JP2011248556A - Manufacturing system, manufacturing method and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は製造システム、製造方法、およびプログラムに関し、特に、所望の対象物の形状を成形できるようにした製造システム、製造方法、およびプログラムに関する。 The present invention relates to a manufacturing system, a manufacturing method, and a program, and more particularly, to a manufacturing system, a manufacturing method, and a program that can form a desired shape of an object.
従来から、CAD(Computer Aided Design)およびCAM(Computer Aided Manufacturing)が広く使用されている。CADを用いて、製品が設計され、CAMを用いて、設計された製品の形状のデータから、NC加工(Numerical Control machining)プログラムが生成される。そして、マシニングセンタが、NC加工プログラムに沿って、切削加工を行うことにより、製品を切削する。 Conventionally, CAD (Computer Aided Design) and CAM (Computer Aided Manufacturing) have been widely used. A product is designed using CAD, and an NC machining (Numerical Control machining) program is generated from the shape data of the designed product using CAM. Then, the machining center cuts the product by cutting according to the NC machining program.
一方、任意の対象物の表面の位置を計測する3次元スキャナが利用されることも多くなってきた。 On the other hand, three-dimensional scanners that measure the position of the surface of an arbitrary object have been increasingly used.
従来、ペットや人の足形又は手形等を採形材により採形して型を製作し、3次元スキャナを用いて該型をスキャンすることにより該型の3次元データに変換し、3次元画像の型を凹凸反転処理し、凹凸反転された凸部輪郭部分の所望輪郭部分を切り出し、予め用意した基台用3次元データをコンピュータに読み込み、コンピュータディスプレイに表示させ、前記切り出した輪郭部分を前記基台の所望位置に配置する合成処理して製造すべきアクセサリーの原型となる原型3次元データを合成し、NC切削加工機により前記原型3次元データに基づいてワックスを切削加工し、得られたワックスの原型を用いてロストワックス鋳造法により製造するものがある。(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a mold is produced by shaping a pet or a person's foot or hand using a shaping material, and the mold is scanned using a 3D scanner to convert it into 3D data of the mold. The mold of the concave / convex pattern is processed to cut out a desired contour portion of the convex / concave inverted convex portion, the prepared base three-dimensional data is read into a computer, displayed on a computer display, and the cut out contour portion is Obtained by synthesizing original three-dimensional data as a prototype of an accessory to be manufactured by synthesizing to be arranged at a desired position on the base, and cutting the wax on the basis of the original three-dimensional data by an NC cutting machine Some are manufactured by a lost wax casting method using a wax prototype. (For example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、兜を被っている所定の人の顔の形状と同じまたは類似の形状の物を製造しようとする場合、CADを用いて、その全体の形状を示すデータを作るには、大変な手間と時間が必要になる。 However, if you want to produce an object that has the same or similar shape as the face of a given person wearing a heel, it would take a lot of effort to create data that shows the overall shape using CAD. Time is needed.
3次元スキャナを用いて、兜を被っているその人の顔を計測して、その結果得られたデータから目的の物を加工することも考えられるが、この場合も、兜の部分の形状と顔の部分の形状とを加工しなければならないので、長い加工時間が必要になってしまう。また、単純に、3次元スキャナの計測の結果得られたデータをそのまま利用して、加工したとしても、表面に凹凸ができてしまう。 It is conceivable to measure the face of the person wearing the eyelid using a three-dimensional scanner and process the target object from the data obtained as a result. Since the shape of the face portion must be processed, a long processing time is required. Even if the data obtained as a result of the measurement of the three-dimensional scanner is simply used as it is and processed, the surface is uneven.
さらに、この場合、各種の兜のうちのいずれかを被った物を加工しようとすると、計測する際に、総ての種類の兜を用意しなければならない。また、この場合、現存しない兜や、実際には存在しない兜を被った顔の形状と同じまたは類似の形状の物を製造することはできない。 Further, in this case, if an object covered with any one of the various types of wrinkles is to be processed, all types of wrinkles must be prepared for measurement. Further, in this case, it is impossible to manufacture an object having the same or similar shape as a face covered with a wrinkle that does not exist or that does not actually exist.
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、簡単に、兜などの付加物が付加された人の顔などの対象物の形状を成形でき、特に、対象物を計測してから、より迅速に成形できるようにするものである。 The present invention has been made in view of such a situation, and can easily shape the shape of an object such as a person's face to which an appendage such as a heel has been added. Therefore, the molding can be performed more quickly.
本発明の一側面の製造システムは、対象物の表面の各点の3次元空間上の位置を測定し、各点の位置のデータを出力する測定手段と、前記対象物の表面の各点の位置のデータを、前記対象物の形状を面によって示すデータである対象物形状データに変換する変換手段と、前記対象物に付加する付加物の形状を面によって示すデータである付加物形状データと、前記対象物形状データとを合成する合成手段と、前記付加物の形状が予め成形されている中間加工物に、合成されたデータで示される形状によって前記対象物の形状を成形する成形手段とを備える。 The manufacturing system according to one aspect of the present invention includes a measuring unit that measures the position of each point on the surface of the object in a three-dimensional space, and outputs data of the position of each point, and each point on the surface of the object. Conversion means for converting position data into object shape data which is data indicating the shape of the object by a surface; and additional shape data which is data indicating the shape of an additive to be added to the object by a surface; Synthesis means for synthesizing the object shape data; and molding means for shaping the shape of the object according to the shape indicated by the synthesized data on an intermediate workpiece in which the shape of the additional object is previously shaped. Is provided.
前記合成手段には、前記付加物形状データの3次元空間上の基準位置と、前記対象物形状データの3次元空間上の基準位置とを基準にして、前記付加物形状データと前記対象物形状データとを合成させることができる。 The synthesizing means includes the additional shape data and the object shape based on a reference position of the additional object shape data in a three-dimensional space and a reference position of the additional object shape data in a three-dimensional space. Data can be combined.
