は、パッケージングコンテナ（箱）のサイズおよびオブジェクトのサイズを考慮して自動的に計算されることになる（図８に関して以下参照）。

最後に、ステップｆ）は、支持要素を備える支持構造の３次元モデルを生成することにあり、これらの支持要素は、ステップｃ）で決定された位置をとり、ステップｄ）で画定されたカットアウトを例えば使用して組み立てられ、ステップｅ）で画定されたような上側カットを有する。図３の参照符号ＳＳＴは、このようなモデルを示す。参照符号ＡＣＴおよびＰＣＬは、ステップｄ）で画定された組立カットアウト、およびステップｅ）で画定されたカット線をそれぞれ示す。

次いで、設計されモデル化された構造ＳＳＴは、従来の技法を使用して製造されることが可能である。

図４Ａ～図４Ｃおよび図５は、重量分布分析ステップ（ｂ）の種々のサブステップを示す。

図４Ａに示されるように、オブジェクトＯは、同じ長さを有する所定数のセクションＳｃｔ１、Ｓｃｔ２、Ｓｃｔ３、Ｓｃｔ４、Ｓｃｔ５、Ｓｃｔ６、Ｓｃｔ７、およびＳｃｔ８に概念的に切ることによって、軸ｘに沿ってサンプリングされる。次いで、各セクションの質量が計算される。オブジェクトが均質である場合は、これは単に、各セクションの体積を計算し、それに一定の質量密度を掛けることを含む（実際には、質量密度は１に正規化されることが可能なので、この乗算は不要である）。他の場合では、オブジェクトは、それぞれの質量密度を有する種々の材料で構成されることになる。この場合は、各セクション内で各材料によって占められる体積を別々に計算し、対応する質量密度をそれに掛けることが必要になる。

図４Ｂは、各セクションの質量（重量）Ｗがセクションの中心（例えば、ｘ軸に沿ったその中点として、または好ましくはその質量中心として定義される）のｘ座標に関連付けられる場合のプロットである。例えば、ｘ_sc は、セクションＳｃｔ１の中心のｘ座標である。これは、このセクションの質量（または等価には重量）であるＷ（Ｓｃｔ１）に関連付けられる。

次いで、多項式関数を使用して図４Ｂの離散的な質量密度分布が補間されて、近似された線形質量分布の分析的表現が決定される。有利にも、多項式関数はスプラインとすることができ、これは、例えばラグランジュ多項式と違って、ルンゲの現象（補間間隔の端部における望ましくない振動）を免れる。好ましくは、５次スプラインを使用してＣ２およびパラメータ連続性が保証されることになる。

線形質量分布をｘにわたって積分すると、累積線形質量分布ＴＷが生じ、これは図５にプロットされる。ポイントｘ_Sct1における累積線形質量分布はＷ（Ｓｃｔ１）に等しく、ポイントｘ_Sct2における累積線形質量分布はＷ（Ｓｃｔ１）＋Ｗ（Ｓｃｔ２）に等しいことがわかる。ここで、ｘ_Sct2は、第２のセクションの中心のｘ座標であり、Ｗ（Ｓｃｔ２）は、この第２のセクションの重量である。

図６によって示されるように、ｘ軸に沿った支持要素の最適な位置（ｘ_SE1、ｘ_SE2、ｘ_SE3）を決定するためには、累積線形質量分布の垂直（ＴＷ）軸を所定数の等しいセグメントに分割し、これらのセグメントの端点（ＴＷ_SE1、ＴＷ_SE2、ＴＷ_SE3）を、累積線形質量分布曲線上に投影して、次いでｘ軸上に投影すれば十分である。

セグメントの数は、支持要素の数に等しい。この数は、各要素によって支えられる重量が、支持タイプ定義によって指定される最大許容重量Ｗ_MAXよりも低いことを保証するように計算される。図６では、これは、条件Ｗ_MAX＜ＴＷ_SE1に対応する。例えば、支持要素が単一の軸に沿って整合される場合は、支持要素の数Ｎは、オブジェクトの総重量（場合により１以上のセキュリティ係数が掛けられた）とＷ_MAXとの比率の「天井」関数に等しい数としてとられてよい（「天井」関数は、Ｉ≧ｒであるように、最も近い整数Ｉを実数ｒに関連付ける）。支持要素が２つの（または場合によってはより多くの）軸に沿って整合される場合は、セキュリティ係数が掛けられたオブジェクトの重量が、それぞれの軸に沿って整合された支持要素の異なる複数のセット間で（均等にまたは不均等に）分割される。

