(57)【要約】【課題】節点番号をふり直すことなく節点間を自動的に結合し結合面を直線状に形成する解析モデル作成方法を提供すること。【解決手段】解析モデル作成方法において、結合範囲検索部１２が、部品データベースから部品データが読み出された２つの部品のそれぞれから結合節点を検索するステップ（Ｓ２０）と、２つの部品の結合節点が同一直線状にない場合、基準部品指示取得手段１１が、１つの部品に対し基準部品の指定を受け付けるステップ（Ｓ６０）と、節点検索部１４が、トレランス値を条件にして、前記基準部品の結合節点から前記基準部品でない部品の結合節点を検索するステップ（Ｓ７０）と、共有節点作成部１５が、前記基準部品の結合節点を固定して、検索で探し出された前記部品の結合節点を前記基準部品の結合節点まで伸ばす又は短縮することで、前記基準部品と前記部品の結合節点が一致する共有節点を作成するステップ（Ｓ１１０）と、を有することを特徴とする。【選択図】図３
2014102570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品の形状を数値表現された要素の集まりで近似する解析モデル作成方法において、
結合範囲検索手段が、部品データベースから部品データが読み出された２つの部品のそれぞれから結合節点を検索するステップと、
２つの部品の結合節点が同一直線状にない場合、基準部品指示取得手段が、１つの部品に対し基準部品の指定を受け付けるステップと、
節点検索手段が、トレランス値を条件にして、前記基準部品の結合節点から前記基準部品でない部品の結合節点を検索するステップと、
共有節点作成手段が、前記基準部品の結合節点を固定して、検索で探し出された前記部品の結合節点を前記基準部品の結合節点まで伸ばす又は短縮することで、前記基準部品と前記部品の結合節点が一致する共有節点を作成するステップと、
を有することを特徴とする解析モデル作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品の形状を数値表現された要素の集まりで近似する解析モデル作成方法に関し、特に、部品を結合する解析モデル作成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両では従来から部品の設計や製造にＣＡＤ（Computer Aided Design）やＣＡＥ（Computer Aided Engineering）を利用している。ＣＡＤやＣＡＥでは部品を三角形などの有限要素モデルで表すため、対象となる物体の形状を数値表現された要素の集まりとして近似する。この作業を解析モデルの作成という。解析モデルの作成においては、部品同士を結合する処理が必要な場合がある。部品間の結合面が同一（過不足なく一致している）なら容易に結合可能であるが、部品の結合面が一致しない場合、解析モデルの作成では、結合時に部品間の隙間や重なりを適切に処理することが要求される。
【０００３】
従来、ＣＡＥ等で部品間の隙間を結合する際、部品を要素の集まりで表し人間が手作業で、２つの部品の要素を結合している。しかし、１箇所ずつ手作業で要素の位置を確認し手作業で結合することは工数や期間が増大してしまう。また、作業者によって結合部品構成の理解に差があるため工数差も発生しやすい。また、手作業では適切に結合されないミスが発生しやすい。
【０００４】
そこで、部品間の隙間の結合を自動化することが望まれている。従来からＣＡＥ等で部品同士を結合する技術が知られている（例えば、特許文献1参照。）。特許文献１には、フィーチャ（特定部分への接続を提供する意図で設計される例えば穴）との結合関係で自動的に部品の位置決めする方法が開示されている。しかしながら、特許文献１の技術は部品間の隙間を結合することが考慮されておらず、部品同士を結合するような解析モデルの作成には適用できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２５１４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、以下のような結合の自動化が検討された。
図１は部品間の自動結合を説明する図の一例である。部品Ｐの節点に左から順番に「１，
３，５，７，８，１０，１２」がふられており、部品Ｑの節点に左から順番に「２，４，６，９，１１，１３」がふられている。従来では節点の番号を基準に「番号の小さい方の節点に、他方の節点を一致させる」として結合先を探している。
