JP2000005939A

JP2000005939A - 立体形状製品製造システム

Info

Publication number: JP2000005939A
Application number: JP10176904A
Authority: JP
Inventors: Akie Kotabe; 陽恵小田部; Taro Takagi; 高木　　太郎; Hiroaki Suzuki; 洋明鈴木; Yoshiya Higuchi; 佳也樋口
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-06-24
Filing date: 1998-06-24
Publication date: 2000-01-11

Abstract

(57)【要約】【課題】加工技術のノウハウを持たないユーザが希望す
る立体形状を簡単に製作する。【解決手段】立体形状製品製造システムは、立体形状読
取装置１，画像表示装置４，情報処理装置５，命令入力
装置６，立体形状加工装置７および廃棄物除去装置８を
備える。情報処理装置５は、立体形状読取装置１で読み
込んだ対象物の立体形状のデータを用いて製品の加工に
必要な立体形状データを作成する。立体形状加工装置７
は、情報処理装置５から出力された製品加工用の立体形
状データを用いて、材料を加工し、ユーザが希望する立
体形状の製品を加工する。廃棄物除去装置８は、加工時
に発生する削り屑を排出する。情報処理装置５は、材料
の加工前に、上記の立体形状データを用いて製品の立体
図形情報を作成し、この図形情報を画像表示装置４に表
示する。ユーザは、事前に製品の形状を確認できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立体形状製品製造
システムに係り、特に、ユーザ参加型の個人向けオリジ
ナルデザイン製品である３次元形状製品を生産するのに
好適な立体形状製品製造システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、製品ニーズのパーソナル化が進
み、オリジナリティのあるデザインの要求が様々な製品
分野で高まっている。また、一般層向けに、撮影した写
真をもとに背景や人物等の組み合わせを編集したものを
シールやカレンダーなどの形で出力するシステムが広く
普及するなど、ユーザ参加型の個別製作のニーズも高ま
っている。

【０００３】従来、技術者の立ち会いが不要なユーザ個
別の製品を自動製作するシステムとしては、自動証明写
真撮影機や撮影した写真を元にシールやカレンダーを作
成するシステムがある（電気学会誌１１８巻２号１９９
８年８５〜８７頁）。しかし、これらは２次元情報を加
工・出力するものである。

【０００４】また、３次元形状を造形するシステムとし
ては、光学式３次元形状測定器とＮＣ切削機を組み合わ
せた製品製造システム、及び接触式３次元ディジタイザ
とＮＣ切削機による製品製造システム等が提案されてい
るが、形状測定器で取込んだデータに欠落部があった場
合のデータの補完、および加工する製品に合わせたデー
タ編集等にノウハウを要し、作業の自動化はされていな
かった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、技術
的ノウハウを持たないユーザでも立体形状の製品を簡単
に製作できる立体形状製品製造システムを提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
本発明の特徴は、３次元形状または半３次元形状の製品
を造形する立体形状加工手段と、対象物の立体形状デー
タの編集、そのデータ変換および他の装置の制御を行う
情報処理手段と、命令情報を前記情報処理手段に伝える
情報受付手段と、前記情報処理手段から送られる画像情
報を表示する画像表示装置とを備え、立体形状データを
もとに、立体形状加工機能用のデータ変換から、立体形
状加工機能での製品の一部または全体の形状加工までを
行う立体形状製品製造システムにある。

【０００７】具体的には、従来の自動証明写真撮影機や
シールプリント自動販売機、およびプリンタなどの代わ
りに、ラピッドプロトタイピングやＮＣ切削，食品形状
加工その他の手法を用いた立体形状加工装置を使用す
る。これによりコインやレリーフ等の半３次元形状や、
胸像などの完全な３次元形状の製品が製作できる。

【０００８】また、好ましくは、人や物の立体物から立
体形状データを読み取って使用する場合は、立体形状読
取機能の読取データを立体形状データへ変換する作業
と、データの読込みや変換の際に立体形状データに欠落
部位が生じた場合に他のデータを用いて立体形状データ
を補完する作業，完成した立体形状データを目的の製品
に合わせて高さや幅，奥行き，凹凸比などを調整したり
デザインの編集・加工を行う作業，編集完了したデータ
を加工に使用する立体形状加工装置用のデータへ変換す
る作業、および立体形状加工装置を用い立体形状製品を
製作する作業、および製作過程で廃棄物が生じる場合は
それを除去する作業、までの一連の作業を自動的に行
い、且つ、デザインの選択その他の人による操作が必要
な部分については人が操作しやすいよう音声・画像その
他の手段で指示を与えるシステムを構築する。また、立
体物から立体形状を読込む代わりに、情報処理装置に付
属あるいは内蔵された記憶装置に予め用意した立体形状
データや、ペン入力，スキャナ読込みなどの方法により
ユーザが入力した文字・図形・画像データを用いて立体
形状データを作成，編集することもできる。これによっ
て、ユーザ個別のデザインの３次元，半３次元形状を技
術的ノウハウを必要とせずに製品化できる。

