JP4935494B2 - Design support device - Google Patents
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Description
本発明は、プラントの見積もり・設計・建設・運転・保守などのプラントライフサイクルなどに係わる分野の、CADデータを用いた設計支援装置に関するものである。 The present invention relates to a design support apparatus using CAD data in a field related to a plant life cycle such as estimation, design, construction, operation, and maintenance of a plant.
例えば原子力・火力などの発電プラントの製造業では設計段階,建設段階,運用・保守段階,廃棄段階などのプラントライフサイクルにわたって、それぞれ設計データを現地状況に合わせて変更しないと、設計データと現地状況の乖離が大きくなっていくという問題点があった。すなわち、設計段階では比較的単純な形状からなりたっていた機器形状は調達可能な現実の機器の形状,現場に配置された機器の形状に基づいて変更しなければ、プラント建設にかかわる見積もり、計画、現地管理にかかわる誤差を大きめに考慮する必要がある。したがって、なるべく機器の形状を詳細にしたいというニーズがある。 For example, in the manufacturing industry of power plants such as nuclear power and thermal power, design data and local conditions must be changed in accordance with local conditions throughout the plant life cycle such as design stage, construction stage, operation / maintenance stage, and disposal stage. There was a problem that the divergence of became larger. In other words, the equipment shape, which had a relatively simple shape at the design stage, must be changed based on the shape of the actual equipment that can be procured and the shape of the equipment placed on the site. It is necessary to take into account errors related to local management. Therefore, there is a need to make the shape of the device as detailed as possible.
このような機器形状がプラントCADにおいて、利用しやすい形式で再利用可能なモデルとして用意されていれば、詳細な見積もり向けのCADデータ作成を短期間で実施するのに効果的であり、設計CADデータを実際の現地状況に合わせた修正もしやすくなる。しかしながら、機器モデルを設計初期に詳細に調整可能な形式で用意しておくのは、設計者の作業の負担になる。 If such a device shape is prepared as a reusable model in an easy-to-use format in plant CAD, it is effective to create CAD data for detailed estimation in a short period of time. It becomes easy to correct the data according to the actual local situation. However, it is a burden on the designer to prepare the device model in a format that can be adjusted in detail at the initial stage of design.
〔特許文献1〕に示された「パラメトリック機能を有する3次元モデリングシステムと、同システムによるパラメータ編集方法」では、3次元モデル設計におけるパラメータ項目の編集を手動で実施する。 In “3D modeling system having parametric function and parameter editing method using the same system” shown in [Patent Document 1], parameter items in 3D model design are manually edited.
しかし、この方法だと、機器モデル作成に必要なパラメータはユーザが考案し、作成,編集,入力する必要があるため、複雑な機器形状となった場合、その入力作業が煩雑になる。 However, with this method, since the user needs to devise parameters necessary for creating the device model, and to create, edit, and input the parameters, the input operation becomes complicated when the device has a complicated shape.
背景技術で述べたように、詳細な機器形状のモデルを設計初期に用意しておくのは非常に煩雑な作業となる。しかしながら、既存の設計3Dモデルや、建設した実績をレーザ計測などにより精密に測定することによって得られた実測モデル(アズ・ビルト・データ)に基づく3Dモデルから機器形状のモデルを再利用可能な形で抽出することができれば、設計初期から機器にかかわる3Dモデルを詳細な形式で用意することができる。 As described in the background art, it is very troublesome to prepare a detailed device shape model at the initial stage of design. However, it is possible to reuse a model of equipment shape from an existing design 3D model or a 3D model based on an actual measurement model (as-built data) obtained by precisely measuring the construction results by laser measurement or the like. If it can be extracted by (3), a 3D model related to the device can be prepared in a detailed format from the initial design stage.
本発明の設計支援装置は、既存のプラント機器配置3Dモデル,機器3Dモデル,機器属性データ,幾何形状構成要素ライブラリ,寸法・配置パラメータ判定ルールをもとに、機器3Dモデルの形状変更箇所を抽出し、機器3Dモデルに新規の寸法・配置パラメータとして格納し、新規の機器3Dモデルとして再利用する手段を提供することを目的とする。 The design support apparatus of the present invention extracts a shape change portion of the equipment 3D model based on the existing plant equipment arrangement 3D model, equipment 3D model, equipment attribute data, geometric shape component library, and dimension / placement parameter determination rule. It is an object of the present invention to provide means for storing new dimensions and arrangement parameters in a device 3D model and reusing them as a new device 3D model.
