(57)【要約】【課題】立体モデル法における詳細設計の自動化を可能とする形状設計方法の提供。【解決手段】設計対象物品のボディ部の外観的な形状に関する立体モデルを作製し、この立体モデルに基づいてボディ部の詳細形状を設計するようになっている形状設計方法について、物品を構成する部品のボディ部への配置のためにボディ部が有しなければならない特定の形状についての制約に基づいて固有の外観形状を与えて部品ごとに作製されるマーカ７を介在させるものとしている。そしてこのマーカを付加して作製した立体モデル２２を断層撮像手段４で撮像することによりその立体モデルの形状データ２３を得るとともに、その形状データからマーカの抽出・認識２７を行ない、その結果に基づいて前記の形状データを修飾して詳細形状の設計を行なうようにしている。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品の形状に関する立体モデルを作製し、この立体モデルに基づいて物品の詳細形状を設計する形状設計方法において、
前記詳細形状設計に関して前記立体モデルに課される制約を有体的に具現化したマーカを介在させるものとし、
前記マーカと組み合わせて前記立体モデルを作製する、マーカ組合せ立体モデル作製過程；
前記マーカ組合せの立体モデルを断層撮像手段で撮像することにより当該立体モデルの形状データを得る、立体モデル形状データ取得過程；
前記形状データを処理して前記立体モデルに組合せの前記マーカを抽出・認識する、マーカ抽出・認識過程；および
前記マーカの抽出・認識に基づいて前記形状データを修飾して詳細形状データを得る、詳細形状設計過程を含むことを特徴とする形状設計方法。
【請求項２】
請求項１に記載の形状設計方法に用いるコンピュータ・プログラムであって、前記マーカ抽出・認識過程での処理をなすマーカ抽出・認識手段と前記詳細形状設計過程での処理をなす形状詳細化手段を含んでなるコンピュータ・プログラム。
【請求項３】
前記マーカを個々に特定するためのデータが前記マーカごとに格納されたマーカデータベースを参照するためのマーカデータベース参照手段をさらに含んでいる請求項２に記載のコンピュータ・プログラム。
【請求項４】
顧客からの依頼に応じて、物品の詳細形状設計を当該物品の立体モデルに基づいて行い、その設計結果を前記顧客に提供する形状設計サービス提供方法において、
前記詳細形状設計に関して前記立体モデルに課される制約を有体的に具現化したマーカを前記顧客に渡して、このマーカを組み合わせた前記立体モデルの作製を依頼する、立体モデル作製依頼過程；
前記顧客から前記マーカ組合せの立体モデルを受け取る、立体モデル収受過程；
前記立体モデルの断層像を断層撮像手段で撮像することにより当該立体モデルの形状データを得る、立体モデル形状データ取得過程；
前記形状データを処理して前記立体モデルに組合せの前記マーカを抽出・認識する、マーカ抽出・認識過程；
前記マーカの抽出・認識に基づいて前記形状データを修飾して詳細形状データを得る、詳細形状設計過程；および
前記詳細形状設計過程を経て得られた設計結果を前記顧客に納入する、設計結果納入過程を含むことを特徴とする形状設計サービス提供方法。
【請求項５】
顧客からの依頼に応じて、物品の詳細形状を当該物品の立体モデルに基づいて設計し、その設計結果から製品を製作して前記顧客に提供する製品提供方法において、
前記詳細形状設計に関して前記立体モデルに課される制約を有体的に具現化したマーカを前記顧客に渡して、このマーカを組み合わせた前記立体モデルの作製を依頼する、立体モデル作製依頼過程；
前記顧客から前記マーカ組合せの立体モデルを受け取る、立体モデル収受過程；
前記立体モデルの断層像を断層撮像手段で撮像することにより当該立体モデルの形状データを得る、立体モデル形状データ取得過程；
前記形状データを処理して前記立体モデルに組合せの前記マーカを抽出・認識する、マーカ抽出・認識過程；
前記マーカの抽出・認識に基づいて前記形状データを修飾して詳細形状データを得る、詳細形状設計過程；
前記詳細形状設計過程を経て得られた設計結果に基づいて前記物品の製品を製作する、製品製作過程；および
前記製品を前記顧客に納入する、製品納入過程を含むことを特徴とする製品提供方法。
【請求項６】
