JP3853602B2 - 電磁界強度算出装置への入力データ作成方法および作成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気回路装置から放射される電磁界強度の算出方式に係り、更に詳しくはモーメント法を用いて電気回路装置から放射される電磁界の強度を算出する電磁界強度算出装置への入力データ作成方法、および作成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
任意の形状の物体、例えば電気回路装置から放射される電磁波の電磁界強度は、物体の各部分に流れる電流が分かれば容易に計算することができる。この電流値は、理論的にはマクスウェルの電磁界方程式を与えられた境界条件の下で解くことによって与えられるが、任意の形状の物体を対象とした複雑な境界条件の下での理論的な解法は存在しない。
【０００３】
従って、現在の電磁界強度算出装置で用いられている電流の計算法は全て近似的なものである。この近似的な解法として、微小ループアンテナ近似法と、分布定数線路近似法、およびモーメント法の３つが知られている。
【０００４】
微小ループアンテナ近似法は、波源回路と負荷回路との間を接続する配線をループアンテナとして扱い、ループ上の電流は平坦なものと仮定して、その電流を集中定数回路の計算手法で求める方法である。この方法の計算は最も簡単であるが、ループの寸法が電磁波の波長に比べて無視できない条件では精度が悪く、現実にはほとんど用いることができない。
【０００５】
次に分布定数線路近似法は、一次元の構造物として近似できる物体に対して分布定数線路の方程式を適用することによって電流を求める方法である。計算は比較的簡単であり、電流を高速、かつ高精度に求めることができるが、解析対象の物体が一次元の構造物として近似できない場合、例えばプリント板や金属筐体などの任意の形状の物体については、電流を求めることができない。
【０００６】
これに対してモーメント法は、マクスウェルの電磁界方程式から導かれる積分方程式の解法の１つであり、三次元の任意形状の物体を扱うことができる。モーメント法では物体は小さな要素（パッチ、またはメッシュ）に分割され、電流の計算が行われる。
【０００７】
モーメント法を用いて電気回路装置から放射される電磁界の強度を算出する場合には、電気回路装置内のプリント板、ケーブル、リード、および金属筐体など全ての構成要素を組合わせて、かつ正確にモデル化することによって、電磁界強度を高精度で計算することができる。
【０００８】
プリント板、ケーブル、およびリードなどのデータは、ＣＡＤから三次元データや配線のデータを取り込んで、比較的容易に解析モデルを作成することができる。しかしながら電気回路装置の金属筐体などの三次元構造データに対しては、ＣＡＤからデータを取り込んだ後で、モーメント法に適したメッシュ（パッチ）への分割を行ってメッシュモデルを作成する必要があり、そのモデルを正確に、かつ効率的に作成する必要がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように電気回路装置の金属筐体などをモーメント法に適するメッシュに分割したい場合にも、従来は自動的な分割法としては３点で構成される三角形の形状のメッシュ（パッチ）への分割が行われていた。後述するようにモーメント法に最も適したメッシュ分割法は四角形へのメッシュ分割であり、従来は金属筐体などを４点で構成される四角形のメッシュへの分割を自動化することが困難であった。
【００１０】
すなわち従来は、四角に切れないようなところや、穴のある場所については、ＣＡＤのデータを手動で修正して、四角形メッシュへの分割に適した形式にＣＡＤモデルを修正する必要があり、そのための作業に手間がかかるという問題点があった。
【００１１】
図３５、および図３６はモーメント法を用いた電流計算におけるメッシュ形状の違いの影響の説明図である。図３５はメッシュ（パッチ) 内での電流計算の相違の説明図であり、三角形メッシュの場合には頂点から対辺方向の電流 (方向を矢印で示す）が計算されるのに対して、四角形メッシュの場合には対辺方向の電流が計算されることになる。
【００１２】
図３６はこのようなメッシュを組合わせた場合の全体としての電流方向の説明図である。同図（ａ）のように三角形のメッシュに分割した場合には、電流の流れがジグザグ、すなわち不均一となり、電流の流れる経路の長さが長くなるために、電流の伝搬遅延が発生し、モーメント法による解析精度が低下することになる。これに対して（ｂ）のような四角形メッシュへの分割の場合には、電流がスムーズに流れ、モーメント法による解析の精度が高くなる。
【００１３】
本発明の課題は、上述の問題点に鑑み、電気回路装置の金属筐体などをモーメント法の電流計算に適する四角形形状のメッシュに自動分割し、分割されたデータを電磁界強度算出装置に与えることによって、全体として電磁界強度算出の解析精度を高めると共に、その処理を効率化することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理的な機能ブロック図である。同図は金属筐体を有する電気回路装置から放射される電磁界の強度を算出する電磁界強度算出装置への入力データの作成方法の機能ブロック図である。
【００１５】
図１において、本発明の入力データ作成方法では、１で電気回路装置の三次元データから金属筐体の面データを抽出し、２でその面データに対応する面を四角形の形状のメッシュに分割し、３でそのメッシュ分割データを電磁界強度算出装置に出力する。
【００１６】
発明の実施の形態においては、金属筐体の面データが金属筐体を構成する金属板の表面、および裏面を含む複数の面データから構成される時には、その複数の面データから金属板の表面、または裏面に存在する複数の面から構成される同一面のデータを抽出し、その同一面を構成する各面を四角形の形状のメッシュに分割することもできる。
【００１７】
またその同一面を構成する各面の面データとしての制御点のデータを用いて、その各面を四角形状に近似させる時に、その四角形状の頂点に対応する制御点を抽出することもでき、更にその各面を近似する四角形状の頂点に対応する制御点を４つの頂点とし、制御点のデータによって決定される平面、または曲面を対辺同志で等分割し、四角形形状メッシュに分割することもできる。
【００１８】
また発明の実施の形態においては、金属筐体の面データが複数の面に対応するデータである時に、その複数の面のそれぞれを四角形の形状のメッシュに分割し、その複数の面のうち隣接する面で共通辺となる可能性がある２つの辺上の分割点の座標を比較し、その分割点の座標があらかじめ定められた許容誤差内で一致すると判定された時に、その分割点のデータを隣接する面における共有データとし、その共有データを含むメッシュ分割データを電磁界強度算出装置に出力することもできる。
【００１９】
更に実施の形態においては、金属筐体の面データに対応する面の四角形形状へのメッシュ分割後に、その金属筐体と異なる材質であって、対応する面に重畳し、対応する面より小さい面積の面が存在する時、その小さい面積の面の形状に目合わせして四角形形状のメッシュを再分割し、再分割後のメッシュ分割データを電磁界強度算出装置に出力することもできる。
【００２０】
次に本発明における記憶媒体として、金属筐体を有する電気回路装置から放射される電磁界の強度を算出する電磁界強度算出装置への入力データを作成する計算機によって使用される記憶媒体であって、金属筐体を構成する面のうちで１つ以上の、面の指定をユーザから受取るステップと、電気回路装置の三次元データから指定された面の面データを抽出するステップと、その面データに対応する面を四角形の形状のメッシュに分割するステップと、そのメッシュ分割データを電磁界強度算出装置に出力するステップとを計算機に実行させるためのプログラムを格納した計算機読出し可能可搬型記憶媒体が用いられる。
【００２１】
また本発明の電磁界強度算出装置への入力データを作成する装置において、電気回路装置の三次元データから金属筐体の面データを抽出する面データ抽出手段と、その面データに対応する面を四角形の形状のメッシュに分割するメッシュ分割手段と、そのメッシュ分割データを電磁界強度算出装置に出力する作成データ出力手段とを備える。
【００２２】
以上のように本発明によれば、金属筐体を有する電気回路装置から放射される電磁界の強度を算出する電磁界強度算出装置への入力データを作成するために、金属筐体の面データに対応する面がモーメント法の計算に適した四角形の形状のメッシュに分割される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明における電磁界強度算出装置と、電磁界強度算出装置への入力データを作成する入力データ作成装置との関係の説明図である。入力データ作成装置１１の出力は電磁界強度算出装置１２に与えられ、例えば電気回路装置から放射される電磁界の強度が算出される。
【００２４】
本発明の実施形態としては、入力データ作成装置１１は例えば電気回路装置の金属筐体をモーメント法の計算に適する四角形形状のメッシュに分割し、そのメッシュ分割データを電磁界強度算出装置１２に与えるものとして実施形態を説明するが、入力データ作成装置１１は金属筐体だけでなく、電気回路装置内のプリント板、ケーブル、リードなどの構成要素に対応する入力データを作成することも当然可能である。
