JPH1173434A - 基板上への部品配置制約条件作成方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＡＤシステムを用いる設計において、筐体
や部品関係の設計後に基板上への部品配置制約条件を自
動的に作成する。 【解決手段】 立体集合演算処理部１７は、３次元ソリ
ッド形状入力部１４で入力される筐体や筐体内部品の形
状から基板設置可能領域を検出する。基準平面設定部１
５において、基板設置可能領域と交わりを持つように基
準平面を設定すると、配置可能領域認識部１９は、基準
平面に垂直な方向に、連続して何も存在しない空間を配
置可能領域として認識する。領域分割部２０は、配置可
能領域の形状の特徴点を基準平面上に投影し、この投影
に従って基準平面上を領域に分割する。領域判定部２１
は、基準平面上の各領域の部品高さ制限と、基板部品情
報入力部１６から入力される部品高さの最大値とを比較
し、部品高さの最大値より高さ制限が小さい領域につい
て、その領域と高さ制限を配置制約条件記憶部２２に記
憶する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＡＤシステムを
用いて筐体や部品関連を設計後に基板を設計する際、基
板上の部品の配置に関する制限を好適に与える基板上へ
の部品配置制約条件作成方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、工業製品などの設計において製品
試作後の設計変更をなくすため、ＣＡＤシステムによる
設計が普及している。ＣＡＤシステムでは、試作前に設
計内容について解析、検討を行うことが可能で、製品試
作後の設計変更が大幅に減少される。パーソナルコンピ
ュータなどの電子機器をＣＡＤシステムによって設計す
る場合には、筐体の形状設計および筐体内の部品関連の
設計、配置などを行う機械系ＣＡＤシステムと、電気配
線基板上の回路設計を行う電気系ＣＡＤシステムとが必
要である。

【０００３】従来、機械系ＣＡＤシステムと電気系ＣＡ
Ｄシステムとを統合して、電子機器を設計する場合、筐
体などの形状を基板上への部品配置の設計に反映するた
めに、機械系ＣＡＤシステムの設計内容に基づいて、基
板上への部品配置制約条件が設定される。基板上への部
品配置制約条件としては、基板上に配置される部品の高
さに制限がある領域およびその高さ制限、また基板上で
穴があいている領域や、基板上に筐体側部品が配置され
るために部品を配置できない領域（以下、「禁止領域」
と称する）に関する情報が設定される。電気系ＣＡＤシ
ステムは、配置制約条件に基づいて部品配置設計を行
う。従来技術で基板上への部品配置制約条件を設定する
方法として、先ず機械系ＣＡＤシステム側のメジャー機
能を用いて基板上に筐体側部品の外形を設計する。そし
て、操作者によって、筐体側部品の起伏に合わせて基板
上で同じ高さ制限である一続きの領域が分割され、その
領域に対応する高さ制限がキーボードなどを用いて入力
される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来技術における基板
上への部品配置制約条件を設定する方法では、操作者が
領域を手作業で設定するため、筐体内の構造が複雑な場
合、設定漏れが生じることがあり、このような設定に基
づく基板設計や干渉チェックは信頼性が低い。操作者の
手作業で情報入力が行われるので、筐体内の構造が複雑
であると領域の設計作業は繁雑なものになる。

【０００５】上述の問題点を解決する先行技術として、
特開平６−２６６８０７号公報に示される部品干渉検査
装置がある。この先行技術では、筐体側の形状と基板の
設置位置とを設定すると、部品を取付ける側の基板表面
に、所定の間隔で行列配列される測定ポイントを自動的
に設定する。そして基板の法線方向に、この測定ポイン
トから筐体側部品までの距離を計算する。この距離は、
基板表面上の測定ポイントにおける基板部品の高さ制限
である。各測定ポイントについて部品の高さ制限を計算
することにより、部品配置制約条件が制定される。また
測定ポイントの間隔を小さくすることで精度をあげる工
夫がなされている。

【０００６】特開平６−２６６８０７号公報に示される
先行技術において、基板上に非常に小さな穴や禁止領域
が存在する場合、これらの領域を部品配置制約条件に含
む必要性から刻み幅が小さく設定される。しかし、部品
が配置可能な領域においては、部品のサイズより刻み幅
を小さくしても精度は変わらず、不必要なデータが増え
る。この結果、処理速度の低下や使用可能なメモリ領域
の減少など、システムの負担が大きくなる。

