JP2014178794A - 搬入経路計画システム - Google Patents

Abstract

【課題】搬入経路計画システム等に関して、経路上における対象物と構造物との干渉の状態を判定する処理を含む処理全体の計算時間を短縮することができる技術を提供する。
【解決手段】搬入経路計画システムは、３次元の構造物の内部の空間において３次元の物体を搬入出のために移動させるための経路を生成する経路生成部１１と、３次元の物体の姿勢の状態を含む複数の状態を立案する姿勢変更部１７と、３次元の物体の状態を経路に対して垂直な面に投影して２次元の物体のデータを得る移動物体投影処理部１３と、３次元の構造物を経路に対して垂直な面に投影して２次元の構造物のデータを得る構造物投影処理部１４と、前記２次元の物体と２次元の構造物とを重ね合わせた２次元の平面において物体の領域と構造物の領域との干渉の状態を判定する干渉判定部１５と、干渉判定結果データを出力する出力部１６とを有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、コンピュータ情報処理の技術に関し、特に、建物などの空間及び構造物に対して部品や資材や機器などの対象物を搬入または搬出する経路を計算により計画する技術に関する。

例えばプラント等の施工や予防保全などにおいては、旧部品の搬出や新部品の搬入、及び所定の位置への据付などの作業が行われる。その際、部品などの搬出入の対象物と、その搬出入される対象の空間及び周囲構造物とにおける接触などの干渉が多く生じ得る。そのため、その干渉の結果の輻輳などにより、施工などの上での隘路となり得る。即ち搬出入の非効率による高コストや期間増加などの問題につながる。

経路計画に関する先行技術例としては、特開平０６−１６８３０３号公報（特許文献１）が挙げられる。特許文献１は、膨大な据付最小ユニットの最適な据付手順を容易に検討できる据付け計画の支援を行うことが記載されている。特許文献１は、配置図形情報を据付可能な最小ユニットに分割し、据付最小ユニットの作業ステップの関連付け、搬入経路、干渉確認、作業時間等の計算とアニメーション表示、及びこれらの検討結果から得られる据付手順の最適化等を、計算機により出力することが記載されている。特許文献１は、据付作業が効率良く安全に行われる据付手順計画を効率良く作成できることが記載されている。

なお経路計画に関連する技術として、本願発明者による出願である、特願２０１２−６１５５号がある。この出願は、対象物と周囲構造物が干渉しない経路を自動的に計算する技術を記載している。この出願の技術において、経路計画機能は、対象物データ、構造物データ、及び搬入機器データ等を用いて、始点と終点とを結ぶ複数の経路候補を立案し、当該経路上の対象物の位置に応じた複数の姿勢候補を立案し、経路候補及び姿勢候補について、対象物とその周囲構造物との干渉状態を判定し、その結果に基づき、対象物とその周囲構造物とが干渉しない対象物の姿勢を含む１つ以上の効率的な経路の情報を出力することを記載している。この出願の技術は、ＧＰＧＰＵ（General-purpose computing on graphics processing units）等を用いた並列演算処理により、対象物の多数の姿勢候補における干渉判定を同時処理することにより、干渉しない姿勢を算出することを記載している。

特開平０６−１６８３０３号公報

経路計画に関する従来技術は、前述の経路上の対象物と構造物との干渉の状態を判定及びチェックする際には、対象物の３次元形状データと、例えばプラント等の構造物の３次元形状データとを用いて、両者の重複する領域を算出すること等により、干渉の状態を判定及びチェックする処理を行う。

しかしながら、例えばプラント等の構造物は、当該構造物を構成する３次元ＣＡＤオブジェクト等の要素の数が多数あるいは膨大である。従来技術による、３次元形状データを用いた干渉判定の処理、及び干渉判定を含む経路生成などの処理は、多数の３次元構造物のオブジェクトに対して干渉判定処理などを行う必要があるため、３次元構造物のオブジェクトの数が増えるほど、計算機の計算量が多大になり、計算時間が増加してしまう課題がある。

図２９は、上記従来技術における計算時間の増加の課題について示す。２９０１の線に示すように、上記干渉判定処理に要する計算時間は、計算対象となる３次元構造物オブジェクトの数に比例して増加してしまう。従って、この計算時間を例えば２９０２のように短縮できることが要求される。

本発明の目的は、搬入経路計画システム、即ち構造物の内部の空間において対象物を搬入出するための経路を生成または計画するシステム等に関して、経路上における対象物と構造物との干渉の状態を判定する処理を含む処理全体の計算時間を短縮することができる技術を提供することである。

本発明のうち代表的な形態は、搬入経路計画システム等であって、以下に示す構成を有することを特徴とする。

一実施の形態の搬入経路計画システムは、計算機を用いたプログラム処理により実現される処理部として、３次元の構造物の内部の空間において３次元の物体を搬入出のために移動させるための経路を生成する、経路生成部と、前記３次元の物体の姿勢の状態または平行移動の状態を含む複数の状態を立案する、状態立案部と、前記３次元の物体の状態を前記経路の接線方向に対して垂直な平面である第１投影面に投影することにより２次元の物体のデータを得る、第１投影処理部と、前記３次元の構造物を前記経路の接線方向に対して垂直な平面である第２投影面に投影することにより２次元の構造物のデータを得る、第２投影処理部と、前記２次元の物体のデータと、前記２次元の構造物のデータとを重ね合わせた、２次元の平面において、前記物体の領域と前記構造物の領域とが重複または近接する領域を算出することにより、前記物体と前記構造物との干渉の状態を判定して干渉判定結果データを得る、干渉判定部と、前記干渉判定結果データを含む情報を出力する、出力部と、を有する。

前記出力部は、前記物体と前記構造物とが干渉しない前記物体の状態を含んで構成される前記経路を含む情報を、記憶手段に保存し、ユーザインタフェースの画面に表示する。また、前記出力部は、前記物体と前記構造物とが干渉する前記物体の状態を含んで構成される前記経路を含む情報を、記憶手段に保存し、ユーザインタフェースの画面に表示する。

一実施の形態の搬入経路計画システムは、前記経路に含まれている曲線の経路が直線の経路に変換されるように前記構造物及び前記物体の形状を座標変換処理する、座標変換部を有し、前記第１投影処理部は、前記座標変換処理後の前記３次元の物体の状態を前記第１投影面に投影し、前記第２投影処理部は、前記座標変換処理後の前記３次元の構造物を前記第２投影面に投影する。

前記状態立案部は、前記物体の姿勢の状態として、前記経路上の点において前記物体の姿勢を規定する座標系の回転軸の周りに所定の角度の単位で回転させた状態を立案する。また、前記状態立案部は、前記物体の平行移動の状態として、前記経路上の点において当該経路の接線方向に対して垂直な平面の内部において前記物体を所定の距離の単位で平行移動させた状態を立案する。

本発明のうち代表的な形態によれば、搬入経路計画システム、即ち構造物の内部の空間において対象物を搬入出するための経路を生成または計画するシステム等に関して、経路上における対象物と構造物との干渉の状態を判定する処理を含む処理全体の計算時間を短縮することができる。本発明のうち代表的な形態によれば、干渉判定処理を含む処理全体の計算時間が、３次元構造物のオブジェクトの数に比例して増加しないように抑制することができる。

本発明の一実施の形態のシステムの構成を示す図である。 図１の搬入経路計画システムの主計算装置及び端末装置のハードウェア及びソフトウェアの構成例などを示す図である。 図１の搬入経路計画システムを１つの装置で構成した場合の形態を示す図である。 搬入経路計画システムの経路計画機能の持つ処理機能の１つである干渉判定処理機能のブロック構成を示す図である。 搬入経路計画システムの経路計画機能による全体的な処理のフロー例を示す図である。 端末装置におけるユーザインタフェース画面の表示例を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、対象物の例及び座標系を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、対象物の余裕空間の設定の例を示す図である。 対象物の姿勢を規定する回転の角度を表現する座標系の例を示す。 構造物及び経路などの第１の例を示す図である。 構造物及び経路などの第２の例を示す図である。 構造物及び経路などの第３の例を示す図である。 余裕空間を含んだ３次元の形状の経路の例を示す。 対象物及び構造物に対する経路上における３次元から２次元への投影面の構成例を示す図である。 対象物、構造物、部分経路、及び投影面などの例を示す図である。 図１５の構成例に対応した、対象物の３次元から２次元への平行投影処理による投影面の構成例を示す図である。 図１５の構成例に対応した、構造物の３次元から２次元への平行投影処理による投影面の構成例を示す図である。 図１５〜図１７の各投影面のＹＺ平面の構成例を示す図である。 投影面における干渉判定処理の際に、余裕距離を用いて、干渉の状態を判定する処理に対応した画面例を示す図である。 （ａ），（ｂ）は、座標変換処理の例を示す図である。 図２０（ｂ）の経路及び構造物に対して平行投影処理を施す例を示す図である。 平行移動処理に対応する経路のパターン例をＸＹ平面で示す図である。 図２２の経路に関して、ＹＺ平面における平行移動の状態の立案により、干渉無しの経路を探索した例を示す図である。 当初の経路の方向に対して斜め方向の移動を使用する例を示す図である。 姿勢変更処理に対応する経路のパターン例をＸＹ平面で示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、各角度の回転の場合における姿勢の状態の立案の例を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、干渉判定処理の際に、投影面内において対象物を平行移動させながら、干渉無しの経路を探索する例を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、干渉判定処理の際に、各投影面に対象物の姿勢の状態を投影し、干渉無しの経路を探索する例を示す図である。 従来技術における計算時間の増加の課題について示す図である。 従来技術と本実施の形態との効果を比較して示す図である。

以下、図面に基づいて、本発明の一実施の形態のシステムについて詳細に説明する。なお実施の形態を説明するための全図において同一部には原則として同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお本明細書では主に構造物の内部に対象物を搬入する例を用いて説明するが、構造物の内部から外部へ対象物を搬出する場合にも同様に適用可能である。

［概要等］
本実施の形態のシステムは、プラント等の構造物の設計、施工、及び予防保全などの用途に使用される搬入経路計画システムであり、資材等の搬入出の対象物における搬入出の始点と終点とを結ぶ経路を自動的に生成及び計画する機能を有する。またこの機能は、移動物体である対象物が経路の途中にある構造物と干渉しないような経路を自動的に生成する機能を含む。またこの機能は、対象物が経路の途中にある構造物と干渉するかどうかを判定してその結果を画面に出力してユーザが確認できる機能を含む。またこの機能は、３次元の対象物の回転や平行移動による状態を含めた効率的な経路を生成する機能を含む。またこの機能は、対象物を搬入出するために用いる搬入手段の特性を考慮して上記経路を生成する機能を含む。

本実施の形態のシステムの経路計画機能は、構造物の内部における対象物の搬入出のための任意の経路における対象物の位置及び姿勢を規定する角度を含む状態を決定または確認する際に、対象物及びその周囲の構造物の３次元オブジェクトの形状を、経路の接線方向に垂直な平面へ投影した２次元画像データを得る。この投影の際、処理データ量が３次元から２次元へ圧縮されていると言える。そして本経路計画機能は、上記２次元画像データにおける投影平面の内部において、対象物の領域とその周囲の構造物の領域との干渉の状態を判定する処理を一挙に行う。これにより、この干渉判定処理は、従来技術のように３次元データ同士の比較によって干渉の状態を判定する処理の場合に比べて、処理データ量が少なく計算が高速化される。従って、経路計画に関する全体的な計算時間が短縮される。

