メッシュモデル作成装置およびプログラム
【課題】 メッシュモデルから除外すべき部品を容易に判断可能にするメッシュモデル作成装置およびプログラムを提供する。
【解決手段】 部品選別部８は、予め定める複数の閾値と各部品の物性値とを比較して、各閾値ごとに、組物を構成する複数の部品を、メッシュモデルから除外すべき部品と、メッシュモデルに組込むべき部品とに選別する。分割部９は、各閾値ごとに、組物から除外すべき部品を除いた組物を複数の有限要素に分割して、各閾値ごとのメッシュモデルをそれぞれ作成する。メッシュ総数取得部１０は、各閾値ごとに作成されるメッシュモデルの有限要素の総数を、各閾値ごとに集計する。相関表示部１１は、表示装置３を制御して、有限要素の総数と、閾値との相関を表す情報を表示させる。
【解決手段】 部品選別部８は、予め定める複数の閾値と各部品の物性値とを比較して、各閾値ごとに、組物を構成する複数の部品を、メッシュモデルから除外すべき部品と、メッシュモデルに組込むべき部品とに選別する。分割部９は、各閾値ごとに、組物から除外すべき部品を除いた組物を複数の有限要素に分割して、各閾値ごとのメッシュモデルをそれぞれ作成する。メッシュ総数取得部１０は、各閾値ごとに作成されるメッシュモデルの有限要素の総数を、各閾値ごとに集計する。相関表示部１１は、表示装置３を制御して、有限要素の総数と、閾値との相関を表す情報を表示させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の部品を組合わせて構成される組物の解析用のメッシュモデルを作成するメッシュモデル作成装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の製品設計では、計算機支援設計装置（以下、ＣＡＤ（Computer Aided Design）装置またはＣＡＤシステムという）を用いて、三次元座標系における製品の図形データを作成して、設計を行っている。
【０００３】
また設計の一工程において、コンピュータシミュレーションを行い、製品の解析を行っている。この解析では、まずＣＡＤシステムで作成した設計データに基づいて、製品を複数の有限要素に分割してメッシュモデルを作成する。次に有限要素法および有限体積法などによって放熱解析、流体解析、強度解析および電磁波解析などの解析を行い、設計データが表す製品の特性を把握する。この解析結果に基づいて、設計の修正が必要であると判断すると、設計データを修正し、再度解析を行う。解析と設計データの修正とを繰返すことによって、最も好ましい特性が得られる設計データを生成していく。このように解析と設計データの修正とを繰返すので、短期間で良い設計を行うためには、解析に要する時間を可能な限り短縮する必要がある。
【０００４】
たとえば電化製品は、筐体および機械的な部品などの構造部品と、構造部品の電源および駆動制御用の回路に使用される電子部品などの複数の部品が組合されて構成されている。このような電化製品の設計では、ＣＡＤシステムを用いて複数の部品をアセンブリデータとして作成し、このアセンブリデータに基づいて、解析用のメッシュモデルを作成する。電化製品を構成する複数の部品の形状は、それぞれ異なるので、メッシュモデルの作成では、小さい部品のサイズに注意を払う必要がある。そこでたとえばサイズの小さい部品のサイズに合わせて有限要素のサイズを設定すれば、実際の形状に近いメッシュモデルを作成することができ、解析の精度が向上する。しかしながら、有限要素のサイズを小さく設定するほど有限要素の数が多くなり、解析に要する時間が長くなるという問題がある。
【０００５】
逆に、有限要素のサイズを大きく設定すると、有限要素の数が少なくなり、解析に要する時間を短くすることができる。しかしながら、有限要素のサイズを大きく設定してしまうと、実際の形状から離れたメッシュモデルが作成され、解析の精度が低下してしまう。
【０００６】
このように、有限要素のサイズと解析精度との間には、トレードオフの関係がある。そこで精度の高い解析を可能な限り短時間で行うために、解析精度に与える影響の少ない部品を予め削除して、この削除された部品のメッシュ分割を行わずに、解析精度に与える影響の大きい部品のみのメッシュ分割を行って、メッシュモデルを作成し、このメッシュモデルを用いて解析を行う技術がある（たとえば特許文献１参照）。この従来の技術では、解析精度に与える影響が少ない部品として、サイズの小さい部品をメッシュモデルから削除して、有限要素のサイズを大きく設定することによって、メッシュモデルの有限要素の数を少なくするとともに、解析精度が低下することを防いでいる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１６７９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の従来技術では、メッシュのサイズを利用者が設定し、設定したメッシュのサイズよりも小さい部品をメッシュモデルから除外してメッシュモデルを作成しているが、解析精度と解析時間とを考慮したときに、設定したメッシュのサイズが妥当か否かを判断することが難しい。すなわちメッシュのサイズを大きく設定すると、除外される部品が多くなって解析時間が短くなるが、解析精度が低下してしまい、メッシュのサイズを小さく設定すると、除外される部品が少なくなって解析精度が向上するが、解析時間が長くなってしまい、妥当なメッシュのサイズを設定することが困難となる。
【０００９】
したがって本発明の目的は、メッシュモデルから除外すべき部品を容易に判断可能にするメッシュモデル作成装置およびプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、複数の部品が組合されて構成される組物を複数の小領域に分割して、メッシュモデルを作成するメッシュモデル作成装置であって、
予め定める複数の閾値と各部品の物性値とを比較して、各閾値ごとに、前記組物を構成する複数の部品を、メッシュモデルから除外すべき部品と、メッシュモデルに組込むべき部品とに選別する部品選別手段と、
各閾値ごとに、前記組物から前記除外すべき部品を除いた組物を複数の小領域に分割して、各閾値ごとのメッシュモデルをそれぞれ作成する分割手段と、
各閾値ごとに作成される前記メッシュモデルの小領域の総数を、各閾値ごとに集計する要素数集計手段と、
表示手段を制御して、小領域の総数と、閾値との相関を表す情報を表示させる表示制御手段とを含むことを特徴とするメッシュモデル作成装置である。
【００１１】
また本発明は、前記表示制御手段は、表示手段を制御して、前記組込むべき部品と、前記除外すべき部品との表示形式を互いに異ならせて、前記組込むべき部品と、前記除外すべき部品とが組合された組物の形状を表示させることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記複数の閾値のうちの特定の閾値と、物性値を前記特定の閾値と比較したときに除外すべき部品を識別する識別情報とを対応させた対応表情報を生成するリスト生成手段をさらに含むことを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記閾値は、異なる物性に対してそれぞれ設定されることを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、前記表示制御手段は、表示手段を制御して、前記組込むべき部品を各部品の稜線で表示し、除外すべき部品の表面をシェーディング表示して、前記組込むべき部品と、前記除外すべき部品とが組合された組物の形状を表示させることを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、前記表示制御手段は、表示手段を制御して、前記除外すべき部品を予め定める時間間隔で点滅させて、前記組込むべき部品と、前記除外すべき部品とが組合された組物の形状を表示することを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、コンピュータを、複数の部品が組合されて構成される組物を複数の小領域に分割して、メッシュモデルを作成する装置として機能させるプログラムであって、
コンピュータを、
予め定める複数の閾値と組物を構成する各部品の物性値とを比較して、各閾値ごとに、前記組物を構成する複数の部品を、複数の小領域で構成されるメッシュモデルから除外すべき部品と、メッシュモデルに組込むべき部品とに選別する部品選別手段と、
各閾値ごとに、前記組物から前記除外すべき部品を除いた組物を複数の小領域に分割して、各閾値ごとのメッシュモデルをそれぞれ作成する分割手段と、
各閾値ごとに作成される前記メッシュモデルの小領域の総数を、各閾値ごとに集計する要素数集計手段と、
表示手段を制御して、小領域の総数と閾値との相関を表す情報を表示させる表示制御手段として機能させることを特徴とするプログラムである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、部品選別手段は、閾値と各部品の物性値とを比較して、組物を構成する複数の部品を、メッシュモデルから除外すべき部品と、メッシュモデルに組込むべき部品とに選別する。本発明では複数の閾値が予め定められており、各閾値ごとにメッシュモデルから除外すべき部品と、メッシュモデルに組込むべき部品とに選別される。したがって、ある閾値に対して除外すべき部品と判断された部品が、閾値が異なれば組込まれる部品として判断されることがある。すなわち閾値によって、除外すべき部品が多くなったり、少なくなったりする。
【００１８】
分割手段は、除外すべき部品を除いた組物を複数の小領域に分割して、各閾値ごとのメッシュモデルをそれぞれ作成する。本発明ではメッシュモデルから除外すべき部品と、メッシュモデルに組込むべき部品との選別が、各閾値ごとに行われ、この選別にしたがって、各閾値ごとにメッシュモデルが作成される。
【００１９】
要素数集計手段は、メッシュモデルの小領域の総数を集計する。本発明では、各閾値ごとにメッシュモデルが作成されて、作成されたメッシュモデルごとに小領域の総数が集計される。すなわち各閾値に対する小領域の総数が、閾値ごとに集計される。
【００２０】
表示手段は、小領域の総数と、閾値との相関を表す情報を表示する。小領域の総数と、解析に要する時間とには相関があり、小領域の総数が多いほど、解析に要する時間が長くなる傾向にある。また小領域の総数と、解析精度とにも相関があり、小領域の総数が多いほど解析精度が高くなる傾向にある。本発明では、閾値と小領域の総数との相関が表示されるので、利用者は小領域の総数から解析精度および解析時間の予測を容易に行うことができ、妥当な閾値を容易に導き出すことができる。また解析時間は、解析に使用する計算機の性能に依存するが、使用する計算機の性能と小領域の総数とを照らし合わせることによって、解析時間を容易に予測することができる。これによって、たとえば高速演算処理可能な計算機を用いて解析を行う場合に、解析時間が短いと判断すると、除外する部品の数を減らして、精度の高い解析を行うことができる。
【００２１】
従来の技術では、メッシュのサイズを利用者が設定して、メッシュモデルを作成するが、メッシュモデルからは解析に要する時間が容易に予測することができない。たとえば作成したメッシュモデルの小領域の数を集計すれば、解析に要する時間を予測することは可能であるが、意図した解析時間でなければさらにメッシュのサイズを設定し直してメッシュモデルを作成し、さらに小領域の総数を集計する必要がある。このような処理を複数回繰返すことによって、意図した時間で解析可能と予測されるメッシュモデルが作成されるので、メッシュモデルを作成する処理が煩雑になるが、本発明では閾値と小領域の総数との相関が表示されるので、前述したように容易に最適なメッシュモデルを得ることができる。
