JP6242709B2 - 組立順序生成装置および組立順序生成方法 - Google Patents
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Description
実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
表示部150は、評価対象モデルの表示、入力情報の表示、処理結果の表示、処理途中の経緯の表示等を行う表示部である。
通信部160は、ネットワーク210を介して、外部にある3DCAD装置200から3DCADデータを受信する通信部である。
次に、図1に示した組立順序生成装置100における組立順序生成方法の手順について、図2〜図15を用いて説明する。図2は、組立順序生成装置100において、3DCADデータを基に組立順序を生成し、計算結果を出力する処理までの手順の一例を説明するフローチャートである。
図2のステップS10の3DCADモデルの情報取得処理は、3DCADモデル情報取得部111で実行される。この3DCADモデルの情報取得処理では、3DCAD装置200より入手した3DCADデータ(評価対象モデル:組立品)を読み込み、組立品の部品構成、各部品の配置、モデル名や寸法、部品中心位置や部品重心位置などの部品属性、部品間の隣接関係の情報を取得して、図3に示す形式の3DCADモデル情報131を作成して記憶部130に格納する。なお、このファイルは、分類、項目を要素、属性の名称として定義したXML形式で出力するとよい。
分類の欄の部品属性や形状特徴とは、部品ID、階層番号、モデル名、部品図番、部品タイトル、部品の体積、表面積、材質、比重、質量、最大長、重心、バウンディングボックス(部品を外包する境界となる直方体の8頂点の座標)、主慣性モーメント、慣性主軸、などが抽出される。
部品配置とは、ワールド座標系に配置されたアセンブリモデル上での各部品の位置および姿勢であり、各部品のパート座標系のX、Y、Zの3軸と部品原点から構成する。部品構成とは、3DCADモデルの部組品と部品との親子関係を示す情報であり、そのデータ項目としては、親部品ID、子部品ID、サブアセンブリを示すフラグ、対象外を示すフラグ(3DCADモデル上では非表示や抑制を示す情報)がある。
図2のステップS20の部品種別の分類処理は、部品種別分類部112で実行される。この部品種別の分類処理では、記憶部130の部品種別情報132を読み込み、指定されたモデル名の条件(例:先頭文字が指定された文字列など)や指定された部品寸法(例:指定された寸法以下など)にて、ステップS10で取得した3DCADモデル情報131に格納された各構成部品の部品種別を判定する。
図4は、記憶部130に格納された部品種別情報132のテーブルの一例を示す図であり、上記のステップS20の判定で利用する。この部品種別情報132のテーブルは、部品種別の名称、締結部品フラグ、3DCADモデルの部品属性の判定条件の各欄を有する。部品種別情報132は、部品種別を引き当てるための情報として3DCADの部品属性(モデル名、部品図番、部品名のタイトル)と3DCADの形状特徴(寸法条件など)の判定条件の項目を持ち、各行ごとの引き当て条件である部品種別名称で識別する構成とする。締結部品フラグは、締結部品である場合は1、被締結部品である場合は0を入力する。
なお、図4の例では、各行の引き当て条件において、空白以外の項目を条件として検索する。ここで、部品図番、部品名のタイトルは、3DCADのパートモデルあるいはアセンブリモデルにユーザが任意に定義したテキスト情報である。また、3DCADモデル名、部品名のタイトルなどの文字列の部品属性においては、すべての文字列の完全一致だけではなく、部分一致で引き当てる場合もある。そこで、任意の文字を示すワイルドカード文字(*など)を含む文字列を格納する。なお、文字列条件カラムを追加して、完全一致、前方一致、後方一致などの条件を定義してもよい。また、形状特徴としては、寸法条件の例のほか、パートモデルにおけるバウンディングボックス頂点、重心、主慣性モーメントなど、3DCADモデルを計算することで取得できる質量特性を格納してもよい。また、数値での判定においては、等しい、以下、より大きいなどの範囲を示す条件とし、またこれら条件のANDおよびOR条件にて設定可能とする。抽出した部品種別情報は、記憶部130に格納された3DCADモデル情報131の部品属性の部品種別名称に格納される。
図2のステップS30のユニット構成抽出処理は、ユニット構成抽出部113で実行される。図5にユニット構成表の一例を示す。ユニット構成表は、ユニットID欄と構成部品欄からなり、構成部品には一つの被締結部品と締結部品とが含まれる。ユニット構成抽出処理では、記憶部130の部品種別情報132の締結部品フラグを参照して、締結部品と被締結部品に分類する方法や、部品種別の分類処理S20で抽出した部品種別情報132を参照する方法を用いることができる。
