JP5797020B2

JP5797020B2 - 艤装部品組付位置の採寸方法

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Publication number: JP5797020B2
Application number: JP2011125353A
Authority: JP
Inventors: 服部　博; 博服部; 弘西岡; 一則中本
Original assignee: Japan Marine United Corp
Current assignee: Japan Marine United Corp
Priority date: 2011-06-03
Filing date: 2011-06-03
Publication date: 2015-10-21
Anticipated expiration: 2031-06-03
Also published as: JP2012252577A

Description

本発明は、艤装部品組付位置の採寸方法に関し、特に、船舶、プラント、鉄道車両等の大型構造物の製造過程において、配管、電気機器、支持台等の艤装部品の組付作業の効率化を図ることができる艤装部品組付位置の採寸方法に関する。

従来、船舶、プラント、鉄道車両等の大型構造物の建造過程において、配管、電気機器、支持台等の艤装部品を船体、車体、壁面、床面、天井等の部分に組み付ける工程（以下、「艤装工程」と称する。）がある。かかる艤装工程は、大型構造物を複数のブロックに分割したブロック単位、艤装部品を作業者が組み付け易い姿勢に変更したブロック毎に分割した姿勢単位、艤装部品のエリア、分量、作業時間等の条件によって分割した作業単位等により複数の単位に細分化される。一作業単位には、数百点もの艤装部品が含まれることも少なくない。かかる艤装部品の組付作業では、従来、二次元の図面に記載された寸法に基づいて艤装部品の組付位置を特定している。

しかしながら、図面に記載された艤装部品の寸法は、設計者が記載した寸法であり、設計上は都合のよい寸法であっても、組付作業の現場では判断又は計測し難く、扱い難い寸法であることが少なくない。例えば、設計時において、機器の組付位置は、大骨（ウェブ、バルクヘッド、トランス、ロンジ、フレーム材等）から機器中心の距離で設計しており、機器を支持する支持台も機器中心を基準として設計され、図面にもそれらの寸法が表記されている。しかし、現場では機器中心からの寸法は計測し難いため、機器中心から支持台端面までの寸法を計算して、支持台端面からメジャーで計測した寸法で確認している。

ところで、現在、船舶、プラント、鉄道車両、自動車等の種々の構造物について、３Ｄ（三次元）−ＣＡＤ（Computer Aided Design）による設計が主流になっている。３Ｄ−ＣＡＤによる設計図は、一般に、部品の組み立て状態を３Ｄビューワで画面上に表示したり、三次元モデル（３Ｄ−ＣＡＤモデル、３Ｄビューワモデルを含む）を紙にプリントアウトしたりすることができ、従来、二次元的、平面的にしか把握できなかった複雑な組み立て状態を立体的に表現することができ、理解し易くすることができる。また、かかる三次元モデルを使用することにより、設計効率を改善することもできる（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載には、構造物の三次元形状を示す三次元モデルについて、入力手段から入力される、前記構造物に対する構成要素、及び前記構造物に係る所定の寸法を測定するための寸法測定ポイントに基づいて、前記構造物に対する所定方向の慣性荷重に対する所定の演算を行うための演算要素を作成する演算要素作成手段を有し、三次元モデルに対して構成要素及び寸法測定ポイントを入力すれば、演算要素が作成され、この演算要素を用いて構造物に対する所定方向の慣性荷重に対する所定の演算及び判定結果が得られ、設計者が演算判定結果を得るための手間を削減することができる構造物設計システムが開示されている。

特開２００６−２０１９７２号公報

上述した二次元の図面を使用した艤装工程では、図面が透視図や陰線表示の表現となっており、艤装部品の三次元的な配置状態を把握し難いという問題があった。また、透視図では、表示されている裏側の内部構造材は、実際の作業現場では視認できる位置に存在しておらず、かかる内部構造材を基準にして寸法を計測することは困難であった。例えば、多くの艤装部品は、ＮＣマーキン装置で組付位置を船殻上に印字しているが、一般に、反骨面となるデッキ面にはマーキンがなく、基準となる船殻部材が少ないため、裏骨（溶接線）からの寸法の計測が必要となっており、裏骨（溶接線）の位置を正確に把握することは難しい。

また、配管の組付位置は、配管を支持する支持台の位置によって影響を受けることから、支持台の組付位置を正確に割り当てる必要があり、支持台の組付位置が寸法表示されていない場合には、配管中心からの距離を利用して手計算で算出する必要があり、組付作業が遅延していた。

また、一般的な支持台は、アングル材により構成された脚部と、配管等の対象機器を支持する支持部と、を有し、前記脚部の先端には平板部材により構成されるパッド部が配置されることもある。かかるパッド部を有する脚部では、パッド部からの寸法ではなく、アングル材からの寸法が基準とされる。しかし、パッド部は、３Ｄ−ＣＡＤで作成される部品としての支持台の構成部材であり、部品としての支持台の端部を構成することから、寸法計測を行う際にパッド部の取付面から寸法を計測してしまうこととなる。

一方、作業現場では、アングル材からの寸法を基準として組付作業を行なう必要があるため、パット部の取付面から採寸した場合、アングル材からの寸法を手計算により算出しなければならず、組付作業が遅延する要因となっていた。また、誤ってパッド部から寸法計測又は寸法表示された二次元の図面が作業現場に供された場合には、縮小された図面では作業者が気付かずに取り付けてしまい、位置ズレが発生することとなる。

