(57)【要約】      （修正有）【課題】板金部品の最終形状からサーフェス分割を行うことができる板金部品の設計支援装置を提供する。【解決手段】板金部品のソリッドデータを取得するソリッドデータ取得部２２と、ソリッドデータから各サーフェスを抽出するサーフェス抽出部２４と、抽出した各サーフェスの法線方向を算出する法線抽出部２６と、抽出された各サーフェスについて当該サーフェスのエッジ長さとエッジ長基準値との関係、当該サーフェスおよび隣接サーフェス間の法線角度差と法線角度差基準値との関係に基づいて当該サーフェスが端面であるかを判定する端面判定部３２とを備えて、抽出したサーフェスからまず端面を除去し、残ったサーフェスによりキャビティ面とコア面とを分離する。【選択図】  図１
2004240482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板金部品のソリッドデータを取得するソリッドデータ取得部と、
ソリッドデータから板金部品の各サーフェスを抽出するサーフェス抽出部と、
抽出した各サーフェスの法線方向を算出する法線抽出部と、
板金の板厚に関する閾値を、サーフェス周辺に形成されるエッジの長さから当該サーフェスが端面であるかを判定する際の判定基準値として記憶するエッジ  長基準値記憶部と、
サーフェスの法線方向と当該サーフェスに隣接するサーフェスの法線方向との角度差に関する閾値を、当該サーフェスが端面であるかを判定する際の判定基準値として記憶する法線角度差基準値記憶部と、
抽出された各サーフェスについてエッジ長さとエッジ長基準値との関係、サーフェスおよび隣接サーフェス間の法線角度差と法線角度差基準値との関係に基づいて各サーフェスが端面であるかを判定する端面判定部とを備えたことを特徴とする設計支援装置。
【請求項２】
エッジ長基準値記憶部は、板金の板厚より大きい閾値を第一エッジ長基準値として記憶するとともに、板金の板厚よりも小さくてかつノイズ成分を除去しうる閾値を第二エッジ長基準値として記憶することを特徴とする請求項１に記載の設計支援装置。
【請求項３】
端面判定部は、判定対象のサーフェスに対して当該サーフェス周囲に形成されるエッジのうちエッジ長さが板金の板厚と等しい可能性を有するエッジの本数を、各エッジ長さとエッジ長基準値との比較により求めることにより判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の設計支援装置。
【請求項４】
端面判定部は、判定対象のサーフェスおよびこれに隣接するサーフェス間の法線角度差と法線角度差基準値との関係に基づいて当該サーフェスが端面であるかを判定する際に、法線角度差とともに法線の開く方向も考慮して判定することを特徴とする請求項１に記載の設計支援装置。
【請求項５】
サーフェスの法線方向が当該サーフェス全体の方向を表現できない曲面である場合に、サーフェス抽出部は当該サーフェスを複数のサブサーフェスに分割し、法線抽出部は分割されたサブサーフェスごとに法線を抽出することを特徴とする請求項１に記載の設計支援装置。
【請求項６】
サーフェス抽出部は、分割により形成されるサブサーフェスの曲率に基づいて分割数を決定する請求項５に記載の設計支援装置。
【請求項７】
法線抽出部は、サーフェスの法線方向を算出する際に、当該サーフェス全体の方向を表現する法線方向以外に隣接サーフェスと共有しているエッジ近傍の部分的法線の方向を算出し、
端面判定部は判定対象のサーフェスおよびこれに隣接するサーフェス間の法線角度差と法線角度差基準値との関係に基づいて当該サーフェスが端面であるかを判定する際に、部分的法線方向に基づいて判定することを特徴とする請求項１に記載の設計支援装置。
【請求項８】
抽出されたサーフェスから端面判定部によって端面サーフェスと判定されたサーフェスを除去する端面サーフェス除去部と、
残ったサーフェスを隣接サーフェス間の接続関係に基づいてキャビティグループとコアグループとの２つのサーフェス群に二分するサーフェス分離部とをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の設計支援装置。
