JP3563927B2

JP3563927B2 - Temporary storage position determination device and recording medium recording temporary storage position determination program

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Publication number: JP3563927B2
Application number: JP19154097A
Authority: JP
Inventors: 毅横田; 憲司荒木; 茂大越; 一郎下田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-07-16
Filing date: 1997-07-16
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2017-07-16
Also published as: JPH1139393A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３次元ＣＡＤの情報を用いて、プラント建設等用の各部品の仮置き位置や姿勢を決定するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、大規模プラントの建設時には、その設計を３次元ＣＡＤを用いて行うことが一般化している。その設計情報には、基本的に各部品の据え付け時の情報が記録されている。一方、大規模プラントの建設時には各部品を搬入後すぐに据え付けることはほとんど無く、搬入された部品をその据え付け位置の近傍に仮置きしておき、同種の部品の据え付け作業はまとめて実施することが多い。そのため、各部品をどの位置にどのような姿勢で仮置きすれば良いかを検討する必要がある。
【０００３】
従来、このようなプラント建設時の各部品の仮置き位置や仮置き姿勢の決定は人間が手作業で実施していた。一例としては、部品の仮置きを行う場所の平面図と、この平面図と同スケールの仮置き部品の概略形状テンプレートを用いて、平面図上で該テンプレートの設置方法を試行錯誤することにより各部品の仮置き位置や仮置き姿勢の決定を行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、人間が試行錯誤しながら仮置き位置等の決定作業を行うため、その決定に時間と手間がかかる、決定結果の精度が不十分で実際に仮置きを行った際に各仮置き部品同士で干渉が発生する場合がある、等の問題点があった。
【０００５】
本発明の目的は、３次元ＣＡＤの情報を用いることによって各部品の仮置き位置と仮置き姿勢の決定を自動的かつ高速かつ高精度に行うことにある。
【０００６】
本発明による他の目的は、最終的に人間が結果を評価する場合にも対応するために決定結果を対話的に修正する機能を設けることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る仮置き位置決定装置は、
組立対象部品の３次元形状及び据え付け位置を定めたＣＡＤデータを記憶する３次元ＣＡＤデータ記憶手段と、
前記３次元ＣＡＤデータ記憶手段に記憶された部品のなかから、仮置き位置の決定を行う部品を選択する仮置き位置決定部品選択手段と、
前記選択された部品の３次元形状に外接する仮想の直方体を、当該部品の据え付け位置から下方向に延長したときに当該直方体と干渉する床部品のうち、最も当該部品の据え付け位置に近い床部品を、前記ＣＡＤデータに基づき特定する仮置き基準床決定手段と、
前記選択された部品が、当該部品の据え付け位置から、前記特定された床部品に接するように当該床部品側に移動した位置を、前記選択された部品の仮置き基準位置として決定する仮置き基準位置決定手段と、
前記仮置き基準位置に基づいて決定された仮置き位置の３次元データを記憶する仮置き部品のデータ記憶手段と、
により構成される。
【０００８】
本発明のこの構成により、３次元ＣＡＤデータを用いて各部品の仮置き位置を自動的に、かつ、高速に設定することができる。
【０００９】
上記仮置き位置決定装置において、仮置き位置を決定する部品の指定を行う入力装置と、仮置き位置の決定結果を出力する出力装置とを有することが好ましい。これにより、仮置き位置の決定を行う部品を個別に指定でき、さらに、決定結果を視覚的に評価できる。
【００１０】
上記仮置き位置決定装置は、上記仮置き位置に設置した仮置き部品が他の部品、他の仮置き部品、仮設足場、もしくは、作業時の作業員の行動範囲と干渉する場合は、当該干渉が解消されるように上記仮置き基準位置を移動することにより仮置き位置を決定する仮置き位置最適化手段を有することが好ましい。これによって、より現実的な仮置き位置の決定を自動的に実施することができる。
【００１１】
例えば、上記組立対象部品の組立の工程計画データを記憶する工程計画データ記憶手段を設け、上記部品の仮置き基準位置を移動する際に該工程計画データを参照し、据え付け作業時期が早いほど据え付け位置の近くに仮置き位置を決定するよう移動を行う。あるいは、仮置き基準位置を移動する際に、部品の仮置き時期が早いほど、部品の搬入口から遠くの位置に仮置き位置を決定するよう移動を行う。仮置き基準位置を移動する際に、床上に設置したのでは他との干渉が解消不可能な場合には、当該部品を天井から釣り下げるよう仮置き位置を決定する。
【００１２】
また、仮置き基準位置に設置した仮置き部品が他の部品、他の仮置き部品、仮設足場、もしくは、作業時の作業員の行動範囲と干渉する場合は、干渉が解消されるように仮置き姿勢を変更する仮置き姿勢最適化手段を設けてもよい。これによって、より現実的な仮置き姿勢の決定を自動的に実施することができる。例えば、仮置き部品の重心の位置を計算し、仮置き時に部品が安定するように仮置き姿勢を変更する。
【００１３】
上記仮置き位置決定装置において、好ましくは、全ての部品の据え付け位置に対する仮置き位置の変位量の和が最も小さくなるように各部品の仮置き位置を決定する。これによって、より現実的な仮置き位置と仮置き姿勢の決定を自動的に実施することができる。
【００１４】
また仮置き位置決定装置において、仮置き部品の位置と姿勢を対話的に変更する仮置きデータ対話修正手段を設けてもよい。これによって、自動決定結をユーザが対話処理によって微修正することができる。
【００１５】
具体的には、上記仮置きデータ対話修正手段は、ユーザに指示にしたがって、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のいずれかを選択し、選択された軸方向に仮置き基準位置を平行移動させることによって、仮置き基準位置を対話的に修正することことができる。あるいは、ユーザに指示にしたがって、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のいずれかを選択し、選択された軸まわりに仮置き部品を回転させることによって仮置き姿勢を対話的に修正することができる。
【００１６】
さらに、仮置き基準位置や仮置き姿勢の修正時に、該部品の据え付け状態を表示する表示手段を有してもよい。これにより、据え付け状態を考慮しながら仮置き位置を修正することができる。
【００１７】
以上の本発明による仮置き位置決定は、コンピュータプログラムを利用することにより実現することができる。したがって、本発明は、組立対象部品の３次元形状を定めたＣＡＤデータを記憶する３次元ＣＡＤデータを用いて、上記組立対象部品の仮置き位置を決定するコンピュータプログラムを格納した記録媒体であって、上記ＣＡＤデータに含まれる部品の中から仮置き位置の決定を行う部品をユーザの要求に応じて選択する仮置き位置決定部品選択手順と、該選択された部品の外接直方体を想定し、該外接直方体を下方向に延長した際に該外接直方体と干渉する床部品のうち最も該外接直方体に近いものを特定する仮置き基準床決定手順と、上記部品据え付け位置にある上記外接直方体を上記基準床上に接するように垂直移動した位置を仮置き基準位置と決定する仮置き基準位置決定手順と、該仮置き基準位置に基づいて決定された仮置き位置の３次元データを記憶手段に記憶する仮置き部品のデータ記憶手順とを含むコンピュータプログラムを記録した記録媒体として実施することもできる。
【００１８】
この記録媒体において、上記仮置き基準位置決定手順は、好ましくは、上記組立対象部品の組立の工程計画を定めた工程計画データを参照することにより、上記決定された仮置き基準位置に部品を仮置きするときに該仮置き基準位置に干渉するような他の仮置き部品がある場合は、干渉を解消するように該仮置き基準位置を変更して仮置き位置を決定する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
図１に本発明のシステムをその機能面から見た基本構成を示す。本システムは基本的に３次元ＣＡＤデータ記憶装置１、仮置き位置決定部品選択装置２、仮置き基準床決定装置３、仮置き基準位置決定装置４、仮置き部品のデータ記憶装置５により構成される。本実施の形態では、仮置き位置決定部品選択装置２、仮置き基準床決定装置３、および仮置き基準位置決定装置４は、コンピュータ等の制御部１００によるプログラム処理により実現される。以下、先ず図１のシステムを対象として本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
図２７は、図１のシステムを構成するための具体的なハードウエアシステム構成を示す。このハードウエアシステムは、一般的なコンピュータであり、システム全体の動作を制御するＣＰＵ２７１、このＣＰＵ２７１が実行するプログラムおよび各種データを格納する内部記憶装置としてのメモリ２７２、プログラムやデータを格納する外部記憶装置としてのハードディスク２７３、表示出力装置としてのディスプレイ２７４、入力装置としてのキーボード２７５およびマウス２７６、印刷出力装置としてのプリンタ２７７、および可搬性の記録媒体であるＣＤ−ＲＯＭからプログラム等を読み取るＣＤ−ＲＯＭドライブ２７８からなる。
【００２２】
本発明の処理の対象となるのは、組立時に各構成部品の仮置き作業が必要な構造物の３次元ＣＡＤデータである。３次元ＣＡＤデータ記憶装置１には、組立対象である各部品と躯体の形状情報、据え付け位置の情報、および、部品の種類の情報が各部品、躯体毎に記憶される。
【００２３】
図２８、図２９により３次元ＣＡＤデータの構造の具体例を示す。３次元ＣＡＤデータは、図２８のような直方体や円柱等の基本図形の組合せとして定義される。本実施の形態におけるＣＡＤデータは、図２９に示すように、各部品毎に、部品の番号（Ｎｏ．）、プラントコード、機器番号、エリアＮＯ．、全体座標系に対する部品座標系を全体座標系に対する原点位置の変位（ｘ，ｙ，ｚ）と、ｘ、ｙ、ｚ軸の回転角（ロール、ヨー、ピッチ）で定義し、その部品座標系に対して各基本図形の位置と姿勢（回転角）を定義する。このデータを用いてコンピュータ上で各部品の３次元形状を把握する。
【００２４】
図１において、制御部１００は、まず、仮置き位置の決定を行う部品を仮置き位置決定部品選択装置２により選択する。全ての部品に対して仮置き位置の決定を行う場合でも決定作業は各部品毎に行う。次に、指定部品に対して該部品の据え付け作業の基準となる作業床を仮置き基準床決定装置３により決定する。次に、仮置き基準位置決定装置４により上記基準床上に仮置き基準位置を決定する。そして、作成されたデータを仮置き部品のデータ記憶装置５に記憶する。
【００２５】
なお、本明細書において、「仮置き基準位置」とは、部品の据え付け位置および基準床に対して、他の部品等との干渉等を考慮することなく求められた一次的な位置であり、これに対して干渉等を考慮して決定された二次的な位置が「仮置き位置」である。勿論、「仮置き基準位置」がそのまま「仮置き位置」となる場合も多い。
【００２６】
以下、本発明の実施の形態によるシステムをさらに詳細に説明する。
【００２７】
仮置き位置決定部品選択装置２における処理の流れを図２に示す。処理の対象は、３次元ＣＡＤデータ記憶装置１に記録されている全ての部品である。よって、記憶の順番が若い順に１つずつ部品を選択し（Ｓ２１）、仮置き位置決定処理（Ｓ２３）（仮置き基準床決定装置３と仮置き基準位置決定装置４で実現）を実施する。ただし、躯体の部品に関しては仮置き位置の決定は行わないので、部品の選択時に部品の種類をチェックし（Ｓ２２）、躯体部品の場合は仮置き位置決定処理を行わない。躯体以外の部品に対しては部品選択後、仮置き位置決定処理（Ｓ２３）を用いて仮置き位置を決定し、その結果を仮置き位置のデータとして仮置き部品のデータ記憶装置５に記憶する。仮置き位置のデータには躯体以外の各部品毎に、据え付け状態に対する「位置」と「姿勢」の相対変化量を、それぞれ位置に関してはｘ、ｙ、ｚ軸方向の変位量、姿勢に関してはｘ、ｙ、ｚ軸回りの回転量として記憶する。そして、３次元ＣＡＤデータに含まれている全ての部品に関して処理を実行したら（Ｓ２４）、図２の処理を終了する。
【００２８】
図２のステップＳ２３で説明した仮置き位置決定処理の一部である、仮置き基準床決定装置３における処理の流れを図３に示す。本実施の形態では、部品の据え付け位置の下方向に存在する躯体部品の中で最も部品の据え付け位置に近いものを仮置き基準床と設定する。基本的には、各部品は該仮置き基準床上に仮置きされるものと考える。
【００２９】
図３において、仮置き基準床の決定は、先ず仮置き位置決定部品選択装置２で選択された部品に対して、その部品に外接する外接直方体を設定する（Ｓ３１）。これは、図４のように、当該部品の各軸の座標の最大値および最小値を求めることにより、行える。そして、その外接直方体の下部の領域に干渉する躯体部品があるかどうかを全ての躯体部品に対してチェックする（Ｓ３２〜Ｓ３６）。そのために、先ず図５のように垂直方向（ｙ軸方向）から見た場合の干渉をチェックする（Ｓ３３）。図５において躯体部品Ａを例に取ると、以下の条件式を満たした場合、躯体部品Ａは外接直方体とｙ軸方向に干渉していると判定できる。
【００３０】

