(57)【要約】【課題】３次元ＣＡＤデータの表面にメッシュ生成時に削除すべき隙間又は微小な段差がある場合に、隙間を閉じた状態でメッシュを自動的に生成できる設計支援技術の提供を課題とする。【解決手段】隙間を有する３次元ＣＡＤデータを読み込む読込手段１１と、立方体を互いに整合させて３次元方向に連続的に積層することにより第１の積層体を形成する積層体生成手段１２と、少なくとも一部が物体の３次元ＣＡＤデータと重複する立方体を抽出して第２の積層体を形成する重複立方体抽出手段１３と、第２の積層体の表面に第１の表面メッシュを生成する第１の表面メッシュ生成手段と、第１の表面メッシュの節点を物体の３次元ＣＡＤデータにおける表面に投影し、投影された節点間に直線の要素辺を生成することにより、第２の表面メッシュを生成する第２の表面メッシュ生成手段１６と、を備える。【選択図】図１
2010170308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の３次元ＣＡＤデータであって削除すべき隙間を有する３次元ＣＡＤデータを読み込む読込手段と、
前記物体の前記３次元ＣＡＤデータにおける前記隙間の間隔より長い一辺を有する立方体を互いに整合させて、３次元方向に連続的に積層することにより、前記物体の前記３次元ＣＡＤデータ及び前記隙間を内包する第１の積層体を形成する積層体生成手段と、
前記第１の積層体に含まれる前記立方体のうち、少なくとも一部が前記物体の前記３次元ＣＡＤデータと重複する前記立方体を抽出し、前記抽出した前記立方体によって第２の積層体を形成する重複立方体抽出手段と、
前記第２の積層体の表面に第１の表面メッシュを生成する第１の表面メッシュ生成手段と、
前記第１の表面メッシュの節点を前記物体の前記３次元ＣＡＤデータにおける表面に投影し、前記３次元ＣＡＤデータの表面上に投影された前記節点間に直線の要素辺を生成することにより、前記３次元ＣＡＤデータの表面に第２の表面メッシュを生成する第２の表面メッシュ生成手段と、
を備える設計支援装置。
【請求項２】
前記物体は、複数の構成部材がその接合部間に互いに前記隙間をあけて配置され、前記複数の構成部材が前記隙間に充填される接合材料によって一体化される複合物体であり、前記３次元ＣＡＤデータは、前記複数の構成部材の前記３次元ＣＡＤデータである請求項１に記載の設計支援装置。
【請求項３】
前記隙間は、前記３次元ＣＡＤデータのクラックである請求項１に記載の設計支援装置。
【請求項４】
物体の３次元ＣＡＤデータであって段差を有する３次元ＣＡＤデータを読み込む読込手段と、
前記物体の前記３次元ＣＡＤデータにおける前記段差を形成する二辺のうち、長さが短い方の辺より長い一辺を有する立方体を互いに整合させて、３次元方向に連続的に積層することにより、前記物体の前記３次元ＣＡＤデータを内包する第１の積層体を形成する積層体生成手段と、
前記第１の積層体に含まれる前記立方体のうち、少なくとも一部が前記物体の前記３次元ＣＡＤデータと重複する前記立方体を抽出し、前記抽出した前記立方体によって第２の積層体を形成する重複立方体抽出手段と、
前記第２の積層体の表面に第１の表面メッシュを生成する第１の表面メッシュ生成手段と、
前記第１の表面メッシュの節点を前記物体の前記３次元ＣＡＤデータにおける表面に投影し、前記３次元ＣＡＤデータの表面上に投影された前記節点間に直線の要素辺を生成することにより、前記３次元ＣＡＤデータの表面に第２の表面メッシュを生成する第２の表面メッシュ生成手段と、
を備える設計支援装置。
【請求項５】
コンピュータが、
物体の３次元ＣＡＤデータであって削除すべき隙間を有する３次元ＣＡＤデータを読み込むステップと、
一辺が前記物体の前記３次元ＣＡＤデータにおける前記隙間の間隔より長い一辺を有する立方体を互いに整合させて、３次元方向に連続的に積層することにより、前記物体の前記３次元ＣＡＤデータを内包する第１の積層体を形成するステップと、
前記第１の積層体に含まれる前記立方体のうち、少なくとも一部が前記物体の前記３次元
ＣＡＤデータと重複する前記立方体を抽出し、前記抽出した前記立方体によって第２の積層体を形成するステップと、
前記第２の積層体の表面に第１の表面メッシュを生成するステップと、
前記第１の表面メッシュの節点を前記物体の前記３次元ＣＡＤデータにおける表面に投影し、前記３次元ＣＡＤデータの表面上に投影された前記節点間に直線の要素辺を生成することにより、前記３次元ＣＡＤデータの表面に第２の表面メッシュを生成するステップと、
