(57)【要約】物体（１０１）が立体形状物内を流れる状態を動画で表現するプログラムプロダクトであって、コンピュータに、立体形状を表現するツールを用いて物体の形状を作成する手順（Ｓ３２）と、手順により作成された物体の形状と物体の物性値（Ｓ３３）と物体の動的条件（Ｓ３５）とに基づいて物体の流れる状態を定義する手順（Ｓ３７〜Ｓ３９，Ｓ４１〜Ｓ４５）とを実行させるようにし、それにより少ない工数で廉価に立体形状物内を流れる物体の形状を表現するプログラムプロダクトが提供される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体が立体形状物内を流れる状態を動画で表現するプログラムであって、コンピュータに、立体形状を表現するツールを用いて前記物体の形状を作成する手順と、前記手順により作成された前記物体の形状と前記物体の物性値と前記物体の動的条件とに基づいて前記物体の流れる状態を定義する手順とを実行させることを特徴とする立体形状物内を流れる物体の形状表現プログラム。
【請求項２】
前記物性値は前記物体を構成する複数の粒子の各々の粒子径を含んでおり、前記複数の粒子は粘性を持っていない場合は、前記物体の流れる状態を定義する前記手順は、前記物体の体積が、前記粒子が個々に独立した形状で前記物体を構成し、重力方向に平行な面を基準に重力方向に前記粒子を隣接して前記物体の形状を表現した場合の体積であるとする手順を含むことを特徴とする、請求項１記載の立体形状物内を流れる物体の形状表現プログラム。
【請求項３】
前記物性値は前記物体を構成する複数の粒子の各々の粒子径を含んでおり、前記複数の粒子が粘性を持っている場合は、前記物体の流れる状態を定義する前記手順は、前記物体の体積が、前記粒子の体積の合計に等しく、重力方向に平行な面を基準に重力方向に前記粒子を隣接して前記物体の形状を表現する手順を含むことを特徴とする、請求項１記載の立体形状物内を流れる物体の形状表現プログラム。
【請求項４】
前記立体形状物が隙間を有しており、前記粒子の直径と前記隙間の大きさを比較して前記隙間を通して前記粒子が前記立体形状物から漏れるかどうかを判定する手順をさらに備える、請求項１記載の物体の形状表現プログラム。
【請求項５】
前記粒子が前記立体形状物から漏れるかどうかを判定する手順は、前記立体形状物内で前記物体の流れる方向に平行な面の隙間は除外する手順と、前記物体の環境条件及び前記物体の性質を判定条件に反映させる手順とを含むことを特徴とする、請求項４記載の物体の形状表現プログラム。
【請求項６】
物体が立体形状物内を流れる状態を動画で表現する方法であって、コンピュータに、立体形状を表現するツールを用いて前記物体の形状を作成する手順と、前記手順により作成された前記物体の形状と前記物体の物性値と前記物体の動的条件とに基づいて前記物体の流れる状態を定義する手順とを実行させるための立体形状物内を流れる物体の形状表現プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項７】
物体が立体形状物内を流れる状態を動画で表現する方法であって、立体形状を表現するツールを用いて前記物体の形状を作成する手順と、前記手順により作成された前記物体の形状と前記物体の物性値と前記物体の動的条件とに基づいて前記物体の流れる状態を定義する手順とを備える特徴とする立体形状物内を流れる物体の形状表現方法。
【請求項８】
物体が立体形状物内を流れる状態を動画で表現する装置であって、立体形状を表現するツールを用いて前記物体の形状を作成する物体形状作成手段と、前記物体形状作成手段により作成された前記物体の形状と前記物体の物性値と前記物体の動的条件とに基づいて前記物体の流れる状態を定義する物体の流れ状態判別手段とを備えることを特徴とする立体形状物内を流れる物体の形状表現装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は物体の形状表現プログラムプロダクトに関し、特にプリンタ内のトナーの容器からの漏れの動画表現、ポンプからの液漏れ、水タンクからの水漏れ等の流体の動画表現プログラムに関する。
【背景技術】  従来は、流体の流れを動画で表現する場合、物体の各状態のスライド画を作成して複数のスライド画を連続表示させることにより流れ状態の動画を作成していた。
スライド画による動画にて表現できない場合は、２次元図にて表現していた。
さらに、欠陥のある容器内からの液漏れ、粉体漏れの検証は、実機もしくはモックアップを作成し、漏れるか否かの検証を行っていた。
