JPS60220804A - 立体形状作製装置 - Google Patents
立体形状作製装置Info
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- JPS60220804A JPS60220804A JP7721284A JP7721284A JPS60220804A JP S60220804 A JPS60220804 A JP S60220804A JP 7721284 A JP7721284 A JP 7721284A JP 7721284 A JP7721284 A JP 7721284A JP S60220804 A JPS60220804 A JP S60220804A
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- G05B2219/30—Nc systems
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- G05B2219/30—Nc systems
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、人物等の立体形状を有する物から立体像等の
立体形状を形成する方法及び装置に関する。
立体形状を形成する方法及び装置に関する。
（従来技術）
従来、立体形状を有する物体から、これを同等の立体形
状を形成するために、倣い工作機械、鋳盤、反転型等を
用いていた。
状を形成するために、倣い工作機械、鋳盤、反転型等を
用いていた。
しかしながら、工作機械、鋳型等の寸法的制限により、
立体形状を成形できる対象物に制約され、複雑な形状で
凹凸の顕著な対象物体から立体形状を複製するのは困難
であるという問題点を有していた。また、対象物体が軟
算である場合に、その物体を複製するためには高度な熟
練が要求されるとともに芸術的なセンスも要求されると
いう問題点があった。
立体形状を成形できる対象物に制約され、複雑な形状で
凹凸の顕著な対象物体から立体形状を複製するのは困難
であるという問題点を有していた。また、対象物体が軟
算である場合に、その物体を複製するためには高度な熟
練が要求されるとともに芸術的なセンスも要求されると
いう問題点があった。
（発明の目的）
本発明は上述の従来技術の有する問題点を解決するため
になされたもので、対象物体の形状の複雑さの如何を問
わず、また対象物体の硬度の如何を問わずに、対象物体
となる立体形状と同等もしくは一定比率の立体形状を形
成する装置を提供することを目的とする。
になされたもので、対象物体の形状の複雑さの如何を問
わず、また対象物体の硬度の如何を問わずに、対象物体
となる立体形状と同等もしくは一定比率の立体形状を形
成する装置を提供することを目的とする。
（発明の構成）
本発明によれば上述の目的を達成するために、（１）立
体形状を有する対象物体から立体形状を作成する装置で
あって、 ビーム光を前記対象物体の水平方向に一定範囲で走査さ
せるビーム光照射手段と、 前記対象物体の水平方向における同一水平面上の全周を
、前記ビーム光照射手段のビーム光を照射させる全周照
射手段と、 前記全周照射手段の対象物体への垂直位置を可動させる
垂直位置可動手段と、 前記全周照射手段及び垂直位置可動手段により対象物体
に照射されたビーム光による同一水平面上における対象
物体の表面の光１象を連続的に撮像する撮像手段と、前
記撮像手段により得られる光像の軌跡形状と前記ビーム
光照射装置及び前記撮像手段との幾可学的関係から、前
記水平面に関する前記対象物体表面の断面形状を計測す
る断面計測手段と、 前記計測された対象物体表面の断面形状に基づいて、前
記ビーム光の直径に一定比率の肉厚を有する薄板で、前
記断面形状に同一もしくは相似の形状の型板を作成する
型板形成手段と、を備え、前記彫版を重ね合せることに
より立体形状を成形することを特徴とする立体形状成形
装置とした。
体形状を有する対象物体から立体形状を作成する装置で
あって、 ビーム光を前記対象物体の水平方向に一定範囲で走査さ
せるビーム光照射手段と、 前記対象物体の水平方向における同一水平面上の全周を
、前記ビーム光照射手段のビーム光を照射させる全周照
射手段と、 前記全周照射手段の対象物体への垂直位置を可動させる
垂直位置可動手段と、 前記全周照射手段及び垂直位置可動手段により対象物体
に照射されたビーム光による同一水平面上における対象
物体の表面の光１象を連続的に撮像する撮像手段と、前
記撮像手段により得られる光像の軌跡形状と前記ビーム
光照射装置及び前記撮像手段との幾可学的関係から、前
記水平面に関する前記対象物体表面の断面形状を計測す
る断面計測手段と、 前記計測された対象物体表面の断面形状に基づいて、前
記ビーム光の直径に一定比率の肉厚を有する薄板で、前
記断面形状に同一もしくは相似の形状の型板を作成する
型板形成手段と、を備え、前記彫版を重ね合せることに
より立体形状を成形することを特徴とする立体形状成形
装置とした。
（発明の効果）
本発明によれば、対象物体の形状の複雑さの如何を問わ
ず、また対象物体の硬度の如何を問わず、対象物体と同
一もしくは一定比率（拡大、縮小）した立体形状を容易
に作ることができる。
ず、また対象物体の硬度の如何を問わず、対象物体と同
一もしくは一定比率（拡大、縮小）した立体形状を容易
に作ることができる。
（実施例）
以下、本発明の一実施例を添付図面により説明する。第
