特許 5731441 配線設計支援システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5731441

(24)【登録日】2015年4月17日

(45)【発行日】2015年6月10日

(54)【発明の名称】配線設計支援システム

(51)【国際特許分類】

   G06F 17/50 20060101AFI20150521BHJP

【ＦＩ】

   G06F17/50 658K

   G06F17/50 650Z

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-107710(P2012-107710)

(22)【出願日】2012年5月9日

(65)【公開番号】特開2013-235440(P2013-235440A)

(43)【公開日】2013年11月21日

【審査請求日】2014年3月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】504373093

【氏名又は名称】日立オムロンターミナルソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091096

【弁理士】

【氏名又は名称】平木 祐輔

(74)【代理人】

【識別番号】100105463

【弁理士】

【氏名又は名称】関谷 三男

(74)【代理人】

【識別番号】100102576

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 敏章

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 博司

【審査官】 早川 学

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２３８０４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１９５５４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ １７／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気装置の配線構造を設計する作業を支援するシステムであって、
前記電気装置の形状を記述した座標系、前記電気装置内の電気部品の配置、および各前記電気部品間の配線に関する設計情報を取得する設計情報取得部と、
前記配線の起点座標と方向ベクトルを記述した配線起点／方向データベースと、
前記配線起点／方向データベースが記述している前記起点座標および前記方向ベクトルと、前記設計情報が記述している前記座標に関する情報とを用いて、前記座標系における前記配線の起点座標と方向ベクトルを生成する、配線起点／方向生成部と、
前記座標系における前記配線の起点座標と方向ベクトルを用いて前記電気装置内の前記電気部品間の配線経路を生成する配線経路生成部と、
前記電気装置内における前記配線の集約度に応じて採用すべき配線手段を指定する配線手段情報を格納した集約度／配線手段データベースと、
前記配線経路生成部が生成した配線経路と前記配線手段情報を用いて、前記集約度をさらに上げる配線経路およびその配線手段を生成して提示する、配線改善部と、
を備えたことを特徴とする配線設計支援システム。

【請求項2】

前記配線手段情報は、
前記集約度の高低に応じてその値を実現するのに適した配線手段を記述しており、
前記配線改善部は、
前記配線経路生成部が生成した配線経路の集約度を算出し、算出した集約度に対応する前記配線手段を前記配線手段情報から取得して提示する
ことを特徴とする請求項１記載の配線設計支援システム。

【請求項3】

前記配線経路生成部は、
前記配線経路を前記座標系における座標軸毎の成分に分割し、前記成分毎に前記配線経路を生成し、
前記配線改善部は、
前記配線経路生成部が生成した配線経路の集約度を前記成分毎に算出し、
算出した前記成分毎の集約度に対応する前記配線手段を前記配線手段情報から取得して前記成分毎に提示する
ことを特徴とする請求項２記載の配線設計支援システム。

【請求項4】

前記電気部品が提供する機能の起点座標と方向ベクトルを記述した機能起点／方向データベースと、
前記機能起点／方向データベースが記述している前記起点座標および前記方向ベクトルと、前記設計情報が記述している前記座標に関する情報とを用いて、前記座標系における前記機能の起点座標と方向ベクトルを生成する、機能起点／方向生成部と、
前記配線改善部が生成した前記配線経路と、前記機能起点／方向生成部が生成した前記起点座標および前記方向ベクトルとを用いて、前記配線改善部が生成した前記配線経路の集約度をさらに上げる前記電気部品の配置を生成して提示する、部品配置改善部と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の配線設計支援システム。

【請求項5】

前記機能起点／方向データベースは、
配置を移動させても同等の機能を発揮することができる前記電気部品について、その機能の起点座標、方向ベクトル、および移動させても前記同等の機能を発揮することができる移動先方向を記述しており、
前記部品配置改善部は、
前記機能起点／方向データベースが記述している前記移動先方向を前記電気部品の配置移動先の候補として採用し、その候補を用いて、前記配線改善部が生成した前記配線経路の集約度をさらに上げる前記電気部品の配置を生成する
ことを特徴とする請求項４記載の配線設計支援システム。

