JP7400702B2

JP7400702B2 - ３次元形状設計システム及び３次元形状設計方法

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Publication number: JP7400702B2
Application number: JP2020193245A
Authority: JP
Inventors: 隆史青山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-11-20
Filing date: 2020-11-20
Publication date: 2023-12-19
Anticipated expiration: 2040-11-20
Also published as: US20220165042A1; CN114519766A; JP2022081974A

Description

本開示は、３次元形状設計システム及び３次元形状設計方法に関する。

３次元形状の設計を、複数の設計者が共同で行うケースがある。特許文献１には、複数人で複数の３次元モデルを作成する際、設計履歴を共有することで情報共有をおこなうことが記載されている。

特開平０６－０６８２１０号公報

複数人で３次元形状を設計する際に、１つの３次元モデルに対して複数の設計者で検討をおこなうことがある。従来技術では設計履歴を用いて情報共有を行っていたため、設計履歴を残すために各設計者が一度３次元モデルを更新する必要があった。

例えば、設計者Ａと設計者Ｂとが２人で、３次元モデルを作成しているケースを考える。設計者Ａが３次元モデルを更新し、更新後の３次元モデルに対して設計者Ｂが形状の検討を行う場合、設計者Ｂの検討内容によっては設計者Ａが再検討する必要が生じる可能性がある。このような場合、設計者Ａの再検討の分だけ設計期間が増大することとなる。また、設計者Ａと設計者Ｂが平行して形状の検討を行う場合、３次元モデルが更新されたタイミングによっては、設計者Ａが検討している３次元モデルのバージョンと、設計者Ｂが検討している３次元モデルのバージョンとが異なり、設計者Ａと設計者Ｂとの間に認識の齟齬が生じる可能性がある。したがって、このような場合も、設計のやり直しが発生し、設計期間が増大するおそれがあった。

本開示は、このような問題を解決するためになされたものであり、３次元モデルの一部を独立させ、変更を加えることが可能な３次元形状設計システム及び３次元形状設計方法を提供するものである。

本実施の形態における３次元形状設計システムは、同一の３次元モデルを複数の設計者により並行モデリングする３次元形状設計システムであって、
各設計者の入力に基づいて前記３次元モデルの一部である検討対象部分を特定し、前記検討対象部分の形状情報及び座標情報を複製する複製手段と、
複製された前記形状情報を前記各設計者の入力に基づいて変更する変更手段と、
前記３次元モデルを表示装置に表示する際、前記３次元モデルと、変更された前記形状情報に基づく形状とを重畳させて表示する表示制御手段と、を備える。

本実施の形態における３次元形状設計方法は、同一の３次元モデルを複数の設計者により並行モデリングする３次元形状設計方法であって、
各設計者の入力に基づいて前記３次元モデルの一部である検討対象部分を特定し、前記検討対象部分の形状情報及び座標情報を複製する複製ステップと、
複製された前記形状情報を前記各設計者の入力に基づいて変更する変更ステップと、
前記３次元モデルを表示装置に表示する際、前記３次元モデルと、変更された前記形状情報に基づく形状とを重畳させて表示する表示制御ステップと、を含む。

本開示により、３次元モデルの一部を独立させ、変更を加えることが可能な３次元形状設計システム及び３次元形状設計方法を提供できる。

実施形態にかかる３次元形状設計システムの構成例を示すブロック図である。実施形態にかかるサーバの構成を示すブロック図である。実施形態にかかる端末の構成を示すブロック図である。実施形態にかかる端末に表示される表示画面を例示する概略図である。実施形態にかかる３次元形状設計方法の流れを示すフローチャートである。実施形態にかかる３次元形状設計方法の流れを例示するフローチャートである。実施形態にかかる３次元形状設計方法の流れを例示するフローチャートである。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。

以下、図面を参照して実施形態にかかる３次元形状設計システムについて説明する。実施形態にかかる３次元形状設計システム１０００は、複数の設計者が同一の３次元モデルを並行モデリングするためのシステムである。例えば、強度の観点から設計を行う設計者と、生産性の観点から設計を行う設計者とが共同して、１つの３次元モデルを設計する場合がある。