【０００７】本発明の目的は、部品の配置制約条件を自
動的に作成することができる基板上への部品配置制約条
件作成方法および装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、電気配線基板
上に部品を配置する際の制約条件作成方法であって、予
め電気配線基板を収納する筐体内での機構部品の３次元
的な配置を決定しておき、筐体内に電気配線基板を収納
する際の表面の位置に、基準平面を設定し、基準平面に
垂直な方向に連続し、筐体の内壁または機構部品が存在
しない空間を配置可能領域として認識し、配置可能領域
で空間の境界までの基準平面からの高さを、制約条件と
して作成することを特徴とする基板上への部品配置制約
条件作成方法である。

【０００９】本発明に従えば、電気配線基板を収納する
筐体内での機構部品の３次元的な配置が予め決定されて
いて、筐体内に電気配線基板を収納する際の基板表面の
位置に基準平面が設定されるので、基準平面上で機構部
品が配置される領域を禁止領域として、禁止領域に関す
る制約条件を自動的に作成することができる。筐体内に
おいて基準平面に垂直な方向に、基準平面から連続し
て、筐体の内壁または機構部品が存在しない空間が配置
可能領域として認識され、配置可能領域において、基準
平面から空間の境界までの高さが制約条件として作成さ
れる。したがって、筐体内の基準平面の位置に基板表面
を有する電気配線基板に対して部品高さに関する制約条
件を自動的に作成することができる。配置制約条件を、
たとえば電気系ＣＡＤシステムで利用できるデータ形式
を用いて作成することによって、電気系ＣＡＤシステム
を用いる基板設計に好適に利用することができる。

【００１０】また本発明で、前記認識された空間の外形
の特徴点を基準平面に投影し、投影に従って基準平面を
複数の配置可能領域に分割することを特徴とする。

【００１１】本発明に従えば、基準平面には、配置可能
領域として認識される空間の外形の特徴点が投影され、
この投影に従って、基準平面は複数の配置可能領域に分
割される。したがって、たとえば筐体形状が複雑である
場合や、筐体内に複数の機構部品が存在する場合におい
ても、１つの立体の外形の特徴点を利用することから領
域分割が可能で、個々の部品についての情報に基づいて
領域分割する必要がなく、簡単な方法で設定漏れのない
領域分割を行うことができる。

【００１２】また本発明で、前記認識された配置可能領
域で空間の境界までの基準平面からの高さは、境界面の
法線ベクトルと基準平面の法線ベクトルとの内積が正で
ある範囲について制約条件として作成し、内積が０以下
である範囲は配置可能領域から除くことを特徴とする。

【００１３】本発明に従えば、空間の境界面の法線ベク
トルと基準平面の法線ベクトルとの内積が計算され、内
積が正である範囲では、配置可能領域における空間の境
界までの基準平面からの高さが配置制約条件として作成
される。内積が０で以下である範囲は、配置可能領域か
ら除かれる。したがって、任意の位置に設定される基準
平面から配置可能領域を認識することが可能である。配
置可能領域に関する情報から生成される制約条件に基づ
いて基板を設計することにより、高密度な基板部品配置
を行うことができる。

【００１４】また本発明は、電気配線基板上に部品を配
置する際の制約条件作成装置であって、電気配線基板を
収納する筐体内での機構部品の３次元的な配置を入力す
る３次元形状入力手段と、筐体内に電気配線基板を収納
する際の表面の位置に、基準平面を設定する基準平面設
定手段と、３次元形状入力手段に入力される筐体内での
機構部品の３次元的な配置と、基準平面設定手段によっ
て設定される基準平面の位置とに基づいて、基準平面に
垂直な方向に連続し、筐体内の内壁または機構部品が存
在しない空間を配置可能領域として認識する配置可能領
域認識手段と、配置可能領域認識手段によって認識され
る配置可能領域で、空間の境界までの基準平面からの高
さを、制約条件として作成する制約条件作成手段とを含
むことを特徴とする基板上への部品配置制約条件作成装
置である。

【００１５】本発明に従えば、３次元入力手段によって
機構部品の３次元的な配置が決定している筐体に対し
て、基準平面設定手段は、筐体内に電気配線基板を収納
する際の表面の位置に、基準平面を設定するので、基準
平面上で、機構部品が配置される領域を禁止領域とし
て、禁止領域に関する制約条件を自動的に作成すること
ができる。配置可能領域認識手段は、３次元入力手段に
よって入力される筐体内での機構部品の３次元的な配置
と、基準平面設定手段によって設定される基準平面の位
置とに基づいて、基準平面に垂直な方向に、基準平面か
ら連続して、筐体の内壁や機構部品が存在しない空間
を、部品の配置可能領域として認識する。制約条件作成
手段は、配置可能領域認識手段によって認識される配置
可能領域において、基準平面から空間の領域までの高さ
を部品配置の制約条件として作成するので、筐体内の基
準平面の位置に基板表面を有する電気配線基板に対し
て、部品高さに関する制約条件を自動的に作成すること
ができる。配置制約条件を、たとえば電気系ＣＡＤシス
テムで利用できるデータ形式によって作成することによ
り、電気系ＣＡＤシステムを用いる基板設計に好適に利
用することができる。