上記課題を解決するために、本発明の設計支援装置は、機器モデラを利用した配置設計CADの機器モデルを用いて、プラント機器配置3Dモデル,機器3Dモデル,機器属性データ,幾何形状構成要素ライブラリ,パラメータ判定ルールを利用して、機器モデルの増分を抽出する手段と、抽出した機器モデルの増分から部品グループを抽出する手段と、抽出した部品グループの中で幾何形状構成要素の関係を抽出する手段と、パラメータを判定ルールにもとづき提示する手段と、選択したルールと入力内容に基づき追加パラメータを作成する手段と、手動でのパラメータ入力を受け取る手段と、該追加パラメータを新しい機器3Dモデルとして更新する手段を備えるものである。 In order to solve the above problems, a design support apparatus according to the present invention uses a device model of a layout design CAD using a device modeler, and uses a plant device layout 3D model, a device 3D model, device attribute data, and a geometric shape component library. , Using the parameter determination rule, means for extracting the increment of the device model, means for extracting the part group from the increment of the extracted device model, and extracting the relationship between the geometric shape components in the extracted part group Means for presenting a parameter based on a determination rule; means for creating an additional parameter based on the selected rule and input content; means for receiving a manual parameter input; and updating the additional parameter as a new device 3D model It has a means to do.
また、本発明の設計支援装置は、予め蓄積してあるルールにしたがってパラメータ名称を入力する手段とルール自体を手動で入力する手段と、それらの関連情報を画面上に入力する手段を備えるものである。 Further, the design support apparatus of the present invention comprises means for inputting parameter names according to rules stored in advance, means for manually inputting the rules themselves, and means for inputting the related information on the screen. is there.
また、本発明の設計支援装置は、機器3Dモデルの原点のみで追加部品の配置座標関係を抽出する手段を備えるものである。 In addition, the design support apparatus of the present invention includes means for extracting the arrangement coordinate relationship of the additional parts only from the origin of the device 3D model.
また、本発明の設計支援装置は、機器3Dモデルの寸法パラメータからの相対値で追加部品の寸法パラメータと配置座標関係を抽出する手段を備えるものである。 In addition, the design support apparatus of the present invention includes means for extracting the relationship between the dimension parameter of the additional part and the arrangement coordinate as a relative value from the dimension parameter of the device 3D model.
また、本発明の設計支援装置は、機器3Dモデル上の絶対座標値と追加部品の絶対座標および絶対寸法を抽出する手段を備えるものである。 The design support apparatus of the present invention includes means for extracting the absolute coordinate value on the device 3D model and the absolute coordinates and absolute dimensions of the additional part.
本発明の設計支援装置によれば、機器3Dモデルの形状変更箇所を抽出し、パラメータ・データベースに取り込み再利用するため、実際の形状を反映した機器モデル・ライブラリ作成を効率化することができる。 According to the design support apparatus of the present invention, the shape change portion of the device 3D model is extracted, imported into the parameter database, and reused, so that the device model / library creation reflecting the actual shape can be made efficient.
さらに、本発明の設計支援装置によれば、ユーザの入力範囲を限定し、複数ユーザからの同時入力を抑制して、同一図書に関する複数ユーザの重複入力を防止することができる。 Furthermore, according to the design support apparatus of the present invention, it is possible to limit a user's input range, suppress simultaneous inputs from a plurality of users, and prevent a plurality of users from overlapping inputs related to the same book.
さらに、本発明の設計支援装置は、作成済みの寸法パラメータ判定ルールに基づき、寸法パラメータの設定ルールおよび候補を選択提示することにより、寸法パラメータを効率的に入力することができる。 Furthermore, the design support apparatus of the present invention can efficiently input dimension parameters by selectively presenting dimension parameter setting rules and candidates based on the created dimension parameter determination rules.
さらに、本発明の設計支援装置は、機器に付加すべき形状の寸法を相対的に変形させる方法と、形状の絶対的な寸法を維持して、配置関係を調整する方法を提供することにより、詳細な機器形状3Dモデルの作成制御を実現できる。 Furthermore, the design support apparatus of the present invention provides a method of relatively deforming the size of the shape to be added to the device and a method of adjusting the arrangement relationship while maintaining the absolute size of the shape. Detailed device shape 3D model creation control can be realized.
文書構造の抽出とデータ整合性判定,設計図書生成を目的に、パラメータ抽出装置,入出力装置,モデル・データ格納データベースにより実現した実施例を以下に示す。 An embodiment realized by a parameter extraction device, an input / output device, and a model / data storage database for the purpose of document structure extraction, data consistency determination, and design book generation will be described below.