【請求項6】

前記機能起点／方向データベースは、
前記電気部品として、光学センサ、ソレノイドアクチュエータ、またはモータの少なくともいずれかを記述しており、
光学センサについては、前記光学センサが対象物を検出するために用いる光線を出射する方向を前記移動先方向として記述しており、
ソレノイドアクチュエータについては、その可動方向を前記移動先方向として記述しており、
モータについては、その回転軸を前記移動先方向として記述している
ことを特徴とする請求項５記載の配線設計支援システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気装置が備える電気部品間を接続する配線経路を設計する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電気装置が備える電気部品間を接続する配線経路を自動的に設計する試みがなされている。下記特許文献１には、３Ｄ−ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）図面から取得した設計情報を元に、配線作業に係る時間を最短にする配線経路、配線動作／時間を自動生成する技術が記載されている。同文献においては、電気部品の配線起点／終点にしたがって定義した配線空間と経由点候補のなかから、配線長が最短となる配線経路を探索し、その中から配線時間が最短となる経路を選択している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−２４２９６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１に記載されている方法では、配線ケーブルの配線時間を最短とする経路を選択しているが、配線ケーブルの本数を固定した上で最適経路を探索しているため、誤配線のリスクがある。また、配線の集約度を高めることについては格別に言及されていない。
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、配線ケーブルの本数を柔軟に設定しつつ配線の集約度を高めることができる、配線設計支援技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明に係る配線設計支援システムは、配線起点／方向を記述したデータベースにしたがって配線経路を生成し、その結果得られる配線集約度に適した配線手段を提示する。

【発明の効果】

【0006】

本発明に係る配線設計支援システムによれば、配線本数と配線集約度の観点で、配線経路を最適化することができる。
上記した以外の課題、構成、および効果は、以下の実施形態の説明により明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態１に係る配線設計支援システム１００の機能ブロック図である。

【図2】設計情報取得部１１０が取得する３Ｄ−ＣＡＤモデル２００が記述している設計情報を３Ｄ表示した例を示す図である。

【図3】３Ｄ−ＣＡＤモデル２００に含まれる配線表２０１を示す図である。

【図4】設計情報取得部１１０が３Ｄ−ＣＡＤモデル２００から取得した設計情報１１１の例を示す図である。

【図5】配線起点／方向ＤＢ１２１に格納されているデータの例とその３Ｄモデルの一例を示す図である。

【図6】配線起点／方向生成部１２０が生成する、ワールド座標系における電気部品の配線起点座標と配線方向ベクトルを例示する図である。

【図7】配線設計支援システム１００の配線経路生成部１３０が配線経路を生成する処理を説明するフローチャートである。

【図8】ステップＳ１３１〜Ｓ１３２で配線経路生成部１３０が生成する配線空間とｎｏｄｅの例を示す図である。

【図9】集約度／配線手段ＤＢ１３１が格納しているデータの例を示す図である。

【図10】ステップＳ１３３において配線経路生成部１３０が配線経路を生成する処理を説明する概念図である。

【図11】機能起点／方向ＤＢ１４１に格納されているデータの例とその３Ｄモデルの一例を示す図である。

【図12】機能起点／方向生成部１４０が生成する、ワールド座標系における電気部品の機能起点座標と機能方向ベクトルを例示する図である。

【図13】部品移動方向ＤＢ１５１に格納されているデータの例とその３Ｄモデルの一例を示す図である。

【図14】部品配置改善部１５０が生成した部品配置の例を示す図である。

【図15】配線経路生成部１３０と部品配置改善部１５０がそれぞれ提示する配置結果を示す図である。

【図16】部品配置改善部１５０が生成した、集約度改善後の構造モデル３００の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

