(57)【要約】本発明は、例えばプリンタ，自動車，工作機械，産業用ロボット等のようにハーネスを組み込んだ装置の設計開発に際して、機構動作に伴うハーネスの動きを、処理量の増大を招くことなくリアルタイムで確認できるようにして、ハーネス設計の動的検証が可能な環境を提供し、ハーネス設計の効率化を実現するために、設計対象装置におけるハーネス以外の機構部品についての３次元モデルデータ（２２）を予め保持する機構情報保持部（２０）と、該ハーネスに関する情報をハーネス情報（２３）として設定するハーネス情報設定部（１１）と、該ハーネス情報設定部（１１）により設定された該ハーネス情報（２３）と該機構情報保持部（２０）における該機構部品の３次元モデルデータ（２２）とに基づいて該ハーネスおよび該機構部品の３次元機構モデルを構築し、該３次元機構モデルにより該ハーネスの動作を該機構部品の動作と連動させてシミュレートするシミュレーション部（１２）と、該ハーネスの動作および該機構部品の動作を表示する表示部（３０）と、該シミュレーション部（１２）によるシミュレーション結果を該ハーネスの動作および該機構部品の動作として該表示部（３０）に表示させる表示制御部（１３）とをそなえて構成される。
2004025522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハーネスを組み込まれた設計対象装置における該ハーネスの配置設計を支援するためのハーネス設計支援装置であって、
該設計対象装置における該ハーネス以外の機構部品についての３次元モデルデータ（２２）を予め保持する機構情報保持部（２０）と、
該ハーネスに関する情報をハーネス情報（２３）として設定するハーネス情報設定部（１１）と、
該ハーネス情報設定部（１１）により設定された該ハーネス情報（２３）と該機構情報保持部（２０）における該機構部品の３次元モデルデータ（２２）とに基づいて該ハーネスおよび該機構部品の３次元機構モデルを構築し、該３次元機構モデルにより該ハーネスの動作を該機構部品の動作と連動させてシミュレートするシミュレーション部（１２）と、
該ハーネスの動作および該機構部品の動作を表示する表示部（３０）と、
該シミュレーション部（１２）によるシミュレーション結果を、該ハーネスの動作および該機構部品の動作として該表示部（３０）に表示させる表示制御部（１３）とをそなえて構成されたことを特徴とする、ハーネス設計支援装置。
【請求項２】
該シミュレーション部（１２）が、該ハーネスを分割して得られる複数のハーネスパーツの相互を３自由度の回転関節で連結した構成の３次元モデルとして、該ハーネスを取り扱うことを特徴とする、請求の範囲第１項に記載のハーネス設計支援装置。
【請求項３】
該シミュレーション部（１２）が、
該機構部品の動作をシミュレートすべく該機構部品の３次元モデルデータ（２２）に基づいて該機構部品の位置を所定周期で算出する機構部品位置算出部（１２１）と、
該機構部品位置算出部（１２１）により算出された該機構部品の位置と該ハーネス情報設定部（１１）により設定された該ハーネス情報（２３）とに基づいて、該ハーネスの位置および形状を算出するハーネス位置・形状算出部（１２２）と、
該機構部品位置算出部（１２１）により算出された該機構部品の位置と該ハーネス位置・形状算出部（１２２）により算出された該ハーネスの位置および形状と該ハーネス情報設定部（１１）により設定された該ハーネス情報（２３）と該機構部品の３次元モデルデータ（２２）とに基づいて、該機構部品および該ハーネスの３次元像を作成し、該３次元像を前記シミュレーション結果として出力する３次元像作成部（１２３）とから構成され、
該表示制御部（１３）が、該３次元像作成部（１２３）からの該３次元像を該表示部（３０）に表示させることを特徴とする、請求の範囲第２項に記載のハーネス設計支援装置。
【請求項４】
該ハーネス位置・形状算出部（１２２）が、該ハーネス情報（２３）に含まれる該ハーネスの始点位置および終点位置と各位置での姿勢情報とに基づいて、該ハーネスの位置および形状をベジエ曲線で近似して算出することを特徴とする、請求の範囲第３項に記載のハーネス設計支援装置。
【請求項５】
該３次元像作成部（１２３）が、該ハーネス位置・形状算出部（１２２）により該ハーネスの位置および形状として得られた該ベジエ曲線に沿うように、該ハーネスの３次元モデルである該複数のハーネスパーツを連結することにより、該ハーネスの３次元像を作成することを特徴とする、請求の範囲第４項に記載のハーネス設計支援装置。
【請求項６】
該ハーネス情報設定部（１１）により該ハーネス情報（２３）として該ハーネスの断面形状が設定され、
該３次元像作成部（１２３）が、該ハーネス情報（２３）に含まれる該ハーネスの断面形状に応じて、該ハーネスの３次元像を作成することを特徴とする、請求の範囲第３項〜第５項のいずれか１項に記載のハーネス設計支援装置。
【請求項７】
該シミュレーション部（１２）が、該ハーネスが該機構部品の動作に無関係であり静的部品であることを認識した場合、該複数のハーネスパーツとして取り扱っていた該ハーネスを一部品として取り扱うことを特徴とする、請求の範囲第２項〜第６項のいずれか１項に記載のハーネス設計支援装置。
【請求項８】
該シミュレーション部（１２）によるシミュレーション結果に基づいて、随時、該ハーネスの動的検証を行なう検証部（１４）をさらにそなえて構成されたことを特徴とする、請求の範囲第１項〜第７項のいずれか１項に記載のハーネス設計支援装置。
【請求項９】
該シミュレーション部（１２）によるシミュレーション結果として得られた該ハーネスの３次元モデルを２次元レイアウト図に変換・展開する展開部（１５）をさらにそなえて構成されたことを特徴とする、請求の範囲第１項〜第８項のいずれか１項に記載のハーネス設計支援装置。
【請求項１０】
該ハーネスについての属性情報が取り込まれ、該表示制御部（１３）が、該属性情報を該ハーネスの像とともに該表示部（３０）に表示させることを特徴とする、請求の範囲第１項〜第９項のいずれか１項に記載のハーネス設計支援装置。
【請求項１１】
該ハーネスを連結されるコネクタ部品に関する情報を、該コネクタ部品における該ハーネスの連結位置およびその位置での姿勢に関する情報とともに保持するライブラリを予め作成しておき、
該ハーネス情報設定部（１１）によって、該ライブラリから、該ハーネスを連結すべきコネクタ部品を選択することにより、該ハーネスの始点位置または終点位置とその位置での姿勢とが該ハーネス情報（２３）として設定されることを特徴とする、請求の範囲第１項〜第１０項のいずれか１項に記載のハーネス設計支援装置。
【請求項１２】
該ハーネスを固定するクランプ部品に関する情報を、該クランプ部品における該ハーネスの固定位置およびその位置での姿勢に関する情報とともに保持するライブラリを予め作成しておき、
該ハーネス情報設定部（１１）によって、該ライブラリから、該ハーネスを固定すべきクランプ部品を選択することにより、該ハーネスの通過位置とその位置での姿勢とが該ハーネス情報（２３）として設定されることを特徴とする、請求の範囲第１項〜第１０項のいずれか１項に記載のハーネス設計支援装置。
【請求項１３】
ハーネスを組み込まれた設計対象装置における該ハーネスの配置設計を支援するためのハーネス設計支援方法であって、
該設計対象装置における該ハーネス以外の機構部品についての３次元モデルデータ（２２）を予め保持し、
該ハーネスに関する情報をハーネス情報（２３）として設定し、
該ハーネス情報（２３）と該機構部品の３次元モデルデータ（２２）とに基づいて構築された、該ハーネスおよび該機構部品の３次元機構モデルにより、該ハーネスの動作を該機構部品の動作と連動させてシミュレートし、
シミュレートされた結果を、該ハーネスの動作および該機構部品の動作として該表示部（３０）に表示することを特徴とする、ハーネス設計支援方法。
【請求項１４】
該ハーネスを分割して得られる複数のハーネスパーツの相互を３自由度の回転関節で連結した構成の３次元モデルとして、該ハーネスを取り扱うことを特徴とする、請求の範囲第１３項に記載のハーネス設計支援方法。
【請求項１５】
該ハーネスの動作を該機構部品の動作と連動させてシミュレートする際に、
該機構部品の動作をシミュレートすべく該機構部品の３次元モデルデータ（２２）に基づいて該機構部品の位置を所定周期で算出し、
該機構部品の位置と該ハーネス情報（２３）とに基づいて、該ハーネスの位置および形状を算出し、
該機構部品の位置と該ハーネスの位置および形状と該ハーネス情報（２３）と該機構部品の３次元モデルデータ（２２）とに基づいて、該機構部品および該ハーネスの３次元像を作成して出力し、
