(57)【要約】【課題】施設内に設置された２本の既設置配管の軸芯が一致しない場合に、取付配管を実際に吊り上げることなく取付配管設置時の配管の干渉状態の確認や加工量の検討をすることができる配管設置支援装置を提供する。【解決手段】３次元計測器を用いて既設置配管及び曲がり配管の先端部の形状と位置とを計測し、３次元データを作成する（ステップＳ１〜Ｓ７）。軸芯に基づいて既設置配管及び曲がり配管の交点を算出し（ステップＳ８）、交点及び軸芯に基づいて曲がり配管を既設置配管に対して最適な位置に配置する（ステップＳ９〜１１）。その後、既設置配管の端面と曲がり配管の端面の略中央に切断面を設定し、端面と切断面との距離を加工量として算出する（ステップＳ１２）。【選択図】  図６
2011118581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の角度で交差するように施設内に配設された２本の既設置配管の端面及び前記２本の既設置配管の端面近傍の断面の形状と、前記２本の既設置配管を連結し、前記所定の角度と略同一の角度の曲がり部を有する曲がり配管の両端の端面及び前記曲がり配管の両端の端面近傍の断面の形状とに関する３次元計測結果を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された３次元計測結果に基づいて、前記２本の既設置配管の配管形状及び軸芯の位置及び方向を示す３次元データ、及び前記曲がり配管の両端の配管形状及び軸芯の位置及び方向を示す３次元データを生成する３次元データ生成手段と、
前記３次元データ生成手段により生成された３次元データに基づいて前記２本の既設置配管の軸芯の交点と、前記曲がり配管の両端の軸芯の交点を算出する交点算出手段と、
前記３次元データ生成手段により生成された３次元データ及び前記交点算出手段により算出された交点に基づいて、前記曲がり配管が前記２本の既設置配管を最も適切に連結する位置に前記２本の既設置配管及び前記曲がり配管の３次元データを配置する配置位置決定手段と、
前記配置位置決定手段により決定された配置位置に基づいて前記既設置配管及び前記曲がり配管の加工量を算出する加工量算出手段と、
を備えたことを特徴とする配管設置支援装置。
【請求項２】
前記交点算出手段は、前記２本の既設置配管の軸芯又は前記曲がり配管の両端の軸芯（以下、２本の軸芯という）が交差する場合には、当該交差する点を交点として算出し、前記２本の軸芯が交差しない場合には、前記２本の軸芯を所定の方向から見た時に当該２本の軸芯が交差する点を通り、前記２本の軸芯と直交する線の上に位置する点であって、前記２本の軸芯の略中心に位置する点を交点として算出することを特徴とする請求項１に記載の配管設置支援装置。
【請求項３】
前記２本の既設置配管の配管形状と前記曲がり配管の両端の配管形状とが交差する場合には、前記２本の既設置配管を最も適切に連結する位置に前記曲がり配管が配置されたと判断する判断手段を備え、
前記加工量算出手段は、前記判断手段により前記２本の既設置配管を最も適切に連結する位置に前記曲がり配管が配置されたと判断された場合に加工量を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の配管設置支援装置。
【請求項４】
前記配置位置決定手段は、前記２本の既設置配管の軸芯の交点と前記曲がり配管の両端の軸芯の交点とを一致させると共に、前記２本の既設置配管のうちの所定の既設置配管の配管形状と前記曲がり配管の両端の配管形状のうちの所定の配管形状とを一致させることにより、前記既設置配管及び前記曲がり配管の３次元データを配置することを特徴とする請求項３に記載の配管設置支援装置。
【請求項５】
前記配置位置決定手段は、前記曲がり配管を回転移動させる第１の移動手段を備え、
前記第１の移動手段は、前記判断手段により前記２本の既設置配管を最も適切に連結する位置に前記曲がり配管が配置されていないと判断された場合には、前記所定の既設置配管の端面中心を基準に前記曲がり配管を回転移動させることを特徴とする請求項４に記載の配管設置支援装置。
【請求項６】
前記配置位置決定手段は、前記曲がり配管を平行移動させる第２の移動手段を備え、
前記第２の移動手段は、前記判断手段により前記２本の既設置配管を最も適切に連結する位置に前記曲がり配管が配置されていないと判断された場合には、前記所定の既設置配管の軸芯に対して所定の方向に前記曲がり配管を平行移動させることを特徴とする請求項５に記載の配管設置支援装置。
【請求項７】
前記配置位置決定手段により前記２本の既設置配管及び前記曲がり配管の３次元データが配置された状態で、前記既設置配管の端面と前記曲がり配管の端面との中間に切断面を設定する切断面設定手段を備え、
前記加工量算出手段は、前記切断面設定手段により設定された切断面と前記既設置配管の端面との距離、及び前記切断面設定手段により設定された切断面と前記曲がり配管の端面との距離を加工量として算出することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の配管設置支援装置。
【請求項８】
軸芯が一致しないように施設内に配設された２本の既設置配管の端面及び前記２本の既設置配管の端面近傍の断面の形状と、前記２本の既設置配管を連結する取付配管の両端の端面及び前記取付配管の両端の端面近傍の断面の形状とに関する３次元計測結果を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された３次元計測結果に基づいて、前記２本の既設置配管の配管形状及び軸芯の位置及び方向を示す３次元データ、及び前記取付配管の両端の配管形状及び軸芯の位置及び方向を示す３次元データを生成する３次元データ生成手段と、
前記３次元データ生成手段により生成された３次元データに基づいて前記取付配管が前記２本の既設置配管を最も適切に連結する位置に前記２本の既設置配管及び前記取付配管の３次元データを配置する配置位置決定手段と、
前記配置位置決定手段により前記２本の既設置配管及び前記取付配管の３次元データが配置された状態で、前記既設置配管の端面と、前記取付配管の端面との中間に切断面を設定する切断面設定手段と、
前記切断面設定手段により設定された切断面と前記既設置配管の端面との距離、及び前記切断面設定手段により設定された切断面と前記取付配管の端面との距離を加工量として算出する加工量算出手段と、
を備えたことを特徴とする配管設置支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は配管設置支援装置に係り、特に施設内に既に設置された配管をつなぐ配管の設置を支援する配管設置支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
施設内に既に設置された配管（以下、既設置配管という）をつなぐ配管（以下、取付配管という）は、加工代を含めた設計データよりも長い状態であえて製作されている。そのため、この取付配管の設置作業においては、２本の既設置配管が設置されている施設内で取付配管を実際に吊り上げ、既設置配管と取付配管との干渉状態を確認し、取付配管の加工量を検討し、既設置配管及び取付配管を切断し、既設置配管と取付配管都を溶接するという方法が一般的に行われている。
【０００３】
また、取付配管を実際に吊り上げる以外の方法として、三次元計測器を用いて既設置配管と取付配管の端面形状を計測し、計測結果と計測者の経験とに基づいて加工量を指示するという人力を主体とした作業が行われている。
【０００４】
類似技術として、特許文献１には、プラント製品設計において部品を追加する過程で、追加部品と既設置の配管等との干渉の有無をＣＡＤ上で確認する技術が開示されている。また、特許文献２には、配管断面の形状を検討する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２３６７１１号公報
【特許文献２】特開２００６−２７７４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、一般的に行われている取付配管を実際に吊り上げる方法では、配管重量などの関係で多大な労力をかけて配管の吊り上げなどの作業を実施しているため、配管吊作業、干渉チェック、加工量指示等を複数回行うことが困難であり、取付配管の配設位置の検討や加工量の検討を詳細に行うことができないという問題がある。
【０００７】
特に、２本の既設置配管が軸芯が一致しないように施設内に配設された場合には、取付配管を既設置配管に対して斜めに吊り上げなくてはならず、取付配管の配設位置の詳細な検討が特に困難である。
【０００８】
さらに、特許文献１、２に記載の発明においては、配管の干渉検討に使用するＣＡＤデータは設計時のもの、すなわち現場の状況を反映せずに作成されたものであるため、あらかじめ現場状況を考慮し、加工代を持って現場に納品されている配管の干渉検討には使用できないという問題がある。
