JPH07230491A - 最適配置設計システムにおける配置推論方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 汎用ＣＡＤシステム１６からエキスパートシ
ステム１２に各パーツの簡略化形状データが取り込まれ
ると、このデータに基づいてまず各パーツ間の干渉を回
避するための解を求める。次に、クリアランスデータに
基づいて、クリアランス確保解を求める。このとき、ま
ず、所定の方向におけるクリアランス確保のための必要
移動量および移動によって再干渉しないための許容移動
量が算出される。そして、必要移動量＞許容移動量であ
れば、当該パーツを許容移動量だけ移動し、その後別の
方向に対して同様のクリアランス確保動作がなされる。 【効果】 干渉回避解を求め、その後にクリアランス確
保解を許容移動量に従って求めるため、再干渉が生じる
ことはなく、推論が後戻りすることはないので、各パー
ツを短い時間で最適配置することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は最適配置設計システム
における配置推論方法に関し、特にたとえば、各パーツ
の実際形状を簡略化した簡略化形状のデータおよび各パ
ーツのクリアランスデータを用いて各パーツの最適配置
を設計する新規な最適配置設計システムにおいて各パー
ツの配置を推論する、配置推論方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の最適配置設計システムにおい
て、各パーツのクリアランスを考慮して各パーツの最適
配置を推論するために考えられる配置推論方法として
は、(1) クリアランスを考慮したパーツのモデル（簡略
化形状）を作成し、これに基づいて干渉の有無を判定す
る方法や、(2) まず各パーツの干渉を回避した後、クリ
アランス確保に不具合が生じている個所からクリアラン
スを確保するための移動方向および移動量を算出する方
法がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、(1) に示す方
法では、以下に示すような問題が生じる。すなわち、ク
リアランスは各部で異なることが一般で、これを全て考
慮したモデルを作成することは困難である。また、各種
のクリアランス条件で推論を行う場合、条件の数だけモ
デルを作成する必要があり、設計者の負担が大きくな
る。さらに、そのモデルについてのクリアランス確保が
不可能という推論結果が得られた場合、干渉回避も不可
能なのかどうかが判断できない。

【０００４】また、(2) に示す方法では、パーツを移動
した後干渉が生じるか否かについての考慮がないため、
或る部分のクリアランスを確保するためにパーツを移動
することによって他の部分が干渉し、推論が後戻りする
という事態が発生し、推論時間が長くなるという問題が
あった。それゆえに、この発明の主たる目的は、新規な
配置設計システムにおいて各パーツを短い時間で最適配
置することができる、配置推論方法を提供することであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、各パーツの
実際形状を簡略化した簡略化形状のデータおよび各パー
ツのクリアランスデータを用いて各パーツの最適配置を
設計する最適配置設計システムにおいて各パーツの配置
を推論する方法であって、(a) 簡略化形状のデータに基
づいて干渉回避解を求め、次いで(b) クリアランスデー
タに基づき、許容移動量に従ってクリアランス確保解を
求める、配置推論方法である。

【０００６】

【作用】たとえば３次元ＣＡＤ(Computer Aided Desig
n) システムとエキスパートシステムとを組み合わせた
配置設計システムにおいて、３次元ＣＡＤからエキスパ
ートシステムに簡略化形状のデータが取り込まれると、
このデータに基づいてまず簡略化形状での干渉を回避す
ることができる最適配置（干渉回避解）が求められる。
その後、たとえばキー入力によってエキスパートシステ
ムに与えられたクリアランスデータに基づいて、クリア
ランスを確保するための最適配置（クリアランス確保
解）が求められる。すなわち、たとえば、まず所定の方
向におけるクリアランス確保のための必要移動量および
移動によって再干渉しないような許容移動量が算出され
る。続いて、必要移動量＞許容移動量であれば、そのパ
ーツの簡略化形状を許容移動量だけ移動し、また必要移
動量＜許容移動量であればそのパーツを必要移動量だけ
移動させる。

【０００７】

【発明の効果】この発明によれば、先に干渉回避解を求
め、その後にクリアランス確保解を求める際に、許容移
動量に従ってその解を求めるので、たとえば、各パーツ
に再び干渉が生じるような配置推論の後戻りがないの
で、各パーツを効率よく最適配置することができる。

