(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
組立対象部品の３次元形状及び据え付け位置を定めたＣＡＤデータを記憶する３次元ＣＡＤデータ記憶手段と、
前記３次元ＣＡＤデータ記憶手段に記憶された部品のなかから、仮置き位置の決定を行う部品を選択する仮置き位置決定部品選択手段と、
前記選択された部品の３次元形状に外接する仮想の直方体を、当該部品の据え付け位置から下方向に延長したときに当該直方体と干渉する床部品のうち、最も当該部品の据え付け位置に近い床部品を、前記ＣＡＤデータに基づき特定する仮置き基準床決定手段と、
前記選択された部品が、当該部品の据え付け位置から、前記特定された床部品に接するように当該床部品側に移動した位置を、前記選択された部品の仮置き基準位置として決定する仮置き基準位置決定手段と、
前記仮置き基準位置に基づいて決定された仮置き位置の３次元データを記憶する仮置き部品のデータ記憶手段と、
により構成される仮置き位置決定装置。
【請求項２】
請求項１記載の仮置き位置決定装置において、
前記仮置き位置に設置した仮置き部品が、他の部品、他の仮置き部品、仮設足場、もしくは、作業時の作業員の行動範囲と干渉する場合は、当該干渉が解消されるように前記仮置き基準位置を移動することにより仮置き位置を決定する仮置き位置最適化手段を有する、
ことを特徴とした仮置き位置決定装置。
【請求項３】
組立対象部品の３次元形状を定めたＣＡＤデータを記憶する３次元ＣＡＤデータ記憶手段と、
前記３次元ＣＡＤデータ記憶手段に記憶された部品の中から、仮置き位置の決定を行う部品を選択する仮置き位置決定部品選択手段と、
前記選択された部品に対して、その部品の据え付け位置の下方向の最も近い床部品を、基準床として特定する仮置き基準床決定手段と、
前記基準床上に前記部品の仮置き基準位置を決定する仮置き基準位置決定手段と、
前記仮置き基準位置に基づいて決定された仮置き位置の３次元データを記憶する仮置き部品のデータ記憶手段と、
前記仮置き位置に設置した仮置き部品が、他の部品、他の仮置き部品、仮設足場、もしくは、作業時の作業員の行動範囲と干渉する場合は、当該干渉が解消されるように前記仮置き基準位置を移動することにより仮置き位置を決定する仮置き位置最適化手段と、
前記組立対象部品の組立の工程計画データを記憶する工程計画データ記憶手段と、
を備え、
前記仮置き位置最適化手段は、
前記部品の仮置き基準位置を移動する際に該工程計画データを参照し、据え付け作業時期が早いほど据え付け位置の近くに仮置き位置を決定するよう移動を行う、
ことを特徴とする仮置き位置決定装置。
【請求項４】
組立対象部品の３次元形状を定めたＣＡＤデータを記憶する３次元ＣＡＤデータ記憶手段と、
前記３次元ＣＡＤデータ記憶手段に記憶された部品の中から、仮置き位置の決定を行う部品を選択する仮置き位置決定部品選択手段と、
前記選択された部品に対して、その部品の据え付け位置の下方向の最も近い床部品を、基準床として特定する仮置き基準床決定手段と、
前記基準床上に前記部品の仮置き基準位置を決定する仮置き基準位置決定手段と、
前記仮置き基準位置に基づいて決定された仮置き位置の３次元データを記憶する仮置き部品のデータ記憶手段と、
前記仮置き位置に設置した仮置き部品が、他の部品、他の仮置き部品、仮設足場、もしくは、作業時の作業員の行動範囲と干渉する場合は、当該干渉が解消されるように前記仮置き基準位置を移動することにより仮置き位置を決定する仮置き位置最適化手段と、
前記組立対象部品の組立の工程計画データを記憶する工程計画データ記憶手段と、
を備え、
前記仮置き位置最適化手段は、
前記部品の仮置き基準位置を移動する際に該工程計画データを参照し、部品の仮置き時期が早いほど、部品の搬入口から遠くの位置に仮置き位置を決定するよう移動を行う、
ことを特徴とする仮置き位置決定装置。
【請求項５】
請求項２記載の仮置き位置決定装置において、
仮置き基準位置を移動する際に、床上に設置したのでは他との干渉が解消不可能な場合には、当該部品を天井から釣り下げるよう仮置き位置を決定する、
ことを特徴とした仮置き位置決定装置。
【請求項６】
請求項１記載の仮置き位置決定装置において、
仮置き基準位置に設置した仮置き部品が、他の部品、他の仮置き部品、仮設足場、もしくは、作業時の作業員の行動範囲と干渉する場合は、干渉が解消されるように仮置き姿勢を変更する仮置き姿勢最適化手段を有する、
ことを特徴とした仮置き位置決定装置。
【請求項７】
請求項１記載の仮置き位置決定装置において、
仮置き部品の重心の位置を計算し、仮置き時に部品が安定するように仮置き姿勢を変更する仮置き姿勢最適化手段を有する、
ことを特徴とした仮置き位置決定装置。
【請求項８】
請求項２、３、４、５、６及び７のいずれか１項に記載の仮置き位置決定装置において、
全ての部品の据え付け位置に対する仮置き位置の変位量の和が最も小さくなるように各部品の仮置き位置を決定する、
ことを特徴とした仮置き位置決定装置。
【請求項９】
