JP4804257B2 - 組合せ断面図生成方法、その装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、コンピュータを用いて対象物の断面図を作成する方法に関し、特に、複数の切断面による断面図を作成する方法に関する。

一般的な機械設計の図面では、対象物の内部の形状を図示するには隠れ線で表すことが多い。けれども、複雑な形状を図示すると隠れ線が多くなり、図が見難くなる（図１８（ａ））。図１８（ａ）は手前方向に延出形成された円筒の中に同心軸上の円筒状の中空が形成された部品を示すものであり、中空開口部分の形状を示すために多くの隠れ線が使用されているものの、多数の隠れ線によって逆に部品形状を把握することが困難となっている。

このような場合、対象物内部の図示したい部分が見えるように切断面で仮に切断して、その手前部分をとり除き、残った部分を図示する手法が取られる（図１８（ｂ））。このようにして描かれた図を断面図という。図１８（ｂ）は部品の中心軸を通る垂直方向の平面により図１８（ａ）の部品が切断された図であり、斜線のハッチングにより断面を示し、２点鎖線により切断されてなくなった部品の外形を示している。

この断面図の表示方法には幾つか種類があり、その中の１つに、２つ以上の切断面による断面図を組合せて描かれる図がある。これを「組合せによる断面図」という（以降、組合せ断面図とする）。この組合せ断面図にはさらにいくつかの種類に分類することができ、その中に「相交わる２平面で切断する場合」というものがある。

相交わる２平面で切断する場合とは、対称形、またはこれに近い形の対象物で、断面図示したい部分が一平面上に無い場合に、ある中心線(例えば対称の中心線)を境として、その上側の切断面とその下側の切断面が、ある角度を持つように切断することができる場合が該当する(図１９)。図１９（ｂ）の正面図で示される部品を線分ＯＡで示される切断線による切断面と線分ＯＢで示される切断線による切断面で切断することで図１９（ａ）の切断モデルが得られる。この切断モデルを切断線ＯＡの切断面又は切断線ＯＢの切断面に並行な投影面に投影することで図１９（ｃ）の断面図が得られる。
相交わる２平面で切断した断面図を組合せて図示することで、図面に図示する面図を減らすことができ、図面スペースの削減に繋がるという利点がある。

すなわち、２次元図面は決まった大きさの紙に印刷することを前提としており、複数の図を組合せて１つの図で図示できることで、規定サイズの紙に収めることができる。
この相交わる２平面で切断するケースとしては一般的には２つの平面で切断することが多く、著名なＣＡＤ(Computer Aided Design)システムにおいては、既に対応しているものがある。例えば、SolidWorks（登録商標）、Inventorが対応している。
「ＪＩＳハンドブック 製図」、日本規格協会、１９９５年

ところで、この断面図では相交わる２平面で切断した断面図を更に組合せて描くことができる（図２０、ＪＩＳ（日本工業規格）ではこれを複雑な切断面による場合と表現している。本明細書では相交わる複数面で切断した組合せ断面図とよぶ）。図２０（ｂ）の正面図で示される部品を線分ＯＡで示される切断線による切断面、線分ＯＢで示される切断線による切断面、曲線ＢＣで示される切断面、線分ＣＤで示される切断面で切断することで図２０（ａ）の切断モデルが得られる。この切断モデルを各線分の切断面に対する平行面に投影して組合せることで図２０（ｃ）の断面図が得られる。この図２０（ｃ）の断面図はエンジニアが製図手法に従って想像を働かせて得られるものである。

しかしながら、従来システムではこのような相交わる複数面で切断した組合せ断面図を作成できないため、従来システムで既に提供されている機能を使用者が用いて以下のような手法が取られている。
・詳細図を組合せて作成する（図２１）
・複数の切断モデルを作成して、それぞれの断面図を組合せて作成する（図２２）
それぞれの手法を図に基づき以下に説明する。

図２１（ａ）は図２０（ａ）の切断モデルと同一である。図２１（ｂ）は切断線ＣＤの切断面に対する平行面に切断モデルを投影した図であり、図２１（ｃ）は切断線ＯＢの切断面に対する平行面に切断モデルを投影した図であり、図２１（ｄ）は切断線ＡＯの切断面に対する平行面に切断モデルを投影した図である。図２１（ｂ）ないし図２１（ｄ）の各切断面による切り口が斜線のハッチング部分である。図２１（ａ）は使用者が図２０（ｂ）の部品のモデルに対して切断面を指定することで生成することができ、図２１（ｂ）ないし図２１（ｄ）は各切り口の平行面を指定して切断モデルを投影させることで（投影の指定）生成することができる。図２０（ｃ）の断面図を得るためには、各図２１（ｂ）ないし図２１（ｄ）の切り口を点線で示す矩形領域で指定し、得られた各ビューの相対位置関係を手動で指定（投影位置の指定）して図２１（ｅ）の断面図が得られる。図２０（ｃ）と比べると、図２１（ｅ）は図２１（ｃ）及び図２１（ｄ）の点線で示されるビューを組合せただけであるため、部品の中空領域に不要な線分が表示される。不要な線分を手動で除去することで、図２０（ｃ）の断面図と同様の図が得られる。

