JPH0281271A - コンピュータ援用による設計システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、物体を投影して得たと同様な２次元設計図形
データから、そのデータが表す設計された物体を解析す
るための３次元解析データを得ることのできるコンピュ
ータ援用による設計システムに関する。

［従来の技術］ コンピュータ援用による設計システム（いわゆるＣＡＤ
システム）によって設計された設計物であれ、人間がコ
ンピュータを援用することなく設計した設計物であれ、
設計終了時には、その設計物が所定の使用条件を満足し
、使用環境下において問題なく作動するか否かの解析が
行われることが多い。

このような解析には、周知の手法、例えば有限要素法が
適用され、このような手法を適用できるように、設計物
を特定する図形データ等を生成する。

ところで、ＣＡＤシステムは、オペレータの入力操作に
応じて設計図面を作成するのに用いられるものであり、
従って、設計物を示す図形データは設計物を表示するよ
うに適した観点からそのデータ形式が定められている。

他方、解析処理装置に入力される設計物を表す図形デー
タは、形状を特定するだけでなく、解析処理を実行させ
るのに好適なような観点からそのデータ形式が定められ
ている。その結果、ＣＡＤシステムが設計した設計物に
関する図形データと、その設計物を解析処理するための
解析処理装置に対する解析用の図形データ等とはデータ
形式が異なる。

従来、解析用の図形データとして斜視図的な３次元の図
形データを用いることが一般的に行なわれており、いわ
ゆる設計図に表記されるような少なくとも１個以上の２
次元投影図でなる２次元の図形データを用いることはな
されていない。従って、２次元の図形データとして設計
結果を得るＣＡＤシステムを用いた設計物の解析をその
データのままでは実行させることができない。

［発明が解決しようとする課題］ そのため、２次元図形データで出力するＣＡＤシステム
の設計結果に対しては、２次元的な解析に止っている場
合が多かった。

２次元図形データに対しても３次元的な解析を行なおう
とすると、２次元図形データを３次元図形データに変換
することを要する。しかし、従来、かかる変換は、ＣＡ
Ｄシステムと解析処理装置とが別個に構成されているた
め、上述のようにデータの整合性がなく、オペレータの
手作業によってなされていた。このような変換は、コン
ピュータ等を用いて対話的に行なうことも可能であるが
、解析のなめには、単に図形データだけでなく、解析の
種類や解析条件等をも入力することを要し、入力操作が
非常に繁雑になると考えられる。

因に、板金物やブロック物等の厚さが一定の部分を含む
部材について言えば、例えば、プログラマブルな演算処
理を利用すれば厚さが一定であるので、簡易に入力用の
解析データを得ることができるが、オペレータが実行す
る場合には、その都度入力操作しなければならず、似た
ようなデータの繰返し入力のために操作が煩らしくなる
。

本発明は、以上の点を考慮してなされたもので、設計結
果の多くが解析処理に利用されることに着目し、２次元
図形データで表われた設計結果を３次元解析に容易に利
用させることができるようにしたコンピュータ援用によ
る設計システムを提供しようとするものである。

「課題を解決するための手段］ かかる課題を解決するなめ、本発明においては、設計物
体に関し、その設計物体を投影して得たと同様な少なく
とも１個以上の２次元図形でなる設計図形データを得る
コンピュータ援用による設計システムにおいて、設計図
形データから、設計物体に対する３次元解析を実行させ
ることができる形式の３次元解析データを得る解析デー
タ生成装置を設けた。

［作用］ 従来の設計システムの多くは、設計だけを行なうもので
あり、それ以上の機能を実現するようにはなされていな
い。しかし、設計された多くの図形について、その図形
が表す物体が実際上の使用条件等を十分満足するもので
あるか否か等の解析が実行される。かかる解析は、立体
に対するものであるので２次元解析より３次元解析が好
ましい。

そこで、２次元図形でなる設計図形データを得る設計シ
ステムにおいて、解析に便利なように、解析処理装置が
直ちに利用できるような３次元解析データを、解析デー
タ生成装置が設計による２次元図形データから生成する
ようにした。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら詳述する
。

ここで、第１図はかかる実施例の構成を示すブロック図
、第２図及び第３図はそれぞれその図形データ変換部が
実行する変換処理手順を示すフローチャート、第４図及
び第５図は図形データの変換前後を示す路線図である。