［システム構成（１）］
図１は、本発明の一実施の形態のシステムの構成例を示す。一実施の形態のシステムの全体は、搬入経路計画システム１、対象物３１、構造物３２、搬入機器３３、及び設計装置５０等を有する。搬入経路計画システム１は、主計算装置１０と端末装置２０とが通信ネットワークで接続される構成である。主計算装置１０及び端末装置２０は、経路計画機能Ｆ１とＧＵＩ表示機能Ｆ２とを含み、これらの機能は例えば公知のクライアントサーバシステムとして実現される。主計算装置１０は、本システムの主要な計算処理や制御処理などを担当する。主計算装置１０は、経路計画機能Ｆ１及びＧＵＩ表示機能Ｆ２に関する主な処理を行う。端末装置２０は、必要に応じて主計算装置１０に対し処理要求を送信し、主計算装置１０は、それに対する処理結果データを端末装置２０へ応答する。なお主計算装置１０と端末装置２０に分けずに１つの装置に統合した形態も勿論可能である。

経路計画機能Ｆ１は、後述の干渉判定処理機能（図４）を含み、例えば後述の図５のような処理を行う。ＧＵＩ表示機能Ｆ２は、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）となる表示画面を制御する機能を有する。

一実施の形態のシステムのユーザＵとして、搬入作業者ＵＡ、経路計画者ＵＢを有する。搬入作業者ＵＡは、搬出入の作業を実施する人や、その作業指示を行う人などである。経路計画者ＵＢは、搬出入の経路を計画する人や、その計画や作業を遠隔から指示する人などである。搬入作業者ＵＡは、例えば構造物３２の内部の空間において対象物３１及び搬入機器３３の傍におり、端末装置２０を携帯して使用する。経路計画者ＵＢは、例えば主計算装置１０や端末装置２０や設計装置５０を操作する。

対象物３１は、搬出入の対象となる移動物体であり、部品、資材、機器などを含み、例えば配管などである。

構造物３２は、対象物３１が搬出入される対象となる空間及び建物などであり、例えば施工対象のプラントである。なお構造物３２は、施工の進捗などに応じて、その一部である構造物が移動されることにより、構造物３２の全体の形状の状態が変動し得る。例えば経路の終点で対象物３１を構造物３２の一部として据え付けることにより、構造物３２の形状が更新される。

搬入機器３３は、搬入手段の１つとして、構造物３２の内部で対象物３１を搬出入及び移動させるための機器であり、例えば台車、クレーン、ホイスト、チェーンなどが挙げられる。なお搬入手段として人を含む。搬入機器３３は、例えば、クレーンの回転やチェーンの伸縮を操作することにより、対象物３１を移動させたり、対象物３１の姿勢の角度を変化させる。なお人が直接的に対象物３１を運ぶ場合、搬入機器３３は必要無い。搬入機器３３は、それぞれ固有の３次元形状、及び、移動等に関する特性を有する。

構造物３２の内部で移動物体である対象物３１を搬入出する作業のために搬入機器３３を使用する場合、対象物３１だけでなく搬入機器３３についても構造物３２との干渉の可能性がある。本システムは、経路を計画する際、搬入機器３３の３次元形状を、対象物３１の３次元形状に一体化したオブジェクトを設定してもよい。これにより、計算の簡略化による計算時間の短縮ができる。また搬入機器３３を用いる場合、ユーザＵは本システムの画面で移動物体に対して使用する搬入手段を複数の中から選択して設定することができる。

設計装置５０は、公知のＣＡＤやＣＡＭ等に対応した設計ＳＷ（ソフトウェア）５１を備える。設計装置５０は、経路計画者ＵＢまたは別の設計者により使用される。設計装置５０は、設計ＳＷ５１を用いて、移動物体データＤ１、構造物データＤ２、及び搬入手段データＤ３を含むデータ情報を作成または取得し、記憶手段である設計ＤＢ（データベース）５５に管理する。なお設計装置５０と主計算装置１０が一体化された形態としてもよい。

移動物体データＤ１は、対象物３１の３次元ＣＡＤオブジェクト等のデータ、及び２次元の画像データ等を含む。

構造物データＤ２は、構造物３２の３次元ＣＡＤオブジェクト等のデータ、及び２次元の画像データ等を含む。構造物データＤ２は、例えば設計及び施工の対象となるプラント等の建物の設計図データを含む。

搬入手段データＤ３は、搬入機器３３等の搬入手段の３次元ＣＡＤオブジェクト等のデータ、及び後述の搬入機器３３の特性のデータ等を含む。

本システムの利用例は以下である。搬入作業者ＵＡは、端末装置２０の画面に、構造物３２の内部での対象物３１の搬入出の作業のための経路などの情報を表示する。例えば、端末装置２０は、現在の対象物３１及び搬入作業者ＵＡの位置から経路上の進行方向の様子を３次元または２次元で画面に表示する。そして例えば、当該経路上、対象物３１の前方に、搬入の障害となりそうな構造物３２が存在する場合、搬入作業者ＵＡは、画面でその構造物３２を指定し、その構造物３２と対象物３１との干渉の状態に関するチェックを依頼する。すると、端末装置２０は、主計算装置１０に対して、その干渉の状態のチェックを依頼する。主計算装置１０は、依頼された干渉の状態が、既に計算済みである場合は、その干渉判定結果データを読み出して応答し、計算済みでない場合は、依頼された干渉の状態について、干渉判定処理を実行し、その干渉判定結果データを応答する。そして搬入作業者ＵＡは、端末装置２０の画面において、上記の干渉の状態として、干渉が発生するか否か、及び干渉が発生する場合はその発生の箇所などの情報を、２次元または３次元の情報として確認することができる。また上記利用例と同様に、経路計画者ＵＢは、主計算装置１０またはそれに接続される経路計画者ＵＢ用の端末装置において、その画面に、上記の利用例と同様の各種の情報を表示し、経路の計画や、干渉の状態のチェックなどが可能である。

［システム構成（２）］
図２は、図１の搬入経路計画システム１の主計算装置１０及び端末装置２０のハードウェア及びソフトウェアの構成例などを示す。本実施の形態では、主計算装置１０は、並列演算器であるＧＰＧＰＵ２１９を搭載したサーバコンピュータである。主計算装置１０は、１台のサーバとするが、複数台のサーバの連結による構成としてもよい。また主計算装置１０は、ＧＰＧＰＵ２１９による並列演算ではなく、通信ネットワーク９０上のクラウドコンピューティングサービスへアクセスして同様の並列演算の機能を実現してもよい。

本実施の形態では、端末装置２０は、タッチセンサ及び液晶ディスプレイなどを搭載したタブレットＰＣである。端末装置２０は、通信ネットワーク９０を介して主計算装置１０と通信して主計算装置１０の機能を利用する。端末装置２０は、そのグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）となる表示画面において、後述のように対象物３１、構造物３２、及び経路などの各種の情報を表示する。

主計算装置１０の経路計画機能Ｆ１は、ユーザＵの指示入力や、端末装置２０からの要求などに応じて、ＣＰＵ２１１の処理及びＧＰＧＰＵ２１９の並列演算処理を利用しつつ、搬出入の経路を計画する計算処理などを行う。主計算装置１０の経路計画機能Ｆ１は、ＣＰＵ２１１からの指示に基づきＧＰＧＰＵ２１９を用いて、経路計画に関する多数の経路に関する並列演算処理を行う。

主計算装置１０は、設計装置５０から、経路計画に必要な、移動物体データＤ１、構造物データＤ２、及び搬入手段データＤ３を含む各データを取得し、主計算装置１０の内部の記憶手段である記憶装置２１７に管理する。

主計算装置１０で管理及び参照されるデータ情報として、移動物体データＤ１は、個々の対象物３１ごとに設定される位置や状態や各種の属性情報を含む。同様に、構造物データＤ２は、個々の構造物３２ごとに設定される位置や状態や各種の属性情報を含む。同様に、搬入手段データＤ３は、個々の構造物３２ごとに設定される位置や状態や各種の属性情報を含む。

なお、ユーザＵは、端末装置２０や他の装置に備える公知のレーザスキャナ等の機能を使用して、構造物３２の内部の空間を撮像することにより、その時点の構造物３２の３次元の状況をデータとして取得してもよい。この場合は、例えば端末装置２０からその撮像したデータを主計算装置１０に送信し、主計算装置１０は当該データを構造物データＤ２に反映する。

図２において、主計算装置１０は、ＣＰＵ２１１、ＲＡＭ２１２、ＲＯＭ２１３、入力装置２１４、出力装置２１５、通信Ｉ/Ｆ（インタフェース）装置２１６、記憶装置２１７、表示用演算器２１８、ＧＰＧＰＵ２１９、及びバスなどで構成される。ＣＰＵ２１１によりＲＯＭ２１３や記憶装置２１７などから本実施の形態のプログラムやデータをＲＡＭ２１２へロードして処理を実行することにより、サーバ側の経路計画機能Ｆ１などを実現する。入力装置２１４、出力装置２１５は、キーボードやディスプレイ及びその入出力インタフェース制御処理部などを含む。通信Ｉ/Ｆ装置２１６は、通信ネットワーク９０に対するインタフェース処理を行う。記憶装置２１７は、ディスクやカード等の二次記憶装置である。ＧＰＧＰＵ２１９は、ＧＰＧＰＵボードなどで構成される。表示用演算器２１８は、グラフィックボードなどで構成される。

端末装置２０は、ＣＰＵ２２１、ＲＡＭ２２２、ＲＯＭ２２３、入力装置２２４、出力装置２２５、通信Ｉ/Ｆ装置２２６、記憶装置２２７、表示用演算器２２８、及びバスなどで構成される。ＣＰＵ２２１によりＲＯＭ２２３や記憶装置２２７などから本実施の形態のプログラムやデータをＲＡＭ２２２へロードして処理を実行することにより、クライアント側の経路計画機能Ｆ１などを実現する。入力装置２２４、出力装置２２５は、タッチパネル及びその入出力インタフェース制御処理部などを含む。通信Ｉ/Ｆ装置２２６は、通信ネットワーク９０に対するインタフェース処理を行う。記憶装置２２７は、ディスクやカード等の二次記憶装置である。表示用演算器２２８は、グラフィックボードなどで構成される。

［システム構成（３）］
図３は、上記搬入経路計画システム１を１つの装置により構成した場合の形態を示す。特に、搬入経路計画システム１の経路計画機能Ｆ１のうちの干渉判定処理機能を含む計算装置３００の構成例を示す。計算装置３００は、制御部３１０、記憶部３２０、入力部３３０、表示部３４０、通信部３５０、及びバス等で構成される。制御部３１０は、投影平面算出部３１１、２次元画像算出部３１２、干渉領域算出部３１３、移動距離算出部３１４、姿勢変更点算出部３１５、画面出力部３１６を含む。記憶部３２０は、移動物体３次元形状情報記憶部３２１、構造物３次元形状情報記憶部３２２、搬入手段情報記憶部３２３、経路情報記憶部３２４、移動物体２次元画像情報記憶部３２５、構造物２次元画像情報記憶部３２６、干渉領域記憶部３２７、移動距離記憶部３２８、及び姿勢変更点記憶部３２９を有する。

移動物体３次元形状情報記憶部３２１は、移動物体データＤ１に対応した情報を記憶する。構造物３次元形状情報記憶部３２２は、構造物データＤ２に対応した情報を記憶する。搬入手段情報記憶部３２３は、搬入手段データＤ３に対応した情報を記憶する。経路情報記憶部３２４は、後述の経路データＤ４に対応した情報を記憶する。移動物体２次元画像情報記憶部３２５は、後述の移動物体２次元データＤ５に対応した情報を記憶する。構造物２次元画像情報記憶部３２６は、後述の構造物２次元データＤ６に対応した情報を記憶する。