前記立体モデル作製依頼に際して、当該立体モデル作製用の素材を前記顧客に供給するようにした請求項５に記載の製品提供方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物品の形状を設計する形状設計方法、特に物品の立体モデルを作製し、この立体モデルに基づいて形状設計を行う形状設計方法に関し、またそれに用いるコンピュータ・プログラム、およびその形状設計方法を用いた形状設計サービス提供方法と製品提供方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
物品の形状を設計する代表的な手法の一つとして、立体モデルを用いる手法がある。この立体モデル法では、物品を設計する際に、まず例えば粘土を素材としたクレイモデルなどにより設計対象物品の意匠的な造形を表現した立体モデルを作製することで物品の基本的な形状をデザインする。それからこの立体モデルをレーザ式の３次元計測装置などにより計測して物品の意匠的な造形における外郭形状に関するデータ取得し、さらにこの外郭形状データに基づいてＣＡＤシステムなどにより設計者が物品の詳細形状、例えば物品の内部や外面部に組み付けられる各種部品の配置やそのためのスペース、あるいは部品間の干渉回避などについての詳細形状を設計する。
【０００３】
このような物品の設計に関連して、顧客に物品のデザインを任せ、顧客からのデザインに基づいた物品を製作して顧客に提供するという製品提供サービスがある。これはカスタムデザイン生産などとも呼ばれ、製品の付加価値を高める手法として注目されている。ただ、このカスタムデザイン生産を実施するについては以下のような問題がある。物品は一般的に多くの部品からなり、その各部品の組付けや取り合わせ、あるいは可動部品の動作保障などに関して多くの設計上の制約がある。したがって物品をデザインするについてはこれらの設計制約を満たす必要があり、それを満たしたデザインであって初めて詳細設計が可能となる。そしてこのようなデザインをなすにはかなり高度な設計知識が求められる。しかるに顧客が一般的な個人である場合には、そのような設計知識をあまり期待できない。そこで適切なデザイン支援システムを用意する必要が生じる。
【０００４】
そのようなデザイン支援システムとして例えば特許文献１で開示される例が知られている。このデザイン支援システムでは、物品の意匠が満たすべき制約条件に関する情報と意匠が制約条件を満たしているか否かを判定する判定ツールをメーカー側が顧客に供給する。そして顧客は、やはりメーカー側から供給された意匠設計ツールで意匠をデザインし、そのデザインした意匠の可否を判定ツールにより自身で確かめることができ、したがって高度な設計知識を持たなくともデザインすることができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２―４１９０７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記したカスタムデザイン生産に代表されるように、製品を設計・製作して顧客に提供する製造業にあっては、少量多品種生産を効率的になせるようにすることが今後ますます重要になってくるといえる。この少量多品種生産の効率化を考えた場合に、上記のような立体モデル法については詳細設計の過程に着目することが特に有効である。すなわち、詳細設計は立体モデル法における設計作業において最も大きな作業量を占めており、これを効率化することで、立体モデル法による設計作業全体の効率化を実現できる。また立体モデルからの詳細設計は、機械的な作業として自動化する余地がある。すなわち設計とは、設計制約を満たすように製品の形状などを導出する作業であり、大きく２段階に分けられ、上流側が概念設計あるいは概要設計と呼ばれ、下流側が詳細設計と呼ばれる。そして上流側の概念設計が技術的センスに加えて芸術的センスを要する創造的作業であるのに対して、下流側の詳細設計は多くの場合に機械的な作業として自動化することが可能である。したがってこの詳細設計の自動化を実現することにより立体モデル法による設計作業全体の効率を大幅に向上させることが望める。
【０００７】
次に、上記したカスタムデザイン生産、特に一般的な個人までも顧客とするカスタムデザイン生産に関するデザイン支援システムについての問題がある。例えば上記特許文献１に開示のデザイン支援システムでは、意匠が満たすべき制約条件のための判定ツールや意匠設計ツールを用いている。これらはコンピュータ・プログラムとして与えられる。したがって顧客にはコンピュータの操作に習熟し、またこれらのツールに習熟することが求められ、コンピュータの取扱いに慣れていない顧客にとっては、システムの利用が難しく、自由なデザインは必ずしも容易でない。