図２２（ａ）ないし図２２（ｃ）は図２０（ａ）の切断モデルから各切断面について図２０（ｃ）の断面図が得られるように手動で不要な部分を削除した切断モデルである。そして、図２２（ａ）ないし図２２（ｃ）の切断モデルをそれぞれ切断面の平行面に投影することで（投影の指定）生成された図が図２２（ｄ）ないし図２２（ｆ）である。この図２２（ｄ）ないし図２２（ｆ）の断面図の相対位置関係を手動で指定（投影位置の指定）して図２２（ｇ）の断面図が得られる。この図２２（ｇ）も図２１（ｅ）と同様に不要な線分が表示されているため、同様な操作を行って不要な線分を除去することで図２０（ｃ）の断面図が得られる。

上記のいずれの手法を採用しても、次のような問題が発生する。各手法の問題をそれぞれ説明する。
［詳細図を組合せて作成する場合］
・詳細図を複数組合せる必要があり、その都度「投影の指定」「投影位置の指定」操作が必要で、設計作業にかかる使用者の操作数が多い。

・詳細図の作成において使用者の操作に自由度が高く、誤った断面図が作成される場合がある。使用者の形式的な操作数が多いだけなら最終的に得られる断面図も個人差がないものとなるが、最終的に得られる断面図を想定しながら作業する必要があり、誤った断面図が生成され易い。

・モデルの形状が更新された場合、各詳細図の表示範囲を再調整する操作が必要（図２３）となる。図２３（ａ）の切断モデルを図２３（ｂ）の切断モデルに拡大する操作を使用者が行うことで、詳細図も連動して図２１（ｂ）ないし図２１（ｄ）の詳細図が図２３（ｃ）ないし図２３（ｅ）の詳細図となる。一方、使用者が指定した矩形領域はそのままであるために、ビューの矩形領域を超えて切断モデルの切り口が大きくなり、また、詳細図相互の位置関係も切断モデルの拡大により調整する必要があり、そのままの詳細図位置関係の場合には図２３（ｆ）に示すように連続性のない断面図となる。

・前説したように断面図の組合せ部分に不要な直線が作図されてしまうため、この要素の削除操作が必要になり、非常に手間がかかる（図２５）
［複数の切断モデルを作成して、それぞれの断面図を組合せて作成する場合］

・各断面図を複数組合せる必要があり、その都度「投影の指定」「投影位置の指定」操作が必要で、設計作業にかかる使用者の操作数が多い。

・本来の切断モデルとは別に、各切断面の平面を正面として不要な部分をさらに切断した切断モデルが必要（図２２（ａ）（ｂ）（ｃ）の３つのモデルが必要）となる。そして、切断モデルの作成において使用者の操作に自由度が高く、誤った断面図が作成される場合がある。

・モデルの形状が更新された場合、各断面図の位置再調整／不要な形状の投影部分の削除／ハッチング領域の変更などの操作が必要（図２４）となる。図２４では図２４（ａ）ないし図２４（ｃ）の切断モデルが図２４（ｄ）ないし図２４（ｆ）の切断モデルに拡大されたにも拘わらず、図２４（ｇ）ないし図２４（ｉ）の断面図の相互位置関係が調整されないと、図２４（ｊ）に示すような連続性のない断面図が生成される。

・前説したように断面図の組合せ部分に不要な直線が作図されてしまうため、この要素の削除操作が必要になり、非常に手間がかかる（図２５）
本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、初期設定時の使用者の操作による手動の設定を軽減し、また、切断モデルの形状変更時の手動再設定を省くことで使用者の利便性を高める組合せ断面図生成装置を提供することを目的とする。

切断モデルは１つで、不要な部分を削除した複数の投影図を自動的に組合せ、利用者が特定した切断面を正面とする断面図(複雑な組合せ断面図)を作画する機能を提供する。
また、モデルの形状変更に追従して２次元図面を自動的に再作成(再投影)する機能を提供する。

・各切断平面を正面に見る方向から複数回（切断面の数）投影を行い、それぞれの投影図を組合せて相交わる複数面で切断した組合せ断面図を作成する（図１）。

・各断面図を投影する場合、組合せるには不要な部分を投影時に除去する（図２）。これにより、実際に３次元モデルにて不要な部分をカットして投影した場合に発生する問題（図２５）を解決する。

・複雑な組合せ断面図の場合、図２０に示すような特殊な切断方法も存在するが、図２０のうち、円筒形状で切断している部分は、組合せる断面図から除外することで、目的とする断面図を作画することができる。

・３次元モデルが保持する情報より自動的に組合せる断面図の情報を作成するため、モデルの形状変更に追従して、図面を自動で再作成することができる。

本発明に係る組合せ断面図生成プログラムは、コンピュータに、３次元モデルに対する使用者からの複数の切断線の入力を受け付け、前記複数の切断線の各々について、当該切断線を対象切断線として取得し、前記対象切断線に接続する接続切断線を検索し、前記対象切断線と検索された前記接続切断線との交点を求め、前記対象切断線により切断される前記３次元モデルの切断面を対象切断面として求め、前記交点を通り前記対象切断線と垂直となる切断線により切断される前記３次元モデルの切断面を隣接切断面として求め、前記対象切断面の法線ベクトルと逆方向のベクトルを視線方向ベクトルとして求め、前記３次元モデルの要素のうち、前記対象切断面よりも当該対象切断面の法線ベクトル側に位置する第１の要素を特定し、前記３次元モデルの要素のうち、前記隣接切断面よりも当該隣接切断面の法線ベクトル側に位置する第２の要素を特定し、前記３次元モデルから前記第１の要素及び前記第２の要素を除いた３次元モデルを投影対象モデルとして求め、前記投影対象モデルを前記視線方向ベクトルから投影した投影図を前記対象切断線での断面図として求め、前記複数の切断線の各々について、前記対象切断線ごとに求めた断面図を組合せて組合せ断面図を生成し、前記組合わせ断面図を出力する処理を実行させるものである。

