WO2017159173A1

WO2017159173A1 - 解析モデル作成支援装置、および、解析モデル作成支援方法

Info

Publication number: WO2017159173A1
Application number: PCT/JP2017/005236
Authority: WO
Inventors: 小野寺　誠; 昌幸針谷; 力金剛; 政樹新谷; 祺何
Original assignee: 株式会社日立製作所
Priority date: 2016-03-16
Filing date: 2017-02-14
Publication date: 2017-09-21
Also published as: US11176283B2; JP2017167821A; EP3432171A4; EP3432171A1; US20190026399A1; JP6654939B2; EP3432171B1

Abstract

今回形状データ（１１ａ）または前回の相違形状データ（１２ａ）の各形状要素と、既存形状データ（１１ｂ）の各形状要素とを比較し、その比較結果として互いに類似している形状要素の集合を共通形状データ（１２ｂ）とし、一方、類似していない形状要素の集合を次回の相違形状データ（１２ａ）とする処理について、相違形状データ（１２ａ）から共通形状データ（１２ｂ）を抽出されなくなるまで繰り返す形状検索部（２２）と、共通形状データ（１２ｂ）を検索キーとして既存モデルデータベース（１１ｘ）から対応する共通メッシュデータ（１３ｂ）を検索する共通メッシュ抽出部（２３ｂ）とを有する。

Description

解析モデル作成支援装置、および、解析モデル作成支援方法

参照による取り込み

　本出願は、２０１６年３月１６日に出願された日本特許願第２０１６－５２５３７号の優先権を主張し、その内容を参照することにより本出願に取り込む。

　本発明は、解析モデル作成支援装置、および、解析モデル作成支援方法に関する。

　現象の解明や課題解決の手段として、有限要素法等による数値シミュレーションが広く用いられている。有限要素法によるシミュレーション（以下、解析と称す）を行うためには、入力されたＣＡＤ（Computer-Aided Design）などの形状データから、その解析モデルを作成する必要がある。コンピュータ処理能力や解析技術の持続的な向上に伴い、この解析モデルの大規模化・詳細化が進んでおり、今後もますます進展することが予想される。また、解析モデルにおけるメッシュの品質は、解析精度に大きな影響を及ぼすため、メッシュ品質の指標を定め、これに沿ったメッシュを作成することが重要である。これらの状況から、解析モデルの作成作業の負担が増大してきている。

　そこで、特許文献１には、入力された新設計形状のＣＡＤデータと、データベースに登録されている雛型ＣＡＤデータを比較し、新設計形状のＣＡＤデータが雛型ＣＡＤデータを含むときには、その雛型ＣＡＤデータに対応する雛型メッシュデータを流用することで、メッシュデータの作成コストを削減するシステムが記載されている。

国際公開第２０１５／０９２８４２号

　特許文献１のシステムでは、雛型ＣＡＤデータをすべて含む状態で新設計形状のＣＡＤデータが入力されたときは、そのメッシュデータを流用可能である。そのため、雛型となる部分的なＣＡＤデータとメッシュデータをあらかじめ準備しなければならない。

　一方、既存の解析済みのＣＡＤデータは、多くの場合、接合用のツメ形状などの多数の雛型ＣＡＤデータが、１つの物品の中に分散されている。よって、ツメ形状などの汎用性の高い箇所（流用可能な部分）の雛型ＣＡＤデータを１つの物品から抽出して、データベース化する作業が、メッシュ流用処理の準備工程として必要であった。この準備工程は手作業で行われるので、ユーザにとって負担であった。

　そこで、本発明は、流用が容易な解析モデルを低コストで作成することを、主な課題とする。

　前記課題を解決するために、本発明の解析モデル作成支援装置は、
　解析済みの既存形状データと、その解析結果である既存メッシュデータとを対応付ける既存モデルデータベースと、
　入力された今回形状データの各形状要素と、前記既存形状データの各形状要素とを比較し、その比較結果として互いに類似している形状要素の集合を共通形状データとし、一方、類似していない形状要素の集合を相違形状データとし、
　前回の前記相違形状データの各形状要素と、前記既存形状データの各形状要素とを比較し、その比較結果として互いに類似している形状要素の集合を前記共通形状データとし、一方、類似していない形状要素の集合を次回の前記相違形状データとする処理について、前記相違形状データから前記共通形状データを抽出されなくなるまで繰り返す形状検索部と、
　前記共通形状データを検索キーとして前記既存モデルデータベースから対応する共通メッシュデータを検索する共通メッシュ抽出部と、
　検索された前記共通メッシュデータと、前記相違形状データから作成された相違メッシュデータとを結合することで、入力された前記今回形状データに対応する今回メッシュデータを作成するメッシュ結合部とを有することを特徴とする。
　その他の手段は、後記する。