【０００８】
本発明は以上のような従来の事情を背景になされたものであり、立体モデル法における詳細設計の自動化を可能とする形状設計方法の提供を第１の目的とし、またその形状設計方法に用いるコンピュータ・プログラムの提供を第２の目的とし、またその形状設計方法を用いた形状設計サービス提供方法の提供を第３の目的とし、さらにその形状設計方法を活用することで、何ら特別の技能や知識を有しない一般的な個人でもカスタムデザイン生産システムを容易に享受することを可能とする製品提供方法の提供を第４の目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記第１の目的を達成するために、物品の形状に関する立体モデルを作製し、この立体モデルに基づいて物品の詳細形状を設計する形状設計方法において、前記詳細形状設計に関して前記立体モデルに課される制約を有体的に具現化したマーカを介在させるものとし、前記マーカと組み合わせて前記立体モデルを作製する、マーカ組合せ立体モデル作製過程；前記マーカ組合せの立体モデルを断層撮像手段で撮像することにより当該立体モデルの形状データを得る、立体モデル形状データ取得過程；前記形状データを処理して前記立体モデルに組合せの前記マーカを抽出・認識する、マーカ抽出・認識過程；および前記マーカの抽出・認識に基づいて前記形状データを修飾して詳細形状データを得る、詳細形状設計過程を含むことを特徴としている。
【００１０】
本発明では上記第２の目的を達成するために、上記のような形状設計方法に用いるコンピュータ・プログラムとして、前記マーカ抽出・認識過程での処理をなすマーカ抽出・認識手段と前記詳細形状設計過程での処理をなす形状詳細化手段を含んでなるコンピュータ・プログラムを提供する。
【００１１】
本発明では、上記のようなコンピュータ・プログラムに対し、前記マーカを個々に特定するためのデータが前記マーカごとに格納されたマーカデータベースを参照するためのマーカデータベース参照手段をさらに含ませるものとしている。
【００１２】
本発明では上記第３の目的を達成するために、顧客からの依頼に応じて、物品の詳細形状設計を当該物品の立体モデルに基づいて行い、その設計結果を前記顧客に提供する形状設計サービス提供方法において、前記詳細形状設計に関して前記立体モデルに課される制約を有体的に具現化したマーカを前記顧客に渡して、このマーカを組み合わせた前記立体モデルの作製を依頼する、立体モデル作製依頼過程；前記顧客から前記マーカ組合せの立体モデルを受け取る、立体モデル収受過程；前記立体モデルの断層像を断層撮像手段で撮像することにより当該立体モデルの形状データを得る、立体モデル形状データ取得過程；前記形状データを処理して前記立体モデルに組合せの前記マーカを抽出・認識する、マーカ抽出・認識過程；前記マーカの抽出・認識に基づいて前記形状データを修飾して詳細形状データを得る、詳細形状設計過程；および前記詳細形状設計過程を経て得られた設計結果を前記顧客に納入する、設計結果納入過程を含むことを特徴としている。
【００１３】
本発明では上記第４の目的を達成するために、顧客からの依頼に応じて、物品の詳細形状を当該物品の立体モデルに基づいて設計し、その設計結果から製品を製作して前記顧客に提供する製品提供方法において、前記詳細形状設計に関して前記立体モデルに課される制約を有体的に具現化したマーカを前記顧客に渡して、このマーカを組み合わせた前記立体モデルの作製を依頼する、立体モデル作製依頼過程；前記顧客から前記マーカ組合せの立体モデルを受け取る、立体モデル収受過程；前記立体モデルの断層像を断層撮像手段で撮像することにより当該立体モデルの形状データを得る、立体モデル形状データ取得過程；前記形状データを処理して前記立体モデルに組合せの前記マーカを抽出・認識する、マーカ抽出・認識過程；前記マーカの抽出・認識に基づいて前記形状データを修飾して詳細形状データを得る、詳細形状設計過程；前記詳細形状設計過程を経て得られた設計結果に基づいて前記物品の製品を製作する、製品製作過程；および前記製品を前記顧客に納入する、製品納入過程を含むことを特徴としている。
【００１４】
本発明では上記のような製品提供方法について、前記立体モデル作製依頼に際して、当該立体モデル作製用の素材を前記顧客に供給するようにしている。
【００１５】