そして、この条件を満たした場合にはさらに躯体部品の高さ方向の関係を図６のようにチェックし、以下の条件式を満たした場合、該躯体部品は該仮置き位置決定部品の基準床となり得ると判定する。
【００３１】
ＳＹ＞ＫＹ
上記の判定作業を全ての躯体部品に対して実施し（Ｓ３６）、条件を満たした躯体部品のうち、最もＫＹが大きいものを仮置き基準床と設定する（Ｓ３４，Ｓ３５）。また、条件を満たすものが１つも無い場合には（Ｓ３７）、躯体部品のうち、ＫＹが最も小さいものを仮置き基準床と設定する（Ｓ３８）。
【００３２】
なお、上記の条件は基準床を決定するのみであり、実際に当該部品の重心が当該駆体部品上に載っているかまでの確認は行っておらず、載置の適否は現場で判断される。
【００３３】
次に、図２のステップＳ２３で説明した仮置き位置決定処理の他の一部である、仮置き基準位置決定装置４における処理の流れを図７に示す。仮置き位置決定部品選択装置２より得られた仮置き位置決定部品の位置、形状情報を３次元ＣＡＤデータ記憶装置１から取り込む。また、仮置き基準床決定装置３より得られた仮置き基準床の位置、形状情報を３次元ＣＡＤデータ記憶装置１から取り込む（Ｓ７０）。そこで、図８のように、仮置き位置決定部品の外接直方体の下面が仮置き基準床の上面に接するように仮置き位置決定部品を垂直に移動する（Ｓ７１）。ついで、移動後の仮置き位置決定部品の位置を仮置き基準位置と決定し（Ｓ７２）、その位置と姿勢の情報を仮置き部品のデータ記憶装置５に記憶する。
【００３４】
次に、上述の実施の形態をさらに機能拡張した第２の実施の形態について詳細に説明する。機能面からみたシステムの基本構成を図９に示す。ハードウエア構成については図２７に示したものを用いることができる。本実施の形態では、仮置き位置の決定を行う部品をユーザが選択できるようにしたものである。また、仮置き位置決定の結果をユーザに知らしめるための出力装置を設けている。
【００３５】
図１の実施の形態と同様、システムの対象となる３次元ＣＡＤデータは３次元ＣＡＤデータ記憶装置１に記憶される。制御部１００は、先ず、入力装置７を用いたユーザからの、システムの動作方法や仮置き位置の決定を行う部品の指定を受け付ける。そして、その情報を元に仮置き位置決定部品選択装置２’を用いて仮置き位置を決定する部品を選択する。全ての部品に対して仮置き位置の決定を行う場合でも決定作業は各部品毎に行う。次に、指定部品に対して該部品の据え付け作業の基準となる作業床を仮置き基準床決定装置３を用いて決定する。次に、仮置き基準位置決定装置４を用いて、上記基準床上に仮置き基準位置を決定する。次に、作成されたデータを仮置き部品のデータ記憶装置５に記憶する。このようにして決定した仮置き位置の状態を出力装置８（図２７のディスプレイ２７４またはプリンタ２７７）で可視化し、ユーザに提供する。
【００３６】
上記構成のうち３次元ＣＡＤデータ記憶装置１、仮置き基準床決定装置３、仮置き基準位置決定装置４、仮置き部品のデータ記憶装置５の処理の流れは先に述べたものと同一である。ここではそれ以外の構成装置について詳細に説明する。
【００３７】
入力装置７における処理の流れについて説明する。
【００３８】
先ず処理モードの選択を行う。処理モードの選択時の画面例を図１０に示す。ここで、「全部品」が選択された場合は３次元ＣＡＤデータ記憶装置１に記憶されている全ての部品に対して処理を実行する。一方、「部品指定」が選択された場合は３次元ＣＡＤデータ記憶装置１に記憶されている全ての部品を図１１のように表示し、その中から仮置き位置の決定を行う部品を選択する。この際、各部品毎にＣＡＤのＩＤナンバー、部品の種類、その部品が存在する作業エリア名を表示する。
【００３９】
図９の仮置き位置決定部品選択装置２’における処理の流れを図１２に示す。まず、入力装置７で入力された処理モードの選択結果に基づき、「全部品」の場合は、図２で先に述べた仮置き位置決定部品選択装置２と同様の処理を行い（Ｓ２１〜Ｓ２４）、「部品指定」の場合には指定された部品のみに対して仮置き位置決定処理を行い、仮置き位置のデータを仮置き部品のデータ記憶装置５に記憶する（Ｓ１２２）。
【００４０】
次に、出力装置８における処理の流れについて説明する。本実施の形態では、３次元ＣＡＤデータ記憶装置１と仮置き部品のデータ記憶装置５のデータを用いて部品の仮置き状態を可視化する。その際、図１３のように各部品の仮置き状態だけではなく、各部品の据え付け状態や躯体の状態も可視化する。可視化は３次元空間上に視点と視線方向を定義し、それに応じた視界を描画することで可視化する。評価したい領域の変更は上述の視点と視線方向を変更することによって行う。
【００４１】
次に、本発明をさらに機能拡張した第３の実施の形態について詳細に説明する。機能面から見たシステムの基本構成を図１４に示す。ハードウエア構成は先の実施の形態に対して、工程計画データ記憶装置６を追加する。工程計画データ記憶装置６には、工程計画データが格納される。本システムで扱う工程計画データは図３０に示すように、各詳細作業の計画を表す小工程とそれら小工程をいくつかのグループに分け、各グループ毎に１つの工程としてまとめた大工程で構成される。これらのデータを用いることにより、各部品がいつ搬入されいつまで仮置きされるのか、各部品がいつ据え付けられるのかをシステムが把握することが可能となる。したがって、後述するような各仮置き部品や据え付け部品の時間を観点とした干渉のチェック、および搬入時期の判定が実施できる。
【００４２】
先に説明した実施の形態により得られる仮置き位置および仮置き姿勢は、必ずしも最適なものとはいえない場合がある。本実施の形態は、仮置き位置および仮置き姿勢を最適化するための手段を設けたものである。
【００４３】
具体的には、先の実施の形態と同様、本システムの処理の対象となる３次元ＣＡＤデータは３次元ＣＡＤデータ記憶装置１に記憶される。制御部１００は、先ず、入力装置７からユーザによる、システムの動作方法や仮置き位置の決定を行う部品の指定を受け付ける。そして、その情報を元に仮置き位置決定部品選択装置２’を用いて仮置き位置を決定する部品を選択する。全ての部品に対して仮置き位置の決定を行う場合でも決定作業は各部品毎に行う。次に、指定部品に対して該部品の据え付け作業の基準となる作業床を仮置き基準床決定装置３を用いて決定する。次に、仮置き基準位置決定装置４を用いて、上記基準床上に仮置き基準位置を決定する。次に、作成されたデータを仮置き部品のデータ記憶装置５に記憶する。さらに、３次元ＣＡＤデータ記憶装置１の情報および工程計画データを活用することにより、上述の機能で決定された仮置き部品のデータを仮置き位置最適化装置９と仮置き姿勢最適化装置１０によって高精度化し、仮置き部品のデータ記憶装置に記憶されている仮置き部品の情報を更新する。そして、決定された仮置き位置の状態を出力装置８でユーザに対して出力する。
【００４４】
上記装置のうち３次元ＣＡＤデータ記憶装置１、入力装置７、仮置き位置決定部品選択装置２’、仮置き基準床決定装置３、仮置き基準位置決定装置４、仮置き部品のデータ記憶装置５、出力装置８の処理の流れは先に述べたものと同一である。ここではそれ以外の構成装置について詳細に説明する。
【００４５】
仮置き位置最適化装置９の処理の流れを図１５に示す。本装置９では、仮置き基準位置決定装置４で決定された後に、仮置き部品のデータ記憶装置５に記憶されている仮置き基準位置の情報を取り込み（Ｓ１５１）、３次元ＣＡＤデータ記憶装置１のデータおよび工程計画データを活用することにより仮置き基準位置を評価し、仮置き部品が他の部品、他の仮置き部品、仮設足場、作業時の作業員の行動範囲と干渉している場合は、仮置き位置をより現実的なものに最適化し（Ｓ１５２）、変更後の情報を仮置き部品のデータ記憶装置５に記憶する（Ｓ１６３）。以下、具体的な最適化手法について詳細に説明する。
【００４６】
図１６に据え付け時期に基づく最適化の例を示す。図中、部品Ａと部品Ｂの仮置き基準位置が干渉している。よって、どちらかの仮置き位置を移動しなければならない。この際、本実施の形態では、部品の据え付け時期が早い部品ほど据え付け位置に近い場所に仮置きするというルールを用いる。この例では部品Ａの据え付け時期が部品Ｂの据え付け時期よりも早いとすると、部品Ａの仮置き位置は仮置き基準位置そのままとし、部品Ｂの仮置き位置を部品Ａと干渉しないように移動する。その際の移動方向としては基準床平面をｘｚ平面とすると、ｘ軸、ｚ軸それぞれの正および負の方向に移動する場合が考えられるが、それら４つの移動方向のうち干渉を解消するための移動量が最も少ないものを選択する。
【００４７】
図１７に搬入時期に基づく最適化の例を示す。図中、部品Ａと部品Ｂの仮置き基準位置が干渉している。よって、どちらかの仮置き位置を移動しなければならない。この際、本実施の形態では、部品の搬入時期が早いほど搬入口よりも遠くに仮置きを行うというルールを用いる。ここで、干渉を解消するための仮置き位置の移動のルールは図１６の説明で述べたものと同一のものを用いるが、この例の場合は部品Ａを移動させる場合と部品Ｂを移動させる場合の移動量が同一となる。このような場合、本発明では移動量と部品の体積の積を評価基準とし、それが小さいほうを選択する。よって、この例では部品Ｂの仮置き位置を搬入口方向に移動することになる。
【００４８】
図１８に基準床上に仮置き不可能な場合の最適化の例を示す。図１８のように仮置き基準位置の干渉を解消しようとしても、基準床（ｘｚ平面）上に他の部品、他の仮置き部品、仮設足場、作業時の作業員の行動範囲、等があり基準床上への配置が不可能な場合には、ｘ軸、ｚ軸のみの移動だけではなくｙ軸方向の移動も考慮することで部品を天井から釣り下げる形での仮置きも検討する。この際、釣り下げ位置と天井との間に釣り下げを妨げる部品が存在しないこと、及び、上部に釣り下げ可能な天井が存在することも条件として考慮する。
【００４９】
次に、仮置き姿勢最適化装置１０の処理の流れを図１９に示す。本装置では仮置き基準位置決定装置４で決定され仮置き部品のデータ記憶装置５に記憶されている仮置き姿勢の情報を取り込み（Ｓ１９１）、３次元ＣＡＤデータ記憶装置１のデータおよび工程計画データを活用することにより仮置き姿勢を評価し、仮置き部品が他の部品、他の仮置き部品、仮設足場、作業時の作業員の行動範囲と干渉している場合、もしくは、部品の仮置き姿勢が不安定で、そのままの姿勢では仮置きできないと判断される場合は、仮置き姿勢をより現実的なものに最適化し（Ｓ１９２）、変更後の情報を仮置き部品のデータ記憶装置５に記憶する（Ｓ１９３）。以下、具体的な最適化手法について詳細に説明する。
【００５０】
図２０に仮置き姿勢の変更による干渉の解消の例を示す。図２０のように仮置き部品が他の部品、他の仮置き部品、仮設足場、作業時の作業員の行動範囲、等と干渉しており、仮置き部品の移動のみでは干渉の解消が困難な場合は仮置き姿勢の変更を試みる。具体的には仮置き部品の重心を中心としてｘ軸、ｙ軸、ｚ軸まわりの回転を検討し、回転した結果他の部品（躯体を含む）と干渉しないもののうち、最も回転量の小さいものを選択する。図の例では、ｙ軸のまわりに９０°回転している。
【００５１】
図２１に仮置き姿勢の変更による安定な仮置き状態の実現の例を示す。重心回りのモーメントを検討すると図２１の仮置き姿勢は不安定であり、実際にはその姿勢で仮置きできないことがわかる。このような場合は部品の重心を中心としてｘ軸、ｙ軸、ｚ軸まわりに回転し、安定な姿勢を探索する。この際、部品が躯体に接している場合には躯体方向のモーメントはかからないものとして探索する。そして、安定な姿勢のうち最も回転量の小さいものを選択する。図の例では、ｘ軸のまわりに９０°回転している。
【００５２】
以上、仮置き位置と姿勢の最適化の方法について説明したが、実際には仮置き部品の解消を行う場合には上述の複数の手法で解消を行うことが可能となる。本実施の形態では、最終的な仮置き位置を求める場合には、全ての部品の据え付け位置と仮置き位置と間の変位量の和が最も小さくなるように仮置き位置を設定し、その後、各部品毎に仮置き姿勢の安定性を評価するという手法を用いる。
【００５３】
次に、上述の発明をさらに機能拡張した第４の実施の形態について詳細に説明する。機能面から見たシステムの基本構成を図２２に示す。ハードウエア構成としては図２７に示したものを利用できる。本実施の形態は、決定された情報を修正することができる仮置きデータ対話修正機能を設けたものである。
【００５４】
前述のように、本システムの処理の対象となる３次元ＣＡＤデータは３次元ＣＡＤデータ記憶装置１に記憶される。制御部１００は、先ず、入力装置７によりユーザからの、システムの動作方法や仮置き位置の設定を行う部品の指定を受け付ける。そして、その情報を元に仮置き位置決定部品選択装置２’を用いて仮置き位置を決定する部品を選択する。全ての部品に対して仮置き位置の決定を行う場合でも決定作業は各部品毎に行う。次に、指定部品に対して該部品の据え付け作業の基準となる作業床を仮置き基準床決定装置３を用いて決定する。次に、仮置き基準位置決定装置４を用いて、上記基準床上に仮置き基準位置を決定する。次に、作成されたデータを仮置き部品のデータ記憶装置５に記憶する。さらに、３次元ＣＡＤデータ記憶装置１の情報および工程計画データおよび工程計画データを活用することにより上述の機能で決定された仮置き部品のデータを仮置き位置最適化装置９と仮置き姿勢最適化装置１０によって高精度化し、仮置き部品のデータ記憶装置に記憶されている仮置き部品の情報を更新する。そして、設定された仮置き位置の状態を出力装置８でユーザに出力する。また、決定された情報を修正したい場合には仮置きデータ対話修正装置１１を用いてユーザが対話修正を行う。
【００５５】
上記装置のうち３次元ＣＡＤデータ記憶装置１、入力装置７、仮置き位置決定部品選択装置２’、仮置き基準床決定装置３、仮置き基準位置決定装置４、仮置き部品のデータ記憶装置５、出力装置８、仮置き位置最適化装置９、仮置き姿勢最適化装置１０の処理の流れは先に述べたものと同一である。ここではそれ以外の構成装置について詳細に説明する。
【００５６】
仮置きデータ対話修正装置１１の処理の流れを図２３に示す。仮置き部品のデータ記憶装置５に記憶されている仮置き姿勢の情報を取り込み（Ｓ２３１）、３次元ＣＡＤデータ記憶装置１のデータを活用することにより仮置き状態を可視化することで評価し、それに基づきユーザによる仮置き位置と仮置き姿勢の対話修正を受け付け（Ｓ２３２）、修正後の情報を仮置き部品のデータ記憶装置５に記憶する（Ｓ２３３）。
【００５７】
図２４に仮置き位置の修正時の画面例を示す。先ず、ユーザに仮置き部品を平行移動したい座標軸をｘ軸、ｙ軸、ｚ軸から選択させる。そして、該移動方向を示す座標軸を部品の重心を通る位置に可視化する。そして、その軸方向の移動量を指定することにより仮置き位置の対話修正を行う。
【００５８】
