(57)【要約】【課題】  所定構造部を含む物体の有限要素モデルを正しく検査する。【解決手段】  検査装置は、所定構造部モデルの代表有限要素に関してその種類とそれに接続すべき有限要素数の適正値を記憶する手段と、物体モデルの入力手段と、物体モデルから代表有限要素と同一種類の有限要素を抽出する手段と、物体モデルにおいてその有限要素に接続又は近接している有限要素数を計数する手段と、計数した有限要素数と記憶している適正値とを比較して所定構造部モデルに属する代表有限要素を選定する選定手段と、選定された代表有限要素とともに所定構造部モデルを構成している有限要素を特定する特定手段と、選定された代表有限要素と特定された有限要素によって構成される所定構造部モデルの良否を判定する判定手段を備えている。【選択図】図１
2008052526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定構造部を含む物体を複数種類の有限要素の集合によってモデル化した物体モデルを検査する装置であって、
所定構造部を複数種類の有限要素の集合によってモデル化した所定構造部モデルに関して、代表有限要素の種類と、その代表有限要素に接続すべき有限要素数の適正値を記憶している記憶手段と、
物体モデルを記述するデータを入力する入力手段と、
物体モデルを構成する有限要素群のなかから、記憶手段に記憶されている代表有限要素の種類と同一種類の有限要素を抽出する抽出手段と、
物体モデルを構成する有限要素群のなかから、抽出手段によって抽出された有限要素に接続している有限要素数を計数する第１計数手段と、
物体モデルを構成する有限要素群のなかから、抽出手段によって抽出された有限要素に近接している有限要素数を計数する第２計数手段と、
第１計数手段と第２計数手段によって計数された有限要素数と記憶手段に記憶されている適正値とを比較して、抽出手段によって抽出された有限要素のなかから、所定構造部モデルに属する代表有限要素を選定する選定手段と、
物体モデルを構成する有限要素群のなかから、選定手段によって選定された代表有限要素とともに所定構造部モデルを構成している有限要素を特定する特定手段と、
選定手段によって選定された代表有限要素と、特定手段によって特定された有限要素によって構成される所定構造部モデルの良否を判定する判定手段と、
を備える検査装置。
【請求項２】
前記所定構造部モデルに関する代表有限要素は、所定構造部モデルを構成する有限要素群のなかで、最も多くの有限要素が接続している有限要素であることを特徴とする請求項１の検査装置。
【請求項３】
前記判定手段は、第１判定手段と第２判定手段を備え、
第１判定手段は、選定手段によって選定された代表有限要素と、特定手段によって特定された有限要素とによって構成される所定構造部モデルに対して、適正種類の有限要素が適正数ずつ含まれているのか否かを判定し、
第２判定手段は、第１判定手段によって適正種類の有限要素が適正数ずつ含まれていると判定された所定構造部モデルに対して、その所定構造部モデルを構成する有限要素のそれぞれが適正形状であるのか否かを判定する、
ことを特徴とする請求項１又は２の検査装置。
【請求項４】
所定構造部を含む物体を複数種類の有限要素の集合によってモデル化した物体モデルを検査する方法であって、
所定構造部を複数種類の有限要素の集合によってモデル化した所定構造部モデルに関して、代表有限要素の種類と、その代表有限要素に接続すべき有限要素数の適正値を記憶しておく工程と、
物体モデルを構成する有限要素群のなかから、記憶している代表有限要素の種類と同一種類の有限要素を抽出する抽出工程と、
物体モデルを構成する有限要素群のなかから、抽出工程によって抽出された有限要素に接続している有限要素数を計数する第１計数工程と、
物体モデルを構成する有限要素群のなかから、抽出工程によって抽出された有限要素に近接している有限要素数を計数する第２計数工程と、
第１計数工程と第２計数工程によって計数された有限要素数と記憶している適正値とを比較して、抽出工程によって抽出された有限要素のなかから、所定構造部モデルに属する代表有限要素を選定する選定工程と、
物体モデルを構成する有限要素群のなかから、選定工程によって選定された代表有限要素とともに所定構造部モデルを構成している有限要素を特定する特定工程と、
選定工程によって選定された代表有限要素と、特定工程によって特定された有限要素によって構成される所定構造部モデルの良否を判定する判定工程と、
を備える検査方法。
【請求項５】
所定構造部を含む物体を複数種類の有限要素の集合によってモデル化した物体モデルを検査するプログラムであって、電子計算機に以下の処理、即ち、
所定構造部を複数種類の有限要素の集合によってモデル化した所定構造部モデルに関して、代表有限要素の種類と、その代表有限要素に接続すべき有限要素数の適正値を記憶しておく処理と、
物体モデルを記述するデータを入力する処理と、
物体モデルを構成する有限要素群のなかから、記憶している代表有限要素の種類と同一種類の有限要素を抽出する抽出処理と、
物体モデルを構成する有限要素群のなかから、抽出処理によって抽出された有限要素に接続している有限要素数を計数する第１計数処理と、
物体モデルを構成する有限要素群のなかから、抽出処理によって抽出された有限要素に近接している有限要素数を計数する第２計数処理と、
第１計数処理と第２計数処理によって計数された有限要素数と記憶している適正値とを比較して、抽出処理によって抽出された有限要素のなかから、所定構造部モデルに属する代表有限要素を選定する選定処理と、
物体モデルを構成する有限要素群のなかから、選定処理によって選定された有限要素とともに所定構造部モデルを構成している有限要素を特定する特定処理と、