【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。図１に、本発明による形状設計方法とそれを活用した製品提供方法を実施する場合のシステム構成を模式化して示す。図に見られるように、本システムでは、ユーザ（顧客）１と、このユーザ１がデザインした意匠に基づいて物品を設計・製作する製作会社２が主要な構成メンバーとなる。製作会社２は、マーカ作製装置３、断層撮像装置４、３次元形状データ処理装置５、および製品製作設備６を自前で所有するか、あるいは委託先を確保するかたちで所有している。マーカ作製装置３は、マーカ７を作製する装置であり、例えば射出成型装置などが用いられる。
【００１６】
ここで、マーカについて説明する。上述したように、物品は一般的に多くの部品からなり、その各部品の組付けや取り合わせ、あるいは可動部品の動作保障などに関して多くの設計上の制約があり、これらの設計制約を満たしたデザインであって初めて詳細設計が可能となる。したがって立体モデル法における立体モデルにはそうした設計制約を満たすことが求められることになる。マーカは、そのような立体モデルに課される設計制約を有体的に具現化した有体物である。すなわちマーカは、これを所定のルールで組み合わせて立体モデルを作製することにより、その立体モデルがそれに求められる設計制約を自ずと満たすことを可能とするものである。したがってマーカは、設計制約項目に対応させて作製される。言い換えれば、立体モデルにマーカが正しく組み合わせられていることがその立体モデルに基づいて製品を作製できることの十分条件になっている、というように機能するのがマーカであり、そのような機能目的を満たすようにマーカは作製される。設計制約は、部品組付けのためのスペース、部品の組付けに際しての部品や工具の移動軌跡、隣接する部品間の取り合わせ、可動部品の動作保障などが主要な例である。このためマーカは、部品に対応させて作製される場合が多いが、必ずしもそれに限られない。
【００１７】
表１に、基本的な設計制約項目のいくつかとそれを有体的に具現化するマーカの要件、およびマーカの立体モデルへの組合せルールそれぞれの例を示す。例えば「ある分の寸法が規定値より小さい」という制約項目は、物品がある機能部分などを有し、その部分の寸法に上限があるというような場合である。この制約を有体的に具現化するマーカは、「その部分の規定寸法の孔や凹部などを有する」という要件を満たす有体物として作製される。マーカの立体モデルへの組合せルールは、マーカを組み合わせて立体モデルを作製する際に守るべきルールである。このルールはマーカについての説明書きなどとして提示されるが、その一部はマーカに直接表示することもできる。例えばその一部を立体モデルの表面に露出させるように立体モデルに組み合わせるというルールは、その露出必要部分を着色するなどの方法でマーカに直接表示する。
【表１】
2005004519.tif 000003
【００１８】
以下では、マーカとそれを立体モデルに組み合わせる例について説明する。第１の例は物品が携帯電話の場合である。図２にその概略を示す例のように、携帯電話は、筐体１０１とこれに組み付けられる各種部品からなり、その筐体１０１が立体モデルによるデザインの対象となる。筐体１０１に組み付けられる各種部品としては、液晶表示装置などが用いられる表示部１０２を構成する表示ユニット（図示せず）、ダイヤル操作などを行うための複数の入力キー１０３、送受信部１０４を構成するアンテナユニット（図示せず）、スピーカ部１０５を構成するスピーカユニット（図示せず）、マイクロホン部１０６を構成するマイクロホンユニット（図示せず）、充電端子部１１７を構成する充電端子ユニットユニット（図示せず）、電源ユニット（図示せず）、それに制御回路ユニット（図示せず）などがある。これらの各部品は、それぞれ固有のサイズを持ち、それに応じた組付けスペースを必要とし、また組付けのためのビス固定などに伴うスペースやビス受けボスなどを必要とする。また各部品間に干渉を生じることのないように組み付ける必要があるし、その一部を筐体１０１の外面に露出させる必要のある部品もある。これらの部品の組付けなどに関する要求は、筐体１０１の立体モデルをデザインする際の設計制約となる。ただ、この設計制約は、各部品の組付け配置位置や各部品のサイズ、あるいは組付け手法などから一般的なものとして機械的に導くことが可能である。そこで、そのようにして導いた設計制約に関するデータを作成する。そしてこのデータにから導かれる固有の外観形状やサイズを与えて適切な単位、例えば一つの部品あるいは複数の部品の集まりによる単位、あるいは設計制約項目による単位でマーカを作製する。