流体、粉体の動きを表現する場合、スライド画を作成し重ね合わせる従来の方法では、スライドの作成数が多いので工数が多いという課題があった。
２次元図で物体を表現する場合は、その物体の実態の連想が難しいという課題があった。
また、欠陥のある容器からの液漏れ検出において、従来のように実機相当のものを作成し検証する場合、コストと多くの時間を必要とするという課題があった。
【発明の開示】
本発明の目的は上記従来技術における課題に鑑み、少ない工数で廉価に立体形状物内を流れる物体の形状を表現するプログラムプロダクトを提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様により提供されるものは、物体が立体形状物内を流れる状態を動画で表現する方法であって、コンピュータに、立体形状を表現するツールを用いて物体の形状を作成する手順と、その手順により作成された物体の形状と物体の物性値と物体の動的条件とに基づいて物体の流れる状態を定義する手順を実行させることを特徴とする立体形状物内を流れる物体の形状表現プログラムプロダクトである。
物体の物性値と物体の動的条件とに基づいて物体の流れる状態を定義することにより、立体形状を表現する三次元ＣＡＤ等のツールを用いて簡単に物体の流れる様子が表現できる。
上記第１の態様において、物性値は物体を構成する複数の粒子の各々の粒子径を含んでおり、それら複数の粒子が粘性を持っていない場合は、物体の流れる状態を定義する手順は、物体の体積が、粒子が個々に独立した形状で物体を構成し、複数の粒子が粘性を持っている場合は、物体の流れる状態を定義する手順は、物体の体積が、粒子の体積の合計に等しくして、いずれの場合も重力方向に平行な面を基準に重力方向に粒子を隣接して物体の形状を表現する手順を含むようにしてもよい。
これにより粒子の粘性の有無に応じて物体の体積が別々に定義され、実際の物体の流れに忠実な流れを再現できる。
上記第１の態様において、立体形状物が隙間を有している場合、粒子の直径と隙間の大きさを比較して隙間を通して粒子が立体形状物から漏れるかどうかを判定する手順をさらに備えるようにしてもよい。
これにより、容器等の立体形状物の欠陥部分の隙間から物体が漏れるかどうかを検出できる。
さらに、粒子が立体形状物から漏れるかどうかを判定する手順は、立体形状物内で物体の流れる方向に平行な面の隙間は除外する手順と、物体の環境条件及び物体の性質を判定条件に反映させる手順とを含むようにしてもよい。
これにより、一層正確に容器等の立体形状物の欠陥部分の隙間から物体が漏れるかどうかを検出できる。
本発明の第２の態様により、物体が立体形状物内を流れる状態を動画で表現するプログラムであって、コンピュータに、立体形状を表現するツールを用いて物体の形状を作成する手順と、この手順により作成された物体の形状と物体の物性値と物体の動的条件とに基づいて物体の流れる状態を定義する手順とを実行させるための立体形状物内を流れる物体の形状表現プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も提供される。
本発明の第３の態様により、物体が立体形状物内を流れる状態を動画で表現する方法であって、立体形状を表現するツールを用いて物体の形状を作成する手順と、この手順により作成された物体の形状と物体の物性値と物体の動的条件とに基づいて前記物体の流れる状態を定義する手順とを備える特徴とする立体形状物内を流れる物体の形状表現方法も提供される。
本発明の第４の態様により、物体が立体形状物内を流れる状態を動画で表現する装置であって、立体形状を表現するツールを用いて物体の形状を作成する物体形状作成手段と、物体形状作成手段により作成された物体の形状と物体の物性値と物体の動的条件とに基づいて物体の流れる状態を定義する物体の流れ状態判別手段とを備えることを特徴とする立体形状物内を流れる物体の形状表現装置も提供される。
【図面の簡単な説明】  図１は本発明の実施の形態による立体形状物内を流れる物体の形状表現処理を実行するためのコンピュータシステムの構成を示すブロック図である。
図２は本発明の実施の形態による立体形状物内を流れる物体の形状表現装置の構成を示すブロック図である。
図３は本発明の実施の形態による立体形状物内を流れる物体の形状表現プログラムにおける手順の一部を示すフローチャートである。
図４は本発明の実施の形態による立体形状物内を流れる物体の形状表現プログラムにおける手順の他の一部を示すフローチャートである。