該３次元像を該表示部（３０）に表示することを特徴とする、請求の範囲第１４項に記載のハーネス設計支援方法。
【請求項１６】
該ハーネス情報（２３）に含まれる該ハーネスの始点位置および終点位置と各位置での姿勢情報とに基づいて、該ハーネスの位置および形状をベジエ曲線で近似して算出することを特徴とする、請求の範囲第１５項に記載のハーネス設計支援方法。
【請求項１７】
該ハーネスの位置および形状として得られた該ベジエ曲線に沿うように、該ハーネスの３次元モデルである該複数のハーネスパーツを連結することにより、該ハーネスの３次元像を作成することを特徴とする、請求の範囲第１６項に記載のハーネス設計支援方法。
【請求項１８】
該ハーネス情報（２３）として該ハーネスの断面形状が設定され、
該ハーネス情報（２３）に含まれる該ハーネスの断面形状に応じて、該ハーネスの３次元像を作成することを特徴とする、請求の範囲第１５項〜第１７項のいずれか１項に記載のハーネス設計支援方法。
【請求項１９】
該ハーネスが該機構部品の動作に無関係であり静的部品であることが認識された場合、該複数のハーネスパーツとして取り扱っていた該ハーネスを一部品として取り扱うことを特徴とする、請求の範囲第１４項〜第１８項のいずれか１項に記載のハーネス設計支援方法。
【請求項２０】
前記シミュレートされた結果に基づいて、随時、該ハーネスの動的検証を行なうことを特徴とする、請求の範囲第１３項〜第１９項のいずれか１項に記載のハーネス設計支援方法。
【請求項２１】
ハーネスを組み込まれた設計対象装置における該ハーネスの配置設計を支援する機能をコンピュータ（１０）に実現させるためのハーネス設計支援プログラムであって、
該ハーネスに関する情報をハーネス情報（２３）として設定するハーネス情報設定部（１１）、
該ハーネス情報設定部（１１）により設定された該ハーネス情報（２３）と該設計対象装置における該ハーネス以外の機構部品についての３次元モデルデータ（２２）とに基づいて該ハーネスおよび該機構部品の３次元機構モデルを構築し、該３次元機構モデルにより該ハーネスの動作を該機構部品の動作と連動させてシミュレートするシミュレーション部（１２）、および、
該シミュレーション部（１２）によるシミュレーション結果を、該ハーネスの動作および該機構部品の動作として表示部（３０）に表示させる表示制御部（１３）として、該コンピュータ（１０）を機能させることを特徴とする、ハーネス設計支援プログラム。
【請求項２２】
該シミュレーション部（１２）が、該ハーネスを分割して得られる複数のハーネスパーツの相互を３自由度の回転関節で連結した構成の３次元モデルとして、該ハーネスを取り扱うように、該コンピュータ（１０）を機能させることを特徴とする、請求の範囲第２１項に記載のハーネス設計支援プログラム。
【請求項２３】
該シミュレーション部（１２）として該コンピュータ（１０）を機能させる際に、
該機構部品の動作をシミュレートすべく該機構部品の３次元モデルデータ（２２）に基づいて該機構部品の位置を所定周期で算出する機構部品位置算出部（１２１）、
該機構部品位置算出部（１２１）により算出された該機構部品の位置と該ハーネス情報設定部（１１）により設定された該ハーネス情報（２３）とに基づいて、該ハーネスの位置および形状を算出するハーネス位置・形状算出部（１２２）、および、
該機構部品位置算出部（１２１）により算出された該機構部品の位置と該ハーネス位置・形状算出部（１２２）により算出された該ハーネスの位置および形状と該ハーネス情報設定部（１１）により設定された該ハーネス情報（２３）と該機構部品の３次元モデルデータ（２２）とに基づいて、該機構部品および該ハーネスの３次元像を作成し、該３次元像を前記シミュレーション結果として出力する３次元像作成部（１２３）として、該コンピュータ（１０）を機能させるとともに、
該表示制御部（１３）が、該３次元像作成部（１２３）からの該３次元像を該表示部（３０）に表示させるように、該コンピュータ（１０）を機能させることを特徴とする、請求の範囲第２２項に記載のハーネス設計支援プログラム。
【請求項２４】
該ハーネス位置・形状算出部（１２２）が、該ハーネス情報（２３）に含まれる該ハーネスの始点位置および終点位置と各位置での姿勢情報とに基づいて、該ハーネスの位置および形状をベジエ曲線で近似して算出するように、該コンピュータ（１０）を機能させることを特徴とする、請求の範囲第２３項に記載のハーネス設計支援プログラム。
【請求項２５】
該３次元像作成部（１２３）が、該ハーネス位置・形状算出部（１２２）により該ハーネスの位置および形状として得られた該ベジエ曲線に沿うように、該ハーネスの３次元モデルである該複数のハーネスパーツを連結することにより、該ハーネスの３次元像を作成するように、該コンピュータ（１０）を機能させることを特徴とする、請求の範囲第２４項に記載のハーネス設計支援プログラム。
【請求項２６】
該ハーネス情報設定部（１１）により該ハーネス情報（２３）として該ハーネスの断面形状が設定され、
該３次元像作成部（１２３）が、該ハーネス情報（２３）に含まれる該ハーネスの断面形状に応じて、該ハーネスの３次元像を作成するように、該コンピュータ（１０）を機能させることを特徴とする、請求の範囲第２３項〜第２５項のいずれか１項に記載のハーネス設計支援プログラム。
【請求項２７】
該シミュレーション部（１２）が、該ハーネスが該機構部品の動作に無関係であり静的部品であることを認識した場合、該複数のハーネスパーツとして取り扱っていた該ハーネスを一部品として取り扱うように、該コンピュータ（１０）を機能させることを特徴とする、請求の範囲第２２項〜第２６項のいずれか１項に記載のハーネス設計支援プログラム。
【請求項２８】
該シミュレーション部（１２）によるシミュレーション結果に基づいて、随時、該ハーネスの動的検証を行なう検証部（１４）として、該コンピュータ（１０）をさらに機能させることを特徴とする、請求の範囲第２１項〜第２７項のいずれか１項に記載のハーネス設計支援プログラム。
【請求項２９】
該シミュレーション部（１２）によるシミュレーション結果として得られた該ハーネスの３次元モデルを２次元レイアウト図に変換・展開する展開部（１５）として、該コンピュータ（１０）をさらに機能させることを特徴とする、請求の範囲第２１項〜第２８項のいずれか１項に記載のハーネス設計支援プログラム。
【請求項３０】
ハーネスを組み込まれた設計対象装置における該ハーネスの配置設計を支援する機能をコンピュータ（１０）に実現させるためのハーネス設計支援プログラム（２１）を記録したコンピュータ読取可能な記録媒体であって、
該ハーネス設計支援プログラム（２１）が、
該ハーネスに関する情報をハーネス情報（２３）として設定するハーネス情報設定部（１１）、
該ハーネス情報設定部（１１）により設定された該ハーネス情報（２３）と該設計対象装置における該ハーネス以外の機構部品についての３次元モデルデータ（２２）とに基づいて該ハーネスおよび該機構部品の３次元機構モデルを構築し、該３次元機構モデルにより該ハーネスの動作を該機構部品の動作と連動させてシミュレートするシミュレーション部（１２）、および、
該シミュレーション部（１２）によるシミュレーション結果を、該ハーネスの動作および該機構部品の動作として表示部（３０）に表示させる表示制御部（１３）として、該コンピュータ（１０）を機能させることを特徴とする、ハーネス設計支援プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項３１】
該シミュレーション部（１２）が、該ハーネスを分割して得られる複数のハーネスパーツの相互を３自由度の回転関節で連結した構成の３次元モデルとして、該ハーネスを取り扱うように、該ハーネス設計支援プログラム（２１）が該コンピュータ（１０）を機能させることを特徴とする、請求の範囲第３０項に記載のハーネス設計支援プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項３２】
該ハーネス設計支援プログラム（２１）が該シミュレーション部（１２）として該コンピュータ（１０）を機能させる際に、
該機構部品の動作をシミュレートすべく該機構部品の３次元モデルデータ（２２）に基づいて該機構部品の位置を所定周期で算出する機構部品位置算出部（１２１）、
該機構部品位置算出部（１２１）により算出された該機構部品の位置と該ハーネス情報設定部（１１）により設定された該ハーネス情報（２３）とに基づいて、該ハーネスの位置および形状を算出するハーネス位置・形状算出部（１２２）、および、