【００１９】
図３〜図５にマーカの例を示す。図３のマーカ１２０は、アンテナユニット、充電端子ユニット、電源ユニット、制御回路ユニット、および表示ユニットの各部品それぞれに関する制約とこれら各部品間の関係に関する制約を有体的に具現化しており、アンテナユニット用マーカ部材１２１、充電端子部用マーカ部材１２２、電池／制御回路ユニット用マーカ部材１２３、および表示ユニット用マーカ部材１２４を互い紐１２５やヒンジ１２６でつなげて構成されている。また立体モデルの外面に露出させる必要性が着色（図中では点による網掛けとしてある）で表示されている。図４のマーカ１２７は、入力キー用であり、入力キーに概略対応する形状とサイズにして、立体モデルに対して突き刺して組み合わせることができるように形成されており、複数の入力キーの配列を規定するのに必要な個数（例えば４個）が用意される。図５のマーカ１２８は、スピーカユニット用とマイクロホンユニット用であり、スピーカユニットやマイクロホンユニットに概略対応する形状とサイズに形成し、立体モデルの外面に露出させる部分（点による網掛部分）を設けることで、筐体に設ける孔を通して外部と連通する必要性を具現化している。
【００２０】
図６に示すのは、マーカを組み合わせた立体モデルの例である。立体モデル１３０は例えば粘土を用いたクレイモデルとして作製される。そしてその作製に際し、上記のようなマーカ（図中にはアンテナユニット用マーカ部材１２１、充電端子部用マーカ部材１２２、電池／制御回路ユニット用マーカ部材１２３、表示ユニット用マーカ部材１２４、入力キー用のマーカ１２７、マイクロホンユニット用のマーカ１２８が見られる）を所定のルールの下で組み合わせることにより、この立体モデル１３０は、携帯電話に関する設計制約を完全に満たした立体モデルとなる。
【００２１】
こうして作製されたマーカ組合せの立体モデル１３０を基に携帯電話の筐体の詳細形状設計がなされる。それにはまず後述する断層撮像手段で立体モデル１３０を撮像してその形状データを得る。それからその形状データを処理して立体モデル１３０に組合せのマーカを抽出・認識する。そして最後に、このマーカの抽出・認識に基づいて前記の形状データを修飾して詳細形状データを得る。ここで、詳細形状データを得るための形状詳細化法には二つの方法が可能である。一つは、形状データを直接処理する方法であり、他の一つは、形状データをＣＡＤデータに変換してＣＡＤシステムに処理させる方法である。この両方法には一長一短がある。例えば後述の位相最適化方は、形状データを直接処理する方法では利用できない。一方、ＣＡＤシステムに処理させる方法は、正確な幾何学的形状や対称性を利用することができない。したがってこの両方法を設計対象の物品に応じて適宜に選択して用いることになる。
【００２２】
図７〜図９に示すのは、マーカの抽出・認識と詳細形状データ生成の過程をイメージ化したものである。図７は、電池／制御回路ユニット用マーカ部材１２３を立体モデル１３０から抽出・認識し、それに基づいて筐体のシェル部１３１や制御回路ユニットの基板１３２を支持するボス部１３３の詳細形状を生成する例である。図８は、マイクロホンユニット用のマーカ１２８を立体モデル１３０から抽出・認識し、それに基づいてマイクロホンユニット１３４を保持する部分１３５の詳細形状を生成する例である。図９は、入力キー用のマーカ１２７を立体モデル１３０から抽出・認識し、それに基づいて入力キーユニット１３６を保持する部分１３７の詳細形状を生成する例である。詳細形状の生成・取得ではこの他にも種々の処理がなされる。例えば筐体が空洞部分（部品組み込みのない部分）を有する場合には、必要な強度を保ちつつ軽量化する処理を施し、あるいはそこに補強用として適切なリブやハニカム構造などを必要に応じて生成させる。また立体モデルが粘土で作製されている場合であれば、ひび割れや空洞あるいはごみの付着などもあるので、その修正なども行う。ここで、筐体などを軽量化する方法としては位相最適方と呼ばれる方法が知られている。またハニカム構造の生成方法としては、例えば特願２００２−１９００６８号に記載される方法などを用いることがでる。なお、以上のような詳細形状設計は自動的になされるものであるが、立体モデル１３０の作製者（顧客）から特別な要望などに応じて、形状を手動で修正する処理が含まれる場合もある。
【００２３】