図２５に仮置き姿勢の修正時の画面例を示す。先ず、ユーザに仮置き部品の回転軸をｘ軸、ｙ軸、ｚ軸から選択させる。そして、該回転軸を示す座標軸を部品の重心を通る位置に可視化する。そして、その軸まわりの回転量を指定することにより仮置き姿勢の対話修正を行う。
【００５９】
また、上述の作業を行う際には、処理対象となっている仮置き部品の据え付け状態も図２６のように可視化する。
【００６０】
【発明の効果】
本発明を用いることによって、３次元ＣＡＤデータで定義された部品の仮置き位置を自動的に、かつ、高速に設定することができる、算出された値を用いて仮置き位置のデータベースを自動的に作成できる、等といった効果が得られる。
【００６１】
入力装置および出力装置の利用により、各部品毎の仮置き位置の決定が効率的に行える、部品の仮置き状態を直感的に理解できるといった効果が得られる。
【００６２】
また、仮置きしようとする部品と、他の部品等との間の干渉をチェックし、さらに対話的な修正を可能とすることにより、高精度で、より現実に即した仮置き位置の決定が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による仮置き位置決定装置の第１の実施の形態の基本構成図である。
【図２】図１に示した仮置き位置決定部品選択装置２における処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】図１に示した仮置き基準床決定装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】図３の処理において用いる外接直方体の定義方法の一例の説明図である。
【図５】図３の処理において用いる仮置き基準床の決定方法の説明図である。
【図６】図３の処理において用いる仮置き基準床の他の決定方法の説明図である。
【図７】図１に示した仮置き基準位置決定装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】図７の処理において用いる仮置き基準位置の決定方法の説明図である。
【図９】本発明による仮置き位置決定装置の第２の実施の形態の基本構成図である。
【図１０】第２の実施の形態における処理モード選択時の画面例の説明図である。
【図１１】第２の実施の形態における部品指定時の画面例の説明図である。
【図１２】第２の実施の形態における仮置き位置決定部品選択装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】第２の実施の形態における出力装置の画面例の説明図である。
【図１４】本発明による仮置き位置決定装置の第３の実施の形態の基本構成図である。
【図１５】第３の実施の形態における仮置き位置最適化装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１６】第３の実施の形態における仮置き位置最適化手法の一例の説明図である。
【図１７】第３の実施の形態における仮置き位置最適化手法の他の例の説明図である。
【図１８】第３の実施の形態における仮置き位置最適化手法のさらに他の例の説明図である。
【図１９】第３の実施の形態における仮置き姿勢最適化装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【図２０】第３の実施例における仮置き姿勢最適化手法の一例の説明図である。
【図２１】第３の実施例における仮置き姿勢最適化手法の一例の説明図である。
【図２２】本発明による仮置き位置決定装置の第４の実施の形態の基本構成図である。
【図２３】第４の実施の形態における仮置きデータ対話修正装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【図２４】第４の実施の形態における仮置き位置の対話修正の画面例の説明図である。
【図２５】第４の実施の形態における仮置き姿勢の対話修正の画面例の説明図である。
【図２６】第４の実施の形態における据え付け状態の補足表示の画面例の説明図である。
【図２７】本発明による仮置き位置決定装置のハードウエア構成を示すブロック図である。
【図２８】本発明による仮置き位置決定装置において使用するＣＡＤデータの基本図形の説明図である。
【図２９】本発明による仮置き位置決定装置において使用する各部品のＣＡＤデータの構造例の説明図である。
【図３０】本発明による仮置き位置決定装置において使用する工程計画データの具体例の説明図である。
【符号の説明】
１…３次元ＣＡＤデータ記憶装置、２…仮置き位置決定部品選択装置、２’…仮置き位置決定部品選択装置、３…仮置き基準床決定装置、４…仮置き基準位置決定装置、５…仮置き部品のデータ記憶装置、６…入力装置、８…出力装置、９…仮置き位置最適化装置、１０…仮置き姿勢最適化装置、１１…仮置きデータ対話修正装置。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for determining a temporary placement position and a posture of each component for plant construction or the like using information of three-dimensional CAD.
[0002]
[Prior art]
Currently, when constructing a large-scale plant, it is common to design it using three-dimensional CAD. The design information basically records information at the time of installation of each part. On the other hand, when constructing a large-scale plant, components are rarely installed immediately after they are delivered.The delivered components should be temporarily placed near their installation positions, and installation work of the same type of components should be performed at once. There are many. For this reason, it is necessary to consider where each component should be temporarily placed and in what posture.
[0003]
Conventionally, the determination of the temporary placement position and the temporary placement posture of each component at the time of such plant construction has been manually performed by a human. As an example, by using a plan view of a place where a part is temporarily placed and a schematic shape template of the temporarily placed part having the same scale as the plan view, by trial and error in a method of installing the template on the plan view, The temporary placement position and the temporary placement posture of the parts were determined.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-mentioned conventional example, since the human decides the temporary placement position and the like while performing trial and error, it takes time and effort to determine the temporary placement position. There is a problem that interference may occur between the placed parts.
[0005]
It is an object of the present invention to automatically, quickly and accurately determine a temporary placement position and a temporary placement posture of each component by using information of a three-dimensional CAD.
[0006]
It is another object of the present invention to provide a function for interactively modifying a decision result in order to cope with a case where a result is finally evaluated by a human.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The temporary placement position determination device according to the present invention,
3D shape of parts to be assembled And installation position Three-dimensional CAD data storage means for storing CAD data defining
From the parts stored in the three-dimensional CAD data storage means , A temporary placement position determining component selecting means for selecting a component for which a temporary placement position is to be determined,
The selected part A virtual cuboid circumscribing the three-dimensional shape from the installation position of the part Under the direction Of the floor parts that interfere with the rectangular parallelepiped when extended to most At the installation position of the part Close floor parts, Based on the CAD data A temporary reference floor determining means to be specified;
The position at which the selected part is moved from the installation position of the part to the floor part side so as to be in contact with the specified floor part, Said chosen Temporary reference position for parts As A temporary reference position determining means for determining;
Temporary storage component data storage means for storing three-dimensional data of the temporary storage position determined based on the temporary storage reference position;
It consists of.
[0008]
With this configuration of the present invention, the temporary placement position of each component can be set automatically and at high speed using the three-dimensional CAD data.
[0009]
It is preferable that the temporary placement position determination device includes an input device for designating a component for determining the temporary placement position, and an output device for outputting a determination result of the temporary placement position. As a result, it is possible to individually specify the components for which the temporary placement position is to be determined, and to visually evaluate the determination result.
[0010]