【００２２】
また従来の技術では、解析に使用する計算機の性能に応じて解析時間を予測することができないので、たとえば高速演算処理可能な計算機を用いて、短時間で解析を行うことができる場合であっても、除外すべき部品の数を多く設定してしまい、精度の低い解析を行ってしまうことがあるが、本発明では小領域の総数が表示されるので、前述したように使用する計算機に応じた解析時間を容易に予測することができ、最適なメッシュモデルを容易に作成することができる。
【００２３】
また本発明によれば、表示手段は、組込むべき部品と、除外すべき部品との表示形式を互いに異ならせて、組込むべき部品と、前記除外すべき部品とが組合された組物の形状を表示するので、利用者が表示手段を視認することによって、メッシュモデルから除外された部品を容易に把握することができる。
【００２４】
さらに本発明によれば、リスト生成手段は、複数の閾値のうちの特定の閾値と、物性値を前記特定の閾値と比較したときに除外すべき部品を識別する識別情報とを対応させた対応表情報を生成する。このような対応表情報が生成されるので、同じ設計データまたは少しだけ変更を加えた設計データを用いて再びメッシュモデルを作成するときに、対応表情報を適用することによって、部品選別手段が行う処理を省略しても除外すべき部品を除いた組物のメッシュモデルを作成することができる。
【００２５】
さらに本発明によれば、閾値は、異なる物性に対してそれぞれ設定されるので、たとえば部品の体積などの１つの物性値に基づいて除外すべき部品と組込むべき部品との選別が行われるのではなく、複数の物性値に基づいて部品の選別が行われるので、選別の精度を向上することができる。
【００２６】
さらに本発明によれば、表示手段は、組込むべき部品を各部品の稜線で表示し、除外すべき部品の表面をシェーディング表示して、組込むべき部品と、除外すべき部品とが組合された組物の形状を表示するので、利用者が表示手段を視認することによって、本来ならば組込むべき部品に隠れて目視することができない除外すべき部品であっても、容易に視認することができる。
【００２７】
さらに本発明によれば、表示手段は、除外すべき部品を予め定める時間間隔で点滅させるので、利用者が表示手段を目視することによって、除外すべき部品を容易に視認することができる。
【００２８】
さらに本発明によれば、コンピュータがプログラムを読込むことによって、コンピュータを前述の部品選別手段と、分割手段と、要素数集計手段と、表示制御手段として機能させ、複数の部品が組合されて構成される組物を複数の小領域に分割して、メッシュモデルを作成する装置として機能させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１は、本発明の実施の一形態のメッシュモデル作成装置１の機能的な構成を示す図である。メッシュモデル作成装置１は、コンピュータシミュレーションによる解析に用いられるメッシュモデルを作成する。メッシュモデルは、解析対象物を複数の小領域で分割することによって作成される。メッシュモデル作成装置１は、コンピュータによって実現される。以下の本実施の形態の説明において、小領域を有限要素と記載するが、メッシュモデルは有限要素法に限らずに、有限体積法などの有限要素法とは異なる解析法にも用いられる。
【００３０】
メッシュモデル作成装置１を実現するコンピュータは、中央処理装置（Central Processing Unit：略称ＣＰＵ）によって実現される制御部と、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）などによって実現される記憶装置２と、陰極線管（Cathode Ray Tube：略称ＣＲＴ）および液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display：略称ＬＣＤ）などによって実現される表示装置３と、キーボードおよびポインティングデバイスなどによって実現される入力装置４とを含んで構成される。メッシュモデル作成装置１は、制御部が、記憶装置２に記憶されるプログラムを読込んで実行することによって機能する設計データ読込部５と、属性データ取得部６と、属性指定部７と、部品選別部８と、分割部９と、メッシュ総数取得部１０と、相関表示部１１と、閾値入力部１２と、部品表示部１３と、メッシュモデル出力部１４とを含んで構成される。
【００３１】
入力装置４は、利用者の操作に応じた指令をメッシュモデル作成装置１に与える。メッシュモデル作成装置１は、入力装置４から与えられる指令に基づいた制御を行う。記憶装置２は、設計データ、メッシュモデル作成装置１の処理結果、およびプログラムなどのデータを記憶して、メッシュモデル作成装置１の指令に基づいて記憶しているデータをメッシュモデル作成装置１に与える。表示装置３は、メッシュモデル作成装置１の指令に基づいた画像情報を可視表示する。
【００３２】
図２は、クラムシェル型の携帯型電話機２１を模式的に示す斜視図である。図２には、携帯型電話機２１の筐体に搭載されるメイン基板２２も示している。メイン基板２２には、携帯型電話機２１を動作させるために必要な送受信回路、電源回路、電話の機能を制御するためのソフトウェアが記録されたＬＳＩ（Large-Sale Integrated circuit）、抵抗器およびコンデンサなどのチップ部品が搭載されている。以下、メッシュモデル作成装置１が、複数の部品が搭載されたメイン基板２２のメッシュモデルを作成する処理について説明する。本実施の形態では、メイン基板２２も部品の１つとして扱い、メッシュモデル作成装置１は、部品の１つであるメイン基板２２およびメイン基板２２に搭載される部品が組合されて構成される組物を複数の有限要素に分割して、メッシュモデルを作成する。
【００３３】
図３は、複数の部品２３が搭載されたメイン基板２２を示す図である。図３（１）は、複数の部品２３が搭載されたメイン基板２２を示す正面図であり、図３（２）は、図３（１）の切断面線Ａ−Ａから見た複数の部品２３が搭載されたメイン基板２２の断面図である。メイン基板２２に実装される部品２３の数は、携帯型電話機２１の機種によって異なるが、１台の携帯型電話機２１に対して、実際には数百〜千個以上におよぶが、図３では、全ての部品を図示すると煩雑になるので、理解の容易のために大部分の部品を省略している。またメイン基板２２には、両面実装タイプが用いられ、実際にはメイン基板２２の一表面２２ａと他表面２２ｂとの両方に部品が実装されるが、図３（２）ではメイン基板２２の他表面２２ｂに実装される部品を省略している。
【００３４】
図４は、携帯型電話機２１の折り曲げ試験を説明するための図である。折り曲げ試験は、携帯型電話機２１を人手で持ち歩く時に、不用意に携帯型電話機２１に外力が印加された場合に備えて行われる試験であり、たとえば携帯型電話機２１の予め定める部位を固定した状態で、予め定める部位に外力を加えることによって行われる。図４では、折り畳まれた状態の携帯型電話機２１において、長手方向の一端部および他端部をそれぞれ固定台２４によって裏面２１ｂ側から固定し、表面２１ａ側から、長手方向の中央に外力Ｆを加えている状態を模式的に示している。外力Ｆを加えると、携帯型電話機２１の筐体が長手方向の中央を中心にして外力Ｆの向きに変位して、全体的に湾曲し、ひいては筐体に搭載されたメイン基板２２も湾曲する。メイン基板２２には、前述したように携帯型電話機２１の機能を実現するための多数のチップ部品２３が実装されている。これら複数のチップ部品２３は、筐体に比べると外力Ｆに対して非常に脆く、メイン基板２２が湾曲すると、簡単に破壊されることがある。したがって携帯電話の設計者は、外力Ｆが印加されてもメイン基板２２の湾曲を抑えるように携帯型電話機２１の筐体の強度設計を行う。設計者は、設計した設計データによって実現される携帯型電話機２１が、所望する特性を有する構造であるかを検証するために、実物を用いた折り曲げ試験を行う前に、仮想的に携帯型電話機２１に外力Ｆを印加して、メイン基板２２およびチップ部品２３に生じる歪および加わる応力などをコンピュータシミュレーションによって構造解析を行う。この構造解析に用いられるメッシュモデルを、メッシュモデル作成装置１が作成する。設計者は、構造解析の結果として得られる歪値および応力値などに基づいて、メイン基板２２およびチップ部品２３などが破壊しないかを予測する。構造解析の結果、破壊のおそれがある場合には、設計データに改善を加え、再びコンピュータシミュレーションによって構造解析を行って、改善した内容を検証するという試行錯誤を繰り返す。
【００３５】
図５は、構造解析の対象となる複数の部品２３が実装されたメイン基板２２を示す平面図である。図５では、理解の容易のために、説明の対象となる部品２３のみを図示している。図５に示すメイン基板２２には、相互に形状の異なる３種類の部品２３が実装されており、それぞれ第１部品２５、第２部品２６および第３部品２７と記載する。第１〜第３部品２５，２６，２７の形状を表１に示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】
メッシュモデル作成装置１は、メイン基板２２と第１部品２５と第２部品２６と第３部品２７とを対象とし、四面体要素および六面体要素などの３次元要素によってメッシュモデルを作成するが、メッシュの作成の様子について図面を用いて説明するときは、理解の容易のために３次元要素を三角形要素および四角形要素などの２次元要素として説明する。したがって、有限要素の総数の説明では、３次元要素の数ではなく、メイン基板２２を平面視したときの３次元要素を２次元要素として扱い、紙面で表示可能な数として２次元要素の数を参考として記載する。
【００３８】
次に図１に示すメッシュモデル作成装置１の各部の機能について詳細に説明する。設計データ読込部５は、記憶装置２に記憶された設計データを読込む。この設計データは、たとえばＣＡＤシステムを用いて作成されたデータである。この設計データには、製品を構成する部品を識別するパーツコードなどが含まれる。
【００３９】
属性データ取得部６は、記憶装置２に記憶され、部品の属性値がデータベース化された部品情報ＤＢから、製品を構成する部品の属性値を読込む。属性データ取得部６が読込むべき部品のデータは、たとえば設計データ読込部５が読込んだ設計データによって指定される部品のデータである。属性データ取得部６が読込む属性データは、たとえばパーツコードなどの部品を識別する情報、およびパーツコードによって指定される部品の物性値などを含む。物性値には、部品の高さ、幅、奥行き、表面積、体積、アスペクト比などの部品の形状を表す情報と、材質、比重、ヤング率、引張り強さ、ポアソン比、発熱量、熱伝導率、比熱、動作保障温度などの特性を表す情報とが含まれる。属性データ取得部６は、部品情報ＤＢから属性値を読込むとしたが、設計データに属性値が予め含まれている場合には、設計データ読込部５が読込んだ設計データから属性値を読込む。
【００４０】
属性指定部７は、解析精度に影響の少ない部品をメッシュモデルから除外するために、メッシュモデルから除外すべき部品と、メッシュモデルに組込むべき部品とを選別するときに選別基準の閾値となる属性値を指定する。本実施の形態では属性値として物性値を指定し、具体的には体積を指定する。属性値の指定は、予め設定された初期設定を用いてもよく、また入力装置４から入力された情報に基づいて指定してもよい。
【００４１】
