3Dデータ検証

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〒130-0013 東京都墨田区錦糸1-2-1

3Dデータ検証

3Dデータ検証とは

3D Evolutionの3Dデータ検証には、トレランス検証、PDQチェック、3Dデータ比較、肉厚チェック、静的干渉チェック、クリアランスチェック、ドラフト解析、投影面積、分解組立検証、JTフォーマット・チェッカーなど多彩な機能があります。トレランス検証は、3Dデータに対して指定したトレランスとのエッジ誤差を検出します。PDQチェックは、形状に対して微小要素、隙間など指定されたPDQ項目に対するエラーを検出します。3Dデータ比較は、ボディ比較、アセンブル比較、PMI比較、フィーチャー比較を行います。この3Dデータ比較は、3Dデータ変換後に元データと変換データの比較結果による変換保証や3D図面の設計変更箇所の抽出を行い3D図面運用における重要な機能です。肉厚チェックは、面直計算・接球計算・比率計算で行います。肉厚評価は、1つのアルゴリズムでは評価できないため、面直計算・接球計算・比率計算の3通りのアルゴリズムで計算します。静的干渉チェックは、接触・干渉の区別を行いながら静的干渉チェックを行います。接触部分は、形状をトレランス分オフセットして形状を小さくし接触を除外してから静的干渉チェックを行います。この計算方法は、3D Evolutionのタフで高速な曲面オフセットアルゴリズムにより実現できます。3D図面運用を行う場合は、静的干渉チェックは確実に実行する必要があります。クリアランスチェックは、クリアランス量をグラデーション表示し生技性の検証を行います。静的干渉チェックとクリアランスチェックは静的干渉チェックライセンスで提供します。ドラフト解析は、曲面の接角度を指定された方向から測定し検証します。投影面積は、指定された方向の最大投影面積と最小投影面積を高速に計算します。分解組立検証は、個々のパーツを平行、回転移動で分解しシミュレーションや分解図作成が可能です。JTフォーマット・チェッカーは、3D図面として運用されたJTフォーマットが規格通りに作成されているか否かを検証します。これらの検証機能は、3D Evolutionや3D Analyzer共通の機能です。3D Evolutionの場合は、多くの機能をバッチ処理で動作させることが可能です。

3Dデータ検証

トレランス検証について

トレランス検証は、世界最高水準のバイナリー解析技術により3Dデータを高速かつ正確に読取り実行します。隣接関係を持つエッジに対する指定されたトレランス量と比較や隣接関係を持たないフリーエッジを検出します。EUでは、1980年台ころから3次元CADのトレランスは0.02mmで運用してきました。従って現在でもトレランスは0.02mmで検査しています。この0.02mmは、パラソリッド系CADのトレランスである0.0254mmに合わせてあります。従ってCATIA V3やCATIA V4のMODEL DIMENSION=2000で運用しトレランスを0.02mmとしていました。ここで言うトレランスは、フェイスの集合体つまりBrepのエッジに関するトレランスです。CATIA V5のトレランスは0.001mmとオプションで指定されていますが、このトレランスは交線計算や投影計算の精度を意味しています。フェイスの集合体、BrepのトレランスはJOINファンクションのマージ距離、0.1mmです。一般的変換を成功させるには、トレランスを0.02mm以内に修正する必要があります。このトレランス検証は、その修正すべきエッジを検出します。3Dデータを修正後に再度トレランス検証を行う場合は、差分チェックを行うことでエラーエッジを高速に検出します。

トレランス検証

PDQチェックについて

PDQチェックは、微小要素、捩じれ要素、重複要素など3Dデータに対するPDQ項目を検証します。このPDQチェックは、ISOのPDQ-Sに準拠したPDQアルゴリズムを実装し、航空宇宙産業の3D長期保存検証やドイツ自動車工業会(VDA)の3D図面検証で運用されてる信頼性の高いPDQチェックツールです。かつてPDQチェックツールが乱立しアルゴリズムが違うため、PDQチェックツールが異なるとPDQチェック結果が違い、PDQ検証に対する信頼性が揺らぎました。そこで国際標準化機構(ISO)がPDQのアルゴリズムをドイツ自動車工業会(VDA)のPDQ検証を参考に考案し、機械語でPDQチェック項目を定義しました。このPDQチェックは、国際標準化機構が定めたPDQ検証項目に準拠し航空宇宙産業界の3D長期保存を実証検証し運用ベースで活躍している国際的なPDQチェックツールです。このPDQチェックは、ダイレクトトランスレータ機能を持つ3D Evolution、3Dデータ共有化機能を持つ3D Analyzerの共通機能です。

