(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
データベースから判定対象となる２つの部品モデルを含む３次元データを読み込む手段と、
読み込まれた３次元データのうち隣接する２つの部品モデルと、当該部品モデルの外側を通る仮想の試験体モデルとの両接触点間をギャップ量として測定するギャップ量測定手段と、
前記各部品モデルの接触点における曲率半径をそれぞれ測定する曲率半径測定手段と、
測定されたギャップ量と曲率半径値から、設定された条件に対し合否判定する合否判定手段と、
合否判定結果を含む判定情報を出力する出力手段を備える、ことを特徴とする設計支援装置。
【請求項２】
前記ギャップ量測定手段が、前記２つの部品モデルと前記仮想の試験体モデルとの両接触点間をギャップ量として測定するにあたり、前記仮想の試験体モデルが通る中心線の任意の点を投影元として放射方向に５０ｍｍ離れた位置に投影し、前記各部品モデル上の投影点間の距離を前記ギャップ量として扱うことを特徴とする、請求項１記載の設計支援装置。
【請求項３】
前記曲率半径測定手段が、前記各部品モデルの接触点における曲率半径を測定するにあたり、前記各部品モデルの接触点と仮想の試験体モデルの中心線方向に隣接する左右の接触点の３点を結ぶスプライン曲線を基準とし、各部品モデルに前記スプライン曲線と直交する平面に沿って中央の接触点を通る外形切断表示線をそれぞれ生成し、得られた外形切断表示線上で前記中央の接触点とその前後の任意の２点を含む３点を通る円弧曲線を生成し、得られた円弧曲線から前記中央の接触点における曲率半径値を算出することを特徴とする、請求項１または請求項２記載の設計支援装置。
【請求項４】
各部品モデルの両接触点間にギャップ表示線を生成するギャップ表示線生成手段と、
生成されたギャップ表示線に対し合否判定結果を含む判定情報を付加する判定情報付加手段を備えることを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の設計支援装置。
【請求項５】
ギャップ表示線に付加される判定情報が、合否判定結果によって色が異なる色情報または合否判定結果によって線の太さ又は線種が異なる線形情報であることを特徴とする、請求項４記載の設計支援装置。
【請求項６】
設計支援装置が、
データベースから読み込まれた複数の部品モデルを含む３次元データのうち隣接する２つの部品モデルと、当該部品モデルの外側を通る仮想の試験体モデルとの接触点間をギャップ量として測定するステップと、
前記各部品モデルの接触点における曲率半径をそれぞれ測定するステップと、
測定されたギャップ量と曲率半径値から、設定された条件に対し合否判定するステップと、
合否判定結果を含む判定情報を出力するステップをそれぞれ実行する、
ことを特徴とする設計支援方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両モデル等の設計において、外部突起または内部突起に関する２つの部品間のギャップ要件をチェックするための設計支援装置および設計支援方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０に車両モデル（３次元データ）の一部を示す。図１０の車両モデル１は前部に部品２〜６（フード、グリル、バンパー、ヘッドライト、フェンダー）を備えている。同車両モデル１の設計にあたっては、各部品が法規（ＥＣＥ等）により定められた条件の一つ、外装の形状に対しては外部突起要件（ＥＣＥ２６、ＥＣＥ６１等）、内装の形状に対しては内部突起要件（ＥＣＥ２１等）を満たす必要がある。一方、これらの突起要件に対してはデザインの要請等から緩和要件、すなわち２つの部品間の隙間（ギャップ）を考慮した緩和要件（ギャップ要件）が認められている。
【０００３】
表１は、図１０の車両モデル１の部品２、３（フード、グリル）間について定められたギャップ要件を示す。ここでギャップ量（Ｘ）は、図１１の断面図に示すように、部品２、３間を通る試験体（直径１００ｍｍの球体）との接触点間の距離を示す。