　本発明によれば、流用が容易な解析モデルを低コストで作成することができる。

本発明の一実施形態に関する解析モデル作成支援装置の構成図である。本発明の一実施形態に関する図１の解析モデル作成支援装置と比較例との比較図である。本発明の一実施形態に関する作成対象登録部および形状検索部の処理内容を示す説明図である。本発明の一実施形態に関する相違メッシュ生成部および共通メッシュ抽出部の処理内容を示す説明図である。図５（ａ）は、共通メッシュ配置部の処理内容を示す説明図である。図５（ｂ）は、メッシュ結合部の処理内容を示す説明図である。本発明の一実施形態に関する形状検索部の処理の詳細を示す図である。図７（ａ）は、今回形状データを示す図である。図７（ｂ）は、既存形状データを示す図である。図７（ｃ）は、共通メッシュデータを示す図である。本発明の一実施形態に関する共通メッシュ配置部の処理の詳細を示す図である。本発明の一実施形態に関するメッシュ結合部による結合処理の各段階を示す立体図である。

　以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。

　図１は、解析モデル作成支援装置１の構成図である。解析モデル作成支援装置１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリと、ハードディスクなどの記憶手段（記憶部）と、ネットワークインタフェースとを有するコンピュータとして構成される。
　このコンピュータは、ＣＰＵが、メモリ上に読み込んだプログラム（アプリケーションや、その略のアプリとも呼ばれる）を実行することにより、各処理部により構成される制御部（制御手段）を動作させる。

　解析モデル作成支援装置１の記憶手段には、今回形状データ１１ａと、既存形状データ１１ｂと、既存メッシュデータ１１ｃと、相違形状データ１２ａと、共通形状データ１２ｂと、相違メッシュデータ１３ａと、共通メッシュデータ１３ｂと、配置共通メッシュデータ１３ｃと、今回メッシュデータ１４とが格納される。
　なお、既存形状データ１１ｂと既存メッシュデータ１１ｃとは対応付けて既存モデルデータベース１１ｘにて管理されている。つまり、既存モデルデータベース１１ｘに対して既存形状データ１１ｂを検索キーとする検索が要求されたときには、既存モデルデータベース１１ｘから検索キーに対応する既存メッシュデータ１１ｃが検索可能である。
　さらに、解析モデル作成支援装置１の制御手段は、作成対象登録部２１と、形状検索部２２と、形状検索部２２と、メッシュ結合部２４と、相違メッシュ生成部２３ａと、共通メッシュ抽出部２３ｂと、共通メッシュ配置部２３ｃとを、処理部として動作させる。

　以下は、解析モデル作成支援装置１が扱うデータを、データ形式で分類したときの説明である。
　各種形状データ（今回形状データ１１ａ、既存形状データ１１ｂ、相違形状データ１２ａ、共通形状データ１２ｂ）は、例えば、リブやボス、嵌合のためのスナップフィット形状など複数の特徴的な形状を含む物品データや、その物品データを複数含む製品データである。この各種形状データは、ＣＡＤデータの構成幾何形状（面または線として構成される個々の「形状要素」）として解析モデル作成支援装置１に格納される。
　各種メッシュデータ（既存メッシュデータ１１ｃ、相違メッシュデータ１３ａ、共通メッシュデータ１３ｂ、配置共通メッシュデータ１３ｃ、今回メッシュデータ１４）は、前記の各種形状データに対する有限要素法によるシミュレーションの解析結果であり、例えば、３次元のメッシュデータとして解析モデル作成支援装置１に格納される。なお、配置共通メッシュデータ１３ｃは、共通メッシュデータ１３ｂを、今回形状データ１１ａに合わせて空間内に配置したものである。

　以下は、解析モデル作成支援装置１が扱うデータを、解析の前後という時間軸で分類したときの説明である。
　まず、既存データ（既存形状データ１１ｂと、その解析結果である既存メッシュデータ１１ｃ）は、既に過去に解析を済ませているデータである。一方、今回データ（今回形状データ１１ａ、今回メッシュデータ１４）は、今回（これから）解析を行うデータである。つまり、今回の解析の入力が今回形状データ１１ａであり、その出力が今回メッシュデータ１４である。
　共通データ（共通形状データ１２ｂ、共通メッシュデータ１３ｂ、配置共通メッシュデータ１３ｃ）とは、既存データと今回データとで形状が類似または一致するなど、共通要素として流用可能なデータである。
　相違データ（相違形状データ１２ａ、相違メッシュデータ１３ａ）とは、既存データと今回データとで共通データに該当しなかったデータであり、形状が非類似なデータともいえる。