１ａ図及び第１ｂ図は実施列の構成の一部を示す図で、
説明を容易にするために人物の顔を簡略化したモデル１
を対象物体とした。そして、モデル１に対する座標軸を
設定して、以後に説明するビーム光の照射位置及び光像
の撮像装置の位置の基準とする。座標軸はモデル１の底
面中心を原点Ｇとし、第１ａ図の立面図において原点Ｇ
から水平の方向をＸ軸、原点から垂直の方向をＹ軸、Ｉ
ｇＩｂ図の正面図において、対象物体であるモデル１の
垂直中心線を２軸としている。
１ａ図及び第１ｂ図は実施列の構成の一部を示す図で、
説明を容易にするために人物の顔を簡略化したモデル１
を対象物体とした。そして、モデル１に対する座標軸を
設定して、以後に説明するビーム光の照射位置及び光像
の撮像装置の位置の基準とする。座標軸はモデル１の底
面中心を原点Ｇとし、第１ａ図の立面図において原点Ｇ
から水平の方向をＸ軸、原点から垂直の方向をＹ軸、Ｉ
ｇＩｂ図の正面図において、対象物体であるモデル１の
垂直中心線を２軸としている。
ビーム光照射装置２は、発光源４例えばレーデから対象
物体たるモデル１に厚み社（例えば０．５羽）のビーム
光２′を照射する。ビーム光２′はＺ軸に下した垂線を
中心線とし、回動ミラー等及び光学的レンズ系により回
動角度（θ）で厚み晶のビーム光２′を対象物体たるモ
デルに走査しつつ照射する。このビーム光の平面をＸ−
Ｙ軸系平面とし、Ｚ軸の原点ＺＯを対象物体であるモデ
ル１の最下端に置く。
物体たるモデル１に厚み社（例えば０．５羽）のビーム
光２′を照射する。ビーム光２′はＺ軸に下した垂線を
中心線とし、回動ミラー等及び光学的レンズ系により回
動角度（θ）で厚み晶のビーム光２′を対象物体たるモ
デルに走査しつつ照射する。このビーム光の平面をＸ−
Ｙ軸系平面とし、Ｚ軸の原点ＺＯを対象物体であるモデ
ル１の最下端に置く。
二次元撮像装置であるＩＴＶカメラ３は、ビーム光照射
装置２の下方に一定の距離をもって配置する。そして、
ビーム光照射装置２のビーム光２′とＩＴＶカメラ３の
光軸とはＺ軸を通るＸ−Ｙ軸系平面に対して一定の角度
βを有し、Ｉ′Ｉ′ｖカメラ３の視野角はαである。ビ
ーム光照射装置２及びＩＴＶカメラ３は案内柱７内を摺
動案内される架台８に固定され、架台５はボールネジ軸
５に螺合するポールナツト６に固定する。ボールネジ軸
５にはステップモータ（図示しない）に接続され、該ス
テップモータはげ一ム光の直径泣の高さだけｆ−ルナッ
ト６、即ち架台８を段階的に上下に駆動する。
装置２の下方に一定の距離をもって配置する。そして、
ビーム光照射装置２のビーム光２′とＩＴＶカメラ３の
光軸とはＺ軸を通るＸ−Ｙ軸系平面に対して一定の角度
βを有し、Ｉ′Ｉ′ｖカメラ３の視野角はαである。ビ
ーム光照射装置２及びＩＴＶカメラ３は案内柱７内を摺
動案内される架台８に固定され、架台５はボールネジ軸
５に螺合するポールナツト６に固定する。ボールネジ軸
５にはステップモータ（図示しない）に接続され、該ス
テップモータはげ一ム光の直径泣の高さだけｆ−ルナッ
ト６、即ち架台８を段階的に上下に駆動する。
対象物体であるモデル１の外周全周をビーム光２′で照
射しく全周照射手段）、且つ２次元撮１象装置であるＩ
ＴＶカメラ３をこれに対応してその外周全周を撮像する
ために、この実施例では、それぞれ４台のビーム光照射
装置２と２次元撮像装置であるＩＴＶカメラ３とを対象
物体たるモデルを囲んで配置して・いる。この場合、対
象物体であるモデル１の２軸に対するＩＴＶカメラ３と
の距離を等距離に配置し、ＩＴＶカメラ３の光学的倍率
を等しくして、それぞれのＩＴＶカメラ３の対象物体で
あるモデル１のビーム光２勺こよる光像を直接比較し、
光像の計測データーの処理をする。
射しく全周照射手段）、且つ２次元撮１象装置であるＩ
ＴＶカメラ３をこれに対応してその外周全周を撮像する
ために、この実施例では、それぞれ４台のビーム光照射
装置２と２次元撮像装置であるＩＴＶカメラ３とを対象
物体たるモデルを囲んで配置して・いる。この場合、対
象物体であるモデル１の２軸に対するＩＴＶカメラ３と
の距離を等距離に配置し、ＩＴＶカメラ３の光学的倍率
を等しくして、それぞれのＩＴＶカメラ３の対象物体で
あるモデル１のビーム光２勺こよる光像を直接比較し、
光像の計測データーの処理をする。
次に第２ａ図及び第２ｂ図により対象物体であるモデル
１に対するビーム光照射装置２とＩＴＶカメラ３との幾
何学的な位置関係を説明する。
１に対するビーム光照射装置２とＩＴＶカメラ３との幾
何学的な位置関係を説明する。
第２ａ図において、ビーム光照射装置２のビーム光２の
回動角度はθであり、Ｙ軸に対する視野限界８ＬＭが０
から＋Ｙｍとなり、対象物体であるモデル１の原点Ｇで
のＹ軸位置はＹｍ／７となる。
回動角度はθであり、Ｙ軸に対する視野限界８ＬＭが０
から＋Ｙｍとなり、対象物体であるモデル１の原点Ｇで
のＹ軸位置はＹｍ／７となる。
１台のビーム光照射装置２がモデル１の全周を照射する
ために必要な照射範囲は原点Ｇを中心として９０°の範
囲であり、Ｙ軸のＹＬＩとＹＬ２との範囲になる。ビー
ム光照射装置２から対象物体であるモデル１に照射ｒる
ビーム光２′はＺ軸上で２仄元撮像装置であるＩＴＶカ
メラ３の光軸３′と一定の角度１／ｌで交差し、この２
軸上への投影位置をｚｌとする。このとき、ビーム光照
射装置２から対象物体１に照射されたビーム光を２次元
撮像装置であるＩＴＶカメラ３で撮像すると、対象物体
であるモデル１のこの断面における光像はｆｇ６図に示
すように、ビーム光の連続による蟻状の画像となる光像
