JP4983808B2 - 設計支援システム、方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、電気製品、若しくは自動車等の装置、或いは異なる場所に配置された複数の装置間に取り付けられるワイヤーハーネス等の変形可能な線状構造物のルート設計を支援するための技術に関する。

製品開発する装置のなかには、電気配線としてケーブルが用いられるものがある。ワイヤーハーネスは、電線やケーブルを加工したものであり、複数のユニットを備えた装置の大部分、及び自動車などでは、必須の部品となっている。このことから近年では、ケーブルを配置するルート設計を支援するソフトウェア（以降「ルート設計支援ソフト」と表記）が販売されている。製造業ではＣＡＤ（Computer Aided Design）が広く導入されていることから、その支援ソフトは普通、装置の設計データを用いて、それに配置するケーブルのルートを仮想空間上で設計するようになっている。ケーブルのルート設計を支援する設計支援システムは、そのルート設計支援ソフトをデータ処理装置（コンピュータ）に実行させることで実現される。

ケーブルは比較的に柔軟性の高い部品である。しかし、ケーブルを考慮せずに設計を進めると、ケーブルが原因で製品の設計変更をしなければならない場合が生じることがある。これは、ケーブルを無理に曲げなくてはならない、取付作業性が悪い、他の部品（構成物）と干渉する、といった不具合を見落としやすいためである。設計データを用いたルート設計では、そのような不具合の見落としを容易に回避することができる。

設計支援システムを用いたルート設計は、ケーブルが通過すべき位置である通過点を指定（作成）していくことで行われる。その通過点の位置指定では、その位置を特定するうえで基準となる位置である位置基準を属性として選択するようになっているのが普通である。その位置基準としては、仮想空間の座標系の原点を基準にしたもの（以降「基準座標」と呼ぶ）、別の通過点を基準にしたもの（以降「相対座標」と呼ぶ）、及び仮想空間に配置された部品（モデル）を基準にしたもの（以降「モデル基準」と呼ぶ）、がある。それらの位置基準は、通過点の位置を特定するために参照されることから、「参照先」とも呼ぶことにする。上記座標系はルート設計を行う対象範囲で定められたものであり、装置全体は別の座標系（ここでは「絶対座標系」と呼ぶ）で管理されるのが普通である。

ケーブルのルートは、通過点を通る曲線を求めることで決定される。その曲線としては、パラメトリック曲線、特にベジェ曲線を求めるのが一般的である。このことから、通過点では、その位置に加えて、ケーブルの通過方向を通過点情報として管理するのが普通となっている。

従来の設計支援システムでは、通過点の通過方向は、その通過点の前後に位置する通過点の位置に基づいて自動設定するようになっていた。このため、モデル基準の通過点では、その前後の通過点の位置により、部品（モデル）の内部に向かう通過方向が設定される場合があった（図５Ａ）。

部品の内部に向かう通過方向が設定された場合、ベジェ曲線により決定されるルートは部品の内部を通る非現実的なものとなる（図５Ｂ）。このことから、適切なルートを確実に決定できるようにするためには、通過方向（通過点情報）は他の通過点以外のことを考慮して設定することが必要と考えられる。

上記ケーブル自体は、変形可能な線状構造物である。装置には、電線やケーブル（ワイヤーハーネスや光ケーブル等を含む）、或いはワイヤのような比較的に細いものが多い線状構造物だけではなく、比較的に太いものが多い例えば筒状の線状構造物が取り付けられることがある。その筒状の線状構造物は普通、空気等の流体を流すために、或いは内部に別の線状構造物を通すために取り付けられる。

そのような線状構造物は、電気製品や自動車等の１つの装置（製品）に搭載されたユニット間に取り付けられるだけでなく、それぞれが異なる場所に配置された複数の装置間に取り付けられる場合もある。このようなことからルート設計は、別々の装置間に線状構造物を取り付けるために行われる場合がある。つまり、ルート設計を行う対象物は、１つの装置である場合の他に、別々の異なる場所に配置された複数の装置である場合もある。それによりルート設計は、そのような対象物の違いに係わらず、より容易、且つ適切に行えるようにすることが重要と云える。
特開２００６−２０９３６２号公報 特開平１０−２１２６９号公報

本発明は、ケーブル等の線状構造物の適切なルートをより確実に決定できるように通過点情報を自動的に設定するための技術を提供することを目的とする。
本発明の第１及び第２の態様の設計支援システムは共に、変形可能な線状構造物を対象物に取り付けるためのルート設計を支援するものであり、それぞれ以下の手段を具備する。

第１の態様の設計支援システムは、入力装置を介したユーザの指示に応じて、線状構造物が仮想空間上で通過すべき通過点を作成する編集手段と、編集手段により、仮想空間内の構成物を基準にするタイプの通過点を作成する場合に、該基準として指定された構成物に基づいて、該通過点の通過方向を含む通過点情報を自動作成して管理する通過点管理手段と、通過点管理手段が管理する通過点情報を用いて、仮想空間上に線状構造物が通るルートを生成するルート生成手段と、を具備し、通過点管理手段は、通過点が開始点の場合、構造物の面の法線を通過方向として設定し、通過点が終点の場合、構造物の面の法線の逆方向を通過方向として設定し、通過点が開始点、及び終点の何れでもない場合、構造物の面に平行な方向を通過方向として設定する。

