(57)【要約】    【課題】部品を変形させながらの組立作業に対応可能とすると同時に部品を壊すことなく組み立てが実施できるかどうかの評価を可能とする。    【解決手段】解析モデル制御部１０は画面表示される仮想空間に、評価対象とする製品の組立に使用する少なくとも２つの部品モデルを配置する。仮想操作制御部として機能するバーチャルグローブコントローラ１８はバーチャルグローブ１６によるユーザの入力操作信号に応じて仮想空間に配置された部品モデルを移動操作する。モデル変換部２４は２つの部品モデルが接触した際に、部品解析モデルに変換する。変形構造解析部２６は接触後の２つの部品解析モデルの組み立てに伴う相対移動に対し構造解析計算を実行して変形と変形応力を計算する。評価処理部２８は部品解析モデルの構造解析計算の結果として得られた変形応力と材料の限界応力とを比較して部品を破損することなく組立ができたかどうかを評価する。    【選択図】      図１
2008165488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画面表示される仮想空間に、評価対象とする製品の組立に使用する少なくとも２つの部品モデルを配置する解析モデル制御部と、
外部からの入力操作信号に応じて前記仮想空間に配置された前記部品モデルを移動操作する仮想操作制御部と、
前記２つの部品モデルが接触した際に、２つの部品モデルを部品解析モデルに変換するモデル変換部と、
接触後の前記２つの部品解析モデルの組立てに伴う相対移動に対し構造解析計算を実行して変形させる変形構造解析部と、
前記部品解析モデルの構造解析計算の結果に基づいて組立操作性を評価する評価処理部と、
を備えたことを特徴とする組立操作性評価装置。
【請求項２】
請求項１記載の組立操作性評価装置に於いて、前記仮想操作制御部は、
操作者の手の動きを検出して検出信号を出力する検出部と、
前記仮想空間に仮想グローブを配置し、前記検出信号に応じて前記仮想グローブを動かして組立操作を行う仮想組立部と、
前記変形構造解析部で計算された部品解析モデルの変形応力から反力を算出して前記操作者の手に伝える反力フィードバック部と、
を備えたことを特徴とする組立操作性評価装置。
【請求項３】
請求項１記載の組立操作性評価装置に於いて、
前記モデル変換部は、前記２つの部品モデルの相対距離が零となった際に両者の接触を判定し、前記２つの部品モデルをメッシュ分割された複数の要素で構成される部品解析モデルに変換し、
前記変形構造解析部は、前記２つの部品解析モデルの接触面を判定し、一方の部品解析モデルの接触面の移動に対し他方の構造解析モデルの接触面が相互に入り込まないように構造解析計算を実行して要素毎の変形、歪、応力及びモデル全体の変形を求め、
前記評価処理部は、前記変形した部品解析モデルを構成するメッシュの変形応力の中から最大変形応力を検索して予め設定された部品の破断界応力とを比較し、破断応力を超えることを判定した際に部品の破壊を警告表示することを特徴とする組立操作性評価装置。
【請求項４】
画面表示される仮想空間に、評価対象とする少なくとも２つの部品モデルを含む製品モデルを配置する解析モデル制御部と、
外部からの入力操作信号に応じて前記仮想空間に配置された前記製品モデルから部品モデルを移動操作して分解する仮想操作制御部と、
前記製品モデルを構成する２つの部品モデルを部品解析モデルに変換するモデル変換部と、
前記２つの部品解析モデルを分解する相対移動に対し構造解析計算を実行して変形させる変形構造解析部と、
前記部品解析モデルの構造解析計算の結果に基づいて分解操作性を評価する評価処理部と、
を備えたことを特徴とする分解操作性評価装置。
【請求項５】
画面表示される仮想空間に、評価対象とする製品の組立に使用する少なくとも２つの部品モデルを配置する解析モデル制御ステップと、
外部からの入力操作信号に応じて前記仮想空間に配置された前記部品モデルを移動操作する仮想操作制御ステップと、
２つの部品モデルが接触した際に、２つの部品モデルを部品解析モデルに変換するモデル変換ステップと、
接触後の前記２つの部品解析モデルの組立てに伴う相対移動に対し構造解析計算を実行して変形させる変形構造解析ステップと、
前記部品解析モデルの構造解析計算の結果に基づいて組立操作性を評価する評価処理ステップと、
を備えたことを特徴とする組立操作性評価方法。
【請求項６】
コンピュータに、
画面表示される仮想空間に、評価対象とする製品の組立に使用する少なくとも２つの部品モデルを配置する解析モデル制御ステップと、
外部からの入力操作信号に応じて前記仮想空間に配置された前記部品モデルを移動操作する仮想操作制御ステップと、
２つの部品モデルが接触した際に、２つの部品モデルを部品解析モデルに変換するモデル変換ステップと、
接触後の前記２つの部品解析モデルの組立てに伴う相対移動に対し構造解析計算を実行して変形させる変形構造解析ステップと、
前記部品解析モデルの構造解析計算の結果に基づいて組立操作性を評価する評価処理ステップと、
を実行させることを特徴とする組立操作性評価プログラム。
【請求項７】
請求項６記載の組立操作性評価プログラムに於いて、前記仮想操作制御ステップは、
操作者の手の動きを検出して検出信号を出力する検出ステップと、
前記仮想空間に仮想グローブを配置し、前記検出信号に応じて前記仮想グローブを動かして組立操作を行う仮想組立ステップと、
前記構造解析ステップで計算された部品解析モデルの変形応力から反力を算出して前記操作者の手に伝える反力フィードバックステップと、
を備えたことを特徴とする組立操作性評価プログラム。
【請求項８】
コンピュータに、
画面表示される仮想空間に、評価対象とする少なくとも２つの部品モデルを含む製品モデルを配置する解析モデル制御ステップと、
外部からの入力操作信号に応じて前記仮想空間に配置された前記製品モデルから部品モデルを移動操作して分解する仮想操作制御ステップと、
前記製品モデルを構成する２つの部品モデルを部品解析モデルに変換するモデル変換ステップと、
前記２つの部品解析モデルの分解に伴う相対移動に対し構造解析計算を実行して変形させる変形構造解析ステップと、
前記部品解析モデルの構造解析計算の結果に基づいて分解操作性を評価する分解操作性評価処理ステップと、
を実行させることを特徴とする分解操作性評価プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、仮想空間で作業者の手の動きに応じた部品組立てを行って組立作業の適否を評価する組立操作性評価装置、方法及びプログラムに関し、特に、組立時に変形して嵌合するような部品の変形応力を解析しながら組立作業性を評価する組立操作性評価装置、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンピュータにより構築される仮想空間に部品をモデル化して表示し、組立手順を定義して、問題なく部品の組立や操作ができるかどうかを評価する組立操作性評価装置が知られている（特許文献１，２）。
【０００３】
特許文献１の組立性評価装置は、３次元ＣＡＤにより組立評価対象製品の部品、工具、ユーザの手などの画像を仮想空間上に３次元表示し、ユーザの手の動きに応じた部品の組立を仮想現実として体験させ、組立操作性の検証を行わせている。
【０００４】
また特許文献２のアセンブリ装置は、コンピュータの仮想空間で行う製品組立のシミュレーションとして、外力による変形を生ずるワイヤーハーネスやゴムチューブなどの柔軟性を有する部品を、微小体と弾性体とが交互に連結した線状部材という単純なモデルで構成することで、柔軟体部部品を含む製品の組立てを行うようにしている。
【特許文献１】特開２００４−１７８２２２号公報