【０００７】
例えば、部品Ｐの節点１は近くに節点がないため結合されない。部品Ｐの節点２には近くに部品Ｑの節点１があり、部品Ｑの節点２＜部品Ｐの節点３なので部品Ｑの節点２が結合先になる。部品Ｑの節点４，６も同様である。しかし、節点の番号はランダムに付与されるため、部品Ｐの節点８＜部品Ｑの節点９となり、部品Ｐの節点８が結合先となる。部品Ｑの節点１１、１３同様である。このように、部品同士の節点の番号の大小関係が揃っていない場合、結合先の節点が部品間を移動してしまい、結合面に凹凸が生じてしまう。部品Ｐ，Ｑの結合面は直線形状なので、結合により凹凸が生じることは好ましくない。
【０００８】
この不都合を解消するためには、作業者が手作業で節点の番号をふり直せば（例えば、部品Ｐの節点に左から順番に「３，５，７，１０，１２，１４」とする、又は「２１，２２，２３，２４，２５，２６」のように部品Ｐの節点の番号の方が必ず大きくなるようにする）よいがそのための作業が発生してしまう。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑み、節点番号をふり直すことなく節点間を自動的に結合し結合面を直線状に形成する解析モデル作成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、部品の形状を数値表現された要素の集まりで近似する解析モデル作成方法において、結合範囲検索手段が、部品データベースから部品データが読み出された２つの部品のそれぞれから結合節点を検索するステップと、２つの部品の結合節点が同一直線状にない場合、基準部品指示取得手段が、１つの部品に対し基準部品の指定を受け付けるステップと、節点検索手段が、トレランス値を条件にして、前記基準部品の結合節点から前記基準部品でない部品の結合節点を検索するステップと、共有節点作成手段が、前記基準部品の結合節点を固定して、検索で探し出された前記部品の結合節点を前記基準部品の結合節点まで伸ばす又は短縮することで、前記基準部品と前記部品の結合節点が一致する共有節点を作成するステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
節点番号をふり直すことなく節点間を自動的に結合し結合面を直線状に形成する解析モデル作成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来の部品間の自動結合を説明する図の一例である。
【図２】自動結合装置の機能ブロック図の一例である。
【図３】自動結合装置の概略的な特徴を説明する図の一例である。
【図４】部品同士の結合を行う解析モデルの作成手順を示すフローチャート図の一例である。
【図５】結合範囲、結合除外、基準部品の指定などを説明する図の一例である。
【図６】部品Ａと部品Ｂの結合面の相対的な位置関係をいくつか例示する図である。
【図７】部品Ａ（基準部品）の結合位置と部品Ｂの結合節点、共有節点の作成例等を示す図の一例である。
【図８】共有節点の作成をより詳細に説明する図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。しかしながら、本発明の技術的範囲が、本実施の形態に限定されるものではない。
【００１４】
〔構成例〕
図２は、自動結合装置の機能ブロック図の一例を示す。自動結合装置１００は、一般的な構成のＰＣ(Personal Computer)やワークステーションである。自動結合装置１００は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、通信装置、マウスやキーボード等の情報処理装置が有するハードウェアを有する。これらのハードウェアをＣＰＵがプログラムを実行して制御することで、自動結合装置１００はユーザ操作を受け付ける操作受付部１７、液晶などのディスプレイに画面を表示する表示部１８を有している。また、基準部品指示取得部１１、結合範囲検索部１２、除外判定部１３、節点検索部１４、共有節点化部１５の機能を実現する。また、ＨＤＤには部品データベース１６が記憶されている。部品データベース１６はサーバ上などにあればよく、自動結合装置１００が有していなくてもよい。
【００１５】
