(57)【要約】【課題】形状データ化装置で取得した３次元形状データによる物品の解析を手軽に行なえるようにするための解析サービス提供方法。【解決手段】物品の解析サービス提供方法は、顧客から解析対象の物品を解析サービス提供業者が受け取るステップ（Ｓ１）、その物品について解析サービス提供業者が形状データ化装置で３次元形状データを取得するステップ（Ｓ２）、取得した３次元形状データをデータ処理装置で処理して物品の解析を行なうステップ（Ｓ３）、その解析結果を顧客に提供するステップ（Ｓ４）を含んでいる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
顧客から解析対象の物品を解析サービス提供業者が受け取るステップ、その物品について解析サービス提供業者が形状データ化装置で３次元形状データを取得するステップ、前記３次元形状データをデータ処理装置で処理して物品の解析を行なうステップ、その解析結果を顧客に提供するステップを含んでなる物品の解析サービス提供方法。
【請求項２】
顧客から解析対象の物品の３次元形状データを解析サービス提供業者が受け取るステップ、前記３次元形状データをデータ処理装置で処理して物品の解析を行なうステップ、その解析結果を顧客に提供するステップを含んでなる物品の解析サービス提供方法。
【請求項３】
解析サービス提供業者が管理するデータ処理装置に解析対象物品の３次元形状データを保持させておき、そして前記データ処理装置へ通信ネットワークを介して接続させた端末装置を通じて顧客が解析操作をなすことで３次元形状データによる物品の解析を対話的に進めるようにされており、その対話的な解析の進行においては、顧客から解析対象物品を指定するステップ、指定された物品の形状を前記データ処理装置から送られた画像データにより前記端末装置に表示するステップ、前記端末装置に表示された物品の形状を基に解析のための境界条件を入力しながら解析を進めるステップ、解析結果を前記端末装置に出力するステップを含んでいる請求項１または請求項２に記載の解析サービス提供方法。
【請求項４】
形状データ化装置で取得した３次元形状データに基づいて物品を解析する解析処理方法において、境界条件の設定は、境界部位の指定と境界条件種別の指定によりなされるようにされていることを特徴とする解析処理方法。
【請求項５】
境界部位の指定は、シード点の指定とフィーチャ種別の指定に基づいてなされるようにされている請求項４に記載の解析処理方法。
【請求項６】
形状データ化装置で取得した３次元形状データに基づいて物品を解析するのに用いられるプログラムにおいて、境界条件の設定は、境界部位の指定と境界条件種別の指定によりなされるようにされていることを特徴とする解析用プログラム。
【請求項７】
境界部位の指定は、シード点の指定とフィーチャ種別の指定に基づいてなされるようにされている請求項６に記載の解析用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、顧客からの依頼を受けて、物品について種々の解析を行ない、その結果を顧客に提供する解析サービス提供方法および形状データ化装置で取得した３次元形状データに基づいて物品を解析する解析処理方法、並びにその解析処理方法に用いられる解析用プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
物品に対して例えば構造解析、電磁場解析、伝熱解析などの種々の解析を加えることが行なわれている。物品に対して解析を行なうには、解析対象物品の形状データを必要とする。解析対象物品についてＣＡＤデータがある場合にはそのＣＡＤデータを用いて解析を行なうことができる。一方、解析対象物品にＣＡＤデータがない場合には、その物品について３次元形状データを取得する必要がある。それに用いられる形状データ化装置の代表的なものとしては、Ｘ線ＣＴ装置や超音波ＣＴ装置などがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最も一般的に用いられる形状データ化装置であるＸ線ＣＴ装置で得られる３次元形状データは、３次元ビットマップデータであり、等間隔の直交格子に沿って配列した小体積（ボクセルと呼ばれる）の集合として記述されるデータである。この３次元ビットマップデータ（ボクセルデータ）は、一つの物品に対して例えば数メガから数ギガといったように、そのデータ量が膨大になるのが通常である。このように膨大なデータを用いた解析処理を実際的に行なうには超高速な処理を行なえるデータ処理装置（コンピュータ）を必要とする。しかし、そのようなデータ処理装置を所有していたり、手軽に利用できる者は必ずしもそれほど多くない。つまり、物品にその性能評価や改良などのために解析を加える必要のある場合は少なくないが、その物品についてＣＡＤデータがない場合には、必要な解析を行なうことは必ずしも容易でないというのが実情であるということである。
【０００４】
