(57)【要約】【課題】製品が持つべき設計上の制約や製品を人体に適合させるための制約を考慮した上で、個人の人体形状に適合する製品を設計できる製品形状設計装置を提供する。【解決手段】製品形状設計装置は、人体形状Ａ、人体形状Ｂおよび製品形状Ｃを計測する計測装置１０１と、人体形状Ａ、人体形状Ｂを同一点数かつ同一幾何学構造の座標点で表現するデータ変換処理を行う前処理装置１０２と、前処理装置によりデータ変換処理された人体形状Ａおよび人体形状Ｂと、製品形状Ｃの各データに基づき、人体形状Ａおよび人体形状Ｂの個人間の誤差と、製品形状から決定される断面Ｈの周囲長と断面周囲長の設計目標値の誤差を、同時に最小化する変形格子Ｇを計算し、その変形格子Ｇを製品形状Ｃに適用することにより、人体形状Ｂに適合する新しい製品形状Ｆを得るための計算処理装置１０３とから構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体形状Ａ，人体形状Ｂおよび前記人体形状Ａに適合している製品形状Ｃを計測する計測装置と、
計測した形状のデータに基づき前記人体形状Ａおよび人体形状Ｂを同一点数かつ同一幾何学構造の座標点で表現されたデータとするデータ変換処理を行う前処理装置と、
前記前処理装置によりデータ変換処理された人体形状Ａおよび人体形状Ｂと、製品形状Ｃの各データに基づき、人体形状Ａおよび人体形状Ｂの個人間の誤差と製品形状から決定される断面Ｈの周囲長と断面周囲長の設計目標値の誤差を、同時に最小化する変形格子Ｇを計算し、その変形格子Ｇを製品形状Ｃに適用して変形し、人体形状Ｂに適合する新しい製品形状Ｆのデータを出力する計算処理装置と
を備えることを特徴とする製品形状設計装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載の製品形状設計装置において、
前記計測装置は、人体形状Ｂのみを計測し、
人体形状Ａは、標準人体形状のデータとし、製品形状Ｃのデータは前記標準人体形状に適合している製品形状データとする
ことを特徴とする製品形状設計装置。
【請求項３】
前記請求項１に記載の製品形状設計装置において、
前記計測装置は、人体形状および人体解剖学的特徴点を計測し、
前記前処理装置は、前記計測装置で計測された人体形状および人体解剖学的特徴点から、人体形状を同一点数かつ同一幾何学構造をもつ座標点で表現するデータとするデータ変換処理を行う
ことを特徴とする製品形状設計装置。
【請求項４】
前記請求項１に記載の製品形状設計装置において、
前記計算処理装置は、
ある人体形状を、別の人体形状に変形するための変形格子を計算する際に、既存製品形状の特定断面の周囲長が所定の値になるような条件下で変形する
ことを特徴とする製品形状設計装置。
【請求項５】
人体形状Ａ，人体形状Ｂおよび前記人体形状Ａに適合している製品形状Ｃを計測し、
計測した形状のデータに基づき前記人体形状Ａおよび人体形状Ｂを同一点数かつ同一幾何学構造の座標点で表現されたデータとするデータ変換処理を行い、
前記データ変換処理された人体形状Ａおよび人体形状Ｂと、製品形状Ｃの各データから、人体形状Ａおよび人体形状Ｂの個人間の誤差と製品形状から決定される断面Ｈの周囲長と断面周囲長の設計目標値の誤差を、同時に最小化する変形格子Ｇを計算し、その変形格子Ｇを製品形状Ｃに適用して変形し、人体形状Ｂに適合する新しい製品形状Ｆのデータを出力する
ことを特徴とする製品形状設計方法。
【請求項６】
人体に適合する製品形状設計処理のためプログラムであって、
人体形状Ａ，人体形状Ｂおよび前記人体形状Ａに適合している製品形状Ｃを計測した形状のデータに基づき前記人体形状Ａおよび人体形状Ｂを同一点数かつ同一幾何学構造の座標点で表現されたデータとするデータ変換処理を行う第１ステップと、
前記データ変換処理された人体形状Ａおよび人体形状Ｂと、製品形状Ｃの各データから、人体形状Ａおよび人体形状Ｂの個人間の誤差と製品形状から決定される断面Ｈの周囲長と断面周囲長の設計目標値の誤差を、同時に最小化する変形格子Ｇを計算し、その変形格子Ｇを製品形状Ｃに適用して変形し、人体形状Ｂに適合する新しい製品形状Ｆのデータを出力する第２ステップと