【０００９】
仮に、吊り上げ作業やＣＡＤ等により取付配管の配設位置が検討できた場合においても、２本の既設置配管が軸芯が一致しないように施設内に配設された場合、すなわち取付配管の軸芯が既設置配管の軸芯に対して傾く場合は、取付配管を既設置配管の端面にあわせて切断すると、既設置配管の端面形状と取付配管の端面形状とが異なることとなり、溶接できないという不具合が発生する。既設置配管と取付配管とを溶接可能とするためには、切断後の既設置配管の端面形状と取付配管の端面形状とが略同一となるように、既設置配管の軸芯及び取付配管の軸芯に対して斜めに切断面を設定する必要があるため、切断面の設定の検討や加工量の算出が困難である。
【００１０】
また、２本の既設置配管が所定の角度を持って交わるように施設内に配設された場合には、所定の角度と略同一の角度の曲がり部を有する曲がり配管を用いて２本の既設置配管を連結するが、２本の既設置配管の軸芯がなす角度と、曲がり配管の曲がり部の角度とを完全に一致させるのは製造誤差等により不可能であるため、曲がり配管は既設置配管に対して斜めに配設される。したがって、２本の既設置配管が軸芯が一致しないように施設内に配設された場合と同様に、切断面の設定の検討や加工量の算出が困難である。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、施設内に設置された２本の既設置配管の軸芯が一致しない場合に、取付配管を実際に吊り上げることなく取付配管設置時の配管の干渉状態の確認や加工量の検討をすることができる配管設置支援装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために、請求項１に係る配管設置支援装置は、所定の角度で交差するように施設内に配設された２本の既設置配管の端面及び前記２本の既設置配管の端面近傍の断面の形状と、前記２本の既設置配管を連結し、前記所定の角度と略同一の角度の曲がり部を有する曲がり配管の両端の端面及び前記曲がり配管の両端の端面近傍の断面の形状とに関する３次元計測結果を取得する取得手段と、前記取得手段により取得された３次元計測結果に基づいて、前記２本の既設置配管の配管形状及び軸芯の位置及び方向を示す３次元データ、及び前記曲がり配管の両端の配管形状及び軸芯の位置及び方向を示す３次元データを生成する３次元データ生成手段と、前記３次元データ生成手段により生成された３次元データに基づいて前記２本の既設置配管の軸芯の交点と、前記曲がり配管の両端の軸芯の交点を算出する交点算出手段と、前記３次元データ生成手段により生成された３次元データ及び前記交点算出手段により算出された交点に基づいて、前記曲がり配管が前記２本の既設置配管を最も適切に連結する位置に前記２本の既設置配管及び前記曲がり配管の３次元データを配置する配置位置決定手段と、前記配置位置決定手段により決定された配置位置に基づいて前記既設置配管及び前記曲がり配管の加工量を算出する加工量算出手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項１に係る配管設置支援装置によれば、所定の角度で交差するように施設内に配設された２本の既設置配管の端面及び端面近傍の断面の形状が計測され、既設置配管の端面配管形状と軸芯の位置及び方向を示す３次元データが生成されるとともに、２本の既設置配管を連結し、所定の角度と略同一の角度の曲がり部を有する曲がり配管の両端の端面及び両端の端面近傍の断面の形状が計測され、曲がり配管の両端の端面形状及び軸芯の位置及び方向を示す３次元データが生成される。生成された３次元データと、２本の既設置配管の軸芯の交点及び曲がり配管の両端の軸芯の交点に基づいて既設置配管及び曲がり配管の配置位置が決定され、決定された配置位置に基づいて既設置配管及び曲がり配管の加工量が算出される。これにより、配管吊作業を行うことなく、実際の計測結果に基づいて配置位置や加工量を検討することができる。また、軸芯の交点に基づいて既設置配管に対する曲がり配管の配置位置を決定することにより、曲がり配管を既設置配管に対して最適な位置に配置することができる。したがって、既設置配管及び曲がり配管の適切な加工量を算出することができる。
【００１４】
請求項２に係る配管設置支援装置は、請求項１に記載の配管設置支援装置において、前記交点算出手段は、前記２本の既設置配管の軸芯又は前記曲がり配管の両端の軸芯（以下、２本の軸芯という）が交差する場合には、当該交差する点を交点として算出し、前記２本の軸芯が交差しない場合には、前記２本の軸芯を所定の方向から見た時に当該２本の軸芯が交差する点を通り、前記２本の軸芯と直交する線の上に位置する点であって、前記２本の軸芯の略中心に位置する点を交点として算出することを特徴とする。
【００１５】
請求項２に係る配管設置支援装置によれば、２本の軸芯が交差する場合には、交差する位置が交点として算出される。また、２本の軸芯が交差しない場合には、すなわち２本の軸芯がねじれの位置にある場合には、２本の軸芯を所定の方向から見た時に２本の軸芯が交差する点を通り、２本の軸芯と交差する線が設定され、この線上の点であって、２本の軸芯の略中心にある点が交点として算出される。これにより、２本の軸芯が交差しない場合にも適切な交点を算出することができる。
【００１６】
請求項３に係る配管設置支援装置は、請求項１又は２に記載の配管設置支援装置において、前記２本の既設置配管の配管形状と前記曲がり配管の両端の配管形状とが交差する場合には、前記２本の既設置配管を最も適切に連結する位置に前記曲がり配管が配置されたと判断する判断手段を備え、前記加工量算出手段は、前記判断手段により前記２本の既設置配管を最も適切に連結する位置に前記曲がり配管が配置されたと判断された場合に加工量を算出することを特徴とする。
【００１７】
請求項３に係る配管設置支援装置によれば、２本の既設置配管を最も適切に連結する位置に曲がり配管が配置されたと判断された場合に加工量が算出される。これにより、既設置配管及び曲がり配管の最適な加工量を算出することができる。
【００１８】
請求項４に係る配管設置支援装置は、請求項３に記載の配管設置支援装置において、前記配置位置決定手段は、前記２本の既設置配管の軸芯の交点と前記曲がり配管の両端の軸芯の交点とを一致させると共に、前記２本の既設置配管のうちの所定の既設置配管の配管形状と前記曲がり配管の両端の配管形状のうちの所定の配管形状とを一致させることにより、前記既設置配管及び前記曲がり配管の３次元データを配置することを特徴とする。
【００１９】
請求項４に係る配管設置支援装置によれば、２本の既設置配管の軸芯の交点と曲がり配管の両端の軸芯の交点とが一致されると共に、２本の既設置配管のうちの所定の既設置配管の配管形状と曲がり配管の両端の配管形状のうちの所定の配管形状とが一致される。これにより、２本の既設置配管が交差する所定の角度と、曲がり配管の曲がり部の角度が一致する場合には、２本の既設置配管を最も適切に連結する位置に曲がり配管を配置することができる。
【００２０】
請求項５に係る配管設置支援装置は、請求項４に記載の配管設置支援装置において、前記配置位置決定手段は、前記曲がり配管を回転移動させる第１の移動手段を備え、前記第１の移動手段は、前記判断手段により前記２本の既設置配管を最も適切に連結する位置に前記曲がり配管が配置されていないと判断された場合には、前記所定の既設置配管の端面中心を基準に前記曲がり配管を回転移動させることを特徴とする。
【００２１】
請求項５に係る配管設置支援装置によれば、曲がり配管が２本の既設置配管を最も適切に連結する位置に配置されていないと判断された場合には、所定の既設置配管の端面中心を基準に曲がり配管が回転移動される。これにより、２本の既設置配管が交差する所定の角度と、曲がり配管の曲がり部の角度が一致しない場合においても、２本の既設置配管を最も適切に連結する位置に曲がり配管を配置することができる。
【００２２】
請求項６に係る配管設置支援装置は、請求項５に記載の配管設置支援装置において、前記配置位置決定手段は、前記曲がり配管を平行移動させる第２の移動手段を備え、前記第２の移動手段は、前記判断手段により前記２本の既設置配管を最も適切に連結する位置に前記曲がり配管が配置されていないと判断された場合には、前記所定の既設置配管の軸芯に対して所定の方向に前記曲がり配管を平行移動させることを特徴とする。
【００２３】
請求項６に係る配管設置支援装置によれば、曲がり配管が２本の既設置配管を最も適切に連結する位置に配置されていないと判断された場合には、所定の既設置配管の端面中心を基準に曲がり配管が回転移動されると共に、所定の既設置配管の軸芯に対して所定の方向に曲がり配管が平行移動される。これにより、２本の既設置配管が交差する所定の角度と、曲がり配管の曲がり部の角度が一致しない場合においても、２本の既設置配管を最も適切に連結する位置に曲がり配管を配置することができる。