これらの算出が、ｙ軸に沿って整合された要素を位置決めするために繰り返されてよい。同一平面にある２つよりも多くの軸に沿って整合された支持要素を使用することは、原則的には可能であるが、一般的には有用でない。

図７は、組立スリットＡＣＴを使用する２つの交差する支持要素ＳＥａ、ＳＥｂの組立てを示す。ＳＥａおよびＳＥｂは、折り曲げられたＵ字型の厚紙要素である。これらは異なる支持タイプに属し、ＳＥａの場合は、スリットは要素の下（開いた）側に位置決めされ、ＳＥｂの場合は、スリットは要素の上（閉じられた）側に位置決めされる。要素がＵ字型であり、したがって「Ｕ」の枝を形成する２つの垂直な平板を含むとすれば、各要素につき２つの組立スリットがある。各要素について、ｘ軸（ＳＥｂの場合）またはｙ軸（ＳＥａの場合）に沿ったスリットの位置は、交差ポイント（支持要素が無限に薄いと考えることで決定される）の対応する座標に対して他方の要素の厚さの半分を加算または減算した座標によって与えられる。

図８は、４つのＵ字型の厚紙支持要素（ｘ軸に沿って整合されｙ軸に対して平行なＳＥａ１、ＳＥａ２と、ｙ軸に沿って整合されｘ軸に対して平行なＳＥｂ１、ＳＥｂ２）を備える支持構造ＳＳＴの３Ｄモデルを示し、これらの支持要素は、上で論じられたようにスリットＡＣＴを通して組み立てられ、オブジェクトＯの形状に合致するように上側がカット線ＰＣＬに沿って切られている。支持構造は、箱ＢＸ（破線で表される）に挿入されるように意図される。支持要素の長さは、構造が箱内にぴったり収まるのを保証するように決定される。ＳＥａ１およびＳＥａ２要素の長さは、ｙ軸に沿った箱の寸法におよそ対応することになり、ＳＥｂ１およびＳＥｂ２要素の長さは、ｘ軸に沿った箱の寸法におよそ対応することになる。組立スリットの深さは、すべての要素の下側が同一平面にあり箱の底部に位置できることを保証するように決定されることになる。この下側からのカット線ＰＣＬの距離、すなわちｚ軸に沿ったそれらの位置は、ｚ軸に沿った箱の寸法と、オブジェクトＯの厚さと、保護要素（または同タイプであるが上下逆に配向された別の支持構造）がオブジェクトの上側に存在する可能性と、を考慮して決定されることになる。

発明的方法（その物理的製造ステップ（もしあれば）を除く）は、コンピュータネットワークを場合により含む適切にプログラムされた汎用コンピュータまたはコンピュータシステムによって実施されることが可能であり、これらのコンピュータまたはコンピュータシステムは、適切なプログラムを不揮発性の形でハードディスク、ソリッドステートディスク、またはＣＤ－ＲＯＭなどのコンピュータ可読媒体に記憶し、このプログラムをそのマイクロプロセッサおよびメモリを使用して実行する。

本発明の例示的な実施形態に係る方法を行うのに適したコンピュータ、より正確にはコンピュータ援用設計ステーションが、図９に関して記述される。図９では、コンピュータは、前述のプロセスを実施する中央処理装置（ＣＰＵ）ＰＲを備える。プロセスは、実行可能プログラムとして、すなわちコンピュータ可読命令のセットとして、ＲＡＭ Ｍ１やＲＯＭ Ｍ２などのメモリ、もしくはハードディスクドライブ（ＨＤＤ）Ｍ３、ＤＶＤ／ＣＤドライブＭ４に記憶されることが可能であり、またはリモートに記憶されることが可能である。ソリッドオブジェクトのデータベース、すなわち、ソリッドオブジェクトのディジタルモデルの組織化されたセット（それらの幾何学的および物理的プロパティ、ならびに特にそれらのサイズおよび質量密度分布を含む）もまた、発明的方法により実行可能プログラムによって処理されるのに適した形で、１つもしくは複数のメモリデバイスＭ１からＭ４に、またはリモートに記憶されてよい。

支持要素タイプのデータベース、すなわち、支持要素のディジタルモデルの組織化されたセット（それらの幾何学的および物理的プロパティ、ならびに特にそれらの最大荷重を含む）もまた、発明的方法により実行可能プログラムによって処理されるのに適した形で、上記のメモリデバイスの１つまたは複数に記憶されてよい。