【特許文献２】特開２００２−０７３７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来の組立操作性評価装置にあっては、基本的に部品を剛体としてモデル化し、ユーザの手の動きなどの指示に従って移動および回転させることにより、組立または操作中に部品間の干渉が起こるかどうかのみを検証していたため、爪嵌合による部品の組立等のように、剛体部品モデルをある程度変形させながら組立作業をする製品の組立については、十分な検証が行えないという問題がある。
【０００６】
即ち、従来の組立評価装置であっては、剛体部品モデルの例えば爪嵌合について、嵌合突起の押し込みに対し部品の干渉を生じないように爪を開くモデルの変形は可能であるが、変形に対しどのような応力が発生しているかが不明なため、爪嵌合による組立が適切かどうか評価ができないという問題がある。
【０００７】
本発明は、仮想的な組立操作性の評価に構造解析シミュレーションを組合せることで、部品を変形させながらの組立作業に対応可能とすると同時に部品を壊すことなく組み立てが実施できるかどうかの評価を可能とする組立操作性評価装置、方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【０００８】
本発明の他の目的は、更に、部品を変形させながらの取り外す製品の分解作業に対応可能とすると同時に部品を壊すことなく分解できるかどうかの評価を可能とする組立操作性評価装置、方法及びプログラム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】
【０００９】
（装置）
本発明は組立操作性評価装置を提供する。本発明の組立操作性評価装置は、
画面表示される仮想空間に、評価対象とする製品の組立に使用する少なくとも２つの部品モデルを配置する解析モデル制御部と、
外部からの入力操作信号に応じて仮想空間に配置された部品モデルを移動操作する仮想操作制御部と、
２つの部品モデルが接触した際に、２つの部品モデルを部品解析モデルに変換するモデル変換部と、
接触後の２つの部品解析モデルの組み立てに伴う相対移動に対し構造解析計算を実行して変形させる変形構造解析部と、
部品解析モデルの構造解析計算の結果に基づいて組立操作性を評価する評価処理部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
ここで、仮想組立操作部は、
操作者の手の動きを検出して検出信号を出力する検出部と、
仮想空間に仮想グローブを配置し、検出信号に応じて仮想グローブを動かして組立操作を行う仮想組立部と、
構造解析部で計算された部品解析モデルの変形応力から反力を算出して操作者の手に伝える反力フィードバック部と、
を備える。
【００１１】
モデル変換部は、２つの部品モデルの相対距離が零となった際に両者の接触を判定し、２つの部品モデルをメッシュ分割された複数の要素で構成される部品解析モデルに変換し、
構造解析部は、２つの部品解析モデルの接触面を判定し、一方の部品解析モデルの接触面の移動に対し他方の構造解析モデルの接触面が相互に入り込まないように構造解析計算を実行して要素毎の変形、歪、応力及びモデル全体の変形を求め、
評価処理部は、変形した部品解析モデルを構成するメッシュの変形応力の中から最大変形応力を検索して予め設定された部品の破断応力とを比較し、破断応力を超えることを判定した際に部品の破壊を警告表示する。
【００１２】
評価処理部は、更に、
変形した部品解析モデルを構成するメッシュの変形応力を色情報に変換する応力色変換部と、
部品解析モデルの任意の断面につき前記色情報により応力分布を表示する応力分布表示部と、
を備える。
【００１３】
本発明の組立操作性評価装置は、更に、組立が完了した製品モデルから部品モデルを分解して分解操作性を評価する分解操作性評価処理部を備える。
【００１４】
分解操作性評価処理部は、
画面表示される仮想空間に、評価対象とする少なくとも２つの部品モデルを含む製品モデルを配置する解析モデル制御部と、
外部からの入力操作信号に応じて仮想空間に配置された製品モデルから部品モデルを移動操作して分解する仮想操作制御部と、
組立モデルを構成する２つの部品モデルを部品解析モデルに変換するモデル変換部と、
２つの部品解析モデルの分解に伴う相対移動に対し構造解析計算を実行して変形させる変形構造解析部と、
部品解析モデルの構造解析計算の結果に基づいて分解操作性を評価する分解操作性評価処理部と、
を備える。
【００１５】
仮想操作制御部は、
操作者の手の動きを検出して検出信号を出力する検出部と、
仮想空間に仮想グローブを配置し、検出信号に応じて前記仮想グローブを動かして分解操作を行う仮想分解部と、
変形構造解析部で計算された部品解析モデルの変形応力から反力を算出して操作者の手に伝える反力フィードバック部と、
を備える。
【００１６】
更に詳細には、
モデル変換部は、組立状態の２つの部品モデルをメッシュ分割された複数の要素で構成される部品解析モデルに変換し、
構造解析部は、２つの部品解析モデルの接触面を判定し、一方の部品解析モデルの接触面の移動に対し他方の構造解析モデルの接触面が相互に入り込まないように構造解析計算を実行して要素毎の変形、歪、応力及びモデル全体の変形を求め、
分解評価処理部は、変形した部品解析モデルを構成するメッシュの変形応力の中から最大変形応力を検索して予め設定された部品の破断応力とを比較し、破断応力を超えることを判定した際に部品の破壊を警告表示する。
【００１７】
分解評価処理部は、更に、
変形した部品解析モデルを構成するメッシュの変形応力を色情報に変換する応力色変換部と、
部品解析モデルの任意の断面につき前記色情報により応力分布を表示する応力分布表示部と、
を備える。
【００１８】
本発明は、分解操作性評価装置を提供する。本発明の分解操作性評価装置は、
画面表示される仮想空間に、評価対象とする少なくとも２つの部品モデルを含む製品モデルを配置する解析モデル制御部と、
外部からの入力操作信号に応じて仮想空間に配置された製品モデルから部品モデルを移動操作して分解する仮想操作制御部と、
組立モデルを構成する２つの部品モデルを部品解析モデルに変換するモデル変換部と、
２つの部品解析モデルの分解する相対移動に対し構造解析計算を実行して変形させる変形構造解析部と、
部品解析モデルの構造解析計算の結果に基づいて分解操作性を評価する評価処理部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１９】
（方法）
本発明は組立操作性評価方法を提供する。本発明の組立操作性評価方法は、
画面表示される仮想空間に、評価対象とする製品の組立に使用する少なくとも２つの部品モデルを配置する解析モデル制御ステップと、
外部からの入力操作信号に応じて仮想空間に配置された部品モデルを移動操作する仮想操作制御ステップと、
画面表示される仮想空間に、評価対象とする製品の組立に使用する少なくとも２つの部品モデルを配置する解析モデル制御ステップと、
外部からの入力操作信号に応じて前記仮想空間に配置された前記２つの部品モデルを相対移動して組付け移動する仮想操作制御ステップと、
接触後の前記２つの部品解析モデルの組立てに伴う相対移動に対し構造解析計算を実行して変形させる変形構造解析ステップと、
前記部品解析モデルの構造解析計算の結果に基づいて組立操作性を評価する評価処理ステップと、
を備えたことを特徴とする。
【００２０】
本発明は分解操作性評価方法を提供する。本発明の分解操作性評価方法は、
画面表示される仮想空間に、評価対象とする少なくとも２つの部品モデルを含む製品モデルを配置する解析モデル制御ステップと、
外部からの入力操作信号に応じて仮想空間に配置された製品モデルから部品モデルを移動操作して分解する仮想操作制御ステップと、
組立モデルを構成する２つの部品モデルを部品解析モデルに変換するモデル変換ステップと、