このＣＡＤシステム１は、第１図に示すように、デジタ
イザやいわゆるマウス等の座標入力装置及びキーボード
等のコード入力装置からなる入力装置２を備え、オペレ
ータが入力操作した図形要素名（直線、円弧、円等）や
、図形座標（大きさ等を指示する数値、位置等）のデー
タをこの入力装置２を介して取り込むようになされてい
る。このような入力データは、図形処理装置３に与えら
れる。図形処理装置３は、入力データを内蔵する図形記
憶部に与えて新たに記憶させたり、既に記憶されている
内容を更新させたりすると共に、オペレータが視覚で認
識できるように設計物の形状を入力データから入力段階
に応じて形成して図形表示装置４に与えて表示させる。

この実施例の場合、図形処理装置３は、いわゆる設計図
面に記載されていると同様な、立体物を投影させた２次
元図形（平面図、側面図、正面図等）によって設計結果
を規定して表示させる。

このようなオペレータとＣＡＤシステム１との対話的な
処理によって設計物を設計していく一般的な構成に加え
て、この実施例においては、設計された設計物の２次元
図形データから、解析用の図形データや属性データ等の
解析データを生成する構成を有する。

すなわち、第１図に示すように、３次元解析データ生成
装置１０を備える。この３次元解析データ生成装置１０
は、図形処理装置３が設計処理を終了したときに、３次
元解析データの生成処理を開始する。３次元解析データ
生成装置１０は、図形データ変換部１１と、解析データ
生成部１２とからなる。

図形データ変換部１１は、設計の結果得られた２次元図
形データがどのような対象物に関するものかを判断した
後、その対象物の種別に応じて定まる第２図又は第３図
に示す図形変換処理手順に従い、設計の結果得られた２
次元図形データを斜視図的に見える３次元の図形データ
に変換するものである。なお、この図形データ変換部１
１には、図形処理装置３から設計結果としての２次元図
形データに加えて、奥行き方向と、３次元図形が取り付
けられる絶対座標とを指示する変換処理情報が与えられ
、この変換処理情報をも用いて変換処理する。

具体的には、第４図（Ａ＞に示すような板金物に関する
３面図構成の２次元図形データを第４図（Ｂ）に示す３
次元図形データに変換したり、第５図（Ａ＞に示すよう
な厚みが−様なブロック物に関する平面図構成の２次元
図形データを第５図（Ｂ）に示す３次元図形データに変
換するものである。

次に、板金物に関する２次元図形データを３次元図形デ
ータに変換する処理について第２図を参照しながら詳述
する。

図形データ変換部１１は、２次元図形データから各端点
の座標値を抽出する（ステップ１００）。

例えば、第４図（Ａ＞の場合、線分同士の交点Ｐ１〜Ｐ
１３、ＰＬ６〜ＰＬ９や円弧の開始点Ｐ１４や円弧の終
了点Ｐ１５の座標値が抽出される。

その後、抽出した端点座標を投影面毎にグループ化する
（ステップ１０１）。第４図（Ａ＞の場合、３個の投影
面Ａ１〜Ａ３を認識し、各投影面Ａ１−Ａ３毎に端点Ｐ
１〜Ｐ６、Ｐ７〜Ｐ１２、Ｐ１３〜Ｐ１９をグループ化
する。その後、図形データ変換部１１は、各投影面にお
ける端点て他の投影面における端点と同一のものを検出
して投影面間の端点グループの対応付けを行なう（ステ
・ンプ１０２）。第４図（Ａ）の場合、かかる処理によ
って、例えば端点Ｐ４、ｐＨ及びＰＩ３が板金物上同一
点を表すものであるとして対応付けられる。

次に、図形データ変換部１１は、各稜線の長さ等に基づ
いて板厚部を示す稜線を検出し、その後、検出した板厚
部に基づいて板厚部を抽出する（ステップ１０３）。第
４図（Ａ）において、例えば、端点Ｐ１３及びＰＩ３を
結ぶ稜線が板厚部を示す稜線として抽出され、これに基
づいて図中に太線で示す板厚部ＴＨが抽出される。図形
データ変換部１１は、このようにして板厚部を抽出する
と、例えば、板厚部に等しい長さを有するいずれかの稜
線の両端点を走査基準位置として設定し、また、各投影
面について板厚部を走査する方向を設定する（ステップ
１０４、ＩＱ５）。

