JP4064050B2

JP4064050B2 - Electromagnetic compatibility compatibility support device and computer-readable recording medium

Info

Publication number: JP4064050B2
Application number: JP2000339597A
Authority: JP
Inventors: 太加志柳本; 富士夫右ノ子
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-11-07
Filing date: 2000-11-07
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2020-11-07
Also published as: JP2002149720A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子回路を組み込んだ装置全般の設計情報に基づいて電磁環境適合性を調べるために供する電磁環境適合性検討支援装置とコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子電気機器の設計プロセスでは、設計の初期段階で機械の要求機能性能に基づいてデザイン，機構設計を実施し、まず電子電気機器の構造や各ユニットの処理プロセスを決めており、そのようなメカ系の設計による電子電気機器の構造に基づいて実現したい機能性能を発揮するための制御系、即ちエレキ設計を行っていた。
上述のような設計プロセスでは、メカ系の設計が先行してしまうので、その設計結果をエレキ設計時の制約条件で変更する場合、デザインや機構設計を変えようとするとコスト的な制約やメカ系の設計制約などが大きく影響することが多いので、エレキ設計において制御系の変更で対処することが多かった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようにエレキ系の設計を変更する場合、放射電磁ノイズ（ＥｌｅｃｔｒｏＭａｇｎｅｔｉｃＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ：ＥＭＩ）の対策を施す為に、設計プロセスの後半になってＥＭＩ対策部品がエレキ系の電子回路基板やハーネスに、さらにはメカ系の機構部にもシールド板などの部材を数多く追加しなければならなくなる場合が多く、設計プロセス終了時に全体的に最適な設計結果が得られないという問題があった。
また、メカ系の設計で作成された設計情報、つまりメカＣＡＤ等の設計ツールを使って設計された情報は、物理的な寸法値，材質などのパラメータがエレキ系の設計で扱うパラメータとは異なり、通常はメカ設計環境では電気的な設計パラメータを考慮していないので、メカ系の設計情報をエレキ系の設計にはそのまま使用していないし、設計ツールそのもののデータのインタフェイスも確立されてはいないこともあって、メカ系とエレキ系では全く異なった設計環境で設計することになる。
【０００４】
したがって、次工程への設計内容の伝達の際には、デザインレビューを行って設計ツールで作成されたデータを用いずに口頭であるいは図面を介して設計者間で設計の内容を互いに確認しなければならなくなり、設計プロセス時に次工程への設計の変更等の設計内容の伝達に漏れやミスが生じてしまうという問題もあった。
この発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、電子電気機器の設計時に構想設計段階からメカ系とエレキ系の設計者が同じ設計環境を使用して互いの設計意図やパラメータを共有できるようにし、設計内容の伝達のミスや漏れを無くすと共に、メカ系とエレキ系での互いのいろいろな制約条件が相手の設計パラメータにどのような影響を与えるかを定量的に検証できるようにして、トレードオフの設計条件が製品として最適なバランスになるように検討できるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の目的を達成するため、３次元イメージで表された複数個の部材（構造体，ＰＣＢ，接続ハーネス，ケーブル等）からなる構造物の設計情報（物理的な座標データ，寸法値，材質等）から電磁環境適合性（ＥＭＣ）を検討する部分の各部材の設計情報を抽出する設計情報抽出手段と、その設計情報抽出手段によって抽出された設計情報に基づいて電磁環境適合性を検討する各部材を２次元イメージに展開して表示する２次元イメージ展開表示手段と、上記設計情報抽出手段によって抽出された設計情報から電磁的影響に係わる要素情報（例えば、単体金属では、材質の導電率，導体の厚さ，大きさ等）を抽出する要素情報抽出手段と、その要素情報抽出手段によって抽出された要素情報に基づいて上記電磁環境適合性を検討する部分の電磁的影響情報（共振長，基本周波数，高調波周波数等）を求める電磁的影響情報取得手段と、その電磁的影響情報取得手段によって求められた電磁的影響情報に基づいて上記電磁環境適合性を検討する部分に対する電磁環境適合性の検討に供する高調波周波数の重複の有無と高調波周波数のレベルを含む判断情報と上記電磁的影響情報が予め設定された基準値内に収まらないときの部材の位置関係の変更の示唆と警告を含む改善指針情報を求める電磁環境適合性判断情報・改善指針情報取得手段と、その電磁環境適合性判断情報・改善指針情報取得手段によって求められた判断情報に基づいて高調波周波数の重複を回避させるための基本波のずらす範囲を表示すると共に、各部材，ハーネス，ケーブル類毎に最も高いレベルを示す高調波周波数とそのレベルを色分けして表示し、それらの表示を各部材，ハーネス，ケーブル類の配置の変更に対してリアルタイムに変更するように表示し、上記改善指針情報に基づいてどの部材，ハーネス，ケーブル類が問題であるかの判定を行って警告表示（具体的には、３次元イメージと２次元イメージ上の該当する部材の表示色を異ならせたり、メッセージやグラフの表示）する判断情報・改善指針情報出力手段を備えた電磁環境適合性検討支援装置を提供する。
【０００７】
