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1. (WO2015132836) CAD形状作成支援装置
Document

明 細 書

発明の名称 CAD形状作成支援装置

技術分野

0001  

背景技術

0002  

先行技術文献

特許文献

0003  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0004   0005   0006   0007  

課題を解決するための手段

0008   0009  

発明の効果

0010  

図面の簡単な説明

0011  

発明を実施するための形態

0012   0013   0014  

実施例 1

0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032  

符号の説明

0033  

請求の範囲

1   2   3  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13  

明 細 書

発明の名称 : CAD形状作成支援装置

技術分野

[0001]
 本発明は、コンピュータ支援設計(Computer Aided Design; 一般に「CAD」と呼称される)においてコンピュータ上に作成される製品形状であるCAD形状の作成を支援するCAD形状作成支援装置に関する。

背景技術

[0002]
 従来、設計者が作成した三次元CADモデルに対して、あらかじめデータベースに登録された形状データと設計ルールの中から類似形状を検索し、登録された設計ルールを満たしているかをコンピュータが自動で判断し、設計者に提示することで、設計ルールのチェック漏れを防止しようとする装置があった(例えば、特許文献1参照)。

先行技術文献

特許文献

[0003]
特許文献1 : 特開2010-211434号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0004]
 近年、製造業において三次元CADを用いた製品設計が普及してきている。三次元CADは、製品形状をコンピュータ上に作成するツールであり、設計者の意図に沿って形状を自由に定義することができる。ここで、設計者が三次元CADを使用して製品の設計作業を行う際には、製造上の制限や、製品の強度信頼性の要件などから、形状作成において守らなければならない制約がある。例えば、板金加工においては、穴と穴の距離や、穴と形状の縁の距離は、加工精度の制約から、基準値以上にしなければならないといった制約がある。このような考慮すべき制約を、ここでは設計ルールと呼ぶ。しかしながらこのような設計ルールについて、チェックすべきルール、またはチェックすべき箇所が多い場合などに、経験の浅い設計者は、チェック漏れが生じ、その結果設計手戻りが生じることがある。
[0005]
 このような課題に対して、特許文献1には、設計者が作成した三次元CADモデルに対して、あらかじめデータベースに登録された形状データと設計ルールの中から類似形状を検索し、登録された設計ルールを満たしているかをコンピュータが自動で判断し、設計者に提示することで、設計ルールのチェック漏れを防止する装置が記載されている。
[0006]
 特許文献1に記載の装置では、あらかじめデータベースに登録された設計ルールに対して、作成した三次元CADモデルがルールに違反しているかどうか判定することができる。しかし、製品設計において守るべき設計ルールは数多くあるため、設計ルールを手動でデータベースに登録するのには多くの手間が必要である。また、この設計ルールをデータベースに登録する作業を、経験の浅い設計者が行う場合、登録自体に漏れが生じたり、設計ルールを正しく登録できなかったりする場合がある。
[0007]
 本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、設計ルールを漏れなくデータベースに登録し、製品の設計時に、設計ルールを満たしているかチェックすることで、設計業務の手戻りを防止し、効率の良い設計を実行するための装置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

[0008]
 上記課題を解決するために、本発明のCAD形状作成支援装置は、例えば、以下の構成となる。本発明は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、以下の構成となる。
[0009]
 すなわち、本発明のCAD形状作成支援装置は、入力された設計文書と設計ルールテンプレートとから設計ルール案を抽出する設計ルール案抽出部と、抽出された設計ルール案が、前記設計文書と関連づけられたCAD形状に適合するか否かを判定する設計ルール案検証部と、前記設計ルール案検証部が判定した適否の結果をユーザに提示する結果表示部と、前記設計ルール案検証部の判定結果に基づいて設計ルール案を前記CAD形状と前記設計文書とに関連づけて登録する設計ルール登録部とを備えることを特徴とする。

発明の効果

[0010]
 本発明によれば、経験の浅い設計者であっても、短時間で漏れなく設計ルールをデータベースに登録することができ、これにより設計作業の手戻りを防止するとともに、設計作業を高効率化することができる。