【００１６】また本発明は、コンピュータに、電気配線
基板上に部品を配置する際の制約条件作成のためのプロ
グラムであって、予め電気配線基板を収納する筐体内で
の機構部品の３次元的な配置を決定しておく手順、筐体
内に電気配線基板を収納する際の表面の位置に、基準平
面を設定する手順、基準平面に垂直な方向に連続し、筐
体の内壁または機構部品が存在しない空間を配置可能領
域として認識する手順、配置可能領域で空間の境界まで
の基準平面からの高さを制約条件として作成する手順を
実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読
取り可能な記録媒体である。

【００１７】本発明に従えば、記録媒体に記録されるプ
ログラムを実行することにより、電気配線基板を収納す
る筐体内での機構部品の３次元的な配置が決定されて、
筐体内にこの基板を収納する際の表面の位置に対して基
準平面が設定される。基準平面に垂直な方向に、基準平
面と連続して、筐体側の部品の存在しない空間が配置可
能領域として認識され、配置可能領域において空間の境
界までの基準平面からの高さが制約条件として作成され
る。したがって、コンピュータを配置制約条件作成装置
として機能させることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態で
ある基板上への部品配置制約条件作成装置の概略的なシ
ステム構成を示す。本実施形態は、入力装置１１と、形
状処理装置１２と、出力装置１３とを含んで構成され
る。入力装置１１は、筐体や筐体内の機構部品の３次元
ソリッド形状を入力する３次元ソリッド形状入力部１４
と、筐体内において電気配線基板の表面の位置として基
準平面を設定する基準平面設定部１５と、基板上に配置
される基板部品に関する情報を入力する基板部品情報入
力部１６とを含む。３次元ソリッド形状入力部１４に入
力される３次元ソリッド形状データは、境界表現やＣＳ
Ｇ表現などのように、ソリッド形状表現法を利用するデ
ータ構造であるので、３次元ＣＡＤシステムを用いるこ
とにより平面を抽出することができる。

【００１９】形状処理装置１２は、立体集合演算処理部
１７と、形状記憶部１８と、配置可能領域認識部１９
と、領域分割部２０と、領域判定部２１と、配置制約条
件記憶部２２とを含む。３次元ソリッド形状入力部１４
から入力される筐体や筐体内の機構部品の３次元ソリッ
ド形状に基づいて、立体集合演算処理部１７は、集合演
算論理差によって、筐体の内部壁面で構成される立体空
間から、筐体内の機構部品の外形で構成される立体空間
を取り除く。形状記憶部１８は、３次元ソリッド形状入
力部１４から入力される部品の形状と、立体集合演算処
理部１７で行われる演算から求まる立体の形状を記憶す
る。配置可能領域認識部１９は、立体集合演算処理部１
７の演算結果の立体の形状と、基準平面設定部１５で設
定される基準平面の位置とに基づき、基準平面に垂直な
方向に連続して、筐体の内壁または機構部品が存在しな
い空間を配置可能領域として認識する。形状記憶部１８
は、配置可能領域認識部１９で認識される配置可能領域
の形状も記憶する。領域分割部２０は、形状記憶部１８
から配置可能領域の形状を読出し、配置可能領域の外形
の特徴点を基準平面に投影して、投影に従って基準平面
を複数の配置可能領域に分割する。領域判定部２１は、
領域分割部２０によって分割される各配置可能領域の部
品高さ制限を検出する。基板部品情報入力部１６で入力
される部品高さに関する情報から部品高さの最大値を抽
出し、部品高さの最大値と各配置領域の部品高さ制限と
を比較する。比較の結果、部品高さ制限が部品高さの最
大値を下回るときに、その配置可能領域を配置制約が必
要な領域と判定する。配置制約条件記憶部２２は、領域
判定部２１の判定結果から、配置制約が必要な領域とそ
の領域の部品高さ制限を記憶する。出力装置１３は、配
置制約条件記憶部２２に記憶される配置制約条件を読出
して、たとえば電気系ＣＡＤシステムなどの他のシステ
ムで利用することができる形式によって出力する配置制
約条件出力部２３を含む。

