JP4597766B2 - 解析用メッシュ生成システム - Google Patents

Description

本発明は、計算機を用いた数値解析シミュレーションにより設計業務を自動化、最適化するＣＡＥ(Computer Aided Engineering)の分野に係り、特に３次元形状測定装置で解析対象物ついて得た形状データから解析用のメッシュデータを生成させる技術に関する。

ＣＡＥの分野には、例えばＸ線ＣＴ装置のような３次元形状測定装置により、解析対象物についてその形状表面に関する形状データを取得し、その形状データから解析用のメッシュデータを生成させて解析シミュレーションを行う技術がある。この技術は、現物そのものの解析シミュレーションを可能とするという点で有用性が高い。こうした解析に際しては、３次元形状測定装置による測定で得られる解析対象物の形状データから形状メッシュデータを三角形メッシュデータの形態で生成させ、この形状メッシュデータから四面体メッシュデータの形態で解析用メッシュデータを生成させるのが通常である。

解析対象物の形状表面を表す形状メッシュデータである三角形メッシュデータから解析用メッシュデータとして解析対象物の形状内部に四面体メッシュを生成する方法としては、デローニ分割法や八分木分割法などがある。デローニ分割法では、最初に形状表面の三角形メッシュデータから粗い四面体メッシュデータを生成し、次に形状内部に点を順次追加して粗い四面体メッシュデータを細分化することにより、解析用の高品質な四面体メッシュデータを生成する（例えば特許文献１、２）。一方、八分木分割法は、形状表面の三角形メッシュデータを包含する直交格子（六面体格子）を設定し、その直交格子を形状表面の三角形メッシュで切断して形状内部のメッシュデータを得る方法であり、形状内部の直交格子については複数の四面体に分割され、四面体メッシュデータが生成される（例えば特許文献３）。

また形状データから解析用メッシュデータを生成させるについては、複数の形状メッシュデータを用いて１つの解析用メッシュデータを生成させる必要のある場合も少なくない。すなわち解析対象物が大型であったり複雑であったりした場合、あるいはより高精度な形状データを得たいという場合、例えばＸ線ＣＴ装置で解析対象物を撮像して必要な精度の形状データを得るには解析対象物を複数の領域に分けて撮像する必要がある。このような場合には、１つの解析対象物について複数の形状メッシュデータが得られることになり、その複数の形状メッシュデータから１つの解析用メッシュデータを生成するには各形状メッシュデータを結合する処理が必要となる。

複数のメッシュデータを結合し１つのメッシュデータを生成する方法としては、メッシュデータの接合部分の節点を移動して結合する、あるいは結合するメッシュデータの稜線を、互いの節点位置を共有するように分割して結合する方法が知られている（例えば特許文献４）。また、メッシュデータの相対位置を指定してメッシュデータを結合する方法も知られている（例えば特許文献５）。

特開平１１−１１０５８７号公報 特開平１１−９６３９９号公報 特開２００５−３８２１９号公報 特開２００２−３１８８２３号公報 特開２０００−３３１０５８号公報

近年の３次元形状測定装置、特にＸ線ＣＴ装置は高い形状精度で形状データを得ることが可能となってきており、形状メッシュデータが高密度化してデータ量の増大化が進んでいる。こうしたデータ量の増大に伴って、形状メッシュデータからの解析用メッシュデータの生成処理やその解析用メッシュデータによる解析処理に膨大な時間を要し、さらにはそれらの処理が計算機の能力限界を超えるようになってしまうという計算機の処理能問題を生じている。そしてこの処理能力問題は、上述のように１つの解析対象物について複数の形状メッシュデータがあってその結合処理を必要とする場合にさらに切実となる。すなわち、稜線を分割してメッシュを結合する方法のような従来の結合手法を結合処理に用いるとすると、メッシュ数がさらに増えてデータ量が増大し、計算機の取り扱えるデータ量の限界を超えてしまって形状データの結合をなせない状態になる可能性が高くなる。

