JP2008112252A - ２次元図面を３次元ソリッドモデルに変換する方法及び属性の変換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＡＤ画面上で作成される２次元投影図から簡単な操作で３次元ソリッドモデルを作成する方法を提供する。
【解決手段】ＣＡＤ画面の正面図、平面図、右側面図にそれぞれ基準点Ｐ１，Ｐ１００，Ｐ２００を選択する。工程（１）で線Ｌ１を、工程（２），（３）で点Ｐ１００，Ｐ１０１を選択する。工程（４），（５）で線Ｌ２００，Ｌ２０１を選択することにより３次元要素Ｌ３００，Ｌ３０１の座標認識を行う。以下、順次この作業をくり返して製品全体の形状を点及び線で認識する。線で囲まれる閉形状を面と認識することにより、簡単な手法で３次元ソリッドモデルを作製することができる。
【選択図】図３−２

Description

本発明は、機械製図法により作図された２次元図面を３次元ソリッドモデルに変換する方法及び属性の変換方法に関する。

機械部品等の製作に使用される機械製図法による図面は、部品を正面図、平面図、側面図等の２次元の図面で形状を表現し、寸法及び公差、表面処理、材質、塗料等の情報を付加した２次元図面が用いられている。
設計手法を２次元ＣＡＤから３次元ＣＡＤに移行することにより設計の効率や品質を向上することができ、３次元ソリッドモデルを使用することにより、機械設備の開発コストの削減等に大きく寄与することができる。
しかしながら、３次元ソリッドモデルに２次元図面に記載される寸法及び公差、表面処理、材質、塗料等のいわゆる属性情報を盛り込むことの標準化が実現されておらず、また、従来の３次元ソリッドモデルの作成手法は多大な工数を要する複雑なものであった。現状の２次元図面と３次元ソリッドモデルの利用の実態と問題点は、下記の非特許文献１に開示されており、また、板金加工における３次元ソリッドモデルの自動展開処理手法は下記の特許文献１，２に開示されている。
雑誌「日経ものづくり」２００６．１０，第１０４頁〜第２１２頁，日本経済新聞社発行 特開２００１−２１６０１０号公報 特開２００１−１４７７１０号公報

３次元ソリッドモデルを作成するには、複雑な作業が必要であり、また、寸法や公差等の属性を記載することも困難である。
本発明の目的は、２次元のＣＡＤ図面を利用して、簡単な操作で３次元ソリッドモデルへ変換する方法と属性の定義の自動化する方法を提供するものである。

上記目的を達成するために、本発明のＣＡＤを使用して標準化された機械製図法に基いて２次元の投影図として描かれた製品を３次元ソリッドモデルに変換する方法は、各投影図の図面範囲を定義する工程と、各投影図の基準点を定義する工程と、各投影図に描かれた図形形状の基準となる線及び点を選択して３次元座標として認識する工程と、部品図形を構成する要素の全ての線及び点を選択して３次元座標及び構成要素を認識してワイヤフレーム立体モデルを作成する工程と、構成要素の線要素が閉形状を構成するように選択して面を認識する工程と、全ての線又は面を認識して立体閉形状を完成する工程と、外部に向かう面を認識する工程とを備える。
また、ワイヤフレーム立体モデルから直接に３次元ソリッドモデルを作成する工程とを備えることもできる。
さらに、図形の点及び線の選択を自動的に行うこともできる。
本発明は、また、投影図上で矢視で表示された面を矢視図に変換する工程を備え、２次元図面に記載された断面図を３次元ソリッドモデルに変換する工程を備える。
さらに、２次元図面に記載された数値で表現されない無限大平面を定義する工程を備え、中身が詰まっている形状（実）と中身が中空である形状（空）とを定義する工程を備えるものである。
次に、２次元図面に記載された製品の属性を３次元ソリッドモデル上で作成する工程を備え、属性は、穴、断面、球、回転で表現される形状属性であり、属性は、寸法、公差、材質、熱処理、表面処理、穴加工、タップ等の情報である。