図５は粒子系の例を示す図である。
図６は粒子が粘性を持たない場合の物体の体積を説明する図である。
図７は粒子が粘性を持つ場合の物体の体積を説明する図である。
図８は粘性がない粒子が容器から漏れる様子を示す図である。
図９は粘性がある粒子が容器から漏れる様子を示す図である。
図１０は図３のステップＳ３５における物体の移動速度設定の方法を説明する図である。
図１１は図４のステップＳ４２にて設定する除外面を説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下に図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施の形態による立体形状物内を流れる物体の形状表現処理を実行するためのコンピュータシステムの構成を示すブロック図である。同図において、１１はＣＰＵ，１２はキーボード、１３はディスプレイ、１４は記憶装置、１５はバスである。
記憶装置１４には本発明で使用する三次元ＣＡＤ等の立体形状を表現するツールのソフトウェアをはじめとする、各種ソフトウェアと各種設定値が格納される。
キーボード１２からは物体の物性値等の各種設定値を入力する。
ＣＰＵ１１は、立体形状を表現するソフトウェア等を用いて、立体形状物内を流れる物体の形状表現を実行する。
ディスプレイ１３にはＣＰＵ１１により演算処理された結果得られた物体の形状が表現される。
図２は本発明の実施の形態による立体形状物内を流れる物体の形状表現装置の構成を示すブロック図である。同図において、２１は物体の形状作成手段、２２は物体の物性値及び物体周りの物性値の入力手段、２３は物体の粘性の有無判定手段、２４は物体形状変更手段、２５は物体の漏れ判定手段である。これらの手段は図１に示したコンピュータシステムを機能ブロックとして表現したものである。
図３は図１及び図２に示した装置で用いられる立体形状物内を流れる物体の形状表現プログラムにおける手順の一部を示すフローチャートである。
図３において、ステップＳ３１にて形状を表現しようとする物体の種類及び物体を構成する粒子の数をキーボード１２を用いて記憶装置１４に設定する。物体の種類としては、ポンプ内を流れる液体等の流体やプリンタ内のトナー等の粉体がある。いずれの物体も粒子の集合と考えられる。
ステップＳ３２では、物体の形状作成手段２１により、三次元ＣＡＤ等の立体形状を表現するツールを用いてコンピュータにより粒子の集合である物体の形状をとりあえず定義する。
次にステップＳ３３にて、キーボード１２を用いて、対象となる物体及びその物体をとりまく周りの物体の物性値を記憶装置１４に取り込む。対象となる物体の物性値としては、例えば、対象となる物体の質量、物体を構成する粒子の粒子径、粒子の粘度、摩擦力等がある。また、対象となる物体の周りの物体（容器）の物性値としては、例えば、その容器の形状、寸法、摩擦力などがある。これら物性値の記憶装置１４への取り込みは、図２の「物体の物性値及び物体周りの物性値入力手段２２」により行われる。
次いでステップＳ３４にて、容器内でのその物体の移動速度を設定し、記憶装置１４に格納する。物体の移動速度Ｖは、その物体の地表からの高さをｈ、物体質量をｍ、重力加速度をｇで表すと、
Ｖ＝（２×ｍ×ｇ×ｈ）１／２
で表される。ＣＰＵ１１はこの移動速度を計算して記憶装置１４に蓄積する。
次いでステップＳ３５にてキーボード１２を用いて重力方向のデータ（ベクトル）を記憶装置１４に取り込む。
そして、ステップＳ３６にて、重力方向のデータをもとにＣＰＵ１１により計算された物体に作用する力と粒子の表面張力の関係とに基づいて物体の移動方向を設定する。
次いでステップＳ３７にて、ＣＰＵ１１により物体の粒子の粘性の有無を判定する。
粘性有りの場合はステップＳ３８にて、ＣＰＵ１１により物体の体積が物体を構成する粒子の体積の合計に等しくし、上記物体の物性値及び物体周りの物性値に基づいて、ステップＳ３２で形成された物体の形状を、容器内を流れる形状に変形させる。この場合、重力方向に平行な面を基準に重力方向に粒子を隣接して物体の形状を表現して形状表現処理を終了する。
粘性無しの場合はステップＳ３９にて、ＣＰＵ１１により物体の体積は物体を構成する粒子が個々に独立した形状で物体を構成したときの物体の外周で囲まれる部分の体積とし、やはり上記物体の物性値及び物体周りの物性値に基づいて、ステップＳ３２で形成された物体の形状を、容器内を流れる形状に変形させる。この場合も、重力方向に平行な面を基準に重力方向に粒子を隣接して物体の形状を表現した場合の体積であるとして形状表現処理を終了する。ステップＳ３８及びＳ３９の処理は図２の物体形状変更手段２４により行われる。