【請求項９】
サーフェス分離部により分離されたキャビティグループとコアグループとのいずれか一方のサーフェス群に２次元の有限要素を生成する２次元有限要素生成部と、
生成された２次元有限要素を他方のサーフェス群に向けてスイープさせることにより３次元の有限要素を生成する３次元有限要素生成部とをさらに備えたことを特徴とする請求項８に記載の設計支援装置。
【請求項１０】
板金部品のソリッドデータを取得し、
ソリッドデータから板金部品の各サーフェスを抽出し、
抽出した各サーフェスの法線方向を算出し、
板金の板厚に関する閾値を、サーフェス周辺に形成されるエッジの長さから当該サーフェスが端面であるか判定する際の判定基準値として記憶し、
サーフェスの法線方向と当該サーフェスに隣接するサーフェスの法線方向との角度差に関する閾値を、当該サーフェスが端面であるかを判定する際の判定基準値として記憶し、
抽出された各サーフェスについてエッジ長さとエッジ長基準値との関係、サーフェスおよび隣接サーフェス間の法線角度差と法線角度差基準値との関係に基づいて各サーフェスが端面であるかを判定することを特徴とする設計支援方法。
【請求項１１】
コンピュータに、板金部品のソリッドデータを取得させ、
ソリッドデータから板金部品の各サーフェスを抽出させ、
抽出した各サーフェスの法線方向を算出させ、
板金の板厚に関する閾値を、サーフェス周辺に形成されるエッジの長さから当該サーフェスが端面であるか判定する際の判定基準値として記憶させ、
サーフェスの法線方向と当該サーフェスに隣接するサーフェスの法線方向との角度差に関する閾値を、当該サーフェスが端面であるかを判定する際の判定基準値として記憶させ、
抽出された各サーフェスについてエッジ長さとエッジ長基準値との関係、サーフェスおよび隣接サーフェス間の法線角度差と法線角度差基準値との関係に基づいて各サーフェスが端面であるかを判定させることを特徴とするコンピュータ読み取り可能な設計支援プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＣＡＤ（コンピュータ設計支援装置）を用いて板金部品の３次元（３Ｄ）設計を行う板金部品設計支援装置および方法に関し、さらに詳細には板金部品の端面を自動検出し、さらには板金部品のサーフェス分割を容易に行うことができる設計支援装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
３次元ＣＡＤ技術の進歩により、プラスチックなど樹脂射出成型部品では、３次元ＣＡＤでソリッドを作成し、このソリッドに基づいてサーフェスをキャビティ面とコア面とに分離するようにして金型を製作することがなされている。
【０００３】
金型設計技術では、キャビティ面とコア面とを分離する場合に、成型部品の端面を抽出せずに成型部品の形状（最終的な製品形状）を元に直接キャビティ面及びコア面を抽出するようにしていた。
たとえば特許文献１に開示されている技術によれば、最終的な形状（製品モデル）での各サーフェス法線の絶対方向に基づいてサーフェスを分離している。この技術は樹脂射出成形等のような１工程によって成形される部品に利用できる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１４７２２６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
樹脂射出成型部品のみならず、板金部品についてもサーフェスを分離し、金型設計の場合と同様のキャビティ面とコア面とを抽出することが設計上有効となることがある。この場合のサーフェス分離では板金端面を考慮する必要がある。
【０００６】
しかしながら樹脂射出工程（１工程）で成形する樹脂製部品と異なり、板金部品では複数の工程を経て加工される場合が多々ある。射出成形のように１工程で成形された場合は、キャビティー面にもコア面にも属さない端面は必ず型開き方向に平行な面となるため抽出が容易であるが、複数工程を経て得られた部品の場合は工程を経る毎に変形が加えられるため、前工程のサーフェス形状と後工程のサーフェス形状とが異なり、後工程でのサーフェス法線方向が前工程でのサーフェス法線方向と異なることがあるので、特許文献１のように完成部品の形状である最終形状（製品モデル）からのみでは的確なキャビティ面とコア面とを抽出することは困難である。