　以下、解析モデル作成支援装置１の各処理部を説明する。
　作成対象登録部２１は、入力される今回形状データ１１ａを受け付け、そのデータを記憶手段に登録する。一方、既存モデルデータベース１１ｘには、あらかじめ既存形状データ１１ｂと既存メッシュデータ１１ｃとが対応付けて登録されている。
　形状検索部２２は、今回形状データ１１ａと既存形状データ１１ｂとを比較し、形状要素として類似している部分を共通形状データ１２ｂとし、類似していない部分を相違形状データ１２ａとしてそれぞれ抽出する。
　共通メッシュ抽出部２３ｂは、共通形状データ１２ｂとして抽出された既存形状データ１１ｂを検索キーとして、既存モデルデータベース１１ｘから対応する既存メッシュデータ１１ｃを検索し、その検索結果を共通メッシュデータ１３ｂとして抽出する。
　相違メッシュ生成部２３ａは、相違形状データ１２ａを入力として新たにメッシュを作成し、その結果を相違メッシュデータ１３ａとする。
　共通メッシュ配置部２３ｃは、各共通メッシュデータ１３ｂを今回形状データ１１ａの該当位置に配置し、その配置結果を配置共通メッシュデータ１３ｃとする。
　メッシュ結合部２４は、相違メッシュデータ１３ａと配置共通メッシュデータ１３ｃを結合することで、今回形状データ１１ａに対応する今回メッシュデータ１４を作成する。

　図２は、図１の解析モデル作成支援装置１と比較例との比較図である。図１で説明した「今回データ」と「既存データ」とを図２の各列とする。比較表の３，４行目の「本実施形態」とは、図１の解析モデル作成支援装置１の形状検索部２２に対応する。
　比較表の１，２行目の「比較例」とは、例えば、「Hongshen Wang, Lin Zhang and Yonggui Zhang, “Partial Matching of 3D CAD Models with Attribute Graph”, Applied Mechanics and Materials, Vol.528(2014), pp.302-309」や「小野寺誠，他４名，”境界表現3D-CADモデルを対象とした類似部分形状認識技術の開発” , 日本機械学会第25回設計工学・システム部門講演会講演論文集(2015)」で開示されている形状検索手段（形状検索部２２の代替手段）である。
　この比較例の形状検索手段は、検索キーとして指定された既存形状データ１１ｂが今回形状データ１１ａに含まれているか否かを類似度という指標で定量化している。また、この類似度は形状要素単位での類似度の加重平均としている。

　比較例の入力データを示す１行目として、今回形状データ１１ａ（要素Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを含む物品Ｘ）と、既存形状データ１１ｂ（要素Ｃ，Ｄの形状データ）と、既存メッシュデータ１１ｃ（要素Ｃ，Ｄのメッシュデータ）とがそれぞれ入力される。現時点での今回形状データ１１ａの各要素は、メッシュを作成前の要素であることを示すため、破線で囲まれている。一方、現時点での既存形状データ１１ｂの各要素は、メッシュを作成済みの要素であることを示すため、太線実線で囲まれている。
　比較例の出力データを示す２行目として、比較例の形状検索手段は、今回形状データ１１ａに丸ごと含まれる要素Ｃ，Ｄについては、既に作成された要素Ｃ，Ｄのメッシュデータを流用可能である（既存流用を太線実線で示す）。一方、今回形状データ１１ａに含まれない要素Ａ，Ｂについては、新たにメッシュデータを作成する必要がある（新規作成を細線実線で示す）。
　つまり、比較例の形状検索手段は、今回形状データ１１ａにすべてが含まれる要素のみがメッシュデータの流用対象である。

