(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元ＣＡＤシステムにて作成された２次元ＣＡＤデータを読み込むデータ読込み手段と、
読み込まれた２次元ＣＡＤデータにて形成される複数の図形を少なくとも２つの基準面に割り当てる図形割当て手段と、
前記図形が割り当てられた前記基準面における各図形の最外郭ラインを抽出する最外郭ライン抽出手段と、
抽出された前記最外郭ラインをその対応する基準面の法線方向に延ばした形状の立体要素を作成する立体要素作成手段と、
作成された複数の立体要素を合成して前記２次元ＣＡＤデータに基づく３次元ＣＡＤデータを作成する立体要素合成手段とを有し、
前記最外郭ライン抽出手段は、
前記データ読込み手段にて読み込まれた前記２次元ＣＡＤデータを前記図形割当て手段にて割り当てられた基準面に投影する図形投影手段と、
１つの基準面に投影された図形における該１つの基準面を構成する２つの座標軸上での各最大座標値を成分とする最大座標と、前記２つの座標軸上での各最小座標値を成分とする最小座標とを算出する処理を、全ての基準面について行う最大／最小演算手段と、
各基準面に関し、得られた最大座標と最小座標を結ぶ線分をそれぞれ求める線分演算手段と、
各基準面に関し、得られた前記線分に垂直な平面を前記基準面ごとに複数発生させる平面発生手段と、
各基準面に関し、発生された１つの平面と当該基準面に対応する投影図との交点を求め、その交点で最も離れた２点を抽出するというサイクルを前記発生された複数の平面分、繰り返す交点抽出手段と、
各基準面に関し、前記交点抽出手段にて抽出された交点を直線で結んで一つの輪郭線を作成してその基準面における最外郭ラインとする最外郭作成手段とを有することを特徴とする３次元ＣＡＤシステム。
【請求項２】
コンピュータと、前記コンピュータに接続された表示装置とを有する３次元ＣＡＤシステムにおいて使用され、２次元ＣＡＤシステムにて作成された２次元ＣＡＤデータを３次元ＣＡＤデータに変換する画像データ変換方法において、
前記２次元ＣＡＤシステムにて作成された前記２次元ＣＡＤデータを読み込むデータ読込みステップと、
読み込まれた前記２次元ＣＡＤデータにて形成される複数の図形を少なくとも２つの基準面に割り当てる図形割当てステップと、
前記図形が割り当てられた前記基準面における各図形の最外郭ラインを抽出する最外郭ライン抽出ステップと、
抽出された前記最外郭ラインをその対応する基準面の法線方向に延ばした形状の立体要素を作成する立体要素作成ステップと、
作成された複数の立体要素を合成して前記２次元ＣＡＤデータに基づく３次元ＣＡＤデータを作成する立体要素合成ステップとを有し、
前記最外郭ライン抽出ステップは、
前記データ読込みステップにて読み込まれた前記２次元ＣＡＤデータを前記図形割当てステップにて割り当てられた基準面に投影する図形投影ステップと、
１つの基準面に投影された図形における該１つの基準面を構成する２つの座標軸上での各最大座標値を成分とする最大座標と、前記２つの座標軸上での各最小座標値を成分とする最小座標とを算出する処理を、全ての基準面について行う最大／最小演算ステップと、
各基準面に関し、得られた最大座標と最小座標を結ぶ線分を求める線分演算ステップと、
各基準面に関し、得られた前記線分に垂直な平面を前記基準面ごとに複数発生させる平面発生ステップと、
各基準面に関し、発生された１つの平面と当該基準面に対応する投影図との交点を求め、その交点で最も離れた２点を抽出するというサイクルを前記発生された複数の平面分、繰り返す交点抽出ステップと、
各基準面に関し、前記交点抽出ステップにて抽出された交点を直線で結んで一つの輪郭線を作成してその基準面における最外郭ラインとする最外郭作成ステップとを有することを特徴とする画像データ変換方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自動車や自動二輪車等のエンジンや車体並びに排気用マフラー等の形状に対して、例えば三角製図法で描かれ、かつ２次元ＣＡＤ図として登録された２次元ＣＡＤデータに基づいて、前記形状の３次元ＣＡＤ図（立体図）を容易に作成することを可能とする３次元ＣＡＤシステム及び画像データ変換方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、三角製図法で描かれた２次元ＣＡＤ図から３次元ＣＡＤ図に変換する際には、以下に示すような作業を行うようにしている。
【０００３】
(1) まず、寸法の記載された２次元ＣＡＤ図を印刷する。
【０００４】
(2) 印刷された２次元ＣＡＤ図から手作業で寸法をピックアップする。
【０００５】
(3) ＣＡＤシステムに接続されているモニタ上に描かれた格子入りの３次元軸上に、前記ピックアップした寸法に係る稜線と頂点を手作業で入力する。曲面についてはスプライン補間を行う。
【０００６】
前記手順によってモニタ上に３次元ＣＡＤ図（立体図）を描くことによって、前記２次元ＣＡＤ図に対応する３次元ＣＡＤデータを得るようにしている。
【０００７】
また、他の方法としては、３次元上の平面に２次元ＣＡＤ図を入力し、３次元方向に移動させることによって、製品の３次元形状を完成させるようにしている。
【０００８】
３次元ＣＡＤ図は、立体図であることから、製品形状の輪郭が一目で確認でき、製品形状を容易に把握することができるという利点がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の３次元ＣＡＤ図への変換手法においては、寸法を目視により読み取り、その読み取った寸法に対応する稜線や頂点等を、マウス等のポインティング・デバイス（座標入力装置）を用いて画面上で指定することによって入力するという作業方法であるため、例えば自動二輪車のスタンド等の簡単な部品であっても、２次元ＣＡＤ図から３次元ＣＡＤ図を作成する際には、その入力に時間がかかり、しかも、入力ミスも考慮する必要から、３次元ＣＡＤ図にするまでの工数が増大し、限られた製品のみの３次元ＣＡＤ図しか得られないという問題がある。
【００１０】
そこで、従来では、３つの面図に描かれた２次元ＣＡＤ図から物体の３次元形状を表現するソリッドモデルを自動的に生成することができる３次元図形データの生成方法が提案されている（例えば特開平６−６０１５３号公報参照）。
【００１１】
この３次元図形データの生成方法は、例えば直交ＸＹＺ座標系に関する２次元図形データ、即ち、物体の平面形状に関するデータ、物体の正面形状に関するデータ、物体の側面形状に関するデータに基づいて３次元図形データを生成する場合に好適であるが、その他の座標系における平面に関する図形データ、例えば直交ＸＹＺ軸についてねじれの位置にある軸を法線とする面に関する図形データや、物体について任意の方向から見た一部投影図（セクション図）に関する図形データが含まれている場合は、凹状閉ループ処理や補助線処理及び隠れ線処理が複雑になり、また、属性情報も膨大になることから、その対応が困難になる可能性がある。
【００１２】
このように、３次元ＣＡＤ図への変換においては、その入力作業が非効率的な作業であって、また、ＣＡＤオペレータの労力やプログラム上での演算処理ステップが益々増大する傾向にあることから、作業環境の整備やシステム保守等を考えた場合、オペレータの労力軽減・操作時間の短縮並びに２次元図形データの種類に拘わらずプログラム上での演算処理ステップの軽減を実現できる３次元ＣＡＤシステム並びに２次元ＣＡＤ図から３次元ＣＡＤ図への変換方法の実現が望まれている。