部品選別部８は、属性指定部７によって指定された閾値と各部品の物性値とを比較して、組物を構成する複数の部品を、メッシュモデルから除外すべき部品と、メッシュモデルに組込むべき部品とに選別する。部品選別部８は、まず複数の部品について、属性指定部７で指定した属性に対応する属性値を取得する。本実施の形態では属性として体積を指定するので、部品選別部８は、全ての部品の体積を取得する。具体的には属性データ取得部６によって読込まれたデータから、メイン基板２２および第１〜第３部品２５，２６，２７の体積を表すデータを抽出する。次に、部品選別部８は、各部品の体積と、閾値とを比較して、部品を選別する。後述するように、部品選別部８は、閾値を段階的に変化させて、各閾値ごとに部品の選別を行う。具体的には、属性値として体積が指定されている場合、部品選別部８は、閾値となる体積の値を段階的に増加させて、各体積に対してそれぞれ除外すべき部品と、組込むべき部品とに部品を選別する。閾値は、たとえば部品のうちで２番目に体積の大きい部品を最大値とし、最小値を０（零）として、予め定める増加幅で増加させていく。本実施の形態ではメイン基板２２が最も体積が大きいので、２番目に体積の大きい第３部品２７の体積（６４０ｍｍ３）を最大値として設定し、増加幅を２００ｍｍ３に設定する。すなわち複数の閾値としては、０ｍｍ３，２００ｍｍ３，４００ｍｍ３，６００ｍｍ３，６４０ｍｍ３が選択される。予め定める増加幅および最大値は、予め設定された初期設定を用いてもよく、また入力装置４から入力された情報に基づいて指定してもよい。
【００４２】
閾値が０ｍｍ３の場合、全ての部品の体積が０ｍｍ３よりも大きいので、部品選別部８は、メッシュモデルから除外すべき部品はなく、全ての部品がメッシュモデルに組込むべき部品として判断する。すなわち図５に示す全ての部品がメッシュモデルに組込むべき部品として判断される。
【００４３】
図６は、閾値が２００ｍｍ３の場合の、部品が搭載されたメイン基板２２を示す平面図であり、図７は、閾値が４００ｍｍ３および６００ｍｍ３の場合の、部品が搭載されたメイン基板２２を示す平面図であり、図８は、閾値が６４０ｍｍ３の場合の、部品が搭載されたメイン基板２２を示す平面図である。
【００４４】
閾値が２００ｍｍ３の場合、第１部品２５の体積（１．２ｍｍ３）が閾値以下なので、部品選別部８は、第１部品２５を除外すべき部品として判断し、第２部品２６、第３部品２７およびメイン基板２２をメッシュモデルに組込むべき部品として判断する（図６参照）。閾値が４００ｍｍ３および６００ｍｍ３の場合、第１部品２５の体積（１．２ｍｍ３）および第２部品２６の体積（２３５．２ｍｍ３）が閾値以下なので、部品選別部８は、第１部品２５および第２部品２６を除外すべき部品として判断し、第３部品２７およびメイン基板２２をメッシュモデルに組み込む部品として判断する（図７参照）。閾値が６４０ｍｍ３の場合、第１〜第３部品２５，２６，２７の体積（１，２ｍｍ３，２３５．２ｍｍ３，６４０ｍｍ３）が閾値以下なので、部品選別部８は、第１〜第３部品２５，２６，２７を除外すべき部品として判断し、メイン基板２２をメッシュモデルに組込むべき部品として判断する（図８参照）。
【００４５】
分割部９は、各閾値ごとに、組物から除外すべき部品を除いた組物を複数の有限要素に分割して、各閾値ごとのメッシュモデルをそれぞれ作成する。すなわち本実施の形態では閾値として０ｍｍ３，２００ｍｍ３，４００ｍｍ３，６００ｍｍ３，６４０ｍｍ３が選ばれるので、各閾値に対して、部品選別部８がメッシュモデルに組込むべき部品として選別した部品を組合わせた組物のメッシュモデルをそれぞれ作成する。有限要素の大きさは、たとえば部品の大きさに合わせて予め設定されている。
【００４６】
図９は、閾値が０ｍｍ３の場合のメッシュモデルを示す図である。前述したように閾値が０ｍｍ３の場合には、除外すべき部品がないので、分割部９は、全ての部品を組合わせた組物を複数の有限要素に分割してメッシュモデルを作成する。すなわち図９は、図５に示す組物を分割したメッシュモデルを示す。
【００４７】
図１０は、閾値が２００ｍｍ３の場合のメッシュモデルを示す図である。前述したように閾値が２００ｍｍ３の場合には、除外すべき部品として第１部品２５が選択されるので、分割部９は、第１部品２５を除外して、組込むべき部品として選択された部品を組合わせた組物を複数の有限要素に分割してメッシュモデルを作成する。すなわち図１０は、図６に示す組物を分割したメッシュモデルを示す。
【００４８】
図１１は、閾値が４００ｍｍ３の場合のメッシュモデルを示す図である。前述したように閾値が４００ｍｍ３の場合には、除外すべき部品として第１部品２５および第２部品２６が選択されるので、分割部９は、第１部品２５および第２部品２６を除外して、組込む部品として選択された部品を組合わせた組物を複数の有限要素に分割してメッシュモデルを作成する。すなわち図１１は、図７に示す組物を分割したメッシュモデルを示す。閾値が６００ｍｍ３の場合には、閾値が４００ｍｍ３の場合と除去すべき部品が同じなので、分割部９が行う処理も閾値が４００ｍｍ３の場合と同じであり、重複する説明を省略する。
【００４９】
図１２は、閾値が６４０ｍｍ３の場合のメッシュモデルを示す図である。前述したように閾値が６４０ｍｍ３の場合には、除外すべき部品として第１〜第３部品２５，２６，２７が選択されるので、分割部９は、メイン基板２２のみを複数の有限要素に分割してメッシュモデルを作成する。すなわち図１２は、図８に示す組物を分割したメッシュモデルを示す。
【００５０】
メッシュ総数取得部１０は、各閾値ごとに作成されるメッシュモデルの有限要素の総数を、各閾値ごとに集計する。すなわち本実施の形態では閾値として０ｍｍ３，２００ｍｍ３，４００ｍｍ３，６００ｍｍ３，６４０ｍｍ３が選ばれるので、各閾値に対して作成されたメッシュモデルの有限要素の総数を各閾値ごとに集計する。具体的にはメッシュモデル作成装置１は、図９〜図１１に示す各メッシュモデルの有限要素の総数を集計する。
【００５１】
図９に示す閾値が０ｍｍ３のメッシュモデルの場合には、平面視で見える有限要素の総数（以下、メッシュ総数という）は、２８７である。前述したように分割部９は、３次元要素で分割するので、メッシュ総数取得部１０は、３次元要素の総数を集計するが、本実施の形態では理解の容易のために、以下の説明を通して平面視で見えるメッシュ総数を有限要素の総数として説明する。図１０に示す閾値が２００ｍｍ３のメッシュモデルの場合には、メッシュ総数が１４１である。図１１に示す閾値が４００ｍｍ３，６００ｍｍ３のメッシュモデルの場合には、メッシュ総数が１１８である。図１２に示す閾値が６４０ｍｍ３のメッシュモデルの場合には、メッシュ総数が１０５である。
【００５２】
本実施の形態では、部品選別部８、分割部９およびメッシュ総数取得部１０が、各閾値ごとにそれぞれ処理を行っているが、これに限らずに、部品選別部８、分割部９およびメッシュ総数取得部１０が、この記載順に閾値を変更するごとに各部の処理を順次行ってもよい。また本実施の形態では理解の容易のために第１〜第３部品２５，２６，２７について説明したが、前述したように実際にはメイン基板２２に数百〜千個以上の部品が搭載され、これらの部品に対して部品選別部８、分割部９およびメッシュ総数取得部１０がそれぞれ前述と同様の処理を行う。
【００５３】
図１３は、閾値とメッシュ総数との関係を表すグラフである。相関表示部１１は、表示制御手段に相当し、表示装置３を制御して、有限要素の総数と、閾値との相関を表す情報を表示させる。具体的には、相関表示部１１は、横軸を閾値、縦軸をメッシュ総数とするグラフを作成して、作成したグラフを表示装置３に表示させる。前述したように本実施の形態ではメイン基板２２に第１〜第３部品２５，２６，２７が搭載されるとして説明したが、実際には数百〜千個以上の部品が搭載されるので、図１３に示すグラフは、閾値に対してメッシュ総数がなだらかに変化している。
【００５４】
閾値入力部１２は、設計者がキーボードおよびマウスなどを操作することによって、入力装置４から入力される閾値を、閾値として設定する。すなわち表示装置３に表示された閾値とメッシュ総数との関係を表すグラフを設計者が参考にして設定される閾値が、メッシュモデルを作成する処理の閾値として採用される。閾値入力部１２が閾値を設定すると、この閾値に基づいて部品選別部８が前述と同様にして部品を選別し、分割部９がメッシュモデルを作成する。閾値入力部１２によって設定された閾値に基づいて、既にメッシュモデルが作成されている場合には、このメッシュモデルを援用することによって再度メッシュモデルを作成しなくてもよい。
【００５５】
部品表示部１３は、表示制御手段に相当し、表示装置３を制御して、組込むべき部品と、除外すべき部品との表示形式を互いに異ならせて、組込むべき部品と、除外すべき部品とが組合された組物の形状を表示させる。図１４は、組込むべき部品と、除外すべき部品との表示形式を互いに異ならせた組物を示す斜視図である。部品表示部１３は、たとえば部品選別部８が組込むべき部品と判断した部品を、不透明で表示させ、部品選別部８が除外すべき部品と判断した部品を半透明で表示させている。図１４では、体積の大きい部品が半透明で示されている。本実施の形態では閾値として体積を指定しているので、体積の小さい部品が半透明で表示されるが、閾値として体積とは異なる物性値を指定した場合には、図１４に示すように体積の大きい部品が半透明で示される場合がある。
【００５６】
メッシュモデル出力部１４は、分割部９によって複数の有限要素に分割されたメッシュモデルに対して、たとえば各節点にそれぞれヤング率およびポアソン比などを対応させて解析用のメッシュモデルを作成する。設計者は、このメッシュモデル出力部１４によって作成されたメッシュモデルを使用して構造解析などの所定の解析を行う。
【００５７】
以上説明した本実施の形態のメッシュモデル作成装置１によれば、部品選別部８は、閾値と各部品の物性値とを比較して、組物を構成する複数の部品を、メッシュモデルから除外すべき部品と、メッシュモデルに組込むべき部品とに選別する。本実施の形態では複数の閾値が予め定められており、各閾値ごとにメッシュモデルから除外すべき部品と、メッシュモデルに組込むべき部品とに選別される。したがって、ある閾値に対して除外すべき部品と判断された部品が、閾値が異なれば組込まれる部品として判断されることがある。すなわち閾値によって、除外すべき部品が多くなったり、少なくなったりする。
【００５８】
分割部９は、除外すべき部品を除いた組物を複数の有限要素に分割して、各閾値ごとのメッシュモデルをそれぞれ作成する。本実施の形態ではメッシュモデルから除外すべき部品と、メッシュモデルに組込むべき部品との選別が、各閾値ごとに行われ、この選別にしたがって、各閾値ごとにメッシュモデルが作成される。
【００５９】
メッシュ総数取得部１０は、メッシュモデルの有限要素の総数を集計する。本実施の形態では、各閾値ごとにメッシュモデルが作成されて、作成されたメッシュモデルごとに有限要素の総数が集計される。すなわち各閾値に対する有限要素の総数が、閾値ごとに集計される。
【００６０】
相関表示部１１は、有限要素の総数と、閾値との相関を表す情報を表示する。有限要素の総数と、解析に要する時間とには相関があり、有限要素の総数が多いほど、解析に要する時間が長くなる傾向にある。また有限要素の総数と、解析精度とにも相関があり、有限要素の総数が多いほど解析精度が高くなる傾向にある。本実施の形態では、図１３に示すように閾値と有限要素の総数との相関が表示されるので、利用者は有限要素の総数から解析精度および解析時間の予測を容易に行うことができ、妥当な閾値を容易に導き出すことができる。また解析時間は、解析に使用する計算機の性能に依存するが、使用する計算機の性能と有限要素の総数とを照らし合わせることによって、解析時間を容易に予測することができる。設計者は、以上の観点から閾値とメッシュ総数との関係を表すグラフを参照して閾値を設定し、入力装置４を操作することによって閾値がメッシュモデル作成装置１に入力される。この入力された閾値に基づいて、解析用のメッシュモデルが作成される。これによって、たとえば高速演算処理可能な計算機を用いて解析を行う場合に、解析時間が短いと判断すると、除外する部品の数を減らして、精度の高い解析を行うことができる。