次に、第２の例として物品が置時計の場合の例を説明する。図１０に示すような置時計は、台座１４１、長針１４２、短針１４３、駆動要素を収めたムーブメント１４４などの部品からなる。そして、その台座１４１を立体モデルによるデザインの対象とする場合には、長針１４２や短針１４３の回転を許容するスペースのあること、ムーブメント１４４を組み付けるスペースのあること、針とムーブメント１４４の間隔が一定以下であること、水平面に置かれた場合に自立できることなどの設計制約が課される。これらの設計制約を有体的に具現化するマーカの例を図１１に示す。図１１の（ａ）は、針の回転許容要求を有体的に具現化したマーカ１４５で、（ｂ）はムーブメントの組付けスペース要求を有体的に具現化したマーカ１４６であり、この両マーカ１４５、１４６は、マーカ１４５の部分１４７がマーカ１４６の部分１４８に嵌るように形成することで、針とムーブメントの間隔制約を具現化している。このようなマーカを組み合わせた立体モデルの例を図１２に示す。マーカ１４５やマーカ１４６（図１２中には現れていない）が組み合わせされたこの立体モデル１５０は、置時計の台座に関する設計制約を完全に満たした立体モデルとなる。こうした立体モデルに基づいて置時計の台座に関する詳細形状設計がなされることは上で携帯電話について説明したのと同様である。
【００２４】
さらに、第３の例として物品が鍵の場合の例を説明する。図１３に示すように鍵は、摘み部１６１と鍵穴挿入部１６２からなり、その摘み部１６１がデザインの対象となる。そして摘み部１６１をデザインするについては、鍵穴挿入部１６２の基端部を一定の長さ以上で埋め込むための埋込スペース１６３を確保できること、摘み部１６１の端面１６４における鍵穴挿入部１６２の周囲が平面であること、その平面であるべき部分の周囲がその平面部分より出っ張ってはならないことなどの設計制約が課される。これらの設計制約を有体的に具現化するマーカの例を図１４に示す。図１４の（ａ）は、端面１６４についての平面性の要求を有体的に具現化したマーカ１６５で、（ｂ）は端面１６４についての非出っ張り要求と埋込スペース１６３についての要求を有体的に具現化したマーカ１６６であり、この両マーカ１６５、１６６は、マーカ１６５の部分１６７がマーカ１６６の部分１６８に嵌るように形成することで、平面性の要求と非出っ張り要求が関連付けられている。このようなマーカを組み合わせた立体モデルの例を図１５に示す。マーカ１６５とマーカ１６６が組み合わせされたこの立体モデル１７０は、鍵の摘み部に関する設計制約を完全に満たした立体モデルとなる。こうした立体モデルに基づいて鍵の摘み部に関する詳細形状設計がなされることは上で携帯電話について説明したのと同様である。
【００２５】
以上のようなマーカ７（図１）は、例えば携帯電話なら「携帯電話」という物品の種類単位でマーカセット２１にしてユーザ１に供給される。
【００２６】
断層撮像装置４は、ユーザ１から受け取る上述のようなマーカ組合せの立体モデル２２について断層撮像を行って立体モデル２２から断層像セット（３次元ビットマップデータ）２３として形状データを取得するためのものである。この断層撮像装置４としては、例えば産業用Ｘ線ＣＴ装置を用いるのが通常である。産業用Ｘ線ＣＴ装置を用いる場合は、それによる断層像が撮像対象物内部の構造を密度差で捉えるようになっていることから、マーカの認識・抽出を行い易くするために、マーカと立体モデルそれぞれの素材に適当な密度差が得られるように素材を選択するのが好ましい。ここで、産業用Ｘ線ＣＴ装置は高価な装置である。そのためこれを形状設計専用にこれを所持することは経済的でない場合もある。そのような場合には、産業用Ｘ線ＣＴ装置による撮像サービスを外部から受けるようにするのが適切である。
【００２７】
３次元形状データ処理装置５には、大容量のデータを処理することのできるコンピュータが用いられ、マーカデータベース参照手段２４、マーカ抽出・認識手段２５、および形状詳細化手段２６などがコンピュータ・プログラムとして組み込まれている。マーカ抽出・認識手段２５は、断層撮像装置４で得られた断層像セット２３を処理して立体モデル２２に組合せのマーカを抽出・認識することでマーカリスト２７を作成する機能を負っている。一方、形状詳細化手段２６は、マーカリスト２７に基づいて断層像セット２３、つまり立体モデル２２の形状データを上で携帯電話について説明した例のように修飾処理して詳細形状データを得る機能を負っている。その詳細形状データの取得は、携帯電話の場合であれば、その筐体の詳細を設計することであり、形状詳細化手段２６には、機械的な処理が可能である修飾処理を自動化して搭載させたＣＡＤプログラムなどが併用される。