＜実施の形態１：システム構成＞
図１は、本発明の実施形態１に係る配線設計支援システム１００の機能ブロック図である。配線設計支援システム１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの演算装置、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などのメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）などの記憶装置、キーボード／マウスなどの入力装置、ディスプレイ／プリンタなどの出力装置、通信インタフェース、これらを接続するバスなどを備える、汎用のコンピュータシステムを用いて構成することができる。メモリと記憶装置には、下記の構成要素および機能を実現するためのプログラムが格納されている。下記の構成要素および機能は、ＣＰＵがメモリにロードされたプログラムを実行することにより実現される。

【0009】

配線設計支援システム１００は、設計情報取得部１１０、配線起点／方向生成部１２０、配線起点／方向ＤＢ１２１、配線経路生成部１３０、集約度／配線手段ＤＢ１３１、機能起点／方向生成部１４０、機能起点／方向ＤＢ１４１、部品配置改善部１５０、部品移動方向ＤＢ１５１を備える。

【0010】

設計情報取得部１１０は、３Ｄ−ＣＡＤモデルから、設計対象である電気装置が搭載する電気部品の部品名、型式、ワールド座標系における原点座標、ｘ，ｙ，ｚ軸ベクトルなどの設計情報を取得する。また配線表から、電気部品同士の接続関係などの設計情報を取得する。これらの設計情報については図３〜図４を用いて改めて説明する。

【0011】

ワールド座標系とは、電気部品を搭載する電気装置から見た座標系であり、電気装置のいずれかの箇所を原点として各座標軸を設定したものである。各電気部品自身の座標系は、必ずしもワールド座標系と同じではない。

【0012】

配線起点／方向ＤＢ（データベース、以下同じ）１２１は、電気部品自身の座標系における配線起点座標と配線方向ベクトルを格納している。配線起点／方向ＤＢ１２１の詳細については後述の図５で改めて説明する。

【0013】

配線起点／方向生成部１２０は、設計情報取得部１１０が取得した電気部品の設計情報と、配線起点／方向ＤＢ１２１に格納されている配線起点座標および配線方向ベクトルとを用いて、ワールド座標系における電気部品の配線起点座標と配線方向ベクトルを生成する。

【0014】

集約度／配線手段ＤＢ１３１は、配線経路の集約度毎に、その集約度を実現するのに適した配線手段を記述している。ここでいう配線手段とは、配線をケーブルによって実現するのか、それとも基板上に形成したプリント配線によって実現するのか、といった実装手段のことである。集約度／配線手段ＤＢ１３１の詳細については後述の図９で改めて説明する。

【0015】

配線経路生成部１３０は、配線起点／方向生成部１２０が生成したワールド座標系における電気部品の配線起点座標と配線方向ベクトルから、電気部品の起点座標を含む配線空間を定義する。そして、その配線空間内に格子点（ｎｏｄｅ）を想定し、電気接続する電気部品の起点座標同士を繋ぐｎｏｄｅを通る配線経路の中から、配線集約度を最大にする配線経路を生成する。さらに、生成した配線経路の集約度と、集約度／配線手段ＤＢ１３１に格納されている情報とを照合して、採用可能な配線手段を決定する。配線経路生成部１３０が決定した配線経路と配線手段は、出力装置を介して出力することができる。

【0016】

機能起点／方向ＤＢ１４１は、電気部品の座標系における機能起点座標と機能方向ベクトルを記述している。機能起点とは、当該電気部品が提供する機能が方向性を有する場合において、その開始点をいう。機能方向ベクトルとは、その機能が方向性を有する場合において、その方向を電気部品自身の座標系において記述した単位ベクトルである。機能起点／方向ＤＢ１４１の詳細については後述の図１１で改めて説明する。

【0017】

機能起点／方向生成部１４０は、設計情報取得部１１０が取得した電気部品の設計情報と、機能起点／方向ＤＢ１４１に格納されている電気部品の機能起点座標および機能方向ベクトルとを用いて、ワールド座標系における電気部品の機能起点座標と機能方向ベクトルを生成する。

【0018】

部品移動方向ＤＢ１５１は、電気部品の配置を移動させても当該電気部品が提供する機能が等価である場合において、機能の等価性を維持しつつ当該電気部品を移動させることができる方向を記述している。部品移動方向ＤＢ１５１の詳細については後述の図１３で改めて説明する。