【００６１】
また部品表示部１３は、組込むべき部品と、除外すべき部品との表示形式を互いに異ならせて、組込むべき部品と、前記除外すべき部品とが組合された組物の形状を表示装置３に表示させるので、利用者が表示装置３を視認することによって、メッシュモデルから除外された部品を容易に把握することができる。特に、部品選別部８が組込むべき部品と判断した部品を、不透明で表示させ、部品選別部８が除外すべき部品と判断した部品を半透明で表示させているので、モデルが３次元で表示されて、除外すべき部品で隠れて見えないような組込むべき部品を容易に視認することができる。
【００６２】
本実施の形態では、部品選別部８が組込むべき部品と判断した部品を、不透明で表示させ、部品選別部８が除外すべき部品と判断した部品を半透明で表示させているが、表示のさせ方は、これに限られない。たとえば、部品表示部１３は、表示装置３を制御して、組込むべき部品を各部品の稜線で表示し、除外すべき部品の表面をシェーディング表示して、組込むべき部品と、除外すべき部品とが組合された組物の形状を表示させてもよい。これによって、モデルが３次元で表示されている場合でも、大きな部品の影となって隠れている部分に除外すべき部品が存在しても、設計者は目視で確認することができる。また、部品表示部１３は、表示装置３を制御して、除外すべき部品を予め定める時間間隔で点滅させて、組込むべき部品と、除外すべき部品とが組合された組物の形状を表示してもよい。このように除外すべき部品が点滅することによって、設計者が除外すべきと判断された部品を容易に判断することができる。また、部品表示部１３は、表示装置３を制御して、除外すべき部品と、組み込む部品との色を異ならせて表示させてもよい。さらに、除外すべき部品に関してのみ、除外すべき部品を識別可能なリストを表示装置３に表示してもよい。
【００６３】
また以上の説明ではメイン基板２２を部品の１つとして扱っているので、メイン基板２２よりも体積の大きい部品を搭載する場合には、メイン基板２２がメッシュモデルから除外すべき部品として判断される場合があり、メッシュモデルとして不適切な場合がある。そこで、メイン基板２２などのメッシュモデルに必須となる部品を予め指定しておき、部品選別部８がメッシュモデルから除外すべき部品と判断したとしても、予め指定された部品についてはメッシュモデルに組込むべき部品として判断されるようにしてもよい。
【００６４】
また以上の説明では、閾値に体積を設定した場合について説明したが、体積に限らずに、解析の種類に応じてヤング率、ポアソン比および質量を閾値に設定してもよい。
【００６５】
またメッシュモデル作成装置１は、複数の閾値のうちの特定の閾値と、物性値を前記特定の閾値と比較したときに除外すべき部品を識別する識別情報とを対応させた対応表情報を生成するリスト生成部をさらに備えてもよい。本実施の形態では、閾値が０ｍｍ３，２００ｍｍ３，４００ｍｍ３，６００ｍｍ３，６４０ｍｍ３に設定されるので、リスト生成部は、各閾値に対して、除外すべき部品を識別する識別情報とを対応させた表２に示す対応表情報を生成する。このような対応表情報が生成されるので、同じ設計データまたは少しだけ変更を加えた設計データを用いて再びメッシュモデルを作成するときに、対応表情報を適用することによって、部品選別部８が行う処理を省略しても除外すべき部品を除いた組物のメッシュモデルを作成することができる。
【００６６】
【表２】
【００６７】
また本実施の形態では、閾値は、１つの物性値に対して設定されるが、異なる物性に対してそれぞれ設定されてもよい。たとえば閾値として、体積を第１閾値に設定し、ヤング率を第２閾値に設定してもよい。
【００６８】
実装面積を第１閾値とし、ヤング率を第２閾値として設定した場合の一例について説明する。表３は、第１部品、第２部品、第３部品の物性を示す表である。
【００６９】
【表３】
【００７０】
前述したように第１閾値および第２閾値は、それぞれ複数の値に設定される。たとえば特定の値として第１閾値によって１０ｍｍ角以下か否かを判定し、第２閾値によって１０ＧＰａ以下か否かを判定して、メッシュモデルから除外すべき部品と、メッシュモデルに組込むべき部品とに選別する場合について説明する。表４は、部品選別部８が部品を選別するときの判断結果を表す。
【００７１】
【表４】
【００７２】
まず部品選別部８は、各部品が１０ｍｍ角以下か否かを判断し、１０ｍｍ角以下の第２部品および第３部品を除外すべき部品の候補として選択する。次に部品選別部８は、候補として選択された第２部品および第３部品に対して、ヤング率が１０ＧＰａ以下か否かを判断し、ヤング率が１０ＧＰａ以下の第３部品を除外すべき部品として選別する。この特定の閾値に対する部品の選別が終わると、実装面積およびヤング率を予め定める増加幅で増加させた値を第１閾値および第２閾値として新たに設定して、再度部品を選別する処理を繰り返す。前記予め定める増加幅は、第１閾値と第２閾値とのそれぞれに対して異なって設定されていてもよい。相関表示部１１は、前述したように閾値とメッシュ総数との関係を表すグラフを表示装置３に表示させる。グラフでは、横軸に第１閾値と第２閾値とを重ねて表示させ、横軸の第１および第２閾値が示す閾値に対応するメッシュ総数をプロットする。これによって複数の物性値に基づいて部品の選別が行われるので、選別の精度を向上することができる。たとえば強度解析を行うときに無視することが出来ないような、体積が小さいがヤング率が高い部品をむやみに削除することを防ぐことが可能であるため、解析精度が著しく低下することを防ぐことができる。
【００７３】
また、第１閾値を固定して、第２閾値を変化させ、固定した第１閾値と、各第２閾値とに対して部品の選別をして、メッシュモデルを作成するとともにメッシュ総数を取得し、さらに第２閾値を固定して、第１閾値を変化させ、固定した第２閾値と、各第１閾値とに対して部品の選別をして、メッシュモデルを作成するとともにメッシュ総数を取得してもよい。相関表示部１１は、前述したように閾値とメッシュ総数との関係を表すグラフを表示装置３に表示させる。グラフでは、ｘ軸を第１閾値とし、ｙ軸を第２閾値とし、ｚ軸をメッシュ総数とする３次元表示にしてもよく、またｘ軸またはｙ軸に垂直な断面で３次元表示のグラフを切って、２次元表示にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施の一形態のメッシュモデル作成装置１の機能的な構成を示す図である。
【図２】クラムシェル型の携帯型電話機２１を模式的に示す斜視図である。
【図３】複数の部品２３が搭載されたメイン基板２２を示す図である。
【図４】携帯型電話機２１の折り曲げ試験を説明するための図である。
【図５】構造解析の対象となる複数の部品２３が実装されたメイン基板２２を示す平面図である。
【図６】閾値が２００ｍｍ３の場合の、部品が搭載されたメイン基板２２を示す平面図である。
【図７】閾値が４００ｍｍ３および６００ｍｍ３の場合の、部品が搭載されたメイン基板２２を示す平面図である。
【図８】閾値が６４０ｍｍ３の場合の、部品が搭載されたメイン基板２２を示す平面図である。
【図９】閾値が０ｍｍ３の場合のメッシュモデルを示す図である。
【図１０】閾値が２００ｍｍ３の場合のメッシュモデルを示す図である。
【図１１】閾値が４００ｍｍ３の場合のメッシュモデルを示す図である。
【図１２】閾値が６４０ｍｍ３の場合のメッシュモデルを示す図である。
【図１３】閾値とメッシュ総数との関係を表すグラフである。
【図１４】組込むべき部品と、除外すべき部品との表示形式を互いに異ならせた組物を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７５】
１ メッシュモデル作成装置
２ 記憶装置
３ 表示装置
４ 入力装置
５ 設計データ読込部
６ 属性データ取得部
７ 属性指定部
８ 部品選別部
９ 分割部
１０ メッシュ総数取得部
１１ 相関表示部
１２ 閾値入力部
１３ 部品表示部
１４ メッシュモデル出力部
２１ 携帯型電話機
２２ メイン基板
２３ 部品
２５ 第１部品
２６ 第２部品
２７ 第３部品
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の部品を組合わせて構成される組物の解析用のメッシュモデルを作成するメッシュモデル作成装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の製品設計では、計算機支援設計装置（以下、ＣＡＤ（Computer Aided Design）装置またはＣＡＤシステムという）を用いて、三次元座標系における製品の図形データを作成して、設計を行っている。
【０００３】
また設計の一工程において、コンピュータシミュレーションを行い、製品の解析を行っている。この解析では、まずＣＡＤシステムで作成した設計データに基づいて、製品を複数の有限要素に分割してメッシュモデルを作成する。次に有限要素法および有限体積法などによって放熱解析、流体解析、強度解析および電磁波解析などの解析を行い、設計データが表す製品の特性を把握する。この解析結果に基づいて、設計の修正が必要であると判断すると、設計データを修正し、再度解析を行う。解析と設計データの修正とを繰返すことによって、最も好ましい特性が得られる設計データを生成していく。このように解析と設計データの修正とを繰返すので、短期間で良い設計を行うためには、解析に要する時間を可能な限り短縮する必要がある。
【０００４】
たとえば電化製品は、筐体および機械的な部品などの構造部品と、構造部品の電源および駆動制御用の回路に使用される電子部品などの複数の部品が組合されて構成されている。このような電化製品の設計では、ＣＡＤシステムを用いて複数の部品をアセンブリデータとして作成し、このアセンブリデータに基づいて、解析用のメッシュモデルを作成する。電化製品を構成する複数の部品の形状は、それぞれ異なるので、メッシュモデルの作成では、小さい部品のサイズに注意を払う必要がある。そこでたとえばサイズの小さい部品のサイズに合わせて有限要素のサイズを設定すれば、実際の形状に近いメッシュモデルを作成することができ、解析の精度が向上する。しかしながら、有限要素のサイズを小さく設定するほど有限要素の数が多くなり、解析に要する時間が長くなるという問題がある。
【０００５】
逆に、有限要素のサイズを大きく設定すると、有限要素の数が少なくなり、解析に要する時間を短くすることができる。しかしながら、有限要素のサイズを大きく設定してしまうと、実際の形状から離れたメッシュモデルが作成され、解析の精度が低下してしまう。
【０００６】