【００１３】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、２次元ＣＡＤ図から３次元ＣＡＤ図を作成する時間を大幅に短縮でき、しかも、ＣＡＤオペレータの入力作業並びに２次元図形データの種類に拘わらずプログラム上での演算処理を簡単化することができる３次元ＣＡＤシステム及び画像データ変換方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る３次元ＣＡＤシステムは、２次元ＣＡＤシステムにて作成された２次元ＣＡＤデータを読み込むデータ読込み手段と、読み込まれた２次元ＣＡＤデータにて形成される複数の図形を少なくとも２つの基準面に割り当てる図形割当て手段と、前記図形が割り当てられた前記基準面における各図形の最外郭ラインを抽出する最外郭ライン抽出手段と、抽出された前記最外郭ラインをその対応する基準面の法線方向に延ばした形状の立体要素を作成する立体要素作成手段と、作成された複数の立体要素を合成して前記２次元ＣＡＤデータに基づく３次元ＣＡＤデータを作成する立体要素合成手段とを有し、前記最外郭ライン抽出手段は、前記データ読込み手段にて読み込まれた前記２次元ＣＡＤデータを前記図形割当て手段にて割り当てられた基準面に投影する図形投影手段と、１つの基準面に投影された図形における該１つの基準面を構成する２つの座標軸上での各最大座標値を成分とする最大座標と、前記２つの座標軸上での各最小座標値を成分とする最小座標とを算出する処理を、全ての基準面について行う最大／最小演算手段と、各基準面に関し、得られた最大座標と最小座標を結ぶ線分をそれぞれ求める線分演算手段と、各基準面に関し、得られた前記線分に垂直な平面を前記基準面ごとに複数発生させる平面発生手段と、各基準面に関し、発生された１つの平面と当該基準面に対応する投影図との交点を求め、その交点で最も離れた２点を抽出するというサイクルを前記発生された複数の平面分、繰り返す交点抽出手段と、各基準面に関し、前記交点抽出手段にて抽出された交点を直線で結んで一つの輪郭線を作成してその基準面における最外郭ラインとする最外郭作成手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
これにより、まず、２次元ＣＡＤシステムにて作成された２次元ＣＡＤデータが、データ読込み手段を通じて、当該３次元ＣＡＤシステムに読み込まれる。この読み込まれた２次元ＣＡＤデータにて形成される複数の図形が、図形割当て手段を通じて、少なくとも２つの基準面に割り当てられる。つまり、２次元ＣＡＤデータは、製品の形状を様々な製図法に即して作成することによって得られる図形データであることから、例えば代表的には、製品の平面形状、正面形状及び側面形状に即した図形データやその他の座標系における平面に関する図形データ、例えば直交ＸＹＺ軸についてねじれの位置にある軸を法線とする面に関する図形データを含むことになる。
【００１６】
従って、図形割当て手段を用いた場合においては、製品の平面形状に関する２次元ＣＡＤデータを例えばｘｙ平面を基準面とした形状データとして割り当て、製品の正面形状に関する２次元ＣＡＤデータをｘｚ平面を基準面とした形状データとして割り当て、製品の側面形状に関する２次元ＣＡＤデータを例えばｙｚ平面を基準面とした形状データとして割り当てる。
【００１７】
また、前記形状割当て手段においては、直交ＸＹＺ座標系におけるｘｙ平面、ｙｚ平面及びｘｚ平面に関する図形データのほか、直交ＸＹＺ座標系以外の座標系における平面、例えば直交ＸＹＺ軸についてねじれの位置にある軸を法線とする面に関する図形データや、ある製品について任意の方向から見たセクション図に関する図形データについての割り当ても行う。この場合、それぞれの基準面は、ねじれの位置にある軸を法線とする面や、セクション図については、その投影方向を法線とする面が該当する。
【００１８】
そして、前記各基準面に割り当てられた形状データに基づいて、各基準面でのそれぞれの形状の最外郭ライン（外形線）を、最外郭ライン抽出手段を通じて抽出する。この抽出段階で、最外郭ライン内に含まれる細かい部材のライン、例えば孔を示す円形ラインや突起等を示すラインは消去されることになり、もっぱら外形線のみが抽出されることとなる。
【００１９】
その後、立体要素作成手段を通じて、前記抽出された最外郭ラインをその対応する基準面の法線方向に延ばした形状の立体要素を作成する。具体的には、平面形状に関する最外郭ラインにおいては、その基準面が例えばｘｙ平面であることから、最外郭ラインをｚ軸方向に延ばすことにより、該最外郭ラインにて形成される面形状を横断面とし、かつ軸方向をｚ軸とする筒状の立体要素（以下、便宜的に第１の立体要素と記す）が作成される。
【００２０】
また、正面形状に関する最外郭ラインにおいては、その基準面がｘｚ平面であることから、最外郭ラインをｙ軸方向に延ばすことにより、該最外郭ラインにて形成される面形状を横断面とし、かつ軸方向をｙ軸とする筒状の立体要素（以下、便宜的に第２の立体要素と記す）が作成される。
【００２１】
更に、側面形状に関する最外郭ラインにおいては、その基準面がｙｚ平面であることから、最外郭ラインをｘ軸方向に延ばすことにより、該最外郭ラインにて形成される面形状を横断面とし、かつ軸方向をｘ軸とする筒状の立体要素（以下、便宜的に第３の立体要素と記す）が作成される。
【００２２】
また、直交ＸＹＺ軸についてねじれの位置にある軸を法線とする面に関する図形データの最外郭ラインについては、該最外郭ラインが前記法線方向に引き延ばされて前記最外郭ラインにて形成される面形状を横断面とし、かつ軸方向を前記法線方向とする筒状の立体要素が作成され、セクション図に関する図形データの最外郭ラインについては、該最外郭ラインがその投影方向に引き延ばされて前記最外郭ラインにて形成される面形状を横断面とし、かつ軸方向を前記投影方向とする筒状の立体要素が作成される。
【００２３】
そして、立体要素合成手段を通じて、前記第１〜第３の立体要素を含むすべての立体要素が合成、例えば論理積のみの演算、あるいは論理積と論理和との混合演算が行われて前記２次元ＣＡＤデータに基づく３次元ＣＡＤデータ、この場合、外形のみの３次元ＣＡＤデータが作成されることになる。
【００２４】
なお、最外郭ライン抽出手段での最外郭ラインの抽出処理によって消去された細かい部材のライン、例えば孔の円形ラインや突起等のラインは、前記外形の３次元ＣＡＤデータに付加されることになる。この場合、立体とされた製品の外形の方向性を考慮して付加されることになる。孔の円形ラインや突起等のラインは非常に簡単な図形であるため、その付加作業は短時間で終了することとなる。
【００２５】
このように、本発明に係る３次元ＣＡＤシステムにおいては、２次元ＣＡＤデータの各基準面における最外郭ラインを筒状に引き延ばしてなる複数の立体要素を作成し、これら複数の立体要素を合成することにより３次元ＣＡＤデータを作成するようにしたので、最も時間のかかる外形の立体図をオペレータからのデータ入力なしに、あるいは最小限のデータ入力によって自動的に作図することができ、オペレータの労力及び操作時間を９割程度短縮することができる。
【００２６】
また、直交ＸＹＺ座標系に関する２次元ＣＡＤデータのほか、その他の座標系における平面に関する図形データ、例えば直交ＸＹＺ軸についてねじれの位置にある軸を法線とする面に関する図形データや、製品について任意の方向から見た一部投影図（セクション図）に関する図形データが含まれている場合においても、簡単な演算処理で行うことができ、プログラム・ステップ数の削減及びシステム保守において非常に有利になる。
【００２７】