図1は、本発明の一実施例の構成図であって、パラメータ抽出装置130とモデル・データ格納データベース30と入出力装置20とからなり、機器配置モデル310に格納されている設計済み、あるいは、変更済み機器形状3Dモデルから、変更可能なパラメータを設定して、機器3Dモデル(ライブラリ)320を更新する。
FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention, which includes a
パラメータ抽出装置130は機器モデル抽出部1310,部品グループ抽出部1320,幾何形状構成要素配置関係抽出部1330,パラメータ判定ルール提示部1340,幾何形状構成要素パラメータ化部1350,パラメータ入力部1360からなり、パラメータ判定ルール提示部1340とパラメータ入力部1360は入出力装置20と接続する。
The
また、モデル・データ格納データベース30は、機器配置モデル310,機器3Dモデル・ライブラリ320,機器属性データ330,幾何形状構成要素ライブラリ340,パラメータ判定ルール350とを備えている。
The model
図2と図4を用いてプラント系CADの一般的なCADデータ入力方法を説明する。 A general CAD data input method for plant CAD will be described with reference to FIGS.
まず機器モデラ120を用いて機器3Dモデル・ライブラリ320と機器属性データ330を用いて具体的な機器形状1210を生成する。機器形状はプラントに必要な機器として複数のものを定める。そのようにして用意した機器形状を配置設計CAD110に渡して、プラント建屋の座標原点1100に対して、配置する。また、機器モデラであらかじめ作成しておかなかった追加形状に関しても、たとえば追加形状1220,1230のように機器3Dモデルに接続することができる。すなわち、パラメータ変形で作成した機器と認識できる形状と、単なる形状追加により、機器形状詳細を調整した状態で、実際の建設状況にできるだけ近い形状を再現できるようにする。
First, a
以上のようなCADによる設計支援装置の関係を図4で示す。設計支援装置群10は配置設計CAD110,機器モデラ120,パラメータ抽出装置130からなり、入出力装置20により制御される。また、データの抽出および作成の結果はモデル格納データベースにすべて登録された情報を用いることになる。
FIG. 4 shows the relationship between the CAD design support devices as described above. The design
図3は機器モデラの利用を画面表示例から説明する図である。機器モデラの制御内容を表示する画面120aにより、機器種別,機器タイプを選択することで、機器3Dモデル・ライブラリ320,機器属性データ330,プリミティブ・ライブラリ340からCADで必要とされる機器3Dモデルを選択する。また、機器属性データ330に関係する寸法パラメータの記号と名称が格納されており、ユーザは実世界での寸法を入力することになる。これによりプラント系設計CADに必要な機器の形状を生成し、生成したデータを配置設計CAD110で利用することになる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the use of the device modeler from a screen display example. By selecting the device type and the device type on the
図5は機器配置モデル310のデータ構造を示す図である。機器配置モデルにはプラント建屋空間上の機器の配置関係を記述する3D座標が書き込まれる。ここで機器名称と配置座標、および、接続部品のデータが表形式で管理される。そして、接続部品の情報は機器モデル抽出部1310で利用される。
FIG. 5 is a diagram illustrating a data structure of the
図6は機器3Dモデル・ライブラリ320のデータ構造を示す図である。機器3Dモデル・ライブラリは機器種別,機器のタイプ,機器の座標系の原点,機器を構成するプリミティブ,プリミティブ間の接続関係,関係する属性IDからなる列から構成される表でデータが管理される。たとえば、燃焼装置のタイプAのものについては機器座標系での原点は機器の左上端として、機器の形状を構成する構成プリミティブ(幾何形状構成要素)は直方体(PBOX1)と三角形をスイープして作成させた立体(PTR1)からなる。このような状況でプリミティブ同士が接続しているとすれば、その二つのプリミティブ間で一個目のプリミティブの底面の北東と二個目のプリミティブの上面の北東が一致するような記述がなされる。
FIG. 6 is a diagram illustrating a data structure of the device
図7は機器属性データ330のデータ構造を示す図である。機器3Dモデル・ライブラリ320で定義される属性IDで関係づけられ、属性記号,プリミティブ側での対応寸法パラメータ,名称,デフォルト値からなる表形式でデータが管理される。たとえば属性記号aは立方体のプリミティブ(PBOX1)の垂直面の高さhに対応し、デフォルトの長さは20mであるなどと管理されるものである。