選定処理によって選定された代表有限要素と、特定処理によって特定された有限要素によって構成される所定構造部モデルの良否を判定する判定処理と、
を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体を有限要素の集合によってモデル化した物体モデルを検査する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車ボディ等の物体の強度や剛性等を、コンピュータ装置を用いて解析する技術（CAE: Computer Aided Engineering）が知られている。この種の技術では、解析対象である物体を有限要素の集合によってモデル化した有限要素モデルが用いられる。有限要素モデルでは、複雑な形状を有する物体が、梁要素や剛体要素や板要素といった各々は単純な形状を有する有限要素の集合体で表現されている。有限要素モデルを用いることによって、複雑な形状を有する物体の応力分布や歪分布を、コンピュータ装置によって精度よく計算することが可能となる。例えば自動車の開発過程では、自動車ボディの有限要素モデルを用いて、自動車ボディの衝突時における変形挙動のシミュレーション等が行われている。
特許文献１には、複数の部品をスポット溶接で結合した物体の有限要素モデルを作成する技術が開示されている。特許文献１の技術では、各部品の有限要素モデルと、スポット溶接部を有限要素の集合でモデル化した結合部モデルを予め用意し、部品同士のスポット溶接位置に合わせて、各部品の有限要素モデルを結合部モデルによって結合していく。特許文献１の技術により、例えば自動車ボディのような複数のスポット溶接部を含む物体の有限要素モデルを、比較的に容易に作成することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１０２３８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
有限要素モデルを用いた解析計算では、有限要素モデルが正しく作成されていないと、物体の強度や剛性等を正しく計算することができない。有限要素モデルを用いた解析計算を実行するに先立って、有限要素モデルが正しく作成されているのか否かを検査する必要がある。
例えば自動車ボディのように、複数の部品がスポット溶接によって結合されている物体の有限要素モデルを検査する際には、個々の部品が正しくモデル化されているのか否かを検査するとともに、個々のスポット溶接部が正しくモデル化されているのか否かを検査する必要がある。多数のスポット溶接部が存在する物体の場合では、その有限要素モデルのなかにスポット溶接部をモデル化している結合部モデルが多数存在している。それらの結合部モデルをそれぞれ検査するためには、物体の有限要素モデル内に存在する結合部モデルを漏れなく抽出しなければならない。このとき、物体の有限要素モデル内を検索して結合部モデルの特徴に一致するモデル部を単に抽出しても、本来検査が必要とされる不完全な結合部モデルを抽出することができず、不完全な結合部モデルを看過してしまう。
上記した問題は、スポット溶接部を含む物体に限られず、一又は複数の所定構造部を含む物体の有限要素モデルを検査する際にも同様に生じる。所定構造部を含む物体の有限要素モデルには、その所定構造部をモデル化している所定構造部モデルが存在している。所定構造部を含む物体の有限要素モデルを検査する際には、その有限要素モデル中に存在する所定構造部モデルを漏れなく抽出して検査する必要がある。このとき、不完全な所定構造部モデルを含めて抽出することができなければ、有限要素モデルを正しく検査することはできない。
本発明は、上記の問題を解決する。本発明は、所定構造部を含む物体の有限要素モデルを正しく検査することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の技術は、所定構造部を含む物体を複数種類の有限要素の集合によってモデル化した物体モデルを検査する装置に具現化することができる。この検査装置は、所定構造部を複数種類の有限要素の集合によってモデル化した所定構造部モデルに関して、代表有限要素の種類と、その代表有限要素に接続すべき有限要素数の適正値を記憶している記憶手段と、物体モデルを記述するデータを入力する入力手段と、物体モデルを構成する有限要素群のなかから、記憶手段に記憶されている代表有限要素の種類と同一種類の有限要素を抽出する抽出手段と、物体モデルを構成する有限要素群のなかから、抽出手段によって抽出された有限要素に接続している有限要素数を計数する第１計数手段と、物体モデルを構成する有限要素群のなかから、抽出手段によって抽出された有限要素に近接している有限要素数を計数する第２計数手段と、第１計数手段と第２計数手段によって計数された有限要素数と記憶手段に記憶されている適正値とを比較して、抽出手段によって抽出された有限要素のなかから、所定構造部モデルに属する代表有限要素を選定する選定手段と、物体モデルを構成する有限要素群のなかから、選定手段によって選定された代表有限要素とともに所定構造部モデルを構成している有限要素を特定する特定手段と、選定手段によって選定された代表有限要素と特定手段によって特定された有限要素によって構成される所定構造部モデルの良否を判定する判定手段を備えている。
【０００６】