本発明はこのような事情を背景になされたものであり、物品の解析を行なうについてその３次元形状データを形状データ化装置で取得する必要があり、しかもそれで得られる３次元形状データのデータ量が膨大になって解析に超高速なデータ処理装置を必要とする場合でも、手軽に解析を行なえるようにするための解析サービス提供方法の提供を目的とし、またそれに用いることのできる解析処理方法および解析用プログラムの提供を目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記一つの目的を達成するために本発明では、顧客から解析対象の物品を解析サービス提供業者が受け取るステップ、その物品について解析サービス提供業者が形状データ化装置で３次元形状データを取得するステップ、取得した３次元形状データをデータ処理装置で処理して物品の解析を行なうステップ、その解析結果を顧客に提供するステップを含んでなる物品の解析サービス提供方法を提供する。
【０００６】
上記一つの目的を達成するために本発明では、顧客から解析対象の物品の３次元形状データを解析サービス提供業者が受け取るステップ、前記３次元形状データをデータ処理装置で処理して物品の解析を行なうステップ、その解析結果を顧客に提供するステップを含んでなる物品の解析サービス提供方法を提供する。
【０００７】
また本発明では、上記のような解析サービス提供方法について、解析サービス提供業者が管理するデータ処理装置に解析対象物品の３次元形状データを保持させておき、そして前記データ処理装置へ通信ネットワークを介して接続させた端末装置を通じて顧客が解析操作をなすことで３次元形状データによる物品の解析を対話的に進めるようにし、その対話的な解析の進行においては、顧客から解析対象物品を指定するステップ、指定された物品の形状を前記データ処理装置から送られた画像データにより前記端末装置に表示するステップ、前記端末装置に表示された物品の形状を基に解析のための境界条件を入力しながら解析を進めるステップ、解析結果を前記端末装置に出力するステップを含むものとしている。
【０００８】
また本発明では上記他の目的を達成するために、形状データ化装置で取得した３次元形状データに基づいて物品を解析する解析処理方法において、境界条件の設定は、境界部位の指定と境界条件種別の指定によりなされるようにされていることを特徴としている。
【０００９】
また本発明で、上記のような解析処理方法について、境界部位の指定は、シード点の指定とフィーチャ種別の指定に基づいてなすようにしている。
【００１０】
また本発明では上記他の目的を達成するために、形状データ化装置で取得した３次元形状データに基づいて物品を解析するのに用いられるプログラムにおいて、境界条件の設定は、境界部位の指定と境界条件種別の指定によりなされるようにされていることを特徴としている。
【００１１】
また本発明で、上記のような解析用プログラムについて、境界部位の指定は、シード点の指定とフィーチャ種別の指定に基づいてなすようにしている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明は、データ量が膨大となる３次元ビットマップデータのような３次元形状データを用いての物品の解析を誰でも手軽に行なえるようにするための解析サービスを提供するものであり、その一つの実施の形態では、解析サービス提供業者が物品の解析まで行ない、その結果を顧客に提供する。この実施形態における処理の流れを図１に示す。まず顧客から解析対象の物品を解析サービス提供業者が受け取る（ステップ１）。解析対象物品を受け取ったら解析サービス提供業者は、その物品について形状データ化装置で３次元形状データを取得する（ステップ２）。形状データ化装置としては、産業用のＸ線ＣＴ装置を用いるのが通常で、図の例ではそれを前提にしてある。Ｘ線ＣＴ装置による３次元形状データつまり３次元ビットマップデータの取得には、解析サービス提供業者が自己で保有するか管理しているＸ線ＣＴ装置を用いる場合もあれば、またＸ線ＣＴ装置による撮像サービスを行なっている業者に依頼する場合もある。
【００１３】
３次元形状データが得られたらそれをデータ処理装置で処理して物品の解析を行なう（ステップ３）。データ処理装置には、超高速な処理を行なえるスーパーコンピュータあるいは多数のパーソナルコンピュータを並列に接続して構成されるＰＣクラスタなどを用いる。これらのデータ処理装置は解析サービス提供業者が保有ないし管理しているのが通常である。また３次元ビットマップデータを用いての解析には、３次元ビットマップデータを扱えるようにされたソフトウエアをベースにした解析用プログラムを用いる。３次元ビットマップデータを扱えるソフトウエアとしては、株式会社日立製作所製の“ＣｅｌｌＣＡＤ”（商標）と呼ばれるソフトウエアがある。３次元ビットマップデータを用いた解析には、例えば構造解析、電磁場解析、伝熱解析などがある。これらの解析を終えたら、その結果を顧客に提供する（ステップ４）。解析結果の提供に際しては、３次元ビットマップデータも併せて提供する。これら解析結果データと３次元ビットマップデータの提供は、それらを記録した記録媒体を用いて行なうか、あるいは通信ネットワークを通じて行なう。またこれにより解析サービスの提供が完了するので、請求書を顧客に送付する。
