JP2015134410A - Printer and printing method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a printer and a printing method, printable in a desired position of a printing surface in a printing matter, without using a tool, without increasing a burden to an operator.SOLUTION: The printer executes predetermined printing on the basis of printing data, and comprises projection means for projecting a predetermined pattern to a table for placing a plurality of three-dimensional-shaped printing matter, photographing means for photographing the predetermined pattern projected on the table, three-dimensional information acquiring means for acquiring three-dimensional information of the plurality of printing matter placed on the table, attitude recognition means for recognizing an arrangement position and an attitude of the printing matter from the three-dimensional information acquired by the three-dimensional information acquiring means, arrangement means for arranging an inputted printing image on the printing matter on the basis of the arrangement position and the attitude of the printing matter recognized by the attitude recognition means and printing data making means for making printing data on the basis of the printing image arranged by the arrangement means.

Description

本発明は、印刷装置および印刷方法に関し、さらに詳細には、立体形状の被印刷物の印刷面に所望の印刷を行う印刷装置および印刷方法に関する。   The present invention relates to a printing apparatus and a printing method, and more particularly to a printing apparatus and a printing method for performing desired printing on a printing surface of a three-dimensional printed material.

従来より、マイクロコンピューターによって全体の動作を制御され、テーブルに載置された被印刷物に対して印刷ヘッドを同一平面内の直交する2方向に変位させるようにした、所謂、フラットベッドタイプの印刷装置が知られている。   Conventionally, a so-called flat bed type printing apparatus in which the entire operation is controlled by a microcomputer and the print head is displaced in two orthogonal directions within the same plane with respect to the printing material placed on the table. It has been known.

また、通常、立体形状の被印刷物の印刷面に印刷を行う際には、こうしたフラットヘッドタイプの印刷装置が用いられる。   Further, such a flat head type printing apparatus is usually used when printing on a printing surface of a three-dimensional printed material.

このフラットベッドタイプの印刷装置により立体形状の被印刷物に印刷を行うときには、立体形状の被印刷物をテーブルの所定の位置に載置した後、当該被印刷物の印刷面に印刷データに基づいて印刷を行うようになされている。
When printing on a three-dimensional printed material using this flat bed type printing apparatus, after placing the three-dimensional printed material at a predetermined position on the table, printing is performed on the printing surface of the printed material based on the print data. Has been made to do.

ここで、こうした印刷装置においては、被印刷物の印刷面の所定の位置に印刷を行うために、当該被印刷物を予め決められた位置や姿勢で正確に載置する必要がある。このため、事前に被印刷物の寸法を測定するなどして、被印刷物を載置する位置や姿勢を正確に決定しておく必要があった。   Here, in such a printing apparatus, in order to perform printing at a predetermined position on the printing surface of the printing material, it is necessary to accurately place the printing material at a predetermined position and posture. For this reason, it has been necessary to accurately determine the position and orientation on which the printing material is placed by measuring the size of the printing material in advance.

こうした作業により、印刷装置による被印刷物への印刷において、作業工程が増えてしまい、作業者の負担が増大することが問題点として指摘されていた。
It has been pointed out as a problem that, due to such work, the number of work steps increases in printing on the printing material by the printing apparatus, and the burden on the worker increases.

こうした問題点を解決するための手法として、例えば、特許文献1に開示された技術が提案されている。   As a technique for solving such problems, for example, a technique disclosed in Patent Document 1 has been proposed.

即ち、特許文献1に開示された技術においては、テーブルに固定可能であって、立体形状の被印刷物を複数収容可能な治具を作製し、印刷時には、テーブルに治具を固定するとともに、当該治具に複数の被印刷物を収容するようにしたものである。なお、治具において被印刷物を収容する位置は、予め決められた位置となっており、この位置は、印刷装置を制御するマイクロコンピューターに予め入力されていることとなる。   That is, in the technique disclosed in Patent Document 1, a jig that can be fixed to a table and can store a plurality of three-dimensional objects to be printed is manufactured. A plurality of substrates are accommodated in a jig. Note that the position where the printed material is accommodated in the jig is a predetermined position, and this position is input in advance to the microcomputer that controls the printing apparatus.