【表１】
0006499572.tif 000002
【０００４】
表１に示すギャップ要件によると、例えば、部品２、３間のギャップ量（Ｘ）が３９ｍｍ超のときは各部品２、３のＲ値（曲率半径値）が２．８ｍｍ以上必要であるが、同ギャップ量（Ｘ）が２４ｍｍ超で３９ｍｍ以下のときは各Ｒ値が１．３ｍｍ以上あればギャップ要件を満たす。これにより、法規に適合しつつ、デザインの自由度を上げることが可能である。
【０００５】
車両モデルの設計従事者は、車両モデルの部品間で上記ギャップ要件を満たすかチェックするに当り、（１）ＣＡＤ上で車両モデル（３次元データ）を用意し、（２）ＣＡＤ上で車両モデルの部品間を通る試験体との接触点間のギャップ量を測定し、（３）上記接触点のＲ値を測定し、（４）多数箇所の測定結果（ギャップ量、Ｒ値）を基に、法規に対する良否判断を行っている。ところが、ギャップ量やＲ値の測定を設計者自身の手作業で行っているため、該当する部品間の数も膨大で設計者の負担が非常に大きく、ＮＧ箇所の抽出漏れや測定ミスを誘引するおそれがあった。
【０００６】
従来より、車両組立ライン上で車体の外観パネル間の隙間を、ＣＣＤカメラ等を用いて非接触で測定する装置と方法が知られている（特許文献１参照）。同装置と方法によれば、ラインを停止させることなく、車体の組付け精度を高い精度で測定できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２３７０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１の装置および方法は、実際の組立ライン上で車体の部品間の隙間を測定するものであり、車両の設計段階のＣＡＤ上で部品間の隙間を測定するものではない。このため設計従事者の負担は従来同様に変わらず、また、輸出先の国によって外部突起と内部突起の法規が上記法規と異なる場合（例えば中国はＧＢ１１５６６、ＧＢ２０１８２、ＧＢ１１５５２、インドはＩＳ１３９４２、ＩＳ１５２２７等）、これらの法規の差異に設計者自ら対処しなければならなかった。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、ＣＡＤ上で車両モデルを設計するにあたり、外部突起または内部突起に関する部品間のギャップ要件を容易にチェックすることが可能な設計支援装置と設計支援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】
上記課題を解決するために、本発明に係る設計支援装置は、
データベースから複数の部品モデルを含む３次元データを読み込む手段と、
読み込まれた３次元データのうち隣接する２つの部品モデルと、当該部品モデルの外側を通る仮想の試験体モデルとの両接触点間をギャップ量として測定するギャップ量測定手段と、
前記各部品モデルの接触点における曲率半径をそれぞれ測定する曲率半径測定手段と、
測定されたギャップ量と曲率半径値から、設定された条件に対し合否判定する合否判定手段と、
合否判定結果を含む判定情報を出力する出力手段を備えることを主要な特徴とする。
【００１１】
ここで上記の部品モデルは、物体モデルにおけるボディモデルを含む概念として用いられる。
【００１２】
本発明に係る設計支援装置は、
前記ギャップ量測定手段が、前記２つの部品モデルと前記仮想の試験体モデルとの両接触点間をギャップ量として測定するにあたり、前記仮想の試験体モデルが通る中心線の任意の点を投影元として放射方向に５０ｍｍ離れた位置に投影し、前記各部品モデル上の投影点間の距離を前記ギャップ量として扱うことを第２の特徴とする。
【００１３】
本発明に係る設計支援装置は、
前記曲率半径測定手段が、前記各部品モデルの接触点における曲率半径を測定するにあたり、前記各部品モデルの接触点と仮想の試験体モデルの中心線方向に隣接する左右の接触点の３点を結ぶスプライン曲線を基準とし、各部品モデルに前記スプライン曲線と直交する平面に沿って中央の接触点を通る外形切断表示線をそれぞれ生成し、得られた外形切断表示線上で前記中央の接触点とその前後の任意の２点を含む３点を通る円弧曲線を生成し、得られた円弧曲線から前記中央の接触点における曲率半径値を算出することを第３の特徴とする。