を有することを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人体形状に適合させて装着する工業製品である衣料品、皮革製品、眼鏡類、補装具、ガスマスク等を設計するための人体に適合する製品形状設計装置に関し、特に、製品が持つべき設計上の制約や製品を人体に適合させるための制約を考慮した上で、個人の人体形状に適合する製品を設計できる製品形状設計装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、本発明者らは、Ｆｒｅｅ  Ｆｏｒｍ  Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ  （ＦＦＤ）法と呼ばれるコンピュータグラフィクス技術を応用して、変形格子により人体の形状を変形し、それに適合する製品形状を設計する方法を研究してきた。
【０００３】
Ｆｒｅｅ  Ｆｏｒｍ  Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ  法は、図２に示されるように、コンピュータ上に表現された形状データの周囲に、ジャングルジム状の制御格子点を設定し、その制御格子点の移動によって、前記形状データを滑らかに変形する技術である（非特許文献１）。
【０００４】
発明者らは、これを人体形状の個人差を表現する手段として利用することを提案している（非特許文献２）、例えば、ある人体形状Ａを、別の人体形状Ｂに変形するとき、両者の人体形状データが、解剖学的に対応付けられた同一点数、同一幾何学構造の頂点によって記述された多面体であれば、人体形状Ａを人体形状Ｂに一致するように変形することのできる変形格子Ｅを計算できる（特許文献１，特許文献２）。
【０００５】
この変形格子Ｅを用いて、集団を代表する仮想形状を合成する装置（特許文献３）を利用して、それをもとに、衣服用の人台を製造する装置（特許文献４）、商品適合情報を提供する装置などを研究してきた。
【０００６】
また、図２に示すように、この計算した変形格子Ｅを用いて、人体形状Ａに適合するように設計された製品形状Ｃに適用することにより、製品形状Ｃを変形して、人体形状Ｂに適合するように製品形状Ｄに変形することができるので、これにより、製品形状Ｄについてはコンピュータ上で設計することができることを提案してきた（特許文献５）。
【０００７】
人体形状や製品形状を計測するための計測装置については、発明者らが開発したものも含め、様々なものが市販ないしは公開されている（非特許文献３）。
【非特許文献１】
ＳＥＤＥＲＢＥＲＧ，  Ｔ．  Ｗ．  １９８６，  Ｆｒｅｅ−Ｆｒｏｍ  Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｏｌｉｄ  Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ  Ｍｏｄｅｌｓ，  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＡＣＭ  ＳＩＧＧＲＡＰＨ’８６  ｉｎ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ  ＆  Ｇｒａｐｈｉｃｓ，  ２０，  １５１−１６０．
【非特許文献２】
ＭＯＣＨＩＭＡＲＵ，  Ｍ．，  ＫＯＵＣＨＩ，  Ｍ．  ａｎｄ  ＤＯＨＩ，  Ｍ．  ２０００，  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ３Ｄ  ｈｕｍａｎ  ｆｏｏｔ  ｆｏｒｍｓ  ｕｓｉｎｇ  ｔｈｅ  ＦＦＤ  ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ｉｔｓ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｇｒａｄｉｎｇ  ｓｈｏｅ  ｌａｓｔ，  Ｅｒｇｏｎｏｍｉｃｓ，  ４３，  １３０１−１３１３．
【非特許文献３】