これは、ＣＡＤ操作に対する困難性の排除（操作自体のほか、ＣＡＤ操作は困難であるという意識の排除を含む）につながり、ＣＡＤシステムの利用率の増大、自動車や自動二輪車、建築、造船、電子機器等の３次元設計の実用化を大幅に促進させることができる。
【００２９】
また、本発明では、まず、図形投影手段を通じて、２次元ＣＡＤデータが前記図形割当て手段にて割り当てられた基準面に投影される。例えば、製品の平面形状がｘｙ平面に投影され、製品の正面形状がｘｚ平面に投影され、製品の側面形状がｙｚ平面に投影される。また、直交ＸＹＺ軸についてねじれの位置にある軸を法線とする面に関する図形データやセクション図に関する図形データについても同様に、それぞれ対応する基準面に投影される。
【００３０】
その後、最大／最小演算手段を通じて、各基準面に投影された図形が取りうるそれぞれの基準面上での最大座標値及び最小座標値が算出され、線分演算手段を通じて、各基準面に関し、得られた最大座標値と最小座標値を結ぶ線分が求められる。更に、平面発生手段を通じて、各基準面に関し、得られた前記線分に垂直な平面が前記基準面ごとに複数発生され、交点抽出手段を通じて、各基準面に関し、前記発生された１つの平面と当該基準面に対応する投影図との交点を求め、その交点で最も離れた２点を抽出するというサイクルが前記発生された複数の平面分、繰り返される。
【００３１】
そして、最外郭作成手段を通じて、各基準面に関し、前記交点抽出手段にて抽出された交点を直線で結んで一つの輪郭曲線を作成することにより、その基準面における最外郭ラインとする。
【００３２】
前記各種手段での処理動作によって、製品の各基準面における最外郭ラインが、複数の直線を結んで構成される一つの輪郭曲線とされることから、その後の立体要素作成手段での立体要素の作成処理及び立体要素合成手段での合成処理が容易になる。その結果、製品の立体図を迅速に作成することが可能となり、しかも、プログラムのステップ数も少なくすることができ、プログラム容量の削減化を図ることができる。
【００３４】
この場合、２次元ＣＡＤデータの各基準面における最外郭ラインを筒状に引き延ばしてなる複数の立体要素を作成し、これら複数の立体要素を合成することにより３次元ＣＡＤデータが作成されることとなるため、最も時間のかかる外形の立体図をオペレータからのデータ入力なしに、あるいは最小限のデータ入力によって自動的に作図することができ、オペレータの労力及び操作時間を９割程度短縮することができる。
【００３５】
次に、本発明に係る画像データ変換方法は、コンピュータと、前記コンピュータに接続された表示装置とを有する３次元ＣＡＤシステムにおいて使用され、２次元ＣＡＤシステムにて作成された２次元ＣＡＤデータを３次元ＣＡＤデータに変換する画像データ変換方法において、前記２次元ＣＡＤシステムにて作成された前記２次元ＣＡＤデータを読み込むデータ読込みステップと、読み込まれた前記２次元ＣＡＤデータにて形成される複数の図形を少なくとも２つの基準面に割り当てる図形割当てステップと、前記図形が割り当てられた前記基準面における各図形の最外郭ラインを抽出する最外郭ライン抽出ステップと、抽出された前記最外郭ラインをその対応する基準面の法線方向に延ばした形状の立体要素を作成する立体要素作成ステップと、作成された複数の立体要素を合成して前記２次元ＣＡＤデータに基づく３次元ＣＡＤデータを作成する立体要素合成ステップとを有し、前記最外郭ライン抽出ステップは、前記データ読込みステップにて読み込まれた前記２次元ＣＡＤデータを前記図形割当てステップにて割り当てられた基準面に投影する図形投影ステップと、１つの基準面に投影された図形における該１つの基準面を構成する２つの座標軸上での各最大座標値を成分とする最大座標と、前記２つの座標軸上での各最小座標値を成分とする最小座標とを算出する処理を、全ての基準面について行う最大／最小演算ステップと、各基準面に関し、得られた最大座標と最小座標を結ぶ線分を求める線分演算ステップと、各基準面に関し、得られた前記線分に垂直な平面を前記基準面ごとに複数発生させる平面発生ステップと、各基準面に関し、発生された１つの平面と当該基準面に対応する投影図との交点を求め、その交点で最も離れた２点を抽出するというサイクルを前記発生された複数の平面分、繰り返す交点抽出ステップと、各基準面に関し、前記交点抽出ステップにて抽出された交点を直線で結んで一つの輪郭線を作成してその基準面における最外郭ラインとする最外郭作成ステップとを有することを特徴とする。
【００３６】
また、本発明においては、２次元ＣＡＤシステムにて作成された２次元ＣＡＤデータが、データ読込みステップでの処理によって、当該３次元ＣＡＤシステムに読み込まれる。この読み込まれた２次元ＣＡＤデータにて形成される複数の図形が、図形割当てステップでの処理によって、少なくとも２つの基準面に割り当てられる。つまり、２次元ＣＡＤデータは、製品の形状を様々な製図法に即して作成することによって得られる図形データであることから、例えば代表的には、製品の平面形状、正面形状及び側面形状に即した図形データやその他の座標系における平面に関する図形データ、例えば直交ＸＹＺ軸についてねじれの位置にある軸を法線とする面に関する図形データを含むことになる。
【００３７】
従って、例えば図形割当てステップでの処理を行った場合においては、製品の平面形状に関する２次元ＣＡＤデータを例えばｘｙ平面を基準面とした形状データとして割り当て、製品の正面形状に関する２次元ＣＡＤデータをｘｚ平面を基準面とした形状データとして割り当て、製品の側面形状に関する２次元ＣＡＤデータを例えばｙｚ平面を基準面とした形状データとして割り当てられることになる。
【００３８】
また、前記形状割当て手段においては、直交ＸＹＺ座標系におけるｘｙ平面、ｙｚ平面及びｘｚ平面に関する図形データのほか、直交ＸＹＺ座標系以外の座標系における平面、例えば直交ＸＹＺ軸についてねじれの位置にある軸を法線とする面に関する図形データや、ある製品について任意の方向から見たセクション図に関する図形データについての割り当ても行う。この場合、それぞれの基準面は、ねじれの位置にある軸を法線とする面や、セクション図については、その投影方向を法線とする面が該当する。
【００３９】
そして、前記各基準面に割り当てられた形状データに基づいて、各基準面でのそれぞれの形状の最外郭ライン（外形線）が、最外郭ライン抽出ステップでの処理によって抽出される。この抽出ステップで、最外郭ライン内に含まれる細かい部材のライン、例えば孔を示す円形ラインや突起等を示すラインは消去されることになり、もっぱら外形線のみが抽出されることとなる。
【００４０】
その後、立体要素作成ステップでの処理によって、前記抽出された最外郭ラインをその対応する基準面の法線方向に延ばした形状の立体要素が作成される。具体的には、平面形状に関する最外郭ラインにおいては、その基準面が例えばｘｙ平面であることから、最外郭ラインをｚ軸方向に延ばすことにより、該最外郭ラインにて形成される面形状を横断面とし、かつ軸方向をｚ軸とする筒状の立体要素（以下、便宜的に第１の立体要素と記す）が作成される。
【００４１】
また、正面形状に関する最外郭ラインにおいては、その基準面がｘｚ平面であることから、最外郭ラインをｙ軸方向に延ばすことにより、該最外郭ラインにて形成される面形状を横断面とし、かつ軸方向をｙ軸とする筒状の立体要素（以下、便宜的に第２の立体要素と記す）が作成される。
【００４２】
更に、側面形状に関する最外郭ラインにおいては、その基準面がｙｚ平面であることから、最外郭ラインをｘ軸方向に延ばすことにより、該最外郭ラインにて形成される面形状を横断面とし、かつ軸方向をｘ軸とする筒状の立体要素（以下、便宜的に第３の立体要素と記す）が作成される。
【００４３】
また、直交ＸＹＺ軸についてねじれの位置にある軸を法線とする面に関する図形データの最外郭ラインについては、該最外郭ラインが前記法線方向に引き延ばされて前記最外郭ラインにて形成される面形状を横断面とし、かつ軸方向を前記法線方向とする筒状の立体要素が作成され、セクション図に関する図形データの最外郭ラインについては、該最外郭ラインがその投影方向に引き延ばされて前記最外郭ラインにて形成される面形状を横断面とし、かつ軸方向を前記投影方向とする筒状の立体要素が作成される。
【００４４】
そして、立体要素合成ステップでの処理によって、前記第１〜第３の立体要素を含むすべての立体要素が合成、例えば論理積のみの演算、あるいは論理積と論理和との混合演算が行われて前記２次元ＣＡＤデータに基づく３次元ＣＡＤデータ、この場合、外形のみの３次元ＣＡＤデータが作成されることになる。
【００４５】
なお、最外郭ライン抽出ステップでの最外郭ラインの抽出処理によって消去された細かい部材のライン、例えば孔の円形ラインや突起等のラインは、前記外形の３次元ＣＡＤデータに付加されることになる。この場合、立体とされた製品の外形の方向性を考慮して付加されることになる。孔の円形ラインや突起等のラインは非常に簡単な図形であるため、その付加作業は短時間で終了することとなる。
【００４６】
このように、本発明に係る画像データ変換方法においては、２次元ＣＡＤデータの各基準面における最外郭ラインを筒状に引き延ばしてなる複数の立体要素を作成し、これら複数の立体要素を合成することにより３次元ＣＡＤデータを作成するようにしたので、最も時間のかかる外形の立体図をオペレータからのデータ入力なしに、あるいは最小限のデータ入力によって自動的に作図することができ、オペレータの労力及び操作時間を９割程度短縮することができる。
【００４７】
また、直交ＸＹＺ座標系に関する２次元ＣＡＤデータのほか、その他の座標系における平面に関する図形データ、例えば直交ＸＹＺ軸についてねじれの位置にある軸を法線とする面に関する図形データや、製品について任意の方向から見た一部投影図（セクション図）に関する図形データが含まれている場合においても、簡単な演算処理で行うことができ、プログラム・ステップ数の削減及びシステム保守において非常に有利になる。
【００４８】
これは、ＣＡＤ操作に対する困難性の排除（操作自体のほか、ＣＡＤ操作は困難であるという意識の排除を含む）につながり、ＣＡＤシステムの利用率の増大、自動車や自動二輪車、建築、造船、電子機器等の３次元設計の実用化を大幅に促進させることができる。
【００５０】
また、本発明では、まず、図形投影ステップでの処理によって、２次元ＣＡＤデータが前記図形割当てステップにて割り当てられた基準面に投影される。例えば、製品の平面形状がｘｙ平面に投影され、製品の正面形状がｘｙ平面に投影され、製品の側面形状がｙｚ平面に投影される。また、直交ＸＹＺ軸についてねじれの位置にある軸を法線とする面に関する図形データやセクション図に関する図形データについても同様に、それぞれ対応する基準面に投影される。
【００５１】
その後、最大／最小演算ステップでの処理によって、各基準面に投影された図形が取りうるそれぞれの基準面上での最大座標値及び最小座標値が算出され、線分演算ステップでの処理によって、各基準面に関し、得られた最大座標値と最小座標値を結ぶ線分が求められる。更に、平面発生ステップでの処理によって、各基準面に関し、得られた前記線分に垂直な平面が前記基準面ごとに複数発生され、交点抽出ステップでの処理によって、各基準面に関し、前記発生された１つの平面と当該基準面に対応する投影図との交点を求め、その交点で最も離れた２点を抽出するというサイクルが、前記発生された複数の平面分、繰り返される。
【００５２】
そして、最外郭作成ステップでの処理によって、各基準面に関し、前記交点抽出ステップにて抽出された交点を直線で結んで一つの輪郭曲線を作成し、その基準面における最外郭ラインとする。
【００５３】
前記各種ステップでの処理動作によって、製品の各基準面における最外郭ラインが、複数の直線を結んで構成される一つの輪郭曲線とされることから、その後の立体要素作成ステップでの立体要素の作成処理及び立体要素合成手段での合成処理が容易になり、製品の立体図を迅速に作成することが可能となる。しかも、前記各種ステップをソフトウエアにて構築する場合、プログラムのステップ数も少なくすることができ、プログラム容量の削減化を図ることができる。
【００５４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る３次元ＣＡＤシステムを２次元ＣＡＤ図から３次元ＣＡＤ図に変換する場合に適用した実施の形態例（以下、単に実施の形態に係る３次元ＣＡＤシステムと記す）を図１〜図２２を参照しながら説明する。
【００５５】
本実施の形態に係る３次元ＣＡＤシステムは、図１に示すように、各種プログラムの動作用として用いられる動作用ＲＡＭ１０と、外部機器からのデータや各種プログラムによってデータ加工されたデータ等が格納されるデータＲＡＭ１２と、外部機器に対してデータの入出力を行なう入出力ポート１４と、これら各種回路を制御するＣＰＵ（制御装置及び論理演算装置）１６とを有して構成されている。
【００５６】
そして、前記各種回路は、ＣＰＵ１６から導出されたデータバスＤＢを介して各回路間のデータの受渡しが行われ、更にＣＰＵ１６から導出されたアドレスバスや制御バス（共に図示せず）を介してそれぞれＣＰＵ１６にて制御されるように構成されている。
【００５７】
前記入出力ポート１４には、例えばハードディスクにて構成され、ＯＳ（オペレーションシステム）、システムプログラム及び２次元ＣＡＤ図から３次元ＣＡＤ図に変換するためのアプリケーションプログラム（立体図変換手段）並びに各種データが格納された第１の外部記憶装置１８と、光ディスクやハードディスクにて構成され、製図規則情報、製品素材情報、製品形状情報、２面図のあいまい性、設計者のあいまい性及び誤差テーブル等の各種情報が記憶される知識データベースが格納された第２の外部記憶装置２０と、光ディスクやハードディスクにて構成され、大量の図形データである２次元ＣＡＤデータや作成した３次元ＣＡＤデータが記憶される図形データベースが格納された第３の外部記憶装置２２が接続されている。
【００５８】
また、前記入出力ポート１４には、キー入力装置２４であるキーボードと、座標入力装置２６であるマウス、ライトペン、ダイヤル等からなるポインティング・デバイスと、ＸＹプロッタ等の図形出力装置２８と、該３次元ＣＡＤシステムとオペレータとの対話の中心装置であり、かつキー入力装置２４及び座標入力装置２６と連動して利用される表示装置としてのモニタ３０とが接続されている。
【００５９】
なお、前記３次元ＣＡＤシステムは、通常、図示しないホストコンピュータにネットワークを通じて接続され、そのネットワークを通じて他のＣＡＤシステムとデータの交換が行えるように構成されている。
【００６０】
次に、本実施の形態に係る３次元ＣＡＤシステムの処理動作、特に立体図変換手段（立体図変換プログラム）の処理動作について図２〜図２２の機能ブロック図及びフローチャート並びに概念説明図に基づいて説明する。
【００６１】
本実施の形態に係る３次元ＣＡＤシステムは、まず、図３のステップＳ１において、電源投入と同時に初期動作、例えば、３次元ＣＡＤシステム内のシステムチェックやメモリチェック及びセットアップ等が行われる。
【００６２】