前記合成手段において合成されたデータから、加工を指示するための加工プログラムを生成する生成手段をさらに設け、前記成形手段には、前記加工プログラムを用いて、前記中間加工物に前記対象物の形状を成形させることができる。 A generating means for generating a machining program for instructing machining from the data synthesized by the synthesizing means is further provided, and the forming means uses the machining program to form the shape of the object on the intermediate workpiece. Can be formed.
前記測定手段から送信されてくる、前記対象物の表面の各点の位置のデータを受信し、前記加工プログラムを前記成形手段に送信する通信手段をさらに設けることができる。 Communication means for receiving data on the position of each point on the surface of the object transmitted from the measuring means and transmitting the machining program to the forming means can be further provided.
本発明の一側面の製造方法は、データで示される形状であって、対象物に付加する付加物の形状を中間加工物に予め成形し、前記対象物の表面の各点の3次元空間上の位置を測定し、測定によって得られた前記対象物の表面の各点の位置のデータを、前記対象物の形状を面によって示すデータである対象物形状データに変換し、前記付加物の形状を面によって示すデータである付加物形状データと、前記対象物形状データとを合成し、前記付加物の形状が成形されている前記中間加工物に、合成されたデータで示される形状によって前記対象物の形状を成形するステップを含む。 The manufacturing method according to one aspect of the present invention is a shape indicated by data, and a shape of an additive to be added to an object is previously formed into an intermediate workpiece, and the three-dimensional space of each point on the surface of the object is formed. The position data of each point on the surface of the object obtained by the measurement is converted into object shape data which is data indicating the shape of the object by a surface, and the shape of the additional object The object shape data, which is data indicating the surface of the object, and the object shape data are combined with the intermediate workpiece in which the shape of the additive is formed, and the object is represented by the shape indicated by the combined data. Forming a shape of the object.
本発明の一側面のプログラムは、対象物の表面の各点の3次元空間上の位置の測定によって得られた前記対象物の表面の各点の位置のデータを、前記対象物の形状を面によって示すデータである対象物形状データに変換し、前記対象物の形状を成形しようとする中間加工物に予め成形されている付加物であって、前記対象物に付加する付加物の形状を面によって示すデータである付加物形状データと、前記対象物形状データとを合成するステップを含む処理をコンピュータに行わせる。 The program according to one aspect of the present invention provides the position data of each point on the surface of the object obtained by measuring the position of each point on the surface of the object in the three-dimensional space, the shape of the object It is converted into object shape data, which is data indicated by the above, and the shape of the object to be formed is an additive formed in advance on the intermediate workpiece, and the shape of the additive to be added to the object is a surface. The computer is caused to perform a process including a step of combining the additional object shape data, which is data indicated by, and the target object shape data.
以上のように、本発明の一側面によれば、簡単に、付加物が付加された対象物の形状を成形でき、特に、対象物を計測してから、より迅速に成形することができる。 As described above, according to one aspect of the present invention, the shape of an object to which an appendage is added can be easily formed, and in particular, the object can be more rapidly formed after measuring the object.
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、発明の詳細な説明に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が、発明の詳細な説明に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の詳細な説明中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。 Embodiments of the present invention will be described below. Correspondences between the configuration requirements of the present invention and the embodiments described in the detailed description of the present invention are exemplified as follows. This description is to confirm that the embodiments supporting the present invention are described in the detailed description of the invention. Accordingly, although there are embodiments that are described in the detailed description of the invention but are not described here as embodiments corresponding to the constituent elements of the present invention, It does not mean that the embodiment does not correspond to the configuration requirements. Conversely, even if an embodiment is described here as corresponding to a configuration requirement, that means that the embodiment does not correspond to a configuration requirement other than the configuration requirement. Not something to do.