第２の態様の設計支援システムは、入力装置を介したユーザの指示に応じて、線状構造物が仮想空間上で通過すべき通過点を作成する編集手段と、編集手段により、仮想空間内の所定の構成物の内部を通過させる通過点を作成する場合に、該所定の構成物に定義されている方向のうちの一つを該通過点の通過方向として設定し管理する通過点管理手段と、通過点管理手段が管理する通過方向を用いて、仮想空間上に線状構造物が通るルートを生成するルート生成手段と、を具備し、通過点管理手段は、通過点が開始点の場合、構造物の面の法線を通過方向として設定し、通過点が終点の場合、構造物の面の法線の逆方向を通過方向として設定し、通過点が開始点、終点、及び所定の構造物の内部を通過させる通過点の何れでもない場合、構造物の面に平行な方向を通過方向として設定する。

本発明の設計支援方法は、変形可能な線状構造物を対象物に取り付けるためのルート設計をコンピュータにより支援する方法であり、入力装置を介したユーザの指示に応じて、線状構造物が仮想空間上で通過すべき通過点を作成する編集処理を行い、編集処理により、仮想空間内の構成物を基準にするタイプの通過点を作成する場合に、該タイプの通過点を、ルートの開始点、該ルートの終了点、及び他の通過点に分類し、該分類別に異なる通過方向を設定して管理し、開始点の場合、構造物の面の法線を通過方向として設定し、終点の場合、構造物の面の法線の逆方向を通過方向として設定し、他の通過点の場合、構造物の面に平行な方向を通過方向として設定する。

本発明の第１及び第２の態様のプログラムは共に、変形可能な線状構造物を対象物に取り付けるためのルート設計を支援する設計支援システムの構築に用いられるコンピュータに実行させることを前提とし、それぞれ以下のような機能をそのコンピュータ上に実現させる。

第１の態様のプログラムは、入力装置を介したユーザの指示に応じて、線状構造物が仮想空間上で通過すべき通過点を作成する編集機能と、編集機能により、仮想空間内の構成物を基準にするタイプの通過点を作成する場合に、該基準として指定された構成物に基づいて、該通過点の通過方向を含む通過点情報を自動作成して管理する通過点管理機能と、通過点管理機能により管理する通過点情報を用いて、仮想空間上に線状構造物が通るルートを生成するルート生成機能と、を実現させ、通過点管理機能は、前記通過点が開始点の場合、前記構造物の面の法線を通過方向として設定し、前記通過点が終点の場合、前記構造物の面の法線の逆方向を通過方向として設定し、前記通過点が前記開始点、及び前記終点の何れでもない場合、前記構造物の面に平行な方向を通過方向として設定する。

第２の態様のプログラムは、入力装置を介したユーザの指示に応じて、線状構造物が仮想空間上で通過すべき通過点を作成する編集機能と、編集機能により、仮想空間内の所定の構成物の内部を通過させる通過点を作成する場合に、該所定の構成物に定義されている方向のうちの一つを該通過点の通過方向として設定して管理する通過点管理機能と、通過点管理機能により管理する通過点情報を用いて、仮想空間上に線状構造物が通るルートを生成するルート生成機能と、を実現させ、通過点管理機能は、通過点が開始点の場合、所定の構造物の面の法線を通過方向として設定し、通過点が終点の場合、所定の構造物の面の法線の逆方向を通過方向として設定し、通過点が開始点、終点、及び所定の構造物の内部を通過させる通過点の何れでもない場合、構造物の面に平行な方向を通過方向として設定する。

本発明を適用したシステムでは、線状構造物が仮想空間上で通過すべき通過点として、仮想空間内の部品等の構成物を基準にするタイプの通過点を作成する場合に、その基準として指定された構成物に基づいて、通過点の通過方向を含む通過点情報を作成（定義）して管理する。その構成物を考慮することにより、適切な通過方向をより確実に設定できるようになる。このため、線状構造物の適切なルートもより確実に決定できるようになる。通過方向は自動的に設定するため、ユーザにとっては操作性が向上し、より容易にルート設計を行えるようになる。それにより、仮想空間内の所定の構成物の内部を通過させる通過点を作成する場合には、その所定の構成物に定義されている方向（その面の法線、及びその法線の逆方向）のうちの一つを通過点の通過方向として設定する。通過点の位置を指定された構成物から離すようにした場合には、実際に配線した線状構造物が構成物と接触するのをより回避できるようになる。

本実施の形態による設計支援システムを搭載したケーブルルート作成システムの機能構成を説明する図である。 ケーブルのルート設計で位置指定された通過点例を示す図である。 開始点の通過点、終了点、及びモデル内部にケーブルを通す通過点以外の通過点で定義される位置を説明する図である。 開始点の通過点、終了点、及びモデル内部にケーブルを通す通過点以外の通過点で定義される通過方向を説明する図である。 従来の通過方向の定義方法を示す図である。 図５Ａに示すように通過方向を定義した場合に決定されるケーブルのルートを示す図である。 本実施の形態により通過方向を定義した場合に決定されるケーブルのルートを示す図である。 本実施の形態により定義可能な通過方向の範囲を説明する図である。 図２に示すように通過点が位置指定された場合に実際に定義される通過点を説明する図である。 実際に定義された通過点の表示例を示す図である（正面図）。 実際に定義された通過点の表示例を示す図である（側面図）。 実際に定義された通過点の表示例を示す図である（斜視図）。 クランプ部品が基準として指定された場合に、定義される通過方向を説明する図である。 通過点作成処理のフローチャートである。 本実施の形態による設計支援システムを搭載したケーブルルート作成システムを実現できるコンピュータのハードウェア構成の一例を示す図である。 自動機毎に設置される装置を正面側から示す図である。 自動機の背面側で行われた配線例を示す図である。