所定構造部を含む物体では、その所定構造部の位置において、強度や剛性が特徴的に変化する。そのことから、所定構造部を含む物体の有限要素モデルでは、所定構造部をモデル化している所定構造部モデルにおいて、その構成が特徴的に変化することになる。本発明では、所定構造部モデルに現れる様々な特徴のなかで、所定構造部モデルを構成する有限要素群のなかに、他の有限要素が比較的に多く接続している有限要素が存在するという特徴を利用する。
【０００７】
本発明の技術を具現化した検査装置は、所定構造部を正しくモデル化した所定構造部モデルに関して、代表有限要素の種類と、その代表有限要素に接続すべき有限要素数の適正値を記憶している。代表有限要素は、所定構造部モデルを構成する有限要素のなかで、他の有限要素が比較的に多く接続している有限要素とすることができる。
この検査装置は、入力手段が物体モデルを記述するデータを入力すると、抽出手段によって、物体モデルを構成する有限要素群のなかから、代表有限要素と同一種類の有限要素を抽出する。抽出手段によって抽出される有限要素群には、所定構造部モデルの代表有限要素であるもの、所定構造部モデルに属するが代表有限要素でないもの、所定構造部モデルに属さないもの等が区別なく存在する。
第１計数手段は、抽出手段によって抽出された有限要素毎に、抽出手段によって抽出された有限要素に接続している有限要素数を計数する。第１計数手段によって計数された有限要素数が、記憶している適正値に等しい場合、抽出手段によって抽出された有限要素は、所定構造部モデルの代表有限要素であると判定することができる。物体モデルを構成する有限要素群のなかから、所定構造部モデルに属する代表有限要素を特定できれば、その代表有限要素を含む所定構造部モデルを物体モデル中から抽出することが可能となり、抽出した所定構造部モデルに対して必要な検査を行うことができる。
【０００８】
しかしながら、物体モデル中に存在する所定構造部モデルのなかには、代表有限要素に接続すべき有限要素が、正しく接続されていないという不完全な所定構造部モデルも存在する。抽出手段によって抽出された有限要素が、このような接続不良を含む所定構造部モデルの代表有限要素である場合、第１計数手段によって計数された有限要素数は、記憶している適正値に等しくならない。従って、第１計数手段によって計数された有限要素数のみに基づく判定では、本来検査が必要とされる不完全な所定構造部モデルを抽出することができず、不完全な所定構造部モデルを検査できずに看過してしまうことになる。
この問題に対して、この検査装置では、第２計数手段が用意されている。第２計数手段は、抽出手段によって抽出された有限要素毎に、抽出手段によって抽出された有限要素に近接している有限要素を計数する。それにより、抽出手段によって抽出された有限要素に接続すべき有限要素のなかで、接続不良によって未接続の状態で存在している有限要素が計数される。第１計数手段と第２計数手段によって、物体モデルを構成する有限要素群のなかから、抽出手段によって抽出された有限要素に接続すべきものと判断される有限要素が漏れなく計数される。
ここで、有限要素同士が近接する／しないの判断は、有限要素同士の距離を、所定の閾値と比較して判定することができる。ここで用いる閾値は、有限要素の大きさ等を考慮して予め定めることができる。
【０００９】
選定手段は、第１計数手段と第２計数手段によって計数された有限要素数に基づいて、抽出手段によって抽出された有限要素のなかから、所定構造部モデルに属する代表有限要素を選定する。第１計数手段と第２計数手段によって計数された有限要素数の合計が記憶している適正値に等しければ、抽出手段によって抽出された有限要素は、物体モデル中に存在する所定構造部モデルの代表有限要素であると判定することができる。ここで、物体モデル中に存在する所定構造部モデルのなかには、代表有限要素に接続すべき有限要素が欠落している所定構造部モデルも存在する。あるいは、代表有限要素に接続しないはずの有限要素が接続している所定構造部モデルも存在する。そのことから、選定手段は、第１計数手段と第２計数手段による計数値が、記憶している適正値に対して所定の誤差範囲内であれば、抽出手段によって抽出された有限要素は、所定構造部モデルの代表有限要素であると判断する。それにより、物体モデルを構成する有限要素群のなかから、所定構造部モデルの代表有限要素を、不完全な所定構造部モデルに属するものも含めて、漏れなく特定することができる。
【００１０】
物体モデルを構成する有限要素群のなかで、所定構造部モデルの代表有限要素が特定できれば、その代表有限要素とともに所定構造部モデルを構成している有限要素を特定することができる。所定構造部モデルを構成している有限要素群を特定できれば、それらの有限要素群が構成する所定構造部モデルの良否を判定することができる。
この検査装置によると、物体モデル中に存在する所定構造部モデルを、不完全なものも含めて漏れなく抽出することができ、不完全な所定構造部モデルを看過することなく検査することができる。
【００１１】
上記の検査装置では、所定構造部モデルに関する代表有限要素が、所定構造部モデルを構成する有限要素群のなかで、最も多くの有限要素が接続している有限要素であることが好ましい。
それにより、物体モデル中に存在する所定構造部モデルの代表有限要素のみを、より正確に抽出することが可能となる。
【００１２】
上記の検査装置において、判定手段は、第１判定手段と第２判定手段を備えることが好ましい。この場合、第１判定手段は、選定手段によって選定された代表有限要素と、特定手段によって特定された有限要素とによって構成される所定構造部モデルに、適正種類の有限要素が適正数ずつ含まれているのか否かを判定することが好ましい。そして、第２判定手段は、第１判定手段によって適正種類の有限要素が適正数ずつ含まれていると判定された所定構造部モデルに対して、その所定構造部モデルを構成する有限要素のそれぞれが適正形状であるのか否かを判定することが好ましい。