すなわち、二次元の図面を使用した艤装工程では、図面の解読に時間を要し、設計上の寸法を作業現場で確認することが難しく、組付作業の効率が低下していた。

また、上述した３Ｄ−ＣＡＤは、一般に設計ツールとして使用されており、設計の効率を改善することはできても、組付作業性を考慮したものにはなっていない。したがって、三次元モデルを３Ｄビューワで画面上に表示したり、三次元モデルを紙にプリントアウトしたりした場合であっても、従来の二次元図面と同様の問題が生じていた。

また、３Ｄ−ＣＡＤ上で寸法を計測する場合、正確な計測ポイントが取れているか否か、３Ｄビューワ上で拡大して確認する必要があるとともに、計測対象の二点を正確に選択するためにビューの移動や回転操作を繰り返す必要があり、効率よく作業を行うためには、経験と慣れが必要であった。

本発明は、上述した問題点に鑑み創案されたものであり、三次元モデルを使用して艤装部品の組付作業時に計測し易い寸法を表示することにより、艤装作業の効率の向上を図ることができる艤装部品組付位置の採寸方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、艤装対象の構造物に艤装部品を組み付ける艤装作業における前記艤装部品の組付位置をコンピュータにより生成された三次元モデル上で寸法を表示するための艤装部品組付位置の採寸方法であって、前記コンピュータが、前記艤装部品の三次元モデルが前記構造物の三次元モデルに接触している接触部を特定する接触部抽出工程と、前記コンピュータが、前記接触部に対して前記構造物の三次元モデルの接触面から離隔したオフセット面における前記艤装部品の三次元モデルの断面形状を算出する断面形状算出工程と、前記コンピュータが、前記断面形状を含むバウンディングボックスを作成し、該バウンディングボックスと前記断面形状とを基に前記寸法を計測する採寸基準点を抽出する採寸基準点抽出工程と、前記コンピュータが、前記採寸基準点から前記接触面に平行な二軸に法線ベクトルを延出し前記オフセット面に投影した前記接触面の端面部又は前記オフセット面上の船殻部材又は他の艤装部品の三次元モデルとの交点を求めて寸法計測点を算出する寸法計測点算出工程と、前記コンピュータが、前記採寸基準点と前記寸法計測点との距離を算出して前記構造物又は前記艤装部品の三次元モデル上に前記寸法として表示する寸法表示工程と、を有する、ことを特徴とする艤装部品組付位置の採寸方法が提供される。

前記採寸基準点抽出工程は、前記コンピュータが、前記バウンディングボックスに沿った前記断面形状の隣り合う二辺の長さの合計値を算出し、該合計値が最大値となる前記二辺が共有する頂点を採寸基準点として抽出する、又は、前記合計値が対応する前記バウンディングボックスの合計値に対して一定の割合以上となる前記二辺が共有する頂点を全て採寸基準点として抽出するようにしてもよい。

前記断面形状の前記合計値が前記割合以上とならない場合は、前記コンピュータが、前記バウンディングボックスの全ての頂点を採寸基準点として抽出するようにしてもよい。

また、前記寸法が基準値以上である場合又は前記オフセット面の上下に前記寸法よりも近接する近接部品が存在する場合に、前記コンピュータが、前記オフセット面を上下に平行移動させて前記寸法計測点を再設定する寸法計測点再設定工程を有していてもよい。

前記接触部抽出工程は、前記コンピュータが、前記艤装部品の三次元モデルと前記構造物の三次元モデルとの間隔が閾値以下である場合に接触していると判断して前記接触部を特定するようにしてもよい。

前記寸法表示工程は、前記寸法が、正常値、異常値、超過値又は裏骨値であるか否かによって、前記コンピュータが引き出し線の色を変更するようにしてもよい。

また、前記コンピュータが、前記構造物の三次元モデルの表面に格子状のマトリックス定盤を設定するマトリックス設定工程を有し、前記寸法計測点算出工程は、前記コンピュータが、前記オフセット面に投影した前記マトリックス定盤との交点を前記寸法計測点として算出するようにしてもよい。

上述した本発明に係る艤装部品組付位置の採寸方法によれば、三次元モデル上において、艤装部品と構造物との接触部を特定し、そのオフセット面において艤装部品の断面形状を特定することにより、艤装作業時に採寸し易い艤装部品の形状を特定して寸法を表示することができる。したがって、作業現場において脚部の位置を明確に把握することができ、組付作業の効率化を図ることができる。また、三次元モデルを使用していることから、艤装部品の三次元的な配置状態を作業現場において容易に把握することができる。

また、設計上の寸法ではなく、艤装部品の組付作業用に採寸基準点及び寸法計測点を設定していることから、組付中心のような作業現場において計測し難い計測点を低減することができ、組付作業の効率化を図ることができる。

また、採寸する際に計測点（採寸基準点及び寸法計測点）を明確にしていることから、組付作業時に、３Ｄビューワ上で計測点が正確であるか否かを事後的に確認する必要がなく、組付作業の効率化を図ることができる。

したがって、本発明に係る艤装部品組付位置の採寸方法によれば、三次元モデルを使用して艤装部品の組付作業時に計測し易い寸法を表示することにより、艤装作業の効率の向上を図ることができる。