以下、本発明の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。
図１は、本実施の形態による設計支援システムを搭載したケーブルルート作成システム（以降「作成システム」と略記）の機能構成を示す図である。その作成システム２は、変形可能な線状構造物として、図７Ａ〜Ｃに示すようなケーブルのルート設計を行うためのものであり、本実施の形態による設計支援システムはその作成システム２上で実現されている。

その作成システム２には、ユーザが操作を行う入力装置１、及び出力装置３が接続されている。入力装置１は、例えばマウス等のポインティング・デバイス、及びキーボードを含むものである。出力装置３は、例えば液晶表示装置等の表示装置である。それにより作成システム２は、ルート設計のためにユーザが行う入力装置１への操作に応じて通過点の編集を行い、その編集結果、或いはルート設計されたケーブルを出力装置３上に表示させるものとなっている。

作成システム２は、ケーブル管理部２１、３次元モデル管理部２２、通過点管理部２３、表示部２４、及びルート生成部２５を備えている。
ケーブル管理部２１は、ケーブル毎に、そのルート設計を管理するためのものである。３次元モデル管理部２２は、３次元で設計された装置に配置されている部品の設計データ（モデルデータ）を管理するためのものである。モデルデータは、モデルデータ・データベース（以降「ＤＢ」）２２ａに格納され、検証モデル管理部２２ｂにより管理される。通過点管理部２３は、ケーブル管理部２１の制御下で、通過点をケーブル単位で管理するためのものである。通過点情報管理用に、通過点位置個別管理部２３ａ、通過方向管理部２３ｂ、及び通過方向基準座標管理部（以降「座標管理部」）２３ｃを備えている。表示部２４は、出力装置３上に画像を表示させるためのものである。作成された通過点を表示させるための画像は、通過点表示部２４ａによって生成される。ルート生成部２５は、ルート設計されたケーブルのルートを生成するものである。

図１０は、上記作成システム２を実現できるコンピュータのハードウェア構成の一例を示す図である。図１についての詳細な説明の前に先ず、作成システム２を実現できるコンピュータの構成について具体的に説明する。混乱を避けるために以降、作成システム２は図１０に構成を示す１台のコンピュータによって実現されていることを前提として説明することとする。

図１０に示すコンピュータは、ＣＰＵ６１、メモリ６２、入力装置６３、出力装置６４、外部記憶装置６５、媒体駆動装置６６、及びネットワーク接続装置６７を有し、これらがバス６８によって互いに接続された構成となっている。同図に示す構成は一例であり、これに限定されるものではない。

ＣＰＵ６１は、当該コンピュータ全体の制御を行う。メモリ６２は、プログラム実行、データ更新等の際に、外部記憶装置６５（あるいは可搬型の記録媒体６９）に記憶されているプログラムあるいはデータを一時的に格納するＲＡＭ等のメモリである。ＣＰＵ６１は、プログラムをメモリ６２に読み出して実行することにより、全体の制御を行う。

入力装置６３は、例えば、キーボード、マウス等の入力装置１と接続されたインターフェース、或いはそれらを全て有するものである。入力装置１に対するユーザの操作を検出し、その検出結果をＣＰＵ６１に通知する。

出力装置６４は、例えば図１の出力装置３と接続された表示制御装置、或いはそれらを有するものである。ＣＰＵ６１の制御によって送られてくるデータを図１の出力装置３上に出力させる。

ネットワーク接続装置６７は、例えばイントラネットやインターネット等のネットワークを介して、外部装置と通信を行うためのものである。外部記憶装置６５は、例えばハードディスク装置である。主に各種データやプログラムの保存に用いられる。

記憶媒体駆動装置６６は、光ディスクや光磁気ディスク等の可搬型の記録媒体６９にアクセスするものである。
ルート設計の結果は、メモリ６２、或いは外部記憶装置６５上に格納される。ケーブルを配置する装置のモデルデータを含む設計データは、外部記憶装置６５上、或いは記録媒体６９上に保存される。ここでは便宜的に外部記憶装置６５上に保存されていると想定する。その場合、ＤＢ２２ａは外部記憶装置６５上に格納されていることになる。

本実施の形態による設計支援システム（作成システム２）は、それに必要な機能を搭載したプログラム（以降「設計支援ソフト」と呼ぶ）をＣＰＵ６１が実行することで実現される。その設計支援ソフトは、例えば記録媒体６９に記録して配布しても良く、或いはネットワーク接続装置６７により取得できるようにしても良い。ここでは、外部記憶装置６５上に格納されていると想定する。

上述したような想定では、ケーブル管理部２１は、例えばＣＰＵ６１、メモリ６２、入力装置６３、外部記憶装置６５、及びバス６８によって実現される。通過点管理部２３、ルート生成部２５、及び３次元モデル管理部２２は、例えばＣＰＵ６１、メモリ６２、外部記憶装置６５、及びバス６８によって実現される。表示部２４は、例えばＣＰＵ６１、メモリ６２、出力装置６４、外部記憶装置６５、及びバス６８によって実現される。

本実施の形態では、ユーザが入力装置１を介して通過点の作成を指示した場合、以下のようにして、その位置、及び通過方向を通過点情報として自動設定する。それにより、通過点から求められるルート（曲線）をより確実に適切なものとなるようにしている。図２〜図８Ｃにそれぞれ示す説明図を参照して、具体的に説明する。