この検査装置では、先ず第１判定手段による判定が行われる。この判定で有限要素の欠落等が検出されれば、その所定構造部モデルは不完全であると判断し、それ以上の検査は行わない。そして、第１判定手段の判定を通過した所定構造部モデルのみに対して、第２判定手段による判定が行われる。所定構造部モデルの良否判定を、複数段階で行うことにより、不完全な所定構造部モデルに過剰な良否判定を実行するという無駄を排除することができる。
【００１３】
本発明の技術は、所定構造部を含む物体を複数種類の有限要素の集合によってモデル化した物体モデルを検査する方法にも具現化することができる。この検査方法は、所定構造部を複数種類の有限要素の集合によってモデル化した所定構造部モデルに関して、代表有限要素の種類と、その代表有限要素に接続すべき有限要素数の適正値を記憶しておく工程と、物体モデルを構成する有限要素群のなかから、記憶している代表有限要素の種類と同一種類の有限要素を抽出する抽出工程と、物体モデルを構成する有限要素群のなかから、抽出工程によって抽出された有限要素に接続している有限要素数を計数する第１計数工程と、物体モデルを構成する有限要素群のなかから、抽出工程によって抽出された有限要素に近接している有限要素数を計数する第２計数工程と、第１計数工程と第２計数工程によって計数された有限要素数と記憶している適正値とを比較して、抽出工程によって抽出された有限要素のなかから、所定構造部モデルに属する代表有限要素を選定する選定工程と、物体モデルを構成する有限要素群のなかから、選定工程によって選定された代表有限要素とともに所定構造部モデルを構成している有限要素を特定する特定工程と、選定工程によって選定された代表有限要素と特定工程によって特定された有限要素によって構成される所定構造部モデルの良否を判定する判定工程を備えている。
この検査方法によると、物体モデル中に存在する所定構造部モデルを、不完全なものも含めて漏れなく抽出することができ、不完全な所定構造部モデルを看過することなく検査することができる。
【００１４】
本発明の技術は、電子計算機に実行させるプログラムにも具現化することができる。このプログラムは、所定構造部を含む物体を複数種類の有限要素の集合によってモデル化した物体モデルを検査するためのプログラムであって、所定構造部を複数種類の有限要素の集合によってモデル化した所定構造部モデルに関して、代表有限要素の種類と、その代表有限要素に接続すべき有限要素数の適正値を記憶しておく処理と、物体モデルを記述するデータを入力する処理と、物体モデルを構成する有限要素群のなかから、記憶している代表有限要素の種類と同一種類の有限要素を抽出する抽出処理と、物体モデルを構成する有限要素群のなかから、抽出処理によって抽出された有限要素に接続している有限要素数を計数する第１計数処理と、物体モデルを構成する有限要素群のなかから、抽出処理によって抽出された有限要素に近接している有限要素数を計数する第２計数処理と、第１計数処理と第２計数処理によって計数された有限要素数と記憶している適正値とを比較して、抽出処理によって抽出された有限要素のなかから、所定構造部モデルに属する代表有限要素を選定する選定処理と、物体モデルを構成する有限要素群のなかから、選定処理によって選定された代表有限要素とともに所定構造部モデルを構成している有限要素を特定する特定処理と、選定処理によって選定された代表有限要素と特定処理によって特定された有限要素によって構成される所定構造部モデルの良否を判定する判定処理を実行させる。
このプログラムを電子計算機に実行させることによって、物体モデル中に存在する所定構造部モデルを、不完全な所定構造部モデルも含めて漏れなく抽出し、不完全な所定構造部モデルを看過することなく検査することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によって、物体を有限要素の集合によってモデル化した物体モデルの良否を判定し、物体の強度や剛性等を正確に解析することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の好適な実施形態を列記する。
（形態１）  検査装置は、孔部、凹部、凸部、ボルト結合部、かしめ結合部、スポット溶接部等の所定構造部を含む物体を複数種類の有限要素の集合によってモデル化した物体モデルを検査することができる。
（形態２）  検査装置は、物体モデルから抽出した不完全な所定構造部モデルを表示する表示手段を備えている。
（形態３）  検査装置は、物体モデルを構成する有限要素群のなかから所定構造部モデルの代表有限要素を選定し、選定した代表有限要素の位置を記述するデータを作成する手段を備えている。
（形態４）  物体モデルは、複数部品を結合した物体を、複数種類の有限要素の集合によってモデル化したものである。物体モデルには、各部品をモデル化した複数の部品モデルと、部品同士の結合部をモデル化した結合部モデルが含まれている。
（形態５）  物体モデルを構成する有限要素には、梁要素と剛体要素と板要素が含まれている。
【実施例】
【００１７】
本発明を実施した実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明を実施した検査装置１０を示している。検査装置１０は、自動車ボディを有限要素の集合でモデル化した有限要素モデルに関して、その有限要素モデルが正しく作成されているのか否かを検査するための装置である。特に、自動車ボディをモデル化した有限要素モデルにおいて、自動車ボディに含まれているスポット溶接部が、正しくモデル化されているのか否かを検査する装置である。検査装置１０による有限要素モデルの検査を、各種解析演算（例えば応力分布解析）に先立って実行することにより、欠陥を含んだ有限要素モデルに各種解析演算を行うという無駄を排除することができる。