このように本発明においては、３次元モデルに対する使用者からの複数の切断線の入力
を受け付け、前記複数の切断線の各々について、当該切断線を対象切断線として取得し、前記対象切断線に接続する接続切断線を検索し、前記対象切断線と検索された前記接続切断線との交点を求め、前記対象切断線により切断される前記３次元モデルの切断面を対象切断面として求め、前記交点を通り前記対象切断線と垂直となる切断線により切断される前記３次元モデルの切断面を隣接切断面として求め、前記対象切断面の法線ベクトルと逆方向のベクトルを視線方向ベクトルとして求め、前記３次元モデルの要素のうち、前記対象切断面よりも当該対象切断面の法線ベクトル側に位置する第１の要素を特定し、前記３次元モデルの要素のうち、前記隣接切断面よりも当該隣接切断面の法線ベクトル側に位置する第２の要素を特定し、前記３次元モデルから前記第１の要素及び前記第２の要素を除いた３次元モデルを投影対象モデルとして求め、前記投影対象モデルを前記視線方向ベクトルから投影した投影図を前記対象切断線での断面図として求め、前記複数の切断線の各々について、前記対象切断線ごとに求めた断面図を組合せて組合せ断面図を生成し、前記組合わせ断面図を出力するので、使用者の指定は切断線のみであり、また、３次元モデルの形状が変更された場合であっても自動的に追随して組合せ断面図が生成され、使用者の利便性が大きく改善するという効果を奏する。また、使用者の指定が少ないということはどのような使用者であっても同じ組合せ断面図を得ることができるということでもある。つまり、操作上のミスを抑制することができる。

「対象切断線の視線方向を視線方向として見える要素及び／又は要素の一部を特定するステップ」は、投影される要素及び／又は要素の一部の中に断面図では見えない要素を対象外とするための処理である。見える要素及び／又は要素の一部を特定することは、見えない要素及び／又は要素の一部を特定することにもなる。たとえば、見えない要素及び／又は要素の一部を削除することで見える要素及び／又は要素の一部が特定される。

「特定された３次元モデルのうち対象切断線の視線方向を視線方向として見える要素及び／又は要素の一部を特定するステップ」により、視線方向で見えない要素及び／又は要素の一部（不可視情報）も特定することができ、不可視情報を見えるように構成することもできる。よって、少なくとも可視か不可視かを把握している時点で本発明に属する。

本発明に係る組合せ断面図生成プログラムは必要に応じて、前記投影対象モデルを求める場合に、前記隣接切断面の面上の要素が含まれないものである。

このように本発明においては、前記投影対象モデルを求める場合に、前記隣接切断面の面上の要素が含まれないので、この隣接面を含めて要素及び／又は要素の一部を特定した場合には切断線の断面図の境界部分に不要な要素が表示される場合があり、この不要な要素が表示されることを回避することができるという効果を有する。

本発明に係る組合せ断面図生成プログラムは必要に応じて、前記使用者から入力を受け付けた複数の切断線について、当該切断線が直線であるか否かを判断するステップを含み、前記切断線が直線でない場合には当該切断線に係る処理を実行しないものである。

このように本発明においては、前記使用者から入力を受け付けた複数の切断線について、当該切断線が直線であるか否かを判断するステップを含み、前記切断線が直線でない場合には当該切断線に係る処理を実行しないので、処理対象とすべき切断線が直線に限定することができ、不必要な処理を回避することができるという効果を有する。例えば、円弧の切断線で示される円筒面の切断面は処理対象外となる。この処理は、複数切断線から処理対象として取り出した直後に実行することが不必要な処理を実行しないという観点から望ましい。円弧の切断線に係る処理を実行して組合せ対象となる断面図を取り敢えず得て、全ての組合せ対象となる断面図の中から組合せ断面図に必要となる組合せ対象となる断面図を特定し、特定した組合せ対象となる断面図を組合せて組合せ断面図を生成することもできる。けれども、特定されなかった組合せ対象となる断面図を使用しない場合には、当該断面図を求めた処理が無駄となる。

本発明に係る組合せ断面図生成プログラムは必要に応じて、前記組合せ断面図を生成する場合に、前記複数の切断線で特定される切断面の交差軸を基準として断面図を組合せて組合せ断面図を生成するものである。

このように本発明においては、組合せ断面図を生成する場合に、前記複数の切断線で特定される切断面の交差軸を基準として断面図を組合せて組合せ断面図を生成しているので、異なる投影面に投影して求めた各切断線の断面図を整合を取って同一平面上に投影することができるという効果を有する。投影の結果重複が生じた場合には、重複が生じないように同一平面上を平行移動させることが望ましい。なお、２次元平面上での要素が重複しているか否かを検出する手法は周知、慣用技術であり、詳細について説明しない。

本発明に係る組合せ断面図生成プログラムは必要に応じて、使用者からの前記断面図の視線方向を示す第１のベクトル及び視線上方向を示す第２のベクトルの入力を受け付け、前記第１のベクトルと前記視線方向ベクトルとのなす角を求め、前記第２のベクトルと求めた前記角とから対象切断線の視線上方向を示す第３のベクトルを求め、前記投影対象モデルについて、前記第３のベクトルを視線上方向とし、前記視線方向ベクトルを視線方向とする平面を投影面として投影した投影図を前記対象切断線での断面図として求めるものである。

