(57)【要約】【課題】表示される三次元オブジェクトの注目すべき箇所を容易に特定することができ、短時間で正確な評価ができるようにすること。【解決手段】特徴表示プロセスＰ１は、三次元オブジェクトの形状を表示すると共に、各要素を結果値に応じて色分けする。オブジェクト区分プロセスＰ２がオブジェクトを含む空間を複数の区分けしたグループに分割すると、抽出プロセスＰ３がグループ毎に結果値の最大値を抽出し、グループ特定プロセスＰ５がグループ内の最大値が最大のグループを特定する。強調表示プロセスＰ６は、グループの境界面とオブジェクトとを重ね合わせ、最大値を持つグループを手前側に強調表示する。いずれかのグループが選択されると、選択グループ表示プロセスＰ７が選択されたグループのオブジェクトの形状を表示する。続いて、選択されたグループに対して上記と同一のプロセスＰ１〜Ｐ７が実行される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元オブジェクト上に設定された多数のデータ点の座標及び解析計算の結果値を入力とし、該結果値を三次元モデルとして画面上に表示させる解析結果表示プログラムにおいて、
前記三次元オブジェクトを含む空間を複数のグループに区分するオブジェクト区分プロセスと、
区分された前記グループ毎に、各グループ内に含まれる複数のデータ点における前記結果値の最大値をグループ内最大値として抽出する抽出プロセスと、
前記抽出プロセスで抽出された全てのグループ内最大値を比較し、該グループ内最大値が最大となるグループを特定するグループ特定プロセスと、
グループの区分に用いられた境界面と前記三次元オブジェクトとを重ね合わせ、前記グループ特定プロセスにより特定されたグループが画面上で可能な限り手前側に表示されるようにビューを調整し、表示する強調表示プロセスとを含み、前記強調表示プロセスの実行後にいずれかのグループを選択すると、選択されたグループの三次元オブジェクトに対して前記オブジェクト区分プロセスから前記強調表示プロセスを実行することにより、順次前記三次元オブジェクトの注目部分を絞り込んで表示することを特徴とする解析結果表示プログラム。
【請求項２】
前記グループ特定プロセスでは、前記グループ内最大値が最大となるグループと最小となるグループとを特定し、前記強調表示プロセスでは、前記グループ内最大値が最大となるグループが画面上で手前側、最小となるグループが画面上で奥側にとなり、かつ、これらの２つのグループの重心位置が画面上で重なるようにビューを調整して表示することを特徴とする請求項１に記載の解析結果表示プログラム。
【請求項３】
前記結果値の分布が視覚的に理解できるよう前記三次元オブジェクトにデータ点毎の結果値に応じて視覚上の変化を与えて表示させる特徴表示プロセスを含み、該特徴表示プロセスは、前記オブジェクト区分プロセスから前記強調表示プロセスまでのプロセスと並行して実行され、前記強調表示プロセスにより前記境界面と前記三次元オブジェクトとが表示される際に、前記三次元オブジェクトに結果値に応じた視覚上の変化を与えることを特徴とする請求項１または２に記載の解析結果表示プログラム。
【請求項４】
前記グループを前記グループ内最大値でソートしてリストとして画面に表示するリスト表示プロセスを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の解析結果表示プログラム。
【請求項５】
前記リスト表示プロセスでは、前記グループ毎に表示／非表示のスイッチとなるフラグを設定し、前記特徴表示プロセスでは、前記フラグが非表示となっているグループを除外して処理することを特徴とする請求項４に記載の解析結果表示プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）システムの解析結果を表示するプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）システムを用いて特定のオブジェクトを設計する際には、オブジェクトの性能、品質を評価するため、応力解析、機構解析、熱流体解析等の解析が行われる。例えば、オブジェクトの強度、耐久性を検証するには、応力解析を実行し、応力の大きい部分を赤系統の色、小さい部分を青系統の色とし、その間を段階的なグラデーションで表現する。有限要素法では、オブジェクト上に解析メッシュを生成して節点毎に応力値を計算し、計算結果値により要素を色分けして画面に表示する。