部品データベース１６には各部品の形状情報や配置、トレランス値が記憶されている。基準部品指示取得部１１は、部品データベース１６から部品データを読み出し、操作受付部１７が受け付けた基準部品の指定を取得する。結合範囲検索部１２は、部品Ａの結合位置と部品Ｂの結合節点を検索し決定する。除外判定部１３は、決定された結合位置と結合節点が同一直線状でない場合に、距離と閾値（例えばトレランス値）を比較して部品Ａ又は部品Ｂを結合対象から除外する。節点検索部１４は、部品Ａの結合位置からトレランス値内の部品Ｂの結合節点を検索する。共有節点化部１５は、結合位置を固定して、検索で探し出された結合節点を結合位置まで伸ばす・短縮することで、共有節点を作成する。
【００１６】
〔部品の結合の概略的な手順〕
図３は、自動結合装置１００の概略的な特徴を説明する図の一例である。
(i)  部品間を結合する際、自動結合装置１００はユーザから、基準となる部品（以下、部品Ａ又は基準部品とする）の指示を受け付ける（図３（ａ））。指示されなかった部品（以下、部品Ｂとする）は結合する部品であるが、この部品Bの指示を明示的に受け付けてもよい。以下では、上側に部品Ａを配置して説明する。基準部品は節点が移動しない基準となる部品である。
【００１７】
自動結合装置１００は、部品Ａの結合位置を検索する。図３（ａ）では部品Ａの丸印が付された点が結合位置である。結合位置は有限要素モデルの要素の頂点（三角形の頂点）である。なお、部品Ｂの結合節点も検索される。図３（ｂ）では部品Ｂの丸印が付された点が結合節点である。結合節点も同様に有限要素モデルの要素の頂点である。用語を変えたのは説明のためである。
(ii) 自動結合装置１００は、部品Ａの結合位置からトレランス値の範囲で部品Ｂの結合節点を自動検索する。トレランス値は一般に部品の形状精度であるが、本実施形態では結合可能な隙間の閾値として用いる。つまり、トレランス値内の結合位置と結合節点（節点間のトレランス値内にある結合位置と結合節点）は結合可能であると判定される。
(iii)  自動結合装置１００は結合位置を、部品Ｂの結合節点との共有節点に決定する。図３（ｃ）に示すように、部品Ａの結合位置に（こちらは移動せずに）部品Ｂの結合節点を移動させて結合する。
【００１８】
このように本実施形態の自動結合装置１００は、移動されない基準部品の指示を受け付けるので基準部品の節点が移動することがない。また、トレランス値の範囲で結合節点を自動検索するので、手作業で位置を確認するよりも工数や期間が低減でき、作業者によって工数差が生じることも防止できる。また、結合すべきでない節点同士を結合したり結合されない節点が生じるなどのミスの発生を低減できる。
【００１９】
〔動作手順〕
以下、図４のフローチャートの各ステップを、図５〜８を適宜参照して順に説明する。図４は、部品同士の結合を行う解析モデルの作成手順を示すフローチャート図の一例である。
＜Ｓ１０＞
自動結合装置１００は結合する部品モデルを準備する。基準部品指示取得部１１は部品データベース１６から各部品の部品データを読み出し、部品のリストを表示するなどしてユーザから結合対象となる２つの部品の指示を受け付ける。なお、この時点では、ユーザはどちらが基準部品かを指定しないが、便宜的に部品Ａ、Ｂと言う言葉を使用する。図５（ａ）に示すように部品Ａと部品Ｂの形状や相対的な配置が決定される。
＜Ｓ２０＞
結合範囲検索部１２は結合範囲を自動検索して節点を検索する。結合面の判断を容易にするため、ユーザはマウスなどで部品Ａ、Bの結合面を指定してもよい。
【００２０】
結合範囲検索部１２は部品Ａの結合位置と、部品Ｂの結合節点を検索する。節点の検索には、各要素毎に、他の要素と接していない辺を挟む２つの頂点を抽出すればよい。頂点を共有する要素ではどちらか一方の節点だけを抽出する。図５（ａ）では、部品Ａの結合位置と部品Ｂの結合節点を丸印で示した。部品Ａの結合位置と部品Ｂの結合節点が特定されることで、両者の相対的な位置関係が判明する。
【００２１】
図６は部品Ａと部品Ｂの結合面の相対的な位置関係をいくつか例示する図である。なお、網掛け部が部品Ｂである。
図６（ａ）では部品Ａの結合位置と、部品Ｂの結合節点が一致している。
図６（ｂ）では部品Ａの結合位置と、部品Ｂの結合節点の全体が離れている。
図６（ｃ）では部品Ａの結合位置と、部品Ｂの結合節点の全体が重なっている。
図６（ｄ）では部品Ａの結合位置と、部品Ｂの結合節点の一部が重なり、一部が離れている。