こうした処理能力問題については、形状メッシュデータのメッシュ数を減らす低密度化処理をすることで対応は可能である。しかし単純にメッシュ数を減らして低密度化する手法では、せっかく高精度な形状データを用いながら解析用メッシュデータにおいては逆に形状誤差が増大してしまう、という別の問題を招くとこになる。また、デローニ分割法における内部点の追加を減らしたり、あるいは八分木分割法における直交格子の間隔を大きしたりするなどの手法で処理能力問題に対応することも可能であるが、これらの手法も同様に解析用メッシュデータにおける形状誤差の問題を招き、また解析メッシュの品質低下の問題を招く。

本発明は、以上のような事情を背景になされたものであり、１つの解析対象物についてデータ量の多い高密度な形状メッシュデータが複数あり、その複数の形状メッシュデータから１つの解析用メッシュデータを生成させるについて、例えばパーソナルコンピュータのような汎用的な計算機でも高精度な解析用メッシュデータを短時間で生成することを可能とする解析用メッシュ生成方法の提供を目的としている。

上記目的のために本発明では、１つの解析対象物についてその形状表面を表す高密度な形状メッシュデータが複数あり、前記複数の形状メッシュデータから前記１つの解析対象物の解析用メッシュデータを生成させる解析用メッシュデータ生成方法において、前記複数の形状メッシュデータから１つの形状メッシュデータＡを読み込む処理、前記形状メッシュデータＡに対して、メッシュ数を減らす低密度化処理を施して低密度形状メッシュデータＢを生成させる処理、前記複数の形状メッシュデータから前記形状メッシュデータＡに隣接する形状メッシュデータＣを読み込む処理、前記低密度形状メッシュデータＢに前記形状メッシュデータＣを結合させることで、低密度部分と高密度部分が混在する混在結合形状メッシュデータＤを生成する処理、および前記混在結合形状メッシュデータＤの前記高密度部分に対して、メッシュ数を減らす低密度化処理を施して結合低密度形状メッシュデータＥを生成させる処理を含み、前記結合低密度形状メッシュデータＥの生成処理までの各処理を前記複数の形状メッシュデータに残存形状メッシュデータが無くなるまで繰り返して最終的な結合低密度形状メッシュデータを生成させ、そして前記最終的な結合低密度形状メッシュデータから解析用メッシュデータを生成させるようにしたことを特徴としている。

また本発明では上記のような解析用メッシュデータ生成方法について、前記メッシュ低密度化処理を所定のメッシュ品質基準の下で行うようにしている。

また本発明では上記のような解析用メッシュデータ生成方法について、前記形状メッシュデータの結合は、結合対象の低密度形状メッシュデータと高密度な形状メッシュデータの共有部分に共有メッシュを生成することで行うようにしている。

また本発明では上記のような解析用メッシュデータ生成方法について、前記共有メッシュの生成に際して、高密度な形状メッシュデータの側の形状を優先させるようにしている。

また本発明では上記のような解析用メッシュデータ生成方法について、前記結合低密度形状メッシュデータに結合線や結合面を保持できるようにしている。

本発明では、１つの解析対象物における複数の高密度形状メッシュデータについて低密度化と結合を交互に繰返して結合低密度形状メッシュデータを生成させ、この結合低密度形状メッシュデータから解析用メッシュデータを生成させるようにしている。このため本発明によれば、一連の処理中に扱うデータ量を一定以下に抑えることができ、例えばパーソナルコンピュータのような汎用的な計算機でも余裕を持って処理を進めることが可能となるとともに、解析用メッシュデータの生成処理の効率を高めて処理時間の短縮化が可能となる。また各形状メッシュデータの結合を低密度形状メッシュデータに低密度化前の高密度形状メッシュデータを結合させることで行うようにしているので、結合部における形状精度を高密度形状メッシュデータにおける高い形状精度に維持できるとともに、結合部におけるメッシュ品質の悪化も防止でき、高精度な解析用メッシュデータを生成することが可能となる。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。図１に一実施形態における解析用メッシュ生成システムの構成を示す。本実施形態の解析用メッシュ生成システムは、ハードウエア要素として入出力装置１０１、データ格納装置１０２、およびデータ処理装置１０３を備えている。