２つの部品解析モデルの分解に伴う相対移動に対し構造解析計算を実行して変形させる変形構造解析ステップと、
部品解析モデルの構造解析計算の結果に基づいて分解操作性を評価する評価処理ステップと、
を実行させることを特徴とする。
【００２１】
（プログラム）
本発明は組立操作性評価プログラムを提供する。本発明の組立操作性評価プログラムは、コンピュータに、
画面表示される仮想空間に、評価対象とする製品の組立に使用する少なくとも２つの部品モデルを配置する解析モデル制御ステップと、
外部からの入力操作信号に応じて仮想空間に配置された部品モデルを移動操作する仮想操作制御ステップと、
２つの部品モデルが接触した際に、２つの部品モデルを部品解析モデルに変換するモデル変換ステップと、
接触後の２つの部品解析モデルの組立てに伴う相対移動に対し構造解析計算を実行して変形させる変形構造解析ステップと、
部品解析モデルの構造解析計算の結果に基づいて組立操作性を評価する評価処理ステップと、
を実行させることを特徴とする。
【００２２】
本発明は分解操作性評価プログラムを提供する。本発明の分解操作性評価プログラムは、コンピュータに、
画面表示される仮想空間に、評価対象とする少なくとも２つの部品モデルを含む製品モデルを配置する解析モデル制御ステップと、
外部からの入力操作信号に応じて仮想空間に配置された製品モデルから部品モデルを移動操作して分解する仮想操作制御ステップと、
組立モデルを構成する２つの部品モデルを部品解析モデルに変換するモデル変換ステップと、
２つの部品解析モデルの分解に伴う相対移動に対し構造解析計算を実行して変形させる変形構造解析ステップと、
部品解析モデルの構造解析計算の結果に基づいて分解操作性を評価する評価処理ステップと、
を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、部品モデルを変形しながら組み立てる仮想空間での組立作業について、部品モデルが接触するまでは、変形することのない剛体部品モデルとして相互に干渉しないようにユーザの手の動きに応じて移動し、部品モデルが接触した際に部品解析モデルに変換し、この段階から組立作業に伴う部品解析モデルの移動に対し構造解析計算を逐次実行し、これによって仮想空間における組立時の部品モデルの歪、変形応力及び変形を求め、変形応力と部品モデルの破断応力を比較することで、部品を壊すことなく組立作業が適切に実施できるかどうかを評価することができる。
【００２４】
また仮想空間における製品モデルの分解作業についても、製品を構成する部品モデルを部品解析モデルに変換し、分解に伴う部品解析モデルの移動に対し同様に構造解析計算を逐次実行して歪、変形応力及び変形を求め、変形応力と部品モデルの破断応力を比較することで、部品を壊すことなく分解作業が適切に実施できるかどうかを評価することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は本発明による組立操作性評価装置の使用状態を示した説明図である。図１において、本実施形態の組立操作性評価装置１１はパーソナルコンピュータによるプログラムの実行により組立操作性評価を行うことができる。試験者となるユーザ１５は表示装置として使用するヘッドマウントディスプレイ１４とバーチャルグローブ１６を装着し、それぞれ組立操作性評価装置１１に信号線接続している。
【００２６】
バーチャルグローブ１６はユーザ１５の手の動きを検出して検出信号を組立操作性評価装置１１に入力し、組立操作性評価処理の仮想空間における対象物の動きに応じた反力に基づくフィードバック信号がバーチャルグローブ１６に戻され、ユーザ１５の手に反力を与える。
【００２７】
このようなバーチャルグローブ１６としては例えば旭エレクトロニクス株式会社が販売する「サイバーグラプス」が使用できる（ｈｔｔｐ：ｗｗｗ．ａｅｃ．ｃｏ．ｊｐ／ｍｍ／ｐｒｏｂｕｃｔｓ／ｇｒａｓｐ／ｈｔｍ）。
【００２８】
ヘッドマウントディスプレイ１４はコンピュータを用いた組立操作性評価装置１１における組立評価処理により仮想空間に構築される対象物の画像をユーザ１５が見えるように表示する。ヘッドマウントディスプレイ１４としては例えばインターセンス社製（Ｉｎｔｅｒｓｅｎｓｅ）の「ｎＶｉｓｏｒ  ＳＸ」などを使用することができる。
【００２９】
図２は本発明による組立評価装置の実施形態を示した機能構成のブロック図であり、図１に示した組立操作性評価装置１１にインストールされたプログラムの実行により実現される機能である。
【００３０】
図２において、本実施形態の組立操作性評価装置１１には、解析モデル制御部１０、３次元モックアップデータベース１２、バーチャルグローブコントローラ１８、構造解析計算部２０、構造解析モデルデータベース２２、評価処理部２８及び単体部品強度評価値データベース３０が設けられている。
【００３１】
解析モデル制御部１０はヘッドマウントディスプレイ１４に画面表示されるコンピュータ上の仮想空間に評価対象とする製品の組立に使用する少なくとも２つの部品モデルを３次元モックアップデータベース１２のモックアップデータに基づいて生成配置する。
【００３２】
バーチャルグローブコントローラ１８は仮想操作制御部として機能し、外部バーチャルグローブ１６からの入力操作信号に応じて解析モデル制御部１０により組立操作性評価装置１１の仮想空間に配置された部品モデルを移動操作する。
【００３３】
即ちバーチャルグローブコントローラ１８は、ユーザの手の動きを検出して検出信号を出力する検出部と、仮想空間にバーチャルグローブを配置し、手の動きの検出信号に応じてバーチャルグローブを動かして組立操作を行う仮想組立部と、構造解析計算部２０で計算された部品解析モデルの変形応力から反力を算出してユーザの手に伝える反力フィードバック部としての機能を備える。
【００３４】
構造解析計算部２０にはモデル変換部２４と変形構造解析部２６が設けられている。モデル変換部２４は、バーチャルグローブ１６の操作で解析モデル制御部１０により仮想空間上に配置された少なくとも２つの部品モデルの一方を保持して他方の部品モデルに移動して組立てる際に２つの部品モデルが接触したとき、２つの部品モデルを構造解析のための部品解析モデルに変換する。
【００３５】
ここで構造解析計算部２０にあっては、有限要素法による構造解析を行っており、従ってモデル変換部２４は２つの部品モデルをメッシュ分割された複数の要素で構成される部品解析モデルに変換することになる。本実施形態のモデル変換は、構造解析モデルデータベース２２で予め準備したメッシュ分割されたモデルを使用する。
【００３６】
変形構造解析部２６は接触後の２つの部品解析モデルの組立に伴う相対移動により有限要素法に従って構造解析計算を実行して部品解析モデルを変形させる。この変形構造解析のための有限要素法による解析計算によって部品解析モデルを構成する各要素ごとの変移、歪及び変形応力が計算され、各要素の計算量を統合することでモデル全体としての変形を求めることができる。
【００３７】
評価処理部２８は変形構造解析部２６により部品解析モデルの変形を伴う構造解析計算の結果に基づいて組立操作性を評価する。具体的には変形した部品解析モデルを構成する各要素の変形応力の中から最大変形応力を検索し、単体部品強度評価値データベース３０に格納された対応する部品の材料から決まる破断応力(限界応力)と比較し、破断応力を超えることを判定した場合に部品の破壊を認識してヘッドマウントディスプレイ１４に警告表示する。
【００３８】
また評価処理部２８による他の評価処理として、変形した部品解析モデルを構成する各要素の変形応力を応力に応じた色情報に変換し、部品解析モデルの任意の断面につき変換した色情報により応力分布を表示することもできる。
【００３９】
