(57)【要約】【課題】  側面に凹凸や切欠形状を有する所定の形状の３次元モデルを作成すること。【解決手段】  ＣＰＵ１０４は、あらかじめ側面の凹凸や切欠形状が作成された所定の形状の３次元モデルの２次元図面上に対してＳＨＥＬＬ要素を作成し、２次元図面のＺ軸方向へ板厚分の厚みを持たせてＳＯＬＩＤ化する。その後、節点の座標（Ｘ，Ｙ）を３次元モデルにおける節点の座標（Ｘ´，Ｙ´，Ｚ´）に変換して、３次元モデルを作成する。【選択図】      図１
2006252161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面に凹凸や切欠形状を有する所定の形状の３次元モデルを作成するための３次元モデル作成方法であって、
あらかじめ側面の凹凸や切欠形状が作成された前記所定の形状の３次元モデルの２次元図面を変換して、前記所定の形状の３次元モデルを作成する変換処理とを有することを特徴とする３次元モデル作成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の３次元モデル作成方法において、
前記変換処理は、前記２次元図面に所定の板厚分の要素を作成して薄板形状とした後に、前記薄板形状の図形を座標変換して、前記所定の形状の３次元モデルを作成することを特徴とする３次元モデル作成方法。
【請求項３】
請求項１に記載の３次元モデル作成方法において、
前記変換処理は、前記２次元図面を座標変換した後に、座標変換後の図形に所定の板厚分の要素を作成して、前記所定の形状の３次元モデルを作成することを特徴とする３次元モデル作成方法。
【請求項４】
請求項２または３に記載の３次元モデル作成方法において、
前記変換処理は、前記２次元図面または前記薄板形状の図形を座標変換するに当たって、前記２次元図面または前記薄板形状の図形を要素分割した後に、各要素の節点の座標を座標変換することを特徴とする３次元モデル作成方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の３次元モデル作成方法において、
前記所定の形状の３次元モデルは、側面に凹凸や切欠形状を有する円筒形状であることを特徴とする３次元モデル作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面図に基づいて３次元モデルを作成する３次元モデル作成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
次のような有限要素モデル作成方法が特許文献１によって知られている。この有限要素モデル作成方法では、薄板からなる３次元形状モデルの展開図上に入力された輪郭線に基づいて、２次元平面状で要素分割を行い、各要素の節点の座標を所定の３次元形状での座標に座標変換することによって３次元モデルを作成する。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−８１５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の作成方法では、薄板からなる３次元形状モデルの展開図上に入力された輪郭線に基づいて３次元モデルを作成するため、展開図上において輪郭線では表せない側面の凹凸や切欠形状などの複雑な形状を有する３次元モデルを作成するためには、一度輪郭線に基づいて３次元モデルを作成した後に、そこから不要な部分を削除したり、必要な部分を追加して目的の形状に成型する作業が必要になるという問題が生じていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、側面に凹凸や切欠形状を有する所定の形状の３次元モデルを作成するための３次元モデル作成方法であって、あらかじめ側面の凹凸や切欠形状が作成された所定の形状の３次元モデルの２次元図面を変換して、所定の形状の３次元モデルを作成する変換処理とを有することを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の３次元モデル作成方法において、変換処理は、２次元図面に所定の板厚分の要素を作成して薄板形状とした後に、薄板形状の図形を座標変換して、所定の形状の３次元モデルを作成することを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１に記載の３次元モデル作成方法において、変換処理は、２次元図面を座標変換した後に、座標変換後の図形に所定の板厚分の要素を作成して、所定の形状の３次元モデルを作成することを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項２または３に記載の３次元モデル作成方法において、変換処理は、２次元図面または薄板形状の図形を座標変換するに当たって、２次元図面または薄板形状の図形を要素分割した後に、各要素の節点の座標を座標変換することを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の３次元モデル作成方法において、所定の形状の３次元モデルは、側面に凹凸や切欠形状を有する円筒形状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、あらかじめ側面に有する凹凸や切欠形状が作成された２次元図面を変換して所定の形状の３次元モデルを作成するようにした。