図2のステップS40の結合優先関係表の生成処理は、結合優先関係生成部114で実行される。結合優先関係表135の一例を図7に示す。結合優先関係表135は、評価対象モデル(組立品)を構成する各ユニットに、分解動作をさせたときに干渉する対象のユニットIDを関連付けた表である。
各ユニットの分解動作方向は、例えば特許文献2に開示される方法により、分解順序i(ここではi=1である。)の対象ユニットU(i)について近接ユニットの平面との干渉をチェックする前の分解運動ベクトル集合v(i)の候補を算出する。
図2のステップS50の部品属性考慮分解順序生成処理は、部品属性考慮分解順序生成部115で実行される。図9〜図15を用いて部品属性考慮分解順序生成部115で実行される手順を示す。本実施例は、2本腕を装着するロボットを想定したアルゴリズムを記述しているが、腕の本数は1本または3本以上と、2本に限定されるものではなく、XYZの駆動軸を持つ機械などロボットに限定されるものではない。また、本実施例では一方の腕を締結部品用、もう一方を被締結部品用という前提でフローチャートを記述しているが、これに限定されるものではない。
ステップS103で分解順序iが最終順番(評価対象モデルから作成した結合優先関係表に記録されたユニット総数)を超えていなければ、ステップS104を実行し、超えていれば、ステップS108を実行する。
ステップS104では、分解優先ユニット・ハンド選択処理(詳細を後述する。)を実行して、次に分解すべきユニットの選択、及びハンド交換の決定を行う。
ステップS105で、前記ステップS104で選択したユニットの分解順序をiに設定する。
ステップS106で、結合優先関係表135から選択したユニット情報を削除する。
ステップS107において、次の分解順序であるi+1に処理を進めて、ステップS103に戻る。
ステップS103で、分解順序iが最終順番を超えている場合は、ステップS108を実行する。ステップS108では、図8に示すように、導出した全てのユニットの分解順序データを導出する。
図9のステップS102のハンド同時選択処理の詳細について、生成手順の一例を説明するフローチャートを図10に示す。本フローチャートは、締結部品の把持で使用するハンドの交換頻度を少なくすることを優先したフローチャートの一例を示している。
まず、ステップS201で部品種別毎のカウンタを0に初期化し、ステップS202でユニット番号mを1に初期化する。
次に、ステップS203で、ユニット番号mが結合優先関係表135に登録されているユニット総数より大きい場合は、ステップS209を実行し、そうでない場合はステップS204を実行する。
次に、ステップS205でユニット構成表136を参照し、ユニット番号mを連結する締結部品IDを取得する。
次に、ステップS206では、取得した締結部品IDの部品種別名称を3DCADモデル情報131を参照して取得し、ステップS207でその部品種別名称のカウンタに1を加算する。
次に、ステップS208により次のユニット番号であるm+1に処理を進めて、ステップS203に戻る。
ステップS209では、集計したカウンタ数が最も多かった部品種別名称を選択し、変数p2に格納した後、ステップS210で選択した部品種別名称(p2)に対応するハンドIDを、ハンド対応表137を参照して取得し、ハンド番号h2に格納する。
次に、ステップS213で、ユニット番号mが結合優先関係表135に登録されているユニット総数より大きい場合は、ステップS219を実行し、そうでない場合はステップS214を実行する。
ステップS214では、ユニット番号mに干渉するユニットがなく、かつ、ユニット構成表136からユニット番号mに含まれる締結部品名称にp2と同じ締結部品が存在する場合には、ステップS215を実行し、そうでない場合は、ステップS218を実行する。
次に、ステップ217で、取得した被締結部品種別名称のカウンタに1を加算する。次に、ステップS218により次のユニット番号であるm+1に処理を進めて、ステップS213に戻る。
ステップS219では、集計したカウンタ数が最も多かった部品種別名称を選択して、変数p1に格納した後、ステップS220で選択した部品種別名称(p1)に対応するハンドIDをハンド対応表137を参照して取得し、ハンド番号h1に格納する。
まず、ステップS401で部品種別毎のカウンタを0に初期化し、ステップS402でユニット番号mを1に初期化する。
次に、ステップS403で、ユニット番号mが結合優先関係表135に登録されているユニット数より大きい場合は、ステップS410を実行し、そうでない場合はステップS404を実行する。
ステップ404では、ユニット番号mと干渉するユニットが存在しない場合にはステップS405を実行し、存在する場合はステップS409を実行する。