これにより、特許文献1に開示された技術では、治具により立体形状の被印刷物の位置決めがなされることとなり、当該被印刷物の印刷面の所定の位置に印刷を行うことが可能となるものとされている。
Thereby, in the technique disclosed in Patent Document 1, a three-dimensional printed material is positioned by a jig, and printing can be performed at a predetermined position on the printing surface of the printed material. Has been.

しかしながら、特許文献1に開示された技術においては、被印刷物の形状や大きさに合わせて治具を作製しなければならず、治具作製の手間を要するとともに、少量生産の際にコスト高を招来することが問題点として指摘されていた。   However, in the technique disclosed in Patent Document 1, a jig must be manufactured according to the shape and size of the substrate to be printed, which requires labor for jig preparation and increases the cost for small-scale production. Inviting was pointed out as a problem.

特開2007−136764号公報JP 2007-136664 A

本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、作業者への負担が増大することなく、かつ、治具を用いずに被印刷物における印刷面の所望の位置に印刷することが可能な印刷装置および印刷方法を提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of the various problems of the prior art as described above. The object of the present invention is to use a jig without increasing the burden on the operator. It is an object of the present invention to provide a printing apparatus and a printing method capable of printing at a desired position on a printing surface of a printing material.

上記目的を達成するために、本発明による印刷装置は、印刷データに基づいて所定の印刷を行う印刷装置において、複数の立体形状の被印刷物が載置されるテーブルに対して所定のパターンを投影する投影手段と、上記テーブルに投影された所定のパターンを撮影する撮影手段と、上記テーブルに載置された複数の上記被印刷物の3次元情報を取得する3次元情報取得手段と、上記3次元情報取得手段により取得した3次元情報から、上記被印刷物の配置位置および姿勢を認識する姿勢認識手段と、入力された印刷画像を、上記姿勢認識手段により認識した上記被印刷物の配置位置および姿勢に基づいて上記被印刷物上に配置する配置手段と、配置手段により配置された上記印刷画像に基づいて、印刷データを作成する印刷データ作成手段とを有するようにしたものである。   In order to achieve the above object, a printing apparatus according to the present invention projects a predetermined pattern onto a table on which a plurality of three-dimensional printed materials are placed in a printing apparatus that performs predetermined printing based on print data. Projecting means, photographing means for photographing a predetermined pattern projected on the table, three-dimensional information obtaining means for obtaining three-dimensional information of the plurality of printed materials placed on the table, and the three-dimensional information From the three-dimensional information acquired by the information acquisition means, the posture recognition means for recognizing the arrangement position and posture of the printed material, and the input print image to the arrangement position and posture of the printed material recognized by the posture recognition means. An arrangement unit arranged on the substrate based on the print data, and a print data creation unit for producing print data based on the print image arranged by the arrangement unit; It is obtained by way has.

また、本発明による印刷装置は、上記した印刷装置において、さらに、上記3次元情報取得手段により取得した3次元情報から上記被印刷物において最も高い高さ情報を取得し、取得した高さ情報に基づいて、上記被印刷物の印刷面に印刷を行う印刷ヘッドと、上記テーブルとの間隔を調整する調整手段とを有するようにしたものである。   In the printing apparatus according to the present invention, in the above-described printing apparatus, further, the highest height information in the printed material is acquired from the three-dimensional information acquired by the three-dimensional information acquisition unit, and based on the acquired height information. The printing head has a printing head for printing on the printing surface of the substrate, and an adjusting means for adjusting the distance between the table.

また、本発明による印刷装置は、上記した印刷装置において、上記3次元情報取得手段は、上記テーブルに載置された複数の上記被印刷物の3次元情報を、位相シフト空間コード化法により取得するようにしたものである。   Further, in the printing apparatus according to the present invention, in the above-described printing apparatus, the three-dimensional information acquisition unit acquires the three-dimensional information of the plurality of prints placed on the table by a phase shift space encoding method. It is what I did.