　本実施形態の入力データを示す３行目として、今回形状データ１１ａ（要素Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを含む物品Ｘ）と、既存形状データ１１ｂ（物品Ｙ，Ｚの形状データ）と、既存メッシュデータ１１ｃ（物品Ｙ，Ｚのメッシュデータ）とがそれぞれ入力される。なお、物品Ｙは要素Ｃ，Ｅを含み、物品Ｚは要素Ｄ，Ｆ，Ｇを含む。
　本実施形態の出力データを示す４行目として、形状検索部２２は、今回形状データ１１ａの物品Ｘと、既存形状データ１１ｂの物品Ｙ，Ｚとを比較するときに、それらの物品の一部である要素ごとに類似／非類似を比較する。これにより、形状検索部２２は、今回形状データ１１ａの一部である要素Ｃについては、物品Ｙの一部である要素Ｃのメッシュデータを流用し、かつ、今回形状データ１１ａの一部である要素Ｄについては、物品Ｚの一部である要素Ｄのメッシュデータを流用可能である。

　つまり、比較例と本実施形態とでは、今回形状データ１１ａに含まれる要素Ｃ，Ｄが個々の物品として既存形状データ１１ｂに登録されていれば、それらのメッシュデータを流用できる点は共通である。一方、比較例では予め要素Ｃ，Ｄごとに物品に切り分けておく必要があったが、本実施形態では要素Ｃ，Ｄを物品Ｙ，Ｚから切り分ける必要は無く、既存データの用意の手間を削減できる。
　換言すると、比較例の形状検索手段では、物品Ｘと物品Ｙ，Ｚとを比較するときに、構成要素全体として非類似と判定されてしまい、要素Ｃ，Ｄを部分的に流用できるにもかかわらず、メッシュデータを流用することはできない。

　図３は、作成対象登録部２１および形状検索部２２の処理内容を示す説明図である。なお、本実施形態では、わかりやすくするために平面の二次元データの形状を例示するが、立体の三次元データにも適用可能である。
　図３の第２列は、今回形状データ１１ａ（n=0）または相違形状データ１２ａ（n>0）を示す。
　図３の第３列は、既存形状データ１１ｂ（n=0）または共通形状データ１２ｂ（n>0）を示す。
　図３の第１列の「回数ｎ」とは、第２列の形状データの一部を第３列の形状データとして切り出す過程を示す回数を示す。

　第１行「n=0」について、作成対象登録部２１は、符号２０１に示す今回形状データ１１ａの登録を受け付ける。また、既存モデルデータベース１１ｘには、既存メッシュデータ１１ｃを作成済みの（メッシュ化された）既存形状データ１１ｂとして２種類の形状２０２，２０３がそれぞれ登録されている。
　第２行「n=1」について、形状検索部２２は、符号２０１の今回形状データ１１ａと符号２０２，２０３の既存形状データ１１ｂとを形状比較し、今回形状データ１１ａの左右のＬ型形状（斜線部）が既存形状データ１１ｂの一部と類似する旨の比較結果を出す。よって、形状検索部２２は、この比較結果をもとに、符号２１２，２１３に示すように、共通形状データ１２ｂとして左右のＬ型形状（斜線部）を抽出し、その残り（斜線部が塗られていない符号２１１の今回形状データ１１ａ）を次回の比較対象である相違形状データ１２ａとする。

　第３行「n=2」について、形状検索部２２は、符号２１１の相違形状データ１２ａ（斜線部以外）と符号２０２，２０３の既存形状データ１１ｂとを形状比較し、中央のコの字型形状（斜線部）が既存形状データ１１ｂの一部と類似する旨の比較結果を出す。よって、形状検索部２２は、この比較結果をもとに、共通形状データ１２ｂとして中央のコの字型形状を抽出し（符号２２２）、その残り（n=1でもn=2でも斜線部が塗られていない白部分）を次回の比較対象である相違形状データ１２ａ（符号２２１）とする。
　第４行「n=3」について、形状検索部２２は、n=2と同様に相違形状データ１２ａから既存形状データ１１ｂと部分的に類似する形状を検索する。その結果、３つの引っかけ部２３２～２３４が共通形状データ１２ｂとして検索される。以上の検索により、符号２３１の斜線部以外として残った相違形状データ１２ａと部分的に類似する既存形状データ１１ｂが新たに検索されなくなるので、形状検索部２２による検索処理はここで終了する。
　第５行「n=4」について、形状検索部２２は、符号２３１の斜線部以外である底部２４１を相違形状データ１２ａとして確定する。また、形状検索部２２は、n=1～3でそれぞれ検索された共通形状データ１２ｂ（符号２１２，２１３，２２２，２３２～２３４）も確定する。