特許請求される本発明は、発明的プロセスのコンピュータ可読命令および／またはデータベースが記憶されるコンピュータ可読媒体の形によって限定されない。例えば、命令およびデータベースは、ＣＤ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ハードディスクに、または、コンピュータ援用設計ステーションが通信するいずれか他の情報処理デバイス（サーバやコンピュータなど）に、記憶されることが可能である。プログラムおよびデータベースは、同じメモリデバイスまたは異なる複数のメモリデバイスに記憶されることが可能である。

さらに、発明的方法を行うのに適したコンピュータプログラムは、ＣＰＵ ＰＲおよびオペレーティングシステム（Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ ＶＩＳＴＡ、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｗｉｎｄｏｗｓ ７、ＵＮＩＸ、Ｓｏｌａｒｉｓ、ＬＩＮＵＸ、Ａｐｐｌｅ ＭＡＣ－ＯＳ、および当業者に知られている他のシステムなど）と共に実行される、オペレーティングシステムのユーティリティアプリケーション、バックグラウンドデーモン、もしくはコンポーネント、またはこれらの組合せとして提供されることが可能である。

ＣＰＵ ＰＲは、米国ＩｎｔｅｌからのＸｅｎｏｎプロセッサ、または米国ＡＭＤからのＯｐｔｅｒｏｎプロセッサとすることもでき、または、米国Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのＦｒｅｅｓｃａｌｅ ＣｏｌｄＦｉｒｅ、ＩＭＸ、もしくはＡＲＭプロセッサなど、他のプロセッサタイプとすることもできる。あるいは、ＣＰＵは、米国Ｉｎｔｅｌ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのＣｏｒｅ２ Ｄｕｏなどのプロセッサとすることもでき、または、当業者なら認識するであろうが、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、ＰＬＤ上で、もしくはディスクリートロジック回路を使用して実装されるものとすることもできる。さらに、ＣＰＵは、協働して前述の発明的プロセスのコンピュータ可読命令を実施する複数のプロセッサとして実装されることも可能である。

図９のコンピュータ援用設計ステーションはまた、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、インターネットなどのネットワークとインタフェースするために、米国Ｉｎｔｅｌ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのＩｎｔｅｌ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ ＰＲＯネットワークインタフェースカードなどのネットワークインタフェースＮＩを備える。コンピュータ援用設計ステーションはさらに、Ｈｅｗｌｅｔｔ Ｐａｃｋａｒｄ ＨＰＬ２４４５ｗ ＬＣＤモニタなどのディスプレイＤＹとインタフェースするために、米国ＮＶＩＤＩＡ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのＮＶＩＤＩＡ ＧｅＦｏｒｃｅ ＧＴＸグラフィックスアダプタなどのディスプレイコントローラＤＣを備える。汎用Ｉ／ＯインタフェースＩＦが、キーボードＫＢと、かつ、ローラボール、マウス、タッチパッドなどのポインティングデバイスＰＤとインタフェースする。ディスプレイ、キーボード、およびポインティングデバイスは、ディスプレイコントローラおよびＩ／Ｏインタフェースと共に、グラフィカルユーザインタフェースを形成する。

ディスクコントローラＤＫＣは、ＨＤＤ Ｍ３およびＤＶＤ／ＣＤ Ｍ４を通信バスＣＢＳと接続し、通信バスＣＢＳは、コンピュータ援用設計ステーションのすべてのコンポーネントを相互接続するための、ＩＳＡ、ＥＩＳＡ、ＶＥＳＡ、ＰＣＩ、または類似のものとすることができる。

ディスプレイ、キーボード、ポインティングデバイス、ならびにディスプレイコントローラ、ディスクコントローラ、ネットワークインタフェース、およびＩ／Ｏインタフェースの一般的な特徴および機能についての記述は、これらの特徴が知られているので本明細書では簡潔にするために省略される。

図１０は、本発明の異なる例示的な実施形態に係る方法を行うのに適したコンピュータシステムのブロック図である。

図１０では、実行可能プログラムＥＸＰ、ソリッドオブジェクトデータベースＯＤＢ、および支持要素タイプデータベースＳＤＢは、サーバＳＣに接続されたメモリデバイスに記憶されている。メモリデバイス、およびサーバの全体的なアーキテクチャは、図９に関して上で論じられたのと同じであってよいが、例外として、サーバ中では、ディスプレイコントローラ、ディスプレイ、キーボード、および／またはポインティングデバイスがない場合もある。

