(57)【要約】【課題】物体の形状変更データを簡単に作成でき、且つ作業効率の向上を図ることができる物体の形状変更データ作成技術の提供を課題とする。【解決手段】物体のソリッドデータを分割して形成されたメッシュに関するるメッシュデータ、及び物体の形状変更後における変更部分の表面の形状に関する変形面データの入力を受ける入力手段１１と、メッシュにおける表面上の節点を、変更部分の表面まで移動する節点移動手段１２と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体のソリッドデータを分割して形成されたメッシュに関するメッシュデータ、及び前記物体の形状変更後における変更部分の表面の形状に関する変形面データの入力を受ける入力手段と、
前記メッシュにおける表面上の節点を、前記変更部分の表面まで移動する節点移動手段と、
を備えることを特徴とする物体の形状変更データ作成装置。
【請求項２】
前記変更部分の表面と、前記メッシュにおける表面上の前記節点との距離を算出する距離算出手段を、更に備え、
前記節点移動手段は、前記距離に基づいて前記節点を移動することを特徴とする請求項１に記載の物体の形状変更データ作成装置。
【請求項３】
前記距離が所定の範囲内にあるか否かを判断する距離判断手段を、更に備え、
前記節点移動手段は、前記距離が前記所定の範囲内にあると判断された場合に、前記節点を移動することを特徴とする請求項２に記載の物体の形状変更データ作成装置。
【請求項４】
前記節点が移動された後、前記節点の移動方向と略平行な方向に配置されている前記節点同士の間隔を均等化する節点間隔均等化手段を、更に備えることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の物体の形状変更データ作成装置。
【請求項５】
コンピュータが、
物体のソリッドデータを分割して形成されたメッシュに関するメッシュデータ、及び前記物体の形状変更後における変更部分の表面の形状に関する変形面データの入力を受けるステップと、
前記メッシュにおける表面上の節点を、前記変更部分の表面まで移動するステップと、
を実行することを特徴とする物体の形状変更データ作成方法。
【請求項６】
前記変更部分の表面と、前記メッシュにおける表面上の前記節点との距離を算出するステップを、更に実行し、
前記メッシュにおける表面上の節点を、前記変更部分の表面まで移動するステップは、前記距離に基づいて前記節点を移動することを特徴とする請求項５に記載の物体の形状変更データ作成方法。
【請求項７】
前記距離が所定の範囲内にあるか否かを判断するステップを、更に実行し、
前記メッシュにおける表面上の節点を、前記変更部分の表面まで移動するステップは、前記距離が前記所定の範囲内にあると判断された場合に、前記節点を移動することを特徴とする請求項６に記載の物体の形状変更データ作成方法。
【請求項８】
前記節点が移動された後、前記節点の移動方向と略平行な方向に配置されている前記節点同士の間隔を均等化するステップを、更に実行することを特徴とする請求項５〜７の何れかに記載の物体の形状変更データ作成方法。
【請求項９】
コンピュータに、
物体のソリッドデータを分割したメッシュに関するメッシュデータ、及び前記物体の形状変更後における変更部分の表面の形状に関する変形面データの入力を受けるステップと、
前記メッシュにおける表面上の節点を、前記変更部分の表面まで移動するステップと、
を実行させることを特徴とする物体の形状変更データ作成プログラム。
【請求項１０】
前記変更部分の表面と、前記メッシュにおける表面上の前記節点との距離を算出するステップを、更に実行させ、
前記メッシュにおける表面上の節点を、前記変更部分の表面まで移動するステップは、前記距離に基づいて前記節点を移動することを特徴とする請求項９に記載の物体の形状変更データ作成プログラム。
【請求項１１】
前記距離が所定の範囲内にあるか否かを判断するステップを、更に実行させ、
前記メッシュにおける表面上の節点を、前記変更部分の表面まで移動するステップは、前記距離が前記所定の範囲内にあると判断された場合に、前記節点を移動することを特徴とする請求項１０に記載の物体の形状変更データ作成プログラム。
【請求項１２】
前記節点が移動された後、前記節点の移動方向と略平行な方向に配置されている前記節点同士の間隔を均等化するステップを、更に実行させることを特徴とする請求項９〜１１の何れかに記載の物体の形状変更データ作成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車部品などの形状を変更する際に好適な物体の形状変更データ作成技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車部品を設計する際には、３Ｄ−ＣＡＤ（Computer Aided Desighn）によって部品のソリッドデータを作成することが多い。