投影平面算出部３１１は、３次元データから２次元データへの投影処理に係わる投影平面を算出する処理として、例えば経路の接線方向に対して垂直な平面を算出する処理を行う。２次元画像算出部３１２は、３次元データから２次元データへの投影処理による２次元の投影平面の画像データを算出する処理を行う。干渉領域算出部３１３は、２次元の投影平面の内部において移動物体の領域と対象物の領域とが重複または近接する領域を、干渉領域として算出し、干渉領域記憶部３２７に記憶する処理を行う。移動距離算出部３１４は、経路上における移動物体が構造物との干渉無しで移動することができる距離を算出し、移動距離記憶部３２８に記憶する処理などを行う。姿勢変更点算出部３１５は、経路上における移動物体の姿勢を変更する位置を算出し、姿勢変更点記憶部３２９に記憶する処理を行う。画面出力部３１６は、記憶部３２０に管理される上記の各種のデータ情報をユーザＵの操作に応じてユーザインタフェース画面に表示する処理を行う。

［干渉判定処理機能］
図４は、搬入経路計画システム１の経路計画機能Ｆ１の処理機能の１つである干渉判定処理機能のブロック構成を示す。干渉判定処理機能は、計算機のプログラム処理により実現される処理部として、経路生成部１１、座標変換部１２、移動物体投影処理部１３、構造物投影処理部１４、干渉判定部１５、出力部１６、姿勢変更部１７を有する。また、干渉判定処理機能は、扱うデータ情報として、移動物体データＤ１、構造物データＤ２、搬入手段データＤ３、経路データＤ４、移動物体２次元データＤ５、構造物２次元データＤ６、干渉判定結果データＤ７、等を有する。

移動物体データＤ１は、移動物体である搬入出の対象物の３次元の形状データを含み、例えば３次元ＣＡＤオブジェクトデータを含む。構造物データＤ２は、プラント等の構造物の３次元の形状データを含み、例えば３次元ＣＡＤオブジェクトデータを含む。搬入手段データＤ３は、搬入機器などの搬入手段の３次元の形状データを含み、例えば３次元ＣＡＤオブジェクトデータを含む。経路データＤ４は、少なくとも点と線とから成る、複数の経路のデータ情報を含み、各々の経路が複数の部分経路から成る場合はその部分経路の情報も含む。移動物体２次元データＤ５は、移動物体の２次元の投影面での形状の情報を含む投影面画像データ等を含む。構造物２次元データＤ６は、構造物の２次元の投影面での形状の情報を含む投影面画像データ等を含む。干渉判定結果データＤ７は、干渉判定の結果データとして経路における移動物体の状態と周囲構造物との干渉の有無や当該干渉の発生の位置などの情報を含む。

経路生成部１１は、移動物体データＤ１、構造物データＤ２、搬入手段データＤ３を入力し、複数の経路を生成し、経路データＤ４として出力する。座標変換部１２は、経路データＤ４に基づき、曲線を含む部分経路に関して、構造物データＤ２の３次元構造物及び対応する移動物体データＤ１の３次元移動物体について、座標変換処理を行う。

移動物体投影処理部１３は、経路データＤ４の経路に基づき、移動物体データＤ１の移動物体の３次元オブジェクトを、経路の接線方向に垂直な平面を投影面として、３次元から２次元への平行投影処理を行う。これにより、投影面画像データを含んだ移動物体２次元データＤ５を得る。

構造物投影処理部１４は、経路データＤ４の経路に基づき、構造物データＤ２の３次元構造物を、経路の接線方向に垂直な平面を投影面として、３次元から２次元への平行投影処理を行う。これにより、投影面画像データを含んだ構造物２次元データＤ６を得る。この投影面画像データは、経路上に複数の構造物が存在する場合はそれらの形状が１つの投影面の中に一挙に投影されている。

干渉判定部１５は、移動物体２次元データＤ５と、構造物２次元データＤ６とを用いて、２次元移動物体の投影面画像と２次元構造物の投影面画像とを重ね合わせた１つの２次元平面において、２次元移動物体の領域と２次元構造物の領域とが重複する領域を算出する処理等により、両者の干渉の状態を判定する処理を行う。これにより、干渉判定部１５は、干渉発生箇所の情報などを含む干渉判定結果データＤ７を得る。干渉判定結果データＤ７は、干渉無し経路４０１の情報と、干渉有り経路４０２の情報とを含む。

出力部１６は、干渉判定結果データＤ７を記憶手段に保存する処理、並びに、干渉判定結果データＤ７に基づいて干渉発生箇所情報などを含む各種情報をユーザインタフェース画面に表示する処理などを行う。出力部１６は、例えば、干渉無し経路４０１、または、干渉有り経路４０２、またはそれら両方の情報を、ユーザインタフェース画面において表示する。なお干渉無し経路４０１や干渉有り経路４０２の情報は、経路データＤ４の一部として反映される。出力部１６は、例えば画面に干渉無し経路４０１や干渉有り経路４０２の情報を表示する場合は、構造物、経路、対象物の位置及び姿勢、干渉有無、干渉発生箇所などの各情報を３次元または２次元の形式でまとめた画面データを生成して表示する。

姿勢変更部１７は、上記干渉判定結果データＤ７を参照し、経路上において当該移動物体の姿勢では構造物との干渉が発生する場合、移動物体データＤ１を用いて、移動物体の姿勢の状態を変更する処理を行う。姿勢変更部１７は、言い換えると状態立案部であり、上記干渉を回避できる経路を探索するために、移動物体の姿勢の変更の状態を候補として立案する処理を行う。移動物体の姿勢は、対象物の座標系の各回転軸（φ，θ，ψ）の周りの角度などによって規定される。姿勢変更部１７は、姿勢の角度を変更するにあたり、例えば３０度や４５度や９０度といった所定の最小角度単位を用いて、移動物体の姿勢の角度の状態を立案してもよい。

なお後述するが、姿勢変更部１７は、移動物体の状態の変更ないし立案として、姿勢の角度の変更だけでなく、姿勢の角度を維持したまま、経路の接線方向に垂直な平面内で移動物体を平行移動させる状態の変更ないし立案が可能である。この場合、姿勢変更部１７は、平行移動の状態を立案するにあたり、例えばＹ方向の１０画素、Ｚ方向の１０画素といった所定の最小平行移動単位を用いて、移動物体の平行移動の状態を立案してもよい。

姿勢変更部１７は、上記立案した３次元の移動物体の状態を表す、姿勢情報４１１または平行移動情報４１２を記憶し、移動物体投影処理部１３に渡す。移動物体投影処理部１３は、上記立案された３次元の移動物体の状態を、前述と同様に２次元の平面に投影処理することにより、移動物体２次元データＤ５の内容を更新する。その後、干渉判定部１５により、上記立案された移動物体の状態についての干渉判定が前述と同様に行われる。

［搬入経路計画処理］
図５は、搬入経路計画システム１の経路計画機能Ｆ１による全体的な処理のフロー例を示す。Ｓ１等は処理ステップを表す。各処理の詳細については後述する。

（Ｓ１） 条件設定及びデータ入力処理Ｓ１は、端末装置２０等におけるユーザＵの操作に基づき、経路計画機能Ｆ１に関する条件の情報を設定し、また、前述の移動物体データＤ１、構造物データＤ２、搬入手段データＤ３等のデータを入力する。主計算装置１０は、設定された条件の情報を条件設定データＤ０として管理する。ユーザＵは、経路計画や干渉判定などを実施したい場合は、画面においてメニュー等から経路計画や干渉判定などを選択して実行する。

（Ｓ２） 経路生成処理Ｓ２は、経路生成部１１により行われる。経路生成処理Ｓ２は、ユーザＵの操作により選択される、または自動的な処理により設定される、始点と終点の情報を用いて、当該始点と終点とを結ぶ複数の経路を候補として自動的に生成する処理を行う。これにより生成したデータは、経路データＤ４として記憶される。なおＳ２の時点では経路と構造物との干渉判定はせず、詳細な経路は後のステップで決定されるので、Ｓ２の時点で生成する経路は、点と線とから成る簡略的なデータ構造の経路でよい。

（Ｓ３） 経路選択処理Ｓ３は、Ｓ２で生成された複数の経路から任意の１つの経路を選択する。またこの際、必要ならば、計算しやすいように、１つの経路を複数の部分経路に分割し、部分経路ごとに同様の処理を行うようにてもよい。部分経路も、その上位の階層の経路と同様に、点と線とから成る。なお以下の説明では、部分経路のことを単に経路ともいう。なお１つの経路を複数の部分経路に分割する場合は、部分経路の終点と次の部分経路の始点とを一致させるようにする。一致が無理な場合は、その部分経路の終点と次の部分経路の始点とを結ぶ部分経路を追加する。

（Ｓ４〜Ｓ１７） Ｓ４〜Ｓ１７は、Ｓ３で選択される経路ごとの処理を同様に繰り返すステップである。

（Ｓ５） 座標変換処理Ｓ５は、座標変換部１２により行われる。座標変換処理Ｓ５は、経路またはその部分経路に関して、円弧のような曲線の経路を有している場合に、当該曲線経路部分が直線的な経路になるように、絶対座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）から極座標系（θ，Ｙ，Ｚ）などへの座標系の変換処理を行う。座標変換処理Ｓ５は、当該曲線経路部分に対応した３次元構造物及び対応する３次元移動物体に対して、座標変換処理を施すことにより、変換後の３次元形状データを得る。なお座標変換処理Ｓ５は、３次元構造物の座標変換に合わせて、対応する３次元移動物体の座標変換を行う必要がある。座標変換処理Ｓ５により、曲線経路部分を直線的な経路部分へと変換することにより、次のＳ６の投影処理が容易化及び高速化される。

（Ｓ６） 構造物の３次元−２次元の投影処理Ｓ６は、経路上における移動物体の前方にある構造物の３次元の形状を、経路の接線方向に対して垂直な平面である２次元の投影平面へと投影処理することにより、投影面画像である構造物２次元データＤ５を得る。本実施の形態では、特に、Ｓ６の投影処理は、直線的な経路ないし部分経路における終点の位置で投影面を構成する。上記Ｓ５の処理により曲線経路は直線経路に変換済みであるため、Ｓ６の投影処理は、直線的な平行投影処理になるので、計算時間が短くて済む。また、Ｓ６の投影処理は、後述のように、経路上に複数の構造物が存在する場合にも、１回の投影処理によって、複数の構造物を１つの投影平面へ一挙に投影することができるので、計算時間の短縮に寄与する。

（Ｓ７） 対象物の３次元の状態の立案処理Ｓ７は、前述の姿勢変更部１７による姿勢変更処理を含む。この立案処理Ｓ７は、移動物体である対象物の３次元の状態として、前述の姿勢または平行移動の状態を立案する。言い換えると、立案処理Ｓ７は、姿勢を変更するための回転軸とその回転の角度、あるいは、平行移動の方向とその距離を立案する。立案処理Ｓ７は、立案した姿勢情報４１１または平行移動情報４１２を、構造物データＤ２との関連付けで管理する。立案処理Ｓ７は、例えば、与えられた経路の始点の位置にある３次元の対象物の姿勢を、位置は維持したまま、そのローカル座標系における各回転軸（φ，θ，ψ）の周りに所定の角度単位ごとに回転させた状態を立案する。立案処理Ｓ７は、例えば、与えられた経路の始点の位置にある３次元の対象物を、姿勢は維持したまま、絶対座標系における経路の接線方向に垂直な平面の内部において所定の方向及び所定の距離単位ごとに平行移動させた状態を立案する。なお本実施の形態ではＳ７の処理で姿勢と平行移動との両方の状態を立案するが、一方のみを立案する形態も可能である。

（Ｓ８） 対象物状態選択処理Ｓ８は、Ｓ７で立案された複数の状態から任意の１つを選択する。

（Ｓ９〜Ｓ１３） Ｓ９〜Ｓ１３は、Ｓ８で選択された状態ごとの処理を同様に繰り返すステップである。なおＳ９〜Ｓ１３の処理の際には、前述のＧＰＧＰＵ２１９による並列演算を用いて、複数の状態に関する処理を並列に実行するようにしてもよい。