FIG. 7 is a diagram showing the data structure of the
図8は幾何形状構成要素ライブラリ340のデータ構造を示す図である。3D−CADの幾何形状の大元のデータはこのライブラリの情報を用いて生成される。ここでは、プリミティブID,CADデータとしての番号,パラメータ、意味からなる表形式でデータが管理される。
FIG. 8 is a diagram showing a data structure of the geometric
図9はパラメータ判定ルール350の例を説明する図である。パラメータ判定ルールは、ルールID,関係するパラメータ,適用式,説明,変換式からなる表形式でデータが管理される。ここでは、上面と底面,接する面が同じ形状のプリミティブの寸法と原点を比較し、完全一致であれば、パラメータをどちらか一方のパラメータに集約するという例を記述している。
FIG. 9 is a diagram for explaining an example of the
図10はルール提示画面の例を示す図である。ルール提示画面はパラメータ判定ルール提示部1340が入出力装置20に表示するものである。機器形状の増分を抽出し、増えた形状をグループ分けして部品グループとする。部品グループごとに構成プリミティブを表示し、そこに適用可能なルールをプリミティブの組み合わせと、機器属性情報などをもとにしぼり込んで選択して、ユーザが適切なルールを選択する。その後、選択したルールにかかわるパラメータ名称を入力するか、ルールを手動で入力して、パラメータ名を追加するという二つの手段をとるようにする。
FIG. 10 is a diagram showing an example of a rule presentation screen. The rule presentation screen is displayed on the input /
図11はパラメータ抽出処理の流れを示す図である。ここでは、機器配置モデル310に機器モデル抽出部1310を作用させることにより、元々、機器3Dモデル320に格納されている形状からの増分のオブジェクトを抽出する。抽出された増分のオブジェクトは構成する幾何形状構成要素が接続されているかたまりごとに部品グループとして部品グループ抽出部により抽出する。パラメータ抽出装置130の幾何形状構成要素配置関係抽出部1330は追加部品グループ・データを受信する(1340−p1)。追加部品グループ数分処理が終わらないうちは(1340−p2,Yes)、部品グループ内のプリミティブを抽出し(1340−p3)、対応したプリミティブにかかわるパラメータ判定ルール350を選択する(1340−p4)。そして、選択したルールを入出力装置20が備える画面に表示する(1340−p5)。そして、表示画面から押したボタンの種類で処理が分岐する。まず、図10のパラメータ名称入力ボタンが押された場合は(1340−p6,名称入力)選択したルールに基づき、入力したパラメータ名を部品グループに対応付ける(1340−p7)。もし、ルール手動入力ボタンを押したときには(1340−p6)、入力したルールとパラメータ名を部品グループに対応付ける(1340−p8)。最後に全部品グループに関して、本処理が終了したときに(1340−p2,No)、機器3Dモデル・ライブラリ320を更新する(130−p9)。
FIG. 11 is a diagram showing the flow of parameter extraction processing. Here, by causing the device
図12は機器モデラ120の利用処理の流れを示す図である。まず、ユーザは機器モデラ120を用いて機器種別を選択する(120−p1)。次に、機器タイプを選択する(120−p2)。そして、機器3Dモデル320より対応する適切な3Dモデルを選択する(120−p3)。さらに、機器属性データ330より対応するデータを選択する(120−p4)。形状生成のため、幾何形状構成要素(プリミティブ)ライブラリ340より対応プリミティブを選択する(120−p5)。最後にユーザが具体的な寸法(設定値)を入力することで配置設計CADに必要な機器形状を生成する(120−p6)。
FIG. 12 is a diagram showing a flow of use processing of the
図13は配置設計CAD110の利用処理の流れを示す図である。ここでは、機器モデラ120で作成した機器3Dモデルを配置設計CAD110でプラント空間上に配置する(110−p1)。そして、機器3Dモデルに接続する幾何形状をプリミティブ・ライブラリ340から選択して追加配置する(110−p2)。配管,トレイなどの標準プラント部品で機器間を接続する(110−p3)。最後に配置結果を機器配置モデルに格納する。
FIG. 13 is a diagram showing a flow of use processing of the
図14は更新前の機器モデルの例を説明する図である。たとえば4種類のパラメータ機器の形状を更新できるオリジナルのモデルを示している。 FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a device model before update. For example, an original model that can update the shape of four types of parameter devices is shown.