【００２５】
電磁界強度算出装置は、例えば金属筐体に対するメッシュ分割データの入力に対応して、分割された各メッシュ (パッチ）の自己インピーダンスや、メッシュの間における相互インピーダンスなどを計算するインピーダンス計算部１３、インピーダンス計算部１３の計算結果と、例えばユーザから与えられる波源の電圧を用いて電気回路装置の各部における電流を計算する電流分布計算部１４、求められた電流分布を用いて、例えば電気回路装置からある距離だけ離れた点における電界、磁界などを計算する電磁界計算部１５によって構成されている。
【００２６】
図３は本発明の実施形態における電磁界強度算出装置への入力データ作成装置の構成ブロック図である。
図３において、ＣＡＤデータファイル２０から三次元構造データ読み込み部２１によって金属筐体の三次元構造データが読み込まれ、メモリ部２２に面データとして全ての面のデータが順次格納され、かつディスプレイ表示部２３によって各面の形状が表示される。例えばユーザによって、キーボード／マウス入力部２４を介してメッシュ分割の対象となる面がクリック選択され、同一面の抽出処理部２５に与えられる。
【００２７】
同一面の抽出処理部２５は、ＣＡＤデータファイル２０に格納されている各面のデータがブロックデータである時に、同一面の抽出を行うものである。このブロックデータでは、金属筐体を構成する各金属板について表面、裏面、および側面のデータが格納されている。この場合、金属板の表面、または裏面のいずれかのみをメッシュ分割すればよく、板厚方向の反対側の面、および側面についてはメッシュ分割が不必要であることから、表面、または裏面を構成する複数の面を同一面として抽出するものである。ＣＡＤデータファイル２０に格納されているデータが金属板の重みを無視したサーフェスデータである場合には、この抽出処理は不必要となる。同一面の抽出処理の詳細については、更に後述する。
【００２８】
同一面の抽出処理部２５の処理結果は、 4点ブロック面の抽出とメッシュ分割処理部２６に与えられる。本実施形態では、１つの面をできるだけ四角形で近似し、その四角形を対辺等分割で四角形形状のメッシュに分割するが、４点ブロック面抽出はこのメッシュ分割前の面の形状をできるだけ四角形に近い形になるように４つの頂点を抽出するものである。そして抽出された４点ブロック面については、例えばユーザによってキーボード／マウス入力部２４から入力された分割長を用いて、対辺等分割が行われる。
【００２９】
次に隣接面ポイント共有処理部２７によって、隣接面の共有辺に対応する分割点の座標の比較が行われ、例えばあらかじめ定められた許容誤差内で一致すると判定された分割点が隣接面の間で共有データとされ、隣接面がつながったメッシュが作成される。
【００３０】
次にメッシュ形状の目合わせ処理部２８によって、材料の異なる面の重畳部分に対応して、メッシュの再分割が行われる。例えば金属板に穴があるような場合にも、その穴の形状に合わせてメッシュの再分割が行われる。
【００３１】
作成されたメッシュデータはメッシュデータ書き込み部２９によってメッシュデータファイル３０に格納され、このファイルの内容が電磁界強度算出装置への入力データとして出力され、筐体の透き間などからの電波のもれや、シールド解析などに用いられる。三次元構造データ読み込み部２１からメッシュデータ書き込み部２９までの処理は、必要に応じてメモリ部２２の作業領域を用いて実行される。
【００３２】
図３の入力データ作成装置の動作について、図４〜図１１を用いて更に説明する。図４および図５はＣＡＤデータファイル２０の格納データの例である。図４は金属筐体を構成する面、一般的には曲面の例であり、曲面はＢスプライン曲面として、曲面の制御点によって表現される。各制御点はＴ方向のパラメータｕと、Ｓ方向のパラメータｖ、および重みによって表現される。すなわちｘ，ｙ，ｚ座標を持つ基準点が存在し、各制御点は基準点からの面単位の（変位）座標ｕ，v を持つ。
【００３３】
図５は、図４に対応するＣＡＤデータのデータ構造である。このデータはＢスプライン曲面の面番号から、各制御点の空間座標値Ｘ、Ｙ、Ｚなどを含んでいる。
【００３４】
図６は、４点ブロック面の抽出とメッシュ分割処理部２６によるメッシュ分割の説明図である。ＣＡＤデータファイル２０に格納されている三次元構造データから金属筐体の面データが抽出され、その面データに対応する面が筐体面に沿って四角形形状にメッシュ分割される。この四角形としては正方形又は長方形が最適であるが、台形やひし形などであってもよい。
【００３５】
図７は同一面の抽出処理部２５による処理の説明図である。図３のキーボード／マウス入力部２４を介して、ユーザから金属筐体を構成する複数の面のうちいずれかの面が指定（選択）されるが、指定された面が金属筐体の表面、または裏面のいずれにあるかによって表面、または裏面に存在する同一面のデータが、同一面の抽出処理部２５によって抽出される。
【００３６】
図８、および図９は４点ブロック面の抽出とメッシュ分割処理部２６による処理の説明図である。図８においては、例えば図７で抽出された同一面を構成する各面のそれぞれを表現する制御点から、その面を四角形に近似するための４つの頂点となる制御点が抽出される。
【００３７】
図９においては、図８のようにして抽出された４つの制御点が四角形の４つの頂点とされ、この４つの頂点によって構成される平面、または曲面を対辺同志で等分割する処理が行われる。
【００３８】
図１０は隣接面ポイント共有処理部２７による処理の説明図である。隣接面が接続される場合の共有辺となると考えられる、それぞれの辺上にあるメッシュ分割点の座標値が許容誤差以内で同じと判断される場合、それらの面はその辺で接続されたものとみなし、分割点の共有が行われる。
【００３９】
図１１は材質の異なる２つの面が重畳する場合に、メッシュ形状の目合わせ処理部２８によって行われる処理の説明図である。同図において、異なる材料の面が重畳している場合に、小さい面積の面の形状に目合わせしてメッシュの再分割が行われる。例えば図１１の右側で、９つの大きな正方形のメッシュのうちで最も左上の正方形のメッシュは、３つの長方形のメッシュに再分割されることになる。
【００４０】
図１２は、図３の同一面の抽出処理部２５によって実行される同一面抽出処理の詳細フローチャートである。同図において処理が開始されると、ステップＳ１で例えばユーザによって金属筐体を構成する１つの面が基準面としてマウスクリックされ、ステップＳ２で基準面の選択が行われ、ステップＳ３で図３のメモリ部２２から面データが出力されて、ステップＳ４で基準面、すなわち最初の処理対象面、または処理対象面に隣接する面が抽出される。
【００４１】
ここではまず基準面が抽出され、ステップＳ５でその面を重心と金属面の外側方向への法線の算出が行われ、ステップＳ６でこの法線と逆方向のベクトルが算出され、ステップＳ７で面データを用いてその逆方向に交差する面が探索される。
【００４２】
このような処理について、図１３〜図２２を用いて説明する。図１３は金属筐体の曲面の例であり、図１８は平面の例である。図１３の例で、上側の左側の面がユーザによって基準面としてマウスクリックされると、図１４に示すように選択された基準面Ａに対する法線ベクトルと、その逆方向ベクトルとが算出される。
【００４３】
図１２のステップＳ７でこの逆方向ベクトルに交差する面が探索されるが、図１４では基準面Ａの下側の面が探索されることになる。図１２のステップＳ８で、その交差する面との距離があらかじめ定められた許容値以内か否かが判定され、ここでは距離は金属板の厚さであり、許容値以内と判定されるとすると、ステップＳ９で交差する面がすでに同一面と判断された面であるか否かが判定される。
【００４４】
図１３において同一面と判断されるべき面は基準面と基準面の右側の面すなわち上側の右側の面であるが、ここではまだ処理が開始されたばかりであり、交差する面は同一面と判断された面でないと判定され、ステップＳ１０ですでに除去された面であるか否かが判定される。ここでも交差する面はすでに除去された面ではないと判断され、ステップＳ１１でその面に対して除去フラグがセットされ、基準面Ａの下側の面が除去される。
【００４５】
そしてステップＳ１２で処理対象面、ここでは基準面Ａに対して同一面フラグがセットされ、ステップＳ１３でその面、ここでは基準面Ａがディスプレイ上でハイライト表示されて、ステップＳ１４で基準面に対して次の隣接面があるか否かが判定される。
【００４６】
図１５に示すように基準面Ａに対して隣接面Ｂが存在し、ステップＳ４以降の処理がその隣接面を処理対象面として実行される。処理対象面Ｂの法線ベクトルと逆方向のベクトルと交差する面が同様に探索され、ステップＳ８〜ステップＳ１０の処理を経て、ステップＳ１１でこの交差する面に対しても除去フラグがセットされ、処理対象面、すなわち面Ｂに対してステップＳ１２で同一面フラグがセットされ、ステップＳ１３でその処理対象面がハイライト表示される。
【００４７】
続いてステップＳ１４で次の隣接面があるか否かが判定される。ここで隣接面とは、直前の処理対象面に必ずしも隣接している必要はなく、まだ処理が行われていない面と考えることもでき、図１６に示すように例えば側面Ｃが選択され、ステップＳ４以降の処理が行われる。