入出力装置１０１は、システム使用者（ユーザ）がデータを入力したり処理結果を表示したりするためのもので、例えばキーボードやマウスなどにより構成される入力装置と出力装置であるディスプレイなどを含む。

データ格納装置１０２には、形状メッシュデータ格納部１０２ａと解析用メッシュデータ格納部１０２ｂが設けられている。形状メッシュデータ格納部１０２ａには、解析対象物の形状表面を表現する形状メッシュデータ、具体的には高密度な三角形メッシュデータが格納され、解析用メッシュデータ格納部１０２ｂには、形状メッシュデータから生成させる解析用メッシュデータ、具体的には解析用四面体メッシュデータが格納される。

データ処理装置１０３には、ソフトウエア要素として解析用メッシュ生成方法を実行するための解析用メッシュ生成手段１０４がコンピュータプログラムとして搭載されている。その解析用メッシュ生成手段１０４は、形状メッシュデータ入力部１０５、メッシュ低密度化部１０６、メッシュ結合位置設定部１０７、メッシュ結合部１０８、解析用メッシュ生成部１０９、および解析用メッシュデータ出力部１１０の各機能手段を含んでいる。

形状メッシュデータ入力部１０５は、形状メッシュデータ格納部１０２ａに格納してある形状メッシュデータを入力させる。より具体的には、解析用メッシュデータを生成しようとする１つの解析対象物について複数ある形状メッシュデータを処理の進行に応じて所定の順序で形状メッシュデータ格納部１０２ａから順次読み出して入力させる。

メッシュ低密度化部１０６は、形状メッシュデータ入力部１０５で入力させた高密度な形状メッシュデータのメッシュ数を減らして低密度な形状メッシュデータに変換する低密度化処理（低解像度化処理）を行う。

メッシュ結合位置設定部１０７は、１つの解析対象物における複数の形状メッシュデータを隣接同士でアセンブル状態に応じて結合するための相対位置を設定する。

メッシュ結合部１０８は、形状メッシュデータを結合させて結合形状メッシュデータを生成する。より具体的には、メッシュ低密度化部１０６による低密度化処理で生成された低密度形状メッシュデータに対して、次に入力された高密度な形状メッシュデータをメッシュ結合位置設定部１０７による相対位置設定の下で結合して結合形状メッシュデータを生成させる。

解析用メッシュ生成部１０９は、低密度化処理とメッシュ結合処理の繰返しを経て生成される低密度な結合形状メッシュデータから形状内部（ボリューム部）に解析用メッシュデータを生成する。

解析用メッシュデータ出力部１１０は、解析用メッシュ生成部１０９で生成した解析用メッシュデータを解析用メッシュデータ格納部１０２ｂに出力する。

ここで、本解析用メッシュ生成システムで扱うことのできる形状メッシュデータとしては、Ｘ線ＣＴ装置などの３次元形状測定装置で得られる形状データから生成される形状メッシュデータだけでなく、例えば３次元ＣＡＤで作成したソリッドモデルの形状表面を細かく三角形に分割して得られる高密度な三角形メッシュデータ、あるいはコンピュータグラフィックスで用いられるＳＴＬデータのような表示用メッシュデータを細かい三角形に分割して得られる高密度な三角形メッシュデータなどの形状メッシュデータも含まれる。またこれら各種の形状メッシュデータを混在させて扱うことも可能である。また本解析用メッシュ生成システムは、上記のような各機能部による処理を中断して、その中断状態から後日処理を再開することも可能である。そのような場合には、その中断状態までに生成させた低密度形状メッシュデータや結合形状メッシュデータを形状メッシュデータ格納部１０２ａに一時的に格納することになる。