その後、図形データ変換部１１は、現時点での走査位置
の２次元図形上の座標値を３次元図形上での値に変換す
る（ステップ１０６）。なお、この際には、与えられた
奥行き方向の情報及び３次元図形の原点座標の情報を利
用する。その後、走査が基準位置に戻ったか否かを判断
し、戻っていない場合には、さらに、走査が同一の板厚
部を２回目に走査するような状態になったか、また、そ
の方向ではもはや走査できない状態になったかを判断す
る（ステップ１０７．１０８）。１個の投影面（例えば
、第４図（Ａ）の図Ａ３）が正面図及び背面図の両方を
表しているような場合には、同一の板厚部を２回走査す
るようなことも生じ、この場合には、走査方向を逆方向
に設定して次のステップ１１０に進む（ステップ１０９
）。また、いままでの走査方向では走査が終了した場合
にも、走査方向を逆方向に設定して次のステップ１１０
に進む（ステップ１０９）。

これに対して、走査が同一の板厚部を２回目に走査する
ような状態でもなく、さらにその方向で走査可能は場合
には、また、走査方向として逆方向を設定した場合には
、走査位置として所定分だけ進めて上述の３次元変換処
理（ステップ１０６）に戻る（ステップ１１０）。

上述の基準位置に戻ったか否かの判断の結果、戻ったと
判断すると、さらに、未走査部分が残っているか否かを
判断し、残っている場合には、上述のステップ１０４に
戻って新たに基準位置を設定して走査を繰返し、未走査
部分が残っていない場合には、奥行き方向に対応する端
点同士を接続し、その後一連の処理を終了する（ステッ
プ１１１．１１２）。

例えば、第４図（Ａ＞に示す２次元図形における投影面
Ａ３の上端部の２端点Ｐ１３及びＰＩ３を基準位置に設
定し、この投影面Ａ３における板厚部ＴＨを下方に走査
するように走査方向を設定した場合、この投影面Ａ３の
板厚部ＴＨの走査が終わるまで、この板厚部ＴＨを３次
元図形に変換する。この投影面Ａ３の板厚部に対する３
次元図形への変換が終了すると、そのときには、端点Ｐ
１６及びＰＩ３が投影面Ａ２の端点ＰＩＯ及びＰｌｌと
同一位置を表すので、これら端点側からこの投影面Ａ２
における板厚部を３次元図形データに変換する。この投
影面Ａ２における板厚部会てについて変換が終了すると
、背面をも表している投影画人３における板厚部につい
て変換動作する。

この場合、この投影面Ａ３についての走査方向は、上方
から下方に向かう方向に設定しているが、この段階では
、投影面Ａ３の変換走査が１回終了しているので、今度
は、この投影面Ａ３の板厚部を上述とは逆方向に走査す
る。このようにして、投影面Ａ３における２回目の走査
が終了すると、投影面Ａ１における板厚部の走査変換に
進む。このようにして、投影面Ａ１について３次元図形
データへの変換が終了すると、走査が一巡して再び基準
位置に戻る。そこで、板厚部の走査、３次元図形データ
への変換を終了し、奥行き方向に端点を結ぶ稜線Ｌ１〜
Ｌ３（第４図（Ｂ）参照）を形成して３次元図形データ
への変換を終了する。

このようにして、第４図（Ａ＞に示す板金物に関する２
次元図形データは、第４図（Ｂ）に示す３次元図形デー
タに変換される。

次に、２次元図形データがブロック物に関するものであ
る場合についての３次元図形データへの変換処理を第３
図を参照しながら詳述する。

この場合には、図形データ変換部１１は、まず、設計さ
れた２次元図形データから各要素の端点を抽出する（ス
テップ１２０）。その後、抽出した端点に基づいて、３
次元座標軸上でのその面（２次元図形データが表す面）
の位置を演算し、同時に指定されたブロック物の厚みを
考慮して下側に位置する面の位置を決定する。すなわち
、ブロック物の上面及び下面を表す２平面を形成する（
ステップ１２１．１２２）。その後、図形データ変換部
１１は、上面及び下面の対応する端点同士等を奥行き方
向に結んで、最終的に３次元図形データを形成し、一連
の処理を終了する（ステップ１２３）。