【０００７】
そこで本発明は、複数工程を経て形状が定まる板金部品の場合でもその最終形状からキャビティ面とコア面とのサーフェス分離を確実に行うことができる板金部品の設計支援装置（方法）を提供することを目的とする。
また、板金部品のサーフェスから自動的に端面を抽出することができ、さらには端面以外の各サーフェスについてキャビティ面とコア面とに確実に分離することができ、板金部品の設計において分離されたキャビティ面とコア面とを把握した上で設計を進めることができる設計支援装置（方法）を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた本発明の設計支援装置は、部品の最終形状から直接キャビティグループとコアグループとのサーフェス群を抽出するのではなく、先ず板金部品の特長である端面サーフェスを抽出した上で、サーフェス群から端面サーフェスを除去し、続いて残ったサーフェス群をキャビティグループとコアグループとのサーフェス群に分離するようにしてサーフェス分離を容易にする。
【０００９】
すなわち、本発明の設計支援装置は、板金部品のソリッドデータを取得するソリッドデータ取得部と、ソリッドデータから板金部品の各サーフェスを抽出するサーフェス抽出部と、抽出した各サーフェスの法線方向を算出する法線抽出部と、板金の板厚に関する閾値（Ｔ）を、サーフェス周辺に形成されるエッジの長さから当該サーフェスが端面であるかを判定する際の判定基準値として記憶するエッジ長基準値記憶部と、サーフェスの法線方向と当該サーフェスに隣接するサーフェスの法線方向との角度差に関する閾値（θ）を、当該サーフェスが端面であるかを判定する際の判定基準値として記憶する法線角度差基準値記憶部と、抽出された各サーフェスについてエッジ長さとエッジ長基準値との関係、サーフェスおよび隣接サーフェス間の法線角度差と法線角度差基準値との関係に基づいて各サーフェスが端面であるかを判定する端面判定部とを備えるようにしている。
【００１０】
この発明によれば、ソリッドデータ取得部は設計対象である板金部品の立体形状を表すソリッドデータを、入力操作あるいは通信手段を介しての外部装置とのデータ通信により取得する。
サーフェス抽出部は、ソリッドデータから板金部品の外表面に関するデータを取り出し、各サーフェスを抽出する。法線抽出部は、抽出した各サーフェスの法線方向（ベクトル）を算出する。ここで法線方向はサーフェスを抽出したソリッドを基準として当該ソリッドの外側に向くように定義することで、各サーフェスの表裏を統一的に扱うようにしている。
【００１１】
エッジ長基準値記憶部は、板金板厚に関する閾値（Ｔ）を、各サーフェス周辺に形成されるエッジの長さから端面を判定する際の判定基準として記憶する。板金板厚に関する閾値（Ｔ）は、各サーフェス周辺に形成されるエッジ長さと比較するためのものである。たとえば閾値（Ｔ）を板金の板厚に設定してもよい。この場合はエッジ長さが閾値に等しいかどうかが後述する端面判定部により比較されることになる。また、閾値（Ｔ）を板金板厚より大きく設定してもよい。この場合はエッジ長さがこの閾値より小さいかが後述する端面判定部により比較されることになる。
【００１２】
法線角度差基準値記憶部は、各サーフェスの法線方向と当該サーフェスに隣接するサーフェスの法線方向との角度差に関する閾値（θ）を、端面判定の際の判定基準として記憶する。
この閾値（θ）は、サーフェスと隣接するサーフェスとなす角度から当該サーフェスが端面となりうるかの判定を行う際の基準として用いられる。あるサーフェスがそのサーフェスに隣接するすべてのサーフェスとの法線角度差が一定角度以上（たとえば４５度以上）である場合に、そのサーフェスは端面サーフェスとなりうる。したがって法線角度差から端面であるかを判定するための基準として閾値（θ）を記憶する。
【００１３】