【００２０】図２は、本実施形態における筐体内の配置
可能領域を認識する動作を示す。ステップｓ１で動作を
開始し、ステップｓ２では、３次元ソリッド形状を扱う
ことができる機械系ＣＡＤシステムを用いて筐体や筐体
内の機構部品の形状が入力される。ステップｓ３では、
ステップｓ２で入力される部品形状に基づいて、筐体の
内部壁面で構成される立体と、筐体内の機構部品の外形
で構成される立体とが作成される。ここで、筐体の内部
壁面が閉じていない場合には適切に補間されて立体を構
成する。ステップｓ４では、集合演算論理差によって、
筐体の内部壁面で構成される立体空間から、筐体内の機
構部品の外形で構成される立体空間を取除く。

【００２１】図２に示されるステップｓ３，ｓ４の動作
を、図３を用いてさらに説明する。なお、図３では説明
を簡単にするために２次元図を用いる。また以下の説明
では、簡単のため筐体の内部壁面および筐体内の機構部
品の外形の境界面は、基準平面と平行または垂直である
ものとする。ステップｓ３の処理により、図３（１）に
示すように、筐体の内部壁面で構成される立体空間２４
および筐体内の機構部品の外形の境界面で構成される立
体空間２５，２６，２７が作成されるとする。ステップ
ｓ４では、筐体内で何も配置されない空間を求めるため
に、立体空間２４から立体空間２５，２６，２７をそれ
ぞれ取除く。その結果、図３（２）に示すような空間２
８が抽出される。空間２８には、電気配線基板を設置す
ることができる。以下、このような空間を基板設置可能
領域２８と称する。

【００２２】図２において、ステップｓ４の動作の後ス
テップｓ５に移り、筐体内に電気配線基板を収納する際
の基板表面の位置に基準平面が設定される。ステップｓ
６では、基準平面上に機構部品が配置されているか否か
が判断される。ステップｓ６で肯定の判断が行われる場
合にはステップｓ７に移る。ステップｓ７では、基準平
面上で機構部品が配置される領域を禁止領域に設定し
て、ステップｓ８へ移る。ステップｓ６で否定の判断が
行われる場合にはステップｓ８へ移る。

【００２３】図２に示されるステップｓ５からステップ
ｓ７までの動作を、図４を用いてさらに説明する。な
お、図４では簡単のために２次元図で説明する。ステッ
プｓ５の動作によって、図４（１）に示されるような位
置に基準平面２９が設定される場合、基準平面２９上に
は、機構部品を示す立体空間２５，２６，２７が配置さ
れないので、基準平面２９は、基板設置可能領域２８の
範囲内に禁止領域を持たない。この場合、図４（２）に
示すように、後述の手順によって配置可能領域３０が認
識され、基準平面２９上の領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ
４，Ａ５に対して、配置制約条件としてｈ１，ｈ２，ｈ
３，ｈ２，ｈ４の部品高さ制限がそれぞれ生成される。
ステップｓ５の動作によって、図４（３）に示されるよ
うな位置に基準平面２９が設定される場合、基準平面２
９上には、機構部品を示す立体空間２６が配置される。
このため、図４（４）に示すように、基準平面２９上の
領域Ａ３が禁止領に設定される。後述の手順によって配
置可能領域３１，３２が認識され、基準平面２９上の領
域Ａ１，Ａ２，Ａ４，Ａ５に対して、配置制約条件とし
てｈ５，ｈ６，ｈ６，ｈ７がそれぞれ生成される。

【００２４】図２において、ステップｓ７の動作の後ス
テップｓ８に移り、基板設置可能領域２８の境界面のう
ち、基準平面２９に垂直な方向において、基準平面２９
と平行な境界面を抽出する。ステップｓ９では、ステッ
プｓ８で抽出される境界面から、基準平面２９の各部分
に対して基準平面２９に最も近い境界面を抽出する。ス
テップｓ１０では、ステップｓ９で抽出される境界面を
基板設置可能領域２８の実際の位置に配置する。ステッ
プｓ１１では、ステップｓ１０で配置される各境界面に
ついて、基準平面２９に垂直な方向に重複する領域が存
在するか否かが判断される。ステップｓ１１で肯定の判
断が行われる場合には、ステップｓ１２に移る。ステッ
プｓ１２では、各重複領域について、重複領域を共有す
る境界面のうち、基準平面２９に最も近い境界面以外の
境界面の重複領域を取り除き、ステップｓ１３に移る。
ステップｓ１１で否定の判断が行われる場合には、ステ
ップｓ１３に移る。以上の処理により、基準平面２９と
各境界面との間の空間は、基準平面２９に垂直な方向
に、基準平面２９から連続して、筐体の内壁または機構
部品が存在しない空間となる。ステップｓ１３では、こ
の空間を配置可能領域として認識して、形状記憶部１８
に記憶する。その後、ステップｓ１４で動作を終了す
る。