次に、本解析用メッシュ生成システムでなされる処理について説明する。図２に、本解析用メッシュ生成システムにおける処理の流れを示す。以下の説明は、クランクシャフトについてＸ線ＣＴ装置による形状データから生成させた図３の上段に示すような複数の高密度形状メッシュデータ（高密度三角形メッシュデータ３０１〜３０３）が形状メッシュデータ格納部１０２ａに格納されており、この解析対象物について図３の下段に示すような結合低密度形状メッシュデータ３０４を生成させ、この結合低密度形状メッシュデータ３０４から解析用メッシュデータを生成する場合の例についてである。図３の例は、クランクシャフトを３つの領域に分けて撮像することで、３つの高密度三角形メッシュデータ３０１〜３０３が複数の形状メッシュデータとして１つのクランクシャフトについてある場合である。ここでは、これらの高密度三角形メッシュデータ３０１〜３０３それぞれのメッシュ数は仮に１０００万ファセットであり、これらを結合して低密度化した結合低密度形状メッシュデータ３０４のメッシュ数は仮に３０万ファセットであるとし、解析用メッシュ生成システムにおけるデータ処理装置の処理能力は仮に１１００万ファセットまでであるとする。

解析用メッシュデータの生成処理が開始されると、まず１番目の高密度三角形メッシュデータ３０１（図２中では形状メッシュデータＡ）を形状メッシュデータ入力部１０５が形状メッシュデータ格納部１０２ａから読み込む（形状メッシュデータ入力処理２０１）。

高密度三角形メッシュデータ３０１が図４の（ａ）のように入力されると、この高密度三角形メッシュデータ３０１に対してメッシュ数を減らす低密度化処理をメッシュ低密度化部１０６が施して低密度三角形メッシュデータ４０１（図４の（ｂ）；図２中では低密度形状メッシュデータＢ）を生成させる（メッシュ低密度化処理２０２）。ここで、低密度三角形メッシュデータ４０１のメッシュ数は１０万ファセットとする。メッシュ数の低減処理の詳細については後に説明する。

形状メッシュデータ３０１のメッシュ低密度化処理が完了すると、形状メッシュデータ入力部１０５が高密度三角形メッシュデータ３０１に隣接する２番目の高密度三角形メッシュデータ３０２（図２中では高密度形状メッシュデータＣ）を形状メッシュデータ格納部１０２ａから読み込む（隣接形状メッシュデータ入力処理２０３）。

高密度三角形メッシュデータ３０２が入力されると、低密度三角形メッシュデータ４０１と高密度メッシュデータ３０２の結合のために両形状メッシュデータの相対位置をメッシュ結合位置設定部１０７が設定する（結合位置設定処理２０４）。より具体的には、ユーザにより設定された位置情報に基づいてメッシュ結合位置設定部１０７が低密度三角形メッシュデータ４０１と高密度メッシュデータ３０２の相対位置を決定し、その相対位置に基づいてメッシュの頂点の座標値を変更する。ここで、図３の例では３つの高密度三角形メッシュデータの位置関係が結合状態と同じとしてあるが、このようになっていない場合も多く、そうした各三角形メッシュデータの相対位置が合っていない場合に本処理が必要となる。

結合位置設定処理が完了すると、メッシュ結合部１０８が低密度三角形メッシュデータ４０１に高密度メッシュデータ３０２を結合させるメッシュ結合処理を行う（メッシュ結合処理２０５）。これにより低密度部分４０２ａと高密度部分４０２ｂが混在する混在結合三角形メッシュデータ４０２（図４の（ｃ）；図２中では混在結合形状メッシュデータＤ）が得られる。メッシュ結合処理の詳細については後に説明する。

混在結合三角形メッシュデータ４０２が得られると、この混在結合三角形メッシュデータ４０２に対してその高密度部分のメッシュ数を減らす低密度化処理をメッシュ低密度化部１０６が施して結合低密度三角形メッシュデータ４０３（図４の（ｄ）；メッシュ数２０万ファセット；図２中では結合低密度形状メッシュデータＥ）を生成させる（混在結合三角形メッシュデータのメッシュ低密度化処理２０６）。