このように本発明においては、対象切断線の視線方向だけでなく、使用者より受け付けた断面図の視線方向及び断面図の視線上方向から対象切断線の視線上方向を求め、対象切断線の視線方向及び視線上方向に準じて投影面に投影しているので、相互に方向の定まった組合せ対象となる断面図を得ることができるという効果を有する。

本発明に係る組合せ断面図生成プログラムは必要に応じて、生成された前記組合せ断面図の要素が、組合せる断面図毎に色が異なるものである。
このように本発明においては、組合せ対象となる断面図毎に組合せ断面図中の要素の色が異なるので、使用者が各組合せ対象となる断面図の要素を判別することができるという効果を有する。組合せ対象となる断面図の境界線を点線等で判別可能に表示する場合と比べ、高い視認性を有する。
なお、後説実施形態においては、切断面により切断された面には斜線のハッチングを付与している。

本発明に係る組合せ断面図生成プログラムは必要に応じて、前記組合せる断面図毎に異なる色は、対応する切断線に関連付けられた色に応じて異なるものである。
このように本発明においては、組合せ対象となる断面図毎の要素毎に色が異なるだけではなく、対象となる切断線により色が異なるので、組合せ対象となる断面図毎の要素群と切断線との対応を視認することができるという効果を有する。
例えば、組合せ対象となる断面図要素の色と切断線の色を同一とする。

切断線に関連付けられた色は、使用者により受け付ける場合と、装置自体が自動的に付与する場合がある。
投影する直前の切断線毎の３次元モデル（切断モデル）を３次元表示させる場合に、各
切断線毎に切断モデルの色を異ならせることもできる。

各ステップは、少なくともメモリとプロセッサを備えたコンピュータが実行する。動作主体としてはプロセッサ又はコンピュータとなる。

要素は、３次元モデルを構成する面、線、点等である。要素の一部は、要素の一部分であり、面の一部、線の一部が該当する。

組合せ断面図生成装置は、ＣＡＤ装置から３次元ＣＡＤデータを受け取り、組合せ図面データをＣＡＤ装置に送り出す単体での構成の他、ＣＡＤ装置の一機能として実装することもできる。
また、本発明は方法だけでなく、組合せ断面図生成装置、組合せ断面図生成プログラム、つまり、装置、プログラムとして把握することができる。
これら前記の発明の概要は、本発明に必須となる特徴を列挙したものではなく、これら複数の特徴のサブコンビネーションも発明となり得る。

この機能を実装することにより、従来のシステムでは実現していない複雑な組合せ断面図を作成する機能を提供することができる。これにより、次の効果がある。
・従来のシステムで必要であった断面図を複数作成し、各断面図を利用者が手動で修正し、各断面図を組合せて複雑な組合せ断面図を作成するといった手間が必要なくなる。

・従来のシステムでは、利用者が手間をかけて作成した組合せ断面図は、モデルの形状編集に追従することができないため、モデルの形状を変更、または切断面(平面)を変更した場合、再度始めから同じ手順にて組合せ断面図を作成する必要があった。一方、本発明によれば、モデルの形状編集に追従して断面図の再作成が自動で行え、図面再作成の工数を大幅に削減できる。

以上のことより、本機能を利用することで組合せ断面図を作成・再作成するための操作数を大幅に削減することが可能となり、組合せ断面図の作成に必要とする工数を大幅に削減できる。

本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。本発明は多くの異なる形態で実施可能である。したがって、本実施形態の記載内容のみで解釈すべきではない。また、本実施の形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付けている。

本実施の形態では、主に装置について説明するが、当業者であれば明らかな通り、本発明はコンピュータで使用可能なプログラムとしても実施できる。したがって、本発明は、ハードウェアとしての実施形態、ソフトウェアとしての実施形態またはソフトウェアとハードウェアとの組合せの実施形態をとることができる。プログラムは、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光記憶装置または磁気記憶装置等の任意のコンピュータ可読媒体に記録できる。

（本発明の第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る組合せ断面図生成装置について図に基づき説明する。
［１．装置構成図］
図３は本実施形態に係る組合せ断面図生成装置のブロック構成図である。
本実施形態に係る組合せ断面図生成装置は、データを取り込む入力手段２００、データを送り出す出力手段３００、切断線取得手段１０、境界平面生成手段２０、視線方向生成手段３０、不要投影形状除去手段４０、可視情報生成手段５０、座標変換手段６０及び断面図組合せ手段７０からなる。
切断線取得手段１０は、使用者からの指定による切断線リストから切断線を取得する機能を有する。

境界平面生成手段２０は、切断線及びこの切断線に接続する切断線である接続切断線から境界平面を求める機能を有する。この境界平面のうち接続切断線を用いることなく求まる境界平面が切断面である。切断線及び切断面の法線ベクトルから切断面が特定される。切断面以外の境界平面は、切断線と隣接切断線との交点、切断線が作画された平面及び切断面から求まる。

視線方向生成手段３０は切断面の法線ベクトルと逆方向のベクトルを視線方向とする機能を有する。使用者指定の視線方向と生成視線方向から回転マトリックスを求め、使用者指定の視線上方向及び求めた回転マトリックスから生成視線上方向を求める。

不要投影形状除去手段４０は、切断面及び隣接切断面により不要な投影形状を除去する。切断面については面上の形状はそのままにし、隣接切断面については面上の形状も除去する。これにより、組合せ断面図を作成した場合において、不要な直線が生じないようにしている。

