(57)【要約】【課題】配置調整および部品編集の両方の作業に適応した設計システムを実現し、部品要素の流用性を向上した三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置、部品情報処理方法および部品情報処理プログラムを提供する。【解決手段】三次元配置調整ＣＡＤで作成した部品モデルの情報を処理する三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置であって、この三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置が、部品データをスプレッドシート形式で格納した部品テーブルを備え、この部品テーブルに格納された部品データの中から配置調整に必要な配置情報のみを抽出して部品配置調整する配置調整ツールと、前記部品テーブルから部品要素の編集に必要な部品要素編集情報のみを抽出して部品要素の編集を行う部品要素編集ツールとから構成されたことを特徴とする三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元配置調整ＣＡＤで作成した部品モデルの情報を処理する三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置であって、この三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置が、部品データをスプレッドシート形式で格納した部品テーブルを備え、この部品テーブルに格納された部品データの中から配置調整に必要な配置情報のみを抽出して部品配置調整する配置調整ツールと、前記部品テーブルから部品要素の編集に必要な部品要素編集情報のみを抽出して部品要素の編集を行う部品要素編集ツールとから構成されたことを特徴とする三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置。
【請求項２】
前記部品テーブルは、同一種類の部品について共通の情報を収納した部品ブロックから構成され、この部品ブロックは、同一種類の部品に共通の部品データと部品の配置情報とを格納した部分と、個々の部品に固有の部品データを格納した部分とから構成され、配置調整時には前記配置調整ツールにより前記同一種類の部品に共通の部品情報および配置情報を抽出し、部品要素編集時には前記部品要素編集ツールにより個々の部品に固有の部品データを抽出するように構成した請求項１記載の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置。
【請求項３】
三次元配置調整ＣＡＤの部品の配置調整作業時に、平行して部品要素の編集が可能なように前記配置調整ツールと前記部品要素編集ツールとを切り替え可能に設けた請求項１記載の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置。
【請求項４】
前記部品データはスプレッドシート形式で作成され、三次元配置調整ＣＡＤ以外のスプレッドシート編集手段によって編集可能に構成した請求項１記載の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置。
【請求項５】
部品要素を作成して登録する既存部品ブロック集と、配置調整時または部品要素編集時に前記既存部品ブロック集から必要な部品を検索して抽出する属性情報の検索式を備え、抽出した部品データを前記部品テーブルに格納する請求項１記載の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置。
【請求項６】
前記配置調整ツールによる配置調整時に、前記部品テーブルを構成する部品ブロックの配置情報に格納された座標を変更することにより三次元配置調整ＣＡＤ上に表示された部品要素を移動させることが可能であるとともに、前記三次元配置調整ＣＡＤ上に表示された部品要素を移動させることにより移動に係る配置情報を取得して前記部品テーブルを構成する部品ブロックの配置情報を更新することが可能な構成とした請求項１記載の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置。
【請求項７】
前記配置調整ツールによる配置調整時に、前記配置情報のうち部品の一つの方向成分の座標を修正することによって、複数の部品を基準線に沿って並列して配置することが可能な三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置。
【請求項８】
前記配置調整ツールによる配置調整時に、実体部とくり貫き部とから構成されるくり貫き部品を一部品として取扱い、前記実体部と前記くり貫き部とを一体的に移動可能に設け、くり貫き部品と重なる部品をすべてくり貫くように構成した請求項１記載の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置。
【請求項９】
前記配置調整ツールによる配置調整時に、部品の中心線、部品の前後を表示する前方マーク、部品名称、属性情報から選択される少なくとも１つの情報を三次元配置調整ＣＡＤの図面上に表示する手段を設けた請求項１記載の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置。
【請求項１０】
前記部品テーブルから部品データを取得して、三次元配置調整ＣＡＤの表示画面を四分割して三面図と鳥瞰図を同時に表示して部品要素の図面を統括表示する請求項１記載の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置。
【請求項１１】
三次元配置調整ＣＡＤにて作成した前記部品要素の部品モデルの画像に二次元イメージ情報を貼り付けて部品図の背景を作成する請求項１記載の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置。
【請求項１２】
前記部品要素の基準点、基準方向および基準面から選択される少なくとも一つをハイライト表示する請求項１記載の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置。