【０００９】更に好ましくは、ＣＡＤなどで作成した立
体形状データをフロッピやＭＯなどの記憶媒体を介して
受取り、前記立体形状装置用のデータに変換し、製品を
自動製作する機構もつければ、立体形状加工装置を持た
ないＣＡＤユーザなどが自分で作った立体形状を気軽に
造形できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の好適な一実施例である立
体形状製品製造システムを図１により説明する。本実施
例においては、人が自分の顔の立体形状を読込んで自動
造形し、顔の立体形状製品を製造する例を示している。
本実施例の立体形状製品製造システムは、立体形状読取
装置１，画像表示装置４，情報処理装置５，命令入力装
置６，立体形状加工装置７および廃棄物除去装置８を備
える。

【００１１】立体形状データの作成に使用する情報を立
体物から読込むための立体形状読取装置１は、立体形状
読取可能範囲を含む領域の画像を取込む小型テレビカメ
ラ２および立体形状データ作成に必要な情報を立体物か
ら読込むための形状読取部３を備え、ネットワークケー
ブルを介してパソコンなどの情報処理装置５に接続され
ている。画像表示装置４，マウスやボタン操作，音声入
力その他の手段によりユーザからの命令を受付ける命令
入力装置６、および情報処理装置５からの命令により立
体形状を切削その他の手段により加工する立体形状加工
装置７が、情報処理装置５に接続される。

【００１２】情報処理装置５は、立体形状読取装置１に
よって取込まれたデータを元に対象物の立体形状データ
を作成する手段、その立体形状データをコインやレリー
フなど製作する製品に合わせて奥行きや凹凸比を調節し
製品のテンプレートデータにはめ込む手段と、合成した
形状データのうち加工に必要な部分を立体形状加工装置
７の加工作業用データに変換する手段と、および完成品
のプレビューなど画像表示装置４に表示する内容を管理
・作成する手段を有する。

【００１３】本実施例は、立体形状加工装置７による製
品の造形過程で生じる切削屑などの廃棄物を自動排出す
る廃棄物除去装置８を備える。また、必要に応じて、情
報処理装置５に、材料の量や種類，加工時間、その他の
課金規準に従い料金を計算して画像表示装置４や音声お
よび金額表示装置その他の手段でユーザに課金額を知ら
せる手段を備え、ユーザから料金を受取り精算する料金
受取り・精算装置９を備えるものとする。

【００１４】本実施例は、上記の構成により、対象物の
立体形状の読取りから製品に合わせた立体形状データの
編集および立体形状製品の加工製作までを自動で行うこ
とにより、技術的な知識を特に持たない人でも簡単に立
体形状製品を作ることができる。

【００１５】情報処理装置５において実行される処理
を、図２を用いて説明する。ユーザがボタン，マウスを
操作することにより、または音声入力手段を用いた入力
により、その他の手段により命令入力装置６からのシス
テムの開始命令を入力する（ステップ２１）。または、
センサがユーザの存在を感知したとき、開始命令を入力
する。このとき、形状測定の方法により必要であれば、
室内照度を撮影可能なレベルに調節する。開始命令の入
力により、ステップ２２以降の処理が実行される。

【００１６】画像表示装置４は、メダルおよびレリーフ
等の製品種類や、製品テンプレートのデザイン，材料な
どを示す一覧表の情報を、画像表示装置４に出力する
（ステップ２２）。画像表示装置４は、その一覧表を表
示する。画像表示装置４には、一覧表と併せて、一覧表
内から該当するものを選択するようメッセージを表示す
る。表示された一覧表から選択したテンプレートをユー
ザが命令入力装置６から入力すると、選択されたテンプ
レートの画像情報，形状読取部３の形状読込範囲を包含
する小型テレビカメラ２からの対象物のオンライン画
像、および必要により形状が読込まれる範囲を示す表示
を重ね合わせた画像を画像表示装置４に表示する（ステ
ップ２３）。この表示により、対象物であるユーザ自身
が、立体形状を読込まれる顔の範囲および向きを確認で
き、その調整もしやすくなるとともに、テンプレートと
対象物を組み合わせた完成品に近い状態を確認できる。
このとき、音声またはその他の手段により、ユーザに、
画像表示装置４を見ながら顔の位置や角度を調整後、音
声やボタンまたはその他の手段により位置確定または読
込開始の命令を命令入力装置６から入力するよう指示す
る（ステップ２４）。