次に、ステップS406で、取得した被締結部品IDの部品種別名称を3DCADモデル情報131から取得し、部品種別名称p1に格納する。
次に、ステップS407で、取得した締結部品IDの部品種別名称を3DCADモデル情報131から取得し、部品種別名称p2に格納する。
次に、ステップS408で、二次元配列(p1,p2)のカウンタに1を加算する。次に、ステップS409により次のユニット番号であるm+1に処理を進めて、ステップS403に戻る。
ステップS410では、集計したカウンタ数が最も多かった部品種別名称(p1,p2)を選択した後、ステップS411で、選択した部品種別名称p1に対応するハンドIDをハンド対応表137を参照して取得し、ハンド番号h1に格納する。
次に、ステップS412で、選択した部品種別名称p2に対応するハンドIDをハンド対応表137を参照して取得し、ハンド番号h2に格納する。
図9のステップS104で実行する分解優先ユニット・ハンド選択処理の詳細について説明するフローチャートの一例を図13に示す。
ステップS501で、ユニット番号mを1に初期化する。
次に、ステップS523で、分解順序候補リストをクリアする。
次に、ステップ502で、ユニット番号mが結合優先関係表135に登録されているユニット総数より大きい場合はステップ522を実行し、そうでない場合はステップS503を実行する。
ステップS522では、分解順序候補リストにユニット番号が一つ以上格納されている場合にはステップS504を実行し、格納されていない場合はステップS506を実行する。
ステップS504では、分解順序候補リストに格納されているユニット番号の中から、記憶部130に格納されている分解順序条件134に従って、分解優先ユニットを一つ選択する。
分解順序条件134には、例えば、「上方向に配置された部品を優先する」、「左に配置された部品を優先する」、「奥に配置された部品を優先する」、「被締結部品を把持するハンドを装着した腕に近い部品を優先する」といった分解順序を決定するための条件ルールを予め定義しておき、その分解順序条件に基づいて分解優先ユニットを一つ選択する。
ステップS508では、干渉ユニットがなく、かつ、ハンド番号h2を使用する締結部品を含むユニットが存在する場合は、ステップS509でハンド番号h1選択を実施し、存在しない場合は、ステップS510でハンド同時選択を実行する。
ステップS507、ステップS509、又はステップS510を実行後、ステップS501に戻る。
図13のハンド番号h2選択処理の詳細について説明するフローチャートの一例を、図14を用いて説明する。
まず、ステップS601で部品種別毎のカウンタを0に初期化し、ステップS602でユニット番号mを1に初期化する。
次に、ステップS603で、ユニット番号mが結合優先関係表135に登録されているユニット総数より大きい場合はステップS609を実行し、そうでない場合はステップS604を実行する。
次に、ステップS605でユニット構成表136を参照し、ユニット番号mを連結する締結部品の部品IDを取得する。
次に、ステップS606では、取得した締結部品IDの部品種別名称を3DCADモデル情報131を参照して取得して締結部品種別名称p2に格納後、ステップS607でその部品種別名称のカウンタに1を加算する。
次に、ステップS608により次のユニット番号であるm+1に処理を進めて、ステップS603に戻る。
図2のステップS60の組立順序生成処理は、組立順序生成部116で実行される。ステップS60の組立順序生成処理は、ステップS50の部品属性考慮分解順序生成処理で生成した分解順序データ(図8参照)を、逆順にすることで、組立順序を生成する。生成した組立順序は、組立順序データ138に格納される。
図2のステップS70のユニット分解・組立順序再生成処理は、ユニット分解・組立順序再生成部117で実行される。ステップS70のユニット分解・組立順序再生成処理は、ステップS60の組立順序生成処理で生成したユニット単位の組立順序から、ユニットを被締結部品と締結部品に分解し、ユニット毎に、被締結部品、締結部品の順に組み立てるよう、組立順序を再生成する。
図16(a)に組立順序生成手順を説明する組立品の概要図を示す。ベース部品であるunit1の上に部品を積み重ねた構造となっており、ネジ穴を除いた外形が同一形状の被締結部品unit2,3,4,5と、別の被締結部品unit9、別の被締結部品unit6,7、別の被締結部品unit8がある。各被締結部品を連結している締結部品は、unit2,3はM4ネジ4本ずつ、unit4,5はM3ネジ4本ずつ、unit6、9はM4ネジ2本、unit7はM3ネジ2本、unit8はM4ネジ1本で連結されている。ユニット構成表136は図5、結合優先関係表135は図16(b)、ハンド対応表137は図6を使用する。本説明では、ねじ締め用工具の交換頻度を優先的に低減するアルゴリズム、すなわち、図9、図10、図12〜図15に示すフローチャートを使用して組立順序を生成する手順について説明する。