【００２８】
ユーザ１は、携帯電話の例であれば、例えば携帯電話の販売会社である。また製作会社２が設計・製作する物品がカスタムデザイン適性の高いものであれば、一般的な個人がユーザ１になることもある。
【００２９】
以下では、上記のような構成のシステムにおいてなされる取引や各種処理について説明する。まずユーザ１から製作会社２に対して例えば携帯電話の製作依頼がなされる。製作会社２はこれに応じて携帯電話用のマーカセット２１をユーザ１に供給する。また、断層撮像装置４に産業用Ｘ線ＣＴ装置を用いる場合には、上述のようにマーカと立体モデルそれぞれの素材に適当な密度差を与える必要のあることから、立体モデル用の素材、例えばクレイモデル用の粘土も製作会社２からユーザ１に供給するのが好ましい。マーカセット２１や立体モデル用の素材を受け取ったユーザ１は、クレイモデルなどとして立体モデル２２を作製して携帯電話の意匠デザインを行う。そしてその際に立体モデル２２にはマーカ７を上述の例のようにするなどして組み合わせる。
【００３０】
以上がマーカ組合せ立体モデル作製過程である。この過程で作製されたマーカ組合せの立体モデル２２は製作会社２に引き渡される。立体モデル２２を受け取った製作会社２は、断層撮像装置４を用いて立体モデル２２の断層撮像を行って立体モデル２２の形状データを断層像セット２３として取得する。これは立体モデル形状データ取得過程である。
【００３１】
次いで、３次元形状データ処理装置５のマーカ抽出・認識手段２５を用いて断層像セット２３を処理する。この処理では、立体モデル２２に付加されているマーカの抽出・認識をなしてマーカリスト２７を作成する。このマーカの抽出・認識処理では、まず断層像セット２３から各マーカを抽出する。マーカの抽出は、マーカと立体モデル２２それぞれの素材の密度差を利用して行う。次いで抽出した各マーカを分離して個々に識別する。このマーカの識別は、マーカデータベース（図示を省略）からマーカデータベース参照手段２４で読み込んだマーカに関するデータなどに基づいてなされる。各マーカの分離は、例えば「グルーピング」と呼ばれる方法や「領域拡張法」と呼ばれる画像処理方法を用いて行うことができる。また各マーカの識別は、例えば各マーカの重量、体積、慣性モーメントなどの形状的特徴についてのデータベースを作成しておき、これに基づいて自動的に行うことができる。またオペレータが手動で指示して識別をなすようにすることも可能である。それからさらに各マーカの立体モデル２２に対する組合せ位置や方向などを識別する。マーカの方向の識別には、慣性主軸を利用する方法がある。また最大の平面や円柱面などを見つけ、その法線ベクトルや中心軸ベクトルを使う方法も可能である。後者の方法を実現するには、例えば特開２００２−２３００５６号公報に記載されている「表面領域拡張法」を利用することが考えられる。以上がマーカ抽出・認識過程である。なお、マーカは、上述のように立体モデルとの組み合わせの仕方にルールがあるが、このルールに外れた組み合わせがなされる場合もあり得る。そのような場合に対処するために、手動による修正をなせる機能をマーカ抽出・認識手段２５に付加しておくのが好ましい。
【００３２】
マーカリスト２７が得られたら、これに基づいて断層像セット２３を携帯電話について上で説明した例のように修飾して詳細形状データ２８を作成する。この処理は、３次元形状データ処理装置５の形状詳細化手段２６を用いて自動的になされる。これは詳細形状設計過程である。
【００３３】
詳細形状設計を終えたらその設計を基にして製品製作設備６で製品２９を製作する（製品製作過程）。そして最後に製作した製品２９をユーザ１に納入する（製品納入過程）。
【００３４】
以上のように本発明では、物品を立体モデル法で設計するについて、設計対象物品における設計制約を有体的に具現化したマーカを介在させるようにしている。この結果、物品の意匠的デザインを表わした立体モデルに基づいて行う物品の詳細設計を自動化することが可能となり、したがって立体モデル法における設計作業で最も大きな作業量を占めている詳細設計作業の効率を向上させることができ、ひいては立体モデル法による設計作業全体の効率を大幅に向上させることができる。またマーカを用いることにより、意匠デザインに際して細かな設計制約に煩わされなくて済み、高度な設計知識を持たない一般個人でも自由なデザインを容易に行えるような環境を実現できる。そしてこうした詳細設計作業の効率向上と意匠デザインの制約からの解放により、カスタムデザイン生産に代表されるような少量多品種生産をより経済的に行うことが可能となる。