該機構部品位置算出部（１２１）により算出された該機構部品の位置と該ハーネス位置・形状算出部（１２２）により算出された該ハーネスの位置および形状と該ハーネス情報設定部（１１）により設定された該ハーネス情報（２３）と該機構部品の３次元モデルデータ（２２）とに基づいて、該機構部品および該ハーネスの３次元像を作成し、該３次元像を前記シミュレーション結果として出力する３次元像作成部（１２３）として、該ハーネス設計支援プログラムが該コンピュータ（１０）を機能させるとともに、
該表示制御部（１３）が、該３次元像作成部（１２３）からの該３次元像を該表示部（３０）に表示させるように、該ハーネス設計支援プログラム（２１）が該コンピュータ（１０）を機能させることを特徴とする、請求の範囲第３１項に記載のハーネス設計支援プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項３３】
該ハーネス位置・形状算出部（１２２）が、該ハーネス情報（２３）に含まれる該ハーネスの始点位置および終点位置と各位置での姿勢情報とに基づいて、該ハーネスの位置および形状をベジエ曲線で近似して算出するように、該ハーネス設計支援プログラム（２１）が該コンピュータ（１０）を機能させることを特徴とする、請求の範囲第３２項に記載のハーネス設計支援プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項３４】
該３次元像作成部（１２３）が、該ハーネス位置・形状算出部（１２２）により該ハーネスの位置および形状として得られた該ベジエ曲線に沿うように、該ハーネスの３次元モデルである該複数のハーネスパーツを連結することにより、該ハーネスの３次元像を作成するように、該ハーネス設計支援プログラム（２１）が該コンピュータ（１０）を機能させることを特徴とする、請求の範囲第３３項に記載のハーネス設計支援プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項３５】
該ハーネス情報設定部（１１）により該ハーネス情報（２３）として該ハーネスの断面形状が設定され、
該３次元像作成部（１２３）が、該ハーネス情報（２３）に含まれる該ハーネスの断面形状に応じて、該ハーネスの３次元像を作成するように、該ハーネス設計支援プログラム（２１）が該コンピュータ（１０）を機能させることを特徴とする、請求の範囲第３２項〜第３４項のいずれか１項に記載のハーネス設計支援プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項３６】
該シミュレーション部（１２）が、該ハーネスが該機構部品の動作に無関係であり静的部品であることを認識した場合、該複数のハーネスパーツとして取り扱っていた該ハーネスを一部品として取り扱うように、該ハーネス設計支援プログラム（２１）が該コンピュータ（１０）を機能させることを特徴とする、請求の範囲第３１項〜第３５項のいずれか１項に記載のハーネス設計支援プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項３７】
該シミュレーション部（１２）によるシミュレーション結果に基づいて、随時、該ハーネスの動的検証を行なう検証部（１４）として、該ハーネス設計支援プログラム（２１）が該コンピュータ（１０）をさらに機能させることを特徴とする、請求の範囲第３０項〜第３６項のいずれか１項に記載のハーネス設計支援プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項３８】
該シミュレーション部（１２）によるシミュレーション結果として得られた該ハーネスの３次元モデルを２次元レイアウト図に変換・展開する展開部（１５）として、該ハーネス設計支援プログラム（２１）が該コンピュータ（１０）をさらに機能させることを特徴とする、請求の範囲第３０項〜第３７項のいずれか１項に記載のハーネス設計支援プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、ハーネス（ｈａｒｎｅｓｓ）を組み込まれた装置（例えばプリンタ，自動車，工作機械，産業用ロボット等）の設計開発に際して、ハーネスの取付位置の設計やハーネスの製造のための設計といったハーネス設計を効率化すべく、そのハーネス設計を支援するための技術に関する。本発明におけるハーネスは、装置に組み込まれる配線，ケーブル，ワイヤなどのほか、配管やゴムホースなどを含むとともに、可撓性，柔軟性を有する帯状部材，線状部材や、これらの部材を束ねたものも含み、本発明の技術は、このような部材の配置設計に適用される。
【背景技術】  一般に、例えばプリンタ，自動車，工作機械，産業用ロボットといった、ハーネスを組み込まれた装置を設計する場合、その装置の機械系および電気系の両方の設計をある程度完了してから、その装置を構成する部品間に介装されるハーネスの設計を行ない、ハーネスの取付位置や配置位置を決定している。
これは、機械系の設計と電気系の設計とをある程度完了していないと、どのような配線をどこに配置するか決定できないためであり、このような理由によって、従来、ハーネス設計は後回しにされることが多かった。実際には、試作品が出来上がってから、現物のハーネスを試作品に組み込んで長さを調整することが通常であり、そのために、ハーネスに関する不具合の発見が遅れてしまう場合があった。
そこで、近年、３次元ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）で設計した３次元モデルを使い、この３次元モデル上でハーネスの配置設計を行ない、その設計工程で出来るだけハーネスの不具合を発見するシステムが用いられている。代表的なシステムは、例えば以下の通りである。
（１）“ＥＭｂａｓｓｙ”：Ｌｉｎｉｕｓ社，＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｌｉｎｉｕｓ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／＞
（２）“Ｃａｂｌｉｎｇ  Ｄｅｓｉｇｎｅｒ”：（株）図研，＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｚｕｋｅｎ．ｃｏ．ｊｐ／ｓｄ／ｃａｂｌｉｎｇ／ｃａｂｌｉｎｇ．ｈｔｍ＞
（３）“Ｉ−ＤＥＡＳ  Ｈａｒｎｅｓｓ  Ｄｅｓｉｇｎ”：ＥＤＳ社，＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｄｒｃ．ｃｏｍ／ｉｄｅａｓ／ａｐｐｌ−ｐｒｏｄ／ｈａｒｎｅｓｓ．ｈｔｍｌ＞
これらのシステムは、３次元ＣＡＤ上で、またはＣＡＤデータを使って、ハーネスの３次元モデルを設計するものである。
しかし、３次元ＣＡＤのデータは、静的な組立状態しか表現することができないため、上記システムでは、移動可能な機構部品の動きに係るハーネスの不具合を検証することができない。
より具体的に説明すると、ハーネスを組み込まれた装置では、ドア近傍に配置されたハーネスがドアの開閉動作に伴ってこのドアに挟み込まれるといった不具合や、直動機構にリンクしたハーネスの長さが短すぎてそのハーネスが直動機構の動作に追従できないといった不具合や、回転機構にリンクしたハーネスが近傍の機構部品と干渉し合うといった不具合などを生じる場合があり、ハーネス設計時に、このような不具合が発生しないことを検証する必要があるが、上記システムではその検証を行なうことができない。
また、３次元ＣＡＤ上で設計されたハーネスモデルはソリッドモデルであるため、そのハーネスモデルを表示するための計算などに時間がかかり、操作性に問題がある。特に、上記“ＥＭｂａｓｓｙ”では、ＶＲＭＬ（Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｒｅａｌｉｔｙ  Ｍｏｄｅｌｉｎｇ  Ｌａｎｇｕａｇｅ）で記述されたデータを取り扱うが、このようなデータを用いた場合にも、表示処理に時間がかかるという問題がある。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、ハーネス設計時に、機構動作に伴うハーネスの動きを、処理量の増大を招くことなくリアルタイムで確認できるようにして、ハーネス設計の動的検証が可能な環境を提供し、ハーネス設計の効率化を実現することを目的とする。
【発明の開示】