また、本発明による印刷装置は、上記した印刷装置において、上記姿勢認識手段は、上記3次元情報取得手段から取得した3次元情報たる点群データを上記被印刷物ごとに分割する分割手段と、上記点群データから、基準となる第1の点群データと、複数の上記被印刷物を表す第2の点群データとを設定する設定手段と、上記第1の点群データから第1の距離画像を作成するとともに、上記第2の点群データから第2の距離画像を作成する距離画像作成手段と、上記第1の距離画像を上記第2の距離画像と一致させる第1の変換行列を算出する第1の算出手段と、上記第1の変換行列を3次元座標変換可能なように拡張し、ICPアルゴリズムにより第1の点群データの3次元座標を変換する変換行列たる第2の変換行列を算出する第2の算出手段と、上記第2の変換行列を用いて、上記第1の距離画像上の2次元画像を上記第2の距離画像上へ配置するための第3の変換行列を算出する第3の算出手段とを有し、上記配置手段は、上記第1の距離画像上に入力された上記印刷画像を、上記第3の変換行列を用いて、上記第2の印刷画像上に配置するようにしたものである。   In the printing apparatus according to the present invention, in the above-described printing apparatus, the posture recognition unit may divide the point cloud data, which is three-dimensional information acquired from the three-dimensional information acquisition unit, for each of the printed materials, Setting means for setting first point cloud data serving as a reference from the point cloud data and second point cloud data representing the plurality of printed materials, and a first distance image from the first point cloud data And a distance image creating means for creating a second distance image from the second point cloud data, and a first transformation matrix for matching the first distance image with the second distance image And a second conversion matrix that is a conversion matrix that expands the first conversion matrix so that three-dimensional coordinate conversion is possible and converts the three-dimensional coordinates of the first point cloud data by an ICP algorithm. The second calculation to calculate And third calculation means for calculating a third conversion matrix for arranging a two-dimensional image on the first distance image on the second distance image using the means and the second conversion matrix The arrangement means arranges the print image inputted on the first distance image on the second print image using the third transformation matrix. It is.

また、本発明による印刷装置は、上記した印刷装置において、上記印刷ヘッドは、インクジェット方式によりインクを吐出するインクヘッドであるようにしたものである。   In the printing apparatus according to the present invention, in the above-described printing apparatus, the print head is an ink head that ejects ink by an ink jet method.

また、本発明による印刷方法は、複数の立体形状の被印刷物が載置されるテーブルに対して所定のパターンを投影する投影手段と、上記テーブルに投影された上記所定のパターンを撮影する撮影手段とを有し、印刷データに基づいて所定の印刷を行う印刷装置における印刷方法であって、上記テーブルに載置された複数の上記被印刷物の3次元情報を取得する第1の工程と、上記第1の工程で取得した3次元情報から、上記被印刷物の配置位置および姿勢を認識する第2の工程と、入力された印刷画像を、上記第2の工程で認識した被印刷物の配置位置および姿勢に基づいて上記被印刷物上に配置する第3の工程と、上記第3の工程で配置された上記印刷画像に基づいて、印刷データを作成する第4の工程とを上記印刷装置が実行するようにしたものである。   Further, the printing method according to the present invention includes a projecting unit that projects a predetermined pattern onto a table on which a plurality of three-dimensional objects to be printed is placed, and an imaging unit that photographs the predetermined pattern projected onto the table. A printing method in a printing apparatus that performs predetermined printing based on print data, the first step of acquiring three-dimensional information of the plurality of printed materials placed on the table, and A second step of recognizing the arrangement position and orientation of the printed material from the three-dimensional information acquired in the first step; and the arrangement position of the printed material recognized in the second step and the input print image The printing apparatus executes a third step of arranging on the substrate based on the posture and a fourth step of creating print data based on the print image arranged in the third step. like Those were.

また、本発明による印刷方法は、上記した印刷方法において、さらに、上記第1の工程で取得した3次元情報から上記被印刷物において最も高い高さ情報を取得し、取得した高さ情報に基づいて、上記被印刷物の印刷面に印刷を行う印刷ヘッドと、上記テーブルとの間隔を調整する第5の工程とを上記印刷装置が実行するようにしたものである。   In the printing method according to the present invention, in the above-described printing method, further, the highest height information in the printed material is obtained from the three-dimensional information obtained in the first step, and based on the obtained height information. The printing apparatus executes the fifth step of adjusting the distance between the print head for printing on the printing surface of the substrate and the table.