PDQチェック

3Dデータ比較について

3Dデータ比較は、マルチ3Dフォーマットの相違点を比較することが可能です。相違点とは、ボディ形状の違い、レイアウト位置の違い、PMI情報の違いがあります。ボディ形状が同じ場合でもレイアウトが違う場合があります。一般的な形状比較ソフトでは、形状全体を比較するため、実際に何が変更され形状に差異が発生したのかが理解し難くなります。また3Dデータを読み込んで中間フォーマット同士で比較する場合は、変換時に変位が発生する可能性があり精度的問題が残り信頼性はありません。この3Dデータ比較は、それらの問題を解決するため、バイナリー解析技術で大容量3DデータからBrepとUID情報、アセンブル情報、PMI情報を高速に抽出して変換することなく比較します。同一形状の位置違いは固有のID情報(UID)で判断付きます。アセンブル情報はXML BOMに対応しています。PMI比較は、セマンティックにPMIを読取り、文字列比較、引き出し線比較、配置位置比較、PMI有無比較が可能です。但しPMIの場合はフォーマットが異なるとフォントが異なり比較することができません。従って3D単独図を運用する場合は、形状はハイエンドCADで作成し、3D図面出図したあとに3D図面フォーマットに対してPMIを追加するようなドイツ流運用をお勧めします。この3Dデータ比較は設計変更の検証機能として使われています。3Dデータの場合は、ちょっとした基準面の変更が及ぼす範囲の見極めが難しくなります。3Dデータ比較は、差分面を抽出して任意のフォーマットに変換できますので設計データと重ね合わせると違いは一目瞭然です。金型で盛る範囲や削る範囲も明確になり修正作業効率が上がります。3Dデータの変換保証として異なる3Dフォーマット比較、STL等の測定データと3次元CADデータの比較も可能です。測定精度は、一般的に0.01mmですが任意に設定できます。この3Dデータ比較は、ダイレクトトランスレータ機能を持つ3D Evolution、3Dデータ共有化機能を持つ3D Analyzerの共通機能です。

3Dデータ比較

肉厚チェックについて

肉厚チェックは、3Dデータの肉厚を検証する機能です。3Dデータの肉厚評価は難しく、3パータンの検証アルゴリズにより評価します。1番目の検証パターンは、面直方向の肉厚測定ですが、リブの付け根のように測定方向に理想的面が存在するとは限りません。理想的面が存在しない場合は、面直ではなく任意に指定された角度方向で当たり面を検索して解を求めます。2番目の検証パターンは、接球の挿入計算で肉厚を求める方法です。この計算方法は、リブの付け根等の複雑な肉厚測定には向いていますが、形状的に角がある場合に小さな球が挿入され理想とする解が得られません。従って3Dデータに対して2つ検証パターンでで計算を行い、結果はカラーMAPで面直や接球を切り替えて結果を確認します。3番目の検証パターンですが、肉厚変化を検証します。肉厚変化は、面直計算と接球挿入計算を融合させ適切な解を元に肉厚変化計算を行います。肉厚変化は、材料の流れなど生技性要件、製品の均一性などを検討する上で重要な検証方法です。肉厚チェックは、Brep、STLなどのファセットデータの検証が可能です。ソリッドのような閉じた空間、シェルのような開いた空間でも計算が可能です。カラーマップのスケールを調整することで肉厚の表示範囲を指定したり、断面カットでピックした位置の肉厚計算状態をグラフィカルに表示します。これら肉厚チェックの計算結果は、CTフォーマット保存またはPDFフォーマット保存することで情報の共有化が可能です。この肉厚チェックは、3D Evolution、3D Analyzerの共通機能です。とによる共有が可能です。

肉厚チェック

静的干渉チェックについて

3次元CADの最大メリットは、2次元図面では考えられない静的干渉チェックです。3D図面化で生産性向上が見込まれる中、静的干渉チェックは、重要な機能です。自動車1台分の静的干渉チェックを考えた場合、3次元CADで様々な問題がありDMUが思うように進みません。大きな問題は2つです。まず3次元CADで自動車1台分のCADデータが読めません。次に接触と干渉の区別が難しくチェックに時間が掛かります。この静的干渉チェックが終了しないと3D正とは言えません。それらの問題を解決する方法について説明します。自動車1台分のCADデータ読込みですが、バイナリー解析技術で形状部分を抽出して読み込みます。一般的な手法としては、自動車1台分のCADデータは読めないので部分的にデータを読込み総当たり計算を行いますが膨大な時間が掛かります。この静的干渉チェックは、自動車1台分のCADデータを読込み、各パーツをアウタートレランスによる近似計算により干渉の当たりをつけて静的干渉チェックを行います。この近似計算は、梱包設計等で使用するバウンダリーシェイプ軽量化の信頼性の高いアルゴリズムを用いています。次に接触と干渉の区別ですが、トレランス設定で行います。例えばトレランスを0.1mmと入力した場合に全ての形状を0.1mmマイナスオフセットします。この状態でアウタートレランスによる近似計算を行いますので接触部分は除外され致命的な干渉のみが検証可能です。実際の運用は、設計変更を考慮しデータベースを用いバッチで行います。このバッチ計算は、並列処理が可能です。バッチの静的干渉チェックは、設計差分の干渉チェックが行えるため2回目移行の計算時間は大幅に短縮されます。