【００１４】
本発明に係る設計支援装置は、
各部品モデルの両接触点間にギャップ表示線を生成するギャップ表示線生成手段と、
生成されたギャップ表示線に対し合否判定結果を含む判定情報を付加する判定情報付加手段を備えることを第４の特徴とする。
【００１５】
本発明に係る設計支援装置は、
ギャップ表示線に付加される判定情報が、合否判定結果によって色が異なる色情報または合否判定結果によって線の太さ又は線種が異なる線形情報であることを第５の特徴とする。
【００１６】
本発明に係る設計支援方法は、
設計支援装置が、
データベースから読み込まれた複数の部品モデルを含む３次元データのうち隣接する２つの部品モデルと、当該部品モデルの外側を通る仮想の試験体モデルとの接触点間をギャップ量として測定するステップと、
前記各部品モデルの接触点における曲率半径をそれぞれ測定するステップと、
測定されたギャップ量と曲率半径値から、設定された条件に対し合否判定するステップと、
合否判定結果を含む判定情報を出力するステップをそれぞれ実行する、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明によれば、設計者は、ＣＡＤ上で車両モデルを設計するにあたり、外部突起や内部突起に関する部品間のギャップ要件について、ＣＡＤ上で容易にチェックできるようになり、従来のようにＣＡＤ上で設計者が手作業で試験体との接触点間のギャップ量とＲ値を複数個所測定して良否判断していた作業を省略化でき、設計工数や時間の大幅短縮、さらには設計見直しの削減を図ることができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る設計支援装置を含むシステム全体構成図、
【図２】本発明に係る設計支援方法の実施手順を示すフロー図、
【図３】本発明に係る設計支援方法プログラムを実行するための初期画面図、
【図４】２つの部品モデルに対し仮想の試験体モデルが通る中心線から投影点を投影するステップの説明図、
【図５】各部品モデルの投影点間にギャップ表示線を作成するステップの説明図、
【図６】各部品モデルの投影点のＲ値を測定するステップの説明図、
【図７】図４ないし図６のステップを説明するための補助図、
【図８】Ｒ値を測定する方法を示す説明図、
【図９】部品間のギャップ要件の合否判定結果を含む出力例を示す図、
【図１０】ＣＡＤ上に読み込まれた車両モデルの一例を示す図、
【図１１】図１０の車両モデルの部品間について、ギャップ要件に必要な測定箇所の説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を実施するための一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１において、符号１００は本発明に係る設計支援装置を示している。
【００２０】
まず、設計支援装置１００について説明する。本実施形態において、図１に示すように、設計支援装置１００は、３次元データ読込部１１１と、投影部１１２と、ギャップ表示線生成部１１３と、ギャップ量測定部１１４と、Ｒ値測定部１１５と、合否判定部１１６と、判定情報付加部１１７と、判定結果出力部１１８と、断面図作成部１１９と、入出力部１２０と、演算処理部１２１を備えている。また、設計支援装置１００は、設計データベース２００と、入力装置３００と、出力装置４００に対しネットワーク回線５００で接続されている。
【００２１】
設計データベース２００は、３次元形状データベース２１０と、部品情報データベース２２０と、設計プログラムデータベース２３０を備えている。３次元形状データベース２１０は、車両モデルを構成する３次元データとしてボディモデルを含む部品モデル（フード、フロントグリル、フェンダー、バンパー等）がサーフェスモデルやソリッドモデル等の形式で格納されている。部品情報データベース２２０は、ボディモデルを含む各部品モデルの属性情報が格納されている。設計プログラムデータベース２３０は、車両モデル設計用の設計プログラム、本発明を実行するための設計支援プログラムを含む各種ソフトが格納されている。なお、表１および表２に示すギャップ要件に関するデータは設計プログラムデータベース２３０に格納されている。
