JPH1139393A

JPH1139393A - 仮置き位置決定装置および仮置き位置決定プログラムを記録した記録媒体

Info

Publication number: JPH1139393A
Application number: JP19154097A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yokota; 毅横田; Kenji Araki; 憲司荒木; Shigeru Ogoshi; 茂大越; Ichiro Shimoda; 一郎下田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-07-16
Filing date: 1997-07-16
Publication date: 1999-02-12
Anticipated expiration: 2017-07-16
Also published as: JP3563927B2

Abstract

(57)【要約】【課題】３次元のＣＡＤ情報で定義された部品の仮置き
位置の決定を自動的に行なう。【解決手段】３次元ＣＡＤデータ記憶装置１に記憶され
た組立対象部品の中から選択された部品に対して、仮置
き基準床決定装置３は、その部品の据え付け位置の下方
向の最も近い床部品を特定する仮置き基準床を決定す
る。さらに、仮置き基準位置決定装置４は、この基準床
上に上記部品の仮置き基準位置を決定する。最適化装置
９，１０は、工程計画に照らして、上記仮置き位置に設
置した仮置き部品が他の部品、他の仮置き部品、仮設足
場、もしくは、作業時の作業員の行動範囲と干渉する場
合は、当該干渉が解消されるように上記仮置き基準位置
を移動することにより仮置き位置を決定する。決定され
た仮置き位置はデータ記憶装置５に記憶される。対話修
正装置１１により仮置き位置は対話的に修正できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、３次元ＣＡＤの情
報を用いて、プラント建設等用の各部品の仮置き位置や
姿勢を決定するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、大規模プラントの建設時には、そ
の設計を３次元ＣＡＤを用いて行うことが一般化してい
る。その設計情報には、基本的に各部品の据え付け時の
情報が記録されている。一方、大規模プラントの建設時
には各部品を搬入後すぐに据え付けることはほとんど無
く、搬入された部品をその据え付け位置の近傍に仮置き
しておき、同種の部品の据え付け作業はまとめて実施す
ることが多い。そのため、各部品をどの位置にどのよう
な姿勢で仮置きすれば良いかを検討する必要がある。

【０００３】従来、このようなプラント建設時の各部品
の仮置き位置や仮置き姿勢の決定は人間が手作業で実施
していた。一例としては、部品の仮置きを行う場所の平
面図と、この平面図と同スケールの仮置き部品の概略形
状テンプレートを用いて、平面図上で該テンプレートの
設置方法を試行錯誤することにより各部品の仮置き位置
や仮置き姿勢の決定を行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、人間
が試行錯誤しながら仮置き位置等の決定作業を行うた
め、その決定に時間と手間がかかる、決定結果の精度が
不十分で実際に仮置きを行った際に各仮置き部品同士で
干渉が発生する場合がある、等の問題点があった。

【０００５】本発明の目的は、３次元ＣＡＤの情報を用
いることによって各部品の仮置き位置と仮置き姿勢の決
定を自動的かつ高速かつ高精度に行うことにある。

【０００６】本発明による他の目的は、最終的に人間が
結果を評価する場合にも対応するために決定結果を対話
的に修正する機能を設けることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による仮置き位置
決定装置は、組立対象部品の３次元形状を定めたＣＡＤ
データを記憶する３次元ＣＡＤデータ記憶手段と、該３
次元ＣＡＤデータ記憶手段に記憶された部品の中から仮
置き位置の決定を行う部品を選択する仮置き位置決定部
品選択手段と、該選択された部品に対して、その部品の
据え付け位置の下方向の最も近い床部品を特定する仮置
き基準床決定手段と、該基準床上に上記部品の仮置き基
準位置を決定する仮置き基準位置決定手段と、該仮置き
基準位置に基づいて決定された仮置き位置の３次元デー
タを記憶する仮置き部品のデータ記憶手段とにより構成
される。

【０００８】本発明のこの構成により、３次元ＣＡＤデ
ータを用いて各部品の仮置き位置を自動的に、かつ、高
速に設定することができる。

【０００９】上記仮置き位置決定装置において、仮置き
位置を決定する部品の指定を行う入力装置と、仮置き位
置の決定結果を出力する出力装置とを有することが好ま
しい。これにより、仮置き位置の決定を行う部品を個別
に指定でき、さらに、決定結果を視覚的に評価できる。

【００１０】上記仮置き位置決定装置は、上記仮置き位
置に設置した仮置き部品が他の部品、他の仮置き部品、
仮設足場、もしくは、作業時の作業員の行動範囲と干渉
する場合は、当該干渉が解消されるように上記仮置き基
準位置を移動することにより仮置き位置を決定する仮置
き位置最適化手段を有することが好ましい。これによっ
て、より現実的な仮置き位置の決定を自動的に実施する
ことができる。

【００１１】例えば、上記組立対象部品の組立の工程計
画データを記憶する工程計画データ記憶手段を設け、上
記部品の仮置き基準位置を移動する際に該工程計画デー
タを参照し、据え付け作業時期が早いほど据え付け位置
の近くに仮置き位置を決定するよう移動を行う。あるい
は、仮置き基準位置を移動する際に、部品の仮置き時期
が早いほど、部品の搬入口から遠くの位置に仮置き位置
を決定するよう移動を行う。仮置き基準位置を移動する
際に、床上に設置したのでは他との干渉が解消不可能な
場合には、当該部品を天井から釣り下げるよう仮置き位
置を決定する。