【００４８】
前述と同様にしてステップＳ７で逆方向ベクトルに交差する面が探索されるが、ここではその交差する面はユーザによって選択された基準面としての面Ａとなる。この面Ａに対してはすでに同一面フラグがセットされており、ステップＳ９ですでに同一面と判断された面と判定され、ステップＳ１５で処理対象面、すなわち側面Ｃ自身に対して除去フラグがセットされ、側面Ｃは除去される。
【００４９】
続いてステップＳ１４で、処理が残っている面として図１７に示すように側面Ｄが選択され、ステップＳ４以降の処理が実行される。ステップＳ７で逆方向ベクトルに交差する面として探索される面は図１５で説明したようにすでに除去された面であり、ステップＳ１０でそのことが判定されて、ステップＳ１５で処理対象面、すなわち側面Ｄも除去されて、全ての面に対する処理を終了する。前述のように基準面と同一面と判断される面は、図１３の右側に示すように上側の２つの面となる。
【００５０】
図１８の平面に対する処理の説明が図１９〜図２２であるが、図１４〜図１７と比較して異なる点は図２１、および図２２の処理である。図２１では左側の側面Ｃを処理対象面として処理が行われるが、図１２のステップＳ８で逆方向ベクトルと交差する面、ここでは面Ｄとの距離が許容値より大きいと判断され、ステップＳ１５で処理対象面、すなわち面Ｃ自体が除去されることになる。
【００５１】
図１２でステップＳ８の処理が行われないか、または交差する面との距離が金属板の厚さよりも大きく、かつ幅 (側面の間の距離）より小さく設定されていない場合には、ステップＳ９〜Ｓ１１の処理を経てステップＳ１２で処理対象面、ここでは側面Ｃに同一面フラグがセットされ、側面Ｃが基準面Ａと同一面であると判定されてしまうことになる。
【００５２】
図２２においては、右側の側面Ｄを処理対象面とする処理が実行されるが、側面Ｃに対すると同様に、ステップＳ８で交差する面との距離が許容値より大きいと判定されて、ステップＳ１５で処理対象面、すなわち側面Ｄに対して除去フラグがセットされることになる。
【００５３】
なお金属筐体板が図１３のように曲面を有する場合には、本実施形態で説明した同一面抽出処理が正しい結果を常に生ずるとは必ずしも言えない。例えば、図１４で基準面Ａに対して同一面フラグがセットされた後に，図１５で面Ｂではなく、側面Ｃが処理対象面とされ、かつ面Ｃに対する逆方向ベクトルが基準面Ａでなく、面Ｂに交差する場合には側面Ｃも同一面とされる可能性がある。このように曲面の形状や、同一面を構成する各面の配置、図１２のステップＳ８における交差する面との距離に対する許容値の設定などによっては正しい結果が得られないことに注意を要する。
【００５４】
図２３は図３の４点ブロック面の抽出とメッシュ分割処理部２６の処理の詳細フローチャートである。同図において処理が開始されると、ステップＳ２０におけるユーザからのメッシュの分割長入力と、ステップＳ２１における同一面データ出力とを用いて、ステップＳ２２で同一面から同一面を構成する複数の面の１つが取り出され、ステップＳ２３で同一面を構成する複数の面の全てに対して処理が終了したか否かが判定され、終了していない場合には、ステップＳ２４で取り出された１つの面に対してその面の重心からその面を表現する複数の制御点までの距離が算出され、ステップＳ２５で距離が１番大きい制御点が基準点とされる。
【００５５】
次のステップＳ２６〜Ｓ３０が４点ブロック面の抽出処理に相当するが、この処理について図２４〜図２７の例を用いて説明する。
ステップＳ２６で重心を中心として基準点、図２４では点Ａから１８０度の範囲内にある全ての制御点が１つずつ順次抽出される。そしてステップＳ２７で抽出された制御点、重心、および基準点の３点から構成される三角形の面積が算出される。ステップＳ２８で１８０度の範囲内にある全ての制御点が抽出されたか否かが判定され、全てが抽出されていない場合にはステップＳ２６からの処理が繰返される。
【００５６】
１８０度の範囲内にある全ての制御点が抽出されたと判定されると、ステップＳ２９で面積が１番大きい三角形に対応する制御点が次の基準点とされ、ステップＳ３０で４点ブロック面の４点、すなわち四角形の４つの頂点が基準点として抽出されたか否かが判定され、まだ抽出されていない場合にはステップＳ２６からの処理が繰返される。
【００５７】
図２４ではステップＳ２５で基準点とされた点、すなわち重心からの距離が最も遠いと判定された点Ａから１８０度の範囲内にある全制御点として点Ｂ，Ｃ、およびＤがステップＳ２６からＳ２８のループで順次抽出され、ステップＳ２７でそれぞれの三角形の面積が算出され、ステップＳ２９で面積が１番大きい三角形に対応する制御点、ここではＢが次の基準点とされる。なお図２４で重心を点Ｏとする時、三角形ＡＯＢの面積の方が、三角形ＡＯＣの面積より大きいものとする。
【００５８】
図２５は点Ｂを基準点としたステップＳ２６〜Ｓ３０の処理の説明図である。重心Ｏを中心として基準点Ｂから１８０度の範囲内にある制御点としてＣ，Ｄ、およびＥが抽出され、面積の最も大きい三角形に対応する制御点Ｅが次の基準点とされる。
【００５９】
図２６においては基準点Ｅから１８０度の範囲内にある制御点の抽出が行われる。このように重心を中心として基準点から１８０度の範囲内にある制御点を抽出する場合、すでに基準点とされた制御点は抽出しないことにする。そこでＳ２９で点Ｆが次の基準点とされるが、ステップＳ３０ですでに４点が抽出されたと判定され、ステップＳ３１で４つの辺の分割数が算出される。
【００６０】
この分割数はステップＳ２０でユーザから入力されたメッシュの分割長、すなわちメッシュの辺の長さに対応して算出されるが、４点ブロックとしての四角形の各辺の長さを指定された分割長で割った時に剰余が生ずる場合には、分割数に１が加算される。
【００６１】
なおユーザから入力されるメッシュの分割長（メッシュの辺の長さ）はモーメント法の計算に適するように、例えば最大の周波数における波長の１／２０程度とされる。また対辺の分割数が異なる場合には長い方の辺の分割数に合わせて短い辺の分割も行われる。
【００６２】
そしてステップＳ３２で、図９で説明したような対辺等分割が行われる。図９では一方の対辺は５分割され、また他方の対辺はそれぞれ３分割されいる。そしてステップＳ３３でメッシュデータの保存が行われる。メッシュデータが保存された後にステップＳ２２で同一面のデータから残っている１つの面が取り出され、ステップＳ２３以降の処理が実行されるが、ステップＳ２２で残りの面が取り出せない時、すなわちステップＳ２３で全ての面に対する処理が終了したと判定された時点で処理を終了する。
【００６３】
図２８、および図２９は図３のメッシュデータファイル３０に格納されるメッシュデータのデータ構造の説明図である。図２８は金属筐体の曲面に対応する四角形メッシュ（パッチ）の例を示し、それぞれのメッシュはメッシュ分割点に相当するポイントによって表現されている。
【００６４】
図２９はメッシュデータ構造の例である。メッシュデータはポリゴン、すなわち多角形の頂点の座標指定データと、ポリゴン構成点の指定データとからなっている。座標指定データは、図２８のポイントのそれぞれに対するポイント番号、ｘ，ｙ，ｚの座標値から構成され、またポリゴン構成点の指定データは、１つのポリゴン (四角形メッシュ，パッチ）に対するパッチ番号と、そのパッチの４つの頂点となるポイントのポイント番号から構成されている。
【００６５】
図３０は隣接面の間におけるメッシュ分割点共有処理、すなわち図３の隣接面ポイント共有処理部２７によると処理の詳細フローチャートである。同図において処理が開始されると、ステップＳ４１でメッシュデータからメッシュの分割点の座標値が取り出され、ステップＳ４２で全ての分割点の座標値に対する処理が終了したか否かが判定され、まだ終了していない場合にはステップＳ４３で隣接面を構成する分割点の座標値との間で間隔が算出され、ステップＳ４４でその間隔が許容値以内であるか否かが判定され、許容値より大きい場合には隣接面の他の分割点の座標値との間隔算出以降の処理が繰返される。この座標値の間の間隔の算出処理においては、図２９で説明したように各分割点に対応するポイントのｘ，ｙ，ｚ座標値がすでに求められており、この座標値を用いて間隔が算出される。
【００６６】
ステップＳ４４で座標値の間隔が許容値以内と判定されると、ステップＳ４５でその２つの分割点が共有点としてセットされ、メッシュデータとして格納される。続いてステップＳ４１に戻り、他のメッシュ分割点の座標値が取り出され、ステップＳ４２以降の処理が繰返される。ステップＳ４１で取り出されるべきメッシュ分割点の座標値がない場合には、ステップＳ４２で全ての分割点に対する処理が終了したと判定されて、ポイント共有処理を終了する。
【００６７】
図３１はポイント共有処理の結果の例の説明図である。同図のように、２つの面のそれぞれの辺の間で、２つの辺の分割点の間の間隔が許容値以内であると判定されると、その２つの辺は２つの面の接続辺と判定され、その２つの辺の分割点は共有点としてセットされることになる。
【００６８】
図２３において４点ブロック面の４つの頂点を基準点として次々に抽出する処理を説明したが、隣接する４点ブロック面との間に共有点が存在する場合には、次の基準点としてその共有点が優先的に抽出される。
【００６９】