本発明の一側面の製造システムは、対象物(例えば、図1の人の顔16)の表面の各点の3次元空間上の位置を測定し、各点の位置のデータ(例えば、図3のポリゴンデータ73)を出力する測定手段(例えば、図1のスキャナ11)と、前記対象物の表面の各点の位置のデータを、前記対象物の形状を面によって示すデータである対象物形状データ(例えば、図3のユーザサーフェースデータ75)に変換する変換手段(例えば、図3の変換部71)と、前記対象物に付加する付加物(例えば、兜)の形状を面によって示すデータである付加物形状データ(例えば、図3のブランクサーフェースデータ74)と、前記対象物形状データとを合成する合成手段(例えば、図3の合成部72)と、前記付加物の形状が予め成形されている中間加工物(例えば、図4のブランク92)に、合成されたデータで示される形状によって前記対象物の形状を成形する成形手段(例えば、図1のマシニングセンタ15)とを備える。
The manufacturing system according to one aspect of the present invention measures the position of each point on the surface of an object (for example, the
前記合成手段において合成されたデータから、加工を指示するための加工プログラム(例えば、図3の完成品加工プログラム78)を生成する生成手段(例えば、図3のCAM機能63)をさらに設け、前記成形手段には、前記加工プログラムを用いて、前記中間加工物に前記対象物の形状を成形させることができる。
There is further provided generating means (for example, the
前記測定手段から送信されてくる、前記対象物の表面の各点の位置のデータを受信し、前記加工プログラムを前記成形手段に送信する通信手段(例えば、図2の通信部39)をさらに設けることができる。
Communication means (for example, the
本発明の一側面の製造方法は、データで示される形状であって、対象物(例えば、図1の人の顔16)に付加する付加物(例えば、兜)の形状を中間加工物(例えば、図4のブランク92)に予め成形し(例えば、図5のステップS14の手続き)、前記対象物の表面の各点の3次元空間上の位置を測定し、測定によって得られた前記対象物の表面の各点の位置のデータ(例えば、図3のポリゴンデータ73)を、前記対象物の形状を面によって示すデータである対象物形状データ(例えば、図3のユーザサーフェースデータ75)に変換し(例えば、図6のステップS33の手続き)、前記付加物の形状を面によって示すデータである付加物形状データ(例えば、図3のブランクサーフェースデータ74)と、前記対象物形状データとを合成し(例えば、図6のステップS34の手続き)、前記付加物の形状が成形されている前記中間加工物に、合成されたデータで示される形状によって前記対象物の形状を成形する(例えば、図6のステップS37の手続き)ステップを含む。
The manufacturing method according to one aspect of the present invention is a shape indicated by data, and the shape of an additive (for example, a heel) to be added to an object (for example, the
本発明の一側面のプログラムは、対象物(例えば、図1の人の顔16)の表面の各点の3次元空間上の位置の測定によって得られた前記対象物の表面の各点の位置のデータ(例えば、図3のポリゴンデータ73)を、前記対象物の形状を面によって示すデータである対象物形状データ(例えば、図3のユーザサーフェースデータ75)に変換し(例えば、図6のステップS33の手続き)、前記対象物の形状を成形しようとする中間加工物(例えば、図4のブランク92)に予め成形されている付加物(例えば、兜)であって、前記対象物に付加する付加物の形状を面によって示すデータである付加物形状データ(例えば、図3のブランクサーフェースデータ74)と、前記対象物形状データとを合成する(例えば、図6のステップS34の手続き)ステップを含む処理をコンピュータに行わせる。
The program according to one aspect of the present invention is a program for measuring the position of each point on the surface of the object obtained by measuring the position of each point on the surface of the object (for example, the
図1は、本発明の一実施の形態の製造システムの構成の例を示す図である。製造システム1は、スキャナ11、位置決め板12、ネットワーク13、コンピュータ14、およびマシニングセンタ15からなる。製造システム1において、マシニングセンタ15によって、データで示される形状であって、対象物に付加する付加物の形状が中間加工物に予め成形される。そして、製造システム1において、スキャナ11によって、対象物の表面の各点の3次元空間上の位置が測定され、コンピュータ14によって、測定によって得られた対象物の表面の各点の位置のデータが、対象物の形状を面によって示すデータである対象物形状データに変換され、付加物の形状を面によって示すデータである付加物形状データと、対象物形状データとが合成される。さらに、製造システム1において、マシニングセンタ15によって、付加物の形状が成形されている中間加工物に、合成されたデータで示される形状によって対象物の形状が成形される。なお、スキャナ11、コンピュータ14、およびマシニングセンタ15は、例えば、1つの施設の中など、物理的に近接して配置することもできるが、個別に、異なる施設の中など、物理的に距離の離れた遠隔地に配置するようにしてもよい。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a manufacturing system according to an embodiment of the present invention. The
スキャナ11は、対象物の3次元の形状を測定する3D(3次元)スキャナである。すなわち、スキャナ11は、例えば、光学式の3次元スキャナであり、対象物の表面の各点の3次元空間上の位置を測定し、各点の位置のデータを出力する。ここで、対象物とは、任意の有体のものであり、有体のものである人間の身体および顔や手などの身体の一部を含む。以下、対象物として人の顔(ユーザの顔と称する)を例に説明する。
The
すなわち、図1に示される場合、スキャナ11は、位置決め板12に設けられた穴にはめられたユーザの顔16の表面の各点の3次元空間上の位置を測定し、ネットワーク13を介して、コンピュータ14に、各点の位置のデータを出力する。ここで、例えば、各点の位置のデータは、STL(Standard Triangulated Language)方式のポリゴンデータとされる。なお、スキャナ11は、レーザを用いた光学式または対象物に接触して位置を測定する接触式や、超音波など他の媒体を用いるものであってもよい。なお、スキャナ11とコンピュータ14とが直接接続され、スキャナ11が、コンピュータ14によって制御されるようにしてもよい。
That is, in the case shown in FIG. 1, the
位置決め板12は、平面状の板であり、その中央部分に、顔16を出すための穴が設けられている。また、位置決め板12には、図1中の丸印で示されるように、顔16を出すための穴の上下および左右に、基準位置を示す画像が描かれている。基準位置は、付加物形状データと対象物形状データとを合成する場合の位置決めに用いられる。
The positioning plate 12 is a flat plate, and a hole for projecting the
ネットワーク13は、例えば、有線若しくは無線を伝送媒体とするLAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)、有線若しくは無線の汎用回線若しくは専用回線や、有線若しくは無線の複数のネットワーク、またはインターネットなどからなり、スキャナ11、コンピュータ14、およびマシニングセンタ15を相互に接続する。