静的干渉チェック

クリアランスチェックについて

クリアランスチェックは、アセンブルに対して部品間の隙間、ボディに対して面要素間の隙間を検証するツールです。クリアランスチェックは、バイナリー解析技術により大容量3Dデータを高速かつ正確に読取り、クリアランス計算を行います。クリアランスチェックの対象3Dデータは、BrepやSTLのようなファセットデータです。クリアランスチェックの計算結果は、グラデーション表示され、ピック点での数値が表示されます。計算結果は、PDF Analysisフォーマットに保存し共有化ができます。これらのクリアランスチェックは、設計要件や生技性要件検証に使用します。アセンブルに対して静的干渉チェックは部品の干渉を検証、クリアランスチェックは隙間を検証します。ボディに対して肉厚チェックは内側の隙間を検証、クリアランスチェックは外側の隙間を検証します。クリアランスチェックは、3D Evolution/3D Analyzerの共通機能です。

クリアランスチェック

ドラフト解析について

ドラフト解析は、3Dデータをダイレクトに読込み、指定した抜き方向と角度に対して3検証項目で評価します。1つ目の検証項目は抜き勾配の角度が不十分な領域、2つ目の検証項目は抜き勾配が不必要な領域(裏側の領域)、3つ目の検証項目は型割の設定次第で抜き勾配の検討が必要な領域です。それぞれの検証領域が色分けされ面積計算が行われ、PDFに保存し3次元データによるドラフト解析結果の共有が可能です。

ドラフト解析

投影面積について

投影面積は、3Dデータのボディを任意方向の平面に投影した場合の最小投影面、最大投影面(最外殻)、高さの計算を行います。計算結果として投影面積表示と投影面があり、投影面は、ダイレクトトランスレータにより任意の3Dデータとして保存できます。

投影面積

分解組立検証について

分解組立検証は、マルチフォーマットに対応したアセンブルデータの分解図とシミュレーションが可能です。分解されたデータの陰線処理を行うことで簡単に分解図を作成できます。マルチボディのパーツは、アセンブル構造に変更してアセンブル分解を行うことが可能です。またインスタンスが分離された同じ形状のパーツは自動インスタンス化を行いインスタンス部品として一括で移動が可能です。

アセンブル分解

JTフォーマット・チェッカーについて

JTフォーマットは、ドイツ自動車工業会で3D図面フォーマットとして運用されています。JTフォーマットを3D図面として運用する利点は、1.Brepがパラソリッドであること。2.テッセレーションデータが3種類の精度で持てること。3.アセンブル情報がXML BOMとして使用可能なこと。4.PMI情報が持てること。5.無償ビューワが供給されていることがあります。Brepがパラソリッドであることは、製造業で使用されている70%以上の3次元CADと互換性が高く、流通性が良くなり3D図面としての効果が発揮されます。テッセレーションデータは、設計検証用、ロボット・シミュレーション、ファクトリー・シミレーション用など3段階のSAG値を1つのファイルで管理され、都合の良い精度で検証可能な唯一のフォーマットです。3D図面出図時にアセンブルをPLMXML変換しBOM化することは、ISOの3D長期保存フォーマットであるAP242 XMLでも同様に行われています。3D図面とBOMは、運用上必ず必要です。同様に長期保存にも必ずBOMは必要です。ドイツ自動車工業会の3Dデータ長期保存期間は25年、航空宇宙産業は25年のためBOMも25年間維持する必要性があり、XML形式のBOMを採用しています。現在、3次元CADのPMI情報を変換できる中間フォーマットはSTEP AP242フォーマットとJTフォーマットしかありません。STEP AP242フォーマットは航空宇宙産業で使用されている3D図面フォーマットです。JTフォーマット・チェッカーは、3D図面としてJTフォーマット流通の安全を確保するツールとして、形状、テッセレーション、アセンブリ、属性値等の決められた項目を検証します。

JTフォーマット・チェッカー