これによって、作成対象の形状が側面に凹凸や切欠形状などの複雑な形状を有する場合であっても、２次元図面から直接目的の形状の３次元モデルを作成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、本実施の形態における３次元モデル作成装置の一実施の形態を示すブロック図である。３次元モデル作成装置１００は、例えばパソコンが用いられ、使用者によって操作されるマウス１０１と、後述する２次元図面データや作成した３次元モデルデータ、および３次元モデル作成用プログラムを保存するＨＤＤ１０２と、３次元モデル作成用プログラムを実行するための作業エリアとなるメモリ１０３と、３次元モデル作成用プログラムを実行するＣＰＵ１０４と、ＨＤＤ１０２に格納された２次元図面データや作成した３次元モデルを表示するためのモニタ１０５とを備えている。
【０００８】
本実施の形態における３次元モデル作成装置１００は、あらかじめ作成された２次元図面データに基づいて円筒形の３次元モデルを作成して、作成後の３次元モデルをモニタ１０５に表示する。まず、図２に示すような２次元図面データ、すなわち作成する３次元モデルの２次元展開図データをあらかじめＨＤＤ１０２に取り込んでおき、この２次元図面データをメモリ１０３に読み込む。なお、２次元図面データには、所定の形状の３次元モデルを作成するための各種設計データが含まれている。
【０００９】
そして、図３に示すように、モニタ１０５に表示した作業画面３ａ上に、２次元図面を表示する。この２次元図面は、側面に凸形状を有する円筒形状の３次元モデルを作成するための２次元展開図であり、円筒の輪郭３ｂと、３次元モデルの側面に作成される凸形状を示す曲線３ｃとで構成されている。
【００１０】
モニタ１０５に表示される作業画面３ａは、作業画面３ａに表示されている２次元図面を操作するための複数のアイコンを有するツールパレット３ｄを有しており、ツールパレット３ｄ内の各アイコンには、それぞれ固有の処理が割り当てられている。使用者は、目的の処理が割り当てられたアイコンをマウス１０１を操作してクリックすることによって、２次元図面に対して処理を行うことができる。本実施の形態では、このツールパレット３ｄ内から、３次元モデル作成アイコン３ｅを選択してクリックすることによって、作業画面３ａに表示されている２次元図面に基づいて３次元モデルを作成することができる。
【００１１】
使用者によって３次元モデル作成アイコン３ｅがクリックされると、後述する３次元モデル作成処理を実行して、図４に示すように２次元図面を３次元モデル化して作業画面３ａ上に表示する。なお、図４において、作成後の３次元モデル４ａは、円筒形であり、さらに２次元図面上において曲線３ｃで示されていた凸形状４ｂが側面に作成されていることがわかる。
【００１２】
次に、３次元モデル作成処理の内容について説明する。本実施の形態では、３次元モデル作成アイコン３ｅがクリックされた場合に実行される３次元作成用プログラムによって、次のような処理が行われる。ここでは、図５（ａ）に示すような２次元図面に基づいて３次元モデルを作成する処理について説明する。２次元図面は、図５（ａ）に示すように、ＸＹ座標系で表され、円筒形の輪郭２１と、側面にＹ＝Ｆ（ｘ）の曲線で表される切欠形状２２とを有する３次元モデルの展開図となっている。すなわち、３次元モデル化後の円筒の側面に作成する切欠形状が、２次元図面上ですでに作成されている。なお、上述したように側面に凸形状を有する場合でも、同様に次に説明する処理によって３次元モデル化が可能である。
【００１３】
３次元作成プログラムが起動されると、まず、この図５（ａ）に示す２次元図面に対して、図５（ｂ）に示すように輪郭２１内を格子状に要素分割した複数のＳＨＥＬＬ要素を作成する。ＳＨＥＬＬ要素の分割幅は、３次元モデル化の結果として要求される精度によって異なり、本実施の形態では例えば分割幅を１ｍｍとする。その後、２次元図面データに含まれている設計データに基づいて、図５（ｃ）に示すように、２次元図面に板厚分の厚みを持たせる。すなわちＺ軸方向に所定量、例えば１ｍｍの要素を作成してＳＯＬＩＤ化する。
【００１４】
このようにしてＳＯＬＩＤ化した後の薄板形状のモデルにおいて、節点の座標（Ｘ，Ｙ）、すなわち各ＳＨＥＬＬ要素の四隅の座標を、例えば次式（１）〜（３）によって３次元モデルにおける節点の座標（Ｘ´，Ｙ´，Ｚ´）に変換して、図５（ｄ）に示す円筒形の３次元モデルへ変換する。なお、次式（１）〜（３）において、θは２次元図面上で原点と各節点を結ぶ線分とＸ軸との角度を、Ｒは設計データ内に含まれている３次元モデル化後の円筒の半径を表している。
【００１５】
Ｘ´＝Ｒ＊ＣＯＳθ  ・・・（１）
Ｙ´＝Ｒ＊ＳＩＮθ  ・・・（２）
Ｚ´＝Ｙ  ・・・（３）
ただし、式（１）および（２）においては、Ｒ＝一定、およびθ＝Ｘ／２πＲ×２π＝Ｘ／Ｒ（ｒａｄ）とする。
【００１６】
図６は、本実施の形態における３次元モデル作成装置１００による３次元モデル作成処理の流れを示すフローチャートである。図６に示す処理は、２次元図面データがメモリ１０３に読み込まれた状態で、使用者によって３次元モデル作成アイコン３ｅがクリックされると、ＨＤＤ１０２から３次元モデル作成用プログラムがメモリ１０３にロードされて、当該プログラムがＣＰＵ１０３によって起動されることによって実行される。