平面が得られる。この光像平面において、線分１０は前
述の２１を通りＹ軸と平行な直線の像である。又第６図
に示した点Ｐ１は第２図に示すビーム光の光像の点Ｐ１
の像であり、これは対象物体であるモデル１の表面上に
照射されたビーム光の任意の一点である。
ために必要な照射範囲は原点Ｇを中心として９０°の範
囲であり、Ｙ軸のＹＬＩとＹＬ２との範囲になる。ビー
ム光照射装置２から対象物体であるモデル１に照射ｒる
ビーム光２′はＺ軸上で２仄元撮像装置であるＩＴＶカ
メラ３の光軸３′と一定の角度１／ｌで交差し、この２
軸上への投影位置をｚｌとする。このとき、ビーム光照
射装置２から対象物体１に照射されたビーム光を２次元
撮像装置であるＩＴＶカメラ３で撮像すると、対象物体
であるモデル１のこの断面における光像はｆｇ６図に示
すように、ビーム光の連続による蟻状の画像となる光像
平面が得られる。この光像平面において、線分１０は前
述の２１を通りＹ軸と平行な直線の像である。又第６図
に示した点Ｐ１は第２図に示すビーム光の光像の点Ｐ１
の像であり、これは対象物体であるモデル１の表面上に
照射されたビーム光の任意の一点である。
第２図において、Ｉ’ｆｆカメラ３の光軸を含みＹ軸に
平行な平面に対して点Ｐ１から下した垂線の長さを１１
とし、又第３図において点ｐｉ’から線分１０に下した
垂線の長さをＹｉ’とするとき、線分Ｐｉ’Ｙｉ’の長
さ、をΔｚｉとすれば、ａｉ ＝ １／ｎｘａｚｉ ｎ：ＩＴＶ用カメラの光学的倍率 となる。
平行な平面に対して点Ｐ１から下した垂線の長さを１１
とし、又第３図において点ｐｉ’から線分１０に下した
垂線の長さをＹｉ’とするとき、線分Ｐｉ’Ｙｉ’の長
さ、をΔｚｉとすれば、ａｉ ＝ １／ｎｘａｚｉ ｎ：ＩＴＶ用カメラの光学的倍率 となる。
この場合Δｚ１は次の様にめる。
第６図に示すようＣＣＩＴＶ用カメラの一画面は１本（
一般に２４０〜５００本程度）の走査線で構成されてい
て、これを上部から順にＳｌ、Ｓ２．・・・８ｎ・・・
・３ｒとする。第４図に示すようにＩＴＶ力・メラ３か
らは画面の開始信号ｖＢＬが出力され、次に第１回目の
水平走査信号ＨＢＬが出力されたのちに鍬の明暗信号に
応じた映像信号が一部時間ｔａでＳ１上を走査する。次
いでＳｌ上の走査が終了すると再びＨＢＬ信号が出力さ
れ映像信号はＳ２から順次走査する。ここで、Ｓｎ上の
走査においてビーム光２′の光１象があると♂−ム光映
１象信号ＢＨ８として映像信号Ｈ８中に顕著に現われる
。そして、Ｓｒの走査迄順次繰返えされて１画面の走査
が終了する。
一般に２４０〜５００本程度）の走査線で構成されてい
て、これを上部から順にＳｌ、Ｓ２．・・・８ｎ・・・
・３ｒとする。第４図に示すようにＩＴＶ力・メラ３か
らは画面の開始信号ｖＢＬが出力され、次に第１回目の
水平走査信号ＨＢＬが出力されたのちに鍬の明暗信号に
応じた映像信号が一部時間ｔａでＳ１上を走査する。次
いでＳｌ上の走査が終了すると再びＨＢＬ信号が出力さ
れ映像信号はＳ２から順次走査する。ここで、Ｓｎ上の
走査においてビーム光２′の光１象があると♂−ム光映
１象信号ＢＨ８として映像信号Ｈ８中に顕著に現われる
。そして、Ｓｒの走査迄順次繰返えされて１画面の走査
が終了する。
次いでこのＳｒの走査が終了するとモーターによりビー
ム光をΔｈだけＺ軸方向の隣接位置に移動した後、次の
１画面の開始信号ｖＢＬが出力されてることにより、前
述と同様に水平走査開始信号が順次出力されて新たな１
画面が走査される。
ム光をΔｈだけＺ軸方向の隣接位置に移動した後、次の
１画面の開始信号ｖＢＬが出力されてることにより、前
述と同様に水平走査開始信号が順次出力されて新たな１
画面が走査される。
第５図はこのＩＴＶ用カメラを用いてΔｚ１をめるため
の制御回路を示すブロック線図であり、３はＩ’ｆｆカ
メラであり、３１は分離回路で、■ＴＶカメラ３で撮影
したビーム光２′の光像の映像信号Ｈ８と水平走査開始
信号ＨＢＬと画面開始信号’ＶＢＬといつとを分離回路
３１に入力し、分離回路３１で映像信号とＨＢＬＸｖＢ
Ｌとを分離する。２０はカウンターで、水平走査開始信
号ＨＢＬの数を計数するための計数器であり、画面開始
信号ｖＢＬが発信したときにＯにリセットする。従って
カウンター２０は画面開始信号ｖＢＬが発信された後、
次のｖＢＬが発信される迄の水平走査開始信号ＨＢＬの
数を計数する。この様にして、カウンター２０で計数さ
れた内容に応じて走査線番号Ｓ１が検出する。この走査
線番号Ｓ１を検出すると、この走査線番号Ｓ１に乗算器
２１により走査線間隔△ｑを乗じ、ＳｌからＳ１迄の長
さを変換する。次いで減算器２２内でｒＸ４２の値（画
面の中央線、即ち第６図の線分１０の位置）から減算さ
れ、線分１０に対する走査点の垂直方向の長さを算出す
る。
の制御回路を示すブロック線図であり、３はＩ’ｆｆカ
メラであり、３１は分離回路で、■ＴＶカメラ３で撮影
したビーム光２′の光像の映像信号Ｈ８と水平走査開始
信号ＨＢＬと画面開始信号’ＶＢＬといつとを分離回路
３１に入力し、分離回路３１で映像信号とＨＢＬＸｖＢ
Ｌとを分離する。２０はカウンターで、水平走査開始信
号ＨＢＬの数を計数するための計数器であり、画面開始
信号ｖＢＬが発信したときにＯにリセットする。従って
カウンター２０は画面開始信号ｖＢＬが発信された後、
次のｖＢＬが発信される迄の水平走査開始信号ＨＢＬの
数を計数する。この様にして、カウンター２０で計数さ
れた内容に応じて走査線番号Ｓ１が検出する。この走査