端面判定部は、サーフェス抽出部により抽出された各サーフェスについてエッジ長さとエッジ長基準値との関係に基づいて端面であるかを判定し、これによって端面となる可能性がある面を端面候補とする。続いて、端面候補となったサーフェスおよびそのサーフェスに隣接するサーフェス間の法線角度差と法線角度差基準値との関係に基づいて端面候補となったサーフェスが端面であるかを判定する。これにより、エッジ長と法線角度とから端面を抽出する処理を行う。
【００１４】
ここでエッジ長基準値記憶部は、板金の板厚より大きい閾値を第一エッジ長基準値として記憶するとともに、板金の板厚よりも小さくてかつノイズ成分を除去しうる閾値を第二エッジ長基準値としてさらに記憶するようにしてもよい。
すなわち板金の板厚より少し大きい第一基準値（Ｔｍａｘ）を基準としてこれより長さが小さいエッジがある場合（そのエッジ長が板厚と等しくなる可能性がある場合）に、そのエッジを含むサーフェスを端面候補とする。ただし、板厚よりも十分小さい第二基準値（Ｔｍｉｎ）をもうひとつの基準とする。これによりノイズと考えられる程度の小さなエッジがある場合に有効に除去することができ、端面候補となるサーフェスを的確に判定することができ、端面サーフェス抽出の精度を向上させることができる。
【００１５】
端面判定部は、判定対象のサーフェスに対して当該サーフェス周囲に形成されるエッジのうちエッジ長さが板金の板厚と等しい可能性を有するエッジの本数を、各エッジ長さとエッジ長基準値との比較により求めることにより判定を行うようにしてもよい。
板金では、面方向に対して垂直に切った断面が端面であることが多い。板金の垂直断面には、辺の長さが板厚に等しいエッジが少なくとも２本存在する（断面の周囲にある４辺のうち少なくとも対向する一対の辺が板厚となっている）。
したがって、各サーフェスについてエッジ長さが板金の板厚と等しい可能性を有するエッジ本数を求める（エッジが２本以上あるサーフェスを探す）ことにより、当該サーフェスが端面候補であるかを判定できる。
【００１６】
端面判定部は、判定対象のサーフェスおよびこれに隣接するサーフェス間の法線角度差と法線角度差基準値との関係に基づいて当該サーフェスが端面であるかを判定する際に、法線角度差とともに法線の開く方向も考慮して判定するようにしてもよい。
法線の開く方向を考慮することで法線の開き角度に正負の違いを与えることにより、端面と同じ形を有する場合であっても端面ではないサーフェス（たとえば図３に示したクランク形状部品の途中面であるサーフェス６参照）を除去することができる。
【００１７】
サーフェスの法線方向が当該サーフェス全体の方向を表現できない曲面である場合に、サーフェス抽出部は、当該サーフェスを複数のサブサーフェスに分割し、法線抽出部は分割されたサブサーフェスごとに法線を抽出するようにしてもよい。
大きく歪んでいるサーフェスの場合のように１つの法線方向だけではサーフェスの特徴を十分に表現することができない場合であっても、サブサーフェスに分割することにより各部分のサーフェスの特徴を表現することができ、端面の判定をより正確に行うことができる。
【００１８】
サーフェス抽出部は、分割により形成されるサブサーフェスの曲率に基づいて分割数を決定するようにしてもよい。曲率に基づいてサブサーフェスの分割数を決定することにより、適切なサブサーフェスを自動設定することができる。
【００１９】
法線抽出部は、サーフェスの法線方向を算出する際に、当該サーフェス全体の方向を表現する法線方向以外に隣接サーフェスと共有しているエッジ近傍の部分的法線の方向を算出し、端面判定部は判定対象のサーフェスおよびこれに隣接するサーフェス間の法線角度差と法線角度差基準値との関係に基づいて当該サーフェスが端面であるかを判定する際に部分的法線方向に基づいて判定するようにしてもよい。
大きく歪んでいるサーフェスの場合のように１つの法線方向だけではサーフェスの特徴を十分に表現することができない場合であっても、部分的法線方向を算出することにより各部分のサーフェスの特徴を表現することができ、端面の判定をより正確に行うことができる。
【００２０】