【請求項１３】
前記部品要素編集ツールによる部品要素編集時に、前記部品要素編集情報の中から指定した情報を変更し、部品要素を拡大または縮小して新しい部品要素を作成することが可能な三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置。
【請求項１４】
三次元配置調整ＣＡＤで作成した部品モデルの情報を処理する三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理方法であって、この三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理方法は、部品データをスプレッドシート形式の部品テーブルに格納し、配置調整ツールにより前記部品テーブルに格納された部品データの中から配置調整に必要な配置情報のみを抽出して部品を配置調整し、部品要素編集ツールにより前記部品テーブルから部品編集に必要な部品要素編集情報のみを抽出して部品要素編集を行うことを特徴とする三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理方法。
【請求項１５】
三次元配置調整ＣＡＤで作成した部品モデルの情報を処理する三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置であって、この三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置が、部品データをスプレッドシート形式で格納した部品テーブルを備え、この部品テーブルに格納された部品データの中から配置調整に必要な配置情報のみを抽出して部品配置調整する配置調整プログラムと、前記部品テーブルから部品編集に必要な部品要素編集情報のみを抽出して部品要素の編集を行う部品要素編集プログラムとから構成されたことを特徴とする三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置、部品情報処理方法および部品情報処理プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
三次元配置調整ＣＡＤは火力・原子力プラントや建築構造物の配置調整用に使用されている。この三次元配置調整ＣＡＤは、部品データ群を格納する部品データベースから選択した部品を、グラフィックユーザインターフェイスによって、仮想の三次元空間に配置し、その部品配置情報データベースに格納する方式をとっている。この部品データベースは従来、ライブラリと称されている。
【０００３】
特にプラント部品のような繰り返し使う頻度の高い部品は、部品データベースから部品情報を取得して、三次元仮想空間に配置する。すなわち部品データベースに登録しておけば、その部品が何度でも使用可能である。この部品情報の作成およびデータベースへの登録は、従来、以下に示す二つの方法がとられている。
【０００４】
まず一つ目の方法は、部品の三次元的形状構築のための情報をすべて部品データベースへ登録する方法である。例えば、直方体・円筒などの基本形状と、基本形状を構築するために必要な寸法（数値）を、まとめて登録する。この方法の利点は、部品データベースに部品情報がすべて格納されているため、部品情報を取得するだけで部品情報を変更せずに三次元空間上に配置できることである。
【０００５】
一方、二つ目の方法として、パラメータを使って部品をプログラミングで構築し、部品データベースに登録する方法がある。これは部品データベースから部品情報を取得する時に、外部からファイルなどの手段を使って、パラメータを与えることにより部品を構築する方法である。この方法は、単純な形状の部品については、パラメータを与えてやることにより線形の数値増減で部品を現すことができるため、よく適合する方法である。例えば、プラント部品で言えば、円筒形状のヒーターなどがこのような部品の例に当てはまる。
【０００６】
この方法によれば、一つ部品を構築すれば、寸法の異なる他の部品にも適用できることである。パラメータ数が少なければ、様々な部品の構築が容易であるため、単純な構成の部品であるほど成功する可能性が高い。
【０００７】
従来の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置としては、設計作業の効率化を目的としたものがある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１１０３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来、三次元配置調整ＣＡＤを使用した設計において、上述の二つの方法をそれぞれ個別に、または組み合わせて、部品データベースから部品情報を取得する方法がとられてきた。しかしながら、上述した方法には下記に示すような欠点があった。
【０００９】
まず第１には、パラメータが多いという問題がある。単純な形状の部品であれば簡単にパラメータを与えてやることにより部品情報を変更できるのだが、形状を示すパラメータが多くなると、目的とする部品を作成することが難しい。一つのパラメータで数値を決められる場合は良いが、複数のパラメータによって数値が決まる場合には正しく部品形状を構築できなかった。
【００１０】
第２にシステム上の構造として、従来は、部品データベースと三次元配置調整ＣＡＤとが完全に独立した構成とされている。そのため、部品データベースの部品を編集または新規登録するときには、利用者は三次元配置調整ＣＡＤを中止して、部品データベースへアクセスしなければならなかった。
【００１１】
第３として、上記のように三次元配置調整ＣＡＤと部品データベースが分かれて構成されているということは、使用するデータ方式も異なるということを意味する。特に、先述したようなパラメータを利用する方式の場合、パラメータのデータ形式がプログラミング言語の体裁をとるため、専門的であるため一般の利用者には使いにくいといった問題があった。そのため利用範囲が限られていた。またデータ形式が一般的でないため、そのデータ処理には専用の装置が必要であった。
【００１２】