【0019】

部品配置改善部１５０は、機能起点／方向生成部１４０が生成したワールド座標系における電気部品の機能起点座標／機能方向ベクトルと、部品移動方向ＤＢ１５１に格納されている電気部品の移動方向とを用いて、配線集約度を改善することができる電気部品の配置を生成する。部品配置改善部１５０が決定した部品配置は、出力装置を介して出力することができる。

【0020】

設計者は、提示された配線経路、配線手段、部品配置を参照し、電気装置や装置内の電気回路を設計することができる。また提示された配線経路等では十分な改善効果が期待できない場合、提示結果を参照しながら配線経路や電気部品の配置を再検討し、さらなる効率化を図ることができる。

【0021】

＜実施の形態１：配線経路の最適化＞
図２は、設計情報取得部１１０が取得する３Ｄ−ＣＡＤモデル２００が記述している設計情報を３Ｄ表示した例を示す図である。図２において、筐体２６０上には、電気部品の例として、光学センサ（１）２１０、光学センサ（２）２２０、光学センサ（３）２３０、光学センサ（４）２４０が配置されており、さらに各光学センサの検出結果を他の電気部品へ中継するための中継基板２５０が取付けられている。中継基板２５０には端子台２５１が取付けられている。

【0022】

電気装置のなかには、筐体内部において電気部品が必ずしも平面上に配置されるのみならず、立体的に配置されるものもある。例えば現金自動預払機（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｅｌｌｅｒ Ｍａｃｈｉｎｅ）においては、筐体上方から現金が投入され、筐体内部下方に向かって搬送される構造を有しているため、現金の位置を検出する光学センサは筐体内部において必ずしも平面上に配置されるのみならず、上下方向にも分散して配置されている。図２は、これと同様の配置例を示したものである。

【0023】

図３は、３Ｄ−ＣＡＤモデル２００に含まれる配線表２０１を示す図である。配線表２０１は、図２に示す光学センサ（１）２１０、光学センサ（２）２２０、光学センサ（３）２３０、光学センサ（４）２４０がそれぞれ備える２本のケーブルと、端子台２５１の接続端子番号との間の接続関係を記載した表である。配線表２０１の記述にしたがって、各電気部品間の接続関係を把握することができる。

【0024】

図４は、設計情報取得部１１０が３Ｄ−ＣＡＤモデル２００から取得した設計情報１１１の例を示す図である。ここでは図２に示した各光学センサと端子台２５１を例示した。設計情報取得部１１０は、３Ｄ−ＣＡＤモデル２００から各光学センサと端子台２５１それぞれの部品名、型式、ワールド座標系における原点座標、およびｘ，ｙ，ｚ軸として設定している方向を示す単位ベクトルを取得する。また配線表２０１から各光学センサと端子台２５１の間の接続関係を取得する。

【0025】

図５は、配線起点／方向ＤＢ１２１に格納されているデータの例とその３Ｄモデルの一例を示す図である。ここでは図２に示す光学センサ（２）２２０の例を示した。

【0026】

図５において、光学センサ（２）２２０の形状モデルとして、正極および負極それぞれに単位長さのケーブル２２１とケーブル２２２を取り付けたものを想定する。配線起点／方向ＤＢ１２１は、各光学センサ自身の座標系を基準として、ケーブル２２１と２２２が開始する座標と方向を配線起点座標と配線方向ベクトルとし、各光学センサの型式とともに保持する。

【0027】

図６は、配線起点／方向生成部１２０が生成する、ワールド座標系における電気部品の配線起点座標と配線方向ベクトルを例示する図である。図６上図は、図２に示す光学センサ（２）２２０について生成した計算例を示す。図６下図は、各光学センサについての計算結果をまとめた表である。

