JPH08115348A - ２次元図面から３次元データを生成する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 投影図における第３面目や斜視図等が省略さ
れる場合でも、確実に立体形状を特定できる２次元図面
から３次元データを生成する方法を提供することを目的
とする。 【構成】 ２次元投影図面に基づいて配管の始点から終
点に至る経路を順にトレースし、トレースされた順に配
管の図形要素の向きを一定座標軸に関してプラス方向及
びマイナス方向で表現し、その対応関係から図形要素の
３次元データを生成していく２次元図面から３次元デー
タを生成する方法であって、前記各投影図間で図形要素
のプラスとマイナスの対応関係が双方ともにプラスでも
マイナスでもない中立状態となった場合には、前記中立
状態の両要素間に予め設定されている半径の円要素を挿
入して３次元データを生成することを特徴とする

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２次元図面から３次元
データを生成する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、本願出願人が既に出願している２
次元図面から３次元データを生成する方法について説明
する。なお、以下の例ではエアコンディショナーに用い
られる冷媒配管を対象としている。

【０００３】配管においては、もとになる３つの投影図
面及び生成する３次元形状には以下のような特徴があ
る。 １．配管は、３面図上では、配管の中心軸を表すことに
より表現することができる。即ち、この配管図面は配管
の経路が表されたものであり、直線、円、楕円要素のみ
の連続で構成することができる。 ２．生成する３次元データは配管の中心軸を表現する連
続したワイヤーフレームデータである。

【０００４】これらのことから、３方向からの各投影図
に基づき、まず配管の入口（始点）から配管経路を出口
（終点）に向かって順次トレースしていき、最終的に投
影図間の対応をとることで配管形状の３次元データを生
成することができる。

【０００５】即ち、冷媒配管の投影図に基づき、配管の
始点、終点、更には配管経路を特徴付ける点を抽出し、
これら特徴的情報を用いて冷媒配管の経路を決定する第
１の処理と、決定された経路と投影図とに基づいて３次
元データを生成する第２の処理とを行えばよい。

【０００６】（第１の処理）各投影図内で経路の始点と
終点を調べる。配管形状が３面図の一つの投影図だけで
表現可能なとき、即ち、配管が３次元空間上で一つの平
面内のみに含まれるとき、一つの投影図から得られる経
路をそのまま３次元形状とすることができる。このよう
な場合には、図４に示すように、２つの図形要素で共有
しない図形要素の端点が明らかに２か所（図中のイ，
ロ）存在し、これらをそれぞれ経路の始点と終点とする
ことができ、単純に経路をトレースできる。なお、図中
のハ，ニの点は円要素と直線要素との２つの図形要素で
共有されるため始点又は終点ではないと判断できる。

【０００７】しかし、形状を特定するのに２つ以上の投
影図を必要とする配管形状については、各投影図におい
て始点と終点以外にも２つの図形要素で共有しない図形
要素の端点が現れる場合がある。このように、それぞれ
の投影図において、２つの図形要素で共有しない図形要
素の端点をまとめて特徴点と呼ぶ。特徴点としては、前
述の始点、終点、並びに分岐点、及び方向転換点の４つ
を定義する。

【０００８】〔分岐点〕図５に示すように、経路を示す
複数の要素が同一平面内に存在しており、且つ、そのう
ちの要素のいくつかがこの平面を離れるときに、投影図
に見かけ上の端点が現れる。このような点を分岐点と呼
ぶ。分岐点の現れかたは、図６の（ａ）又は（ｂ）に示
すように、円弧或いは楕円と直線の接点として現れる
か、３つ以上の要素で１つの端点を共有する点として現
れるかの２通りである。また、分岐点の判断は、例え
ば、円弧の端点上の接線の傾きと直線の傾きとが共通す
るときに分岐点であると判断することができる。

【０００９】〔方向転換点〕図７に示すように、配管が
同一平面内で折り返したときに投影図にみかけ上の端点
が現れる。このような点を方向転換点と呼ぶ。方向転換
点は、図８に示すように、それが現れた投影図以外の投
影図において、対応する箇所に円弧或いは楕円の極値が
存在するか、両端が円弧或いは楕円で接続された直線が
存在することで見分けることができる。当然、配管経路
は方向転換点で曲げられ、Ｘ，Ｙ，Ｚのいずれかの方向
について＋から−（−から＋）へ方向を転換する。