【０００８】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。

【０００９】

【実施例】図１を参照して、この実施例の配置決定シス
テム１０は、エキスパートシステム１２と、エキスパー
トシステム１２にインタフェース部１４を介して接続さ
れた汎用ＣＡＤシステム１６とを含む。エキスパートシ
ステム１２は、知識記憶部１８，関数部２０および推論
実行部２２を含む。知識記憶部１８には、配置に関する
専門家の知識などが格納される。知識記憶部１８に格納
される知識には、制約条件，形状データといった一時的
な知識や配置に関するノウハウといった普遍的な知識な
どがある。制約条件，形状データといった一時的な知識
はフレーム形式で記述され、配置に関するノウハウとい
った普遍的な知識はルール形式で記述される。

【００１０】関数部２０には、直方体，円筒といった簡
単な図形を処理する機能および算術演算式がリスプ（Ｌ
ＩＳＰ）言語によって関数として記述される。関数部２
０は、簡略化形状データに基づいて、２つの物体間の干
渉判定や干渉量の算出などを行う。推論実行部２２は、
知識記憶部１８と関数部２０とを用いながら、推論を実
行していくものである。推論実行部２２としては、リス
プ言語をベースとした汎用ＡＩツールが用いられる。

【００１１】汎用ＣＡＤシステム１６は、実際形状を用
いて、干渉の有無，干渉部の体積および各部の距離を算
出するものであり、３次元ソリッドモデラ機能を有す
る。この汎用ＣＡＤシステム１６は、シェルスクリプト
によって記述されたインタフェース部１４によって、関
数部２０を介して推論実行部２２に接続される。次に、
図２を参照して、配置決定システム１０における配置推
論の処理動作について説明する。まず、ステップＳ１に
おいて汎用ＣＡＤシステム１６から実際形状を簡略化し
た簡略化形状データを取り込むとともに、エキスパート
システム１２のキーボード（図示せず）から入力された
クリアランスデータを取り込み、それぞれ知識記憶部１
８に格納する。知識記憶部１８に格納された簡略化形状
データのデータ構造の一例を図３に示す。このデータ構
造は、階層構造となっている。

【００１２】すなわち、階層の最上位に「パーツ」のデ
ータ（物品名，原点座標データなど）が、その下位には
パーツを構成する「パーツ部分」のデータが、その下位
には各パーツ部分に関する「ＸＹ平面での平面形状」，
「ＹＺ平面での平面形状」および「ＺＹ平面での平面形
状」が、その下位には各平面形状を構成する「線分」の
データが、その下位には各線分の「構成点」のデータ
（座標データなど）が配置される。そして、このような
データ構造をもつ簡略化形状データが知識記憶部１８に
格納される。

【００１３】なお、クリアランスのデータを入力するに
は、各パーツの前後左右上下各々の必要なクリアランス
を入力する方法、あるいは特定パーツの特定の線分に対
する他のパーツとのクリアランスを入力する方法がある
が、いずれの場合もオペレータが入力するようにすれば
よい。次に、ステップＳ３において関数部２０の図形処
理機能によって簡略化形状に基づいて各パーツの干渉の
有無を判断する。そして、干渉があると判断すると、関
数部２０に格納された図形処理用関数と知識記憶部１８
に格納された簡略化形状データとを用いて、干渉し合う
パーツの簡略化形状を規定する各線分の交点や線分間距
離などを算出する。関数部２０で用いられる図形処理用
関数の一例（２つの線分の距離を算出するための関数）
を図４に示す。

【００１４】続いて、ステップＳ７において特定のパー
ツの特定部分が他のパーツとの間での干渉を回避するた
めに必要な移動方向および移動量を決定する。ここで、
干渉を回避できる移動方向が複数ある場合は、任意の方
向が決定される。ただし、それぞれの方向における移動
回数をカウントし、選択される移動方向に偏りが生じな
いようにバランスをとる。

【００１５】その後、ステップＳ９において移動しよう
とする地点が以前の干渉回避動作の際に移動した地点と
同じであるかどうか判断する。そして、“ＹＥＳ”であ
るときは、干渉を回避できないとして処理を終了する
が、“ＮＯ”であるときは、ステップＳ１１において、
ステップＳ７において決定した地点に簡略化形状を移動
させて特定部分の干渉を回避する。その後、ステップＳ
３に移行し、再び干渉があるかどうか判断する。