図３２は図３のメッシュ形状の目合わせ処理部２８による処理の詳細フローチャートである。この処理では、異なる材料の面が重畳している場合に、それぞれの面のメッシュが目合わせされるようにメッシュの再分割が行われる。
【００７０】
図３３はこの目合わせの例の説明図である。同図においては、対辺がそれぞれ３分割された細い実線のメッシュの面と、その面とは材質が異なり、面積が小さく、太い実線で示される面とが重畳している。
【００７１】
図３３で目合わせを行うために、太い実線の面のエッジを大きな面のメッシュの端まで延長し、延長線が通るメッシュを延長線に対応して再分割することにより、目合わせを実行する。これによって再分割する前のメッシュは削除される。例えば図３３で再分割する前の細い実線のメッシュのうち、最も右上のメッシュは６個のメッシュに再分割されることになる。このような目合わせの方法は、例えば金属面に穴や、すき間などがあいている場合にも適用することができ、穴やすき間が重畳するメッシュは、目合わせした後でその穴やすき間に対応するメッシュを電気伝導度０として扱うことが可能となる。
【００７２】
図３２において処理が開始されると、まずステップＳ５１でメッシュデータと全ての面データから、メッシュ領域内で重畳する異なる材料の面が取り出され、ステップＳ５２でそのような全ての面に対する処理が終了したか否かが判定され、まだ終了していない場合にはステップＳ５３で重畳する面のエッジが延長され、ステップＳ５４でエッジの延長線上にあるメッシュが再分割され、ステップＳ５５で再分割されたメッシュがメッシュデータに追加され、ステップＳ５６で全てのエッジに対する処理が終了したか否かが判定され、まだ終了していない場合には次のエッジに対してステップＳ５３以降の処理が繰返される。
【００７３】
ステップＳ５６で取り出された面の全てのエッジに対する処理が終了したと判定されると、ステップＳ５１に戻って重畳している次の面が取り出され、ステップＳ５２以降の処理が繰返される。ステップＳ５１で重畳する次の面が取り出されなかった場合には、ステップＳ５２で全ての面に対する処理が終了したと判定されて、目合わせ処理を終了する。
【００７４】
以上説明したような電磁界強度算出装置への入力データの作成は、当然一般的なコンピュータによって実行することができる。図３４はそのようなコンピュータシステムの構成ブロック図である。同図においてコンピュータ５１は、本体５２とメモリ５３とによって構成されている。メモリ５３としては、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスク、磁気ディスクなどの各種の記憶装置を使用することができ、このようなメモリに本発明の特許請求の範囲の請求項７、および８のプログラムや、図１２、図２３、図３０、および図３２のフローチャートに示したプログラムなどが格納され、そのプログラムが本体５２によって実行されることにより本実施形態における電磁界強度算出装置への入力データを作成すること、すなわち電気回路装置の金属筐体の金属面ををモーメント法の計算に適する四角形形状メッシュに分割し、分割後のメッシュデータを電磁界強度算出装置に出力することが可能となる。
【００７５】
このようなプログラムは、プログラム提供者側からネットワーク５４を介して送られ、そのプログラムがコンピュータ５１によって実行されることも可能である。また更にそのようなプログラムは市販され、流通している可搬型記憶媒体５５に格納され、そのような可搬型記憶媒体５５がコンピュータ５１にロードされることによっても実行可能である。可搬型記憶媒体５５としてはＣＤ−ＲＯＭ、フロッピーディスク、光ディスク，光磁気ディスクなど様々な形式の記憶媒体を使用することができ、そのような記憶媒体に前記のようなプログラムが格納され、そのプログラムがコンピュータ５１により実行されることによって、本実施形態で説明した電磁界強度算出装置への入力データの作成が可能となる。
【００７６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によればＣＡＤの三次元構造データからモーメント法の計算に適した金属筐体モデル、すなわち四角形形状のメッシュに分割されたモデルを、自動的、かつ高速に作成することが可能となり、そのようなモデルを電磁界強度算出装置に出力することによって、電気回路装置の金属筐体を含めた装置全体から放射される電磁界の強度を正確に計算することが可能となり、電磁界強度算出装置の実用性の向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的な機能ブロック図である。
【図２】本発明の入力データ作成装置と電磁界強度算出装置の関係を示す図である。
【図３】入力データ作成装置の構成を示すブロック図である。
【図４】ＣＡＤデータファイルにおける曲面の表現方法を説明する図である。
【図５】ＣＡＤデータファイルのデータ構造を示す図である。
【図６】金属筐体の筐体面の四角形形状へのメッシュ分割を説明する図である。
【図７】金属筐体の表面、または裏面に存在する同一面を説明する図である。
【図８】同一面を構成する各面を表現する制御点から各面を四角形形状に近似するための４つの頂点を抽出する方法の説明図である。
【図９】図８で求められた４つの点を頂点とする平面、または曲面を対辺同志で等分割する方法の説明図である。
【図１０】隣接する面の接続辺において分割点を共有する方法を説明する図である。
【図１１】異なる材料の面が重畳する場合にメッシュを再分割する方法を説明する図である。
【図１２】同一面抽出処理の詳細フローチャートである。
【図１３】曲面に対する同一面を説明する図である。
【図１４】曲面を持つ金属板の面データから同一面を抽出する処理の経過（その１）を説明する図である。
【図１５】曲面を持つ金属板の面データから同一面を抽出する処理の経過（その２）を説明する図である。
【図１６】曲面を持つ金属板の面データから同一面を抽出する処理の経過（その３）を説明する図である。
【図１７】曲面を持つ金属板の面データから同一面を抽出する処理の経過（その４）を説明する図である。
【図１８】平面状の金属板における同一面を説明する図である。
【図１９】平面状の金属板における同一面抽出処理の経過（その１）を説明する図である。
【図２０】平面上の金属板における同一面抽出処理の経過（その２）を説明する図である。
【図２１】平面上の金属板における同一面抽出処理の経過（その３）を説明する図である。
【図２２】平面上の金属板における同一面抽出処理の経過（その４）を説明する図である。
【図２３】４点ブロック面の抽出とメッシュ分割処理の詳細フローチャートである。
【図２４】４点ブロック面の抽出例を説明する図（その１）である。
【図２５】４点ブロック面の抽出例を説明する図（その２）である。
【図２６】４点ブロック面の抽出例を説明する図（その３）である。
【図２７】４点ブロック面の抽出例を説明する図（その４）である。
【図２８】メッシュ分割データにおける曲面の表現方法を説明する図である。
【図２９】メッシュ分割データのデータ構造を示す図である。
【図３０】隣接面ポイント共有処理の詳細フローチャートである。
【図３１】隣接面ポイント共有処理の具体例の説明図である。
【図３２】メッシュ形状の目合わせ処理の詳細フローチャートである。
【図３３】メッシュ形状の目合わせの例を説明する図である。
【図３４】本実施形態におけるプログラムのコンピュータへのローディングを説明する図である。
【図３５】メッシュ形状による電流計算の相違を説明する図である。
【図３６】三角形メッシュと四角形メッシュとにおける電流方向の相違を説明する図である。
【符号の説明】
１１ 入力データ作成装置
１２ 電磁界強度算出装置
１３ インピーダンス計算部
１４ 電流分布計算部
１５ 電磁界計算部
２０ ＣＡＤデータファイル
２１ 三次元構造データ読み込み部
２２ メモリ部
２３ ディスプレイ表示部
２４ キーボード／マウス入力部
２５ 同一面の抽出処理部
２６ ４点ブロック面の抽出とメッシュ分割処理部
２７ 隣接面ポイント共有処理部
２８ メッシュ形状の目合わせ処理部
２９ メッシュデータ書き込み部
３０ メッシュデータファイル
【発明の属する技術分野】
本発明は電気回路装置から放射される電磁界強度の算出方式に係り、更に詳しくはモーメント法を用いて電気回路装置から放射される電磁界の強度を算出する電磁界強度算出装置への入力データ作成方法、および作成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
任意の形状の物体、例えば電気回路装置から放射される電磁波の電磁界強度は、物体の各部分に流れる電流が分かれば容易に計算することができる。この電流値は、理論的にはマクスウェルの電磁界方程式を与えられた境界条件の下で解くことによって与えられるが、任意の形状の物体を対象とした複雑な境界条件の下での理論的な解法は存在しない。
【０００３】
従って、現在の電磁界強度算出装置で用いられている電流の計算法は全て近似的なものである。この近似的な解法として、微小ループアンテナ近似法と、分布定数線路近似法、およびモーメント法の３つが知られている。
【０００４】
