パラメトリック設計手法のCADシステムへの適用

情報処理学会

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近年、CADの分野においては、形状規定や修正などの各種形状処理の手法が重要な研究テーマの1つとなっている。特に、機械部品などの形状設計の分野では、製品の高品質化や多様化あるいは商品化サイクルの高速化に対処するため、操作性・機能性に優れたCADシステムの実現が望まれている。しかし、従来の形状設計システムにおいては、設計者の設計意図を反映させることが難しい、あるいは柔軟な形状修正が困難といった問題点が指摘されている。本研究では、上記の問題点の一解決手段として、形状定義手法の一つであるパラメトリック設計手法を機械系CADに適用した形状処理システムの開発を行っている。パラメトリック設計とは、設計者が形状に対して各種寸法を設定することにより形状を規定する設計手法である。形状の幾何データは特徴点によって定義され、設定された寸法から特徴点の座標値を未知数とした方程式(寸法拘束方程式)を立て、これを解くことにより特徴点座標を算出する。パラメトリック設計は、(1)形状の位相と幾何情報を切り離して考えることができる、(2)距離が等しい。二辺が平行といった寸法以外の拘束条件も用いることができる、(3)柔軟な形状修正が可能である、といった特徴がある。しかし、従来のパラメトリック設計手法をそのままCADシステムに用いるには問題点が多い。例えば、(1)形状内の全特徴点を規定できるように過不足のない寸法設定が必要である、(2)非線形方程式が多くなると処理時間の点で問題が出てくる、(3)形状要素間の接続関係は特徴点共有部分以外では保持されない、などである。そこで本研究では、パラメトリック設計を従来のCADシステムに適用できるようにすると共に、上記のパラメトリック設計の問題点を解決するために、各種機能の付加を行ったので報告する。

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