電子制御設計製図 Ⅰ

電子制御設計製図Ⅰ

第二回

担当教員：　北川輝彦

2011 年 4 月 21 日

3次元形状モデルの種類

1.2 　 3 次元 CAD の基礎知識 P.5

～

•　ワイヤーフレームモデル

•　サーフェスモデル

•　ソリッドモデル

ワイヤーフレームモデル

3 次元形状モデルの種類

•　 3 次元形状を点と線で表現したモデル

データ容量：小処理速度：速い

サーフェスモデル

3 次元形状モデルの種類

•　 3 次元形状を面で表現したモデル

データ容量：中処理速度：中

サーフェスモデル

3 次元形状モデルの種類

•　 3 次元形状を面で表現したモデル

データ容量：中処理速度：中

中身：空

ソリッドモデル

3 次元形状モデルの種類

•　 3 次元形状を中身の詰まった立体で表現したモデル

データ容量：大処理速度：遅い

ソリッドモデル

3 次元形状モデルの種類

•　 3 次元形状を中身の詰まった立体で表現したモデル

データ容量：大処理速度：遅い

中身：実体

境界表現 (B-REP) 方式、 CGS 方式の 2 種類

3 次元形状モデルを表す方法

•　 B-REP (Boundary Representation) 方式サーフェスモデルに面の向きを加えたモデル

•　 CSG (Constructive Solid Geometry) 方式プリミティブ ( 要素 ) を組み合わせたモデル

境界表現 (B-REP) 方式サーフェスモデルに面の向きを加えたモデル

3 次元形状モデルを表す方法

•　面を構成する各稜線に方向を持たせ、矢印が時計回りに見える面方向に実体

境界表現 (B-REP) 方式

3 次元形状モデルを表す方法

•　面を構成する各稜線に方向を持たせ、矢印が時計回りに見える面方向に実体

①

②

③

⑤

④

⑥

境界表現 (B-REP) 方式

3 次元形状モデルを表す方法

•　面を構成する各稜線に方向を持たせ、矢印が時計回りに見える面方向に実体

①

②

③

⑤

④

⑥

① ⑤ ④

C ＳＧ方式プリミティブ ( 要素 ) を組み合わせたモデル

3 次元形状モデルを表す方法

プリミティブ

CGS 方式プリミティブ ( 要素 ) を組み合わせたモデル

3 次元形状モデルを表す方法

•プリミティブの集合演算 ( 和・差・積 ) を行う

+

基本形状 ( プリミティブ )

3 次元 CADのモデリング手法

•　掃引法

•　立体の集合演算 ( ブーリエ演算 )

陰線消去・陰面消去

3 次元 CADの CG技法

•　 モデルの前後関係で隠れた線や面を探し出し、表示上から消去し、よりリアルな表示に描画

陰線消去前 陰線消去画像

シェーディング

3 次元 CADの CG技法

•　 光源の位置や面の傾きなどをもとにして，3 次元モデルに明るさや色を与える CG 技法。

フラットシェーディング(flat shading)

グローシェーディング(gouraud shading)

ラジオシティ法(radiosity)

テクスチャマッピング

3 次元 CADの CG技法

•　モデルに製品の表面の素材を貼り付ける手法周囲の環境を映りこむ金属表面や凹凸の表現も可能

バンプマッピング(bump mapping)

環境マッピング

1.3 　業務の中での CAD システム P.9 ～

PLM (Product Lifecycle Management)

製品の企画、設計、開発、製造、メンテナンス、製造停止までの一連の製品ライフサイクルを管理するシステム

リードタイム * の短縮が目的

* 商品やサービス、資材などを発注してから納品されるまでに要する時間のこと。製造業であれば加工を行っている時間だけではなく、非加工時間（待ち時間や運搬時間）を加えたものをいう。通常は日数で表す。

業務の中での CAD システム　 2 次元 CAD と３次元 CAD を用いた仕事の流れの違い

2 次元 CAD

　出力は部品図や組立図。構想設計の結果検討図を作成、試作や解析評価をクリアした後に部品図や組立図を作成し、試作や解析評価を行う。

構想設計 検討図

試作 /解析

詳細設計 部品図 /組立図

試作 /解析

業務の中での CAD システム

　 2 次元 CAD と３次元 CAD を用いた仕事の流れの違い

3 次元 CAD

　出力は 3 次元モデル。試作･解析用のデータを作り直す必要が無く、作業の効率化を図れる。

構想設計 試作 /解析 詳細設計 試作 /解析

CAD 関連システムの種類効率的に製品の企画と設計を行うことが目的

CAM（ Computer Aided Manufacturing）　　生産に必要な情報を数値データ化し，この数値データを元に対象物を生産する設計・生産システム

CAE（ Computer Aided Engineering）　　 CADの過程でシミュレーションや技術解析などの工学的な検討を行うこと

PDM（ Product Data Management）　　 CADデータを中心にして，製造に必要な部材の仕入れから設計，製造，物流までを統合したシステム

CAD 関連システムの種類効率的に製品の企画と設計を行うことが目的

DMU（ Digital Mock UP）　　 3次元データを用いた、メカニックな動きを含む試作検証

CG（ Computer Graphics）　　 3次元データに実物に近い表現を付加

1.4 　データ形式　 P.11 ～

　 CAD システムは入力した図形を正確に再現したり，拡大，縮小による誤差をなくしたりするため，入力図形の座標値や図形に応じた属性を持つベクトルデータを用いている．

　一方，ペイントソフトなどでは，画像として扱うイメージデータ（ラスタデータ）で図形をドットの集まりで持つため，拡大した場合には図形品質などが劣化する．

ラスタデータとベクトルデータ

　　　　　ベクトルデータ　　　　　　　　　　ラスタデータ

ラスタデータとベクトルデータ

　　　　　ベクトルデータ　　　　　　　　　　ラスタデータ

中間フォーマット，中間ファイル中間フォーマット：異なる CADシステム間でデータ交換を行うことを目的とした，統一規格のデータ形式のフォーマット

中間ファイル：中間フォーマットで出力したファイル

（ a） IGES　　 ANSI(米国国家規格協会 )規格の中開ファイル。　　 3次元データを扱えるが情報量が大きく変換に時間がかかる

（ b） DXF　　　 Autodesk社 AutoCADのデ－タ互換を目的とした　　　 2次元のデータ変換用フォーマット。　　　ローエンド、ミッドレンジ CADのデファクトスタンダード。

（ c） BMI

　　キャダムシステム社MicroCADAMのデータ互換を目的　　　　としたフォーマット。

（ d） STEP

　　 ISO(国際標準化機構 )で開発中の製品モデルと　　そのデータ表現及び交換に関する中間ファイル。

　　 IGESに替わる次世代のデータ交換規格。　　ソリッドモデルまで対応。

（ e） SXF　　 CADデータ交換標準開発コンソーシアム (SCADEC)が　　策定。建設分野の CADデータ交換の標準化を目的。