本発明によれば、２次元ＣＡＤ上に投影図として描かれた製品の形状要素をトレースすることと、面を指定することにより、簡単に３次元ソリッドモデルを作成することができる。また、製品の加工に必要な属性等も容易に変換することができる。

図１は、本発明の２次元図面から３次元ソリッドモデルへの変換手順（工程）を説明するための２次元図面の例を示す。
機械製品であるワークＷ１は、ＣＡＤ画面上に標準化された機械製図法の三角法の投影図である正面図、平面図、右側面図で外形形状が表現されており、平面図に示すＢ−Ｂ断面図と、Ｂ−Ｂ断面図上で示されるＰ矢視図が付加されている。

図２は、ＣＡＤ画面上の２次元図面で示されるワークＷ１の形状を定義するために、各図面要素の３次元座標を認識させる工程を示す。
まず、正面図範囲Ｄ１、平面図範囲Ｄ２、右側面図範囲Ｄ３を定義する。平面図Ｄ２に表われるＢ−Ｂ断面図Ｄ４、Ｂ−Ｂ断面図Ｄ４に表われるＰ矢視図を図面Ｄ５と定義する。
そして、正面図Ｄ１上でワークＷ１の基準点を点Ｐ１と定義し、平面図Ｄ２上でのワークＷ１の基準点を点Ｐ１００で定義する。同様に、右側面図Ｄ３上でのワークＷ１の基準点を点Ｐ２００と定義する。

以下、図３−１から図３−１７を用いて本発明の２次元図面で表現された各図面要素を３次元座標上で認識させる工程（手順）を説明する。
なお、図の（ ）で示す数字は、工程の順序を示す。点（ポイント）は、符号Ｐで示し、線は符号Ｌで示す。
説明上、符号Ｐ，Ｌに続く数字符合は、正面図上では、数字１から始まる数列で示され、平面図上では数字１００から始まる数列で示される。同様に、右側面図上では数字２００から始まる数列で示される。
なお、各図面上で示される３次元座標はＬの後に数字３００で始まる数列で示される。

工程（１）では、正面図上での線Ｌ１を選択する。工程（２），（３）では、平面図上の点Ｐ１００，Ｐ１０１を選択し、工程（４），（５）では、右側面図上の線Ｌ２００，Ｌ２０１を選択する。この操作により、２次元図面上に現れている一部の形状Ｌ３００，Ｌ３０１の座標認識ができる。

図３−２では、工程（６），（７）で平面図上での線Ｌ１００，Ｌ１０１を選択し、工程（８），（９）で正面図上での点Ｐ２，Ｐ３を選択し、工程（１０）で右側面図上の線Ｌ２０２を選択する。
この工程により、形状Ｌ３０２，Ｌ３０３が認識できる。

図３−３では、工程（１１）で正面図上での線Ｌ２を選択し、工程（１２），（１３）で平面上での線Ｌ１０２，Ｌ１０３を選択し、工程（１４），（１５）で右側面図上の点Ｐ２０１，Ｐ２０２を選択する。
この工程により形状Ｌ３０４，Ｌ３０５が認識できる
以下、同様の工程を図３−１７で示す工程（５７）まで継続する。

図４は、図３−１から図３−１７で説明した工程により得られたワークＷ１に対応するモデルを構成している全ての３次元座標及びその構成要素でつくられたワイヤフレーム３ＤＥを示す。
次に、この３次元ワイヤフレームＤＥをソリッドモデルＳＭにするために面定義工程に移行する。

図５−１，図５−２は、この面定義の工程を示す。
図５−１の（ａ）では、閉形状となるように線要素を選択し、面Ｍ１として認識する。（ｂ）では、面Ｍ２を（ｃ）では面Ｍ３を認識する。
以下、この工程を継続して、図５−２の工程（ｉ）の面Ｍ９の認識で面認識の作業は完了し、図５−２の（ｊ）に示す面による閉形状が完成する。
図５−２の（ｋ）で示す工程では、完成した立体閉形状の各面をクリックし、このクリックされた面は外部に向かっていることを指示することにより、内部、外部の別が判断できる。
この工程により、図５−２の（ｌ）で示すソリッドモデルＳＭが完成する。