抽出されたサーフェスから端面判定部によって端面サーフェスと判定されたサーフェスを除去する端面除去部と、残ったサーフェスを隣接サーフェス間の接続関係に基づいてキャビティグループとコアグループとの２つのサーフェス群に二分するサーフェス分離部とをさらに備えるようにしてもよい。
これにより、端面サーフェスを除去した残りのサーフェスについて、隣接サーフェスとの接続関係に基づいてキャビティグループとコアグループとのサーフェス群に分離することができるので、サーフェス分離を正確かつ確実に行うことができる。
【００２１】
サーフェス分離部により分離されたキャビティグループとコアグループとのいずれか一方のサーフェス群に２次元の有限要素を生成する２次元有限要素生成部と、生成された２次元有限要素を他方のサーフェス群に向けてスイープさせることにより３次元の有限要素を生成する３次元有限要素生成部とをさらに備えてもよい。
これにより、キャビティとコアとを把握した上で、いずれかのサーフェス群について生成した２次元有限要素を元にして３次元有限要素を生成することができるので複雑な形状の板金であっても的確な６面体要素を生成することができる。
【００２２】
また、本発明は別の観点から板金部品のソリッドデータを取得し、ソリッドデータから板金部品の各サーフェスを抽出し、抽出した各サーフェスの法線方向を算出し、板金の板厚に関する閾値を、サーフェス周辺に形成されるエッジの長さから当該サーフェスが端面であるか判定する際の判定基準値として記憶し、サーフェスの法線方向と当該サーフェスに隣接するサーフェスの法線方向との角度差に関する閾値を、当該サーフェスが端面であるかを判定する際の判定基準値として記憶し、抽出された各サーフェスについてエッジ長さとエッジ長基準値との関係、サーフェスおよび隣接サーフェス間の法線角度差と法線角度差基準値との関係に基づいて各サーフェスが端面であるかを判定することを特徴とする設計支援方法として把握することもできる。
【００２３】
さらに、本発明はコンピュータに、板金部品のソリッドデータを取得させ、ソリッドデータから板金部品の各サーフェスを抽出させ、抽出した各サーフェスの法線方向を算出させ、板金の板厚に関する閾値を、サーフェス周辺に形成されるエッジの長さから当該サーフェスが端面であるか判定する際の判定基準値として記憶させ、サーフェスの法線方向と当該サーフェスに隣接するサーフェスの法線方向との角度差に関する閾値を、当該サーフェスが端面であるかを判定する際の判定基準値として記憶させ、抽出された各サーフェスについてエッジ長さとエッジ長基準値との関係、サーフェスおよび隣接サーフェス間の法線角度差と法線角度差基準値との関係に基づいて各サーフェスが端面であるかを判定させることを特徴とするコンピュータ読み取り可能な設計支援プログラムとして把握することもできる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態である板金部品設計支援装置の構成を示すブロック図である。
この装置は、コンピュータシステムにより構成される。すなわち、キーボードやマウスなどからなる入力装置１０、液晶パネルやＣＲＴなどからなる表示装置１２、ＣＰＵおよびＲＯＭおよびＲＡＭおよびＨＤＤおよびＩ／Ｏインタフェースなどからなるコンピュータ本体１４で構成される。
【００２５】
また、必要に応じて、プリンタなど表示装置以外の他の出力装置１６を付設したり、外部メモリであるＣＤＲＯＭ、フロッピディスク、ＩＣカード等の記録媒体読取装置１８を付設したり、通信手段１０ａ（ＬＡＮなどの通信設備）を付設したりするようにしてプログラムや外部データ等の読込が必要な場合にデータの送受信ができるようにして多様な機能を付加してもよい。
【００２６】
次に、コンピュータ本体１４の動作を説明するため、これを機能ごとにブロックに分けて説明する。
このコンピュータ本体１４は、ソリッドデータ取得部２２、サーフェス抽出部２４、法線抽出部２６、エッジ長基準値記憶部２８、法線角度差基準値記憶部３０、端面判定部３２、端面サーフェス除去部３４、サーフェス分離部３６、２次元有限要素生成部３８、３次元有限要素生成部４０により構成される。