次に、ステップＳ２において、第１の外部記憶装置１８から、立体図変換手段（立体図変換プログラム）が読み出されて、動作用ＲＡＭ１０にストアされると同時に、このプログラムの動作中において生成されたデータを一時的に保存するためや、上記プログラムを構成する各ルーチン間のパラメータの受渡しなどに用いられる作業領域が動作用ＲＡＭ１０中に割り付けられる。
【００６３】
また、データＲＡＭ１２には、立体図変換プログラムにて作成される各種格納領域やデータファイルがそれぞれ割り付けられる。
【００６４】
前記動作用ＲＡＭ１０にストアされた前記立体図変換プログラムは、各種領域のデータＲＡＭ１２への割付け等が終了すると同時に起動される。
【００６５】
この立体図変換プログラムは、図２に示すように、２次元ＣＡＤシステムにて作成された２次元ＣＡＤデータを読み込んでワーキング領域Ｚ１に格納するデータ読込み手段４０と、読み込まれた２次元ＣＡＤデータにて形成される複数の図形を例えば直交３軸座標系における少なくとも２つの基準面に割り当てて割当て情報テーブルＴＢＬを作成する図形割当て手段４２と、前記図形が割り当てられた前記基準面における各図形の最外郭ラインを抽出して最外郭ライン格納領域Ｚ２にそれぞれ格納する最外郭ライン抽出手段４４と、抽出された前記最外郭ラインをその対応する基準面の法線方向に延ばした形状の立体要素を作成して立体要素格納領域Ｚ３に格納する立体要素作成手段４６と、作成された複数の立体要素を合成して前記２次元ＣＡＤデータに基づく３次元ＣＡＤデータを作成し、その作成した３次元ＣＡＤデータを立体図格納領域Ｚ４に格納する立体要素合成手段４８を有して構成されている。
【００６６】
そして、この立体図変換プログラムは、まず、図３のステップＳ３において、データ読込み手段４０を通じて、立体図にすべき製品の２次元ＣＡＤデータを読み込む。この２次元ＣＡＤデータの読込みは、例えばオペレータがキー入力装置２４を使って第３の外部記憶装置２２を示すデバイス番号と、必要な２次元ＣＡＤデータが格納されているディレクトリ名と、ファイル名を入力することにより行われる。データ読込み手段４０は、入力されたデバイス番号、ディレクトリ名及びファイル名に基づいて第３の外部記憶装置２２の該当アドレスから前記必要な２次元ＣＡＤデータを読み込んで、例えばデータＲＡＭ１２における所定のワーキング領域Ｚ１に格納する。
【００６７】
次に、ステップＳ４において、図形割当て手段（図形割当てサブルーチン）４２に入る。
【００６８】
この図形割当て手段４２は、図４に示すように、製品の正面形状についての２次元ＣＡＤデータ（以下、単に正面形状データと記す）を検索する検索手段５０と、検索された正面形状データをｘｚ平面に割り当てて割当て情報テーブルＴＢＬに登録する基準形状割当て手段５２と、前記平面形状データを基準として他の２次元ＣＡＤデータをそれぞれ対応する基準面（例えばｘｙ平面やｙｚ平面）に割り当てて割当て情報テーブルＴＢＬに登録する形状割当て手段５４とを有して構成されている。
【００６９】
そして、この図形割当て手段４２は、図５に示すように、まず、ステップＳ１０１において、検索手段５０を通じて、ワーキング領域Ｚ１に格納されている２次元ＣＡＤデータのうち、正面形状データ（図６Ｂ参照）を第２の外部記憶装置２０に格納されている知識データベース中の製図規則情報等を参照しながら検索する。検索が終了した段階で次のステップＳ１０２に進み、基準形状割当て手段５２を通じて、前記検索された正面形状データを図６Ｂに示すように、例えばｘｚ平面に割り当てる。正面形状データに相当する図形データがない場合は、例えば側面形状データあるいはその他の座標系における平面に関する図形データ、例えば直交ＸＹＺ軸についてねじれの位置にある軸を法線とする面に関する図形データがｘｚ平面に割り当てられる。
【００７０】
次に、ステップＳ１０３において、形状割当て手段５４を通じて、前記正面形状データを基準として他の２次元ＣＡＤデータをそれぞれ対応する基準面に割り当てる。例えば、製品の平面形状についての２次元ＣＡＤデータ（以下、単に平面形状データと記す）を図６Ａに示すようにｘｙ平面に割り当て、製品の平面形状についての２次元ＣＡＤデータ（以下、単に側面形状データと記す）を図６Ｃに示すようにｙｚ平面に割り当てる。
【００７１】
これら平面形状データ、正面形状データ及び側面形状データの各基準面への割り当てに関する情報は、データＲＡＭ１２の割当て情報テーブルＴＢＬに登録される。割り当てられた図形データが、直交ＸＹＺ座標系に関する図形データのみの場合、論理演算情報として論理積のみが選択・登録され、同時に論理積の順番、即ち、論理積を行うべき図形データの順番が登録される。
【００７２】
また、前記形状割当て手段においては、直交ＸＹＺ座標系におけるｘｙ平面、ｙｚ平面及びｘｚ平面に関する図形データのほか、直交ＸＹＺ座標系以外の座標系における平面、例えば直交ＸＹＺ軸についてねじれの位置にある軸を法線とする面に関する図形データや、ある製品について任意の方向から見たセクション図（図２２Ｃ参照）に関する図形データについての割り当ても行う。この場合、それぞれの基準面は、ねじれの位置にある軸を法線とする面や、セクション図については、その投影方向を法線とする面が該当する。
【００７３】
特に、セクション図に関する図形データについては、その論理演算情報として基準形状割当て手段５２にて割り当てられたｘｚ平面に関する図形データとの論理積と、セクション図以外の図形データにて作成された立体図形データとの論理和が登録される。
【００７４】
そして、前記ステップＳ１０３での処理が終了した段階で、この図形割当て手段（図形割当てサブルーチン）４２が終了する。
【００７５】
次に、図３のメインルーチンに戻り、次のステップＳ５において、最外郭ライン抽出手段（最外郭ライン抽出サブルーチン）４４に入る。
この最外郭ライン抽出手段４４は、図７に示すように、ワーキング領域Ｚ１に格納されている２次元ＣＡＤデータを前記割当て情報テーブルＴＢＬの登録内容に従ってそれぞれ対応する基準面に投影してその投影図形データを投影データ格納領域Ｚ１０に格納する図形投影手段６０と、前記投影図形データに基づいて各基準面に投影された図形が取りうるそれぞれの基準面上での最大座標値及び最小座標値を算出して最大／最小格納領域Ｚ１１に格納する最大／最小演算手段６２と、各基準面に関し、得られた最大座標値と最小座標値を結ぶ線分を求めて線分データ格納領域Ｚ１２に格納する線分演算手段６４と、各基準面に関し、得られた前記線分に垂直な平面を前記基準面ごとに複数発生させる平面発生手段６６と、各基準面に関し、発生された１つの平面と当該基準面に対応する投影図との交点を求め、その交点で最も離れた２点を抽出するというサイクルを前記発生された複数の平面分、繰り返し、その抽出した連続点列の座標を連続点列格納領域Ｚ１４に格納する交点抽出手段６８と、各基準面に関し、前記交点抽出手段６８にて抽出された交点を直線で結んで一つの輪郭曲線を作成し、その基準面における最外郭ラインとして最外郭ライン格納領域Ｚ２に格納する最外郭作成手段７０を有して構成されている。
【００７６】
そして、この最外郭ライン抽出手段４４は、図８に示すように、まず、ステップＳ２０１において、図形投影手段６０を通じて、ワーキング領域Ｚ１に格納されている２次元ＣＡＤデータが前記割当て情報テーブルＴＢＬの登録内容に従ってそれぞれ対応する基準面に投影され、それぞれ投影図形データとして投影データ格納領域Ｚ１０に格納される。前記例の場合では、図６Ｂに示す正面形状データが図９Ａに示すようにｘｙ平面に投影され、図６Ａに示す平面形状データが図１０Ａに示すようにｘｚ平面に投影され、図６Ｃに示す側面形状データが図１１Ａに示すようにｙｚ平面に投影される。
【００７７】