さらに、マイクロコンピュータに、３次元イメージで表された複数個の部材からなる構造物の設計情報から電磁環境適合性を検討する部分の各部材の設計情報を抽出する設計情報抽出機能と、その設計情報抽出機能によって抽出された設計情報に基づいて電磁環境適合性を検討する各部材を２次元イメージで上記各部材間の接続距離が最短になるように配置されるように展開して表示すると共に、上記２次元イメージで配置された各部材間を接続するハーネス，ケーブル類を２次元イメージではい回して表示する２次元イメージ展開表示機能と、上記設計情報抽出機能によって抽出された設計情報から電磁的影響に係わる要素情報を抽出する要素情報抽出機能と、その要素情報抽出機能によって抽出された要素情報に基づいて上記電磁環境適合性を検討する部分の電磁的影響情報を求める電磁的影響情報取得機能と、その電磁的影響情報取得機能によって求められた電磁的影響情報に基づいて上記電磁環境適合性を検討する部分に対する電磁環境適合性の検討に供する高調波周波数の重複の有無と高調波周波数のレベルを含む判断情報と上記電磁的影響情報が予め設定された基準値内に収まらないときの部材の位置関係の変更の示唆と警告を含む改善指針情報を求める電磁環境適合性判断情報・改善指針情報取得機能と、その電磁環境適合性判断情報・改善指針情報取得機能によって求められた判断情報に基づいて高調波周波数の重複を回避させるための基本波のずらす範囲を表示すると共に、各部材，ハーネス，ケーブル類毎に最も高いレベルを示す高調波周波数とそのレベルを色分けして表示し、それらの表示を各部材，ハーネス，ケーブル類の配置の変更に対してリアルタイムに変更するように表示し、上記改善指針情報に基づいてどの部材，ハーネス，ケーブル類が問題であるかの判定を行って警告表示する判断情報・改善指針情報出力機能とを実現させるための電磁環境適合性検討支援プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は、この発明の電磁環境適合性検討支援装置の一実施形態であるＥＭＣ実装設計支援システムの構成を示すブロック図である。
（この実施形態のＥＭＣ実装設計支援システムの機能概要の説明）
この実施形態のＥＭＣ実装設計支援システムは、複写機等の構造物のメカ系，エレキ系で共通の設計パラメータを用意し、メカ系の設計情報をエレキ系の設計情報に変換し、その変換結果を利用して製品のＥＭＩレベルとしてどの程度の問題になりそうか目安を計算し、メカ系とエレキ系の両方において構造物の設計課題として認識可能な新たな情報を出力するシステムである。このシステムでは、三次元的な設計値をメカ系とエレキ系の両方で容易に検討対象として結果判断可能な出力表示形態をとる。
また、その出力表示形態に基づいて、構造物の設計値（パラメータ）を変化させることにより、設計した構造物のメカ寸法値，ＥＭＩレベルがどのように変化するのかも同時に出力し、ある一定の規格値内に収まるようにするための設計情報の変更の試行錯誤の作業も可能である。
【０００９】
（ＥＭＣ実装設計支援システム構成の説明）
このＥＭＣ実装設計支援システムは、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータによって実現され、そのマイクロコンピュータが図１に示した各部の機能を実現する。
（１）３次元メカＣＡＤ設計値抽出部
３次元メカＣＡＤ設計値抽出部１は、構造物の３次元メカＣＡＤ設計値から、ＥＭＣを検討する部分の構造体の物理的な座標データ及び寸法値，ＰＣＢ概略配置の物理的な座標データ及び寸法値，各ＰＣＢ間の接続ハーネスはい回しの物理的な座標データ及び寸法値，各部品間の相対位置情報，デザイン設計値の座標データ，材質情報を取り出し、ＥＭＣの検討に必要なデータフォーマットに変換する設計情報抽出情報機能の処理を行う。
すなわち、ＥＭＣ設計に関係する構造体，構成部品の設計情報を抽出する手段として、３次元イメージで表された複数個の（構造体，ＰＣＢ，接続ハーネス，ケーブル等の）部材からなる構造物の（物理的な座標データ，寸法値，材質等の）設計情報から電磁環境適合性（ＥＭＣ）を検討する部分の各部材の設計情報を抽出する設計情報抽出手段の機能を果たす。
【００１０】
（２）３次元／２次元変換・展開部
３次元／２次元変換・展開部２は、３次元メカＣＡＤ設計値抽出部１によって取り出されて所定のフォーマットに変換されたデータから以下に示すような２次変換ルールに基づいて各部品の物理長を並べ直してＥＭＣ検討対象の部分の各部材の２次元展開イメージを生成して出力する。
（２次元変換ルール）
各部品を予め定義された各ユニット毎にまず分離し、その分離された各ユニットを構造体の上部から見たイメージで２次元的に展開するデータを求める。
その際、各ユニット毎を接続するメカ部品（ビス，リベット，板金，溶接など），各ユニット内に搭載されるＰＣＢ間の接続，ハーネス，ケーブル等をある一定の基準に基づいて抽出選択し、各々のユニット間の接続距離が最短になるように２次元的に配置するデータを求める。
また、先の抽出された接続部材についてもそれぞれの定義に基づいて表現し、２次元的に配置された各ユニット間を接続するように表現するデータを求める。
その際、ハーネス，ケーブル類については実際の装置でのはい回しの条件設定も求める。例えば、ハーネス，ケーブル類を装置内のどこで束ねてどのフレームに沿ってはい回すか等の条件情報を求める。
そして、上記求めたデータに基づいてＥＭＣ検討対象の部分の各部品を２次元イメージに展開した図を表示する。
すなわち、上記設計情報抽出手段によって抽出された設計情報に基づいて電磁環境適合性を検討する各部材を２次元イメージで上記各部材間の接続距離が最短になるように配置されるように展開して表示すると共に、上記２次元イメージで配置された各部材間を接続するハーネス，ケーブル類を２次元イメージではい回して表示する２次元イメージ展開表示手段の機能を果たす。
【００１１】
（３）エレキ設計パラメータ変換部
エレキ設計パラメータ変換部３は、３次元メカＣＡＤ設計値抽出部１の処理によって抽出されたメカ部品，構造体，基板（ＰＣＢ），ハーネスなどの材質から導体であれば導電率を、非金属（非導体）であれば比誘電率を当てはめて、ＥＭＣ検討対象の部分の構造を定義し、その材質の持つ導電率と比誘電率（実効比誘電率）をそれぞれ設定する。
また、３次元メカＣＡＤ設計値抽出部１の処理によって抽出されたメカ部品，構造体，基板（ＰＣＢ），ハーネスなどの各部品の上記定義された構造上の接続情報と、各部品のはい回しの３次元的な方向，長さ等の物理長情報とそれぞれの材質情報とに基づいて各方向別の繋がりのある部品の特性インピーダンスを計算し、さらにその終端の処理状態に応じて（両端の処理方法によって、λ／２，λ／４共振モードの自動選択を行う）各方向別の各部材の共振長，基本波周波数及び高調波周波数を計算して、そのデータを抽出する。その計算の際に上記設定された材質の持つ導電率と比誘電率（実効比誘電率）をそれぞれ考慮する。
すなわち、電磁的影響情報を取得する手段として、上記設計情報抽出手段によって抽出された設計情報から電磁的影響に係わる共振長，基本周波数，高調波周波数等の要素情報（例えば、単体金属では、材質の導電率，導体の厚さ，大きさ等）を抽出する要素情報抽出手段の機能を果たす。
【００１２】
（４）エレキＣＡＤ設計値割出部
エレキＣＡＤ設計値割出部４は、各ＰＣＢ毎に有する発生源周波数（各ＰＣＢで使用されている発振器の周波数，その回路中で分周された最終段の周波数）を基本波周波数として、その高調波周波数（３０ＭＨｚから１０ＧＨｚまでの範囲で）の割り出しと、他のＰＣＢから供給されるクロック周波数に基づく基本波周波数と高調波周波数の割り出し、更に、ＰＣＢ内で使用している能動デバイスの立ち上がり、立ち下がり時間特性からの基本波周波数と高調波周波数の割り出しを行う。