本実施の形態では、通過点の位置を特定するうえで基準となる位置基準として、従来の設計支援システムと同様に、仮想空間の座標系の原点を基準にした基準座標、別の通過点を基準にした相対座標、及び仮想空間に配置された部品（モデル）を基準にしたモデル基準を用意している。通過点の作成は、その作成を所望する箇所の指定に応答して行うようにしている。位置基準は、通過点の作成を指示するために位置指定された箇所により決定するようにしている。

図２は、ケーブルのルート設計で位置指定された通過点例を示す図である。図２において、先頭が「Ｐ」のシンボル列は何れも通過点の作成指示のためにユーザが位置指定した箇所（以降「ピック点」と記す）を表し、その「Ｐ」に続くシンボルはピック点（の位置指定により作成される通過点）間の位置関係を示している。具体的には、Ｐｓはルートの開始点に相当する通過点として位置指定されたピック点、Ｐｅはルートの終了点に相当する通過点として位置指定されたピック点、Ｐ２は通過点Ｐｓの次にケーブルが通るべき通過点として位置指定されたピック点、Ｐ３は通過点Ｐ２の次にケーブルが通るべき通過点として位置指定されたピック点をそれぞれ示している。先頭が「Ｍ」のシンボル列は何れも基準とされる部品（モデル）を表し、その「Ｍ」に続くシンボルはピック点（通過点）との対応関係を示している。具体的には、Ｍｓはピック点Ｐｓの基準とされるモデル、Ｍ２はピック点Ｐ２の基準とされるモデル、Ｍ３はピック点Ｐ３の基準とされるモデル、Ｍｅはピック点Ｐｅの基準とされるモデル、をそれぞれ示している。先頭が「Ｖ」のシンボル列は何れも基準とされる部品（モデル）でピック点が存在する面（以降「ピック面」と記す）の法線ベクトル（矢印）を表し、その「Ｖ」に続くシンボルはピック面に存在するピック点との対応関係を示している。具体的には、Ｖｓはピック点Ｐｓが存在するピック面の法線ベクトル、Ｍ２はピック点Ｐ２が存在するピック面の法線ベクトル、Ｍ３はピック点Ｐ３が存在するピック面の法線ベクトル、Ｍｅはピック点Ｐｅが存在するピック面の法線ベクトル、をそれぞれ示している。

本実施の形態では、モデル基準の通過点は、開始点の通過点、終了点の通過点、モデルの内部にケーブルを通す通過点、及びそれら以外に分類し、分類別に異なる方法で通過点の位置、及び通過方法を定義（設定）するようにしている。それにより、通過点の位置はピック点の位置と必ずしも一致しないようになっている。このことから、位置がピック点の位置と異なる通過点は先頭が「ＣＰ」のシンボル列で示している。位置が同じ通過点では、ピック点と同じ符号を用いる。通過方向は、先頭が「ＶＰ」のシンボル列で示している。ピック点との対応関係は同様に、「ＣＰ」、「ＶＰ」に続くシンボルで示している。以降は、そのような表記法を用いることを前提として説明を行う。開始点の通過点、及び終了点の通過点で位置指定されたピック点Ｐｓ及びＰｅ以外の任意のピック点を対象とする場合は、符号として「Ｐ」を用いることとする。

開始点の通過点、及び終了点の通過点では、その位置はピック点Ｐｓ及びＰｅの各位置とそれぞれ同じとしている。それらの通過方向ＶＰｓ及びＶＰｅはそれぞれ、法線ベクトルＶｓ、及び法線ベクトルＶｅの逆ベクトルとしている。これは、開始点の通過点Ｐｓではケーブルがコネクタ、或いは部品に設けられた穴に垂直に取り付けられると想定しているためである。その想定から、終了点の通過点Ｐｅでは、通過方向として法線ベクトルＶｅの逆ベクトルを定義している。

図３は、開始点の通過点、終了点、及びモデル内部にケーブルを通す通過点以外の通過点で定義される位置を説明する図である。
図３に示すように、開始点の通過点、及び終了点の通過点以外の通過点ＣＰは、ピック点Ｐから法線ベクトル方向に所定のオフセット分、離れた位置に自動的に定義される。本実施の形態では、そのオフセット分はケーブルの最小半径Ｒとしている。そのようなオフセット分、モデルＭ（のピック面）から離すのは、ケーブルのモデルＭとの接触を回避させるためである。その接触を回避させることにより、ケーブルがモデルＭとの接触によって意図しない影響を受けるようなことを防止するか、或いはその影響をより軽減させることができる。

図４は、開始点の通過点、終了点、及びモデル内部にケーブルを通す通過点以外の通過点で定義される通過方向を説明する図である。
図４に示すように本実施の形態では、通過点ＣＰｎの通過方向ＶＰｎを設定する場合、始めにピック点Ｐｎとその前後のピック点Ｐｎ−１及びＰｎ＋１間のベクトルＣＶ１及びＣＶ２を生成し、その和ベクトルＣＶ３を求める。その後、和ベクトルＣＶ３をピック面に投影したベクトル（ピック面と平行なベクトル）を求め、そのベクトルを通過方向ＶＰｎとする。

図５Ａ〜Ｄは、通過点で定義する通過方向によって決定されるケーブルのルートの違いを説明するための図である。ここで図５Ａ〜Ｄを参照して、上述したように通過方向を自動的に定義する理由について具体的に説明する。

図５Ａは、従来の通過方向の定義方法を示す図である。図５Ａに示すように従来は、前後のピック点（通過点）Ｐｓ及びＰｅを結ぶ線Ｌ１を求め、その線Ｌ１と平行な方向を通過点Ｐ２の通過方向ＶＰ２として定義していた。