を実行する設計支援方法。
【請求項６】
コンピュータが、
物体の３次元ＣＡＤデータであって段差を有する３次元ＣＡＤデータを読み込むステップと、
前記物体の前記３次元ＣＡＤデータにおける前記段差を形成する二辺のうち、長さが短い方の辺の長さより長い一辺を有する立方体を互いに整合させて、３次元方向に連続的に積層することにより、前記物体の前記３次元ＣＡＤデータを内包する第１の積層体を形成するステップと、
前記第１の積層体に含まれる前記立方体のうち、少なくとも一部が前記物体の前記３次元ＣＡＤデータと重複する前記立方体を抽出し、前記抽出した前記立方体によって第２の積層体を形成するステップと、
前記第２の積層体の表面に第１の表面メッシュを生成するステップと、
前記第１の表面メッシュの節点を前記物体の前記３次元ＣＡＤデータにおける表面に投影し、前記３次元ＣＡＤデータの表面上に投影された前記節点間に直線の要素辺を生成することにより、前記３次元ＣＡＤデータの表面に第２の表面メッシュを生成するステップと、
を実行する設計支援方法。
【請求項７】
コンピュータに、
物体の３次元ＣＡＤデータであって削除すべき隙間を有する３次元ＣＡＤデータを読み込むステップと、
前記物体の前記３次元ＣＡＤデータにおける前記隙間の間隔より長い一辺を有する立方体を互いに整合させて、３次元方向に連続的に積層することにより、前記物体の前記３次元ＣＡＤデータ及び前記隙間を内包する第１の積層体を形成するステップと、
前記第１の積層体に含まれる前記立方体のうち、少なくとも一部が前記物体の前記３次元ＣＡＤデータと重複する前記立方体を抽出し、前記抽出した前記立方体によって第２の積層体を形成するステップと、
前記第２の積層体の表面に第１の表面メッシュを生成するステップと、
前記第１の表面メッシュの節点を前記物体の前記３次元ＣＡＤデータにおける表面に投影し、前記３次元ＣＡＤデータの表面上に投影された前記節点間に直線の要素辺を生成することにより、前記３次元ＣＡＤデータの表面に第２の表面メッシュを生成するステップと、
を実行させる設計支援プログラム。
【請求項８】
コンピュータに、
物体の３次元ＣＡＤデータであって段差を有する３次元ＣＡＤデータを読み込むステップと、
一辺が前記物体の前記３次元ＣＡＤデータにおける前記段差の二辺のうち長さが短い方の辺より長い一辺を有する立方体を互いに整合させて、３次元方向に連続的に積層することにより、前記物体の前記３次元ＣＡＤデータ及び前記段差を内包する第１の積層体を形成するステップと、
前記第１の積層体に含まれる前記立方体のうち、少なくとも一部が前記物体の前記３次元
ＣＡＤデータと重複する前記立方体を抽出し、前記抽出した前記立方体によって第２の積層体を形成するステップと、
前記第２の積層体の表面に第１の表面メッシュを生成するステップと、
前記第１の表面メッシュの節点を前記物体の前記３次元ＣＡＤデータにおける表面に投影し、前記３次元ＣＡＤデータの表面上に投影された前記節点間に直線の要素辺を生成することにより、前記３次元ＣＡＤデータの表面に第２の表面メッシュを生成するステップと、
を実行させる設計支援プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、設計支援装置、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
物体のＣＡＥ（computer-aided engineering）解析を行う場合、この物体の３次元ＣＡＤデータ上にメッシュを作成する必要がある。また、従来は、３次元ＣＡＤデータに、メッシュ作成時に削除すべき隙間がある場合は、オペレータがブーリアン演算によって隙間を閉じてから表面メッシュを作成していた。このような３次元ＣＡＤデータのメッシュ生成時に削除すべき隙間としては、複数の構成部材の接合部間の隙間に接合材料を充填することにより一体化される複合物体をＣＡＥ解析するため、複数の構成部材の３次元ＣＡＤデータを一つの画面上に配置した際に、これらの３次元ＣＡＤデータの接合部間に発生する隙間や、ＣＡＤ上の不具合により一つの物体の３次元ＣＡＤデータに発生するクラックなどがある。
【０００３】