図６（ｅ）では部品Ａの結合位置と、部品Ｂの結合節点の一部分が一致している。
図６（ｆ）では部品Ａの結合位置と、部品Ｂの結合節点の一部分が一致しているが（一致している部分は図示が省略されている）、残りが離れている。
【００２２】
＜Ｓ３０＞
結合範囲検索部１２は部品Ａの結合位置と部品Ｂの結合節点が同一直線状にあるか否かを判定する。同一直線状にあることは、結合位置と結合節点をそれぞれ最小二乗法などで直線近似した場合に2本の直線の傾きと切片が同じこと、により確認できる。さらに、結合位置と結合節点の座標が一致することを条件としてもよい。
【００２３】
同一直線状にある場合（図６（ａ）の場合）、「共有節点＝結合位置＝結合節点」なので、共有節点を結合位置又は結合節点として決定できる。したがって、基準部品の指示やトレランス値による検索などが不要になる。
【００２４】
＜Ｓ４０＞
同一直線状にない場合（図６（ｂ）〜（ｆ）の場合）、除外判定部１３は部品ＡとＢの結合エッジの距離がトレランス値以上か否かを判定する。図５（ｂ）は、結合エッジの距離とトレランス値の比較例を示している。結合エッジの距離は結合位置と結合節点の間の最大の距離とする。一箇所でもトレランス値を超えていたら結合が困難なためである。例えば距離の平均値をトレランス値以外の閾値と比較してもよい。
【００２５】
＜Ｓ５０＞
結合エッジがトレランス値より大きい場合（Ｓ４０のＹｅｓ）、除外判定部１３は部品Ａと部品Ｂを結合対象から除外する。この場合、自動結合は困難なので、図４の処理は終了する。処理を終了することで、以降で説明する基準部品の指示工数や目視確認の工数を省略できる。なお、この後ユーザは、部品Ａ又は部品Ｂの少なくとも一方を変えて図４の処理を行うことができる。
【００２６】
＜Ｓ６０＞
部品Ａと部品Ｂの結合エッジの距離がトレランス値以上でない場合（Ｓ４０のＮｏ）、図６（ｂ）〜（ｆ）に示したように離れている場合、重なっている場合、又は、一部結合している場合などがある。本実施形態では、部品Ａの結合位置と部品Ｂの結合節点のどちらを基準とするかを明示的に指示するため、基準部品指示取得部１１はユーザから基準となる部品Ａの指示を受け付ける。これにより基準部品に対し結合を行うことができるので、図６（ａ）のように部品Ａの結合位置と部品Ｂの結合節点が同一直線状になくても、部品Ａと部品Ｂの自動結合が可能になる。したがって、同一直線状にない場合の手作業工数を低減できる。
【００２７】
図５（ｃ）は基準部品の指定について説明する図の一例である。ユーザは例えば部品Ａの上でマウスを右クリックしてポップアップメニューを表示させ、ポップアップメニューに表示された「基準指定」を選択する。
【００２８】
＜Ｓ７０＞
次に、節点検索部１４は、指定された部品Ａ（基準部品）の結合位置に対して、トレランス値で部品Ｂの結合節点を検索する。トレランス値は結合可能な距離として定められているので、結合可能な部品Ｂの結合節点のみを探し出すことができる。
【００２９】
図７（ａ）の左図は右図の点線内を取り出して示している。部品Ａの結合位置からトレランス値で周囲の結合節点を探す。結合位置から等距離（トレランス値）の円内に部品Ｂの結合節点があれば結合位置と対応づけて記録する。
【００３０】
図7（ａ）の右図では、このようにして検索された部品Ａ（基準部品）の結合位置から検索された部品Ｂの結合節点を丸印で示している。自動的に探すことで手作業工数を低減できる。
【００３１】
＜Ｓ８０＞
節点検索部１４は、部品Ａ（基準部品）の結合位置と部品Ｂの結合節点を表示部１８に表示する。図7（ｂ）は表示部１８に表示された部品Ａ（基準部品）の結合位置と部品Ｂの結合節点を示している。このように結合節点を自動結合装置１００が決定するので、ユーザが目視で結合節点を認識する必要がなく手作業工数を低減でき、また、手作業により結合範囲を誤って決定することを低減できる。
【００３２】
＜Ｓ９０＞
ユーザは表示部１８に表示された部品Ａ（基準部品）の結合位置と部品Ｂの結合節点を確認して、修正の必要があるか否かを判定する。
【００３３】
＜Ｓ１００＞
例えば、結合範囲が誤っていたり、結合節点が不適切であったり、部品Ａ又は部品Ｂの指定が誤っているような場合、ユーザは修正することができる。修正箇所のみを手作業で作成するので作成工数を低減できる。
【００３４】
＜Ｓ１１０＞
