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製品設計と金型設計用のCADを繋ぐ3次元データ修正ツール
「CAD Doctor」

【3次元CADデータ変換の必要性と問題点】

製品はデザイン、設計、解析、試作、生産という様々な工程を経てこの世に生み出されている。PLM(Product Lifecycle Management)とも呼ばれるこの生産サイクルの中で、頻繁に3次元CADが使用されているのは周知の事実である。しかし、各工程によって求められる機能や特徴が異なるため、プロダクトライフサイクルの全工程を1種類のCADで担っているケースは非常に少ない。現在、3次元CADには多くの種類があり、ユーザはそれぞれのシステムや工程にあったCADを選んで使用している。こうなると、当然これらの異なるCAD間におけるデータ変換が必要となってくる。
しかし3次元データ変換では、データが相手CADへ読込めない、読込んだデータに欠陥があるなどの深刻なトラブルが頻発している。これは、各CADの精度や表現方法が異なる為、変換元CADと変換先CAD間でデータの互換性が失われてしまうからである。
こうした各CAD間における精度(トレランス)や表現方法の違いを補正し、データの互換性を向上させるツールが「CAD Doctor」である。

画像:CAD Doctor

【様々なCADに対応するIGESフレーバリング機能】
各CADはそれぞれ固有のデータ形式を持っているが、IGESデータはほぼ全CADで入出力が可能なため、IGESを経由したデータ変換が頻繁に行われている。しかしIGESデータが各面の接続関係を示す位相情報を保持していないケースが多いため、面がバラバラの状態で変換されてしまい、金型設計などの工程で使い物にならないデータになってしまう問題がある。CAD Doctorでは位相関係の無い面同士をマージし、ソリッド化することができるので、後工程での加工に耐えられるデータを簡単に作成することができる。
又、データをCAD Doctorへインポートする際に、前もって変換先CADを設定することにより、変換先CADの特徴に合わせたトレランス値やパラメータの設定と、それに従った修正を自動的に行う。これにより、IGESデータの変換成功率が格段に上昇する。この相手先に合わせたIGESデータ補正機能をIGESフレーバリング機能と呼び、 Unigraphicsを始めとし、CATIA V5, CATIA V4, I-DEAS, Pro/ENGINEER, SolidWorks, Inventor, Mechanical Desktop, CADCEUS, OneSpace Designer, TOPsolidといった様々なCADに対応している。


画像:変換先に合わせたトレランス/パラメータ値の自動設定

【様々な3次元データフォーマットの入出力が可能】

CAD Doctorは標準パッケージとオプションによって構成される。ベースとなる標準パッケージには先に述べたIGES入出力の他、STL出力機能を保有している。標準パッケージだけで10数種類ものCADシステムに対応したIGESフレーバリング出力が行えるので、取り扱うデータによっては標準パッケージのみで十分なデータ変換結果を得ることができる。しかし、CADシステムがIGESを入出力する時に不具合を発生させる可能性があるため、より確実な変換成功率を求める場合は、各CAD固有のデータ形式及びカーネルデータによるデータ変換が最適である。これを補うのがCAD Doctorにおけるオプションである。オプションは各ユーザの環境に合わせて、必要なものを複数選択することが可能で、CATIA V5(独立型), CATIA V5(組込型), CATIA V4 Parasolid, ACIS, IDIの6種類が現在のラインナップとなっている。今後はI-DEAS, Pro/ENGINEERオプションも追加される予定である。オプションにより、それぞれのネイティブデータまたはカーネルデータをCADシステム無しでCAD Doctorに入出力することができる。(CATIA V5(組込型)オプションについてはCATIA V5が必要)例えば、Parasolidオプションを追加することに より、UnigraphicsのカーネルデータであるParasolidファイルを入力し、変換先に合わせたデータ検証及び修正を加え、出力することができる。(IDIオプションについてはI-DEASから出力されるIDIファイルを入力するのみ)複数の取引先がそれぞれ異なるCADを使用している場合に、取引先に合わせてCADを導入することは購入費用や操作習得時間など多大なコストがかかるため現実的とは言えない。しかし、CAD Doctorがあれば変換先や変換元にこだわらない、マルチなデータ変換環境が整うことになるのである。