【0028】

配線起点座標は、配線起点／方向ＤＢ１２１が格納している配線起点座標に、設計情報取得部１１０が３Ｄ−ＣＡＤモデル２００から取得した設計情報１１１の原点座標およびｘ，ｙ，ｚ軸ベクトルから作成した４×４の座標変換行列を掛けることにより、算出することができる。配線方向ベクトルは、配線起点／方向ＤＢ１２１が格納している配線方向ベクトルに、設計情報取得部１１０が３Ｄ−ＣＡＤモデル２００から取得した設計情報１１１のｘ，ｙ，ｚ軸ベクトルから作成した座標変換行列を掛けることにより、算出することができる。

【0029】

図７は、配線設計支援システム１００の配線経路生成部１３０が配線経路を生成する処理を説明するフローチャートである。以下、図７の各ステップについて説明する。

【0030】

（図７：ステップＳ１３１〜Ｓ１３２）
配線経路生成部１３０は、電気部品の起点座標を含む配線空間を定義し（Ｓ１３１）、その配線空間上に格子点（ｎｏｄｅ）を想定する（Ｓ１３２）。配線空間と格子点の具体例については図８を用いて後述する。

【0031】

（図７：ステップＳ１３３〜Ｓ１３４）
配線経路生成部１３０は、互いに電気接続する電気部品の起点座標同士を繋ぐｎｏｄｅを通る配線経路の中から、配線集約度を最大にする配線経路を生成する（Ｓ１３３）。ステップＳ１３３の処理イメージについては図１０を用いて後述する。配線経路生成部１３０は、生成した配線経路の集約度を算出し、これを集約度／配線手段ＤＢ１３１が格納している情報と照らし合わせて、その集約度を実現するのに適した配線手段を決定する（Ｓ１３４）。ステップＳ１３４の処理イメージについては図９で改めて説明する。

【0032】

図８は、ステップＳ１３１〜Ｓ１３２で配線経路生成部１３０が生成する配線空間とｎｏｄｅの例を示す図である。ここでは図２の各光学センサをＸＹ平面上に配置した配線空間を例示した。

【0033】

配線経路生成部１３０は、配線起点／方向生成部１２０が生成したワールド座標系において、各光学センサおよび端子台２５１それぞれの配線起点座標を含む配線空間を定義する。次に配線経路生成部１３０は、生成した配線空間上にメッシュを切り、メッシュの交点にｎｏｄｅを想定する。

【0034】

図９は、集約度／配線手段ＤＢ１３１が格納しているデータの例を示す図である。集約度／配線手段ＤＢ１３１は、配線集約度とこれを実現するのに適した配線手段との間の対応関係をあらかじめ定義しておくためのデータベースである。配線手段として、ここでは配線ケーブル／プリント基板配線／樹脂モールド基板上の配線を想定する。

【0035】

配線ケーブルの配線コストＣｃは配線本数ｎにほぼ比例し、プリント基板配線の配線コストＣｐは配線空間の面積Ｓにほぼ比例する。そこでそれぞれの比例定数をα、βとして下記式１を得る。

【0036】

Ｃｃ＝αｎ、Ｃｐ＝βＳとおくと、Ｃｃ＝Ｃｐのとき、
（ｎ／Ｓ）＝（β／α） ・・・（式１）
よって、（ｎ／Ｓ）が閾値（β／α）より小さいときは配線ケーブルによる配線の方が低コストとなり、大きいときはプリント基板配線による配線の方が低コストとなる。そこで、配線本数ｎを配線空間の面積Ｓで除した値を集約度Ｉ（本／ｍ^２）と定義し、製造現場における実績に基づき、閾値Ｉ_０＝（β／α）を求め、配線手段を選択する際の判定基準とする。ここでは実績値に基づく閾値Ｉ_０＝１０００とした。同様に、樹脂モールド基板上の配線を採用すべきか否かについての実績値に基づく閾値を２０００とした。

【0037】

配線経路生成部１３０は、ステップＳ１３３で生成した配線経路の集約度を実現するのに適した配線手段を、集約度／配線手段ＤＢ１３１の記述にしたがって、ステップＳ１３４において決定する。