（Ｓ１０） 対象物の３次元−２次元の投影処理Ｓ１０は、Ｓ８で選択した３次元の対象物の状態を、経路上における接線方向に対して垂直な平面である２次元の投影平面へと投影処理することにより、投影面画像である移動物体２次元データＤ５を得る。

なおＳ６の投影処理及びＳ１０の投影処理は、公知の平行投影処理を用いることができる。Ｓ１０において、移動物体の投影平面を、Ｓ６で作成済みの構造物の投影平面と同じにする形態も可能である。これによりＳ６の構造物の投影面画像の中に、Ｓ１０の移動物体を重ね合わせるようにした１つの投影面画像が得られる。Ｓ６やＳ１０の投影処理の際には、どの位置の構造物やどの対象物の状態を投影したのかが後でもわかるように、投影処理後のデータに情報を付与しておくか、関連付け情報を管理しておく。

（Ｓ１１） ２次元投影面での干渉判定処理Ｓ１１は、上記Ｓ６で作成した構造物２次元データＤ６の投影面画像データと、Ｓ１０で作成した移動物体２次元データＤ５の投影面画像データとを１つに重ね合わせた２次元の投影平面において干渉の状態を判定する処理を行う。即ち、干渉判定処理Ｓ１１は、当該２次元の投影平面の内部において、移動物体の領域と対象物の領域とが重複する領域を算出することにより、干渉有無や干渉発生箇所を判定する。Ｓ１１の処理は、上記重複する領域がある場合、結果を干渉有りとし、またその箇所に対応する構造物の位置などを求める。

なおＳ１１の処理は、後述するように、面内で移動物体の領域と構造物の領域とが重複する領域を算出する以外にも、面内で移動物体の領域と構造物の領域とが所定の距離以内になる場合に干渉有りとして判定するといった方式も可能である。

Ｓ１１の処理は、２次元の平面の内部での公知の画像処理により実現でき、３次元のオブジェクト同士の比較処理などは必要としないので、高速に実現できる。

またＳ１１で上記干渉有りの場合、干渉判定部１５は、経路データＤ４等を用いて、経路上の始点の対象物の位置から干渉発生箇所の構造物の位置までの距離などを簡単に求めることができる。よって、干渉判定部１５は、その距離を、搬入可能距離情報として、干渉判定結果データＤ７内に保存してもよい。搬入可能距離は、与えられた経路上において対象物を同じ姿勢の状態のままどの位置まで周囲構造物との干渉無しで搬入が可能かを表している。

（Ｓ１２） 干渉判定結果データ保存処理Ｓ１２は、出力部１６により、Ｓ１１の干渉判定の結果を含む情報を、干渉判定結果データＤ７として記憶する。本実施の形態は、特に、干渉判定結果データＤ７として、移動物体の状態と構造物との干渉が無い場合の干渉無し経路４０１の情報と、移動物体の状態と構造物との干渉が有る場合の干渉有り経路４０２の情報との両方をスナップショットとして保存しておく。これにより後で、当該干渉判定結果データＤ７から各状態の情報を読み出し及び参照することができる。例えば構造物の内部での搬入作業中の場合、上記干渉状態をすぐにその場で端末装置２０の画面で表示して確認することができる。また事前の設計案の検討の場合、上記干渉状態を適宜読み出して参照することで構造物や対象物の設計変更に有用である。他の形態として、例えば計算及び記憶のリソースを節約したいといった場合には、干渉判定結果データＤ７として、上記干渉無し経路４０１の情報のみを保存するようにしてもよいし、逆に干渉有り経路４０２の情報のみを保存するようにしてもよい。

（Ｓ１４） Ｓ１４は、Ｓ９〜Ｓ１３の処理について、ある経路に関して立案された移動物体の複数の状態についてのすべての処理が完了したかを判断し、完了していない場合（Ｎ）はＳ８へ戻り、完了した場合（Ｙ）はＳ１５へ進む。Ｓ８へ戻った場合は、まだ選択されていない別の状態を選択する。

（Ｓ１５） 干渉無し結果出力処理Ｓ１５は、出力部１６により、第１の出力処理として、Ｓ９〜Ｓ１３の結果、干渉無し経路４０１が得られた場合は、その情報を経路データＤ４の一部として反映する。干渉無し経路４０１は、その経路の始点で移動物体をその姿勢や平行移動の状態に変更することにより、その経路上を干渉無しで移動できることを示している。

（Ｓ１６） 干渉有り結果出力処理Ｓ１６は、出力部１６により、第２の出力処理として、Ｓ９〜Ｓ１３の結果、干渉有り経路４０２が得られた場合は、その情報を経路データＤ４の一部として反映する。干渉有り経路４０２は、その経路の始点で移動物体をその姿勢や平行移動の状態に変更した場合に、その経路上で干渉が発生することを示している。

なおＳ１５やＳ１６の出力処理は、リアルタイムにユーザインタフェース画面へ当該情報を表示するようにしてもよい。

（Ｓ１８） Ｓ１８の処理は、Ｓ４〜Ｓ１７の処理における、複数の経路についてのすべての処理が完了したかを判断し、完了していない場合（Ｎ）はＳ３へ戻り、完了した場合（Ｙ）はＳ１９へ進む。Ｓ３へ戻った場合、未選択の別の経路を選択する。

（Ｓ１９） 経路評価処理Ｓ１９は、詳細は後述するが、上記Ｓ１８までに得られた経路データＤ４における、干渉無し経路４０１を含む複数の経路の候補について、所定の観点による評価処理を行うことにより、複数の経路の候補に順位付けをする。経路評価処理Ｓ１９は、例えば予め設定された、またはユーザＵにより指定された、所定の観点に対応したアルゴリズムにより、複数の各々の経路に評価点を付けることで、順位付けをする。経路評価処理Ｓ１９は、複数の干渉無し経路４０１について、どの経路が効率的なのかを上記評価処理により判定し、その結果の順位に基づき、ユーザＵに対して効率的な経路から順に推奨として出力することができる。上記評価処理の観点の一例は、始点から終点までの経路上において対象物の姿勢をなるべく変更せずに移動することができる経路を、高い評価とする。なお上記評価処理の観点は、予め所定のアルゴリズムとして経路計画機能Ｆ１を構成するプログラムに組み込まれていてもよいし、ユーザＵの設定操作により複数の観点から選択可能としてもよい。また経路評価処理Ｓ１９を行わない形態も勿論可能である。また経路評価処理Ｓ１９のうちの評価点を付ける処理などは、前述の各処理ステップ中に併せて実行してしまってもよい。例えば前述の姿勢の角度の変更や平行移動の際に、それぞれ対応する評価点をカウントしておくこと等が可能である。

（Ｓ２０） 結果出力処理Ｓ２０は、出力部１６により、上記Ｓ１９までの最終的な結果の情報を記憶手段に保存する処理、並びにユーザインタフェース画面に表示する処理を行う。結果出力処理Ｓ２０は、経路データＤ４に基づき、上記最終的な結果の情報をまとめて経路計画データＤ８として構成し、記憶手段に保存する。また結果出力処理Ｓ２０は、経路計画データＤ８に対応する情報を、主計算装置１０または端末装置２０のユーザインタフェース画面に表示するための画面データを生成し、当該画面データをユーザインタフェース画面へ表示する処理を行う。経路計画データＤ８は、例えば、複数の各々の経路について、構造物の内部において搬入手段を用いて対象物を経路の始点から終点まで各姿勢を含む状態で移動させる場合の計画を、２次元または３次元の形式で表現する情報を含む。ユーザＵは上記経路計画データＤ８の内容を画面で参照して確認することができ、これにより、実際に使用するための経路の選択や変更、構造物の設計の変更などに有効活用できる。

また経路計画データＤ８は、干渉無し経路４０１の情報をまとめたデータとしてもよいし、干渉有り経路４０２の情報をまとめたデータとしてもよいし、それら両方の情報をまとめたデータとしてもよい。また経路計画データＤ８は、Ｓ１９による複数の経路の順位付けがある場合は、その複数の経路の順位付け情報を含む。その場合、結果出力処理Ｓ２０は、複数の経路を、高い評価の経路から順に画面へ出力する。これによりユーザＵは画面において複数の経路の候補のうち高い評価の経路から先に確認することができる。これにより、ユーザＵは効率的な経路を選択しやすく、低コストな計画が実現しやすい。またユーザＵはその後任意の時点で上記保存された経路計画データＤ８を画面で参照して確認することができる。

結果出力処理Ｓ２０は、画面に、干渉判定結果の情報として、干渉有無、干渉発生箇所、及び干渉を回避できる経路の候補などの情報を表示してもよい。

なお上記経路計画機能Ｆ１の処理の結果、干渉無し経路４０１が得られない場合、言い換えるとすべての経路が干渉有り経路４０２となる場合も起こり得る。その場合、経路計画機能Ｆ１は、ユーザＵに対し、条件設定や、始点及び終点の選択を変更して試行するように促す。また、干渉有り経路４０２については、前述の搬入可能距離の情報を出力することにより、ユーザＵは経路上で対象物をその搬入可能距離の到達点の位置まで移動させ、その位置を新たな経路の始点として設定することができる。これにより、この新たな始点による経路を対象として、図５の処理を同様に行わせることで、干渉無しの経路を探索することができる。

また設計などの用途の場合、上記のように始点と終点の設定を変更しても干渉無しの経路が得られない場合は、その結果を利用して、ユーザＵにより設計変更として、構造物の配置を変更することや、対象物や構造物のサイズや種類などを変更することも可能である。例えば移動物体である配管のサイズを小さくしたり、構造物である壁や柱のサイズを小さくしたり、といった設計変更により、干渉無しの経路を探索することができる。

［ユーザインタフェース画面］
図６は、端末装置２０におけるグラフィカルユーザインタフェース画面の表示例を示す。本画面は、搬入経路計画システム１の経路計画機能Ｆ１に対応したアプリケーションソフトウェアとして、ウィンドウ内に、メニューｇ１、搬入経路ｇ２、姿勢ｇ３、干渉発生箇所ｇ４、搬入可能距離ｇ５、等の情報を表示した例を示す。メニューｇ１からは、経路生成、経路確認、干渉チェックといった各機能をユーザＵが選択して実行可能である。

搬入経路ｇ２の表示においては、構造物、移動物体である対象物、経路などを３次元または２次元の形式で表示する。ｇ２の例は、選択したある１つの経路である、点ｐ１から点ｐ５までの経路Ｒ１に関して、その関連情報を含めて表示した例である。また例えば、ユーザＵによる構造物の指定の操作、例えばクリックに応じて、その構造物と、対象物との干渉の状態を、別の領域などに表示するようにしてもよい。

姿勢ｇ３の表示においては、搬入経路ｇ２の表示に対応して、経路ごとに対応付けられた対象物の姿勢の状態を表示する。姿勢の状態の表示は、例えば、姿勢を規定する角度の情報を表示してもよいし、３次元や２次元の画像で姿勢の状態を表示してもよい。ｇ３は、例えば点ｐ１から点ｐ２までの部分経路ｒ１における移動の際の姿勢が（φ１，θ１，ψ１）であることを示している。

干渉発生箇所ｇ４の表示においては、搬入経路ｇ２の経路における部分経路ごとに、対象物と構造物との干渉状態を２次元投影面で表示する。この表示は、２次元投影面の内部で、対象物の２次元の領域と、経路上に存在する各構造物の２次元の領域とを重ね合わせて表示し、対象物と構造物とが干渉する領域を強調表示する。ｇ４の例は、部分経路ｒ１、部分経路ｒ２、部分経路ｒ３ごとの表示を示している。また部分経路ｒ２の例のように曲線の経路については、座標変換処理による変換後の構造物を含む経路上で、対象物を投影した画像を表示する。