サーバＳＣは、この場合、ネットワークＮＷを介して管理者システムＡＤＳおよびエンドユーザコンピュータＥＵＣに接続される。

管理者システムおよびエンドユーザコンピュータの全体的なアーキテクチャは、図９に関して上で論じられたのと同じであってよいが、例外として、管理者システムおよびエンドユーザコンピュータのメモリデバイスは、実行可能プログラムＥＸＰ、ソリッドオブジェクトデータベースＯＤＢ、および支持要素タイプデータベースＳＤＢを記憶しない。しかし、エンドユーザコンピュータは、以下で論じられるように、サーバの実行可能プログラムと協働するように設計されたクライアントプログラムを記憶する。

理解され得るように、ネットワークＮＷは、インターネットなどの公衆ネットワーク、またはＬＡＮやＷＡＮなどの私設ネットワーク、またはこれらの任意の組合せとすることができ、また、ＰＳＴＮまたはＩＳＤＮサブネットワークを含むこともできる。ネットワークＮＷはまた、Ｅｔｈｅｒｎｅｔネットワークなど有線とすることもでき、または、ＥＤＧＥ、３Ｇ、および４Ｇワイヤレスセルラーシステムを含むセルラーシステムなど、ワイヤレスとすることもできる。ワイヤレスネットワークはまた、Ｗｉ－Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、または知られているいずれか他のワイヤレス形式の通信とすることもできる。したがって、ネットワークＮＷは、例に過ぎず、この進歩の範囲を限定するものでは決してない。

エンドユーザコンピュータのメモリデバイスに記憶され、そのＣＰＵによって実行されるクライアントプログラムは、ネットワークＮＷを介してサーバ上のソリッドオブジェクトデータベースおよび支持要素タイプデータベースにアクセスする。これにより、エンドユーザは、それぞれのデータベースからオブジェクトおよび支持タイプを選択することができ、必要ならそれらを修正することができる。サーバは、図２から８に関して上述されたような処理を実施し、次いで、やはりネットワークＮＷを介して、ソリッドオブジェクトを場合により含む支持構造の３次元モデルをエンドユーザコンピュータに送信する。

１つの管理者システムＡＤＳおよび１つのエンドユーザコンピュータＥＵＣしか図示されていないが、システムは、任意の数の管理者システムおよび／またはエンドユーザシステムを無制限にサポートすることができる。同様に、本発明の範囲を逸脱することなく、複数のサーバ、オブジェクト、および支持要素がシステム中で実装されることも可能である。

本明細書に記載されたどんなプロセス、記述、またはフローチャート中のブロックも、プロセス中の具体的な論理機能またはステップを実装するための１つまたは複数の実行可能命令を含むモジュール、セグメント、またはコード部分を表すものと理解されたい。また、代替的実装形態も本発明の例示的な実施形態の範囲内に含まれる。

Claims (18)