線番号Ｓ１を検出すると、この走査線番号Ｓ１に乗算器
２１により走査線間隔△ｑを乗じ、ＳｌからＳ１迄の長
さを変換する。次いで減算器２２内でｒＸ４２の値（画
面の中央線、即ち第６図の線分１０の位置）から減算さ
れ、線分１０に対する走査点の垂直方向の長さを算出す
る。
他方１本の走査線の走査時間ｔａ ＋ ｍ等分した間隔
パルスを出力する発振器２３が設けられ、この間隔パル
スはカウンター２４で計数され、また間隔パルスは水平
走査開始信号ＨＢＬで０にリセットする。この場合それ
ぞれの走査線に対する水平走査開始信号ＨＢＬが出力さ
れる迄この前の走査線上での発振器２３からのパルスを
カウンター２４が計数し、次いでこの計数内容を乗算器
２６で、走査線の長さをｍ等分した長さへｙｅを乗する
。この様にしてＩＴｖカメラの映像面上の走査点の水平
位置が乗算器２６の出力信号から算出される。
パルスを出力する発振器２３が設けられ、この間隔パル
スはカウンター２４で計数され、また間隔パルスは水平
走査開始信号ＨＢＬで０にリセットする。この場合それ
ぞれの走査線に対する水平走査開始信号ＨＢＬが出力さ
れる迄この前の走査線上での発振器２３からのパルスを
カウンター２４が計数し、次いでこの計数内容を乗算器
２６で、走査線の長さをｍ等分した長さへｙｅを乗する
。この様にしてＩＴｖカメラの映像面上の走査点の水平
位置が乗算器２６の出力信号から算出される。
また、映像信号Ｈ８４明６１”、暗″０”という論理的
な２値に変換するために２値化回路２５を分離回路３１
の後方に接続し、映像信号Ｈ１９のみを２値化回路２５
で対象物体であるモデル１の外周に照射されたビーム光
像部分を“１”及びこれ以外の部分をＯｎとして出力す
る。
な２値に変換するために２値化回路２５を分離回路３１
の後方に接続し、映像信号Ｈ１９のみを２値化回路２５
で対象物体であるモデル１の外周に照射されたビーム光
像部分を“１”及びこれ以外の部分をＯｎとして出力す
る。
光像の垂直位置は２値化回路２５の出力１が”１”の瞬
間減算器２２の出力をデート回路２Ｔを介して記憶回路
２８に記憶させる。
間減算器２２の出力をデート回路２Ｔを介して記憶回路
２８に記憶させる。
光１象の水平位置は、２値化回路２５の出力が１”のと
き乗算器２６の出力を記憶回路３０に記憶させる。
き乗算器２６の出力を記憶回路３０に記憶させる。
この様にして、第５図に示したブロック線図に従い、１
画面の光像についての第３図に示したひとつの走査線Ｓ
１に対する垂直位置Δｚ１と水平位置Δｙ１とが決定さ
れる。なお１本の走査線ｌこついてΔＺｉ、Δｙ１が複
数検出される場合があるがこれをΔＺｉｐ〜Δｚｉｐ、
Δ７１１〜Δｙ１ｐとしてそのすべてを決定する。
画面の光像についての第３図に示したひとつの走査線Ｓ
１に対する垂直位置Δｚ１と水平位置Δｙ１とが決定さ
れる。なお１本の走査線ｌこついてΔＺｉ、Δｙ１が複
数検出される場合があるがこれをΔＺｉｐ〜Δｚｉｐ、
Δ７１１〜Δｙ１ｐとしてそのすべてを決定する。
このＩＴＶカメラの１画面からビーム光の平面における
２次元平面、即ちＸ−Ｙ軸系平面に変換すＹｊ ＝０１
−１×Δｙｉ ） ｎ Ｘｉ １ ＋（−＋−ｘΔ７１ ） ・・・（２）Ｉ、ｎ ｎ ： ＩＴＶカメラの光学的倍率 上記の演算は汎用のマイクロコンピュータ等により行な
う。
２次元平面、即ちＸ−Ｙ軸系平面に変換すＹｊ ＝０１
−１×Δｙｉ ） ｎ Ｘｉ １ ＋（−＋−ｘΔ７１ ） ・・・（２）Ｉ、ｎ ｎ ： ＩＴＶカメラの光学的倍率 上記の演算は汎用のマイクロコンピュータ等により行な
う。
そして、ビーム光２′をモデル１のすべてに照射するた
めにビーム光２′を段階的に上下に駆動する。
めにビーム光２′を段階的に上下に駆動する。
即ち、ビーム光照射装置２は架台８に固定されｆ−ルネ
ジ軸５に螺合するポールナツトに固定されているので、
ぜ−ルネジ軸５をモーター（図示しない）で回転させる
ことによりビーム光の直径（厚み）Δｈの高さだけ架台
８を段階的に２軸に対して上下に駆動する。
ジ軸５に螺合するポールナツトに固定されているので、
ぜ−ルネジ軸５をモーター（図示しない）で回転させる
ことによりビーム光の直径（厚み）Δｈの高さだけ架台
８を段階的に２軸に対して上下に駆動する。
そして、ビーム光により形成される平面、即ちＸ−Ｙ軸
系平面における対象物体であるモデル１の最下端ｚＯか
ら最上端Ｚｍまでビーム光２′の直径Δｈごとに、ビー
ム光２′により光像軌跡をめ、ビーム光の直径Δｈの変
化ごとのＸ−Ｙ軸平面における形状データ（Ｘｉ、Ｙｉ
）をめる。
系平面における対象物体であるモデル１の最下端ｚＯか
ら最上端Ｚｍまでビーム光２′の直径Δｈごとに、ビー
ム光２′により光像軌跡をめ、ビーム光の直径Δｈの変
化ごとのＸ−Ｙ軸平面における形状データ（Ｘｉ、Ｙｉ
）をめる。
このようにビーム光２′の直径Δｈごとにめられた形状
データ（Ｘｉ、Ｙｉ）に基づいてこれらのデータをＮＣ
レーデ切断機に入力して、薄板の厚さΔｈから、形状デ
ータと同一の型板を作り出す（型板形成手段）。これら
の型板を順次重ね合せることにより対象物体と同一形状
の立体形状を作成する。
データ（Ｘｉ、Ｙｉ）に基づいてこれらのデータをＮＣ
レーデ切断機に入力して、薄板の厚さΔｈから、形状デ
ータと同一の型板を作り出す（型板形成手段）。これら
の型板を順次重ね合せることにより対象物体と同一形状
の立体形状を作成する。
この実施例によれば、人の顔像等を対象物体した形状が
複雑で、表面が柔かい場合であっても容易に立体像を形
