(57)【要約】【課題】部品モデル間の隙間を容易に計測して、隙間の解析モデルを容易に作成する方法を提供する。【解決手段】ＣＡＤデータによる部品モデルの表面を複数の面要素に分割し、その分割された各面要素における法線ベクトルを使って接触判定を行い、隙間を形成する面要素間における法線ベクトル（接触１〜ｎ）の距離を測定することで、部品モデル間の隙間を容易に計測することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＡＤデータによる２つ以上の部品モデル（１，２）の表面を、それぞれ変換ツールにより複数の面要素（１ａ，２ａ）に分割し、各面要素（１ａ，２ａ）における法線ベクトルを使って、対向する部品モデル（１，２）に対する接触判定を行い、接触１〜ｎにおける法線ベクトルの距離を測定することで、部品モデル間の隙間（Ｓ）を計測することを特徴とする部品モデル間の隙間計測方法。
【請求項２】
請求項１に記載の部品モデル間の隙間計測方法であって、
面要素（１ａ，２ａ）が、ポリゴン又はＦＥＭメッシュ又はパッチであることを特徴とする部品モデル間の隙間計測方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の部品モデル間の隙間計測方法であって、
隙間（Ｓ）を計測した時に、隙間（Ｓ）の対象となる面要素（１ａ，２ａ）だけに、測定距離に応じた色分布を割り当てて着色することを特徴とする部品モデル間の隙間計測方法。
【請求項４】
ＣＡＤデータによる２つ以上の部品モデル（１，２）の表面を、それぞれ変換ツールにより複数の面要素（１ａ，２ａ）に分割し、各面要素（１ａ，２ａ）における法線ベクトルを使って、対向する部品モデルに対する接触判定を行い、隙間（Ｓ）の対象となる面要素（１ａ，２ａ）だけを抽出し、抽出した面要素（１ａ，２ａ）を使って、隙間解析モデル（Ｍ）を作成することを特徴とする部品モデル間の隙間解析モデル作成方法。
【請求項５】
請求項４に記載の部品モデル間の隙間解析モデル作成方法であって、
面要素（１ａ，２ａ）が、ポリゴン又はＦＥＭメッシュ又はパッチであることを特徴とする部品モデル間の隙間解析モデル作成方法。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の部品モデル間の隙間解析モデル作成方法であって、
抽出した面要素（１ａ，２ａ）だけを着色することを特徴とする部品モデル間の隙間解析モデル作成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、部品モデル間の隙間計測方法及び隙間解析モデル作成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
隙間に原材料を流したり、或いは、原材料を加工する工程においては、製品を作成する前に、ＣＡＤツールによる各種シュミレーションで、２つの部品モデル間における隙間の評価が行われる。例えば、原材料が流し込まれる金型の隙間の評価、冷蔵庫の断熱材を充填する隙間の評価、プレス部品に形成される隙間の評価、鋳型に形成される隙間の評価がなされる。
【０００３】
このような隙間の評価は、部品モデルのサーフェースデータを用いて、部品自体の解析モデルを作成する手法が従来より存在していたため、このような部品モデル自体の解析モデルを利用することにより、間接的に行われていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３５３５０１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、部品モデルのサーフェースデータを利用して隙間の評価を間接的に行う手法では、隙間に相当する解析モデルを認識するために莫大な工数と時間を要することになる。すなわち、ＣＡＤデータによる部品モデルは、仮に部品モデルの表面を複数の要素に分割しても、ＣＡＤの計算式によって、結局、大きな１つのサーフェースとして認識されるため、部品モデルのサーフェース間を測定する場合、サーフェース間の距離の分布を測定することはできず、隙間に相当する部分の算出が大変に複雑で困難となる。また、計算が部品モデルのサーフェースデータに基づいたもので、隙間モデルをそのまま利用するものでないため、間接的に認識された隙間解析モデルの精度も低くなる。
【０００６】