可視情報生成手段５０は視線方向から見た場合に見えている要素又は要素の一部についての情報を生成する機能を有する。
座標変換手段６０は生成視線方向及び生成視線上方向から特定される面に対して形状除去された要素の一部を含む要素を３次元情報から２次元情報へ座標変換する機能を有する機能を有する。
断面図組合せ手段７０は、切断面の交差軸から組合せ対象となる各断面図を組合せて組合せ断面図を求める機能を有する。

入力手段２００は３次元ＣＡＤデータ（切断線で指定される範囲を切断面により切断された切断モデルの３次元ＣＡＤデータでもよいし、切断される前の３次元モデルの３次元ＣＡＤデータであってもよい）、使用者が指定した切断線、視線方向及び視線上方向を取り込む機能を有する。使用者による切断線の指定は、対象物の面図（正面図等）に対して線分を指定する。この他、対象物を３次元表示している場合に切断面を指定することもできる。全ての切断面は作図平面に対して垂直であるため、この条件下で使用者が切断面を指定する構成をとることもできる。視線方向及び視線上方向の指定は、ベクトル入力の他、ある切断線を指定してその切断線に係る断面図が面図の何（右側面図、底面図等）に該当するかを指定することでも行うことができる。勿論、２次元空間、３次元空間上での矢印による指定を行うこともできる。
出力手段３００は断面図組合せ部７０が求めた組合せ断面図を送り出す機能を有する。

［２．ハードウェア構成図］
組合せ断面図生成装置が構築されるコンピュータは、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＤＲＡＭ(Dynamic Random Access Memory)等のメインメモリ、外部記憶装置であるＨＤ(hard disk)、入力装置であるキーボード及びマウス、出力装置であるディスプレイ、ネットワークに接続するための拡張カードであるＬＡＮカード等からなる。

つまり、ＣＤ−ＲＯＭ等の外部記憶媒体に記録されている組合せ断面図生成プログラムをコンピュータのＨＤに複製し、組合せ断面図生成プログラムが読み出し可能となって実行できる状態とする所謂インストールを行うことでコンピュータ上に断面図生成装置が構築されることになる。

［３．動作］
動作主体は各手段のいずれか又はメインであるが、ハードウェアの観点から言えばＣＰＵとなる。また、前記各手段による機能構成は一例であり、当業者であれば明らかであるように、様々な機能構成をとることができる。

入力手段２００が断面図を作成する３次元モデルから、断面位置を定義した切断線の情報を取得する（Ｓ１１。図１３）。例えば、図４に示すように、切断線１、切断線２、切断線３、切断線４、これら切断線が作画された平面の情報を取得する。入力手段２００は３次元ＣＡＤデータそのものも取り込んでいる。図４の部品である描画対象物は所定厚みを有する略矩形状で同軸の複数回転位置に円形孔が形成されたものである。
まず、各断面図を投影するための情報（投影方向、不要部分を削除するための平面）を求める。具体的には、次の通りである。

次のＳ２１ないしＳ４３のステップは切断線の数だけループする（Ｓ２０、Ｓ２１）。これらの処理を切断線数繰り返すことで直線の切断線数の断面図情報を取得することができる。
切断線取得手段１０が切断線リストから切断線を取得する（Ｓ３１）。例えば、切断線ＣＬＮ１を取得する。
境界平面生成手段２０は取得した切断線が直線か否かを判断する（Ｓ３２）。直線以外であればＳ２０に戻る。

直線であれば、境界平面生成手段２０が対象切断線と接続する切断線を検索する（Ｓ３３。図５）。例えば、切断線ＣＬＮ１が対象切断線であれば、切断線ＣＬＮ２、ＣＬＮ３を検索する。具体的には、切断線リスト内の切断線と対象切断線が接続しているか否かを判断する。

境界平面生成手段２０が対象切断線と接続切断線の交点を求める（Ｓ３４）。例えば、対象切断線ＣＬＮ１と接続切断線ＣＬＮ２の交点、対象切断線ＣＬＮ１と接続切断線ＣＬＮ３の交点をそれぞれＣＰ１、ＣＰ２と求める（図５）。

境界平面生成手段２０が対象切断線を通り、法線ベクトルが３次元モデルの対象切断線に係る切断面の法線ベクトルと一致する平面を求める（Ｓ３５）。例えば、対象切断線ＣＬＮ１を通り、法線ベクトルが３次元モデルの切断面の法線ベクトルと一致する平面ＢＰＬ０を計算する（図６）。

境界平面生成手段２０は対象切断線が作画された平面と対象切断線に係る切断面に垂直で、且つ、切断線交点を通る平面を求める（Ｓ３６）。例えば、切断線が作画された平面およびＢＰＬ０に垂直で、ＣＰ１／ＣＰ２を通る平面を計算する（ＢＰＬ１／ＢＰＬ２）（図６）。なお、ＢＰＬ１の法線ベクトルはＣＰ２からＣＰ１の方向、ＢＰＬ２の法線ベクトルはＣＰ１からＣＰ２の方向とする。

視線方向生成手段３０が対象切断線に係る切断面の視線方向を、この切断面の法線ベクトルの逆方向として求める（Ｓ４１。図１４）。例えば、切断面ＢＰＬ０の法線ベクトルＮＶ０から反対の方向の視線方向を求める（図６）。視線方向ベクトルはＶＷとなる。