【００２２】
上記設計支援装置１００において、３次元データ読込部１１１は、入力装置３００（例えばキーボード）からの操作により、設計データベース２００の３次元形状データベース２１０から、ボディモデルを含む部品モデルの３次元データを設計支援装置１００内に読み込むべく動作する。読み込まれた３次元データは演算処理部１２１のメモリーに保存される。
【００２３】
投影部１１２は、入力装置３００（例えばキーボード）からの実行処理操作により、読み込まれた３次元データにおいて、図４を参照して、隣接する２つの部品モデル１１、１２に対し、仮想の試験体モデルが通る中心線ＣＬ上の任意の点ＳＰから中心線ＣＬと直交する放射方向に５０ｍｍ離れた位置の点を部品モデル１１、１２の外形表示面に投影する（投影点ＴＰ）。部品モデル１１、１２への投影点ＴＰ、ＴＰ間の距離が接触点間のギャップ量（Ｘ）として扱われる。投影元の点ＳＰは等ピッチまたは任意のピッチに配置される。
【００２４】
ギャップ表示線生成部１１３は、入力装置３００（例えばキーボード）からの実行処理操作により、図５を参照して、部品モデル１１、１２上に投影された相対する一組の投影点ＴＰ、ＴＰ間を直線で結び、投影点ＴＰ、ＴＰ間にギャップ表示線ＧＬを生成する。ギャップ表示線は判定結果の表示線として用いられる。
【００２５】
ギャップ量測定部１１４は、入力装置３００（例えばキーボード）からの実行処理操作により、図６を参照して、部品モデル１１、１２上の投影点ＴＰ、ＴＰ間の距離を、ギャップ量（Ｘ）として測定する。測定された部品モデル１１、１２間のギャップ量（Ｘ）は部品情報データベース２２０に保存される。
【００２６】
Ｒ値測定部１１５は、図６を参照して、部品モデル１１、１２の投影点（接触点）ＴＰにおけるＲ値（曲率半径値）を測定する。具体的な測定方法は後述する。測定された各部品モデルの投影点におけるＲ値は部品情報データベース２２０に保存される。
【００２７】
合否判定部１１６は、ギャップ量測定部１１４による測定結果とＲ値測定部１１５による測定結果から、表１のギャップ要件の条件に基づき、部品モデル１１、１２の各投影点ＴＰを通る位置（ギャップ表示線ＧＬが位置する）について、それぞれギャップ要件を満たすか否かを判定する。具体的な合否判定方法は後述する。合否の判定結果は部品情報データベース２２０に保存される。
【００２８】
判定情報付加部１１７は、各ギャップ表示線ＧＬに対し、合否判定結果を含む判定情報を付加する。付加される判定情報の例を表２に示す。表２の判定情報は異なる色情報が用いられ、表２中、青色はギャップ要件（表１参照）を満たすもの（判定○）、赤色はギャップ要件を満たさないもの（判定×）を示す。判定区間中の最大ギャップ量、判定区間中の最小ギャップ量を追加的に異なる色（前者が黄色、後者が水色）で示すようにしてよい。
【００２９】
【表２】
0006499572.tif 000003
【００３０】
判定情報としてギャップ表示線を異なる太さとしてもよい。例えばギャップ要件を満たす位置のギャップ表示線を太線、ギャップ要件を満たさない位置のギャップ表示線を細線とする。
【００３１】
判定結果出力部１１８は、合否判定結果を含む判定情報を出力装置４００に出力する。図９に出力例を示す。設計者はギャップ要件を満たさない個所を一目で確認できる。断面図作成部１１９は、投影点ＴＰを通る部品モデル１１、１２の断面図を作成する。作成した断面図は出力装置４００に出力できる。出力装置４００にはディスプレイやプリンター等が含まれる。
【００３２】
なお、入出力部１２０は外部装置との間でデータの入出力を行い、演算処理部１２１は３次元データ読込部１１１〜断面図作成部１１９が実行する際の演算処理を行う。
【００３３】