【０００３】
また、有限要素法によって部品の変形や応力などを解析する場合には、その部品のメッシュデータを作成する。なお、メッシュとは、周知のように、分割した要素の集合（網目状に見える）をいう。
【０００４】
従来、部品の形状を変更する際には、その都度３Ｄ−ＣＡＤを用いて変更後の部品のソリッドデータ、及びそのメッシュデータを作成していた。
【特許文献１】特開２０００−２５９６８８号公報
【特許文献２】特開平５−２０５０１２号公報
【特許文献３】特開２００５−３２２２３５号公報
【特許文献４】特開２００２−１８３２２９号公報
【特許文献５】特許第３０５９８６７号公報
【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、従来は、部品形状を変更する際に、その都度３Ｄ−ＣＡＤを用いて変更後の部品のソリッドデータ、及びメッシュを作成していたので、ブーリアン演算が必要になり、また、変更の前後におけるソリッドデータの変更のない部分を整合させる作業の難易度が高く、熟練を要する作業が必要になるという問題があった。
【０００６】
また、部品形状を変更する毎に、メッシュデータの作成、解析条件の付加などの作業を繰り返し行う必要があり、手間がかかり、作業効率が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みなされたもので、物体の形状変更データを簡単に作成でき、且つ作業効率の向上を図ることができる物体の形状変更データ作成技術の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。すなわち、本発明は、
物体のソリッドデータを分割して形成されたメッシュに関するメッシュデータ、及び前記物体の形状変更後における変更部分の表面の形状に関する変更表面データの入力を受ける入力手段と、
前記メッシュにおける表面上の節点を、前記変更部分の表面まで移動する節点移動手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、物体の形状変更前のメッシュにおける表面上の節点を、形状変更後の表面まで移動するだけで、物体の形状変更データを作成できる。
【００１０】
従って、物体の形状変更後におけるソリッドデータを作成する必要がないので、変更前
後のソリッドデータの整合性のチェックなどの作業が不要になるので、作業が簡単になる。
【００１１】
また、形状変更後の物体におけるメッシュデータの全体を作成する必要がないので、作業の手間を省いて、作業効率を向上させることができる。
【００１２】
ここで、前記変更部分の表面と、前記メッシュにおける表面上の前記節点との距離を算出する距離算出手段を、更に備え、
前記節点移動手段は、前記距離に基づいて前記節点を移動するように構成にできる。
【００１３】
この構成により、例えば変更の度合いが大きい部分の節点のみ移動することにより、処理時間を短縮できる。
【００１４】
また、前記距離が所定の範囲内にあるか否かを判断する距離判断手段を、更に備え、
前記節点移動手段は、前記距離が前記所定の範囲内にあると判断された場合に、前記節点を移動するように構成にできる。
【００１５】
また、前記節点が移動された後、前記節点の移動方向と略平行な方向に配置されている前記節点同士の間隔を均等化する節点間隔均等化手段を、更に備える構成にできる。この場合は、形状変形後におけるメッシュの品質を上げることができる。
【００１６】
また、前記節点が移動された後、前記節点の移動方向と略平行な方向に配置されている前記節点同士の間隔を均等化する節点間隔均等化手段を、更に備える構成にできる。この構成により、メッシュの品質を改善できる。
【００１７】
また、本発明は、コンピュータその他の装置、機械等が上記いずれかの処理を実行する方法であってもよい。また、本発明は、コンピュータその他の装置、機械等に、以上のいずれかの機能を実現させるプログラムをコンピュータ等が読み取り可能な記録媒体に記録したものであってもよい。
【００１８】
ここで、コンピュータが読み取り可能な記録媒体とは、データやプログラム等の情報を電気的、磁気的、光学的、機械的、または化学的作用によって蓄積し、コンピュータから読み取ることができる記録媒体をいう。
【００１９】
このような記録媒体のうちコンピュータから取り外し可能なものとしては、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、CD-R/W、DVD、DAT、８mmテープ、メモリカード等がある。
【００２０】