視線方向生成手段３０が求めた対象切断線に係る切断面の視線方向ベクトルを断面図の視線方向ベクトルに重ね合わせる回転マトリックスを求める（Ｓ４２）。例えば、切断面の視線方向ベクトルＶＷを断面図の視線方向ベクトルに重ね合わせる回転マトリックスＭを計算する（図７）。

視線方向生成手段３０が断面図の視線上方向ベクトルに求めた回転マトリックスを乗算して対象切断線に係る切断面の視線上方向ベクトルを求める（Ｓ４３）。例えば、断面図の視線上方向ベクトルに回転マトリックスＭを掛けて回転させたベクトルＵＶＷを求める（図７）。

切断面の視線方向ベクトル、切断面の視線上方向ベクトル、切断面、隣接切断面を断面図情報として保持する。例えば、切断面の視線方向ベクトルＶＷ、切断面の視線上方向ベクトルＵＶＷ、切断面ＢＰＬ０、隣接切断面ＢＰＬ１、隣接切断面ＢＰＬ２を１つのかたまりで保持する（断面図情報）。

これまでのＳ２１ないしＳ４３を切断線分実行することで、例えば、切断線１〜４について断面図情報が求まる。ただし、切断線３は直線でないため、この情報は存在しない。
次に、Ｓ５０及びＳ５１のループによりＳ５２ないしＳ７４の処理が断面図情報の数次分繰り返される。これらの処理により各断面図を求めることができる。
不要投影形状除去手段４０が断面図情報リストから断面図情報を取得する（Ｓ５２）。

不要投影形状除去手段４０が切断面を取得する（Ｓ５３）。例えば、切断線ＯＢについてＢＰＬ０を取得する。
不要投影形状除去手段４０が切断面の法線ベクトル側の投影形状を除去する（Ｓ５４。図８）。切断面上の形状は除去しない。例えば、ＢＰＬ０の法線ベクトル側の投影形状を除去し、ＢＰＬ０上の形状は除去しない。

可視情報生成手段５０が取得した断面図情報の切断面の視線方向ベクトル、切断面の視線上方向ベクトルで投影する（Ｓ５５）。例えば、切断面の視線方向ベクトルＶＷ、切断面の視線上方向ベクトルＵＶＷを用いて投影する。具体的には、これらの視線方向、視線上方向から見た場合の３次元モデルの要素（面、線、点）の可視情報を取得する（視線方向のみでも可視情報の取得は可能）。よって、投影するための情報である可視情報を取得することになる。言い換えれば、投影するための情報である可視情報を特定することになる。不可視情報も取得することができ、隠れ線として用いることもできる。要素が不可視となるのは、他の要素により隠れるためである。要素全体が不可視となる場合もあるが、要素の一部が不可視となる場合もある。前記Ｓ５３及びＳ５４により３次元モデルの一部を除去した上で可視情報を取得しているのは、３次元モデルの一部分によって前記視線方向及び視線上方向から見ると切り口が隠れてしまうことに対応するためである。よって、この対応をしないとすれば、Ｓ５３及びＳ５４の処理は、Ｓ７１からＳ７４までの間で処理させる構成にすることもできる。

次のＳ７１ないしＳ７４の処理はＳ６０（図１５）及びＳ６１により３次元モデルの投影形状数分繰り返される。つまり、前記Ｓ５３で求めた可視情報を構成する要素数分繰り返される。不可視情報も含める場合にはその要素数分加算される。
不要投影形状除去手段４０が断面図情報から切断面及び隣接切断面を取得する（Ｓ７１）。なお、Ｓ７１はループ外のＳ６０以前に１回のみ取得してもよい。

不要投影形状除去手段４０が３次元の投影形状のうち隣接切断面の法線ベクトル側の投影形状を除去する（Ｓ７２、Ｓ７３）。投影形状と隣接切断面ＢＰＬ１、ＢＰＬ２を比較し、隣接切断面ＢＰＬ１、ＢＰＬ２の法線ベクトル側および平面上に存在する形状以外を投影する（図９、図１０）。つまり、法線ベクトル側および隣接切断面上に存在する形状を除去する。除去としているが描画対象としない要素又は要素の一部とすることもできる。なお、切断面と交差する要素は切断面で分割する。また、Ｓ７１ないしＳ７３の処理は、Ｓ５０からＳ５５までの間で処理させることもできる。ただし、実装環境によっては、隣接切断面上に存在する形状の除去処理はＳ５０からＳ５５までの間で処理させることができず、依然としてＳ７２及びＳ７３で処理させる必要がある。

座標変換手段６０が分割した３次元モデルの投影形状から２次元図面に投影するデータを作成する（Ｓ７４。図１１）。すなわち、３次元データから視線方向及び視線上方向を基準とした２次元データに座標変換する。

断面図組合せ手段７０が作成した２次元図面に投影するデータを、１つの面図に投影する（Ｓ８１）。言い換えれば、座標変換した２次元データによる断面図情報リストで投影した断面図１〜４（断面図３はなし）を組合せて、相交わる複数面で切断した組合せ断面図を作成する（図１２）。実際には断面図を求める交差軸がモデル原点を通過するとき、その交差軸を中心軸として回転させて組合せ断面図を求めている。

出力手段３００は作成した組合せ断面図を送り出す。出力先としては、ＣＡＤ装置、ＣＡＤ装置の機能要素である各手段、ディスプレイ、印刷装置等がある。なお、入力手段２００、出力手段３００の機能は、組合せ断面図生成装置自体の実装により変わる。組合せ断面図生成装置は、例えば、単体での構成、ＣＡＤシステムの構成要素等として実装することができる。