　図４は、相違メッシュ生成部２３ａおよび共通メッシュ抽出部２３ｂの処理内容を示す説明図である。第１列「回数ｎ」は、図３と図４とで対応する。図４の第２列は図３で示した各形状データ（共通形状データ１２ｂ、相違形状データ１２ａ）であり、図４の第３列は対応する第２列の形状データをメッシュ化したもの（共通メッシュデータ１３ｂ、相違メッシュデータ１３ａ）である。
　まず、第１行～第３行「n=1～3」について、説明する。共通メッシュ抽出部２３ｂは、共通形状データ１２ｂに対応する既存メッシュデータ１１ｃを既存モデルデータベース１１ｘから読み込み、その読み込み結果を共通メッシュデータ１３ｂとする。ここで、形状データと、その形状データに対するメッシュデータとの対応関係をわかりやすくするために、図４では、形状データの符号（例えば２１２）の末尾に「ｍ」をつけたメッシュデータ（例えば２１２ｍ）が対応するように記載した。

　なお、共通メッシュ抽出部２３ｂは、既存メッシュデータ１１ｃの各節点において、その節点との距離が最小となる既存形状データ１１ｂの形状要素と、その節点が帰属する既存メッシュデータ１１ｃの形状要素との位置関係がほぼ平行であるときに、その平行である両データを互いに関連付ける。
　そして、共通メッシュ抽出部２３ｂは、既存形状データ１１ｂのうちの共通形状データ１２ｂの形状要素と関連付いている既存メッシュデータ１１ｃを共通メッシュデータ１３ｂとして抽出する。なお、各節点と各形状要素との距離を算出する代わりに、既存メッシュデータ１１ｃの図心（重心）点と、既存形状データ１１ｂの形状要素の距離を算出してもよい。また、既存メッシュデータ１１ｃの作成時にあらかじめ計算されている既存形状データ１１ｂとの関係を示す情報を用いてもよい。

　第４行「n=4」について、相違メッシュ生成部２３ａは、符号２４１の相違形状データ１２ａに対して、新たにメッシュを作成し、その結果を符号２４１ｍの相違メッシュデータ１３ａとする。相違メッシュ生成部２３ａは、メッシュを作成する手段としては、例えば、以下に開示されている技術を用いることができる。
　特開平８－１３８０８２号公報には、入力された図形に対して、可能な限り境界に沿って四角形要素の辺が整列しているような四角形メッシュを、自動的に生成するシステムが記載されている。
　特開平１１－１１０５８６号公報には、メッシュ作成の対象となる形状の領域内にバブルを生成することで、メッシュを生成するシステムが記載されている。

　なお、相違形状データ１２ａは、今回形状データ１１ａから共通形状データ１２ｂの構成面を削除しているので、複数の穴があいているオープンシェル構造形状となり、閉空間を構成できないので正常なメッシュを作成できない場合もある。この場合、相違メッシュ生成部２３ａは、例えば、「谷本，中邨，武井，“ＣＡＥ技術を利用した穴埋め面作成機能開発”，精密工学会学術講演会講演論文集, 2010(0), pp.133-134」で開示されている技術を用いて、穴埋め処理を行うことが望ましい。

　図５（ａ）は、共通メッシュ配置部２３ｃの処理内容を示す説明図である。
　共通メッシュ配置部２３ｃは、図３の符号２０１に示した今回形状データ１１ａに対して、図４の符号末尾が「ｍ」である各共通メッシュデータ１３ｂを形状が合うように配置する。この配置の結果として、共通メッシュ配置部２３ｃは、位置やサイズが調整された共通メッシュデータ１３ｂを、図５（ａ）に示す配置共通メッシュデータ１３ｃとする。

　図５（ｂ）は、メッシュ結合部２４の処理内容を示す説明図である。メッシュ結合部２４は、図４の符号２４１ｍに示したメッシュデータ列の相違メッシュデータ１３ａと、図５（ａ）の配置共通メッシュデータ１３ｃとを結合し、その結合結果を図５（ｂ）に示すような今回メッシュデータ１４とする。つまり、今回形状データ１１ａをメッシュ化した今回メッシュデータ１４のうちの大部分は共通形状データ１２ｂにより新たにメッシュ化をせずに流量可能なデータを用いることができた。