The temporary storage position determination device is configured to, when the temporary storage component installed at the temporary storage position interferes with another component, another temporary storage component, a temporary scaffold, or a working range of a worker at the time of the work, It is preferable to have a temporary placement position optimizing means for determining the temporary placement position by moving the temporary placement reference position so as to eliminate the problem. This makes it possible to automatically determine a more realistic temporary placement position.
[0011]
For example, a process plan data storage means for storing process plan data for assembling the parts to be assembled is provided, and the process plan data is referred to when the temporary reference position of the parts is moved. Move so that the temporary placement position is determined near the position. Alternatively, when moving the temporary placement reference position, the earlier the component temporary placement time is, the more the component is moved to a position farther from the component entrance to determine the temporary placement position. When the temporary placement reference position is moved, if the interference with other parts cannot be resolved by installing the part on the floor, the temporary placement position is determined so that the part is hung from the ceiling.
[0012]
Also, if the temporarily placed part installed at the temporary placement reference position interferes with another part, another temporarily placed part, a temporary scaffold, or the working range of the worker at the time of the work, the temporary A temporary placement posture optimizing means for changing the placement posture may be provided. This makes it possible to automatically determine a more realistic temporary placement posture. For example, the position of the center of gravity of the temporarily placed component is calculated, and the temporarily placed posture is changed so that the component is stabilized at the time of temporarily placed.
[0013]
In the above-mentioned temporary placement position determination device, preferably, the temporary placement positions of the components are determined so that the sum of the displacement amounts of the temporary placement positions with respect to the installation positions of all the components is minimized. This makes it possible to automatically determine a more realistic temporary placement position and a temporary placement posture.
[0014]
Further, in the temporary storage position determination device, a temporary storage data dialogue correcting means for interactively changing the position and orientation of the temporary storage component may be provided. As a result, the user can finely correct the automatic decision by interactive processing.
[0015]
Specifically, the temporary storage data dialogue correction means selects one of the x-axis, y-axis, and z-axis according to the user's instruction, and translates the temporary storage reference position in the selected axial direction. Thus, the temporary reference position can be interactively corrected. Alternatively, the user can select one of the x-axis, the y-axis, and the z-axis in accordance with an instruction from the user, and interactively correct the temporary placement posture by rotating the temporary placement component about the selected axis.
[0016]
Further, a display means for displaying the installation state of the component when correcting the temporary placement reference position or the temporary placement attitude may be provided. This makes it possible to correct the temporary placement position while considering the installation state.
[0017]
The above-described temporary placement position determination according to the present invention can be realized by using a computer program. Therefore, the present invention is a recording medium storing a computer program for determining a temporary placement position of the assembly target component using three-dimensional CAD data that stores CAD data defining a three-dimensional shape of the assembly target component. Assuming a temporary placement position determining component selection procedure for selecting a component for which a temporary placement position is to be determined from the components included in the CAD data according to a user's request, and a circumscribed cuboid of the selected component, When the circumscribed rectangular parallelepiped is extended in the downward direction, a temporary placement reference floor determination procedure for specifying a floor component that is closest to the circumscribed rectangular parallelepiped among floor components that interferes with the circumscribed rectangular parallelepiped, A temporary placement reference position determining procedure for determining a position vertically moved so as to be in contact with the floor as a temporary placement reference position, and a temporary placement position determined based on the temporary placement reference position. It may also be implemented as a storage medium storing a computer program and a data storage procedure for temporarily placing part for storing dimensional data in the storage means.
[0018]
In this recording medium, the temporary placement reference position determination procedure preferably refers to process plan data that defines a process plan for assembling the component to be assembled to temporarily place the component at the determined temporary placement reference position. If there is another temporary placement part that interferes with the temporary placement reference position when placing, the temporary placement reference position is changed to determine the temporary placement position so as to eliminate the interference.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0020]
FIG. 1 shows the basic configuration of the system of the present invention from the viewpoint of its functions. This system basically includes a three-dimensional CAD data storage device 1, a temporary placement position determining component selection device 2, a temporary placement reference floor determination device 3, a temporary placement reference position determination device 4, and a temporary storage component data storage device 5. You. In the present embodiment, the temporary placement position determining component selection device 2, the temporary placement reference floor determination device 3, and the temporary placement reference position determination device 4 are realized by program processing by a control unit 100 such as a computer. Hereinafter, first, an embodiment of the present invention will be described with reference to the system of FIG.