図５Ｂは、図５Ａに示すように通過方向ＶＰ２を定義した場合に決定されるケーブルのルートを示す図である。
上述したようにケーブルのルートは、パラメトリック曲線、例えばベジェ曲線を求めることで決定される。このため、図５Ａに示すように通過方向ＶＰ２がモデルＭ２の内部に向かう方向であった場合、決定されるルートＬ２はモデルＭ２の内部を通る不適切なものとなる。

図５Ｃは、本実施の形態により通過方向を定義した場合に決定されるケーブルのルートを示す図である。
本実施の形態では、開始点、及び終了点の通過点以外のモデル基準の通過点ＣＰは、通過方向ＶＰはピック面と平行としている。このため図５Ｃに示すように、決定されるルートはモデルＭ２の内部を通るものとはならない。それにより、確実に現実的なルートを決定できるようになっている。そのようなルート決定は、図５Ｄに示すように、ピック面の法線ベクトルを軸に通過方向ＶＰ２を回転させても確実に実現させることができる。このことから、通過方向ＶＰはピック面と平行であれば別な方法で求めても良い。具体的には、図４に示すベクトルＣＶ１及びＣＶ２は前後の通過点のピック点ではなく、それらピック点からそれぞれ設定される通過点を用いて生成しても良い。

ルートは、２つの通過点間毎に生成される。それにより通過点は、生成されたルートを結ぶ点となっている。そのルートの端、つまり通過点における接線は、その通過点の通過方向と平行である。このことから、通過点は接線ベクトルとも呼ばれる。

図６は、図２に示すように通過点が位置指定された場合に実際に定義される通過点を説明する図である。上述したように位置、及び通過方向を通過点の分類別に定義するため、図６に示すように、開始点、及び終了点の通過点Ｐｓ及びＰｅはピック点と同じ位置となり、他の通過点ＣＰ２及びＣＰ３はピック点Ｐ２及びＰ３とは異なる位置となっている。通過点Ｐｓの通過方向ＶＰｓはピック面の法線ベクトル、通過点Ｐｅの通過方向ＶＰｅはピック面の法線ベクトルの逆ベクトル、他の通過点ＣＰ２及びＣＰ３の通過方向ＶＰ２及びＶＰ３はそれぞれピック面と平行な方向となっている。図７Ａ〜Ｃは、実際に定義された通過点の表示例を示す図である。図７Ａは正面図、図７Ｂは側面図、及び図７Ｃは斜視図をそれぞれ示している。

上述したように、モデル（部品）の中にはケーブル用のものが存在する場合がある。ケーブルを動かないようにクランプする部品（以降「クランプ部品」）がその代表である。本実施の形態では、そのようなクランプ部品が基準（参照先）として指定された場合、つまりモデル内部にケーブルを通す通過点が指定された場合、そのクランプ部品によって固有の方向を通過方向として定義するようにしている。

図８は、クランプ部品が基準として指定された場合に、定義される通過方向を説明する図である。Ｍ２はクランプ部品、Ｓはクランプ部品Ｍ２で定義された円をそれぞれ示している。その円Ｓとしてはケーブルが通過可能な方向と垂直なものを定義している。

本実施の形態では、クランプ部品Ｍで定義された円Ｓをピック点Ｐとして位置指定した場合、その円Ｓの中心軸方向、つまりケーブルが通過可能な方向を通過方向ＶＰとして定義するようにしている。ルート設計は、開始点の通過点Ｐｓから終了点の通過点Ｐｅに向かって順次、通過点を作成していくことで行うことを想定している。クランプ部品Ｍはケーブルが中を通るものであることから、円Ｓは２つ定義している。ケーブルが通過できる方向は２つ存在する。図８に示す例では、ケーブルをクランプ部品Ｍ２の下から上に通す方向の他に、上から下に通る方向をユーザは選択できる。このようなことから通過方向ＶＰは、円Ｓを位置指定した後、次のピック点ＣＰの位置指定により決定させるようにしている。通過点ＣＰの位置は、ピック点Ｐとして位置指定された円Ｓの中心としている。それにより、その円Ｓが定義されたモデルが基準と指定されたと見なしている。

このようにしてクランプ部品Ｍを通過させるための通過点ＣＰでは、そのクランプ部品Ｍをケーブルが通過可能な方向を通過方向ＶＰとして自動的に定義するようにしている。そのため、ユーザにとっては、通過方向ＶＰを自身が定義することなく、適切なルートを生成させることができる。

図８に示すクランプ部品Ｍ２のような通過方向を１軸方向に限定した部品は他に、コネクタ等のインターフェース用の部品が存在する。通過方向の１軸方向の限定は、そのような部品に定義された円Ｓをピック点として指定することで行われる。このことから、円Ｓをピック点として指定することは以降「円中心を指定する」等とも表現することとする。単に基準となるモデルを指定すること、つまり通過方向をピック面と平行な方向に限定することは以降「平面上を指定する」等とも表現することとする。

図１に戻り、上述したようなルート設計の支援を実現させるための各部２１〜２５の動作について詳細に説明する。
ケーブル管理部２１は、入力装置１に対して行われた操作を解析して、ユーザの指示内容を認識し、その認識結果に応じた処理を行う。その処理により、ルート設計が実現され、その設計結果として、編集により作成された通過点に関するデータが通過点管理部２３により生成・保存される。