また、本発明による印刷方法は、上記した印刷方法において、上記第1の工程では、上記テーブルに載置された上記被印刷物の3次元情報を、位相シフト空間コード化法により取得するようにしたものである。   Further, in the printing method according to the present invention, in the above-described printing method, in the first step, the three-dimensional information of the printed material placed on the table is acquired by a phase shift space coding method. Is.

また、本発明による印刷方法は、上記した印刷方法において、上記第2の工程では、上記第1の工程で取得した3次元情報たる点群データを上記被印刷物毎に分割する工程と、上記点群データから、基準となる第1の点群データと、複数の被印刷物を表す第2の点群データとを設定する工程と、上記第1の点群データから第1の距離画像を作成するとともに、上記第2の点群データから第2の距離画像を作成する工程と、上記第1の距離画像を上記第2の距離画像と一致させる第1の変換行列を算出する工程と、上記第1の変換行列を3次元座標変換可能なように変換し、ICPアルゴリズムにより第1の点群データの3次元座標を変換する変換行列たる第2の変換行列を算出する工程と、上記第2の変換行列を用いて、上記第1の距離画像上の2次元画像を上記第2の距離画像上へ配置するための第3の変換行列を算出する工程とを有し、上記第3の工程では、上記第1の距離画像上に入力された上記印刷画像を、上記第3の変換行列を用いて上記第2の印刷画像上に配置するようにしたものである。   Further, in the printing method according to the present invention, in the above-described printing method, in the second step, the step of dividing the point cloud data, which is the three-dimensional information acquired in the first step, for each substrate to be printed; A step of setting first point cloud data serving as a reference and second point cloud data representing a plurality of printing materials from the group data, and creating a first distance image from the first point cloud data. A step of creating a second distance image from the second point cloud data, a step of calculating a first transformation matrix for matching the first distance image with the second distance image, and the second Transforming one transformation matrix so that three-dimensional coordinates can be transformed, and calculating a second transformation matrix as a transformation matrix for transforming the three-dimensional coordinates of the first point cloud data by an ICP algorithm; Using the transformation matrix, the first distance image Calculating a third transformation matrix for arranging the two-dimensional image on the second distance image, and in the third step, the above-mentioned input on the first distance image The print image is arranged on the second print image using the third conversion matrix.

また、本発明による印刷方法は、上記した印刷方法において、上記印刷ヘッドは、インクジェット方式によりインクを吐出するインクヘッドであるようにしたものである。   In the printing method according to the present invention, the print head is an ink head that ejects ink by an ink jet method.

本発明は、以上説明したように構成されているので、作業者への負担が増大することなく、かつ、治具を用いずに被印刷物における印刷面の所望の位置に印刷することが可能であるという優れた効果を奏するものである。   Since the present invention is configured as described above, it is possible to perform printing at a desired position on the printing surface of the substrate without increasing the burden on the operator and without using a jig. It has an excellent effect of being.