また、物体の３次元ＣＡＤデータに微小な段差がある場合にも、オペレータがブーリアン演算により段差を比較的滑らかな傾斜に変更してから、物体の３次元ＣＡＤデータの表面に表面メッシュを生成していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３３５２８号公報
【特許文献２】特開２００５−２１６０３８号公報
【特許文献３】特開２００１−２８２８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の技術では、物体の３次元ＣＡＤデータの表面に、メッシュ作成時に削除すべき隙間がある場合、又は微小な段差がある場合には、オペレータがブーリアン演算によって３次元ＣＡＤデータの削除すべき隙間を削除し、又は微小な段差を比較的滑らかな傾斜に変更する必要があり、オペレータに高度なスキルが求められると共に、作業工数が増大するという問題があった。また、物体又は構成部材の３次元ＣＡＤデータのデータ精度が低い場合はブーリアン演算が不可能となり、表面メッシュを生成できないという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みなされたもので、物体の３次元ＣＡＤデータの表面にメッシュ生成時に削除すべき隙間又は微小な段差がある場合や、３次元ＣＡＤデータのデータ精度が低い場合にも、隙間を閉じた状態又は微小な段差を比較的緩やかな傾斜に変更した状態で、３次元ＣＡＤデータの表面にメッシュを自動的に生成できる設計支援技術の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
すなわち、本発明は、削除すべき隙間を有する物体の３次元ＣＡＤデータを読み込む３次元ＣＡＤデータ読込手段と、前記物体の前記３次元ＣＡＤデータにおける前記隙間の間隔より長い一辺を有する立方体を互いに整合させて、３次元方向に連続的に積層することにより、前記物体の前記３次元ＣＡＤデータ及び前記隙間を内包する第１の積層体を形成する積層体生成手段と、前記第１の積層体に含まれる前記立方体のうち、少なくとも一部
が前記物体の前記３次元ＣＡＤデータと重複する前記立方体を抽出し、前記抽出した前記立方体によって第２の積層体を形成する重複立方体抽出手段と、前記第２の積層体の表面に第１の表面メッシュを生成する第１の表面メッシュ生成手段と、前記第１の表面メッシュの節点を前記物体の前記３次元ＣＡＤデータにおける表面に投影し、前記３次元ＣＡＤデータの表面上に投影された前記節点間に直線の要素辺を生成することにより、前記３次元ＣＡＤデータの表面に第２の表面メッシュを生成する第２の表面メッシュ生成手段と、を備える。
【０００８】
空洞や流体通路など比較的広い空洞を有する物体を対象とする場合は、これらの空洞を閉じずに削除すべき隙間のみ閉じるように処理する必要がある。このため、立方体の一辺の長さは削除すべき隙間の間隔より長くし、空洞や流体通路の開口部の長さより短く設定するのが好ましい。
【０００９】
本発明によれば、第１の積層体の表面に生成した第１の表面メッシュを、物体の３次元ＣＡＤデータの表面に投影して、３次元ＣＡＤデータの表面に第２の表面メッシュを生成する。この第２の表面メッシュは３次元ＣＡＤデータの表面のうち、削除すべき隙間を除いた部分に生成される。これは、３次元ＣＡＤデータは、削除すべき隙間のデータを有していないので、隙間の内面に第１の表面メッシュを投影できないからである。また、ブーリアン演算が不要になるのでオペレータに高度なスキルが要求されず、且つ作業工数を低減できる。また、３次元ＣＡＤデータの精度が低い場合でも、隙間を確実に閉じた状態でメッシュを生成できる。
【００１０】
ここで、前記物体は、複数の構成部材がその接合部間に互いに前記隙間をあけて配置され、前記複数の構成部材が前記隙間に充填される接合材料によって一体化される複合物体であり、前記３次元ＣＡＤデータは、前記複数の構成部材の３次元ＣＡＤデータである構成にできる。また、前記隙間はＣＡＤ不具合により前記３次元ＣＡＤデータに発生したクラックを例示できる。
【００１１】