上記目的を達成するために、本発明のハーネス設計支援装置は、ハーネスを組み込まれた設計対象装置における該ハーネスの配置設計を支援するための装置であって、該設計対象装置における該ハーネス以外の機構部品についての３次元モデルデータを予め保持する機構情報保持部と、該ハーネスに関する情報をハーネス情報として設定するハーネス情報設定部と、該ハーネス情報設定部により設定された該ハーネス情報と該機構情報保持部における該機構部品の３次元モデルデータとに基づいて該ハーネスおよび該機構部品の３次元機構モデルを構築し該３次元機構モデルにより該ハーネスの動作を該機構部品の動作と連動させてシミュレートするシミュレーション部と、該ハーネスの動作および該機構部品の動作を表示する表示部と、該シミュレーション部によるシミュレーション結果を該ハーネスの動作および該機構部品の動作として該表示部に表示させる表示制御部とをそなえて構成されたことを特徴としている。
また、本発明のハーネス設計支援方法は、ハーネスを組み込まれた設計対象装置における該ハーネスの配置設計を支援するための方法であって、該設計対象装置における該ハーネス以外の機構部品についての３次元モデルデータを予め保持し、該ハーネスに関する情報をハーネス情報として設定し、該ハーネス情報と該機構部品の３次元モデルデータとに基づいて構築された、該ハーネスおよび該機構部品の３次元機構モデルにより該ハーネスの動作を該機構部品の動作と連動させてシミュレートし、シミュレートされた結果を該ハーネスの動作および該機構部品の動作として該表示部に表示することを特徴としている。
さらに、本発明のハーネス設計支援プログラムは、ハーネスを組み込まれた設計対象装置における該ハーネスの配置設計を支援する機能をコンピュータに実現させるためのプログラムであって、上述したハーネス情報設定部，シミュレーション部および表示制御部として、該コンピュータを機能させることを特徴としている。そして、本発明のコンピュータ読取可能な記録媒体は、上述したハーネス設計支援プログラムを記録したものである。
上述した本発明のハーネス設計支援装置および方法並びにハーネス設計支援プログラムおよび同プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体によれば、ハーネス情報と機構部品の３次元モデルデータとに基づいて構築された３次元機構モデルにより、ハーネスの動作が機構部品の動作と連動させてシミュレートされ、そのシミュレーション結果がハーネスの動作および機構部品の動作として表示部に表示されるので、ハーネス設計時に、設計者は、機構動作に伴うハーネスの動きを、処理量の増大を招くことなくリアルタイムで確認することができる。これにより、ハーネス設計の動的検証が可能な環境が設計者に提供され、ハーネス設計の効率化を実現することができる。
また、多数のハーネスパーツの相互を３自由度の回転関節で連結した構成の３次元モデルとして、ハーネスを取り扱うことにより、ハーネスを簡易な３次元モデルとして取り扱うことができる。従って、簡易な手法で、機構部品の動作に連動するハーネスの動作をシミュレートできるので、処理量の増大を招くことなく且つリアルタイムでハーネスの動作をシミュレートすることができる。また、ハーネスの動作が３次元像として表示部にリアルタイムで表示されるので、設計者は、ハーネスの動作の様子をリアルタイムで且つ３次元的に視認して確実に把握することができる。
さらに、ハーネス情報に含まれるハーネスの始点位置，終点位置および各位置での姿勢を用いることにより、ハーネスの位置や形状を容易に算出することができ、特にベジエ曲線でハーネスの位置や形状を近似することで、より容易かつ短時間でハーネスの位置や形状を得ることが可能になる。また、得られたベジエ曲線に沿うようにハーネスの３次元モデルである複数のハーネスパーツを連結することにより、極めて容易に且つ短時間でハーネスの３次元像を作成することもできる。
【図面の簡単な説明】  図１は本発明の一実施形態としてのハーネス設計支援装置の機能構成を示すブロック図である。
図２は図１に示すハーネス設計支援装置を実現するためのコンピュータシステムのハードウエア構成を示すブロック図である。
図３は本実施形態におけるハーネスのモデリング手法を説明するための図である。
図４は、本実施形態におけるハーネスのモデリング手法を説明するとともに、本実施形態のハーネス位置・形状算出部において実行される、ベジエ曲線によるハーネスの位置・形状の近似手法を説明するための図である。
図５は本実施形態におけるハーネスのモデリング手順（初期設定手順）を説明するためのフローチャートである。
図６は本実施形態におけるハーネスのモデリング手順（ハーネス位置・形状の動的変形手順）を説明するためのフローチャートである。
図７は本実施形態においてハーネスのモデリング（動的変形）と同時にハーネスの動的検証を行なう際の処理手順を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
〔１〕本実施形態のハーネス設計支援装置の構成について
図１は本発明の一実施形態としてのハーネス設計支援装置の機能構成を示すブロック図、図２は図１に示すハーネス設計支援装置を実現するためのコンピュータシステムのハードウェア構成を示すブロック図である。
図１および図２に示す本実施形態のコンピュータシステム（例えばパーソナルコンピュータ）１は、ハーネスを組み込まれた設計対象装置（例えばプリンタ，自動車，工作機械，産業用ロボット等）におけるハーネスの配置設計を支援するための装置として機能するものである。
ここで、ハーネスは、例えば、信号や電力供給用の配線，ケーブル，ワイヤなどのほか、配管やゴムホースなどを含み、可撓性，柔軟性を有する帯状部材，線状部材や、これらの部材を束ねたものも含む。そして、ハーネスの両端部は、設計対象装置の機構部品としてのコネクタ部品に連結・固定される。また、ハーネスは、その両端部以外の部分を、クランプ部品により位置決め・固定される場合もある。
さて、図２に示すように、コンピュータシステム１においては、ＣＰＵ１０とこのＣＰＵ１０に接続されるバスライン５０とがそなえられている。バスライン５０には、メモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）２０が接続されるとともに、入出力インタフェース５１を介してディスプレイ（例えばＣＲＴ，ＬＣＤ，ＰＤＰ等）３０，キーボード４０およびマウス４１が接続されている。また、バスライン５０に、入出力インタフェース５２を介して３次元ＣＡＤ装置６０や外部記憶装置７０が接続されている。
ここで、メモリ２０（または外部記憶装置７０）には、後述するようなアプリケーションプログラム（ハーネス設計支援プログラム）２１が格納されている。また、メモリ２０は、ＣＰＵ１０がアプリケーションプログラム２１を実行する際のワーキングメモリとしても機能するもので、このメモリ２０には、機構部品の３次元モデルデータ（ポリゴンデータ）２２，ハーネス情報２３などが格納される。
ディスプレイ（表示部）３０は、ＣＰＵ１０（後述する表示制御部１４としての機能）によってその表示状態を制御され、ＣＰＵ１０（後述するシミュレーション部１２としての機能）によるシミュレーション結果をハーネスの動作および機構部品の動作として表示するものである。
また、キーボード４０およびマウス（ポインティングデバイス）４１は、ディスプレイ３０における画面を参照したオペレータ（ユーザ）によって操作され、ＣＰＵ１０（コンピュータシステム１）に対して各種指示や各種情報を入力するもので、本実施形態では、例えば、ハーネス情報２３を入力したり、ディスプレイ３０の画面上に表示されたハーネスの形状を操作したりする場合に用いられる。
このとき、ハーネス情報２３としては、ハーネスの始点位置，終点位置および各位置での姿勢（ベクトル情報）のほか、ハーネスの長さ，断面形状，曲率情報，ハーネスモデリング情報（多連結構造データ：ハーネスを複数の小部品であるハーネスパーツとしてモデル化する際の各種データ）などが含まれ、このようなハーネス情報２３は、例えばキーボード４０からＣＰＵ１０（後述するハーネス情報設定部１１）に入力されるようになっている。
また、マウス４１を用いて、ディスプレイ３０上に表示された、ハーネスの３次元像をドラッグ操作することにより、ハーネスの形状を変更することができるほか、機構部品の３次元像をドラッグ操作することにより、機構部品（３次元像）の操作量と操作方向がＣＰＵ１０（後述するシミュレーション部１３）に入力されるようになっている。
さらに、３次元ＣＡＤ装置６０は、設計対象装置におけるハーネス以外の機構部品を設計するものである。そして、この３次元ＣＡＤ装置６０による設計結果である、機構部品についての３次元モデルデータ２２は、よりデータ量の少ないポリゴンデータに変換された上で、入出力インタフェース５２およびバス５０を介してメモリ（機構情報保持部）２０に予め保持される。