第４には、三次元配置調整ＣＡＤは配置の情報のみ、部品データベースは部品構築の情報のみをそれぞれ保有するシステムであったため、両者を設計作業時に同時に確認することができなかった。従来の技術においては、パラメータで組んだ三次元モデルを一つのブロック化されたコンポーネントとして、三次元仮想空間へ置くことがよく行われている。そのため、配置調整と部品構築が別ステージで行われていることにより、機能が限定的になっているのである。
【００１３】
上述したように、データ構造の問題から設計における柔軟な配置調整および部品要素編集が行えなくなっているのが現状である。
【００１４】
従来、使用頻度の高い部品を流用するためにライブラリ化して、三次元モデル空間上に配置できるような思想とそれを実現するシステムもあった。しかし、このシステムにおいて流用可能な部品とは最大限にシンプル化した部品に限定され、そのような部品がそのまま利用できることは少なく、詳細部品をライブラリ化するには困難な場合の方が多い。
【００１５】
従って、詳細な部品に対応する三次元モデルを簡単に作りこめる仕組みによって、利用者が三次元配置調整ＣＡＤをより身近なツールとして利用することを可能とし、三次元配置調整ＣＡＤモデルによる情報共有のメリットを享受することができるシステムの開発が求められていた。
【００１６】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたものであり、配置調整および部品編集の両方の作業に適応した設計システムを実現し、部品要素の流用性を向上した三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置、部品情報処理方法および部品情報処理プログラム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】
【００１７】
本発明は上述した課題を解決するために、三次元配置調整ＣＡＤで作成した部品モデルの情報を処理する三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置であって、この三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置が、部品データをスプレッドシート形式で格納した部品テーブルを備え、この部品テーブルに格納された部品データの中から配置調整に必要な配置情報のみを抽出して部品配置調整する配置調整ツールと、前記部品テーブルから部品要素の編集に必要な部品要素編集情報のみを抽出して部品要素の編集を行う部品要素編集ツールとから構成されたことを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明は、三次元配置調整ＣＡＤで作成した部品モデルの情報を処理する三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理方法であって、この三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理方法は、部品データをスプレッドシート形式の部品テーブルに格納し、配置調整ツールにより前記部品テーブルに格納された部品データの中から配置調整に必要な配置情報のみを抽出して部品を配置調整し、部品要素編集ツールにより前記部品テーブルから部品編集に必要な部品要素編集情報のみを抽出して部品要素編集を行うことを特徴とする三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理方法である。
【００１９】
さらに、本発明は、三次元配置調整ＣＡＤで作成した部品モデルの情報を処理する三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置であって、この三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置が、部品データをスプレッドシート形式で格納した部品テーブルを備え、この部品テーブルに格納された部品データの中から配置調整に必要な配置情報のみを抽出して部品配置調整する配置調整プログラムと、前記部品テーブルから部品編集に必要な部品要素編集情報のみを抽出して部品要素の編集を行う部品要素編集プログラムとから構成されたことを特徴とするプログラムである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置、部品情報処理方法および部品情報処理プログラムは、部品データを格納する部品テーブルとしてシンプルなスプレッドシート型のデータを用意し、三次元配置調整ＣＡＤを利用して配置調整および部品編集作業を効率よく実行することができる。従ってシステム開発を効率化することが可能で、実際の配置調整および部品編集に即した方法でシステムを構築でき、配置調整および部品編集を統合的に行うことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置について説明する、なお、本発明の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置についてのさらに詳しい説明については、実施例１において図１〜図１２を詳細に参照して行う。
【００２２】
本発明の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置は、スプレッドシート型のファイルを用意して部品データを格納する部品テーブルを作成する。このとき、一般的なスプレッドシート編集手段を使って編集する。このようにしてスプレッドシート自体を入出力用のデータファイルとして扱うことができる。
【００２３】
部品テーブルにスプレッドシートの形式を採用することにより、部品テーブルの部品データを三次元配置調整ＣＡＤ図面と独立して取り扱うことが可能であり、三次元配置調整ＣＡＤを使用しなくても部品データのみを自由に編集できるという特徴を持つ。
【００２４】
この部品テーブルの中には、部品データとして、部品のキー情報、番号や名称の情報、配置と形状の情報および属性情報が含まれている。
【００２５】