請求項２、３、４、５、６、７及び８のいずれか１項に記載の仮置き位置決定装置において、
仮置き部品の位置と姿勢を対話的に変更する仮置きデータ対話修正手段を有する、
ことを特徴とした仮置き位置決定装置。
【請求項１０】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８及び９のいずれか１項に記載の仮置き位置決定装置において、
仮置き位置を決定する部品の指定を行うための入力装置と、
仮置き位置の決定結果を出力する出力装置と、
を有する、
ことを特徴とした仮置き位置決定装置。
【請求項１１】
組立対象部品の３次元形状及び据え付け位置を定めたＣＡＤデータを記憶する３次元ＣＡＤデータを用いて、前記組立対象部品の仮置き位置を決定するコンピュータプログラムを格納した、機械読み取り可能な記録媒体であって、
前記ＣＡＤデータに含まれる部品のなかから、仮置き位置の決定を行う部品を、ユーザの要求に応じて選択する仮置き位置決定部品選択手順と、
前記選択された部品に外接する仮想の直方体を、当該部品の据え付け位置から下方向に延長した際に当該直方体と干渉する床部品のうち、最も当該部品の据え付け位置に近いものを、前記ＣＡＤデータに基づき特定する仮置き基準床決定手順と、
前記選択された部品が、当該部品の据え付け位置から、前記特定された床部品に接するように垂直移動した位置を、前記選択された部品の仮置き基準位置として決定する仮置き基準位置決定手順と、
前記仮置き基準位置に基づいて決定された仮置き位置の３次元データを記憶手段に記憶する仮置き部品のデータ記憶手順と、
を含むコンピュータプログラムを記録した記録媒体。
【請求項１２】
請求項１１に記載の記録媒体において、
前記仮置き基準位置決定手順は、
前記組立対象部品の組立の工程計画を定めた工程計画データを参照することにより、前記決定された仮置き基準位置に部品を仮置きするときに該仮置き基準位置に干渉するような他の仮置き部品がある場合は、干渉を解消するように該仮置き基準位置を変更して仮置き位置を決定する、
ことを特徴とするコンピュータプログラムを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３次元ＣＡＤの情報を用いて、プラント建設等用の各部品の仮置き位置や姿勢を決定するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、大規模プラントの建設時には、その設計を３次元ＣＡＤを用いて行うことが一般化している。その設計情報には、基本的に各部品の据え付け時の情報が記録されている。一方、大規模プラントの建設時には各部品を搬入後すぐに据え付けることはほとんど無く、搬入された部品をその据え付け位置の近傍に仮置きしておき、同種の部品の据え付け作業はまとめて実施することが多い。そのため、各部品をどの位置にどのような姿勢で仮置きすれば良いかを検討する必要がある。
【０００３】
従来、このようなプラント建設時の各部品の仮置き位置や仮置き姿勢の決定は人間が手作業で実施していた。一例としては、部品の仮置きを行う場所の平面図と、この平面図と同スケールの仮置き部品の概略形状テンプレートを用いて、平面図上で該テンプレートの設置方法を試行錯誤することにより各部品の仮置き位置や仮置き姿勢の決定を行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、人間が試行錯誤しながら仮置き位置等の決定作業を行うため、その決定に時間と手間がかかる、決定結果の精度が不十分で実際に仮置きを行った際に各仮置き部品同士で干渉が発生する場合がある、等の問題点があった。
【０００５】
本発明の目的は、３次元ＣＡＤの情報を用いることによって各部品の仮置き位置と仮置き姿勢の決定を自動的かつ高速かつ高精度に行うことにある。
【０００６】
本発明による他の目的は、最終的に人間が結果を評価する場合にも対応するために決定結果を対話的に修正する機能を設けることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る仮置き位置決定装置は、
組立対象部品の３次元形状及び据え付け位置を定めたＣＡＤデータを記憶する３次元ＣＡＤデータ記憶手段と、
前記３次元ＣＡＤデータ記憶手段に記憶された部品のなかから、仮置き位置の決定を行う部品を選択する仮置き位置決定部品選択手段と、
前記選択された部品の３次元形状に外接する仮想の直方体を、当該部品の据え付け位置から下方向に延長したときに当該直方体と干渉する床部品のうち、最も当該部品の据え付け位置に近い床部品を、前記ＣＡＤデータに基づき特定する仮置き基準床決定手段と、
前記選択された部品が、当該部品の据え付け位置から、前記特定された床部品に接するように当該床部品側に移動した位置を、前記選択された部品の仮置き基準位置として決定する仮置き基準位置決定手段と、
前記仮置き基準位置に基づいて決定された仮置き位置の３次元データを記憶する仮置き部品のデータ記憶手段と、
により構成される。
【０００８】
