曲面オフセット

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曲面オフセット

曲面オフセットについて

◆ 概要

「曲面オフセット」は、国際標準化機構(ISO)、航空宇宙団体(LOTAR)、ドイツ自動車工業会(VDA)など国際的に評価が高いバイナリー解析技術で開発されたCADインターフェイスにより、ダイレクトに大容量3Dデータを読込みます。読み込まれた3Dデータに対して「曲面オフセット」を実行します。設計CADで「曲面オフセット」計算が出来ない複雑な形状を高速にオフセット計算します。B-Repのみではなく、CGRやSTL、VRML等のテセレーションデータの「曲面オフセット」計算も可能です。この強力な「曲面オフセット」計算は、1998年、ダイムラー社のAクラスの横転事故が契機となり開発されています。開発の目的は、物理モデルを作成するため全ボディの「曲面オフセット」計算を行い、車両重心を正確に計算することです。「曲面オフセット」によりできた形状は、「3Dデータ変換」で任意のフォーマットに保存可能です。「曲面オフセット」は、「バッチ処理」に対応しています。この「曲面オフセット」が無ければ、3D図面も無かったでしょう。


◆ 特徴

- 3次元CADで計算できない曲面オフセット計算を実行

- 3次元CADで計算するのは機材と人でコスト増


◆ 曲面オフセットの有用性

一般の曲面のオフセットは、数学的なアルゴリズムが存在しないためCADメーカが独自に開発したアルゴリズムを使用しています。問題は、CADデータはトレランスで成り立っているため、オフセット計算でトレランス外の計算結果となり、形状が成立しないことにあります。また計算時間も掛かることがあり、専用のCAD端末を準備して専門オペレータが実行するため、コスト増になります。海外は、その問題を「3D Evolution」で解決しています。トレランス外となった面は、「ヒーリング」で修正しながら高速に「曲面オフセット」を行います。この「曲面オフセット」計算が高速なため、接触を除外した干渉チェック計算でも使用されています。全体を指定された数値分、形状を小さくして干渉チェックを行っているため接触を干渉から除外できます。CADの苦手な部分を克服して3D図面が発達しています。この「曲面オフセット」と「干渉チェック」は、自動車産業の3D図面前提条件となります。ポルシェでは、「曲面オフセット」をバッチで処理しています。「ヒーリング」等の後処理もあるため、成功率は80%程度と思われます。


◆ 曲面オフセットの計算(インタラクティブ)

3次元CADのB-Rep構造にエッジのリンク情報とトレランス情報があり、設計CAD独自のトレランス内で収まっているエッジによりフェース同士が接合しています。その状態をオフセットした場合に接合エッジの誤差が大きくなり、Bーrepが破たんしてオフセット計算が完成しません。「3D Evolution」の場合は、リンク情報を優先にオフセット計算を行い、「ヒーリング」 や「ステッチング」 などの修正機能で接合エッジの誤差をトレランス内に収めオフセット計算を完了させています。


◆ ベンチマーク例

部位 面数 トレランス オフセット量 計算時間
フロアーパネル 16,541 1/100 2mm 4.5分
リアドア 3,212 1/100 1mm 1.0分
フロントドア 5,281 1/100 1mm 2.5分

このベンチマーク結果は、CATIA V5データをノートPCで計測した結果です。


◆ バッチ処理によるオフセット方向の問題

「曲面オフセット」計算は、サーフェイスの方向には+の値、逆方向にはーの値でオフセット量を入力します。サーフェイスは、一般的に複数のフェイスで構成されています。CADシステムによっては、個々のサーフェイス方向がバラバラになっているものがあります。そういう場合は、「3D Evolution」の「ヒーリング」で方向を揃えることが可能です。その後に「曲面オフセット」計算を行います。「バッチ処理」ではフェイスの方向が見えません。ポルシェの事例で対処方法を説明します。特定のレイヤに直線を一本書いておきます。この直線の方向(始点から終点)がオフセット方向、長さがオフセット量を表します。そうすることで「バッチ処理」で「曲面オフセット」が完成しております。この処理は、標準処理でないためCT CoreTechnologie社から提供されることはありません。再度、仕様を決めて発注処理が必要です。


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