また、本発明は、物体の３次元ＣＡＤデータであって段差を有する３次元ＣＡＤデータを読み込む３次元ＣＡＤデータ読込手段と、前記物体の前記３次元ＣＡＤデータにおける前記段差を形成する二辺のうち、長さが短い方の辺より長い一辺を有する立方体を互いに整合させて、３次元方向に連続的に積層することにより、前記物体の前記３次元ＣＡＤデータを内包する第１の積層体を形成する積層体生成手段と、前記第１の積層体に含まれる前記立方体のうち、少なくとも一部が前記物体の前記３次元ＣＡＤデータと重複する前記立方体を抽出し、前記抽出した前記立方体によって第２の積層体を形成する重複立方体抽出手段と、前記第２の積層体の表面に第１の表面メッシュを生成する第１の表面メッシュ生成手段と、前記第１の表面メッシュの節点を前記物体の前記３次元ＣＡＤデータにおける表面に投影し、前記３次元ＣＡＤデータの表面上に投影された前記節点間に直線の要素辺を生成することにより、前記３次元ＣＡＤデータの表面に第２の表面メッシュを生成する第２の表面メッシュ生成手段と、を備える。
【００１２】
本発明によれば、物体の３次元ＣＡＤデータに微小な段差がある場合に、ブーリアン演算をすることなく、段差を比較的滑らかな傾斜に変更して３次元ＣＡＤデータの表面上に表面メッシュを生成できるので、オペレータに高度なスキルが要求されず、且つ作業工数を低減できる。また、物体の３次元ＣＡＤデータのデータ精度が低い場合でも、段差を確実に傾斜に変更できる。
【００１３】
また、本発明は、コンピュータその他の装置、機械等が上記いずれかの処理を実行する方法であってもよい。また、本発明は、コンピュータその他の装置、機械等に、以上のいずれかの機能を実現させるプログラムをコンピュータ等が読み取り可能な記録媒体に記録
したものであってもよい。
【００１４】
ここで、コンピュータが読み取り可能な記録媒体とは、データやプログラム等の情報を電気的、磁気的、光学的、機械的、または化学的作用によって蓄積し、コンピュータから読み取ることができる記録媒体をいう。
【００１５】
このような記録媒体のうちコンピュータから取り外し可能なものとしては、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、CD-R/W、DVD、DAT、８mmテープ、メモリカード等がある。また、コンピュータに固定された記録媒体としてハードディスクやＲＯＭ（リードオンリーメモリ）等がある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ブーリアン演算をすることなく、物体の３次元ＣＡＤデータの表面に削除すべき隙間を閉じた状態の表面メッシュを生成できるので、オペレータに高度なスキルが要求されず、作業工数を低減できる。また、３次元ＣＡＤデータのデータ精度が低い場合でも、表面メッシュを確実に生成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る設計支援装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る複合物体の隙間を有する３次元ＣＡＤデータを示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る第１積層体を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る抽出立方体を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る第２積層体及び第１表面メッシュを示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る第１表面メッシュの四角要素を示す図である。
【図７】一般的な要素ファミリーを示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る四角要素を三角要素に変換する方法を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る第１表面メッシュをＣＡＤデータの表面に投影する方法を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る第２表面メッシュの生成方法を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る複合物体の３次元ＣＡＤデータの第２表面メッシュを示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に処理フローを示す図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る変形例のクラックを有する３次元ＣＡＤデータを示す図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る変形例の第１積層体、第２積層体、及び第１表面メッシュを示す図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る変形例の第２表面メッシュを示す図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る別の変形例の段差を有する３次元ＣＡＤデータを示す図である。