図面の簡単な説明

[0011]
[図1] 本発明の一実施形態に係るシステム構成の一例を示す図である。
[図2] 本発明の一実施形態に係る設計文書データベースおよびCADモデルデータベースの一例を示す図である。
[図3] 本発明の一実施形態に係る設計ルールテンプレートの一例を示す図である。
[図4] 本発明の一実施形態に係る設計ルール案抽出の処理フローの一例を示す図である。
[図5] 本発明の一実施形態に係る設計ルール案抽出の一例を示す図である。
[図6] 本発明の一実施形態に係る設計ルール案検証の処理フローの一例を示す図である。
[図7] 本発明の一実施形態に係る設計ルール案検証の一例を示す図である。
[図8] 本発明の一実施形態に係る検証結果表示画面の一例を示す図である。
[図9] 本発明の一実施形態に係る設計ルール編集画面の一例を示す図である。
[図10] 本発明の一実施形態に係る設計ルールチェックの処理フローの一例を示す図である。
[図11] 本発明の一実施形態に係るデータ入力画面の一例を示す図である。
[図12] 本発明の一実施形態に係る設計ルールチェックの一例を示す図である。
[図13] 本発明の一実施形態に係る警告表示画面の一例を示す図である。

発明を実施するための形態

[0012]
 本発明のCAD形状作成支援装置は、CAD形状を作成する際に、CAD形状が設計上定められたルールに合致しているかを計算機でチェックすることにより、CAD形状の作成を支援するCAD形状作成支援装置であって、特に、当該チェックの際に利用する設計ルールを作成する手段を備えたCAD形状作成支援装置である。より具体的には、本発明のCAD形状作成支援装置は、入力された設計文書と設計ルールテンプレートから設計ルール案を抽出する設計ルール案抽出部と、抽出された設計ルール案が、前記設計文書と関連づけられたCAD形状に適合するか否かを判定する設計ルール案検証部と、前記設計ルール案検証部が判定した適否の結果をユーザに提示する結果表示部と、前記設計ルール案検証部の判定結果に基づいて設計ルール案を前記CAD形状と前記設計文書とに関連づけて登録する設計ルール登録部とを備えていることを特徴とする。
[0013]
 この構成によれば、従来のCAD形状作成支援装置には無い、ルールチェック時(CAD形状が設計上定められたルールに合致しているかを計算機でチェックする際)に用いる設計ルールを作成する手段を新たに備えることで、短時間に漏れを抑えて設計ルールをデータベースに登録することが可能になる。
[0014]
 以下、本発明の実施形態について、一実施例として、図面を用いて詳細に説明する。
実施例 1
[0015]
 本実施例では、設計文書から抽出された設計ルール案をデータベースに登録し、製品設計時に、設計対象のCADモデルが登録された設計ルールを満たすか否かを判定する、CADモデル作成支援装置の例を説明する。
[0016]
 図1は、本実施例のシステム構成図の一例を示す。本実施例のシステム構成図は、設計ルール作成時に、データを入力して、画面に表示させるためのキーボード、マウス、ディスプレイ等からなる入出力装置101と、設計ルールが記述された設計文書を入力する設計文書入力部103と、入力された設計文書を登録可能な設計文書データベース102と、設計ルールのテンプレートが記録された設計ルールテンプレートを入力する設計ルールテンプレート入力部105と、入力された設計ルールテンプレートを登録可能な設計ルールテンプレートデータベース104と、入力された設計文書の中から設計ルールテンプレートに従って設計ルール案106を抽出する設計ルール案抽出部107と、CADモデル形状を入力するCADモデル入力部109と、CADモデルを登録可能なCADデータベース108と、設計ルール案106が入力されたCADモデルに合致するか検証する設計ルール案検証部110と、検証結果を表示する結果表示部111と、検証の結果、CADモデルに合致した設計ルール案を設計ルールデータベース112に登録する設計ルール登録部113とで構成される。さらに、新規またはカスタマイズ設計時に、データを入力して、画面に表示させるためのキーボード、マウス、ディスプレイ等からなる入出力装置114と、設計対象CADモデル115を入力するCADモデル入力部116と、設計ルールデータベース112を入力する設計ルール入力部117と、入力された設計ルールの中からCADモデルと類似する形状を検索する類似形状検索部118と、類似の形状に登録された設計ルールを、入力されたCADモデル115が満たすかどうかを判定する設計ルールチェック部119と、上記設計ルールを満たさない場合に装置使用者に警告を表示する警告表示部120とを備える。