本発明のこの構成により、３次元ＣＡＤデータを用いて各部品の仮置き位置を自動的に、かつ、高速に設定することができる。
【０００９】
上記仮置き位置決定装置において、仮置き位置を決定する部品の指定を行う入力装置と、仮置き位置の決定結果を出力する出力装置とを有することが好ましい。これにより、仮置き位置の決定を行う部品を個別に指定でき、さらに、決定結果を視覚的に評価できる。
【００１０】
上記仮置き位置決定装置は、上記仮置き位置に設置した仮置き部品が他の部品、他の仮置き部品、仮設足場、もしくは、作業時の作業員の行動範囲と干渉する場合は、当該干渉が解消されるように上記仮置き基準位置を移動することにより仮置き位置を決定する仮置き位置最適化手段を有することが好ましい。これによって、より現実的な仮置き位置の決定を自動的に実施することができる。
【００１１】
例えば、上記組立対象部品の組立の工程計画データを記憶する工程計画データ記憶手段を設け、上記部品の仮置き基準位置を移動する際に該工程計画データを参照し、据え付け作業時期が早いほど据え付け位置の近くに仮置き位置を決定するよう移動を行う。あるいは、仮置き基準位置を移動する際に、部品の仮置き時期が早いほど、部品の搬入口から遠くの位置に仮置き位置を決定するよう移動を行う。仮置き基準位置を移動する際に、床上に設置したのでは他との干渉が解消不可能な場合には、当該部品を天井から釣り下げるよう仮置き位置を決定する。
【００１２】
また、仮置き基準位置に設置した仮置き部品が他の部品、他の仮置き部品、仮設足場、もしくは、作業時の作業員の行動範囲と干渉する場合は、干渉が解消されるように仮置き姿勢を変更する仮置き姿勢最適化手段を設けてもよい。これによって、より現実的な仮置き姿勢の決定を自動的に実施することができる。例えば、仮置き部品の重心の位置を計算し、仮置き時に部品が安定するように仮置き姿勢を変更する。
【００１３】
上記仮置き位置決定装置において、好ましくは、全ての部品の据え付け位置に対する仮置き位置の変位量の和が最も小さくなるように各部品の仮置き位置を決定する。これによって、より現実的な仮置き位置と仮置き姿勢の決定を自動的に実施することができる。
【００１４】
また仮置き位置決定装置において、仮置き部品の位置と姿勢を対話的に変更する仮置きデータ対話修正手段を設けてもよい。これによって、自動決定結をユーザが対話処理によって微修正することができる。
【００１５】
具体的には、上記仮置きデータ対話修正手段は、ユーザに指示にしたがって、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のいずれかを選択し、選択された軸方向に仮置き基準位置を平行移動させることによって、仮置き基準位置を対話的に修正することことができる。あるいは、ユーザに指示にしたがって、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のいずれかを選択し、選択された軸まわりに仮置き部品を回転させることによって仮置き姿勢を対話的に修正することができる。
【００１６】
さらに、仮置き基準位置や仮置き姿勢の修正時に、該部品の据え付け状態を表示する表示手段を有してもよい。これにより、据え付け状態を考慮しながら仮置き位置を修正することができる。
【００１７】
以上の本発明による仮置き位置決定は、コンピュータプログラムを利用することにより実現することができる。したがって、本発明は、組立対象部品の３次元形状を定めたＣＡＤデータを記憶する３次元ＣＡＤデータを用いて、上記組立対象部品の仮置き位置を決定するコンピュータプログラムを格納した記録媒体であって、上記ＣＡＤデータに含まれる部品の中から仮置き位置の決定を行う部品をユーザの要求に応じて選択する仮置き位置決定部品選択手順と、該選択された部品の外接直方体を想定し、該外接直方体を下方向に延長した際に該外接直方体と干渉する床部品のうち最も該外接直方体に近いものを特定する仮置き基準床決定手順と、上記部品据え付け位置にある上記外接直方体を上記基準床上に接するように垂直移動した位置を仮置き基準位置と決定する仮置き基準位置決定手順と、該仮置き基準位置に基づいて決定された仮置き位置の３次元データを記憶手段に記憶する仮置き部品のデータ記憶手順とを含むコンピュータプログラムを記録した記録媒体として実施することもできる。
【００１８】
この記録媒体において、上記仮置き基準位置決定手順は、好ましくは、上記組立対象部品の組立の工程計画を定めた工程計画データを参照することにより、上記決定された仮置き基準位置に部品を仮置きするときに該仮置き基準位置に干渉するような他の仮置き部品がある場合は、干渉を解消するように該仮置き基準位置を変更して仮置き位置を決定する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