【００２７】
ソリッドデータ取得部２２は、入力装置１０からの入力操作により、あるいはＬＡＮを介して外部機器（他のコンピュータ、インターネットなど）と通信することにより、設計を行おうとする板金部品のソリッドデータを取得する。
サーフェス抽出部２４は、取得したソリッドデータに基づいてサーフェスデータを抽出し、ソリッドの表面にサーフェスを発生させる。
【００２８】
法線抽出部２６は、各サーフェスに法線（ベクトル）を立てる。このときサーフェスの表が、ソリッドの外側となるようにサーフェスの表裏を統一的に扱う。そして法線（ベクトル）方向はサーフェスの表に向くものとする。また、各サーフェスの重心位置に立てた法線が、そのサーフェス全体を代表する法線とする。
【００２９】
サーフェスが大きく歪んだ曲面である場合には、１つの法線だけでサーフェスの方向を特徴付けることはできないので、法線抽出部２６は、曲面を複数のサブサーフェスに分割してサブサーフェスごとに法線を立てるようにする。また、サブサーフェスごとに法線を立てる代わりに、重心位置に立てた法線（サーフェス全体を代表する法線）以外に隣接サーフェスとの境界近傍に部分的法線を立てるようにしてもよい。なお、サブサーフェスに分割する際は、分割後のサブサーフェスの曲率を考慮して分割数が算出される。
【００３０】
エッジ長基準値記憶部２８は、エッジ長さの基準値を記憶する。エッジはあるサーフェスとそれに隣接するサーフェスとの境界に形成される線である。サーフェスの周囲に形成されるいずれかのエッジ長さが板金の板厚であれば、そのサーフェスが端面である可能性があることから、エッジ長さの基準値として板金の板厚を判定できるような基準値（閾値）を記憶する。
本例では、基準値として板厚（Ｌ）より１割程度大きい値（すなわち１．１Ｌ）を第一基準値（Ｔｍａｘ）と設定する。なお、これとは別に板厚の半分以下の値（例えば０．４Ｌ）を第二基準値（Ｔｍｉｎ）として設定することにより明らかに端面とは関係のない微小なエッジ長さをノイズとして除去できるようにしておく。
【００３１】
法線角度差基準値記憶部３０は、あるサーフェスの法線方向とそのサーフェスに隣接するサーフェスの法線方向との角度差に関する基準値（θ）を記憶する。
このときサーフェスの重心位置から隣接サーフェスと共有しているエッジ方向へ向かう方向を正の方向とする。つまり元々のソリッドにおいて内角が１８０度以下の場合は正となり、１８０度を超える場合は負の角度となるように方向を定める。サーフェスに隣接している全てのサーフェスに対してこの計算を行ってその差が全て４５度以上である場合に端面となる可能性が大きいことになる。そこで、本例では法線角度差の基準（閾値）として４５度を記憶する。
【００３２】
さらに法線の開き角度に正負を持たせるようにして、端面と同じ形状を持つが端面ではないサーフェスを選択から除外できるようにする。たとえば図４に示すクランク形状を有する部品の途中面であるサーフェス６は、開き角度に正負を与えることにより上側、下側の隣接サーフェスとの法線角度差の正負が逆になるので端面サーフェスと区別できるようになる。
【００３３】
端面判定部３２は、抽出された各サーフェスについてそのサーフェスに含まれるエッジ長さとエッジ長基準値とを比較し、さらにそのサーフェスおよび隣接サーフェス間の法線角度差と法線角度差基準値とを比較し、これらの関係に基づいて当該サーフェスが端面であるかを判定する。
【００３４】
端面サーフェス除去部３４は、サーフェス抽出部により抽出されたサーフェスデータに基づいて発生させた各サーフェスから端面と判定されたサーフェスを除去する。端面を除去することにより、残ったサーフェスは端面を境として２つのグループに分かれることになる。
【００３５】
サーフェス分離部３６は、残ったサーフェスを隣接サーフェス間の接続関係に基づいてキャビティとコアとの２つのサーフェス群に二分する。すなわち、残ったサーフェスは端面を境として２つのグループに分離されているので、互いにサーフェスが接続している一方のグループをキャビティ側、他方をコア側と定める。
【００３６】