なお、ここでは設計ルール案検証部110で検証された設計ルールのうち、CADモデルに合致した設計ルール案を、設計ルール登録部113で設計ルールデータベース112に登録するが、結果表示部111で画面に表示した設計ルール案の適否を装置使用者が判定させる手段を設け、装置使用者に選択された設計ルール案のみを設計ルールデータベース112に登録してもよい。また、この際、装置使用者が設計文書から抽出された設計ルール案を変更する手段を備えてもよい。また、ここでは設計文書から抽出した設計ルールを設計ルールデータベースに登録し、新規またはカスタマイズ設計時に設計ルールデータベースを利用して、設計対象のCADモデルがルールを満たすかを計算機がチェックする手段を説明したが、抽出された設計ルールを装置使用者が確認し、手動で設計対象のCADモデルをチェックしてもよい。
[0017]
 設計ルール作成のため、設計文書から設計ルール案を抽出する手順を説明する。
[0018]
 まず、設計文書データベースとCADモデルデータベースの関係を図2で説明する。CADモデルデータベース201には、過去に設計を行った製品の三次元CADデータが保存されており、設計文書データベース202にはこれらのCADモデルを作成した際に参考にしたり、作成した設計文書が保存されている。設計文書とは製品設計において守るべき形状や材料などの属性のルールが記載されている文書であり、例えば、設計基準書、設計仕様書、解析報告書、過去の不具合報告文書などが含まれる。CADモデルと設計文書には図2に示したように関連付けがなされており、例えば図2の例では、CAD_A01には設計文書_c01と設計文書_c02、CAD_A02には設計文書_d02が関連付けされている。この関連付けはそれぞれのCADモデルデータに関連付けされた設計文書の保存場所を記載したファイルを用意することで実現してもよいし、計算機上のCADデータと同じ保存場所に関連付けする設計文書を保存することで実現してもよい。
[0019]
 図3に設計ルールテンプレートの一例を示す。設計ルールテンプレートには例えば、ルール番号301、ルール名称302、対象形状303と設計ルールテンプレート304が登録されている。例として、No.1のボスフィレットサイズに関するルールでは、対象形状はボス根本のフィレットであり、登録された設計ルールテンプレートは、ボス根本のフィレットの径r0の値がr0_minより大きく、r0_maxより小さい、というルールである。ここでは設計ルールのテンプレートが登録されているため、r0_min、r0_maxには具体的な値が登録されている訳ではなく、r0がある値とある値の間にある、というルールが登録されている。
[0020]
 図4に設計ルール案抽出の処理フローの一例を示す。設計ルール抽出の処理フローでは、まず設計ルール抽出対象の設計文書に対して、形態素・品詞解析処理401を行う。形態素解析とは、日本語の文章を意味のある単語ごとに分割する処理であり、品詞解析とは分割された単語の品詞を特定する処理である。次に形態素・品詞解析により分割された単語群から、制限条件抽出処理402を行う。制限条件とは、ある寸法の値が満たすべき条件のことであり、例えば、「0.5mm以上」のように、数詞または単位の直後に「以上」「以下」「未満」「から」「より大きい」「より小さい」という形態素や「>」「<」「>=」「<=」「=」「~」などの等号、不等号、記号が出現する文章から抽出された、数値上の条件である。このような単語、記号が含まれる文に対して、対象の形状およびパラメータとその制限条件を抽出する。次に抽出された制限条件が設計ルールテンプレートに登録されたルールに適合するかの判定処理403を行い、適合する場合、設計ルール案405の出力処理404を行う。なお、ここでは設計ルールテンプレートに適合するものを設計ルール案としたが、設計ルールテンプレートに適合しないルールが抽出された場合で、装置使用者がそのルールを新たに設計ルールテンプレートに追加して、設計ルール案として採用する手段を設けてもよい。
[0021]