【００１０】〔始点，終点〕各投影図の特徴点の中か
ら、分岐点と方向転換点とを除くと、２つの特徴点が残
る。これらが始点と終点である。本実施例では、この二
つの点の内で、Ｘ座標の小さい点、Ｘ座標が等しければ
Ｙ座標が小さい点、Ｙ座標が小さければＺ座標が小さい
点を始点とする。そして、各投影図の特徴点から分岐
点、方向転換点、および始点を除いた点が終点となる。

【００１１】これらの特徴点は、配管形状に応じて３面
図の中のいずれかの投影図に必ず明示的に現れる。しか
し、図９（ａ）（ｂ）に示すように、始点、終点、及び
方向転換点は、必ずしも対応する全ての投影図に現れる
ものではない。このような場合には、特徴点を隠してい
る投影図の図形要素上に新たに特徴点を発生させること
が必要となる。

【００１２】（経路の決定）特徴点が決定されると、こ
れらの点をもとにして、各投影図の構成要素がどのよう
につながっているかを求めるプロセスに移行する。この
プロセスでは、各投影図ごとに始点から要素のつながり
を順次調べて行き、終点まで経路をたどる作業を行う。

【００１３】ここで、図１０に示すように、同一平面内
に複数の図形要素が含まれる場合を考える。図１０で
は、正面図において、複数の図形要素が一本の直線要素
として扱われるため、経路をたどることが困難となる。
このような現象は、同一平面上で配管形状が、２回以上
の方向転換を行うために生じるものである。さらに、投
影図中に分岐点が存在する場合にも経路のつながりをチ
ェックする必要が生じる。

【００１４】このような場合には、以下の処理１，２を
行うことにより対処できる。

【００１５】１．図１１に示すように、投影図の各々に
おいて、それぞれの方向転換要素と方向転換点の対応付
けを行う（なお、図１１では、正面図と側面図とにおい
て対応付けを行っている）。 ２．各投影図において、方向転換要素と、明らかに現れ
ている方向転換点に従って、始点から経路を順次たどっ
て行く。

【００１６】図１１の例に基づいてこの処理を実行する
ことにより、 正面図からは、始点→１→２→３→４→□→終点 側面図からは、始点→１→□→□→４→５→終点 の順路部分が明らかとなる。 （１〜５は方向転換点、又は方向転換要素の番号を表し
ている。）

【００１７】上記結果の□部分は、一つの投影図だけで
は方向転換点が現れる順番を特定できなかった部分、即
ち、同一平面上で２回以上の方向転換が行われている箇
所を示している。しかし、３面図の性質上、すべての投
影図ともに経路が不確定となる部分は存在し得ないた
め、投影図間の比較を行うことによって、□部分を穴埋
めすることができる。結局、投影図が異なっても、対応
する方向転換点と方向転換要素が現れる順番は同一であ
るため、各投影図ごとに、次のように経路を求めること
ができる。

【００１８】 正面図： 始点→１→２→３→４→５→終点 側面図： 始点→１→２→３→４→５→終点

【００１９】図１２は、これらの順路結果を正面図と側
面図において各々模式的に示した図である。また、投影
図中に分岐点が現れた場合には、分岐点から進むべき方
向を、他の投影図の方向転換要素および方向転換点の現
れる順路に基づいて決定すればよいことになる。

【００２０】各投影図ごとの経路付けが完了したら、図
１３に示すように、経路を特定するために必要な図形要
素を抽出する。この抽出により、３面図中で隠されてい
る全ての図形要素が明らかとなる。

【００２１】（第２の処理：３次元データの生成）

【００２２】まず、投影図の座標系を図１４のように定
め、図１３の各要素について、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の変位
（符号）を調べる。この結果を図１５に示す。

【００２３】この図１５において、Ｙ座標の符号に着目
して投影図間の要素の組み合わせを整理すると、図１６
のようになる。この図において、１〜３および５〜６の
グループは、一方の投影図の一つの要素に他の投影図の
複数の要素が含まれた形になっている。

【００２４】ここで、図１６の第１のグループについて
みると、図１７のようになる。図１７では、正面図に関
してＸ，Ｙ座標値が、また、側面図に関してＺ座標の値
が明らかである。従って、正面図と側面図を対応させる
ことで、各点のＸ，Ｙ，Ｚ座標を求めることが可能とな
る。同様にして、第２〜３および第５〜６のグループに
ついても、それぞれ各点のＸ，Ｙ，Ｚ座標を求めること
ができる。