【0038】

図１０は、ステップＳ１３３において配線経路生成部１３０が配線経路を生成する処理を説明する概念図である。ここでは図８に示す格子点を用いて説明する。配線経路生成部１３０は、互いに電気接続する電気部品の起点座標間を繋ぐｎｏｄｅを通る配線経路の中から、配線集約度を最大にする配線経路を生成する。このとき配線経路生成部１３０は、配線経路をＸ成分とＹ成分に分割し、成分毎に配線集約度を最大化することを図る。具体的な計算例について以下に説明する。

【0039】

配線空間２０３の面積Ｓは、Ｘ方向のサイズとＹ方向のサイズを乗算し、Ｓ＝０．３０（ｍ）×０．１６（ｍ）＝０．０４８（ｍ^２）となる。図５で説明したように、各光学センサにはそれぞれ２本のケーブルを接続する必要があるので（図１０上では記載の便宜上１本のみ示している）、配線本数は最小限でも８本必要である。このときの集約度Ｉ＝８／０．０４８＝１６７（本／ｍ^２）であり、閾値Ｉ_０を下回っているので、図９に例示した配線手段のなかでは配線ケーブルによる配線しか選択肢がない。

【0040】

そこで配線経路生成部１３０は、配線経路をＸ成分とＹ成分に分割し、成分毎に配線経路を集約して集約度Iを向上させることを図る。具体的には、配線空間２０３を、配線経路のうちＸ成分部分を配置する部分配線空間２０４と、Ｙ成分部分を配置する部分配線空間２０５とに分割し、部分配線空間毎に集約度を向上させることを図る。

【0041】

部分配線空間２０４の面積Ｓ１は、Ｓ１＝０．３０（ｍ）×０．０２（ｍ）＝０．００６（ｍ^２）であり、配線本数ｎ１＝８（本）であるから、集約度Ｉ１＝８／０．００６＝１３３３（本／ｍ^２）となる。したがって、図９に例示した配線手段のなかでは、部分配線空間２０４についてはプリント基板配線を採用することができる。また、コスト面で許容されるのであれば、樹脂モールド基板上の配線を採用することもできる。

【0042】

部分配線空間２０５の面積Ｓ２は、Ｓ２＝０．１８（ｍ）×０．１６（ｍ）＝０．０２８８（ｍ^２）であり、配線本数ｎ２＝８（本）であるから、集約度Ｉ２＝８／０．０２８８＝２７８（本／ｍ^２）となる。したがって、図９に例示した配線手段のなかでは、部分配線空間２０５については配線ケーブル以外に選択肢はない。
なお、部分配線空間２０４と２０５を総合した集約度は、８／（０．００６＋０．０２８８）＝２３０である。

【0043】

以上のように、配線経路生成部１３０は、ＸＹ成分毎に配線経路の集約度を高めることにより、配線手段の選択肢を増やすことができる。また、配線空間全体を考慮すると集約度が低い場合においても、ＸＹ成分いずれかについては集約度を高めることができる。例えば図１０に示した例においては、部分配線空間２０４をプリント配線基板として初めから設計することができる。併せて、配線ケーブルを採用するのはＹ成分の配線のみに限定することができるので、配線ケーブルの使用量を最小限に留めることもできる。

【0044】

＜実施の形態１：部品配置の最適化＞
以上の説明では、部品配置を固定した上で、配線経路を最適化することについて説明した。配線設計支援システム１００はさらに、いったん最適化した配線経路を前提として、部品配置を移動させることにより、さらに配線経路を改善することを図る。具体的には、配置を移動させても等価な機能を提供できる電気部品については、等価な機能を提供できる範囲内で移動させて配線経路をさらに向上させる。

【0045】

図１１は、機能起点／方向ＤＢ１４１に格納されているデータの例とその３Ｄモデルの一例を示す図である。ここでは図２に示す光学センサ（２）２２０の例を示した。機能起点／方向ＤＢ１４１は、光学センサ（２）２２０が発した光線２２３を単位長さの部品と見なし、各光学センサ自身の座標系を基準として、光線２２３の発光点と光線方向を機能起点座標と機能方向ベクトルとして、各光学センサの型式とともに保持する。