【００１２】また、仮置き基準位置に設置した仮置き部
品が他の部品、他の仮置き部品、仮設足場、もしくは、
作業時の作業員の行動範囲と干渉する場合は、干渉が解
消されるように仮置き姿勢を変更する仮置き姿勢最適化
手段を設けてもよい。これによって、より現実的な仮置
き姿勢の決定を自動的に実施することができる。例え
ば、仮置き部品の重心の位置を計算し、仮置き時に部品
が安定するように仮置き姿勢を変更する。

【００１３】上記仮置き位置決定装置において、好まし
くは、全ての部品の据え付け位置に対する仮置き位置の
変位量の和が最も小さくなるように各部品の仮置き位置
を決定する。これによって、より現実的な仮置き位置と
仮置き姿勢の決定を自動的に実施することができる。

【００１４】また仮置き位置決定装置において、仮置き
部品の位置と姿勢を対話的に変更する仮置きデータ対話
修正手段を設けてもよい。これによって、自動決定結を
ユーザが対話処理によって微修正することができる。

【００１５】具体的には、上記仮置きデータ対話修正手
段は、ユーザに指示にしたがって、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の
いずれかを選択し、選択された軸方向に仮置き基準位置
を平行移動させることによって、仮置き基準位置を対話
的に修正することことができる。あるいは、ユーザに指
示にしたがって、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のいずれかを選択
し、選択された軸まわりに仮置き部品を回転させること
によって仮置き姿勢を対話的に修正することができる。

【００１６】さらに、仮置き基準位置や仮置き姿勢の修
正時に、該部品の据え付け状態を表示する表示手段を有
してもよい。これにより、据え付け状態を考慮しながら
仮置き位置を修正することができる。

【００１７】以上の本発明による仮置き位置決定は、コ
ンピュータプログラムを利用することにより実現するこ
とができる。したがって、本発明は、組立対象部品の３
次元形状を定めたＣＡＤデータを記憶する３次元ＣＡＤ
データを用いて、上記組立対象部品の仮置き位置を決定
するコンピュータプログラムを格納した記録媒体であっ
て、上記ＣＡＤデータに含まれる部品の中から仮置き位
置の決定を行う部品をユーザの要求に応じて選択する仮
置き位置決定部品選択手順と、該選択された部品の外接
直方体を想定し、該外接直方体を下方向に延長した際に
該外接直方体と干渉する床部品のうち最も該外接直方体
に近いものを特定する仮置き基準床決定手順と、上記部
品据え付け位置にある上記外接直方体を上記基準床上に
接するように垂直移動した位置を仮置き基準位置と決定
する仮置き基準位置決定手順と、該仮置き基準位置に基
づいて決定された仮置き位置の３次元データを記憶手段
に記憶する仮置き部品のデータ記憶手順とを含むコンピ
ュータプログラムを記録した記録媒体として実施するこ
ともできる。

【００１８】この記録媒体において、上記仮置き基準位
置決定手順は、好ましくは、上記組立対象部品の組立の
工程計画を定めた工程計画データを参照することによ
り、上記決定された仮置き基準位置に部品を仮置きする
ときに該仮置き基準位置に干渉するような他の仮置き部
品がある場合は、干渉を解消するように該仮置き基準位
置を変更して仮置き位置を決定する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【００２０】図１に本発明のシステムをその機能面から
見た基本構成を示す。本システムは基本的に３次元ＣＡ
Ｄデータ記憶装置１、仮置き位置決定部品選択装置２、
仮置き基準床決定装置３、仮置き基準位置決定装置４、
仮置き部品のデータ記憶装置５により構成される。本実
施の形態では、仮置き位置決定部品選択装置２、仮置き
基準床決定装置３、および仮置き基準位置決定装置４
は、コンピュータ等の制御部１００によるプログラム処
理により実現される。以下、先ず図１のシステムを対象
として本発明の実施の形態を説明する。

【００２１】図２７は、図１のシステムを構成するため
の具体的なハードウエアシステム構成を示す。このハー
ドウエアシステムは、一般的なコンピュータであり、シ
ステム全体の動作を制御するＣＰＵ２７１、このＣＰＵ
２７１が実行するプログラムおよび各種データを格納す
る内部記憶装置としてのメモリ２７２、プログラムやデ
ータを格納する外部記憶装置としてのハードディスク２
７３、表示出力装置としてのディスプレイ２７４、入力
装置としてのキーボード２７５およびマウス２７６、印
刷出力装置としてのプリンタ２７７、および可搬性の記
録媒体であるＣＤ−ＲＯＭからプログラム等を読み取る
ＣＤ−ＲＯＭドライブ２７８からなる。

【００２２】本発明の処理の対象となるのは、組立時に
各構成部品の仮置き作業が必要な構造物の３次元ＣＡＤ
データである。３次元ＣＡＤデータ記憶装置１には、組
立対象である各部品と躯体の形状情報、据え付け位置の
情報、および、部品の種類の情報が各部品、躯体毎に記
憶される。