[0021]
FIG. 27 shows a specific hardware system configuration for configuring the system of FIG. This hardware system is a general computer, a CPU 271 for controlling the operation of the entire system, a memory 272 as an internal storage device for storing programs executed by the CPU 271 and various data, and an external storage for storing programs and data. A hard disk 273 as a device, a display 274 as a display output device, a keyboard 275 and a mouse 276 as input devices, a printer 277 as a print output device, and a CD-ROM for reading programs and the like from a CD-ROM as a portable recording medium It comprises a ROM drive 278.
[0022]
The target of the processing of the present invention is the three-dimensional CAD data of a structure that requires a temporary placing operation of each component during assembly. The three-dimensional CAD data storage device 1 stores the shape information of each part and the frame to be assembled, the information of the installation position, and the information of the type of the component for each component and each frame.
[0023]
28 and 29 show specific examples of the structure of three-dimensional CAD data. The three-dimensional CAD data is defined as a combination of basic figures such as a rectangular parallelepiped and a cylinder as shown in FIG. As shown in FIG. 29, the CAD data according to the present embodiment includes, for each part, a part number (No.), a plant code, a device number, and an area number. , The component coordinate system with respect to the global coordinate system is defined by the displacement (x, y, z) of the origin position with respect to the global coordinate system and the rotation angles (roll, yaw, pitch) of the x, y, and z axes, and the component coordinate system is defined. , The position and orientation (rotation angle) of each basic figure are defined. Using this data, the three-dimensional shape of each part is grasped on a computer.
[0024]
In FIG. 1, the control unit 100 first selects a component for which a temporary placement position is to be determined by the temporary placement position determination component selection device 2. Even when determining the temporary placement position for all parts, the determination work is performed for each part. Next, a work floor serving as a reference for the installation work of the specified part is determined by the temporary placement reference floor determination device 3. Next, the temporary placement reference position determining device 4 determines a temporary placement reference position on the reference floor. Then, the created data is stored in the data storage device 5 of the temporary storage part.
[0025]
Note that, in the present specification, the “temporary placement reference position” is a primary position determined without considering interference with other components and the like with respect to the component installation position and the reference floor, On the other hand, a secondary position determined in consideration of interference or the like is a “temporary placement position”. Of course, the “temporary placement reference position” often becomes the “temporary placement position” in many cases.
[0026]
Hereinafter, the system according to the embodiment of the present invention will be described in more detail.
[0027]
FIG. 2 shows the flow of processing in the temporary placement position determining component selection device 2. The target of processing is all components recorded in the three-dimensional CAD data storage device 1. Therefore, the parts are selected one by one in ascending order of storage (S21), and the temporary placement position determination processing (S23) (implemented by the temporary placement reference floor determination device 3 and the temporary placement reference position determination device 4) is performed. However, since the temporary placement position is not determined for the frame part, the type of the component is checked when the component is selected (S22), and the temporary placement position determination processing is not performed for the frame component. After selecting the parts other than the skeleton, the temporary placement position is determined using the temporary placement position determination process (S23), and the result is stored in the temporary storage part data storage device 5 as the temporary placement position data. . The data of the temporary placement position includes, for each part other than the skeleton, the relative change amount of “position” and “posture” with respect to the installation state, the displacement amount in the x, y, and z-axis directions for the position, and x for the posture. , Y, and z rotation amounts. Then, when the processing has been executed for all the parts included in the three-dimensional CAD data (S24), the processing in FIG. 2 ends.
[0028]
FIG. 3 shows a flow of processing in the temporary placement reference floor determination device 3, which is a part of the temporary placement position determination processing described in step S23 of FIG. In the present embodiment, among the skeleton components existing below the component installation position, the one closest to the component installation position is set as the temporary reference floor. Basically, it is assumed that each component is temporarily placed on the temporary placement reference floor.
[0029]
In FIG. 3, in order to determine the temporary placement reference floor, first, a circumscribed cuboid circumscribing the component is set for the component selected by the temporary placement position determination component selection device 2 (S31). This can be performed by obtaining the maximum value and the minimum value of the coordinates of each axis of the part as shown in FIG. Then, it is checked whether or not there is any interfering skeleton component in the area below the circumscribed rectangular parallelepiped (S32 to S36). For this purpose, first, the interference when viewed from the vertical direction (y-axis direction) as shown in FIG. 5 is checked (S33). In FIG. 5, taking the body part A as an example, when the following conditional expressions are satisfied, it can be determined that the body part A interferes with the circumscribed rectangular parallelepiped in the y-axis direction.
[0030]