【００１７】ユーザが命令入力装置６より入力した撮影
開始の命令を、情報処理装置５が受けると、形状読取部
３から立体形状データ作成に必要な対象物(立体形状)の
データを読込ませる（ステップ２５）。読込まれた対象
物データが立体形状データに変換される(ステップ２
６)。対象物データの読み込み、および対象物データの
立体形状データへの変換は、レーザを対象物にあて反射
するレーザをスキャンする方法，光線を格子状に当て投
影された格子光の画像から立体形状を解析する方法，物
体の周方向複数角度から取込んだ画像から立体形状デー
タを作成する方法、または対象物の画像情報から立体形
状を解析する方法などの公知の技術を適用する。立体形
状データの作成に必要な対象物データが画像情報の場合
には、小型テレビカメラが形状読取部３を兼ねる。

【００１８】必要により、対象物データ、すなわち対象
物の立体形状のデータの読み込みと同時に、小型テレビ
カメラ２またはその他の画像読取装置から、対象物デー
タを読込むのと同じ領域の対象物（立体形状）の色や画
像データを取込んでおく。これは、後述する欠落した立
体形状データの補完や、製品の完成状態のプレビュー表
示の際に使用する。また、製品に着色する場合の色デー
タにも使用できる。

【００１９】次に、作成された立体形状データに欠落部
位が無いかを判別する（ステップ２７）。この判定結果
が「ＮＯ」、すなわち欠落部位がない場合には、ステッ
プ２８の処理を行う。その判定結果が「ＹＥＳ」、すな
わち欠落部位がある場合には、画像情報またはその他の
情報を用いてその欠落部位のデータを補完する（ステッ
プ２９）。対象物からのデータの読取方法によっては、
対象物が人間である場合に髪の毛や眼鏡など形状のデー
タ読取り時またはデータ変換時にデータが欠落し、完全
な形状が作成できないことがある。この場合、欠落部位
の補完処理は、欠落部位またはそれを含む部位に対応す
る画像またはその他の情報に適当な厚みを持たせてはめ
込んだり、または予め用意した立体形状のデータ、およ
び予め用意した２次元形状のデータから作成した立体形
状データを用いて、周辺部分の形状と整合良く合成する
処理となる。必要に応じて、前述の立体形状読取手段で
読込まれたデータ、およびこれをもとに作成された立体
形状データおよび前記補完された立体形状データを、ス
ムージングしたり予め用意した別の基本立体形状に置き
換えても良い。これによりデータが粗い場合などでも滑
らかな立体形状を作成することができる。

【００２０】また、立体形状読取手段で読込んだデータ
およびこれをもとに作成された立体形状データ、および
前記補完された立体形状データの特徴を割り出して、対
象物の立体形状を簡略化または特徴を強調した立体形状
データあるいは異なる特徴を付与した立体形状データを
作成しても良い。この例としては、立体形状データの特
徴部分を割出してその部分を強調したり、特徴部分以外
を均一化するその他の編集手法を用いるものがある。ま
た、人の顔の立体形状を読込んで立体形状製品を加工す
る場合などは、眼や鼻など各構成部分の立体形状データ
を取り出し、それらをその形状の特徴から、前記記憶装
置に用意された簡易部品形状や特徴を強調した部品形
状、異なる特徴づけをした部品形状データなどに置換
え、それらを組み合わせて似顔絵的な立体形状を作成す
ることも考えられる。

【００２１】対象物の立体形状データ、例えば顔面の立
体形状データが完成した後、すなわち、ステップ２７の
判定が「ＮＯ」となったとき、またはステップ２７の判
定が「ＹＥＳ」となってステップ２９の処理が終了した
とき、立体形状データを用いて、材料の厚みに合わせた
立体形状製品の厚みの調整を行う（ステップ２８）。顔
面形状のうち撮影面から最も奥にある点を通る撮影面に
平行な面を底面とし、顔面形状上の各点の底面との距離
の値ｈに、ｈの最大値ｈ１が材料の厚さｈ２より小さく
なる適当な値をかけ、形状を高さ方向に圧縮する。また
必要により、高さ方向の圧縮をかけるまえに、各点の高
さ値を二乗して高さ方向のコントラストを付けてから圧
縮し、圧縮時の顔のつぶれを少なくするなどの工夫をす
ることができる。