この発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、部品モデル間の隙間を容易に計測して、隙間の解析モデルを容易に作成する方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、ＣＡＤデータによる２つ以上の部品モデルの表面を、それぞれ変換ツールにより複数の面要素に分割し、各面要素における法線ベクトルを使って、対向する部品モデルに対する接触判定を行い、接触１〜ｎにおける法線ベクトルの距離を測定することで、部品モデル間の隙間を計測することを特徴とする部品モデル間の隙間計測方法である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、面要素がポリゴン又はＦＥＭメッシュ又はパッチであることを特徴とする部品モデル間の隙間計測方法である。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、隙間を計測した時に、隙間の対象となる面要素だけに、測定距離に応じた色分布を割り当てて着色することを特徴とする部品モデル間の隙間計測方法である。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、ＣＡＤデータによる２つ以上の部品モデルの表面を、それぞれ変換ツールにより複数の面要素に分割し、各面要素における法線ベクトルを使って、対向する部品モデルに対する接触判定を行い、隙間の対象となる面要素だけを抽出し、抽出した面要素を使って、隙間解析モデルを作成することを特徴とする部品モデル間の隙間解析モデル作成方法である。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、面要素がポリゴン又はＦＥＭメッシュ又はパッチであることを特徴とする部品モデル間の隙間解析モデル作成方法である。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、抽出した面要素だけを着色することを特徴とする部品モデル間の隙間解析モデル作成方法である。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、ＣＡＤデータによる部品モデルの表面を複数の面要素に分割し、その分割された各面要素における法線ベクトルを使って接触判定を行い、隙間を形成する面要素間における法線ベクトル（接触１〜ｎ）の距離を測定することで、部品モデル間の隙間を容易に計測することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、隙間計測用の面要素として、ポリゴン又はＦＥＭメッシュ又はパッチを用いるため、一般の変換ツールにより部品モデルの表面データを複数の面要素に変換することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、隙間の対象となる面要素だけに、測定距離に応じた色分布を割り当てて着色するため、隙間の測定距離分布を視覚的に認識することが容易になる。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、ＣＡＤデータによる部品モデルの表面を複数の面要素に分割し、その分割された各面要素における法線ベクトルを使って接触判定を行い、隙間の対象となる面要素だけを抽出して隙間解析モデルを作成するため、部品モデル間の隙間解析モデルを容易に作成することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、隙間解析モデル作成用の面要素として、ポリゴン又はＦＥＭメッシュ又はパッチを用いるため、一般の変換ツールにより部品モデルの表面データを複数の面要素に変換することができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、隙間解析モデル作成用として抽出された面要素だけに着色を施したため、隙間解析モデルを視覚的に認識することが容易になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。図２は、ＣＡＤシステム上に存在する２つの部品モデル１、２を表している。一方の部品モデル１は断面略楕円形の柱状体で、他方の部品モデル２は直方体である。
【００２０】
この２つの部品モデル１、２間に存在する隙間Ｓ間の計測と、その解析モデルＭの作成を、図１のフローチャート及び図３〜図５に基づいて説明する。