次に、上記設計支援装置１００を用いて、車両モデルの設計図面について、部品モデル間のギャップ要件のチェックを行う手順について、図２のフロー図、図３〜図８を参照しながら説明する。なお、図４〜図７に示す部品モデルは、図１０に示す部品モデル２、３を簡略化したモデルである。また、以下に具体的に記述する条件や設定値は、本発明の実施の形態を説明するための一例であって、本発明はこれに限定されない。
【００３４】
（３次元データの読み込み）
まず、設計者が入力装置２００からの操作により設計支援プログラムを開き、図３の初期画面Ｇ０上でデータ読込ボタンＢ１をクリックし、３次元形状データベース２１０から、複数の部品モデルからなる３次元データを設計支援装置１００内に読み込み、複製する（ステップＳ１）。図４に読み込まれた複数の部品モデル１１、１２を示す。
【００３５】
（処理の実行）
次に、図３の初期画面Ｇ０上で処理実行ボタンＢ２をクリックすると、まず、投影部１１２が、図４および図７に示すように、部品モデル１１、１２に対し、仮想の試験体モデルが通る中心線ＣＬの任意の点ＳＰから、中心線ＣＬと直交する放射方向に５０ｍｍ離れた位置まで投影線ＴＬを投影し（ステップＳ２）、投影線ＴＬの先端と各部品モデル１１、１２の外形表示部と接触する位置を投影点（接触点）ＴＰとする。
【００３６】
続いて、ギャップ表示線生成部１１３が、図５に示すように、各部品モデル１１、１２上に投影された相対する一組の投影点ＴＰ、ＴＰ間を直線で結び、投影点ＴＰ、ＴＰ間にギャップ表示線ＧＬを生成する（ステップＳ３）。
【００３７】
続いて、ギャップ量測定部１１４が、図６および図７に示すように、部品モデル１１、１２上の投影点ＴＰ、ＴＰ間の距離をギャップ量（Ｘ）として測定する（ステップＳ４）と共に、Ｒ値測定部１１５が部品モデル１１、１２上の各投影点（接触点）ＴＰにおける曲率半径値（Ｒ値）を測定する（ステップＳ５）。
【００３８】
図８を参照して、Ｒ値測定部１１５によるＲ値の測定手順を詳述すると、一方の部品モデル１１に対し、まず、Ｒ値を測定する投影点ＴＰｃと、仮想の試験体モデルの中心線ＣＬ方向に（前記接触点ＴＰｃと）隣接する左右の投影点ＴＰ１、ＴＰ２を結ぶスプライン曲線ＳＬを生成する。次いで、同図に示すように、部品モデル１１からスプライン曲線ＳＬと直交する平面Ｆに沿って真ん中の投影点ＴＰｃを通る外形切断表示線ＢＬを生成する。次いで、平面Ｆに沿って外形切断表示線ＢＬに対し狭い領域の範囲Ａを設定する。次いで、当該範囲Ａ内の外形切断表示線ＢＬ上に真ん中の投影点ＴＰｃと前後の２点Ｐ１、Ｐ２の計３点を設定し、同図に示すように、これら３点を通る円弧曲線ＡＬを生成する。最後に円弧曲線ＡＬから真ん中の投影点ＴＰｃのＲ値を算出する。上記の手順に従い、他方の部品モデル１２についても各投影点ＴＰｃのＲ値を測定する。
【００３９】
続いて、合否判定部１１６が、上記測定されたギャップ量（Ｘ）と投影点ＴＰ毎のＲ値から、表１のギャップ要件の条件に基づき、各部品モデル１１、１２の投影点ＴＰを通る位置毎に、ギャップ要件を満たすか否かを判定する（ステップＳ６）。
【００４０】
続いて、判定情報付加部１１７が、部品モデル１１、１２の対応する投影点ＴＰ、ＴＰ間に生成されたギャップ表示線ＧＬに対し、判定情報として合否判定結果を示す色情報（表２）を付加する（ステップＳ７）。
【００４１】
続いて、判定結果出力部１１８が、合否結果を含む判定情報を出力装置４００に出力する（ステップＳ８）。設計従事者は、初期画面Ｇ０上で出力条件設定ボタンＢ４をクリックし、図示しない条件設定画面上で出力条件を設定し、合否結果を含む判定情報をディスプレイ画面上に出力できる。
【００４２】
図９に示す出力例は、図１０に示す車両モデル１の部品モデル２、３間の合否結果と判定情報を示している。設計従事者は、ディスプレイ画面の表示欄Ｓ０に表示された車両モデル１と、合否結果を色で表示した拡大図（Ａ部詳細）と、判定内容一覧から、判定結果を直ちに認識でき、さらには、判定区間中の任意断面図から詳細に検討し修正作業を行うことができる。なお、合否結果を色で表示した拡大図中の色別文字（青色等）は、投影表示線の色を意味する。初期画面Ｇ０上の保存ボタンＢ５をクリックすると、各情報をメモリーや別データベースに保存できる。