【０００３】
利用者は、色分けして表示されたオブジェクトを画面上で確認し、座標軸を回転させてビューを変更しながら、注目部分、すなわち、最も応力が大きくなる部分を探して評価する。以下の特許文献１には、有限要素法を用いたＣＡＤ／ＣＡＥ装置とその解析結果表示方法とが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−６６１３１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のシステムでは、表示された三次元オブジェクトから注目すべき箇所、例えば応力解析の場合には応力の集中箇所、を見分けるのに熟練を要するという問題がある。すなわち、注目すべき箇所を絞り込むには、ビューの調整やレンジ調整、あるいは手作業の囲い込み等の手法を用いる必要があるが、このような手法は経験や操作スキルがないと難しい。したがって、経験や操作スキルが乏しい初心者にとっては、このような作業は困難である。
【０００６】
絞り込みができずに全体表示に基づいて評価をする場合には、第１に、数値計算上の特異点（本来評価すべきではない高い結果値が得られる点）が現れて評価が不適切となり、第２に、データ点数が多くなるため、解析結果を色分けして表示するための処理量が大きく、表示、あるいは、表示されたオブジェクトの座標を回転させた場合の再表示に時間がかかるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、ＣＡＥシステムの初心者であっても、表示される三次元オブジェクトの注目すべき箇所を容易に特定することができ、これにより短時間で正確な評価ができるような解析結果表示プログラム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】
本発明にかかる解析結果表示プログラムは、三次元オブジェクト上に設定された多数のデータ点の座標及び解析計算の結果値を入力とし、該結果値を三次元モデルとして画面上に表示させる構成において、三次元オブジェクトを含む空間を複数のグループに区分するオブジェクト区分プロセスと、区分されたグループ毎に、各グループ内に含まれる複数のデータ点における結果値の最大値をグループ内最大値として抽出する抽出プロセスと、抽出プロセスで抽出された全てのグループ内最大値を比較し、該グループ内最大値が最大となるグループを特定するグループ特定プロセスと、グループの区分に用いられた境界面と三次元オブジェクトとを重ね合わせ、グループ特定プロセスにより特定されたグループが画面上で可能な限り手前側に表示されるようにビューを調整し、表示する強調表示プロセスとを含み、強調表示プロセスの実行後にいずれかのグループを選択すると、選択されたグループの三次元オブジェクトに対してオブジェクト区分プロセスから強調表示プロセスを実行することにより、順次三次元オブジェクトの注目部分を絞り込んで表示することを特徴とする。
【０００９】
上記のプログラムによれば、解析結果のデータを自動的にグループ化して結果値の高い部分を絞り込むことができ、短時間で正確な評価が可能となる。なお、本明細書では、有限要素法の節点や要素のように、３次元空間上に位置し、解析結果などの数値データ情報を持つ点を「データ点」という。
【００１０】
グループ特定プロセスでは、グループ内最大値が最大となるグループと最小となるグループとを特定し、強調表示プロセスでは、グループ内最大値が最大となるグループが画面上で手前側、最小となるグループが画面上で奥側にとなり、かつ、これらの２つのグループの重心位置が画面上で重なるようにビューを調整して表示するようにしてもよい。
【００１１】
また、本発明の解析結果表示プログラムは、結果値の分布が視覚的に理解できるよう三次元オブジェクトにデータ点毎の結果値に応じて視覚上の変化を与えて表示させる特徴表示プロセスを含むことが望ましい。この場合、特徴表示プロセスは、オブジェクト区分プロセスから強調表示プロセスまでのプロセスと並行して実行され、強調表示プロセスにより境界面と三次元オブジェクトとが表示される際に、三次元オブジェクトに結果値に応じた視覚上の変化を与えるようにすればよい。
【００１２】