If this condition is satisfied, the relationship of the height direction of the skeleton component is further checked as shown in FIG. 6, and if the following conditional expression is satisfied, the skeleton component is placed on the reference floor of the temporary placement position determination component. It is determined that this can be achieved.
[0031]
SY> KY
The above-mentioned judgment work is performed for all the frame parts (S36), and among the frame parts satisfying the conditions, the one with the largest KY is set as the temporary reference floor (S34, S35). If there is no component that satisfies the condition (S37), the component having the smallest KY among the frame components is set as the temporary reference floor (S38).
[0032]
Note that the above condition only determines the reference floor, and does not check whether the center of gravity of the component is actually mounted on the vehicle body component, and whether the mounting is appropriate is determined on site. .
[0033]
Next, FIG. 7 shows a flow of processing in the temporary placement reference position determination device 4, which is another part of the temporary placement position determination processing described in step S23 of FIG. The position and shape information of the temporary placement position determining component obtained from the temporary placement position determination component selection device 2 is fetched from the three-dimensional CAD data storage device 1. Also, the position and shape information of the temporary reference floor obtained from the temporary reference floor determination device 3 is fetched from the three-dimensional CAD data storage device 1 (S70). Therefore, as shown in FIG. 8, the temporary placement position determining component is moved vertically so that the lower surface of the circumscribed rectangular parallelepiped of the temporary placement position determining component contacts the upper surface of the temporary placement reference floor (S71). Next, the position of the temporarily placed position determining component after the movement is determined as a temporarily placed reference position (S72), and information on the position and orientation is stored in the temporarily placed component data storage device 5.
[0034]
Next, a second embodiment in which the above-described embodiment is further expanded in function will be described in detail. FIG. 9 shows the basic configuration of the system from a functional viewpoint. The hardware configuration shown in FIG. 27 can be used. In the present embodiment, the user can select a component for which the temporary placement position is to be determined. Further, an output device for notifying the user of the result of the determination of the temporary placement position is provided.
[0035]
As in the embodiment of FIG. 1, the three-dimensional CAD data to be processed by the system is stored in the three-dimensional CAD data storage device 1. First, the control unit 100 receives from the user who uses the input device 7, the designation of the component for which the operation method of the system and the temporary placement position are to be determined. Then, based on the information, a part for which the temporary placement position is determined is selected by using the temporary placement position determination part selection device 2 '. Even when determining the temporary placement position for all parts, the determination work is performed for each part. Next, a work floor serving as a reference for the installation work of the designated part is determined using the temporary reference floor determination device 3. Next, a temporary placement reference position is determined on the reference floor using the temporary placement reference position determination device 4. Next, the created data is stored in the data storage device 5 of the temporary storage part. The state of the temporary placement position thus determined is visualized on the output device 8 (the display 274 or the printer 277 in FIG. 27) and provided to the user.
[0036]
In the above configuration, the processing flows of the three-dimensional CAD data storage device 1, the temporary storage reference floor determination device 3, the temporary storage reference position determination device 4, and the temporary storage component data storage device 5 are the same as those described above. . Here, other components will be described in detail.
[0037]
The flow of processing in the input device 7 will be described.
[0038]
First, a processing mode is selected. FIG. 10 shows a screen example when the processing mode is selected. Here, when “all parts” is selected, the processing is executed for all parts stored in the three-dimensional CAD data storage device 1. On the other hand, when "part designation" is selected, all parts stored in the three-dimensional CAD data storage device 1 are displayed as shown in FIG. 11, and the part for which the temporary placement position is determined is selected from among them. . At this time, the CAD ID number, the type of the component, and the name of the work area where the component exists are displayed for each component.
[0039]
FIG. 12 shows the flow of processing in the temporary placement position determining component selection device 2 'of FIG. First, based on the selection result of the processing mode input by the input device 7, in the case of "all components", the same processing as the temporary placement position determining component selection device 2 described above with reference to FIG. 2 is performed (S21 to S24). In the case of "part designation", the temporary placement position determination processing is performed only for the designated part, and the data of the temporary placement position is stored in the temporary placement part data storage device 5 (S122).
[0040]
Next, the flow of processing in the output device 8 will be described. In the present embodiment, the temporary placement state of the component is visualized using the data of the three-dimensional CAD data storage device 1 and the data storage device 5 of the temporary placement component. At this time, as shown in FIG. 13, not only the temporary placement state of each part but also the installation state of each part and the state of the frame are visualized. The visualization is performed by defining a viewpoint and a gaze direction in a three-dimensional space, and rendering a visual field according to the viewpoint. The change of the area to be evaluated is performed by changing the viewpoint and the line of sight described above.
[0041]
Next, a third embodiment in which the present invention is further extended will be described in detail. FIG. 14 shows a basic configuration of the system from a functional aspect. As for the hardware configuration, a process plan data storage device 6 is added to the previous embodiment. The process plan data storage device 6 stores process plan data. As shown in FIG. 30, the process plan data handled by this system is composed of small processes representing each detailed work plan and the large processes in which the small processes are divided into several groups and one process is collected for each group. Is done. By using these data, it becomes possible for the system to know when each part is carried in and until it is temporarily placed, and when each part is installed. Therefore, it is possible to check for interference with respect to the time of each of the temporarily placed parts and the installed parts and determine the timing of carrying in the parts as described later.
[0042]
The temporary placement position and the temporary placement posture obtained by the above-described embodiment may not always be optimal. In the present embodiment, means for optimizing the temporary placement position and the temporary placement posture are provided.
[0043]
Specifically, as in the previous embodiment, the three-dimensional CAD data to be processed by the present system is stored in the three-dimensional CAD data storage device 1. First, the control unit 100 receives, from the input device 7, a user's designation of a component for which the system operation method and the temporary placement position are to be determined. Then, based on the information, a part for which the temporary placement position is determined is selected by using the temporary placement position determination part selection device 2 '. Even when determining the temporary placement position for all parts, the determination work is performed for each part. Next, a work floor serving as a reference for the installation work of the designated part is determined using the temporary reference floor determination device 3. Next, a temporary placement reference position is determined on the reference floor using the temporary placement reference position determination device 4. Next, the created data is stored in the data storage device 5 of the temporary storage part. Further, by utilizing the information of the three-dimensional CAD data storage device 1 and the process plan data, the data of the temporarily placed parts determined by the above-described functions can be used by the temporarily placed position optimizing device 9 and the temporarily placed posture optimizing device 10. The accuracy is increased, and the information of the temporary component stored in the data storage device of the temporary component is updated. Then, the output device 8 outputs the state of the determined temporary placement position to the user.
[0044]
Among the above devices, a three-dimensional CAD data storage device 1, an input device 7, a temporary storage position determining component selection device 2 ', a temporary storage reference floor determination device 3, a temporary storage reference position determination device 4, and a temporary storage component data storage device 5 The flow of processing of the output device 8 is the same as that described above. Here, other components will be described in detail.
[0045]
FIG. 15 shows a processing flow of the temporary placement position optimizing device 9. In the present device 9, after the temporary placement reference position determination device 4 determines the temporary placement reference position information stored in the temporary storage component data storage device 5 (S151), the three-dimensional CAD data storage device 1 The temporary placement reference position is evaluated by utilizing the data of the above and the process plan data, and the temporary placement part interferes with other parts, other temporary placement parts, temporary scaffolds, and the range of movement of workers during work Optimizes the temporary storage position to a more realistic one (S152), and stores the changed information in the temporary storage part data storage device 5 (S163). Hereinafter, a specific optimization method will be described in detail.
[0046]
FIG. 16 shows an example of optimization based on the installation time. In the figure, the provisional reference positions of the component A and the component B interfere with each other. Therefore, one of the temporary placement positions must be moved. In this case, in the present embodiment, a rule is used in which the earlier a component is installed, the more the component is temporarily placed in a location closer to the installation position. In this example, assuming that the installation time of the component A is earlier than the installation time of the component B, the temporary installation position of the component A is kept as it is, and the temporary installation position of the component B is moved so as not to interfere with the component A. . If the reference floor plane is the xz plane as the movement direction at this time, it is conceivable to move in the positive and negative directions of the x-axis and the z-axis, respectively. Select the one with the least amount of movement.
[0047]
FIG. 17 shows an example of optimization based on the carry-in time. In the figure, the provisional reference positions of the component A and the component B interfere with each other. Therefore, one of the temporary placement positions must be moved. At this time, in the present embodiment, a rule is used in which the earlier the parts are delivered, the more the components are temporarily placed farther from the entrance. Here, the same rules as those described in the description of FIG. 16 are used for the movement of the temporary placement position for eliminating the interference, but in this example, the part A is moved and the part B is moved. In this case, the movement amount is the same. In such a case, in the present invention, the product of the movement amount and the volume of the part is used as an evaluation criterion, and the smaller one is selected. Therefore, in this example, the temporary placement position of the component B moves in the direction of the entrance.
[0048]
FIG. 18 shows an example of optimization in a case where temporary placement on the reference floor is impossible. As shown in FIG. 18, even if it is attempted to eliminate the interference between the temporary storage reference positions, there are other components, other temporary storage components, temporary scaffolds, the working range of the worker at the time of work, etc. on the reference floor (xz plane). If it is not possible to arrange the components on the reference floor, consideration is given not only to the movement in the x-axis and the z-axis but also to the movement in the y-axis direction to consider the temporary placement of the part hanging from the ceiling. At this time, it is also taken into consideration that there is no component that hinders hanging from the hanging position and the ceiling, and that there is a ceiling that can be hung above the ceiling.