外部記憶装置７０は、アプリケーションプログラム２１やハーネス情報２３を保持するものとして機能してもよいが、本実施形態では、ハーネスを連結されるコネクタ部品に関する情報を、そのコネクタ部品におけるハーネスの連結位置およびその位置での姿勢に関する情報とともに保持するライブラリや、ハーネスを固定するクランプ部品に関する情報を、そのクランプ部品におけるハーネスの固定位置およびその位置での姿勢に関する情報とともに保持するライブラリが予め作成されており、これらのライブラリを予め保持しておくためのものとして、外部記憶装置７０が用いられる。
一方、メモリ２０には、図１に示すハーネス情報設定部１１，シミュレーション部１２（機構部品位置算出部１２１，ハーネス位置・形状算出部１２２，３次元像作成部１２３を含む），表示制御部１３，検証部１４および展開部１５としての機能を実現するためのアプリケーションプログラム（ハーネス設計支援プログラム）２１が格納されている。
そして、ＣＰＵ１０がバスライン５０を介してメモリ２０から上記アプリケーションプログラム２１を読み出して実行することにより、ハーネス情報設定部１１，シミュレーション部１２，表示制御部１３，検証部１４および展開部１５としての機能（その詳細については後述）、つまりは、本発明のハーネス設計支援装置としての機能が実現されるようになっている。
上述したアプリケーションプログラム２１は、例えばフレキシブルディスク，ＣＤ−ＲＯＭ等の、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録された形態で提供される。そして、コンピュータシステム１はその記録媒体からプログラム２１を読み取って内部記憶装置（メモリ２０）または外部記憶装置７０に転送し格納して用いる。また、そのプログラム２１を、例えば磁気ディスク，光ディスク，光磁気ディスク等の記憶装置（記録媒体）に記録しておき、その記憶装置から通信経路を介してコンピュータシステム１に提供するようにしてもよい。
ハーネス情報設定部１１，シミュレーション部１２，表示制御部１３，検証部１４および展開部１５としての機能を実現する際には、内部記憶装置（本実施形態ではメモリ２０）に格納されたプログラム２１がコンピュータのマイクロプロセッサ（本実施形態ではＣＰＵ１０）によって実行される。このとき、記録媒体に記録されたプログラム２１をコンピュータシステム１が直接読み取って実行するようにしてもよい。
なお、本実施形態において、コンピュータとは、ハードウェアとオペレーションシステムとを含む概念であり、オペレーションシステムの制御の下で動作するハードウェアを意味している。また、オペレーションシステムが不要でアプリケーションプログラム単独でハードウェアを動作させるような場合には、そのハードウェア自体がコンピュータに相当する。ハードウェアは、少なくとも、ＣＰＵ等のマイクロプロセッサと、記録媒体に記録されたコンピュータプログラムを読み取るための手段とをそなえている。
アプリケーションプログラム２１は、このようなコンピュータ（コンピュータシステム１）にハーネス情報設定部１１，シミュレーション部１２，表示制御部１３，検証部１４および展開部１５としての機能を実現させるためのプログラムコードを含んでいる。また、その機能の一部は、アプリケーションプログラム２１ではなくオペレーションシステムによって実現されてもよい。
さらに、本実施形態における記録媒体としては、上述したフレキシブルディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ，磁気ディスク，光ディスク，光磁気ディスクのほか、ＩＣカード，ＲＯＭカートリッジ，磁気テープ，パンチカード，コンピュータの内部記憶装置（ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリ），外部記憶装置等や、バーコードなどの符号が印刷された印刷物等の、コンピュータ読取可能な種々の媒体を利用することができる。
さて、次に、ＣＰＵ１０により実現される各種機能（ハーネス情報設定部１１，シミュレーション部１２，表示制御部１３，検証部１４および展開部１５としての機能）について、詳細に説明する。
ハーネス情報設定部１１は、上述したハーネス情報２３を予め設定するもので、実際には、キーボード４０等を用いて外部から入力された各種値をハーネス情報２３としてメモリ２０に書き込むか、もしくは、シミュレーション部１２に出力するものである。また、上述したように外部記憶装置７０にコネクタ部品やクランプ部品についてのライブラリが予め保存されている場合には、キーボード４０やマウス４１を用いて外部から入力された情報に応じて、ハーネス情報設定部１１が、外部記憶装置７０のライブラリから、コネクタ部品もしくはクランプ部品を選択することにより、ハーネスの始点位置または終点位置とその位置での姿勢とをハーネス情報２３として設定するようにしてもよい。
シミュレーション部１２は、ハーネス情報設定部１１により設定されたハーネス情報２３とメモリ２０における機構部品の３次元モデルデータ２２とに基づいて、ハーネスおよび機構部品の３次元機構モデルを構築し、その３次元機構モデルによりハーネスの動作を機構部品の動作と連動させてシミュレートするものである。
このシミュレーション部１２は、図３および図４を参照しながら後述するごとく、ハーネスを分割して得られる複数のハーネスパーツの相互を３自由度の回転関節で連結した構成の３次元モデルとして、ハーネスを取り扱うとともに、図１に示すように、機構部品位置算出部１２１，ハーネス位置・形状算出部１２２および３次元像作成部１２３としての機能を有している。また、シミュレーション部１２は、ハーネスが機構部品の動作に無関係であり静的部品であることを認識した場合、複数のハーネスパーツとして取り扱っていたハーネスを一部品として取り扱う機能を有している。
ここで、機構部品位置算出部１２１は、機構部品の動作をシミュレートすべく、機構部品の３次元モデルデータ２２に基づいて機構部品の位置を所定周期で算出するものである。
また、ハーネス位置・形状算出部１２２は、機構部品位置算出部１２１により算出された機構部品の位置とハーネス情報２３とに基づいて、ハーネスの位置および形状を算出するもので、本実施形態では、図４を参照しながら後述するごとく、ハーネス情報２３に含まれるハーネスの始点位置および終点位置と各位置での姿勢情報とに基づいて、ハーネスの位置および形状をベジエ曲線（Ｂｅｚｉｅｒ  ｃｕｒｖｅ）で近似して算出している。
そして、３次元像作成部１２３は、機構部品位置算出部１２１により算出された機構部品の位置と、ハーネス位置・形状算出部１２２により算出されたハーネスの位置および形状と、ハーネス情報２３と、機構部品の３次元モデルデータ２２とに基づいて、機構部品およびハーネスの３次元像を作成し、この３次元像をシミュレーション結果として表示制御部１３へ出力するもので、表示制御部１３が、３次元像作成部１２３からの３次元像をディスプレイ３０に表示させるようになっている。
このとき、本実施形態の３次元像作成部１２３は、図４に示すごとく、ハーネス位置・形状算出部１２２によりハーネスの位置および形状として得られたベジエ曲線に沿うように、ハーネスの３次元モデルである複数のハーネスパーツを連結することにより、ハーネスの３次元像を作成するようになっている。また、３次元像作成部１２３は、ハーネス情報２３に含まれるハーネスの断面形状に応じて、その断面形状を有するハーネスの３次元像を作成するようになっている。
検証部１４は、シミュレーション部１２によるシミュレーション結果に基づいて、随時、ハーネスの動的検証を行なうもので、本実施形態では、後述するごとく、ハーネスと該機構部品との干渉，ハーネスの長さ，ハーネスの曲率を検証する。この検証部１４による検証結果は、例えば、表示制御部１３によりディスプレイ３０に表示される。
展開部１５は、シミュレーション部１２によるシミュレーション結果として得られたハーネスの３次元モデルを２次元レイアウト図（平面図）に変換・展開し、その２次元レイアウト図を外部へ出力するか、メモリ２０もしくは外部記憶装置７０に保存するものである。
なお、本実施形態では、ハーネスについての属性情報（例えばコネクタ，クランプ，被膜，信号線，ＦｒｏｍＴｏリスト等）が、ハーネス情報２３とともにメモリ２０に予め保持されており、表示制御部１３が、キーボード４０やマウス４１からの指示に応じて、属性情報をハーネスの像とともにディスプレイ３０に表示させるように構成されている。
〔２〕本実施形態のハーネス設計支援装置の動作および効果について