また、直交ＸＹＺ軸についてねじれの位置にある軸を法線とする面に関する図形データやセクション図に関する図形データについても同様に、それぞれ対応する基準面に投影されて、それぞれ投影図形データとして投影データ格納領域Ｚ１０に格納される。
【００７８】
次に、ステップＳ２０２において、最大／最小演算手段６２を通じて、前記投影図形データに基づいて各基準面に投影された図形が取りうるそれぞれの基準面上での最大座標値及び最小座標値が算出され、得られた最大座標値及び最小座標値がそれぞれ最大／最小格納領域Ｚ１１に格納される。図９Ａに示す平面形状データの場合においては、その最大座標値及び最小座標値として、それぞれｍａｘ（ｘ，ｙ）＝（ａ，ａ）及びｍｉｎ（ｘ，ｙ）＝（−ａ，−ａ）が算出され、図１０Ａに示す正面形状データの場合においては、その最大座標値及び最小座標値として、それぞれｍａｘ（ｘ，ｚ）＝（ａ，ｂ）及びｍｉｎ（ｘ，ｚ）＝（−ａ，０）が算出され、図１１Ａに示す側面形状データの場合においては、その最大座標値及び最小座標値として、それぞれｍａｘ（ｙ，ｚ）＝（ａ，ｂ）及びｍｉｎ（ｙ，ｚ）＝（−ａ，０）が算出される。ねじれの位置にある軸を法線とする面に関する投影図形データや、セクション図に関する投影図形データについても同様に最大座標値と最小座標値が算出される。
【００７９】
次に、ステップＳ２０３において、線分演算手段６４を通じて、各基準面に関し、前記最大／最小演算手段６２にて得られた最大座標値と最小座標値を結ぶ線分を求め、得られた線分データを線分データ格納領域Ｚ１２に格納する。図９Ａに示す平面形状データの場合においては、その最大座標値ｍａｘ（ｘ，ｙ）＝（ａ，ａ）から最小座標値ｍｉｎ（ｘ，ｙ）＝（−ａ，−ａ）までの線分／ＸＹが求められ、図１０Ａに示す正面形状データの場合においては、その最大座標値ｍａｘ（ｘ，ｚ）＝（ａ，ｂ）から最小座標値ｍｉｎ（ｘ，ｚ）＝（−ａ，０）までの線分／ＸＺが求められ、図１１Ａに示す側面形状データの場合においては、その最大座標値ｍａｘ（ｙ，ｚ）＝（ａ，ｂ）から最小座標値ｍｉｎ（ｙ，ｚ）＝（−ａ，０）までの線分／ＹＺが求められる。
【００８０】
次に、ステップＳ２０４において、平面発生手段６６を通じて、各基準面に関し、得られた前記線分に垂直な平面を前記基準面ごとに複数発生させる。図９Ａに示す平面形状データに対しては、図９Ｂに示すように、線分／ＸＹに垂直な多数の平面（Ａ１，Ａ２・・・Ａｎ）が発生し、図１０Ａに示す正面形状データに対しては、図１０Ｂに示すように、線分／ＸＺに垂直な多数の平面（Ｂ１，Ｂ２・・・Ｂｎ）が発生し、図１１Ａに示す側面形状データに対しては、図１１Ｂに示すように、線分／ＹＺに垂直な多数の平面（Ｃ１，Ｃ２・・・Ｃｎ）が発生する。
【００８１】
次に、ステップＳ２０５において、交点抽出手段６８を通じて、各基準面に関し、前記発生された１つの平面と当該基準面に対応する投影図との交点を求め、その交点で最も離れた２点を抽出するというサイクルを前記発生された複数の平面分、繰り返し、その抽出した連続点列の座標を連続点列格納領域Ｚ１４に格納する。
【００８２】
具体的には、まず、図９Ｂに示す平面形状データに対して発生された多数の平面（Ａ１，Ａ２・・・Ａｎ）と該平面形状データとの交点が求められ、各平面（Ａ１，Ａ２・・・Ａｎ）に関し、最も離れた２点がそれぞれ抽出されて、図９Ｃに示すように、一群の連続点列（Ｐａ１，Ｐａ２，Ｐａ３・・・Ｐａｊ・・・Ｐａｎ）が生成される。その後、図１０Ｂに示す正面形状データに対して発生された多数の平面（Ｂ１，Ｂ２・・・Ｂｎ）と該平面形状データとの交点が求められ、各平面（Ｂ１，Ｂ２・・・Ｂｎ）に関し、最も離れた２点がそれぞれ抽出されて、図１０Ｃに示すように、一群の連続点列（Ｐｂ１，Ｐｂ２，Ｐｂ３・・・Ｐｂｊ・・・Ｐｂｎ）が生成される。
【００８３】
そして、図１１Ｂに示す側面形状データに対して発生された多数の平面（Ｃ１，Ｃ２・・・Ｃｎ）と該平面形状データとの交点が求められ、各平面（Ｃ１，Ｃ２・・・Ｃｎ）に関し、最も離れた２点がそれぞれ抽出されて、図１１Ｃに示すように、一群の連続点列（Ｐｃ１，Ｐｃ２，Ｐｃ３・・・Ｐｃｊ・・・Ｐｃｎ）が生成される。
【００８４】
次に、ステップＳ２０６において、最外郭作成手段７０を通じて、各基準面に関し、前記交点抽出手段６８にて抽出された交点を直線で結んで一つの輪郭曲線を作成することにより、その基準面における最外郭ラインとする。
【００８５】
具体的には、まず、図９Ｃに示す一群の連続点列（Ｐａ１，Ｐａ２，Ｐａ３・・・Ｐａｊ・・・Ｐａｎ）がシリーズに直線で結ばれることにより、図９Ｄに示すように、平面形状データに関する最外郭ラインＬｘｙが作成され、図１０Ｃに示す一群の連続点列（Ｐｂ１，Ｐｂ２，Ｐｂ３・・・Ｐｂｊ・・・Ｐｂｎ）がシリーズに直線で結ばれることにより、図１０Ｄに示すように、正面形状データに関する最外郭ラインＬｘｚが作成され、図１１Ｃに示す一群の連続点列（Ｐｃ１，Ｐｃ２，Ｐｃ３・・・Ｐｃｊ・・・Ｐｃｎ）がシリーズに直線で結ばれることにより、図１１Ｄに示すように、側面形状データに関する最外郭ラインＬｙｚが作成される。このとき、ねじれの位置にある軸を法線とする面に関する図形データの最外郭ラインや、セクション図に関する図形データの最外郭ラインも作成される。
【００８６】
生成された各最外郭ラインＬｘｙ，Ｌｘｚ及びＬｙｚのデータは、データＲＡＭ１２における所定の格納領域、例えば最外郭ライン格納領域Ｚ２に格納される。そして、前記ステップＳ２０６での処理が終了した段階で、この最外郭ライン抽出手段（最外郭ライン抽出サブルーチン）４４が終了する。
【００８７】
次に、図３のメインルーチンに戻り、次のステップＳ６において、立体要素作成手段（立体要素作成サブルーチン）４６に入る。
【００８８】
この立体要素作成手段４６は、図１２に示すように、データＲＡＭ１２の最外郭ライン格納領域Ｚ２から最外郭ラインのデータを読み込む最外郭ライン読込み手段８０と、読み込まれた最外郭ラインをその対応する基準面の法線方向に所定の長さだけ延ばす変形手段８２と、該変形手段８２を通じて引き延ばされることにより形づくられる例えば３つの立体図形に関するデータをそれぞれ立体要素データとしてデータＲＡＭ１２の立体要素格納領域Ｚ３に格納する立体要素格納手段８４とを有して構成されている。
【００８９】
そして、この立体要素作成手段（立体要素作成サブルーチン）４６は、図１３に示すように、まず、ステップＳ３０１において、最外郭ライン読込み手段８０を通じて、データＲＡＭ１２の最外郭ライン格納領域Ｚ２から最外郭ラインを読み込む。
【００９０】
次に、ステップＳ３０２において、変形手段８２を通じて、前記読み込まれた最外郭ラインをその対応する基準面の法線方向に所定の長さだけ延ばして一つの立体要素を作成する。
【００９１】
具体的には、図９Ｄに示す平面形状に関する最外郭ラインＬｘｙについては、その基準面がｘｙ平面であることから、該最外郭ラインＬｘｙがｚ軸方向に引き延ばされて、図１４Ａに示すように、前記最外郭ラインＬｘｙにて形成される面形状を横断面とし、かつ軸方向をｚ軸とする筒状の立体要素（以下、便宜的に第１の立体要素Ｓ１と記す）が作成される。
【００９２】
図１０Ｄに示す正面形状に関する最外郭ラインＬｘｚについては、その基準面がｘｚ平面であることから、該最外郭ラインＬｘｚがｙ軸方向に引き延ばされて、図１４Ｂに示すように、前記最外郭ラインＬｘｚにて形成される面形状を横断面とし、かつ軸方向をｙ軸とする筒状の立体要素（以下、便宜的に第２の立体要素Ｓ２と記す）が作成される。
【００９３】