本発明の第一実施形態に係る艤装部品組付位置の採寸方法を示すフロー図である。接触部抽出工程の説明図であり、（ａ）は艤装部品の三次元モデル、（ｂ）は接触判定状態、を示している。断面形状算出工程の説明図であり、（ａ）は艤装部品の三次元モデル、（ｂ）はオフセット面の形成方法、（ｃ）はオフセット面における脚部の断面形状、を示している。採寸基準点抽出工程の説明図であり、（ａ）はアングル材の場合、（ｂ）はチャンネル材の場合、（ｃ）はフラットバーの場合、（ｄ）は筒状部材の場合、を示している。寸法計測点算出工程及び寸法表示工程の説明図であり、（ａ）は寸法計測点算出工程、（ｂ）及び（ｃ）は寸法表示工程、を示している。本発明の他の実施形態に係る艤装部品組付位置の採寸方法を示すフロー図であり、（ａ）は第二実施形態、（ｂ）は第三実施形態、を示している。第二実施形態における寸法計測点再設定工程の説明図であり、（ａ）はオフセット面を上方に平行移動した場合、（ｂ）はオフセット面を下方に平行移動した場合、を示している。第三実施形態におけるマトリックス設定工程の説明図であり、（ａ）はマトリックス定盤の一例、（ｂ）はマトリックス定盤を有する三次元モデル、（ｃ）はマトリックス定盤を使用した寸法表示状態、を示している。

以下、本発明の実施形態について図１〜図８を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の第一実施形態に係る艤装部品組付位置の採寸方法を示すフロー図である。図２は、接触部抽出工程の説明図であり、（ａ）は艤装部品の三次元モデル、（ｂ）は接触判定状態、を示している。図３は、断面形状算出工程の説明図であり、（ａ）は艤装部品の三次元モデル、（ｂ）はオフセット面の形成方法、（ｃ）はオフセット面における脚部の断面形状、を示している。図４は、採寸基準点抽出工程の説明図であり、（ａ）はアングル材の場合、（ｂ）はチャンネル材の場合、（ｃ）はフラットバーの場合、（ｄ）は筒状部材の場合、を示している。図５は、寸法計測点算出工程及び寸法表示工程の説明図であり、（ａ）は寸法計測点算出工程、（ｂ）及び（ｃ）は寸法表示工程、を示している。

本発明の第一実施形態に係る艤装部品組付位置の採寸方法は、図１〜図５に示したように、艤装対象の構造物１に艤装部品２を組み付ける艤装作業における艤装部品２の組付位置を三次元モデルＭ上で寸法を表示するための艤装部品組付位置の採寸方法であって、艤装部品２が構造物１に接触している接触部２１を特定する接触部抽出工程（ＳＰ１０１）と、接触部２１に対して構造物１の接触面１１から離隔したオフセット面Ｆにおける艤装部品２の断面形状Ｇを算出する断面形状算出工程（ＳＰ１０２）と、断面形状Ｇから寸法を計測する採寸基準点３を抽出する採寸基準点抽出工程（ＳＰ１０３）と、採寸基準点３から接触面１１に平行な二軸に法線ベクトル３１〜３４を延出しオフセット面Ｆに投影した接触面１１の端面部１２又はオフセット面Ｆ上の壁面部１３（船殻部材又は他の艤装部品）との交点を求めて寸法計測点４を算出する寸法計測点算出工程（ＳＰ１０４）と、採寸基準点３と寸法計測点４との距離を算出して三次元モデルＭ上に寸法として表示する寸法表示工程（ＳＰ１０５）と、を有する。

図１に示した艤装部品組付位置の採寸方法は、船舶、プラント、鉄道車両等の大型構造物の建造過程において、配管、電気機器、支持台等の艤装部品２を船体、車体、壁面、床面、天井等の部分（構造物１）に組み付ける艤装工程に使用される。かかる艤装工程は、大型構造物を複数のブロックに分割したブロック単位、艤装部品を作業者が組み付け易い姿勢に変更したブロック毎に分割した姿勢単位、艤装部品のエリア、分量、作業時間等の条件によって分割した作業単位等により複数の単位に細分化される。

構造物１は、例えば、ブロック単位に設定される。また、大型構造物が船舶の場合、構造物１には、船体外板、甲板、縦通壁等の船体や船倉の外殻を構成する部材だけでなく、船体外板や甲板等に接続される船殻部材（ロンジ、フレーム、ブラケット、フラットバー等）や板継も含まれる。艤装作業の現場で作業員が一人で計測できる距離は２〜３ｍ程度であるため、艤装部品２の組付位置を表示する寸法は、艤装部品２と近接した位置に存在する複数の船殻部材を基準にすることが多い。そして、艤装部品２の図面等に記載された寸法は、設計上では都合のよいものであったとしても、現場での艤装作業に最適な寸法になっていないことが多い。そこで、本発明は、３Ｄ−ＣＡＤ等によって得られる三次元モデルＭを利用して、艤装作業に最適な採寸を行い、三次元モデルＭ上に表示することによって、艤装作業の効率を改善しようとするものである。なお、本発明において、三次元モデルＭには、３Ｄ−ＣＡＤモデルや３Ｄビューワモデルも含まれるものとする。

