(57)【要約】【課題】  製品を製作する前に事前に異常箇所をＣＡＤモデル上で検出することのできるＣＡＤモデル異常箇所検出方法を提供することを目的とする。【解決手段】  ＣＡＤモデルデータからデータフォーマットを変換する変換ツールを使用して複数の面要素を出力する面要素出力処理と、各面要素から測定レンジを指定してＣＡＤモデル外側へ向かう方向に法線ベクトルを発生させるベクトル発生処理と、前記測定レンジ内において、法線ベクトル同士が交じ合うか否かを判定する判定処理と、前記法線ベクトル同士が交じ合った場合に、その交じ合う法線ベクトルを発生させる面要素を着色する着色処理と、着色した面要素のみを抽出する抽出処理と、抽出された面要素を、前記ＣＡＤモデルデータから出力された各面要素に重ね合わせる重合わせ処理とを順次行う。【選択図】  図１
2005275596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＡＤモデルデータからデータフォーマットを変換する変換ツールを使用して複数の面要素を出力する面要素出力処理と、
各面要素から測定レンジを指定してＣＡＤモデル外側へ向かう方向に法線ベクトルを発生させるベクトル発生処理と、
前記測定レンジ内において、前記法線ベクトル同士が交じ合うか否かを判定する判定処理と、
前記法線ベクトル同士が交じ合った場合に、その交じ合う法線ベクトルを発生させる面要素を着色する着色処理と、
前記着色した面要素のみを抽出する抽出処理と、
前記抽出された面要素を、前記ＣＡＤモデルデータから出力された各面要素に重ね合わせる重合わせ処理とを順次行う
ことを特徴とするＣＡＤモデル異常箇所検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載のＣＡＤモデル異常箇所検出方法であって、
前記抽出処理後に、抽出した各面要素に目印を付ける目印付与処理を行う
ことを特徴とするＣＡＤモデル異常箇所検出方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のＣＡＤモデル異常箇所検出方法であって、
前記面要素を、ポリゴン、ＦＥＭメッシュまたはパッチとした
ことを特徴とするＣＡＤモデル異常箇所検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＡＤモデルに異常箇所が存在するか否かを検出するためのＣＡＤモデル異常箇所検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、製品を設計するには、ＣＡＤ（Computer Aided Design）システムを使用し、そのＣＡＤシステムにて製品形状をモデリングすることが一般的となっている。モデリングしたＣＡＤモデルに関しては、このＣＡＤモデルをモニター上で任意の方向に回転させ、肉眼にて異常箇所が存在するか否かを判断し、異常箇所が存在すれば、その箇所を設計変更することが行われている。
【０００３】
なお、ここで定義する異常箇所とは、鋭角な凸部分や凹み部分のことで、このＣＡＤモデルから金型を作成したときに加工し難い部分となる箇所、或いは実際に製品となった場合に、破損し易い箇所など製品として相応しくない箇所を指す。
【０００４】
また、ＣＡＤモデルをモニター上で回転させることにより肉眼で異常箇所を発見するのではなく、ＣＡＤシステムで生成された形状データを元にデータ解析する方法も開示されている（例えば、特許文献１など参照）。
【特許文献１】特開２００２−２０７７７７号公報（第５頁から第７頁、第９図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＣＡＤモデルが単純な３次元形状であれば、モニター上のＣＡＤモデルを任意の方向に回転させて異常箇所を肉眼で発見することはできるが、複雑な３次元形状になればなる程、肉眼では見難い細部の異常箇所は発見し難くなる。
【０００６】
このような異常箇所の存在を気付かずに、異常箇所を有したＣＡＤモデルを基に金型を作成した場合、当該金型に鋭角な凸部または凹部が出来てしまう。かかる鋭角な凸部または凹部は、金型寿命を悪化させるばかりではなく、成形圧力によって破損する可能性が高い。
【０００７】
また、かかる金型を加工する場合、鋭角な凹部には加工用の切削バイトが入らず切削加工が行えないため、高価な電極を作成して放電加工する必要が生じ、金型費用の増加を招く結果となる。
【０００８】
また、成形された製品には、前記した異常部分にバリが発生するため、バリを取り除く二次加工が必要となったり、或いはそのまま鋭利な部分を有したまま市場に流通する危険性がある。