（その他の実施形態）
［曲がりに沿った中心面で切断する場合］
前記第１の実施形態で説示した断面図の具体例は、組合せによる断面図における複雑な切断面による場合であるが、曲がりに沿った中心面で切断する場合であっても前記第１の実施形態を適用することができる。
図１６（ａ）の曲がりを有する管を中心面で切断すること、並びに、視線方向及び視線上方向を使用者が指定して、前記第１の実施形態の動作を実行させた場合、まず、図１６（ｂ）の各断面図が求まる。さらに、それらの断面図を組合せることで、図１６（ｃ）の組合せ断面図が求まる。図１６（ｃ）には断面図の交差軸の関係上、各断面図を組合せた場合に各断面図同士が重複する部分が生じる場合がある。この場合、重複部分だけ重複している断面図の一方を平行移動させることで重複部分が解消される。平行移動により新たに重複部分が生じる場合には連続して平行移動させることで最終的に重複部分のない組合せ断面図を得ることができる。この平行移動は使用者が自ら行うこともできるが、断面図の端を認識することで装置が自動的に実行してもよい。

［各断面図への配色］
前記第１の実施形態において、断面図毎に色を割り当て組合せ断面図表示することもでき、組合せ断面図を構成する各断面図の構成を容易に理解することができる。図１７では説明の便宜及び図示の便宜上切断線ＯＢに関してのみ、着色を行っている。なお、赤色を付与しているが、出願方式上の図の制限から視認できないため引出し線及びその説明により示している。まず、使用者が切断線を設定する正面図において使用者が設定した切断線を着色して表示する（図１７（ａ））。装置により処理が実行される結果、図１７（ｂ）及び図１７（ｃ）を経て図１７（ｄ）となる。通常であれば、使用者の目にディスプレイ上で触れるのは図１７（ａ）及び図１７（ｄ）である。ここでは、切断線ＯＢについて言及したが、切断線ＯＡ、切断線ＢＣ、切断線ＣＤについても着色がなされ、それぞれの切断線に対応する断面図には同色の着色がなされる構成である。

なお、図１７（ｂ）及び図１７（ｃ）はディスプレイに表示しないとしたが、使用者の図形把握を容易とするために表示してもよい。この場合において、切断面の対応する切断線に係る色で着色する。
また、システムが自動的に対応する切断線、切断面、断面図に同色を着色してもよいし、ユーザが色を指定した場合にはその色を使用することが望ましい。ユーザの色の指定は切断線、切断面、断面図のいずれかであってよい。

以上の前記各実施形態により本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は実施形態に記載の範囲には限定されず、これら各実施形態に多様な変更又は改良を加えることが可能である。そして、かような変更又は改良を加えた実施の形態も本発明の技術的範囲に含まれる。このことは、特許請求の範囲及び課題を解決する手段からも明らかなことである。

本発明の各切断面を正面とする断面図の組合せ説明図である。 本発明の断面図組合せによる不要部分の除去説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る組合せ断面図生成装置のブロック構成図の例である。 本発明の第１の実施形態に係る断面位置を定義した切断線の例である。 本発明の第１の実施形態に係る切断線と切断点の位置の例である。 本発明の第１の実施形態に係る境界平面の例である。 本発明の第１の実施形態に係る組合せ断面図の視線上方向ベクトルの求め方説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る切断面による不要部分の除去の例（平面上の形状は除去しない）である。 本発明の第１の実施形態に係る隣接切断面による不要部分の除去の例である。 本発明の第１の実施形態に係る隣接切断面による不要部分の除去の例である。 本発明の第１の実施形態に係る切断面及び隣接切断面で不要部分を除去して投影した例である。 本発明の第１の実施形態に係る各断面図を組合せた例である。 本発明の第１の実施形態に係る処理フローその１である。 本発明の第１の実施形態に係る処理フローその２である。 本発明の第１の実施形態に係る処理フローその３である。 本発明のその他の実施形態に係る曲がりに沿った中心面で切断する場合の組合せ断面図の生成説明図である。 本発明のその他の実施形態に係る各断面図への配色の説明図である。 隠れ線による対象物の描画方法、断面（切り口）による対象物の描画方法説明図である。 相交わる２平面で切断した断面図の例である。 ３平面の切断面で切断した断面図の例である。 複数詳細図を組合せることによる断面図の例である。 複数の切断方向から投影した図を組合せることによる断面図である。 複数詳細図の組合せの断面図の表示範囲の問題（モデルを拡大した場合）説明図である。 複数切断方向からの投影図の組合せの断面図の問題（モデルを拡大した場合）説明図である。 複数断面図を組合せた場合に作画される不要な要素の例である。

符号の説明

１０ 切断線取得手段
２０ 境界平面生成手段
３０ 視線方向生成手段
４０ 不要投影形状除去手段
５０ 可視情報生成手段
６０ 座標変換手段
７０ 断面図組合せ手段
２００ 入力手段
３００ 出力手段

Claims (9)