図６乃至図８は、２次元図面上で表現されたワークＷ１の穴Ｈ１の加工のための作業手順を示す。
穴Ｈ１の中心位置Ｈ２と高さ位置Ｈ３は、図面上の場所をクリックすることで指示することができる。
メニューから穴の加工形状を選択し、タップ穴加工のサブメニュー上で必要な指示を与えることにより、システムは自動的に穴Ｈ１の形状を作成する。

図９，図１０は、矢視図の変換手順を示す。
メニュー上で“矢視図”を選び、ソリッドモデルＳＭ上で面Ｍ８で定義された面をクリックする。これにより面Ｍ８に直角な基準座標が自動的に作成される。
この基準座標上で穴Ｈ１０の仕様を指示することにより、システムは穴Ｈ１０の形状を自動的に作成する。

図１１乃至図１４は、各種の形状属性の作成手順を示す。
図１１は、断面の形状属性の作成手順を示し、図１２は、球や円筒の形状属性の作成手順を示す。
図１３は、円錐の形状属性の作成手順を示し、図１４は、断面図で表現される円筒穴の作成手順を示す。

図１５は、トレース作業の自動化の例を示す説明図である。
図３の説明では、手動によるトレースを使用する工程（手順）を説明したが、繋がっている線を自動で検出したり、同一平面にある線を自動で検出することも当然に可能である。又、ひいてはそれらの要素によって構成されているワイヤ立体構造を自動的に判別することも可能である。
また、面及び属性の定義も手動にかえて自動化することも当然に可能である。

本発明の２次元図面から３次元ソリッドモデルへの変換手順（工程）を説明するための２次元図面の例。 ２次元図面で示されるワークＷ１の形状を定義するために、各図面要素の３次元座標を認識させる工程を示す説明図。 本発明の２次元図面で表現された各図面要素を３次元座標上で認識させる工程（手順）を示す説明図。 本発明の２次元図面で表現された各図面要素を３次元座標上で認識させる工程（手順）を示す説明図。 本発明の２次元図面で表現された各図面要素を３次元座標上で認識させる工程（手順）を示す説明図。 本発明の２次元図面で表現された各図面要素を３次元座標上で認識させる工程（手順）を示す説明図。 本発明の２次元図面で表現された各図面要素を３次元座標上で認識させる工程（手順）を示す説明図。 本発明の２次元図面で表現された各図面要素を３次元座標上で認識させる工程（手順）を示す説明図。 本発明の２次元図面で表現された各図面要素を３次元座標上で認識させる工程（手順）を示す説明図。 本発明の２次元図面で表現された各図面要素を３次元座標上で認識させる工程（手順）を示す説明図。 本発明の２次元図面で表現された各図面要素を３次元座標上で認識させる工程（手順）を示す説明図。 本発明の２次元図面で表現された各図面要素を３次元座標上で認識させる工程（手順）を示す説明図。 本発明の２次元図面で表現された各図面要素を３次元座標上で認識させる工程（手順）を示す説明図。 本発明の２次元図面で表現された各図面要素を３次元座標上で認識させる工程（手順）を示す説明図。 本発明の２次元図面で表現された各図面要素を３次元座標上で認識させる工程（手順）を示す説明図。 本発明の２次元図面で表現された各図面要素を３次元座標上で認識させる工程（手順）を示す説明図。 本発明の２次元図面で表現された各図面要素を３次元座標上で認識させる工程（手順）を示す説明図。 本発明の２次元図面で表現された各図面要素を３次元座標上で認識させる工程（手順）を示す説明図。 本発明の２次元図面で表現された各図面要素を３次元座標上で認識させる工程（手順）を示す説明図。 図３−１から図３−１７で説明した工程により得られたワークに対応するモデルを構成している全ての３次元座標及びその構成要素を示す説明図。 ３次元要素をソリッドモデルにするための面定義の工程を示す説明図。 ３次元要素をソリッドモデルにするための面定義の工程を示す説明図。 ２次元図面上で表現されたワークの穴の加工のための作業手順を示す説明図。 ２次元図面上で表現されたワークの穴の加工のための作業手順を示す説明図。 ２次元図面上で表現されたワークの穴の加工のための作業手順を示す説明図。 矢視図の変換手順を示す説明図。 矢視図の変換手順を示す説明図。 断面の形状属性の作成手順を示す説明図。 球や円筒の形状属性の作成手順を示す説明図。 円錐の形状属性の作成手順を示す説明図。 断面図で表現される円筒穴の作成手順を示す説明図。 トレース作業の自動化の例を示す説明図。