The
コンピュータ14は、ワークステーションまたはパーソナルコンピュータなどであり、CADプログラムやCAMプログラムなどの各種のプログラムを実行し、各種の機能を実現する。コンピュータ14は、測定によって得られた対象物であるユーザの顔16の表面の各点の位置のデータであるポリゴンデータを、顔16の形状を少なくとも面によって示すデータであるユーザサーフェースデータに変換する。ここで、ユーザサーフェースデータは、対象物形状データの一例である。なお、ユーザサーフェースデータには、位置決め板12の基準位置のデータが含まれるが、位置決め板12の形状のデータは含まれない(変換されない)。
The
また、コンピュータ14は、例えば、兜である付加物の形状を少なくとも面によって示すデータであるブランクサーフェースデータと、ユーザサーフェースデータとを合成する。ここで、付加物とは、対象物に付加される、任意の有体または無体のものであり、人間の身体および身体の一部を含む。例えば、付加物は、兜など身体に装着する器具、衣服、飾り窓、架空のキャラクター、または、対象物である顔16の人(ユーザ)とは異なる人の顔や身体とすることができる。また、ブランクサーフェースデータは、付加物形状データの一例である。以下、付加物として兜を例に説明する。
In addition, the
さらに、コンピュータ14は、合成されたデータから、マシニングセンタ15に加工を指示するための完成品加工プログラムを生成する。完成品加工プログラムは、NC加工プログラムであり、ミルなどのツール(切削用工具)のパスを定義するデータを含み、3次元の座標軸を基準として、ミルなどの切削用工具(以下、単に工具とも称する)の刃先の動作を記述する。完成品加工プログラムは、加工プログラムの一例である。コンピュータ14は、ネットワーク13を介して、完成品加工プログラムをマシニングセンタ15に送信する。
Further, the
マシニングセンタ15は、直交座標系などの所定の座標系の各軸における工具の位置とワークの位置とを制御することで、ワークを切削加工する。マシニングセンタ15は、付加物である兜の形状が予め成形されているブランク(ワーク)を、コンピュータ14から供給された完成品加工プログラムを用いて切削して、兜をかぶったユーザの顔16の形状が成形された完成品17を製造する。ブランクは、金属、樹脂、木材、石材、またはガラスなどからなり、中間加工物の一例である。すなわち、マシニングセンタ15は、付加物の形状が予め成形されている中間加工物に、合成されたデータで示される形状によって対象物の形状を成形する。なお、完成品17は、プレートやメダルなどである。
The
なお、マシニングセンタ15は、金属、樹脂、木材、石材、またはガラスなどの素材を切削して、付加物の形状を中間加工物に予め成形する。
The
図2は、コンピュータ14のハードウェアの構成例を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an exemplary hardware configuration of the
コンピュータ14において、CPU(Central Processing Unit)31,ROM(Read Only Memory)32,RAM(Random Access Memory)33は、バス34により相互に接続されている。
In the
バス34には、さらに、入出力インタフェース35が接続されている。入出力インタフェース35には、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる入力部36、ディスプレイ、スピーカなどよりなる出力部37、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる記憶部38、ネットワークインタフェースなどよりなる通信部39、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア41を駆動するドライブ40が接続されている。
An input /
以上のように構成されるコンピュータ14では、CPU31が、例えば、記憶部38に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース35及びバス34を介して、RAM33にロードして実行することにより、後述する一連の処理が行われる。
In the
コンピュータ14(CPU31)が実行するプログラムは、例えば、磁気ディスク(フレキシブルディスクを含む)、光ディスク(CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disc)等)、光磁気ディスク、もしくは半導体メモリなどよりなるパッケージメディアであるリムーバブルメディア41に記録して、あるいは、ネットワーク13、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供される。
The program executed by the computer 14 (CPU 31) is, for example, a magnetic disk (including a flexible disk), an optical disk (CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory), DVD (Digital Versatile Disc), etc.), a magneto-optical disk, or It is recorded on a removable medium 41 which is a package medium made of a semiconductor memory or the like, or provided via a wired or wireless transmission medium such as the
そして、プログラムは、リムーバブルメディア41をドライブ40に装着することにより、入出力インタフェース35を介して、記憶部38に記憶することで、コンピュータ14にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部39で受信し、記憶部38に記憶することで、コンピュータ14にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM32や記憶部38にあらかじめ記憶しておくことで、コンピュータ14にあらかじめインストールしておくことができる。
The program can be installed in the
図3は、プログラムを実行するコンピュータ14において実現される機能の構成の例を示すブロック図である。すなわち、コンピュータ14がプログラムを実行すると、通信制御機能61、CAD機能62、CAM機能63、ポリゴンデータデータベース(DB)64(以下、ポリゴンデータDB64と称する)、サーフェースデータデータベース(DB)65(以下、サーフェースデータDB65と称する)、および加工プログラムデータベース(DB)66(以下、加工プログラムDB66と称する)が実現される。
FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration realized in the
通信制御機能61は、ネットワークインタフェースである通信部39を制御し、ネットワーク13を介した、スキャナ11またはマシニングセンタ15との通信を制御する。CAD機能62は、例えば、ラピッドフォーム XOR/Redesign(商標)などのCADプログラムを実行することにより実現され、ユーザの操作に応じて、仮想的な3次元空間上で形状を記述するデータを生成する。
The
CAD機能62は、変換部71および合成部72を含む。変換部71は、測定によって得られた、対象物であるユーザの顔16の表面の各点の3次元空間上の位置のデータを、面によって表現するサーフェースデータに変換する。合成部72は、付加物である兜の形状を面によって表現するサーフェースデータと、対象物であるユーザの顔16の形状を面によって表現するサーフェースデータとを合成する。
The
CAM機能63は、仮想的な3次元空間上で形状が記述されたデータから、マシニングセンタ15における加工を指示するための加工プログラムを生成する。
The
ポリゴンデータDB64、サーフェースデータDB65、および加工プログラムDB66は、オペレーティングシステムが提供するファイルシステム上に直接構築されるか、または、データベースマネジメントシステムにより構築される。ポリゴンデータDB64は、対象物の表面の各点の3次元空間上の位置のデータを記録する。すなわち、ポリゴンデータDB64は、スキャナ11から供給された、ユーザの顔16を測定して得られた、ユーザの顔16の表面の各点の3次元空間上の位置を示すポリゴンデータ73を記録する。