図１に本発明のシステムをその機能面から見た基本構成を示す。本システムは基本的に３次元ＣＡＤデータ記憶装置１、仮置き位置決定部品選択装置２、仮置き基準床決定装置３、仮置き基準位置決定装置４、仮置き部品のデータ記憶装置５により構成される。本実施の形態では、仮置き位置決定部品選択装置２、仮置き基準床決定装置３、および仮置き基準位置決定装置４は、コンピュータ等の制御部１００によるプログラム処理により実現される。以下、先ず図１のシステムを対象として本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
図２７は、図１のシステムを構成するための具体的なハードウエアシステム構成を示す。このハードウエアシステムは、一般的なコンピュータであり、システム全体の動作を制御するＣＰＵ２７１、このＣＰＵ２７１が実行するプログラムおよび各種データを格納する内部記憶装置としてのメモリ２７２、プログラムやデータを格納する外部記憶装置としてのハードディスク２７３、表示出力装置としてのディスプレイ２７４、入力装置としてのキーボード２７５およびマウス２７６、印刷出力装置としてのプリンタ２７７、および可搬性の記録媒体であるＣＤ−ＲＯＭからプログラム等を読み取るＣＤ−ＲＯＭドライブ２７８からなる。
【００２２】
本発明の処理の対象となるのは、組立時に各構成部品の仮置き作業が必要な構造物の３次元ＣＡＤデータである。３次元ＣＡＤデータ記憶装置１には、組立対象である各部品と躯体の形状情報、据え付け位置の情報、および、部品の種類の情報が各部品、躯体毎に記憶される。
【００２３】
図２８、図２９により３次元ＣＡＤデータの構造の具体例を示す。３次元ＣＡＤデータは、図２８のような直方体や円柱等の基本図形の組合せとして定義される。本実施の形態におけるＣＡＤデータは、図２９に示すように、各部品毎に、部品の番号（Ｎｏ．）、プラントコード、機器番号、エリアＮＯ．、全体座標系に対する部品座標系を全体座標系に対する原点位置の変位（ｘ，ｙ，ｚ）と、ｘ、ｙ、ｚ軸の回転角（ロール、ヨー、ピッチ）で定義し、その部品座標系に対して各基本図形の位置と姿勢（回転角）を定義する。このデータを用いてコンピュータ上で各部品の３次元形状を把握する。
【００２４】
図１において、制御部１００は、まず、仮置き位置の決定を行う部品を仮置き位置決定部品選択装置２により選択する。全ての部品に対して仮置き位置の決定を行う場合でも決定作業は各部品毎に行う。次に、指定部品に対して該部品の据え付け作業の基準となる作業床を仮置き基準床決定装置３により決定する。次に、仮置き基準位置決定装置４により上記基準床上に仮置き基準位置を決定する。そして、作成されたデータを仮置き部品のデータ記憶装置５に記憶する。
【００２５】
なお、本明細書において、「仮置き基準位置」とは、部品の据え付け位置および基準床に対して、他の部品等との干渉等を考慮することなく求められた一次的な位置であり、これに対して干渉等を考慮して決定された二次的な位置が「仮置き位置」である。勿論、「仮置き基準位置」がそのまま「仮置き位置」となる場合も多い。
【００２６】
以下、本発明の実施の形態によるシステムをさらに詳細に説明する。
【００２７】
仮置き位置決定部品選択装置２における処理の流れを図２に示す。処理の対象は、３次元ＣＡＤデータ記憶装置１に記録されている全ての部品である。よって、記憶の順番が若い順に１つずつ部品を選択し（Ｓ２１）、仮置き位置決定処理（Ｓ２３）（仮置き基準床決定装置３と仮置き基準位置決定装置４で実現）を実施する。ただし、躯体の部品に関しては仮置き位置の決定は行わないので、部品の選択時に部品の種類をチェックし（Ｓ２２）、躯体部品の場合は仮置き位置決定処理を行わない。躯体以外の部品に対しては部品選択後、仮置き位置決定処理（Ｓ２３）を用いて仮置き位置を決定し、その結果を仮置き位置のデータとして仮置き部品のデータ記憶装置５に記憶する。仮置き位置のデータには躯体以外の各部品毎に、据え付け状態に対する「位置」と「姿勢」の相対変化量を、それぞれ位置に関してはｘ、ｙ、ｚ軸方向の変位量、姿勢に関してはｘ、ｙ、ｚ軸回りの回転量として記憶する。そして、３次元ＣＡＤデータに含まれている全ての部品に関して処理を実行したら（Ｓ２４）、図２の処理を終了する。
【００２８】
図２のステップＳ２３で説明した仮置き位置決定処理の一部である、仮置き基準床決定装置３における処理の流れを図３に示す。本実施の形態では、部品の据え付け位置の下方向に存在する躯体部品の中で最も部品の据え付け位置に近いものを仮置き基準床と設定する。基本的には、各部品は該仮置き基準床上に仮置きされるものと考える。
【００２９】
図３において、仮置き基準床の決定は、先ず仮置き位置決定部品選択装置２で選択された部品に対して、その部品に外接する外接直方体を設定する（Ｓ３１）。これは、図４のように、当該部品の各軸の座標の最大値および最小値を求めることにより、行える。そして、その外接直方体の下部の領域に干渉する躯体部品があるかどうかを全ての躯体部品に対してチェックする（Ｓ３２〜Ｓ３６）。そのために、先ず図５のように垂直方向（ｙ軸方向）から見た場合の干渉をチェックする（Ｓ３３）。図５において躯体部品Ａを例に取ると、以下の条件式を満たした場合、躯体部品Ａは外接直方体とｙ軸方向に干渉していると判定できる。