図１は、３次元形状設計システム１０００構成例を示すブロック図である。３次元形状設計システム１０００は、サーバ１００と、端末２００Ａと、端末２００Ｂとを備えている。端末２００Ａは、設計者Ａが操作する情報端末であり、端末２００Ｂは設計者Ｂが操作する端末である。３次元形状設計システム１０００は、設計者Ａと設計者Ｂとが同席して形状検討を行うための端末（不図示）をさらに備えていてもよい。尚、設計者ＡとＢとを区別しない場合は、単に設計者と呼ぶ。また、端末２００Ａと端末２００Ｂとを区別しない場合には、単に端末２００と称する。端末２００は、例えば、ＰＣ（ＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｐｕｔｅｒ）等の情報端末である。尚、３次元形状設計システム１０００は、３台以上の端末２００を備えていてもよい。例えば、３次元形状設計システム１０００は、設計者Ｃによって操作される端末２００Ｃを備えていてもよい。

サーバ１００と、端末２００Ａと、端末２００ＢとはネットワークＮを介して接続されている。ネットワークＮは、有線であっても無線であってもよい。

図２は、サーバ１００の構成を示すブロック図である。サーバ１００は、通信部１１０と記憶部１２０とを備えている。通信部１１０は、ネットワークＮとの通信インタフェースである。

記憶部１２０は、ＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）やハードディスクドライブなど不揮発性記憶素子で構成される。記憶部１２０は、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）を備えていてもよい。記憶部１２０は、記憶装置とも称する。記憶部１２０は、設計者Ａ及びＢが設計する３次元モデル１２１を記憶する。３次元モデル１２１は、設計者Ａ及びＢによる並行モデリングの対象である。３次元モデル１２１と、後述する検討対象情報１２２とは対応づけられている。例えば、３次元モデル１２１のアセンブリファイルに、検討対象情報１２２が含まれていてもよい。

また、記憶部１２０は、検討対象部分Ｘに係る検討対象情報１２２を記憶している。検討対象部分Ｘは、３次元モデル１２１の一部であり、設計者Ａ又は設計者Ｂにより形状の変更が提案されている部分である。記憶部１２０は、複数の検討対象情報１２２を記憶していてもよい。記憶部１２０が複数の検討対象情報１２２を記憶している場合、検討対象情報１２２のそれぞれには、ＩＤが付与されていてもよい。例えば、記憶部１２０は、設計者Ａにより形状の変更が提案されている検討対象部分ＸＡと、設計者Ｂにより形状の変更が提案されている検討対象部分ＸＢとを記憶していてもよい。

検討対象情報１２２は、座標情報１２２１と、提案形状情報１２２２と、設計者ＩＤ１２２３と、バージョン情報１２２４と、変更意図情報１２２５とを含む。座標情報１２２１は、３次元モデル１２１内における検討対象部分Ｘの位置を表す座標情報である。提案形状情報１２２２は、設計者Ａ又は設計者Ｂによって提案されている提案形状の形状情報である。形状情報は、ジオメトリ（面やエッジ等を構成する情報群）とも称される。形状情報は、例えば、面や、角度に関する情報である。後述する端末２００は、検討対象部分Ｘの形状情報を複製し、複製された形状情報を変更することにより、提案形状情報１２２２を生成する。

設計者ＩＤ１２２３とは、検討対象情報１２２を登録した設計者のＩＤである。設計者ＩＤは、形状変更を提案している設計者のＩＤであるとも言える。バージョン情報１２２４は、検討対象情報１２２が登録されたときの３次元モデル１２１のバージョンを示す情報である。変更意図情報１２２５は、設計者の変更意図を示す情報である。設計者ＩＤ１２２３、バージョン情報１２２４、及び変更意図情報１２２５は、後述する複製部２４２により形状情報が複製された際の情報であってもよい。

図３は、端末２００の構成を示すブロック図である。端末２００は、入力部２１０と、表示部２２０と、通信部２３０と、制御部２４０とを備えている。入力部２１０は、キーボード、マウス等の入力機器と接続される入力インタフェースである。表示部２２０は、ディスプレイ等の表示装置である。通信部２３０は、ネットワークＮとの通信インタフェースである。

制御部２４０は、上述した各ハードウェアを制御する制御装置である。制御部２４０は、３次元モデル更新部２４１と、複製部２４２と、変更部２４３と、登録部２４４と、表示制御部２４５と、情報検索部２４６とを備えている。

３次元モデル更新部２４１は、入力部２１０への入力に基づいて、サーバ１００が記憶する３次元モデル１２１の形状を変更し、３次元モデル１２１を更新する。３次元モデル１２１を更新することは、３次元モデル１２１のファイルのバージョンを進めるとも言える。３次元モデル１２１のアセンブリファイルに検討対象情報１２２が含まれている場合、更新された３次元モデル１２１のアセンブリファイルにも、検討対象情報１２２が含まれることとなる。