ＫＯＵＣＨＩ，  Ｍ．  ａｎｄ  ＭＯＣＨＩＭＡＲＵ，  Ｍ．  ２００１，  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  ａ  ｌｏｗ  ｃｏｓｔ  ｆｏｏｔ−ｓｃａｎｎｅｒ  ｆｏｒ  ａ  ｃｕｓｔｏｍ  ｓｈｏｅ  ｍａｋｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ，  ５ｔｈ  ＩＳＢ  Ｆｏｏｔｗｅａｒ  Ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ，  ５８−５９．
【特許文献１】
特許第２７２５７３９号公報
【特許文献２】
特許第３１０６１７７号公報
【特許文献３】
特開２００１−３４４６１６号公報
【特許文献４】
特開２００１−１４０１２１号公報
【特許文献５】
特開２００２−０９２０５１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、実際に、人体形状Ａを、別の人体形状Ｂに変形するように計算した変形格子Ｅを、製品形状Ｃに適用した場合、人体形状Ｂに適合する製品形状Ｄが計算できないことがある。あるいは、計算できたとしても、製品の修正箇所が多くなりコストなどの面から実用的でない場合がある。
【０００９】
すなわち、図２に示されるように、人体形状Ａを人体形状Ｂに一致するように変形する変形格子Ｅを計算し、この変形格子Ｅを、製品形状Ｃに適用して、製品形状Ｄとする場合において、例えば、変形後の製品形状Ｄの周囲長が小さくなりすぎて、人体形状Ｂに全く適合しないことが生じる場合がある。または、製品の個別変形したくない箇所（ブラジャーのフロントホック、シューズのアウトソールなど金型で量産している部品を用いる箇所）まで、その変形が及んでしまうので、実用的なものとはならないという問題点があった。
【００１０】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、本発明は、人体形状の個人差を変形格子（空間の歪）として定式化し、それを製品形状に適用する方法を用いる場合において、従来において生じていた問題、修正された製品形状が人体に適合しない問題、および、製品形状の修正箇所が多くなりコスト面などから実用的でないという問題を解決することを目的とする。
【００１１】
すなわち、本発明の目的は、製品が持つべき設計上の制約や製品を人体に適合させるための制約を考慮した上で、個人の人体形状に適合する製品を設計できる製品形状設計装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明による製品形状設計装置は、基本的な構成として、人体形状Ａ、人体形状Ｂおよび製品形状Ｃを計測する計測装置と、前記人体形状Ａ、人体形状Ｂを同一点数かつ同一幾何学構造の座標点で表現するデータ変換処理を行う前処理装置と、前記前処理装置によりデータ変換処理された人体形状Ａおよび人体形状Ｂと、製品形状Ｃの各データに基づいて、人体形状Ａおよび人体形状Ｂの個人間の誤差と、製品形状から決定される断面Ｈの周囲長と断面周囲長の設計目標値の誤差を、同時に最小化する変形格子Ｇを計算し、その変形格子Ｇを製品形状Ｃに適用することにより、人体形状Ｂに適合する新しい製品形状Ｆを得るための計算処理装置とから構成される。
【００１３】
したがって、本発明は、第１の形態として、個人の人体形状に適合する製品を設計できる製品形状設計装置が、人体形状Ａ，人体形状Ｂおよび前記人体形状Ａに適合している製品形状Ｃを計測する計測装置と、計測した形状のデータに基づき前記人体形状Ａおよび人体形状Ｂを同一点数かつ同一幾何学構造の座標点で表現されたデータとするデータ変換処理を行う前処理装置と、前記前処理装置によりデータ変換処理された人体形状Ａおよび人体形状Ｂと、製品形状Ｃの各データに基づき、人体形状Ａおよび人体形状Ｂの個人間の誤差と製品形状から決定される断面Ｈの周囲長と断面周囲長の設計目標値の誤差を、同時に最小化する変形格子Ｇを計算し、その変形格子Ｇを製品形状Ｃに適用して変形し、人体形状Ｂに適合する新しい製品形状Ｆのデータを出力する計算処理装置とを備えることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明は、第２の形態として、個人の人体形状に適合する製品を設計できる製品形状設計方法にあっては、人体形状Ａ，人体形状Ｂおよび前記人体形状Ａに適合している製品形状Ｃを計測し、計測した形状のデータに基づき前記人体形状Ａおよび人体形状Ｂを同一点数かつ同一幾何学構造の座標点で表現されたデータとするデータ変換処理を行い、前記データ変換処理された人体形状Ａおよび人体形状Ｂと、製品形状Ｃの各データから、人体形状Ａおよび人体形状Ｂの個人間の誤差と製品形状から決定される断面Ｈの周囲長と断面周囲長の設計目標値の誤差を、同時に最小化する変形格子Ｇを計算し、その変形格子Ｇを製品形状Ｃに適用して変形し、人体形状Ｂに適合する新しい製品形状Ｆのデータを出力することを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明は、第３の形態として、人体に適合する製品形状設計処理のためプログラムであって、人体形状Ａ，人体形状Ｂおよび前記人体形状Ａに適合している製品形状Ｃを計測した形状のデータに基づき前記人体形状Ａおよび人体形状Ｂを同一点数かつ同一幾何学構造の座標点で表現されたデータとするデータ変換処理を行う第１ステップと、前記データ変換処理された人体形状Ａおよび人体形状Ｂと、製品形状Ｃの各データから、人体形状Ａおよび人体形状Ｂの個人間の誤差と製品形状から決定される断面Ｈの周囲長と断面周囲長の設計目標値の誤差を、同時に最小化する変形格子Ｇを計算し、その変形格子Ｇを製品形状Ｃに適用して変形し、人体形状Ｂに適合する新しい製品形状Ｆのデータを出力する第２ステップとを有することを特徴とするプログラムである。
【００１６】
このような本発明による製品形状設計装置において、人体形状または製品形状を計測する計測装置で得られた人体形状は、三次元座標軸における各軸方向の所定の長さ間隔で測定されたデータとなっており、例えば、１ｍｍ間隔の断面データとなっており、計測装置を中心に表現された座標点データとなっている。このため、例えば、背の高い人は座標点数が多く、背の低い人は座標点数が少ないデータとなっている。
【００１７】
したがって、人間の形状データとして個々の人間の比較を行うには不適当である場合が多い。本発明による製品形状設計装置においては、これに対して、例えば、解剖学的な特徴点を基にしたデータ変換の処理を行う。または、計測装置で得られた座標点データを、前処理装置によって、同一点数かつ同一幾何学構造の座標点で表現するデータ変換処理を行う。
【００１８】
前処理装置によりデータ変換処理された人体形状のデータにより、つまり、同一点数かつ同一幾何学構造の座標点で表現された各データにより、変形格子を計算する。これにより、人体形状Ａと人体形状Ｂ、および人体形状Ａに適合する製品形状Ｃから、人体形状Ａと人体形状Ｂとの形状の違いを反映させるための変形格子を計算し、その変形格子を用いて、人体形状Ｂに適合する新しい製品形状Ｆを設計する。その場合において、より実用的なものとするため、それぞれの製品に応じての固有の修正を加える。つまり、人体形状Ａおよび人体形状Ｂの形状の個人間の誤差と製品形状から決定される断面Ｈの周囲長と断面周囲長の設計目標値の誤差を、同時に最小化するようにした変形格子Ｇを計算し、この変形格子Ｇを用いて、製品形状Ｆを設計する。
【００１９】
また、製品形状データとして、既存の標準人体形状データにより作成された製品形状データがＣＡＤデータなどである場合には、それを利用することで、計測装置においては、人体形状Ｂのみを計測するようにしてもよい。その場合には、人体形状Ａは、既に計測されている標準人体形状のデータとし、製品形状Ｃは前記標準人体形状に適合している製品形状データとする。
【００２０】
また、前処理装置は、計測装置で計測された人体形状と人体解剖学的特徴点から、人体形状を同一点数かつ同一幾何学構造をもつ座標点で表現するデータとするデータ変換処理を行うように構成することもできる。
【００２１】
また、計算処理装置は、ある人体形状を、別の人体形状に変形するための変形格子を計算する際に、既存製品形状の特定断面の周囲長が所定の値になるような条件下で変形するようにしてもよい。
【００２２】