[0049]
Next, FIG. 19 shows a processing flow of the temporary placement posture optimizing device 10. In this apparatus, the information of the temporary placement posture determined by the temporary placement reference position determination device 4 and stored in the data storage device 5 of the temporary placement component is fetched (S191), the data of the three-dimensional CAD data storage device 1, and the process plan data. Is used to evaluate the temporary placement posture, and if the temporary placement part is interfering with other parts, other temporary placement parts, temporary scaffolding, the range of movement of the worker during work, or temporary placement of parts If it is determined that the posture is unstable and the temporary placement cannot be temporarily performed, the temporary placement posture is optimized to be more realistic (S192), and the changed information is stored in the data storage device 5 of the temporary storage part. It is stored (S193). Hereinafter, a specific optimization method will be described in detail.
[0050]
FIG. 20 shows an example of canceling interference by changing the temporary placement posture. As shown in FIG. 20, the temporary storage part interferes with another part, another temporary storage part, a temporary scaffold, a worker's action range at the time of work, and the like, and it is difficult to eliminate the interference only by moving the temporary storage part. If this is the case, try changing the temporary placement position. Specifically, the rotation around the x-axis, y-axis, and z-axis around the center of gravity of the temporarily placed component is examined, and among the components that do not interfere with other components (including the skeleton) as a result of the rotation, the component with the smallest rotation amount Select In the illustrated example, the image is rotated by 90 ° around the y-axis.
[0051]
FIG. 21 shows an example of realizing a stable temporary placement state by changing the temporary placement posture. When examining the moment around the center of gravity, it can be seen that the temporary placement posture in FIG. 21 is unstable and cannot be temporarily placed in that posture. In such a case, the component rotates around the x-axis, y-axis, and z-axis around the center of gravity of the component to search for a stable posture. At this time, when the part is in contact with the skeleton, the search is performed on the assumption that a moment in the skeleton direction is not applied. Then, a stable posture having the smallest rotation amount is selected. In the illustrated example, the image is rotated by 90 ° around the x-axis.
[0052]
The method of optimizing the temporary placement position and orientation has been described above. However, in actuality, when the temporary placement components are eliminated, the components can be eliminated by the above-described plurality of methods. In the present embodiment, when obtaining the final temporary placement position, the temporary placement position is set so that the sum of the displacement amounts between the installation positions and the temporary placement positions of all the components is minimized, and thereafter, A method of evaluating the stability of the temporary placement posture for each component is used.
[0053]
Next, a fourth embodiment in which the above-described invention is further extended will be described in detail. FIG. 22 shows the basic configuration of the system from the functional aspect. The hardware configuration shown in FIG. 27 can be used. The present embodiment is provided with a temporary storage data dialogue correction function that can correct the determined information.
[0054]
As described above, the three-dimensional CAD data to be processed by the present system is stored in the three-dimensional CAD data storage device 1. The control unit 100 first receives, from the input device 7, a user's designation of a component for which a system operation method and a temporary placement position are to be set. Then, based on the information, a part for which the temporary placement position is determined is selected by using the temporary placement position determination part selection device 2 '. Even when determining the temporary placement position for all parts, the determination work is performed for each part. Next, a work floor serving as a reference for the installation work of the designated part is determined using the temporary reference floor determination device 3. Next, a temporary placement reference position is determined on the reference floor using the temporary placement reference position determination device 4. Next, the created data is stored in the data storage device 5 of the temporary storage part. Further, by utilizing the information of the three-dimensional CAD data storage device 1, the process plan data, and the process plan data, the data of the temporarily placed parts determined by the above-described functions are optimized by the temporarily placed position optimizing device 9 and the temporarily placed posture optimization. The apparatus 10 increases the accuracy, and updates the information of the temporary storage part stored in the data storage device of the temporary storage part. Then, the output device 8 outputs the state of the set temporary placement position to the user. In addition, when the determined information is to be corrected, the user performs the dialog correction using the temporary storage data dialog correction device 11.
[0055]
Among the above devices, a three-dimensional CAD data storage device 1, an input device 7, a temporary storage position determining component selection device 2 ', a temporary storage reference floor determination device 3, a temporary storage reference position determination device 4, and a temporary storage component data storage device 5 , The output device 8, the temporary placing position optimizing device 9, and the temporary placing posture optimizing device 10, the processing flow is the same as that described above. Here, other components will be described in detail.
[0056]
FIG. 23 shows the flow of processing of the temporary storage data dialogue correction device 11. The information of the temporary storage posture stored in the data storage device 5 of the temporary storage component is fetched (S231), and the temporary storage state is evaluated by visualizing the temporary storage state by utilizing the data of the three-dimensional CAD data storage device 1. Based on the dialogue correction of the temporary placement position and the temporary placement posture by the user (S232), the information after the correction is stored in the data storage device 5 of the temporary placement part (S233).
[0057]
FIG. 24 shows a screen example when the temporary placement position is corrected. First, the user is caused to select a coordinate axis from which the user wants to translate the temporary placement component from the x-axis, the y-axis, and the z-axis. Then, the coordinate axis indicating the moving direction is visualized at a position passing through the center of gravity of the component. Then, the temporary correction position is interactively corrected by designating the amount of movement in the axial direction.
[0058]
FIG. 25 shows a screen example when the temporary placement posture is corrected. First, the user is caused to select the rotation axis of the temporarily placed component from the x-axis, y-axis, and z-axis. Then, the coordinate axis indicating the rotation axis is visualized at a position passing through the center of gravity of the component. Then, interactive correction of the temporary placement posture is performed by designating the amount of rotation about the axis.
[0059]
Further, when performing the above-mentioned work, the installation state of the temporarily placed component to be processed is also visualized as shown in FIG.
[0060]
【The invention's effect】
By using the present invention, a temporary placement position of a part defined by three-dimensional CAD data can be set automatically and at high speed. A database of temporary placement positions is automatically created using calculated values. And the like.
[0061]
By using the input device and the output device, it is possible to efficiently determine the temporary placement position for each component and to intuitively understand the temporary placement state of the component.
[0062]
In addition, by checking for interference between the part to be temporarily placed and other parts, and enabling interactive correction, it is possible to determine the temporary placement position with high accuracy and more realistic. I can do it.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a basic configuration diagram of a first embodiment of a temporary placement position determination device according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a flow of processing in a temporary placement position determining component selection device 2 shown in FIG.
FIG. 3 is a flowchart showing a processing flow of the temporary placement reference floor determination device shown in FIG. 1;
FIG. 4 is an explanatory diagram of an example of a method of defining a circumscribed cuboid used in the processing of FIG. 3;
FIG. 5 is an explanatory diagram of a method of determining a temporary placement reference floor used in the processing of FIG. 3;
FIG. 6 is an explanatory diagram of another method of determining a temporarily placed reference floor used in the processing of FIG. 3;
FIG. 7 is a flowchart showing a flow of processing of the temporary placement reference position determination device shown in FIG.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a method of determining a temporary placement reference position used in the processing of FIG. 7;
FIG. 9 is a basic configuration diagram of a second embodiment of a temporary placement position determination device according to the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram of an example of a screen when a processing mode is selected in the second embodiment.
FIG. 11 is an explanatory diagram of an example of a screen when a component is designated in the second embodiment.
FIG. 12 is a flowchart illustrating a processing flow of a temporary placement position determining component selection device according to the second embodiment.
FIG. 13 is an explanatory diagram of an example of a screen of the output device according to the second embodiment.
FIG. 14 is a basic configuration diagram of a third embodiment of a temporary placement position determination device according to the present invention.
FIG. 15 is a flowchart illustrating a processing flow of the temporary placement position optimizing device according to the third embodiment.
FIG. 16 is an explanatory diagram of an example of a temporary placement position optimizing method according to the third embodiment.
FIG. 17 is an explanatory diagram of another example of the temporary placement position optimizing method according to the third embodiment.
FIG. 18 is an explanatory diagram of still another example of the temporary placement position optimizing method according to the third embodiment.
FIG. 19 is a flowchart illustrating a processing flow of the temporary placement posture optimizing device according to the third embodiment.
FIG. 20 is an explanatory diagram of an example of a temporary placement posture optimizing method according to the third embodiment.
FIG. 21 is an explanatory diagram of an example of a temporary placement posture optimizing method according to the third embodiment.
FIG. 22 is a basic configuration diagram of a fourth embodiment of a temporary placement position determination device according to the present invention.
FIG. 23 is a flowchart showing a flow of processing of the temporary storage data dialogue correcting device according to the fourth embodiment.
FIG. 24 is an explanatory diagram of a screen example of dialogue correction of a temporary placement position in the fourth embodiment.
FIG. 25 is an explanatory diagram of an example of a screen for dialogue correction of a temporary placement posture in the fourth embodiment.
FIG. 26 is an explanatory diagram of a screen example of a supplementary display of an installation state in the fourth embodiment.
FIG. 27 is a block diagram showing a hardware configuration of a temporary placement position determination device according to the present invention.
FIG. 28 is an explanatory diagram of a basic graphic of CAD data used in the temporary placement position determination device according to the present invention.
FIG. 29 is an explanatory diagram of a structural example of CAD data of each component used in the temporary placement position determination device according to the present invention.
FIG. 30 is an explanatory diagram of a specific example of the process plan data used in the temporary placement position determination device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 3D CAD data storage device, 2 ... Temporary placement position determination component selection device, 2 '... Temporary placement position determination component selection device, 3 ... Temporary placement reference floor determination device, 4 ... Temporary placement reference position determination device, 5 ... Data storage device for temporarily placed parts, 6 ... Input device, 8 ... Output device, 9 ... Temporarily placed position optimizing device, 10 ... Temporarily placed posture optimizing device, 11 ... Temporarily placed data interaction correcting device.