【００２４】
請求項７に係る配管設置支援装置は、請求項１から６のいずれかに記載の配管設置支援装置において、前記配置位置決定手段により前記２本の既設置配管及び前記曲がり配管の３次元データが配置された状態で、前記既設置配管の端面と前記曲がり配管の端面との中間に切断面を設定する切断面設定手段を備え、前記加工量算出手段は、前記切断面設定手段により設定された切断面と前記既設置配管の端面との距離、及び前記切断面設定手段により設定された切断面と前記曲がり配管の端面との距離を加工量として算出することを特徴とする。
【００２５】
請求項７に係る配管設置支援装置によれば、既設置配管の端面と、曲がり配管の端面との中間に切断面が設定され、切断面と既設置配管の端面との距離、及び切断面と曲がり配管の端面との距離が加工量として算出される。これにより、既設置配管と曲がり配管との切断面を同一にすることができる。また、既設置配管の加工量と曲がり配管の加工量とを略同一にすることができる。
【００２６】
請求項８に係る配管設置支援装置は、軸芯が一致しないように施設内に配設された２本の既設置配管の端面及び前記２本の既設置配管の端面近傍の断面の形状と、前記２本の既設置配管を連結する取付配管の両端の端面及び前記取付配管の両端の端面近傍の断面の形状とに関する３次元計測結果を取得する取得手段と、前記取得手段により取得された３次元計測結果に基づいて、前記２本の既設置配管の配管形状及び軸芯の位置及び方向を示す３次元データ、及び前記取付配管の両端の配管形状及び軸芯の位置及び方向を示す３次元データを生成する３次元データ生成手段と、前記３次元データ生成手段により生成された３次元データに基づいて前記取付配管が前記２本の既設置配管を最も適切に連結する位置に前記２本の既設置配管及び前記取付配管の３次元データを配置する配置位置決定手段と、前記配置位置決定手段により前記２本の既設置配管及び前記取付配管の３次元データが配置された状態で、前記既設置配管の端面と、前記取付配管の端面との中間に切断面を設定する切断面設定手段と、前記切断面設定手段により設定された切断面と前記既設置配管の端面との距離、及び前記切断面設定手段により設定された切断面と前記取付配管の端面との距離を加工量として算出する加工量算出手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２７】
請求項８に係る配管設置支援装置によれば、軸芯が一致しないように施設内に配設された２本の既設置配管の端面及び断面の形状と、２本の既設置配管を連結する取付配管の両端の端面及び断面の形状とに関する３次元計測結果が取得され、取得された３次元計測結果に基づいて、既設置配管の配管形状及び軸芯の位置及び方向を示す３次元データ、及び取付配管の両端の配管形状及び軸芯の位置及び方向を示す３次元データが生成される。生成された３次元データに基づいて取付配管が２本の既設置配管を最も適切に連結する位置に既設置配管及び取付配管の３次元データが配置され、既設置配管の端面と取付配管の端面との中間に切断面が設定され、設定された切断面と既設置配管の端面との距離、及び設定された切断面と取付配管の端面との距離が加工量として算出される。これにより、配管吊作業を行うことなく、実際の計測結果に基づいて配置位置や加工量を検討することができる。また、既設置配管と取付配管との切断面を同一にすることができる。また、既設置配管の加工量と取付配管の加工量とを略同一にすることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、施設内に設置された２本の既設置配管の軸芯が一致しない場合に、取付配管を実際に吊り上げることなく取付配管設置時の配管の干渉状態の確認や加工量の検討をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１の実施の形態に係る配管設置支援装置１００の全体構成図である。
【図２】配管の干渉を確認する必要がある状況を説明する図である。
【図３】既設置配管１、既設置配管２を示す図である。
【図４】既設置配管１、既設置配管２を示す図である。
【図５】曲がり配管を示す図である。
【図６】配管設置支援装置１００の処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】点群データから略円形のＣＡＤデータを生成する過程を説明する図である。
【図８】３次元データを生成する過程を説明する図である。
【図９】３次元データを生成する過程を説明する図である。
【図１０】３次元データの生成結果を示す模式図である。
【図１１】交点の設定処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】交点を設定する過程を説明する図である。
【図１３】交点を設定する過程を説明する図である。
【図１４】配管設置支援装置１００の既設置配管に対して最適な位置に曲がり配管を配置する処理の流れを示すフローチャートである。
【図１５】最適な位置に曲がり配管を配置する過程を説明する図である。
【図１６】最適な位置に曲がり配管を配置する過程を説明する図である。
【図１７】最適な位置に曲がり配管を配置する過程を説明する図である。
【図１８】最適な位置に曲がり配管を配置する過程を説明する図であり、図７に示す矢印方向から見た図である。
【図１９】最適な位置に曲がり配管を配置する過程を説明する図である。
【図２０】曲がり配管が最適な位置に配置された状態において、加工量を算出する過程を説明する図である。
【図２１】図２０の部分拡大図である。
【図２２】異なる方法により加工量を算出する過程を説明する図である。
【図２３】既設置配管１、既設置配管２の変形例を示す図である。
【図２４】第２の実施の形態に係る配管設置支援装置２００の処理の流れを示すフローチャートである。
【図２５】配管設置支援装置２００の既設置配管に対して最適な位置に曲がり配管を配置する処理の流れを示すフローチャートである。
【図２６】最適な位置に曲がり配管を配置する過程を説明する図である。
【図２７】最適な位置に曲がり配管を配置する過程を説明する図である。
【図２８】最適な位置に曲がり配管を配置する過程を説明する図である。
【図２９】配管設置支援装置２００の効果を説明する図である。
【図３０】第３の実施の形態に係る配管設置支援装置３の既設置配管１、既設置配管２及び直管を示す図である。
【図３１】配管設置支援装置３の既設置配管１、既設置配管２及び直管を示す図である。
【図３２】配管設置支援装置３の処理の流れを示すフローチャートである。
【図３３】配管設置支援装置３の既設置配管に対して最適な位置に直管を配置する処理の流れを示すフローチャートである。
【図３４】最適な位置に直管を配置する過程を説明する図である。
【図３５】最適な位置に直管を配置する過程を説明する図である。
【図３６】最適な位置に直管を配置する過程を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、添付図面に従って本発明に係る配管設置支援装置の好ましい実施の形態について説明する。
【００３１】
＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態に係る配管設置支援装置１００は、主として、３次元ＣＡＤ装置１０と、立体である物体にレーザ光等を照射して形状や位置を３次元で計測する非接触式の３次元計測器２０と、曲がり配管の先端の切断加工等を行う配管加工機３０とで構成される。
【００３２】
３次元ＣＡＤ装置１０は、主として、ＣＰＵ１１と、メモリ１２と、表示制御手段１３と、入力手段１４と、３次元計測データ取得手段１５と、３次元データ生成手段１６と、加工量算出手段１７と、画像生成手段１８と、表示手段１９で構成される。
【００３３】
ＣＰＵ１１は、バスを介して３次元ＣＡＤ装置１０内の各ブロックに接続されており、各ブロックの動作を制御する。また、ＣＰＵ１１は、３次元ＣＡＤ装置１０と、３次元計測器２０及び配管加工機３０との間でデータのやり取りを行う。
【００３４】
メモリ１２は、制御プログラム、各種のアプリケーションソフト等が格納される記憶領域や、プログラム実行時の作業領域を含んでいる。
【００３５】
表示制御手段１３は、画像生成手段１８で生成された画像の中から表示手段１９に表示する画像を選択して表示させる。表示手段１９は、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）モニタや液晶モニタにより構成される。
【００３６】
入力手段１４は、キーボード及びマウスで構成され、操作者からの操作入力を受け付けて、操作入力に応じた信号をＣＰＵ１１に入力する。なお、ポインティングデバイスとしては、マウスのほか、タッチパネルやタッチパッド等を用いることができる。
【００３７】