【PDQガイドラインに従ったデータ検証・修正機能】

先にデータ変換が難しいのは各CAD特有の表現方法や精度の違いによると述べた。しかし、データ変換失敗の原因はデータ品質(PDQ:Product Data Quality)そのものが粗悪である場合も非常に多い。これは自由で直感的なデザインを重視するばかりに、非常に微小な形状を作成したり、鋭利にとがった形状を作成してしまうことが原因の場合もあるが、多くの場合無意識のうちに不具合形状ができてしまっている。データ品質を高めることにより、データ変換をスムーズに行うことが可能となり、汎用フォーマットでのデータ変換成功率も向上させることができる。そのため、現在ではデザインの自由度を制限することはできないが、ある程度のデータ品質を確保する必要性が高まっている。そこで近年注目されているのが、日本自動車工業会/日本自動車部品工業会(JAMA/JAPIA)がまとめた「PDQガイドライン」である。このガイドラインはあるべきデータ品質の基準を定め、これに従ったモデリングを行うことによって高品質なデータ作成を目指している。データ検証/修正を行うことができる。JAMA/JAPIAのWEBサイトではPDQ検証ツールを選出し、ガイドライン対応のレベルを公表しており、その中でCAD Doctorは非常に高い評価を受けている。

【シンプルな操作性と高性能な各機能】
CAD Doctorの操作は非常にシンプルで、難しい設定や面倒なメニュー選択などは行わず、ほぼ自動で入力から出力までの一連の作業を実行することができる。 CAD Doctorにおいて操作する場面は、データの流れに沿って、「入力」→「検証」→「修正」→「出力」と全部で4箇所あり、その殆どがアイコン一つで自動的に実行される。データ入力の際は、「ファイルを開く」感覚でデータを指定するだけで入力が開始され、変換先によって多様なトレランス値やパラメータ設定は、変換先を指定するだけで自動的に設定される。自動化されることにより、どのような設定がなされたのか確認できないツールも多いが、CAD Doctorにおいては設定内容を表示させ、手動で設定値を変更することもできるため、各ユーザ独自の設定が可能である。

画像:操作手順〜データフロー〜

データ検証はCAD Doctor専用の検証項目とPDQガイドライン対応の検証項目の2種類が用意されており、それぞれをアイコン一つで切替えることができる。検証結果はモデル中にハイライト表示され、一目でエラー箇所を確認できる。エラー箇所を順次拡大表示する機能や、周囲の表示が重なって見えにくい場合はエラー箇所周辺のみを表示させる機能など、ビューワとしての機能にも優れている。
修正には自動修正と対話修正があり、殆どのエラーは自動修正で修正されてしまうが、トレランスを越える大きな形状変更を伴う場合や、修正方法が複数考えられる場合などは設計意図を外れた変形を行わないように、対話形式で修正を行うようになっている。対話修正では一つずつ形状を確認しながら、CAD Doctorがその不具合の状況に応じて表示する修正アイコンをピックするだけで修正を進めることができる。これによりデザイナーの意図を反映した確実な修正が実現されている。データ出力は入力と同様に「ファイルを保存する」感覚で、ファイル名と保存場所を指定するだけで実行される。またこれら一連の処理手順を自動的に行う機能もある。
プロダクトライフサイクルの中で試作や生産段階で使用される金型設計用CADは、これまで
画像:対話修正アイコン
製品設計段階で使用されるCADに合わせて選択される場合が多かった。しかし、CAD Doctorによってこれからは自社環境に適した使い勝手の良いCADを自由に選択することができる。