The
サーフェースデータDB65は、形状を少なくとも面によって示すデータを記録する。すなわち、サーフェースデータDB65は、CAD機能62により生成されたかまたは合成された、形状を面によって表現するサーフェースデータを記録する。より具体的には、サーフェースデータDB65は、付加物である兜の形状を面によって表現するブランクサーフェースデータ74、対象物であるユーザの顔16の形状を面によって表現するユーザサーフェースデータ75、および兜を被ったユーザの顔の形状を面によって表現する完成品サーフェースデータ76を記録する。なお、ユーザサーフェースデータ75は、CAD機能62の変換部71によって、ポリゴンデータ73から変換されることによって生成され、また、完成品サーフェースデータ76は、CAD機能62の合成部72によって、ブランクサーフェースデータ74とユーザサーフェースデータ75とが合成されることによって生成される。
The
加工プログラムDB66は、マシニングセンタ15に加工を指示するための加工プログラムを記録する。より具体的には、加工プログラムDB66は、ブランク加工プログラム77および完成品加工プログラム78を記録する。ブランク加工プログラム77は、CAM機能63によって、ブランクサーフェースデータ74から生成された、付加物である兜の形状を成形するための加工プログラムである。完成品加工プログラム78は、CAM機能63によって、完成品サーフェースデータ76から生成された、付加物である兜の形状が予め成形されているブランクに、対象物であるユーザの顔16の形状を成形するための加工プログラムである。
The
図4は、製造システム1によるブランクおよび完成品の製造を説明する図である。まず、CAM機能63は、サーフェースデータDB65に記録されている、付加物である兜の形状を面によって表現するブランクサーフェースデータ74から、直交座標系などの所定の座標系の各軸における工具の位置を指示したり、金属または樹脂などからなる素材91の位置を指示したりすることで、付加物である兜の形状を成形するためのブランク加工プログラム77を生成する。なお、図4に示されるように、ブランクサーフェースデータ74において、対象物である顔16の形状が成形される部分には、彫りしろを考慮して、十分な体積が確保されている。
FIG. 4 is a diagram for explaining the production of blanks and finished products by the
生成されたブランク加工プログラム77は、加工プログラムDB66に記録されると共に、ネットワーク13を介して、マシニングセンタ15に送信される。
The generated
マシニングセンタ15は、ブランク加工プログラム77を用いて、素材91を切削することで、付加物である兜の形状をブランク92に成形する。すなわち、マシニングセンタ15は、3次元の座標軸を基準として、ミルなどの切削用工具の刃先の動作を記述するブランク加工プログラム77に従って、内蔵されているサーボモータを駆動させることによって切削用工具や素材91を動作させて、素材91からブランク92を削り出す。
The
次に、スキャナ11が、位置決め板12の穴に出された顔16の表面の各点の3次元空間上の位置を測定すると、ネットワーク13を介して、各点の位置を示すポリゴンデータ73をコンピュータ14に送信してくる。すると、コンピュータ14は、通信制御機能61によって、ネットワークインタフェースである通信部39を制御し、ポリゴンデータ73を受信する。コンピュータ14は、受信したポリゴンデータ73をポリゴンデータDB64に記録させる。
Next, when the
CAD機能62の変換部71は、ポリゴンデータDB64に記録されているポリゴンデータ73を、対象物であるユーザの顔16の形状を面によって表現するユーザサーフェースデータ75に変換する。例えば、変換部71は、ポリゴンデータ73で示される点の集合で表される面の境界(例えば、不連続点)を検出し、検出された境界で区切られる面毎に、ポリゴンデータ73で示される点の集合の一部で表される面と同じ面を表現するデータを生成することにより、ポリゴンデータ73をユーザサーフェースデータ75に変換する。または、例えば、変換部71は、ポリゴンデータ73をボクセル表現に変換して、ボクセルで表される面を表現するデータを生成することにより、ポリゴンデータ73をユーザサーフェースデータ75に変換する。なお、ポリゴンデータ73で表現される形状を変形させるように、フリーフォーム(商標)などのCG(Computer Graphics)プログラムによりポリゴンデータ73を修正してから、変換部71が、修正されたポリゴンデータ73をユーザサーフェースデータ75に変換するようにしてもよい。
The
CAD機能62は、サーフェースデータDB65にユーザサーフェースデータ75を記録させる。
The
CAD機能62の合成部72は、人が兜をかぶっているように、すなわち、付加物である兜の内側に、対象物であるユーザの顔16が配置されるように、ブランクサーフェースデータ74とユーザサーフェースデータ75とを合成して、完成品サーフェースデータ76を生成する。このとき、合成部72は、ブランクサーフェースデータ74で示される付加物である兜の形状に合わせて、対象物であるユーザの顔16の形状を拡大または縮小するように、ユーザサーフェースデータ75を変換する。なお、ブランクサーフェースデータ74とユーザサーフェースデータ75との合成には、ブランクサーフェースデータ74における、彫りしろを考慮した、対象物である顔16の形状が成形される部分のデータは使用されない。
The
より詳細に説明すると、ブランクサーフェースデータ74には、X軸上およびY軸上に、3次元空間上の基準位置(図4中のバツ印)が予め配置されている。位置決め板12に画像として描かれている基準位置は、ポリゴンデータ73に含まれ、ポリゴンデータ73がユーザサーフェースデータ75に変換された場合も、3次元空間上の基準位置として、ユーザサーフェースデータ75に配置される(図4中の丸印)。合成部72は、ブランクサーフェースデータ74の基準位置と、ユーザサーフェースデータ75の基準位置とを一致させるように、ブランクサーフェースデータ74とユーザサーフェースデータ75とを合成する。このようにすることで、人が兜をかぶるように、対象物であるユーザの顔16の形状と、付加物である兜の形状との位置を合わせることができる。なお、この場合、合成部72は、例えば、ブランクサーフェースデータ74の基準位置に対して、ユーザサーフェースデータ75の基準位置が所定の距離に配置されるように、対象物であるユーザの顔16の形状を優先して、これに、付加物である兜の形状を合わせて、ブランクサーフェースデータ74とユーザサーフェースデータ75とを合成するようにしてもよい。このように、合成部72は、ブランクサーフェースデータ74の基準位置と、ユーザサーフェースデータ75の基準位置とを基準にして、ブランクサーフェースデータ74とユーザサーフェースデータ75とを合成する。
More specifically, in the
なお、ユーザの顔16の目や口などを検出して、目や口を基準位置とすることもできる。すなわち、対象物の特徴点を検出して、検出された特徴点を基準位置とするようにしてもよい。
Note that the eyes and mouth of the user's
さらに詳細には、例えば、合成部72は、ブランクサーフェースデータ74およびユーザサーフェースデータ75のそれぞれの基準位置を合わせた上で、X軸およびY軸に直交するZ軸方向にブランクサーフェースデータ74の面およびユーザサーフェースデータ75の面が重なる場合には、ブランクサーフェースデータ74の面およびユーザサーフェースデータ75の面の部分のうち、X軸およびY軸で規定されるXY平面上の点毎に、XY平面から離れている面の部分を残し、XY平面に近い面を削除するように、ブランクサーフェースデータ74とユーザサーフェースデータ75とを合成する。このようにすることで、兜を被ったユーザを正面から見た場合と同様に、兜の形状とユーザの顔16の形状とを合成することができる。
More specifically, for example, the combining
また、例えば、3次元上に合成基準点(または平面)を予め定めておいて、合成部72は、合成基準点(または平面)からの距離により、重なっているブランクサーフェースデータ74の面の部分およびユーザサーフェースデータ75の面の部分を残したり、削除したりして、ブランクサーフェースデータ74とユーザサーフェースデータ75とを合成する。
Further, for example, a synthesis reference point (or plane) is determined in advance in three dimensions, and the