　図６は、形状検索部２２の処理の詳細を示す図である。
　形状検索部２２は、今回形状データ１１ａ（または相違メッシュデータ１３ａ）と既存形状データ１１ｂとで形状を部分的に比較する。両形状の一部である引っかけ部について、形状検索部２２は、今回形状の各辺のＩＤ（x1～x7）と、既存形状の各辺のＩＤ（y1～y7）とを割り当てる。次に、形状検索部２２は、各辺の長さと、共通の接点を有する２つの辺の間の角度（次角度）とを求める。次角度とは、例えば辺x1からみて、接続される次の辺x2との間の角度であり、辺x1から左回りに90度に辺x2が接続されているので、次角度は「90」となる。
　形状検索部２２は、以上のように抽出された今回形状の特徴データのテーブルと、既存形状の特徴データのテーブルとを比較し、節点などで順に接続されている形状要素の集合のうちの部分的に類似している箇所（x2～x6とy2～y6）を、部分的な類似形状として抽出する。

　なお、形状検索部２２の比較処理は、例えば、辺単位での類似度が一定値未満となる辺、または、辺間の接続関係が異なる辺を検索対象および検索キーの辺から除外し、一定値以上の辺のみで類似度を計算する処理である。そして、形状検索部２２は、マッチングしない辺を検索対象および検索キーから除外しながら検索することで、部分的に類似している箇所を検索する。
　ここで、形状データの「辺」は形状要素の一例であり、三次元データでは「面」となる。よって、２つの形状要素が互いに類似するとは、例えば、辺の長さが類似すること以外にも、直線や円弧などの線分の種類が類似すること、面の面積が類似すること、面を構成する輪郭線（辺）の和が類似すること、半球形などの面の形状が類似すること、などのさまざまな幾何学的特徴をもとに判断してもよい。
　また、図６では、辺間の「接続関係」として次角度を例示したが、位相情報であればよく、さらに、接続関係を拡張して、辺間の面間距離や面間角度などの関係情報を付加してもよい。

　以下、図７を参照して、１つの今回形状データ１１ａから、１回の検索で２つの共通形状データ１２ｂを抽出したときの処理を説明する。
　まず、図７（ａ）の今回形状データ１１ａには、左下のＬ型の囲まれた部分３０１と、中央のコ型に囲まれた部分３０２とが存在する。そして、図７（ｂ）の既存形状データ１１ｂにもそのＬ型部分３１１とコ型部分３１２との両方が存在するので、１回の検索処理（例えば、n=1のとき）で、形状検索部２２は、Ｌ型とコ型との２箇所の共通形状データ１２ｂを抽出する。このとき、形状検索部２２は、以下の理由によりＬ型の部分３１１を今回の共通形状データ１２ｂとしてコ型３１２の部分よりも優先して採用する。
　・Ｌ型３１１の部分のほうが、コ型の部分３１２よりも面積（または稜線長）が大きい。
　・今回形状データ１１ａと既存形状データ１１ｂとを位置合わせしたとき、Ｌ型の部分３０１とＬ型の部分３１１とは両形状データで位置をずらさなくても位置が合う。一方、コ型の部分３０２とコ型の部分３１２とは、いずれか１つを横方向にずらさないと、位置が合わない。
　これにより、形状検索部２２は、共通形状データ１２ｂとしてＬ型の部分３１１を採用し、その共通メッシュデータ１３ｂとして図７（ｃ）に示すメッシュデータ３２１を既存モデルデータベース１１ｘから取得することができる。

　図８は、共通メッシュ配置部２３ｃの処理の詳細を示す図である。
　図８の上側では、「n=0」行として今回形状データ１１ａと既存形状データ１１ｂとを例示し、「n=1」行として今回形状データ１１ａの一部である３箇所の引っかけ部と、既存形状データ１１ｂの一部である１箇所の引っかけ部１０３とが形状として類似する旨の形状検索部２２の検索結果が示されたとする。
　そして、共通メッシュ抽出部２３ｂは、既存形状データ１１ｂの引っかけ部１０３に対応する符号１０３ｍの既存メッシュデータ１１ｃを既存モデルデータベース１１ｘから読み出して、共通メッシュ配置部２３ｃに入力したとする。
　共通メッシュ配置部２３ｃは、入力された既存メッシュデータ１１ｃを配置共通メッシュデータ１３ｃとして、今回形状データ１１ａの該当位置に配置する。

　しかし、符号１０１に示すように、部分類似のサイズ違いにより、既存メッシュデータ１１ｃをそのまま配置してしまうと、メッシュの節点が引っかけ部からはみ出してしまうなどのズレが生じる。
　そこで、符号１０２に示すように、共通メッシュ配置部２３ｃは、入力された既存メッシュデータ１１ｃをズレが無くなるように（今回形状データ１１ａの該当位置に適合するように）メッシュ変形してから、その変形後を配置共通メッシュデータ１３ｃとして、今回形状データ１１ａの該当位置に配置する。