微小ループアンテナ近似法は、波源回路と負荷回路との間を接続する配線をループアンテナとして扱い、ループ上の電流は平坦なものと仮定して、その電流を集中定数回路の計算手法で求める方法である。この方法の計算は最も簡単であるが、ループの寸法が電磁波の波長に比べて無視できない条件では精度が悪く、現実にはほとんど用いることができない。
【０００５】
次に分布定数線路近似法は、一次元の構造物として近似できる物体に対して分布定数線路の方程式を適用することによって電流を求める方法である。計算は比較的簡単であり、電流を高速、かつ高精度に求めることができるが、解析対象の物体が一次元の構造物として近似できない場合、例えばプリント板や金属筐体などの任意の形状の物体については、電流を求めることができない。
【０００６】
これに対してモーメント法は、マクスウェルの電磁界方程式から導かれる積分方程式の解法の１つであり、三次元の任意形状の物体を扱うことができる。モーメント法では物体は小さな要素（パッチ、またはメッシュ）に分割され、電流の計算が行われる。
【０００７】
モーメント法を用いて電気回路装置から放射される電磁界の強度を算出する場合には、電気回路装置内のプリント板、ケーブル、リード、および金属筐体など全ての構成要素を組合わせて、かつ正確にモデル化することによって、電磁界強度を高精度で計算することができる。
【０００８】
プリント板、ケーブル、およびリードなどのデータは、ＣＡＤから三次元データや配線のデータを取り込んで、比較的容易に解析モデルを作成することができる。しかしながら電気回路装置の金属筐体などの三次元構造データに対しては、ＣＡＤからデータを取り込んだ後で、モーメント法に適したメッシュ（パッチ）への分割を行ってメッシュモデルを作成する必要があり、そのモデルを正確に、かつ効率的に作成する必要がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように電気回路装置の金属筐体などをモーメント法に適するメッシュに分割したい場合にも、従来は自動的な分割法としては３点で構成される三角形の形状のメッシュ（パッチ）への分割が行われていた。後述するようにモーメント法に最も適したメッシュ分割法は四角形へのメッシュ分割であり、従来は金属筐体などを４点で構成される四角形のメッシュへの分割を自動化することが困難であった。
【００１０】
すなわち従来は、四角に切れないようなところや、穴のある場所については、ＣＡＤのデータを手動で修正して、四角形メッシュへの分割に適した形式にＣＡＤモデルを修正する必要があり、そのための作業に手間がかかるという問題点があった。
【００１１】
図３５、および図３６はモーメント法を用いた電流計算におけるメッシュ形状の違いの影響の説明図である。図３５はメッシュ（パッチ) 内での電流計算の相違の説明図であり、三角形メッシュの場合には頂点から対辺方向の電流 (方向を矢印で示す）が計算されるのに対して、四角形メッシュの場合には対辺方向の電流が計算されることになる。
【００１２】
図３６はこのようなメッシュを組合わせた場合の全体としての電流方向の説明図である。同図（ａ）のように三角形のメッシュに分割した場合には、電流の流れがジグザグ、すなわち不均一となり、電流の流れる経路の長さが長くなるために、電流の伝搬遅延が発生し、モーメント法による解析精度が低下することになる。これに対して（ｂ）のような四角形メッシュへの分割の場合には、電流がスムーズに流れ、モーメント法による解析の精度が高くなる。
【００１３】
本発明の課題は、上述の問題点に鑑み、電気回路装置の金属筐体などをモーメント法の電流計算に適する四角形形状のメッシュに自動分割し、分割されたデータを電磁界強度算出装置に与えることによって、全体として電磁界強度算出の解析精度を高めると共に、その処理を効率化することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理的な機能ブロック図である。同図は金属筐体を有する電気回路装置から放射される電磁界の強度を算出する電磁界強度算出装置への入力データの作成方法の機能ブロック図である。
【００１５】
図１において、本発明の入力データ作成方法では、１で電気回路装置の三次元データから金属筐体の面データを抽出し、２でその面データに対応する面を四角形の形状のメッシュに分割し、３でそのメッシュ分割データを電磁界強度算出装置に出力する。
【００１６】
発明の実施の形態においては、金属筐体の面データが金属筐体を構成する金属板の表面、および裏面を含む複数の面データから構成される時には、その複数の面データから金属板の表面、または裏面に存在する複数の面から構成される同一面のデータを抽出し、その同一面を構成する各面を四角形の形状のメッシュに分割することもできる。
【００１７】
またその同一面を構成する各面の面データとしての制御点のデータを用いて、その各面を四角形状に近似させる時に、その四角形状の頂点に対応する制御点を抽出することもでき、更にその各面を近似する四角形状の頂点に対応する制御点を４つの頂点とし、制御点のデータによって決定される平面、または曲面を対辺同志で等分割し、四角形形状メッシュに分割することもできる。
【００１８】
また発明の実施の形態においては、金属筐体の面データが複数の面に対応するデータである時に、その複数の面のそれぞれを四角形の形状のメッシュに分割し、その複数の面のうち隣接する面で共通辺となる可能性がある２つの辺上の分割点の座標を比較し、その分割点の座標があらかじめ定められた許容誤差内で一致すると判定された時に、その分割点のデータを隣接する面における共有データとし、その共有データを含むメッシュ分割データを電磁界強度算出装置に出力することもできる。
【００１９】
更に実施の形態においては、金属筐体の面データに対応する面の四角形形状へのメッシュ分割後に、その金属筐体と異なる材質であって、対応する面に重畳し、対応する面より小さい面積の面が存在する時、その小さい面積の面の形状に目合わせして四角形形状のメッシュを再分割し、再分割後のメッシュ分割データを電磁界強度算出装置に出力することもできる。
【００２０】
次に本発明における記憶媒体として、金属筐体を有する電気回路装置から放射される電磁界の強度を算出する電磁界強度算出装置への入力データを作成する計算機によって使用される記憶媒体であって、金属筐体を構成する面のうちで１つ以上の、面の指定をユーザから受取るステップと、電気回路装置の三次元データから指定された面の面データを抽出するステップと、その面データに対応する面を四角形の形状のメッシュに分割するステップと、そのメッシュ分割データを電磁界強度算出装置に出力するステップとを計算機に実行させるためのプログラムを格納した計算機読出し可能可搬型記憶媒体が用いられる。
【００２１】
また本発明の電磁界強度算出装置への入力データを作成する装置において、電気回路装置の三次元データから金属筐体の面データを抽出する面データ抽出手段と、その面データに対応する面を四角形の形状のメッシュに分割するメッシュ分割手段と、そのメッシュ分割データを電磁界強度算出装置に出力する作成データ出力手段とを備える。
【００２２】
以上のように本発明によれば、金属筐体を有する電気回路装置から放射される電磁界の強度を算出する電磁界強度算出装置への入力データを作成するために、金属筐体の面データに対応する面がモーメント法の計算に適した四角形の形状のメッシュに分割される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明における電磁界強度算出装置と、電磁界強度算出装置への入力データを作成する入力データ作成装置との関係の説明図である。入力データ作成装置１１の出力は電磁界強度算出装置１２に与えられ、例えば電気回路装置から放射される電磁界の強度が算出される。
【００２４】
本発明の実施形態としては、入力データ作成装置１１は例えば電気回路装置の金属筐体をモーメント法の計算に適する四角形形状のメッシュに分割し、そのメッシュ分割データを電磁界強度算出装置１２に与えるものとして実施形態を説明するが、入力データ作成装置１１は金属筐体だけでなく、電気回路装置内のプリント板、ケーブル、リードなどの構成要素に対応する入力データを作成することも当然可能である。
【００２５】
電磁界強度算出装置は、例えば金属筐体に対するメッシュ分割データの入力に対応して、分割された各メッシュ (パッチ）の自己インピーダンスや、メッシュの間における相互インピーダンスなどを計算するインピーダンス計算部１３、インピーダンス計算部１３の計算結果と、例えばユーザから与えられる波源の電圧を用いて電気回路装置の各部における電流を計算する電流分布計算部１４、求められた電流分布を用いて、例えば電気回路装置からある距離だけ離れた点における電界、磁界などを計算する電磁界計算部１５によって構成されている。
【００２６】
図３は本発明の実施形態における電磁界強度算出装置への入力データ作成装置の構成ブロック図である。
図３において、ＣＡＤデータファイル２０から三次元構造データ読み込み部２１によって金属筐体の三次元構造データが読み込まれ、メモリ部２２に面データとして全ての面のデータが順次格納され、かつディスプレイ表示部２３によって各面の形状が表示される。例えばユーザによって、キーボード／マウス入力部２４を介してメッシュ分割の対象となる面がクリック選択され、同一面の抽出処理部２５に与えられる。
【００２７】