通過点管理部２３は、ユーザによる通過点の編集作業により、ルート設計の対象とするケーブル毎に通過点情報管理用のテーブル（以降「通過点位置テーブル」）を作成し、必要に応じて更新する。その通過点位置テーブルは、例えば通過点毎に、その位置、通過方向、位置基準等の通過点情報を格納したものである。その更新は、例えばケーブル管理部２１の制御下で行われる。

通過点位置個別管理部２３ａは、相対位置座標、基準位置座標、参照モデル名、参照モデル相対位置等の位置基準に係わる各データの格納・更新を行う。通過方向管理部２３ｂは、通過方向の決定を行う。通過方向基準座標管理部２３ｃは、決定された通過方向を示す軸毎のデータの格納・更新を行う。それらは何れも、ケーブル管理部２１が認識したユーザの指示内容に応じて行われる。それにより、通過点の編集を通したルート設計を支援する。

ルート生成部２５は、通過点位置テーブルを参照することにより、ケーブルの断面形状から特定される硬さを考慮しつつ、ユーザがルート設計したケーブルのルートを生成し、その生成結果を表示部２４に送る。それにより、そのルートに沿ったケーブルを設計結果として出力装置３上に表示させる。ルートの生成自体は周知の技術を用いて行う。

図９は、通過点作成処理のフローチャートである。その通過点作成処理は、ユーザによるピック点の位置指定に対応するために実行される処理であり、図１０に示すＣＰＵ６１が外部記憶装置６５に格納された設計支援ソフトをメモリ６２に読み出して実行することで実現される。次に図１０を参照して、上述の作成システム２の動作を実現させる処理について詳細に説明する。

通過点の作成指示のための位置指定、つまりピック点の指定は、出力装置３に表示された仮想空間上の点をクリックすることで行うことができる。その他に、通過点のタイプを指定した後、所望の点をクリックすることでも行うことができるようになっている。ここでは混乱を避けるため、図９の通過点作成処理は後者により通過点のタイプを指定する場合に実行される処理を抽出してその流れを示している。その流れはタイプ別に分ける形で示している。

先ず、ステップＳ１では、通過点のタイプ指定をユーザが行うのを待って、通過点の有無を判定する。既に作成した通過点が存在する場合、その旨が判定されてステップＳ１３に移行する。そうでない場合には、つまり通過点が存在しない場合には、その旨が判定されてステップＳ２に移行する。

ステップＳ２では、開始点の通過点（図中「始点通過点」と表記）で指定されたタイプを判定する。その指定でユーザが円中心を選択した場合、その旨が判定されてステップＳ８に移行する。一方、平面上をユーザが選択した場合には、その旨が判定されてステップＳ３に移行する。このようにして本実施の形態では、開始点の通過点の作成を指示する際のタイプ指定は、モデル基準のもののみ選択可能としている。

ステップＳ３では、ユーザがピック点を指定するのを待つ。その指定が行われると、ステップＳ４に移行して、指定されたピック点の位置を算出する。続くステップＳ５では、算出した位置のピック面の法線方向を通過方向ＶＰｓとして算出する。その後は、算出した位置、通過方向を通過点情報とする通過点ＰｓをステップＳ６で作成してからステップＳ７に移行する。

ステップＳ７では、次の通過点の作成が行われるか否か判定する。次の通過点の作成をユーザが選択した場合、判定はＹＥＳとなり、上記ステップＳ１に戻る。一方、通過点の作成の終了をユーザが指示した場合には、判定はＮＯとなり、ここで通過点作成処理を終了する。

特には図示していないが、設計結果を保存するか否かの問い合わせは、ステップＳ７でのＮＯの判定により必要に応じて、つまり保存が行われていない場合に行うようになっている。それにより保存していない設計結果は、その問い合わせ結果に従って処理するようにしている。また、最後に作成の通過点は、終了点の通過点Ｐｅと見なし、その位置や通過方向ＶＰｅを自動的に設定するようにしている。このため、更に通過点が追加された場合には、終了点と見なした通過点はユーザが指定のタイプとして扱うようにしている。そのようなタイプ変更は、ステップＳ７でのＹＥＳの判定により行っている。

上記ステップＳ８では、ユーザがピック点（ここでは円Ｓ）を指定するのを待つ。その指定が行われると、ステップＳ９に移行して、指定された円Ｓの中心位置を算出する。続くステップＳ１０では、円Ｓの中心軸方向（２つの方向のうちの一方）として通過方向を算出する。その算出後はステップＳ１１に移行して、ステップＳ１０で算出した通過方向の確認を行う。その確認の結果、算出した通過方向が不適切（ＮＧ）と判定した場合、ステップＳ１２に移行して、通過方向を反転させた後、再度ステップＳ１１で確認を行う。一方、確認の結果、算出した通過方向が適切（ＯＫ）と判定した場合には、ステップＳ６に移行する。

上記ステップＳ１１での確認は、開始点の通過点では行われない。これは、開始点の通過点では通過方向はピック面の法線方向（図６）としているからである。このため、開始点の通過点の場合、実際にはステップＳ１１での確認を行うことなくステップＳ６に移行することになる。

上記ステップＳ１３では、通過点で指定されたタイプを判定する。その指定でユーザが円中心を選択した場合、その旨が判定されてステップＳ８に移行する。その指定で平面上をユーザが選択した場合には、その旨が判定されてステップＳ３に移行する。その指定でユーザがオフセット、つまり位置基準として基準座標、或いは相対座標をユーザが選択した場合には、その旨が判定されてステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１３からステップＳ３に移行した場合、ステップＳ３〜Ｓ５では以下のような処理が行われる。
先ず、ステップＳ３では、ユーザがピック点を指定するのを待つ。その指定が行われると、ステップＳ４に移行して、指定されたピック点からピック面の法線方向に半径Ｒ分、移動した位置を算出する。続くステップＳ５では、ピック面の法線方向を軸にした通過方向を算出する。その算出は、親の通過点（直前に位置する通過点）、及び子の通過点（直後に位置する通過点）の各ピック位置からベクトルＣＶ１及びＣＶ２を求め、それらの和ベクトルＣＶ３を求め、その和ベクトルＣＶ３をピック面に投影したベクトルを求めることで行われる。