【００３０】
0003563927.tif 000002
そして、この条件を満たした場合にはさらに躯体部品の高さ方向の関係を図６のようにチェックし、以下の条件式を満たした場合、該躯体部品は該仮置き位置決定部品の基準床となり得ると判定する。
【００３１】
ＳＹ＞ＫＹ
上記の判定作業を全ての躯体部品に対して実施し（Ｓ３６）、条件を満たした躯体部品のうち、最もＫＹが大きいものを仮置き基準床と設定する（Ｓ３４，Ｓ３５）。また、条件を満たすものが１つも無い場合には（Ｓ３７）、躯体部品のうち、ＫＹが最も小さいものを仮置き基準床と設定する（Ｓ３８）。
【００３２】
なお、上記の条件は基準床を決定するのみであり、実際に当該部品の重心が当該駆体部品上に載っているかまでの確認は行っておらず、載置の適否は現場で判断される。
【００３３】
次に、図２のステップＳ２３で説明した仮置き位置決定処理の他の一部である、仮置き基準位置決定装置４における処理の流れを図７に示す。仮置き位置決定部品選択装置２より得られた仮置き位置決定部品の位置、形状情報を３次元ＣＡＤデータ記憶装置１から取り込む。また、仮置き基準床決定装置３より得られた仮置き基準床の位置、形状情報を３次元ＣＡＤデータ記憶装置１から取り込む（Ｓ７０）。そこで、図８のように、仮置き位置決定部品の外接直方体の下面が仮置き基準床の上面に接するように仮置き位置決定部品を垂直に移動する（Ｓ７１）。ついで、移動後の仮置き位置決定部品の位置を仮置き基準位置と決定し（Ｓ７２）、その位置と姿勢の情報を仮置き部品のデータ記憶装置５に記憶する。
【００３４】
次に、上述の実施の形態をさらに機能拡張した第２の実施の形態について詳細に説明する。機能面からみたシステムの基本構成を図９に示す。ハードウエア構成については図２７に示したものを用いることができる。本実施の形態では、仮置き位置の決定を行う部品をユーザが選択できるようにしたものである。また、仮置き位置決定の結果をユーザに知らしめるための出力装置を設けている。
【００３５】
図１の実施の形態と同様、システムの対象となる３次元ＣＡＤデータは３次元ＣＡＤデータ記憶装置１に記憶される。制御部１００は、先ず、入力装置７を用いたユーザからの、システムの動作方法や仮置き位置の決定を行う部品の指定を受け付ける。そして、その情報を元に仮置き位置決定部品選択装置２’を用いて仮置き位置を決定する部品を選択する。全ての部品に対して仮置き位置の決定を行う場合でも決定作業は各部品毎に行う。次に、指定部品に対して該部品の据え付け作業の基準となる作業床を仮置き基準床決定装置３を用いて決定する。次に、仮置き基準位置決定装置４を用いて、上記基準床上に仮置き基準位置を決定する。次に、作成されたデータを仮置き部品のデータ記憶装置５に記憶する。このようにして決定した仮置き位置の状態を出力装置８（図２７のディスプレイ２７４またはプリンタ２７７）で可視化し、ユーザに提供する。
【００３６】
上記構成のうち３次元ＣＡＤデータ記憶装置１、仮置き基準床決定装置３、仮置き基準位置決定装置４、仮置き部品のデータ記憶装置５の処理の流れは先に述べたものと同一である。ここではそれ以外の構成装置について詳細に説明する。
【００３７】
入力装置７における処理の流れについて説明する。
【００３８】
先ず処理モードの選択を行う。処理モードの選択時の画面例を図１０に示す。ここで、「全部品」が選択された場合は３次元ＣＡＤデータ記憶装置１に記憶されている全ての部品に対して処理を実行する。一方、「部品指定」が選択された場合は３次元ＣＡＤデータ記憶装置１に記憶されている全ての部品を図１１のように表示し、その中から仮置き位置の決定を行う部品を選択する。この際、各部品毎にＣＡＤのＩＤナンバー、部品の種類、その部品が存在する作業エリア名を表示する。
【００３９】
図９の仮置き位置決定部品選択装置２’における処理の流れを図１２に示す。まず、入力装置７で入力された処理モードの選択結果に基づき、「全部品」の場合は、図２で先に述べた仮置き位置決定部品選択装置２と同様の処理を行い（Ｓ２１〜Ｓ２４）、「部品指定」の場合には指定された部品のみに対して仮置き位置決定処理を行い、仮置き位置のデータを仮置き部品のデータ記憶装置５に記憶する（Ｓ１２２）。
【００４０】
次に、出力装置８における処理の流れについて説明する。本実施の形態では、３次元ＣＡＤデータ記憶装置１と仮置き部品のデータ記憶装置５のデータを用いて部品の仮置き状態を可視化する。その際、図１３のように各部品の仮置き状態だけではなく、各部品の据え付け状態や躯体の状態も可視化する。可視化は３次元空間上に視点と視線方向を定義し、それに応じた視界を描画することで可視化する。評価したい領域の変更は上述の視点と視線方向を変更することによって行う。
【００４１】