このように、有限要素のサイズと解析精度との間には、トレードオフの関係がある。そこで精度の高い解析を可能な限り短時間で行うために、解析精度に与える影響の少ない部品を予め削除して、この削除された部品のメッシュ分割を行わずに、解析精度に与える影響の大きい部品のみのメッシュ分割を行って、メッシュモデルを作成し、このメッシュモデルを用いて解析を行う技術がある（たとえば特許文献１参照）。この従来の技術では、解析精度に与える影響が少ない部品として、サイズの小さい部品をメッシュモデルから削除して、有限要素のサイズを大きく設定することによって、メッシュモデルの有限要素の数を少なくするとともに、解析精度が低下することを防いでいる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１６７９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の従来技術では、メッシュのサイズを利用者が設定し、設定したメッシュのサイズよりも小さい部品をメッシュモデルから除外してメッシュモデルを作成しているが、解析精度と解析時間とを考慮したときに、設定したメッシュのサイズが妥当か否かを判断することが難しい。すなわちメッシュのサイズを大きく設定すると、除外される部品が多くなって解析時間が短くなるが、解析精度が低下してしまい、メッシュのサイズを小さく設定すると、除外される部品が少なくなって解析精度が向上するが、解析時間が長くなってしまい、妥当なメッシュのサイズを設定することが困難となる。
【０００９】
したがって本発明の目的は、メッシュモデルから除外すべき部品を容易に判断可能にするメッシュモデル作成装置およびプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、複数の部品が組合されて構成される組物を複数の小領域に分割して、メッシュモデルを作成するメッシュモデル作成装置であって、
予め定める複数の閾値と各部品の物性値とを比較して、各閾値ごとに、前記組物を構成する複数の部品を、メッシュモデルから除外すべき部品と、メッシュモデルに組込むべき部品とに選別する部品選別手段と、
各閾値ごとに、前記組物から前記除外すべき部品を除いた組物を複数の小領域に分割して、各閾値ごとのメッシュモデルをそれぞれ作成する分割手段と、
各閾値ごとに作成される前記メッシュモデルの小領域の総数を、各閾値ごとに集計する要素数集計手段と、
表示手段を制御して、小領域の総数と、閾値との相関を表す情報を表示させる表示制御手段とを含むことを特徴とするメッシュモデル作成装置である。
【００１１】
また本発明は、前記表示制御手段は、表示手段を制御して、前記組込むべき部品と、前記除外すべき部品との表示形式を互いに異ならせて、前記組込むべき部品と、前記除外すべき部品とが組合された組物の形状を表示させることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記複数の閾値のうちの特定の閾値と、物性値を前記特定の閾値と比較したときに除外すべき部品を識別する識別情報とを対応させた対応表情報を生成するリスト生成手段をさらに含むことを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記閾値は、異なる物性に対してそれぞれ設定されることを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、前記表示制御手段は、表示手段を制御して、前記組込むべき部品を各部品の稜線で表示し、除外すべき部品の表面をシェーディング表示して、前記組込むべき部品と、前記除外すべき部品とが組合された組物の形状を表示させることを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、前記表示制御手段は、表示手段を制御して、前記除外すべき部品を予め定める時間間隔で点滅させて、前記組込むべき部品と、前記除外すべき部品とが組合された組物の形状を表示することを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、コンピュータを、複数の部品が組合されて構成される組物を複数の小領域に分割して、メッシュモデルを作成する装置として機能させるプログラムであって、
コンピュータを、
予め定める複数の閾値と組物を構成する各部品の物性値とを比較して、各閾値ごとに、前記組物を構成する複数の部品を、複数の小領域で構成されるメッシュモデルから除外すべき部品と、メッシュモデルに組込むべき部品とに選別する部品選別手段と、
各閾値ごとに、前記組物から前記除外すべき部品を除いた組物を複数の小領域に分割して、各閾値ごとのメッシュモデルをそれぞれ作成する分割手段と、
各閾値ごとに作成される前記メッシュモデルの小領域の総数を、各閾値ごとに集計する要素数集計手段と、
表示手段を制御して、小領域の総数と閾値との相関を表す情報を表示させる表示制御手段として機能させることを特徴とするプログラムである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、部品選別手段は、閾値と各部品の物性値とを比較して、組物を構成する複数の部品を、メッシュモデルから除外すべき部品と、メッシュモデルに組込むべき部品とに選別する。本発明では複数の閾値が予め定められており、各閾値ごとにメッシュモデルから除外すべき部品と、メッシュモデルに組込むべき部品とに選別される。したがって、ある閾値に対して除外すべき部品と判断された部品が、閾値が異なれば組込まれる部品として判断されることがある。すなわち閾値によって、除外すべき部品が多くなったり、少なくなったりする。
【００１８】
分割手段は、除外すべき部品を除いた組物を複数の小領域に分割して、各閾値ごとのメッシュモデルをそれぞれ作成する。本発明ではメッシュモデルから除外すべき部品と、メッシュモデルに組込むべき部品との選別が、各閾値ごとに行われ、この選別にしたがって、各閾値ごとにメッシュモデルが作成される。
【００１９】
要素数集計手段は、メッシュモデルの小領域の総数を集計する。本発明では、各閾値ごとにメッシュモデルが作成されて、作成されたメッシュモデルごとに小領域の総数が集計される。すなわち各閾値に対する小領域の総数が、閾値ごとに集計される。
【００２０】
表示手段は、小領域の総数と、閾値との相関を表す情報を表示する。小領域の総数と、解析に要する時間とには相関があり、小領域の総数が多いほど、解析に要する時間が長くなる傾向にある。また小領域の総数と、解析精度とにも相関があり、小領域の総数が多いほど解析精度が高くなる傾向にある。本発明では、閾値と小領域の総数との相関が表示されるので、利用者は小領域の総数から解析精度および解析時間の予測を容易に行うことができ、妥当な閾値を容易に導き出すことができる。また解析時間は、解析に使用する計算機の性能に依存するが、使用する計算機の性能と小領域の総数とを照らし合わせることによって、解析時間を容易に予測することができる。これによって、たとえば高速演算処理可能な計算機を用いて解析を行う場合に、解析時間が短いと判断すると、除外する部品の数を減らして、精度の高い解析を行うことができる。
【００２１】
従来の技術では、メッシュのサイズを利用者が設定して、メッシュモデルを作成するが、メッシュモデルからは解析に要する時間が容易に予測することができない。たとえば作成したメッシュモデルの小領域の数を集計すれば、解析に要する時間を予測することは可能であるが、意図した解析時間でなければさらにメッシュのサイズを設定し直してメッシュモデルを作成し、さらに小領域の総数を集計する必要がある。このような処理を複数回繰返すことによって、意図した時間で解析可能と予測されるメッシュモデルが作成されるので、メッシュモデルを作成する処理が煩雑になるが、本発明では閾値と小領域の総数との相関が表示されるので、前述したように容易に最適なメッシュモデルを得ることができる。
【００２２】
また従来の技術では、解析に使用する計算機の性能に応じて解析時間を予測することができないので、たとえば高速演算処理可能な計算機を用いて、短時間で解析を行うことができる場合であっても、除外すべき部品の数を多く設定してしまい、精度の低い解析を行ってしまうことがあるが、本発明では小領域の総数が表示されるので、前述したように使用する計算機に応じた解析時間を容易に予測することができ、最適なメッシュモデルを容易に作成することができる。
【００２３】
また本発明によれば、表示手段は、組込むべき部品と、除外すべき部品との表示形式を互いに異ならせて、組込むべき部品と、前記除外すべき部品とが組合された組物の形状を表示するので、利用者が表示手段を視認することによって、メッシュモデルから除外された部品を容易に把握することができる。
【００２４】
さらに本発明によれば、リスト生成手段は、複数の閾値のうちの特定の閾値と、物性値を前記特定の閾値と比較したときに除外すべき部品を識別する識別情報とを対応させた対応表情報を生成する。このような対応表情報が生成されるので、同じ設計データまたは少しだけ変更を加えた設計データを用いて再びメッシュモデルを作成するときに、対応表情報を適用することによって、部品選別手段が行う処理を省略しても除外すべき部品を除いた組物のメッシュモデルを作成することができる。
【００２５】
さらに本発明によれば、閾値は、異なる物性に対してそれぞれ設定されるので、たとえば部品の体積などの１つの物性値に基づいて除外すべき部品と組込むべき部品との選別が行われるのではなく、複数の物性値に基づいて部品の選別が行われるので、選別の精度を向上することができる。
【００２６】
さらに本発明によれば、表示手段は、組込むべき部品を各部品の稜線で表示し、除外すべき部品の表面をシェーディング表示して、組込むべき部品と、除外すべき部品とが組合された組物の形状を表示するので、利用者が表示手段を視認することによって、本来ならば組込むべき部品に隠れて目視することができない除外すべき部品であっても、容易に視認することができる。
【００２７】
さらに本発明によれば、表示手段は、除外すべき部品を予め定める時間間隔で点滅させるので、利用者が表示手段を目視することによって、除外すべき部品を容易に視認することができる。
【００２８】
さらに本発明によれば、コンピュータがプログラムを読込むことによって、コンピュータを前述の部品選別手段と、分割手段と、要素数集計手段と、表示制御手段として機能させ、複数の部品が組合されて構成される組物を複数の小領域に分割して、メッシュモデルを作成する装置として機能させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１は、本発明の実施の一形態のメッシュモデル作成装置１の機能的な構成を示す図である。メッシュモデル作成装置１は、コンピュータシミュレーションによる解析に用いられるメッシュモデルを作成する。メッシュモデルは、解析対象物を複数の小領域で分割することによって作成される。メッシュモデル作成装置１は、コンピュータによって実現される。以下の本実施の形態の説明において、小領域を有限要素と記載するが、メッシュモデルは有限要素法に限らずに、有限体積法などの有限要素法とは異なる解析法にも用いられる。
【００３０】
メッシュモデル作成装置１を実現するコンピュータは、中央処理装置（Central Processing Unit：略称ＣＰＵ）によって実現される制御部と、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）などによって実現される記憶装置２と、陰極線管（Cathode Ray Tube：略称ＣＲＴ）および液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display：略称ＬＣＤ）などによって実現される表示装置３と、キーボードおよびポインティングデバイスなどによって実現される入力装置４とを含んで構成される。メッシュモデル作成装置１は、制御部が、記憶装置２に記憶されるプログラムを読込んで実行することによって機能する設計データ読込部５と、属性データ取得部６と、属性指定部７と、部品選別部８と、分割部９と、メッシュ総数取得部１０と、相関表示部１１と、閾値入力部１２と、部品表示部１３と、メッシュモデル出力部１４とを含んで構成される。