さらに、例えば、ブランクサーフェースデータ74の面のうち、残す面を予め定義しておいて、合成部72は、ブランクサーフェースデータ74の残すと定義されている面と、ユーザサーフェースデータ75の面とを組み合わせて、ブランクサーフェースデータ74とユーザサーフェースデータ75とを合成する。さらにまた、例えば、ブランクサーフェースデータ74の面のそれぞれに優先順位を定義しておいて、合成部72は、ユーザサーフェースデータ75の面に所定の優先順位を定義し、面毎の優先順位によって、重複した面の部分のうち、残す面の部分を決定するように、ブランクサーフェースデータ74とユーザサーフェースデータ75とを合成する。
Further, for example, among the surfaces of the
CAD機能62は、ブランクサーフェースデータ74とユーザサーフェースデータ75とが合成されて得られた完成品サーフェースデータ76をサーフェースデータDB65に記録させる。
The
CAM機能63は、サーフェースデータDB65に記録されている、完成品サーフェースデータ76から、直交座標系などの所定の座標系の各軸における工具の位置を指示したり、ブランク92の位置を指示したりすることで、ブランク92に対象物であるユーザの顔16の形状を成形するための完成品加工プログラム78を生成する。
The
ユーザサーフェースデータ75のみから加工プログラムを直接生成して、ブランク92の加工に用いると、付加物の形状に応じた加工を行うことができないので、対象物と付加物との境界が不自然になったり、また、マシニングセンタ15において、ミルなどの切削用工具の刃先がブランク92に衝突してしまうなどのトラブルが発生しやすくなる。ブランクサーフェースデータ74とユーザサーフェースデータ75とが合成されて得られた完成品サーフェースデータ76から、完成品加工プログラム78を生成するようにしたので、対象物の形状が不自然になることを防止でき、また、ブランク92から完成品17への加工の際のトラブルを防止することができる。
If a machining program is generated directly from only the
生成された完成品加工プログラム78は、加工プログラムDB66に記録されると共に、ネットワーク13を介して、マシニングセンタ15に送信される。
The generated finished
マシニングセンタ15は、完成品加工プログラム78を用いて、ブランク92を切削することで、対象物であるユーザの顔16の形状をブランク92に成形して、兜をかぶったユーザの顔16が成形された完成品17を作成する。すなわち、マシニングセンタ15は、3次元の座標軸を基準として、ミルなどの切削用工具の刃先の動作を記述する完成品加工プログラム78に従って、内蔵されているサーボモータを駆動させることによって切削用工具やブランク92を動作させて、ブランク92から完成品17を削り出す。
The
次に、図5のフローチャートを参照して、ブランク92の製造の手順について説明する。ステップS11において、CAD機能62は、キーボードまたはマウスなどよりなる入力部36へのオペレータの操作に応じて、切削して成形されるユーザの顔16の形状と合成するための兜の形状を示すブランクサーフェースデータ74を生成する。CAD機能62は、生成されたブランクサーフェースデータ74をサーフェースデータDB65に記録させる。
Next, a procedure for manufacturing the blank 92 will be described with reference to the flowchart of FIG. In step S11, the
なお、通信制御機能61が、ネットワーク13を介して、他の機器からブランクサーフェースデータ74を取得するようにしてもよい。さらに、スキャナ11によって、付加物である兜の3次元の形状を測定し、得られたポリゴンデータを変換することで、ブランクサーフェースデータ74を生成するようにしてもよい。
Note that the
ステップS12において、CAM機能63は、サーフェースデータDB65に記録されているブランクサーフェースデータ74から、ブランクサーフェースデータ74に示される面に沿ってミルなどの切削用工具の刃先の動作を記述するなどして、ブランク加工プログラム77を生成する。CAM機能63は、生成されたブランク加工プログラム77を加工プログラムDB66に記録させる。
In step S12, the
ステップS13において、通信制御機能61は、ネットワークインタフェースである通信部39を制御し、ネットワーク13を介して、加工プログラムDB66に記録されているブランク加工プログラム77をマシニングセンタ15に送信する。マシニングセンタ15は、コンピュータ14から送信されてきたブランク加工プログラム77を受信する。
In step S <b> 13, the
ステップS14において、マシニングセンタ15は、受信したブランク加工プログラム77を用いて、金属、樹脂、木材、石材、またはガラスなどからなる素材91を切削して、ブランク92を成形して、ブランク92の製造は終了する。
In step S <b> 14, the
次に、図6のフローチャートを参照して、ブランク92から完成品17を製造する手順について説明する。ステップS31において、スキャナ11は、位置決め板12に設けられた穴にはめられたユーザの顔16をスキャニングする。すなわち、スキャナ11は、ユーザの顔16の表面の各点の3次元空間上の位置を測定する。ステップS32において、スキャナ11は、ネットワーク13を介して、ユーザの顔16をスキャニングして得られたポリゴンデータ73をコンピュータ14に送信する。コンピュータ14の通信制御機能61は、ネットワークインタフェースである通信部39を制御し、スキャナ11から送信されてきたポリゴンデータ73を通信部39に受信させる。通信制御機能61は、受信したポリゴンデータ73を、ポリゴンデータDB64に記録させる。
Next, a procedure for manufacturing the
ステップS33において、CAD機能62の変換部71は、ポリゴンデータDB64からポリゴンデータ73を読み出し、ユーザの顔16の形状を示すサーフェースデータであるユーザサーフェースデータ75にポリゴンデータ73を変換する。CAD機能62は、ユーザサーフェースデータ75をサーフェースデータDB65に記録させる。ステップS34において、CAD機能62の合成部72は、サーフェースデータDB65からブランクサーフェースデータ74を読み出して、兜を被ったユーザの顔16の形状を示すように、ブランクサーフェースデータ74とユーザサーフェースデータ75とを合成する。CAD機能62は、合成して得られた完成品サーフェースデータ76をサーフェースデータDB65に記録させる。
In step S33, the
ステップS35において、CAM機能63は、サーフェースデータDB65から完成品サーフェースデータ76を読み出して、完成品サーフェースデータ76から、ブランク92を切削してユーザの顔16の形状を成形するための完成品加工プログラム78を生成する。CAM機能63は、完成品加工プログラム78を加工プログラムDB66に記録させる。ステップS36において、通信制御機能61は、ネットワークインタフェースである通信部39を制御し、ネットワーク13を介して、通信部39に、加工プログラムDB66に記録されている完成品加工プログラム78をマシニングセンタ15宛に送信させる。マシニングセンタ15は、コンピュータ14から送信されてきた完成品加工プログラム78を受信する。
In step S35, the
ステップS37において、マシニングセンタ15は、受信した完成品加工プログラム78を用いて、ブランク92を切削して、ブランク92にユーザの顔16の形状を成形することで、完成品17を成形して、完成品17の製造は終了する。
In step S <b> 37, the
このように、簡単に、兜などの付加物が付加された人の顔などの対象物の形状を成形できる。特に、対象物を計測してから、より迅速に成形できるようになる。また、対象物を計測するときに、付加物の現物を必要としない。さらに、ブランク92を切削して、完成品17を成形するときに生じる切りくずを少なくすることができる。さらにまた、対象物の形状が不自然になることを防止でき、また、製造の際のトラブルを防止することができる。
In this way, the shape of an object such as a person's face to which an additional object such as a heel is added can be easily formed. In particular, it becomes possible to form the object more quickly after measuring the object. Further, when measuring the object, the actual product of the additional object is not required. Further, the blank 92 can be cut to reduce chips generated when the