なお干渉発生箇所ｇ４の表示において、２次元投影面における構造物や対象物の表示は、各オブジェクトの形状だけでなく、奥行き方向（例えばＸ方向）の距離や厚さの違いがわかりやすいように、色や座標などの情報を付与して表示してもよい。例えば奥行き方向の距離や厚さが大きいオブジェクトほど、黒に近い階調で表示してもよい。

搬入可能距離ｇ５の表示は、搬入経路ｇ２の経路における部分経路ごとに、前述の搬入可能距離の情報を表示する。例えば始点ｐ１から点ｐ２までの部分経路ｒ１において、当該経路の途中の構造物と干渉有りの場合は、始点ｐ１から当該構造物の位置に対応した点までの距離が搬入可能距離として表示される。

本システムは、図６の画面例に限らず、後述の例のような各種の情報を画面に表示可能である。

［対象物及び座標系］
図７は、移動物体である対象物３１の例、及び座標系を示す。（ａ）は、３次元の対象物として、Ｌ字形に曲がった配管の場合を示す。（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は絶対座標系ないしワールドワイド座標系を示す。（ｘ，ｙ，ｚ）は相対座標系ないしローカル座標系を示す。Ｐないしｐは、対象物の位置座標の点を示し、例えば経路上の対象物の現在位置の点や、対象物の代表点などを示す。なお経路上の位置の点も同様にＰないしｐで示す。なお対象物の位置を示す代表点は、対象物の３次元のオブジェクトにおける任意の点を設定可能である。本明細書の例では、３次元の対象物の表面の１点、あるいは３次元の対象物の内部の内接球の中心点、あるいは３次元の対象物の外部の外接球の中心点、あるいは対象物の重心点などをとることができる。

（ｂ）は、（ａ）の対象物に対応したＹＺ平面での形状を示す。（ｃ）は（ａ）の対象物に対応したＸＹ平面の形状を示す。（ｄ）は（ａ）の対象物に対応したＸＺ平面の形状を示す。なお以下の説明において、対象物の位置などを示す場合、対象物のローカル座標系の位置から共通のワールドワイド座標系の位置に変換した後の位置として、Ｐ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）等の表現により示すが、これに限らず可能である。

なお経路計画機能Ｆ１による計算処理にあたり、対象物や構造物において複数の座標系が混在している場合、それぞれのローカル座標系などにおける対象物などの位置を、共通のワールドワイド座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）における位置へと変換してから計算処理を行えばよい。

［対象物の余裕空間］
図８は、対象物３１の余裕空間の設定の例を示す。経路計画の計算を簡略化及び高速化するために、また、実際の搬入出の作業を余裕化するために、対象物、構造物、及び経路等における３次元オブジェクトに余裕空間を設定してもよい。以下のいずれの例も適用可能である。なお設定は、前述の条件設定及びデータ入力処理Ｓ１等でユーザＵにより画面で可能である。

（ａ）は、対象物３１の３次元オブジェクトの形状（なおここでは簡略的に２次元で示す）に関して、膨張処理を施すことにより、余裕空間８０１を確保した例を示す。この膨張処理は、対象物３１のオブジェクトを構成する各面（なお平面でも曲面でもよい）における任意の点において、その法線方向外側に所定の距離をとることで、当該面をオフセットする。これにより得られる３次元の形状を余裕空間８０１の外形とする。言い換えると当該形状を、空間的な余裕をとって拡張された対象物とする。元の対象物３１と上記外形との間の空間を余裕空間８０１という。

（ｂ）の例は、対象物３１の内部に内接する第１の球をとり、対象物３１の外側に、第１の球の中心点と同じ中心点とした第２の球をとり、第２の球を、余裕空間８０１の外形とした例を示す。

（ｃ）の例は、対象物３１に対する絶対座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、もしくは対象物３１に固定的に付与されるローカル座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において、各軸に平行な辺を持つ直方体をとり、その直方体を対象物３１に外接し、その直方体を余裕空間８０１の外形とした例を示す。

なお余裕空間８０１を用いる場合、前述の干渉判定処理の際、第１の手法としては、余裕空間８０１を設定した３次元オブジェクトを用いて計算を行う。第２の手法としては、後述のように、余裕空間８０１無しの３次元オブジェクトを用いて、２次元投影平面内において所定の余裕距離を設定して干渉判定を行う。

［姿勢及び座標系］
図９は、対象物３１の姿勢を規定する回転の角度を表現する座標系の例を示す。本座標系（φ，θ，ψ）は、第１姿勢角度として、Ｘ軸周りの回転角度（ロール角）であるφとし、第２姿勢角度として、Ｙ軸周りの回転角度（ピッチ角）であるθとし、第３姿勢角度として、Ｚ軸周りの回転角度（ヨー角）であるψとする。なお例えば、角度φは、対象物の長手方向や進行方向に合わせてとるとよい。角度ψは、対象物の短手方向に合わせてとるとよい。なお対象物の姿勢を表す形式として、オイラー角（φ，θ，ψ）に限らず、他の形式も同様に適用可能である。

［構造物及び経路（１）］
図１０は、構造物３２及び経路などの第１の例を示す。構造物３２は、例えば施工対象のプラントであり、大量の配管などの部品から構成され、配管などの部品が入り組む複雑な構造を有する。例えば、点ｐ１を始点とする対象物３１を、点ｐ５を終点及び据付位置とした経路Ｒ１が計画される。経路Ｒ１は、点ｐ１〜ｐ５、部分経路である経路ｒ１〜ｒ４から成る。本システムは、例えばこの経路Ｒ１上で対象物３１を搬入する際の姿勢の状態について干渉判定を行い、干渉が発生しない経路を立案する。本システムは、干渉判定の結果、始点ｐ１での姿勢では途中の構造物３２と干渉が発生する場合、始点ｐ１の姿勢を、途中で干渉が発生しない姿勢へ変更し、当該変更された姿勢を含む経路を候補として出力する。

［構造物及び経路（２）］
図１１は、構造物３２及び経路などの第２の例を示す。図１１の経路Ｒ１は、搬入の始点Ｐ１＝ｐ１、及び搬入の終点Ｐ２＝ｐ５とし、点ｐ１〜ｐ５、部分経路である経路ｒ１〜ｒ４から成る。経路は、基本的な情報管理としては、点と線とのつながりから構成される。点は、種類として始点、終点、途中点などを有する。線は、種類として直線、円弧などの曲線を有する。経路の点と線は、それぞれ属性情報が付与されて管理される。経路を構成する線が直線のみである場合、当該経路は折れ線となる。なお実際の経路は、後述のように、対象物３１を搬入出させるための３次元の形状を有し、点と線を中心としてその周りに３次元の領域を確保した形状となる。

本システムの経路計画機能Ｆ１は、例えば図１１の経路Ｒ１を対象として干渉判定などを処理する際、当初の経路Ｒ１の始点Ｐ１と終点Ｐ２との間を、複数の部分経路である経路ｒ１〜ｒ４に分割し、それぞれ同様に処理するようにしてもよい。なお経路の分割の際は、基本的に各部分経路の始点及び終点を一致させるようにする。例外的に、干渉状態によっては、経路の途中で経由する点を変更し、新たな部分経路を追加するようにしてもよい。また、１１０１は、点ｐ１から点ｐ２への経路ｒ１における、途中に経由する点の例を示す。１１０２は、点ｐ１から１１０１の点までの移動距離を示す。例えば点ｐ１から点ｐ２への経路ｒ１において、その途中にある構造物１１０３との干渉が発生する場合、経路ｒ１の搬入可能距離は、点ｐ１から構造物１１０３の手前の位置までの距離になる。

［構造物及び経路（３）］
図１２は、構造物３２及び経路などの第３の例を示す。本例は、所定の始点Ｐ１と終点Ｐ２との間を結ぶ複数の経路の一部の例を示す。前述の経路生成部１１は、ユーザＵにより指定された始点Ｐ１と終点Ｐ２との間を結ぶ複数の経路を、公知のアルゴリズム等に従って自動的に生成する。なおこの生成の時点では、干渉判定はしないため、点と線による簡易な経路を生成すればよい。また、経路生成部１１により自動的に経路を生成する以外にも、ユーザＵにより画面で任意に点や線を指定して経路を設定することが可能である。

［３次元の経路］
図１３は、余裕空間を含んだ３次元の形状の経路１３００の例を示す。まず点と線による基本的な経路として点ｐ１〜ｐ３による経路Ｒ１があるとする。この経路Ｒ１上における対象物３１の余裕空間１３０１を搬入機器３３の分も含めて確保する。これにより点と線による経路Ｒ１のモデル上で、当該余裕空間１３０１を含めた対象物３１を動かすことにより、３次元の立体的な経路１３００が構成される。

［投影面］
図１４は、対象物３１及び構造物３２に対する経路上における３次元から２次元への投影面の構成例を示す。経路の例として図１１と同様の経路Ｒ１があるとする。３次元から２次元への投影面は、基本的には、部分経路の始点または終点の位置で構成される。経路上の点の接線方向に対して垂直な方向に２次元投影面が構成される。

まず点ｐ１から点ｐ２への直線的な部分経路である経路ｒ１において、始点ｐ１に、対象物３１の投影面Ｊ０が構成される。経路ｒ１の接線方向がＸ方向であり、その垂直なＹＺ平面において、投影面Ｊ０が構成される。また、経路ｒ１の終点ｐ２に、構造物３２の投影面Ｊ１が構成される。次に点ｐ２から点ｐ３への曲線的な部分経路である経路ｒ２において、途中の点ｐａまたは終点ｐ３に、構造物３１の投影面Ｊ２ａまたはＪ２ｂが構成される。投影面Ｊ２ａは、経路ｒ２の円弧の途中の点ｐａで投影面を構成した場合である。投影面Ｊ２ｂは、経路ｒ２の円弧の終わりの点ｐ３で投影面を構成した場合である。同様に、点ｐ３から点ｐ４への直線的な経路ｒ３において、終点ｐ４に、構造物３２の投影面Ｊ３が構成される。

［部分経路及び投影面］
図１５は、対象物３１、構造物３２、部分経路、及び投影面などの例を示す。図１５の経路ｒ１は、前述の図１１の経路Ｒ１のうちの部分経路ｒ１に対応する。経路ｒ１は、始点Ｐ１から終点Ｐ２へのＸ方向への直線的な経路である。構造物３２の例は、ＹＺ平面の断面が四角形である、Ｘ方向への直線的な通路の例を示す。この通路の途中に、構造物３２として、例えば２つの長方体の構造物１５０１，１５０２が存在する例を示す。通路の奥行き方向及び対象物３１の進行方向をＸ方向とし、それに垂直な面を構成する方向がＹ方向及びＺ方向である。Ｘ方向の位置Ｘ１に、対象物３１の始点Ｐ１（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）がある。位置Ｘ２に、第１の構造物１５０１の手前側の面がある。位置Ｘ３に、第２の構造物１５０２の手前側の面がある。位置Ｘ４に、経路ｒ１の終点Ｐ２がある。Ｊ０１は、点Ｐ１の位置Ｘ１における対象物３１の投影面を構成するＹＺ平面を示す。Ｊ０２は、点Ｐ２の位置Ｘ４における経路ｒ１上の構造物３２の投影面を構成するＹＺ平面を示す。