ここで部品テーブルは、部品の配置に必要な配置情報と、部品要素の編集に必要な部品要素編集情報とを分離して保有しており、部品テーブルが表形式の場合、例えば最初の行（１行目）が配置情報であり、データベースフィールドの役割もする。また、以下の行（２行目）以降は部品要素編集情報であり、同一種類の部品ごとにまとまった形で部品の形状に関するデータが記載されている。以下、部品毎にまとめた単位を部品ブロックとする。すなわち、部品ブロックは部品テーブルに含まれ、複数の部品ブロックが集合して部品テーブルが構成される。部品ブロックの情報は独立しており、ある部品ブロックの要素が他の部品ブロック中に存在することはない。
【００２６】
ここでプロジェクトデータを定義する。すなわち一つのプロジェクトデータは複数の部品テーブルから構成され、一つの部品テーブルの中に複数の部品ブロックが存在し、一つの部品ブロックの中に複数の部品要素が存在する。このピラミッド構造によって、多数のデータを管理する。
【００２７】
次に、部品ブロックの構造について説明する。
【００２８】
部品ブロックには部品のキー番号を記載して部品の分類を明確化する。
【００２９】
上述したように部品ブロックの最初の行（１行目）には部品の配置情報が記載されている。この配置情報は、その部品がどの位置にどの角度で存在するかを示している。配置位置は、その部品の原点が、プロジェクトエリア中のどの位置にあるかを定義している。また、この行（１行目）には部品の属性情報も記載される。
【００３０】
部品によっては、複雑な形状をなすため、要素を細かく定義しなければならない。そのため、部品ブロックの二行目以降には、個々の部品要素に対して、どの形状タイプが使われているか、その形状を構築するために必要な寸法情報を記載している。そして要素の原点と、部品全体の原点との距離を直交ＸＹＺ成分で記載する。以下、部品要素の原点を基準点と称する。また全ての要素は、その基準点からの方向を有している。以下この方向を基準方向と称する。さらに基準方向と部品とが成す角度も記載する。この角度とはＺ軸を回転軸としたヨーイング角、基準方向とＸ−Ｙ面との角度を表すピッチング角、基準方向まわりの角度を表すローリング角である。
【００３１】
また、部品ブロックには部品についての属性情報が格納されるが、この属性情報は、その部品の部品要素全体を意味する配置情報（１行目）に格納される。しかし、個々の要素で異なる属性情報を持つ場合は、各要素にも属性情報を加える。このような構成とすることにより、各要素の属性情報を階層化する。
【００３２】
また部品テーブルの要素の行（２行目以降）には、形状タイプと各寸法を登録できるようになっている。ここで形状タイプとは要素を決定するための基本図形である。たとえば直方体であれば、直交する長さ・幅・高さが決まれば直方体を図として表すことができる。円筒であれば、長さと直径である。
【００３３】
本発明の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置は、部品テーブルと配置調整ツールと部品要素編集ツールとを備え、具体的には、配置調整プログラムと部品要素編集プログラムを有する部品情報処理プログラムである。
【００３４】
まず配置調整について説明する。配置調整は配置調整ツールで行われる。よって、配置調整ツール上で部品テーブル内の部品を全て表示しなければならない。部品の形状を発生させるために、初回は全ての部品の形状生成を行う。この際部品要素は部品テーブルの形状タイプを利用し寸法を決定することにより部品形状を決定する。また、部品テーブルに格納された要素の配置位置および角度情報に、部品全体の配置位置および角度情報が加えられて、プロジェクトエリアにおける要素の配置位置および角度が決められる。これらの作業により、部品の形状を生成することができる。
【００３５】
配置調整ツール上に部品テーブル内の部品を全て表示することができたら、部品追加が無い限り、その後は部品の配置調整のみの作業となる。ゆえに部品表示後は、配置情報に関する各部品ブロックの先頭一行だけを修正すればよい。配置位置の移動、配置角度の回転などは、この行だけ見ればよいのでプログラム上、シンプルな仕組みを作ることができる。
【００３６】
一方、ある部品の外観を変更する場合には、部品要素編集ツールによって、その部品ブロックを修正すればよい。一つの部品のみ表示できれば部品の編集作業が可能である。この場合、配置に関する項は不要であるから、部品ブロックの二行目以降を修正すればよい。従って、全部品データの中から取り出す部分が限定的であるシンプルな構成とすることができる。なお、部品要素編集ツール上においては、試行錯誤で部品の外観を作成するため、外観を部分的または全体的に書き換えることが多い。よって部品の形状生成は初回に限らず二回目以降も行うことになる。
【００３７】
この配置調整ツールと部品要素編集ツールとは、三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置内で切替可能に設けられ、例えば、配置調整作業時に並行して部品要素編集作業を実行することが可能である。
【００３８】
また、本発明の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置は、既存部品を集めた既存部品ブロック集から部品ブロックを取得する構成とされる。
【００３９】
従来の方法によれば、ライブラリという形で部品データを格納することが多かった。ここでライブラリとはパラメータを使って関数化した配置・寸法情報と、外挿されるパラメータの値によって、部品の形状を決定する方法である。このライブラリは、合理的であるためよく使用されているが、パラメータによって簡略化された部品が適合するのは、簡単な部品に限られる。従って詳細な形状を持つ部品は一つ一つ作りこむ必要がある。そこで本発明ではライブラリの形でのデータベースは利用せず、詳細に作りこんだ部品ブロックを、既存部品ブロック集という形で集めて、次回以降の利用に備えるようにする。
【００４０】
この既存部品ブロック集とは部品データベースである。部品データベースの構成の中に図１のスプレッドシート形式の部品テーブルが含まれる。部品ブロックが複数のプロジェクトでユニーク性を保つためにプライマリーキーが既存部品ブロックに与えられるが、この既存部品ブロックのプライマリーキーは図１のキー情報ではなく、連番的に与えられるユニークナンバーである。
【００４１】