【００２３】図２８、図２９により３次元ＣＡＤデータ
の構造の具体例を示す。３次元ＣＡＤデータは、図２８
のような直方体や円柱等の基本図形の組合せとして定義
される。本実施の形態におけるＣＡＤデータは、図２９
に示すように、各部品毎に、部品の番号（Ｎｏ．）、プ
ラントコード、機器番号、エリアＮＯ．、全体座標系に
対する部品座標系を全体座標系に対する原点位置の変位
（ｘ，ｙ，ｚ）と、ｘ、ｙ、ｚ軸の回転角（ロール、ヨ
ー、ピッチ）で定義し、その部品座標系に対して各基本
図形の位置と姿勢（回転角）を定義する。このデータを
用いてコンピュータ上で各部品の３次元形状を把握す
る。

【００２４】図１において、制御部１００は、まず、仮
置き位置の決定を行う部品を仮置き位置決定部品選択装
置２により選択する。全ての部品に対して仮置き位置の
決定を行う場合でも決定作業は各部品毎に行う。次に、
指定部品に対して該部品の据え付け作業の基準となる作
業床を仮置き基準床決定装置３により決定する。次に、
仮置き基準位置決定装置４により上記基準床上に仮置き
基準位置を決定する。そして、作成されたデータを仮置
き部品のデータ記憶装置５に記憶する。

【００２５】なお、本明細書において、「仮置き基準位
置」とは、部品の据え付け位置および基準床に対して、
他の部品等との干渉等を考慮することなく求められた一
次的な位置であり、これに対して干渉等を考慮して決定
された二次的な位置が「仮置き位置」である。勿論、
「仮置き基準位置」がそのまま「仮置き位置」となる場
合も多い。

【００２６】以下、本発明の実施の形態によるシステム
をさらに詳細に説明する。

【００２７】仮置き位置決定部品選択装置２における処
理の流れを図２に示す。処理の対象は、３次元ＣＡＤデ
ータ記憶装置１に記録されている全ての部品である。よ
って、記憶の順番が若い順に１つずつ部品を選択し（Ｓ
２１）、仮置き位置決定処理（Ｓ２３）（仮置き基準床
決定装置３と仮置き基準位置決定装置４で実現）を実施
する。ただし、躯体の部品に関しては仮置き位置の決定
は行わないので、部品の選択時に部品の種類をチェック
し（Ｓ２２）、躯体部品の場合は仮置き位置決定処理を
行わない。躯体以外の部品に対しては部品選択後、仮置
き位置決定処理（Ｓ２３）を用いて仮置き位置を決定
し、その結果を仮置き位置のデータとして仮置き部品の
データ記憶装置５に記憶する。仮置き位置のデータには
躯体以外の各部品毎に、据え付け状態に対する「位置」
と「姿勢」の相対変化量を、それぞれ位置に関しては
ｘ、ｙ、ｚ軸方向の変位量、姿勢に関してはｘ、ｙ、ｚ
軸回りの回転量として記憶する。そして、３次元ＣＡＤ
データに含まれている全ての部品に関して処理を実行し
たら（Ｓ２４）、図２の処理を終了する。

【００２８】図２のステップＳ２３で説明した仮置き位
置決定処理の一部である、仮置き基準床決定装置３にお
ける処理の流れを図３に示す。本実施の形態では、部品
の据え付け位置の下方向に存在する躯体部品の中で最も
部品の据え付け位置に近いものを仮置き基準床と設定す
る。基本的には、各部品は該仮置き基準床上に仮置きさ
れるものと考える。

【００２９】図３において、仮置き基準床の決定は、先
ず仮置き位置決定部品選択装置２で選択された部品に対
して、その部品に外接する外接直方体を設定する（Ｓ３
１）。これは、図４のように、当該部品の各軸の座標の
最大値および最小値を求めることにより、行える。そし
て、その外接直方体の下部の領域に干渉する躯体部品が
あるかどうかを全ての躯体部品に対してチェックする
（Ｓ３２〜Ｓ３６）。そのために、先ず図５のように垂
直方向（ｙ軸方向）から見た場合の干渉をチェックする
（Ｓ３３）。図５において躯体部品Ａを例に取ると、以
下の条件式を満たした場合、躯体部品Ａは外接直方体と
ｙ軸方向に干渉していると判定できる。

【００３０】（（（ＳＺ１＜ＫＺ２＜ＳＺ２）ｏｒ
（ＳＺ１＜ＫＺ１＜ＳＺ２））ｏｒ（ＫＺ１＜ＳＺ１
＜ＳＺ２＜ＫＺ２））ａｎｄ（（（ＳＸ１＜ＫＸ２＜
ＳＸ２）ｏｒ（ＳＸ１＜ＫＸ１＜ＳＸ２））ｏｒ
（ＫＸ１＜ＳＸ１＜ＳＸ２＜ＫＸ２））そして、この条件を満たした場合にはさらに躯体部品の
高さ方向の関係を図６のようにチェックし、以下の条件
式を満たした場合、該躯体部品は該仮置き位置決定部品
の基準床となり得ると判定する。

【００３１】ＳＹ＞ＫＹ上記の判定作業を全ての躯体部品に対して実施し（Ｓ３
６）、条件を満たした躯体部品のうち、最もKYが大きい
ものを仮置き基準床と設定する（Ｓ３４，Ｓ３５）。ま
た、条件を満たすものが１つも無い場合には（Ｓ３
７）、躯体部品のうち、KYが最も小さいものを仮置き基
準床と設定する（Ｓ３８）。