さらに、グループをグループ内最大値でソートしてリストとして画面に表示するリスト表示プロセスを含ませることができる。このリスト表示プロセスでは、グループ毎に表示／非表示のスイッチとなるフラグを設定し、特徴表示プロセスでは、フラグが非表示となっているグループを除外して処理するようにしてもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる解析結果表示プログラムの実施形態を説明する。ここでは、有限要素法によりメッシュ分割されて多数の要素に区分された三次元オブジェクトの解析結果を表示する場合を例にとって説明する。図１は、実施形態の解析結果表示プログラムの構造と流れとを示す説明図である。
【００１４】
実施形態のプログラムは、図１に示すように解析結果表示制御装置（ワークステーション）１内で実行され、各段階で結果値を三次元モデルとしてディスプレイ２上に表示する。解析結果表示制御装置１に結果表示コマンドが入力されると、解析対象である三次元オブジェクト上に設定された多数のデータ点の座標及び解析計算の結果値（解析結果データ）が入力され、各種のプロセスが実行される。
【００１５】
最初に、解析結果データは、特徴表示プロセスＰ１と、オブジェクト区分プロセスＰ２とに渡される。特徴表示プロセスＰ１は、解析結果データが入力された際に、ディスプレイ２の画面上に第１のオブジェクト表示ウィンドウＷ１を開き、図２に示すようにメッシュ分割された三次元オブジェクトの形状を表示する。また、特徴表示プロセスＰ１は、解析結果値の分布が視覚的に理解できるよう三次元オブジェクトにデータ点毎の結果値に応じて視覚上の変化を与えて表示する。このプロセスは、従来の解析結果表示プログラムに含まれるものと同様であり、メッシュ分割された三次元オブジェクトの形状を表示すると共に、各要素を結果値に応じて色分けする処理である。例えば、応力解析の結果を表示する場合には、応力の大きい部分を赤系統の色、小さい部分を青系統の色とし、その間を段階的なグラデーションで表現する。形状の表示は三次元オブジェクトの座標値に基づいて容易に実行できるため、解析結果データが入力されると直ちに実行される。一方、色分けの処理は、処理量が大きく処理時間がかかるため、他のプロセスのバックグラウンドで並行して実行される。
【００１６】
オブジェクト区分プロセスＰ２は、三次元オブジェクトを含む空間を複数のグループに区分する処理である。この例では、三次元オブジェクトを含み、３辺がそれぞれｘ，ｙ，ｚの三次元座標の座標軸と平行な立方体状の空間を設定し、この空間の最も原点に近い頂点の座標（ｘＭＩＮ，  ｙＭＩＮ，  ｚＭＩＮ）と、最も原点から遠い頂点の座標（ｘＭＡＸ，  ｙＭＡＸ，  ｚＭＡＸ）を求め、これらの座標の値から各辺を三等分するように閾値ｘ１，ｘ２，ｙ１，ｙ２，ｚ１，ｚ２を決定し、これらの閾値により定められる境界面によって空間を３×３×３の２７のグループに等分割する。また、分割された各グループの重心点も算出する。
【００１７】
オブジェクト区分プロセスＰ２が実行されると、各グループについて、グループ番号、グループ空間の最も原点に近い頂点の座標及び最も原点から遠い頂点の座標、重心点の座標が求められ、ディスプレイの第１のオブジェクト表示ウィンドウＷ１には、三次元オブジェクトの形状に上記の閾値により決定される境界面が重ね合わせて表示される。
【００１８】
オブジェクト区分プロセスＰ２で求められたデータは、抽出プロセスＰ３に入力される。抽出プロセスＰ３は、区分されたグループ毎に、各グループ内に含まれる全てのデータ点の結果値を比較してその最大値をグループ内最大値として抽出する。この例では、２７個のグループ内最大値が抽出される。
【００１９】
続いてリスト表示プロセスＰ４では、全グループのデータをグループ内最大値でソートしてリストとしてディスプレイに表示し、かつ、グループ毎に表示／非表示のスイッチとなるフラグを設定する。リストは図３に示すように、画面上のリスト表示ウィンドウＷＬに表示される。このリストは、グループの順位「１，２，３…」、「□」で示されるフラグのチェックボックス、グループ名「Ｇｒｐ０１，  Ｇｒｐ２１，  Ｇｒｐ１８…」、グループ内最大値（ＭＡＸ値）を含む。評価対象から外してよいグループについては、フラグのチェックボックスにチェックを入れておく。すると、他のプロセスはチェックされたグループを除いて処理を実行するため、その分処理を軽くして高速化することができる。
【００２０】