【００２１】
まず、隙間Ｓを形成する２つの部品モデル１、２をＣＡＤデータとして作成する（ステップＳ１）。次に、ＣＡＤシステム上の変換ツール（トランスレータやコンバータ等）を用いて、図３に示すように、部品モデル１、２の表面を複数のポリゴン１ａ，２ａに分割する（ステップＳ２）。尚、ポリゴン１ａ，２ａは、三次元コンピュータグラフィックスで、立体の形状を表現するときに使用される多角形で、計算のしやすさからほとんどの場合三角形が使用されるが、図面では表現の便宜上、四角形として表現し、しかも大きく表した。ポリゴン１ａ，２ａの他に、ＦＥＭ（有限要素法）のメッシュや、パッチを使用しても良い。
【００２２】
そして、ポリゴン１ａ，２ａの表面を使って、部品厚さ方向とは逆方向へ図示せぬポリゴン面に垂直な法線ベクトルを発生させる。厚さのない面のみの場合は両方に法線ベクトルを発生させる（ステップＳ３）。
【００２３】
次に、発生した法線ベクトルを使って接触判定をする（ステップＳ４）。この接触判定とは、例えば、一つのポリゴン１ａに接触する他の部品モデルからの法線ベクトルの数と、前記一つのポリゴン１ａから発生した法線ベクトルが他の部品モデルに接触する数とで判定する。接触が０の場合は、隙間Ｓとみなさない（ステップＳ５）。隙間Ｓでない場合は、法線ベクトルが相手方の部品モデル１、２に向かっていないことを意味しているため、何もしない（ステップＳ６）。なお、ここでいう「接触する」とは、「相手方の一つのポリゴンに法線ベクトルが当たる」こと、或いは、「法線ベクトルが、相手方のポリゴン面内への投影点を有する」ことを示す。
【００２４】
接触が１以上（１〜ｎ）の場合は、隙間Ｓと判定する（ステップＳ７）。測定された法線ベクトルの距離から、２つの部品モデル１、２間に形成される隙間Ｓの計測を直接することができる（ステップＳ８）。従って、接触数が１以上の場合は、法線ベクトルの起点と相手方ポリゴン面内への投影点までが物体間の隙間Ｓとして算出される。
【００２５】
次に、測定結果に基づいて、隙間Ｓの対象となるポリゴン１ａ，２ａだけに、測定距離に応じた色分布を割り当てて着色する（ステップＳ９）。このようにすることにより、隙間Ｓの測定距離分布を視覚的に認識することが容易になる。
【００２６】
尚、法線ベクトルの距離を測定せず、接触１〜ｎのポリゴン１ａ，２ａのみを単色で着色することもできる（ステップＳ１０）。
【００２７】
そして、図４に示すように、ステップＳ９又はステップＳ１０で着色されたポリゴン１ａ，２ａのみを抽出して、隙間Ｓの形状を更に立体的に認識しやすくする（ステップＳ１１）。更に抽出したポリゴン１ａ，２ａの周囲を加工ソフトを使って塞ぎ、図５に示すような、隙間Ｓの解析モデルＭを得ることができる（ステップＳ１２）。
【００２８】
このように、複数に分割されたポリゴン１ａ，２ａにおける法線ベクトルを使って接触判定を行い、隙間Ｓの対象となるポリゴン１ａ，２ａだけを抽出して隙間Ｓの解析モデルＭを作成するため、部品モデル１、２間の隙間Ｓの解析モデルＭの作成が容易である。
【００２９】
そのため、隙間Ｓに原材料を流したり、或いは、原材料を加工する工程において、作成した解析モデルＭを利用したシミュレーションで、製品の事前評価を早期に行うことができ、製品の開発期間の短縮化や、製品の品質向上、試作工数の削減等に寄与することができる。例えば、樹脂成形部品を成形するための金型の隙間における原材料である樹脂の流れ方を解析したり、冷蔵庫等の断熱材・プレス部品や鋳型の解析モデルに応用したりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】隙間計測及び隙間解析モデル作成の手順を示すフローチャート。
【図２】ＣＡＤデータ上における２つの部品モデルを示す立体図。
【図３】部品モデルの表面を複数のポリゴンに分割した状態を示す立体図。
【図４】隙間の対象となるポリゴンだけを抽出して示した立体図。
【図５】隙間の対象となるポリゴンの周囲を塞いで作成した解析モデルを示す立体図。
【符号の説明】
１、２  部品モデル
１ａ，２ａ  ポリゴン
Ｓ  隙間
Ｍ  解析モデル
【図１】
2004265050.tif 000003
【図２】
2004265050.tif 000004
【図３】
2004265050.tif 000005
【図４】
2004265050.tif 000006
【図５】
2004265050.tif 000007