【００３２】なお、上記の条件は基準床を決定するのみ
であり、実際に当該部品の重心が当該駆体部品上に載っ
ているかまでの確認は行っておらず、載置の適否は現場
で判断される。

【００３３】次に、図２のステップＳ２３で説明した仮
置き位置決定処理の他の一部である、仮置き基準位置決
定装置４における処理の流れを図７に示す。仮置き位置
決定部品選択装置２より得られた仮置き位置決定部品の
位置、形状情報を３次元ＣＡＤデータ記憶装置１から取
り込む。また、仮置き基準床決定装置３より得られた仮
置き基準床の位置、形状情報を３次元ＣＡＤデータ記憶
装置１から取り込む（Ｓ７０）。そこで、図８のよう
に、仮置き位置決定部品の外接直方体の下面が仮置き基
準床の上面に接するように仮置き位置決定部品を垂直に
移動する（Ｓ７１）。ついで、移動後の仮置き位置決定
部品の位置を仮置き基準位置と決定し（Ｓ７２）、その
位置と姿勢の情報を仮置き部品のデータ記憶装置５に記
憶する。

【００３４】次に、上述の実施の形態をさらに機能拡張
した第２の実施の形態について詳細に説明する。機能面
からみたシステムの基本構成を図９に示す。ハードウエ
ア構成については図２７に示したものを用いることがで
きる。本実施の形態では、仮置き位置の決定を行う部品
をユーザが選択できるようにしたものである。また、仮
置き位置決定の結果をユーザに知らしめるための出力装
置を設けている。

【００３５】図１の実施の形態と同様、システムの対象
となる３次元ＣＡＤデータは３次元ＣＡＤデータ記憶装
置１に記憶される。制御部１００は、先ず、入力装置７
を用いたユーザからの、システムの動作方法や仮置き位
置の決定を行う部品の指定を受け付ける。そして、その
情報を元に仮置き位置決定部品選択装置２’を用いて仮
置き位置を決定する部品を選択する。全ての部品に対し
て仮置き位置の決定を行う場合でも決定作業は各部品毎
に行う。次に、指定部品に対して該部品の据え付け作業
の基準となる作業床を仮置き基準床決定装置３を用いて
決定する。次に、仮置き基準位置決定装置４を用いて、
上記基準床上に仮置き基準位置を決定する。次に、作成
されたデータを仮置き部品のデータ記憶装置５に記憶す
る。このようにして決定した仮置き位置の状態を出力装
置８（図２７のディスプレイ２７４またはプリンタ２７
７）で可視化し、ユーザに提供する。

【００３６】上記構成のうち３次元ＣＡＤデータ記憶装
置１、仮置き基準床決定装置３、仮置き基準位置決定装
置４、仮置き部品のデータ記憶装置５の処理の流れは先
に述べたものと同一である。ここではそれ以外の構成装
置について詳細に説明する。

【００３７】入力装置７における処理の流れについて説
明する。

【００３８】先ず処理モードの選択を行う。処理モード
の選択時の画面例を図１０に示す。ここで、「全部品」
が選択された場合は３次元ＣＡＤデータ記憶装置１に記
憶されている全ての部品に対して処理を実行する。一
方、「部品指定」が選択された場合は３次元ＣＡＤデー
タ記憶装置１に記憶されている全ての部品を図１１のよ
うに表示し、その中から仮置き位置の決定を行う部品を
選択する。この際、各部品毎にＣＡＤのＩＤナンバー、
部品の種類、その部品が存在する作業エリア名を表示す
る。

【００３９】図９の仮置き位置決定部品選択装置２’に
おける処理の流れを図１２に示す。まず、入力装置７で
入力された処理モードの選択結果に基づき、「全部品」
の場合は、図２で先に述べた仮置き位置決定部品選択装
置２と同様の処理を行い（Ｓ２１〜Ｓ２４）、「部品指
定」の場合には指定された部品のみに対して仮置き位置
決定処理を行い、仮置き位置のデータを仮置き部品のデ
ータ記憶装置５に記憶する（Ｓ１２２）。

【００４０】次に、出力装置８における処理の流れにつ
いて説明する。本実施の形態では、３次元ＣＡＤデータ
記憶装置１と仮置き部品のデータ記憶装置５のデータを
用いて部品の仮置き状態を可視化する。その際、図１３
のように各部品の仮置き状態だけではなく、各部品の据
え付け状態や躯体の状態も可視化する。可視化は３次元
空間上に視点と視線方向を定義し、それに応じた視界を
描画することで可視化する。評価したい領域の変更は上
述の視点と視線方向を変更することによって行う。

【００４１】次に、本発明をさらに機能拡張した第３の
実施の形態について詳細に説明する。機能面から見たシ
ステムの基本構成を図１４に示す。ハードウエア構成は
先の実施の形態に対して、工程計画データ記憶装置６を
追加する。工程計画データ記憶装置６には、工程計画デ
ータが格納される。本システムで扱う工程計画データは
図３０に示すように、各詳細作業の計画を表す小工程と
それら小工程をいくつかのグループに分け、各グループ
毎に１つの工程としてまとめた大工程で構成される。こ
れらのデータを用いることにより、各部品がいつ搬入さ
れいつまで仮置きされるのか、各部品がいつ据え付けら
れるのかをシステムが把握することが可能となる。した
がって、後述するような各仮置き部品や据え付け部品の
時間を観点とした干渉のチェック、および搬入時期の判
定が実施できる。