成できる。
複雑で、表面が柔かい場合であっても容易に立体像を形
成できる。
この実施例において、型板形成の際にビーム光の直径と
同じ肉厚の薄板を用いて、対象物体と同一形状としたが
、薄板の肉厚をビーム光の直径△ｈと一定比率にして、
形状データ（ｘｔ、Ｙｉ）も一定比率にすることにより
容易の拡大、縮小した立体像を形成できる。また、この
実施例では４台のビーム光照射装置とＩＴＶカメラとは
使用したが、第１ｂ図に示す台座９を設けて、台座９を
９０゜づつ回転させて１台のビーム光照射装置でビーム
光を照射させてＩＴＶカメラで撮像させてもよい。
同じ肉厚の薄板を用いて、対象物体と同一形状としたが
、薄板の肉厚をビーム光の直径△ｈと一定比率にして、
形状データ（ｘｔ、Ｙｉ）も一定比率にすることにより
容易の拡大、縮小した立体像を形成できる。また、この
実施例では４台のビーム光照射装置とＩＴＶカメラとは
使用したが、第１ｂ図に示す台座９を設けて、台座９を
９０゜づつ回転させて１台のビーム光照射装置でビーム
光を照射させてＩＴＶカメラで撮像させてもよい。
次に第６図から第７図により本発明の第２の実施例を説
明する。
明する。
第１冥施例においてはビーム光照射手段を一定角度の範
囲で走査する手段を用い、撮影手段として、二次元撮影
装置であるＩＴＶカメラを使用した。
囲で走査する手段を用い、撮影手段として、二次元撮影
装置であるＩＴＶカメラを使用した。
第２実施例では第６図に示すようにビーム光１２′をＹ
軸に平行に可動させるとともに撮影手段として一次元撮
影装置である一次元ラインセンサ、カメラを使用した。
軸に平行に可動させるとともに撮影手段として一次元撮
影装置である一次元ラインセンサ、カメラを使用した。
以下、説明する。
第６ａ図及び第６ｂ図において、１２はビーム光１２′
の照射するビーム光照射装置で、ビーム光１２′は平行
走査のみ行ない第１実施例と異なり一定角度範囲で走査
はしない。ビーム光照射装置１２はＹ軸方向及び２軸方
向に可動できる架台１８に固定され、発光源１４からＹ
−Ｚ軸系平面に垂直に直径Δｈのビーム光１２′を投光
し、架台１８をＹ軸方向に移動させながらビーム光１ｚ
を平行に走査し、対象物体であるモデル１に照射する。
の照射するビーム光照射装置で、ビーム光１２′は平行
走査のみ行ない第１実施例と異なり一定角度範囲で走査
はしない。ビーム光照射装置１２はＹ軸方向及び２軸方
向に可動できる架台１８に固定され、発光源１４からＹ
−Ｚ軸系平面に垂直に直径Δｈのビーム光１２′を投光
し、架台１８をＹ軸方向に移動させながらビーム光１ｚ
を平行に走査し、対象物体であるモデル１に照射する。
Ｙ軸方向の移動は、第１実施例で示したＺ軸方向の駆動
と同様にボールナツト及びボールネジ等をステッピング
モータ（図示しない）で可動させる。なお、１９はＹ軸
の位置検出器である。
と同様にボールナツト及びボールネジ等をステッピング
モータ（図示しない）で可動させる。なお、１９はＹ軸
の位置検出器である。
また架台１８にはビーム光照射装置１２のＺ軸と平行な
Ｆ方に１次元ラインセンサカメラ１３を配置して、Ｘ−
Ｙ平面に対し１次元ラインセンサカメラ１３の光軸が角
度βを為し、かつ、検出方向がＸ−Ｚ平面と平行となる
ように取りつけられている。
Ｆ方に１次元ラインセンサカメラ１３を配置して、Ｘ−
Ｙ平面に対し１次元ラインセンサカメラ１３の光軸が角
度βを為し、かつ、検出方向がＸ−Ｚ平面と平行となる
ように取りつけられている。
この実施例においても前述の架台１８を４組を配置して
対象物体１のＺ軸まわりの全周に関する形状を断点なく
検出しているが、ここではそのうちの１台について説明
している。
対象物体１のＺ軸まわりの全周に関する形状を断点なく
検出しているが、ここではそのうちの１台について説明
している。
第７ａ図及び第７ｂ図は対象物体であるモデル１に対す
るビーム光照射装置１２と一次元ラインセンサカメラ１
３との幾何学的な位置関係を示す図であり、（ａｌは立
面図、（ｂ）は正面図である。同図におけるＺｌはライ
ンセンサカメラ１３の光軸と２軸との交点である。
るビーム光照射装置１２と一次元ラインセンサカメラ１
３との幾何学的な位置関係を示す図であり、（ａｌは立
面図、（ｂ）は正面図である。同図におけるＺｌはライ
ンセンサカメラ１３の光軸と２軸との交点である。
一次元ラインセンサカメラ１３は第８ａ図に示すように
光学レンズ５０と１次元ラインセンサ５１で構成されて
おり、１次元ラインセンサ５１は第８ｂ図１ｂ＋に示す
ように微少な光検出素子４０を１列にＥヶ（一般に１２
８ケ、２５６ケ、５１２ケ、１０２４ケ・・・・・４０
９６ ）並べたものである。
光学レンズ５０と１次元ラインセンサ５１で構成されて
おり、１次元ラインセンサ５１は第８ｂ図１ｂ＋に示す
ように微少な光検出素子４０を１列にＥヶ（一般に１２
８ケ、２５６ケ、５１２ケ、１０２４ケ・・・・・４０
９６ ）並べたものである。
いまビーム光照射装置１２から照射されたビーム光１２
′と対象物体であるモデル１の表面との交点をＰｌとし
、点Ｐ１を一次元ラインセンサカメラ１３で撮像したと
きの１次元ラインセンサ上の像Ｐｉ’が１次元ラインセ
ンサ５１の第０番目の素子に、またＺｌの像Ｚ’ｉがＥ
／ ２番目の素子に結像したとする。第８ａ図におい
てラインセンサカメラ１２の光軸を含み、Ｙ軸に平行な
平面に対して点Ｐ１から下した垂線の長さを１１、また
１次元ラインセンサ５１の１つの素子のライン方向の長
さをΔｑとすれば次の関係が成り立つ ｎニラインセンサカメラの光学系の倍率なお像Ｐｉ’が