このような部品解析モデルにおける応力分布の表示はヘッドマウントディスプレイ１４ではなく図１に示した組立操作性評価装置１１として使用するコンピュータのディスプレイを使用して行う。
【００４０】
図３は本実施形態の組立操作性評価プログラムが実行されるコンピュータのハードウェア環境を示したブロック図である。図３において＜コンピュータはＣＰＵ３２を有し、ＣＰＵ３２のバス３４に対しＲＡＭ３６、ＲＯＭ３８、ハードディスクドライブ４０、キーボード４４、マウス４６、ディスプレイ４８を接続したデバイスインタフェース４２、さらにＬＡＮなどに接続するネットワークアダプタ５０が接続されている。
【００４１】
本実施形態の組立操作性評価プログラムはハードディスクドライブ４０にインストールされている。コンピュータを起動するとＢＯＩＳによるブート処理によりハードディスクドライブ４０からＲＡＭ３６にＯＳが読み出し配置され、ＯＳが立ち上がるとハードディスクドライブ４０から本実施形態の組立操作性評価プログラムがＲＡＭ３６に読出し配置され、ＣＰＵ３２により実行される。
【００４２】
図４は本実施形態における組立前の部品モデルの表示画面の説明図である。図４において、ヘッドマウントディスプレイ１４の表示画面５２には評価対象となる部品モデル５４と部品モデル５６が表示されている。部品モデル５４、５６は図２の３次元モックアップデータベース１２に基づいて生成表示されている。
【００４３】
図５は図４の部品モデル５４、５６を表示するためにモックアップデータベース１２に格納されたモックアップデータ構造の説明図である。図５において、モックアップデータ構造９４は部品ごとに生成されており、部品番号９６をインデックスとして、部品名称９８、形状定義データ１００及び対応する解析モデル番号１０２を備えている。
【００４４】
形状定義データ１００には位置座標データ１０４、外形定義データ１０６及び色データ１０８が配置されている。このようなモックアップデータ構造９４は３次元ＣＡＤにより設計データから自動構築することができる。
【００４５】
再び図４を参照するに、表示画面５２に表示された部品モデル５４は上部に矩形の嵌合穴５８を開口している。一方、部品モデル５６は本体部６０の下方に二股に分かれた爪部６２−１，６２−２を形成しており、爪部６２−１，６２−２の後ろに嵌合溝６４−１，６４−２を介してストッパ部６６−１，６６−２を備えている。
【００４６】
図１に示したユーザ１５は、図４の部品モデル５４、５６がヘッドマウントディスプレイ１４に表示された状態でバーチャルグローブ１６を操作し、部品モデル５４側を固定した状態でバーチャルグローブ１６により部品モデル５６の本体部６０をつかみ、部品モデル５４の嵌合穴５８に先端の爪部６２−１，６２−２を嵌め入れる組立操作を行う。
【００４７】
実際の表示処理にあっては、図４の表示画面５２の仮想空間にバーチャルグローブ１６に対応したユーザの手の画像が表示され、手の画像の動きにより部品モデル５６の本体部６０をつかんで部品モデル５４の嵌合穴５８に嵌めいれる組立操作を仮想空間上で行うことになる。
【００４８】
図６は仮想空間上で部品モデル５４の嵌合穴５８に部品モデル５６の先端の爪部６２−１，６２−２を近づけて接触させた状態を示している。
【００４９】
この部品モデル５４に対する部品モデル５６を接触状態は、破線で示す接触部６８を下側に拡大して示すように、部品モデル５４の嵌合穴５８における開口エッジ７０−１に部品モデル５６側の爪部６２−１のテーパ面７２−２が接触している。
【００５０】
図６のような部品モデル５４に対する部品モデル５６の組立に伴う接触は、部品モデル５４と部品モデル５６の相対距離が零となることで判定する。部品モデル５４，５６の接触を判定すると、図２の構造解析計算部２０に設けたモデル変換部２４が３次元モックアップモデルとして生成表示している部品モデル５４、５６を有限要素法による構造解析の対象となるメッシュ分割された複数の要素で構成される部品解析モデルに変換する。
【００５１】
図７は部品モデル５４、５６の接触判定で変換される部品解析モデルを示している。図７の表示画面５２には、図４の部品モデル５６に対応した部品解析モデル７６と、図４の部品モデル５４に対応した部品解析モデル７４を示している。
【００５２】
部品解析モデル７４、７６は本実施形態にあっては微小な六面体にメッシュ分割された複数要素で構成されている。部品解析モデル７４は嵌合穴７８が設けられている。また部品解析モデル７４は本体部８０から下方にＵ字型に分かれたアーム部の先端に爪部８２−１，８２−２を形成し、爪部８２−１，８２−２に続いて嵌合溝８４−１，８４−２を介してストッパ部８６−１，８６−２を備えている。
【００５３】
図８は図７の部品解析モデル７４、７６を生成表示する図２の構造解析モデルデータベース２２に格納された解析モデルデータ構造１１０を示している。
【００５４】
図８において、解析モデルデータ構造１１０はモデルごとに生成され、解析モデル番号１１２をインデックスとし、部品名称１１４、解析モデル定義データ１１６、対応するモックアップモデル番号１１８、対応する単体強度評価データ番号１２０を備えている。
【００５５】
解析モデル定義データ１１６には有限要素構造解析の計算を実現するための条件として、節点座標データ１２２、要素定義データ１２４、対応条件データ１２６が配置されている。
【００５６】
対応するモックアップモデル番号１１８は図５のモックアップデータ構造９４の部品番号９６を配置する。また対応する単体強度評価データ番号１２０は後の説明で明らかにする図１０の単体強度評価データ構造１２８における単体強度評価データ番号１３０を配置する。
【００５７】
図９は図６に示した部品モデル５４、５６と両者の接触判定で変換された部品解析モデル７４，７６における変形構造解析計算のための接触面の自動判定処理を示している。
【００５８】
図９において、部品モデル５４に対し部品モデル５６を組立移動して接触させると、両者の相対距離が零となった部分が干渉を起こした表面として認識することができ、この干渉を認識した表面に対する部品解析モデル７４、７６の要素面を自動的に認識して接触面を設定する。
【００５９】
図９の場合には部品解析モデル７４における開口エッジ９０−１，９１−２及び部品解析モデル７６における爪部８２−１，８２−２の外側のテーパ面９２−１，９２−２が接触面に設定される。
【００６０】
このように部品解析モデル７４，７６につき接触面が設定されると、部品解析モデル７４を固定側とした部品解析モデル７６の組み付けに伴う移動に対し、２つの部品解析モデル７４，７６が相互に入り込まないように変形させる構造計算を有限要素法により実行する。
【００６１】
ここで２つの部品モデルを相互に入り込まないように変形する構造計算を実行するための有限要素法による構造解析手順を簡単に説明すると次のようになる。
（１）部品モデルをマトリックス剛性により複数の要素に分解し、境界条件を設定する。
（２）要素剛性マトリックスを計算する。
（３）全体剛性マトリックスを計算する。
（４）等価節点力変更軸を導入する。
（５）連立一次方程式を解き、節点変位を求める。
（６）節点変位から歪及び応力を計算する。
（７）計算結果を出力して可視化する。
【００６２】
更に詳細に説明すると、評価対象とする部品モデルを図７のように複数の要素にメッシュ分割して部品解析モデル７４，７６に変換し、材料定義、境界条件を設定する。具体的には図８に示したモデルごとに解析モデルデータ構造１１０を読み込めばよい。
【００６３】
続いて読み込んだ解析モデルデータ構造１１０を対象に要素剛性マトリックス［Ｋe］を作成する。この要素剛性マトリックス［Ｋe］を重ねあわせて全体剛性マトリックス［Ｋ］を生成する。
【００６４】
次に表面応力ベクトルを面積積分し、等価節点力ベクトル［ｆ］を計算する。また変位拘束の境界条件は大きな数をかけることにより近似的に導入する。