【００２２】ステップ２８の処理の終了後にステップ３
０の処理を実行する。ステップ３０の処理は、厚みの調
整を終えた立体形状データを用いて得られる立体形状
を、背景などのテンプレートにはめ込み、この状態の立
体形状の画像データを作成してプレビューとして画像表
示装置４に出力する。ユーザは、画像表示装置４に映し
出された画像を見ることによって、完成製品のイメージ
を知ることができる。すなわち、表示圧縮または圧縮と
高さ方向のコントラスト調節をした顔の立体形状が画像
表示装置４に映し出され、ユーザは製品の仕上がり状態
を確認できる。ステップ３０では、必要に応じ、完成形
状に材料の色を付けたり、小型テレビカメラ２で取込ん
だ顔面の色や画像情報をマッピングさせた状態の画像デ
ータを作成することもできる。

【００２３】上記プレビューが画像表示装置４に表示さ
れたときに、併せて、ユーザに、表示された完成状態が
気に入れば「確定」の命令を、完成状態が気に入らなけ
れば「撮影やり直し」の命令を入力させるメッセージ情
報を、画像表示装置４に表示する。ユーザが命令入力装
置６から入力した命令情報に基づいて、上記プレビュー
にユーザが満足したか否かを判定する（ステップ３
１）。「確定」が入力されたとき、ステップ３１の判定
は「ＹＥＳ」となり、ステップ３２の処理が実行され
る。「撮影やり直し」の命令が入力された場合には、ス
テップ３１の判定が「ＮＯ」となり、ステップ３２の処
理が実行される。ステップ３２では、再撮影のメッセー
ジ情報が出力され、ステップ２３移行の処理が再実行さ
れる。再撮影のメッセージ情報が出力された時には、そ
の情報は画像表示装置４に表示される。

【００２４】ステップ３２では、ステップ３０において
調整を終えた立体形状データを、立体形状加工装置７に
合わせた加工作業用データに変換する処理が実行され
る。立体形状加工装置７では、選択された材料テンプレ
ートが材料プールから選択され、立体形状加工装置７の
所定の加工位置に選択された材料を位置決めして固定す
る（ステップ３３）。その後、前述の加工作業用のデー
タに従って切削などの加工が行われる（ステップ３
４）。ここで、立体形状製品である顔の立体物をはめ込
む領域を予め決めておき、この領域以外の部分を予め製
作しておくことによって、立体形状製品が複雑な形状で
あってもユーザの要求を受けてからの製品加工時間を短
くすることができる。予め製作しておく部分のデータは
プレビューを表示する為の簡易形状データのみでよいの
で、情報処理装置１の負担が少なくてすむ。また、ステ
ップ３３において上記材料を立体形状加工装置７に自動
設置固定する代わりに、材料プールから選択排出された
テンプレートをユーザ自身が立体形状加工装置７にセッ
トしてもよい。この場合、立体形状加工装置７に材料が
固定されたら、人の手が触れないようカバーロックをか
けるなど安全機構を設ける必要がある。立体形状加工装
置７は、ガラスなど透明な素材で包囲し、製作中に生じ
る廃棄物の飛散を防ぎながら且つ加工の様子がユーザに
見えるようにする。ステップ３５では、立体形状製品の
加工に支障をきたさぬように加工によって発生した屑等
の廃棄物を、廃棄物除去装置８により除去する。

【００２５】立体形状製品の加工作業中もしくは加工終
了後において、その立体形状製品に着色、および描画，
画像焼付けなどの処理を施してもよい。この場合、ステ
ップ２６において、立体形状データの作成が終了した時
点で、その立体形状データに色および画像のデータを付
加し、製品完成状態のプレビューもそれらのデータをマ
ッピングした状態で表示するのが望ましい。

【００２６】ステップ３６は、使用材料の種類およびそ
の量，加工時間、およびその他の規定により定められた
課金率によって料金を算出し、この料金の金額を画像表
示装置４に出力する(ステップ３６)。画像表示装置４
は、その金額を表示する。ユーザは、その金額の紙幣等
のお金を料金受取・精算装置９に挿入する。ステップ３
７は、受け取ったお金を確認し、清算処理を実行する。
ステップ３６および３７の処理を行うことによって、無
人で立体形状製品の製作販売が可能となる。加工終了
後、完成した立体形状製品が立体形状加工装置７から自
動的に取り外される（ステップ３８）。加工終了時に、
「加工終了」のメッセージを画像表示装置４に表示する
（ステップ３９）。「加工終了」のメッセージは、音声
によってユーザに知らせてもよい。

【００２７】以上説明した本実施例は、立体形状データ
の取り込みから、立体形状データの作成および欠落デー
タの補完，材料の厚さや大きさに合わせた立体形状デー
タの作成，加工作業用データへの変換、および立体形状
製品加工までを自動化することにより、立体形状データ
の取扱いおよび立体形状製品加工について特に知識をも
たない人でも簡単に立体形状製品を加工できる。また、
材料の補給および、製作中に生じる廃棄物の除去を自動
で行うことにより、人の手を介せず連続して加工が可能
となる。