同一面の抽出処理部２５は、ＣＡＤデータファイル２０に格納されている各面のデータがブロックデータである時に、同一面の抽出を行うものである。このブロックデータでは、金属筐体を構成する各金属板について表面、裏面、および側面のデータが格納されている。この場合、金属板の表面、または裏面のいずれかのみをメッシュ分割すればよく、板厚方向の反対側の面、および側面についてはメッシュ分割が不必要であることから、表面、または裏面を構成する複数の面を同一面として抽出するものである。ＣＡＤデータファイル２０に格納されているデータが金属板の重みを無視したサーフェスデータである場合には、この抽出処理は不必要となる。同一面の抽出処理の詳細については、更に後述する。
【００２８】
同一面の抽出処理部２５の処理結果は、 4点ブロック面の抽出とメッシュ分割処理部２６に与えられる。本実施形態では、１つの面をできるだけ四角形で近似し、その四角形を対辺等分割で四角形形状のメッシュに分割するが、４点ブロック面抽出はこのメッシュ分割前の面の形状をできるだけ四角形に近い形になるように４つの頂点を抽出するものである。そして抽出された４点ブロック面については、例えばユーザによってキーボード／マウス入力部２４から入力された分割長を用いて、対辺等分割が行われる。
【００２９】
次に隣接面ポイント共有処理部２７によって、隣接面の共有辺に対応する分割点の座標の比較が行われ、例えばあらかじめ定められた許容誤差内で一致すると判定された分割点が隣接面の間で共有データとされ、隣接面がつながったメッシュが作成される。
【００３０】
次にメッシュ形状の目合わせ処理部２８によって、材料の異なる面の重畳部分に対応して、メッシュの再分割が行われる。例えば金属板に穴があるような場合にも、その穴の形状に合わせてメッシュの再分割が行われる。
【００３１】
作成されたメッシュデータはメッシュデータ書き込み部２９によってメッシュデータファイル３０に格納され、このファイルの内容が電磁界強度算出装置への入力データとして出力され、筐体の透き間などからの電波のもれや、シールド解析などに用いられる。三次元構造データ読み込み部２１からメッシュデータ書き込み部２９までの処理は、必要に応じてメモリ部２２の作業領域を用いて実行される。
【００３２】
図３の入力データ作成装置の動作について、図４〜図１１を用いて更に説明する。図４および図５はＣＡＤデータファイル２０の格納データの例である。図４は金属筐体を構成する面、一般的には曲面の例であり、曲面はＢスプライン曲面として、曲面の制御点によって表現される。各制御点はＴ方向のパラメータｕと、Ｓ方向のパラメータｖ、および重みによって表現される。すなわちｘ，ｙ，ｚ座標を持つ基準点が存在し、各制御点は基準点からの面単位の（変位）座標ｕ，v を持つ。
【００３３】
図５は、図４に対応するＣＡＤデータのデータ構造である。このデータはＢスプライン曲面の面番号から、各制御点の空間座標値Ｘ、Ｙ、Ｚなどを含んでいる。
【００３４】
図６は、４点ブロック面の抽出とメッシュ分割処理部２６によるメッシュ分割の説明図である。ＣＡＤデータファイル２０に格納されている三次元構造データから金属筐体の面データが抽出され、その面データに対応する面が筐体面に沿って四角形形状にメッシュ分割される。この四角形としては正方形又は長方形が最適であるが、台形やひし形などであってもよい。
【００３５】
図７は同一面の抽出処理部２５による処理の説明図である。図３のキーボード／マウス入力部２４を介して、ユーザから金属筐体を構成する複数の面のうちいずれかの面が指定（選択）されるが、指定された面が金属筐体の表面、または裏面のいずれにあるかによって表面、または裏面に存在する同一面のデータが、同一面の抽出処理部２５によって抽出される。
【００３６】
図８、および図９は４点ブロック面の抽出とメッシュ分割処理部２６による処理の説明図である。図８においては、例えば図７で抽出された同一面を構成する各面のそれぞれを表現する制御点から、その面を四角形に近似するための４つの頂点となる制御点が抽出される。
【００３７】
図９においては、図８のようにして抽出された４つの制御点が四角形の４つの頂点とされ、この４つの頂点によって構成される平面、または曲面を対辺同志で等分割する処理が行われる。
【００３８】
図１０は隣接面ポイント共有処理部２７による処理の説明図である。隣接面が接続される場合の共有辺となると考えられる、それぞれの辺上にあるメッシュ分割点の座標値が許容誤差以内で同じと判断される場合、それらの面はその辺で接続されたものとみなし、分割点の共有が行われる。
【００３９】
図１１は材質の異なる２つの面が重畳する場合に、メッシュ形状の目合わせ処理部２８によって行われる処理の説明図である。同図において、異なる材料の面が重畳している場合に、小さい面積の面の形状に目合わせしてメッシュの再分割が行われる。例えば図１１の右側で、９つの大きな正方形のメッシュのうちで最も左上の正方形のメッシュは、３つの長方形のメッシュに再分割されることになる。
【００４０】
図１２は、図３の同一面の抽出処理部２５によって実行される同一面抽出処理の詳細フローチャートである。同図において処理が開始されると、ステップＳ１で例えばユーザによって金属筐体を構成する１つの面が基準面としてマウスクリックされ、ステップＳ２で基準面の選択が行われ、ステップＳ３で図３のメモリ部２２から面データが出力されて、ステップＳ４で基準面、すなわち最初の処理対象面、または処理対象面に隣接する面が抽出される。
【００４１】
ここではまず基準面が抽出され、ステップＳ５でその面を重心と金属面の外側方向への法線の算出が行われ、ステップＳ６でこの法線と逆方向のベクトルが算出され、ステップＳ７で面データを用いてその逆方向に交差する面が探索される。
【００４２】
このような処理について、図１３〜図２２を用いて説明する。図１３は金属筐体の曲面の例であり、図１８は平面の例である。図１３の例で、上側の左側の面がユーザによって基準面としてマウスクリックされると、図１４に示すように選択された基準面Ａに対する法線ベクトルと、その逆方向ベクトルとが算出される。
【００４３】
図１２のステップＳ７でこの逆方向ベクトルに交差する面が探索されるが、図１４では基準面Ａの下側の面が探索されることになる。図１２のステップＳ８で、その交差する面との距離があらかじめ定められた許容値以内か否かが判定され、ここでは距離は金属板の厚さであり、許容値以内と判定されるとすると、ステップＳ９で交差する面がすでに同一面と判断された面であるか否かが判定される。
【００４４】
図１３において同一面と判断されるべき面は基準面と基準面の右側の面すなわち上側の右側の面であるが、ここではまだ処理が開始されたばかりであり、交差する面は同一面と判断された面でないと判定され、ステップＳ１０ですでに除去された面であるか否かが判定される。ここでも交差する面はすでに除去された面ではないと判断され、ステップＳ１１でその面に対して除去フラグがセットされ、基準面Ａの下側の面が除去される。
【００４５】
そしてステップＳ１２で処理対象面、ここでは基準面Ａに対して同一面フラグがセットされ、ステップＳ１３でその面、ここでは基準面Ａがディスプレイ上でハイライト表示されて、ステップＳ１４で基準面に対して次の隣接面があるか否かが判定される。
【００４６】
図１５に示すように基準面Ａに対して隣接面Ｂが存在し、ステップＳ４以降の処理がその隣接面を処理対象面として実行される。処理対象面Ｂの法線ベクトルと逆方向のベクトルと交差する面が同様に探索され、ステップＳ８〜ステップＳ１０の処理を経て、ステップＳ１１でこの交差する面に対しても除去フラグがセットされ、処理対象面、すなわち面Ｂに対してステップＳ１２で同一面フラグがセットされ、ステップＳ１３でその処理対象面がハイライト表示される。
【００４７】
続いてステップＳ１４で次の隣接面があるか否かが判定される。ここで隣接面とは、直前の処理対象面に必ずしも隣接している必要はなく、まだ処理が行われていない面と考えることもでき、図１６に示すように例えば側面Ｃが選択され、ステップＳ４以降の処理が行われる。
【００４８】
前述と同様にしてステップＳ７で逆方向ベクトルに交差する面が探索されるが、ここではその交差する面はユーザによって選択された基準面としての面Ａとなる。この面Ａに対してはすでに同一面フラグがセットされており、ステップＳ９ですでに同一面と判断された面と判定され、ステップＳ１５で処理対象面、すなわち側面Ｃ自身に対して除去フラグがセットされ、側面Ｃは除去される。
【００４９】
続いてステップＳ１４で、処理が残っている面として図１７に示すように側面Ｄが選択され、ステップＳ４以降の処理が実行される。ステップＳ７で逆方向ベクトルに交差する面として探索される面は図１５で説明したようにすでに除去された面であり、ステップＳ１０でそのことが判定されて、ステップＳ１５で処理対象面、すなわち側面Ｄも除去されて、全ての面に対する処理を終了する。前述のように基準面と同一面と判断される面は、図１３の右側に示すように上側の２つの面となる。
【００５０】
図１８の平面に対する処理の説明が図１９〜図２２であるが、図１４〜図１７と比較して異なる点は図２１、および図２２の処理である。図２１では左側の側面Ｃを処理対象面として処理が行われるが、図１２のステップＳ８で逆方向ベクトルと交差する面、ここでは面Ｄとの距離が許容値より大きいと判断され、ステップＳ１５で処理対象面、すなわち面Ｃ自体が除去されることになる。