［対象物の投影面］
図１６は、図１５の構成例に対応した、対象物３１の３次元から２次元への平行投影処理による投影面Ｊ０１の構成例を示す。前述のＳ１０の投影処理により、始点Ｐ１及び位置Ｘ１の対象物３１の３次元の形状を、周囲に構造物が無い位置Ｘ１ｂの投影面Ｊ０１ｂであるＹＺ平面に平行投影処理する。Ｓ１０の投影処理は、仮想的に位置Ｘ１ｂの投影面Ｊ０１ｂを構成する。この投影面Ｊ０１ｂを、始点Ｐ１及び位置Ｘ１の対象物３１の投影面Ｊ０１とする。この平行投影処理により、投影面Ｊ０１内における対象物３１の点Ｐの位置座標は、（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）から（０，Ｙ１，Ｚ１）になる。投影面Ｊ０１において、１６０１は、対象物３１が投影された領域を示す。

［構造物の投影面］
図１７は、図１５の構成例に対応した、構造物３２の３次元から２次元への平行投影処理による投影面Ｊ０２の構成例を示す。前述のＳ６の投影処理は、位置Ｘ２の第１の構造物１５０１及び位置Ｘ３の第２の構造物１５０２の３次元の形状を、経路ｒ１の終点Ｐ２の位置Ｘ４に対応したＹＺ平面である投影面Ｊ０２に平行投影処理する。投影面Ｊ０２において、１７０１は、第１の構造物１５０１が投影された領域を示し、１７０２は、第２の構造物１５０２が投影された領域を示す。

［投影面］
図１８は、上記図１５〜図１７の各投影面のＹＺ平面の構成例を示す。図１８は、位置Ｘ１の対象物３１の投影面Ｊ０１、位置Ｘ４の構造物３２の投影面Ｊ０２、及び、投影面Ｊ０１と投影面Ｊ０２とを１つに重ね合わせた干渉判定用の投影面Ｊ０３を有する。なお説明を簡単にするため、ここでは投影面の形状を正方形とし、通路の断面の形状と合わせた形状とするが、投影面の大きさや中心点などの設定は、他の形態も可能である。例えば対象物３１や構造物３２や経路の中心点の周りに所定の大きさで投影面が設定される。投影面の中心点をＱで示す。対象物３１の投影面Ｊ０１内には、例えば中心点Ｑの付近、点Ｐ１の位置（Ｙ１，Ｚ１）の付近に対象物３１のＬ字形の領域１６０１があり、当該領域の座標情報などを有する。構造物３２の投影面Ｊ０２内には、例えば右下及び左上の位置に、構造物３２の四角形の領域１７０１，１７０２があり、それぞれ座標情報などを有する。

干渉判定用の投影面Ｊ０３は、本例では、対象物３１のＬ字形状の領域１６０１と、第１の構造物１５０１の四角形の領域１７０２とが一部重複している。これにより、前述の干渉判定処理Ｓ１１は、干渉有りと判断し、この重複する領域を干渉領域１８００として出力する。干渉判定部１５は、干渉判定として、例えば上記投影面内での重複領域が少ないものほど、効率的な経路の候補として判定する。また干渉判定部１５は、干渉判定として、上記重複領域が少なく、姿勢の変更が少ない経路を、効率的な経路の候補として判定する。また例えば、干渉判定部１５は、上記重複領域の面積の大小などによって、干渉の度合いを判定し、その情報を出力してもよい。

［余裕距離］
図１９は、上記投影面Ｊ０３における干渉判定処理の際に、余裕距離を用いて、干渉の状態を判定する処理に対応した画面例を示す。投影面Ｊ０３内において、対象物３１の領域１９０１と、構造物３２の領域１９０２とがある。この対象物３１の領域１９０１は、前述の余裕空間８０１が設定されていない３次元の対象物３１のオブジェクトから、２次元の投影面Ｊ０１への投影処理により得られた領域とする。構造物３２の領域１９０２も同様に、余裕空間８０１が設定されていない３次元の構造物３２のオブジェクトから、２次元の投影面Ｊ０２への投影処理により得られた領域とする。本処理例は、投影面Ｊ０３内において、余裕距離Ｌを設定する。例えば図示のように画面でユーザＵの操作により余裕距離Ｌを設定可能である。前述の干渉判定処理Ｓ１１は、投影面Ｊ０３内において、対象物３１の領域１９０１と、構造物３２の領域１９０２との間に、余裕距離Ｌを確保できる場合は干渉無しと判定し、余裕距離Ｌを確保できない場合は干渉有りと判定する。

［座標変換処理］
前述のＳ５の座標変換処理の例について以下に説明する。まず前述の経路生成部１１及び経路生成処理Ｓ２は、例えば対象物３１の搬入機器３３の特性に対応して、曲線経路を含んだ経路を生成する。例えばある搬入機器３３の特性として、クレーンなどにより対象物３１を移動させる場合、回転の軌道が含まれるため、対象物３１の経路として円弧などの曲線経路が可能である。

座標変換部１２及び座標変換処理Ｓ５は、経路を構成する部分経路が上記のように円弧などの曲線経路である場合に、当該曲線経路を対象として、直交座標系から極座標系への座標変換処理を実行する。これにより曲線経路を直線経路へ変換する。これにより、後の投影処理Ｓ６が、直線的な平行投影処理になるため、投影処理が容易化及び高速化される。

図２０は、座標変換処理Ｓ５の例を示す。（ａ）は、例えば円柱状の対象物３１と、断面が四角形の直線的な構造物３２とを有する。２０００は、構造物３２のＹＺ断面及び投影面を示す。２０００ｂは、ＹＺ断面２０００に対応した画像を示す。２００１は、円弧の形状の部分経路の例を示す。この円弧の部分経路の始点がｐ１、終点がｐ２、円弧の中心点がｐａ、半径がｒ、角度がθである（なおここで使用しているθは回転の角度の１つを示すθとは別とする）。ＸＹ平面内に円弧を有する。座標変換部１２は、上記曲線の経路２００１及び当該経路２００１に対応付けられた構造物３２の部分及び対象物３１に対して、公知の極座標変換処理を施す。これにより、曲線の経路２００１を、（ｂ）のように、直線的な部分経路２００２となるようにする。パラメータＸはパラメータθに変換されている。変換後の座標系は（θ，Ｙ，Ｚ）で表される。またこの座標変換処理に伴い、（ａ）の直線的な構造物３２は、その３次元の形状が、（ｂ）のように、曲線的な構造物２００３へと変形される。またこれに併せて、対象物３１の３次元の形状が２００４のように変形される。構造物２００３は、例として、通路の床及び天井に相当する平板がＺ方向下方へたわんだ形状を有する。

なお上記座標変換処理Ｓ５における直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に対する極座標系の表現としては例えば円柱座標系（θ，ｒ，Ｚ）などが適用可能である。変換式としては、Ｘ＝ｒ×ｃｏｓθ、Ｙ＝ｒ×ｓｉｎθ、Ｚ＝Ｚである。これに限らず、極座標系の表現、及び直交座標系と極座標系との変換処理は、公知の他の形式を適用可能である。

図２１は、図２０（ｂ）の経路２００２、及び構造物２００３に対して、前述の投影処理Ｓ６である平行投影処理を施す例を示す。投影処理Ｓ６は、経路２００２における接線方向であるＸ方向に対して垂直なＹＺ平面に、構造物２００３のＹＺ断面に対応した投影面２００５を構成する。投影処理Ｓ６は、この投影面２００５に対して、曲線的な構造物２００３を平行投影処理する。これにより下に示す投影面画像２００５ｂが得られる。図２１の投影面画像２００５ｂは、図２０の画像２０００ｂに比べて、構造物３２の通路の床及び天井に相当する領域のＺ方向の厚さｈ１，ｈ３が大きくなっている。

［経路方針］
本システムの経路計画機能Ｆ１は、始点と終点との間の１つの部分経路に関して、対象物３１の姿勢の変更や平行移動の状態の立案により、干渉を回避できる経路を探索することができる。その際、部分経路の構成の基本的な方針として、まず与えられた始点と終点とを一時的に確定とし、その始点と終点との間において対象物３１の姿勢を変更することは避ける。即ち１つの部分経路は、１つの姿勢が対応付けられる。姿勢の変更は、部分経路と部分経路との間の点の位置で行われる。部分経路の始点において対象物の姿勢を変更し、または平行移動し、その立案の状態で経路上の構造物との干渉が発生しない場合は、当該状態のまま、対象物を終点の方向へ移動させる。

なお上記基本的な方針では対応できない場合、即ち、対象物の姿勢の変更や平行移動を試行しても、当初の部分経路の途中にある構造物との干渉が回避できない場合、ユーザＵの操作などに基づいて当該部分経路の始点と終点を再設定してもよい。例えば干渉が発生する位置に新たな終点や始点を再設定してもよい。これにより別の部分経路が設定されるので、当該部分経路に関して同様に探索を行うことができる。

［平行移動処理（１）］
前述のＳ７の対象物の３次元の状態の立案処理に関する詳細な例を以下に示す。

まず、対象物３１の平行移動の状態を立案して投影面内で干渉判定を行い、干渉しない経路を探索する場合の処理例を示す。この平行移動の処理の場合、対象物及び構造物を投影面Ｊ０３に対して一度投影すれば、その投影面Ｊ０３の内部において、対象物の領域をＹ方向及びＺ方向に平行移動させることにより、干渉の状態の判定と、干渉しない状態及び経路の探索とが可能である。

図２２は、上記平行移動処理に対応する経路のパターン例をＸＹ平面で示す。本例は、対象物３１を立方体とする。構造物３２は前述の図１５の例と概略同様であり、Ｘ方向への直線的な通路とする。その通路の進行方向の右手側に構造物１５０１がある。部分経路である経路ｒ１は、始点Ｐ１の位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、終点Ｐ２の位置（Ｘ４，Ｙ１，Ｚ１）であり、Ｘ方向への直線的な経路である。位置Ｘ２は構造物１５０１の手前の面の位置である。なお図面中「ＮＧ」は干渉有りを示し、「ＯＫ」は干渉無しを示す。

上記の始点Ｐ１と終点Ｐ２との間の経路ｒ１は、前述のように投影面Ｊ０１と投影面Ｊ０２との重ね合わせの投影面Ｊ０３における干渉判定処理を行うと、構造物１５０１との干渉有りの結果となる。Ｋ１は、経路ｒ１における搬入可能距離であり、点Ｐ１の位置Ｘ１から位置Ｘ２ｂまでの距離である。位置Ｘ２ｂは、経路ｒ１上をＸ方向へ位置Ｘ２まで対象物３１を進めた場合に干渉する位置で停止した位置を示す。なお簡略的にはＸ２＝Ｘ２ｂとして取り扱い、Ｋ１をＸ１からＸ２までの距離としても構わない。

図２３は、図２２の経路ｒ１に関して、ＹＺ平面における平行移動の状態の立案により、干渉無しの経路を探索した例を示す。２３０１は平行移動の状態の立案例を示し、始点Ｐ１の位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）から、Ｙ方向へ所定の距離ｓで平行移動した場合を示す。平行移動後の点ｐａの位置（Ｘ１，Ｙ１＋ｓ，Ｚ１）である。この平行移動の状態について、前述の投影面Ｊ０３での干渉判定を行うことで、例えば構造物１５０１との干渉無しの結果となる。この場合、新たな経路ｒ１ａは、始点Ｐ１から点ｐａへＹ方向へ平行移動し、点ｐａからＸ方向へ点ｐｄまで直進し、点ｐｄから当初の終点Ｐ２へＹ方向へ平行移動する、といった経路となる。また新たな経路ｒ１ａは、これに限らず、点Ｐ１，ｐａ，ｐｄの順の経路として、点ｐｄを新たな終点に設定してもよい。