図1は、本発明による印刷装置を示す概略構成説明図である。FIG. 1 is a schematic configuration explanatory view showing a printing apparatus according to the present invention. 図2は、マイクロコンピューターの機能的構成を示すブロック構成説明図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a functional configuration of the microcomputer. 図3(a)は、複数の被印刷物の点群データを示す説明図であり、また、図3(b)は、点群データを分割してクラスタを作成した状態を示す説明図である。FIG. 3A is an explanatory diagram showing point cloud data of a plurality of printed materials, and FIG. 3B is an explanatory diagram showing a state in which a cluster is created by dividing the point cloud data. 図4(a)は、ソース点群データを作成するとともに、ターゲット点群データを設定した状態を示す説明図であり、また、図4(b)は、点群データから距離画像を作成することを説明する説明図である。FIG. 4A is an explanatory diagram showing a state in which source point cloud data is created and target point cloud data is set, and FIG. 4B is a diagram in which a distance image is created from the point cloud data. It is explanatory drawing explaining these. 図5(a)は、ソース距離画像を各ターゲット距離画像に重ねることを説明する説明図であり、また、図5(b)は、ソース点群データの2次元成分をターゲット点群データに近づけた状態を示す説明図である。FIG. 5A is an explanatory diagram for explaining that the source distance image is superimposed on each target distance image, and FIG. 5B is a diagram in which the two-dimensional component of the source point cloud data is brought closer to the target point cloud data. It is explanatory drawing which shows the state. 図6は、変換行列A44によりソース点群データを2次元成分をターゲット点群データに近づけた画像と、変換行列AICPにより3次元での位置合わせを最適化した状態の画像とを示す説明図である。FIG. 6 illustrates an image in which the source point cloud data is made close to the target point cloud data by the transformation matrix A 44 and an image in which the alignment in the three dimensions is optimized by the transformation matrix A ICP. FIG. 図7は、ソース距離画像からターゲット距離画像への変換を説明する説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating conversion from a source distance image to a target distance image. 図8(a)は、ソース距離画像上に印刷画像が配置された状態を示す説明図であり、また、図8(b)は、ターゲット距離画像上に印刷画像が載置された状態を示す説明図である。FIG. 8A is an explanatory diagram showing a state in which the print image is arranged on the source distance image, and FIG. 8B shows a state in which the print image is placed on the target distance image. It is explanatory drawing. 図9(a)は、テーブル上に取り付けられたシート上に印刷されたチェッカーパターンを示す説明図であり、また、図9(b)は、チェッカーパターンにグレイコードパターンを投影し、空間コード画像を取得することを説明する説明図である。FIG. 9A is an explanatory diagram showing a checker pattern printed on a sheet mounted on a table, and FIG. 9B shows a spatial code image by projecting a gray code pattern onto the checker pattern. It is explanatory drawing explaining acquiring. 図10は、本発明による印刷装置における印刷データ作成処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing a processing routine of print data creation processing in the printing apparatus according to the present invention. 図11は、3次元情報取得処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart showing a processing routine of the three-dimensional information acquisition process. 図12は、姿勢認識処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart illustrating a processing routine for posture recognition processing. 図13は、本発明による印刷装置の変形例を示す概略構成説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram of a schematic configuration showing a modification of the printing apparatus according to the present invention.

以下、添付の図面を参照しながら、本発明による印刷装置および印刷方法の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。
Hereinafter, an example of an embodiment of a printing apparatus and a printing method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

まず、図1には、本発明による印刷装置の概略構成説明図が示されている。   First, FIG. 1 shows a schematic configuration explanatory diagram of a printing apparatus according to the present invention.

この図1に示す印刷装置10は、所謂、フラットベッドタイプのインクジェットプリンタであって、固定系のベース部材12と、ベース部材12上において上面14aに立体形状の被印刷物200が載置されるテーブル14と、X軸方向に延設された棒状部材16を備え、棒状部材16がテーブルの上方側をY軸方向に摺動自在に配設された移動部材18と、棒状部材16においてX軸方向に摺動自在に設けられ、テーブル14に載置された被印刷物200の印刷面に対して印刷を行う印刷ヘッド20と、ベース部材12の後方側において立設された立設部材22と、立設部材22に配設され、テーブル14の上面14a全体に対して所定のパターン(グレイコードパターンや2値化投影パターンなどである。)を投影するプロジェクタ24と、立設部材22に配設され、テーブル14の上面14a全体を撮影可能なカメラ26とを有して構成されている。   The printing apparatus 10 shown in FIG. 1 is a so-called flat bed type ink jet printer, and includes a fixed base member 12 and a table on which a three-dimensional printed material 200 is placed on an upper surface 14a on the base member 12. 14 and a rod-like member 16 extending in the X-axis direction, the rod-like member 16 being disposed slidably in the Y-axis direction on the upper side of the table, and the rod-like member 16 in the X-axis direction The print head 20 is slidably provided on the table 14 and prints on the printing surface of the substrate 200, the standing member 22 is erected on the rear side of the base member 12, and the A projector 24 that is disposed on the installation member 22 and projects a predetermined pattern (such as a gray code pattern or a binarized projection pattern) onto the entire upper surface 14 a of the table 14. Is disposed in the standing portion member 22, it is configured to include a camera 26 across the upper surface 14a of the photographable table 14.