３次元計測データ取得手段１５は、図２に示すように、既設置配管１、２及び曲がり配管のそれぞれについて、端面の形状及び位置と、端面近傍の配管の直線部の任意の位置における断面の形状及び位置の計測データを３次元計測器２０から取得する。
【００３８】
ここで、既設置配管及び曲がり配管について説明する。既設置配管とは、施設内にあらかじめ設置された配管であり、２本の既設置配管（既設置配管１、既設置配管２）とで構成される。図３は、既設置配管１及び既設置配管２が施設内に配設された状況を上から見た様子を示す模式図であり、図４は既設置配管１及び既設置配管２が施設内に配設された状況を横から見た様子を示す模式図である。既設置配管１及び既設置配管２は、長さが約２００ｍｍ、直径が約２００〜８００ｍｍであり、図３に示すように、上から見て軸芯が所定の角度（本実施の形態では、約１３５度）で交差するように設けられる。既設置配管１及び既設置配管２は、図４に示すように、横から見たときの間隔が１２００ｍｍ〜１３００ｍｍ程度である。既設置配管１及び既設置配管２は、本来、２本の軸芯の偏芯がないように設けられることが望ましいが、実際の配管工事においては偏芯が無いことはありえない。したがって、本実施の形態では、軸芯が所定の幅（本実施の形態では、約１０ｍｍ）だけ偏芯するようとして説明する。
【００３９】
曲がり配管とは、既設置配管１及び既設置配管２を連結する配管であり、長さが１２００ｍｍ〜１３００ｍｍ程、直径が約２００〜８００ｍｍである。曲がり配管は、図５に示すように、既設置配管１と既設置配管２とが交差する角度と略同一の角度の曲がり部と、曲がり部の両端に溶接された直線部とで構成される。
【００４０】
３次元計測データ取得手段１５は、既設置配管及び曲がり配管の端面及び断面の計測データを、各点が三次元座標データを有する複数の点情報の集合体である点群データとして取得する。なお、３次元計測器２０が点群データを取得する方法については後に詳述する。なお、点群データは３次元座標（後に詳述）であるため、本実施の形態においては既設置配管が施設内のどの位置に配置されているかという絶対的な位置を取得するが、曲がり配管によって連結される２本の既設置配管の相対的な位置関係、及び曲がり配管の両端の相対的な位置関係が分かるのであれば絶対的な位置を取得する場合に限定されない。
【００４１】
さらに、３次元計測データ取得手段１５は、３次元計測器２０から取得した３次元データの一覧表、たとえば既設置配管又は曲がり配管の名称、点群データの種類（端面又は断面）、点群データの３次元座標などが関連付けられた一覧表を生成する。生成された一覧表は、３次元計測データ取得手段１５からメモリ１２に出力され、メモリ１２に保存される。
【００４２】
３次元データ生成手段１６は、３次元計測データ取得手段１５が取得した３次元データに基づいて、既設置配管の３次元データ及び曲がり配管の３次元データを生成する。
【００４３】
加工量算出手段１７は、既設置配管と曲がり配管とが重複する部分である干渉部分を加工部分として認識し、加工量を算出する。
【００４４】
このようにして構成された配管設置支援装置１００の作用について説明する。図６は、配管設置支援装置１００の全体の処理の流れを示すフローチャートである。
【００４５】
まず、ＣＰＵ１１は、３次元計測器２０に指示を出し、３次元計測器２０は、図２に示すように、既設置配管の端面及び端面近傍の配管の直線部の任意の位置における断面のそれぞれについて点群データを取得する（ステップＳ１）。図７に示すように、３次元計測器２０は、既設置配管１及び既設置配管２の端面及び任意の断面の外形の形状を最低計測点数（真円の場合には３点であり、楕円の場合は４点であるが、φ３００〜φ１０００程度の配管の場合には、８点〜１６点を計測することが望ましい。本実施の形態では、最低計測点数は８点とする）分取得する。図７では、計測点が黒丸で示されている。
【００４６】
ＣＰＵ１１は、３次元計測器２０に指示を出し、３次元計測器２０は、ステップＳ１と同様の方法により、曲がり配管の先端の端面及び端面近傍の配管の直線部の任意の位置における断面の形状を計測し、それぞれについて点群データを取得する（ステップＳ２）。
【００４７】
ＣＰＵ１１は、３次元計測データ取得手段１５に指示を出し、３次元計測データ取得手段１５は、ステップＳ１、Ｓ２で３次元計測器２０が取得したデータを３次元計測器２０から取得し、メモリ１２に保存する（ステップＳ３）。また、３次元計測データ取得手段１５は、ステップＳ３で取得したデータの一覧表を生成し、メモリ１２に保存する（ステップＳ４）。
【００４８】
ＣＰＵ１１は、３次元データ生成手段１６に指示を出し、３次元データ生成手段１６は、メモリ１２に記憶された点群データを取得し、図８に示すように８点の計測点を連結することにより、既設置配管及び曲がり配管のそれぞれについて端面及び断面の各形状の略円形（２次元）のＣＡＤデータを生成すると共に、生成された略円形のＣＡＤデータの中心を検出する（ステップＳ５）。
【００４９】
３次元データ生成手段１６は、ステップＳ５で生成された既設置配管の先端端面及び端面近傍の配管の直線部の任意の位置における断面の略円形のＣＡＤデータに基づいて、既設置配管１及び既設置配管２の端面を含む配管の外形の形状（以下、配管形状という）及び軸芯の位置、方向を示す３次元データを生成し、計測点の３次元座標に基づいて既設置配管の３次元データを仮想空間内の既設置配管の座標系に配置する（ステップＳ６）。
【００５０】
すなわち、３次元データ生成手段１６は、図９に示すように、既設置配管１及び既設置配管２のそれぞれについて、端面の略円形のＣＡＤデータ及び断面の略円形のＣＡＤデータを指定し、これを連結することにより既設置配管１及び既設置配管２の配管形状の３次元データを生成する。また、３次元データ生成手段１６は、ステップＳ５で生成された端面の中心と断面の中心とを指定し、これを連結することにより既設置配管１、既設置配管２の軸芯の位置、方向を示す３次元データを生成する。これにより、既設置配管１、既設置配管２について、計測結果に基づいた正確な配管形状及び軸芯の３次元データを得ることができる。
【００５１】
そして、３次元データ生成手段１６は、計測された３次元座標を再現するように、既設置配管１及び既設置配管２の３次元データを仮想空間内の既設置配管の座標系に配置する。これにより、図１０に示すように、既設置配管１及び既設置配管２の３次元データが一体化されると共に、実際の配管設置状況を仮想空間内に忠実に再現することができる。したがって、仮想空間内で既設置配管の座標系を移動させることで、既設置配管１及び既設置配管２の３次元データを同時に、かつ同様に移動させることができる。
【００５２】
次に、３次元データ生成手段１６は、ステップＳ６と同様の方法により、曲がり配管の両側の端面及び任意の断面の略円形のＣＡＤデータに基づいて、曲がり配管の両端の配管形状及び軸芯の位置、方向を示す３次元データを生成する。そして、３次元データ生成手段１６は、計測点の３次元座標に基づいて曲がり配管の３次元データを仮想空間内の曲がり配管の座標系に配置する（ステップＳ７）。その結果、図１０に示すように、曲がり配管の両端の３次元データが一体化されると共に、曲がり配管の両端の先端部の相対的な位置関係を再現した３次元データを生成することができる。したがって、仮想空間内で曲がり配管の座標系を移動させることで、曲がり配管の両端の３次元データを同時に、かつ同様に移動させることができる。
【００５３】
なお、既設置配管の座標系と曲がり配管の座標系とは同じ座標系でもよいし、別の座標系でもよいが、本実施の形態では別の座標系に配置することとする。また、複数の曲がり配管がある場合には、全ての曲がり配管を同じ座標系に配置してもよいし、曲がり配管毎に異なる座標系に配置してもよい。
【００５４】
３次元データ生成手段１６は、ステップＳ６で生成された既設置配管の３次元データ及びステップＳ７で生成された曲がり配管の３次元データに基づいて、既設置配管及び曲がり配管の交点を設定する（ステップＳ８）。ここで交点とは、既設置配管１、既設置配管及び曲がり配管の曲がり点（図２参照）を示す点である。ステップＳ８の処理について、図１０のフローチャートを用いて説明する。図１０では、曲がり配管を例に説明するが、実際には曲がり配管のみでなく、既設置配管についても同様の処理が行われる。
【００５５】
３次元データ生成手段１６は、図１２に示すように、曲がり配管の３次元データを上から見た場合に、曲がり配管の両端の軸芯が交差する点を仮想交点として生成する（ステップＳ２０）。
【００５６】
３次元データ生成手段１６は、ステップＳ２１で生成した曲がり配管の軸芯の３次元データを横から見たときに、軸芯が交差するか否かを判断する（ステップＳ２１）。横から見たときに軸芯が交差する場合（ステップＳ２１でＹＥＳ）は、ステップＳ２１で生成した曲がり配管の軸芯の３次元データを横から見たときにも、ステップＳ２０で生成した仮想交点で軸芯が交差する場合である。したがって、３次元データ生成手段１６は、ステップＳ２０で生成した仮想交点を交点として算出する（ステップＳ２２）。