　このように、共通形状データ１２ｂと既存形状データ１１ｂとは、形状要素として一致する場合もあるが、多くの場合は類似する。よって、共通メッシュ配置部２３ｃは、既存形状データ１１ｂを共通形状データ１２ｂに位置と姿勢が一致するように適合させる必要があるため、座標変換マトリクスを計算する。
　なお、既存形状データ１１ｂと共通形状データ１２ｂはあくまでも類似であり、必ずしも一致していない。このための、類似関係となっている形状要素のペアのすべてを一致させることはできない。この場合、形状要素のペア間のズレ量が最小となるように配置する、類似度が高い形状要素のペアを優先的にズレ量が小さくなるように配置する、などの評価基準指標に基づいて座標変換マトリクスを計算する。
　次に、この計算した座標変換マトリクスを用いて、共通メッシュデータ１３ｂを座標変換する。最後に、形状要素のペア間のズレ量に応じて、座標変換した共通メッシュデータ１３ｂを変形し、配置共通メッシュデータ１３ｃとして登録する。このメッシュ変形処理は、例えば、特開２００６－３０１７５３号公報で開示されている技術を利用することで実現できる。

　図９は、メッシュ結合部２４による結合処理の各段階を示す立体図である。
　メッシュ結合部２４は、図９（ａ）の符号１１１に示す相違メッシュデータ１３ａと、符号１１２の配置共通メッシュデータ１３ｃとを結合し、その結合結果を図９（ｂ）の符号１１３とその一部拡大図（符号１１４）とする。
　なお、符号１１３の段階では相違メッシュデータ１３ａと配置共通メッシュデータ１３ｃとの接触部分が離れているので、品質が悪化したメッシュを改善することが望ましい。そこで、メッシュ結合部２４は、図９（ｃ）の符号１１５とその一部拡大図（符号１１６）に示すように、両メッシュを互いに結合することで、今回メッシュデータ１４を作成する。

　以下、メッシュ結合処理の詳細を説明する。メッシュ結合部２４は以下の（手順１）～（手順３）の順に処理をする。
　（手順１）配置共通メッシュデータ１３ｃと相違メッシュデータ１３ａとに対して、交差している要素を抽出し、この交差部で要素を分割する。この分割処理を全ての交差要素に対して行う。
　（手順２）前記の（手順１）の分割結果に対して、相違メッシュデータ１３ａにおける節点を配置共通メッシュデータ１３ｃの節点と同一座標になるように節点を移動する。これらの方法および他の手法を組み合せて利用し、メッシュを結合する。
　（手順３）前記の（手順２）の結合結果に対して、メッシュの品質が悪化した場合は改善する。例えば、特開２００８－１０７９６０号公報で開示されている技術を利用することで実現できる。

　以上説明した本実施形態では、既存モデルを流用して新設計のＣＡＤデータに対応する解析モデルのメッシュを低コストで作成する解析モデル作成支援装置１を示した。作成された解析モデルは、計算機を用いた数値解析により、物理現象を数値的に模擬するＣＡＥ（Computer Aided Engineering）システムなどに活用される。
　まず、解析対象のＣＡＤデータの形状ごとに、作成しなければならないメッシュが異なる。そこで、解析実績があり、充分な精度を得られることを確認した既存メッシュデータ１１ｃを既存モデルデータベース１１ｘに登録しておき、解析モデル作成支援装置１は、既存モデルデータベース１１ｘから読み取った既存メッシュデータ１１ｃの一部を流用することで、このメッシュの形状や品質を受け継いだ今回メッシュデータ１４を作成できる。

　ここで、図２に示したように、形状検索部２２は、既存メッシュデータ１１ｃに対応する既存形状データ１１ｂと、今回メッシュデータ１４に対応する今回形状データ１１ａとで、部分的に類似する形状を検索するので、特許文献１の「雛形ＣＡＤデータ」を作成するなどの事前準備の作業が不要になる。
　一方、特開２００７－１２２２０５号公報などに記載の従来の技術では、既存メッシュデータ１１ｃの一部を部分的に流用する旨は記載されておらず、あくまで、既存形状データ１１ｂの全部が今回形状データ１１ａに含まれていたときだけ、その既存メッシュデータ１１ｃを流用するにとどまる。よって、解析済みのＣＡＤデータを複数の部分形状パーツ（既存形状データ１１ｂ）に分割しなければならず、また、分割の仕方によってデータベースに登録されている形状との類似性の結果が変わるため、ノウハウが必要になってしまう。