混在結合三角形メッシュデータのメッシュ低密度化処理を終えたら、当該の解析対象物について形状メッシュデータが残っているか否かの判定を行う（残存形状メッシュデータ判定処理２０７）。形状メッシュデータが残っている場合には、隣接形状メッシュデータ入力処理２０３に戻り、残存形状メッシュデータが無くなるまで残存形状メッシュデータ判定処理２０７までの処理を繰り返す。一方、残存形状メッシュデータ判定処理２０７で残存形状メッシュデータが無いとされた場合には、解析用メッシュデータの生成処理２０８に進む。本例では、高密度三角形メッシュデータ３０３が残っている。したがってこの高密度三角形メッシュデータ３０３について、図５に示すように、隣接形状メッシュデータ入力処理２０３から残存形状メッシュデータ判定処理２０７までの処理が繰り返され、低密度部分５０１ａと高密度部分５０１ｂが混在する混在結合三角形メッシュデータ５０１（図５の（ｂ））を経て、最終的な結合低密度形状メッシュデータ３０４が得られる（図５の（ｃ））。

解析用メッシュデータの生成処理２０８では、最終的な結合低密度形状メッシュデータ３０４から解析用メッシュ生成部１０９により解析用メッシュデータ、具体的には四面体メッシュデータを生成させる。四面体メッシュデータの生成には、例えばデローニ分割法やアドバンシングフロント法を用いることができる。結合低密度形状メッシュデータ３０４の形状内部が複数の領域に分かれている場合には各々の領域をデローニ分割法などにより順次四面体メッシュに分割する。

解析用メッシュデータの生成を終えたら、その解析用メッシュデータを解析用メッシュデータ出力部１１０で解析用メッシュデータ格納部１０２ｂに格納して処理を終了する。

以上のような処理によると、１つの解析対象物における複数の高密度形状メッシュデータについて低密度化と結合を交互に繰返して結合低密度形状メッシュデータを生成させ、この結合低密度形状メッシュデータから解析用メッシュデータを生成させるようにしていることから、一連の処理中にデータ処理装置が扱うデータ量を一定以下に抑えることができる。上の例であると、一連の処理の中で最もメッシュ数が増えるのは混在結合三角形メッシュデータ５０１を生成する時点であるが、その時点でも１０２０万ファセットを少し上回る程度であり、計算機の処理能力１１００万ファセットを超えることはない。すなわち、トータルで３０００万ファセットとなる複数の高密度三角形メッシュデータ３０１〜３０３から解析用メッシュデータを生成させる場合でも、処理能力１１００万ファセット程度の計算機で余裕を持って処理を進めることが可能となるとともに、解析用メッシュデータの生成処理の効率を高めて処理時間の短縮化が可能となる。また各形状メッシュデータの結合を低密度形状メッシュデータに低密度化前の高密度形状メッシュデータを結合させることで行うようにしているので、結合部における形状精度を高密度形状メッシュデータにおける高い形状精度に維持できるとともに、結合部におけるメッシュ品質の低下も防止できる。

次に、メッシュ低密度化処理について説明する。低密度化処理は、エッジコラプス処理を繰返すことによりメッシュ数を低減することで行う。図６にエッジコラプス処理の内容を模式化して示す。図６の上段は低減前の三角形メッシュデータであり、１０個の三角形から成っている。一方、下段は低減後の三角形メッシュデータであり、三角形が２個減って８個の三角形からなっている。エッジコラプス処理は、例えば三角形の辺６０１に注目した場合、その両端点６０２、６０３を１つの頂点６０６に置き換えることにより、辺６０１を共有する２つの三角形６０４、６０５を除去することによりメッシュ数を低減する方法である。頂点６０６の位置は基本的には６０２と６０３を頂点とする三角形群の重心とする。ここで重要なポイントは、メッシュ数低減後の三角形メッシュの品質がよくないと解析用四面体メッシュデータを生成する際に四面体メッシュの品質にも影響を与えることである。したがって、三角形メッシュのメッシュ数低減処理は、以下のようなメッシュ品質基準（品質しきい値）の下で実施するのが好ましい。