 図5に設計ルール案抽出の一例を示す。対象の文章501「ボスの根本にあるフィレットの径は、0.5mm~1.0mmにしなければならない。」に対し、形態素・品詞解析を行うと、502のように単語に分割され、品詞が判定される。次に制限条件を抽出すると、503のように対象形状、パラメータ、制限条件が抽出される。さらに設計ルールテンプレートとの適合判定では、図3の設計ルールテンプレートの例との適合を判定し、No.1のボスフィレットサイズ_001のルールと適合することになり、504のように、パラメータr0_min、r0_maxがそれぞれ0.5mm、1.0mmと判定できる。
[0022]
 次に設計ルール検証の手順を説明する。
[0023]
 図6に設計ルール案検証の処理フローの一例を示す。ここでは、設計文書から抽出された設計ルール案が正しいかどうかを設計対象のCADモデルデータを用いて検証する。まず、データ入力処理601においてCADモデルデータを入力する。ここで入力するCADモデルデータは、図2に示すように、設計ルール案を抽出した設計文書に対して、関連付けがなされたCADモデルデータであり、入力されるCADモデルデータは一個または複数個である。次に形状パラメータ抽出処理602では、入力されたCADモデルデータに対して、設計文書から抽出された設計ルール案が対象としている形状のパラメータを抽出する。例えば、図5で抽出された設計ルール案504に対しては、503に示すように対象形状はボスの根本にあるフィレットであり、パラメータは上記フィレットの径である。形状パラメータの抽出方法は、抽出するパラメータによって異なるが、上記フィレットの径を例にすると、まずボスと底面をつなぐ面をフィレットと仮定し、その面が円筒面の場合はその半径、ト-ラス面の場合は小半径を算出し、フィレットの径とする。さらに設計ルール案検証処理603において、抽出された形状パラメータが設計ルール案を満たすか検証する。例えば、形状パラメータr0が0.7mmで、設計ルール案が0.5mm<r0<1.0mmであれば適合、r0が1.2mmで同じ設計ルール案であれば不適となる。不適となる場合としては、例えば複数の部品の設計情報が一つの文章に含まれており、図4の形態素・品詞解析処理部401または制限条件抽出処理部402で、部品と数値の対応関係が正常に抽出できなかった場合などが考えられる。本発明では、このように設計文書から設計ルール案を抽出する際に、正常に抽出できなかった場合でもCADモデルで設計ルール案を検証することで、不適な設計ルールを誤って設計ルールデータベースに登録するのを避けることができる。なお、ここで検証される形状パラメータはCADモデルに含まれる対象形状の数によって、一個でもよいし複数でもよい。形状パラメータの数が複数の場合は、形状パラメータのうち、一個でも設計ルール案に適合しないものがある場合、その設計ルール案は不適と判定する。検証された結果は、結果表示部111において装置使用者に提示される。
[0024]
 図7に設計ルール案検証の一例を示す。設計ルール案701を抽出した設計文書に対して、関連付けられたCADモデルには702の形状が含まれている。形状702にはボス703の根本にフィレット704が付属しており、形状パラメータr0はト-ラス面の小半径から0.7mmと算出され、705のように検証結果は適合となる。
[0025]
 図8に検証結果表示画面の一例を示す。検証結果画面では、ルール名称801、ルールを抽出した設計文書名802、対象形状803、設計ルール804、検証対象のCADモデル名称805、適否結果806を表示する。ここで登録ボタン807を押すと表示されたルールが設計ルールデータベース112に登録される。また、編集ボタン808を押すと、設計ルールのパラメータを編集するための画面が開き、装置使用者がパラメータの値を変更することもできる。終了ボタン809で本画面を終了する。パラメータ編集画面の例を図9に示す。パラメータ編集画面では、編集する設計ルールのパラメータ名901とその値902が表示され、装置使用者は値を編集することができる。編集した値は装置使用者が登録ボタン903を選択することで登録され、入力された値が図8の検証結果表示画面に反映される。また、終了ボタン904で本画面を終了する。なお、図8では一個の設計ルール案の例を表示しているが、設計文書から複数の設計ルール案が抽出された場合、検証結果表示画面において複数の設計ルール案の検証結果を表示する。その場合、設計ルール案ごとに編集ボタン、登録ボタンが用意され、ここで装置使用者が選択した設計ルール案が、設計ルールデータベースに登録される。