【００５７】
横から見たときに軸芯が交差しない場合（ステップＳ２１でＮＯ）は、図１３に示すように、軸芯がねじれの位置にある場合である。この場合には、３次元データ生成手段１６は、ステップＳ２０で生成した仮想交点を通り、２本の軸芯のそれぞれと最短距離で交差する線を生成する（ステップＳ２３）。そして、３次元データ生成手段１６は、ステップＳ２３で生成した線上の点であって、２本の軸芯の中点を交点として算出する（ステップＳ２４）。これにより、曲がり配管の２本の軸芯が交差しない場合にも、適切な交点を算出することができる。
【００５８】
３次元データ生成手段１６は、同様の方法により既設置配管１の軸芯と既設置配管２の交点を算出する。３次元データ生成手段１６は、このようにして設定された既設置配管の交点の３次元データを既設置配管の配管形状及び軸芯の３次元データと一体化し、曲がり配管の交点の３次元データを曲がり配管の配管形状及び軸芯の３次元データと一体化する（ステップＳ９）。
【００５９】
ＣＰＵ１１は、３次元データ生成手段１６により生成された既設置配管の３次元データが配置された座標系に、３次元データ生成手段１６により生成された曲がり配管の３次元データが配置された座標系を挿入する（ステップＳ１０）。これにより、既設置配管の座標系と、曲がり配管の座標系との２つの座標系を含む仮想空間が生成され、実際の配管端面の位置や面倒れ状況などをＣＡＤシステム上で再現することができる。なお、本実施の形態では、既設置配管の座標系に曲がり配管の座標系を挿入したが、曲がり配管の座標系に既設置配管の座標系を挿入してもよい。
【００６０】
そして、曲がり配管の配置位置を検討するステップ（ステップＳ１１）へ進む。図１４は、ＣＰＵ１１が曲がり配管の配置位置を検討し、最適な位置に曲がり配管を配置する処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１１の処理を開始する前には、図１５に示すように、既設置配管と曲がり配管は任意の位置に設置されている。以下、既設置配管１の配管形状をＡ１、軸芯をａ１とし、既設置配管２の配管形状をＡ２、軸芯をａ２とし、軸芯ａ１と軸芯ａ２とに基づいて設定された交点をαとする。また、曲がり配管の配管形状をＢ１、Ｂ２、軸芯をｂ１、ｂ２とし、軸芯ｂ１と軸芯ｂ２とに基づいて設定された交点をβとする。
【００６１】
ＣＰＵ１１は、曲がり配管の座標系を平行移動又は回転移動させて、交点αと交点βとを一致させる（ステップＳ３０）。すなわち、曲がり点を基準として配置位置の検討を行う。そして、ＣＰＵ１１は、軸芯をａ１と軸芯ｂ１とを一致させる（ステップＳ３１）。
【００６２】
ステップＳ３０、Ｓ３１が行われた後の状況を図１６及び図１７に示す。図１６と図１７は、既設置配管及び曲がり配管の配置状況は同じであるが、視線方向が異なる図である。ＣＰＵ１１は、配管形状Ａ１と配管形状Ｂ１とが一致しているか否かを判断する（ステップＳ３２）。配管形状Ａ１と配管形状Ｂ１とが一致していない場合（ステップＳ３２でＮＯ）は、ＣＰＵ１１はエラーであると判断し、処理を終了する（ステップＳ３３）。
【００６３】
配管形状Ａ１と配管形状Ｂ１とが一致する場合（ステップＳ３２でＹＥＳ）は、ＣＰＵ１１は、配管形状Ａ２と配管形状Ｂ２とが一致しているか否かを判断する（ステップＳ３４）。
【００６４】
配管形状Ａ２と配管形状Ｂ２とが一致している場合（ステップＳ３４でＹＥＳ）には、軸芯をａ１と軸芯ｂ１とが一致し、交点αと交点βとが一致し、軸芯ａ２と軸芯ｂ２とが一致している、すなわち曲がり配管が既設置配管に対して最適な位置に配置されているため、処理を終了する（ステップＳ３７）。これにより、既設置配管１、既設置配管２が交差する角度と、曲がり配管の曲がり部の角度が一致する場合には、既設置配管１、既設置配管２を最も適切に連結する位置に曲がり配管を配置することができる。
【００６５】
配管形状Ａ２と配管形状Ｂ２とが一致していない場合（ステップＳ３４でＮＯ）とは、製造誤差等により既設置配管１と既設置配管２とのなす角度と曲がり配管の曲がり部の角度とが一致しない場合や、既設置配管１と既設置配管２との軸芯が偏芯している場合である。図３、図４はこのケースに該当する。この場合には、ＣＰＵ１１は、図１７、図１８（図１７の矢印方向から見た図）に示すように、既設置配管１の端面中心Ｃを中心に曲がり配管の座標系を所定の角度だけ回転移動させ（ステップＳ３５）、配管形状Ａ２と配管形状Ｂ２とが交差するか否かを判断する（ステップＳ３６）。ここで、端面中心とは、端面と軸芯とが交差する点である。
【００６６】
配管形状Ａ２と配管形状Ｂ２とが交差しない場合（ステップＳ３６でＮＯ）には、再度既設置配管１の端面中心Ｃを中心に曲がり配管の座標系を所定の角度だけ回転移動させる（ステップＳ３５）。
【００６７】
配管形状Ａ２と配管形状Ｂ２とが交差する場合（ステップＳ３６でＹＥＳ）には、図１９に示すように、配管形状Ａ１と配管形状Ｂ１とが交差し、配管形状Ａ２と配管形状Ｂ２とが交差する、すなわち曲がり配管が既設置配管に対して最適な位置に配置されている場合であるため、処理を終了する（ステップＳ３７）。これにより、既設置配管１、既設置配管２が交差する角度と、曲がり配管の曲がり部の角度が一致しない場合においても、既設置配管１、既設置配管２を最も適切に連結する位置に曲がり配管を配置することができる。
【００６８】
これにより、曲がり配管の配置位置を検討するステップ（ステップＳ１１）が終了される。曲がり配管の配置位置を検討するステップ（ステップＳ１１）が終了したら、最適な位置に配置された曲がり配管の点群データの３次元座標、軸芯の位置、方向の３次元データがメモリ１２に保存される。
【００６９】
なお、本実施の形態では、ステップＳ１１においてＣＰＵ１１が自動的に曲がり配管の配置位置を検討したが、手動で曲がり配管の配置位置の検討をすることもできる。この場合には、ユーザの操作に合わせて、ＣＰＵ１１が視線方向の切り替えを自動的に行うようにしてもよい。この場合には、ＣＰＵ１１は、ステップＳ３６〜Ｓ３７は図１６に示すような上面図を表示手段１９に表示させ、ステップＳ３５、Ｓ３６は図１７、図１９に示すような斜視図や図１８に示すような側面図を表示手段１９に表示させるようにすればよい。
【００７０】
ＣＰＵ１１は、加工量算出手段１７に指示を出し、加工量算出手段１７は加工量を算出する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２の処理について図２０、２１を用いて説明する。図２０は、ステップＳ１１により曲がり配管が最適な位置に配置された状態を示す図であり、図２１は、図２０の部分拡大図である。
【００７１】
まず、ＣＰＵ１１は、既設置配管と曲がり配管の端面との略中間に切断面Ｄ１、Ｄ２を設定する。切断面Ｄ１は、外形形状Ａ１と外形形状Ｂ１とに基づいて設定され、切断面Ｄ２は外形形状Ａ２と外形形状Ｂ２とに基づいて設定される。
【００７２】
ＣＰＵ１１が切断面を設定する方法について具体的に説明する。例えば、配管形状Ａ２と配管形状Ｂ２とに基づいて切断面Ｄ２を設定するには、まず、図２１に示すように、外形形状Ａ２の端面の円周上に任意の数の点Ａ２−１、Ａ２−２、Ａ２−３・・・（点の数は最低３箇所）が設定される。次に、外形形状Ｂ２の端面の円周上に、点Ａ２−１、Ａ２−２、Ａ２−３・・・に対応する点Ｂ２−１、Ｂ２−２、Ｂ２−３・・・が設定される。ここで、点Ｂ２−１は、外形形状Ｂ２の端面の円周上の点であって、点Ａ２−１に最も近い点であり、点Ｂ２−２は、外形形状Ｂ２の端面の円周上のであって、点Ａ２−２に最も近い点であり、点Ｂ２−３は、外形形状Ｂ２の端面の円周上のであって、点Ａ２−３に最も近い点である。
【００７３】
次に、対応する２つの点（点Ａ２−１と点Ｂ２−１、点Ａ２−２と点Ｂ２−２、点Ａ２−３と点Ｂ２−３・・・）を結ぶ線が生成され、生成した線上の対応する２つの点の中間位置に点Ｄ２−１、Ｄ２−２、Ｄ２−３・・・が設定される。ここで、点Ｄ２−１は点Ａ２−１と点Ｂ２−１との中間位置にある点であり、点Ｄ２−２は点Ａ２−２と点Ｂ２−２との中間位置にある点であり、点Ｄ２−３は点Ａ２−３と点Ｂ２−３との中間位置にある点である。そして、設定された点Ｄ２−１、Ｄ２−２、Ｄ２−３・・・を含む面が切断面Ｄ２として設定される。
【００７４】
同様の方法により、配管形状Ａ１と配管形状Ｂ１とに基づいて切断面Ｄ１を設定する。これにより、既設置配管の端面と曲がり配管の端面との傾斜との中間の傾斜となるように切断面を設定することができ、既設置配管と曲がり配管とが適切に溶接可能となる。また、既設置配管１、既設置配管２の加工量と曲がり配管の加工量とを略同一にすることができる。
【００７５】