その割り出しについては、通常よく使われるクロック波形のフーリエ級数展開の結果を使用し、デューティ（Ｄｕｔｙ）５０％のクロック波形を前提にして、そのスペクトラム情報を把握しておく。
すなわち、上記要素情報抽出手段によって抽出された要素情報に基づいて前記電磁環境適合性を検討する部分の（共振長，基本周波数，高調波周波数等の）電磁的影響情報を求める電磁的影響情報取得手段の機能を果たす。
【００１３】
（５）ＥＭＩレベル計算部
ＥＭＩレベル計算部５は、その処理において良く知られているダイポールアンテナの放射を前提にしており、数１に示す所定の条件下でのマックスウェル（ＭＡＸＷＥＬＬ）方程式の解法結果の簡易式を使用し、各々のパラメータの値を上記処理で抽出した各基本波周波数、各高調波周波数毎にベクトル的な演算を施して合成した結果を製品簡易イメージ生成／描画部６の処理過程へ送る。
数１は微少ダイポールアンテナからの放射電界強度：Ｅ（Ｖ／ｍ）を求める簡易式であり、周波数：ｆ，その周波数の電流値：ｉ，アンテナ長：Ｌ，測定距離：Ｒによって表すことができる。
つまり、エレキ設計パラメータ変換部３，エレキＣＡＤ設計値割出部４でそれぞれ得られた結果値に基づいて、各ＰＣＢで使用しているクロック周波数の基本波，高調波の内で共振する波があるか否かの確認を行い、共振の可能性がある波の周波数については３ｍ暗室での測定に合わせた電界強度の値として計算し、その値を製品簡易イメージ生成／描画部６へ出力する。
【００１４】
【数１】

【００１５】
すなわち、上記電磁的影響情報取得手段によって求められた電磁的影響情報に基づいて上記電磁環境適合性を検討する部分に対する電磁環境適合性の検討に供する（高調波周波数の重複の有無，高調波周波数のレベル等）判断情報と上記電磁的影響情報が予め設定された基準値内に収まらないときの（部材の位置関係の変更の示唆，警告など）改善指針情報を求める電磁環境適合性判断情報・改善指針情報取得手段の機能を果たす。
【００１６】
（６）製品簡易イメージ生成／描画部
製品簡易イメージ生成／描画部６では、以下の１〜３に示す出力処理を実行する。
１エレキＣＡＤ設計値割出部４によって計算した各ＰＣＢで使用する基本波周波数に基づいて計算した高調波周波数が、それぞれの発生源毎に重複がないか否かを判断する。例えば、各々の高調波周波数がその周波数を中心として±１２０ｋＨｚの範囲（規格値）内に入っているか否かを判断する。
上記判断で重複が検出された場合、それぞれの基本波がどの高調波で重なるかを表示し、その重複を回避させるための基本波のずらす範囲を同時に表示する。
２この構造物の３次元簡易イメージと上記生成された２次元展開イメージに基づいて各々の構成ＰＣＢ，接続部材（ハーネス）毎に、その最も高いレベルを示す高調波周波数とそのレベルをＰＣＢ，接続部材毎に色分けをして表示する。
また、構造物（例えば、機械）全体としての３ｍ暗室測定結果として周波数軸での各周波数スペクトラムを表示する。
３それらの結果を各ＰＣＢの配置，ハーネスなどのはい回し，長さ，接地方法，場所の変更に対してそれぞれの計算結果がリアルタイムに変更するように表示し、更に、所定の規格値以上にそのＥＭＩレベルを表示した場合は、どの構成ＰＣＢ，接続部材が問題なのであるかの判定を行って警告表示を行う。
このようにして、ユーザ（設計者）は、上記警告表示内容に基づいて設計値を変更させることが可能になり、ファクシミリ装置，コピー機（複写機），機械等の各種装置の設計効率を向上させることができる。
すなわち、上記電磁環境適合性判断情報・改善指針情報取得手段によって求められた判断情報に基づいて高調波周波数の重複を回避させるための基本波のずらす範囲を表示すると共に、各部材，ハーネス，ケーブル類毎に最も高いレベルを示す高調波周波数とそのレベルを色分けして表示し、それらの表示を各部材，ハーネス，ケーブル類の配置の変更に対してリアルタイムに変更するように表示し、上記改善指針情報に基づいてどの部材，ハーネス，ケーブル類が問題であるかの判定を行って警告表示する判断情報・改善指針情報出力手段の機能を果たす。
【００１７】
図２及び図３は、図１に示したＥＭＣ実装設計支援システムにおける処理を示すフローチャート図である。
このＥＭＣ実装設計支援システムの処理は、図２のステップ（図中「Ｓ」で示す）１で３次元メカＣＡＤ設計値抽出部が３次元ＣＡＤ設計値からＥＭＣを検討する各部分に関連する情報を取り込み、ステップ２で同じく３次元メカＣＡＤ設計値抽出部が部品間の相対位置情報，寸法値と座標データ等の大きさ情報，材質情報等を取得して所定のデータフォーマットに変換し、ステップ３でエレキ設定パラメータ変換部がＰＣＢかメカ部品かを判別する。
ステップ３の判断でＰＣＢならステップ６へ進んでエレキＣＡＤ設計値割出部が上述の処理を行って、図３のステップ９へ進む。
ステップ３の判断でメカ部品ならステップ４へ進んでエレキ設計パラメータ変換部が導体か不導体かを判別し、導体ならステップ７へ進んで導電率設定と構造定義を行って、不導体ならステップ５へ進んで実効比誘電率設定と構造定義を行って、それぞれ図３に示すステップ８へ進む。
【００１８】
その後、図３のステップ８で３次元／２次元変換・展開部が上述の処理を行い、ステップ９でエレキ設定パラメータ変換部が上述の電磁的要素情報抽出処理を行い、ステップ１０でＥＭＩレベル計算部が上述の処理を行い、ステップ１１で製品簡易イメージ生成／描画部が上述の処理を行い、ステップ１２でユーザによるパラメータ変更か否かを判断して、変更ならステップ１４へ進んでＰＣＢに対する変更か否かを判断し、メカ部品に対するパラメータの変更ならステップ８へ戻り、ＰＣＢに対するパラメータの変更なら図２のステップ６へ戻る。
ステップ１２の判断でパラメータ変更でなければステップ１３へ進んで上述の処理で得られた値が規格値内に収まったか否かを判断して、この処理を終了する。
【００１９】
図４は上述の処理における構造物のＥＭＣを検討する部分の一例を斜線を施して示す図であり、図５は上述の処理におけるＰＣＢ及びメカ部品の一例を斜線を施して示す図であり、図６は上述の処理におけるＥＭＣを検討する各部品の３次元イメージから変換した２次元イメージの一例を示す図である。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明してきたように、この発明の電磁環境適合性検討支援装置とコンピュータ読み取り可能な記録媒体によれば、電子電気機器の設計時に構想設計段階からメカ系とエレキ系の設計者が同じ設計環境を使用して互いの設計意図やパラメータを共有できるので、設計内容の伝達のミスや漏れを無くすと共に、メカ系とエレキ系での互いのいろいろな制約条件が相手の設計パラメータにどのような影響を与えるかを定量的に検証することができ、トレードオフの設計条件が製品として最適なバランスになるように検討することもできる。