【００６５】
このようにして生成された連立一次方程式
［Ｋ］｛ｄ｝＝［ｆ］｝
を解くと節点変位ベクトル［ｄ］が求まる。
【００６６】
更に歪／変位関係式
［ε］＝〔Ｂ〕［ｄ］
を用いて各要素の歪を計算する。更に応力／歪関係式
｛σ｝＝〔Ｄ〕｛ε｝
を用いて各要素の応力を計算する。
【００６７】
最後に、計算結果をファイルとして出力し、結果ファイルに基づき画面上で可視化してモデルの変形状態や応力分布を示すことができる。
【００６８】
図１０は図２の評価処理部２８の評価処理に使用する単体部品強度評価値データベース３０に格納された単体強度評価データ構造を示している。図１０において、単体強度評価データ構造１２８は部品ごとに生成され、単体強度評価データ番号１３０をインデックスとして、部品名称１３２、強度データ１３４、対応する解析モデル番号１３６が配置されている。強度データ１３４には破断応力１３８又は限界歪が格納されている。
【００６９】
図１１は本実施形態による組立操作性評価処理を示したフローチャートであり、図２を参照して説明すると次のようになる。
【００７０】
図１１において、図１に示したユーザ１５がヘッドマウントディスプレイ１４とバーチャルグローブ１６を装着した状態で本実施形態の組立操作性評価装置１１として機能するコンピュータにより組立操作性評価プログラムを実行すると、ステップＳ１で解析モデル制御部１０が３次元モックアップデータベース１２のモックアップデータに基づき、コンピュータ上の仮想空間にバーチャルグローブ及び組立部品を生成し、例えば図４に示したように初期位置に配置してヘッドマウントディスプレイ１４に表示する。
【００７１】
続いてステップＳ２でユーザがバーチャルグローブ１６を操作して仮想空間上で部品モデルを配置し組立作業を開始する。この組立に伴いステップＳ３で部品モデルがバーチャルグローブの動きに応じて移動し、部品モデルの動きに対しステップＳ４で組立部品間の相対距離が零より大きいか否か判定している。
【００７２】
ステップＳ４で組立部品間の相対距離が零に達したことが判定されるとステップＳ５に進み、構造解析計算部２０に設けたモデル変換部２４により構造解析モデルデータベース２２のデータを使用して３次元モックアップの部品を有限要素法の解析対象となるメッシュ分割された例えば図７に示した部品解析モデル７４、７６に変換する。
【００７３】
続いてステップＳ６で組付けに伴う部品解析モデルの相対移動に応じてモデル形状を変形させるための有限要素法に従った構造解析計算を変形構造解析部２６により行う。この変形構造解析の解析結果として各要素の変形、歪及び応力が算出され、更にモデル全体としての変形が算出される。
【００７４】
続いてステップＳ７で解析モデルデータからメッシュ変形図を生成表示した後、ステップＳ８で部品からバーチャルグローブが離れたか否か判定し、組立終了によりバーチャルグローブが離れるまでステップＳ６からの処理を逐次繰り返す。
【００７５】
ステップＳ８で部品からバーチャルグローブが離れたことを判別すると組立完了と認識し、ステップＳ９で次の組立部品があるか否かチェックし、次の組立部品があればステップＳ１に戻って新たな組立部品について同様の処理を繰り返す。組立部品がなければ一連の処理を終了する。
【００７６】
図１２は図１１のステップＳ６における変形構造解析処理の詳細を示したフローチャートである。
【００７７】
図１２において、変形構造解析処理はステップＳ１で図９に示したように部品モデル５４、５６で相対距離が零となって干渉を認識した要素面、すなわち部品解析モデル７４については開口エッジ９０−１，９０−２、部品解析モデル７６については爪部８２−１，８２−２の外側のテーパ面９２−１，９２−２を認識して接触面を設定する。
【００７８】
続いてステップＳ２で２つの部品解析モデル７４，７６が互いに入り込まないように変形する構造計算を有限要素法により実行する。この変形処理のための構造解析計算により各要素ごとに歪、変形及び応力が算出され、各要素の変形を統合することでモデル全体として変形を生成することができる。
【００７９】
続いてステップＳ３で一方の部品解析モデル７４を構成する各要素について算出された解析結果である変形応力の中から最大応力を検出する。続いてステップＳ４で最大応力が部品解析モデル７４に対応する単体部品強度評価値データベース３０に格納した図１０に示した単体強度評価データ構造１２８における強度データ１３４の中の破断応力１３８と比較し、破断応力を超えている場合にはステップＳ５でこの部品解析モデル７４の破断を警告表示する。
【００８０】
続いてステップＳ６で同様に他方の部品解析モデル７６について最大応力を検索し、ステップＳ７で対応する材料破断応力を超えていればステップＳ８でこの部品解析モデル７６の破断を警告表示する。
【００８１】
このステップＳ４〜Ｓ８の処理は図２の評価処理部２８による処理となり、破断の警告表示が行われた場合には、ユーザ１５はそのときの組立作業で部品が破損したことから不適切であると認識し、次に行うときは破断が起きないように組立作業の方法を工夫するようになる。
【００８２】
図１３は図１２の変形構造解析処理で得られた組立の進行に伴う応力分布表示を示した説明図である。図１２の変形構造解析処理は、部品解析モデルの相対移動に伴う組み付け作業の進行に応じ逐次実行され、時系的なデータとして変形構造解析データが生成される。
【００８３】
このように時系列的に生成された構造解析データにつき、部品解析モデルを構成する各要素について算出された変形応力の大きさに応じて、例えば応力が大きいほど輝度や彩度が増加するように色変換し、これを構造解析モデルの組立位置における例えば縦断面について応力分布を表示する。
【００８４】
図１３（Ａ）は挿入初期の応力分布であり、部品解析モデル７４の嵌合溝７８に部品解析モデル７６の先端の爪部８２−１，８２−２が挿入を始めることで、本体部８０の二股に分かれたＵ字部分のアームの付け根部分を中心に応力集中部１４０−１，１４０−２が生じている。
【００８５】
図１３（Ｂ）は挿入中の応力分布であり、部品解析モデル７６を本体部８０の下側のアーム付け根部分における応力集中部１４２−１，１４２−２が更に増加していることがわかる。
【００８６】
図１３（Ｃ）は挿入後の状態であり、部品解析モデル７６側の応力集中部は力を加えていないことから完全に消滅している。
【００８７】
図１４は本実施形態による分解操作性評価処理を示したフローチャートである。本発明は図１１のフローチャートに示したように、組立時の操作性を評価するものであるが、仮想空間で部品を組立作った製品を対象に逆に部品を取り外す分解作業についても同様な変形構造解析処理により分解操作性評価処理を行うことができる。
【００８８】
この分解操作性評価処理の機能は、基本的に図２に示した組立操作性評価処理をそのまま使用して実現することができる。即ち解析モデル制御部１０はヘッドマウンドディスプレイ１４などに画面表示される組立操作性表記装置１１上の仮想空間に評価対象とする製品の少なくとも２つの部品モデルを含む組立モデルをバーチャルグローブとともに配置する。
【００８９】
この状態でバーチャルグローブ１６はユーザによる入力操作信号に応じ、仮想空間に配置された製品モデルから部品モデルを取り外す分解操作を行う。
【００９０】
構造解析計算部２０のモデル変換部２４は、製品モデルを構成する少なくとも２つの部品モデルをメッシュ分割された要素から構成される部品解析モデルに変換する。変形構造解析部２６は２つの部品解析モデルに分解に伴う相対移動に対し有限要素法に従った構造解析計算を実行して変形させ、同時に各要素ごとに変形、歪及び応力を算出する。
【００９１】