【００２５】図２に示されるステップｓ１１からステッ
プｓ１３までの動作を、図５を用いてさらに説明する。
なお図５では、簡単のために２次元図で説明する。ステ
ップｓ１０の処理によって、図５（１）に示すように、
境界面３３，３４，３５が配置されるとする。この場
合、境界面３３，３４，３５は、基準平面２９に垂直な
方向に重複する領域を持たないので、ステップｓ１３の
処理によって、配置可能領域３６が認識される。配置可
能領域３６において、基準平面２９から空間の境界面３
３，３４，３５までの高さは、それぞれｈ８，ｈ９，ｈ
１０であり、１：１に対応している。ステップｓ１０の
処理によって、図５（２）に示すように境界面３７，３
８が配置される場合、境界面３７，３８には、基準平面
２９に垂直な方向に重複する領域が存在する。この場
合、ステップｓ１２の処理によって、図５（３）に示す
ように、境界面３８において境界面３７と重複する境界
面３８ａが取り除かれる。そして、ステップｓ１３の処
理によって、図５（４）に示す配置可能領域３９が認識
される。配置可能領域３９において、基準平面２９から
空間の境界面３７，３８ｂまでの高さは、それぞれｈ１
１，ｈ１２であり、１：１に対応している。以上のよう
に認識される配置可能領域は、１つの立体として形状記
憶部１８に記憶される。

【００２６】図６は、本実施形態において認識される配
置可能領域から、配置制約条件を作成する動作を示す。
ステップａ１で動作を開始し、ステップａ２では、形状
記憶部１８に記憶される配置可能領域を表す立体を領域
分割部２０に取り込む。ステップａ３では、配置可能領
域を表す立体の特徴点を基準平面上に投影する。電気配
線基板の形状が既に設計される場合には、基板上の穴の
形状を表す特徴点も基準平面上に投影される。ステップ
ａ４では、基準平面上に投影される特徴点に従って基準
平面上を領域に分割する。基準平面上で、基板上の穴の
形状を表す特徴点の投影に従って分割される領域は禁止
領域とされる。配置可能領域は基準平面上に垂直な方向
に重複部を持たないので、ステップａ４の処理の結果に
よって基準平面上で分割される領域と空間の境界面とは
１：１に対応する。ステップａ５では、基準平面上で分
割されるある領域について、基準平面から空間の境界ま
での高さｈを検出する。このときも、基準平面に垂直な
方向に配置可能領域が重複部を持たないので、基準平面
上の各領域とその領域における基準平面から空間の境界
までの高さとは１：１に対応する。なお、禁止領域につ
いては空間の境界までの高さを０と設定する。

【００２７】ステップｓ６では、基板部品情報入力部１
６で指定される部品の最大高さＨと、ステップａ５で検
出される領域の基準平面から空間の境界までの高さｈと
を比較する。ステップａ６の比較の結果、領域に対する
高さｈが部品の最大高さＨより小さい場合には、ステッ
プａ７に移り、その領域とその領域に対する高さｈとを
配置制約条件として、配置制約条件記憶部２２に記憶す
る。その後、ステップａ８に移る。ステップａ６の比較
の結果、ある領域に対する高さｈが部品の最大高さＨよ
りも大きい場合、その領域に対する部品の高さは配置制
約として意味を持たないので、配置制約条件として記憶
しないでステップａ８に移る。ステップａ８では、基準
平面上で分割される領域全てについて配置制約条件の作
成処理を行ったか否かが判断される。ステップａ８で否
定の判断が行われる場合には、ステップａ５に戻る。ス
テップａ８で肯定の判断が行われる場合には、ステップ
ａ９に移る。ステップａ９では、配置制約条件を配置制
約条件出力部２３に出力して、ステップａ１０で動作を
終了する。

【００２８】図７は、本実施形態によって、基準平面上
を配置可能領域に分割する例を示す。図７（１）は、筐
体内空間４０を基準平面方向から眺める正面図である。
図７（２）は、図７（１）に示す位置に設定される基準
平面２９の領域分割を説明する平面図である。図７
（１）では、筐体内空間４０に機構部品４１，４２，４
３が配置されている。基準平面２９を図７（１）に示す
位置に設定すると、図２に示される動作に従って、領域
Ａ７が禁止領域に設定され、配置可能領域４４が認識さ
れる。そして、図６に示されるステップａ３，ａ４の動
作に従って、配置可能領域４４の外形の特徴点が基準平
面２９上に投影される。投影される特徴点に従って、基
準平面２９上の領域Ａ６〜Ａ９は、図７（２）に示され
るように分割される。図６に示されるステップａ５の動
作に従って、領域Ａ６，Ａ７，Ａ８，Ａ９における空間
の境界までの高さとして、それぞれｈ１３，０，ｈ１
４，ｈ１５が検出される。