1. コンピュータに、
   ３次元モデルに対する使用者からの複数の切断線の入力を受け付け、
   前記複数の切断線の各々について、当該切断線を対象切断線として取得し、
   前記対象切断線に接続する接続切断線を検索し、
   前記対象切断線と検索された前記接続切断線との交点を求め、
   前記対象切断線により切断される前記３次元モデルの切断面を対象切断面として求め、
   前記交点を通り前記対象切断線と垂直となる切断線により切断される前記３次元モデルの切断面を隣接切断面として求め、
   前記対象切断面の法線ベクトルと逆方向のベクトルを視線方向ベクトルとして求め、
   前記３次元モデルの要素のうち、前記対象切断面よりも当該対象切断面の法線ベクトル側に位置する第１の要素を特定し、
   前記３次元モデルの要素のうち、前記隣接切断面よりも当該隣接切断面の法線ベクトル側に位置する第２の要素を特定し、
   前記３次元モデルから前記第１の要素及び前記第２の要素を除いた３次元モデルを投影対象モデルとして求め、
   前記投影対象モデルを前記視線方向ベクトルから投影した投影図を前記対象切断線での断面図として求め、
   前記複数の切断線の各々について、前記対象切断線ごとに求めた断面図を組合せて組合せ断面図を生成し、
   前記組合わせ断面図を出力する
   処理を実行させることを特徴とする組合せ断面図生成プログラム。
2. 前記投影対象モデルを求める場合に、前記隣接切断面の面上の要素が含まれないことを特徴とする
   前記請求項１に記載の組合せ断面図生成プログラム。
3. 前記使用者から入力を受け付けた複数の切断線について、当該切断線が直線であるか否かを判断するステップを含み、
   前記切断線が直線でない場合には当該切断線に係る処理を実行しない
   前記請求項１または２に記載の組合せ断面図生成プログラム。
4. 前記組合せ断面図を生成する場合に、前記複数の切断線で特定される切断面の交差軸を基準として断面図を組合せて組合せ断面図を生成する
   処理を実行させることを特徴とする前記請求項１ないし３のいずれかに記載の組合せ断面図生成プログラム。
5. 前記コンピュータに、
   使用者からの前記断面図の視線方向を示す第１のベクトル及び視線上方向を示す第２のベクトルの入力を受け付け、
   前記第１のベクトルと前記視線方向ベクトルとのなす角を求め、
   前記第２のベクトルと求めた前記角とから対象切断線の視線上方向を示す第３のベクトルを求め、
   前記投影対象モデルについて、前記第３のベクトルを視線上方向とし、前記視線方向ベクトルを視線方向とする平面を投影面として投影した投影図を前記対象切断線での断面図として求める
   処理を実行させることを特徴とする前記請求項１ないし４のいずれかに記載の組合せ断面図生成プログラム。
6. 生成された前記組合せ断面図の要素が、組合せる断面図毎に色が異なる
   前記請求項１ないし５のいずれかに記載の組合せ断面図生成プログラム。
7. 前記組合せる断面図毎に異なる色は、対応する切断線に関連付けられた色に応じて異なる
   前記請求項６に記載の組合せ断面図生成プログラム。
8. ３次元モデルに対する使用者からの複数の切断線の入力を受け付ける手段と、
   前記複数の切断線の各々について、当該切断線を対象切断線として取得する手段と、
   前記対象切断線に接続する接続切断線を検索する手段と、
   前記対象切断線と検索された前記接続切断線との交点を求める手段と、
   前記対象切断線により切断される前記３次元モデルの切断面を対象切断面として求める手段と、
   前記交点を通り前記対象切断線と垂直となる切断線により切断される前記３次元モデルの切断面を隣接切断面として求める手段と、
   前記対象切断面の法線ベクトルと逆方向のベクトルを視線方向ベクトルとして求める手段と、
   前記３次元モデルの要素のうち、前記対象切断面よりも当該対象切断面の法線ベクトル側に位置する第１の要素を特定する手段と、
   前記３次元モデルの要素のうち、前記隣接切断面よりも当該隣接切断面の法線ベクトル側に位置する第２の要素を特定する手段と、
   前記３次元モデルから前記第１の要素及び前記第２の要素を除いた３次元モデルを投影対象モデルとして求める手段と、
   前記投影対象モデルを前記視線方向ベクトルから投影した投影図を前記対象切断線での断面図として求める手段と、
   前記複数の切断線の各々について、前記対象切断線ごとに求めた断面図を組合せて組合せ断面図を生成する手段と、
   前記組合わせ断面図を出力する手段と
   を備えることを特徴とする組合せ断面図生成装置。
9. コンピュータが、
   ３次元モデルに対する使用者からの複数の切断線の入力を受け付け、
   前記複数の切断線の各々について、当該切断線を対象切断線として取得し、
   前記対象切断線に接続する接続切断線を検索し、
   前記対象切断線と検索された前記接続切断線との交点を求め、
   前記対象切断線により切断される前記３次元モデルの切断面を対象切断面として求め、
   前記交点を通り前記対象切断線と垂直となる切断線により切断される前記３次元モデルの切断面を隣接切断面として求め、
   前記対象切断面の法線ベクトルと逆方向のベクトルを視線方向ベクトルとして求め、
   前記３次元モデルの要素のうち、前記対象切断面よりも当該対象切断面の法線ベクトル側に位置する第１の要素を特定し、
   前記３次元モデルの要素のうち、前記隣接切断面よりも当該隣接切断面の法線ベクトル側に位置する第２の要素を特定し、
   前記３次元モデルから前記第１の要素及び前記第２の要素を除いた３次元モデルを投影対象モデルとして求め、
   前記投影対象モデルを前記視線方向ベクトルから投影した投影図を前記対象切断線での断面図として求め、
   前記複数の切断線の各々について、前記対象切断線ごとに求めた断面図を組合せて組合せ断面図を生成し、
   前記組合わせ断面図を出力する
   処理を実行することを特徴とする組合せ断面図生成方法。

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