【００３１】
入力装置４は、利用者の操作に応じた指令をメッシュモデル作成装置１に与える。メッシュモデル作成装置１は、入力装置４から与えられる指令に基づいた制御を行う。記憶装置２は、設計データ、メッシュモデル作成装置１の処理結果、およびプログラムなどのデータを記憶して、メッシュモデル作成装置１の指令に基づいて記憶しているデータをメッシュモデル作成装置１に与える。表示装置３は、メッシュモデル作成装置１の指令に基づいた画像情報を可視表示する。
【００３２】
図２は、クラムシェル型の携帯型電話機２１を模式的に示す斜視図である。図２には、携帯型電話機２１の筐体に搭載されるメイン基板２２も示している。メイン基板２２には、携帯型電話機２１を動作させるために必要な送受信回路、電源回路、電話の機能を制御するためのソフトウェアが記録されたＬＳＩ（Large-Sale Integrated circuit）、抵抗器およびコンデンサなどのチップ部品が搭載されている。以下、メッシュモデル作成装置１が、複数の部品が搭載されたメイン基板２２のメッシュモデルを作成する処理について説明する。本実施の形態では、メイン基板２２も部品の１つとして扱い、メッシュモデル作成装置１は、部品の１つであるメイン基板２２およびメイン基板２２に搭載される部品が組合されて構成される組物を複数の有限要素に分割して、メッシュモデルを作成する。
【００３３】
図３は、複数の部品２３が搭載されたメイン基板２２を示す図である。図３（１）は、複数の部品２３が搭載されたメイン基板２２を示す正面図であり、図３（２）は、図３（１）の切断面線Ａ−Ａから見た複数の部品２３が搭載されたメイン基板２２の断面図である。メイン基板２２に実装される部品２３の数は、携帯型電話機２１の機種によって異なるが、１台の携帯型電話機２１に対して、実際には数百〜千個以上におよぶが、図３では、全ての部品を図示すると煩雑になるので、理解の容易のために大部分の部品を省略している。またメイン基板２２には、両面実装タイプが用いられ、実際にはメイン基板２２の一表面２２ａと他表面２２ｂとの両方に部品が実装されるが、図３（２）ではメイン基板２２の他表面２２ｂに実装される部品を省略している。
【００３４】
図４は、携帯型電話機２１の折り曲げ試験を説明するための図である。折り曲げ試験は、携帯型電話機２１を人手で持ち歩く時に、不用意に携帯型電話機２１に外力が印加された場合に備えて行われる試験であり、たとえば携帯型電話機２１の予め定める部位を固定した状態で、予め定める部位に外力を加えることによって行われる。図４では、折り畳まれた状態の携帯型電話機２１において、長手方向の一端部および他端部をそれぞれ固定台２４によって裏面２１ｂ側から固定し、表面２１ａ側から、長手方向の中央に外力Ｆを加えている状態を模式的に示している。外力Ｆを加えると、携帯型電話機２１の筐体が長手方向の中央を中心にして外力Ｆの向きに変位して、全体的に湾曲し、ひいては筐体に搭載されたメイン基板２２も湾曲する。メイン基板２２には、前述したように携帯型電話機２１の機能を実現するための多数のチップ部品２３が実装されている。これら複数のチップ部品２３は、筐体に比べると外力Ｆに対して非常に脆く、メイン基板２２が湾曲すると、簡単に破壊されることがある。したがって携帯電話の設計者は、外力Ｆが印加されてもメイン基板２２の湾曲を抑えるように携帯型電話機２１の筐体の強度設計を行う。設計者は、設計した設計データによって実現される携帯型電話機２１が、所望する特性を有する構造であるかを検証するために、実物を用いた折り曲げ試験を行う前に、仮想的に携帯型電話機２１に外力Ｆを印加して、メイン基板２２およびチップ部品２３に生じる歪および加わる応力などをコンピュータシミュレーションによって構造解析を行う。この構造解析に用いられるメッシュモデルを、メッシュモデル作成装置１が作成する。設計者は、構造解析の結果として得られる歪値および応力値などに基づいて、メイン基板２２およびチップ部品２３などが破壊しないかを予測する。構造解析の結果、破壊のおそれがある場合には、設計データに改善を加え、再びコンピュータシミュレーションによって構造解析を行って、改善した内容を検証するという試行錯誤を繰り返す。
【００３５】
図５は、構造解析の対象となる複数の部品２３が実装されたメイン基板２２を示す平面図である。図５では、理解の容易のために、説明の対象となる部品２３のみを図示している。図５に示すメイン基板２２には、相互に形状の異なる３種類の部品２３が実装されており、それぞれ第１部品２５、第２部品２６および第３部品２７と記載する。第１〜第３部品２５，２６，２７の形状を表１に示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】
メッシュモデル作成装置１は、メイン基板２２と第１部品２５と第２部品２６と第３部品２７とを対象とし、四面体要素および六面体要素などの３次元要素によってメッシュモデルを作成するが、メッシュの作成の様子について図面を用いて説明するときは、理解の容易のために３次元要素を三角形要素および四角形要素などの２次元要素として説明する。したがって、有限要素の総数の説明では、３次元要素の数ではなく、メイン基板２２を平面視したときの３次元要素を２次元要素として扱い、紙面で表示可能な数として２次元要素の数を参考として記載する。
【００３８】
次に図１に示すメッシュモデル作成装置１の各部の機能について詳細に説明する。設計データ読込部５は、記憶装置２に記憶された設計データを読込む。この設計データは、たとえばＣＡＤシステムを用いて作成されたデータである。この設計データには、製品を構成する部品を識別するパーツコードなどが含まれる。
【００３９】
属性データ取得部６は、記憶装置２に記憶され、部品の属性値がデータベース化された部品情報ＤＢから、製品を構成する部品の属性値を読込む。属性データ取得部６が読込むべき部品のデータは、たとえば設計データ読込部５が読込んだ設計データによって指定される部品のデータである。属性データ取得部６が読込む属性データは、たとえばパーツコードなどの部品を識別する情報、およびパーツコードによって指定される部品の物性値などを含む。物性値には、部品の高さ、幅、奥行き、表面積、体積、アスペクト比などの部品の形状を表す情報と、材質、比重、ヤング率、引張り強さ、ポアソン比、発熱量、熱伝導率、比熱、動作保障温度などの特性を表す情報とが含まれる。属性データ取得部６は、部品情報ＤＢから属性値を読込むとしたが、設計データに属性値が予め含まれている場合には、設計データ読込部５が読込んだ設計データから属性値を読込む。
【００４０】
属性指定部７は、解析精度に影響の少ない部品をメッシュモデルから除外するために、メッシュモデルから除外すべき部品と、メッシュモデルに組込むべき部品とを選別するときに選別基準の閾値となる属性値を指定する。本実施の形態では属性値として物性値を指定し、具体的には体積を指定する。属性値の指定は、予め設定された初期設定を用いてもよく、また入力装置４から入力された情報に基づいて指定してもよい。
【００４１】
部品選別部８は、属性指定部７によって指定された閾値と各部品の物性値とを比較して、組物を構成する複数の部品を、メッシュモデルから除外すべき部品と、メッシュモデルに組込むべき部品とに選別する。部品選別部８は、まず複数の部品について、属性指定部７で指定した属性に対応する属性値を取得する。本実施の形態では属性として体積を指定するので、部品選別部８は、全ての部品の体積を取得する。具体的には属性データ取得部６によって読込まれたデータから、メイン基板２２および第１〜第３部品２５，２６，２７の体積を表すデータを抽出する。次に、部品選別部８は、各部品の体積と、閾値とを比較して、部品を選別する。後述するように、部品選別部８は、閾値を段階的に変化させて、各閾値ごとに部品の選別を行う。具体的には、属性値として体積が指定されている場合、部品選別部８は、閾値となる体積の値を段階的に増加させて、各体積に対してそれぞれ除外すべき部品と、組込むべき部品とに部品を選別する。閾値は、たとえば部品のうちで２番目に体積の大きい部品を最大値とし、最小値を０（零）として、予め定める増加幅で増加させていく。本実施の形態ではメイン基板２２が最も体積が大きいので、２番目に体積の大きい第３部品２７の体積（６４０ｍｍ３）を最大値として設定し、増加幅を２００ｍｍ３に設定する。すなわち複数の閾値としては、０ｍｍ３，２００ｍｍ３，４００ｍｍ３，６００ｍｍ３，６４０ｍｍ３が選択される。予め定める増加幅および最大値は、予め設定された初期設定を用いてもよく、また入力装置４から入力された情報に基づいて指定してもよい。
【００４２】
閾値が０ｍｍ３の場合、全ての部品の体積が０ｍｍ３よりも大きいので、部品選別部８は、メッシュモデルから除外すべき部品はなく、全ての部品がメッシュモデルに組込むべき部品として判断する。すなわち図５に示す全ての部品がメッシュモデルに組込むべき部品として判断される。
【００４３】
図６は、閾値が２００ｍｍ３の場合の、部品が搭載されたメイン基板２２を示す平面図であり、図７は、閾値が４００ｍｍ３および６００ｍｍ３の場合の、部品が搭載されたメイン基板２２を示す平面図であり、図８は、閾値が６４０ｍｍ３の場合の、部品が搭載されたメイン基板２２を示す平面図である。
【００４４】
閾値が２００ｍｍ３の場合、第１部品２５の体積（１．２ｍｍ３）が閾値以下なので、部品選別部８は、第１部品２５を除外すべき部品として判断し、第２部品２６、第３部品２７およびメイン基板２２をメッシュモデルに組込むべき部品として判断する（図６参照）。閾値が４００ｍｍ３および６００ｍｍ３の場合、第１部品２５の体積（１．２ｍｍ３）および第２部品２６の体積（２３５．２ｍｍ３）が閾値以下なので、部品選別部８は、第１部品２５および第２部品２６を除外すべき部品として判断し、第３部品２７およびメイン基板２２をメッシュモデルに組み込む部品として判断する（図７参照）。閾値が６４０ｍｍ３の場合、第１〜第３部品２５，２６，２７の体積（１，２ｍｍ３，２３５．２ｍｍ３，６４０ｍｍ３）が閾値以下なので、部品選別部８は、第１〜第３部品２５，２６，２７を除外すべき部品として判断し、メイン基板２２をメッシュモデルに組込むべき部品として判断する（図８参照）。
【００４５】
分割部９は、各閾値ごとに、組物から除外すべき部品を除いた組物を複数の有限要素に分割して、各閾値ごとのメッシュモデルをそれぞれ作成する。すなわち本実施の形態では閾値として０ｍｍ３，２００ｍｍ３，４００ｍｍ３，６００ｍｍ３，６４０ｍｍ３が選ばれるので、各閾値に対して、部品選別部８がメッシュモデルに組込むべき部品として選別した部品を組合わせた組物のメッシュモデルをそれぞれ作成する。有限要素の大きさは、たとえば部品の大きさに合わせて予め設定されている。
【００４６】
図９は、閾値が０ｍｍ３の場合のメッシュモデルを示す図である。前述したように閾値が０ｍｍ３の場合には、除外すべき部品がないので、分割部９は、全ての部品を組合わせた組物を複数の有限要素に分割してメッシュモデルを作成する。すなわち図９は、図５に示す組物を分割したメッシュモデルを示す。
【００４７】
図１０は、閾値が２００ｍｍ３の場合のメッシュモデルを示す図である。前述したように閾値が２００ｍｍ３の場合には、除外すべき部品として第１部品２５が選択されるので、分割部９は、第１部品２５を除外して、組込むべき部品として選択された部品を組合わせた組物を複数の有限要素に分割してメッシュモデルを作成する。すなわち図１０は、図６に示す組物を分割したメッシュモデルを示す。
【００４８】