評価処理部２８は変形構造解析部２６による構造解析計算の結果に基づいて分解操作性を評価する。具体的には分解操作中に逐次算出される部品解析モデルの各要素の変形応力の中から最大応力を検索し、単体部品強度評価値データベース３０から取得される材料破断応力と比較し、材料破断応力を超えた場合に材料の破断と認識してヘッドマウントディスプレイ１４に対し警告表示を行わせる。
【００９２】
更に評価処理部２８としては分解操作に伴って逐次算出される部品解析モデルを構成する各要素の変形応力を色情報に変換することで分解中における部品解析モデルの所定の断面における応力分布を評価情報として表示させることができる。
【００９３】
このような分解操作性評価装置としての本実施形態として処理手順を図１４のフローチャートを参照して説明すると次のようになる。
【００９４】
図１４において、まずステップＳ１で図２の解析モデル制御部１０が３次元モックアップデータベース１２のモックアップデータに基づき組立操作性評価装置１１の仮想空間上にバーチャルグローブ及び製品モデルを生成して初期位置に配置し、ヘッドマウントディスプレイ１４に表示する。
【００９５】
続いてステップＳ２で構造解析計算部２０のモデル変換部２４が仮想空間に配置した製品モデルの中の分解対象となる２つの部品モデルをメッシュ分割された構造解析モデルデータベース２２から得られた部品解析モデルに変換する。
【００９６】
この状態でステップＳ３に進み、仮想空間で分解対象とする部品解析モデルをバーチャルグローブにより保持し、分解作業を開始する。この分解作業の開始に伴いステップＳ４で分解部品を移動し、ステップＳ５で分解部品の移動に伴い変形構造解析処理を実行する。
【００９７】
ステップＳ５における変形構造解析処理は、図１２に示した変形構造解析処理の詳細と基本的に同じである。即ち図１２に示すように、ステップＳ１で干渉を起こしている要素表面を認識して接触面を設定した後、ステップＳ２で２つの部品モデルが相互に入り込まないように変形する構造解析計算を有限要素法に従って実行し、これによって各要素ごとの変形、歪、応力を求める。
【００９８】
続いてステップＳ３で一方の部品解析モデルの解析結果から各要素の中の最大応力を検出し、ステップＳ４で単体部品強度評価値データベース３０に格納した材料破断応力と比較して、材料破断応力を超えていればステップＳ５でこの解析部品の破断を警告表示する。
【００９９】
続いてステップＳ６で他方の部品解析モデルにつき同様に最大応力を検出し、ステップＳ７で材料破断応力を超えていれば、ステップＳ８でこの解析部品の破断を警告表示する。
【０１００】
再び図１４を参照するにステップＳ５で変形構造解析処理が済むと、ステップＳ６で解析モデルデータによりメッシュ変形図を表示し、分解に伴う部品モデルの変形を表示する。続いてステップＳ７で組立部品間の相対距離が零より大きいか否かチェックし、零以下であれば分解中と判断して、ステップＳ４からの処理を繰り返す。
【０１０１】
相対距離が零を超えると部品が分離して分解完了と判断してステップＳ８でモックアップデータの部品モデルに変換し、ステップＳ９で分解部品からバーチャルグローブが離れたことを判別するとステップＳ１０で次の分解部品の有無をチェックし、分解部品があればステップＳ１からの処理を繰り返し、分解部品がなければ一連の処理を終了する。
【０１０２】
尚、ステップＳ８で分解後に部品解析モデルをモックアップデータの部品モデルに変換しているが、この処理は必ずしも必要ではなく分解後のモデルも部品解析モデルのままであってもよい。
【０１０３】
図１５は図１４の実施形態の分解操作性評価処理で得られた分解の進行に伴う応力分布を示した説明図である。図１５（Ａ）は分解初期の状態であり、部品解析モデル７６のＵ字型に分かれたアーム部の付け根部分をバーチャルグローブの指で押えて縮めることで応力集中部１４４−１，１４４−２が現れている。
【０１０４】
図１５（Ｂ）は分解中であり、部品解析モデル７６のアーム部分を内側に大きく押えて湾曲させて上方に引き上げることで、応力集中部１４６−１，１４６，２が生じている。また固定側の部品解析モデル７４についても、部品解析モデル７６の分解引き上げに伴う応力を受けて内側コーナー部分に応力集中部１４８−１，１４８−２を生じている。
【０１０５】
図１５（Ｃ）は分解直後の状態であり、固定側となる部品解析モデル７４から部品解析モデル７６が分離していることから、部品解析モデル７４側の応力集中はなくなり、バーチャルグローブ１６で保持している部品解析モデル７６のアーム部両側に応力集中部１５０−１，１５０−２が生じている。
【０１０６】
このように本実施形態にあっては組立時のみならず分解時にも同様に分解操作性を変形構造解析により適切に評価することができる。
【０１０７】
また本発明はコンピュータで実行するプログラムを格納した記憶媒体を提供する。ここで記憶媒体とはＣＤ−ＲＯＭ、フロッピーディスク（Ｒ）、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカードなどのカード型記憶媒体などやコンピュータシステムの内外に備えられたハードディスクドライブなどの記憶装置のほか、回線を介してプログラムを保持するデータベースあるいは他のコンピュータシステム並びそのデータベース、さらには回線上の伝送媒体を含むものである。
【０１０８】
尚、上記の実施形態にあっては図１に示したようにユーザがバーチャルグローブ１６を装着して仮想空間で部品組立あるいは部品分解を疑似体験する場合を例にとっているが、仮想空間にバーチャルグローブ１６により操作する工具を表示し、工具を使用した組立や分解を行ってもよいことはもちろんである。
【０１０９】
また本発明は組立分解に限らずモデルの変形を伴う仮想空間における操作であれば適宜の操作につきそのまま本発明を適用することができる。
【０１１０】
また本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。
【０１１１】
ここで本発明の特徴をまとめて列挙すると次の付記のようになる。
（付記）
（付記１）（組立操作性評価：装置）
画面表示される仮想空間に、評価対象とする製品の組立に使用する少なくとも２つの部品モデルを配置する解析モデル制御部と、
外部からの入力操作信号に応じて前記仮想空間に配置された前記部品モデルを移動操作する仮想操作制御部と、
前記２つの部品モデルが接触した際に、２つの部品モデルを部品解析モデルに変換するモデル変換部と、
接触後の前記２つの部品解析モデルの組立てに伴う相対移動に対し構造解析計算を実行して変形させる変形構造解析部と、
前記部品解析モデルの構造解析計算の結果に基づいて組立操作性を評価する評価処理部と、
を備えたことを特徴とする組立操作性評価装置。（１）
【０１１２】
（付記２）（仮想グローブ）
付記１記載の組立操作性評価装置に於いて、前記仮想操作制御部は、
操作者の手の動きを検出して検出信号を出力する検出部と、
前記仮想空間に仮想グローブを配置し、前記検出信号に応じて前記仮想グローブを動かして組立操作を行う仮想組立部と、
前記変形構造解析部で計算された部品解析モデルの変形応力から反力を算出して前記操作者の手に伝える反力フィードバック部と、
を備えたことを特徴とする組立操作性評価装置。（２）
【０１１３】
（付記３）（接触判定の詳細）
付記１記載の組立操作性評価装置に於いて、
前記モデル変換部は、前記２つの部品モデルの相対距離が零となった際に両者の接触を判定し、前記２つの部品モデルをメッシュ分割された複数の要素で構成される部品解析モデルに変換し、
前記変形構造解析部は、前記２つの部品解析モデルの接触面を判定し、一方の部品解析モデルの接触面の移動に対し他方の構造解析モデルの接触面が相互に入り込まないように構造解析計算を実行して要素毎の変形、歪、応力及びモデル全体の変形を求め、