図４は本発明の実施の形態による立体形状物内を流れる物体の形状表現プログラムにおける手順の他の一部を示すフローチャートである。
図４においては、物体が容器から漏れるかどうかの判定処理が図２に示した「物体の漏れ判定手段２５」により行われる。
まず、ステップＳ４１で図１により説明した物体の形状作成処理が行われる。
次いでステップＳ４２で、立体形状物内で物体の流れる方向に平行な面の隙間は除外するための除外面と、物体の環境条件及び物体の性質を判定条件に反映させるために、キーボード１２を用いて記憶装置１４内に除外面を設定し、且つ物体の環境温度、粘性、表面張力、摩擦力等を入力する。また、物体周りの物性値として、容器の形状、摩擦力等を入力する。
次いでステップＳ４３で、粒子径と隙間寸法とを比較する。この場合の粒子径は、粒子に粘性が無ければ、個々の粒子の直径がそのまま粒子径となるが、粒子に粘性がある場合は、複数の粒子の体積の合計での体積を有し、重力及び表面張力を考慮して定まる図３のステップＳ３７により表現された物体の重力方向に直交する方向の径が粒子径となる。
粒子径く隙間寸法であればステップＳ４４にて物体が容器から漏れると判定され、粒子径≧隙間寸法であればステップＳ４５にて物体が容器から漏れないと判定される。
図５は粒子系の例を示す図である。同図において、粒子１〜粒子４はそれぞれ直径Ｄ１〜Ｄ４を有している。
図６は粒子が粘性を持たない場合の物体の体積を説明する図である。同図において、粒子１〜４が接触して物体５を形成しているが、粒子１〜４が個々に独立した形状で変形することなく物体５を構成している。
図７は粒子が粘性を持つ場合の物体の体積を説明する図である。同図において、粒子間に粘性がある場合は、個々の粒子径の合計体積で定義する。つまり、各粒子の体積をＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４とすると、これらの粒子の集合である物体の体積はＢ１＋Ｂ２＋Ｂ３＋Ｂ４となる。物体形状は、容器の形状に合わせて、例えば、個々の体積の合計体積から計算される球形状７１又は楕円球状７２等で定義する。
図８は粘性がない粒子が容器から漏れる様子を示す図である。本発明の上記実施の形態により、粘性が無い場合の物体の体積は、物体を構成する粒子が個々に独立した形状で物体を構成し、重力方向に平行な面を基準に重力方向に粒子を隣接して物体の形状を表現した場合の体積であるとして形状表現処理されているので、粒子径＜隙間寸法であれば粒子は容器の隙間から漏れる。
図９は粘性がある粒子が容器から漏れる様子を示す図である。本発明の上記実施の形態により、粒子に粘性がある場合は、物体の体積は、物体を構成する粒子の体積の合計に等しく、重力方向に平行な面を基準に重力方向に粒子を隣接して物体の形状を表現して形状表現処理しているので、その形状の重力方向に垂直な方向の径が隙間寸法より小さい場合にのみ、物体が容器の隙間から漏れる。
図１０は図３のステップＳ３５における物体の移動速度設定の方法を説明する図である。同図において、容器の内壁１０２に沿って物体１０１が落下する場合、その物体の質量をｍ、重力の加速度をｇ、その物体の地表からの高さをｈとすると、落下速さＶは
Ｖ＝（２×ｍ×ｇ×ｈ）１／２
で表される。
図１１は図４のステップＳ４２にて設定する除外面を説明する図である。同図において、容器の側壁の一部に隙間１１１が存在するが、粒子の移動方向は重力方向なので、この隙間１１１から粒子が漏れることはないと考えられる。そこで、この隙間１１１を除外面としてコンピュータに設定しておく。
【産業上の利用可能性】  以上の説明から明らかなように、本発明により、流体や紛体等の容器等の立体形状物内での流れを、動画にて表現することにより、物体の流れのイメージの連想が行いやすくなるという効果が得られる。
また、欠陥のある容器からの液漏れ検証を行うことにより、実機を製作することなく製品開発の速い段階で検証が可能となるという効果も得られる。
【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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【国際調査報告】
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