【0046】

図１２は、機能起点／方向生成部１４０が生成する、ワールド座標系における電気部品の機能起点座標と機能方向ベクトルを例示する図である。図１２上図は、図２に示す光学センサ（２）２２０について生成した計算例を示す。図１２下図は、各光学センサについての計算結果をまとめた表である。

【0047】

機能起点座標は、機能起点／方向ＤＢ１４１が格納している機能起点座標に、設計情報取得部１１０が３Ｄ−ＣＡＤモデル２００から取得した設計情報１１１の原点座標およびｘ，ｙ，ｚ軸ベクトルから作成した４×４の座標変換行列を掛けることにより算出することができる。機能方向ベクトルは、機能起点／方向ＤＢ１４１が格納している機能方向ベクトルに、設計情報取得部１１０が３Ｄ−ＣＡＤモデル２００から取得した設計情報１１１のｘ，ｙ，ｚ軸ベクトルから作成した座標変換行列を掛けることにより算出することができる。

【0048】

図１３は、部品移動方向ＤＢ１５１に格納されているデータの例とその３Ｄモデルの一例を示す図である。ここでは図２に示す光学センサ（２）２２０の例を示した。光学センサ（２）２２０の機能は、受光器に向けて光を発し、光学センサ（２）２２０と受光器との間に物体が存在するか否かを検知することである。よって光学センサ（２）２２０の機能を等価に維持しつつ配置を移動させることができる範囲は、以下の通りである。部品移動方向ＤＢ１５１は、これらを光学センサの型式とともに保持する。

【0049】

（１）機能方向：光学センサ（２）２２０の機能起点と受光器の機能起点の間の距離が、光学センサ（２）２２０の許容範囲内
（２）機能方向回り：機能起点を通り機能方向を軸とする回転移動
（３）機能方向直交平面：機能起点を通り機能方向に直交する平面
配線経路生成部１３０は、図１０で説明したようにＸＹ平面上で配線経路を最適化するが、この時点ではＺ方向については考慮していない。しかし、例えば光学センサをＺ方向に移動させても機能を等価に維持することができるのであれば、さらに配線集約度を改善できる可能性がある。そこで部品配置改善部１５０は、部品移動方向ＤＢ１５１の記述にしたがって、電気部品の配置を配線集約度の観点で改善することを図る。

【0050】

具体的には、例えば現金自動預払機においては、筐体内を通過する現金を検出することができればよいので、光学センサは、光線２２３が現金によって遮られるような配置関係である限り比較的自由に配置できると考えられる。また、先述のように現金は筐体内を立体的に移動するので、光学センサの配置位置はＸＹＺ各軸について移動させ得る。部品移動方向ＤＢ１５１は、このような移動可能範囲をデータベースとして記述したものということができる。

【0051】

図１４は、部品配置改善部１５０が生成した部品配置の例を示す図である。配線接続する電気部品を近接配置することにより、配線集約度を改善することができる。光学センサ（２）２２０は端子台２５１に接続するから、移動範囲は以下となる。

【0052】

（１）機能方向の改善配置
光学センサ（２）２２０の機能方向は−Ｚ方向であるから、これをＺ方向に移動することができる。一方、光学センサ（２）２２０の配線起点座標は（１２０，１０，４５）であり、接続する端子台２５１の配線起点座標は（３６０，９０，１０５）であるから、Ｚ方向の距離は６０ｍｍである。よって、光学センサ（２）２２０をＺ方向に６０ｍｍ移動させることにより、光学センサ（２）２２０と端子台２５１を平面配置して配線集約度を改善することができる。

【0053】

（２）機能方向回りの改善配置
光学センサ（２）２２０の機能方向は−Ｚ方向であるから、Ｚ方向を軸として回転させることができる。光学センサ（２）２２０の現行の配線方向は（１，０）である。一方、光学センサ（２）２２０の配線起点座標（１２０，１０，４５）と端子台２５１の配線起点座標（３６０，９０，１０５）を考慮すると、両者を結ぶ理想的なな配線方向は（０．９５，０．３）である。現行の配線方向と理想的な配線方向の差が大きい場合は、光学センサ（２）２２０をＺ軸回りに回転させて配線方向の最適化を図る。この例においては両者の差は小さいので、修正しなくともよい。