次に、本発明をさらに機能拡張した第３の実施の形態について詳細に説明する。機能面から見たシステムの基本構成を図１４に示す。ハードウエア構成は先の実施の形態に対して、工程計画データ記憶装置６を追加する。工程計画データ記憶装置６には、工程計画データが格納される。本システムで扱う工程計画データは図３０に示すように、各詳細作業の計画を表す小工程とそれら小工程をいくつかのグループに分け、各グループ毎に１つの工程としてまとめた大工程で構成される。これらのデータを用いることにより、各部品がいつ搬入されいつまで仮置きされるのか、各部品がいつ据え付けられるのかをシステムが把握することが可能となる。したがって、後述するような各仮置き部品や据え付け部品の時間を観点とした干渉のチェック、および搬入時期の判定が実施できる。
【００４２】
先に説明した実施の形態により得られる仮置き位置および仮置き姿勢は、必ずしも最適なものとはいえない場合がある。本実施の形態は、仮置き位置および仮置き姿勢を最適化するための手段を設けたものである。
【００４３】
具体的には、先の実施の形態と同様、本システムの処理の対象となる３次元ＣＡＤデータは３次元ＣＡＤデータ記憶装置１に記憶される。制御部１００は、先ず、入力装置７からユーザによる、システムの動作方法や仮置き位置の決定を行う部品の指定を受け付ける。そして、その情報を元に仮置き位置決定部品選択装置２’を用いて仮置き位置を決定する部品を選択する。全ての部品に対して仮置き位置の決定を行う場合でも決定作業は各部品毎に行う。次に、指定部品に対して該部品の据え付け作業の基準となる作業床を仮置き基準床決定装置３を用いて決定する。次に、仮置き基準位置決定装置４を用いて、上記基準床上に仮置き基準位置を決定する。次に、作成されたデータを仮置き部品のデータ記憶装置５に記憶する。さらに、３次元ＣＡＤデータ記憶装置１の情報および工程計画データを活用することにより、上述の機能で決定された仮置き部品のデータを仮置き位置最適化装置９と仮置き姿勢最適化装置１０によって高精度化し、仮置き部品のデータ記憶装置に記憶されている仮置き部品の情報を更新する。そして、決定された仮置き位置の状態を出力装置８でユーザに対して出力する。
【００４４】
上記装置のうち３次元ＣＡＤデータ記憶装置１、入力装置７、仮置き位置決定部品選択装置２’、仮置き基準床決定装置３、仮置き基準位置決定装置４、仮置き部品のデータ記憶装置５、出力装置８の処理の流れは先に述べたものと同一である。ここではそれ以外の構成装置について詳細に説明する。
【００４５】
仮置き位置最適化装置９の処理の流れを図１５に示す。本装置９では、仮置き基準位置決定装置４で決定された後に、仮置き部品のデータ記憶装置５に記憶されている仮置き基準位置の情報を取り込み（Ｓ１５１）、３次元ＣＡＤデータ記憶装置１のデータおよび工程計画データを活用することにより仮置き基準位置を評価し、仮置き部品が他の部品、他の仮置き部品、仮設足場、作業時の作業員の行動範囲と干渉している場合は、仮置き位置をより現実的なものに最適化し（Ｓ１５２）、変更後の情報を仮置き部品のデータ記憶装置５に記憶する（Ｓ１６３）。以下、具体的な最適化手法について詳細に説明する。
【００４６】
図１６に据え付け時期に基づく最適化の例を示す。図中、部品Ａと部品Ｂの仮置き基準位置が干渉している。よって、どちらかの仮置き位置を移動しなければならない。この際、本実施の形態では、部品の据え付け時期が早い部品ほど据え付け位置に近い場所に仮置きするというルールを用いる。この例では部品Ａの据え付け時期が部品Ｂの据え付け時期よりも早いとすると、部品Ａの仮置き位置は仮置き基準位置そのままとし、部品Ｂの仮置き位置を部品Ａと干渉しないように移動する。その際の移動方向としては基準床平面をｘｚ平面とすると、ｘ軸、ｚ軸それぞれの正および負の方向に移動する場合が考えられるが、それら４つの移動方向のうち干渉を解消するための移動量が最も少ないものを選択する。
【００４７】
図１７に搬入時期に基づく最適化の例を示す。図中、部品Ａと部品Ｂの仮置き基準位置が干渉している。よって、どちらかの仮置き位置を移動しなければならない。この際、本実施の形態では、部品の搬入時期が早いほど搬入口よりも遠くに仮置きを行うというルールを用いる。ここで、干渉を解消するための仮置き位置の移動のルールは図１６の説明で述べたものと同一のものを用いるが、この例の場合は部品Ａを移動させる場合と部品Ｂを移動させる場合の移動量が同一となる。このような場合、本発明では移動量と部品の体積の積を評価基準とし、それが小さいほうを選択する。よって、この例では部品Ｂの仮置き位置を搬入口方向に移動することになる。
【００４８】
図１８に基準床上に仮置き不可能な場合の最適化の例を示す。図１８のように仮置き基準位置の干渉を解消しようとしても、基準床（ｘｚ平面）上に他の部品、他の仮置き部品、仮設足場、作業時の作業員の行動範囲、等があり基準床上への配置が不可能な場合には、ｘ軸、ｚ軸のみの移動だけではなくｙ軸方向の移動も考慮することで部品を天井から釣り下げる形での仮置きも検討する。この際、釣り下げ位置と天井との間に釣り下げを妨げる部品が存在しないこと、及び、上部に釣り下げ可能な天井が存在することも条件として考慮する。
【００４９】