次に、共有節点化部１５は部品Ｂの結合節点を部品Ａ（基準部品）の結合位置に移動することで共有節点を作成する。図７（ｃ）は共有節点の作成例を示す図である。図７（ｂ）では離れていた結合面が図７（ｃ）では一致している。なお、部品Ｂの結合節点は、左右のいずれかの端部の結合位置と結合節点の位置を合わせれば、隣接する結合位置と結合節点が自然に結合するようになっている。しかしながら、自然に結合可能なのは、部品Ａ（基準部品）と部品Ｂの部品モデルの要素サイズが全て同じ場合であり、次述するように結合が不十分な場合が存在する。
【００３５】
図８は共有節点の作成をより詳細に説明する図の一例である。
図８（ａ）は部品Ａ（基準部品）の結合位置と、部品Ｂの結合節点の全体が離れている場合の共有節点の作成例を示す。この場合、共有節点化部１５は部品Ｂの結合節点を、検索により対応づけられた部品Ａ（基準部品）の結合位置に一致させる。これを各結合節点で行う。部品Ｂの結合節点以外の要素は移動しないので、部品Ｂの結合節点を部品Ａ（基準部品）の結合位置まで伸ばす（要素が長くなる）ことになる。
【００３６】
図８（ｂ）は部品Ａの結合位置と、部品Ｂの結合節点の全体が重なっている場合の共有節点の作成例を示す。同様に、共有節点化部１５は部品Ｂの結合節点を、検索により対応づけられた部品Ａ（基準部品）の結合位置に一致させる。これを各結合節点で行う。部品Ｂの結合節点以外の要素は移動しないので、部品Ｂの結合節点を部品Ａ（基準部品）の結合位置まで短くする（要素が短くする）ことになる。
【００３７】
図８（ｃ）は部品Ａの結合位置と、部品Ｂの結合節点の一部が重なり、一部が離れている場合の共有節点の作成例を示す。この場合、共有節点化部１５は離れている結合節点は図８（ａ）のように結合節点を伸ばし、重なっている結合節点は図８（ｂ）のように結合節点を短くする。
【００３８】
図８（ｄ）は部品Ａの結合位置と、部品Ｂの結合節点の一部分が一致しているが、残りが離れている場合の共有節点の作成例を示す。この場合、共有節点化部１５は離れている部分の結合節点を図８（ａ）のように部品Ａの結合位置まで伸ばす。
【００３９】
＜Ｓ１２０＞
ユーザは表示部１８に表示された図７（ｃ）などの共有節点の作成結果を目視して共有節点の作成が完成したか否かを判定する。これまで説明したように、部品Ａの結合面が移動せずに、部品Ａと部品Ｂの共有節点が直線状になっていれば完成である。
【００４０】
＜Ｓ１３０＞
共有節点の作成が完成していなかった場合（Ｓ１２０のＮｏ）、ユーザは操作受付部１７を操作して要素の形状等を修正する。図７（ｄ）は要素サイズの違いによる結合ずれを示す図の一例である。部品Ａの要素サイズが均一でなく部品Ｂと異なっているため、共有節点の作成により隙間が生じたり、共有位置と共有節点で結合していない場合がある。ユーザは適切な共有節点となるように要素の形状などを修正する。例えば、隙間がある場合は、部品Ａの節点２１、２２を部品Ｂまで移動したり、新たな要素を追加したりする。共有位置と共有節点で結合していない場合、例えば節点２３と２４を接続する線で要素ａを分割するなどする。こうすることで、容易に結合ずれを修正できる。
【００４１】
＜Ｓ１４０＞
ステップＳ１１０でユーザが完成したと判断することで、部品Ａ（基準部品）と部品Ｂの結合を完成させることができる。
【００４２】
以上のように、本実施形態の自動結合装置１００は、基準部品と部品の節点番号の大小関係に関係なく、基準部品を指定することで移動する部品を制限できるため結合面が直線にならないなどの結合不良を低減できる。また、基準部品からトレランス値で部品の結合節点を検索するので手作業を減らし結合ミスを低減できる。また、基準部品と部品の間に隙間があっても重なっていても区別することなく、部品を基準部品の結合位置で結合させることができる。
【符号の説明】
【００４３】
Ａ，Ｂ  部品
１１    基準部品指示取得部
１２    結合範囲検索部
１３    除外判定部
１４    節点検索部
１５    共有節点化部
１６    部品データベース
１７    操作受付部
１８    表示部
１００  自動結合装置
【図１】
2014102570.tif 000003
【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】
2014102570.tif 000009
【図８】
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