接触部抽出工程（ＳＰ１０１）は、艤装部品２の採寸する箇所を特定する工程である。図２（ａ）に示したように、艤装部品２は、一般に、複数の箇所（図では４箇所）が構造物１に組み付けられることから、この接触部２１を採寸箇所として特定する。接触部２１は、構造物１の接触面１１と隙間なく接触しているものであるが、三次元モデルＭの作成上又は設計上の誤差から接触部２１の位置が接触面１１からずれている場合がある。そこで、図２（ｂ）に示したように、艤装部品２と構造物１との間隔が閾値δ以下である場合に接触していると判断して接触部２１を特定するようにしてもよい。かかる処理により、採寸が必要な箇所の寸法漏れを抑制することができる。なお、閾値δは任意に設定できる数値であり、例えば、構造物１が船舶の場合には、２０〜３０ｍｍ程度に設定される。

断面形状算出工程（ＳＰ１０２）は、艤装部品２の採寸し易い又は採寸すべき箇所を割り出す工程である。例えば、艤装部品２が、図３（ａ）に示したような配管支持台である場合を考える。配管支持台は、例えば、アングル材により構成された脚部２ａと、脚部２ａの先端に配置された平板部材により構成されるパッド部２ｂと、配管を支持する支持部２ｃと、を有する。かかる配管支持台では、脚部２ａの組付位置が重要であることから、脚部２ａを構成するアングル材から採寸することが好ましい。そこで、図３（ｂ）に示したように、構造物１の接触面１１から一定の距離α（オフセット量）だけ離隔したオフセット面Ｆを設定する。そして、図３（ｃ）に示したように、オフセット面Ｆにおける艤装部品２の脚部２ａの断面形状Ｇ（図の斜線部）を算出する。このようにオフセット面Ｆを設定することにより、パッド部２ｂを除外した艤装部品２の採寸すべき箇所を含む断面形状を割り出すことができ、正しい採寸箇所を特定することができる。なお、距離αは任意に設定できる数値であり、対象とするパッド部２ｂの厚さよりも大きく、例えば、パッド部２ｂの厚さが１０ｍｍの場合には、距離αは１５〜２５ｍｍ程度に設定される。

なお、艤装部品２におけるパッド部２ｂの脚部２ａへの取付精度を規定する等の対応により、パッド部２ｂで採寸可能な場合には、距離α（オフセット量）を、対象とするパッド部２ｂの厚さよりも小さく、例えば、パッド部２ｂの厚さが１０ｍｍの場合には、距離αを５ｍｍ程度に設定するようにしてもよい。

採寸基準点抽出工程（ＳＰ１０３）は、断面形状Ｇから採寸すべきポイントを選定する工程である。具体的には、採寸基準点抽出工程（ＳＰ１０３）は、断面形状Ｇを含む矩形のバウンディングボックスＨを作成し、バウンディングボックスＨに沿った断面形状Ｇの隣り合う二辺の長さの合計値σを算出し、合計値σが最大値となる二辺が共有する頂点を採寸基準点３として抽出する。

例えば、まず、艤装部品２の脚部２ａが、アングル材（Ｌ形鋼、山形鋼ともいう）の場合について説明する。図４（ａ）に示したように、艤装部品２の脚部２ａがアングル材の場合、オフセット面Ｆにおける断面形状ＧはＬ字形状を有する。このＬ字形状の全体を含む最小の四角形であるバウンディングボックスＨ（破線で表示）を作成する。バウンディングボックスＨの頂点を図示したようにＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとする。いま、断面形状Ｇの一部の角点は、頂点Ａ，Ｂ，Ｄと一致しているものとし、バウンディングボックスＨの辺ＢＣ上の角点をＢ´、バウンディングボックスＨの辺ＣＤ上の角点をＤ´とする。また、断面形状Ｇの辺ＡＢ，ＡＤの長さをそれぞれ７５ｍｍとし、断面形状Ｇの辺ＢＢ´，ＤＤ´の長さをそれぞれ６ｍｍとする。このとき、バウンディングボックスＨの各頂点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおいて、断面形状Ｇの隣り合う二辺の長さの合計値σは、頂点Ａ：辺ＡＢ＋辺ＡＤ＝１５０ｍｍ、頂点Ｂ：辺ＡＢ＋辺ＢＢ´＝８１ｍｍ、頂点Ｃ：辺ＢＢ´＋辺ＤＤ´＝１２ｍｍ、頂点Ｄ：辺ＡＤ＋辺ＤＤ´＝８１ｍｍ、と求めることができる。そして、合計値σの最大値は、頂点Ａの１５０ｍｍであるから、頂点Ａを採寸基準点３として決定する。

また、採寸基準点３の決定方法として、合計値σが対応するバウンディングボックスＨの合計値Σに対して一定の割合以上となる二辺が共有する頂点を全て採寸基準点３として抽出するようにしてもよい。例えば、図４（ａ）に示したアングル材の場合に、バウンディングボックスＨの合計値Σ（すなわち、全周の長さ）は３００ｍｍである。かかる合計値Σに対して５０％以上（すなわち、１５０ｍｍ以上）の合計値σを有する頂点Ａを採寸基準点３として抽出する。この場合、合計値σの最大値を算出する必要はなく、一定の割合以上であるか否かを判断するのみでよい。なお、割合は任意に設定できる数値であり、５０％に限定されるものではない。

さらに、断面形状Ｇの合計値σが一定の割合（例えば、５０％）以上とならない場合は、バウンディングボックスＨの全ての頂点Ａ〜Ｄを採寸基準点３として抽出するようにしてもよい。このように、各頂点Ａ〜Ｄについて優劣をつけることができない場合には、特定の頂点に採寸基準点３を決定する必要はない。かかる処理により、採寸基準点３の決定方法を容易にすることができ、演算処理に要する時間を短縮することができる。なお、合計値σの最大値により採寸基準点３を決定する場合であっても、合計値σの最大値が一定の割合（例えば、５０％）未満である場合には、合計値σの最大値を無視して、バウンディングボックスＨの全ての頂点Ａ〜Ｄを採寸基準点３として抽出するようにしてもよい。