また、コンピュータに固定された記録媒体としてハードディスクやＲＯＭ（リードオンリーメモリ）等がある。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、物体の形状変更後のソリッドデータ、及びメッシュデータを作成する必要がないので、作業が簡単になると共に、手間を省いて作業効率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という）に係る物体の形状変更データ作成技術について説明する。なお、以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成には限定されない。
【００２３】
〈装置概要〉
図１は、本発明に係る実施形態の物体の形状変更データ作成装置を示す機能ブロック図である。
【００２４】
この物体の形状変更データ作成装置１は、物体２０（図２参照）の形状変更前におけるメッシュデータ及び解析データ、形状変更後における変更部分の表面形状を表す変形面データを用いて、物体２０の形状変更後のデータ（形状変更データ）を作成するものである。
【００２５】
すなわち、この物体の形状変更データ作成装置１は、形状変更前の物体２０（図２参照）のソリッドデータを分割して形成されたメッシュ２１（図３参照）に関するメッシュデータ、及び物体２０の形状変更後における変更部分の表面（変形面）２２の形状に関する変形面データの入力を受ける入力手段１１と、入力されたメッシュデータ及び変形面データを同一座標軸上で重ね合わせる重ね合わせ手段２５と、メッシュ２１における表面上の節点２１ａ〜２１ｎ（図3参照）を、変更部分の変形面２２まで移動する節点移動手段１
２と、変更部分の変形面２２とメッシュ２１における表面上の各節点２１ａ〜２１ｎとの距離Ｌ（図４参照）を算出する距離算出手段１３とを備えている。
【００２６】
また、この物体の形状変更データ作成装置１は、変更部分の変形面２２とメッシュ２１における表面上の各節点２１ａ〜２１ｎとの距離Ｌが、所定の範囲内にあるか否かを判断する距離判断手段１４と、メッシュ２１の表面上の節点２１ａ〜２１ｎが移動された後、節点２１ａ〜２１ｎの移動方向と略平行な方向に配置されている節点２６（図３参照）同士の間隔を均等化する節点間隔均等化手段としてのスムージング手段１５と、メッシュ２１、変更部分の変形面２２などを表示する表示手段１６とを備えている。
【００２７】
次に、上記各構成要素について説明する。入力手段１１は、上記のように、形状変更前の物体２０におけるソリッドデータを分割して形成されたメッシュ２１に関するメッシュデータ、及び物体２０の形状変更後における変更部分の変形面２２の形状に関する変形面データの入力を受ける。この入力手段１１は、データで入力を受け、又はキーボードやマウスなどで入力を受けることができる。
【００２８】
なお、メッシュデータは例えばテトラ（四面体要素）メッシュデータとして生成される。このテトラメッシュデータは、“ＴＥＴＲＡ  ＴＩＤ  １０  ２０  ３０  ４０”のように生成される。ここで、“ＴＥＴＲＡ”がテトラメッシュデータであることを意味し、”ＴＩＤ”は、解析対象物においてテトラメッシュをユニークに識別するテトラメッシュ識別情報（メッシュ識別情報に相当）である。また、”１０  ２０  ３０  ４０”は、テトラメッシュの４頂点をの座標点に相当する節点データの識別情報である。
【００２９】
また、節点データは、例えば、”ＧＲＩＤ  １０  Ｘ１  Ｙ１  Ｚ１”の形式で記述される。ここで、”ＧＲＩＤ”が節点データであることを意味し、”１０”は解析対象物において節点データをユニークに識別する識別情報であり、”Ｘ１  Ｙ１  Ｚ１”はその座標である。また、メッシュデータは、ヘキサ（６面体要素）メッシュデータとして作成することができる。
【００３０】
物体２０の形状を変更した後の変更部分の変形面２２は、図２に示すように、例えば３Ｄ−ＣＡＤによって、変形前の物体２０におけるソリッドデータの変更すべき部分の表面２０ａのみスプリットし、これを適宜な位置に配置することにより作成することができる。なお、図２中の×印は、形状変更前のソリッドデータと形状変更後の変形面２２との新たな境界を示す。
【００３１】
入力手段１１で入力を受けたメッシュデータ及び変形面データは、図３に示すように、重ね合わせ手段２５によって同一の座標軸上で重ね合わせられる。これらのメッシュデータ及び変形面データは、表示装置の画面上に表示される。
【００３２】
節点移動手段１２は、メッシュ２１の表面に仮想のシェル要素をコーティングし、その表裏方向を基準とする。シェル要素を設けるのは、作業の間中、メッシュ２１を記憶しておくためである。
【００３３】
図４に示すように、例えば節点２１ｈを移動させる場合は、節点２１ｈの周辺に仮想のシェル要素２３をコーティングし、これらの仮想のシェル要素２３，２３における法線方向ベクトルＡ，Ｂを合成した合成ベクトルＹの方向に、節点２１ｈを移動させる。他の節点についても同様である。