メッシュサイズ；ユーザが設定した最大メッシュサイズに対して、エッジコラプスによって形が変換する三角形の最大辺長すべてが最大メッシュサイズを超えない場合にエッジコラプスを実施する。

ストレッチ（三角形の内接円の径と最大辺長との比）；ユーザが設定した最小ストレッチに対して、エッジコラプスによって形が変換する三角形のストレッチすべてが最小ストレッチを超える場合にエッジコラプスを実施する。

トレランス（誤差）；ユーザが設定した最大トレランスに対して、エッジコラプスによって新たに生成される頂点からエッジコラプス前の形状への距離が最大トレランスを超えない場合にエッジコラプスを実施する。

次に、メッシュ結合処理について説明する。メッシュ結合処理は、三角形メッシュデータの共有部分で双方の三角形の稜線と頂点が一致するように三角形メッシュを細分割して共有メッシュを生成することにより行う。図７に示すのは、高密度な三角形メッシュデータ７０１と低密度な三角形メッシュデータ７０２から混在結合三角形メッシュデータ７０３を生成する例である。三角形メッシュデータ７０１と三角形メッシュデータ７０２の共有部分（共通部分）は稜線７０４であり、稜線７０４上にある全ての頂点が三角形メッシュデータ７０１と三角形メッシュデータ７０２の双方の頂点（共有頂点）となるように稜線７０４に接している三角形を分割して共有メッシュを生成する。この際には、高い形状精度を体現している高密度な三角形メッシュデータ７０１における形状を優先させる、すなわち高密度な三角形メッシュデータ７０１の三角形メッシュの頂点を優先させて共有頂点を得るようにする。こうした結合処理によれば、稜線７０４に接している三角形メッシュは、メッシュ品質が悪化することなく、細かい共有メッシュとなり、メッシュ品質を維持でき、また高密度三角形メッシュデータが体現している形状精度を混在結合形状メッシュデータにおいて維持できる。ここで、低密度三角形メッシュデータ７０２が前述のメッシュ品質基準に基づいたメッシュ低密度化処理を経ていることも結合部分のメッシュ品質の悪化を防ぐのに働く。

以上の例は稜線で結合する場合であったが、三角形メッシュデータを面で結合する場合もある。その場合の例を図８に示す。図の例では、高密度な三角形メッシュデータ８０１と低密度な三角形メッシュデータ８０２を共通領域８０４で結合して混在結合三角形メッシュデータ８０３とする。共通領域８０４内にある頂点および三角形稜線の交点を双方の三角形メッシュデータに追加して三角形メッシュを細分割することにより、共通領域８０４内に共有の三角形メッシュデータを生成することができる。この場合も稜線でメッシュを結合する場合と同様に、メッシュ品質の維持や改善が可能である。

図９から図１１に、メッシュ低密度化処理とメッシュ結合処理の具体的な例を示す。図９は、高密度三角形メッシュデータ９０１と低密度三角形メッシュデータ９０２の結合のための位置合わせを行った状態を示している。図中の拡大図９０３に示すように、共通部分でメッシュは共有されていない。図１０は、図９の高密度三角形メッシュデータ９０１と低密度三角形メッシュデータ９０２のメッシュ結合処理を行った後の混在結合三角形メッシュデータ１００１を示している。図中の拡大図１００２に示すように、三角形メッシュが細分化されて頂点、稜線が共有されている。図１１は、図１０の混在結合三角形メッシュデータ１００１における高密度部分を低密度化する前の混在三角形メッシュデータ１１０１（図１１の（ａ））が低密度化処理により結合低密度三角形メッシュデータ１１０２（図１１の（ｂ））となる関係を示している。この例から、メッシュ結合部近傍のメッシュ品質が改善されていることを理解できる。