さて、次に、図３〜図７を参照しながら、本実施形態のハーネス設計支援装置１の動作について説明する。
本実施形態では、３次元機構シミュレータ技術およびハーネスモデリング技術を組み合わせることにより、ハーネス設計における動的検証，処理量軽減という課題を解決している。
ここで、３次元機構シミュレータ技術は、本実施形態のシミュレーション部１２に適用されている技術で、３次元モデルで機構の動きを再現するシミュレーション技術である。シミュレーション部（シミュレータ）１２においてハーネスの３次元モデルをシミュレートしながらその３次元モデルを設計することで、ハーネスの動きに関する検証が可能になる。
また、ハーネスモデリング技術では、ハーネスの３次元モデルをリアルタイムで変形させる必要がある。その変形シミュレーションを高速に行なうために、図３および図４を参照しながら後述するごとく、多数の小部品（ハーネスパーツ）を連結した構造でハーネスをモデリングする。このとき、隣り合う小部品の間は３自由度の回転関節で連結する。
そして、このようなハーネスについての３次元モデルの動作を機構部品の動作と連動させるために、本実施形態では、図４を参照しながら後述するごとく、ハーネス全体の位置や形状がそのハーネスの始点と終点によって決まるようにしている。つまり、始点または終点を機構部品と結合させておけば、機構部品の移動に伴って始点または終点も移動し、これに伴いハーネスが変形する。この変形形状をベジエ曲線により近似し、そのベジエ曲線にフィットするように、小部品間の連結部（回転関節）の関節角度を調整している。
ハーネス以外の機構部品の設計は、本実施形態のハーネス設計支援装置１が動作を開始するに先立って、前述したとおり３次元ＣＡＤ装置６０において予め行なわれている。そして、この３次元ＣＡＤ装置６０によって設計された３次元モデルデータが、よりデータ量の少ないポリゴンデータに変換された上で、３次元モデルデータ２２としてメモリ２０に取り込まれている。
この３次元モデルデータ２２には、各機構部品の形状データの他に、位置・姿勢情報，他部品との関係情報などが含まれる。
ＣＰＵ２０は、このような３次元モデルデータ２２を読み込み、３次元像作成部１２３および表示制御部１３の機能によって、機構部品についての３次元モデル（３次元像）をディスプレイ３０に表示させる。そして、マウス４１やキーボード４０等のユーザ入力装置を用いて、３次元モデルにおける関節や機構の定義，ハーネスのモデリング，機構の操作を行なう。なお、３次元モデルの取込，表示，機構の定義や操作は、既存の３次元機構シミュレータの機能（３次元機構シミュレーション技術）を使用できるので、ここではその説明を省略し、以下、ハーネスのモデリング技術や検証手法などについて詳細に説明する。
〔２−１〕ハーネスモデルの多連結構造について
図３および図４は本実施形態におけるハーネスのモデリング手法を説明するための図である。
これらの図３および図４に示すように、本実施形態におけるハーネスのモデルは、直方体，円柱などの単純な形状の、多数の小部品（ハーネスパーツ）Ｈ１〜ＨＮを連結した構造となっている。
そして、ハーネスパーツＨｉ−１，Ｈｉの相互間の連結部（ハーネスの分割点位置）Ｄｉ−１は、図３に示すごとく、３自由度の回転関節として構成され、この回転関節によりハーネスパーツＨｉ−１，Ｈｉどうしが連結されているものとして、ハーネスモデルが構成されている。ハーネスパーツＨｉ−１に対するハーネスパーツＨｉの３自由度の回転軸は、例えば図３に示すように、ハーネスパーツＨｉ−１の長手方向中心軸ｘ１と、この軸ｘ１およびハーネスパーツＨｉ−１の上面の両方と直交する軸ｘ２と、これらの軸ｘ１，ｘ２と直交する軸ｘ３との３軸である。
このように、ハーネスを、ハーネスパーツＨｉ−１，Ｈｉどうしを３自由度の回転関節で連結したモデルとして取り扱うことにより、このハーネスモデルは、任意の方向の曲げやひねりがを表現することができる。
なお、ハーネスの分割数（ハーネスパーツの数）は、デフォルト値として設定されたものを使用してもよいし、例えばハーネス情報２３として設定されたものを使用してもよい。
〔２−２〕ハーネス形状について
図４は、本実施形態のハーネス位置・形状算出部１２２において実行される、ベジエ曲線によるハーネスの位置・形状の近似手法を説明するための図である。
ハーネスは、あるコネクタ部品から別のコネクタ部品までつながっている。このようなハーネスが、本実施形態では、上述したように多数のハーネスパーツが連結されたハーネスモデルとして取り扱われる。また、ハーネスの始点位置，終点位置および各位置での姿勢（始点と終点の位置・姿勢データＳ，Ｔ）と、ハーネスの長さＬと、断面形状Ａと、小部品（ハーネスパーツ）の多連結構造データとが、ハーネス情報２３としてハーネス毎に設定されており、このハーネス情報２３に含まれる位置・姿勢データＳ，Ｔおよび長さＬに基づいて、ハーネス位置・形状算出部１２２は、図４に示すごとく、ハーネスの位置・姿勢に対応する曲線Ｃを決めることができる。
そして、３次元像作成部１２３が、この曲線Ｃに沿うように、指定の断面形状Ａを有するハーネスパーツを連結することにより、ハーネスの３次元像が表現される。
なお、始点と終点の位置・姿勢データＳ，Ｔは、実際には図４に点線矢印として示すようなベクトル情報として与えられる。
さて、上記曲線Ｃは、３次のベジエ曲線（Ｂｅｚｉｅｒ  ｃｕｒｖｅ）を用いることで、容易に決定することができる。
３次のベジエ曲線は、４つの点（制御点）に対して一意に決まる。図４に示すごとく、その４点をそれぞれＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４とし、Ｐ１，Ｐ４を、それぞれハーネスの始点，終点（それぞれ分割点位置Ｄ０，ＤＮに対応する位置）に割り当てる。
次に、始点Ｐ１，終点Ｐ４における姿勢（その点でのハーネスの方向；ハーネスの接線方向）から、Ｐ２，Ｐ３がＰ１，Ｐ４からの方向ベクトルＳ，Ｔ上にあることが決まる。
方向ベクトルＳ，Ｔ上でＰ２，Ｐ３をずらすと、曲線Ｃの形状が変わり、曲線Ｃの長さが変わるので、Ｐ２，Ｐ３をずらしながら、ハーネス情報２３によって指定された長さＬになるようにＰ２，Ｐ３の位置を決定し、曲線Ｃの形状を決定する。
このとき、Ｐ２，Ｐ３を別々にずらした場合、Ｐ２，Ｐ３の位置を決めるために２パラメータが必要になるが、Ｐ１，Ｐ２間の距離（Ｐ１−Ｐ２）とＰ３，Ｐ４間の距離（Ｐ３−Ｐ４）とが常に同じ指定長ｄになるようにＰ２，Ｐ３をずらせば、その指定長ｄの１パラメータだけでＰ２，Ｐ３の位置を決めることができる。
〔２−３〕ハーネス形状の操作
ハーネスの形状（曲線Ｃ）の変更は、始点や終点の位置・姿勢を変更することにより、容易に行なわれる。つまり、ハーネスの始点または終点を機構部品（本実施形態ではコネクタ部品）に結合することで、機構部品と連動して始点または終点の位置・姿勢が変化し、それに伴ってハーネスの形状（曲線Ｃ）を変化させることができる。
本実施形態では、上述したとおり、機構部品位置算出部１２１により機構部品の位置が所定周期で算出されており、算出された機構部品の位置に応じて、機構部品の動作に連動する、ハーネスの始点位置および終点位置が決定される。そして、決定された始点位置および終点位置に基づいて、ハーネス位置・形状算出部１２２が、所定周期毎に、ハーネス形状（曲線Ｃ）をベジエ曲線で近似して算出する。
また、設計者は、ディスプレイ３０を参照しながら、キーボード４０やマウス４１からハーネスの長さ（全長）Ｌを指定・変更することによっても、ディスプレイ３０に表示されたハーネス形状を変更することができ、その長さＬに応じたハーネス形状をディスプレイ３０上で参照することができる。
さらに、設計者は、マウス４１をドラッグ操作して、ディスプレイ３０上に表示されたハーネスの３次元像の一点を移動させることによっても、ディスプレイ３０に表示されたハーネス形状を変更することができる。ベジエ曲線は、任意の位置で分割して、２つのベジエ曲線に変換することができる。そこで、マウス４１により指定されたハーネス（曲線Ｃ）上の点で、ハーネス形状を近似するベジエ曲線Ｃを分割し、その指定点を新しいベジエ曲線の始点および終点として、新たに２つのベジエ曲線を算出することにより、曲線形状（つまりハーネス形状）が変更され、設計者は、変更後のハーネス形状をディスプレイ３０上で参照することができる。
ただし、ベジエ曲線Ｃを分割する場合、ベジエ曲線Ｃ上の点を指定する毎にベジエ曲線Ｃが分割されて、分割数が増大してしまい、処理が煩雑になる可能性がある。そこで、Ｐ２，Ｐ３の位置を操作することによって、ベジエ曲線Ｃが指定された点を通るようにベジエ曲線Ｃの形状を変更させてもよい。
〔２−４〕断面形状の指定