生成した組立順序とハンド交換順序の例を図19に示す。本例では、ベース部品であるpart1は、あらかじめ治具に固定されて供給されているとした。ハンド交換回数は、6回であった。
110 制御部
111 3DCADモデル情報取得部
112 部品種別分類部
113 ユニット構成抽出部
114 結合優先関係生成部
115 部品属性考慮分解順序生成部
116 組立順序生成部
117 ユニット分解・組立順序再生成部
130 記憶部
131 3DCADモデル情報
132 部品種別情報
133 解析計算プログラム・計算条件
134 分解順序条件
135 結合優先関係表
136 ユニット構成表
137 ハンド対応表
138 組立順序データ
139 ハンド交換条件
140 入力部
150 表示部
160 通信部
200 3DCAD装置
210 ネットワーク
1001 入力画面
1002 表示項目
1004 決定ボタン
1101 ライブラリ番号
1102 ライブラリ第一項目
1103 ライブラリ第二項目
Claims (12)
- 組立品を構成する複数の部品を組み立てる組立順序の情報を生成する組立順序生成装置であって、
前記複数の部品のそれぞれの部品属性と部品配置と他の部品との隣接関係の情報を、CADデータから取得した前記組立品の3DCADモデル情報として抽出する情報取得部と、
前記3DCADモデル情報から部品種別情報を分類する部品種別分類部と、
前記3DCADモデル情報と前記部品種別情報から、被締結部品とそれを別部品と連結する締結部品で構成するユニット構成情報を抽出するユニット構成抽出部と、
前記3DCADモデル情報と前記ユニット構成情報に基づき、前記組立品から各個別のユニットを分解する操作を行なう時に、干渉すると想定される他の全てのユニットを抽出して、分解対象のユニットと対応付けた結合優先関係情報を抽出する結合優先関係生成部と、
前記部品種別情報と、前記結合優先関係情報と、及び前記部品種別と使用するハンドを関連付けたハンド対応表から、被締結部品、または締結部品を把持するために使用するハンドの交換頻度を少なくすることを優先する前記ユニットの分解順序を生成する分解順序生成部と、
前記ユニットの分解順序を逆順としてユニット単位の組立順序を生成する組立順序生成部と、
を有することを特徴とする組立順序生成装置。 - 請求項1に記載の組立順序生成装置において、
生成した前記ユニット単位の組立順序を、ユニット毎に被締結部品、締結部品の順に組み立てるように組立順序を再生成するユニット分解・組立順序再生成部を更に有することを特徴とする組立順序生成装置。 - 前記被締結部品、または締結部品を把持するために使用するハンドの交換頻度を少なくすることを優先する前記ユニットの分解順序を生成する分解順序生成部は、
分解時に干渉する他のユニットが存在しないユニットの内、同一ハンドを使用するユニット数が最も多いハンドを選択することを特徴とする請求項1に記載の組立順序生成装置。 - 前記被締結部品を把持するために使用するハンドの交換頻度を少なくすることを優先する前記ユニットの分解順序を生成する場合には、前記分解順序生成部は、分解時に干渉するユニットが存在しないユニットの内、被締結部品を把持するために同一ハンドを使用するユニット数が最も多いハンドを優先して選択し、
前記締結部品を把持するために使用するハンドの交換頻度を少なくすることを優先する前記ユニットの分解順序を生成する場合には、前記分解順序生成部は、分解時に干渉するユニットが存在しないユニットの内、締結部品を把持するために同一ハンドを使用するユニット数が最も多いハンドを優先して選択することを特徴とする請求項3に記載の組立順序生成装置。 - 前記被締結部品、または締結部品を把持するために使用するハンドの交換頻度を少なくすることを優先する前記ユニットの分解順序を生成する分解順序生成部は、
前記組立品から分解を想定した時に干渉する他のユニットが存在しないユニットの内、現在選択している被締結部品用ハンドを使用する被締結部品を含み、および現在選択している締結部品用ハンドにより締結部品の把持にも使用可能なユニットを分解順序候補としてリストアップし、
前記リストアップされた分解順序候補ユニットの中より分解優先ユニットを一つ選択し、
前記選択した分解優先ユニットを分解順序ユニットとして登録し、