次に、艤装部品２の脚部２ａがチャンネル材（溝形鋼ともいう）の場合について説明する。図４（ｂ）に示したように、艤装部品２の脚部２ａがチャンネル材の場合、オフセット面Ｆにおける断面形状Ｇはコ字形状（又は角型Ｕ字形状）を有する。そして、断面形状Ｇの全体を含む最小の頂点Ａ〜Ｄを有する四角形であるバウンディングボックスＨ（破線で表示）を作成する。いま、断面形状Ｇの一部の角点は、頂点Ａ〜Ｄと一致しているものとし、バウンディングボックスＨの辺ＣＤ上の角点をＣ´，Ｄ´とする。また、断面形状Ｇの辺ＡＢの長さを１００ｍｍとし、断面形状Ｇの辺ＢＣ，ＡＤの長さをそれぞれ５０ｍｍとし、断面形状Ｇの辺ＣＣ´，ＤＤ´の長さをそれぞれ８ｍｍとする。このとき、バウンディングボックスＨの各頂点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおいて、断面形状Ｇの隣り合う二辺の長さの合計値σは、頂点Ａ：辺ＡＢ＋辺ＡＤ＝１５０ｍｍ、頂点Ｂ：辺ＡＢ＋辺ＢＣ＝１５０ｍｍ、頂点Ｃ：辺ＢＣ＋辺ＣＣ´＝５８ｍｍ、頂点Ｄ：辺ＡＤ＋辺ＤＤ´＝５８ｍｍ、と求めることができる。そして、合計値σの最大値は、頂点Ａ及び頂点Ｂの１５０ｍｍであるから、頂点Ａ及び頂点Ｂを採寸基準点３として決定する。また、バウンディングボックスＨの合計値Σ（すなわち、全周の長さ）は３００ｍｍであることから、合計値Σに対して５０％以上（すなわち、１５０ｍｍ以上）の合計値σを有する頂点Ａ及び頂点Ｂを採寸基準点３として抽出するようにしてもよい。

次に、艤装部品２の脚部２ａがフラットバー（平鋼ともいう）の場合について説明する。図４（ｃ）に示したように、艤装部品２の脚部２ａがフラットバーの場合、オフセット面Ｆにおける断面形状Ｇは長方形を有する。そして、断面形状Ｇは、頂点Ａ〜Ｄを有する四角形であるバウンディングボックスＨ（破線で表示）と一致することとなる。この場合、バウンディングボックスＨの各頂点Ａ〜Ｄにおいて、断面形状Ｇの隣り合う二辺の長さの合計値σは全て同じ値となる。したがって、全ての合計値σが最大値であり、全ての頂点Ａ〜Ｄを採寸基準点３として決定する。

次に、艤装部品２の脚部２ａが筒状部材（例えば、パイプ、配管等）の場合について説明する。図４（ｄ）に示したように、艤装部品２の脚部２ａが筒状部材の場合、オフセット面Ｆにおける断面形状Ｇは円形である。そして、頂点Ａ〜Ｄを有する四角形であるバウンディングボックスＨ（破線で表示）は、断面形状Ｇの接線により構成される。この場合、バウンディングボックスＨの各頂点Ａ〜Ｄにおいて、断面形状Ｇの隣り合う二辺の長さの合計値σは全て同じ値となる。したがって、全ての合計値σが最大値であり、全ての頂点Ａ〜Ｄを採寸基準点３として決定する。このように、本実施形態では、艤装部品２が円筒部材の場合であっても、円筒部材の中心点からではなく、バウンディングボックスＨの頂点Ａ〜Ｄから採寸することができ、艤装作業の現場における作業効率を改善することができる。

また、筒状部材の中心点Ｏを採寸基準点３とすることが好ましい場合には、バウンディングボックスＨが正方形であり、かつ、バウンディングボックスＨに艤装部品２の稜線が含まれていないことを判定条件として、艤装部品２の断面形状Ｇは円形であると認識し、バウンディングボックスＨの中心点Ｏを採寸基準点３として決定するようにしてもよい。

なお、艤装部品２の形状は、上述したアングル材、チャンネル材、フラットバー及び筒状部材に限定されるものではなく、Ｔ形鋼、Ｉ形鋼、Ｈ形鋼、Ｚ形鋼等、種々の断面形状Ｇを有する艤装部品２に適用することができ、同様の手順によって採寸基準点３を抽出することができる。

寸法計測点算出工程（ＳＰ１０４）は、採寸基準点３から寸法を計測するためのポイントを選定する工程である。図５（ａ）に示したように、例えば、構造物１は、オフセット面Ｆ上に投影された三つの端面部１２及びオフセット面Ｆ上の船殻部材又は他の艤装部品の壁面部１３を有するものとする。また、ＸＹ座標は、図示したように、艤装部品２（アングル材）の各辺に沿って設定されているものとする。そして、Ｘ軸の正方向（＋Ｘ）、Ｘ軸の負方向（−Ｘ）及びＹ軸の負方向（−Ｙ）に端面部１２が配置され、Ｙ軸の正方向（＋Ｙ）に壁面部１３が配置されているものとする。