結像している１次元ラインセンサの素子番号ｅは次のよ
うにしてめる。
′と対象物体であるモデル１の表面との交点をＰｌとし
、点Ｐ１を一次元ラインセンサカメラ１３で撮像したと
きの１次元ラインセンサ上の像Ｐｉ’が１次元ラインセ
ンサ５１の第０番目の素子に、またＺｌの像Ｚ’ｉがＥ
／ ２番目の素子に結像したとする。第８ａ図におい
てラインセンサカメラ１２の光軸を含み、Ｙ軸に平行な
平面に対して点Ｐ１から下した垂線の長さを１１、また
１次元ラインセンサ５１の１つの素子のライン方向の長
さをΔｑとすれば次の関係が成り立つ ｎニラインセンサカメラの光学系の倍率なお像Ｐｉ’が
結像している１次元ラインセンサの素子番号ｅは次のよ
うにしてめる。
第８ｂ図に示すように１次元ラインセンサ５１の谷素子
には受光量（光の強弱×受光時間）に応じて載荷Δｑが
発生する。
には受光量（光の強弱×受光時間）に応じて載荷Δｑが
発生する。
４１は各素子に貯わえられた電荷を電荷／電圧変換器４
２へ接続するためのスイッチであり、制御回路４３から
の切換え信号ＣＨ８によって第１番目の素子からΔＴ待
時間とに順に１ケずつ開閉する。（同時には１ケのスイ
ッチのみが開で他はすべて閉となっている。） 第８Ｃ図は各素子の電荷が電荷／１を圧変換器４２で゛
螺圧に変換された後の出力螺圧波形である。
２へ接続するためのスイッチであり、制御回路４３から
の切換え信号ＣＨ８によって第１番目の素子からΔＴ待
時間とに順に１ケずつ開閉する。（同時には１ケのスイ
ッチのみが開で他はすべて閉となっている。） 第８Ｃ図は各素子の電荷が電荷／１を圧変換器４２で゛
螺圧に変換された後の出力螺圧波形である。
第１番目から第８番目までの素子のうち第０番目の素子
にはビーム光像が結像されているため、他の素子の出力
に比べて高いレベルの出力が得うれる。
にはビーム光像が結像されているため、他の素子の出力
に比べて高いレベルの出力が得うれる。
第９図は１次元ラインセンサ出力から素子番号ｅを検出
する回路である。
する回路である。
カウンタ４４はスイッチ開閉信号の数を計数するための
計数器であり、第１番目のスイッチ開閉信号が出力され
る直前に制御回路４３から出方されるスイッチ開閉開始
信号ＳＴＢで０にリセットされ、次のＳＴＢ信号までに
制御回路４３がら出力されるスイッチ開閉信号ＳＯ８の
数を計数する。したかってカウンタ４４の出力によって
現在開閉されているスイッチの番号を検知できる。
計数器であり、第１番目のスイッチ開閉信号が出力され
る直前に制御回路４３から出方されるスイッチ開閉開始
信号ＳＴＢで０にリセットされ、次のＳＴＢ信号までに
制御回路４３がら出力されるスイッチ開閉信号ＳＯ８の
数を計数する。したかってカウンタ４４の出力によって
現在開閉されているスイッチの番号を検知できる。
２値化回路４５は電荷／電圧変換器４２の出力電圧を明
″１”暗″０”という°論理的な２値に変換する回路で
あり、対象物体であるモデル１の表面上でビーム光が照
射されている部分（ｐｔ点、）を６１”、それ以外を１
０”として出力する。
″１”暗″０”という°論理的な２値に変換する回路で
あり、対象物体であるモデル１の表面上でビーム光が照
射されている部分（ｐｔ点、）を６１”、それ以外を１
０”として出力する。
ｒ−ト回路４６は２値化回路４５の出力が１”（明）の
瞬間のカウンタ４４の出力を記憶回路４８へ出力し、記
憶させる。
瞬間のカウンタ４４の出力を記憶回路４８へ出力し、記
憶させる。
次に架台１８は前述のごとくＹ軸方向、Ｚ軸方向に移動
でき、２ケの位置検出器ｌこより各軸に対する現在位置
を検出している。デート回路４７は２値化回路４６の出
力が’１”（明）の瞬間のＹ軸の位置検出器の出力を記
憶回路４９へ出力し記憶回路４８と対応して（順を合わ
せて）記憶させる。これをＹ軸方向に第７ａ図の点０か
ら点Ｙｍまでビーム光の直径Δｈのピッチで架台１８を
動かしながら繰りかえす。
でき、２ケの位置検出器ｌこより各軸に対する現在位置
を検出している。デート回路４７は２値化回路４６の出
力が’１”（明）の瞬間のＹ軸の位置検出器の出力を記
憶回路４９へ出力し記憶回路４８と対応して（順を合わ
せて）記憶させる。これをＹ軸方向に第７ａ図の点０か
ら点Ｙｍまでビーム光の直径Δｈのピッチで架台１８を
動かしながら繰りかえす。
ところで第７ｂ図において、点Ｐ１のＺ軸からのＸ軸方
向の長さｘｌは １ ・・・・・〔４〕 ｘｉ ＝″！ｉＸ５ でめられ〔４〕式を用いて １ Ｅ １ ｘ１＝−Ｘ ［（−−ｅ ） Ｘへ］×□、ア２ ・・・・・〔５〕 となる。
向の長さｘｌは １ ・・・・・〔４〕 ｘｉ ＝″！ｉＸ５ でめられ〔４〕式を用いて １ Ｅ １ ｘ１＝−Ｘ ［（−−ｅ ） Ｘへ］×□、ア２ ・・・・・〔５〕 となる。
またこのときのＹ座標Ｙ１はＹ軸の位置検出器の値であ
る。〔５〕式の演算は電子回路やマイクロコンピュータ
などを用いて行ない、対象物体１のＸ−Ｙ平面と平行な
断面形状をめる。
る。〔５〕式の演算は電子回路やマイクロコンピュータ
などを用いて行ない、対象物体１のＸ−Ｙ平面と平行な
断面形状をめる。
断面形状に基づいて型板を形成し、立体形状を形成する
のは第１実施例と同様である。
のは第１実施例と同様である。
この実施例によれば、第１実施例の効果に加えて、１次
元ライセンサカメラを使用しているので装置全体のコス
トを低減させることができる。
元ライセンサカメラを使用しているので装置全体のコス
トを低減させることができる。