したがって、電子電気機器の試作の前段階で設計条件等の検討ができるので、試作後の設計変更を無くして無駄な経費の発生を抑えることができ、設計期間も短縮することができる。そして、設計期間の短縮によって新製品を素早く市場に投入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の電磁環境適合性検討支援装置の一実施形態であるＥＭＣ実装設計支援システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示したＥＭＣ実装設計支援システムにおける処理を示すフローチャート図である。
【図３】図２に示した処理の続きを示すフローチャート図である。
【図４】図２及び図３に示した処理における構造物のＥＭＣを検討する部分の一例を斜線を施して示す図である。
【図５】図２及び図３に示した処理におけるＰＣＢ及びメカ部品の一例を斜線を施して示す図である。
【図６】図２及び図３に示した処理におけるＥＭＣを検討する各部品の３次元イメージから変換した２次元イメージの一例を示す図である。
【符号の説明】
１：３次元メカＣＡＤ設計値抽出部
２：３次元／２次元変換・展開部
３：エレキ設計パラメータ変換部
４：エレキＣＡＤ設計値割出部
５：ＥＭＩレベル計算部
６：製品簡易イメージ生成／描画部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
This invention relates to electromagnetic compatibility study support apparatus and computer-readable recording medium subjected to examine the electromagnetic compatibility based on the design information of the incorporating apparatus in general electronic circuits.
[0002]
[Prior art]
In the conventional design process of electronic and electrical equipment, the design and mechanism design is performed based on the required functional performance of the machine at the initial stage of the design. First, the structure of the electronic and electrical equipment and the processing process of each unit are determined. Based on the structure of the electronic and electrical equipment by designing a mechanical system, a control system, ie, an electric design, has been performed to achieve the functional performance desired to be realized.
In the design process as described above, mechanical design is preceded. Therefore, if the design result is changed due to constraints at the time of electric design, changing the design and mechanical design will result in cost constraints and mechanical design. Because there are many cases where the design constraints and the like are greatly affected, there are many cases in which electric control is dealt with by changing the control system.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when changing the design of an electric system as described above, in order to take measures against radiated electromagnetic noise (EMI), an EMI countermeasure component is installed in the latter half of the design process. In many cases, it is necessary to add a large number of members such as a shield plate to the harness and further to the mechanical part of the mechanical system, and there is a problem that an optimum design result cannot be obtained as a whole at the end of the design process.
Also, design information created by mechanical design, that is, information designed using a design tool such as mechanical CAD, is different from parameters handled by electrical design in terms of physical dimensions and materials. Normally, the mechanical design environment does not consider electrical design parameters, so the mechanical design information is not used as it is for the electrical design, and the data interface of the design tool itself has not been established. Because there are not, the mechanical system and the electric system are designed in completely different design environments.