いま、艤装部品２の採寸基準点３は頂点Ａであるから、この頂点ＡからＸＹ座標に沿って四本の法線ベクトル（＋Ｘ方向の法線ベクトル３１、−Ｘ方向の法線ベクトル３２、＋Ｙ方向の法線ベクトル３３、−Ｙ方向の法線ベクトル３４）を引く。そして、＋Ｘ方向の法線ベクトル３１と端面部１２との交点をＰ、−Ｘ方向の法線ベクトル３２と端面部１２との交点をＱ、＋Ｙ方向の法線ベクトル３３と壁面部１３との交点をＲ、−Ｙ方向の法線ベクトル３４と端面部１２との交点をＳとする。

ここで、例えば、ＡＰの距離が８００ｍｍ、ＡＱの距離が２５０ｍｍ、ＡＲの距離が２８０ｍｍ、ＡＳの距離が３５０ｍｍであるとすれば、±Ｘ方向における最短距離、±Ｙ方向における最短距離を有する交点を寸法計測点４として選択する。±Ｘ方向における最短距離はＡＱの２５０ｍｍであり、±Ｙ方向における最短距離はＡＲの２８０ｍｍであるから、交点Ｑ及び交点Ｒが寸法計測点４として選択される。このようにＸＹ方向における最短距離を有する交点を寸法計測点４として算出することにより、艤装作業の現場において艤装対象の艤装部品２から近接した位置から寸法を計測することができ、計測作業の負担を軽減することができる。

寸法表示工程（ＳＰ１０５）は、採寸基準点３と寸法計測点４との距離（寸法）を三次元モデルＭ上に表示する工程である。上述した接触部抽出工程（ＳＰ１０１）〜寸法計測点算出工程（ＳＰ１０４）により決定された採寸基準点３及び寸法計測点４に基づいて、採寸基準点３と寸法計測点４との距離（寸法）を算出し、図５（ｂ）に示したように、引き出し線及び寸法を三次元モデルＭ上に表示させる。このとき、表示する寸法が、正常値、異常値、超過値又は裏骨値であるか否かによって引き出し線や寸法の色を変更するようにしてもよい。例えば、正常値の場合は青色、異常値の場合は赤色、超過値の場合は黄色、裏骨値の場合は紫色等に設定される。

ここで、異常値とは、艤装部品２の種類や構造物１の構造等の観点からあり得ない数値を示している場合を意味する。具体的には、上限値及び下限値を設定し、上限値〜下限値の範囲から外れる場合に異常値として判定する。また、超過値とは、艤装作業において作業員が一人で計測できる寸法であるか否かを意味する。具体的には、２〜３ｍの範囲内で閾値を設定し、閾値を超える場合に超過値として判定する。また、裏骨値とは、寸法が裏骨（溶接線）から計測されている場合を意味する。裏骨値を使用する場合には、視覚により正確な位置を把握することが難しいため、チョーク等で擦ることにより裏骨（溶接線）を視覚的に認識し易くする必要がある。なお、正常値とは、異常値、超過値及び裏骨値のいずれにも該当しない場合を意味する。

ところで、艤装部品２が複数の脚部２ａを有する場合には、艤装部品２が図面通りに製作されていることを条件として、一つの脚部２ａについての組付寸法がわかれば、艤装部品２の組付作業を実施することができ、脚部２ａごとに採寸する必要がなく、採寸の手間を軽減することができる。

また、近接する船殻部材（例えば、構造物１）を寸法計測点４とするよりも近接する他の艤装部品２の採寸基準点３から寸法を計測した方が採寸の手間を軽減することができる場合もある。このような場合には、図５（ｃ）に示したように、先に計測した艤装部品２の採寸基準点３に対して、次に計測する艤装部品２の脚部２ａの内で最も近い脚部２ａを選択して、先に計測した艤装部品２の採寸基準点３を次に計測する艤装部品２の寸法計測点４であると扱い、寸法計測面における±Ｘ方向及び±Ｙ方向における最短寸法を計測して表示するようにしてもよい。

上述した本実施形態に係る艤装部品組付位置の採寸方法によれば、三次元モデルＭ上において、艤装部品２と構造物１との接触部２１を特定し、そのオフセット面Ｆにおいて艤装部品２の断面形状Ｇを特定することにより、艤装作業時に採寸し易い艤装部品２の形状を特定して寸法を表示することができる。したがって、作業現場において艤装部品２の位置を明確に把握することができ、組付作業の効率化を図ることができる。また、三次元モデルＭを使用していることから、艤装部品２の三次元的な配置状態を作業現場において容易に把握することができる。また、設計上の寸法ではなく、艤装部品２の組付作業用に採寸基準点３及び寸法計測点４を設定していることから、作業現場において計測し難い計測点を低減することができ、組付作業の効率化を図ることができる。また、採寸する際に計測点（採寸基準点３及び寸法計測点４）を明確にしていることから、組付作業時に、３Ｄビューワ上で計測点が正確であるか否かを事後的に確認する必要がなく、組付作業の効率化を図ることができる。したがって、本実施形態に係る艤装部品組付位置の採寸方法によれば、三次元モデルＭを使用して艤装部品２の組付作業時に計測し易い寸法を表示することにより、艤装作業の効率の向上を図ることができる。