グループ特定プロセスＰ５は、抽出プロセスＰ３で抽出された全てのグループ内最大値を比較し、あるいは、リスト表示プロセスＰ４で作成されたリストを利用して、グループ内最大値が最大となるグループ（最大グループ）とグループ内最大値が最小となるグループ（最小グループ）とを特定する。
【００２１】
強調表示プロセスＰ６は、グループの区分に用いられた境界面と三次元オブジェクトとを重ね合わせ、グループ特定プロセスＰ５により特定された最大グループが画面上で可能な限り手前側に表示されるようにビューを調整し、かつ、最大グループを他のグループに対して強調して画面上に表示する。図３に示されるように、第１のオブジェクト表示ウィンドウＷ１に、三次元オブジェクトとグループ区分の境界面とが表示され、最大グループが手前側にハイライト表示される。
【００２２】
なお、ビューを調整する際には、単に最大グループを最も手前側に表示するのみでなく、最小グループが最も奥に位置するよう調整してもよい。この際、最大グループの重心点と、最小グループの重心点とがオブジェクト表示ウィンドウの中央で一致するように調整してもよい。強調表示プロセスＰ６による表示が終了する前に特徴表示プロセスＰ１の色分け処理が終了すると、図３に示す三次元オブジェクトの各要素が結果値に応じて着色され、三次元オブジェクト上での応力値の分布が表示される。
【００２３】
オブジェクト表示ウィンドウのビューは、利用者の操作により変更することが可能である。ビューを変更する場合には、再度特徴表示プロセスＰ１を実行することになるが、この際、フラグが非表示に設定されているグループは色分け処理から除外される。これにより、不必要な色分け処理を省略して特徴表示プロセスＰ１の処理量を小さくすることができる。
【００２４】
より詳細な評価が必要な場合には、利用者は、第１のオブジェクト表示ウィンドウＷ１に表示されたオブジェクトの注目するグループの領域を指定することにより、あるいはリスト表示ウィンドウＷＬに表示されたリスト中で注目するグループのグループ名を指定することにより、いずれか１つのグループを選択することができる。なお、表面に現れない中心に位置するグループをオブジェクト表示ウィンドウから選択する場合には、ウィンドウの右上に表示される「ｃｅｎｔｅｒ」ボタンをクリックする。
【００２５】
一般的に、詳細な評価が必要となるのは結果値の高い部分であるため、強調表示プロセスＰ６によって最大グループが手前側に強調して表示されると、初心者でも迷わずに詳細な評価が必要なグループを絞り込んで選択することができる。
【００２６】
選択グループ表示プロセスＰ７は、全体を表示する第１のオブジェクト表示ウィンドウＷ１を残したまま、その上に第２のオブジェクト表示ウィンドウＷ２を新たに開き、そこに選択されたグループの形状を表示する。なお、利用者は、最大グループを選択する場合には、特徴表示プロセスＰ１の処理の終了を待たなくとも、強調表示プロセスＰ６の表示に基づいて選択をすることができるため、待ち時間を短縮して作業の効率を高めることができる。
【００２７】
選択グループ表示プロセスＰ７が実行されると、新たに開かれた第２のオブジェクト表示ウィンドウＷ２には選択されたグループの形状のみが表示される。続いて、選択されたグループの解析結果データが特徴表示プロセスＰ１とオブジェクト区分プロセスＰ２とに入力され、オブジェクト全体に対する上述の処理と同様の処理が選択されたグループに対して実行される。すなわち、特徴表示プロセスＰ１は、選択されたグループの各要素について着色の処理をバックグラウンドで実行し、それと並行してオブジェクト区分プロセスＰ２〜強調表示プロセスＰ６が実行される。
【００２８】
オブジェクト区分プロセスＰ２は、選択されたグループの空間座標に基づいて閾値を定め、この空間をさらに３×３×３の２７のグループに再区分する。ディスプレイの第２のオブジェクト表示ウィンドウＷ２には、選択されたグループの三次元オブジェクトの形状に上記の閾値により決定される境界面が重ね合わせて表示される。
【００２９】
抽出プロセスＰ３は、再区分されたグループ毎に結果値の最大値を抽出し、リスト表示プロセスＰ４は、グループのデータを抽出されたグループ内最大値でソートし、先に表示された全体リストに追加する。図４のリスト表示ウィンドウＷＬに示されるように、リストを階層的なツリー構造とし、選択されたグループＧｒｐ０８の下にこのグループに含まれる小グループＧｒｐ１５０８、Ｇｒｐ０１０８のデータを表示する。これらの小グループについても、グループの順位、フラグのチェックボックス、グループ名、グループ内最大値（ＭＡＸ値）が表示される。