【００１６】ここで、干渉がないと判断すると、ステッ
プＳ１３において各パーツの簡略化形状を規定する各線
分間の距離を算出し、ステップＳ１５において、知識記
憶部１８に格納されたクリアランスデータに基づいて各
パーツ間に所要のクリアランスが確保されているかどう
か判断する。そして、必要なクリアランスが確保されて
いれば処理を終了する。ステップＳ１５において“ＹＥ
Ｓ”であるとして処理を終了したときは、エキスパート
システム１２は、各パーツの配置データを汎用ＣＡＤシ
ステム１６に送る。これによって、汎用ＣＡＤシステム
１６はディスプレイ（図示せず）に各パーツ間の距離を
表示する。

【００１７】一方、各パーツ間に干渉はないものの、所
要のクリアランスが確保されていなければ、ステップＳ
１７において、当該パーツの特定部分についてクリアラ
ンスを確保するための移動方向および必要移動量を算出
する。なお、移動方向についてはステップＳ７と同様に
任意に決定される。ただし、移動方向に偏りが生じない
ようにバランスがとられる。続いて、物体を移動させる
ことによって再び干渉が生じないための移動量（許容移
動量）を算出する。許容移動量の算出に際しては、移動
しようとするパーツの簡略化形状を規定する特定の線分
とこのパーツの移動方向にある他のパーツの簡略化形状
を規定する全ての線分との距離を算出し、そのうちの最
小値を許容移動量とする。

【００１８】その後、ステップＳ２１において必要移動
量および許容移動量に基づいて移動量を決定する。すな
わち、必要移動量＜許容移動量であれば必要移動量を移
動量として決定するが、必要移動量＞許容移動量であれ
ば、再干渉を防止するために許容移動量を移動量として
決定する。続いて、ステップＳ２３において移動しよう
とする地点が以前に移動した地点と同じであるかどうか
判断する。そして、“ＹＥＳ”であればクリアランスを
確保できないとして処理を終了するが、“ＮＯ”であれ
ば、ステップＳ２５において、ステップＳ２１において
決定された地点にパーツを移動させることによって、そ
のパーツの特定部分についてのクリアランスを確保す
る。その後、ステップＳ１５に移行し、上述と同様の処
理を繰り返す。

【００１９】なお、ステップＳ９およびステップＳ２３
において“ＹＥＳ”と判断し処理を終了したときは、そ
のパーツの他の部分または別のパーツの特定部分に着目
して、図２に示す処理を再開する。そして、このときも
干渉回避またはクリアランス確保が不可能であるとき
は、別の着目部分が残っていれば、その部分について図
２に示す処理を繰り返すが、別の着目すべき部分が残っ
ていなければ、最終的に干渉回避またはクリアランス確
保が不可能であるとして、各パーツの配置データを汎用
ＣＡＤシステム１６に知らせる。これによって、汎用Ｃ
ＡＤシステム１６は、各パーツ間の距離およびどのパー
ツ間で干渉回避またはクリアランス確保が不可能である
かを実際形状のデータに基づいて計算し、ディスプレイ
に表示する。

【００２０】次に、図５〜図９を参照してハウジング２
４の内部に２つのパーツ２６および２８を最適配置する
際の動作について説明する。なお、ハウジング２４内の
破線はハウジング２４がクリアランスを確保するために
必要な範囲を示し、一点鎖線はパーツ２８がクリアラン
スを確保するために必要な範囲を示す。まず、図５
（Ｂ）に示すようにハウジング２４とパーツ２６との間
に干渉が生じているときは、干渉量が算出される。そし
て、移動方向および移動量がそれぞれ−Ｚ方向およびＬ
１と決定されると、パーツ２６が図６に示す位置まで移
動される。図６（Ｂ）からわかるように、干渉は回避さ
れたがハウジング２４とパーツ２６との間には必要なク
リアランスが確保されていないため、パーツ２６が必要
なクリアランスを確保するための移動方向が選択される
とともに必要移動量が算出される。ここで、移動方向と
してＸ方向が選択され、必要移動量としてＬ２が算出さ
れると、次に、パーツ２６の簡略化形状を規定する特定
線分ａとパーツ２８の簡略化形状を規定する全ての線分
との間の距離に基づいて許容移動量Ｌ３が算出される。
そして、Ｌ２＞Ｌ３であるので、移動量がＬ３と決定さ
れ、パーツ２６が図７に示す位置まで移動される。