【００５１】
図１２でステップＳ８の処理が行われないか、または交差する面との距離が金属板の厚さよりも大きく、かつ幅 (側面の間の距離）より小さく設定されていない場合には、ステップＳ９〜Ｓ１１の処理を経てステップＳ１２で処理対象面、ここでは側面Ｃに同一面フラグがセットされ、側面Ｃが基準面Ａと同一面であると判定されてしまうことになる。
【００５２】
図２２においては、右側の側面Ｄを処理対象面とする処理が実行されるが、側面Ｃに対すると同様に、ステップＳ８で交差する面との距離が許容値より大きいと判定されて、ステップＳ１５で処理対象面、すなわち側面Ｄに対して除去フラグがセットされることになる。
【００５３】
なお金属筐体板が図１３のように曲面を有する場合には、本実施形態で説明した同一面抽出処理が正しい結果を常に生ずるとは必ずしも言えない。例えば、図１４で基準面Ａに対して同一面フラグがセットされた後に，図１５で面Ｂではなく、側面Ｃが処理対象面とされ、かつ面Ｃに対する逆方向ベクトルが基準面Ａでなく、面Ｂに交差する場合には側面Ｃも同一面とされる可能性がある。このように曲面の形状や、同一面を構成する各面の配置、図１２のステップＳ８における交差する面との距離に対する許容値の設定などによっては正しい結果が得られないことに注意を要する。
【００５４】
図２３は図３の４点ブロック面の抽出とメッシュ分割処理部２６の処理の詳細フローチャートである。同図において処理が開始されると、ステップＳ２０におけるユーザからのメッシュの分割長入力と、ステップＳ２１における同一面データ出力とを用いて、ステップＳ２２で同一面から同一面を構成する複数の面の１つが取り出され、ステップＳ２３で同一面を構成する複数の面の全てに対して処理が終了したか否かが判定され、終了していない場合には、ステップＳ２４で取り出された１つの面に対してその面の重心からその面を表現する複数の制御点までの距離が算出され、ステップＳ２５で距離が１番大きい制御点が基準点とされる。
【００５５】
次のステップＳ２６〜Ｓ３０が４点ブロック面の抽出処理に相当するが、この処理について図２４〜図２７の例を用いて説明する。
ステップＳ２６で重心を中心として基準点、図２４では点Ａから１８０度の範囲内にある全ての制御点が１つずつ順次抽出される。そしてステップＳ２７で抽出された制御点、重心、および基準点の３点から構成される三角形の面積が算出される。ステップＳ２８で１８０度の範囲内にある全ての制御点が抽出されたか否かが判定され、全てが抽出されていない場合にはステップＳ２６からの処理が繰返される。
【００５６】
１８０度の範囲内にある全ての制御点が抽出されたと判定されると、ステップＳ２９で面積が１番大きい三角形に対応する制御点が次の基準点とされ、ステップＳ３０で４点ブロック面の４点、すなわち四角形の４つの頂点が基準点として抽出されたか否かが判定され、まだ抽出されていない場合にはステップＳ２６からの処理が繰返される。
【００５７】
図２４ではステップＳ２５で基準点とされた点、すなわち重心からの距離が最も遠いと判定された点Ａから１８０度の範囲内にある全制御点として点Ｂ，Ｃ、およびＤがステップＳ２６からＳ２８のループで順次抽出され、ステップＳ２７でそれぞれの三角形の面積が算出され、ステップＳ２９で面積が１番大きい三角形に対応する制御点、ここではＢが次の基準点とされる。なお図２４で重心を点Ｏとする時、三角形ＡＯＢの面積の方が、三角形ＡＯＣの面積より大きいものとする。
【００５８】
図２５は点Ｂを基準点としたステップＳ２６〜Ｓ３０の処理の説明図である。重心Ｏを中心として基準点Ｂから１８０度の範囲内にある制御点としてＣ，Ｄ、およびＥが抽出され、面積の最も大きい三角形に対応する制御点Ｅが次の基準点とされる。
【００５９】
図２６においては基準点Ｅから１８０度の範囲内にある制御点の抽出が行われる。このように重心を中心として基準点から１８０度の範囲内にある制御点を抽出する場合、すでに基準点とされた制御点は抽出しないことにする。そこでＳ２９で点Ｆが次の基準点とされるが、ステップＳ３０ですでに４点が抽出されたと判定され、ステップＳ３１で４つの辺の分割数が算出される。
【００６０】
この分割数はステップＳ２０でユーザから入力されたメッシュの分割長、すなわちメッシュの辺の長さに対応して算出されるが、４点ブロックとしての四角形の各辺の長さを指定された分割長で割った時に剰余が生ずる場合には、分割数に１が加算される。
【００６１】
なおユーザから入力されるメッシュの分割長（メッシュの辺の長さ）はモーメント法の計算に適するように、例えば最大の周波数における波長の１／２０程度とされる。また対辺の分割数が異なる場合には長い方の辺の分割数に合わせて短い辺の分割も行われる。
【００６２】
そしてステップＳ３２で、図９で説明したような対辺等分割が行われる。図９では一方の対辺は５分割され、また他方の対辺はそれぞれ３分割されいる。そしてステップＳ３３でメッシュデータの保存が行われる。メッシュデータが保存された後にステップＳ２２で同一面のデータから残っている１つの面が取り出され、ステップＳ２３以降の処理が実行されるが、ステップＳ２２で残りの面が取り出せない時、すなわちステップＳ２３で全ての面に対する処理が終了したと判定された時点で処理を終了する。
【００６３】
図２８、および図２９は図３のメッシュデータファイル３０に格納されるメッシュデータのデータ構造の説明図である。図２８は金属筐体の曲面に対応する四角形メッシュ（パッチ）の例を示し、それぞれのメッシュはメッシュ分割点に相当するポイントによって表現されている。
【００６４】
図２９はメッシュデータ構造の例である。メッシュデータはポリゴン、すなわち多角形の頂点の座標指定データと、ポリゴン構成点の指定データとからなっている。座標指定データは、図２８のポイントのそれぞれに対するポイント番号、ｘ，ｙ，ｚの座標値から構成され、またポリゴン構成点の指定データは、１つのポリゴン (四角形メッシュ，パッチ）に対するパッチ番号と、そのパッチの４つの頂点となるポイントのポイント番号から構成されている。
【００６５】
図３０は隣接面の間におけるメッシュ分割点共有処理、すなわち図３の隣接面ポイント共有処理部２７によると処理の詳細フローチャートである。同図において処理が開始されると、ステップＳ４１でメッシュデータからメッシュの分割点の座標値が取り出され、ステップＳ４２で全ての分割点の座標値に対する処理が終了したか否かが判定され、まだ終了していない場合にはステップＳ４３で隣接面を構成する分割点の座標値との間で間隔が算出され、ステップＳ４４でその間隔が許容値以内であるか否かが判定され、許容値より大きい場合には隣接面の他の分割点の座標値との間隔算出以降の処理が繰返される。この座標値の間の間隔の算出処理においては、図２９で説明したように各分割点に対応するポイントのｘ，ｙ，ｚ座標値がすでに求められており、この座標値を用いて間隔が算出される。
【００６６】
ステップＳ４４で座標値の間隔が許容値以内と判定されると、ステップＳ４５でその２つの分割点が共有点としてセットされ、メッシュデータとして格納される。続いてステップＳ４１に戻り、他のメッシュ分割点の座標値が取り出され、ステップＳ４２以降の処理が繰返される。ステップＳ４１で取り出されるべきメッシュ分割点の座標値がない場合には、ステップＳ４２で全ての分割点に対する処理が終了したと判定されて、ポイント共有処理を終了する。
【００６７】
図３１はポイント共有処理の結果の例の説明図である。同図のように、２つの面のそれぞれの辺の間で、２つの辺の分割点の間の間隔が許容値以内であると判定されると、その２つの辺は２つの面の接続辺と判定され、その２つの辺の分割点は共有点としてセットされることになる。
【００６８】
図２３において４点ブロック面の４つの頂点を基準点として次々に抽出する処理を説明したが、隣接する４点ブロック面との間に共有点が存在する場合には、次の基準点としてその共有点が優先的に抽出される。
【００６９】
図３２は図３のメッシュ形状の目合わせ処理部２８による処理の詳細フローチャートである。この処理では、異なる材料の面が重畳している場合に、それぞれの面のメッシュが目合わせされるようにメッシュの再分割が行われる。
【００７０】
図３３はこの目合わせの例の説明図である。同図においては、対辺がそれぞれ３分割された細い実線のメッシュの面と、その面とは材質が異なり、面積が小さく、太い実線で示される面とが重畳している。
【００７１】
図３３で目合わせを行うために、太い実線の面のエッジを大きな面のメッシュの端まで延長し、延長線が通るメッシュを延長線に対応して再分割することにより、目合わせを実行する。これによって再分割する前のメッシュは削除される。例えば図３３で再分割する前の細い実線のメッシュのうち、最も右上のメッシュは６個のメッシュに再分割されることになる。このような目合わせの方法は、例えば金属面に穴や、すき間などがあいている場合にも適用することができ、穴やすき間が重畳するメッシュは、目合わせした後でその穴やすき間に対応するメッシュを電気伝導度０として扱うことが可能となる。
【００７２】