【００３５】
図１６に、本発明による形状設計サービス提供方法を実施する場合のシステム構成を模式化して示す。本システムも一方の主要な構成メンバーはユーザ１ａである。ただ他方の主要な構成メンバーは、ユーザ１ａがデザインした意匠に基づいて物品の詳細を設計してその結果をユーザ１ａに提供する設計会社２ｂとなる。もっとも、この設計会社２ｂは上記実施形態における製作会社２と同じ会社である場合も当然に考えられる。設計会社２ｂは、上記実施形態における製作会社２の場合と同様なマーカ作製装置３、断層撮像装置４、および３次元形状データ処理装置５を所有している。これら各装置の機能などは上記実施形態の場合と同様なので上での説明を援用する。また本システムにおいてなされる取引や各種処理についても、製品製作過程が不要となり、製品納入過程においては詳細設計結果を製品として電子ファイル３１などの形態で納入することになる、ということを除いて上記実施形態の場合と同様である。したがって共通する事項については上での説明を援用する。
【００３６】
本システムにあっても立体モデル法における設計作業で最も大きな作業量を占めている詳細設計作業の自動化によりその効率を向上させることが可能となり、ひいては立体モデル法による設計作業全体の効率を大幅に向上させることが可能となる。
【００３７】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明では、立体モデル法による設計について、設計対象物品における設計制約を有体的に具現化したマーカを介在させることにより、物品の詳細設計の自動化を可能としている。したがって本発明によれば、立体モデル法における設計作業で最も大きな作業量を占めている詳細設計作業の効率を向上させることができ、ひいては立体モデル法による設計作業全体の効率を大幅に向上させることができる。またマーカの介在により、詳細設計に関する制約に煩わされることなくなり、高度な設計知識を持たない一般個人でも自由なデザインを容易に行えるような環境を実現することができる。そしてこうした詳細設計作業の効率向上と意匠デザインの制約からの解放により、カスタムデザイン生産に代表されるような少量多品種生産をより経済的に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による形状設計方法とそれを活用した製品提供方法を実施する場合のシステム構成を模式化して示す図である。
【図２】設計対象物品に一例である携帯電話の構成例を示す図である。
【図３】図２の携帯電話の筐体デザインに用いられるマーカの例を示す図である。
【図４】図２の携帯電話の筐体デザインに用いられるマーカの例を示す図である。
【図５】図２の携帯電話の筐体デザインに用いられるマーカの例を示す図である。
【図６】マーカを組み合わせた携帯電話筐体の立体モデルの例を示す図である。
【図７】立体モデルからマーカを抽出・認識して詳細形状を生成する例をイメージ化して示す図である。
【図８】立体モデルからマーカを抽出・認識して詳細形状を生成する例をイメージ化して示す図である。
【図９】立体モデルからマーカを抽出・認識して詳細形状を生成する例をイメージ化して示す図である。
【図１０】設計対象物品に一例である置時計の構成例を示す図である。
【図１１】図１０の置時計の台座デザインに用いられるマーカの例を示す図である。
【図１２】マーカを組み合わせた置時計台座の立体モデルの例を示す図である。
【図１３】設計対象物品に一例である鍵の構成例を示す図である。
【図１４】図１３の鍵の摘み部デザインに用いられるマーカの例を示す図である。
【図１５】マーカを組み合わせた鍵摘み部の立体モデルの例を示す図である。
【図１６】本発明による形状設計サービス提供方法を実施する場合のシステム構成を模式化して示す図である。
【符号の説明】
１  ユーザ（顧客）
４  断層撮像装置（断層撮像手段）
７  マーカ
２２  立体モデル
２４  データベース読込み手段
２５  マーカ抽出・認識手段
２６  形状詳細化手段
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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