ここで、１つの解析対象物について複数の形状メッシュデータがある場合には、各形状メッシュデータの結合部分の境界（結合線や結合面）を解析用メッシュデータで保持するようにしたい場合もある。そのような場合には、混在結合形状メッシュデータの高密度部分を低密度化処理する際の結合線上や結合面上にある三角形の稜線のエッジコラプスに関して、新たに生成する頂点の位置を結合線上や結合面上に求めるようにすることにより、メッシュ結合部分の結合線や結合面を保持することができる。

本発明は、１つの解析対象物についてデータ量の多い高密度な形状メッシュデータが複数あり、その複数の形状メッシュデータから１つの解析用メッシュデータを生成させるについて、汎用的な計算機でも高精度な解析用メッシュデータを短時間で生成することを可能とするものであり、ＣＡＥの分野などに広く利用することができる。

一実施形態における解析用メッシュ生成システムの構成を示す図である。 解析用メッシュ生成システムにおける処理の流れを示す図である。 複数の形状メッシュデータと低密度結合形状メッシュデータの例を示す図である。 形状メッシュデータの低密度化と結合の進行状態を示す図である。 形状メッシュデータの低密度化と結合のさらに進んだ進行状態を示す図である。 エッジコラプス処理の内容を模式化して示す図である。 高密度な三角形メッシュデータと低密度な三角形メッシュデータから稜線で結合して混在結合三角形メッシュデータを生成する例を模式化して示す図である。 高密度な三角形メッシュデータと低密度な三角形メッシュデータから面で結合して混在結合三角形メッシュデータを生成する例を模式化して示す図である。 高密度三角形メッシュデータと低密度三角形メッシュデータの結合のための位置合わせを行った状態の具体例を示す図である。 図９の高密度三角形メッシュデータと低密度三角形メッシュデータの結合処理を行った後の混在結合三角形メッシュデータの例を示す図である。 図１０の混在結合三角形メッシュデータにおける高密度部分を低密度化する前の混在三角形メッシュデータが低密度化処理により結合低密度三角形メッシュデータとなる関係を示す図である。

符号の説明

１０１ 入出力装置
１０２ データ格納装置
１０２ａ 形状メッシュデータ格納部
１０２ｂ 解析用メッシュデータ格納部
１０３ データ処理装置
１０４ 解析用メッシュ生成手段
１０５ 形状メッシュデータ入力部
１０６ メッシュ低密度化部
１０７ メッシュ結合位置設定部
１０８ メッシュ結合部
１０９ 解析用メッシュ生成部
１１０ 解析用メッシュデータ出力部

Claims (5)