次に、本発明の他の実施形態に係る艤装部品組付位置の採寸方法について説明する。ここで、図６は、本発明の他の実施形態に係る艤装部品組付位置の採寸方法を示すフロー図であり、（ａ）は第二実施形態、（ｂ）は第三実施形態、を示している。図７は、第二実施形態における寸法計測点再設定工程の説明図であり、（ａ）はオフセット面を上方に平行移動した場合、（ｂ）はオフセット面を下方に平行移動した場合、を示している。図８は、第三実施形態におけるマトリックス設定工程の説明図であり、（ａ）はマトリックス定盤の一例、（ｂ）はマトリックス定盤を有する三次元モデル、（ｃ）はマトリックス定盤を使用した寸法表示状態、を示している。なお、第一実施形態の説明で使用した構成部品と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。

図６（ａ）に示した第二実施形態は、採寸基準点３から寸法計測点４までの寸法が基準値β以上である場合又はオフセット面Ｆの上下に採寸基準点３から寸法計測点４までの寸法よりも近接する近接船殻部材５が存在する場合に、オフセット面Ｆを上下に平行移動させて寸法計測点４を再設定する寸法計測点再設定工程（ＳＰ１０６）を有する。

かかる寸法計測点再設定工程（ＳＰ１０６）は、寸法計測点算出工程（ＳＰ１０４）により寸法計測点４を算出し、採寸基準点３から寸法計測点４までの寸法を算出した後、かかる寸法が、例えば、異常値や超過値である場合に、オフセット面Ｆの位置を変更して他の近接する部品（構造物１又は船殻部材）を探索するようにしたものである。かかる処理により、艤装作業に適した現実的な寸法を三次元モデル上に表示させるようにすることができ、艤装作業の効率化を図ることができる。

図７（ａ）に示したように、オフセット量αのオフセット面Ｆにおいて、適切な構造物１又は船殻部材が存在せず、適切な寸法計測点４が得られない場合、距離Δαだけ上方（Ｚ軸の正方向）にずらしたオフセット面Ｆ２を設定する（オフセット量はα＋Δα）。そして、オフセット面Ｆ２においてもオフセット面Ｆと同様の結果であれば、さらに距離Δαだけ上方（Ｚ軸の正方向）にずらしたオフセット面Ｆ３を設定する（オフセット量はα＋２・Δα）。そして、寸法が正常値となるまで、又は、オフセット量若しくはオフセット回数が上限値に達するまで、オフセット面Ｆの再設定を繰り返す。なお、オフセット量が大きくなると艤装作業に影響を与える可能性があることから、例えば、オフセット量の上限値を１００〜３００ｍｍ程度に設定したり、Δαを１０〜３０ｍｍとしてオフセット回数の上限値を３〜１０回程度に設定したりするようにしてもよい。

いま、オフセット面Ｆ３において、近接船殻部材５が存在したとする。このとき、オフセット面Ｆ３において寸法計測点４は交点Ｔとして算出される。そして、オフセット面Ｆ３上の採寸基準点３である頂点Ａ３から寸法計測点４である交点Ｔまでの距離（例えば、２５５ｍｍ）が寸法として算出され、三次元モデルＭ上に表示される。

構造物１の艤装面（表面）に最適な寸法計測点４が得られない場合、艤装面の裏面の船殻部材（裏骨材６）を探索するようにしてもよい。この場合、裏骨材６が近接船殻部材５として認識される。例えば、図７（ｂ）に示したように、オフセット量αのオフセット面Ｆに対して、構造物１の接触面１１から距離Δαだけ下方（Ｚ軸の負方向）にずらしたオフセット面Ｆ４を設定する（オフセット面Ｆからの距離はα＋Δα）。そして、オフセット面Ｆ４において寸法計測点４は交点Ｕとして算出される。

ここで、寸法計測点４が裏骨材６に設定される場合、艤装作業において寸法は艤装面（表面）に現れる溶接線から計測されることとなる。このように、交点Ｕの位置を表示することにより、溶接線の位置を正確に把握することができる。そして、オフセット面Ｆ４上の採寸基準点３である頂点Ａ４から寸法計測点４である交点Ｕまでの距離（例えば、３５０ｍｍ）が寸法として算出され、三次元モデルＭ上に表示される。このとき、引き出し線等の色は、裏骨値であるとして紫色等に変更され、正常値等と区別して表示するようにしてもよい。

なお、裏骨材６上に寸法計測点４を設定する場合には、対象の艤装部品２の艤装面の裏面に溶接された裏骨材６を選択する必要がある。したがって、オフセット量やオフセット回数の上限値を設定する必要性は少ないが、溶接部を確実に除外するために、オフセット量を構造物１の板厚に溶接部高さを加えた値よりも大きく設定したり、交点Ｕの位置が安定するまでオフセット回数を数回繰り返したりするようにしてもよい。

図６（ｂ）に示した第三実施形態は、構造物１の表面に格子状のマトリックス定盤７を設定するマトリックス設定工程（ＳＰ１０７）を有し、寸法計測点算出工程（ＳＰ１０４）は、オフセット面Ｆに投影したマトリックス定盤７との交点を寸法計測点４として算出するようにしたものである。なお、ここでは、第二実施形態の艤装部品組付位置の採寸方法にマトリックス設定工程（ＳＰ１０７）を追加したフローを図示したが、第一実施形態の艤装部品組付位置の採寸方法にマトリックス設定工程（ＳＰ１０７）を追加するようにしてもよい。