なお、検査装置１０が検査する有限要素モデルは、自動車ボディをモデル化した有限要素モデルに限られない。例えば、スポット溶接部のような所定構造部を含む物体をモデル化した有限要素モデルについても、その所定構造部が正しくモデル化されているのか否かを検査することができる。ここでいう所定構造部とは、物体中において強度や剛性等が特徴的に変化する構造部を意味しており、例えばスポット溶接部、ボルト結合部、かしめ結合部等の結合部が挙げられる。また、所定の孔部や凹凸部を複数形成する物体では、それらの凹凸部や孔部が所定構造部に相当することとなる。
【００１８】
最初に、自動車ボディを有限要素の集合でモデル化した有限要素モデルについて説明する。図２は、自動車ボディをモデル化した有限要素モデル１００の一部を示している。以下では、自動車ボディをモデル化した有限要素モデルを、単に自動車モデル１００と称することがある。実際の自動車ボディでは、複数の金属部材が複数箇所のスポット溶接部によって結合されている。その自動車ボディをモデル化した自動車モデル１００では、各金属部材を複数の有限要素の集合でモデル化した部材モデル１０２、１０４が、スポット溶接部を複数の有限要素の集合でモデル化した結合部モデル１０６によって結合されている。自動車モデル１００では、それぞれの有限要素に識別情報（ＩＤ情報）が付与されている。
【００１９】
図３、図４を参照して、結合部モデル１０６について説明する。図３は、結合部１０６を図２中の矢印III方向に見た矢視図である。図４は、結合部１０６を図３中の矢印IV方向に見た矢視図である。結合部１０６は、図３において上下対称の構造を有しており、部材モデル１０２側の構造は、図３に示す部材モデル１０４側の構造と等しい。図３、図４に示すように、結合部モデル１０６は、１本の梁要素（一次元弾性要素）１１２と、１２本の剛体要素（一次元非弾性要素）と、１２枚の板要素（二次元弾性要素）を用いて構成されている。梁要素１１２と剛体要素１１４は、それぞれ所定の長さを有している。各板要素１１６は、所定の台形形状を有している。梁要素１１２の各端部には、それぞれ６本の剛体要素の一端が接続されており、その６本の剛体要素が放射状に伸びている。６本の剛体要素の他端には、６枚の板要素が取り囲むように接続されている。
図２、図３、図４では図示省略するが、部材モデル１０２、１０４についても、複数種類の有限要素の集合によってモデル化されている。使用される有限要素は特に限定されないが、結合部モデル１０６と同様に、例えば梁要素や剛体要素や板要素等の有限要素を用いることができる。
【００２０】
自動車モデル１００の作成段階において、結合モデル１０６が欠陥を含んで作成されることがある。図５に、欠陥を含む結合部モデル１０６を例示する。図５（ａ）は、１本の剛体要素１１６が欠落している結合部モデル１０６を示している。図５（ａ）に例示するように、自動車モデル１００の作成段階において、一部の有限要素が欠落した結合モデル１０６が作成されることがある。図５（ｂ）は、梁要素１１２に接続すべき剛体要素１１６が、梁要素１１２に正しく接続されていない結合部モデル１０６を示している。図５（ｂ）に例示するように、自動車モデル１００の作成段階において、有限要素の接続関係に欠陥が生じている結合モデル１０６が作成されることがある。図５（ｃ）は、２枚の板要素１１６の形状が正しくない結合部モデル１０６を示している。図５（ｃ）に例示するように、自動車モデル１００の作成段階において、有限要素の形状（寸法や形）が適正でない結合モデル１０６が作成されることがある。その他にも、各有限要素の自由度の設定が誤っているものや、例えば直交すべき梁要素１１２と剛体要素１１４が直交していないものなど、様々な欠陥を含んだ結合モデル１０６が作成されることがある。本実施例の検査装置１０は、このような欠陥を含んだ結合モデル１０６が、自動車モデル１００のなかに含まれているのか否かを検査する装置である。この検査において、検査装置１０は、自動車モデル１００のなかから結合部モデル１０６を検索し、検索した結合部モデル１０６が正しく作成されているのか否かを検査する。ここで留意すべきは、欠陥を含んでいる結合部モデル１０６は、本来の結合部モデル１０６と相違しており、厳密には結合部モデル１０６を構成していない点である。そのことから、自動車モデル１００のなかから結合部モデル１０６を単純に検索しても、欠陥を含んでいる結合部モデル１０６を検索することはできない。この場合、自動車モデル１００に含まれる結合部モデル１０６の位置を記述するデータ、即ち、自動車ボディに含まれるスポット溶接部の位置を記述するデータを別途用意しておく手法も有効である。しかしながら、本実施例の検査装置１０は、そのようなデータを必要とすることなく、自動車モデル１００のなかから欠陥を含んでいる結合部モデル１０６を併せて検索する。
【００２１】
次に、検査装置１０について説明する。図１に示すように、検査装置１０は、機能的に、入力装置１２と、記憶装置１４と、演算装置１６と、一時記憶装置１８と、表示装置２０を備えている。検査装置１０は、汎用のコンピュータシステムを用いて構成されており、コンピュータシステムを構成する各種構成装置と各種のプログラム等によって、上記の各装置が構成されている。