[0004]
Therefore, when communicating the design contents to the next process, the design contents must be mutually verified verbally or between the designers without using the data created by the design tool through design review. There is also a problem that leakage and mistakes occur in the transmission of design contents such as a design change to the next process during the design process.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and mechanical and electric designers use the same design environment from the conceptual design stage to design each other's design intentions and parameters when designing electronic and electrical equipment. It is possible to share and eliminate mistakes and omissions in the transmission of design contents, as well as to quantitatively verify how the various constraints of the mechanical system and the electric system affect each other's design parameters. Thus, it is an object of the present invention to be able to study the trade-off design conditions so as to have an optimal balance as a product.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides design information (physical coordinate data, dimensional values) of a structure composed of a plurality of members (structure, PCB, connection harness, cable, etc.) represented by a three-dimensional image. Design information extracting means for extracting design information of each member for which electromagnetic compatibility (EMC) is examined from the design information extracting means, and electromagnetic environment suitability based on the design information extracted by the design information extracting means. Two-dimensional image development display means for developing and displaying each member to be examined in a two-dimensional image, and element information relating to electromagnetic influences from the design information extracted by the design information extraction means (for example, for a single metal, the material conductivity, thickness of the conductor, the element information extracting means for extracting the size and the like), consider the electromagnetic compatibility based on the element information extracted by the element information extracting means Electromagnetic effect information portion (resonant length, fundamental frequency, the harmonic frequency, etc.) and electromagnetic effect information obtaining means for obtaining, the electromagnetic compatibility based on the electromagnetic effect information obtained by the electromagnetic effect information acquiring means Judgment information including the presence / absence of overlapping of harmonic frequencies and the level of harmonic frequencies used for the examination of electromagnetic compatibility with the part to be examined, and when the electromagnetic influence information does not fall within the preset reference value Electromagnetic environment suitability judgment information / improvement guideline information acquisition means for obtaining improvement guideline information including suggestion and warning of change in position of components, and judgment information obtained by the electromagnetic environment suitability judgment information / improvement guideline information acquisition means In addition to displaying the range of shift of the fundamental wave to avoid duplication of harmonic frequencies based on, the highest level is shown for each member, harness and cable Color-coded the level harmonic frequencies, each their display member, a harness, display to change in real time to changes in the arrangement of the cables, which member based on the improvement indicator information, Judgment to determine whether there is a problem with the harness or cable and to display a warning (specifically, the display color of the corresponding member on the 3D image and the 2D image is different, or a message or graph is displayed) Provide an electromagnetic environment compatibility study support device with information / improvement guideline information output means.
[0007]
Furthermore, a design information extraction function for extracting design information of each member of the part for which electromagnetic compatibility is examined from design information of a structure composed of a plurality of members represented by a three-dimensional image in a microcomputer, and its design Each member for which electromagnetic compatibility is examined based on the design information extracted by the information extraction function is expanded and displayed in a two-dimensional image so that the connection distance between the members is minimized. The harness and cables connecting the members arranged in the two-dimensional image are displayed in a two-dimensional image, and the electromagnetic information is extracted from the design information extracted by the design information extraction function. Element information extraction function for extracting element information related to environmental effects and the above-mentioned electromagnetic environment suitability based on the element information extracted by the element information extraction function. Electromagnetic effect information acquisition function for obtaining the electromagnetic influence information of the part to be examined for safety, and the electromagnetic environment for the part for which the electromagnetic compatibility information is examined based on the electromagnetic influence information obtained by the electromagnetic influence information acquisition function Suggestion of change in the positional relationship of members when judgment information including the presence / absence of overlapping of harmonic frequencies and the level of harmonic frequencies and the electromagnetic influence information described above do not fall within the preset reference values Electromagnetic compatibility judgment information / improvement guideline information acquisition function that requests improvement guideline information including warnings and warnings, and harmonic frequency duplication based on judgment information obtained by the electromagnetic environment suitability judgment information / improvement guideline information acquisition function In addition to displaying the range of shift of the fundamental wave to avoid noise, the harmonic frequency indicating the highest level for each member, harness and cable and its level are displayed. Display them separately, and display them so that they change in real time in response to changes in the arrangement of each member, harness, and cables. Based on the above improvement guideline information, which member, harness, and cables are problematic. There is also provided a computer-readable recording medium on which an electromagnetic environment compatibility examination support program for realizing a judgment information / improvement guideline information output function for determining whether there is a warning and displaying it.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an EMC packaging design support system which is an embodiment of the electromagnetic environment compatibility examination support apparatus of the present invention.
(Explanation of function outline of EMC mounting design support system of this embodiment)
The EMC mounting design support system of this embodiment prepares common design parameters for a mechanical system and an electrical system of a structure such as a copying machine, converts mechanical system design information into electrical system design information, and the conversion result This is a system that calculates a measure of how likely it will be as an EMI level of a product by using, and outputs new information that can be recognized as a design problem of a structure in both the mechanical system and the electric system. This system takes an output display form in which a three-dimensional design value can be easily determined by both the mechanical system and the electric system as a subject of determination.
In addition, by changing the design value (parameter) of the structure based on the output display form, it also outputs how the mechanical dimension value and EMI level of the designed structure change at the same time. Trial and error work of changing the design information so as to be within the standard value is also possible.
[0009]
(Description of EMC packaging design support system configuration)
This EMC packaging design support system is realized by a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and the microcomputer realizes the functions of the respective units shown in FIG.
(1) Three-dimensional mechanical CAD design value extraction unit The three-dimensional mechanical CAD design value extraction unit 1 determines the physical coordinate data and dimension values of the structure of the part to be considered for EMC from the three-dimensional mechanical CAD design value of the structure. , Physical coordinate data and dimension values of PCB layout, physical coordinate data and dimension values of connection harness between each PCB, relative position information between parts, design design value coordinate data, material information The design information extraction information function for taking out and converting to a data format necessary for EMC examination is performed.
That is, as a means for extracting design information of structures and components related to EMC design, a structure composed of a plurality of members (structure, PCB, connection harness, cable, etc.) represented by a three-dimensional image. It fulfills the function of design information extraction means for extracting design information of each member for which electromagnetic compatibility (EMC) is examined from design information (such as physical coordinate data, dimension values, and materials).
[0010]
(2) 3D / 2D conversion / expansion unit The 3D / 2D conversion / expansion unit 2 is as follows from the data extracted by the 3D mechanical CAD design value extraction unit 1 and converted into a predetermined format. Based on the secondary conversion rule, the physical lengths of the parts are rearranged to generate and output a two-dimensional developed image of each member of the EMC examination target part.