【００１４】
本発明の他の実施の形態では、解析サービス提供業者が管理するデータ処理装置に解析対象物品の３次元形状データを保持させておき、このデータ処理装置に通信ネットワークを介して顧客がアクセスすることで対話的に解析操作を行なって解析サービスの提供を受けることになる。この実施形態における処理の流れを図２〜図６に示す。また解析サービス提供業者が管理するデータ処理装置に対して顧客が対話的に解析操作を行なう様子をイメージ化して図７〜図１０に示す。まず、図２に示す処理の全体的な流れについて説明する。この実施形態の場合にも顧客から解析対象の物品を解析サービス提供業者が受け取ることで解析サービスの提供が始まる（ステップ１１）。それから解析サービス提供業者がその物品について形状データ化装置で３次元形状データ、具体的には３次元ビットマップデータを取得する（ステップ１２）。３次元ビットマップデータを取得したら、これを解析サービス提供業者が管理する計算サーバ（データ処理装置）に保持させる（ステップ１３）。この３次元ビットマップデータは、例えば顧客のＩＤ番号に関連させて管理されており、顧客は何時でも所定の手続を踏むことで解析操作のために計算サーバへアクセスすることができるようにされている。したがって顧客は解析が必要になった際にその端末（端末装置）により通信ネットワーク経由で計算サーバにアクセスして解析操作を行なうことができる。その解析操作を行なうには、まず顧客情報を端末で設定して計算サーバに送る（ステップ１４）。この顧客情報には解析対象物品を指定する情報も含まれており、これを計算サーバが確認すると解析を行なえる状態になる。そこで端末画面上で境界条件を設定して解析操作を開始する（ステップ１５；このステップでの処理の詳細については後述する）。ここで、この境界条件の設定から始まる解析操作以降の処理は解析用のプログラムに基づいて実行されるものである。
【００１５】
境界条件の設定が終了すると計算サーバにより解析が実行される（ステップ１６）。一般に解析処理には超高速のデータ処理装置を用いても数時間単位の時間を要する。そのため計算サーバが解析処理に入ったら顧客は端末と計算サーバとの接続を一旦切っておき、適当な時間が過ぎてから再度接続して解析結果を計算サーバに要求することになるのが通常である。端末を計算サーバに対して再接続して解析結果を要求すると、端末画面上に解析結果が例えば模式図のような形態で可視化されて表示される（ステップ１７；このステップでの処理の詳細については後述する）。以上により解析が完了するので、最後に解析結果データと３次元ビットマップデータを顧客に提供し、また請求書を顧客に送付する（ステップ１８）。
【００１６】
図３は、図２のステップ１５での処理、つまり境界条件設定処理の詳細を示している。まず端末画面上に解析対象物品の外観形状が表示される（ステップ１５１；このステップでの処理の詳細については後述する）。顧客はこの端末画面上の物品の形状を見ながら境界条件の設定を行なう。図７はこの操作の様子を示しており、顧客側の端末装置１が通信ネットワーク２を介して解析サービス提供業者側の計算サーバ３に接続され、端末１の画面には解析対象物品の形状が表示されている。なお、端末装置１の画面には、物品の形状が表示される他に、解析操作に必要な入力のための画面が表示されることになるが、その図示は省略してある。
【００１７】
本発明では解析処理における境界条件の設定を境界部位の指定と境界条件の種別（タイプ）の指定によりなすようにしている。境界部位はある広がりをもった面であり、平面であること、円柱面であることなどといった幾何学上の特徴（フィーチャを持つ。そしてその指定においては、後述するように顧客は複数個のシード点と一つのフィーチャ種別を指定するだけでよい。このため、その操作における作業量は従来に較べて格段に少ないもので済む。すなわち３次元ビットマップデータを用いた従来の解析では、一つの点（ボクセル）単位で境界条件種別を指定する必要があり、解析のための操作作業量が膨大なものになっていたの対し、本発明の手法によれば、面を単位にして境界条件種別の指定を行なうことができるので、作業量を大幅に減らすことができる。
【００１８】