【００２８】図３は、図１の立体形状製品製造システム
の各機器の配置を示す。ブース内に、立体形状読取装置
１，画像表示装置４，命令入力装置６，立体形状加工装
置７，廃棄物除去装置８、および料金受取・精算装置９
が、ブース内に図３に示すように配置される。立体形状
加工装置７は、廃棄物の飛散や事故防止のためにフード
を設けている。このフードは、ユーザに加工作業の様子
が見えるようにガラスなど透明な素材で構成する。廃棄
物除去装置８は、立体形状加工装置７に接続されてい
る。

【００２９】製作する立体形状製品がユーザ自身の顔で
ある場合には、ユーザが鏡を見るように自身のオンライ
ン画像を見ながら顔の位置調節ができるように、オンラ
イン画像を表示する面とほぼ同じ面から、立体形状の読
込みとオンライン画像の取込みを行うようにしたほうが
望ましい。このため、立体形状読込装置１，小型テレビ
カメラ２，形状読取部３および画像表示装置４の配置
は、図１のように画像表示装置４と小型テレビカメラ２
をできるだけ接近させて配置する。立体形状読込装置
１，小型テレビカメラ２，形状読取部３および画像表示
装置４の配置は、図５のように、ユーザが画像表示装置
４に表示された画像をハーフミラー１０を介して見るこ
とができ、かつユーザの顔をハーフミラー１０を介して
立体形状読込装置１で読み取れるように配置してもよ
い。

【００３０】図４は、被写体の周方向に複数の立体形状
読込装置１を設置した例を示す。１つの立体形状読込装
置１を、被写体の周方向に移動させてもよい。このよう
な構成は、対象物の立体形状の読込みが複数の角度から
必要な場合に適する。これら以外には、複数の立体形状
読取部３を対象物の周方向に並べて配置したモジュール
を、鉛直方向に移動させて立体形状を読取ることも考え
られる。上記の複数の角度から立体形状の対象物の形状
読取を行う場合に、形状読込み状態確認用の対象物の画
像表示は、前述の形状読込角度のうち、ユーザが対象物
の状態を確認しやすい１つ以上の角度からの画像を表示
するものとする。

【００３１】初めに立体形状読込装置１で対象物である
顔の立体形状を立体形状読込装置１によって読み込んで
おいてから、テンプレートを選択して加工する場合は、
撮影視野と操作用の視野の同一化が必要ないので、図５
の配置例を適用するときにはハーフミラー１０が必要で
はない。しかし、この場合には、情報処理装置５におい
て、初めに取込んだ顔の形状の大きさをテンプレートの
はめ込み部分の大きさに拡大縮小して合わせる作業が必
要となる。

【００３２】立体形状の対象物がユーザ自身ではなく動
物または他の物体である場合には、形状測定用台の上に
ユーザが対象物を載せた後に、立体形状読込装置１を用
いてその立体形状のデータを読み取る。このデータ読み
取りに際しては、対象物を載せる形状測定用台の回転ま
たは立体形状読込装置１の周方向への移動を行う。必要
に応じて、画像表示装置４に表示された対象物の画像を
見ながら、対象物の位置を調整する。

【００３３】前述の立体形状読取データの代わりに、予
め用意した２次元画像データ，２次元形状データ、また
は立体形状データを用いて、立体形状製品を作成しても
よい。この場合でも、立体形状製品製造システムが動作
開始すると、画像表示装置４は、予め用意した２次元の
画像および図形または立体形状の画像およびその名称ま
たはその一覧を項目毎に表示する。この時、音声または
表示その他の方法でユーザに、１つまたは複数の好みの
２次元画像・形状データまたは立体形状データをボタン
や音声またはその他の手段で選択するよう指示する。

【００３４】ユーザが好みの形状データを選択すると、
情報処理装置５は、選択された形状データを編集あるい
は合成して立体形状データを作成する。２次元データを
用いた立体形状データの作成方法には、２次元データを
編集、或いは他の２次元データと合成して作成した２次
元データに適当な厚みを付け立体形状化したり、２次元
データに厚みを付け作成した立体形状データを編集・合
成したり、様々な手法がある。複数の２次元情報を角度
の異なる面に張付け、その間を任意の面で埋める方法も
考えられる。立体形状データを編集・合成して新たな立
体形状を作成する場合には、複数の立体形状データを組
み合わせ、繋ぎめを相互に補完して立体形状を作成する
方法などが考えられる。この手法は、例えばユーザが選
んだ顔の各部品の立体形状を合成して新たな顔の形状を
作る立体モンタージュを作成する際などに利用できる。