(Two-dimensional conversion rules)
Each part is first separated for each predefined unit, and data for two-dimensional development of the separated unit as viewed from above the structure is obtained.
At that time, mechanical parts (screws, rivets, sheet metal, welding, etc.) that connect each unit, connections between PCBs installed in each unit, harnesses, cables, etc. are extracted and selected based on certain criteria, Data that is two-dimensionally arranged so as to minimize the connection distance between the units is obtained.
Further, the previously extracted connecting member is also expressed based on the respective definitions, and data is expressed to connect the units arranged two-dimensionally.
At that time, for the harnesses and cables, set the conditions for turning in the actual device. For example, condition information such as where the harness and cables are bundled in the apparatus and along which frame is turned is obtained.
And the figure which developed each part of the part of the EMC examination object part to the two-dimensional image based on the obtained data is displayed.
That is, each member that examines electromagnetic environment compatibility based on the design information extracted by the design information extracting means is expanded so that the connection distance between each member is the shortest in a two-dimensional image. The two-dimensional image development and display means for displaying the harnesses and cables connecting the members arranged in the two-dimensional image in a two-dimensional image.
[0011]
(3) Electric design parameter conversion unit The electric design parameter conversion unit 3 can be a conductor from materials such as mechanical parts, structures, substrates (PCBs), harnesses extracted by the processing of the three-dimensional mechanical CAD design value extraction unit 1. For example, if the conductivity is non-metallic (non-conductor), the relative permittivity is applied to define the structure of the part to be considered for EMC, and the conductivity and relative permittivity (effective relative permittivity) of the material are Set.
Also, the above-defined structural connection information of each part such as a mechanical part, structure, substrate (PCB), harness, etc. extracted by the processing of the three-dimensional mechanical CAD design value extraction unit 1 and the rotation of each part. Based on the physical length information such as the three-dimensional direction and length, and the respective material information, the characteristic impedance of the connected component in each direction is calculated. The λ / 2 and λ / 4 resonance modes are automatically selected according to the processing method) The resonance length, fundamental frequency and harmonic frequency of each member in each direction are calculated, and the data is extracted. In the calculation, the conductivity and relative permittivity (effective relative permittivity) of the set material are considered.
That is, as means for obtaining electromagnetic influence information, element information such as resonance length, fundamental frequency and harmonic frequency related to electromagnetic influence from the design information extracted by the design information extraction means (for example, in the case of a single metal, the material The function of element information extraction means for extracting the electrical conductivity, the thickness of the conductor, the size, etc.).
[0012]
(4) Electric CAD design value indexing unit The electric CAD design value indexing unit 4 has a source frequency for each PCB (the frequency of the oscillator used in each PCB, the final stage divided in the circuit). Frequency) is determined as the fundamental frequency, the harmonic frequency (in the range from 30 MHz to 10 GHz) is determined, the fundamental frequency and the harmonic frequency are determined based on the clock frequency supplied from another PCB, and the PCB The fundamental frequency and the harmonic frequency are calculated from the rise and fall time characteristics of the active device used in the system.
For the determination, the result of Fourier series expansion of a clock waveform that is usually used is used, and the spectrum information is grasped on the assumption that the clock waveform has a duty of 50%.
That is, acquisition of electromagnetic influence information for obtaining electromagnetic influence information (resonance length, fundamental frequency, harmonic frequency, etc.) of a part for which the electromagnetic compatibility is examined based on the element information extracted by the element information extracting means. Serves as a means.
[0013]
(5) EMI Level Calculation Unit The EMI level calculation unit 5 is premised on the radiation of a dipole antenna that is well known in the processing, and solves the Maxwell equation under a predetermined condition shown in Equation 1. Using a simple expression of the result, the value of each parameter is subjected to vector operation for each fundamental frequency and each harmonic frequency extracted by the above processing, and the result of synthesis is generated by the product simple image generation / drawing unit 6. Send to process.
Equation 1 is a simple formula for obtaining the radiated electric field intensity from the minute dipole antenna: E (V / m), which can be expressed by frequency: f, current value of the frequency: i, antenna length: L, measurement distance: R. it can.
That is, based on the result values obtained by the electric design parameter conversion unit 3 and the electric CAD design value indexing unit 4, a wave resonating among the fundamental wave and the harmonic wave of the clock frequency used in each PCB is generated. The frequency of a wave having a possibility of resonance is calculated as a value of the electric field intensity in accordance with the measurement in the 3 m dark room, and the value is output to the product simple image generation / drawing unit 6. .
[0014]
[Expression 1]

[0015]
That is, it is used for the examination of the electromagnetic environment compatibility for the part for which the electromagnetic environment compatibility is examined based on the electromagnetic influence information obtained by the electromagnetic influence information acquisition means (the presence or absence of the overlapping of the harmonic frequency, the harmonic frequency Electromagnetic compatibility determination information that requests improvement guideline information when the judgment information and the above-mentioned electromagnetic influence information do not fall within the preset reference values (such as suggesting a change in the positional relationship of members, warnings, etc.) It fulfills the function of improvement guideline information acquisition means.
[0016]
(6) Product Simple Image Generation / Drawing Unit The product simple image generation / drawing unit 6 executes output processing shown in the following items 1 to 3 .
It is determined whether or not the harmonic frequency calculated based on the fundamental frequency used in each PCB calculated by the 1- electric CAD design value indexing unit 4 is duplicated for each source. For example, it is determined whether or not each harmonic frequency is within a range (standard value) of ± 120 kHz around the frequency.
When overlap is detected by the above determination, it is displayed which harmonics each fundamental wave overlaps, and the range of shifting the fundamental wave for avoiding the overlap is displayed at the same time.
2 Based on the three-dimensional simple image of this structure and the generated two-dimensional developed image, each component PCB and connection member (harness) has the harmonic frequency indicating the highest level and the level of the PCB, connection. Each member is color-coded and displayed.
Further, each frequency spectrum on the frequency axis is displayed as a 3 m darkroom measurement result of the entire structure (for example, machine).