入力装置１２は、検査する有限要素モデル、例えば自動車モデル１００を記述するデータ（ＦＥＭデータ）を入力する装置である。入力装置１２は、例えば各種記録媒体の読取装置を用いて構成し、各種記録媒体に記憶されているデータを入力するようにしてもよい。あるいは、コンピュータネットワークへの接続装置を用いて構成し、コンピュータネットワークを介してデータを入力するようにしてもよい。
【００２２】
記憶装置１４は、演算装置１６が各種演算を実行する際に用いるデータを記憶する装置である。記憶装置１４は、結合部判定データ２２と結合部品質データ２４を記憶している。
結合部判定データ２２は、演算装置１６によって、入力された自動車モデル１００から結合部モデル１０６を検索する際に利用される。結合部判定データ２２は、結合部モデル１０６に関して、代表とする有限要素である代表有限要素の種類と、その代表有限要素に接続している有限要素の数を記述している。代表有限要素は、結合部モデル１０６を構成する有限要素群のなかで、他の有限要素が最も多く接続している有限要素が好ましい。例えば、本実施例の結合部モデル１０６の場合では、１２本の剛体要素１１４が接続している梁要素１１２を代表有限要素とすることが好ましい。この場合、結合部判定データ２２は、代表有限要素の種類として「梁要素」を記述し、代表有限要素に接続している有限要素の数として「１２」を記述する。以下、結合部判定データ２２に記述されている代表有限要素に接続している有限要素の数を、適正接続数ということがある。
結合部品質データ２４は、結合部モデル１０６に関して、欠陥が生じやすい各種の特徴を記述している。例えば、結合部品質データ２４は、結合部モデル１０６に含まれる梁要素１１２の数（本実施例では「１」）、結合部モデル１０６に含まれる剛体要素１１４の数（本実施例では「１２」）、結合部モデル１０６に含まれる板要素１１６の数（本実施例では「１２」）、梁要素１１２に接続している剛体要素１１４の数（本実施例では「１２」）、剛体要素１１４に接続している板要素１１６の数（本実施例では「２」）等を記述している。また、結合部品質データ２４は、梁要素１１２の長さ、剛体要素１１４の長さ、板要素１１６の長さや形等を記述している。上記した各種の特徴は、結合部品質データ２４が記述する結合部モデル１０６の特徴の一部である。その他、欠陥が生じ得る各種の特徴を結合部品質データ２４に併せて記述しておくことで、欠陥を含んでいる結合部モデル１０６をより正確に抽出することができる。
【００２３】
演算装置１６は、記憶装置１４に記憶されているデータを用いて、入力装置１２から入力された自動車モデル１００の検査処理を実行する装置である。演算装置１６は、検索処理部２６と、検査処理部２８を備えている。
検索処理部２６は、記憶装置１４に記憶されている結合部判定データ２２を用い、入力された自動車モデル１００内に存在する結合部モデル１０６を検索して、自動車モデル１００内に存在する結合部モデル１０６の位置を特定する。検索処理部２６が特定した結合部モデル１０６の位置は、一時記憶装置１８に記憶される。一時記憶装置１８には、自動車モデル１００内に存在する結合部モデル１０６の位置を記述する結合部位置データ３０が作成される。
検査処理部２８は、記憶装置１４に記憶されている結合部品質データ２４と、一時記憶装置１８に記憶されている結合部位置データ３０を用いて、自動車モデル１００中に存在する結合部モデル１０６に欠陥が含まれているのか否かを判定する。検査処理部２８によって欠陥を含む不完全な結合部モデル１０６が検出されると、その不完全な結合モデル１０６の自動車モデル１００内における位置や、その欠陥の内容等が表示装置２０に表示される。
【００２４】
図６、図７を参照して、演算装置１６の検索処理部２６と検査処理部２８が実行する処理について詳細に説明する。図６は、検索処理部２６が実行する結合部検索処理の流れを示すフローチャートである。図７は、検査処理部２８が実行する結合部検査処理の流れを示すフローチャートである。検査装置１０では、先ず検索処理部２６が図６に示す結合部検索処理を実行し、次いで検査処理部２８が図７に示す結合部検査処理を実行することによって、自動車モデル１００の検査が行われる。図６、図７に示す処理フローに沿って、検査装置１０が行う自動車モデル１００の検査処理について詳細に説明する。
【００２５】
先ず図６を参照して、検索処理部２６が実行する結合部検索フローについて説明する。
ステップＳ１２では、入力装置１２を用いて、自動車モデル１００を記述するデータが入力される。
ステップＳ１４では、自動車モデル１００を構成する有限要素群のなかから、結合部判定データ２２に記述されている代表有限要素と種類が一致する有限要素を検索する（ここでは「梁要素」）。このステップＳ１４の検索処理によって、結合部１０６に含まれない梁要素１１２を含め、自動車モデル１００に含まれているすべての梁要素１１２が抽出される。即ち、例えば部材モデル１０２、１０４等に含まれている梁要素１１２と、結合部モデル１０６に含まれている梁要素１１２が、区別なく抽出される。説明の便宜上、このステップＳ１４で抽出された梁要素１１２の数をＮとする。
ステップＳ１６では、ステップＳ１４で抽出されたＮ個の梁要素１１２のすべてに対して、以下に説明するステップＳ１８以降の処理が実行されたのか否かを判定する。図６に示す結合部検索フローでは、ステップＳ１４で抽出されたＮ個の梁要素１１２のそれぞれに対して、ステップＳ１８以降の処理が実行される。そして、Ｎ個の梁要素１１２のすべてに対して同処理が実行された時点で（ステップＳ１６でＮＯ）、図６に示す結合部検索フローは終了する。
【００２６】