【図１７】本発明の実施形態に係る別の変形例の第１表面メッシュを示す図である。
【図１８】本発明の実施形態に係る別の変形例の第２表面メッシュを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という）に係る設計支援技術について説明する。なお、以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成には限定されない。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る設計支援装置１を示す。この設計支援装置１は、物体の３次
元ＣＡＤデータに削除すべき隙間がある場合に、この隙間を閉じた状態で３次元ＣＡＤデータの表面に表面メッシュを生成する。
【００２０】
すなわち、設計支援装置１は、物体の３次元ＣＡＤデータであって隙間を有する３次元ＣＡＤデータを読み込む読込手段１１と、物体の３次元ＣＡＤデータにおける隙間の間隔より大きい一辺を有する立方体を互いに整合させて３次元方向に連続的に積層することにより、物体の３次元ＣＡＤデータ及び隙間を内包する第１の積層体を形成する積層体生成手段１２と、第１の積層体に含まれる立方体のうち、少なくとも一部が物体の３次元ＣＡＤデータと重複する立方体を抽出し、抽出した立方体によって第２の積層体を形成する重複立方体抽出手段１３と、を備えている。
【００２１】
また、この設計支援装置１は、第２の積層体の表面に第１の表面メッシュを生成する第１の表面メッシュ生成手段１４と、第１の表面メッシュのシェル要素を別のシェル要素に変換するメッシュ変換手段１５と、第１の表面メッシュの節点を物体の３次元ＣＡＤデータにおける表面に投影し、３次元ＣＡＤデータの表面上に投影された節点間に直線の要素辺を生成することにより、３次元ＣＡＤデータの表面に第２の表面メッシュを生成する第２の表面メッシュ生成手段１６と、を備えている。
【００２２】
上記各手段１１〜１７の機能は、コンピュータ上に実現されるＣＡＥ（computer-aided engineering）システムの１つの機能として、コンピュータ上で実現されるコンピュータ
プログラムによって実現される。ここで、コンピュータは、ＣＰＵ（Central Processing
Unit）、メモリ、入出力インターフェース、入出力インターフェースに接続される外部
記憶装置、表示装置、入力装置、通信装置等を有する。
【００２３】
外部記憶装置は、例えば、ハードディスク駆動装置である。また、外部記憶装置は、着脱可能な記憶媒体の駆動装置、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory
）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の駆動装置を含む。さらに、外部記憶装置として、フラッシュメモリカードの入出力装置を用いてもよい。
【００２４】
表示装置は、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray tube）、液晶ディスプレイ等である。また、入力装置は、キーボード、ポインティングデバイス等である。ポインティングデバイスには、マウス、ジョイスティック、タッチパネル、静電方式のフラットなポインティングデバイス、スティック形状のポインティングデバイス等を含む。通信装置は、例えば、ＬＡＮ基板等である。
【００２５】
次に、上記各構成要素について説明する。読込手段１１は、図２に示すように、複合物体を構成する構成部材の３次元ＣＡＤデータである第１ＣＡＤデータ２１〜第７ＣＡＤデータ２７を読み込む。これらのＣＡＤデータ２１〜２７は、互いに隙間ｄ１をあけて配置されている。この隙間ｄ１は、第１ＣＡＤデータ２１〜第７ＣＡＤデータ２７を一体化して、その表面に表面メッシュを生成するときに削除すべき隙間である。