図１１Ｄに示す側面形状に関する最外郭ラインＬｙｚについては、その基準面がｙｚ平面であることから、該最外郭ラインＬｙｚがｘ軸方向に引き延ばされて、図１４Ｃに示すように、前記最外郭ラインＬｙｚにて形成される面形状を横断面とし、かつ軸方向をｘ軸とする筒状の立体要素（以下、便宜的に第３の立体要素Ｓ３と記す）が作成される。
【００９４】
また、直交ＸＹＺ軸についてねじれの位置にある軸を法線とする面に関する図形データの最外郭ラインについては、該最外郭ラインが前記法線方向に引き延ばされて前記最外郭ラインにて形成される面形状を横断面とし、かつ軸方向を前記法線方向とする筒状の立体要素が作成され、セクション図に関する図形データの最外郭ラインについては、該最外郭ラインがその投影方向に引き延ばされて前記最外郭ラインにて形成される面形状を横断面とし、かつ軸方向を前記投影方向とする筒状の立体要素が作成される。
【００９５】
次に、ステップＳ３０３において、立体要素格納手段８４を通じて、前記作成された第１〜第３の立体要素Ｓ１〜Ｓ３を含むすべての立体要素がデータＲＡＭ１２における所定の格納領域、例えば立体要素格納領域Ｚ３にそれぞれ格納される。
【００９６】
前記ステップＳ３０３での処理が終了した段階で、この立体要素作成手段（立体要素作成サブルーチン）４６が終了する。
【００９７】
次に、図３のメインルーチンに戻り、次のステップＳ７において、立体要素合成手段（立体要素合成サブルーチン）４８に入る。
【００９８】
この立体要素合成手段４８は、図１５に示すように、割当て情報テーブルＴＢＬに登録されている図形データの割当て順に従って立体要素格納領域Ｚ３から対応する立体要素データを読み出すデータ読出し手段９０と、該データ読出し手段９０を通じて順次読み出された立体要素データを割当て情報テーブルＴＢＬに登録されている論理演算情報に基づいて演算して各立体要素データを合成する論理演算手段９２を有する。
【００９９】
そして、この立体要素合成手段（立体要素合成サブルーチン）４８は、図１６に示すように、まず、ステップＳ４０１において、データ読出し手段９０を通じて、割当て情報テーブルＴＢＬに登録されている図形データの割当て順に従って立体要素格納領域Ｚ３から対応する立体要素データを順次読み出す。
【０１００】
次に、ステップＳ４０２において、論理演算手段９２を通じて、前記データ読出し手段９０を通じて読み出された立体要素データに対して割当て情報テーブルＴＢＬに登録されている論理演算情報に基づいて演算することにより、すべての立体要素データを合成する。
【０１０１】
例えば、割当て情報テーブルＴＢＬに登録されている図形データがすべて直交ＸＹＺ座標系に関するものである場合、その論理演算手順は、例えば図１７に示すように、まず、第１の立体要素（ＳＯＬＩＤ−１）と第２の立体要素（ＳＯＬＩＤ−２）との論理積をとって第ｋ番目の立体要素（ＳＯＬＩＤ−ｋ）とし、次に、この第ｋ番目の立体要素（ＳＯＬＩＤ−ｋ）と第３の立体要素（ＳＯＬＩＤ−３）との論理積をとる。以下同様に、順次立体要素の論理積をとって第ｘ番目の立体要素（ＳＯＬＩＤ−ｘ）とし、最後に前記第ｘ番目の立体要素（ＳＯＬＩＤ−ｘ）と第ｉ番目の立体要素（ＳＯＬＩＤ−ｉ）との論理積をとって、最終的な立体要素（ＳＯＬＩＤ）、即ち、２次元ＣＡＤデータに基づく３次元ＣＡＤデータを作成する。
【０１０２】
具体的に、図１４で示す第１〜第３の立体要素Ｓ１〜Ｓ３に基づいて説明すると、まず、データ読出し手段９０を通じて、図１４Ａ及びＢに示す第１及び第２の立体要素Ｓ１及びＳ２に関するデータが読み出され、次の論理演算手段９２を通じて、図１８Ａに示すように、第１の立体要素Ｓ１と第２の立体要素Ｓ２の論理積が演算されて、図１８Ｂに示すような合成要素Ｓ１２が作成される。
【０１０３】
次に、データ読出し手段９０を通じて、第３の立体要素Ｓ３が読み出され、更に、論理演算手段９２を通じて、図１９Ａに示すように、前記合成要素Ｓ１２と第３の立体要素Ｓ３との論理積が演算されて、図１９Ｂに示すような立体図Ｓ、即ち、図６Ａ〜Ｃで示す平面形状データ、正面形状データ及び側面形状データに基づく３次元ＣＡＤデータが完成する。
【０１０４】
前記処理は、例えば直交ＸＹＺ軸についてねじれの位置にある軸を法線とする面に関する図形データについても同様であるため、その説明は省略する。
【０１０５】
一方、２次元ＣＡＤデータに、セクション図に関する図形データが含まれている場合には、図４に示す基準形状割当て手段５２にて割り当てられたｘｚ平面に関する図形データの立体要素とセクション図に関する立体要素との論理積が演算されて一つのセクション立体図形データが作成され、更に、セクション図以外の図形データに関するすべての立体要素間の論理積演算にて作成された立体図形データと前記セクション立体図形データとの論理和が演算されて、セクション図が含まれた２次元ＣＡＤデータに関する３次元ＣＡＤデータが作成される。
【０１０６】
作成された３次元ＣＡＤデータは、データＲＡＭ１２における所定の格納領域、例えば立体図格納領域Ｚ４に格納される。そして、この３次元ＣＡＤデータは、立体図変換プログラムとは別のプログラムを通じて、画像表示用のデータに変換されて図形出力装置２８あるいはモニタ３０に出力され、白紙上あるいはモニタ３０の画面上に、２次元ＣＡＤデータに基づく立体図として印刷あるいは表示されることになる。
【０１０７】
なお、最外郭ライン抽出手段４４での最外郭ラインの抽出処理によって消去された細かい部材のライン、例えば孔の円形ラインや突起等のラインは、前記立体図変換プログラムにて作成された３次元ＣＡＤデータに付加されることになる。この場合、立体とされた製品の外形の方向性を考慮して付加されることになるが、孔の円形ラインや突起等のラインは非常に簡単な図形であるため、その付加作業は短時間で終了することとなる。
【０１０８】
このように、本実施の形態に係る３次元ＣＡＤシステムにおいては、２次元ＣＡＤデータの各基準面における最外郭ラインを筒状に引き延ばしてなる複数の立体要素を作成し、これら複数の立体要素を合成することにより３次元ＣＡＤデータを作成するようにしたので、最も時間のかかる外形の立体図をオペレータからのデータ入力なしに、あるいは最小限のデータ入力によって自動的に作図することができ、オペレータの労力及び操作時間を９割程度短縮することができる。
【０１０９】
また、直交ＸＹＺ座標系に関する２次元ＣＡＤデータのほか、その他の座標系における平面に関する図形データ、例えば直交ＸＹＺ軸についてねじれの位置にある軸を法線とする面に関する図形データや、製品について任意の方向から見た一部投影図（セクション図）に関する図形データが含まれている場合においても、直交ＸＹＺ座標系に関する図形データのみが含まれた２次元ＣＡＤデータについての演算処理と同様に簡単に行うことができるため、プログラム・ステップ数の削減及びシステム保守において非常に有利になる。
【０１１０】
これは、ＣＡＤ操作に対する困難性の排除（操作自体のほか、ＣＡＤ操作は困難であるという意識の排除を含む）につながり、ＣＡＤシステムの利用率の増大、自動車や自動二輪車、建築、造船、電子機器等の３次元設計の実用化を大幅に促進させることができる。
【０１１１】
特に、本実施の形態に係る３次元ＣＡＤシステムでは、最外郭ライン抽出手段４４において、製品の各基準面における最外郭ラインが、複数の直線を結んで構成される一つの輪郭曲線とされることから、その後の立体要素作成手段４６での立体要素の作成処理及び立体要素合成手段４８での合成処理が容易になる。その結果、製品の立体図を迅速に作成することが可能となり、しかも、プログラムのステップ数も少なくすることができ、プログラム容量の削減化を図ることができる。
【０１１２】