前述したように、従来の技術においては、人体形状Ａを人体形状Ｂに一致するように変形する変形格子Ｅを計算し、その変形格子Ｅによる変形を製品形状Ｃに適用しており（図２）、この場合には、例えば、変形後の製品形状Ｄの周囲長が小さくなりすぎて、人体形状Ｂに全く適合しない場合がある。あるいは、製品の個別変形したくない箇所（ブラジャーのフロントホック、シューズのアウトソールなど金型で量産している部品を用いる箇所）まで変形が及んでしまうので、実用的でなかったが、これに対して、本発明の製品形状設計装置によれば、変形格子により変形する場合に、図３に示されるように、変形格子を計算する際に、人体形状Ａ（変形対象）と人体形状Ｂ（変形目標）の対応点の間の誤差を最小にするだけでなく、変形される製品形状Ｃの特定断面Ｈの周囲長とその設計目標値の誤差も同時に最小化するように最適化計算して変形格子Ｇを計算する。そして、この計算された変形格子Ｇを用いて、製品形状Ｃに適用して製品形状Ｆの形状データを得る。
【００２３】
すなわち、変形格子Ｇの計算においては、図４および図５により模式的に示すように、制御格子点の移動によって変形された人体形状Ｂの頂点と、それに対応する変形目標形状の対応頂点の座標の差の２乗をすべての頂点分だけ加算したものと、隣接する格子点間の距離と、変形前の制御格子点間の距離の差の２乗をすべての制御格子点分だけ加算したものの重み付き総和を最小にするように、変形格子Ｇの制御格子点位置を最適化計算する。
【００２４】
図４は、変形格子Ｇの各格子点を模式的に示す図であり、図５は、変形格子を計算する場合の誤差関数を模式的に示している。白色の四角形の格子点が人体形状Ａのデータを示しており、黒色の四角形の格子点が変形後の人体形状Ａのデータを示しており、黒色の三角形の格子点が人体形状Ｂのデータを示している。また、白丸は変形前の変形格子の格子点を示しており、黒丸は変形後の変形格子の格子点を示している。
【００２５】
変形格子Ｇの制御格子点位置の最適化計算では、図５に示すような誤算関数により最適化計算を行い、変形格子Ｇを計算する。図５に示す誤差関数において、第１項は形状データによって決まる誤差項であり、第２項および第３項は、制御格子点が極端に歪むのを抑えるための歪エネルギ項である。そして、第４項として、製品の周囲長によって決まる誤差項を追加している。
【００２６】
この第４項の誤差項は、製品形状Ｃ上の設計に重要な意味を持つ断面Ｈが予め抽出された制御格子点の移動によって変形された前記断面Ｈの周囲長と、周囲長の設計目標値との誤差の２乗によって定義される項である。この４つの項の重み付き総和を同時に最小化するように、変形格子の制御格子点の位置を最適化計算して、変形格子Ｇを計算する。そして、計算した変形格子Ｇを、製品形状Ｃに適用して、人体形状Ｂに適合する製品形状Ｆを設計する。これにより、人体形状の個人差を適用して製品を変形させるだけでなく、製品が持つべき設計上の制約や製品を人体に適合させるための制約を考慮した上で、個人の人体形状に適合する製品を設計できるようになる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を実施する場合の一形態について説明する。図１は、本発明の一実施例による製品形状設計装置のシステム構成の概略を示すブロック図である。図１において、１００は製品形状設計装置、１０１は計測装置、１０２はデータ前処理装置、１０３は計算処理装置である。
【００２８】
製品形状設計装置１００は、計測装置１０１、データ前処理装置１０２、計算処理装置１０３から構成される。計測装置１０１は、被測定対象を載置するステージおよび光学スキャナーなどを備えた３次元形状の計測装置であり、人体形状Ａ，人体形状Ｂ，製品形状Ｃなどの３次元座標データを計測する。つまり、計測装置１０１により、人体Ａの形状１，人体Ｂの形状２を計測して、人体形状データ４の座標データを出力する。また、製品Ｃの形状３を計測して、製品形状データ５の座標データを出力する。
【００２９】
データ前処理装置１０２および計算処理装置１０３は、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）やメモリ（ＲＡＭ）などから構成されるデータ処理装置であり、メモリに変形格子の計算を行う計算処理プログラム、データ変換処理を行うプログラムが読み込まれて、これらのデータ処理機能が実行される。計測装置１０１から出力された人体形状データ４の座標データは、データ前処理装置１０２に入力され、データ前処理装置１０２において、人体形状Ａおよび人体形状Ｂを同一点数かつ同一幾何学構造の座標点で表現されたデータとするデータ変換処理が行われて、人体形状Ａ，Ｂの形状データ７とする。データ前処理装置１０２によってデータ変換処理された形状データ７は、計算処理装置１０３に入力される。