【００１７】
ステップＳ１０において、図５（ｂ）で上述したように、２次元図面上で輪郭２１内を要素分割した複数のＳＨＥＬＬ要素を作成する。なお、本実施の形態では、格子状に要素分割しているが、格子状に限らず、例えば三角形の要素で要素分割を行ってもよい。その後、ステップＳ２０へ進み、図５（ｃ）で上述したように、２次元図面のＺ軸方向へ板厚分の厚みを持たせてＳＯＬＩＤ化する。その後、ステップＳ３０へ進む。
【００１８】
ステップＳ３０では、節点の座標（Ｘ，Ｙ）、すなわち各ＳＨＥＬＬ要素の四隅の座標を、式（１）〜（３）によって３次元モデルにおける節点の座標（Ｘ´，Ｙ´，Ｚ´）に変換して、図５（ｄ）に示す円筒形の３次元モデルへ変換する。その後、ステップＳ４０へ進み、作成した３次元モデルをモニタ１０５に表示した作業画面３ａ上に表示する。
【００１９】
以上説明した本実施の形態によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
（１）あらかじめ側面に有する凹凸や切欠形状が作成された２次元図面を変換して所定の形状の３次元モデルを作成するようにした。これによって、作成対象の形状が側面に凹凸や切欠形状などの複雑な形状を有する場合であっても、２次元図面から直接目的の形状の３次元モデルを作成することができる。
（２）２次元図面データをあらかじめ読み込んだ状態で、使用者によってツールパレット３ｄ内の３次元モデル作成アイコン３ｅがクリックされると、３次元モデル作成用プログラムを実行して、３次元モデルを作成するようにした。これによって、使用者は簡易に２次元図面データに含まれる設計データに基づいた３次元モデルを作成することができる。
【００２０】
―変形例―
なお、上述した実施の形態の３次元モデル作成装置は、以下のように変形することもできる。
（１）上述した実施の形態では、側面に凸形状や切欠形状を有する円筒形の３次元モデルを作成する例について説明したが、これに限定されず、例えば側面に凹凸形状を有する円筒形の３次元モデルを作成することもできる。また、変換式（１）〜（３）を変化させることによって、円筒形だけでなく、例えば四角柱などのその他の形状の３次元モデルを作成することもできる。
【００２１】
（２）上述した実施の形態では、３次元モデルの側面に作成される凸形状や切欠形状があらかじめ作成されている２次元図面、すなわち側面形状を設計済みの２次元図面を読み込んで、３次元モデルを作成する例について説明した。しかしこれに限定されず、例えば図７に示すように、作業画面３ａ上でマウス１０１を操作して３次元モデルの輪郭７ａや側面形状を設計できるようにしてもよい。なお、図７においては、側面形状として凸形状を作成するために、凸形状の曲線を構成する複数の点７ｂを座標指定によりプロットする例を示している。
【００２２】
（３）上述した実施の形態では、３次元モデル作成処理において、先にＳＯＬＩＤ化した後に、式（１）〜（３）によって各節点の座標を変換して３次元モデルを作成する例について説明した。しかしこれに限定されず、図８に示すように、図８（ｂ）で２次元図面に対してＳＨＥＬＬ要素を作成した後に、式（１）〜（３）によって各節点の座標を変換して図８（ｃ）に示すように３次元モデルを作成する。そして、その後に図８（ｄ）に示すようにＳＯＬＩＤ化して３次元モデルを作成してもよい。
【００２３】
なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、本発明は、上述した実施の形態における構成に何ら限定されない。
【００２４】
特許請求の範囲の構成要素と実施の形態との対応関係について説明する。変換処理は３次元モデル作成用プログラムによって実現され、ＣＰＵ１０４によって実行される。なお、以上の説明はあくまでも一例であり、発明を解釈する際、上記の実施形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係に何ら限定も拘束もされない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施の形態における３次元モデル作成装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】２次元図面データの具体例を示す図である。
【図３】モニタ１０５に表示した作業画面３ａの具体例を示す図である。
【図４】作成した３次元モデルの具体例を示す図である。
【図５】３次元モデル作成処理の流れを模式的に示す第１の図である。
【図６】３次元モデル作成処理の流れを示すフローチャート図である。
【図７】作業画面３ａ上で２次元図面を作成する場合の具体例を示す図である。
【図８】３次元モデル作成処理の流れを模式的に示す第２の図である。
【符号の説明】
【００２６】
１００  ３次元モデル作成装置
１０１  マウス
１０２  ＨＤＤ
１０３  メモリ
１０４  ＣＰＵ
１０５  モニタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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