図１１は、閾値が４００ｍｍ３の場合のメッシュモデルを示す図である。前述したように閾値が４００ｍｍ３の場合には、除外すべき部品として第１部品２５および第２部品２６が選択されるので、分割部９は、第１部品２５および第２部品２６を除外して、組込む部品として選択された部品を組合わせた組物を複数の有限要素に分割してメッシュモデルを作成する。すなわち図１１は、図７に示す組物を分割したメッシュモデルを示す。閾値が６００ｍｍ３の場合には、閾値が４００ｍｍ３の場合と除去すべき部品が同じなので、分割部９が行う処理も閾値が４００ｍｍ３の場合と同じであり、重複する説明を省略する。
【００４９】
図１２は、閾値が６４０ｍｍ３の場合のメッシュモデルを示す図である。前述したように閾値が６４０ｍｍ３の場合には、除外すべき部品として第１〜第３部品２５，２６，２７が選択されるので、分割部９は、メイン基板２２のみを複数の有限要素に分割してメッシュモデルを作成する。すなわち図１２は、図８に示す組物を分割したメッシュモデルを示す。
【００５０】
メッシュ総数取得部１０は、各閾値ごとに作成されるメッシュモデルの有限要素の総数を、各閾値ごとに集計する。すなわち本実施の形態では閾値として０ｍｍ３，２００ｍｍ３，４００ｍｍ３，６００ｍｍ３，６４０ｍｍ３が選ばれるので、各閾値に対して作成されたメッシュモデルの有限要素の総数を各閾値ごとに集計する。具体的にはメッシュモデル作成装置１は、図９〜図１１に示す各メッシュモデルの有限要素の総数を集計する。
【００５１】
図９に示す閾値が０ｍｍ３のメッシュモデルの場合には、平面視で見える有限要素の総数（以下、メッシュ総数という）は、２８７である。前述したように分割部９は、３次元要素で分割するので、メッシュ総数取得部１０は、３次元要素の総数を集計するが、本実施の形態では理解の容易のために、以下の説明を通して平面視で見えるメッシュ総数を有限要素の総数として説明する。図１０に示す閾値が２００ｍｍ３のメッシュモデルの場合には、メッシュ総数が１４１である。図１１に示す閾値が４００ｍｍ３，６００ｍｍ３のメッシュモデルの場合には、メッシュ総数が１１８である。図１２に示す閾値が６４０ｍｍ３のメッシュモデルの場合には、メッシュ総数が１０５である。
【００５２】
本実施の形態では、部品選別部８、分割部９およびメッシュ総数取得部１０が、各閾値ごとにそれぞれ処理を行っているが、これに限らずに、部品選別部８、分割部９およびメッシュ総数取得部１０が、この記載順に閾値を変更するごとに各部の処理を順次行ってもよい。また本実施の形態では理解の容易のために第１〜第３部品２５，２６，２７について説明したが、前述したように実際にはメイン基板２２に数百〜千個以上の部品が搭載され、これらの部品に対して部品選別部８、分割部９およびメッシュ総数取得部１０がそれぞれ前述と同様の処理を行う。
【００５３】
図１３は、閾値とメッシュ総数との関係を表すグラフである。相関表示部１１は、表示制御手段に相当し、表示装置３を制御して、有限要素の総数と、閾値との相関を表す情報を表示させる。具体的には、相関表示部１１は、横軸を閾値、縦軸をメッシュ総数とするグラフを作成して、作成したグラフを表示装置３に表示させる。前述したように本実施の形態ではメイン基板２２に第１〜第３部品２５，２６，２７が搭載されるとして説明したが、実際には数百〜千個以上の部品が搭載されるので、図１３に示すグラフは、閾値に対してメッシュ総数がなだらかに変化している。
【００５４】
閾値入力部１２は、設計者がキーボードおよびマウスなどを操作することによって、入力装置４から入力される閾値を、閾値として設定する。すなわち表示装置３に表示された閾値とメッシュ総数との関係を表すグラフを設計者が参考にして設定される閾値が、メッシュモデルを作成する処理の閾値として採用される。閾値入力部１２が閾値を設定すると、この閾値に基づいて部品選別部８が前述と同様にして部品を選別し、分割部９がメッシュモデルを作成する。閾値入力部１２によって設定された閾値に基づいて、既にメッシュモデルが作成されている場合には、このメッシュモデルを援用することによって再度メッシュモデルを作成しなくてもよい。
【００５５】
部品表示部１３は、表示制御手段に相当し、表示装置３を制御して、組込むべき部品と、除外すべき部品との表示形式を互いに異ならせて、組込むべき部品と、除外すべき部品とが組合された組物の形状を表示させる。図１４は、組込むべき部品と、除外すべき部品との表示形式を互いに異ならせた組物を示す斜視図である。部品表示部１３は、たとえば部品選別部８が組込むべき部品と判断した部品を、不透明で表示させ、部品選別部８が除外すべき部品と判断した部品を半透明で表示させている。図１４では、体積の大きい部品が半透明で示されている。本実施の形態では閾値として体積を指定しているので、体積の小さい部品が半透明で表示されるが、閾値として体積とは異なる物性値を指定した場合には、図１４に示すように体積の大きい部品が半透明で示される場合がある。
【００５６】
メッシュモデル出力部１４は、分割部９によって複数の有限要素に分割されたメッシュモデルに対して、たとえば各節点にそれぞれヤング率およびポアソン比などを対応させて解析用のメッシュモデルを作成する。設計者は、このメッシュモデル出力部１４によって作成されたメッシュモデルを使用して構造解析などの所定の解析を行う。
【００５７】
以上説明した本実施の形態のメッシュモデル作成装置１によれば、部品選別部８は、閾値と各部品の物性値とを比較して、組物を構成する複数の部品を、メッシュモデルから除外すべき部品と、メッシュモデルに組込むべき部品とに選別する。本実施の形態では複数の閾値が予め定められており、各閾値ごとにメッシュモデルから除外すべき部品と、メッシュモデルに組込むべき部品とに選別される。したがって、ある閾値に対して除外すべき部品と判断された部品が、閾値が異なれば組込まれる部品として判断されることがある。すなわち閾値によって、除外すべき部品が多くなったり、少なくなったりする。
【００５８】
分割部９は、除外すべき部品を除いた組物を複数の有限要素に分割して、各閾値ごとのメッシュモデルをそれぞれ作成する。本実施の形態ではメッシュモデルから除外すべき部品と、メッシュモデルに組込むべき部品との選別が、各閾値ごとに行われ、この選別にしたがって、各閾値ごとにメッシュモデルが作成される。
【００５９】
メッシュ総数取得部１０は、メッシュモデルの有限要素の総数を集計する。本実施の形態では、各閾値ごとにメッシュモデルが作成されて、作成されたメッシュモデルごとに有限要素の総数が集計される。すなわち各閾値に対する有限要素の総数が、閾値ごとに集計される。
【００６０】
相関表示部１１は、有限要素の総数と、閾値との相関を表す情報を表示する。有限要素の総数と、解析に要する時間とには相関があり、有限要素の総数が多いほど、解析に要する時間が長くなる傾向にある。また有限要素の総数と、解析精度とにも相関があり、有限要素の総数が多いほど解析精度が高くなる傾向にある。本実施の形態では、図１３に示すように閾値と有限要素の総数との相関が表示されるので、利用者は有限要素の総数から解析精度および解析時間の予測を容易に行うことができ、妥当な閾値を容易に導き出すことができる。また解析時間は、解析に使用する計算機の性能に依存するが、使用する計算機の性能と有限要素の総数とを照らし合わせることによって、解析時間を容易に予測することができる。設計者は、以上の観点から閾値とメッシュ総数との関係を表すグラフを参照して閾値を設定し、入力装置４を操作することによって閾値がメッシュモデル作成装置１に入力される。この入力された閾値に基づいて、解析用のメッシュモデルが作成される。これによって、たとえば高速演算処理可能な計算機を用いて解析を行う場合に、解析時間が短いと判断すると、除外する部品の数を減らして、精度の高い解析を行うことができる。
【００６１】
また部品表示部１３は、組込むべき部品と、除外すべき部品との表示形式を互いに異ならせて、組込むべき部品と、前記除外すべき部品とが組合された組物の形状を表示装置３に表示させるので、利用者が表示装置３を視認することによって、メッシュモデルから除外された部品を容易に把握することができる。特に、部品選別部８が組込むべき部品と判断した部品を、不透明で表示させ、部品選別部８が除外すべき部品と判断した部品を半透明で表示させているので、モデルが３次元で表示されて、除外すべき部品で隠れて見えないような組込むべき部品を容易に視認することができる。
【００６２】
本実施の形態では、部品選別部８が組込むべき部品と判断した部品を、不透明で表示させ、部品選別部８が除外すべき部品と判断した部品を半透明で表示させているが、表示のさせ方は、これに限られない。たとえば、部品表示部１３は、表示装置３を制御して、組込むべき部品を各部品の稜線で表示し、除外すべき部品の表面をシェーディング表示して、組込むべき部品と、除外すべき部品とが組合された組物の形状を表示させてもよい。これによって、モデルが３次元で表示されている場合でも、大きな部品の影となって隠れている部分に除外すべき部品が存在しても、設計者は目視で確認することができる。また、部品表示部１３は、表示装置３を制御して、除外すべき部品を予め定める時間間隔で点滅させて、組込むべき部品と、除外すべき部品とが組合された組物の形状を表示してもよい。このように除外すべき部品が点滅することによって、設計者が除外すべきと判断された部品を容易に判断することができる。また、部品表示部１３は、表示装置３を制御して、除外すべき部品と、組み込む部品との色を異ならせて表示させてもよい。さらに、除外すべき部品に関してのみ、除外すべき部品を識別可能なリストを表示装置３に表示してもよい。
【００６３】
また以上の説明ではメイン基板２２を部品の１つとして扱っているので、メイン基板２２よりも体積の大きい部品を搭載する場合には、メイン基板２２がメッシュモデルから除外すべき部品として判断される場合があり、メッシュモデルとして不適切な場合がある。そこで、メイン基板２２などのメッシュモデルに必須となる部品を予め指定しておき、部品選別部８がメッシュモデルから除外すべき部品と判断したとしても、予め指定された部品についてはメッシュモデルに組込むべき部品として判断されるようにしてもよい。
【００６４】
また以上の説明では、閾値に体積を設定した場合について説明したが、体積に限らずに、解析の種類に応じてヤング率、ポアソン比および質量を閾値に設定してもよい。
【００６５】
またメッシュモデル作成装置１は、複数の閾値のうちの特定の閾値と、物性値を前記特定の閾値と比較したときに除外すべき部品を識別する識別情報とを対応させた対応表情報を生成するリスト生成部をさらに備えてもよい。本実施の形態では、閾値が０ｍｍ３，２００ｍｍ３，４００ｍｍ３，６００ｍｍ３，６４０ｍｍ３に設定されるので、リスト生成部は、各閾値に対して、除外すべき部品を識別する識別情報とを対応させた表２に示す対応表情報を生成する。このような対応表情報が生成されるので、同じ設計データまたは少しだけ変更を加えた設計データを用いて再びメッシュモデルを作成するときに、対応表情報を適用することによって、部品選別部８が行う処理を省略しても除外すべき部品を除いた組物のメッシュモデルを作成することができる。
【００６６】
【表２】
【００６７】
また本実施の形態では、閾値は、１つの物性値に対して設定されるが、異なる物性に対してそれぞれ設定されてもよい。たとえば閾値として、体積を第１閾値に設定し、ヤング率を第２閾値に設定してもよい。
【００６８】
実装面積を第１閾値とし、ヤング率を第２閾値として設定した場合の一例について説明する。表３は、第１部品、第２部品、第３部品の物性を示す表である。
【００６９】
【表３】
【００７０】