本実施形態では、ハーネス情報２３に含まれるハーネスの断面形状Ａを定義することにより、モデリング対象のハーネスの太さを変更したり、フラットケーブルに対応したモデリングを行なうことができる。また、断面形状Ａの定義を、ハーネスパーツ毎に管理することにより、例えばハーネスが途中で他のハーネスと結合して太さが変化するような場合に対応したモデリングを行なうことも可能になる。
〔２−５〕曲率の計算
ベジエ曲線では、曲線上の任意の位置での曲率を計算することができる。これによって、ハーネス上でもっとも曲率の大きい（曲げがきつい）ところを検出することができ、曲率形状の曲げ具合の検証を行なうことができる。つまり、本実施形態では、形状の変更があるたびに曲率を計算すれば、機構を動かしながら検証部１４によってハーネスの曲率の動的検証を行なうことができる。
なお、ベジエ曲線によりハーネス形状の近似を行なう際、ハーネスの長さＬを指定する代わり、ハーネスの曲率を指定してしてもよい。この場合、方向ベクトルＳ，Ｔ上でＰ２，Ｐ３をずらしながら、曲線Ｃの曲率が、指定された曲率になるようにＰ２，Ｐ３の位置を決定し、曲線Ｃの形状を決定する。また、このとき、曲線Ｃの曲率が最も小さくなるようにＰ２，Ｐ３の位置を決定して、曲線Ｃの形状を決定してもよい。
〔２−６〕一部品化
ハーネスを多数の小部品（ハーネスパーツ）の連結構造としてモデリングすると、設計対象装置におけるハーネスの数が多くなった場合、部品数が極めて多くなり演算処理の負荷が非常に重くなる。しかし、通常、全てのハーネスが、機構部品の動作に連動するわけではなく、機構部品の動作に連動しないハーネスは一切変形しないので、最初（初期設定時）に、そのハーネスの位置・形状を決定した後には、複数のハーネスパーツとして取り扱っていたハーネスを一部品として取り扱うようにする。このように一部品化することで、部品数を削減でき、演算処理の負荷を軽減することができる。
〔２−７〕ハーネスの結合・分岐
ハーネスは、通常、複雑に結合・分岐を繰り返して配置される。これをモデリングするために、ハーネスの始点または終点に対して、複数のハーネスを接続できるようにする。
〔２−８〕干渉チェック
本実施形態では、ハーネスを構成する小部品（ハーネスパーツ）が、３次元機構シミュレータ上の部品データ（機構部品の３次元モデルデータ２２）と同じデータ形式で管理できるようになっている。そこで、３次元機構シミュレータ（ＣＰＵ１０）に干渉チェック機能（検証部１４）を組み込むことで、３次元モデル上で機構部品とハーネスとの間の干渉をチェックすることができる。これにより、ハーネスのスペースが十分確保できるかなどの検証を行なうことができる。また、検証部１４により、機構を動かしながら干渉チェックを行なうことで、ハーネスの引っ掛かりや挟み込みを動的に検証することができる。
〔２−９〕長さの検証
機構を動かしながらハーネス形状を変化させるとき、上述したとおり、ハーネス（曲線Ｃ）の長さが一定（例えば指定長Ｌ）になるように形状を計算している。つまり、始点Ｐ１または終点Ｐ４の位置の変化に応じて、毎回、曲線Ｃの長さが指定長ＬになるようにＰ２，Ｐ３の位置を決定している。
しかし、機構の動作に伴い、始点Ｐ１と終点Ｐ４とが離れすぎて指定長Ｌのハーネスでは始点Ｐ１と終点Ｐ４との間を接続できなくなった場合、当然、Ｐ２，Ｐ３を決めることができない。このような状況を検証部１４により検知し、例えばディスプレイ３０上にその旨を表示して、ハーネスの長さが足りないことをユーザ（設計者）に通知することで、ハーネスの長さの動的検証を行なうことができる。
〔２−１０〕２次元レイアウト図展開
ハーネスを３次元モデル上で設計した後には、ハーネス製作のため、シミュレーション部１２によるシミュレーション結果として得られたハーネスの３次元モデルを２次元図面に展開する必要がある。このとき、複雑に分岐・結合したハーネスを２次元に展開するには、通常、試行錯誤が必要になる。
本実施形態では、ハーネスの分岐点をグラフのノードと考え、３次元的なグラフ配置を２次元平面に展開する方法（例えば、南雲  淳，田中  二郎：“ｖｉｅｗＰＰ：グラフ構造とアニメーション表現に基づくプログラム実行の視覚化”，日本ソフトウェア科学会第１４回大会論文集，１９９７年９月，ｐｐ．１７−２０．参照）を適用し、展開部１５の機能により、ハーネスの３次元モデルをハーネスの２次元レイアウト図に自動的に展開し、２次元レイアウト図を作成・出力することができるようになっている。
〔２−１１〕信号情報の管理
本実施形態では、ハーネスの属性データ（属性情報）として、コネクタ，クランプ，被膜，信号線，ＦｒｏｍＴｏリストなどの情報が取り込まれ、必要に応じて、その属性データが、ディスプレイ３０上でハーネスの３次元像とともに表示されるようになっている。これにより、設計者は、ディスプレイ３０上で３次元モデルを見ながらハーネスの仕様を確認することができる。
また、ディスプレイ３０上でＦｒｏｍＴｏリスト（信号の配線情報）と３次元モデルとを対応させて表示することで、設計者は、信号が３次元モデル上のどこを通っているかを確認することができる。これにより、設計者は、電源ラインなどのノイズ源と信号線との距離などを確認することができる。なお、ノイズ源と信号線との最短距離を自動的に計算して表示させる機能をそなえてもよい。
さらに、上記属性データとして、ハーネスの物理的な属性（密度等）も持たせることもできる。この場合、ハーネスの全長，重量などを自動的に計算することができる。
〔２−１２〕ライブラリ
ハーネスモデルの始点，終点は、ハーネスの通過点や中継点となりうる点なので、コネクタ部品上やクランプ部品上に設定されることが多い。そこで、ハーネスの連結位置・姿勢／固定位置・姿勢を定義されたコネクタ部品／クランプ部品を予めライブラリ化して外部記憶装置７０等に保存しておくことで、設計者は、キーボード４０やマウス４１を操作してハーネスの始点，終点における部品（コネクタ部品もしくはクランプ部品）を選択して３次元モデル上に配置するだけで、ハーネスの始点位置，終点位置および各位置での姿勢を指定することができる。
〔２−１３〕本実施形態のハーネス設計支援装置の動作について
次に、図５〜図７に示すフローチャートを参照しながら、本実施形態のハーネス設計支援装置１の動作について説明する。
まず、図５に示すフローチャート（ステップＳ１１〜Ｓ２０）に従って、本実施形態による初期設定時のハーネスのモデリング手順について説明する。
ハーネス設計を開始するに当たり最初にハーネスのモデリングを行なう場合、まず、ハーネスの始点の位置・姿勢データＳと、ハーネスの終点の位置・姿勢データＴと、ハーネスの長さＬと、ハーネスの断面形状Ａとをハーネス情報２３として設定する（ステップＳ１１〜Ｓ１４）。ハーネス情報２３は、設計者がキーボード４０やマウス４１を操作して入力してもよいし、フレキシブルディスク等の媒体に予め記録されているものを、ドライバを介して入力してもよい。
そして、図４を参照しながら前述したように、Ｓ，Ｔの位置をそれぞれ制御点位置Ｐ１，Ｐ４に設定してから（ステップＳ１５）、指定長Ｌに基づいて、方向ベクトルＳ，Ｔ上におけるＰ２，Ｐ３の位置を決定して曲線Ｃの形状を決定する（ステップＳ１６）。
この後、決定された曲線Ｃを、ハーネスの分割数Ｎの部分（分割曲線）に分割し、分割点の位置をＤｉ（ｉ＝０〜Ｎ）とする（ステップＳ１７）。ただし、分割点の位置Ｄ０，ＤＮは、それぞれハーネスの始点位置，終点位置に対応する位置である。
各分割曲線に対し、断面形状Ａで長さ（Ｄｉ−Ｄｉ−１）を有する部品（ハーネスパーツ）Ｈｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を生成するとともに（ステップＳ１８）、隣り合う部品ＨｉとＨｉ＋１との間に、図３に示すような３自由度の回転関節を追加し（ステップＳ１９）、各部品Ｈｉが曲線Ｃに沿うように各回転関節における関節値を計算し（ステップＳ２０）、ハーネスのモデリングを終了する。
次に、図６に示すフローチャート（ステップＳ３１〜Ｓ３３，Ｓ３７）に従って、本実施形態によるハーネス位置・形状の動的変形手順（ハーネスモデリング手順）について説明する。ここでは、検証部１４によるハーネスの動的検証は行なわない場合について説明する。
図５により説明した手順によりハーネスモデルの初期設定を完了した後は、機構部品の位置が所定周期で算出され、この機構部品の位置の変化に伴ってハーネスの始点および終点の位置が変化すると、図６に示す手順の処理が実行されることになる。