ＣＰＵ１１は、設定した切断面の３次元データを加工量算出手段１７に出力する。加工量算出手段１７は、点Ａ１−１、Ａ１−２、Ａ１−３・・・と切断面Ｄ１との距離をそれぞれ既設置配管１の加工量として算出し、点Ａ２−１、Ａ２−２、Ａ２−３・・・と切断面Ｄ２との距離をそれぞれ既設置配管２の加工量として算出し、点Ｂ１−１、Ｂ１−２、Ｂ１−３・・・と切断面Ｄ１の距離及び点Ｂ２−１、Ｂ２−２、Ｂ２−３・・・と切断面Ｄ２の距離をそれぞれ曲がり配管の加工量として算出する。各点と切断面との距離は、各点から切断面へ垂線を下ろし、その垂線の長さを算出すればよい。なお、加工量の算出方法はこれにかぎらず、点Ａ１−１、Ａ１−２、Ａ１−３・・・と点Ｄ１−１、Ｄ１−２、Ｄ１−３・・・との距離等を加工量として算出してもよい。
【００７６】
加工量算出手段１７は、算出した加工量を点群データと共にメモリ１２に保存する。また、加工量算出手段１７は、算出した加工量を表示制御手段１３を介して表示手段１９に出力する（ステップＳ１３）。これにより、表示手段１９に加工量が表示され、実配管を加工する際の加工量として現場への指示に用いることができる。
【００７７】
また、加工量算出手段１７は、算出された加工量を配管加工機３０へ出力する（ステップＳ１３）。これにより、算出された加工量をそのまま配管加工機３０で使用することができ、配管加工が容易となる。
【００７８】
本実施の形態によれば、実際の計測結果に基づいて既設置配管の３次元データ及び曲がり配管の３次元データを生成するため、配管吊作業を行うことなく、既設置配管に対する曲がり配管の配置位置や、既設置配管及び曲がり配管の加工量を検討することができる。
【００７９】
また、本実施の形態によれば、軸芯の交点に基づいて既設置配管に対する曲がり配管の配置位置を決定することにより、曲がり配管を既設置配管に対して最適な位置に配置することができる。
【００８０】
また、本実施の形態によれば、既設置配管と曲がり配管との切断面を同一にすることができる。したがって、既設置配管と曲がり配管とを適切に溶接可能な切断面及び加工量を指示することができる。
【００８１】
なお、本実施の形態では、ステップＳ１２において、既設置配管の端面と曲がり配管の端面との中間位置に切断面を設定したが、既設置配管の加工量が最小となるように切断面を設定するようにしてもよい。この場合には、図２２に示すように、ステップＳ１２と同様の方法により切断面Ｄ１、Ｄ２を設定し、切断面Ｄ１、Ｄ２をそれぞれ切断面Ｄ１、Ｄ２に垂直方向に移動させ、既設置配管と接触する位置で停止させることにより、切断面Ｄ１’、Ｄ２’を設定すればよい。そのため、配管の先端の切断加工等が容易な曲がり配管を主として加工すればよい。
【００８２】
また、本実施の形態では、図４に示すように既設置配管１の軸芯と既設置配管２の軸芯とが偏芯して配設された場合を例に説明したが、図２３に示すように既設置配管１の軸芯と既設置配管２の軸芯とが傾斜している場合（図２３は傾斜が５°の場合を例示している）にも適用することができる。
【００８３】
なお、本実施の形態では、曲がり配管の両端の先端部の３次元データを曲がり配管の座標系に配置し、曲がり配管の座標系を移動させることにより曲がり配管の両端の先端部の３次元データを一体として移動させたが、曲がり配管の両端の先端部の３次元データが一体として移動するのであればどのような方法でもかまわない。例えば、曲がり配管の両端の先端部をそれぞれ別の座標系に配置し、その後別の座標系に配置された両端の先端部の３次元画像を関連付け、一方を移動させると関連付けられたもう一方も移動するとしてもよい。
【００８４】
また、本実施の形態では、曲がり配管の平行移動及び回転移動は、曲がり配管用の座標系を座標変換することにより行ったが、座標系全体を平行移動及び回転移動させる方法に限らず、入力された平行移動及び回転移動の量に応じて点群データの位置を平行移動、回転移動することにより行なってもよい。
【００８５】
また、本実施の形態では、曲がり配管用の座標系を移動させることにより、配置位置の検討を行ったが、既設置配管用の座標系を移動させるようにしてもよい。
【００８６】
＜第２の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態は、ステップＳ１１において、交点αと交点βとを一致させ、かつ軸芯をａ１と軸芯ｂ１とを一致させたときに、配管形状Ａ２と配管形状Ｂ２とが一致していない場合には、既設置配管１の端面中心Ｃを中心に曲がり配管を回転移動させることにより曲がり配管を既設置配管に対して最適な位置に配置したが、曲がり配管を既設置配管に対して最適な位置に配置する方法はこれに限られない。
【００８７】
本発明の第２の実施の形態は、交点αと交点βとを一致させ、かつ軸芯をａ１と軸芯ｂ１とを一致させたときに、配管形状Ａ２と配管形状Ｂ２とが一致していない場合には、曲がり配管を回転移動及び平行移動させることにより曲がり配管を既設置配管に対して最適な位置に配置する場合である。以下、第２の実施の形態に係る配管設置支援装置２００について説明する。なお、配管設置支援装置２００の構成は、配管設置支援装置１００の構成と同一であるため、説明を省略する。また、第１の実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００８８】
配管設置支援装置２００の作用について説明する。図２４は、配管設置支援装置２００の全体の処理の流れを示すフローチャートである。
【００８９】
まず、ＣＰＵ１１は、３次元計測器２０に指示を出し、３次元計測器２０は、既設置配管の端面及び端面近傍の配管の直線部の任意の位置における断面のそれぞれについて点群データを取得する（ステップＳ１）。
【００９０】
ＣＰＵ１１は、３次元計測器２０に指示を出し、３次元計測器２０は、ステップＳ１と同様の方法により、曲がり配管の先端の端面及び端面近傍の配管の直線部の任意の位置における断面の形状を計測し、それぞれについて点群データを取得する（ステップＳ２）。
【００９１】
ＣＰＵ１１は、３次元計測データ取得手段１５に指示を出し、３次元計測データ取得手段１５は、ステップＳ１、Ｓ２で３次元計測器２０が取得したデータを３次元計測器２０から取得し、メモリ１２に保存する（ステップＳ３）。また、３次元計測データ取得手段１５は、ステップＳ３で取得したデータの一覧表を生成し、メモリ１２に保存する（ステップＳ４）。
【００９２】
ＣＰＵ１１は、３次元データ生成手段１６に指示を出し、３次元データ生成手段１６は、メモリ１２に記憶された点群データを取得してこれらを連結することにより、既設置配管及び曲がり配管のそれぞれについて端面及び断面の各形状の略円形（２次元）のＣＡＤデータを生成すると共に、生成された略円形のＣＡＤデータの中心を検出する（ステップＳ５）。
【００９３】
３次元データ生成手段１６は、ステップＳ５で生成された既設置配管の先端端面及び端面近傍の配管の直線部の任意の位置における断面の略円形のＣＡＤデータに基づいて、既設置配管１及び既設置配管２の配管形状及び軸芯の位置、方向を示す３次元データを生成し、計測点の３次元座標に基づいて既設置配管の３次元データを仮想空間内の既設置配管の座標系に配置する（ステップＳ６）。
【００９４】
次に、３次元データ生成手段１６は、ステップＳ６と同様の方法により、曲がり配管の両側の端面及び任意の断面の略円形のＣＡＤデータに基づいて曲がり配管の両端の配管形状及び軸芯の位置、方向を示す３次元データを生成し、計測点の３次元座標に基づいて曲がり配管の３次元データを仮想空間内の曲がり配管の座標系に配置する（ステップＳ７）。その結果、曲がり配管の両端の先端部の相対的な位置関係を再現した３次元データを生成することができる。
【００９５】
３次元データ生成手段１６は、ステップＳ６で生成された既設置配管の３次元データ及びステップＳ７で生成された曲がり配管の３次元データに基づいて、既設置配管及び曲がり配管の交点を設定する（ステップＳ８）。
【００９６】
３次元データ生成手段１６は、同様の方法により既設置配管１の軸芯と既設置配管２の軸芯の３次元データを生成し、この２本の軸芯に基づいて既設置配管の交点を設定する。３次元データ生成手段１６は、このようにして設定された曲がり配管の交点の位置情報を曲がり配管の配管形状及び軸芯の３次元データと一体化し、既設置配管の交点の位置情報を既設置配管の配管形状及び軸芯の３次元データと一体化する（ステップＳ９）。
【００９７】
ＣＰＵ１１は、３次元データ生成手段１６により生成された既設置配管の３次元データが配置された座標系に、３次元データ生成手段１６により生成された曲がり配管の３次元データが配置された座標系を挿入する（ステップＳ１０）。これにより、既設置配管の座標系と、曲がり配管の座標系との２つの座標系を含む仮想空間が生成され、実際の配管端面の位置や面倒れ状況などをＣＡＤシステム上で再現することができる。
【００９８】