マトリックス設定工程（ＳＰ１０７）は、図８（ａ）に示したように、構造物１の表面に格子状のマトリックス定盤７を設定する工程である。このように、三次元モデルＭ上において、マトリックス定盤７を設定した場合には、図８（ｂ）に示したように、マトリックス定盤７を有する構造物１の艤装面上に艤装部品２が組み付けられる。また、三次元モデルＭ上にマトリックス定盤７を設定した場合には、現実の構造物１においてもＮＣマーキン装置等により艤装面に同一のマトリックス定盤を罫書きすることが必要である。

なお、構造物１の表面には構造物１を模擬した作業基準面を含むものとする。したがって、例えば、構造物１とは独立・分離した場所・工程で艤装部品２の組付作業を行う場合には、構造物１であると見立てた作業基準面にマトリックス定盤７を設定するようにしてもよい。

また、寸法計測点算出工程（ＳＰ１０４）では、図８（ｃ）に示したように、マトリックス定盤７の縁部を構造物１の縁部であるとして扱い、採寸基準点３からの法線ベクトルとマトリックス定盤７の縁部との交点を寸法計測点４として算出し、採寸基準点３から寸法計測点４までの距離を寸法として算出して三次元モデルＭ上に表示する。

このように、マトリックス定盤７を使用することにより、艤装部品２の近接する位置（例えば、２ｍ以内）に適当な船殻部材が存在しない場合であっても、マトリックス定盤７上に寸法計測点４を設定することができ、艤装作業に適した現実的な寸法を三次元モデル上に表示させるようにすることができ、艤装作業の効率化を図ることができる。なお、マトリックス定盤７の格子間隔は任意に設定することができ、例えば、艤装作業中に作業者が一人で計測できる間隔（２〜３ｍ程度）に設定される。

本発明は上述した実施形態に限定されず、船舶以外のプラント、鉄道車両等の大型構造物にも適用することができる等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。

１構造物
２艤装部品
３採寸基準点
４寸法計測点
５近接船殻部材
６裏骨材（近接部品）
７マトリックス定盤
１１接触面
１２端面部
１３壁面部
２１接触部
３１，３２，３３，３４法線ベクトル

Claims

艤装対象の構造物に艤装部品を組み付ける艤装作業における前記艤装部品の組付位置をコンピュータにより生成された三次元モデル上で寸法を表示するための艤装部品組付位置の採寸方法であって、
前記コンピュータが、前記艤装部品の三次元モデルが前記構造物の三次元モデルに接触している接触部を特定する接触部抽出工程と、
前記コンピュータが、前記接触部に対して前記構造物の三次元モデルの接触面から離隔したオフセット面における前記艤装部品の三次元モデルの断面形状を算出する断面形状算出工程と、
前記コンピュータが、前記断面形状を含むバウンディングボックスを作成し、該バウンディングボックスと前記断面形状とを基に前記寸法を計測する採寸基準点を抽出する採寸基準点抽出工程と、
前記コンピュータが、前記採寸基準点から前記接触面に平行な二軸に法線ベクトルを延出し前記オフセット面に投影した前記接触面の端面部又は前記オフセット面上の船殻部材又は他の艤装部品の三次元モデルとの交点を求めて寸法計測点を算出する寸法計測点算出工程と、
前記コンピュータが、前記採寸基準点と前記寸法計測点との距離を算出して前記構造物又は前記艤装部品の三次元モデル上に前記寸法として表示する寸法表示工程と、
を有する、ことを特徴とする艤装部品組付位置の採寸方法。
前記採寸基準点抽出工程は、前記コンピュータが、前記バウンディングボックスに沿った前記断面形状の隣り合う二辺の長さの合計値を算出し、該合計値が最大値となる前記二辺が共有する頂点を採寸基準点として抽出する、又は、前記合計値が対応する前記バウンディングボックスの合計値に対して一定の割合以上となる前記二辺が共有する頂点を全て採寸基準点として抽出する、ことを特徴とする請求項１に記載の艤装部品組付位置の採寸方法。
前記断面形状の前記合計値が前記割合以上とならない場合は、前記コンピュータが、前記バウンディングボックスの全ての頂点を採寸基準点として抽出する、ことを特徴とする請求項２に記載の艤装部品組付位置の採寸方法。
前記寸法が基準値以上である場合又は前記オフセット面の上下に前記寸法よりも近接する近接部品が存在する場合に、前記コンピュータが、前記オフセット面を上下に平行移動させて前記寸法計測点を再設定する寸法計測点再設定工程を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の艤装部品組付位置の採寸方法。
前記接触部抽出工程は、前記コンピュータが、前記艤装部品の三次元モデルと前記構造物の三次元モデルとの間隔が閾値以下である場合に接触していると判断して前記接触部を特定する、ことを特徴とする請求項１に記載の艤装部品組付位置の採寸方法。
前記寸法表示工程は、前記寸法が、正常値、異常値、超過値又は裏骨値であるか否かによって、前記コンピュータが引き出し線の色を変更する、ことを特徴とする請求項１に記載の艤装部品組付位置の採寸方法。
前記コンピュータが、前記構造物の三次元モデルの表面に格子状のマトリックス定盤を設定するマトリックス設定工程を有し、前記寸法計測点算出工程は、前記コンピュータが、前記オフセット面に投影した前記マトリックス定盤との交点を前記寸法計測点として算出する、ことを特徴とする請求項１に記載の艤装部品組付位置の採寸方法。