複製部２４２は、入力部２１０への入力に基づいて、３次元モデル１２１の一部である検討対象部分Ｘを特定し、検討対象部分Ｘの座標情報１２２１と形状情報とを複製する。複製部２４２は、例えば、設計者がマウス等で選択した部分を、検討対象部分Ｘとして特定し、形状情報等を複製してもよい。複製された座標情報１２２１、及び形状情報は、３次元モデル１２１とは関連が切れた状態となっている。つまり、３次元モデル１２１の形状を変更したとしても形状情報は変更されず、形状情報を変更したとしても３次元モデル１２１の形状は変更されない。換言すると、複製された座標情報１２２１、及び形状情報は、３次元モデル１２１から独立しているとも言える。

変更部２４３は、入力部２１０への入力に基づいて、検討対象部分Ｘの形状情報を変更し、提案形状情報１２２２を作成する。尚、提案形状情報１２２２の作成は、３次元モデル１２１の作成と同様の操作手順により行われてもよい。複製部２４２及び変更部２４３の機能により、設計者は、３次元モデル１２１を更新せずに提案形状を作成することができるため、上述した設計者間の認識の齟齬を減らすことが可能となる。また、これにより、３次元モデル１２１を更新し、履歴を作成する手間を削減することが可能となる。

複製部２４２は、３次元モデル１２１の一部の形状情報等のみを複製する。したがって、本実施形態によると、３次元モデル１２１全体を処理する場合と比べて短い時間で、表示、変更等の処理を行うことができる。また、一部のみのため、後述する表示制御部２４５が表示した際に、変更された箇所が把握し易いという利点がある。

登録部２４４は、複製部２４２によって複製された座標情報１２２１と、変更部２４３によって作成された提案形状情報１２２２とを、サーバ１００の記憶部１２０に登録する。登録部２４４は、情報記録部とも称される。登録部２４４は、座標情報１２２１と提案形状情報１２２２とを、３次元モデル１２１のアセンブリファイルに含めて登録してもよい。これにより、３次元モデル更新部２４１が３次元モデル１２１を更新した場合、更新したファイルにも、座標情報１２２１及び提案形状情報１２２２が含まれることとなる。

登録部２４４は、座標情報１２２１及び提案形状情報１２２２を登録する際、端末２００を操作する設計者のＩＤを設計者ＩＤ１２２３として、３次元モデル１２１のバージョンをバージョン情報１２２４として、端末２００を操作する設計者の変更意図を示す情報を変更意図情報１２２５としてサーバ１００の記憶部１２０に書き込む。尚、登録部２４４は、登録の際に、コメントを入力するための入力画面を表示部２２０に表示させ、入力されたコメントを変更意図情報１２２５としてサーバ１００に書き込んでもよい。これにより、提案形状情報１２２２が複数登録されている場合、後述する情報検索部２４６を用いて、確認したい提案形状情報１２２２を抽出することが可能となる。

表示制御部２４５は、表示部２２０に３次元モデル１２１を表示する際、提案形状情報１２２２に基づく形状と、３次元モデル１２１とを重畳して表示する。表示制御部２４５は、提案形状情報１２２２に基づく形状を座標情報１２２１に基づく位置に表示させる。これにより、設計者Ａ及びＢが、情報を共有しながら設計作業を進めることができるため、設計のやり直しを減らすことが可能となる。図４は、表示制御部２４５による表示例を示す概略図である。図４では、３次元モデル１２１と、ハッチングされた提案形状Ｙとが重畳して表示されている。

情報検索部２４６は、設計者ＩＤ１２２３、バージョン情報１２２４、及び変更意図情報１２２５のいずれかを用いてサーバ１００の記憶部１２０を検索する。情報検索部２４６は、例えば、所定の語句が含まれる変更意図情報１２２５を抽出してもよい。表示部２２０に複数の提案形状が表示されている場合に、各設計者は、検索結果に応じて、必要な提案形状を確認することが可能となる。

図５は、実施形態にかかる３次元形状設計方法の流れを例示するフローチャートである。まず、設計者Ａは、端末２００Ａの表示部２２０に３次元モデル１２１を表示させる。そして、設計者Ａは、３次元モデル１２１を確認して設計検討を行い、形状変更が必要な部分がないかを確認する。形状変更が必要な部分が存在する場合、設計者Ａは、マウス等の入力機器を用いて当該部分を選択する。当該部分が、検討対象部分Ｘである。そして、端末２００Ａの複製部２４２は、入力部２１０への入力に応じて検討対象部分Ｘを特定し（ステップＳ１０１）、検討対象部分Ｘの座標情報１２２１及び形状情報を３次元モデル１２１から複製する（ステップＳ１０２）。