図15は更新後の機器モデルの例を説明する図である。本発明のパラメータ抽出装置130によってパラメータが追加され、更新された後の機器3Dモデルを示している。
FIG. 15 is a diagram for explaining an example of the updated device model. The apparatus 3D model after the parameter was added and updated by the
このように、本発明の設計支援装置によれば、設計変更,調達物変更にともなう機器形状の変化や、現地での写真計測,レーザ計測の結果を用いて変更される機器形状に追従して、機器3Dモデルを変更し、再利用可能な形式で機器3Dモデル・ライブラリを更新することが実現できる。 As described above, according to the design support apparatus of the present invention, the change in the shape of the device accompanying a design change or a change in the procurement, or the shape of the device changed by using the results of the photo measurement and laser measurement in the field is followed. It is possible to change the device 3D model and update the device 3D model library in a reusable format.
火力,原子力などの発電プラントにおけるプラント設計/調達/建設業務に適用可能で、3DCADを設計初期から取り入れることにより、高精度な見積もりを短期間で実施することが要求される分野に適用可能である。 Applicable to plant design / procurement / construction work in power plants such as thermal power and nuclear power, and by applying 3D CAD from the beginning of design, it can be applied to fields that require high-accuracy estimation in a short period of time. .
20 入出力装置
30 モデル・データ格納データベース
130 パラメータ抽出装置
310 機器配置モデル
320 機器3Dモデル
330 機器属性データ
340 幾何形状構成要素ライブラリ
350 パラメータ判定ルール
1310 機器モデル抽出部
1320 部品グループ抽出部
1330 幾何形状構成要素配置関係抽出部
1340 パラメータ判定ルール提示部
1350 幾何形状構成要素パラメータ化部
1360 パラメータ入力部
20 I /
Claims (6)
抽出した増分のオブジェクトに対して、幾何形状構成要素ライブラリ,機器3Dモデル,機器属性データを用いて、互いに接続する複数の幾何形状構成要素毎にグループ分けを行い、各グループを新規に追加された部品グループとして認識する部品グループ抽出部と、
該部品グループ抽出部で抽出した部品グループにおいて幾何形状構成要素間の配置関係を抽出する幾何形状構成要素配置関係抽出部と、
抽出された幾何形状構成要素の種類と配置関係を制約条件として、予め作成済みのパラメータ判定ルールに基づき、寸法パラメータを選択して提示するパラメータ判定ルール提示部と、
提示されたパラメータを前記部品グループに対応付けし、かつ追加パラメータとして既存の機器3Dモデルを更新する機器3Dモデル・パラメータ化部とを備えたことを特徴とする設計支援装置。 Using existing plant equipment layout 3D model and equipment 3D models are stored from the plant equipment layout 3D model, a plurality of geometric elements to be connected to the stored in the device 3D model shape to the device 3D model A device model incremental extractor for extracting as an incremental object from the shape ,
Using the geometric component library, device 3D model, and device attribute data, the extracted incremental objects are grouped into a plurality of geometric components connected to each other, and each group is newly added. A component group extraction unit that is recognized as a component group;
A geometric component arrangement relationship extraction unit for extracting distribution 置関 engagement between geometric components in the component group extracted in the component group extraction unit,
A parameter determination rule presenting unit that selects and presents a dimension parameter based on a parameter determination rule that has been created in advance, with the type and arrangement relationship of the extracted geometric shape component as constraints.
A design support apparatus comprising: a device 3D model / parameterization unit that associates the presented parameters with the component group and updates an existing device 3D model as an additional parameter .
提示されたパラメータを画面に提示して、ユーザが選択するインタフェースを有する設計支援装置。 The design support apparatus according to claim 1,
A design support apparatus having an interface that presents presented parameters on a screen and is selected by a user.
ユーザが個別にパラメータを編集・入力するインタフェースを有する設計支援装置。 In the design support apparatus according to claim 1 or 2,
A design support apparatus having an interface through which a user individually edits and inputs parameters.
機器3Dモデルの原点のみで追加部品の配置座標関係を抽出する設計支援装置。 In one design support apparatus in any one of Claims 1-3,
A design support apparatus that extracts an arrangement coordinate relationship of additional parts only from the origin of the device 3D model.
機器3Dモデルの寸法パラメータからの相対値で追加部品の寸法パラメータと配置座標関係を抽出する設計支援装置。 In one design support apparatus in any one of Claims 1-4,
A design support apparatus that extracts a relationship between a dimension parameter of an additional part and an arrangement coordinate with a relative value from a dimension parameter of the device 3D model.
機器3Dモデル上の絶対座標値と追加部品の絶対座標および絶対寸法を抽出する設計支援装置。 In one design support apparatus in any one of Claims 1-4,
A design support apparatus that extracts absolute coordinate values on an apparatus 3D model, and absolute coordinates and absolute dimensions of additional parts.
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