Claims

Three-dimensional CAD data storage means for storing CAD data defining a three-dimensional shape and an installation position of a part to be assembled;
From among the components stored in the three-dimensional CAD data storage unit, a temporary placement position determining component selecting means for selecting the components to perform the determination of the temporary placement position,
The floor component closest to the installation position of the component among the floor components that interfere with the rectangular parallelepiped circumscribing the three-dimensional shape of the selected component when extending downward from the installation position of the component. A temporary reference floor determining means for specifying based on the CAD data ;
A temporary placement reference for determining, as the temporary placement reference position of the selected component , a position at which the selected component has moved from the installation position of the component to the floor component side so as to be in contact with the specified floor component. Positioning means;
Temporary storage component data storage means for storing three-dimensional data of the temporary storage position determined based on the temporary storage reference position;
A temporary placement position determination device composed of:

The temporary placement position determination device according to claim 1 ,
The temporary part installed in the temporary placement position, the other components, other temporary components, temporary scaffold or, interfere with the action range of the working time of workers, the so the interference is eliminated Having a temporary placement position optimizing means for determining the temporary placement position by moving the temporary placement reference position,
A temporary placement position determining device characterized by the following.

Three-dimensional CAD data storage means for storing CAD data defining a three-dimensional shape of a part to be assembled;
A temporary placement position determining part selecting means for selecting a part for which a temporary placement position is to be determined from the parts stored in the three-dimensional CAD data storage means;
For the selected component, a floor component closest to the installation position of the component in the downward direction, a temporary placement reference floor determination unit that identifies the reference component as a reference floor,
A temporary placement reference position determining means for determining a temporary placement reference position of the component on the reference floor,
Temporary storage component data storage means for storing three-dimensional data of the temporary storage position determined based on the temporary storage reference position;
When the temporarily placed part installed at the temporary placement position interferes with another part, another temporarily placed part, a temporary scaffold, or a work range of a worker at the time of work, the interference is eliminated so as to be eliminated. Temporary placement position optimizing means for determining the temporary placement position by moving the temporary placement reference position,
Process plan data storage means for storing process plan data for assembling the parts to be assembled;
Equipped with a,
The temporary placement position optimization means,
Refer to the process plan data when moving the temporary placement reference position of the component, perform the movement to determine the temporary placement position closer to the installation position as the installation work time is earlier,
A temporary placement position determination device, characterized in that:

Three-dimensional CAD data storage means for storing CAD data defining a three-dimensional shape of a part to be assembled;
A temporary placement position determining part selecting means for selecting a part for which a temporary placement position is to be determined from the parts stored in the three-dimensional CAD data storage means;
For the selected component, a floor component closest to the installation position of the component in the downward direction, a temporary placement reference floor determination unit that identifies the reference component as a reference floor,
A temporary placement reference position determining means for determining a temporary placement reference position of the component on the reference floor,
Temporary storage component data storage means for storing three-dimensional data of the temporary storage position determined based on the temporary storage reference position ;
When the temporarily placed part installed at the temporary placement position interferes with another part, another temporarily placed part, a temporary scaffold, or a work range of a worker at the time of work, the interference is eliminated so as to be eliminated. Temporary placement position optimizing means for determining the temporary placement position by moving the temporary placement reference position,
Process plan data storage means for storing process plan data for assembling the parts to be assembled;
Equipped with a,
The temporary placement position optimization means,
Referring to the process plan data when moving the temporary placement reference position of the component, the earlier the temporary placement time of the component, the more moved to determine the temporary placement position at a position far from the component entrance,
A temporary placement position determination device, characterized in that:

The temporary placement position determination device according to claim 2,
When moving the temporary reference position, if it is impossible to eliminate interference with others by installing it on the floor, determine the temporary placement position so that the part is hung from the ceiling,
A temporary placement position determining device characterized by the following.

The temporary placement position determination device according to claim 1,
Temporary parts installed in the temporary placement reference position, the other components, other temporary components, temporary scaffold or, interfere with the action range of the working time of workers, temporary as interference is eliminated Having a temporary placing posture optimizing means for changing the posture,
A temporary placement position determining device characterized by the following.

The temporary placement position determination device according to claim 1,
Calculating the position of the center of gravity of the temporarily placed part, and having a temporarily placed posture optimizing means for changing the temporarily placed posture so that the part becomes stable during the temporarily placed part,
A temporary placement position determining device characterized by the following.

The temporary placement position determination device according to any one of claims 2, 3, 4, 5, 6, and 7,
Determine the temporary placement position of each component so that the sum of the displacement amounts of the temporary placement positions with respect to the installation positions of all the components is minimized,
A temporary placement position determining device characterized by the following.

The temporary placement position determination device according to any one of claims 2, 3, 4, 5, 6, 7, and 8,
Having temporary storage data interactive correction means for interactively changing the position and orientation of the temporary storage part;
A temporary placement position determining device characterized by the following.

The temporary placement position determination device according to any one of claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, and 9 ,
An input device for designating a part for determining a temporary placement position;
An output device that outputs a determination result of the temporary placement position,
Having,
A temporary placement position determining device characterized by the following.

A machine-readable recording medium that stores a computer program for determining a temporary placement position of the assembly target component using the three-dimensional CAD data that stores CAD data defining a three-dimensional shape and an installation position of the assembly target component. So,
A temporary placement position determining component selection procedure for selecting a component for which a temporary placement position is to be determined from the components included in the CAD data in accordance with a user's request;
A rectangular parallelepiped virtual circumscribing said selected parts, of the rectangular interfere with the floor part when extended downward from the mounting position of the component, the one closest to the mounting position of the component, the CAD data Temporary reference floor determination procedure specified based on the
The selected component, the mounting position of the component, the position of the vertically moved so as to contact the specified floor parts, temporary reference position determination to determine a temporary placement reference position of the selected component Instructions and
A data storage procedure of a temporary storage component for storing in storage means three-dimensional data of the temporary storage position determined based on the temporary storage reference position;
A recording medium on which a computer program including a computer is recorded.

The recording medium according to claim 11,
The temporary placement reference position determination procedure,
By referring to the process plan data that defines the process plan for assembling the component to be assembled, when temporarily placing the component at the determined temporary placement reference position, another temporary location may interfere with the temporary placement reference position. If there is a placed part, determine the temporary placement position by changing the temporary placement reference position so as to eliminate the interference,
A recording medium having recorded thereon a computer program.