次に、設計者Ａは、マウス等の入力機器を用いて、ステップＳ１０２で複製された形状情報を変更し、提案形状を作成する。例えば、ステップＳ１０２で複製された形状情報に基づく形状が、端末２００Ａの表示部２２０に表示されている場合、設計者Ａは、３次元モデル１２１の作成と同様の操作を行うことにより、提案形状を作成してもよい。端末２００Ａの変更部２４３は、入力部２１０への入力に基づいて、形状情報から提案形状情報１２２２を作成する（ステップＳ１０３）。尚、形状情報は、３次元モデル１２１とは切り離されており、３次元モデル１２１の形状は変更されない。

次に、登録部２４４は、座標情報１２２１と、ステップＳ１０３で作成された提案形状情報１２２２とをサーバ１００の記憶部１２０に登録する（ステップＳ１０４）。ここで、登録部２４４は、設計者ＩＤ１２２３と、バージョン情報１２２４と、変更意図情報１２２５とを、さらに記憶部１２０に登録してもよい。

そして、設計者Ｂが操作する端末２００Ｂは、表示部２２０に３次元モデル１２１を表示する際、ステップＳ１０４で登録された提案形状情報１２２２に基づき提案形状を表示する（ステップＳ１０５）。設計者Ｂは、設計者Ａが提案している形状を確認しながら設計作業を行うことができる。このような場合、ステップＳ１０１～１０４と同様に、端末２００Ｂが、設計者Ｂにより作成された提案形状をサーバに登録することとなる。これにより、設計者Ａと設計者Ｂとが情報を共有しながら、設計作業を進めることが可能となる。

図６は、３次元形状設計システム１０００を用いて、複数の設計者が同席設計を行う方法の流れを例示するフローチャートである。同席設計は、ＳＥ（ＳｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓＥｎｇｉｎｅｒｉｎｇ）とも呼ばれる。設計者Ａ、Ｂ及びＣの３人が設計を行うものとする。設計者Ｃの操作する端末を、端末２００Ｃと呼ぶ。

まず、設計者Ａ、設計者Ｂ、及び設計者Ｃは、それぞれ、形状変更を提案すべき部分から形状情報等を複製し、複製した形状情報を変更する。つまり、各設計者は、提案形状の作成を並行して行う。各端末は、当該各端末への入力に基づく提案形状情報１２２２を作成し（ステップＳ２０１～２０３）、サーバ１００に登録する（ステップＳ２０４～２０６）。ここで、各端末の登録部２４４は、当該各端末を操作する設計者の設計者ＩＤ１２２３をサーバ１００に登録する。各設計者は、３次元モデル１２１から複製された形状情報を用いて作業を行うため、並行作業が可能である。

設計者Ａ、Ｂ及びＣは、他の設計者の作成した提案形状を確認しながら、設計作業を進め、他の設計者と同席設計を行う必要があるかを判断する。例えば、同一の検討対象部分Ｘについて、２つの異なる形状が提案されている場合、同席設計が必要であると判断してもよい。各設計者は、情報検索部２４６を用いてサーバ１００の記憶部１２０を検索することにより、各提案形状を作成した人物を把握できるため、どの設計者との同席設計が必要であるかを判断できる。

設計者Ａと設計者Ｂとが同席して形状検討を行うものとする。形状検討は、端末２００Ａ又は端末２００Ｂで行われてもよく、別の端末で行われてもよい。設計者Ｃは、同席しないものとする。このような場合、同席設計が行われる端末の表示部２２０には、３次元モデル１２１と、設計者Ａが作成した提案形状と、設計者Ｂが作成した提案形状と、設計者Ｃが作成した提案形状とが表示される（ステップＳ２０７）。そして、設計者Ａ及びＢは、形状検討を行う部分について、互いに提案している形状を確認し、どのような形状とするかについて合意する。３次元モデル更新部２４１は、設計者Ａ又はＢによる端末操作に応じて、３次元モデル１２１を更新する（ステップＳ２０８）。これにより、各設計者は、他の設計者の作業を待つことなく作業を進めることが可能となる。

次に、図７を用いて、各設計者が個別に３次元モデル１２１を更新するケースについて説明する。まず、サーバ１００の記憶部１２０は、３次元モデル１２１のバージョン５を記憶しているものとする。設計者Ａは、３次元モデル１２１のバージョン５を確認し、形状変更が必要な部分の形状情報等を複製して、提案形状を作成する。端末２００Ａは、提案形状情報１２２２を作成し（ステップＳ３０１）、サーバに登録する（ステップＳ３０２）。