２次元有限要素生成部３８は、サーフェス分離部により分離されたキャビティとコアとのいずれか一方のサーフェス群に２次元の有限要素を生成する。
３次元有限要素生成部４０は、２次元有限要素生成部により生成された２次元有限要素を他方のサーフェス群に向けてスイープさせることにより３次元の有限要素を生成する。
【００３７】
次に、図２のフローチャートに従って処理手順を説明する。
ｓｔ１では、部品形状の（３次元）ソリッドデータを入力することで、ソリッドデータを取得する。
ｓｔ２では、取得したソリッドデータを元にしてソリッドの表面にサーフェスを発生させる。図６はソリッドデータから作成したサーフェスの一例を示す図である。
【００３８】
ｓｔ３では、各サーフェスから法線を抽出する。図３、図４、図５に種々の形状のサーフェスに立てた法線を示す。これらの図の例では法線は各サーフェスの重心位置にあるが、必要に応じてさらにエッジ近傍に部分的法線を立てる。また、大きな曲面で重心位置の法線だけでは十分でない場合には必要に応じてこれを複数のサブサーフェスに分割する。そして抽出した法線を用いて、サーフェスと隣接するサーフェスの法線角度差を算出する。
たとえば図５の例のようにサーフェスが大きく歪んでいる場合は、その重心に立てた法線だけではサーフェス全体の方向を表すことができない。すなわち、端面サーフェスの法線７と隣接サーフェスの法線８の角度差が表現できない。そのため、サーフェスを分割してそのサブサーフェスの法線を用いるか、エッジ近傍の法線を抽出してそれを用いるようにする。サーフェスを分割する必要があるか否かの判定及び必要な分割数はサーフェスの曲率により算出する。
【００３９】
ｓｔ４では、サーフェス周辺に形成されるエッジ長さ、法線角度差をそれぞれの基準値と比較することにより端面を抽出する。
本例では、まず各サーフェスにおいて周辺エッジ長を調べて第１基準値Ｔｍａｘ（＝１．１Ｌ）以下で、かつ第２基準値Ｔｍｉｎ（＝０．４Ｌ）以上の長さを持つエッジの本数を計算する。この第２基準値Ｔｍｉｎによる選別により、端面にはなりえない図３におけるサーフェス２のような微小なサーフェスを除外する。計算の結果、該当するエッジ本数が２本以上であれば端面候補と判定され、選択される。この判定処理を全サーフェスに対して行う。
なお、第１基準値Ｔｍａｘはエッジ長さが板金板厚（Ｌ）であるエッジを探すために設定したものであり、必ずしも１．１Ｌである必要はなく、各エッジとの長さ比較でエッジ長さがＬとなるエッジを選び出せるものであればよい。
【００４０】
続いてエッジ長さによる判定で端面候補となったサーフェスに対して、そのサーフェスと隣接サーフェスとの法線角度の角度差が、法線角度差基準値（θ）である４５度より小さいものを選択する。このとき大きく歪んだ面（図５参照）についてはサブサーフェス法線や部分的法線を用いて判定する。
【００４１】
法線角度差の算出は、サーフェスの重心位置から隣接サーフェスと共有しているエッジ方向へ向かう方向を正とする。つまり元々のソリッドにおいてあるエッジを挟むサーフェスが作る内角が１８０度以下となる場合に法線角度差は正となり、１８０度を超える場合は負となるように法線角度差の正負を定める。そして端面判定の対象となるサーフェスに隣接している全てのサーフェスとの間の角に対してこの計算を行い、その法線角度差が全て４５度以上である場合、当該サーフェスを端面サーフェスと判定する。
【００４２】
このように法線の開き角度に正負を持たせることにより、端面と同じ形を持つが端面ではない図４のサーフェス６に示すようなサーフェスについても選択から除外することができる。そしてこの処理を、エッジ長さによる選別によって端面候補と判定されたサーフェスに対して行い、最終的に選択されたサーフェスを端面と判断する。
【００４３】
ｓｔ５では、ｓｔ２で抽出した全サーフェスからｓｔ４で最終的に端面サーフェスと判定されたサーフェスを除去する。これにより、残されたサーフェスは、除去された端面サーフェス部分によって２つのグループに分かれることになる。
図７は図６に示したサーフェスから端面サーフェスを除去した状態を示す図である。
【００４４】