【００３４】
なお、シェル要素とは、周知のように、応力解析で一般に使用される要素ファミリーの一つである。要素ファミリーは、主として幾何学的な特性によって分類されている。この要素ファミリーには、図５に示すように、連続体要素（ソリッド）、シェル要素、はり要素、剛体要素、膜要素、無限要素、結合要素（ばね、ダッシュボード）、トラス要素がある。
【００３５】
各要素には、図５中に黒丸で示すように、節点が設けられる。図６（ａ），（ｂ）は、連続体要素（ソリッド）の節点の一例を示す。図６（ａ）は、線形要素の節点（８節点れんが型、Ｃ３Ｄ８）を示す。また、図６（ｂ）は、２次要素の節点（２０節点れんが型、Ｃ３Ｄ２０）を示す。
【００３６】
図１の距離算出手段１３は、図４に示すように、各節点２１ａ〜２１ｈから、上記合成ベクトルＹの方向に延び、各節点２１ａ〜２１ｈ（節点２１ｈのみ図示）と変更部分の変形面２２間に引かれる直線２４の長さを算出する。この直線２４の長さが、各節点２１ａ〜２１ｈと変形面２２との距離Ｌとなる。
【００３７】
距離判断手段１４は、距離算出手段１３で算出された距離Ｌが、所定の範囲内にあるか否かを判断する。そして、例えば各節点２１ａ〜２１ｈと変形面２２との距離Ｌが所定の範囲から外れている場合には、節点２１ａを移動しないようにできる。
【００３８】
例えば、所定の範囲としてＸｍｉｎ（極小）〜Ｘｍａｘ（極大）を設定し、距離ＬがＸｍｉｎより長い、又はＸｍａｘより短い場合には、その節点を移動しない。なお、距離Ｌが所定の範囲から外れている場合には、その旨のアナウンス（表示）をして、オペレータの指示を仰ぐようにできる。
【００３９】
例えば、節点２１ａ及び節点２１ｎと変形面２２との距離Ｌが所定の範囲から外れていると判断され、これ以外の節点２１ｂ〜２１ｍと変形面２２との距離Ｌが所定の範囲内にあると判断された場合は、節点２１ａ，２１ｎを除いた節点２１ｂ〜２１ｍを変形面２２まで移動する。
【００４０】
図７は、節点２１ａと節点２１ｎを除いた節点２１ｂ〜２１ｍを、変形面２２まで移動したときのメッシュ２１を示す。この状態では、移動した節点２１ｂ〜２１ｍの周囲のシェル要素２３が細長く延びている。
【００４１】
スムージング手段１５は、節点２１ｂ〜２１ｍが移動された後、節点２１ｂ〜２１ｍの移動方向と略平行な方向Ｙで、且つメッシュ２１上で連続して配置されているメッシュ２
１内部の節点２６を移動し、その方向における節点２６同士の間隔を均等化する。これにより、メッシュ２１の品質が改善される。
【００４２】
なお、節点同士の間隔を均等化する際には、間隔を均等化すべき節点が並んでいる方向における部品の肉厚を節点の間隔数で割ることにより、接点の間隔を算出する。
【００４３】
図７の場合には、節点２１ｂ〜２１ｍの移動により、これらの一層目（表面）の節点２１ｂ〜２１ｍと、二層目の節点２６との間隔が元の間隔より長くなる。
【００４４】
スムージング手段１５では、例えば節点２１ｈの移動方向Ｙと略平行な方向に配置されている節点２６，２６・・・を、節点２１ｈの移動方向Ｙと略平行な方向に移動させることによって、一層目（表面）の節点２１ｈと二層目の節点２６との間隔、二層目の節点２６と三層目の節点２６との間隔、ｎ層目の節点２６と（ｎ+１）層目の節点２６との間隔
を均等化する。他の節点についても同様である。
【００４５】
上記各手段１１〜１６の機能は、コンピュータ上に実現されるＣＡＤシステムの１つの機能として、コンピュータ上で実現されるコンピュータプログラムによって実現される。ここで、コンピュータは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、メモリ、入出力インターフェース、入出力インターフェースに接続される外部記憶装置、表示装置、入力装置、通信装置等を有する。
【００４６】
外部記憶装置は、例えば、ハードディスク駆動装置である。また、外部記憶装置は、着脱可能な記憶媒体の駆動装置、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ  ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）等の駆動装置を含む。さらに、外部記憶装置として、フラッシュメモリカードの入出力装置を用いてもよい。
【００４７】
表示装置は、例えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ  ）、液晶ディスプレイ等である。また、入力装置は、キーボード、ポインティングデバイス等である。ポインティングデバイスには、マウス、ジョイスティック、タッチパネル、静電方式のフラットなポインティングデバイス、スティック形状のポインティングデバイス等を含む。通信装置は、例えば、ＬＡＮ基板等である。