本発明の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置は、データベース検索式を使って、利用者が指定する属性情報と、既存部品ブロック集の中の属性情報が合致する部品ブロックを抽出して、この部品ブロックが部品テーブルに追加される。部品の属性情報は全体に関する配置情報の行（１行目）に記載されている。従来の方法では部品データベースが既存部品ではないため、一般的な属性情報にとどめられていた。本発明は部品データベースが既存部品であるため、詳細な属性情報が作成可能である。ゆえに具体的な絞り込みによるデータベース検索が可能である。
【００４２】
部品の移動と回転に関する配置情報は、部品ブロックの配置情報の行に格納される。本発明の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置は、この行の配置に関する数値を変えることにより三次元配置調整ＣＡＤ上の部品の配置変更が行われるように構成する。また反対に、三次元配置調整ＣＡＤ上の部品を移動すると、部品ブロックの配置情報の行の数値に反映されるようにも構成する。
【００４３】
また、従来の方法では、三次元配置調整ＣＡＤ上の部品の移動および回転情報を配置情報へ格納する方式をとっているが、本発明においては、部品テーブルのみでも三次元配置調整ＣＡＤ情報を変更することができる。よって利用者の三次元配置調整ＣＡＤインフラが整っていない場合でも、部品データの作成が可能である。
【００４４】
本発明の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置は、複数の部品の位置を基準線に合わせることが可能である。この作業は、配置調整ツール上で行う。例えば複数の部品が存在する場合、それぞれの部品ブロックの配置情報だけを変更すれば部品の移動が可能である。すなわち配置情報を同一の軸上に同一の値となるように揃えれば、三次元配置調整ＣＡＤ上の部品を基準線に揃えることが可能である。
【００４５】
また本発明の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置は、くり貫き部品の作成が容易に可能である。
【００４６】
くり貫き部品を作成する要素の作りこみは部品要素編集ツール上で行い、できあがった部品を配置調整ツール上で移動および回転する。部品要素編集ツールで実体要素と、くり貫く部分をかたどったくり貫き要素を作成する。作成した要素を部品テーブル上でくり貫き要素としての形状を宣言することにより認識させる。そして、部品要素編集ツール上で両者を組み合わせるように移動および回転させて、くり貫き部品を完成させる。この完成した部品に配置調整ツール上でくり貫き処理を実行すると、くり貫き要素にかかる物体全てがブール演算によって除去される。この処理によってくり貫き部品を作成することができる。
【００４７】
本発明の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置は、部品ブロックに格納された部品番号や名称等の属性情報を三次元配置調整ＣＡＤへ貼り付けることも可能である。
【００４８】
すなわち、本発明の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置によれば、配置情報行に書かれる全体に関する情報、および部品要素行に書かれる要素に関する属性情報を、三次元配置調整ＣＡＤ図面へ備考欄として貼り付けることが可能である。部品の前方方向や、近づくためのアクセス方向が必要な場合には、部品の方向が表示されていると便利である。そこで各部品要素の有する方向に従って、方向を表す形状を部品に表示する。
【００４９】
また、本発明の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置は、部品要素編集時に三面図と鳥瞰図を同時に表示する。
【００５０】
三次元配置調整ＣＡＤの使用時には、利用者にとって機械製図で見慣れた方式で部品要素編集を行うのが作業効率が良い場合がある。そこで、本発明の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置は、部品テーブルからの部品データを配置調整ツールで配置するときに、画面を四分割し、平面図・正面図・側面図・鳥瞰図を一同に表示することを可能とする。この場合、平面図と正面図と側面図とを、それぞれの中心線を合わせて、また縮尺も合わせて表示すると見やすい。縮尺は平面図・正面図・側面図それぞれに各画面にフィットするように縮尺を計算し、その中でも最小の縮尺を採用して、平面図・正面図・側面図すべてが各々の枠内に入るように表示する。
【００５１】
さらに、本発明の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置は、部品要素編集時に二次元ＣＡＤ図または二次元イメージを三次元部品の背景に表示する方法を示すものである。すなわち、二次元ＣＡＤ図を読み込み、外部参照して三次元配置調整ＣＡＤモデルへ貼り付けることを可能とする。このとき、読み込んだ二次元ＣＡＤ図に、どこが三次元部品の原点かを指定する。三次元部品と縮尺に差異がある場合は、二次元ＣＡＤ図の縮尺を指定して縮尺を整合させる。次に、図８における三面図のうち、どの図面を背景とするかを指定して、図面の種類を特定した後、二次元ＣＡＤ図・二次元イメージを三次元配置調整ＣＡＤモデルの所定方向の遠方に配する。これによって二次元モデルと三次元モデルとを視覚的に連動させて設計することが可能となり、直感的な部品要素編集が可能となる。
【００５２】
一方で、本発明の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置は、部品要素の基準点・基準面・基準方向を明確化するためにハイライト表示することも可能である。
【００５３】
部品要素は、複雑な部品の中にあると識別しにくいため、まず要素自体の色を変えるなどしてハイライトする必要がある。また部品ブロックにおいて部品要素がどこにあるのかを決めるため、基準点をハイライト表示すると分かりやすい。長さ方向がどの方向を向いているか判断できると円筒系要素を編集するのに便利である。さら基準面が表示されていると、幅・高さを指定する直方体系部品にも便利である。よって、本発明の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置は、基準点・基準方向・基準面はどの部品についてもハイライト表示することを可能とする。