ｓｔ６、ｓｔ７では、端面サーフェスを除去することにより残されたサーフェスをキャビティ面側とコア面側のグループにグループ分けするときに必要なサーフェスの接続関係を調べ、接続関係に基づいてグループ分けを行う。
すなわち、まず１つのサーフェスに着目し、このサーフェスの近傍にある他の１つのサーフェスが当該サーフェスとエッジを共有しているかの接続関係を調べ、エッジを共有している場合にはこれら２つのサーフェスを同じグループに分類する。これと同様に他のサーフェスについてもエッジを共有するかを調べる。そして同じグループに含まれるサーフェスのいずれかとエッジを共有するサーフェスは同じグループに分類するようにして、端面以外の全サーフェスを２つのグループ（キャビティグループとコアグループ）に分類する。
【００４５】
ｓｔ８では、以上のデータ処理により分離されたキャビティグループとコアグループとのいずれか片方を選択し、これに３次元ＣＡＤのよく知られた要素分割機能を用いて、２次元有限要素を生成する。本例ではコアグループのサーフェス面に２次元有限要素として４辺形要素を生成する。
図８は図７の状態からコアグループのサーフェス面に４辺形要素を生成した状態を説明する図である。
【００４６】
ｓｔ９では、３次元ＣＡＤのよく知られたスイープ機能を用いて、２次元有限要素を元に他方の面にスイープすることにより、３次元有限要素を作成する。本例では３次元有限要素として６面体要素を自動生成する。
図９は図８の状態から６面体要素を生成した状態を説明する図である。
【００４７】
以上の手順により、容易に板金部品の端面を抽出することができ、抽出した端面を除去した残りのサーフェスについてキャビティグループとコアグループとのサーフェス群に分離するようにして設計を進めるようにする。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、板金部品形状のソリッドデータ（３次元ＣＡＤデータ）から、端面サーフェスを抽出することが自動かつ容易かつ正確に行うことができる。
さらに、端面サーフェスを抽出して全サーフェスから端面サーフェスを除去することにより、サーフェスをキャビティグループとコアグループとに的確に分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である板金部品設計支援装置の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の板金部品設計支援装置の動作手順を説明するフロー図。
【図３】板金部品形状の一例から抽出したサーフェス、エッジ、法線を説明する図。
【図４】板金部品形状の他の一例から抽出したサーフェス、エッジ、法線を説明する図。
【図５】板金部品形状の他の一例から抽出したサーフェス、エッジ、法線を説明する図。
【図６】板金部品形状の一例から抽出した全サーフェスを示す図。
【図７】図６のサーフェスから端面サーフェスを除去した状態を示す図。
【図８】図７の状態からコアグループのサーフェス群に４辺形要素を生成した状態を示す図。
【図９】図８の状態からスイープにより６面体要素を生成した状態を示す図。
【符号の説明】
１：サーフェス（通常のサーフェス）
２：サーフェス（ノイズ成分となるサーフェス）
３：サーフェス（端面サーフェス）
４：エッジ
５：法線ベクトル
６：サーフェス（非端面）
７：法線ベクトル（端面候補サーフェスの法線ベクトル）
８：法線ベクトル（端面候補サーフェスに隣接するサーフェスの法線ベクトル）
１０：入力装置
１２：表示装置
１４：コンピュータ本体
２２：ソリッドデータ取得部
２４：サーフェス抽出部
２６：法線抽出部
２８：エッジ長基準値記憶部
３０：法線角度差基準値記憶部
３２：端面判定部
３４：端面サーフェス除去部
３６：サーフェス分離部
３８：２次元有限要素生成部
４０：３次元有限要素生成部
【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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