次に、仮置き姿勢最適化装置１０の処理の流れを図１９に示す。本装置では仮置き基準位置決定装置４で決定され仮置き部品のデータ記憶装置５に記憶されている仮置き姿勢の情報を取り込み（Ｓ１９１）、３次元ＣＡＤデータ記憶装置１のデータおよび工程計画データを活用することにより仮置き姿勢を評価し、仮置き部品が他の部品、他の仮置き部品、仮設足場、作業時の作業員の行動範囲と干渉している場合、もしくは、部品の仮置き姿勢が不安定で、そのままの姿勢では仮置きできないと判断される場合は、仮置き姿勢をより現実的なものに最適化し（Ｓ１９２）、変更後の情報を仮置き部品のデータ記憶装置５に記憶する（Ｓ１９３）。以下、具体的な最適化手法について詳細に説明する。
【００５０】
図２０に仮置き姿勢の変更による干渉の解消の例を示す。図２０のように仮置き部品が他の部品、他の仮置き部品、仮設足場、作業時の作業員の行動範囲、等と干渉しており、仮置き部品の移動のみでは干渉の解消が困難な場合は仮置き姿勢の変更を試みる。具体的には仮置き部品の重心を中心としてｘ軸、ｙ軸、ｚ軸まわりの回転を検討し、回転した結果他の部品（躯体を含む）と干渉しないもののうち、最も回転量の小さいものを選択する。図の例では、ｙ軸のまわりに９０°回転している。
【００５１】
図２１に仮置き姿勢の変更による安定な仮置き状態の実現の例を示す。重心回りのモーメントを検討すると図２１の仮置き姿勢は不安定であり、実際にはその姿勢で仮置きできないことがわかる。このような場合は部品の重心を中心としてｘ軸、ｙ軸、ｚ軸まわりに回転し、安定な姿勢を探索する。この際、部品が躯体に接している場合には躯体方向のモーメントはかからないものとして探索する。そして、安定な姿勢のうち最も回転量の小さいものを選択する。図の例では、ｘ軸のまわりに９０°回転している。
【００５２】
以上、仮置き位置と姿勢の最適化の方法について説明したが、実際には仮置き部品の解消を行う場合には上述の複数の手法で解消を行うことが可能となる。本実施の形態では、最終的な仮置き位置を求める場合には、全ての部品の据え付け位置と仮置き位置と間の変位量の和が最も小さくなるように仮置き位置を設定し、その後、各部品毎に仮置き姿勢の安定性を評価するという手法を用いる。
【００５３】
次に、上述の発明をさらに機能拡張した第４の実施の形態について詳細に説明する。機能面から見たシステムの基本構成を図２２に示す。ハードウエア構成としては図２７に示したものを利用できる。本実施の形態は、決定された情報を修正することができる仮置きデータ対話修正機能を設けたものである。
【００５４】
前述のように、本システムの処理の対象となる３次元ＣＡＤデータは３次元ＣＡＤデータ記憶装置１に記憶される。制御部１００は、先ず、入力装置７によりユーザからの、システムの動作方法や仮置き位置の設定を行う部品の指定を受け付ける。そして、その情報を元に仮置き位置決定部品選択装置２’を用いて仮置き位置を決定する部品を選択する。全ての部品に対して仮置き位置の決定を行う場合でも決定作業は各部品毎に行う。次に、指定部品に対して該部品の据え付け作業の基準となる作業床を仮置き基準床決定装置３を用いて決定する。次に、仮置き基準位置決定装置４を用いて、上記基準床上に仮置き基準位置を決定する。次に、作成されたデータを仮置き部品のデータ記憶装置５に記憶する。さらに、３次元ＣＡＤデータ記憶装置１の情報および工程計画データおよび工程計画データを活用することにより上述の機能で決定された仮置き部品のデータを仮置き位置最適化装置９と仮置き姿勢最適化装置１０によって高精度化し、仮置き部品のデータ記憶装置に記憶されている仮置き部品の情報を更新する。そして、設定された仮置き位置の状態を出力装置８でユーザに出力する。また、決定された情報を修正したい場合には仮置きデータ対話修正装置１１を用いてユーザが対話修正を行う。
【００５５】
上記装置のうち３次元ＣＡＤデータ記憶装置１、入力装置７、仮置き位置決定部品選択装置２’、仮置き基準床決定装置３、仮置き基準位置決定装置４、仮置き部品のデータ記憶装置５、出力装置８、仮置き位置最適化装置９、仮置き姿勢最適化装置１０の処理の流れは先に述べたものと同一である。ここではそれ以外の構成装置について詳細に説明する。
【００５６】
仮置きデータ対話修正装置１１の処理の流れを図２３に示す。仮置き部品のデータ記憶装置５に記憶されている仮置き姿勢の情報を取り込み（Ｓ２３１）、３次元ＣＡＤデータ記憶装置１のデータを活用することにより仮置き状態を可視化することで評価し、それに基づきユーザによる仮置き位置と仮置き姿勢の対話修正を受け付け（Ｓ２３２）、修正後の情報を仮置き部品のデータ記憶装置５に記憶する（Ｓ２３３）。
【００５７】
図２４に仮置き位置の修正時の画面例を示す。先ず、ユーザに仮置き部品を平行移動したい座標軸をｘ軸、ｙ軸、ｚ軸から選択させる。そして、該移動方向を示す座標軸を部品の重心を通る位置に可視化する。そして、その軸方向の移動量を指定することにより仮置き位置の対話修正を行う。
【００５８】