【０００９】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、ＣＡＤモデルの段階で異常箇所を検出し、後工程に影響を与えることのないＣＡＤモデル異常箇所検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、ＣＡＤモデルデータからデータフォーマットを変換する変換ツールを使用して複数の面要素を出力する面要素出力処理と、各面要素から測定レンジを指定してＣＡＤモデル外側へ向かう方向に法線ベクトルを発生させるベクトル発生処理と、前記測定レンジ内において、前記法線ベクトル同士が交じ合うか否かを判定する判定処理と、前記法線ベクトル同士が交じ合った場合に、その交じ合う法線ベクトルを発生させる面要素を着色する着色処理と、前記着色した面要素のみを抽出する抽出処理と、前記抽出された面要素を、前記ＣＡＤモデルデータから出力された各面要素に重ね合わせる重合わせ処理とを順次行うことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のＣＡＤモデル異常箇所検出方法であって、前記抽出処理後に、抽出した各面要素に目印を付ける目印付与処理を行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のＣＡＤモデル異常箇所検出方法であって、前記面要素を、ポリゴン、ＦＥＭメッシュまたはパッチとしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、測定レンジを指定してＣＡＤモデル外側に向かう方向に発生させた法線ベクトル同士が交じ合う箇所の面要素は、異常箇所であるから、その面要素を着色して元のＣＡＤモデルデータから出力された各面要素に重ね合わせれば、肉眼では見難い異常箇所を発見することができる。この方法を使用すれば、実際の製品を作成する前にどんな複雑な形状であっても簡単に異常箇所を発見することができ、その後の金型作成工程や製品製造工程などの後工程に役立たせることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、異常箇所である面要素に目印を付ければ、誰でも簡単に異常箇所を検出することが可能となる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、面要素としてポリゴン、ＦＥＭメッシュまたはパッチを使用するため、この種の画像処理技術分野において一般的に使用される変換ツールにてＣＡＤ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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明にかかるＣＡＤモデル異常箇所検出方法の検出処理を示すフローチャートであり、図２〜図７は各処理工程での処理状態を示す模式図である。
【００１８】
この検出処理は、コンピュータプログラムを実行することでスタートし、ステップＳ１の処理において、先ず、製造すべき製品（３次元部品）をＣＡＤモデルデータとして作成する。ここでのＣＡＤモデルデータは、主に形状を定義するポイントとライン、およびサーフェースから構成される。
【００１９】
本実施の形態では、例えば図２に示すような３次元形状としたモデルをＣＡＤモデル１とする。このＣＡＤモデル１には、側面に小さな突起部２を形成し、その突起部２の付け根部分を鋭角な凹部を有する異常箇所とした。
【００２０】
次に、ステップＳ２では、ＣＡＤモデルデータからデータフォーマットを変換する変換ツールを使用して、複数の面要素を出力する面要素出力処理を行う。すなわち、変換ツールによってオリジナルのＣＡＤモデルデータから別の形式のデータフォーマットに変換し、図３に示すように、ＣＡＤモデル１の表面を複数の面要素１ａに分割する。具体的には、変換ツールとしてトランスレータやコンバータなどを使い、面要素としてポリゴン、ＦＥＭ（有限要素法）メッシュまたはパッチを複数出力する。なお、図３では、三角形状のポリゴンを面要素１ａとして出力した。
【００２１】
次に、この検出処理をステップＳ３に進め、図４及び図５に示すように、各面要素１ａから測定レンジを指定してＣＡＤモデル外側に向かう方向に法線ベクトルＶを発生させるベクトル発生処理を行う。測定レンジとは、図５中二点鎖線で示すように、各面要素１ａからＣＡＤモデル１の外側に向かって一定距離だけ隔てた位置までの範囲を言うものとする。この測定レンジは、金型または製品として相応しくない鋭角な凸部または凹部が形成されるであろうとするレンジ幅として決められる。
【００２２】
次に、ステップＳ４では、各面要素１ａから発生させた法線ベクトルＶを使って判定を行う判定処理を行う。すなわち、各面要素１ａから測定レンジを指定して発生させた法線ベクトルＶ同士が交じ合うか否かを判定する。法線ベクトルＶ同士が交じ合わなければ、ステップＳ５の処理において、異常箇所は存在しないと判断する。そして、この検出処理をステップＳ６に進め、このステップＳ６では、異常箇所が存在しないためその後処理は何もしない。
【００２３】
法線ベクトルＶ同士が交じ合う場合は、この検出処理をステップＳ７に進め、ステップＳ７の処理でこのＣＡＤモデル１には異常箇所があると判定する。異常箇所は、図５に示すように、法線ベクトルＶ同士が交じ合う突起部２の付け根部分に発見される。
【００２４】