第１ａ図及び第１ｂ図は本発明の第１実施例の平面及び
立面の概略図である。 第２ａ図及び第２ｂ図は同実施例の対象物体の光像を計
測するための説明図である。 第６図は同実施例のＩＴＶカメラ（二次元撮像装置）の
画面を示す図である。 第４図は、第６図に示す画面の走査状態を示す図である
。 第５図は、同実施例の断面形状演算のためのデータ処理
を示すブロック線図である。 第６ａ図及び第６ｂ図は本発明の第２実施例の平面及び
立面の概略図である。 第７ａ図及び第７ｂ図は同実施例の対象物体の光像を計
測するための説明図である。 第８ａ図、第８ｂ図及び第８ｃ図は同実施例の一次元ラ
インセンサカメラ（撮像装置）の撮像状態を示す図であ
る。 第９図は同実施例の断面形状演算のためのデータ処理を
示すブロック線図である。 （符号の説明） １・・・モデル（対象物体） ２．１２・・・ビーム光照射装置 ２’ 、 １２’・・・ビーム光 ３・・・ＩＴＶカメラ（二次元撮像装置）５・・・ボー
ルネジ ６・・・ポールナツト ７・・・案内柱 ８．１８・・・架台 １３・・・−次元ラインセンサカメラ（−次元撮像装置
） 代理人 浅 村 皓 第６０図 第６ｂ図 第７ｂ図 第８０図 第８ｂ図 第８０図 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和５９年特ｇ’「願第 ７７２１２ 号２、発明の名
称 立体形状成形装置 ３、補正をする者 事１′Ｆとの関係 特許出願人 ０・所 略称）川崎重工業株式会社 ４、代理人 昭和５９年７月３１日 ５、補正により増加する発明の数 １、 明細書第７頁第９行の「第２ａ図及び第２ｂ’図
」を「第２図」に訂正する。 λ、同第２１頁第１行の「第２ａ図及び第２ｂ図」を「
第２図」に訂正する。 モＴ」埼士缶ヰ↓丁
立面の概略図である。 第２ａ図及び第２ｂ図は同実施例の対象物体の光像を計
測するための説明図である。 第６図は同実施例のＩＴＶカメラ（二次元撮像装置）の
画面を示す図である。 第４図は、第６図に示す画面の走査状態を示す図である
。 第５図は、同実施例の断面形状演算のためのデータ処理
を示すブロック線図である。 第６ａ図及び第６ｂ図は本発明の第２実施例の平面及び
立面の概略図である。 第７ａ図及び第７ｂ図は同実施例の対象物体の光像を計
測するための説明図である。 第８ａ図、第８ｂ図及び第８ｃ図は同実施例の一次元ラ
インセンサカメラ（撮像装置）の撮像状態を示す図であ
る。 第９図は同実施例の断面形状演算のためのデータ処理を
示すブロック線図である。 （符号の説明） １・・・モデル（対象物体） ２．１２・・・ビーム光照射装置 ２’ 、 １２’・・・ビーム光 ３・・・ＩＴＶカメラ（二次元撮像装置）５・・・ボー
ルネジ ６・・・ポールナツト ７・・・案内柱 ８．１８・・・架台 １３・・・−次元ラインセンサカメラ（−次元撮像装置
） 代理人 浅 村 皓 第６０図 第６ｂ図 第７ｂ図 第８０図 第８ｂ図 第８０図 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和５９年特ｇ’「願第 ７７２１２ 号２、発明の名
称 立体形状成形装置 ３、補正をする者 事１′Ｆとの関係 特許出願人 ０・所 略称）川崎重工業株式会社 ４、代理人 昭和５９年７月３１日 ５、補正により増加する発明の数 １、 明細書第７頁第９行の「第２ａ図及び第２ｂ’図
」を「第２図」に訂正する。 λ、同第２１頁第１行の「第２ａ図及び第２ｂ図」を「
第２図」に訂正する。 モＴ」埼士缶ヰ↓丁
Claims (1)
- （１） 立体形状を有する対象物体から立体形状を作成
する装置であって、 ビーム光を前記対象物体の水平方向に一定範囲で走査さ
せるビーム光照射手段と、 前記対象物体の水平方向における同一水平面上の全周を
、前記ビーム光照射手段のビーム光を照射させる全周照
射手段と、 前記全周照射手段の対象物体への垂直位置を可動させる
垂直位置可動手段と、 前記全周照射手段及び垂直位置可動手段により対象物体
に照射されたビーム光による同一水平面上における対象
物体の表面の光像を連続的に撮像する撮像手段と、前記
撮像手段により得られる光像の軌跡形状と前記ビーム光
照射手段及び前記撮像手段との幾可学的関係から、前記
水平面に関する前記対象物体表面の断面形状を計測する
断面計測手段と、 前記計測された対象物体表面の断面形状ζこ基づいて、
前記ビーム光の直径に一定比率の肉厚を有する薄板で、
前記断面形状に同一もしくは相似の形状の型板を作成す
る盤板形成手段と、を備え、前記彫版を重ね合せること
により立体形状を成形することを特徴とする立体形状成
形装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7721284A JPS60220804A (ja) | 1984-04-17 | 1984-04-17 | 立体形状作製装置 |
| DE8585104269T DE3584642D1 (de) | 1984-04-17 | 1985-04-09 | Einrichtung zum erzeugen einer dreidimensionalen kopie eines gegenstandes. |
| EP85104269A EP0163076B1 (en) | 1984-04-17 | 1985-04-09 | Apparatus for producing a three-dimensional copy of an object |