設計者Ｂは、同様に、３次元モデル１２１のバージョン５を確認し、形状変更が必要な部分を複製して、提案形状を作成する。端末２００Ｂは、提案形状情報１２２２を作成し（ステップＳ３０３）、サーバ１００に登録する（ステップＳ３０４）。

次に、設計者Ａが、作成した提案形状と同様の変更を、３次元モデル１２１に反映したものとする。３次元モデル更新部２４１は、３次元モデル１２１を更新し、３次元モデル１２１はバージョン６となる（ステップＳ３０５）。３次元モデル１２１のバージョン６には、設計者Ａにより提案された提案形状情報１２２２と、設計者Ｂにより提案された提案形状情報１２２２とが含まれている。

したがって、３次元モデル１２１のバージョン６を表示させると、端末２００には、設計者Ａにより提案された提案形状と、設計者Ｂにより提案された提案形状と、３次元モデル１２１とが表示される（ステップＳ３０６）。ここで、設計者Ａの提案形状は、３次元モデル１２１のバージョン６と重なった状態で表示されるため、設計者Ｂは、設計者Ａの提案形状が３次元モデル１２１に反映されていることを把握できる。

最後に、本実施形態の効果について説明する。製品設計において、複数の観点から設計検討を行う場合、複数の設計者で情報を共有する必要がある。３次元モデルを用いた製品設計では、検討すべき部分が複数存在する上、設計が進むにつれ３次元モデル１２１の形状が変化するため、情報の共有が困難になるという問題があった。本実施形態にかかる３次元形状設計システムは、各設計者が３次元モデルに対して提案している提案形状を、３次元モデルに重畳して表示することができる。したがって、設計が効率化され、設計期間の増大を抑えることが可能となる。

３次元形状設計システム１０００で実行されるプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（ＥｒａｓａｂｌｅＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１０００３次元形状設計システム
１００サーバ
１１０通信部
１２０記憶部
１２１３次元モデル
１２２検討対象情報
１２２１座標情報
１２２２提案形状情報
１２２３設計者ＩＤ
１２２４バージョン情報
１２２５変更意図情報
２００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ端末
２１０入力部
２２０表示部
２３０通信部
２４０制御部
２４１３次元モデル更新部
２４２複製部
２４３変更部
２４４登録部
２４５表示制御部
２４６情報検索部
Ａ、Ｂ、Ｃ設計者
Ｘ検討対象部分
Ｙ提案形状

Claims

同一の３次元モデルを複数の設計者により並行モデリングする３次元形状設計システムであって、
各設計者の入力に基づいて前記３次元モデルの一部である検討対象部分を特定し、前記検討対象部分の形状情報及び座標情報を複製する複製手段と、
複製された前記形状情報を前記各設計者の入力に基づいて変更する変更手段と、
前記３次元モデルを表示装置に表示する際、変更された前記形状情報に基づく形状と、前記３次元モデルとを重畳して表示する表示制御手段と、
変更された前記形状情報と、前記座標情報とを記憶装置に登録する際に、前記３次元モデルのバージョンを示すバージョン情報、前記各設計者の識別情報、及び前記各設計者の変更意図を示す変更意図情報を前記記憶装置に登録する登録手段と、
前記バージョン情報、前記識別情報、及び前記変更意図情報を用いて、前記記憶装置を検索する情報検索手段と
を備えた３次元形状設計システム。
前記登録手段は、
変更された前記形状情報と、前記座標情報とを前記３次元モデルのアセンブリファイルに含めて登録する、請求項１に記載の３次元形状設計システム。
同一の３次元モデルを複数の設計者により並行モデリングする３次元形状設計方法であって、
各設計者の入力に基づいて前記３次元モデルの一部である検討対象部分を特定し、前記検討対象部分の形状情報及び座標情報を複製する複製ステップと、
複製された前記形状情報を前記各設計者の入力に基づいて変更する変更ステップと、
前記３次元モデルを表示装置に表示する際、変更された前記形状情報に基づく形状と、前記３次元モデルとを重畳して表示する表示制御ステップと、
変更された前記形状情報と、前記座標情報とを記憶装置に登録する際に、前記３次元モデルのバージョンを示すバージョン情報、前記各設計者の識別情報、及び前記各設計者の変更意図を示す変更意図情報を前記記憶装置に登録する登録ステップと、
前記バージョン情報、前記識別情報、及び前記変更意図情報を用いて、前記記憶装置を検索する情報検索ステップと
を備えた３次元形状設計方法。