ステップＳ５での通過方向の算出は、実際には、次のピック点の指定が行われた後に実行される。しかし、ここでは通過点の作成時に行われる処理を明確にするために、そのような前後関係を無視している。

このようにステップＳ３〜Ｓ５で実行される処理の内容は、ステップＳ２及びＳ１３のうちの何れから移行するかによって異なっている。これは、ステップＳ２から移行する場合、指定されたピック点は開始点の通過点用に行われたと見なしているためである。それにより、そのピック点にインターフェース用の部品を配置することを想定したルート設計をユーザが行えるようにしている。

上記ステップＳ１４では、親の通過点から仮想空間上、初期値分オフセットさせた位置に通過点を仮表示し、その仮表示させた通過点と親の通過点を結ぶ線を表示させる。続くステップＳ１５では、仮表示させた通過点をマウスドラッグ、或いは数値入力により移動させる。その移動は、次のステップＳ１６でユーザがＯＫとするまで必要に応じて繰り返し行う。ステップＳ６にはユーザがＯＫ、つまり位置の移動の完了を指示することで移行する。

なお、本実施の形態では、開始点、及び終了点以外の通過点では基準とするモデル（ピック点）から所定のオフセット分（半径Ｒ分）、離すようにしているが、離さないようにしても良い。或いはそのオフセット分をユーザが任意に設定できるようにしても良い。また、クランプ部品の通過点では、次の通過点の位置指定により通過方向を確定させているが、クランプ部品で指定する円Ｓにより通過方向を確定させるようにしても良い。これは、指定する円Ｓはケーブルが入る側、或いは出る側と見なすことで行うことができる。

また、本実施の形態では、ルート設計を行う線状構造物はケーブルとし、そのルート設計を支援する対象物は、１個の製品として扱われる装置としている（図７Ａ〜図８）。しかし、線状構造物は、変形可能なもの（例えば柔軟性を有するもの）であれば、電線やケーブル、或いはワイヤ等であっても良く、空気や液体等の流体を流す、或いは内部に別の線状構造物を通すためのものであっても良い。３次元の設計データが存在すれば、仮想空間上で変形を考慮したルート設計を行えることから、その仮想空間上で扱える変形可能な細長い部品であればルート設計を支援する対象とすることができる。

ルート設計を支援する対象物については、自動車、自動二輪車、ＡＴＭ等の自動機、或いは別の電気製品などの線状構造物を必要とする他の装置であっても良い。以下のように、複数のそれぞれが異なる場所に設置された装置（例えばそれぞれが１個の最終的な製品として個別に扱われる装置）が対象物であっても良い。図１１及び図１２を参照して具体的に説明する。それら図１１及び図１２は、複数の装置を対象物とした場合の例を説明する図である。より具体的には、銀行等の金融機関が使用する建物内に設けられたスペースに複数のＡＴＭ等の自動機を設置する場合のものである。

図１１は、自動機７１毎に設置される装置を正面側から示す図である。図１１に示すように、１台の自動機７１には、係員との通話用の電話機７１及び防犯用のカメラ７３が付けられている。７４は、自動機７１を使用しようとする顧客への情報伝達用の表示装置である。

図１２は、自動機７１の背面側で行われた配線を示す図である。図１２に示すように、自動機７１は、その背面側が壁８０より少し突出させた形で設置される。各電話機７１、各カメラ７３、及び表示装置７４は壁８０に取り付けられて設置されている。８１は、それらを制御・管理するために設置されたサーバであり、そのサーバ８１は、不図示の別のサーバ、或いはホスト・コンピュータとＬＡＮ（ケーブル）等により接続されている。

各自動機７１は、サーバ８１とケーブル８２により接続されている。各電話機７１、各カメラ７３、及び表示装置７４はそれぞれケーブル８３、８４及び８５を介してサーバ８１と接続されている。各自動機７１に取り付けられたケーブル８２は、床の上に大部分が敷設され、他のケーブル８３〜８５は途中まで壁８０に貼るように設けられている。

図１２に示すように、複数の装置７１〜７４及び８１をケーブル８２〜８５により接続するルート設計は、各装置７１〜７４及び８１の設計データ、壁８０や床の形状データ（３次元データ）を用意し、ケーブルを通す壁８０、或いはサーバ８１を始点、或いは終点として扱う構造物とすることにより、仮想空間上で行えるようになる。そのため、複数の装置（及びそれらが設置される場所）も線状構造物のルート設計を行う対象物とすることができる。

複数の装置を対象物とする場合には、各装置、及び構造物（ここでは壁や床）は、本実施の形態における部品に相当する構成物として扱うこととなる。それにより、通過方向を自動的に設定する構成物は、対象物によって種類や範囲が変化する。このことから、構成物は部品に限定されるものではない。対象物とする複数の装置については、同じフロアに設置させなくとも良い。つまり異なるフロアに配置された複数の装置（及びそれらが設置される構造物）を対象物としても良い。

Claims (7)