図２４は、更に、経路ｒ１の始点Ｐ１の位置のＹＺ平面と、終点Ｐ２の位置のＹＺ平面との間において、当初の経路ｒ１の方向であるＸ方向に対して斜め方向の移動を使用する例を示す。経路２４０１は、始点Ｐ１から、構造物１５０１と干渉しない点ｐｂを経由するように、Ｘ方向に対してＹ方向へ斜めの方向へ直進し、位置Ｘ４の点Ｐｆへ至る経路を示す。干渉判定の結果を利用してこのように斜めに移動する経路も候補として可能となる。経路２４０２は、当初の経路ｒ１に対して斜めに移動する別の経路の例であり、始点Ｐ１からＹ方向へ距離ｓ２で平行移動し、その点ｐｈから、当初の終点Ｐ２へ向かって斜めに直進する例である。ただしこの場合、構造物１５０１の後方の面の位置Ｘ２ｃに応じて平行移動の点ｐｈを決める必要はある。

［姿勢変更処理（１）］
次に、対象物３１の姿勢を規定する角度を変更する状態を立案し、投影面内で干渉判定を行い、干渉しない経路を探索する場合の処理例を示す。この姿勢変更の処理の場合、構造物３２の投影処理は一度行えば繰り返す必要は無いが、対象物の姿勢の角度を変更すると、投影面内における対象物の領域の形状（射影画像）が変化してくる。よって、立案する姿勢の状態ごとに、３次元から２次元への投影処理が行われる。

図２５は、上記姿勢変更処理に対応する経路のパターン例をＸＹ平面で示す。本例は、対象物３１を前述のＬ字形とする。構造物３２は前述の図１５の例と概略同様であり、Ｘ方向への直線的な通路とする。その通路の進行方向の右手側に構造物１５０１がある。部分経路である経路ｒ１は、始点Ｐ１の位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、終点Ｐ２の位置（Ｘ４，Ｙ１，Ｚ１）であり、Ｘ方向への直線的な経路である。

初期状態の例として、始点Ｐ１の位置Ｘ１における対象物２５０１の姿勢を表す角度がφ１，θ１，ψ１）とし、Ｚ軸周りの角度φ１＝０°とする。この初期状態で、始点Ｐ１と終点Ｐ２との間の経路ｒ１は、前述のように投影面Ｊ０１と投影面Ｊ０２との重ね合わせの投影面Ｊ０３における干渉判定処理を行うと、対象物２５０３のように、構造物１５０１との干渉有りの結果となる。２５１１は、投影面Ｊ０２への構造物１５０１の投影の領域を簡易的に示す。２５１２は、投影面Ｊ０２への対象物２５０１の投影の領域を示す。

前述の姿勢の状態の立案の例として、位置Ｘ１ｂの対象物２５０２の姿勢は、Ｚ軸周りに角度φ１を０°から例えば９０°回転させてφ１＝９０°とした例を示す。この立案した状態で、同様に干渉判定処理を行うと、対象物２５０４のように、構造物１５０１との干渉無しの結果となる。２５１３は、投影面Ｊ０２への対象物２５０２の投影の領域を示す。この場合、新たな経路ｒ１ｂは、始点Ｐ１で角度ψ＝０°から９０°回転してψ＝９０°とし、その姿勢のまま、点Ｐ１からＸ方向へ終点Ｐ２まで直進する経路となる。

図２６は、各角度（φ，θ，ψ）の回転の場合における姿勢の状態の立案の例を示す。図２６（ａ）は、上記図２５の例に対応した、Ｚ軸周りの角度ψの回転の場合の、最小回転単位を９０°とした場合の、４通りの姿勢の状態の立案の例を示す。それぞれの姿勢の状態の干渉判定結果は、例えば、ψ＝０°はＮＧ、ψ＝９０°はＯＫ、ψ＝１８０°はＯＫ、ψ＝２７０°（−９０°）はＮＧとなる。なお回転軸は対象物３１の代表点を含む位置にとった場合を示す。

同様に、図２６（ｂ）は、（ａ）と同じ初期状態の対象物３１に関して、Ｘ軸周りの角度φの回転の場合の、最小回転単位を９０°とした場合の、４通りの姿勢の状態の立案の例を示す。それぞれの姿勢の状態の干渉判定結果は、例えば、φ＝０°はＮＧ、φ＝９０°はＯＫ、φ＝１８０°はＮＧ、φ＝２７０°（−９０°）はＯＫとなる。

同様に、図２６（ｃ）は、（ａ）と同じ初期状態の対象物３１に関して、Ｙ軸周りの角度θの回転の場合の、最小回転単位を９０°とした場合の、４通りの姿勢の状態の立案の例を示す。それぞれの姿勢の状態の干渉判定結果は、例えば、θ＝０°はＮＧ、θ＝９０°はＮＧ、θ＝１８０°はＮＧ、θ＝２７０°（−９０°）はＮＧとなる。

［平行移動処理（２）］
図２７は、前述の干渉判定処理Ｓ１１の際に、投影面Ｊ０３内において対象物３１を平行移動させながら、構造物３２との干渉の状態を判定しつつ、干渉無しの経路を探索する例を示す。（ａ）は、前述と同様の経路ｒ１の始点Ｐ１の位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）に基づき、Ｌ字形である第１状態の対象物３１、及び経路ｒ１上の構造物３２を、ＹＺ平面である投影面Ｊ０３に重ね合わせるようにして投影処理した様子を示す。対象物３１の領域１６０１、構造物の領域１７０１，１７０２を有する。この第１状態の干渉状態は、第１の構造物の領域１７０１に対して干渉有り（ＮＧ）である。なお投影によりＸ方向の座標値は省略して示す。

（ｂ）は、（ａ）の対象物の位置からＹ方向へ距離ｓだけ平行移動した状態を示す。移動後の点ｐ２の位置（Ｙ１＋ｓ，Ｚ１）である。この第２状態の干渉状態は、干渉無し（ＯＫ）である。ｒｂは、距離ｓの平行移動に対応して追加される部分経路を示す。

（ｃ）は、（ａ）の対象物の位置からＺ方向へ距離ｓだけ平行移動した状態を示す。移動後の点ｐ３の位置（Ｙ１，Ｚ１＋ｓ）である。この第３状態の干渉状態は、第２の構造物の領域１７０２に対して干渉有り（ＮＧ）である。ｒｃは、距離ｓの平行移動に対応して追加される部分経路を示す。

（ｄ）は、（ａ）の対象物の位置からＹ方向の負方向及びＺ方向へそれぞれ距離ｓだけ平行移動した状態を示す。移動後の点ｐ４の位置（Ｙ１−ｓ，Ｚ１＋ｓ）である。この第４状態の干渉状態は、干渉無し（ＯＫ）である。ｒｄは、距離ｓの平行移動に対応して追加される部分経路を示す。

なお上記平行移動の距離ｓの最小単位は、計算時間を考慮してユーザＵにより画面で適宜設定可能である。計算時間を短くしたい場合は、この最小単位を大きめに設定すればよい。

［姿勢変更処理（２）］
図２８は、前述の干渉判定処理Ｓ１１の際に、それぞれの投影面Ｊ０３に対象物３１の姿勢の状態を投影し、構造物３２との干渉の状態を判定し、干渉無しの経路を探索する例を示す。（ａ）は、前述と同様の経路ｒ１の始点Ｐ１の位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）及び姿勢の角度（φ１，θ１，ψ１）に基づき、Ｌ字形である第１状態の対象物３１、及び経路ｒ１上の構造物３２を、ＹＺ平面である投影面Ｊ０３に重ね合わせるようにして投影処理した様子を示す。対象物３１の領域１６０１、構造物の領域１７０１，１７０２を有する。なおこの第１状態は、前述の図２６の初期状態例とは異なる。この第１状態の干渉状態は、第１の構造物の領域１７０１に対して干渉有り（ＮＧ）である。各角度（φ，θ，ψ）の回転は同じ点Ｐ１を通るとする。

（ｂ）は、（ａ）の第１状態の対象物の位置で、Ｘ軸周りの角度φについて−９０°回転させた第２状態を示す。回転後の角度が（φ１−９０°，θ１，ψ１）である。この第２状態の干渉状態は、干渉無し（ＯＫ）である。

（ｃ）は、（ａ）の第１状態の対象物の位置で、Ｙ軸周りの角度θについて＋９０°回転させた第３状態を示す。回転後の角度が（φ１，θ１＋９０°，ψ１）である。この第３状態の干渉状態は、第１の構造物１７０１に対して干渉有り（ＮＧ）である。

（ｄ）は、（ａ）の第１状態の対象物の位置で、Ｚ軸周りの角度ψについて＋９０°回転させた第４状態を示す。回転後の角度が（φ１，θ１，ψ１＋９０°）である。この第４状態の干渉状態は、干渉無し（ＯＫ）である。

なお上記回転の軸は点Ｐ１を含む軸としたが、他の点を含む軸としてもよい。例えば前述の余裕空間８０１を確保したオブジェクトの場合に、その余裕空間８０１内の中心点などを含む回転軸を設定してもよい。

なお上記回転の角度の最小単位は、上記９０°に限らず可能である。回転の角度の最小単位は、計算時間を考慮してユーザＵにより画面で適宜設定可能である。計算時間を短くしたい場合は、この最小単位を大きめに設定すればよい。

［搬入手段の特性］
本システムは、移動物体である対象物３１の搬入出に使用する搬入機器３３等の搬入手段の特性、特に異方性を考慮して、経路計画の計算を行う。本システムは、例えば搬入手段における（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の各方向の移動の特性と、（φ，θ，ψ）の各角度の回転の特性とを考慮する。同様に、本システムは、対象物３１の特性、及び構造物３２の特性を考慮して、経路計画の計算を行ってもよい。

本システムは、経路生成部１１により経路を生成する際、点と直線のみから成る経路を生成してもよいし、更に曲線を含む経路を生成してもよい。搬入機器３３が例えば直線クレーン等である場合、当該機器は、直線的な軌道で移動する特性、あるいは直線的に対象物３１を移動させる特性を有する。これに対応して、経路生成部１１は、直線の部分経路を含む経路を生成する。また、搬入機器３３が例えば台車や天井クレーン等である場合、当該機器は、円弧の軌道で移動する、あるいは円弧の軌道で対象物３１を移動させる特性を有する。これに対応して、経路生成部１１は、円弧の部分経路を含む経路を生成する。

以下に、本実施の形態のシステムにおける搬入手段の異方性を含む特性を考慮した経路の計算を行う場合の具体例を示す。本システムは、経路を生成、探索、あるいは評価する際、対象物３１の姿勢や平行移動などの状態に関する、優先順位付けのアルゴリズムを有する。なおパラメータとして前述の座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、角度（φ，θ，ψ）を用いて説明する。Ｘ方向は対象物３１や経路の進行方向の位置とし、Ｙ方向及びＺ方向は投影面を構成する方向及び平行移動の立案の方向とし、Ｘ方向及びＹ方向は水平方向、Ｚ方向は垂直方向とする。本システムは、使用する搬入手段ごとに、及び上記パラメータごとに、優先順位を設定する。当該優先順位は、予めプログラムのアルゴリズムとして組み込まれていてもよいし、ユーザＵの設定操作により選択可能としてもよい。

（１）第１の搬入手段の特性は、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）方向の移動が得意であり、角度（φ，θ，ψ）の回転が不得意である。これに対応した第１のアルゴリズムとして、経路の全体において姿勢の角度（φ，θ，ψ）の変更が少ない経路を生成する。本システムは、干渉を回避する経路を探索する際、姿勢の変更ではなく、（Ｙ，Ｚ）方向の平行移動による状態を優先して立案する。またこれに対応する評価処理の観点として、経路の全体において姿勢の角度（φ，θ，ψ）の変更が少ない経路に高い評価点を付ける。

（２）第２の搬入手段の特性は、角度（φ，θ，ψ）の回転が得意であり、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）方向の移動が不得意である。これに対応した第２のアルゴリズムとして、経路の全体において平行移動の距離が少ない経路、あるいは総距離が短い経路を生成する。本システムは、干渉を回避する経路を探索する際、平行移動ではなく、角度（φ，θ，ψ）の回転による状態を優先して立案する。またこれに対応する評価処理の観点として、経路の全体において平行移動の距離が少ない経路、あるいは総距離が短い経路に高い評価点を付ける。