【００３０】
また、計算処理装置１０３には、製品形状Ｃの形状データ６が入力されており、形状データ７が、計算処理装置１０３に入力されると、これらのデータに基づき、人体形状Ａおよび人体形状Ｂの個人間の誤差と製品形状から決定される断面Ｈの周囲長とその断面周囲長の設計目標値の誤差を、同時に最小化する変形格子Ｇを計算して、その変形格子Ｇを製品形状Ｃに適用して変形し、人体形状Ｂに適合する新しい製品形状Ｆのデータ８を出力する。そして、出力された人体Ｂに適合する製品形状Ｆのデータ８に基づいて、製品Ｆの設計データ９が作成される。
【００３１】
次に、図６〜図８を参照して、本発明に係る製品形状設計装置を用いて、個人の足形状に適合する靴型を設計する場合の具体例について説明する。まず、変形対象となる人体形状Ａとして、足長２５３−２６２ｍｍの成人男子４１名の平均形状を用いる。ついで、変形目標となる人体形状Ｂとしては、４１名のうちの特定の１名の個別足形状を用いる。人体形状Ａに適合する製品形状として、スポーツシューズ用の靴型製品形状Ｃを用いる。
【００３２】
ここで、成人男子４１名の足囲（足の指の付け根付近の周囲長）の平均は、人体形状Ｂの足囲とほぼ一致していることから、靴型製品形状Ｃの足囲（足の足囲断面に相当する製品上の断面の周囲長）と、人体形状Ｂに適合する靴型製品形状Ｆの足囲は一致しなければならない。
【００３３】
このため、まず、図６に示すように、従来の方法と同様にして、人体形状Ａおよび人体形状Ｂから変形格子Ｅを計算する。変形格子Ｅは、人体形状Ａを人体形状Ｂに変形する変形の状態を示している変形格子である。この変形格子Ｅを用いて、足形状の人体形状Ａを人体形状Ｂに変形する制御格子点移動量を計算し、それを製品形状Ｃに適用することで、製品形状Ｄを得るが、そのままでは、製品形状Ｄの足囲寸法は、製品形状Ｃの足囲寸法に比べ、７．８ｍｍ小さくなる。
【００３４】
実際の靴製品の場合、足囲サイズ（Ｅ，ＥＥ，ＥＥＥなど）は１サイズ異なるごとに３ｍｍ周囲長が変わることになっていることから、従来の方法によって変形された製品形状Ｄは、実際に人体形状Ｂの人が履くには、きつすぎる。
【００３５】
そこで、製品形状Ｃから足囲を計算すべき断面の点列Ｓを抽出し、その点列Ｓが変形格子Ｅによって変形したときの周囲長が、変形前の製品形状Ｃの周囲長と一致するような条件を加えて、変形格子Ｅを、図７に示すような形状となった変形格子Ｇに修正する。これによって計算された変形格子Ｇは、従来の方法によって計算された結果と、ほとんど見分けがつかない。
【００３６】
これは、全体的な変形格子の特徴が、人体形状Ａと人体形状Ｂの個人差をよく反映していることを意味する。そして、図８に示すように、新たに計算された変形格子Ｇを適用して変形した新しい製品形状Ｆは、足囲部分の周囲長が変形対象の製品形状Ｃと一致しており（誤差は０．０００ｍｍ）、製品の周囲長を目標値に合わせることができている。
【００３７】
次に、本発明の実施例にかかる製品形状設計装置の特徴についてまとめて説明する。
（１）製品形状設計装置は、人体形状に適合する製品の形状設計を行うための装置であって、人体形状，人体解剖学的特徴点、製品形状を計測して人体形状データ、製品形状データとする計測手段（１０１）と、計測手段により計測された人体形状データを、同一点数かつ同一幾何学構造をもつ座標点で表現した人体形状データとするデータ前処理手段（１０２）と、ＦＦＤ法の変形格子により形状データの変換処理を行う計算処理手段（１０３）とを備えている。
（２）計測手段、データ前処理手段、計算処理手段は、それぞれ記録媒体にデータを保存する機能および記録媒体からデータを読み出す機能を備え、それぞれのデータ処理を一時中断、再開することができる。また、処理された各データは表示手段により表示され、例えば、図６〜図８に図示されたように、形状が変形された状態を表示できる。また、計測手段、データ前処理手段、計算処理手段は、物理的および論理的に接続されて、例えば、ネットワークにより接続されて各機能の処理を実行する。