例えば、第５図（Ａ＞に示すような２次元図形データ（
平面図）から端点Ｐ２０〜Ｐ２７が抽出され、抽出され
た端点に基づき、ステップ１２０〜１２２の処理によっ
て上面ＵＳ及び下面ＬＳでなる図形データ（第５図（Ｂ
）における線ＬＩＯ〜Ｌ１８がない図形）が形成され、
その後、奥行き方向に延びる線ＬＩＯ〜Ｌ１８を引いて
第５図（Ｂ）に示すようなブロック物に関する３次元図
形データが得られる。

なお、図形データ変換部１１は、３次元図形デ−夕に対
して陰面処理等を施しても良い。

解析データ生成部１２は、図形データ変換部１１によっ
てこのように変換されて得られた３次元図形データにメ
ッシングを施して解析図形データを生成すると共に、そ
の図形形状に応じた解析条件、解析種類等の解析属性デ
ータを生成する。ここで、メッシングは、変換されて得
られた３次元図形データから各面を定義し、各面の図形
の大きさからメッシング数を自動的に決定してそのメッ
シング数に合うように各面を縦横に区分して行なつ。

なお、解析データ生成部１２は、処理対象の設計物が板
金物の場合には、板厚を無視した３次元図形を考えてメ
ッシングを行ない、処理対象の設計物がブロック物の場
合には、全ての面に対してメッシングを行なうようにな
されている。従って、このような解析要素タイプの情報
も解析属性データに含める。

このようにして３次元解析データ生成装置１０によって
得られた解析データ（解析図形データ及び解析属性デー
タを総称する〉は、データバスを介して解析処理装置１
５に伝送され、又は、記録媒体に一旦記録された後、そ
の記録媒体が解析処理装置１５の記録媒体駆動部に装填
されることにより、解析処理装置１５に与えられ、解析
処理に供される。

従って、上述の実施例によれば、ＣＡＤシステムによっ
て設計された２次元図形データから３次元解析用図形デ
ータを生成する構成をもＣＡＤシステムに含むようにし
たので、解析処理装置を利用する場合に、オペレータは
ＣＡＤシステムによって得られた３次元解析用図形デー
タを直ちに用いて解析させることができ、入力操作を容
易にすると共に、入力ミス等を従来に比べて減少させる
ことができる。また、設計システムと、解析処理装置と
は別個独立であるものであるが、このようにすることに
より有機的に結合させることができ、設計効率を一段と
向上させることができる。

なお、上述の実施例においては、解析処理装置が別個の
ものを示したが、解析処理機能をもＣＡＤシステムが有
するようにしても良い。

また、上述の実施例においては、設計対象物が板金物及
びブロック物のものを示したが、他の物であっても良く
、２次元図形データも６面図等を用いたものであっても
良い。

さらに、複雑な形状の対象物に関しては、２次元図形デ
ータを、その対象物を部分に分割して部分毎に形成する
ようにすることも多くなされているが、このような対象
物に対しても本発明を適用することができる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、コンピュータ援用によ
る設計システムが設計によって図形データを生成するだ
けでなく、３次元解析データをも生成するようにしたの
で、そのデータを解析処理装置にそのままの形で与える
ことができ、解析を実行させる場合にオペレータが実行
すべき処理を減少させることができ、解析を速やかに実
行させることができると共に、データミスに基づく解析
結果の精度低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のコンピュータ援用による設計システム
の一実施例を示すブロック図、第２図及び第３図はそれ
ぞれその図形データ変換部が実行する変換処理手順を示
すフローチャート、第４図及び第５図は図形データの変
換前後の内容を示す路線図である。 １・・・ＣＡＤシステム、２・・・入力装置、３・・・
図形処理装置、４・・・図形表示装置、１０・・・３次
元解析データ生成装置、１１・・・図形データ変換部、
１２・・・解析データ生成部、１５・・・解析処理装置
。 実施例の全体構成を示す７゛ロツク 第　１ 図 フ゛α７り物に関する図形テ゛−９変換処理のフトチを
一ト第３図 板金物に関する図形テ゛−タ変換処理のフトｆｒ）第４
図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 設計物体に関し、その設計物体を投影して得たと同様な
   少なくとも１個以上の２次元図形でなる設計図形データ
   を得るコンピュータ援用による設計システムにおいて、 上記設計図形データから、上記設計物体に対する３次元
   解析を実行させることができる形式の３次元解析データ
   を得る解析データ生成装置を設けたことを特徴とするコ
   ンピュータ援用による設計システム。