【００２６】
また、第１ＣＡＤデータ２１〜第７ＣＡＤデータ２７の中央部には、隙間ｄ１に比べて相当大きな空洞２１ａが形成されている。この空洞２１ａには、開口２１ｂが形成されている。
【００２７】
複合物体は、複数の構成部材がその接合部間に設けられた隙間に充填される溶接材料等の接合材料によって一体化される。第１ＣＡＤデータ２１〜第７ＣＡＤデータ２７は、構成部材の３次元ＣＡＤデータである。空洞２１ａは複合物体の空洞である。隙間ｄ１は、接合材料を充填するための隙間であり、メッシュ生成時には削除する（削除すべき隙間）。
【００２８】
上記第１ＣＡＤデータ２１〜第７ＣＡＤデータ２７は、入力を受け又は予め記憶されている。なお、図２は、第１ＣＡＤデータ２１〜第７ＣＡＤデータ２７の断面を示す。また、第１ＣＡＤデータ２１〜第７ＣＡＤデータ２７の接合部間の隙間ｄ１は、同一でもよく又は同一でなくてもよい。本実施形態では、第１ＣＡＤデータ２１〜第７ＣＡＤデータ２７の接合部間の隙間ｄ１が、同一の場合について説明する。
【００２９】
図１の積層体生成手段１２は、図３示すように、一辺の長さｗ１が第１ＣＡＤデータ２１〜第７ＣＡＤデータ２７の接合部間の隙間ｄ１より長い立方体３１を互いに整合させて、３次元Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に隙間なく積層することにより、第１ＣＡＤデータ２１〜第７ＣＡＤデータ２７、及び全ての隙間ｄ１を内包する第１積層体３０を形成する。なお、冬尾な隙間ｄ１だけ閉じて空洞２１ａを閉じないで表面メッシュを生成するため、立方体３１の一辺ｗ１の長さは、隙間ｄ１より僅かに大きく、且つ空洞２１ａの開口２１ｂの最大長さより小さくなるように設定する。この立方体３１の一辺の長さｗ１は、オペレータによる入力を受け又は予め設定することができる。第１積層体３０が、第１ＣＡＤデータ２１〜第７ＣＡＤデータ２７を内包しているか否かの判断は、第１ＣＡＤデータ２１〜第７ＣＡＤデータ２７の全体の重心に対して、この重心の放射方向における第１ＣＡＤデータ２１〜第７ＣＡＤデータ２７の外周面における各点と、第１積層体３０の各点との位置関係を調べることにより可能である。
【００３０】
図１の重複立方体抽出手段１３は、図４に示すように、第１積層体３０に含まれる立方体３１のうち、少なくとも一部が第２ＣＡＤデータ２２〜第８ＣＡＤデータ２８と重複する重複立方体３１Ａを抽出し、これらの重複立方体３１Ａによって第２積層体３５を形成する。重複立方体３１Ａの抽出は、第１積層体３０の立方体３１における各点の位置座標と、第１ＣＡＤデータ２１〜第７ＣＡＤデータ２７の各点の位置座標とを比較することにより行うことができる。
【００３１】
図１の第１表面メッシュ生成手段１４は、図５に示すように、第２積層体３５の表面に入力を受け又は予め設定されているサイズの要素を有する第１表面メッシュ４１を生成する。本実施形態では、第１表面メッシュ生成手段１４は、第２積層体３５に含まれる最外周の重複立方体３１Ａの六面のうち、他の重複立方体３１Ａに接していない面に第１表面メッシュ４１を生成する。なお、図５中の符号４１ａは節点、４１ｂは要素辺である。
【００３２】
本実施形態では、図６に示すように、第１表面メッシュ４１は、応力解析で一般に使用される要素ファミリーの一つであるシェル要素、ここでは四角要素によって分割されている。要素ファミリーは、主として幾何学的な特性によって分類されている。この要素ファミリーには、図７に示すように、連続体要素（ソリッド）、シェル要素、はり要素、剛体要素、膜要素、無限要素、結合要素（バネ、ダッシュボード）、トラス要素がある。各要素には、図７中に黒丸で示すように、節点が設けられる。
【００３３】
図１のメッシュ変換手段１５は、第２積層体３５の表面に生成した第１表面メッシュ４１の四角要素を別のシェル要素に変換する。本実施形態では、図８に示すように、第１表面メッシュ４１の四角要素を三角要素に変換する。この変換は、四角要素の４つの節点４１ａのうち、一方の対角線上で対向する２つの節点４１ａを要素辺（直線）４１ｃで結ぶことにより行う。なお、この要素変換処理は、後述の第２表面メッシュの生成処理における形状追従性を向上させるために行うものであり、省略することができる。
【００３４】