図２５に仮置き姿勢の修正時の画面例を示す。先ず、ユーザに仮置き部品の回転軸をｘ軸、ｙ軸、ｚ軸から選択させる。そして、該回転軸を示す座標軸を部品の重心を通る位置に可視化する。そして、その軸まわりの回転量を指定することにより仮置き姿勢の対話修正を行う。
【００５９】
また、上述の作業を行う際には、処理対象となっている仮置き部品の据え付け状態も図２６のように可視化する。
【００６０】
【発明の効果】
本発明を用いることによって、３次元ＣＡＤデータで定義された部品の仮置き位置を自動的に、かつ、高速に設定することができる、算出された値を用いて仮置き位置のデータベースを自動的に作成できる、等といった効果が得られる。
【００６１】
入力装置および出力装置の利用により、各部品毎の仮置き位置の決定が効率的に行える、部品の仮置き状態を直感的に理解できるといった効果が得られる。
【００６２】
また、仮置きしようとする部品と、他の部品等との間の干渉をチェックし、さらに対話的な修正を可能とすることにより、高精度で、より現実に即した仮置き位置の決定が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による仮置き位置決定装置の第１の実施の形態の基本構成図である。
【図２】図１に示した仮置き位置決定部品選択装置２における処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】図１に示した仮置き基準床決定装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】図３の処理において用いる外接直方体の定義方法の一例の説明図である。
【図５】図３の処理において用いる仮置き基準床の決定方法の説明図である。
【図６】図３の処理において用いる仮置き基準床の他の決定方法の説明図である。
【図７】図１に示した仮置き基準位置決定装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】図７の処理において用いる仮置き基準位置の決定方法の説明図である。
【図９】本発明による仮置き位置決定装置の第２の実施の形態の基本構成図である。
【図１０】第２の実施の形態における処理モード選択時の画面例の説明図である。
【図１１】第２の実施の形態における部品指定時の画面例の説明図である。
【図１２】第２の実施の形態における仮置き位置決定部品選択装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】第２の実施の形態における出力装置の画面例の説明図である。
【図１４】本発明による仮置き位置決定装置の第３の実施の形態の基本構成図である。
【図１５】第３の実施の形態における仮置き位置最適化装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１６】第３の実施の形態における仮置き位置最適化手法の一例の説明図である。
【図１７】第３の実施の形態における仮置き位置最適化手法の他の例の説明図である。
【図１８】第３の実施の形態における仮置き位置最適化手法のさらに他の例の説明図である。
【図１９】第３の実施の形態における仮置き姿勢最適化装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【図２０】第３の実施例における仮置き姿勢最適化手法の一例の説明図である。
【図２１】第３の実施例における仮置き姿勢最適化手法の一例の説明図である。
【図２２】本発明による仮置き位置決定装置の第４の実施の形態の基本構成図である。
【図２３】第４の実施の形態における仮置きデータ対話修正装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【図２４】第４の実施の形態における仮置き位置の対話修正の画面例の説明図である。
【図２５】第４の実施の形態における仮置き姿勢の対話修正の画面例の説明図である。
【図２６】第４の実施の形態における据え付け状態の補足表示の画面例の説明図である。
【図２７】本発明による仮置き位置決定装置のハードウエア構成を示すブロック図である。
【図２８】本発明による仮置き位置決定装置において使用するＣＡＤデータの基本図形の説明図である。
【図２９】本発明による仮置き位置決定装置において使用する各部品のＣＡＤデータの構造例の説明図である。
【図３０】本発明による仮置き位置決定装置において使用する工程計画データの具体例の説明図である。
【符号の説明】
１…３次元ＣＡＤデータ記憶装置、２…仮置き位置決定部品選択装置、２’…仮置き位置決定部品選択装置、３…仮置き基準床決定装置、４…仮置き基準位置決定装置、５…仮置き部品のデータ記憶装置、６…入力装置、８…出力装置、９…仮置き位置最適化装置、１０…仮置き姿勢最適化装置、１１…仮置きデータ対話修正装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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