3 The results are displayed in such a way that each calculation result changes in real time with respect to the change of the length, grounding method, and location of the PCB, the harness, etc. When the EMI level is displayed, a judgment is made as to which component PCB and connecting member are problematic, and a warning is displayed.
In this way, the user (designer) can change the design value based on the warning display content, and the design efficiency of various devices such as facsimile machines, copiers (copiers), and machines can be improved. Can be made.
That is, based on the determination information obtained by the electromagnetic environment suitability determination information / improvement guideline information acquisition means, the range of shifting of the fundamental wave for avoiding the duplication of harmonic frequencies is displayed, and each member, harness, cable The harmonic frequency indicating the highest level for each class and its level are displayed in different colors, and the display is displayed so that the display changes in real time in response to changes in the arrangement of each member, harness, and cable. It functions as judgment information / improvement guideline information output means for determining which member, harness, or cable is a problem based on the guideline information and displaying a warning .
[0017]
2 and 3 are flowcharts showing processing in the EMC packaging design support system shown in FIG.
The processing of this EMC mounting design support system is the information related to each part in which the 3D mechanical CAD design value extraction unit examines EMC from the 3D CAD design value in step (indicated by “S” in FIG. 2) 1. In step 2, the 3D mechanical CAD design value extraction unit acquires relative position information between parts, size information such as dimension values and coordinate data, material information, etc., and converts them into a predetermined data format. 3, it is determined whether the electric setting parameter converter is a PCB or a mechanical part.
If it is determined in step 3 that it is a PCB, the process proceeds to step 6 where the electric CAD design value indexing unit performs the above-described processing, and proceeds to step 9 in FIG.
If it is determined in step 3 that it is a mechanical part, the process proceeds to step 4 to determine whether the electric design parameter conversion unit is a conductor or a non-conductor. If it is a conductor, the process proceeds to step 7 to set conductivity and define the structure. Then, the effective relative dielectric constant is set and the structure is defined, and the process proceeds to Step 8 shown in FIG.
[0018]
Thereafter, in step 8 of FIG. 3, the 3D / 2D conversion / expansion unit performs the above-described processing, in step 9, the electric setting parameter conversion unit performs the above-described electromagnetic element information extraction processing, and in step 10, the EMI level calculation. The unit performs the above-described processing. In step 11, the product simple image generation / drawing unit performs the above-described processing. In step 12, it is determined whether the parameter is changed by the user. If the parameter for the mechanical part is changed, the process returns to Step 8. If the parameter for the PCB is changed, the process returns to Step 6 in FIG.
If the parameter is not changed in the determination in step 12, the process proceeds to step 13 to determine whether or not the value obtained in the above-described process is within the standard value, and this process is terminated.
[0019]
FIG. 4 is a diagram showing an example of a portion for examining EMC of a structure in the above-described processing, with hatching, and FIG. 5 is a diagram showing an example of a PCB and mechanical parts in the above-described processing, with hatching. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a two-dimensional image converted from a three-dimensional image of each component for which EMC is examined in the above-described processing.
[0020]
【The invention's effect】
As it has been described, according to the electromagnetic compatibility study support apparatus and computer-readable recording medium of the present invention, the mechanical system and electric system designers same design from conceptual design stage in the design of electronic and electrical equipment Since each other's design intentions and parameters can be shared using the environment, there are no mistakes or omissions in the transmission of the design content, and what kind of mutual constraints between the mechanical system and the electric system are affected by the other party's design parameters. It is possible to quantitatively verify whether it has an effect, and it is also possible to examine the trade-off design conditions so as to achieve an optimal balance as a product.
Therefore, design conditions and the like can be examined before the trial production of the electronic / electric equipment, so that the design change after the trial production can be eliminated, the generation of useless expenses can be suppressed, and the design period can be shortened. And by shortening the design period, new products can be quickly put on the market.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an EMC packaging design support system which is an embodiment of an electromagnetic environment compatibility examination support device of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing processing in the EMC packaging design support system shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a flowchart showing a continuation of the process shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram showing an example of a portion for examining EMC of a structure in the processing shown in FIGS. 2 and 3 with hatching.
5 is a diagram showing an example of PCB and mechanical parts in the processing shown in FIG. 2 and FIG.
6 is a diagram illustrating an example of a two-dimensional image converted from a three-dimensional image of each component for which EMC is examined in the processing illustrated in FIGS. 2 and 3. FIG.
[Explanation of symbols]
1: 3D mechanical CAD design value extraction unit 2: 3D / 2D conversion / expansion unit 3: Electric design parameter conversion unit 4: Electric CAD design value indexing unit 5: EMI level calculation unit 6: Product simple image generation / Drawing part

Claims

３次元イメージで表された複数個の部材からなる構造物の設計情報から電磁環境適合性を検討する部分の各部材の設計情報を抽出する設計情報抽出手段と、
該設計情報抽出手段によって抽出された設計情報に基づいて電磁環境適合性を検討する各部材を２次元イメージで前記各部材間の接続距離が最短になるように配置されるように展開して表示すると共に、前記２次元イメージで配置された各部材間を接続するハーネス，ケーブル類を２次元イメージではい回して表示する２次元イメージ展開表示手段と、
前記設計情報抽出手段によって抽出された設計情報から電磁的影響に係わる要素情報を抽出する要素情報抽出手段と、
該要素情報抽出手段によって抽出された要素情報に基づいて前記電磁環境適合性を検討する部分の電磁的影響情報を求める電磁的影響情報取得手段と、
該電磁的影響情報取得手段手段によって求められた電磁的影響情報に基づいて前記電磁環境適合性を検討する部分に対する電磁環境適合性の検討に供する高調波周波数の重複の有無と高調波周波数のレベルを含む判断情報と前記電磁的影響情報が予め設定された基準値内に収まらないときの部材の位置関係の変更の示唆と警告を含む改善指針情報を求める電磁環境適合性判断情報・改善指針情報取得手段と、
該電磁環境適合性判断情報・改善指針情報取得手段によって求められた判断情報に基づいて高調波周波数の重複を回避させるための基本波のずらす範囲を表示すると共に、各部材，ハーネス，ケーブル類毎に最も高いレベルを示す高調波周波数とそのレベルを色分けして表示し、それらの表示を各部材，ハーネス，ケーブル類の配置の変更に対してリアルタイムに変更するように表示し、前記改善指針情報に基づいてどの部材，ハーネス，ケーブル類が問題であるかの判定を行って警告表示する判断情報・改善指針情報出力手段とを備えたことを特徴とする電磁環境適合性検討支援装置。Design information extracting means for extracting design information of each member of the part that examines electromagnetic environment compatibility from design information of a structure composed of a plurality of members represented by a three-dimensional image;
Each member for which electromagnetic environment compatibility is examined based on the design information extracted by the design information extracting means is expanded and displayed in a two-dimensional image so that the connection distance between the members is minimized. And a two-dimensional image development display means for displaying the harness and cables connecting the members arranged in the two-dimensional image by turning the two-dimensional image.