【００２５】次に、第４のグループのように、或る投影
図の複数の図形要素が、他の投影図の複数の図形要素に
対応している場合について説明する。このときには、図
１８に示すように、投影図内の図形要素を更に細分化し
て、投影図間の座標値の対応をとることにより、各点の
Ｘ，Ｙ，Ｚ座標をそれぞれ求めることができる。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法において、上記例示したような、配管の正面図と側
面図のみでは、配管の立体形状を特定できない場合があ
り、この場合には、斜視図や第３面目の投影図などのデ
ータを参照しなければならないという不都合があった。

【００２７】本発明は、上記の事情に鑑み、例えば、平
面図や斜視図等が省略される場合でも、確実に立体形状
を特定できる２次元図面から３次元データを生成する方
法を提供することを目的とする。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明の２次元図面から
３次元データを生成する方法は、上記の課題を解決する
ために、配管を、直線、及び曲線の図形要素の接続物と
して表して２次元座標値で定義した２次元投影図面に基
づいて配管の始点から終点に至る経路を順にトレース
し、トレースされた順に配管の図形要素の向きを一定座
標軸に関してプラス方向及びマイナス方向で表現し、各
投影図間で図形要素のプラスとマイナスの対応関係に基
づきグループを形成し、各グループごとにそのグループ
に属する図形要素の３次元データを生成していく方法で
あって、前記各投影図間で図形要素のプラスとマイナス
の対応関係が双方ともにプラスでもマイナスでもない中
立状態となった場合には、前記中立状態の両要素間に予
め設定されている半径の円要素を挿入して３次元データ
を生成することを特徴とする。

【００２９】

【作用】上記の構成によれば、各投影図間で図形要素の
プラスとマイナスの対応関係が双方ともにプラスでもマ
イナスでもない中立状態となった場合、即ち、例えば正
面図と側面図のみでは配管の立体形状を特定できない場
合が生じても、前記中立状態の両要素間に予め設定され
ている半径の円要素を挿入して３次元データを生成する
ので、斜視図や第３面目の投影図などのデータは必ずし
も必要ではなくなり、作図の簡略化が図れることにな
る。

【００３０】

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図１乃至図
３に基づいて説明する。本実施例では、図１（ｂ）の斜
視図に示す形状の配管について、２次元投影図として、
同図（ｃ）の正面図、及び同図（ｄ）の側面図が与えら
れ、同図（ａ）の平面図が省略された場合を想定して説
明する。

【００３１】図３は本発明の方法の処理内容を示したフ
ローチャートである。このフローチャートでは、従来例
で説明した２次元図面から３次元データを生成する方法
における図形要素の対応付け処理（ステップ１）以降の
処理内容を示している。上記対応付け処理においては、
投影図の座標系（共通軸）を定め、各要素について、
Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の変位（符号）を調べることを行う。

【００３２】次に、上記各要素のＸ，Ｙ，Ｚ方向の変位
（符号）が共通軸に対してプラス或いはマイナスか、そ
のいずれでもないかのどちらかを判断する（ステップ
２）。プラス或いはマイナスであれば、従来例通りの要
素対応付けによる３次元データの生成を行う（ステップ
３）。例えば、ｌｉｎｅ１とｌｉｎｅ３の対応付けによ
り、始点（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）と終点（Ｘ１，Ｙ２，Ｚ
１）の直線が生成され、ｌｉｎｅ１とａｒｃ１の対応付
けにより、始点（Ｘ１，Ｙ２，Ｚ１）と終点（Ｘ１，Ｙ
３，Ｚ２）の円弧が生成されることになる。

【００３３】ここで、前記の図１（ｃ），（ｄ）に示さ
れる配管では、上記対応付け処理により、図２に示す結
果が得られるが、この場合、正面図と側面図との間で図
形要素のプラスとマイナスの対応関係が双方ともにプラ
スでもマイナスでもない中立状態（“０”状態）が生じ
る。即ち、正面図におけるｌｉｎｅ２と側面図における
ｌｉｎｅ４がともにＸ−Ｚ面内（平面図の面内）に存在
しているため、平面図を欠く状態では、前記ｌｉｎｅ２
とｌｉｎｅ４の接続状態を特定することができないこと
になる。

【００３４】この場合は、前記フローチャートのステッ
プ２において、ＮＯの判断がなされることになり、ステ
ップ４に進む。そして、このステップ４において、斜視
図又は第３面目の投影図（平面図）の存在を確認する。
斜視図又は第３面目の投影図があれば、斜視図又は第３
面目の投影図に基づいて３次元データの生成を行う（ス
テップ５）。