1. 変形可能な線状構造物を対象物に取り付けるためのルート設計を支援するシステムであって、
   入力装置を介したユーザの指示に応じて、前記線状構造物が仮想空間上で通過すべき通過点を作成する編集手段と、
   前記編集手段により、前記仮想空間内の構成物を基準にするタイプの通過点を作成する場合に、該基準として指定された構成物に基づいて、該通過点の通過方向を含む通過点情報を作成して管理する通過点管理手段と、
   前記通過点管理手段が管理する通過点情報を用いて、前記仮想空間上に前記線状構造物が通るルートを生成するルート生成手段と、を具備し、
   前記通過点管理手段は、前記通過点が開始点の場合、前記構造物の面の法線を通過方向として設定し、前記通過点が終点の場合、前記構造物の面の法線の逆方向を通過方向として設定し、前記通過点が前記開始点、及び前記終点の何れでもない場合、前記構造物の面に平行な方向を通過方向として設定する
   ことを特徴とする設計支援システム。
2. 請求項１記載の設計支援システムであって、
   前記通過点管理手段は、前記仮想空間内の構成物を基準にするタイプの通過点として、所定の構成物の内部を通過させる通過点を前記編集手段が作成する場合に、該所定の構成物に定義されている方向のうちの一つを該通過点の通過方向として設定して管理する。
3. 請求項１記載の設計支援システムであって、
   前記通過点情報は、前記通過点の位置を含み、
   前記通過点管理手段は、前記通過点が前記ルートの開始点、及び終了点のうちの何れにも該当しない場合、該通過点の位置として、前記基準として指定の構成物から所定の距離分、離れた位置を設定する。
4. 変形可能な線状構造物を対象物に取り付けるためのルート設計を支援するシステムであって、
   入力装置を介したユーザの指示に応じて、前記線状構造物が仮想空間上で通過すべき通過点を作成する編集手段と、
   前記編集手段により、前記仮想空間内の所定の構成物の内部を通過させる通過点を作成する場合に、該所定の構成物に定義されている方向のうちの一つを該通過点の通過方向として設定して管理する通過点管理手段と、
   前記通過点管理手段が管理する通過方向を用いて、前記仮想空間上に前記線状構造物が通るルートを生成するルート生成手段と、を具備し、
   前記通過点管理手段は、前記通過点が開始点の場合、前記構造物の面の法線を通過方向として設定し、前記通過点が終点の場合、前記構造物の面の法線の逆方向を通過方向として設定し、前記通過点が前記開始点、前記終点、及び前記所定の構造物の内部を通過させる通過点の何れでもない場合、前記構造物の面に平行な方向を通過方向として設定する
   ことを特徴とする設計支援システム。
5. 変形可能な線状構造物を対象物に取り付けるためのルート設計をコンピュータにより支援する方法であって、
   入力装置を介したユーザの指示に応じて、前記線状構造物が仮想空間上で通過すべき通過点を作成する編集処理を行い、
   前記編集処理により、前記仮想空間内の構成物を基準にするタイプの通過点を作成する場合に、該タイプの通過点を、前記ルートの開始点、該ルートの終了点、及び他の通過点に分類し、該分類別に異なる通過方向を設定して管理し、
   前記開始点の場合、前記構造物の面の法線を通過方向として設定し、前記終点の場合、前記構造物の面の法線の逆方向を通過方向として設定し、前記他の通過点の場合、前記構造物の面に平行な方向を通過方向として設定する
   ことを特徴とする設計支援方法。
6. 変形可能な線状構造物を対象物に取り付けるためのルート設計を支援する設計支援システムの構築に用いられるコンピュータに、
   入力装置を介したユーザの指示に応じて、前記線状構造物が仮想空間上で通過すべき通過点を作成する編集機能と、
   前記編集機能により、前記仮想空間内の構成物を基準にするタイプの通過点を作成する場合に、該基準として指定された構成物に基づいて、該通過点の通過方向を含む通過点情報を自動作成して管理する通過点管理機能と、
   前記通過点管理機能により管理する通過点情報を用いて、前記仮想空間上に前記線状構造物が通るルートを生成するルート生成機能と、を実現させ、
   前記通過点管理機能は、前記通過点が開始点の場合、前記構造物の面の法線を通過方向として設定し、前記通過点が終点の場合、前記構造物の面の法線の逆方向を通過方向として設定し、前記通過点が前記開始点、及び前記終点の何れでもない場合、前記構造物の面に平行な方向を通過方向として設定する
   ことを特徴とするプログラム。
7. 変形可能な線状構造物を対象物に取り付けるためのルート設計を支援する設計支援システムの構築に用いられるコンピュータに、
   入力装置を介したユーザの指示に応じて、前記線状構造物が仮想空間上で通過すべき通過点を作成する編集機能と、
   前記編集機能により、前記仮想空間内の所定の構成物の内部を通過させる通過点を作成する場合に、該所定の構成物に定義されている方向のうちの一つを該通過点の通過方向として設定して管理する通過点管理機能と、
   前記通過点管理機能により管理する通過点情報を用いて、前記仮想空間上に前記線状構造物が通るルートを生成するルート生成機能と、を実現させ、
   前記通過点管理機能は、前記通過点が開始点の場合、前記所定の構造物の面の法線を通過方向として設定し、前記通過点が終点の場合、前記所定の構造物の面の法線の逆方向を通過方向として設定し、前記通過点が前記開始点、前記終点、及び前記所定の構造物の内部を通過させる通過点の何れでもない場合、前記構造物の面に平行な方向を通過方向として設定する
   ことを特徴とするプログラム。

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