【００２９】たとえば、これらの高さと部品の最大高さ
Ｈとの間に、ｈ１４＜ｈ１３＜Ｈ＜ｈ１５の関係がある
とすると、図６に示されるステップａ６の動作に従っ
て、領域Ａ８における空間の境界までの高さｈ１５は、
配置制約条件として認識されない。よって、図７に示す
ような場合には、領域Ａ６に対する高さ制限がｈ１３で
あることと、領域Ａ７が禁止領域であることと、領域Ａ
９に対する高さ制限がｈ１４であることとを配置制約条
件として認識する。

【００３０】次に、筐体内の基板設置可能領域の任意の
位置で交わる基準平面に対して、配置制約条件を作成す
る方法を説明する。図８は、本実施形態において基板設
置可能領域の任意の位置に基準平面が設定される例を示
す。なお、図８では簡単のために２次元図で説明する。
基板設置可能領域に対して基準平面が設定されると、た
とえば図８（１）に示すように、基板設置可能領域の境
界面４５〜４９と基準平面２９によって閉空間５０が構
成される。境界面４５〜４９は、図２に示されるステッ
プｓ１１，ｓ１２の動作に従って、基準平面２９に垂直
な方向に重複する領域について、重複領域を共有する各
境界面のうち、基準平面２９に最も近い境界面以外の境
界面の重複領域を取除く。たとえば、図８（２）に示す
ように、境界面４５，４６には、基準平面２９に垂直な
方向に重複領域が存在するので、境界面４６ａが除去さ
れる。

【００３１】以上の手順で重複領域を取除いた後に、図
８（３）に示すように、基準平面２９の法線ベクトルｖ
が閉空間５０の内側におくように設定され、境界面４５
〜４９の法線ベクトルｖ１〜ｖ５が閉空間５０の外側に
向くように設定される。この設定とは反対に、基準平面
２９の法線ベクトルｖを閉空間５０の外側に、境界面４
５〜４９の法線ベクトルｖ１〜ｖ５が閉空間５０の内側
に向くように設定してもよい。そして、基準平面２９の
法線ベクトルｖと、境界面４５〜４９の法線ベクトルｖ
１〜ｖ５のそれぞれとの内積が計算される。計算の結
果、基準平面２９との内積が０以下となる境界面を取除
く。図８（３）に示す例では、境界面４５，４９が取除
かれる。

【００３２】基準平面２９からの部品の高さ制限は、境
界面が基準平面２９に対して平行であれば、その境界面
と基準平面２９との距離に等しい。境界面が基準平面２
９に対して平行でない場合、境界面を基準平面２９に投
影する。基準平面２９で投影される領域は、最小領域ま
たは予め定めるしきい値を用いて分割される。境界面と
境界面を基準平面２９に投影する際の基準平面２９上の
領域との間の空間は、しきい値を用いて分割される基準
平面２９上の領域の境界を基準平面に垂直な方向に延長
して分割される。分割されたそれぞれの空間において、
境界面の基準平面２９に最も近い位置に、基準平面２９
に平行な面を作成する。この面と基準平面２９との距離
を部品高さ制限とする。たとえば、図８（４）に示すよ
うに、基準平面２９上の領域Ａ１０，Ａ１１に対する空
間の境界面４６ｂ，４７は、基準平面２９に対して平行
でない。よって領域Ａ１０はしきい値に従って領域Ａ１
０ａ，Ａ１０ｂに分割される。図８（４）に示す例にお
いて、領域Ａ１１はしきい値より小さいために分割され
ない。そして、領域Ａ１０ａ，Ａ１０ｂ，Ａ１１と、境
界面４６ｂ，４７との間の空間は、基準平面２９上の領
域分割に従って分割され、境界面４６ｂは、境界面４６
ｂａ，４６ｂｂに分割される。分割されるそれぞれの空
間において、境界面４６ｂａ，４６ｂｂ，４７の基準平
面２９に最も近い位置に、基準平面２９に対して平行な
面５１，５２，５３がそれぞれ作成される。領域Ａ１０
ａ，Ａ１０ｂ，Ａ１１の部品高さ制限として、それぞれ
基準平面２９から面５１，５２，５３までの高さｈ１
６，ｈ１７，ｈ１８が生成される。領域Ａ１２について
は、境界面４８が基準平面２９と平行であるので、境界
面４８と基準平面２９との距離ｈ１９が部品高さ制限と
して生成される。境界面が基準平面に平行でない場合、
しきい値を部品の大きさに合わせて適切に設定すること
により、より精密な配置制約条件を作成することができ
る。