境界部位の指定は、端末画面上で複数個（通常は１０個程度）のシード点を指定するとともにフィーチャの種別を指定することで行なう（ステップ１５２）。これは境界部位の設定を領域拡張処理で行なうということである。すなわちシード点は、領域拡張処理における起点となる点群であり、フィーチャ種別は、平面、凸面、凹面、円筒面などの面の種類であり、この指定されたシード点とフィーチャ種別に基づいて領域拡張処理により境界部位を画定する。図８と図９はこの操作の様子を示している。シード点の指定、具体的にはシード点位置の指定とフィーチャ種別の指定を終えたら、これを計算サーバに転送する（ステップ１５３）。シード点位置とフィーチャ種別についての情報を得た計算サーバは、それらに基づいて３次元ビットマップデータから境界部位を抽出する（ステップ１５４；このステップでの処理の詳細については後述する）。それから計算サーバは、抽出した境界部位のデータを端末に送り、その画面上に表示されている物品の形状に境界部位を例えば色づけや網掛けなどで強調して表示する（ステップ１５５）。境界部位が端末画面に表示されたら、これに対して顧客は境界条件種別を指定する（ステップ１５６）。図１０はこの操作の様子を示している。境界条件の種別は、構造解析の場合であれば例えば負荷させる荷重の大きさや方向などである。境界条件種別の指定を終えたら、これを計算サーバに転送する（ステップ１５７）。境界条件種別について情報を得た計算サーバは、この境界条件種別とすでに得ている境界部位に基づいて境界条件を設定する（ステップ１５８）。それから計算サーバは、境界条件の設定がすべて完了したか否かを判断し、それが肯定的（Ｙ）であった場合には境界条件の設定を終了し、否定的（Ｎ）であった場合にはステップ１５２以降の処理を繰り返す（ステップ１５９）。
【００１９】
図４は、ステップ１５１での処理、つまり端末画面上に物品の形状を表示する処理の詳細を示している。端末画面上に物品の形状を表示するにあたっては、まず物品の形状をどのような角度から見た状態で表示するかを指定するための視点情報を端末画面上で設定し（ステップ１５１ａ）、これを計算サーバに転送する（ステップ１５１ｂ）。視点情報の転送を受けた計算サーバは、それに基づいて３次元ビットマップデータから物品の形状に関する画像データを作成する（ステップ１５１ｃ）。作成された画像データは端末に転送され、端末画面上に表示される（ステップ１５１ｄ）。顧客はその表示された画像を見て、それが適切なものであるか、つまり顧客が意図したものであるか否かを判断し、適切であったなら形状表示処理を終了し、適切でなかった場合には再度処理を初めから行なう（ステップ１５１ｅ）。
【００２０】
図５は、図３のステップ１５４での処理、つまり計算サーバでなされる境界部位の抽出処理の詳細を示している。境界部位の抽出処理では、まず視点情報とシード点位置情報に基づいてシード点を求める（ステップ１５４ａ）。それからこの求めたシード点をグループに追加する（ステップ１５４ｂ）。ここで「グループ」は、境界部位となる一つのフィーチャを領域拡張処理で画定してゆく処理における操作概念的なものであり、最初はシード点として指定された点（ボクセル）だけを含む状態から始まり、以降の処理を経ることで順次そのメンバーとなる点を増やしてゆき、最終的には境界部位を定義することになる。シード点をグループに追加することにより、そのシード点からなるグループがまず定まるので、このグループについて、そこに含まれる点の座標とすでに与えられているフィーチャ種別に基づいて代表面を求める（ステップ１５４ｃ）。この代表面は、平面、凸面、凹面、円筒面などの面の種類に関するものであり、その意味ではフィーチャ種別と同様であるが、フィーチャ種別が面の一般的な種類にのみ関するのに対して、面の具体的なパラメータ、例えば曲面であれば曲率や回転軸などのパラメータも伴っている点でフィーチャ種別とは異なる概念である。つまり代表面は、グループにおける具体的な面の特徴を規定するものである。
【００２１】
代表面が求まったら、グループに隣接する点（隣接点）を検索する（ステップ１５４ｄ）。それから検索した隣接点が定義済みのグループに含まれるか否かを判断する（ステップ１５４ｅ）。ここで、「定義済みのグループ」とは、別の機会になされた解析処理において境界部位の画定のために定義がすでになされているグループのことである。ステップ１５４ｅの結果が肯定的であればその隣接点は、グループ（現在定義中のグループ）には追加されない。一方、否定的であったなら、隣接点と代表面との距離が所定のしきい値以下であるかを判断する（ステップ１５４ｆ）。その結果が否定的であればその隣接点はグループに追加しない。一方、肯定的であったなら、隣接点における法線ベクトルと隣接点位置での代表面の法線ベクトルとのなす角度が所定のしきい値以下であるかを判断し（ステップ１５４ｇ）、その結果が否定的であればその隣接点はグループに追加せず、肯定的であった場合にはその隣接点をグループに追加する（ステップ１５４ｈ）。それから現在定義が進行中のグループについて検索した隣接点の全てについて当該グループへの追加の可否を評価したか否かを判断する（ステップ１５４ｉ）。その結果が否定的であったならステップ１５４ｅに戻って評価作業を繰り返す。一方、肯定的であったなら、検索された隣接点がグループに追加されたか否かを判断する（ステップ１５４ｊ）。その結果が肯定的であったなら、ステップ１５４ｃに戻り、それ以降の処理を繰り返す。つまり新たに点が加わったグループについてステップ１５４ｃ以降の処理を繰り返す。この繰り返しはステップ１５４ｊでの判断が否定的になるまで続ける。つまり、もはやグループに追加することのできる隣接点を見出せなくなるまで繰り返す。