つまり、機構部品の位置の変化に応じて、ハーネスの、新たな始点と終点の位置・姿勢Ｓ，Ｔが入力されると（ステップＳ３１）、新たなＳ，Ｔの位置をそれぞれ制御点位置Ｐ１，Ｐ４に設定してから（ステップＳ３２）、指定長Ｌに基づいて、方向ベクトルＳ，Ｔ上におけるＰ２，Ｐ３の位置を決定して曲線Ｃの形状を決定する（ステップＳ３３）。この後、図５のステップＳ１８で生成された各部品（ハーネスパーツ）Ｈｉが、ステップＳ３３で決定された曲線Ｃに沿うように、各回転関節における関節値が計算され（ステップＳ３７）、ハーネスの動的なモデリングを終了する。
最後に、図７に示すフローチャート（ステップＳ３０〜Ｓ３８）に従って、本実施形態においてハーネスのモデリング（動的変形）と同時にハーネスの動的検証を行なう際の処理手順について説明する。ここでは、図６により説明した動的変形手順（ステップＳ３１〜Ｓ３３，Ｓ３７）に、検証部１４によるハーネスの動的検証手順（ステップＳ３０，Ｓ３４〜Ｓ３６，Ｓ３８）が加わっている。
まず、曲率の検証を行なうべく、モデリング対象のハーネスの許容曲率半径Ｒｏを予め設定しておいてから（ステップＳ３０）、上述と同様、機構部品の位置の変化に応じて、ハーネスの、新たな始点と終点の位置・姿勢Ｓ，Ｔが入力されると（ステップＳ３１）、新たなＳ，Ｔの位置をそれぞれ制御点位置Ｐ１，Ｐ４に設定してから（ステップＳ３２）、指定長Ｌに基づいて、方向ベクトルＳ，Ｔ上におけるＰ２，Ｐ３の位置を決定して曲線Ｃの形状を決定する（ステップＳ３３）。
このとき、もしステップＳ３３で曲線Ｃの形状を決定できなかった場合には、ハーネスの指定長Ｌが短すぎると判定され、その旨がディスプレイ３０等を通じて設計者に通知される（ステップＳ３４）。
また、ステップＳ３３で曲線Ｃの形状を決定できた場合には、曲線Ｃの曲率半径の最小値Ｒを算出し（ステップＳ３５）、最小値Ｒが許容曲率半径Ｒｏよりも小さければ、曲線Ｃの曲率半径が小さすぎると判定され、その旨がディスプレイ３０等を通じて設計者に通知される（ステップＳ３６）。
最小値Ｒが許容曲率半径Ｒｏ以上であれば、各部品（ハーネスパーツ）Ｈｉが、ステップＳ３３で決定された曲線Ｃに沿うように、各回転関節における関節値が計算され（ステップＳ３７）、部品間の干渉チェック（ハーネスパーツと機構部品との干渉状況のチェック）を行ない、干渉が生じている場合にはその旨がディスプレイ３０等を通じて設計者に通知される（ステップＳ３６）。この後、ハーネスの動的なモデリングおよび動的検証を終了する。
〔３〕本実施形態のハーネス設計支援装置の作用効果について
以下に、上述のような本実施形態のハーネス設計支援装置１の作用効果をまとめて説明する。
〔３−１〕ハーネス情報２３と機構部品の３次元モデルデータ２２とに基づいて構築された３次元機構モデルにより、ハーネスの動作が機構部品の動作と連動させてシミュレートされ、そのシミュレーション結果がハーネスの動作および機構部品の動作としてディスプレイ３０に表示されるので、ハーネス設計時に、設計者は、機構動作に伴うハーネスの動きを確認することができる。これにより、ハーネス設計の動的検証が可能な環境が設計者に提供され、ハーネス設計の効率化を実現することができる。
〔３−２〕図３や図４に示すように多数のハーネスパーツの相互を３自由度の回転関節で連結した構成の３次元モデルとして、ハーネスを取り扱うことにより、ハーネスを簡易な３次元モデルとして取り扱うことができる。従って、簡易な手法で、機構部品の動作に連動するハーネスの動作をシミュレートできるので、処理量の増大を招くことなく且つリアルタイムでハーネスの動作をシミュレートすることができる。また、ハーネスの動作が３次元像としてディスプレイ３０にリアルタイムで表示されるので、設計者は、ハーネスの動作の様子をリアルタイムで且つ３次元的に視認して確実に把握することができる。
〔３−３〕ハーネス情報２３に含まれるハーネスの始点位置，終点位置および各位置での姿勢を用いることにより、ハーネスの位置や形状を容易に算出することができ、特にベジエ曲線でハーネスの位置や形状を近似することで、より容易かつ短時間でハーネスの位置や形状を得ることが可能になる。また、図４に示すように、得られたベジエ曲線Ｃに沿うようにハーネスの３次元モデルである複数のハーネスパーツを連結することにより、極めて容易に且つ短時間でハーネスの３次元像を作成することもできる。
〔３−４〕ハーネス情報設定部１１によりハーネス情報３０としてハーネスの断面形状を設定し、３次元像作成部１２３がハーネス情報２３に含まれるハーネスの断面形状に応じてハーネスの３次元像を作成することにより、シミュレーション対象となるハーネスの断面形状を任意に指定することができ、太さの異なるハーネスやフラットケーブルのようなハーネスに適宜対応することができる。また、ハーネスパーツ毎に断面形状を設定すれば、途中で他のハーネスと結合してハーネスの太さや断面形状が変化するような場合にも対応することができる。
〔３−５〕シミュレーション部１２が、ハーネスが機構部品の動作に無関係であり静的部品であることを認識した場合、多数のハーネスパーツとして取り扱っていたハーネスを一部品として取り扱うようにする。機構部品の動作に連動しないハーネス、つまり機構部品が動作しても一切変形しないハーネスについては、その動作をシミュレートする必要が無いので、上述のように一部品として取り扱うことにより、多数のハーネスパーツの情報も保持する必要がなくなり、シミュレーション対象の部品数を削減することができ、メモリ容量の有効利用や処理の高速化に寄与することになる。
〔３−６〕シミュレーション部１２によるシミュレーション結果に基づいて、随時、ハーネスの動的検証（例えば、ハーネスと機構部品との干渉，ハーネスの長さ，ハーネスの曲率の検証）を行なう検証部１４をそなえることにより、シミュレーションを行なうと同時に動的検証が実行され、設計者は、各種不具合の検証を直ちに行ない、その検証結果をハーネス設計に直ちに反映させることができる。
〔３−７〕シミュレーション部１２によるシミュレーション結果として得られたハーネスの３次元モデルを２次元レイアウト図に変換・展開する展開部１５をそなえることにより、設計者は、自分でハーネスの３次元モデルから２次元平面図を展開する必要がなく、その２次元平面図を自動的に得られるので、設計者の利便性が大幅に向上する。
〔３−８〕ハーネスについての属性情報を取り込み、その属性情報をハーネスの像とともにディスプレイ３０に表示することにより、設計者は、ハーネスの動作を確認しながら、そのハーネスにより伝送される信号や、そのハーネスがどこからどこまで配置されいてるかなどの各種情報を認識することができ、設計者の利便性をより向上させることができる。
〔３−９〕コネクタ部品／クランプ部品に関する情報をそのコネクタ部品／クランプ部品におけるハーネスの連結位置／固定位置やその位置での姿勢に関する情報とともに保持するライブラリを、例えば外部記憶装置７０等に予め作成しておき、設計者が、ハーネスを連結／固定すべきコネクタ部品／クランプ部品をライブラリから選択することにより、ハーネスの始点位置または終点位置とその位置での姿勢とがハーネス情報として設定されるように構成することで、設計者が、一々、ハーネスの始点位置または終点位置とその位置での姿勢とを入力・設定する必要がなくなるので、ハーネス情報の設定を極めて容易に行なうことができる。
〔４〕その他
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【産業上の利用可能性】  以上のように、本発明によれば、ハーネス情報と機構部品の３次元モデルデータとに基づいて構築された３次元機構モデルにより、ハーネスの動作が機構部品の動作と連動させてシミュレートされ、そのシミュレーション結果がハーネスの動作および機構部品の動作として表示部に表示される。これにより、ハーネス設計時に、設計者は、機構動作に伴うハーネスの動きを、処理量の増大を招くことなくリアルタイムで確認することができ、ハーネス設計の動的検証が可能な環境が設計者に提供され、ハーネス設計の効率化を実現することができる。
従って、本発明は、例えば、信号や電力供給用のケーブルやワイヤ等のハーネスを組み込まれた、プリンタ，自動車，工作機械，産業用ロボット等の装置の設計開発のみならず、配管やゴムホースなどを含む、可撓性，柔軟性を有する各種部材の配置設計に用いても好適であり、その有用性は極めて高いものと考えられる。
【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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【国際調査報告】
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