【００３５】一方、斜視図又は第３面目の投影図がない
場合には、不連続接続点の検索処理を行う（ステップ
６）。即ち、どちらかの投影図に、直線要素−直線要素
といった接続関係を有する部分があるはずなので、どち
らの投影図の端点かを検索する。前記の図１の場合であ
れば、正面図の端点（Ｘ１，Ｙ３）が検索される。

【００３６】次に、直線要素の進行方向の算出を行う
（ステップ７）。即ち、発生させる円弧は前記不連続接
続点の在る位置の内側にあると推測できるので、直線要
素の進行方向によって端点のどちら側に中心点を発生さ
せるかを決める。図１の場合であれば、図１（ｃ）の正
面図におけるＸのプラス方向側に中心点が発生される。

【００３７】次に、半径Ｒの設定値を参照する（ステッ
プ８）。ここで、配管の曲げ部半径は、同一単品部品に
おいて、一般的に共通の値を持つことが多く、例えば、
図面内の任意の位置に、“ＣＯＭＭＯＮ ＸＸ Ｒ”と
いうように表記される。このような場合に、上記のごと
く表記されている半径情報“ＸＸ”を半径Ｒの設定値と
すればよい。

【００３８】次に、円弧の中心点を算出する（ステップ
９）。即ち、前記ステップ７で中心点を不連続接続点の
どちら側に発生させるかを決めてあるので、二つの投影
図の端点座標とＲの値から中心点の座標を求める。

【００３９】次に、円弧の端点座標を算出する（ステッ
プ１０）。この円弧の端点も中心点の座標値と円弧に接
続する直線要素の方程式から求めることができる。

【００４０】次に、直線要素の二次元端点の座標の修正
を行う（ステップ１１）。即ち、ステップ１０で求めた
新しい端点情報から直線要素の端点の座標値を修正す
る。

【００４１】そして、円弧とその両端に接続する直線の
三次元座標の生成を行う（ステップ１２）。即ち、ばら
ばらに求めた二次元座標値を組み合わせて、直線−円弧
−直線の並びで要素を設定し、三次元座標を生成する。

【００４２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、投影図
の３面目や斜視図等が省略される場合でも、確実に立体
形状を特定することができ、作図作業の簡略化が図れる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】同図（ｂ）は配管の一例を示す斜視図、同図
（ｃ）はその二次元投影図としての正面図、同図（ｄ）
は同側面図、同図（ａ）は作図において省略された平面
図を示している。

【図２】図１の配管における投影図ごとの図形要素の変
位およびその方向を示す説明図である。

【図３】本発明の方法の処理内容を示すフローチャート
である。

【図４】配管経路の始点と終点を示す配管の平面図であ
る。

【図５】分岐点を示す配管の斜視図および正面図であ
る。

【図６】分岐点を示す配管の正面図である。

【図７】方向転換点を示す配管の斜視図および正面図で
ある。

【図８】方向転換点を示す配管の平面図および正面図で
ある。

【図９】隠れた特徴点を示す配管の正面図および側面図
である。

【図１０】隠れた図形要素を示す配管の斜視図および正
面図である。

【図１１】方向転換点と方向転換要素の対応付けを説明
する配管の正面図および側面図である。

【図１２】始点から終点に至る経路を説明するための配
管の正面図および平面図である。

【図１３】隠れた図形要素を抽出して示す配管の正面図
および平面図である。

【図１４】座標系を示す説明図である。

【図１５】投影図ごとの図形要素の変位およびその方向
を示す説明図である。

【図１６】投影図間の対応により図形要素をグループ分
けした様子を示す説明図である。

【図１７】図１６のグループ１における図形要素に対応
した配管部分を示す正面図および側面図である。

【図１８】図１６のグループ４における図形要素に対応
した配管部分を示す正面図および側面図である。

【符号の説明】

ｌｉｎｅ 直線要素 ａｒｃ 円弧要素

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配管を、直線、及び曲線の図形要素の接
   続物として表して２次元座標値で定義した２次元投影図
   面に基づいて配管の始点から終点に至る経路を順にトレ
   ースし、トレースされた順に配管の図形要素の向きを一
   定座標軸に関してプラス方向及びマイナス方向で表現
   し、各投影図間で図形要素のプラスとマイナスの対応関
   係に基づきグループを形成し、各グループごとにそのグ
   ループに属する図形要素の３次元データを生成していく
   方法であって、 前記各投影図間で図形要素のプラスとマイナスの対応関
   係が双方ともにプラスでもマイナスでもない中立状態と
   なった場合には、前記中立状態の両要素間に予め設定さ
   れている半径の円要素を挿入して３次元データを生成す
   ることを特徴とする２次元図面から３次元データを生成
   する方法。