【００３５】これらの手法によりユーザが製作したい立
体形状の作成・編集が終了し、ユーザがボタンまたは音
声その他の手段により編集終了の命令を出すと、製品の
完成状態がユーザに解りやすいように、編集完了した立
体形状と背景などの立体形状を組み合わせ、材料の色
や、製品に施す予定の色・画像などのデータをマッピン
グした製品の完成状態を画像表示装置に表示し、ユーザ
に仕上がり状態を確認する。ユーザがやり直しの命令を
出した場合には、形状データを選択する工程に戻り、再
度編集をし直す。確認の命令がだされたら、該形状デー
タを立体形状加工装置用のデータに変換して、立体形状
加工作業を行う。

【００３６】また、上記の予め用意した形状データを使
用する場合のほかに、ペン入力装置，描画ソフトその他
の２次元データ入力装置を設け、ユーザが入力した２次
元データを使用して立体形状を作成することも可能であ
る。この場合、入力された２次元データに直接適当な厚
みを付けるか、ペン入力した図形をスムージングしたり
予め用意した図形に置換えるなどした２次元データに適
当な厚みを持たせてもよい。

【００３７】また、小型テレビカメラ２からのオンライ
ン画像や記憶装置内に予め用意した２次元動画データあ
るいはＣＧ立体動画データなどから静止画像・静止立体
画像を取り出し、立体形状化してもよい。

【００３８】諸データの入力方法として、フロッピディ
スク等の記憶媒体の読込み装置や画像スキャナ，デジタ
ルカメラ，ネットワーク接続など外部からデータをうけ
とる外部データ受取機構１１を設け、持ち込んだ立体形
状データまたは２次元データを使用して立体形状を編集
してもよい。

【００３９】また、記憶装置内に予め用意された立体形
状データまたは２次元形状データを編集すると、それに
連動して別の立体形状のデータも編集されるようにすれ
ば、例えば飛行機の立体形状をユーザが画像表示装置４
を見ながら、マウスや音声またはその他の手法により編
集すると、飛行機全体の立体形状データと連動した立体
プラモデル部品または２次元プラモデル部品の形状デー
タが編集され、それを使用して各部品の立体形状または
２次元形状を形状加工装置で自動作成することも可能で
ある。これによりユーザ個別のプラモデルを作成でき、
また量産の難しい曲面部品を含むプラモデル部品を自由
に作成できる。この場合、１つの材料に複数の部品を同
時に作成するあるいは複数の形状加工装置を用いるなど
すれば加工時間を短縮できる。

【００４０】また上記種々の２次元データ・立体形状デ
ータの編集・合成作業についてであるが、マウスや会話
形式その他の手法で簡単に編集できる簡易編集機能をも
たせることで、形状データの取扱いノウハウを持たない
ユーザでも自由に立体形状を作成・編集が可能となる。

【００４１】また、立体形状加工装置についてである
が、形状情報の凹凸を反転させて鋳造用の型を製作し提
供してもよい。また、或いは左記手法で製作した型を用
いて自動的に製品を鋳造し提供しても良い。この方法
は、切削等の手法では製作困難なゼリーなどの材料の製
品を製作するのに特に有効である。またこの場合流し込
む材料としては、ゼリーやチョコレート，蝋など比較的
短時間で固まるものをもち入た方が製作時間を短縮でき
る。

【００４２】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、立体形状デー
タの取扱いおよび立体形状加工の技術的ノウハウを持た
ないユーザでもそのユーザ固有の立体形状製品を製作で
きる。特に、立体形状データをもとに立体形状製品の加
工までを自動的に行うことができる。

【００４３】請求項２の発明によれば、その場でユーザ
が、ユーザ自身や他の立体物の立体形状を読込み、立体
形状製品に加工することを可能とする。

【００４４】請求項３の発明によれば、読込んだ立体形
状データに欠落があった場合にでも立体形状をユーザの
介在なしで補完することができる。

【００４５】請求項４の発明によれば、立体形状読込装
置からのデータが粗い場合でも、データにスムージング
をかけたり予め用意した立体形状データの中から近似す
るもので置換して、滑らかな面の立体形状製品を製作す
ることができる。

【００４６】請求項５の発明によれば、対象物の特徴を
残した簡易立体形状や特徴を強調した立体形状を作成す
ることができ、デザインのキャラクタライズが可能にな
るほか、特に簡易立体形状を作成する場合などには対象
物の形状を忠実に加工する場合と比較して加工時間を短
縮することができる。また、対象物の各部分を予め用意
したデザイン化された立体形状データに置換したり、デ
ータの特徴の傾向を変えることで、デザインの趣の異な
る立体形状を形作ることができる。