なお、変換部71は、ポリゴンデータ73を形状を面で表現するユーザサーフェースデータ75に変換すると説明したが、ソリッドモデルデータに変換するようにしてもよい。
Note that, although the
また、マシニングセンタ15に代えて、レーザ切削加工や放電加工によりブランク92を切削して対象物の形状を成形するようにしてもよく、また、光造形機や3次元プリンタなどを用いて造形することにより、対象物の形状を成形するようにしてもよい。
Further, instead of the
なお、ブランク92は切削により成形すると説明したが、これに限らず、鋳造やプレス、または光造形機や3次元プリンタなどによって、成形するようにしてもよい。 Although the blank 92 has been described as being formed by cutting, the present invention is not limited thereto, and the blank 92 may be formed by casting, pressing, an optical modeling machine, a three-dimensional printer, or the like.
このように、対象物の表面の各点の3次元空間上の位置を測定し、各点の位置のデータを出力し、対象物の表面の各点の位置のデータを、対象物の形状を面によって示すデータである対象物形状データに変換し、対象物に付加する付加物の形状を面によって示すデータである付加物形状データと、対象物形状データとを合成し、付加物の形状が予め成形されている中間加工物に、合成されたデータで示される形状によって対象物の形状を成形するようにした場合には、簡単に、付加物が付加された対象物の形状を成形でき、特に、対象物を計測してから、より迅速に成形することができる。 Thus, the position of each point on the surface of the object is measured in the three-dimensional space, the position data of each point is output, the position data of each point on the surface of the object is converted into the shape of the object. The object shape data, which is the data indicated by the surface, is converted into the object shape data, and the shape of the additional object to be added to the object is combined with the object shape data, which is the data indicating the shape of the additional object by the surface. If the shape of the object is shaped by the shape shown in the synthesized data on the pre-molded intermediate workpiece, the shape of the object with the added object can be easily formed, In particular, it can be formed more quickly after measuring the object.
また、データで示される形状であって、対象物に付加する付加物の形状を中間加工物に予め成形し、対象物の表面の各点の3次元空間上の位置を測定し、測定によって得られた対象物の表面の各点の位置のデータを、対象物の形状を面によって示すデータである対象物形状データに変換し、付加物の形状を面によって示すデータである付加物形状データと、対象物形状データとを合成し、付加物の形状が成形されている中間加工物に、合成されたデータで示される形状によって対象物の形状を成形するようにした場合には、簡単に、付加物が付加された対象物の形状を成形でき、特に、対象物を計測してから、より迅速に成形することができる。 In addition, the shape indicated by the data, the shape of the additive to be added to the object is pre-formed into an intermediate workpiece, the position of each point on the surface of the object is measured in three-dimensional space, and obtained by measurement. The data of the position of each point on the surface of the obtained object is converted into object shape data which is data indicating the shape of the object by the surface, and the additional shape data which is data indicating the shape of the additional object by the surface and When the object shape data is synthesized, and the shape of the object is shaped according to the shape indicated by the synthesized data in the intermediate workpiece in which the shape of the additional object is molded, The shape of the object to which the additional object is added can be formed, and in particular, the object can be measured more rapidly after being measured.
さらに、対象物の表面の各点の3次元空間上の位置の測定によって得られた対象物の表面の各点の位置のデータを、対象物の形状を面によって示すデータである対象物形状データに変換し、対象物の形状を成形しようとする中間加工物に予め成形されている付加物であって、対象物に付加する付加物の形状を面によって示すデータである付加物形状データと、対象物形状データとを合成するようにした場合には、簡単に、付加物が付加された対象物の形状を成形でき、特に、対象物を計測してから、より迅速に成形することができる。 Furthermore, the object shape data, which is data indicating the shape of the object in terms of the surface, is obtained by measuring the position of each point on the surface of the object in the three-dimensional space. An additive shape data that is pre-formed on an intermediate workpiece to be shaped into an object, and that indicates the shape of the additive to be added to the object by a surface; When the object shape data is combined with the object shape data, the shape of the object to which the additional object is added can be easily formed, and in particular, the object can be measured and then formed more quickly. .