| AT85104269T ATE69400T1 (de) | 1984-04-17 | 1985-04-09 | Einrichtung zum erzeugen einer dreidimensionalen kopie eines gegenstandes. |
| US06/721,451 US4752964A (en) | 1984-04-17 | 1985-04-09 | Method and apparatus for producing three-dimensional shape |
| CA000478699A CA1257682A (en) | 1984-04-17 | 1985-04-10 | Method and apparatus for producing three-dimensional shape |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7721284A JPS60220804A (ja) | 1984-04-17 | 1984-04-17 | 立体形状作製装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60220804A true JPS60220804A (ja) | 1985-11-05 |
Family
ID=13627520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7721284A Pending JPS60220804A (ja) | 1984-04-17 | 1984-04-17 | 立体形状作製装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60220804A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01196502A (ja) * | 1987-12-09 | 1989-08-08 | Soc Natl Etud Constr Mot Aviat <Snecma> | 無接触で幾何学的輪郭を検査する方法及び装置 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2189592A (en) * | 1937-03-11 | 1940-02-06 | Perera Bamunuarchige Victor | Process of making relief maps |
| US3539410A (en) * | 1967-11-20 | 1970-11-10 | Gen Photogrammetric Services L | Relief models |
| US3884577A (en) * | 1973-01-08 | 1975-05-20 | Richard A Carpentier | Methods and apparatus for object reproduction |
| JPS54114264A (en) * | 1978-02-27 | 1979-09-06 | Nippon Steel Corp | Screw inspection method |
| JPS56167118A (en) * | 1980-05-28 | 1981-12-22 | Katsuya Yamada | Scanner of optical system |
| JPS5726706A (en) * | 1980-07-24 | 1982-02-12 | Mitsubishi Electric Corp | Detector for shape of body |
| JPH0216842A (ja) * | 1988-07-05 | 1990-01-19 | Komatsu Ltd | 平衡伝送線断線検出回路 |
-
1984
- 1984-04-17 JP JP7721284A patent/JPS60220804A/ja active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2189592A (en) * | 1937-03-11 | 1940-02-06 | Perera Bamunuarchige Victor | Process of making relief maps |
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| US3884577A (en) * | 1973-01-08 | 1975-05-20 | Richard A Carpentier | Methods and apparatus for object reproduction |
| JPS54114264A (en) * | 1978-02-27 | 1979-09-06 | Nippon Steel Corp | Screw inspection method |
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| JPH01196502A (ja) * | 1987-12-09 | 1989-08-08 | Soc Natl Etud Constr Mot Aviat <Snecma> | 無接触で幾何学的輪郭を検査する方法及び装置 |
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