【００４８】
＜処理フロー＞
図８は、この物体の形状変更データ作成装置１の処理フローを示す。上述のように、この処理フローは、コンピュータプログラムとして実現される。
【００４９】
なお、ここでは所定部品（物体）の変形前の形状をＡ形状、変形後の形状をＢ形状として説明する。この処理では、まず、Ａ形状におけるソリッドデータ及びメッシュデータ、Ｂ形状における変形部分の変形面データの入力を受ける（Ｓ１）。
【００５０】
Ａ形状のソリッドデータ及びメッシュデータは、所定部品の新規設計時など事前に３Ｄ−ＣＡＤによって作成されたものを使用できる。
【００５１】
また、変形面データは、新規設計時などに事前に作成されたソリッドデータを用いて、これを加工することによって作成できる。
【００５２】
次に、変形面２２を有効面として設定する（Ｓ２）。なお、変形面２２を複数の小さな平面または曲面で形成した場合は、これらの平面または曲面を集合して有効面とする。
【００５３】
次に、メッシュ上に仮想のシェルをコーティングする（Ｓ３）。次に、メッシュ表面上の節点と有効面（変形面）との距離を算出する（Ｓ４）。
【００５４】
次に、メッシュ表面上の節点と有効面との距離が所定の範囲内か否かが判断される（Ｓ５）。ここで上記距離が所定の範囲内であると判断された場合は、次に、その節点を有効面まで移動する（Ｓ６）。
【００５５】
また、上記ステップ（Ｓ５）で、上記距離が所定の範囲から外れていると判断された場合は、その節点を移動することなく処理を終了する。
【００５６】
上記ステップ（Ｓ６）で節点を有効面まで移動した後、メッシュ内部の節点を移動して、節点間の間隔を均等化することにより、スムージング処理を行う（Ｓ７）。
【００５７】
次に、各節点に解析のための条件を付加する（Ｓ８）。この解析のための条件は、当初の設計時（当該部品の変形前）に使用されていた解析条件が使用される。これにより、へ系による効果（所定の対策による効果）が確認される。
【００５８】
次に、上記で計算された計算データ（所定部品の変形データ）を、データベースに記録する（Ｓ９）。この計算データには、変更後のＢ形状に対するメッシュデータ、解析条件などが含まれている。
【００５９】
このように、本発明の物体の形状変更データ作成装置１は、既に作成されているソリッドデータ、メッシュデータ及び解析条件を有効に利用して、形状変更後の形状変更データを作成できる。そして、形状変更後（対策後）のメッシュデータによって当初の解析を実施できる。
【００６０】
従って、形状変更の前後におけるソリッドデータの整合性のチェックなどが不要になるので、作業が簡単になる。また、メッシュデータ全体を再度作成する必要がないので、作業効率を向上させることができる。
【００６１】
また、本発明は、以上のいずれかの処理をコンピュータに実行させるプログラムであってもよい。また、本発明は、そのような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、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリカード等であってもよい。また、本発明は、コンピュータがそのような処理を実行する方法として実現してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る物体の変形データ作成装置の機能ブロックを示す図である。
【図２】本発明に係る変形表面の作成方法を示す図である。
【図３】本発明に係るメッシュ及び変形表面を示す図である。
【図４】本発明に係る節点の移動方向及び節点と変形表面との距離を示す図である。
【図５】一般的な要素ファミリーを示す図である。
【図６】ソリッドモデルにおける節点の態様を示す図である。
【図７】本発明に係る節点を変形表面まで移動した後の状態を示す図である。
【図８】本発明に係る処理フローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６３】
１  物体の形状変更データ作成装置
１１  入力手段
１２  節点移動手段
１３  距離算出手段
１４  距離判断手段
１５  スムージング手段
１６  表示手段
２０  物体
２１  メッシュ
２１ａ〜２１ｎ  メッシュ表面上の節点
２２  変形面
２３  シェル要素
２４  直線
２５  重ね合わせ手段
２６  メッシュ内部の節点
【図１】
2007334726.tif 000003
【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】
2007334726.tif 000009
【図８】
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