（３）第３の搬入手段の特性は、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）方向の移動のみが可能であり、角度（φ，θ，ψ）の回転は不可能である。これに対応した第３のアルゴリズムとして、干渉を回避する経路を探索する際、（Ｙ，Ｚ）方向の平行移動による状態のみを立案する。

（４）第４の搬入手段の特性は、角度（φ，θ，ψ）の回転のみが可能であり、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）方向の移動が不可能である。これに対応した第４のアルゴリズムとして、干渉を回避する経路を立案する際、角度（φ，θ，ψ）の回転による状態のみを立案する。

（５）第５の搬入手段の特性は、（Ｙ，Ｚ）方向の平行移動が可能であり、角度（θ，ψ）の回転が可能である。例えばＺ軸周りの角度ψの回転が一番容易である。これに対応した第５のアルゴリズムとして、例えばパラメータの優先順位を（ψ，θ，Ｙ，Ｚ）の順とする。

（６）第６の搬入手段の特性は、（Ｘ，Ｙ）方向の移動、及び角度（φ，θ，ψ）の回転が可能である。例えばＺ方向の移動が一番不得意であり高コストであるため使用しない。これに対応した第６のアルゴリズムとして、例えばパラメータの優先順位を（ψ，Ｙ，φ，θ）の順とする。

［効果等］
以上説明したように、本実施の形態のシステムによれば、搬入出の経路の計画に関して、経路上における対象物と構造物との干渉の状態を判定する干渉判定処理を含む処理全体の計算時間を短縮することができる。本実施の形態によれば、３次元データから２次元データへの投影処理や、曲線経路の座標変換処理などの構成により、干渉判定処理を含む計算処理を高速化することができる。これにより本実施の形態によれば、干渉判定処理を含む処理全体の計算時間が、３次元構造物のオブジェクトの数に比例して増加しないように抑制することができる。特に、投影処理や座標変換処理により、干渉判定を含む計算処理を高速化することができる。ユーザＵは画面で対象物と構造物との干渉状態などを含む各種の情報をわかりやすく確認でき、本システムは効率的な作業や計画を支援することができる。

本実施の形態によれば、搬出入の作業を含むプラント施工や予防保全、あるいはプラント設計等の用途において、対象物と構造物が干渉しない効率的な経路を短い時間で出力することができる。これにより上記用途における期間短縮による低コスト化を実現できる。例えば大規模なプラント等の設計ないし計画の場合、干渉無しの経路案を短時間で出力でき、干渉発生箇所がある場合も短時間で確認できるので、プラント設計案を短時間で作成できるようになる。これにより設計及び施工作業等を含む工数削減及び工期短縮による低コスト化が実現できる。

プラント等の構造物の設計の用途の場合、設計の段階では構造物及び対象物は確定しておらず、顧客の望む条件の範囲内である程度可変となる。ユーザは、構造物や対象物を当該条件の範囲内で仮定し、本実施の形態のシステムにより、経路計画を含む設計のシミュレーションができる。これによりユーザは、効率的な経路の計画に応じて、構造物及び対象物を決定し、設計の見積もり案を作成することができる。本システムにより短時間で経路計画が可能であるため、短時間で見積もり案を作成できる。見積もり案の検討及び設計変更などを含めて、顧客の望む設計を短時間で確定でき、低コストで施工を実現できる。

図３０は、従来技術と本実施の形態との効果を比較して示す。横軸は、プラント構造物を表す３次元オブジェクトの数を示す。縦軸は、干渉判定を含む全体的な処理の計算時間を示す。３００１の線は、従来技術における計算時間として分解能が１０ｍｍの場合を示す。３００２の線は、従来技術における計算時間として分解能が５０ｍｍの場合を示す。ここでいう分解能は、３次元オブジェクトの座標系における最小単位の長さを指す。１画素が１０ｍｍとする。３００１及び３００２のように、従来技術では、図２９と同様に、構造物の３次元オブジェクトの数に比例して計算時間が増大する。

一方、３００３の線は、本実施の形態による計算時間として分割数が２１２の場合を示す。３００４の線は、本実施の形態による計算時間として分割数が４２の場合を示す。ここでいう分割数は、３次元のオブジェクト及び２次元の投影平面の座標系における最小単位の長さを指す。３００３及び３００４は、殆ど一定の計算時間に抑えられ、そのうちの殆どを占める時間は、前述の３次元から２次元への投影処理に要するオフセット時間である。２次元の投影平面内での干渉判定に要する時間は、ある程度高性能の計算機を使用すれば、ごく短い時間となる。構造物の３次元オブジェクトの数が比較的少ない場合には、従来技術のように３次元のオブジェクト同士で干渉判定を行ったとしても、短い計算時間で可能である。一方、構造物の３次元オブジェクトの数が多数に増加する場合、本実施の形態を用いることで、殆ど増加無く短い計算時間で可能である。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

他の実施の形態として、前述の投影処理は、３次元データから２次元データへの投影処理に限らず、２次元データから２次元データへの投影処理を行うようにしてもよい。例えば、ある位置及び方向で撮影した対象物や構造物の２次元画像データが存在する場合に、この２次元画像ないしそのうちの２次元領域を、前述の投影処理により、２次元の平面に対して投影処理する。

１…搬入経路計画システム、１０…主計算装置、１１…経路生成部、１２…座標変換部、１３…移動物体投影処理部、１４…構造物投影処理部、１５…干渉判定部、１６…出力部、１７…姿勢変更部、２０…端末装置、３１…対象物（移動物体）、３２…構造物、３３…搬入機器、Ｆ１…経路計画機能、Ｆ２…ＧＵＩ表示機能、４０１…干渉無し経路、４０２…干渉有り経路、４１１…姿勢情報、４１２…平行移動情報、Ｄ０…条件設定データ、Ｄ１…移動物体データ、Ｄ２…構造物データ、Ｄ３…搬入手段データ、Ｄ４…経路データ、Ｄ５…移動物体２次元データ、Ｄ６…構造物２次元データ、Ｄ７…干渉判定結果データ、Ｄ８…経路計画データ。

Claims (15)

1. 計算機を用いたプログラム処理により実現される処理部として、
   ３次元の構造物の内部の空間において３次元の物体を搬入出のために移動させるための経路を生成する、経路生成部と、
   前記３次元の物体の姿勢の状態または平行移動の状態を含む複数の状態を立案する、状態立案部と、
   前記３次元の物体の状態を前記経路の接線方向に対して垂直な平面である第１投影面に投影することにより２次元の物体のデータを得る、第１投影処理部と、
   前記３次元の構造物を前記経路の接線方向に対して垂直な平面である第２投影面に投影することにより２次元の構造物のデータを得る、第２投影処理部と、
   前記２次元の物体のデータと、前記２次元の構造物のデータとを重ね合わせた、２次元の平面において、前記物体の領域と前記構造物の領域とが重複または近接する領域を算出することにより、前記物体と前記構造物との干渉の状態を判定して干渉判定結果データを得る、干渉判定部と、
   前記干渉判定結果データを含む情報を出力する、出力部と、を有する、搬入経路計画システム。
2. 請求項１記載の搬入経路計画システムにおいて、
   前記出力部は、前記物体と前記構造物とが干渉しない前記物体の状態を含んで構成される前記経路を含む情報を、記憶手段に保存し、ユーザインタフェースの画面に表示する、搬入経路計画システム。
3. 請求項１または２に記載の搬入経路計画システムにおいて、
   前記出力部は、前記物体と前記構造物とが干渉する前記物体の状態を含んで構成される前記経路を含む情報を、記憶手段に保存し、ユーザインタフェースの画面に表示する、搬入経路計画システム。
4. 請求項１記載の搬入経路計画システムにおいて、
   前記経路に含まれている曲線の経路が直線の経路に変換されるように前記構造物及び前記物体の形状を座標変換処理する、座標変換部を有し、
   前記第１投影処理部は、前記座標変換処理後の前記３次元の物体の状態を前記第１投影面に投影し、
   前記第２投影処理部は、前記座標変換処理後の前記３次元の構造物を前記第２投影面に投影する、搬入経路計画システム。
5. 請求項４記載の搬入経路計画システムにおいて、
   前記経路生成部は、前記物体または前記構造物または前記物体の搬入手段の特性に応じて、前記経路またはその部分的な経路として、直線の経路と、曲線の経路とを生成する、搬入経路計画システム。
6. 請求項１記載の搬入経路計画システムにおいて、
   前記状態立案部は、前記物体の姿勢の状態として、前記経路上の点において前記物体の姿勢を規定する座標系の回転軸の周りに所定の角度の単位で回転させた状態を立案する、搬入経路計画システム。
7. 請求項１または６に記載の搬入経路計画システムにおいて、
   前記状態立案部は、前記物体の平行移動の状態として、前記経路上の点において当該経路の接線方向に対して垂直な平面の内部において前記物体を所定の距離の単位で平行移動させた状態を立案する、搬入経路計画システム。
8. 請求項３記載の搬入経路計画システムにおいて、
   前記出力部は、前記２次元の平面における前記経路上で前記物体と前記構造物とが干渉する箇所の情報を、当該２次元の平面の形式で前記ユーザインタフェースの画面に表示する、搬入経路計画システム。
9. 請求項３記載の搬入経路計画システムにおいて、
   前記出力部は、前記経路上における始点または前記物体の現在の位置から前記物体の状態と前記構造物とが干渉する位置までの当該物体が移動可能な距離の情報を、ユーザインタフェースの画面に表示する、搬入経路計画システム。
10. 請求項１記載の搬入経路計画システムにおいて、
    前記物体または前記構造物の少なくとも一方の３次元のオブジェクトの形状の外側に所定の余裕空間を設定する設定部を有し、
    前記干渉判定部は、前記余裕空間を含んだオブジェクトの前記投影による２次元のデータを用いて、前記干渉の状態を判定する、搬入経路計画システム。
11. 請求項１記載の搬入経路計画システムにおいて、
    前記投影による前記２次元の平面における前記物体または前記構造物の少なくとも一方の領域の外側に所定の余裕距離を設定する設定部を有し、
    前記干渉判定部は、前記２次元の平面において、前記物体の領域と前記構造物の領域との間に前記余裕距離が確保されるか否かを算出することにより、前記物体と前記構造物との干渉の状態を判定する、搬入経路計画システム。
12. 請求項１記載の搬入経路計画システムにおいて、
    設定された観点に基づいて前記複数の経路についての評価を行う評価部を有し、
    前記出力部は、前記評価部による評価が高い経路の順に優先的に情報を出力する、搬入経路計画システム。
13. 請求項１２記載の搬入経路計画システムにおいて、
    前記評価部は、前記経路上を移動する物体の姿勢の変更が少ない経路を高く評価する、搬入経路計画システム。
14. 請求項１２記載の搬入経路計画システムにおいて、
    前記評価部は、前記経路上を移動する物体の平行移動の距離、または前記経路の総距離が少ない経路を高く評価する、搬入経路計画システム。
15. 請求項１記載の搬入経路計画システムにおいて、
    ユーザインタフェースの画面におけるユーザの操作に基づき前記経路上の構造物または位置座標の指定を入力する入力部と、
    前記入力に応じて、前記物体と前記指定の構造物または位置座標との間の部分的な経路を特定する特定部と、を有し、
    前記干渉判定部は、前記部分的な経路における前記物体と前記構造物との干渉の状態を判定し、または、当該判定の結果を含む前記干渉判定結果データを読み出し、
    前記出力部は、前記干渉判定結果データを含む情報を前記ユーザインタフェース画面に表示する、搬入経路計画システム。

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