【００２２】
図６は、図３のステップ１７での処理、つまり端末画面上に解析結果を表示する処理の詳細を示している。上で説明したように、解析処理には長時間を要するために顧客は端末と計算サーバとの接続を一旦切った状態で解析結果を待つことになる。そのため解析結果の端末画面上での表示に際しては、まず端末画面上に物品の形状を表示する処理がなされる（ステップ１７１）。物品の形状が端末画面上に表示されたら、顧客はその画面上で物理量種別と表示種別を指定し、これを計算サーバに転送する（ステップ１７２）。ここで、物理量種別とは、解析によって得られるパラメータ値の種類を指定する変数で、例えば構造解析の場合であれば、応力や変位などである。また表示種別とは、物理量をどのように表示するかを指定する変数で、例えば等高線表示にするか、あるいはベクトル表示にするかなどである。物理量種別と表示種別を受けた計算サーバは、これらとすでに得ている視点情報に基づいて、解析結果からそれを表示するための画像データを作成する（ステップ１７３）。作成した解析結果表示用の画像データは端末に転送されてその画面上に表示され（ステップ１７４）、顧客はこの画像データを保存する（ステップ１７５）。そして必要な解析結果画像が全て得られたことが確認されればネットワーク経由での解析サービス提供の終了となる（ステップ１７６）。
【００２３】
以上の各実施形態では、解析サービス提供業者が顧客から解析対象の物品を受け取ることで解析サービスが開始され、その受け取った物品について解析サービス提供業者が形状データ化装置で３次元形状データを取得するようになっている。本発明では、これに代えて、解析サービス提供業者が顧客から解析対象の物品の３次元形状データを受け取ることで解析サービスを開始する形態もある。例えばＸ線ＣＴ装置で物品を撮像してその３次元形状データなどを提供する撮像受託業者から顧客が予め３次元形状データを取得している場合には、このような形態になるのが通常である。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による解析サービス提供方法では、３次元ビットマップデータのような膨大なデータ量となる３次元形状データに基づいた解析を、それを実際的な処理速度で行なうことのできるデータ処理装置により解析サービス提供業者が実行してその結果を顧客に提供するか、または解析サービス提供業者が管理する上記のようなデータ処理装置に解析対象物品の３次元形状データを保持させておき、このデータ処理装置にネットワークを介して顧客が端末からアクセスすることで解析を行なって、その結果を端末に表示して提供できるようにしている。このため、物品の解析を行なうについてその３次元形状データをＸ線ＣＴ装置のような形状データ化装置で取得する必要がある場合でも、誰でも手軽に解析を行なえるようになる。また本発明では、形状データ化装置で取得した３次元形状データに基づいた解析処理について、境界条件の設定を境界部位の指定と境界条件種別の指定によりなすようにしているので、その操作時間を従来に較べて大幅に短縮することができ、３次元ビットマップデータのような３次元形状データに基づく解析処理の有用性を高めるのに寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態による解析サービス提供方法における処理の流れを示す図である。
【図２】他の実施形態による解析サービス提供方法における処理の全体的な流れを示す図である。
【図３】図２のステップ１５における処理の流れの詳細を示す図である。
【図４】図３のステップ１５１における処理の流れの詳細を示す図である。
【図５】図３のステップ１５４における処理の流れの詳細を示す図である。
【図６】図２のステップ１７における処理の流れの詳細を示す図である。
【図７】顧客が端末画面上で境界条件の設定操作を行なっている様子をイメージ化して示す図である。
【図８】顧客が端末画面上でシード点の指定操作を行なっている様子をイメージ化して示す図である。
【図９】顧客が端末画面上でフィーチャ種別の指定操作を行なっている様子をイメージ化して示す図である。
【図１０】顧客が端末画面上で境界条件種別の指定操作を行なっている様子をイメージ化して示す図である。
【符号の説明】
１　端末装置
２　通信ネットワーク
３　計算サーバ（データ処理装置）
【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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【図１０】
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