　なお、本発明は前記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
　また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。
　また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段などは、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計するなどによりハードウェアで実現してもよい。
　また、前記の各構成、機能などは、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。

　各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイルなどの情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）などの記録装置、または、ＩＣ（Integrated Circuit）カード、ＳＤカード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの記録媒体に置くことができる。
　また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
　さらに、各装置を繋ぐ通信手段は、無線ＬＡＮに限定せず、有線ＬＡＮやその他の通信手段に変更してもよい。

　１　　　解析モデル作成支援装置
　１１ａ　今回形状データ
　１１ｂ　既存形状データ
　１１ｃ　既存メッシュデータ
　１１ｘ　既存モデルデータベース
　１２ａ　相違形状データ
　１２ｂ　共通形状データ
　１３ａ　相違メッシュデータ
　１３ｂ　共通メッシュデータ
　１３ｃ　配置共通メッシュデータ
　１４　　今回メッシュデータ
　２１　　作成対象登録部
　２２　　形状検索部
　２２　　形状検索部
　２３ａ　相違メッシュ生成部
　２３ｂ　共通メッシュ抽出部
　２３ｃ　共通メッシュ配置部
　２４　　メッシュ結合部

Claims

　解析済みの既存形状データと、その解析結果である既存メッシュデータとを対応付ける既存モデルデータベースと、
　入力された今回形状データの各形状要素と、前記既存形状データの各形状要素とを比較し、その比較結果として互いに類似している形状要素の集合を共通形状データとし、一方、類似していない形状要素の集合を相違形状データとし、
　前回の前記相違形状データの各形状要素と、前記既存形状データの各形状要素とを比較し、その比較結果として互いに類似している形状要素の集合を前記共通形状データとし、一方、類似していない形状要素の集合を次回の前記相違形状データとする処理について、前記相違形状データから前記共通形状データを抽出されなくなるまで繰り返す形状検索部と、
　前記共通形状データを検索キーとして前記既存モデルデータベースから対応する共通メッシュデータを検索する共通メッシュ抽出部と、
　検索された前記共通メッシュデータと、前記相違形状データから作成された相違メッシュデータとを結合することで、入力された前記今回形状データに対応する今回メッシュデータを作成するメッシュ結合部とを有することを特徴とする
　解析モデル作成支援装置。
　前記形状検索部は、前記形状要素を比較する工程において、形状要素である線分の長さが類似するときに、形状要素どうしを類似するものと判断することを特徴とする
　請求項１に記載の解析モデル作成支援装置。
　前記形状検索部は、前記形状要素を比較する工程において、形状要素である面の面積または面を構成する辺の長さの和が類似するときに、形状要素どうしを類似するものと判断することを特徴とする
　請求項１に記載の解析モデル作成支援装置。
　前記形状検索部は、前回の前記相違形状データから次回の前記相違形状データを決定する工程において、前記相違形状データまたは前記今回形状データに類似する前記共通形状データの候補が複数存在するときには、それらの候補のうちの最も大きい前記共通形状データを採用することを特徴とする
　請求項１に記載の解析モデル作成支援装置。
　解析モデル作成支援装置は、既存モデルデータベースと、形状検索部と、共通メッシュ抽出部と、メッシュ結合部とを有しており、
　前記既存モデルデータベースには、解析済みの既存形状データと、その解析結果である既存メッシュデータとが対応付けられており、
　前記形状検索部は、
　入力された今回形状データの各形状要素と、前記既存形状データの各形状要素とを比較し、その比較結果として互いに類似している形状要素の集合を共通形状データとし、一方、類似していない形状要素の集合を相違形状データとし、
　前回の前記相違形状データの各形状要素と、前記既存形状データの各形状要素とを比較し、その比較結果として互いに類似している形状要素の集合を前記共通形状データとし、一方、類似していない形状要素の集合を次回の前記相違形状データとする処理について、前記相違形状データから前記共通形状データを抽出されなくなるまで繰り返し、
　前記共通メッシュ抽出部は、前記共通形状データを検索キーとして前記既存モデルデータベースから対応する共通メッシュデータを検索し、
　前記メッシュ結合部は、検索された前記共通メッシュデータと、前記相違形状データから作成された相違メッシュデータとを結合することで、入力された前記今回形状データに対応する今回メッシュデータを作成することを特徴とする
　解析モデル作成支援方法。