【００４２】先に説明した実施の形態により得られる仮
置き位置および仮置き姿勢は、必ずしも最適なものとは
いえない場合がある。本実施の形態は、仮置き位置およ
び仮置き姿勢を最適化するための手段を設けたものであ
る。

【００４３】具体的には、先の実施の形態と同様、本シ
ステムの処理の対象となる３次元ＣＡＤデータは３次元
ＣＡＤデータ記憶装置１に記憶される。制御部１００
は、先ず、入力装置７からユーザによる、システムの動
作方法や仮置き位置の決定を行う部品の指定を受け付け
る。そして、その情報を元に仮置き位置決定部品選択装
置２’を用いて仮置き位置を決定する部品を選択する。
全ての部品に対して仮置き位置の決定を行う場合でも決
定作業は各部品毎に行う。次に、指定部品に対して該部
品の据え付け作業の基準となる作業床を仮置き基準床決
定装置３を用いて決定する。次に、仮置き基準位置決定
装置４を用いて、上記基準床上に仮置き基準位置を決定
する。次に、作成されたデータを仮置き部品のデータ記
憶装置５に記憶する。さらに、３次元ＣＡＤデータ記憶
装置１の情報および工程計画データを活用することによ
り、上述の機能で決定された仮置き部品のデータを仮置
き位置最適化装置９と仮置き姿勢最適化装置１０によっ
て高精度化し、仮置き部品のデータ記憶装置に記憶され
ている仮置き部品の情報を更新する。そして、決定され
た仮置き位置の状態を出力装置８でユーザに対して出力
する。

【００４４】上記装置のうち３次元ＣＡＤデータ記憶装
置１、入力装置７、仮置き位置決定部品選択装置２’、
仮置き基準床決定装置３、仮置き基準位置決定装置４、
仮置き部品のデータ記憶装置５、出力装置８の処理の流
れは先に述べたものと同一である。ここではそれ以外の
構成装置について詳細に説明する。

【００４５】仮置き位置最適化装置９の処理の流れを図
１５に示す。本装置９では、仮置き基準位置決定装置４
で決定された後に、仮置き部品のデータ記憶装置５に記
憶されている仮置き基準位置の情報を取り込み（Ｓ１５
１）、３次元ＣＡＤデータ記憶装置１のデータおよび工
程計画データを活用することにより仮置き基準位置を評
価し、仮置き部品が他の部品、他の仮置き部品、仮設足
場、作業時の作業員の行動範囲と干渉している場合は、
仮置き位置をより現実的なものに最適化し（Ｓ１５
２）、変更後の情報を仮置き部品のデータ記憶装置５に
記憶する（Ｓ１６３）。以下、具体的な最適化手法につ
いて詳細に説明する。

【００４６】図１６に据え付け時期に基づく最適化の例
を示す。図中、部品Ａと部品Ｂの仮置き基準位置が干渉
している。よって、どちらかの仮置き位置を移動しなけ
ればならない。この際、本実施の形態では、部品の据え
付け時期が早い部品ほど据え付け位置に近い場所に仮置
きするというルールを用いる。この例では部品Ａの据え
付け時期が部品Ｂの据え付け時期よりも早いとすると、
部品Ａの仮置き位置は仮置き基準位置そのままとし、部
品Ｂの仮置き位置を部品Ａと干渉しないように移動す
る。その際の移動方向としては基準床平面をｘｚ平面と
すると、ｘ軸、ｚ軸それぞれの正および負の方向に移動
する場合が考えられるが、それら４つの移動方向のうち
干渉を解消するための移動量が最も少ないものを選択す
る。

【００４７】図１７に搬入時期に基づく最適化の例を示
す。図中、部品Ａと部品Ｂの仮置き基準位置が干渉して
いる。よって、どちらかの仮置き位置を移動しなければ
ならない。この際、本実施の形態では、部品の搬入時期
が早いほど搬入口よりも遠くに仮置きを行うというルー
ルを用いる。ここで、干渉を解消するための仮置き位置
の移動のルールは図１６の説明で述べたものと同一のも
のを用いるが、この例の場合は部品Ａを移動させる場合
と部品Ｂを移動させる場合の移動量が同一となる。この
ような場合、本発明では移動量と部品の体積の積を評価
基準とし、それが小さいほうを選択する。よって、この
例では部品Ｂの仮置き位置を搬入口方向に移動すること
になる。

【００４８】図１８に基準床上に仮置き不可能な場合の
最適化の例を示す。図１８のように仮置き基準位置の干
渉を解消しようとしても、基準床（ｘｚ平面）上に他の
部品、他の仮置き部品、仮設足場、作業時の作業員の行
動範囲、等があり基準床上への配置が不可能な場合に
は、ｘ軸、ｚ軸のみの移動だけではなくｙ軸方向の移動
も考慮することで部品を天井から釣り下げる形での仮置
きも検討する。この際、釣り下げ位置と天井との間に釣
り下げを妨げる部品が存在しないこと、及び、上部に釣
り下げ可能な天井が存在することも条件として考慮す
る。

