3次元モデル

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CADの概要2
電子制御設計製図Ⅰ
2010年4月20日 Ⅲ限目
1.2 3次元CADの基礎知識 P.5~
3次元形状モデルの種類
• 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
3次元形状モデルの種類
ワイヤーフレームモデル
• 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
3次元形状モデルの種類
サーフェスモデル
• 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
3次元形状モデルの種類
サーフェスモデル
• 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
3次元形状モデルの種類
ソリッドモデル
• 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
3次元形状モデルの種類
ソリッドモデル
• 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
3次元形状モデルを表す方法
境界表現(B-REP)方式、CGS方式の2種類
• 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
3次元形状モデルを表す方法
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
• 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
3次元形状モデルを表す方法
境界表現(B-REP)方式
• 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
③
⑥
②
①
④
⑤
3次元形状モデルを表す方法
境界表現(B-REP)方式
• 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
③
⑥
②
①
⑤
④
①
⑤
④
3次元形状モデルを表す方法
CGS方式
プリミティブ(要素)を組み合わせたモデル
プリミティブ
3次元形状モデルを表す方法
CGS方式
プリミティブ(要素)を組み合わせたモデル
+
•プリミティブの集合演算(和・差・積)を行う
3次元CADのモデリング手法
基本形状(プリミティブ)
• 掃引法
• 立体の集合演算(ブーリエ演算)
3次元CADのCG技法
陰線消去・陰面消去
• 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
3次元CADのCG技法
シェーディング
• 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 グローシェーディング
(flat shading)
(gouraud shading)
ラジオシティ法
(radiosity)
3次元CADのCG技法
テクスチャマッピング
• 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。
試作/解析
構想設計
試作/解析
検討図
詳細設計
部品図/
組立図
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。

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