Element information extraction means for extracting element information related to electromagnetic influence from design information extracted by the design information extraction means;
Electromagnetic influence information acquisition means for obtaining electromagnetic influence information of a portion for examining the electromagnetic environment compatibility based on the element information extracted by the element information extraction means;
Presence / absence of overlapping of harmonic frequencies and level of harmonic frequency used for examination of electromagnetic environment compatibility with respect to the portion for examining electromagnetic environment compatibility based on the electromagnetic influence information obtained by the electromagnetic influence information acquisition means Electromagnetic compatibility determination information / improvement guideline information for requesting improvement guideline information including a suggestion of a change in the positional relationship of members and warning when the electromagnetic influence information does not fall within a preset reference value Acquisition means;
Based on the judgment information obtained by the electromagnetic environment suitability judgment information / improvement guideline information acquisition means, the fundamental wave shifting range for avoiding the duplication of harmonic frequencies is displayed, and each member, harness, cable, etc. The harmonic frequency indicating the highest level and its level are displayed in different colors, and the display is displayed so that the display changes in real time in response to the change in the arrangement of each member, harness, and cables. An electromagnetic environment compatibility examination support device comprising: judgment information / improvement guideline information output means for determining which member, harness, and cable are problems based on the above and displaying a warning.

マイクロコンピュータに、３次元イメージで表された複数個の部材からなる構造物の設計情報から電磁環境適合性を検討する部分の各部材の設計情報を抽出する設計情報抽出機能と、該設計情報抽出機能によって抽出された設計情報に基づいて電磁環境適合性を検討する各部材を２次元イメージで前記各部材間の接続距離が最短になるように配置されるように展開して表示すると共に、前記２次元イメージで配置された各部材間を接続するハーネス，ケーブル類を２次元イメージではい回して表示する２次元イメージ展開表示機能と、前記設計情報抽出機能によって抽出された設計情報から電磁的影響に係わる要素情報を抽出する要素情報抽出機能と、該要素情報抽出機能によって抽出された要素情報に基づいて前記電磁環境適合性を検討する部分の電磁的影響情報を求める電磁的影響情報取得機能と、該電磁的影響情報取得機能によって求められた電磁的影響情報に基づいて前記電磁環境適合性を検討する部分に対する電磁環境適合性の検討に供する高調波周波数の重複の有無と高調波周波数のレベルを含む判断情報と前記電磁的影響情報が予め設定された基準値内に収まらないときの部材の位置関係の変更の示唆と警告を含む改善指針情報を求める電磁環境適合性判断情報・改善指針情報取得機能と、該電磁環境適合性判断情報・改善指針情報取得機能によって求められた判断情報に基づいて高調波周波数の重複を回避させるための基本波のずらす範囲を表示すると共に、各部材，ハーネス，ケーブル類毎に最も高いレベルを示す高調波周波数とそのレベルを色分けして表示し、それらの表示を各部材，ハーネス，ケーブル類の配置の変更に対してリアルタイムに変更するように表示し、前記改善指針情報に基づいてどの部材，ハーネス，ケーブル類が問題であるかの判定を行って警告表示する判断情報・改善指針情報出力機能とを実現させるための電磁環境適合性検討支援プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 A design information extraction function for extracting design information of each member of the part that examines electromagnetic compatibility from a design information of a structure composed of a plurality of members represented by a three-dimensional image in a microcomputer, and the design information extraction Each member that examines electromagnetic environment compatibility based on the design information extracted by the function is expanded and displayed so that the connection distance between each member is the shortest in a two-dimensional image. Electromagnetic effects from the design information extracted by the two-dimensional image development display function and the design information extraction function, which displays the harnesses and cables connected between the members arranged in the two-dimensional image by turning the two-dimensional image. An element information extracting function for extracting element information related to the electromagnetic field, and examining the electromagnetic environment compatibility based on the element information extracted by the element information extracting function. Electromagnetic influence information acquisition function for obtaining electromagnetic influence information of a part, and examination of electromagnetic environment compatibility for the part for which the electromagnetic environment compatibility is examined based on the electromagnetic influence information obtained by the electromagnetic influence information acquisition function Including judgment information including the presence / absence of overlapping of harmonic frequencies and the level of the harmonic frequencies and suggestions and warnings of changes in the positional relationship of members when the electromagnetic influence information does not fall within a preset reference value To avoid duplication of harmonic frequencies based on the electromagnetic environment suitability judgment information / improvement guideline information acquisition function for obtaining improvement guideline information and the judgment information obtained by the electromagnetic environment suitability judgment information / improvement guideline information acquisition function In addition to displaying the shift range of the fundamental wave, the harmonic frequency indicating the highest level for each member, harness, and cable and its level are displayed in different colors. These indications are displayed so as to change in real time in response to changes in the arrangement of each member, harness, and cables, and it is determined which member, harness, and cables are problematic based on the improvement guideline information. A computer-readable recording medium on which an electromagnetic environment compatibility examination support program for realizing a judgment information / improvement guideline information output function for displaying a warning is recorded.