上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。 The series of processes described above can be executed by hardware or can be executed by software. When a series of processing is executed by software, a program constituting the software executes various functions by installing a computer incorporated in dedicated hardware or various programs. For example, it is installed from a program recording medium in a general-purpose personal computer or the like.
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。 The program executed by the computer may be a program that is processed in time series in the order described in this specification, or in parallel or at a necessary timing such as when a call is made. It may be a program for processing.
また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。 The embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
11 スキャナ, 12 位置決め板, 13 ネットワーク, 14 コンピュータ, 15 マシニングセンタ, 17 完成品, 31 CPU, 32 ROM, 33 RAM, 38 記憶部, 39 通信部, 41 リムーバブルメディア, 61 通信制御機能, 62 CAD機能, 63 CAM機能, 64 ポリゴンデータデータベース, 65 サーフェースデータデータベース, 66 加工プログラムデータベース, 71 変換部, 72 合成部, 73 ポリゴンデータ, 74 ブランクサーフェースデータ, 75 ユーザサーフェースデータ, 76 完成品サーフェースデータ, 77 ブランク加工プログラム, 78 完成品加工プログラム, 91 素材, 92 ブランク
11 scanner, 12 positioning plate, 13 network, 14 computer, 15 machining center, 17 finished product, 31 CPU, 32 ROM, 33 RAM, 38 storage unit, 39 communication unit, 41 removable media, 61 communication control function, 62 CAD function, 63 CAM function, 64 polygon data database, 65 surface data database, 66 machining program database, 71 conversion unit, 72 compositing unit, 73 polygon data, 74 blank surface data, 75 user surface data, 76 finished product surface data , 77 Blank machining program, 78 Finished product machining program, 91 material, 92 blank
Claims (6)
前記対象物の表面の各点の位置のデータを、前記対象物の形状を面によって示すデータである対象物形状データに変換する変換手段と、
前記対象物に付加する付加物の形状を面によって示すデータである付加物形状データと、前記対象物形状データとを合成する合成手段と、
前記付加物の形状が予め成形されている中間加工物に、合成されたデータで示される形状によって前記対象物の形状を成形する成形手段と
を備える製造システム。 Measuring means for measuring the position of each point on the surface of the object in a three-dimensional space and outputting the position data of each point;
Conversion means for converting the position data of each point on the surface of the object into object shape data which is data indicating the shape of the object by a surface;
Combining means for combining the additional object shape data, which is data indicating the shape of the additional object to be added to the object by a surface, and the object shape data;
A manufacturing system comprising: a molding unit configured to mold a shape of the object according to a shape indicated by synthesized data in an intermediate workpiece in which the shape of the additional product is molded in advance.
前記合成手段は、前記付加物形状データの3次元空間上の基準位置と、前記対象物形状データの3次元空間上の基準位置とを基準にして、前記付加物形状データと前記対象物形状データとを合成する
製造システム。 The manufacturing system according to claim 1,
The synthesizing unit is configured to use the additional shape data and the target shape data based on a reference position of the additional shape data in a three-dimensional space and a reference position of the target shape data in a three-dimensional space. Manufacturing system that synthesizes.
前記合成手段において合成されたデータから、加工を指示するための加工プログラムを生成する生成手段をさらに備え、
前記成形手段は、前記加工プログラムを用いて、前記中間加工物に前記対象物の形状を成形する
製造システム。 The manufacturing system according to claim 1,
Further comprising generating means for generating a machining program for instructing machining from the data synthesized in the synthesizing means,
The forming means forms the shape of the object on the intermediate workpiece using the machining program.
前記測定手段から送信されてくる、前記対象物の表面の各点の位置のデータを受信し、前記加工プログラムを前記成形手段に送信する通信手段をさらに備える
製造システム。 The manufacturing system according to claim 3,
A manufacturing system further comprising communication means for receiving data of the position of each point on the surface of the object transmitted from the measuring means and transmitting the processing program to the forming means.
前記対象物の表面の各点の3次元空間上の位置を測定し、
測定によって得られた前記対象物の表面の各点の位置のデータを、前記対象物の形状を面によって示すデータである対象物形状データに変換し、
前記付加物の形状を面によって示すデータである付加物形状データと、前記対象物形状データとを合成し、
前記付加物の形状が成形されている前記中間加工物に、合成されたデータで示される形状によって前記対象物の形状を成形する
ステップを含む製造方法。 The shape indicated by the data, the shape of the additive to be added to the object is pre-formed into an intermediate workpiece
Measuring the position of each point on the surface of the object in a three-dimensional space;
The data of the position of each point on the surface of the object obtained by measurement is converted into object shape data which is data indicating the shape of the object by a surface,
Combining the additional object shape data which is data indicating the shape of the additional object with a surface and the object shape data
The manufacturing method including the step of forming the shape of the object according to the shape indicated by the synthesized data on the intermediate workpiece in which the shape of the additive is formed.
前記対象物の形状を成形しようとする中間加工物に予め成形されている付加物であって、前記対象物に付加する付加物の形状を面によって示すデータである付加物形状データと、前記対象物形状データとを合成する
ステップを含む処理をコンピュータに行わせるプログラム。
Object shape data, which is data indicating the position of each point on the surface of the object obtained by measuring the position of each point on the surface of the object in a three-dimensional space, with the surface representing the shape of the object Converted to
Addition shape data, which is data that indicates the shape of the additional object to be added to the target object by a surface, which is an additional object that is preliminarily formed on the intermediate workpiece to be molded the shape of the target object, and the target A program that causes a computer to perform processing including a step of combining object shape data.
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