ステップＳ１８では、ステップＳ１４で抽出されたＮ個の梁要素１１２から一つを選択し（以下、注目梁要素という）、自動車モデル１００を構成する有限要素群のなかから、注目梁要素１１２に接続している有限要素を検索する。そして、自動車モデル１００を構成する有限要素群のなかで、注目梁要素１１２に接続している有限要素数が計数される。説明の便宜上、このステップＳ１４で計数された有限要素数を、実際接続数Ａということがある。
【００２７】
ステップＳ２０では、結合部判定データ２２に記述されている適正接続数（本実施例では「１２」）と、ステップＳ１８で計数された実際接続数Ａに基づいて、注目梁要素１１２が結合部モデル１０６の代表有限要素であるのか否かを判定する。本実施例の場合、注目梁要素１１２が結合部モデル１０６の代表有限要素であれば、１２本の剛体要素が抽出される。従って、ステップＳ１８で計数された実際接続数Ａが、適正接続数「１２」に等しければ、注目梁要素１１２が結合部モデル１０６の代表有限要素であると判断することができる。ただし、注目梁要素１１２が結合部モデル１０６に含まれるものであっても、その結合部モデル１０６が不完全なものであると（図５（ａ）（Ｂ）参照）、ステップＳ１８で計数された実際接続数Ａが、適正接続数「１２」に等しくならない場合がある。そこで、このステップＳ２０の処理では、ステップＳ１８で計数された実際接続数Ａが、適正接続数「１２」に対して許容誤差±αの範囲内であれば、注目梁要素１１２は結合部モデル１０６の代表有限要素であると判断する。この場合（ステップＳ２０でＹＥＳ）、ステップＳ２６へ進み、注目梁要素１１２の識別情報を、一時記憶装置１８の結合部位置データ３０に追加する。一方、ステップＳ１８で特定された実際接続数Ａが、適正接続数「１２」に対して許容誤差αの範囲外である場合、この段階では注目梁要素１１２が結合部モデル１０６に含まれるものであると判断せず、ステップＳ２２の処理に進む。
【００２８】
ステップＳ２２では、自動車モデル１００を構成する有限要素群のなかから、注目梁要素１１２への最短距離が所定距離以内である有限要素をさらに検索する。そして、自動車モデル１００を構成する有限要素群のなかで、注目梁要素１１２に近接している有限要素数を計数する。このステップＳ２２の処理によって、例えば図５（ｂ）に示した剛体要素１１４のように、注目梁要素１１２に接続すべき有限要素のなかで、接続不良によって未接続の状態で存在する有限要素が計数される。説明の便宜上、このステップＳ２２で計数された有限要素数を、近接要素数Ｂということがある。
【００２９】
ステップＳ２４では、結合部判定データ２２に記述されている適正接続数（本実施例では「１２」）と、ステップＳ１８で計数された実際接続数Ａと、ステップＳ２２で計数された近接要素数Ｂに基づいて、注目梁要素１１２が結合部モデル１０６の代表有限要素であるのか否かを再度判定する。このステップＳ２４では、ステップＳ１８で計数された実際接続数Ａと、ステップＳ２２で特定された近接要素数Ｂとの和が、適正接続数「１２」に対して許容誤差αの範囲内であれば、注目梁要素１１２は結合部モデル１０６の代表有限要素であると判断する。注目梁要素１１２が結合部モデル１０６の代表有限要素であると判断した場合（ステップＳ２４でＹＥＳ）、ステップＳ２６へ進み、注目梁要素１１２の識別情報を一時記憶装置１８の結合部位置データ３０に追加する。一方、実際接続数Ａと近接要素数Ｂの和が、適正接続数「１２」に対して許容誤差αの範囲外である場合、注目梁要素１１２は結合部モデル１０６の代表有限要素でないと判断し、ステップＳ１６の処理に戻る。以下、ステップＳ１４で抽出されたＮ個の梁要素１１２のすべてに対して、ステップＳ１８以降の処理が実行される。
【００３０】
上述した図６に示す結合部検索フローによって、自動車モデル１００に存在する梁要素１１２のなかで、結合部モデル１０６の代表有限要素であるものが、不完全な結合部モデル１０６の代表有限要素であるものも含めて抽出される。そして、抽出された梁要素１１２の識別情報が、一時記憶装置１８の結合部位置データ３０に記述される。即ち、結合部位置データ３０には、自動車モデル１００に存在する結合部モデル１０６の各代表有限要素の識別情報が記述される。結合部位置データ３０に記述された梁要素１１２の識別情報から、自動車モデル１００に存在する結合部モデル１０６の位置を特定することができる。説明の便宜上、結合部検索フローで抽出された梁要素１１２の数、即ち、結合部位置データ３０に識別情報が記述されている梁要素１１２の数をＮ１とする。
なお、結合部位置データ３０は、結合部検索フローによって抽出した梁要素１１２の識別情報を記述するものに限られず、その抽出した梁要素１１２の自動車モデル１００内における位置座標を記述するものであってもよい。
【００３１】
次いで、検査処理部２８が実行する図７の結合部検査フローについて説明する。検査処理部２８は、入力装置１２を用いて入力された自動車モデル１００を記述するデータと、記憶装置１４に記憶されている結合部品質データ２４と、一時記憶装置に記憶されている結合部位置データ３０を用いて、結合部検査フローを実行する。
ステップＳ５２では、結合部位置データ３０に識別情報が記述されているＮ１個の梁要素１１２のすべてに対して、以下に説明するステップＳ５４以降の処理が実行されたのか否かを判定する。図７に示す結合部検査フローでは、結合部位置データ３０に識別情報が記述されているＮ１個の梁要素１１２のそれぞれに対して、ステップＳ５２以降の処理が実行される。そして、Ｎ１個の梁要素１１２のすべてに対して同処理が実行された時点で（ステップＳ５２でＮＯ）、図７に示す結合部検査フローは終了する。
【００３２】