前述したように第１閾値および第２閾値は、それぞれ複数の値に設定される。たとえば特定の値として第１閾値によって１０ｍｍ角以下か否かを判定し、第２閾値によって１０ＧＰａ以下か否かを判定して、メッシュモデルから除外すべき部品と、メッシュモデルに組込むべき部品とに選別する場合について説明する。表４は、部品選別部８が部品を選別するときの判断結果を表す。
【００７１】
【表４】
【００７２】
まず部品選別部８は、各部品が１０ｍｍ角以下か否かを判断し、１０ｍｍ角以下の第２部品および第３部品を除外すべき部品の候補として選択する。次に部品選別部８は、候補として選択された第２部品および第３部品に対して、ヤング率が１０ＧＰａ以下か否かを判断し、ヤング率が１０ＧＰａ以下の第３部品を除外すべき部品として選別する。この特定の閾値に対する部品の選別が終わると、実装面積およびヤング率を予め定める増加幅で増加させた値を第１閾値および第２閾値として新たに設定して、再度部品を選別する処理を繰り返す。前記予め定める増加幅は、第１閾値と第２閾値とのそれぞれに対して異なって設定されていてもよい。相関表示部１１は、前述したように閾値とメッシュ総数との関係を表すグラフを表示装置３に表示させる。グラフでは、横軸に第１閾値と第２閾値とを重ねて表示させ、横軸の第１および第２閾値が示す閾値に対応するメッシュ総数をプロットする。これによって複数の物性値に基づいて部品の選別が行われるので、選別の精度を向上することができる。たとえば強度解析を行うときに無視することが出来ないような、体積が小さいがヤング率が高い部品をむやみに削除することを防ぐことが可能であるため、解析精度が著しく低下することを防ぐことができる。
【００７３】
また、第１閾値を固定して、第２閾値を変化させ、固定した第１閾値と、各第２閾値とに対して部品の選別をして、メッシュモデルを作成するとともにメッシュ総数を取得し、さらに第２閾値を固定して、第１閾値を変化させ、固定した第２閾値と、各第１閾値とに対して部品の選別をして、メッシュモデルを作成するとともにメッシュ総数を取得してもよい。相関表示部１１は、前述したように閾値とメッシュ総数との関係を表すグラフを表示装置３に表示させる。グラフでは、ｘ軸を第１閾値とし、ｙ軸を第２閾値とし、ｚ軸をメッシュ総数とする３次元表示にしてもよく、またｘ軸またはｙ軸に垂直な断面で３次元表示のグラフを切って、２次元表示にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施の一形態のメッシュモデル作成装置１の機能的な構成を示す図である。
【図２】クラムシェル型の携帯型電話機２１を模式的に示す斜視図である。
【図３】複数の部品２３が搭載されたメイン基板２２を示す図である。
【図４】携帯型電話機２１の折り曲げ試験を説明するための図である。
【図５】構造解析の対象となる複数の部品２３が実装されたメイン基板２２を示す平面図である。
【図６】閾値が２００ｍｍ３の場合の、部品が搭載されたメイン基板２２を示す平面図である。
【図７】閾値が４００ｍｍ３および６００ｍｍ３の場合の、部品が搭載されたメイン基板２２を示す平面図である。
【図８】閾値が６４０ｍｍ３の場合の、部品が搭載されたメイン基板２２を示す平面図である。
【図９】閾値が０ｍｍ３の場合のメッシュモデルを示す図である。
【図１０】閾値が２００ｍｍ３の場合のメッシュモデルを示す図である。
【図１１】閾値が４００ｍｍ３の場合のメッシュモデルを示す図である。
【図１２】閾値が６４０ｍｍ３の場合のメッシュモデルを示す図である。
【図１３】閾値とメッシュ総数との関係を表すグラフである。
【図１４】組込むべき部品と、除外すべき部品との表示形式を互いに異ならせた組物を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７５】
１ メッシュモデル作成装置
２ 記憶装置
３ 表示装置
４ 入力装置
５ 設計データ読込部
６ 属性データ取得部
７ 属性指定部
８ 部品選別部
９ 分割部
１０ メッシュ総数取得部
１１ 相関表示部
１２ 閾値入力部
１３ 部品表示部
１４ メッシュモデル出力部
２１ 携帯型電話機
２２ メイン基板
２３ 部品
２５ 第１部品
２６ 第２部品
２７ 第３部品
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の部品が組合されて構成される組物を複数の小領域に分割して、メッシュモデルを作成するメッシュモデル作成装置であって、
予め定める複数の閾値と各部品の物性値とを比較して、各閾値ごとに、前記組物を構成する複数の部品を、メッシュモデルから除外すべき部品と、メッシュモデルに組込むべき部品とに選別する部品選別手段と、
各閾値ごとに、前記組物から前記除外すべき部品を除いた組物を複数の小領域に分割して、各閾値ごとのメッシュモデルをそれぞれ作成する分割手段と、
各閾値ごとに作成される前記メッシュモデルの小領域の総数を、各閾値ごとに集計する要素数集計手段と、
表示手段を制御して、小領域の総数と、閾値との相関を表す情報を表示させる表示制御手段とを含むことを特徴とするメッシュモデル作成装置。
【請求項２】
前記表示制御手段は、表示手段を制御して、前記組込むべき部品と、前記除外すべき部品との表示形式を互いに異ならせて、前記組込むべき部品と、前記除外すべき部品とが組合された組物の形状を表示させることを特徴とする請求項１記載のメッシュモデル作成装置。
【請求項３】
前記複数の閾値のうちの特定の閾値と、物性値を前記特定の閾値と比較したときに除外すべき部品を識別する識別情報とを対応させた対応表情報を生成するリスト生成手段をさらに含むことを特徴とする請求項１または２記載のメッシュモデル作成装置。
【請求項４】
前記閾値は、異なる物性に対してそれぞれ設定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のメッシュモデル作成装置。
【請求項５】
前記表示制御手段は、表示手段を制御して、前記組込むべき部品を各部品の稜線で表示し、除外すべき部品の表面をシェーディング表示して、前記組込むべき部品と、前記除外すべき部品とが組合された組物の形状を表示させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のメッシュモデル作成装置。
【請求項６】
前記表示制御手段は、表示手段を制御して、前記除外すべき部品を予め定める時間間隔で点滅させて、前記組込むべき部品と、前記除外すべき部品とが組合された組物の形状を表示することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のメッシュモデル作成装置。
【請求項７】
コンピュータを、複数の部品が組合されて構成される組物を複数の小領域に分割して、メッシュモデルを作成する装置として機能させるプログラムであって、
コンピュータを、
予め定める複数の閾値と組物を構成する各部品の物性値とを比較して、各閾値ごとに、前記組物を構成する複数の部品を、複数の小領域で構成されるメッシュモデルから除外すべき部品と、メッシュモデルに組込むべき部品とに選別する部品選別手段と、
各閾値ごとに、前記組物から前記除外すべき部品を除いた組物を複数の小領域に分割して、各閾値ごとのメッシュモデルをそれぞれ作成する分割手段と、
各閾値ごとに作成される前記メッシュモデルの小領域の総数を、各閾値ごとに集計する要素数集計手段と、
表示手段を制御して、小領域の総数と閾値との相関を表す情報を表示させる表示制御手段として機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項１】
複数の部品が組合されて構成される組物を複数の小領域に分割して、メッシュモデルを作成するメッシュモデル作成装置であって、
予め定める複数の閾値と各部品の物性値とを比較して、各閾値ごとに、前記組物を構成する複数の部品を、メッシュモデルから除外すべき部品と、メッシュモデルに組込むべき部品とに選別する部品選別手段と、
各閾値ごとに、前記組物から前記除外すべき部品を除いた組物を複数の小領域に分割して、各閾値ごとのメッシュモデルをそれぞれ作成する分割手段と、
各閾値ごとに作成される前記メッシュモデルの小領域の総数を、各閾値ごとに集計する要素数集計手段と、
表示手段を制御して、小領域の総数と、閾値との相関を表す情報を表示させる表示制御手段とを含むことを特徴とするメッシュモデル作成装置。
【請求項２】
前記表示制御手段は、表示手段を制御して、前記組込むべき部品と、前記除外すべき部品との表示形式を互いに異ならせて、前記組込むべき部品と、前記除外すべき部品とが組合された組物の形状を表示させることを特徴とする請求項１記載のメッシュモデル作成装置。
【請求項３】
前記複数の閾値のうちの特定の閾値と、物性値を前記特定の閾値と比較したときに除外すべき部品を識別する識別情報とを対応させた対応表情報を生成するリスト生成手段をさらに含むことを特徴とする請求項１または２記載のメッシュモデル作成装置。
【請求項４】
前記閾値は、異なる物性に対してそれぞれ設定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のメッシュモデル作成装置。
【請求項５】
前記表示制御手段は、表示手段を制御して、前記組込むべき部品を各部品の稜線で表示し、除外すべき部品の表面をシェーディング表示して、前記組込むべき部品と、前記除外すべき部品とが組合された組物の形状を表示させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のメッシュモデル作成装置。
【請求項６】
前記表示制御手段は、表示手段を制御して、前記除外すべき部品を予め定める時間間隔で点滅させて、前記組込むべき部品と、前記除外すべき部品とが組合された組物の形状を表示することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のメッシュモデル作成装置。
【請求項７】
コンピュータを、複数の部品が組合されて構成される組物を複数の小領域に分割して、メッシュモデルを作成する装置として機能させるプログラムであって、
コンピュータを、
予め定める複数の閾値と組物を構成する各部品の物性値とを比較して、各閾値ごとに、前記組物を構成する複数の部品を、複数の小領域で構成されるメッシュモデルから除外すべき部品と、メッシュモデルに組込むべき部品とに選別する部品選別手段と、
各閾値ごとに、前記組物から前記除外すべき部品を除いた組物を複数の小領域に分割して、各閾値ごとのメッシュモデルをそれぞれ作成する分割手段と、
各閾値ごとに作成される前記メッシュモデルの小領域の総数を、各閾値ごとに集計する要素数集計手段と、
表示手段を制御して、小領域の総数と閾値との相関を表す情報を表示させる表示制御手段として機能させることを特徴とするプログラム。
【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】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−３９００（Ｐ２００９−３９００Ａ）
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６６９７３（Ｐ２００７−１６６９７３）
【出願日】平成１９年６月２５日（２００７．６．２５）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２５日（２００７．６．２５）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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