【００３３】図９は、本実施形態を利用して、機械系Ｃ
ＡＤシステムと電気系ＣＡＤシステムとを統合して電子
機器などを設計する例を示す。本例において、機械系Ｃ
ＡＤシステムおよび電気系ＣＡＤシステムのハードウエ
アは、一般的な構成による。ステップｃ１で開始し、ス
テップｃ２では、機械系ＣＡＤシステムによって、筐体
の形状を入力する。筐体内の機構部品関係を設計し、筐
体内に配置する。ステップｃ４では、機械系ＣＡＤシス
テムによって、電気配線基板の外形が作成され、基板を
筐体内に配置する。基板の配置に基づいて基準平面を設
定し、配置制約条件を作成する。ステップｃ４では、電
気系ＣＡＤシステムによって、基板上に部品を配置す
る。ステップｃ５では、機械系ＣＡＤシステムによっ
て、干渉チェックなどにより基板の形状や基板上の部品
の配置について検討を行い、改善の必要があればステッ
プｃ３に戻り、改善の必要がなければステップｃ６に移
る。ステップｃ６では、電気系ＣＡＤシステムによっ
て、基板上の部品の配線を行い、ステップｃ７で終了す
る。本実施形態を用いて、図９に示すような手順で電子
機器などの設計を行うことにより、電子機器の筐体内に
おいて高密度な手順を行うことが可能となる。

【００３４】以上で説明した配置制約条件を作成する手
順を実行できるプログラムを組み、このプログラムをコ
ンピュータ読取り可能な記録媒体に記憶させておくと、
この記録媒体を用いてコンピュータを配置制約条件作成
装置として機能させることが可能である。コンピュータ
が記録媒体から配置制約条件を作成するプログラムを読
出すと、図１の実施形態のシステム構成を有する配置制
約条件作成装置として機能する。たとえば、キーボード
やマウスなどのコンピュータ入力装置は図１に示す入力
装置１１として機能する。コンピュータのＣＰＵは、図
１に示す形状処理装置１２の立体集合演算処理部１７、
配置可能領域認識部１９、領域分割部２０、領域判定部
２１として機能する。コンピュータのＲＡＭなどのメモ
リは、図１に示す形状処理装置１２の形状記憶部１８、
配置制約条件記憶部２２として機能する。コンピュータ
のＣＰＵは、配置制約記憶部２２に記憶される配置制約
条件に関するデータを、図１に示す出力装置１３の配置
制約条件出力部２３に出力できる形に変換する。コンピ
ュータのディスプレイが配置制約条件出力部２３として
機能してもよいし、たとえば配置制約条件が電気系ＣＡ
Ｄシステムで利用できるデータ形式に変換される場合に
は、コンピュータのメモリが配置制約条件出力部２３と
して機能してもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、筐体内で
機構部品を３次元的に配置した後に、基準平面が設定さ
れるので、基準平面上で機構部品が配置される領域を禁
止領域とすることができる。筐体内で、基準平面に垂直
な方向に連続して、筐体の内壁または機構部品の存在し
ない空間を配置可能領域として認識し、基準平面から空
間の境界までの高さが制約条件として作成されるので、
筐体内の基準平面の位置に表面を有する電気配線基板に
対して部品高さに関する制約条件を自動的に作成するこ
とができる。配置制約条件を、たとえば電気系ＣＡＤシ
ステムで利用できるデータの形式で作成することによ
り、筐体部品や筐体内の機構部品の設計内容を基板設計
に好適に反映することができる。

【００３６】また本発明によれば、配置可能領域の外形
の特徴点を基準平面に投影して、この投影に従って基準
平面を領域分割するので、信頼性の高い領域分割を行う
ことができる。

【００３７】また本発明によれば、空間の境界面の法線
ベクトルと基準平面の法線ベクトルとの内積が計算さ
れ、内積が正である範囲について配置制約条件を作成
し、内積が０以下である範囲は配置可能領域から除かれ
るので、基板を配置することのできる筐体内の空間と交
わりを持つ任意の基準平面から配置可能領域を認識する
ことができる。