[0026]
 検証結果表示画面で登録を実行すると、設計ルールは設計ルールデータベース112に登録される。設計ルールデータベースの形式は、例えば図3の設計ルールテンプレートと同様であり、設計ルールテンプレート304のパラメータ名の場所に実際の数値が代入されたものとなる。また、設計ルールデータベースには、各設計ルールに対して、対象形状のCADモデルデータを基本形状データとして含めて保存してもよい。設計ルールデータベースに基本形状データが含まれる場合、新規またはカスタマイズ設計時に設計ルールチェックを行う際、基本形状に類似する形状を検索することで、全く同じ形状でなくとも、形が類似した形状に対しても設計ルールチェックを適用することができるようになる。
[0027]
 続いて新規またはカスタマイズ設計時に、設計対象のCADモデルが、設計ルールデータベースに登録された設計ルールを満たすかをチェックする手順を説明する。
[0028]
 図10に設計ルールチェックの処理フローの一例を示す。まず、データ入力処理1001において、設計対象CADモデル1002と設計ルールデータベース1003を入力する。次に、類似形状検索処理1004では、設計対象CADモデル1002から、設計ルールデータベース1003に登録された基本形状と類似の形状が含まれるかを検索する。類似形状検索の方法は、例えば形状面の接続関係と、面の種類に着目し、これらが等しい形状を類似形状とする方法や、形状面を表面三角形のメッシュに分割し、形状に含まれる表面三角形の法線ベクトルの分布(ヒストグラム)から求める方法がある。ここで検索された類似の設計対象CADモデルに対して、形状パラメータ抽出処理1005で、設計ルールが対象としている形状のパラメータを抽出する。ここでの方法は設計文書から抽出された設計ルール案を検証する際の形状パラメータ抽出処理602と同様である。次に1006で抽出されたパラメータが対象の設計ルールを満たすかを判定する。ここでの方法も、設計ルール案を検証する際の設計ルール案検証処理603と同様である。ここで形状パラメータが対象の設計ルールを満たさない場合、装置使用者に警告表示処理1007を行う。なお、ここでは装置使用者が設計対象CADモデルと設計ルールデータベースを指定した時点で設計ルールチェックを行う手順を説明したが、あらかじめ設計ルールデータベースを指定しておき、装置使用者がCADモデルデータをCADソフト上で操作して、形状の追加や変更を行った時点で逐次的に設計ルールチェックを計算機が行い、設計ルール違反が発生した時点で警告を表示する手段を備えてもよい。
[0029]
 図11にデータ入力処理1001における画面の一例を示す。データ入力画面では装置使用者がチェック対象CADモデルのファイル名を入力ボックス1101に入力または参照ボタン1102から選択し、同様に設計ルールデータベース名を入力ボックス1103に入力または参照ボタン1104から選択する。次に実行ボタン1105で選択したファイルを計算機に読み込む。また、終了ボタン1106でデータ入力画面を終了する。
[0030]
 図12に設計ルールチェックの一例を示す。設計ルール1201とその基本形状1202に対し、設計対象形状1203が類似形状として検索され、抽出された形状パラメータr0が設計ルールを満たさないため、1204のように不適合と判定される。
[0031]
 図13に警告表示画面の一例を示す。設計ルールの不適合部分1301がハイライト表示され、警告表示部1302に、違反した設計ルールの番号、設計ルールの内容、違反したパラメータの値が表示される。装置使用者はこの警告に従って、形状のパラメータ値を変更することで、設計ルールに適合した形状に修正することができる。
[0032]
 このように、本発明の実施例1によれば、設計文書から設計ルールを抽出し、その適否をCADモデルデータから判定することで、経験の浅い設計者であっても、短時間で漏れなく設計ルールをデータベースに登録することができる。さらに新規またはカスタマイズ設計時に、設計ルールデータベースに登録された設計ルールを用いて、ルールチェックを行うことで設計作業の手戻りを防止するとともに、設計作業を高効率化することができる。