【００２１】図７からわかるように、パーツ２６が移動
することによって、ハウジング２４およびパーツ２６の
間とパーツ２６および２８の間とにおいてクリアランス
に不具合が生じているため、パーツ２６の移動方向およ
び必要移動量が算出される。ここで、移動方向および移
動必要量として−Ｚ方向およびＬ４が決定されると、次
に許容移動量としてＬ５が算出される。そして、Ｌ４＜
Ｌ５であるため、Ｌ４が移動量として決定され、図８に
示す位置までパーツ２６が移動される。

【００２２】図８からわかるように、パーツ２６が移動
することによって、ハウジング２４との間における必要
なクリアランスは確保されたが、パーツ２８との間にお
ける必要なクリアランスは確保されていないため、移動
方向および必要移動量が算出される。ここで、移動方向
としてＹ方向が選択され、移動量としてＬ６が算出され
ると、次に許容移動量としてＬ７が算出される。そし
て、Ｌ６＜Ｌ７であるため、移動量としてＬ６が決定さ
れ、パーツ２６が図９に示す位置まで移動される。これ
によって、パーツ２６のハウジング２４およびパーツ２
８との間における全てのクリアランスが確保されたた
め、処理が終了される。

【００２３】この実施例によれば、クリアランス確保の
際、再び干渉が生じることはなく、推論が干渉回避処理
まで後戻りすることはないので、各パーツを短い時間で
最適配置することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すブロック図である。

【図２】図１実施例の動作の一部を示すフロー図であ
る。

【図３】簡略化形状データのデータ構造を示す図解図で
ある。

【図４】関数部の図形処理用関数の一例を示す図であ
る。

【図５】（Ａ）はハウジング２４とパーツ２６および２
８とを示す平面図であり、（Ｂ）はハウジング２４とパ
ーツ２６および２８とを示す正面図である。

【図６】（Ａ）はハウジング２４とパーツ２６および２
８とを示す平面図であり、（Ｂ）はハウジング２４とパ
ーツ２６および２８とを示す正面図である。

【図７】（Ａ）はハウジング２４とパーツ２６および２
８とを示す平面図であり、（Ｂ）はハウジング２４とパ
ーツ２６および２８とを示す正面図である。

【図８】（Ａ）はハウジング２４とパーツ２６および２
８とを示す平面図であり、（Ｂ）はハウジング２４とパ
ーツ２６および２８とを示す正面図である。

【図９】（Ａ）はハウジング２４とパーツ２６および２
８とを示す平面図であり、（Ｂ）はハウジング２４とパ
ーツ２６および２８とを示す正面図である。

【符号の説明】

１０ …配置決定システム １２ …エキスパートシステム １４ …インタフェース部 １６ …汎用ＣＡＤシステム １８ …知識記憶部 ２０ …関数部 ２２ …推論実行部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各パーツの実際形状を簡略化した簡略化形
   状のデータおよび前記各パーツのクリアランスデータを
   用いて前記各パーツの最適配置を設計する最適配置設計
   システムにおいて前記各パーツの配置を推論する方法で
   あって、 (a) 前記簡略化形状のデータに基づいて干渉回避解を求
   め、次いで(b) 前記クリアランスデータに基づき、許容
   移動量に従ってクリアランス確保解を求める、配置推論
   方法。
2. 【請求項２】前記ステップ(b) でクリアランス確保に不
   具合が生じた場合、(b-1) 所要のクリアランスを確保す
   るための必要移動量を算出し、(b-2) 前記ステップ(b-
   1) の移動方向において再干渉しない許容移動量を算出
   し、そして(b-3) 前記必要移動量と前記許容移動量とを
   比較して絶対値の小さいものを移動量として決定する、
   請求項１記載の配置推論方法。
3. 【請求項３】前記ステップ(b-2) では、移動すべきパー
   ツの簡略化形状を規定する特定の線分とそのパーツの移
   動方向にある他のパーツの簡略化形状を規定する全ての
   線分との距離を算出し、そのうちの最小値を前記許容移
   動量とする、請求項２記載の配置推論方法。