図３２において処理が開始されると、まずステップＳ５１でメッシュデータと全ての面データから、メッシュ領域内で重畳する異なる材料の面が取り出され、ステップＳ５２でそのような全ての面に対する処理が終了したか否かが判定され、まだ終了していない場合にはステップＳ５３で重畳する面のエッジが延長され、ステップＳ５４でエッジの延長線上にあるメッシュが再分割され、ステップＳ５５で再分割されたメッシュがメッシュデータに追加され、ステップＳ５６で全てのエッジに対する処理が終了したか否かが判定され、まだ終了していない場合には次のエッジに対してステップＳ５３以降の処理が繰返される。
【００７３】
ステップＳ５６で取り出された面の全てのエッジに対する処理が終了したと判定されると、ステップＳ５１に戻って重畳している次の面が取り出され、ステップＳ５２以降の処理が繰返される。ステップＳ５１で重畳する次の面が取り出されなかった場合には、ステップＳ５２で全ての面に対する処理が終了したと判定されて、目合わせ処理を終了する。
【００７４】
以上説明したような電磁界強度算出装置への入力データの作成は、当然一般的なコンピュータによって実行することができる。図３４はそのようなコンピュータシステムの構成ブロック図である。同図においてコンピュータ５１は、本体５２とメモリ５３とによって構成されている。メモリ５３としては、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスク、磁気ディスクなどの各種の記憶装置を使用することができ、このようなメモリに本発明の特許請求の範囲の請求項７、および８のプログラムや、図１２、図２３、図３０、および図３２のフローチャートに示したプログラムなどが格納され、そのプログラムが本体５２によって実行されることにより本実施形態における電磁界強度算出装置への入力データを作成すること、すなわち電気回路装置の金属筐体の金属面ををモーメント法の計算に適する四角形形状メッシュに分割し、分割後のメッシュデータを電磁界強度算出装置に出力することが可能となる。
【００７５】
このようなプログラムは、プログラム提供者側からネットワーク５４を介して送られ、そのプログラムがコンピュータ５１によって実行されることも可能である。また更にそのようなプログラムは市販され、流通している可搬型記憶媒体５５に格納され、そのような可搬型記憶媒体５５がコンピュータ５１にロードされることによっても実行可能である。可搬型記憶媒体５５としてはＣＤ−ＲＯＭ、フロッピーディスク、光ディスク，光磁気ディスクなど様々な形式の記憶媒体を使用することができ、そのような記憶媒体に前記のようなプログラムが格納され、そのプログラムがコンピュータ５１により実行されることによって、本実施形態で説明した電磁界強度算出装置への入力データの作成が可能となる。
【００７６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によればＣＡＤの三次元構造データからモーメント法の計算に適した金属筐体モデル、すなわち四角形形状のメッシュに分割されたモデルを、自動的、かつ高速に作成することが可能となり、そのようなモデルを電磁界強度算出装置に出力することによって、電気回路装置の金属筐体を含めた装置全体から放射される電磁界の強度を正確に計算することが可能となり、電磁界強度算出装置の実用性の向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的な機能ブロック図である。
【図２】本発明の入力データ作成装置と電磁界強度算出装置の関係を示す図である。
【図３】入力データ作成装置の構成を示すブロック図である。
【図４】ＣＡＤデータファイルにおける曲面の表現方法を説明する図である。
【図５】ＣＡＤデータファイルのデータ構造を示す図である。
【図６】金属筐体の筐体面の四角形形状へのメッシュ分割を説明する図である。
【図７】金属筐体の表面、または裏面に存在する同一面を説明する図である。
【図８】同一面を構成する各面を表現する制御点から各面を四角形形状に近似するための４つの頂点を抽出する方法の説明図である。
【図９】図８で求められた４つの点を頂点とする平面、または曲面を対辺同志で等分割する方法の説明図である。
【図１０】隣接する面の接続辺において分割点を共有する方法を説明する図である。
【図１１】異なる材料の面が重畳する場合にメッシュを再分割する方法を説明する図である。
【図１２】同一面抽出処理の詳細フローチャートである。
【図１３】曲面に対する同一面を説明する図である。
【図１４】曲面を持つ金属板の面データから同一面を抽出する処理の経過（その１）を説明する図である。
【図１５】曲面を持つ金属板の面データから同一面を抽出する処理の経過（その２）を説明する図である。
【図１６】曲面を持つ金属板の面データから同一面を抽出する処理の経過（その３）を説明する図である。
【図１７】曲面を持つ金属板の面データから同一面を抽出する処理の経過（その４）を説明する図である。
【図１８】平面状の金属板における同一面を説明する図である。
【図１９】平面状の金属板における同一面抽出処理の経過（その１）を説明する図である。
【図２０】平面上の金属板における同一面抽出処理の経過（その２）を説明する図である。
【図２１】平面上の金属板における同一面抽出処理の経過（その３）を説明する図である。
【図２２】平面上の金属板における同一面抽出処理の経過（その４）を説明する図である。
【図２３】４点ブロック面の抽出とメッシュ分割処理の詳細フローチャートである。
【図２４】４点ブロック面の抽出例を説明する図（その１）である。
【図２５】４点ブロック面の抽出例を説明する図（その２）である。
【図２６】４点ブロック面の抽出例を説明する図（その３）である。
【図２７】４点ブロック面の抽出例を説明する図（その４）である。
【図２８】メッシュ分割データにおける曲面の表現方法を説明する図である。
【図２９】メッシュ分割データのデータ構造を示す図である。
【図３０】隣接面ポイント共有処理の詳細フローチャートである。
【図３１】隣接面ポイント共有処理の具体例の説明図である。
【図３２】メッシュ形状の目合わせ処理の詳細フローチャートである。
【図３３】メッシュ形状の目合わせの例を説明する図である。
【図３４】本実施形態におけるプログラムのコンピュータへのローディングを説明する図である。
【図３５】メッシュ形状による電流計算の相違を説明する図である。
【図３６】三角形メッシュと四角形メッシュとにおける電流方向の相違を説明する図である。
【符号の説明】
１１ 入力データ作成装置
１２ 電磁界強度算出装置
１３ インピーダンス計算部
１４ 電流分布計算部
１５ 電磁界計算部
２０ ＣＡＤデータファイル
２１ 三次元構造データ読み込み部
２２ メモリ部
２３ ディスプレイ表示部
２４ キーボード／マウス入力部
２５ 同一面の抽出処理部
２６ ４点ブロック面の抽出とメッシュ分割処理部
２７ 隣接面ポイント共有処理部
２８ メッシュ形状の目合わせ処理部
２９ メッシュデータ書き込み部
３０ メッシュデータファイル
Claims (4)
- 金属筐体を有する電気回路装置から放射される電磁界強度を算出する電磁界強度算出装置への入力データを作成する装置において、
前記電気回路装置の三次元データから、前記金属筐体の面データを抽出する面データ抽出手段と、
該面データに対応する面を、該面データが、該金属筐体を構成する金属板の表面、および裏面を含む複数の面データから構成される時、該復数の面データから、該金属板の表面、または裏面に存在する複数の面から構成される同一面のデータを抽出し、該同一面を構成する複数の面の各面の面データとしての制御点のデータを用いて、該各面を四角形状に近似させる時、該四角形状の頂点に対応する制御点を抽出し、該同一面を構成する該金属板の表面、または裏面に存在する複数の面の各面を四角形の形状のメッシュに分割するメッシュ分割手段と、
該メッシュ分割データを前記電磁界強度算出装置に出力する作成データ出力手段と
を備えることを特徴とする電磁界強度算出装置への入力データ作成装置。 - 前記各面を近似する四角形状の頂点に対応する制御点を４つの頂点とし、前記制御点のデータによって決定される平面、または曲面を、２つの制御点が規定する辺と、この辺に対向する他の２つの制御点で規定される対辺について、対辺同士で同じ個数に等分割し、前記四角形状メッシュに分割することを特徴とする請求項１記載の電磁界強度算出装置への入力データ作成装置。
- 前記金属筐体の面データが複数の面に対応するデータである時、該複数の面のそれぞれを四角形の形状のメッシュに分割し、該複数の面のうち隣接する面で共通辺となる可能性がある２つの辺上の分割点の座標を比較し、該分割点の座標があらかじめ定められた許容誤差内で一致すると判定された時、該分割点のデータを隣接する面における共有データとし、該共有データを含むメッシュ分割データを前記電磁界強度算出装置に出力することを特徴とする請求項１記載の電磁界強度算出装置への入力データ作成装置。
- 前記金属筐体の面データに対応する面の四角形形状へのメッシュ分割後に、該全体筐体と異なる材質であり、該対応する面に重畳し、該対応する面より小さい面積の面が存在する時、該小さい面積の面の形状に目合わせして前記四角形形状のメッシュを再分割し、該再分割後のメッシュ分割データを前記電磁界強度算出装置に出力することを特徴とする請求項１記載の電磁界強度算出装置への入力データ作成装置。
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