【００４９】次に、仮置き姿勢最適化装置１０の処理の
流れを図１９に示す。本装置では仮置き基準位置決定装
置４で決定され仮置き部品のデータ記憶装置５に記憶さ
れている仮置き姿勢の情報を取り込み（Ｓ１９１）、３
次元ＣＡＤデータ記憶装置１のデータおよび工程計画デ
ータを活用することにより仮置き姿勢を評価し、仮置き
部品が他の部品、他の仮置き部品、仮設足場、作業時の
作業員の行動範囲と干渉している場合、もしくは、部品
の仮置き姿勢が不安定で、そのままの姿勢では仮置きで
きないと判断される場合は、仮置き姿勢をより現実的な
ものに最適化し（Ｓ１９２）、変更後の情報を仮置き部
品のデータ記憶装置５に記憶する（Ｓ１９３）。以下、
具体的な最適化手法について詳細に説明する。

【００５０】図２０に仮置き姿勢の変更による干渉の解
消の例を示す。図２０のように仮置き部品が他の部品、
他の仮置き部品、仮設足場、作業時の作業員の行動範
囲、等と干渉しており、仮置き部品の移動のみでは干渉
の解消が困難な場合は仮置き姿勢の変更を試みる。具体
的には仮置き部品の重心を中心としてｘ軸、ｙ軸、ｚ軸
まわりの回転を検討し、回転した結果他の部品（躯体を
含む）と干渉しないもののうち、最も回転量の小さいも
のを選択する。図の例では、ｙ軸のまわりに９０°回転
している。

【００５１】図２１に仮置き姿勢の変更による安定な仮
置き状態の実現の例を示す。重心回りのモーメントを検
討すると図２１の仮置き姿勢は不安定であり、実際には
その姿勢で仮置きできないことがわかる。このような場
合は部品の重心を中心としてｘ軸、ｙ軸、ｚ軸まわりに
回転し、安定な姿勢を探索する。この際、部品が躯体に
接している場合には躯体方向のモーメントはかからない
ものとして探索する。そして、安定な姿勢のうち最も回
転量の小さいものを選択する。図の例では、ｘ軸のまわ
りに９０°回転している。

【００５２】以上、仮置き位置と姿勢の最適化の方法に
ついて説明したが、実際には仮置き部品の解消を行う場
合には上述の複数の手法で解消を行うことが可能とな
る。本実施の形態では、最終的な仮置き位置を求める場
合には、全ての部品の据え付け位置と仮置き位置と間の
変位量の和が最も小さくなるように仮置き位置を設定
し、その後、各部品毎に仮置き姿勢の安定性を評価する
という手法を用いる。

【００５３】次に、上述の発明をさらに機能拡張した第
４の実施の形態について詳細に説明する。機能面から見
たシステムの基本構成を図２２に示す。ハードウエア構
成としては図２７に示したものを利用できる。本実施の
形態は、決定された情報を修正することができる仮置き
データ対話修正機能を設けたものである。

【００５４】前述のように、本システムの処理の対象と
なる３次元ＣＡＤデータは３次元ＣＡＤデータ記憶装置
１に記憶される。制御部１００は、先ず、入力装置７に
よりユーザからの、システムの動作方法や仮置き位置の
設定を行う部品の指定を受け付ける。そして、その情報
を元に仮置き位置決定部品選択装置２’を用いて仮置き
位置を決定する部品を選択する。全ての部品に対して仮
置き位置の決定を行う場合でも決定作業は各部品毎に行
う。次に、指定部品に対して該部品の据え付け作業の基
準となる作業床を仮置き基準床決定装置３を用いて決定
する。次に、仮置き基準位置決定装置４を用いて、上記
基準床上に仮置き基準位置を決定する。次に、作成され
たデータを仮置き部品のデータ記憶装置５に記憶する。
さらに、３次元ＣＡＤデータ記憶装置１の情報および工
程計画データおよび工程計画データを活用することによ
り上述の機能で決定された仮置き部品のデータを仮置き
位置最適化装置９と仮置き姿勢最適化装置１０によって
高精度化し、仮置き部品のデータ記憶装置に記憶されて
いる仮置き部品の情報を更新する。そして、設定された
仮置き位置の状態を出力装置８でユーザに出力する。ま
た、決定された情報を修正したい場合には仮置きデータ
対話修正装置１１を用いてユーザが対話修正を行う。

【００５５】上記装置のうち３次元ＣＡＤデータ記憶装
置１、入力装置７、仮置き位置決定部品選択装置２’、
仮置き基準床決定装置３、仮置き基準位置決定装置４、
仮置き部品のデータ記憶装置５、出力装置８、仮置き位
置最適化装置９、仮置き姿勢最適化装置１０の処理の流
れは先に述べたものと同一である。ここではそれ以外の
構成装置について詳細に説明する。

【００５６】仮置きデータ対話修正装置１１の処理の流
れを図２３に示す。仮置き部品のデータ記憶装置５に記
憶されている仮置き姿勢の情報を取り込み（Ｓ２３
１）、３次元ＣＡＤデータ記憶装置１のデータを活用す
ることにより仮置き状態を可視化することで評価し、そ
れに基づきユーザによる仮置き位置と仮置き姿勢の対話
修正を受け付け（Ｓ２３２）、修正後の情報を仮置き部
品のデータ記憶装置５に記憶する（Ｓ２３３）。

【００５７】図２４に仮置き位置の修正時の画面例を示
す。先ず、ユーザに仮置き部品を平行移動したい座標軸
をｘ軸、ｙ軸、ｚ軸から選択させる。そして、該移動方
向を示す座標軸を部品の重心を通る位置に可視化する。
そして、その軸方向の移動量を指定することにより仮置
き位置の対話修正を行う。