前記評価処理部は、前記変形した部品解析モデルを構成するメッシュの変形応力の中から最大変形応力を検索して予め設定された部品の破断応力とを比較し、破断応力を超えることを判定した際に部品の破壊を警告表示することを特徴とする組立操作性評価装置。（３）
【０１１４】
（付記４）（評価詳細その２）
付記３記載の組立操作性評価装置に於いて、前記評価処理部は、更に、
前記変形した部品解析モデルを構成するメッシュの変形応力を色情報に変換する応力色変換部と、
前記部品解析モデルの任意の断面につき前記色情報により応力分布を表示する応力分布表示部と、
を備えたことを特徴とする組立操作性評価装置。
【０１１５】
（付記５）（分解操作性）
付記１記載の組立操作性評価装置に於いて、更に、組立が完了した製品モデルから部品モデルを分解して分解操作性を評価する分解操作性評価処理部を備えたことを特徴とする組立操作性評価装置。
【０１１６】
（付記６）（分解操作性評価：装置）
付記５記載の組立操作性評価装置に於いて、前記分解操作性評価処理部は、
画面表示される仮想空間に、評価対象とする少なくとも２つの部品モデルを含む製品モデルを配置する解析モデル制御部と、
外部からの入力操作信号に応じて前記仮想空間に配置された前記製品モデルから部品モデルを移動操作して分解する仮想操作制御部と、
前記製品モデルを構成する２つの部品モデルを部品解析モデルに変換するモデル変換部と、
前記２つの部品解析モデルの分解に伴う相対移動に対し構造解析計算を実行して変形させる変形構造解析部と、
前記部品解析モデルの構造解析計算の結果に基づいて分解操作性を評価する分解操作性評価処理部と、
を備えたことを特徴とする組立操作性評価装置。
【０１１７】
（付記７）（仮想グローブ）
付記６記載の組立操作性評価装置に於いて、前記仮想操作制御部は、
操作者の手の動きを検出して検出信号を出力する検出部と、
前記仮想空間に仮想グローブを配置し、前記検出信号に応じて前記仮想グローブを動かして分解操作を行う仮想分解部と、
前記変形構造解析部で計算された部品解析モデルの変形応力から反力を算出して前記操作者の手に伝える反力フィードバック部と、
を備えたことを特徴とする組立操作性評価装置。
【０１１８】
（付記８）（接触判定の詳細）
付記６記載の組立操作性評価装置に於いて、
前記モデル変換部は、前記２つの部品モデルをメッシュ分割された複数の要素で構成される部品解析モデルに変換し、
前記変形構造解析部は、前記２つの部品解析モデルの接触面を判定し、一方の部品解析モデルの接触面の移動に対し他方の構造解析モデルの接触面が互いに入り込まないように構造解析計算を実行して要素毎の変形、歪、応力及びモデル全体の変形を求め、
前記分解評価処理部は、前記変形した部品解析モデルを構成するメッシュの変形応力の中から最大変形応力を検索して予め設定された部品の破断応力とを比較し、破断応力を超えることを判定した際に部品の破壊を警告表示することを特徴とする組立操作性評価装置。
【０１１９】
（付記９）（評価詳細）
付記８記載の組立操作性評価装置に於いて、前記分解評価処理部は、更に、
前記変形した部品解析モデルを構成するメッシュの変形応力を色情報に変換する応力色変換部と、
前記部品解析モデルの任意の断面につき前記色情報により応力分布を表示する応力分布表示部と、
を備えたことを特徴とする組立操作性評価装置。
【０１２０】
（付記１０）（分解操作性評価：装置）
画面表示される仮想空間に、評価対象とする少なくとも２つの部品モデルを含む製品モデルを配置する解析モデル制御部と、
外部からの入力操作信号に応じて前記仮想空間に配置された前記製品モデルから部品モデルを移動操作して分解する仮想操作制御部と、
前記製品モデルを構成する２つの部品モデルを部品解析モデルに変換するモデル変換部と、
前記２つの部品解析モデルを分解する相対移動に対し構造解析計算を実行して変形させる変形構造解析部と、
前記部品解析モデルの構造解析計算の結果に基づいて分解操作性を評価する評価処理部と、
を備えたことを特徴とする分解操作性評価装置。（４）
【０１２１】
（付記１１）（組立操作評価：方法）
画面表示される仮想空間に、評価対象とする製品の組立に使用する少なくとも２つの部品モデルを配置する解析モデル制御ステップと、
外部からの入力操作信号に応じて前記仮想空間に配置された前記部品モデルを移動操作する仮想操作制御ステップと、
２つの部品モデルが接触した際に、２つの部品モデルを部品解析モデルに変換するモデル変換ステップと、
接触後の前記２つの部品解析モデルの組立てに伴う相対移動に対し構造解析計算を実行して変形させる変形構造解析ステップと、
前記部品解析モデルの構造解析計算の結果に基づいて組立操作性を評価する評価処理ステップと、
を備えたことを特徴とする組立操作性評価方法。（５）
【０１２２】
（付記１２）（仮想グローブ）
付記１１記載の組立操作性評価方法に於いて、前記仮想操作制御ステップは、
操作者の手の動きを検出して検出信号を出力する検出ステップと、
前記仮想空間に仮想グローブを配置し、前記検出信号に応じて前記仮想グローブを動かして組立操作を行う仮想組立ステップと、
前記変形構造解析ステップで計算された部品解析モデルの変形応力から反力を算出して前記操作者の手に伝える反力フィードバックステップと、
を備えたことを特徴とする組立操作性評価方法。
【０１２３】
（付記１３）（組立操作評価の詳細）
付記１１記載の組立操作性評価方法に於いて、
前記モデル変換ステップは、前記２つの部品モデルの相対距離が零となった際に両者の接触を判定し、前記２つの部品モデルをメッシュ分割された複数の要素で構成される部品解析モデルに変換し、
前記変形構造解析ステップは、前記２つの部品解析モデルの接触面を判定し、一方の部品解析モデルの接触面の移動に対し他方の構造解析モデルの接触面が相互に入り込まないように構造解析計算を実行して要素毎の変形、歪、応力及びモデル全体の変形を求め、
前記評価処理ステップは、前記変形した部品解析モデルを構成するメッシュの変形応力の中から最大変形応力を検索して予め設定された部品の破断応力とを比較し、破断応力を超えることを判定した際に部品の破壊を警告表示することを特徴とする組立操作性評価方法。
【０１２４】
（付記１４）（評価詳細その２）
付記１３記載の組立操作性評価方法に於いて、前記評価処理ステップは、更に、
前記変形した部品解析モデルを構成するメッシュの変形応力を色情報に変換する応力色変換ステップと、
前記部品解析モデルの任意の断面につき前記色情報により応力分布を表示する応力分布表示ステップと、
を備えたことを特徴とする組立操作性評価方法。
【０１２５】
（付記１５）（分解操作性評価）
付記１１記載の組立操作性評価方法に於いて、更に、組立が完了が完了した製品モデルから部品モデルを分解して分解操作性を評価する分解操作性評価処理ステップを備え、
前記分解操作性評価処理ステップは、
画面表示される仮想空間に、評価対象とする少なくとも２つの部品モデルを含む製品モデルを配置する解析モデル制御ステップと、
外部からの入力操作信号に応じて前記仮想空間に配置された前記製品モデルから部品モデルを移動操作して分解する仮想操作制御ステップと、
前記製品モデルを構成する２つの部品モデルを部品解析モデルに変換するモデル変換ステップと、
前記２つの部品解析モデルの分解に伴う相対移動に対し構造解析計算を実行して変形させる変形構造解析ステップと、
前記部品解析モデルの構造解析計算の結果に基づいて分解操作性を評価する分解操作性評価処理ステップと、
を備えたことを特徴とする組立操作性評価方法。
【０１２６】
（付記１６）（分解操作性評価：方法）
画面表示される仮想空間に、評価対象とする少なくとも２つの部品モデルを含む製品モデルを配置する解析モデル制御ステップと、
外部からの入力操作信号に応じて前記仮想空間に配置された前記製品モデルから部品モデルを移動操作して分解する仮想操作制御ステップと、