【００５４】
さらに、本発明の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置は、指定点順による要素寸法と方向の取得である。詳細な部品を作成する際、すでに配置した部品の頂点などを利用して要素の作りこみを行うことが多い。そこで新規要素追加時または既存要素修正時に、マウスクリックなどによる指定点順によって部品要素を生成できるように構成する。例えば、円筒部品であれば、１点目に要素基準点（円筒の始点）、２点目は円筒の終点とする。次に２点目と１点目の座標からベクトルを求め、角度を計算する。そのスカラー値から円筒の長さを算出する。そして、３点目の座標と１点目の座標から円筒の半径を算出する。この作業により三次元円筒形状を構成する全ての数値がそろうことにある。
【００５５】
一方、直方体の場合は、１点目を基準点とし、２点目と１点目との距離から直方体の長さが求まる。また、ヨーイング角とピッチング角が求まる。そして、３点目と１点目から直方体の幅、４点目と１点目から直方体の高さが求められる。また３点目と１点目、もしくは４点目と１点目との座標比較によってローリング角が求まる。この作業により三次元直方体形状を構成する全ての数値が求まる。
【００５６】
また、本発明の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置は、比例計算による部品の拡大・縮小を容易にする。上述したとおり、形状を構成する数値は全てスプレッドシートに保有しているので、基準点をベースに角度以外の全ての値を比例計算すれば、三次元部品の拡大・縮小が可能となる。
【実施例１】
【００５７】
本発明の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置の実施例として発電プラント用機器及び基礎などの躯体を例に挙げて、図１〜図１２をさらに詳しく参照して説明する。
【００５８】
図１は、スプレッドシールドガス調整装置および溶接方法と形式の部品テーブル１を示す。
【００５９】
図１に示すとおり、部品のキー番号は部品テーブル１の最左列に位置している。ここでキー情報は、一つのプラント内だけでなく他のプラントに対してもユニークとなる文字列を使用している。桁数制限は特にないが、扱いやすい文字数が良い。同一部品テーブル内でキー情報は、いつも同じ文字列である。
【００６０】
複数行で構成される部品ブロック１Ａ、部品ブロック１Ｂの先頭一行（１行目）の情報は、その部品ブロック全体の情報を現し、部品の配置調整に使用される。この１行目の情報には、部品の配置に関する情報が格納され、プラント内の配置位置および角度を表している。例えば、鉄骨の柱などで分割している場合（通り芯と呼ぶ）、最寄りの通り芯およびオフセット値で記載されている。なお通り芯はプラント業界で慣習的に使われている。また属性情報として、例えば、ポンプを例とすると既設プラント名や供給先のような名称情報、また重量や吐出圧力などの設計仕様も含む情報も記載される。これらの情報の構成は、１００種類以上の属性を持てるようにして検索時の利便性を向上する。
【００６１】
部品ブロック１Ａ、部品ブロック１Ｂの２行目以降には、個々の部品要素に関する情報が格納される。配置と形状の情報には部品要素の設置場所に関する情報が格納され、部品原点からの相対位置および配置、部品要素の形状や寸法および角度が記載されている。
【００６２】
部品要素の形状としては、基本的なものを用意した。例えば円筒・直方体・半円球など２０種類である。本発明は、これらの基本形状を組み合わせて部品を構築するような構成とし、ベジエ曲線などの高度な形状は扱わないものとした。
【００６３】
２行目以降の属性情報には、部品要素に関する情報が格納される。この属性情報としては、部品の色などの情報や、または複数の部品要素を組み合わせて構築した部品中のサブ部品を作ってブロック化した情報等が格納される。
【００６４】
このように部品テーブル１内で部品ブロックを階層的に構成して、１行目に配置情報を格納し、２行目以降に個々の部品の形状に関する情報を格納する構成として、配置調整および部品要素編集作業の効率化を実現する。なお、図１において３行目以降は省略してある。
【００６５】
この部品テーブル１を扱う三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置１０の仕組みを図２に示す。三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置１０は、部品テーブル１と配置調整ツール２と部品要素編集ツール３とから構成される。
【００６６】
すなわち、配置調整ツール２により配置調整する時は、初回の配置調整時には部品ブロックの全情報を使用して配置調整するが、また２度目以降の配置調整時には、部品の配置に関する情報のみを使用すればよいので、全ての部品ブロックの先頭一行だけを使用して配置調整する。一方、部品要素編集ツール３による部品要素編集時には一つの部品ブロックの二行目以降だけを扱えばよい。このような構成とすることにより、一度に扱うデータ量が少ないので、実際に取り扱うデータ量は、従来の設計手法に比較してはるかに少ない容量で設計可能である。
【００６７】
また、三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置１０は、上述したように部品データを部品テーブル１としてスプレッドシート形式で扱えるように構成した。従ってスプレッドシートのみ参照して、三次元配置調整ＣＡＤを使用して配置調整および部品要素編集が可能である。また、部品データ１をスプレッドシートの形式としたのでシンプルなマクロも簡単に作成できるため、さらに効率的な入力が可能である。
【００６８】
また三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置１０は、図３に示すような既存部品ブロック集５を作成して利用する構成とした。
【００６９】