図１の第２表面メッシュ生成手段１６は、図９に示すように、第２積層体３５の表面に生成した第１表面メッシュ４１の節点４１ａを、第１ＣＡＤデータ２１〜第７ＣＡＤデータ２７の表面に投影する。また、この第２表面メッシュ生成手段１６は、図１０に示すよ
うに、第１ＣＡＤデータ２１〜第７ＣＡＤデータ２７の表面に投影された節点４２ａ間に、直線の要素辺４２ｂを生成することにより、第２表面メッシュ４２を生成する。この第２表面メッシュ４２は、三角要素によって分割されている。なお、図１０中の符号４２ａは節点、４２ｂは要素辺である。
【００３５】
本実施形態では、第２表面生成手段１６は、第１表面メッシュ４１の節点４１ａを当該節点４１ａを有する重複立方体３１Ａが重複している第１ＣＡＤデータ２１〜第７ＣＡＤデータ２７の表面に投影する。このとき、第１表面メッシュ４１の節点４１ａは、第１ＣＡＤデータ２１〜第７ＣＡＤデータ２７における表面の法線方向又は直交方向から投影する。
【００３６】
図１１は、形状修正後の複合物体の３次元ＣＡＤデータ４５、及びこの３次元ＣＡＤデータの表面に生成された第２表面メッシュ４２を示す。図１１から分かるように、第２表面メッシュ４２は、第１ＣＡＤデータ２１〜第７ＣＡＤデータ２７の接続部間にあった隙間ｄ１（図２参照）が閉じられている。また、第１ＣＡＤデータ２１〜第７ＣＡＤデータ２７の中央部の空洞２１ａ及び開口２１ｂは、略元の状態に維持されている。この空洞２１ａの内面にも第２表面メッシュ４２が生成される。
【００３７】
図１２は、この設計支援装置１による設計支援処理のフローを示す。ここでは、まず、読込手段１１（図１参照）は、複合物体の構成部材の３次元ＣＡＤデータである第１ＣＡＤデータ２１〜第７ＣＡＤデータ２７を読み込む（Ｓ１）。次に、積層体生成手段１２は、一辺の長さｗ１が削除すべき隙間ｄ１より長く且つ開口２１ｂの最大長さより短い立方体３１を、互いに整合させて３次元方向に隙間なく積層し、第１ＣＡＤデータ２１〜第７ＣＡＤデータ２７、及び全ての隙間ｄ１を内包する第１積層体３０を生成する（Ｓ２）。
【００３８】
次に、重複立方体抽出手段１３は、第１積層体３０に含まれる立方体３１のうち、一部又は全部が第１ＣＡＤデータ２１〜第７ＣＡＤデータ２７と重複する重複立方体３１Ａを抽出して第２積層体３５を形成する（Ｓ３）。次に、第１表面メッシュ生成手段１４は、第２積層体３５の表面に第１表面メッシュ４１を生成する（Ｓ４）。次に、メッシュ変換手段１５は、第１表面メッシュ４１の四角要素を三角要素に変換する（Ｓ５）。次に、第２表面メッシュ生成手段は、第１ＣＡＤデータ２１〜第７ＣＡＤデータ２７の表面に第１表面メッシュ４１の節点４１ａを投影し、投影された節点４１ａ間に直線の要素辺４１ｂを生成することにより第２表面メッシュ４２を生成する（Ｓ６）。これによって、設計支援処理が終了する。
【００３９】
本発明によれば、ブーリアン演算をすることなく第１ＣＡＤデータ２１〜第７ＡＤデータ２７間の隙間ｄ１を閉じた状態で、複合物体の３次元ＣＡＤデータ４５の表面に第２表面メッシュ４２を自動的に生成できる。従って、オペレータにそれ程高度な技術が要求されず、且つ作業工数を低減できる。また、第１ＣＡＤデータ２１〜第７ＣＡＤデータ２７のデータ精度が低い場合でも、表面メッシュ４２を確実に生成できる。
【００４０】
＜変形例１＞
上記実施形態では、複数の第１ＣＡＤデータ２１〜第７ＣＡＤデータ２７における接合部間の隙間ｄ１を閉じてメッシュを生成する場合について説明したが、本発明は、図１３に示すように、ＣＡＤの不具合等の理由で物体の３次元ＣＡＤデータである第１ＣＡＤデータ５０にクラック（隙間）５０ａが発生した場合に、このクラック５０ａを閉じた状態で、第１ＣＡＤデータ５０の表面に第２表面メッシュ４２を自動的に生成できる。なお、以下の説明では、上記と同様の部分には同一の符号を付けて詳細な説明を省略する。
【００４１】
この場合は、図１の読込手段１１は、図１３の第１ＣＡＤデータ５０を読み込む。積層
体生成手段１２は、図１４に示すように、一辺ｗ２がクラック５０ａの最大隙間ｄ２の間隔より長い立方体６１を３次元方向に連続的に積層して、第１ＣＡＤデータ５０を内包する第１積層体６０を生成する。第１積層体６０が第１ＣＡＤデータを内包しているか否かの判断は、上記と同様に、第１ＣＡＤデータ６０の重心に対して、重心からの放射方向における第１積層体６０の各点と、第１ＣＡＤデータ６０の各点との位置関係を調べることにより可能である。重複立方体抽出手段１３は、第１積層体６０の立方体６１のうち第１ＣＡＤデータ５０と一部又は全部が重複する重複立方体６１Ａを抽出して、第２積層体６２を生成する。