【００３８】また本発明によれば、機構部品の３次元的
な配置が決定している筐体に対して、基準平面を設定す
ることができるので、基準平面上の機構部品が配置され
る領域を禁止領域とすることができる。基準平面に垂直
な方向に、連続して何も存在しない空間において、基準
平面から空間の境界までの高さを部品配置の制約条件と
して作成することができるので、部品高さに関する制約
条件を自動的に作成することができる。

【００３９】また本発明によれば、コンピュータ読取り
可能な記録媒体に、配置制約条件作成用のプログラムが
記憶されているので、コンピュータを配置制約条件作成
装置として機能させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の基板上への部品配置制
約条件作成装置の概略的なシステム構成を示すブロック
図である。

【図２】図１の実施形態において、配置可能領域を認識
する動作を示すフローチャートである。

【図３】図１の実施形態において、基板設置可能領域を
作成する手順を説明する図である。

【図４】図１の実施形態において、基準平面２９上に禁
止領域を設定する手順を説明する図である。

【図５】図１の実施形態において、配置可能領域を認識
する手順を説明する図である。

【図６】図１の実施形態において、配置制約条件を作成
する動作を示すフローチャートである。

【図７】図１の実施形態において、配置可能空間の外形
の特徴点を基準平面に投影して、投影に従って分割され
る基準平面の正面図と平面図である。

【図８】図１の実施形態において、基準平面に対して平
行でない境界面を有する空間に対して配置制約条件を作
成する手順を説明する図である。

【図９】本実施形態が機械系ＣＡＤシステムと電気系Ｃ
ＡＤシステムとを統合して設計が行われる場合に好適に
用いられる設計手順を説明するフローチャートである。

【符号の説明】 １１ 入力装置 １２ 形状処理装置 １３ 出力装置 １４ ３次元ソリッド形状入力部 １５ 基準平面設定部 １６ 基板部品情報入力部 １７ 立体集合演算処理部 １８ 形状記憶部 １９ 配置可能領域認識部 ２０ 領域分割部 ２１ 領域判定部 ２２ 配置制約条件記憶部 ２３ 配置制約条件出力部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気配線基板上に部品を配置する際の制
   約条件作成方法であって、 予め電気配線基板を収納する筐体内での機構部品の３次
   元的な配置を決定しておき、 筐体内に電気配線基板を収納する際の表面の位置に、基
   準平面を設定し、 基準平面に垂直な方向に連続し、筐体の内壁または機構
   部品が存在しない空間を配置可能領域として認識し、 配置可能領域で空間の境界までの基準平面からの高さ
   を、制約条件として作成することを特徴とする基板上へ
   の部品配置制約条件作成方法。
2. 【請求項２】 前記認識された空間の外形の特徴点を基
   準平面に投影し、 投影に従って基準平面を複数の配置可能領域に分割する
   ことを特徴とする請求項１記載の基板上への部品配置制
   約条件作成方法。
3. 【請求項３】 前記認識された配置可能領域で空間の境
   界までの基準平面からの高さは、境界面の法線ベクトル
   と基準平面の法線ベクトルとの内積が正である範囲につ
   いて制約条件として作成し、内積が０以下である範囲は
   配置可能領域から除くことを特徴とする請求項１または
   ２記載の基板上への部品配置制約条件作成方法。
4. 【請求項４】 電気配線基板上に部品を配置する際の制
   約条件作成装置であって、 電気配線基板を収納する筐体内での機構部品の３次元的
   な配置を入力する３次元形状入力手段と、 筐体内に電気配線基板を収納する際の表面の位置に、基
   準平面を設定する基準平面設定手段と、 ３次元形状入力手段に入力される筐体内での機構部品の
   ３次元的な配置と、基準平面設定手段によって設定され
   る基準平面の位置とに基づいて、基準平面に垂直な方向
   に連続し、筐体の内壁または機構部品が存在しない空間
   を配置可能領域として認識する配置可能領域認識手段
   と、 配置可能領域認識手段によって認識される配置可能領域
   で、空間の境界までの基準平面からの高さを、制約条件
   として作成する制約条件作成手段とを含むことを特徴と
   する基板上への部品配置制約条件作成装置。
5. 【請求項５】 コンピュータに、電気配線基板上に部品
   を配置する際の制約条件作成のためのプログラムであっ
   て、 予め電気配線基板を収納する筐体内での機構部品の３次
   元的な配置を決定しておく手順、 筐体内に電気配線基板を収納する際の表面の位置に、基
   準平面を設定する手順、 基準平面に垂直な方向に連続し、筐体の内壁または機構
   部品が存在しない空間を配置可能領域として認識する手
   順、 配置可能領域で空間の境界までの基準平面からの高さを
   制約条件として作成する手順を実行させるためのプログ
   ラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。