そして、曲がり配管の配置位置を検討するステップ（ステップＳ１４）へ進む。図２５は、ＣＰＵ１１が曲がり配管の配置位置を検討し、最適な位置に曲がり配管を配置する処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ２０の処理を開始する前には、図１５に示すように、既設置配管と曲がり配管は任意の位置に設置されている。以下、既設置配管１の配管形状をＡ１、軸芯をａ１とし、既設置配管２の配管形状をＡ２、軸芯をａ２とし、軸芯ａ１と軸芯ａ２とに基づいて設定された交点をαとする。また、曲がり配管の配管形状をＢ１、Ｂ２、軸芯をｂ１、ｂ２とし、軸芯ｂ１と軸芯ｂ２とに基づいて設定された交点をβとする。
【００９９】
ＣＰＵ１１は、曲がり配管の座標系を平行移動又は回転移動させて、図２６に示すように、交点αと交点βとを一致させ（ステップＳ３０）、軸芯をａ１と軸芯ｂ１とを一致させる（ステップＳ３１）。
【０１００】
ＣＰＵ１１は、配管形状Ａ１と配管形状Ｂ１とが一致しているか否かを判断する（ステップＳ３２）。配管形状Ａ１と配管形状Ｂ１とが一致していない場合（ステップＳ３２でＮＯ）は、ＣＰＵ１１はエラーであると判断し、処理を終了する（ステップＳ３３）。
【０１０１】
配管形状Ａ１と配管形状Ｂ１とが一致する場合（ステップＳ３２でＹＥＳ）は、ＣＰＵ１１は、配管形状Ａ２と配管形状Ｂ２とが一致しているか否かを判断する（ステップＳ３４）。
【０１０２】
配管形状Ａ２と配管形状Ｂ２とが一致している場合（ステップＳ３４でＹＥＳ）には、軸芯をａ１と軸芯ｂ１とが一致し、交点αと交点βとが一致し、軸芯ａ２と軸芯ｂ２とが一致している、すなわち曲がり配管が既設置配管に対して最適な位置に配置されているため、処理を終了する（ステップＳ３７）。
【０１０３】
配管形状Ａ２と配管形状Ｂ２とが一致していない場合（ステップＳ３４でＮＯ）とは、図２６に示すように、製造誤差等により既設置配管１と既設置配管２とのなす角度と曲がり配管の曲がり部の角度とが一致しない場合や、既設置配管１と既設置配管２との軸芯が偏芯している場合である。この場合には、ＣＰＵ１１は、まず、図２７に示すように、軸芯ａ１に対して角度θ１／２（軸芯ｂ１と軸芯ｂ２とのなす角度θ１とする）だけ回転させた方向に、曲がり配管の座標系を所定の距離だけ移動させる（ステップＳ４０）。ＣＰＵ１１は、その後、図２８に示すように、既設置配管１の端面中心Ｅを中心に曲がり配管の座標系を所定の角度だけ回転移動させる（ステップＳ４１）。
【０１０４】
ＣＰＵ１１は、配管形状Ａ１と配管形状Ｂ１とが交差し、かつ配管形状Ａ２と配管形状Ｂ２とが交差するか否かを判断する（ステップＳ４２）。
【０１０５】
配管形状Ａ１と配管形状Ｂ１とが交差しない、又は配管形状Ａ２と配管形状Ｂ２とが交差しない場合（ステップＳ４２でＮＯ）には、ＣＰＵ１１は、再度、軸芯ａ１に対して角度θ１／２だけ軸芯ａ２の方に回転させた方向に、曲がり配管の座標系を所定の距離だけ移動させ（ステップＳ４０）、既設置配管１の端面中心Ｅを中心に曲がり配管の座標系を所定の角度だけ回転移動させる（ステップＳ４１）。
【０１０６】
配管形状Ａ１と配管形状Ｂ１とが交差し、かつ配管形状Ａ２と配管形状Ｂ２とが交差する場合（ステップＳ４２でＹＥＳ）には、曲がり配管が既設置配管に対して最適な位置に配置されている場合であるため、処理を終了する（ステップＳ３７）。
【０１０７】
これにより、曲がり配管の配置位置を検討するステップ（ステップＳ１４）が終了される。曲がり配管の配置位置を検討するステップ（ステップＳ１４）が終了したら、最適な位置に配置された曲がり配管の点群データの３次元座標、軸芯のベクトル式がメモリ１２に保存される。
【０１０８】
ＣＰＵ１１は、加工量算出手段１７に指示を出し、加工量算出手段１７は加工量を算出する（ステップＳ１２）。加工量算出手段１７は、算出した加工量を点群データと共にメモリ１２に保存する。また、加工量算出手段１７は、算出した加工量を表示制御手段１３を介して表示手段１９に出力する（ステップＳ１３）。
【０１０９】
本実施の形態によれば、既設置配管１、既設置配管２が交差する角度と、曲がり配管の曲がり部の角度が一致しない場合においても、既設置配管１、既設置配管２を最も適切に連結する位置に曲がり配管を配置することができる。
【０１１０】
また、本実施の形態によれば、曲がり配管、既設置配管の軸芯と、切断面とがなす角度を平均化することができる。図２９は、軸芯ａ１に対して４５°（軸芯ａ１と軸芯ａ２との角度の１／２）だけ回転させた方向に曲がり配管の座標系を平行移動する場合（軸芯ｂ１−１、ｂ２−１）と、軸芯ａ１に対して角度θ１／２だけ回転させた方向に曲がり配管の座標系を平行移動する場合（軸芯ｂ１−２、ｂ２−２）とを比較した図である。
【０１１１】
軸芯ａ１と軸芯ｂ１−１とのなす角度θ２−１と、軸芯ａ２と軸芯ｂ２−１とのなす角度θ３−１とは大きく異なる。すなわち、曲がり配管の軸芯と切断面とのなす角度が、一方は鋭角となり、他方は鈍角となる。それに対し、軸芯ａ１と軸芯ｂ１−２のなす角度θ２−２と、軸芯ａ２と軸芯ｂ２−２とのなす角度θ３−２は略同一である。すなわち、曲がり配管の軸芯と切断面とのなす角度は、両端で略同一となる。このように、軸芯ａ１に対して角度θ１／２だけ回転させた方向に曲がり配管の座標系を平行移動することで、軸芯と切断面とがなす角度を平均化することができる。したがって、配管内に流体が流れる場合に所定の箇所に力が集中することがない。
【０１１２】
＜第３の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態は、軸芯が所定の角度で交差するように設けられた既設置配管１及び既設置配管２を曲がり配管により連結したが、軸芯が所定の角度で交差するように設けられた既設置配管１及び既設置配管２を連結するのは曲がり配管に限られない。
【０１１３】
本発明の第３の実施の形態は、軸芯が所定の角度で交差するように設けられた既設置配管１及び既設置配管２を直管で連結する場合である。以下、第３の実施の形態に係る配管設置支援装置３について説明する。なお、配管設置支援装置３の構成は、配管設置支援装置１００の構成と同一であるため、説明を省略する。また、第１の実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１１４】
既設置配管は、施設内にあらかじめ設置された配管であり、２本の既設置配管（既設置配管１、既設置配管２）とで構成される。図３０は、既設置配管１及び既設置配管２が施設内に配設された状況を上から見た様子を示す模式図であり、図３１は既設置配管１及び既設置配管２が施設内に配設された状況を横から見た様子を示す模式図である。既設置配管１及び既設置配管２は、長さが約２００ｍｍ、直径が約２００〜８００ｍｍであり、横から見たときの間隔が１２００ｍｍ〜１３００ｍｍ程度となるように配設される。また、既設置配管１及び既設置配管２は、上から見て軸芯が所定の幅で偏芯し、横から見て軸芯が所定の幅だけ偏芯するように配設される。直管は、既設置配管１及び既設置配管２を連結する配管であり、長さが１２００ｍｍ〜１３００ｍｍ程、直径が約２００〜８００ｍｍである。
【０１１５】
配管設置支援装置３の作用について説明する。図３２は、配管設置支援装置３の全体の処理の流れを示すフローチャートである。
【０１１６】
まず、ＣＰＵ１１は、３次元計測器２０に指示を出し、３次元計測器２０は、既設置配管の端面及び端面近傍の配管の直線部の任意の位置における断面のそれぞれについて点群データを取得する（ステップＳ１）。
【０１１７】
ＣＰＵ１１は、３次元計測器２０に指示を出し、３次元計測器２０は、ステップＳ１と同様の方法により、曲がり配管の先端の端面及び端面近傍の配管の直線部の任意の位置における断面の形状を計測し、それぞれについて点群データを取得する（ステップＳ２）。
【０１１８】
ＣＰＵ１１は、３次元計測データ取得手段１５に指示を出し、３次元計測データ取得手段１５は、ステップＳ１、Ｓ２で３次元計測器２０が取得したデータを３次元計測器２０から取得し、メモリ１２に保存する（ステップＳ３）。また、３次元計測データ取得手段１５は、ステップＳ３で取得したデータの一覧表を生成し、メモリ１２に保存する（ステップＳ４）。
【０１１９】
ＣＰＵ１１は、３次元データ生成手段１６に指示を出し、３次元データ生成手段１６は、メモリ１２に記憶された点群データを取得してこれらを連結することにより、既設置配管及び曲がり配管のそれぞれについて端面及び断面の各形状の略円形（２次元）のＣＡＤデータを生成すると共に、生成された略円形のＣＡＤデータの中心を検出する（ステップＳ５）。
【０１２０】
３次元データ生成手段１６は、ステップＳ５で生成された既設置配管の先端端面及び端面近傍の配管の直線部の任意の位置における断面の略円形のＣＡＤデータに基づいて、既設置配管１及び既設置配管２の配管形状及び軸芯の位置、方向を示す３次元データを生成し、計測点の３次元座標に基づいて既設置配管の３次元データを仮想空間内の既設置配管の座標系に配置する（ステップＳ６）。
【０１２１】