【００４７】請求項６の発明によれば、読込んだ立体形
状および背景を組み合わせた状態で製品を製作すること
で製品デザインに変化を付けることができる。

【００４８】請求項７の発明によれば、組み合わせる背
景などが複数種類ある場合それらの画像や一覧を表示す
ることにより、ユーザが選択し易くなる。

【００４９】請求項８の発明によれば、ユーザが対象物
の立体形状を読込まれる状態を確認しながら形状読込み
ができる。

【００５０】請求項９の発明によれば、背景などを含め
た製品の完成に近い状態で、対象物の形状読み込み状態
を確認できる。

【００５１】請求項１０の発明によれば、ユーザの要求
を受けてからの製作時間を短縮できるほか、背景などの
複雑な形状の立体形状データそのものを持たなくてもプ
レビュー用の簡易データで代用でき、情報処理装置５の
負担の軽減にもなる。

【００５２】請求項１１の発明によれば、ユーザが入力
した指示情報を用いて、製品の立体形状の編集が可能と
なる。

【００５３】請求項１２の発明によれば、複数の立体形
状を組み合わせて新しい立体形状を作成することができ
る。

【００５４】請求項１３の発明によれば、欠落形状の補
完や立体モンタージュ作成などの際、組み合わせる立体
形状同士を整合良く合成することができる。

【００５５】請求項１４の発明によれば、製作する材料
のサイズに合わせ、立体形状データの幅・高さ・奥行き
・凹凸のコントラスト等を人の介在なしで調節できる。

【００５６】請求項１５の発明によれば、編集の終了し
た立体形状と背景などとを組み合わせた製品完成時の立
体形状を、ユーザがその形状加工前に事前に確認できる
ので、製品完成時の形状が気に入らない場合でもやり直
しに適した所定の作業段階に戻り作業をやり直すこと
で、ユーザが希望する仕上がりの製品を提供できる。立
体形状製品を製作する場合は、製品の出来上がり状態を
ユーザがイメージし難くく完成した製品がユーザの意図
と異なる可能性もあるので、加工作業に入る前に完成状
態をユーザに伝えることができる。特に、人の顔など複
雑な立体形状を読込んで製品を作る場合などは、このよ
うな完成状態の表示をした方が良い。また、加工作業前
にユーザに完成状態を事前に確認させることは、加工の
やり直しによる時間と材料の無駄を省くのに有効であ
り、且つその後のユーザの操作が不要な為、該ユーザの
製品加工作業中に次のユーザによる操作が可能となり集
客率も向上する。

【００５７】請求項１６の発明によれば、色および画像
データを反映した製品完成時の立体形状をユーザが事前
に確認できる。

【００５８】請求項１７の発明によれば、製作過程で生
じる廃棄物を自動で除去することにより、製作をスムー
ズに継続できるとともに次回加工作業が連続してでき、
清掃のための作業員の常駐が不要となる。

【００５９】請求項１８の発明によれば、加工する製品
材料をユーザの好みに応じて選択できるようになる。

【００６０】請求項１９の発明によれば、ユーザが製品
の料金を知ることができる。

【００６１】請求項２０の発明によれば、製品の料金を
受け取り、清算することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な一実施例である立体形状製品製
造システムの構成図である。