【００４２】
第１表面メッシュ生成手段１４は、第２積層体６２の表面上に四角要素で分割された第１表面メッシュ４１を生成する。メッシュ変換手段１５は、第１表面メッシュ４１の四角要素を三角要素に変換する。第２表面メッシュ生成手段１６は、第２積層体６２の表面上の第１表面メッシュ４１を第１ＣＡＤデータ５０の表面上に投影し、図１５に示すように、第１ＣＡＤデータ５０上の投影された節点４２ａ間に直線の要素辺４２ｂを生成することにより、第２表面メッシュ４２を生成する。これにより、クラック５０ａが閉じられた状態で第１ＣＡＤデータ５０の表面に第２表面メッシュ４２を自動的に生成できる。
【００４３】
＜変形例２＞
上記実施形態では、３次元ＣＡＤデータにおける削除すべき隙間を閉じた状態で３次元ＣＡＤデータの表面上に表面メッシュを生成する場合について説明したが、本発明は、図１６に示すように、物体の３次元ＣＡＤデータである第１ＣＡＤデータ７１に段差７１ａがあり、段差７１ａの二辺のうち長さが短い方の辺が長さｈを有する場合に、この段差７１ａを緩やかな傾斜に変更した状態で第１ＣＡＤデータ７１の表面上に表面メッシュを生成する場合にも適用できる。なお、以下の説明では、上記と同様の部分には同一の符号を付けて詳細な説明を省略する。
【００４４】
この場合は、図１の積層体生成手段１２は、図１７に示すように、段差７１ａにおける２辺のうち、長さが短い方の辺の長さｈより長い一辺ｗ３を有する立方体８１を３次元方向に積層して、第１ＣＡＤデータ７１を内包する第１積層体８０を生成する。第１積層体８０が第１ＣＡＤデータ７１を内包しているか否かの判断は、上記と同様の処理で可能である。なお、立方８１の一辺ｗ３は、オペレータの指定を受け又予め設定することができる。これにより、短い方の辺の長さｈが比較的長い段差をそのまま残しておき、長さｈの短い段差（微小段差）のみ緩やかな傾斜に変更できる。重複立方体抽出手段１３は、第１積層体８０の立方体８１のうち、第１ＣＡＤデータ７１と重複する重複立方体８１Ａを抽出して、第２積層体８２を生成する。
【００４５】
第１表面メッシュ生成手段１４は、第２積層体８２の表面に第１表面メッシュ４１を生成する。第２表面メッシュ生成手段１６は、第１表面メッシュ４１の節点４１ａを第１ＣＡＤデータ７１の表面上に投影し、第１ＣＡＤデータ７１の投影された節点４２ａ間に直線の要素辺４２ｂを生成して第２表面メッシュ４２を生成する。これにより、図１８に示すように、第１ＣＡＤデータ７１の段差７１ａを比較的緩やかな傾斜に変更した状態で、第１ＣＡＤデータ７１の表面上に第２表面メッシュ４２を自動的に生成できる。
【００４６】
なお、本発明は、以上のいずれかの処理をコンピュータに実行させるプログラムであってもよい。また、本発明は、そのようなプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリカード等であってもよい。また、本発明は、コンピュータがそのような処理を実行する方法として実現してもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１    設計支援装置
１１  読込手段
１２  積層体生成手段
１３  重複立方体抽出手段
１４  第１表面メッシュ生成手段
１５  メッシュ変換手段
１６  第２表面メッシュ生成手段
２１〜２７  第１〜第７ＣＡＤデータ
２１ａ  空洞
２１ｂ  開口
３０  第１積層体
３１  立方体
３１Ａ  重複立方体
３５  第２積層体
４１  第１表面メッシュ
４１ａ  節点
４１ｂ  要素辺
４２  第２表面シェル
４２ａ  節点
４２ｂ  要素辺
４５  複合物体の３次元ＣＡＤデータ
５０  物体の３次元ＣＡＤデータ
５０ａ  クラック
６０  第１積層体
６１  立方体
６１Ａ  重複立方体
６２  第２積層体
７１  第１ＣＡＤデータ
７１ａ  段差
８０  第１積層体
８１  立方体
８１Ａ  重複立方体
８２  第２積層体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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