ステップＳ５４では、結合部位置データ３０に識別情報が記述されているＮ１個の梁要素１１２から一つを選択し（以下、注目梁要素という）、その注目梁要素１１２を含む結合部モデル１０６に対して、構成品質検査を実行する。構成品質検査は、記憶装置１４に記憶されている結合部品質データ２４を用いて行われる。構成品質検査では、注目梁要素１１２を代表有限要素とする結合部モデル１０６に、適正種類の有限要素が適正数ずつ含まれているのか否かを検査する。具体的には、先ず、自動車モデル１００を構成する有限要素群のなかから、注目梁要素１１２に接続する有限要素、その有限要素に接続する有限要素と順に辿り、注目梁要素１１２を代表有限要素とする結合部モデル１０６を構成する有限要素群を特定する。次いで、特定した有限要素群の種類と数を、結合部品質データ２４に記述されている結合部モデル１０６の適正な有限要素の種類と数と比較する。本実施例では、１本の梁要素１１２と、１２本の剛体要素１１４と、１２枚の板要素１１６が含まれていなければ、注目梁要素１１２を代表有限要素とする結合部モデル１０６の構成品質に欠陥があると判断できる。このステップＳ５４の処理によって、例えば図５（ａ）、（ｂ）に示すような不完全な結合部モデル１０６が検出される。
ステップＳ５６では、ステップＳ５４の構成品質検査において、結合部モデル１０６に欠陥が検出されたのか否かが判別される。構成品質検査において欠陥が検出されれば（ステップＳ５６でＹＥＳ）、その旨が表示装置２０に表示される（ステップＳ７４）。表示装置２０には、その結合部モデル１０６の位置や、欠落している有限要素の種類とその数等が表示される。一方、構成品質検査において欠陥が検出されなければ、（ステップＳ５６でＮＯ）、ステップＳ５８の処理に進む。
【００３３】
ステップＳ５８では、注目梁要素１１２を代表有限要素とする結合部モデル１０６に対して、形状品質検査を実行する。形状品質検査は、記憶装置１４に記憶されている結合部品質データ２４を用いて行われる。具体的には、ステップＳ５６で特定された注目梁要素１１２を代表有限要素とする結合部モデル１０６を構成する有限要素のそれぞれを、結合部品質データ２４に記述されている各有限要素の適正形状と比較する。各有限要素の形状が、結合部品質データ２４に記述されている適正形状に一致しなければ、注目梁要素１１２を代表有限要素とする結合部モデル１０６に、適正でない形状の有限要素が含まれていると判断することができる。このステップＳ５８の処理によって、例えば図５（ｃ）に示すような不完全な結合部モデル１０６が検出される。
ステップＳ６０では、ステップＳ５８の形状品質検査において、結合部モデル１０６に欠陥が検出されたのか否かが判別される。形状品質検査において欠陥が検出されれば（ステップＳ６０でＹＥＳ）、その旨が表示装置２０に表示される（ステップＳ７６）。表示装置２０には、その結合部モデル１０６の位置や、形状が適正でない有限要素の識別情報等が表示される。一方、形状品質検査において欠陥が検出されなければ（ステップＳ６０でＮＯ）、注目梁要素１１２を代表有限要素とする結合部モデル１０６は正しく作成されていると判断し、ステップＳ５２の処理に戻る。以下、結合部位置データ３０に識別情報が記述されているＮ１個の梁要素１１２のすべてに対して、ステップＳ５４以降の処理が実行される。
【００３４】
上述した図７に示す結合部検査フローによって、自動車モデル１００中に存在するすべての結合部モデル１０６に検査が実行され、欠陥を含む不完全な結合部モデル１０６が表示装置２０に表示される。結合部検査フローでは、自動車モデル１００に存在する結合部モデル１０６に対して、先ず構成品質検査が実行し、その検査を通過したものに対して、さらに形状品質検査が実行する。検査を複数段階に分けて実行し、その検査毎に良否判定を行うことによって、不完全な結合部モデル１０６に過剰な検査を実行することを防止している。
【００３５】
本実施例の検査装置１０によると、スポット溶接部を含む自動車ボディを複数種類の有限要素の集合でモデル化した自動車モデル１００において、スポット溶接部をモデル化した結合部モデル１０６が正しく作成されているのかを検査することができる。検査装置１０は、自動車モデル１００を記述するデータを入力すれば、自動車モデル１００中に存在する結合部モデル１０６を漏れなく抽出し、欠陥を含む不完全な結合部モデル１０６を検出して、表示装置２０に表示することができる。検査装置１０は、自動車モデル１００中に存在する結合部モデル１０６の位置を記述するデータを必要としない。
【００３６】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】検査構成を示す模式図。
【図２】自動車モデル（物体モデル）の一部を例示する図。
【図３】結合部モデルを例示する図。
【図４】図３のIV−IV線矢視図。
【図５】不完全な結合部モデルを例示する図。
【図６】検索処理部が実行する処理を示すフローチャート。
【図７】検査処理部が実行する処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３８】
１０：検査装置
１２：入力装置
１４：記憶装置
１６：演算装置
１８：一時記憶装置
２０：表示装置
２２：結合部判定データ
２４：結合部品質データ
２６：検索処理部
２８：検査処理部
３０：結合部位置データ
１００：自動車モデル（物体モデル）
１０２、１０４：部品モデル
１０６：結合部モデル
１１２：梁要素（有限要素）
１１４：剛体要素（有限要素）
１１６：板要素（有限要素）
【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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