【0054】

（３）機能方向直交平面の改善配置
光学センサ（２）２２０の機能方向は−Ｚ方向であるから、Ｚ方向に直交するＸＹ平面で移動させることができる。光学センサ（２）２２０の配線起点座標（１２０，１０，４５）と端子台２５１の配線起点座標（３６０，９０，１０５）によれば、両者の距離はＸ方向２４０、Ｙ方向８０である。よって、光学センサ（２）２２０をＸＹ平面において可能な限り端子台２５１に近づけることにより、配線集約度を改善することができる。

【0055】

図１５は、配線経路生成部１３０と部品配置改善部１５０がそれぞれ提示する配置結果を示す図である。配線経路生成部１３０が提示する結果のみで十分な改善効果が得られる場合にはこれを設計に反映し、不十分な場合はさらに部品配置改善部１５０が提示する配置結果を設計に反映し、それでも不十分であれば提示結果に基づき改めて最適な配置を検討すればよい。

【0056】

図１６は、部品配置改善部１５０が生成した、集約度改善後の構造モデル３００の例を示す図である。構造モデル３００は、筐体３６０を段差がない構造とし、各光学センサを同じＸＹ平面上に配置した上で、中継基板３５０の位置も−Ｘ方向に変更している。構造モデル３００を用いて、設計情報取得部１１０〜部品配置改善部１５０までの処理を再実施することにより、構造モデル３００上で改めて配線集約度を改善した配線経路を生成することができる。

【0057】

＜実施の形態１：まとめ＞
以上のように、本実施形態１に係る配線設計支援システム１００は、ＸＹ成分毎に集約度を向上させた配線経路を生成し、各配線経路の集約度に応じて適切な配線手段を提示することができる。

【0058】

また、本実施形態１に係る配線設計支援システム１００は、配置を移動させても等価な機能を提供できる電気部品について、機能方向ベクトル等を記述した機能起点／方向ＤＢ１４１を備えており、これを用いて電気部品の配置を配線集約度の観点で最適化する。これにより、いったん最適化した配線経路をさらに改善することができる。

【0059】

＜実施の形態２＞
実施形態１では、電気部品の例として光学センサを例示したが、配置を移動させても等価な機能を提供できる電気部品のその他の例として、ソレノイドアクチュエータとモータが考えられる。

【0060】

ソレノイドアクチュエータについては、その可動方向にある程度配置を移動させても同等の機能を提供できると考えられるので、これを移動方向として部品移動方向ＤＢ１５１に格納することができる。移動範囲は、少なくともアクチュエータの可動範囲内に収めるべきであろう。

【0061】

モータについては、その回転軸に沿ってある程度配置を移動させても同等の機能を提供できると考えられるので、これを移動方向として部品移動方向ＤＢ１５１に格納することができる。移動範囲は、モータが接続する他の部品との間の配線経路や周辺部材による制限などによって個別に異なると考えられる。

【0062】

＜実施の形態３＞
実施形態１〜２にしたがって配線設計した電気製品が備える電気回路は、配置を移動させても等価な機能を提供できる電気部品を搭載していると考えられる。また軸成分毎に配線を集約することに鑑みると、その電気部品と他の部品間を接続する配線経路は、その経路長に沿った少なくともいずれかの部位において、プリント基板配線または樹脂モールド基板上の配線などの手段によって集約されていると考えられる。この集約されている部分には、上記電気部品のうち複数に係る配線が集約されていることになるであろう。

【0063】

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【0064】

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

【符号の説明】

【0065】

１００：配線設計支援システム、１１０：設計情報取得部、１２０：配線起点／方向生成部、１２１：配線起点／方向ＤＢ、１３０：配線経路生成部、１３１：集約度／配線手段ＤＢ、１４０：機能起点／方向生成部、１４１：機能起点／方向ＤＢ、１５０：部品配置改善部、１５１：部品移動方向ＤＢ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】