三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置１０内に格納された既存部品ブロック５は、従来のライブラリに相当するデータベースであるが、一般的なパラメータ型ライブラリとは異なる。この既存部品ブロック集５は、パラメータで構成する部品ライブラリは実務上扱わないものとする。すなわち、現実の部品は多種多様な構造を有し、一般化してパラメータ化することが困難である。従って、本発明は、実際の設計中に部品情報を詳細に加工して、この部品データを実績データとして既存部品ブロック集５へ格納する。この部品データに、部品に付随する属性情報も一緒に格納し、データベース化する。
【００７０】
このようにデータベース化した既存部品ブロック５は、三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置１０の属性情報の検索式６により属性情報の合致する部品を検索することが可能で、抽出した部品情報７を基に部品テーブル１を作成することが可能である。
【００７１】
また、部品テーブル１内の配置情報と、三次元配置調整ＣＡＤデータとは、図４（Ａ）および図４（Ｂ）のように相互にデータ交換可能な構成とした。
【００７２】
すなわち、図４（Ａ）のように、部品ブロック８の先頭１行目の配置情報の数値を変更すると、直ちに三次元配置調整ＣＡＤ１１に表示される配置データも新しい配置情報に置き換わるように構成した。このデータ交換の仕組みは、配置調整に関する数値をＣＡＤ情報に与えることによって成立する。ＣＡＤデータの部品原点には、部品の配置位置と向きの情報をデータ交換するために、部品原点と、原点から長さ方向に単位長さ移動した点と、原点から高さ方向に単位長さ移動した点とを格納してある。上記３点を計算すれば部品の配置位置と、配置角度を知ることができる。したがって、逆に三次元配置調整ＣＡＤ１１上で部品を自由に移動しても、すぐさま配置情報を部品テーブル１の部品ブロック８へ反映することができる。
【００７３】
本発明は、部品データの取扱いを三次元配置調整ＣＡＤに依存せず、スプレッドシート型で扱える構成としたので、様々なデータ処理をより簡単にすることが可能である。
【００７４】
発電プラントにおいては、通路を確保するためまたは管理や外観の見地から、同種の機器や電気盤を一列に並べて配置することが多い。そこで三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置１０は、機器や電気盤を一列に並べる作業は、部品テーブル１（スプレッドシート）において、直行座標系ＸＹＺ成分の一つを固定して基準線とし、各部品の座標成分として与えればよいように構成した（図５）。
【００７５】
一方、三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置１０は、くり貫き部品についても図６のように取り扱う。
【００７６】
部品要素編集時に実体要素と、くり貫き部分とするくり貫き要素とを作成する。部品要素編集時には、上記実体要素とくり貫き要素とを組み合わせて、一つの部品とする。この時点で部品はまだくり貫かれていない。配置調整時には、上記部品要素にくり貫き処理をかけて、くり貫き部分をくり貫く。
【００７７】
すなわち、部品要素編集においては、くり貫きがどの範囲に及ぶかが重要であるため、くり抜き処理を行わずに、例えば、くり貫きその部分だけ配色を変えてハイライトした方が見やすい。一方、配置調整においては、部品の干渉をチェックするため開口部はくり貫かれていなければならない。
【００７８】
そこで三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置１０は、図６に示すように部品要素編集ツール２と配置調整ツール３とで部品テーブルから取得した部品情報の処理方法に差違を設けて設計を効率化する。
【００７９】
また、三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置１０は、部品テーブル１に豊富な属性情報が登録されているため、図７に示すように部品番号・部品名称・属性情報の貼り付けができる。
【００８０】
上述のように部品データ１の仕組みは、スプレッドシート形式にシンプルに可視化されているため、部品テーブル１の特定の列だけを表示するという指定も可能である。また配置情報には角度、すなわち部品の向きの情報も含まれている。三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置１０によれば、この部品テーブル１に表示された部品データのうち特定の情報を三次元配置調整ＣＡＤの表示画面に貼り付けることが可能となり、例えば個々の部品に部品の前方を示す前方マークを貼り付けることも可能である。
【００８１】
一例として、三次元モデルとしての電気盤は遠くから見ると直方体であるために、どちらが扉のある前方か判断しづらい。しかし電気盤の扉の方向は、配置調整上、非常に重要な情報である。そこで例えば赤に配色した三角錐を前方マークとして、電気盤の前方に配置可能な構成とする。これで三次元配置調整ＣＡＤ上の遠景でもどちらが電気盤の前方か判断容易なため、より直感的で効率的な三次元配置調整が可能となる。なお、前方マークを含む部品情報は二次元図面にも同様に出力される。この構成により紙の上でも部品番号や盤方向などを確認することが可能である。
【００８２】
また、この三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置１０は、図８に示すように、三面図と鳥瞰図とを同時に三次元配置調整ＣＡＤ１１に表示可能なように設けた。
【００８３】
実際の設計においては、三次元ＣＡＤを使用していても、図面は三面図で取り扱うことが多いため、設計者は二次元図面と三次元ＣＡＤ図面の両方を使用して異なる視点から同じ部品を見なければならない。このような設計上の要求を考慮し、三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置１０は、部品テーブル１上の部品データを出力し、部品要素編集を三面図で可能とすることにより設計者の負担を軽減するように構成した。また部品の外観を直感的に把握するには、鳥瞰図が都合よいため、四分割した四つ目の画面には鳥瞰図を配した。