次に、ステップＳ８において、その交じ合った法線ベクトルＶを発生させた面要素１ａを着色する着色処理を行う。具体的には、目視にて判断し易いように、その対象となったポリゴン、ＦＥＭメッシュまたはパッチに着色を施す。
【００２５】
そして、次のステップＳ９では、着色した面要素１ａのみを抽出する抽出処理を行う。図６は、着色した面要素１ａのみを抽出した状態を示す。
【００２６】
次に、ステップＳ１０では、抽出した各面要素１ａに目印を付ける目印付与処理を行う。具体的には、抽出したポリゴン、ＦＥＭメッシュまたはパッチの１つ１つにアノテーションを付加する。例えば、アノテーションとしては、矢印や丸印などをその着色した面要素１ａの近傍に付ける。
【００２７】
そして最後に、この検出処理をステップＳ１１に進め、このステップＳ１１では、着色された面要素１ａを、前記ＣＡＤモデルデータから出力された各面要素１ａに重ね合わせる重合わせ処理を行う。すなわち、抽出したポリゴン、ＦＥＭメッシュまたはパッチと、ＣＡＤモデル１からトランスレータまたはコンバータ等を使って出力したポリゴン、ＦＥＭメッシュまたはパッチと重ね合わせる。
【００２８】
ここでは、抽出した面要素１ａがＣＡＤモデル１のどの部位に相当するかを表すために、抽出したポリゴンとＣＡＤモデル１から出力されたポリゴンとを重ね合わせる。
【００２９】
図７は抽出された面要素１ａをＣＡＤモデルデータから出力された各面要素１ａと重ね合わせた状態を示す模式図である。この図から判るように、突起部２の付け根部分が他の部分に比べて着色されていることが目視にて判断できる。通常、このような入り組んだ細部は、モニター上でＣＡＤモデル１を任意の方向に回転させても異常箇所Ｅがあるか否かを判別することはできないが、上述の各処理を行うことで誰でも簡単に異常箇所Ｅを検出することができる。
【００３０】
このように、本発明に係るＣＡＤモデル異常箇所検出方法を使用すれば、実際の製品を製造する前に、肉眼では外表面からは見えない入り組んだ細部の異常箇所ＥをＣＡＤモデル１上で検出することができる。この異常箇所ＥがＣＡＤモデル１上で検出できれば、図８に示すように、その異常箇所Ｅを鋭角形状から鈍角形状（Ｒ形状）のような正常箇所Ｓに修正し、異常箇所ＥをなくしたＣＡＤモデル１に基づいて金型３を作成することができる。
【００３１】
そうすることで、金型３に鋭角な凸部や凹部が形成されることはないから、成形圧力で金型３が破損することを防止できると共に型寿命を延ばすことができる。また、放電加工によって金型３の一部を加工する必要も無くなり、金型コストを低減させることが可能となる。さらに、この金型３によって製造される製品には、バリなどが発生することはないから面倒なバリ取り除去加工を省くことができる。
【００３２】
このように、本発明に係るＣＡＤモデル異常箇所検出方法を採用することで、製品を製作する前に事前に異常箇所ＥをＣＡＤモデル１上で検出することができるため、後工程を有利なものとすることができ、その工業的価値は非常に高いものとなる。また、本発明方法は、金型を使って製品を製造する全てのものに対して極めて有効な技術となる。
【００３３】
以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に制限されることなく種々の変更が可能である。
【００３４】
前記した図２のＣＡＤモデル１は、発明の内容を分かり易くするためにある程度簡単な形状としたが、これよりもさらに複雑な形状であっても異常箇所Ｅを簡単に検出することができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明にかかるＣＡＤモデル異常箇所検出方法の検出処理を示すフローチャートである。
【図２】ＣＡＤモデルの模式図である。
【図３】ＣＡＤモデルの表面を複数の面要素に分割した状態を示す模式図である。
【図４】各面要素から測定レンジを指定してＣＡＤモデル外側に向かう方向に法線ベクトルを発生させた状態を示す模式図である。
【図５】図４の突起部の付け根部分の要部拡大図である。
【図６】着色した面要素のみを抽出した状態を示す模式図である。
【図７】抽出された面要素をＣＡＤモデルデータから出力された各面要素と重ね合わせた状態を示す模式図である。
【図８】異常箇所を鋭角形状から鈍角形状（Ｒ形状）のような正常箇所に修正し、異常箇所をなくしたＣＡＤモデルに基づいて金型を作成した例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…ＣＡＤモデル
２…突起部
３…金型
Ｖ…法線ベクトル
Ｅ…異常箇所
【図１】
2005275596.tif 000003
【図２】
2005275596.tif 000004
【図３】
2005275596.tif 000005
【図４】
2005275596.tif 000006
【図５】
2005275596.tif 000007
【図６】
2005275596.tif 000008
【図７】
2005275596.tif 000009
【図８】
2005275596.tif 000010