【００５８】図２５に仮置き姿勢の修正時の画面例を示
す。先ず、ユーザに仮置き部品の回転軸をｘ軸、ｙ軸、
ｚ軸から選択させる。そして、該回転軸を示す座標軸を
部品の重心を通る位置に可視化する。そして、その軸ま
わりの回転量を指定することにより仮置き姿勢の対話修
正を行う。

【００５９】また、上述の作業を行う際には、処理対象
となっている仮置き部品の据え付け状態も図２６のよう
に可視化する。

【００６０】

【発明の効果】本発明を用いることによって、３次元Ｃ
ＡＤデータで定義された部品の仮置き位置を自動的に、
かつ、高速に設定することができる、算出された値を用
いて仮置き位置のデータベースを自動的に作成できる、
等といった効果が得られる。

【００６１】入力装置および出力装置の利用により、各
部品毎の仮置き位置の決定が効率的に行える、部品の仮
置き状態を直感的に理解できるといった効果が得られ
る。

【００６２】また、仮置きしようとする部品と、他の部
品等との間の干渉をチェックし、さらに対話的な修正を
可能とすることにより、高精度で、より現実に即した仮
置き位置の決定が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による仮置き位置決定装置の第１の実施
の形態の基本構成図である。

【図２】図１に示した仮置き位置決定部品選択装置２に
おける処理の流れを示すフローチャートである。

【図３】図１に示した仮置き基準床決定装置の処理の流
れを示すフローチャートである。

【図４】図３の処理において用いる外接直方体の定義方
法の一例の説明図である。

【図５】図３の処理において用いる仮置き基準床の決定
方法の説明図である。

【図６】図３の処理において用いる仮置き基準床の他の
決定方法の説明図である。

【図７】図１に示した仮置き基準位置決定装置の処理の
流れを示すフローチャートである。

【図８】図７の処理において用いる仮置き基準位置の決
定方法の説明図である。

【図９】本発明による仮置き位置決定装置の第２の実施
の形態の基本構成図である。

【図１０】第２の実施の形態における処理モード選択時
の画面例の説明図である。

【図１１】第２の実施の形態における部品指定時の画面
例の説明図である。

【図１２】第２の実施の形態における仮置き位置決定部
品選択装置の処理の流れを示すフローチャートである。

【図１３】第２の実施の形態における出力装置の画面例
の説明図である。

【図１４】本発明による仮置き位置決定装置の第３の実
施の形態の基本構成図である。

【図１５】第３の実施の形態における仮置き位置最適化
装置の処理の流れを示すフローチャートである。

【図１６】第３の実施の形態における仮置き位置最適化
手法の一例の説明図である。

【図１７】第３の実施の形態における仮置き位置最適化
手法の他の例の説明図である。

【図１８】第３の実施の形態における仮置き位置最適化
手法のさらに他の例の説明図である。

【図１９】第３の実施の形態における仮置き姿勢最適化
装置の処理の流れを示すフローチャートである。

【図２０】第３の実施例における仮置き姿勢最適化手法
の一例の説明図である。

【図２１】第３の実施例における仮置き姿勢最適化手法
の一例の説明図である。

【図２２】本発明による仮置き位置決定装置の第４の実
施の形態の基本構成図である。

【図２３】第４の実施の形態における仮置きデータ対話
修正装置の処理の流れを示すフローチャートである。

【図２４】第４の実施の形態における仮置き位置の対話
修正の画面例の説明図である。

【図２５】第４の実施の形態における仮置き姿勢の対話
修正の画面例の説明図である。

【図２６】第４の実施の形態における据え付け状態の補
足表示の画面例の説明図である。

【図２７】本発明による仮置き位置決定装置のハードウ
エア構成を示すブロック図である。

【図２８】本発明による仮置き位置決定装置において使
用するＣＡＤデータの基本図形の説明図である。

【図２９】本発明による仮置き位置決定装置において使
用する各部品のＣＡＤデータの構造例の説明図である。

【図３０】本発明による仮置き位置決定装置において使
用する工程計画データの具体例の説明図である。

【符号の説明】

１…３次元ＣＡＤデータ記憶装置、２…仮置き位置決定
部品選択装置、２’…仮置き位置決定部品選択装置、３
…仮置き基準床決定装置、４…仮置き基準位置決定装
置、５…仮置き部品のデータ記憶装置、６…入力装置、
８…出力装置、９…仮置き位置最適化装置、１０…仮置
き姿勢最適化装置、１１…仮置きデータ対話修正装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者下田一郎茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】組立対象部品の３次元形状を定めたＣＡＤ
データを記憶する３次元ＣＡＤデータ記憶手段と、該３次元ＣＡＤデータ記憶手段に記憶された部品の中か
ら仮置き位置の決定を行う部品を選択する仮置き位置決
定部品選択手段と、該選択された部品に対して、その部品の据え付け位置の
下方向の最も近い床部品を特定する仮置き基準床決定手
段と、該基準床上に上記部品の仮置き基準位置を決定する仮置
き基準位置決定手段と、該仮置き基準位置に基づいて決定された仮置き位置の３