前記製品モデルを構成する２つの部品モデルを部品解析モデルに変換するモデル変換ステップと、
前記２つの部品解析モデルの分解に伴う相対移動に対し構造解析計算を実行して変形させる変形構造解析ステップと、
前記部品解析モデルの構造解析計算の結果に基づいて分解操作性を評価する評価処理ステップと、
を実行させることを特徴とする分解操作性評価方法。
【０１２７】
（付記１７）（組立操作性評価：プログラム）
コンピュータに、
画面表示される仮想空間に、評価対象とする製品の組立に使用する少なくとも２つの部品モデルを配置する解析モデル制御ステップと、
外部からの入力操作信号に応じて前記仮想空間に配置された前記部品モデルを移動操作する仮想操作制御ステップと、
２つの部品モデルが接触した際に、２つの部品モデルを部品解析モデルに変換するモデル変換ステップと、
接触後の前記２つの部品解析モデルの組立てに伴う相対移動に対し構造解析計算を実行して変形させる変形構造解析ステップと、
前記部品解析モデルの構造解析計算の結果に基づいて組立操作性を評価する評価処理ステップと、
を実行させることを特徴とする組立操作性評価プログラム。（６）
【０１２８】
（付記１８）（仮想グローブ）
付記１７記載の組立操作性評価プログラムに於いて、前記仮想操作制御ステップは、
操作者の手の動きを検出して検出信号を出力する検出ステップと、
前記仮想空間に仮想グローブを配置し、前記検出信号に応じて前記仮想グローブを動かして組立操作を行う仮想組立ステップと、
前記変形構造解析ステップで計算された部品解析モデルの変形応力から反力を算出して前記操作者の手に伝える反力フィードバックステップと、
を備えたことを特徴とする組立操作性評価プログラム。（７）
【０１２９】
（付記１９）（組立操作評価の詳細）
付記１７記載の組立操作性評価プログラムに於いて、
前記モデル変換ステップは、前記２つの部品モデルの相対距離が零となった際に両者の接触を判定し、前記２つの部品モデルをメッシュ分割された複数の要素で構成される部品解析モデルに変換し、
前記変形構造解析ステップは、前記２つの部品解析モデルの接触面を判定し、一方の部品解析モデルの接触面の移動に対し他方の構造解析モデルの接触面が相互に入り込まないように構造解析計算を実行して要素毎の変形、歪、応力及びモデル全体の変形を求め、
前記評価処理ステップは、前記変形した部品解析モデルを構成するメッシュの変形応力の中から最大変形応力を検索して予め設定された部品の限界応力とを比較し、限界応力を超えることを判定した際に部品の破壊を警告表示することを特徴とする組立操作性評価プログラム。
【０１３０】
（付記２０）（分解操作性：プログラム）
コンピュータに、
画面表示される仮想空間に、評価対象とする少なくとも２つの部品モデルを含む製品モデルを配置する解析モデル制御ステップと、
外部からの入力操作信号に応じて前記仮想空間に配置された前記製品モデルから部品モデルを移動操作して分解する仮想操作制御ステップと、
前記製品モデルを構成する２つの部品モデルを部品解析モデルに変換するモデル変換ステップと、
前記２つの部品解析モデルの分解に伴う相対移動に対し構造解析計算を実行して変形させる変形構造解析ステップと、
前記部品解析モデルの構造解析計算の結果に基づいて分解操作性を評価する分解操作性評価処理ステップと、
を実行させることを特徴とする分解操作性評価プログラム。（８）
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本発明による組立操作性評価装置の使用状態を示した説明図
【図２】本発明による組立操作性評価装置の実施形態を示した機能構成のブロック図
【図３】本実施形態の組立操作性評価プログラムが実行されるコンピュータのハードウェア環境を示したブロック図
【図４】本実施形態における組立前の部品モデルの表示画面の説明図
【図５】本実施形態の部品モデルを構築するモックアップデータ構造の説明図
【図６】本実施形態で部品モデルを移動して接触させた表示状態の説明図
【図７】本実施形態で部品モデルから変換された部品解析モデルの説明図
【図８】本実施形態で部品解析モデルを構築する解析モデルデータ構造の説明図
【図９】本実施形態で部品モデルの接触面を検出して変形構造解析を実行する部品解析モデルの説明図
【図１０】本実施形態の評価処理に使用する単体強度評価データ構造の説明図
【図１１】本実施形態による組立操作性評価処理を示したフローチャート
【図１２】図１１のステップＳ６における変形構造解析処理の詳細を示したフローチャート
【図１３】本実施形態の変形構造解析処理で得られた組立の進行に伴う応力分布表示を示した説明図
【図１４】本実施形態による分解操作性評価処理を示したフローチャート
【図１５】本実施形態の変形構造解析処理で得られた分解の進行に伴う応力分布表示を示した説明図
【符号の説明】
【０１３２】
１０：解析モデル制御部
１１：組立操作性評価装置
１２：３次元モックアップデータベース
１４：ヘッドマウントディスプレイ
１６：バーチャルグローブ
１８：バーチャルグローブコントローラ
２０：構造解析計算部
２２：構造解析モデルデータベース
２４：モデル変換部
２６：変形構造解析部
２８：評価処理部
３０：単体部品強度評価値データベース
３２：ＣＰＵ
３４：バス
３６：ＲＡＭ
３８：ＲＯＭ
４０：ハードディスクドライブ
４２：デバイスインタフェース
４４：キーボード
４６：マウス
４８：ディスプレイ
５０：ネットワークアダプタ
５２：表示画面
５４，５６：部品モデル
５８，７８：嵌合穴
６０，８０：本体部
６２−１，６２−２，８２−１，８２−２：爪部
６４−１，６４−２，８４−１，８４−２：嵌合溝
６６−１，６６−２，８６−１，８６−２：ストッパ部
６８：接触部
７０−１，９０−１，９０−２：開口エッジ
７２−１，７２−２，９２−１，９２−２：テーパ面
７４，７６：部品解析モデル
９４：モックアップデータ構造
１１０：解析モデルデータ構造
１２８：単体強度評価データ構造
１４０−１，１４０−２，１４２−１，１４２−２，１４４−１，１４４−２，１４６，１，１４６−２，１４８−１，１４８−２，１５０−１，１５０−２：応力集中部
【図１】
2008165488.tif 000003
【図２】
2008165488.tif 000004
【図３】
2008165488.tif 000005
【図４】
2008165488.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2008165488.tif 000009
【図８】
2008165488.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2008165488.tif 000012
【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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【手続補正書】
【提出日】平成19年9月14日(2007.9.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
このようなバーチャルグローブ１６としては例えば旭エレクトロニクス株式会社が販売する「サイバーグラス」が使用できる（ｈｔｔｐ：ｗｗｗ．ａｅｃ．ｃｏ．ｊｐ／ｍｍ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｇｒａｓｐ／ｈｔｍ）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
図９の場合には部品解析モデル７４における開口エッジ９０−１，９０−２及び部品解析モデル７６における爪部８２−１，８２−２の外側のテーパ面９２−１，９２−２が接触面に設定される。