【００８４】
上述したように、三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置１０を三面図の表示が可能な構成とすることにより、図９に示す方法の利用が可能となる。
【００８５】
すなわち、三次元配置調整ＣＡＤ１１に表示された部品１４の背景に、二次元イメージ１５を背景表示することを可能とする。
【００８６】
二次元図面ができあがっている場合でも図面を見ながら三次元部品要素を構築していくのは煩雑な作業である。そこで三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置１０は、二次元図面を背景に取り込み、この二次元画面と三次元配置調整ＣＡＤの部品要素との原点と尺度を合わせて、三次元部品要素の背景に重ねるように置いておくことにより部品情報を統括する。
【００８７】
また、この二次元イメージは二次元ＣＡＤ図面でも手書き図面を読み込んだ図面でもよい。今日のように電子データでの設計情報の交換が盛んな今でも紙の図面でのデータ交換が為されているが、このような場合でも、紙の図面をスキャナでスキャンして二次元イメージデータを作成すれば、図９に示すような部品図を作成することが可能である。このような構成の三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置１０によれば、部品の参照図面の典拠を明確とすることが可能であるため、三次元部品の管理がより健全化する。
【００８８】
一方、三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置１０の部品要素編集ツール３においては、部品要素を入力しやすくするための工夫を行った。
【００８９】
図１０は、現在どの部品要素を編集しているか、および部品要素はどのような状態にあるかを明示するために、編集中の部品要素の全体をハイライト表示したものである。この図１０は、部品要素の配置点に球をつけて基準点とし、部品要素の長さ方向に基準方向を示す矢印を付け、長さ方向と法線関係にある面を基準面とした。基準点・基準方向・基準面は部品要素の配色を変えてハイライト表示することも可能である。
【００９０】
次に、三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置１０を用いた部品要素編集の方法を図１１に示す。
【００９１】
この部品編集ツール３は、部品要素の代表点をクリックすることにより部品の形状を生成できるように構成した。例えば、円筒系要素なら図１１に示すように１点目（始点）と２点目(終点)で長さを決定し、１点目と３点目の距離から半径を算出する。この１点目とは上記した配置点である。この作業により円筒・円錐・半円球などの部品形状が完成する。一方、直方体系要素の場合は、１点目と２点目で長さ方向と長さが決定される。ここでも１点目は上記した配置点である。すなわち、１点目と３点目で幅が決定され、１点目と４点目で高さ方向と高さが決定される。三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置１０は、部品要素編集ツール３をこのような構成として、シンプルな部品を簡単に入力できるよう工夫した。
【００９２】
三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置１０において、部品要素はスプレッドシート型の部品テーブルに格納される構成としたので、図１２のような比例計算による部品の拡大縮小も簡単である。また寸法全体の比例ももちろん可能であるが、例えば一方向だけ比例計算して拡大縮小するような部品編集も可能である。すなわち、部品テーブルの部品データのうち、ある成分の格納データだけ一様に比例計算して部品要素編集を実行することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】部品テーブル（部品データを格納したスプレッドシート）の構成図。
【図２】部品テーブルに格納された部品データと配置調整ツールおよび部品編集ツールとの関係を示す構成図。
【図３】既存部品ブロック集から部品ブロックを取得して部品テーブルに反映する構成図。
【図４】（Ａ）および（Ｂ）は、三次元配置調整ＣＡＤに表示された部品画像と部品テーブルとのデータ交換のデータフローを示す構成図。
【図５】複数の部品の位置を基準線に合わせる方法を示す構成図。
【図６】くり貫き部品の生成方法を示し、配置調整ツールと部品編集ツールでの各データの取扱いを示す説明図。
【図７】三次元配置調整ＣＡＤの部品要素データへの部品番号・名称・属性情報の貼り付け方法を示す説明図。
【図８】部品要素編集時における部品の三面図および鳥瞰図表示の例を示す模式図。
【図９】部品要素編集時の二次元イメージと三次元部品とのデータ統合および表示例を示す構成図。
【図１０】部品要素の基準点・基準面・基準方向をハイライト表示する模式図。
【図１１】指定点順による部品要素の作成を示す説明図。
【図１２】比例計算によって部品の拡大縮小する構成図。
【符号の説明】
【００９４】
１  部品テーブル
２  配置調整ツール
３  部品編集ツール
５  既存部品ブロック集
６  属性情報の検索式
１０  三次元配置調整ＣＡＤの部品情報処理装置
１１  三次元配置調整ＣＡＤ
１４  三次元部品
１５  二次元イメージ
【図１】
2005108023.tif 000003
【図２】
2005108023.tif 000004
【図３】
2005108023.tif 000005
【図４】
2005108023.tif 000006
【図５】
2005108023.tif 000007
【図６】
2005108023.tif 000008
【図７】
2005108023.tif 000009
【図８】
2005108023.tif 000010
【図９】
2005108023.tif 000011
【図１０】
2005108023.tif 000012
【図１１】
2005108023.tif 000013
【図１２】
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