次元データを記憶する仮置き部品のデータ記憶手段とに
より構成される仮置き位置決定装置。
【請求項２】請求項１に記載の仮置き位置決定装置にお
いて、仮置き位置を決定する部品の指定を行う入力装置
と、仮置き位置の決定結果を出力する出力装置とを有す
ることを特徴とした仮置き位置決定装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の仮置き位置決定
装置において、上記仮置き位置に設置した仮置き部品が他の部品、他の
仮置き部品、仮設足場、もしくは、作業時の作業員の行
動範囲と干渉する場合は、当該干渉が解消されるように
上記仮置き基準位置を移動することにより仮置き位置を
決定する仮置き位置最適化手段を有することを特徴とし
た仮置き位置決定装置。
【請求項４】請求項３に記載の仮置き位置決定装置にお
いて、上記組立対象部品の組立の工程計画データを記憶
する工程計画データ記憶手段を設け、上記部品の仮置き
基準位置を移動する際に該工程計画データを参照し、据
え付け作業時期が早いほど据え付け位置の近くに仮置き
位置を決定するよう移動を行うことを特徴とした仮置き
位置決定装置。
【請求項５】請求項３に記載の仮置き位置決定装置にお
いて、上記組立対象部品の組立の工程計画データを記憶
する工程計画データ記憶手段を設け、上記部品の仮置き
基準位置を移動する際に該工程計画データを参照し、部
品の仮置き時期が早いほど、部品の搬入口から遠くの位
置に仮置き位置を決定するよう移動を行うことを特徴と
した仮置き位置決定装置。
【請求項６】請求項３に記載の仮置き位置決定装置にお
いて、仮置き基準位置を移動する際に、床上に設置した
のでは他との干渉が解消不可能な場合には、当該部品を
天井から釣り下げるよう仮置き位置を決定することを特
徴とした仮置き位置決定装置。
【請求項７】請求項１または２に記載の仮置き位置決定
装置において、仮置き基準位置に設置した仮置き部品が
他の部品、他の仮置き部品、仮設足場、もしくは、作業
時の作業員の行動範囲と干渉する場合は、干渉が解消さ
れるように仮置き姿勢を変更する仮置き姿勢最適化手段
を有することを特徴とした仮置き位置決定装置。
【請求項８】請求項１または２に記載の仮置き位置決定
装置において、仮置き部品の重心の位置を計算し、仮置
き時に部品が安定するように仮置き姿勢を変更する仮置
き姿勢最適化手段を有することを特徴とした仮置き位置
決定装置。
【請求項９】請求項３、４、５、６、７または８に記載
の仮置き位置決定装置において、全ての部品の据え付け
位置に対する仮置き位置の変位量の和が最も小さくなる
ように各部品の仮置き位置を決定することを特徴とした
仮置き位置決定装置。
【請求項１０】請求項２、３、４、５、６、７、８また
は９に記載の仮置き位置決定装置において、仮置き部品
の位置と姿勢を対話的に変更する仮置きデータ対話修正
手段を有することを特徴とした仮置き位置決定装置。
【請求項１１】請求項１０に記載の仮置き位置決定装置
において、上記仮置きデータ対話修正手段は、ユーザに
指示にしたがって、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のいずれかを選択
し、選択された軸方向に仮置き基準位置を平行移動させ
ることによって、仮置き基準位置を対話的に修正するこ
とを特徴とした仮置き位置決定装置。
【請求項１２】請求項１０に記載の仮置き位置決定装置
において、上記仮置きデータ対話修正手段は、ユーザに
指示にしたがって、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のいずれかを選択
し、選択された軸まわりに仮置き部品を回転させること
によって仮置き姿勢を対話的に修正することを特徴とし
た仮置き位置決定装置。
【請求項１３】請求項１１または１２に記載の仮置き位
置決定装置において、仮置き基準位置や仮置き姿勢の修
正時に、該部品の据え付け状態を表示する表示手段を有
することを特徴とした仮置き位置決定装置。
【請求項１４】組立対象部品の３次元形状を定めたＣＡ
Ｄデータを記憶する３次元ＣＡＤデータを用いて、上記
組立対象部品の仮置き位置を決定するコンピュータプロ
グラムを格納した記録媒体であって、上記ＣＡＤデータに含まれる部品の中から仮置き位置の
決定を行う部品をユーザの要求に応じて選択する仮置き
位置決定部品選択手順と、該選択された部品の外接直方体を想定し、該外接直方体
を下方向に延長した際に該外接直方体と干渉する床部品
のうち最も該外接直方体に近いものを特定する仮置き基
準床決定手順と、上記部品据え付け位置を上記基準床上に接するように垂
直移動した位置を仮置き基準位置と決定する仮置き基準
位置決定手順と、該仮置き基準位置に基づいて決定された仮置き位置の３
次元データを記憶手段に記憶する仮置き部品のデータ記
憶手順とを含むコンピュータプログラムを記録した記録
媒体。
【請求項１５】請求項１４に記載の記録媒体において、
上記仮置き基準位置決定手順は、上記組立対象部品の組
立の工程計画を定めた工程計画データを参照することに
より、上記決定された仮置き基準位置に部品を仮置きす
るときに該仮置き基準位置に干渉するような他の仮置き
部品がある場合は、干渉を解消するように該仮置き基準
位置を変更して仮置き位置を決定することを特徴とする
コンピュータプログラムを記録した記録媒体。