次に、３次元データ生成手段１６は、ステップＳ６と同様の方法により、曲がり配管の両側の端面及び任意の断面の略円形のＣＡＤデータに基づいて曲がり配管の両端の配管形状及び軸芯の位置、方向を示す３次元データを生成し、計測点の３次元座標に基づいて曲がり配管の３次元データを仮想空間内の曲がり配管の座標系に配置する（ステップＳ７）。
【０１２２】
３次元データ生成手段１６は、ステップＳ６で生成された既設置配管の３次元データ及びステップＳ７で生成された曲がり配管の３次元データに基づいて、既設置配管及び曲がり配管の交点を設定する（ステップＳ８）。
【０１２３】
３次元データ生成手段１６は、同様の方法により既設置配管１の軸芯と既設置配管２の軸芯の３次元データを生成し、この２本の軸芯に基づいて既設置配管の交点を設定する。３次元データ生成手段１６は、このようにして設定された曲がり配管の交点の位置情報を曲がり配管の配管形状及び軸芯の３次元データと一体化し、既設置配管の交点の位置情報を既設置配管の配管形状及び軸芯の３次元データと一体化する（ステップＳ９）。
【０１２４】
ＣＰＵ１１は、３次元データ生成手段１６により生成された既設置配管の３次元データが配置された座標系に、３次元データ生成手段１６により生成された曲がり配管の３次元データが配置された座標系を挿入する（ステップＳ１０）。これにより、既設置配管の座標系と、曲がり配管の座標系との２つの座標系を含む仮想空間が生成され、実際の配管端面の位置や面倒れ状況などをＣＡＤシステム上で再現することができる。
【０１２５】
そして、曲がり配管の配置位置を検討するステップ（ステップＳ１５）へ進む。図３３は、ＣＰＵ１１が曲がり配管の配置位置を検討し、最適な位置に曲がり配管を配置する処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１５の処理を開始する前には、既設置配管と直管は任意の位置に設置されている。以下、既設置配管１の配管形状をＦ、軸芯をｆとし、既設置配管２の配管形状をＧ、軸芯をｇとする。また、直管の配管形状をＨ、軸芯をｈとする。
【０１２６】
まず、ＣＰＵ１１は、図３４に示すように、直管の一方の端面の端面中心ｈ１と、既設置配管１の端面中心ｆ１とを一致させるように直管の座標系を平行移動する（ステップＳ５０）。
【０１２７】
ＣＰＵ１１は、直管の軸芯ｈと、既設置配管１の軸芯ｆとが一致するように、すなわち既設置配管１のベクトル式のベクトル成分と、直管のベクトル式のベクトル成分とが一致するように、直管の端面中心ｈ１を軸に数式１を用いて直管の座標系を回転させる（ステップＳ５１）。
【０１２８】
【数１】
2011118581.tif 000003
【０１２９】
ＣＰＵ１１は、図３４に示すように、直管の端面中心ｈ２と、既設置配管２の端面中心ｇ１との距離ｔ１が基準（１ｍｍ程度）以上か否かを判断する（ステップＳ５２）。直管の端面中心ｈ２と、既設置配管２の端面中心ｇ１とは、完全に一致する必要は無く、配管の肉厚等の条件にもよるが１ｍｍ程度離れていても配管の接続に問題はない。そのため、ステップＳ３５では、基準を配管の接続に問題がない程度（１ｍｍ程度）を基準としている。
【０１３０】
直管の端面中心ｈ２と、既設置配管２の端面中心ｇ１との距離ｔ１が基準未満である場合（ステップＳ５２で基準未満）には、ＣＰＵ１１は、直管が最適な位置にあると判断し、最適な位置に直管を配置する処理を終了する。
【０１３１】
直管の端面中心ｈ２と、既設置配管２の端面中心ｇ１との距離ｔ１が基準以上である場合（ステップＳ５２で基準以上）には、図３５に示すように、直管の軸芯ｈと、既設置配管２の軸芯ｇとが交差し、かつ直管の端面中心ｈ２と、既設置配管２の端面中心ｇ１との距離ｔ２が最小となるように、既設置配管１の端面中心ｆ１を軸に直管の座標系を回転させる（ステップＳ５３）。
【０１３２】
直管の端面中心ｈ２と、既設置配管２の端面中心ｇ１との距離ｔ２が基準（数ｍｍ程度）以上であるか否かを判断する（ステップＳ５４）。
【０１３３】
直管の端面中心ｈ２と、既設置配管２の端面中心ｇ１との距離ｔ２が基準未満である場合（ステップＳ５４で基準未満）には、ＣＰＵ１１は、直管が最適な位置にあると判断し、最適な位置に直管を配置する処理を終了する。
【０１３４】
直管の端面中心ｈ２と、既設置配管２の端面中心ｇ１との距離ｔ２が基準以上である場合（ステップＳ５４で基準以上）には、図３６に示すように、ＣＰＵ１１は、直管の軸芯ｈと既設置配管１の軸芯ｆ及び既設置配管２の軸芯ｇとが交差し、かつ直管の端面中心ｈ１と既設置配管１の端面中心ｆ１との距離ｔ３及び直管の端面中心ｈ２と既設置配管２の端面中心ｇ１との距離ｔ４が略等しくなるように、直管の軸芯ｈの方向に沿って直管の座標系を平行移動させる（ステップＳ５５）。この位置が直管の最適な位置である。そして、ＣＰＵ１１は、最適な位置に直管を配置する処理を終了する。
【０１３５】
これにより、直管が自動的に最適な位置に配置され曲がり配管の配置位置を検討するステップ（ステップＳ１５）が終了される。曲がり配管の配置位置を検討するステップ（ステップＳ１５）が終了したら、最適な位置に配置された曲がり配管の点群データの３次元座標、軸芯のベクトル式がメモリ１２に保存される。
【０１３６】
ＣＰＵ１１は、加工量算出手段１７に指示を出し、加工量算出手段１７は加工量を算出する（ステップＳ１２）。加工量算出手段１７は、算出した加工量を点群データと共にメモリ１２に保存する。また、加工量算出手段１７は、算出した加工量を表示制御手段１３を介して表示手段１９に出力する（ステップＳ１３）。
【０１３７】
本実施の形態によれば、実際の計測結果に基づいて既設置配管の３次元データ及び曲がり配管の３次元データを生成するため、配管吊作業を行うことなく、既設置配管に対する直管の配置位置や、既設置配管及び直管の加工量を検討することができる。
【０１３８】
また、本実施の形態によれば、軸芯の交点に基づいて既設置配管に対する直管の配置位置を決定することにより、直管を既設置配管に対して最適な位置に配置することができる。
【０１３９】
また、本実施の形態によれば、既設置配管と直管との切断面を同一にすることができる。したがって、既設置配管と直管とを適切に溶接可能な切断面及び加工量を指示することができる。
【０１４０】
なお、本発明は、配管設置支援装置としての提供に限らず、配管設置支援装置などの装置に適用するプログラムとして提供することも可能である。
【符号の説明】
【０１４１】
１０：３次元ＣＡＤ装置、１１：ＣＰＵ、１２：メモリ、１３：表示制御手段、１４：入力手段、１５：３次元計測データ取得手段、１６：３次元データ生成手段、１７：加工量算出手段、１８：画像生成手段、１９：表示手段、２０：３次元計測器、３０：配管加工機
【図１】
2011118581.tif 000004
【図２】
2011118581.tif 000005
【図３】
2011118581.tif 000006
【図４】
2011118581.tif 000007
【図５】
2011118581.tif 000008
【図６】
2011118581.tif 000009
【図７】
2011118581.tif 000010
【図８】
2011118581.tif 000011
【図９】
2011118581.tif 000012
【図１０】
2011118581.tif 000013
【図１１】
2011118581.tif 000014
【図１２】
2011118581.tif 000015
【図１３】
2011118581.tif 000016
【図１４】
2011118581.tif 000017
【図１５】
2011118581.tif 000018
【図１６】
2011118581.tif 000019
【図１７】
2011118581.tif 000020
【図１８】
2011118581.tif 000021
【図１９】
2011118581.tif 000022
【図２０】
2011118581.tif 000023
【図２１】
2011118581.tif 000024
【図２２】
2011118581.tif 000025
【図２３】
2011118581.tif 000026
【図２４】
2011118581.tif 000027
【図２５】
2011118581.tif 000028
【図２６】
2011118581.tif 000029
【図２７】
2011118581.tif 000030
【図２８】
2011118581.tif 000031
【図２９】
2011118581.tif 000032
【図３０】
2011118581.tif 000033
【図３１】
2011118581.tif 000034
【図３２】
2011118581.tif 000035
【図３３】
2011118581.tif 000036
【図３４】
2011118581.tif 000037
【図３５】
2011118581.tif 000038
【図３６】
2011118581.tif 000039