図２２に、本実施の形態に係る３次元ＣＡＤシステムを用いて、図２０に示すシリンダブロックの３面図からその立体図を作成した例と、図２１に示すシリンダブロックの３面図（セクション図を含む）からその立体図を作成した例を示す。
【０１１３】
なお、この発明は上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【０１１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る３次元ＣＡＤシステムによれば、２次元ＣＡＤ図から３次元ＣＡＤ図を作成する時間を大幅に短縮でき、しかも、ＣＡＤオペレータの入力作業並びに２次元図形データの種類に拘わらずプログラム上での演算処理を簡単化することができるという効果が達成される。
【０１１７】
また、本発明に係る画像データ変換方法によれば、２次元ＣＡＤデータの各基準面における最外郭ラインを筒状に引き延ばしてなる複数の立体要素を作成し、これら複数の立体要素を合成することにより３次元ＣＡＤデータが作成されることとなるため、最も時間のかかる外形の立体図をオペレータからのデータ入力なしに、あるいは最小限のデータ入力によって自動的に作図することができ、オペレータの労力及び操作時間を９割程度短縮することができる。
【０１１８】
また、直交ＸＹＺ座標系に関する２次元ＣＡＤデータのほか、その他の座標系における平面に関する図形データ、例えば直交ＸＹＺ軸についてねじれの位置にある軸を法線とする面に関する図形データや、製品について任意の方向から見た一部投影図（セクション図）に関する図形データが含まれている場合においても、簡単な演算処理で行うことができ、プログラム・ステップ数の削減及びシステム保守において非常に有利になる。
【０１２０】
また、２次元ＣＡＤ図から３次元ＣＡＤ図を作成する時間を大幅に短縮でき、しかも、ＣＡＤオペレータの入力作業並びに２次元図形データの種類に拘わらずプログラム上での演算処理を簡単化することができるという効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る３次元ＣＡＤシステムを２次元ＣＡＤ図から３次元ＣＡＤ図に変換する場合に適用した実施の形態例（以下、単に実施の形態に係る３次元ＣＡＤシステムと記す）のハード構成を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態に係る３次元ＣＡＤシステムに組み込まれる立体図変換手段の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】立体図変換手段の処理動作を示すフローチャートである。
【図４】立体図変換手段に含まれる図形割当て手段の構成を示す機能ブロック図である。
【図５】図形割当て手段の処理動作を示すフローチャートである。
【図６】製品の２次元ＣＡＤデータを図形割当て手段にて３つの基準面に割り当てた状態を示す説明図であり、同図Ａは平面形状データをｘｙ平面に割り当てた例を示し、同図Ｂは正面形状データをｘｚ平面に割り当てた例を示し、同図Ｃは側面形状データをｙｚ平面に割り当てた例を示す。
【図７】立体図変換手段に含まれる最外郭ライン抽出手段の構成を示す機能ブロック図である。
【図８】最外郭ライン抽出手段の処理動作を示すフローチャートである。
【図９】平面形状データから最外郭ラインを抽出するまでの処理を示す説明図であり、同図Ａは平面形状データをｘｙ平面に投影させ、その投影図が取りうるｘｙ平面上での最大座標値及び最小座標値を求め、更にこれら最大座標と最小座標間を結ぶ線分／ＸＹを求めた例を示し、同図Ｂは線分／ＸＹに垂直な多数の平面を発生させた例を示し、同図Ｃは発生させた多数の平面と平面形状データとの交点を求めて、一群の連続点列を生成した例を示し、同図Ｄは生成された一群の連続点列を直線で結んで一つの輪郭曲線（最外郭ライン）を作成した例を示す。
【図１０】正面形状データから最外郭ラインを抽出するまでの処理を示す説明図であり、同図Ａは正面形状データをｘｚ平面に投影させ、その投影図が取りうるｘｚ平面上での最大座標値及び最小座標値を求め、更にこれら最大座標と最小座標間を結ぶ線分／ＸＺを求めた例を示し、同図Ｂは線分／ＸＺに垂直な多数の平面を発生させた例を示し、同図Ｃは発生させた多数の平面と平面形状データとの交点を求めて、一群の連続点列を生成した例を示し、同図Ｄは生成された一群の連続点列を直線で結んで一つの輪郭曲線（最外郭ライン）を作成した例を示す。
【図１１】側面形状データから最外郭ラインを抽出するまでの処理を示す説明図であり、同図Ａは側面形状データをｙｚ平面に投影させ、その投影図が取りうるｙｚ平面上での最大座標値及び最小座標値を求め、更にこれら最大座標と最小座標間を結ぶ線分／ＹＺを求めた例を示し、同図Ｂは線分／ＹＺに垂直な多数の平面を発生させた例を示し、同図Ｃは発生させた多数の平面と平面形状データとの交点を求めて、一群の連続点列を生成した例を示し、同図Ｄは生成された一群の連続点列を直線で結んで一つの輪郭曲線（最外郭ライン）を作成した例を示す。
【図１２】立体図変換手段に含まれる立体要素作成手段の構成を示す機能ブロック図である。
【図１３】立体要素作成手段の処理動作を示すフローチャートである。
【図１４】立体要素作成手段にて作成される立体要素の一例を示す斜視図であり、同図Ａは図９Ｄの平面形状データに関する最外郭ラインに基づいて立体要素を作成した例を示し、同図Ｂは図１０Ｄの正面形状データに関する最外郭ラインに基づいて立体要素を作成した例を示し、同図Ｃは図１１Ｄの側面形状データに関する最外郭ラインに基づいて立体要素を作成した例を示す。
【図１５】立体図変換手段に含まれる立体要素合成手段の構成を示す機能ブロック図である。
【図１６】立体要素合成手段の処理動作を示すフローチャートである。
【図１７】立体要素合成手段での立体要素の合成手順を示す説明図である。
【図１８】平面形状データに基づく第１の立体要素と正面形状データに基づく第２の立体要素との合成を示す説明図であり、同図Ａは第１の立体要素と第２の立体要素を合成した状態を示し、同図Ｂは合成によって作成された合成要素の外観形状を示す。
【図１９】合成要素と側面形状データに基づく第３の立体要素との合成を示す説明図であり、同図Ａは合成要素と第３の立体要素を合成した状態を示し、同図Ｂは合成（論理積演算）によって作成された立体図を示す。
【図２０】シリンダブロックを示す３面図であり、同図Ａは平面図、同図Ｂは正面図、同図Ｃは側面図を示す。
【図２１】シリンダブロックを示す３面図であり、同図Ａは平面図、同図Ｂは正面図、同図Ｃはセクション図を示す。
【図２２】本実施の形態に係る３次元ＣＡＤシステムにて、図２０又は図２１に示すシリンダブロックの３面図からシリンダブロックの立体図を作成した状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０…動作用ＲＡＭ              １２…データＲＡＭ
１４…入出力ポート              １６…ＣＰＵ
１８…第１の外部記憶装置        ２０…第２の外部記憶装置
２２…第３の外部記憶装置        ２４…キー入力装置
２６…座標入力装置              ２８…図形出力装置
３０…モニタ                    ４０…データ読込み手段
４２…図形割当て手段            ４４…最外郭ライン抽出手段
４６…立体要素作成手段          ４８…立体要素合成手段
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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