なお、こうした印刷装置10の全体の動作は、マイクロコンピューター300によって制御される。
Note that the overall operation of the printing apparatus 10 is controlled by the microcomputer 300.

より詳細には、テーブル14は、ベース部材12上に設けられており、図示しない移動機構によってZ軸方向を所定の範囲で移動することが可能となっている。   More specifically, the table 14 is provided on the base member 12 and can be moved in a predetermined range in the Z-axis direction by a moving mechanism (not shown).

これにより、テーブル14の上面14aに載置された被印刷物200をZ軸方向で移動することができる。   Thereby, the to-be-printed material 200 mounted on the upper surface 14a of the table 14 can be moved in the Z-axis direction.

なお、テーブル14が昇降する範囲としては、例えば、印刷装置10において印刷可能な被印刷物200の厚さの範囲と一致する。   Note that the range in which the table 14 moves up and down matches, for example, the range of the thickness of the substrate 200 that can be printed by the printing apparatus 10.

また、テーブル14は上面14aが平坦となっており、この上面14aに被印刷物200が載置される。   The table 14 has a flat upper surface 14a, and the substrate 200 is placed on the upper surface 14a.

なお、この被印刷物200の形状としては、テーブル14に載置することが可能であるとともに、テーブル14に載置した際に、印刷ヘッド20と所定の間隔を空けて載置することが可能であれば、どのような形状でもよい。   The shape of the substrate 200 can be placed on the table 14 and can be placed at a predetermined interval from the print head 20 when placed on the table 14. Any shape is acceptable.

さらに、被印刷物200の印刷面は、平坦な形状、上方側に凸となるような湾曲形状、下方側に凸となるような湾曲形状、角のある凹凸形状、角のない凹凸形状など様々な形状であってよい。なお、印刷面における高低差は、印刷ヘッド20により正常にインクを塗布することが可能な高低差以内となるようにする。   Furthermore, the printing surface of the substrate 200 has various shapes such as a flat shape, a curved shape that is convex upward, a curved shape that is convex downward, a concave-convex shape with corners, and a concave-convex shape without corners. It may be a shape. The height difference on the printing surface is set to be within the height difference at which the ink can be normally applied by the print head 20.

また、テーブル14をZ軸方向で移動させる移動機構(図示せず。)は、例えば、ギアとモーターとの組合せによる従来より公知の技術を用いて構成され、マイクロコンピューター300によりその動作が制御される。
Further, a moving mechanism (not shown) for moving the table 14 in the Z-axis direction is configured by using a conventionally known technique by a combination of a gear and a motor, for example, and its operation is controlled by the microcomputer 300. The

ベース部材12の左方側端部近傍および右方側端部近傍には、Y軸方向にガイド溝28a、28bが延設されており、移動部材18は、このガイド溝28a、28bに沿って図示しない移動機構によりY軸方向に移動する。   Guide grooves 28a and 28b extend in the Y-axis direction in the vicinity of the left side end and the right side end of the base member 12, and the moving member 18 extends along the guide grooves 28a and 28b. It moves in the Y-axis direction by a moving mechanism (not shown).

なお、移動部材18をY軸方向に移動させる移動機構(図示せず。)は、例えば、ギアとモーターとの組合せによる従来より公知の技術を用いて構成され、マイクロコンピューター300によりその動作が制御される。   The moving mechanism (not shown) for moving the moving member 18 in the Y-axis direction is configured using, for example, a conventionally known technique using a combination of a gear and a motor, and its operation is controlled by the microcomputer 300. Is done.

そして、移動部材18は、棒状部材16の前面に設けられたガイドレール(図示せず。)に摺動自在に印刷ヘッド20が設けられている。   The moving member 18 is provided with a print head 20 slidably on a guide rail (not shown) provided on the front surface of the rod-like member 16.

この印刷ヘッド20は、インクジェット方式によりインクを吐出するインクヘッドである。   The print head 20 is an ink head that ejects ink by an inkjet method.