前記登録した分解順序ユニットを、前記結合優先関係情報から削除することを特徴とする請求項1に記載の組立順序生成装置。 - 前記分解順序生成部が、前記被締結部品、または締結部品を把持するために使用するハンドの交換頻度を少なくすることを優先する前記ユニットの分解順序を生成することに替えて、被締結部品と締結部品を把持するハンドの交換頻度の合計を少なくすることを優先するために、分解時に干渉するユニットが存在しないユニットの内、被締結部品を把持するための第1のハンドと、締結部品を把持するための第2のハンドの組合せの中で最も多くのユニットにおいて使われる第1、第2のハンドの組合せを選択して、ユニットの分解順序を生成することを特徴とする請求項1に記載の組立順序生成装置。
- 組立品を構成する複数の部品を組み立てる組立順序の情報を生成する組立順序生成方法であって、
前記複数の部品のそれぞれの部品属性と部品配置と他の部品との隣接関係の情報を、CADデータから取得した前記組立品の3DCADモデル情報として抽出する情報取得ステップと、
前記3DCADモデル情報から部品種別情報を分類する部品種別分類ステップと、
前記3DCADモデル情報と前記部品種別情報から、被締結部品とそれを別部品と連結する締結部品で構成するユニット構成情報を抽出するユニット構成抽出ステップと、
前記3DCADモデル情報と前記ユニット構成情報に基づき、前記組立品から各個別のユニットを分解する操作を行なう時に、干渉すると想定される他の全てのユニットを抽出して、分解対象のユニットと対応付けた結合優先関係情報を抽出する結合優先関係生成ステップと、
前記部品種別情報と、前記結合優先関係情報と、部品種別と使用するハンドを関連付けたハンド対応表から、被締結部品、または締結部品を把持するために使用するハンドの交換頻度を少なくすることを優先する前記ユニットの分解順序を生成する分解順序生成ステップと、
前記ユニットの分解順序を逆順としてユニット単位の組立順序を生成する組立順序生成ステップと、
を有することを特徴とする組立順序生成方法。 - 請求項7に記載の組立順序生成方法において、
生成した前記ユニット単位の組立順序を、ユニット毎に被締結部品、締結部品の順に組み立てるように、組立順序を再生成するユニット分解・組立順序再生成ステップを更に有することを特徴とする組立順序生成方法。 - 請求項7に記載の組立順序生成方法において、
前記被締結部品、または締結部品を把持するために使用するハンドの交換頻度を少なくすることを優先する前記ユニットの分解順序を生成する分解順序生成ステップは、
前記組立品から分解を想定した時に干渉する他のユニットが存在しないユニットの内、同一ハンドを使用するユニット数を集計するステップと、
ユニット数が最も多いハンドを選択するステップを有することを特徴とする組立順序生成方法。 - 前記被締結部品を把持するために使用するハンドの交換頻度を少なくすることを優先する前記ユニットの分解順序を生成する場合には、前記分解順序生成ステップは、分解時に干渉するユニットが存在しないユニットの内、被締結部品を把持するために同一ハンドを使用するユニット数が最も多いハンドを優先して選択し、
前記締結部品を把持するために使用するハンドの交換頻度を少なくすることを優先する前記ユニットの分解順序を生成する場合には、前記分解順序生成ステップは、分解時に干渉するユニットが存在しないユニットの内、締結部品を把持するために同一ハンドを使用するユニット数が最も多いハンドを優先して選択することを特徴とする請求項9に記載の組立順序生成方法。 - 前記被締結部品、または締結部品を把持するために使用するハンドの交換頻度を少なくすることを優先する前記ユニットの分解順序を生成する分解順序生成ステップは、
前記組立品から分解を想定した時に干渉する他のユニットが存在しないユニットの内、現在選択している被締結部品用ハンドを使用する被締結部品を含み、および現在選択している締結部品用ハンドにより締結部品の把持にも使用可能なユニットを分解順序候補としてリストアップするステップと、
前記リストアップされた分解順序候補ユニットの中より分解優先ユニットを一つ選択するステップと、
前記選択した分解優先ユニットを分解順序ユニットとして登録するステップと、
前記登録した分解順序ユニットを、前記結合優先関係情報から削除するステップとを有することを特徴とする請求項7に記載の組立順序生成方法。 - 前記分解順序生成ステップにおいて、前記被締結部品、または締結部品を把持するために使用するハンドの交換頻度を少なくすることを優先する前記ユニットの分解順序を生成することに替えて、被締結部品と締結部品を把持するハンドの交換頻度の合計を少なくすることを優先するために、分解時に干渉するユニットが存在しないユニットの内、被締結部品を把持するための第1のハンドと、締結部品を把持するための第2のハンドの組合せの中で最も多くのユニットにおいて使われる第1、第2のハンドの組合せを選択して、ユニットの分解順序を生成することを特徴とする請求項7に記載の組立順序生成方法。
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