【００３０】
グループ特定プロセスＰ５では、再分割された小グループの中でグループ内最大値が最大となるグループ（最大グループ）とグループ内最大値が最小となるグループ（最小グループ）とを特定する。強調表示プロセスＰ６では、グループの区分に用いられた境界面と三次元オブジェクトとを重ね合わせ、グループ特定プロセスＰ５により特定された最大グループが画面上で可能な限り手前側に表示されるようにビューを調整し、かつ、最大グループを他のグループに対して強調して画面上に表示する。図４に示されるように、第２のオブジェクト表示ウィンドウＷ２に、選択したグループの三次元オブジェクトが表示され、最大グループが手前側にハイライト表示される。
【００３１】
強調表示プロセスＰ６による表示が終了する前に特徴表示プロセスＰ１の処理が終了すると、第２のオブジェクト表示ウィンドウＷ２に表示された選択されたグループの三次元オブジェクトの各要素が結果値に応じて着色され、オブジェクト上での結果値の分布が表示される。選択されたグループのみの表示で足りるため、特徴表示プロセスＰ１の色分け処理の処理量も小さくなる。この表示を確認して評価をしてもよいし、必要であれば細分化されたグループをモデル空間として、その中から、さらに評価すべきグループを選択し、絞り込んで表示させてもよい。このような処理の繰り返しにより、評価すべき部分を効率的に絞り込んでいくことができ、解析結果を短時間で正確に評価することができる。
【００３２】
なお、三次元オブジェクト全体を表示する第１のオブジェクト表示ウィンドウＷ１と、選択されたグループを表示する第２のオブジェクト表示ウィンドウＷ２とは、それぞれ最大グループが手前に表示されるよう独立してビューが決定されるため、２つのウィンドウでビューの方向が異なることとなる。各ウィンドウのビューはそれぞれ独立して調整できるため、座標軸を見ながらビューの方向を揃えることもできるが、手前に表示されているウィンドウ（図４では第２のオブジェクト表示ウィンドウＷ２）のビューの方向に合わせて奥に表示されているウィンドウ（図４では第１のオブジェクト表示ウィンドウＷ１）のビューの方向を自動的に揃えるようにしてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、解析された三次元オブジェクトを表示する際に、注目すべき箇所を明確に利用者に示すことができ、しかも、連続的な自動グループ化により絞り込み工数が削減されるため、ＣＡＥシステムの初心者であっても、解析結果を短時間で適切に評価することができる。また、絞り込み後はオブジェクトの一部のみがグループ単位で表示されるため、表示データが軽く操作レスポンスが良く、しかも、全体表示の場合に問題となる数値計算上の特異点に影響されずに正確な評価が可能となる。さらに、全体の結果表示処理とは無関係に高い結果値を持つ領域がわかり、全体表示を待たずに絞り込みができるため、熟練者においても、さらなる作業の効率化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる解析結果表示プログラムの概略を示す機能ブロック図である。
【図２】図１のプログラムによるディスプレイ上の表示例を示す説明図であり、メッシュ分割された三次元オブジェクトを示す。
【図３】図１のプログラムによるディスプレイ上の表示例を示す説明図であり、第１のオブジェクト表示ウィンドウとリスト表示ウィンドウとを示す。
【図４】図１のプログラムによるディスプレイ上の他の表示例を示す説明図であり、第１、第２のオブジェクト表示ウィンドウとリスト表示ウィンドウとを示す。
【符号の説明】
Ｐ１  特徴表示プロセス
Ｐ２  オブジェクト区分プロセス
Ｐ３  抽出プロセス
Ｐ４  リスト表示プロセス
Ｐ５  グループ特定プロセス
Ｐ６  強調表示プロセス
Ｐ７  選択グループ表示プロセス
１  解析結果表示制御装置
２  ディスプレイ
Ｗ１  第１のオブジェクト表示ウィンドウ
Ｗ２  第２のオブジェクト表示ウィンドウ
ＷＬ  リスト表示ウィンドウ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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