符号の説明

Ｗ１ 製品（ワーク）
Ｄ１ 正面図範囲
Ｄ２ 平面図範囲
Ｄ３ 右側面図範囲
Ｄ４ Ｂ−Ｂ断面図
Ｄ５ Ｐ矢視図
Ｐ１ 正面図用基準点
Ｐ１００ 平面図用基準点
Ｐ２００ 右側面図用基準点

Claims (10)

1. ＣＡＤを使用して標準化された機械製図法に基いて２次元の投影図として描かれた製品を３次元ソリッドモデルに変換する方法であって、
   各投影図の図面範囲を定義する工程と、
   各投影図の基準点を定義する工程と、
   各投影図に描かれた図形形状の基準となる線及び点を選択して３次元座標として認識する工程と、
   部品図形を構成する要素の全ての線及び点を選択して３次元座標及び構成要素を認識してワイヤフレーム立体モデルを作成する工程と、
   構成要素の線要素が閉形状を構成するように選択して面を認識する工程と、
   全ての線又は面を認識して立体閉形状を完成する工程と、
   外部に向かう面を認識する工程と、
   を備える２次元図面を３次元ソリッドモデルに変換する方法。
2. ＣＡＤを使用して標準化された機械製図法に基いて２次元の投影図として描かれた製品を３次元ソリッドモデルに変換する方法であって、
   各投影図の図面範囲を定義する工程と、
   各投影図の基準点を定義する工程と、
   各投影図に描かれた図形形状の基準となる線及び点を選択して３次元座標として認識する工程と、
   部品図形を構成する要素の全ての線及び点を選択して３次元座標及び構成要素を認識してワイヤフレーム立体モデルを作成する工程と、
   ワイヤフレーム立体モデルから直接に３次元ソリッドモデルを作成する工程と、
   を備える２次元図面を３次元ソリッドモデルに変換する方法。
3. 図形の点及び線の選択を自動的に行う請求項１又は２記載の２次元図面を３次元ソリッドモデルに変換する方法。
4. 投影図上で矢視で表示された面を矢視図に変換する工程を備える請求項１又は２記載の２次元図面を３次元ソリッドモデルに変換する方法。
5. ２次元図面に記載された断面図を３次元ソリッドモデルに変換する工程を備える請求項１又は２記載の２次元図面を３次元ソリッドモデルに変換する方法。
6. ２次元図面に記載された数値で表現されない無限大平面を定義する工程を備える請求項１又は２記載の２次元図面を３次元ソリッドモデルに変換する方法。
7. 中身が詰まっている形状（実）と中身が中空である形状（空）とを定義する工程を備える請求項１又は２記載の２次元図面を３次元ソリッドモデルに変換する方法。
8. ２次元図面に記載された製品の属性を３次元ソリッドモデル上で作成する工程を備える請求項１又は２記載の２次元図面を３次元ソリッドモデルに変換する方法における属性の変換方法。
9. 属性は、穴、断面、球、回転で表現される形状属性である請求項８記載の２次元図面を３次元ソリッドモデルに変換する方法における属性の変換方法。
10. 属性は、寸法、公差、材質、熱処理、表面処理、穴加工、タップ等の情報である請求項８記載の２次元図面を３次元ソリッドモデルに変換する方法における属性の変換方法。

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