印刷ヘッド20には、X軸方向に移動自在にベルト(図示せず。)が設けられており、このベルトが図示しない移動機構によって巻き取られることにより当該ベルトが移動し、このベルトの移動に伴って、印刷ヘッドがX軸方向を左方側から右方側、右方側から左方側に移動することとなる。   The print head 20 is provided with a belt (not shown) that is movable in the X-axis direction. When the belt is wound by a moving mechanism (not shown), the belt moves, and the belt moves. Along with this, the print head moves in the X-axis direction from the left side to the right side and from the right side to the left side.

また、ベルト(図示せず。)巻き取って印刷ヘッド20をX軸方向に移動させる移動機構(図示せず。)は、例えば、ギアとモーターとの組合せによる従来より公知の技術を用いて構成され、マイクロコンピューター300によりその動作が制御される。   In addition, a moving mechanism (not shown) that winds up a belt (not shown) and moves the print head 20 in the X-axis direction is configured using, for example, a conventionally known technique using a combination of a gear and a motor. The operation of the microcomputer 300 is controlled.

なお、本明細書において「インクジェット方式」とは、二値偏向方式あるいは連続偏向方式などの各種の連続方式や、サーマル方式あるいは圧電素子方式などの各種のオンデマンド方式を含む、従来より公知の各種の手法によるインクジェット技術による印刷方式を意味するものとする。
In the present specification, the “inkjet method” refers to various conventionally known methods including various continuous methods such as a binary deflection method and a continuous deflection method, and various on-demand methods such as a thermal method and a piezoelectric element method. This means a printing method based on an inkjet technique based on the above method.

プロジェクタ24は、立設部材22に固定的に配設されており、マイクロコンピューター300により制御されている。   The projector 24 is fixedly disposed on the standing member 22 and is controlled by the microcomputer 300.

そして、プロジェクタ24からは、マイクロコンピューター300の制御により、テーブル14の上面14aに垂直方向および水平方向でそれぞれ所定のグレイコードパターンと、それぞれ一定の幅を有するとともに幅方向と直交する所定の方向に延長するスリット状の光透過領域100aとスリットの枠に相当する光非透過領域100bとが、交互に連続するようにして形成される2値化投影パターンとを投影する。
Then, the projector 24 controls the microcomputer 300 to control the upper surface 14a of the table 14 in a vertical direction and a horizontal direction, respectively in a predetermined gray code pattern, and in a predetermined direction having a certain width and orthogonal to the width direction. A slit-like light transmission region 100a and a light non-transmission region 100b corresponding to a slit frame are projected in a binary projection pattern formed so as to alternate.

また、カメラ26は、プロジェクタ24の投影方向とは異なる方向から、テーブル14の上面14a全体を撮影することができるように立設部材22に固定的に配設されており、マイクロコンピューター300により制御されている。
The camera 26 is fixedly disposed on the standing member 22 so as to be able to photograph the entire upper surface 14 a of the table 14 from a direction different from the projection direction of the projector 24, and is controlled by the microcomputer 300. Has been.

マイクロコンピューター300は、印刷装置10の全体の動作を制御するとともに、テーブル14上に載置された複数の被印刷物の姿勢や配置位置の認識を行い、この認識に基づいて、作業者から入力された印刷画像を各被印刷物の所定の位置に印刷する印刷データを作成する。   The microcomputer 300 controls the overall operation of the printing apparatus 10 and recognizes the postures and arrangement positions of a plurality of printing objects placed on the table 14, and inputs an operator based on this recognition. Print data for printing the printed image at a predetermined position on each substrate is created.

ここで、図2を参照しながら、マイクロコンピューター300の機能的構成について説明する。   Here, the functional configuration of the microcomputer 300 will be described with reference to FIG.

即ち、マイクロコンピューター300は、印刷装置10の全体の動作を制御する制御部302と、テーブル14上に載置された複数の被印刷物200の配置位置や姿勢を認識する認識部304と、複数の被印刷物200の印刷面に印刷を行うための印刷データを作成する印刷データ作成部306と、作成された印刷データやその他各種の情報を記憶する記憶部308と、テーブル14上に載置された複数の被印刷物200の画像や各種の画像および情報を表示する表示部310とを有して構成されている。
That is, the microcomputer 300 includes a control unit 302 that controls the overall operation of the printing apparatus 10, a recognition unit 304 that recognizes the arrangement positions and orientations of the plurality of printed materials 200 placed on the table 14, and a plurality of A print data creation unit 306 that creates print data for printing on the printing surface of the substrate 200, a storage unit 308 that stores the created print data and other various types of information, and a table 14. The display unit 310 is configured to display images of a plurality of prints 200 and various images and information.