（３）データ前処理手段には、計測手段により計測されて保存された人体形状データを物理的あるいは論理的に接続された記録媒体から読み出す機能と、人体形状データを同一点数、かつ、同一幾何学構造をもつ座標点で表現する機能と、表現された人体形状を、物理的あるいは論理的に接続された記録媒体に保存する機能を備える。
（４）計算処理手段は、データ前処理手段により保存された人体形状Ａ、データ前処理手段で保存された複数の人体形状を別の方法で統計処理して得られた仮想人体形状Ａ’が、人体形状Ａのデータとして入力される。データ前処理手段で保存された製品を適合させるべき個人の人体形状Ｂ、製品を適合させるべき集団を代表する複数の人体形状を別の方法で統計処理して得られた仮想人体形状Ｂ’が、人体形状Ｂのデータとして入力される。また、製品形状Ｃのデータとして入力されるデータは、計測手段で計測した既存製品形状Ｃ、別に設計され電子的に表現された既存製品形状Ｃ’を用いる。その場合に、既存製品形状Ｃ’の特定の断面データＨが、物理的あるいは論理的に接続された記録媒体から読み出されて入力される。
（５）計算処理手段は、人体形状Ａないし仮想人体形状Ａ’を、製品を適合させるべき個人の人体形状Ｂないし仮想人体形状Ｂ’に一致するように変形させるための変形格子Ｅを計算して作成し保存する。
（６）また、計算処理手段は、人体形状Ａ、ないし人体形状Ａ’を、製品を適合させるべき個人の人体形状Ｂ、ないし人体形状Ｂ’に一致するように変形させるとき、前記特定の断面Ｈの周囲長が所定の値になるような条件下で変形させるための変形格子Ｇを計算して作成し保存する。
（７）そして、既存製品形状Ｃないし製品形状Ｃ’を、変形格子Ｇによって、変形して得られた新しい製品形状Ｆを、物理的あるいは論理的に接続された記録媒体に保存する。
（８）計算処理手段は、各々の処理の経過におけるデータを表示手段において表示する機能を有する。つまり、人体形状Ａないし仮想人体形状Ａ’と、製品を適合させるべき個人の人体形状Ｂないし仮想人体形状Ｂ’と、既存製品形状Ｃないし製品形状Ｃ’と、製品形状の特定の断面Ｈと、変形格子Ｅないし変形格子Ｇと、新しい製品形状Ｆのうち、変形格子Ｅないし変形格子Ｇを含む３つ以上のデータを、同時に、重ね合わせて表示する機能を備えるように構成される。
【００３８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の製品形状設計装置によれば、単に人体形状の個人差を適用して製品を変形させるだけでなく、製品が持つべき設計上の制約や製品を人体に適合させるための制約を考慮した上で、個人の人体形状に適合する製品を設計できるようになるので、実用上、きわめて有効となる。本発明による製品形状設計装置を用いれば、例えば、量産品として金型を用いる部品の部分の寸法は一定にしたまま、その他の部分で個人差を吸収して適合性を向上させることが可能となり、量産技術を活用した個別対応の製品設計が、実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による製品形状設計装置のシステム構成の概略を示すブロック図である。
【図２】従来の変形格子による製品形状の形状変形の処理を説明する図である。
【図３】本発明の変形格子による製品形状の形状変形の処理を説明する図である。
【図４】変形格子の各格子点を模式的に説明する図である。
【図５】変形格子を計算する場合の誤差関数を模式的に説明する図である。
【図６】本発明に係る製品形状設計装置を用いて個人の足形状に適合する靴型を設計する場合の具体例を説明する第１の図である。
【図７】本発明に係る製品形状設計装置を用いて個人の足形状に適合する靴型を設計する場合の具体例を説明する第２の図である。
【図８】本発明に係る製品形状設計装置を用いて個人の足形状に適合する靴型を設計する場合の具体例を説明する第３の図である。
【符号の説明】
１００…製品形状設計装置、
１０１…計測装置、
１０２…データ前処理装置、
１０３…計算処理装置。
【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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