1. 形状表面を表す形状メッシュデータが複数ある１つの解析対象物について、前記複数の形状メッシュデータから１つの解析用メッシュデータを生成させるのに用いられる解析用メッシュ生成システムであって、
   前記１つの解析対象物の前記複数の形状メッシュデータを格納する形状メッシュデータ格納部が設けられたデータ格納装置を備えるとともに、コンピュータプログラムとして構成される解析用メッシュ生成手段が搭載されたデータ処理装置を備え、
   また前記解析用メッシュ生成手段は、形状メッシュデータ入力部、メッシュ低密度化部、メッシュ結合部、および解析用メッシュ生成部を有し、
   そして前記解析用メッシュ生成手段は、
   前記形状メッシュデータ入力部が前記形状メッシュデータ格納部に格納の前記複数の形状メッシュデータから１つの形状メッシュデータＡを読み込む形状メッシュデータ入力処理、
   前記メッシュ低密度化部が前記形状メッシュデータＡに対しメッシュ数を減らす低密度化処理を施して低密度形状メッシュデータＢを生成させる低密度形状メッシュデータ生成処理、
   前記形状メッシュデータ入力部が前記形状メッシュデータ格納部に格納の前記複数の形状メッシュデータから前記形状メッシュデータＡに隣接する形状メッシュデータＣを読み込む隣接形状メッシュデータ入力処理、
   前記メッシュ結合部が前記低密度形状メッシュデータＢに前記形状メッシュデータＣを結合させることで、低密度部分と高密度部分が混在する混在結合形状メッシュデータＤを生成するメッシュ結合処理、
   前記メッシュ低密度化部が前記混在結合形状メッシュデータＤの前記高密度部分に対しメッシュ数を減らす低密度化処理を施して結合低密度形状メッシュデータＥを生成させる混在結合形状メッシュデータ低密度化処理、および
   前記形状メッシュデータ入力処理から前記混在結合形状メッシュデータ低密度化処理までの各処理を前記１つの解析対象物についての前記複数の形状メッシュデータに残存形状メッシュデータが無くなるまで繰り返すことで得られる最終的な結合低密度形状メッシュデータから前記解析用メッシュ生成部が前記解析用メッシュデータを生成させる解析用メッシュデータ生成処理をなすようにされていることを特徴とする解析用メッシュ生成システム。
2. 前記メッシュ低密度化部による低密度化処理は、エッジコラプス処理を繰返すことによりメッシュ数を低減することでなすようにされるとともに、所定のメッシュ品質基準の下でなすようにされ、
   前記所定のメッシュ品質基準には、メッシュサイズに関する品質基準、三角形メッシュの内接円の径と最大辺長との比であるストレッチに関する品質基準、およびトレランスに関する品質基準が含まれ、
   前記メッシュサイズに関する品質基準では、ユーザが設定した最大メッシュサイズに対して、エッジコラプスによって形が変換する三角形メッシュの最大辺長すべてが最大メッシュサイズを超えない場合にエッジコラプスを実施するとされ、
   前記ストレッチに関する品質基準では、ユーザが設定した最小ストレッチに対して、エッジコラプスによって形が変換する三角形メッシュのストレッチすべてが最小ストレッチを超える場合にエッジコラプスを実施するとされ、
   前記トレランスに関する品質基準では、ユーザが設定した最大トレランスに対して、エッジコラプスによって新たに生成される頂点からエッジコラプス前の形状への距離が最大トレランスを超えない場合にエッジコラプスを実施するとされていることを特徴とする請求項１に記載の解析用メッシュ生成システム。
3. 前記メッシュ結合処理における前記低密度形状メッシュデータと前記低密度化処理前の高密度形状メッシュデータの結合は、前記低密度形状メッシュデータと前記高密度形状メッシュデータの共有部分に共有メッシュを生成することで行うようにされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の解析用メッシュ生成システム。
4. 前記共有メッシュの生成は、前記低密度形状メッシュデータである低密度三角形メッシュデータと前記高密度形状メッシュデータである高密度三角形メッシュデータの共有部分である稜線上にある全ての頂点が前記高密度三角形メッシュデータと前記高密度三角形メッシュデータの双方の共有頂点となるように、前記稜線に接している三角形メッシュを分割することで、前記共有メッシュを生成させるようにしてなされ、そして前記共有メッシュの生成に際し、前記高密度三角形メッシュデータにおける三角形メッシュの頂点を優先させて前記共有頂点を得るようにされていることを特徴とする請求項３に記載の解析用メッシュ生成システム。
5. 前記混在結合形状メッシュデータ低密度化処理は、エッジコラプス処理を繰返すことによりメッシュ数を低減することでなすようにされ、そして前記混在結合形状メッシュデータにおける前記低密度部分と前記高密度部分の結合部分の境界における結合線や結合面を前記結合低密度形状メッシュデータで保持できるようにするために、前記混在結合形状メッシュデータ低密度化処理で前記混在結合形状メッシュデータの前記高密度部分を低密度化処理する際の前記結合線上や前記結合面上にある三角形メッシュの稜線のエッジコラプスに関して、新たに生成する頂点の位置を前記結合線上や前記結合面上に求めるようにされていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の解析用メッシュ生成システム。

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