【００４３】
上記実施形態では、車両モデル１の部品モデル２、３間のギャップ要件をチェックする例について説明したが、特定部位に限らず、車両モデル１に含まれる隣接部品間の全ての組合せについて、一度に合否判定を実行し、結果を出力できる。この場合、設計従事者は、出力画面上で、３次元データを３６０度方向に回転させながら判定結果を色情報等によりチェックすることができる。
【００４４】
さらに、上記実施形態では、ギャップ表示線ＧＬに合否判定結果を示す色情報（青色、赤色）を付加したが、他の実施形態として、測定したギャップ量（Ｘ）とＲ値を色情報で認識させるようにしてもよい。例えば、表３に示すように、測定したギャップ量（Ｘ）の大きさに合わせてギャップ表示線ＧＬに異なる色情報（青色・緑色・オレンジ色）、測定したＲ値によって異なる色情報（青色・オレンジ色・ピンク色・赤色）をそれぞれ付加するようにしてよい。後者の色情報は投影点を含む一定幅の色情報を判定区間に亘り付加する。設計従事者は表３の判定表を参照しながら、ギャップ要件の判定作業を効率よく進めることができる。
【００４５】
【表３】
0006499572.tif 000004
【００４６】
以上、説明したように、本発明によると、設計者は、判定結果を示す色情報付き詳細図や判定結果一覧等から、部品モデル間で外突条件または内突条件に対するギャップ要件を満たさない部位の有無について一目で認識することができ、これにより、ＮＧ箇所の抽出漏れや測定ミスの誘引おそれを防止できる。
【００４７】
そして、本発明の設計支援装置を用いた設計支援方法を実行することにより、従来のように大量の断面図で確認作業を実施する手間が省け、設計時間の大幅な短縮を図ることができる。
【００４８】
以上の実施形態は車両モデルを対象としたが、本発明の適用対象はこれに限らず、複数の部品を組み付けてなる他のモデルにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、車両モデル等の設計作業のうち、法規としての外部突起または内部突起におけるギャップ要件を確認する作業に用いる設計支援装置および設計支援方法として利用可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１  車両モデル（３次元データ）
２，３，４，５，６，１１，１２  部品（部品モデル）
１００  設計支援装置
１１１  ３次元データ読込部
１１２  投影部
１１３  ギャップ表示線生成部
１１４  ギャップ量測定部
１１５  Ｒ値測定部
１１６  合否判定部
１１７  判定情報付加部
１１８  判定結果出力部
１１９  断面図作成部
１２０  入出力部
１２１  演算処理部
２００  設計データベース
２１０  ３次元形状データベース
２２０  部品情報データベース
２３０  設計プログラムデータベース  
３００  入力装置
４００  出力装置
５００  ネットワーク回線
ＣＬ  試験体モデルが通る中心線
ＧＬ  ギャップ表示線
ＳＬ  スプライン曲線
ＢＬ  外形切断表示線
ＡＬ  円弧曲線
Ｒ  曲率半径
ＳＰ  中心線上の点（投影元）
ＴＰ  投影点（接触点）
Ｘ  ギャップ量
【図１】
0006499572.tif 000005
【図２】
0006499572.tif 000006
【図３】
0006499572.tif 000007
【図４】
0006499572.tif 000008
【図５】
0006499572.tif 000009
【図６】
0006499572.tif 000010
【図７】
0006499572.tif 000011
【図８】
0006499572.tif 000012
【図９】
0006499572.tif 000013
【図１０】
0006499572.tif 000014
【図１１】
0006499572.tif 000015