【図２】図１の情報処理装置で実行される処理のフロー
チャートである。

【図３】図１の立体形状製品製造システムの水平方向に
おける機器の配置を示す図である。

【図４】本発明の他の実施例である立体形状製品製造シ
ステムにおける複数の形状読取装置の配置例を示す説明
図である。

【図５】本発明の他の実施例である立体形状製品製造シ
ステムの構成図である。

【符号の説明】

１…立体形状読取装置、２…小型テレビカメラ、３…形
状読取部、４…画像表示装置、５…情報処理装置、６…
命令入力装置、７…立体形状加工装置、８…廃棄物除去
装置、９…料金受取・精算装置、10…ハーフミラー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木洋明茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (72)発明者樋口佳也茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所電力・電機開発本部内Ｆターム(参考） 5B046 AA05 EA09 FA04 FA06 GA01 HA03 5H269 AB01 BB07 JJ09 JJ20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３次元形状または半３次元形状の製品を造
形する立体形状加工手段と、対象物の立体形状データの
編集、そのデータ変換および他の装置の制御を行う情報
処理手段と、命令情報を前記情報処理手段に伝える情報
受付手段と、前記情報処理手段から送られる画像情報を
表示する画像表示装置とを備え、立体形状データをもと
に、立体形状加工機能用のデータ変換から、立体形状加
工機能での製品の一部または全体の形状加工までを行う
立体形状製品製造システム。
【請求項２】対象物から立体形状データを作成するのに
必要な情報を取込む立体形状読込手段を有し、得られた
情報をもとに対象物の立体形状データを作成し、立体形
状製品を製作する請求項１の立体形状製品製造システ
ム。
【請求項３】請求項２において、前記立体形状読込手段
により読込んだ立体形状データに欠落部があるとき、こ
の欠落部のデータを補完するデータ補完手段を有する立
体形状製品製造システム。
【請求項４】前記立体形状読込手段により読込んだデー
タ、このデータを用いて作成された立体形状データおよ
び前記補完された立体形状データを、スムージングする
あるいは予め用意した立体形状データに置換する手段を
有する請求項２または請求項３の立体形状製品製造シス
テム。
【請求項５】前記立体形状読込手段により読込んだデー
タやそれをもとに作成された立体形状データおよび前記
補完された立体形状データの全体あるいはその各構成部
位の特徴をもとに、対象物の立体形状を簡略化あるいは
特徴の強調や異なる特徴付けなどを行う観点から、立体
形状データを作成または予め用意した立体形状データに
置換する手段を有する請求項２乃至請求項４のいずれか
の立体形状製品製造システム。
【請求項６】少なくとも一つ以上の立体形状データを記
憶する記憶装置を有し、その立体形状データと、対象物
の立体形状データまたはそれを編集した形状データとを
組み合わせて立体形状製品を製作する請求項２乃至請求
項５のいずれかの立体形状製品製造システム。
【請求項７】該当する製品に対する立体形状製品製造シ
ステムの作動前に前記記憶装置に予め記憶されている複
数の立体形状データがあるとき、この予め記憶されてい
る複数の前記立体形状データを前記画像表示装置に表示
させる手段を備えた請求項６の立体形状製品製造システ
ム。
【請求項８】前記対象物の立体形状データ読込みの前
に、前記立体形状読込手段により読込まれる範囲を包含
する領域の対象物の画像情報、およびこの画像情報内で
立体形状データが読込まれる範囲を示す領域情報を、前
記画像表示装置に出力する手段を有し、命令情報の入力
によって形状読込みを開始する請求項２乃至請求項７の
いずれかの立体形状製品製造システム。
【請求項９】前記対象物の画像情報を前記記憶装置に前
記予め記憶されている立体形状データの画像と重ね合わ
せて前記画像表示装置に表示する手段を有する請求項８
の立体形状製品製造システム。
【請求項１０】前記対象物の立体形状をはめ込む部分以
外の製品部分を予め加工する請求項６乃至請求項９のい
ずれかの立体形状製品製造システム。
【請求項１１】前記予め用意した立体形状データおよび
前記立体形状読込手段により取り込まれた立体形状デー
タを、入力した指示情報を用いて編集する手段を有する
請求項２または請求項８の立体形状製品製造システム。
【請求項１２】前記予め用意した立体形状データ、前記
立体形状読込手段により取り込まれた立体形状データお
よび前記編集された立体形状データを合成して立体形状
データを作成し、この立体形状データに基づいて立体形
状製品を製作する請求項１１の立体形状製品製造システ
ム。
【請求項１３】前記複数の立体形状データを組み合わせ
て相互に補完して立体形状を作成する手段を有する請求
項１２の立体形状製品製造システム。
【請求項１４】編集が終了した立体形状データを立体形
状加工機能用のデータに変換後、またはそれ以前の工程
において、材料の厚さ・幅・高さに合わせ、製品を製作
する立体形状情報の奥行き・幅・高さ、凹凸のコントラ
ストを調節する手段を有する請求項１乃至請求項１３の
いずれかの立体形状製品製造システム。
【請求項１５】編集が終了した立体形状データを立体形
状加工機能用のデータに変換する前に、製品の加工完成
状態の図形情報を作成する手段を有し、この図形情報を
画像表示装置に表示する請求項１乃至請求項１４のいず
れかの立体形状製品製造システム。
【請求項１６】立体形状データに色データおよび画像情
報を付加し、これらの情報を反映した前記図形情報を作
成する手段を有する請求項１５の立体形状製品製造シス
テム。
【請求項１７】立体形状加工手段を用いた加工作業中に
発生する廃棄物を、除去する手段を有する請求項１乃至
請求項１６のいずれかの立体形状製品製造システム。
【請求項１８】製品に用いる材料の情報を表示する手段
を有する請求項１乃至請求項１７のいずれかの立体形状
製品製造システム。
【請求項１９】使用した材料の量およびその種類、およ
び加工時間に基づいて、製作された製品の料金を算出
し、この料金を表示する手段を有する請求項１乃至請求
項１８のいずれかの立体形状製品製造システム。
【請求項２０】お金を受け取り前記料金に基づいて清算
する手段を有する請求項１９の立体形状製品製造システ
ム。