1. 重量を有するソリッドオブジェクト（Ｏ）のパッケージングのための支持構造（ＳＳＴ）を設計するコンピュータ実装方法であって、前記支持構造は、前記ソリッドオブジェクトをパッケージングコンテナ（ＢＸ）の内部で維持するのに適した複数の線形支持要素（ＳＥ１～ＳＥ４、ＳＥａ１～ＳＥｂ２）を備え、
   ａ）前記ソリッドオブジェクトの３次元モデルを入力として提供するステップであって、前記３次元モデルは前記ソリッドオブジェクトの質量密度分布を含むステップと、
   ｂ）第１の軸（ｘ）に従って前記ソリッドオブジェクトの第１の累積線形質量密度分布（ＴＷ）を計算するステップと、
   ｃ）前記第１の累積線形質量密度分布を使用して、前記線形支持要素のうちの前記第１の軸を横断するように配向された第１の複数の線形支持要素の、前記第１の軸に沿った位置（ｘ_SE1～ｘ_SE3）を決定するステップであって、前記位置は、前記ソリッドオブジェクトの前記重量が前記第１の複数の線形支持要素間で均一に分散されるような位置であるステップと
   を含む方法。
2. ステップｂ）は、以下のサブステップを計算すること、すなわち、
   ｂ１）前記ソリッドオブジェクトを前記第１の軸に沿ってあらかじめ定められた数のセクションに切ることによって、前記第１の軸に沿って前記ソリッドオブジェクトをサンプリングするサブステップと、
   ｂ２）各セクションの重量を計算するサブステップと、
   ｂ３）前記セクションの前記重量を前記第１の軸に沿って補間することによって線形質量密度分布を計算するサブステップと、
   ｂ４）前記線形質量密度分布を数値積分することによって、前記第１の累積線形質量密度分布を計算するサブステップと
   を計算することを含む請求項１に記載の方法。
3. サブステップｂ３）はスプライン補間によって行われる請求項２に記載の方法。
4. ステップｃ）で決定された前記第１の軸に沿った前記位置をとる前記線形支持要素を備える前記支持構造の３次元モデルを生成するステップｆ）をさらに含む請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
5. ステップｂ）は、前記第１の軸に対して平行でない第２の軸（ｙ）に従って前記ソリッドオブジェクトの第２の累積線形質量密度分布を計算するステップも含み、
   ステップｃ）は、前記第２の累積線形質量密度分布を使用して、前記線形支持要素のうちの前記第２の軸を横断するように配向された第２の複数の線形支持要素の、前記第２の軸に沿った位置を決定するステップも含み、前記第２の軸に沿った前記位置は、前記ソリッドオブジェクトの前記重量が前記第２の複数の線形支持要素間でも均一に分散されるような位置である請求項１に記載の方法。
6. 前記第１の軸および前記第２の軸は相互に対して直角である請求項５に記載の方法。
7. 前記第１の複数の支持要素と前記第２の複数の支持要素との交差を可能にするためのカットアウト（ＡＣＴ）を自動的に画定するステップｄ）をさらに含む請求項５または６に記載の方法。
8. ステップｂ）は、以下のサブステップを計算すること、すなわち、
   ｂ’１）前記ソリッドオブジェクトを前記第１及び第２の軸に沿ってあらかじめ定められた数のセクションに切ることによって、前記第１及び第２の軸の両方に沿って前記ソリッドオブジェクトをサンプリングするサブステップと、
   ｂ’２）各セクションの重量を計算するサブステップと、
   ｂ’３）前記セクションの前記重量を前記第１及び第２の軸に沿って補間することによって線形質量密度分布を計算するサブステップと、
   ｂ’４）前記第１及び第２の累積線形質量密度分布をそれぞれ数値積分することによって、前記第１及び第２の累積線形質量密度分布を計算するサブステップと
   を計算することを含む請求項５乃至７のいずれか一項に記載の方法。
9. サブステップｂ３）はスプライン補間によって行われる請求項８に記載の方法。
10. ステップｃ）で決定された前記第１及び第２の軸に沿った前記位置をとる前記線形支持要素を備える前記支持構造の３次元モデルを生成するステップｆ’）をさらに含む請求項５乃至９のいずれか一項に記載の方法。
11. ステップｃ）は、前記ソリッドオブジェクトの前記重量、および各支持要素の最大荷重（Ｗ_MAX）の関数として、支持要素の数を決定するステップをさらに含む請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 少なくとも支持要素タイプをデータベース（ＳＤＢ）からユーザが選択できるようにするステップａ’）をさらに含む請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記ソリッドオブジェクトの局所的形状に合致する輪郭を各支持要素につき画定するカット線（ＰＣＬ）を自動的に画定するステップｅ）をさらに含む請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の方法をコンピュータシステムに行わせるためのコンピュータプログラム。
15. 請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の方法をコンピュータシステムに行わせるためのコンピュータ実行可能命令を含む不揮発性コンピュータ可読データ記憶媒体（Ｍ１～Ｍ４）。
16. メモリとグラフィカルユーザインタフェース（ＩＦ）とに結合されたプロセッサを備えるコンピュータ援用設計システムであって、前記メモリは、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の方法を前記コンピュータ援用設計システムに行わせるためのコンピュータ実行可能命令を記憶した、コンピュータ援用設計システム。
17. ソリッドオブジェクト（Ｏ）のパッケージングのための支持構造（ＳＳＴ）を製造する方法であって、
    請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の方法を使用して前記支持構造を設計するステップと、
    設計されたように前記支持構造を物理的に製造するステップと
    を含む方法。
18. 請求項１７に記載の製造方法によって得られる、ソリッドオブジェクト（Ｏ）のパッケージングのための支持構造（ＳＳＴ）。

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