符号の説明

[0033]
 101 入出力装置
 102 設計文書データベース
 103 設計文書入力部
 104 設計ルールテンプレートデータベース
 105 設計ルールテンプレート入力部
 106 設計ルール案
 107 設計ルール案抽出部
 108 CADモデルデータベース
 109 CADモデル入力部
 110 設計ルール案検証部
 111 結果表示部
 112 設計ルールデータベース
 113 設計ルール登録部
 114 入出力装置
 115 設計対象CADモデル
 116 CADモデル入力部
 117 設計ルール入力部
 118 類似形状検索部
 119 設計ルールチェック部
 120 警告表示部
 201 CADモデルデータベース
 202 設計文書データベース
 301 ルール番号
 302 ルール名称
 303 対象形状
 304 設計ルールテンプレート
 401 形態素・品詞解析処理部
 402 制限条件抽出処理部
 403 設計ルールテンプレートとの適合判定部
 404 設計ルール案出力処理部
 405 設計ルール案
 501 設計ルールの含まれる文章
 502 形態素・品詞解析結果
 503 制限条件抽出結果
 504 設計ルールテンプレートとの適合判定結果
 601 データ入力処理部
 602 形状パラメータ抽出処理部
 603 設計ルール案検証処理部
 701 検証対象の設計ルール案
 702 ルール対象形状
 703 ボス形状
 704 フィレット形状
 705 検証結果
 801 ルール名称
 802 設計文書名
 803 対象形状
 804 設計ルール
 805 CADモデル名称
 806 適否結果
 807 登録ボタン
 808 編集ボタン
 809 終了ボタン
 901 パラメータ名称
 902 値
 903 登録ボタン
 904 終了ボタン
 1001 データ入力処理部
 1002 設計対象CADモデル
 1003 設計ルールデータベース
 1004 類似形状検索処理部
 1005 形状パラメータ抽出処理部
 1006 設計ルールチェック処理部
 1007 警告表示部
 1101 入力CADモデルデータ指定部
 1102 参照ボタン
 1103 入力設計ルールデータ指定部
 1104 参照ボタン
 1105 実行ボタン
 1106 終了ボタン
 1201 設計ルール
 1202 基本形状
 1203 類似検索された設計対象形状
 1204 ルールチェック結果
 1301 ルールに違反した形状
 1302 警告表示

請求の範囲

[請求項1]
 入力された設計文書と設計ルールテンプレートとから設計ルール案を抽出する設計ルール案抽出部と、
 抽出された設計ルール案が、前記設計文書と関連づけられたCAD形状に適合するか否かを判定する設計ルール案検証部と、
 前記設計ルール案検証部が判定した適否の結果をユーザに提示する結果表示部と、
 前記設計ルール案検証部の判定結果に基づいて設計ルール案を前記CAD形状と前記設計文書とに関連づけて登録する設計ルール登録部と
を備える
ことを特徴とするCAD形状作成支援装置。
[請求項2]
 請求項1に記載のCAD形状作成支援装置において、
 新規またはカスタマイズ設計時に、入力されたCADデータと、設計ルールデータベースに登録された基本形状との類似形状を検索する類似形状検索部と、
 検索された類似形状に登録された設計ルールに基づき、CAD形状に対して設計ルールをチェックする設計ルールチェック部と、
 設計ルールに違反した場合に警告を装置使用者に提示する、警告表示部と
を更に備える
ことを特徴とするCAD形状作成支援装置。
[請求項3]
 請求項1に記載のCAD形状作成支援装置において、
 設計文書と設計ルールテンプレートとから抽出された設計ルール案を、装置使用者が編集し、設計ルールデータベースに登録する手段を更に備える
ことを特徴とするCAD形状作成支援装置。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]

[ 図 13]