制御部302は、例えば、移動機構(図示せず。)を駆動し、印刷ヘッド20のX軸方向に移動、移動部材18のY軸方向の移動、テーブル14のZ軸方向の移動を含む各構成部材の動作を制御する。   For example, the control unit 302 drives a moving mechanism (not shown) to move the print head 20 in the X-axis direction, move the moving member 18 in the Y-axis direction, and move the table 14 in the Z-axis direction. Control the operation of the components.

なお、テーブル14のZ軸方向の移動については、Z軸方向移動制御部312により制御され、このZ軸方向移動制御部312は、認識部304で取得した3次元情報から被印刷物200における最も高い高さ情報(Z座標値)を取得し、この高さ情報に基づいてテーブル14を昇降する。
The movement of the table 14 in the Z-axis direction is controlled by the Z-axis direction movement control unit 312, and the Z-axis direction movement control unit 312 is the highest in the printed material 200 from the three-dimensional information acquired by the recognition unit 304. Height information (Z coordinate value) is acquired, and the table 14 is moved up and down based on this height information.

また、認識部304は、テーブル14上に載置した被印刷物200の3次元情報を取得する3次元情報取得部314と、取得した3次元情報から被印刷物200の点群データを作成する点群データ作成部316と、点群データをまとめ、被印刷物200を表すクラスタを作成するクラスタ作成部318と、作成したクラスタをターゲット点群データと設定するとともにターゲット点群データの1つからソース点群データを作成するソース点群データ作成部320と、各点群データから距離画像を作成する距離画像作成部322と、ソース距離画像をターゲット距離画像と最も近似する角度で回転するための第1の変換行列を算出する第1の変換行列算出部324と、算出した第1の変換行列から、より正確にソース点群データとターゲット点群データとを近似させるための第2の変換行列を算出する第2の変換行列算出部326とを有して構成されている。
The recognizing unit 304 also acquires a three-dimensional information acquisition unit 314 that acquires three-dimensional information of the substrate 200 placed on the table 14, and a point group that generates point cloud data of the substrate 200 from the acquired three-dimensional information. A data creation unit 316, a cluster creation unit 318 that collects the point cloud data and creates a cluster representing the printing material 200, and sets the created cluster as target point cloud data and also sets a source point cloud from one of the target point cloud data A source point cloud data creation unit 320 for creating data, a distance image creation unit 322 for creating a distance image from each point cloud data, and a first for rotating the source distance image at an angle closest to the target distance image. From the first transformation matrix calculation unit 324 that calculates the transformation matrix and the calculated first transformation matrix, the source point cloud data and the target point are more accurately determined. The second transformation matrix for approximating the data and a second transformation matrix calculation unit 326 for calculating a are configured.

より詳細には、3次元情報取得部314は、複数の被印刷物200が載置されたテーブル14の上面14aに、プロジェクタ24からグレイコードパターンを投影するとともに、カメラ26により投影したグレイコードパターンを撮影して空間コード画像を取得し、取得した空間コード画像から被印刷物200の3次元情報(点群)を取得する。   More specifically, the three-dimensional information acquisition unit 314 projects the gray code pattern projected from the projector 24 and the gray code pattern projected by the camera 26 onto the upper surface 14a of the table 14 on which the plurality of substrates 200 are placed. The space code image is acquired by photographing, and the three-dimensional information (point cloud) of the substrate 200 is acquired from the acquired space code image.

即ち、この3次元情報取得部314においては、空間コード化法によって、テーブル14上に載置された被印刷物200の3次元情報(点群)を取得することとなる。   That is, the three-dimensional information acquisition unit 314 acquires the three-dimensional information (point group) of the substrate 200 placed on the table 14 by the spatial encoding method.

なお、この3次元情報取得部314においては、空間コード化法ではなく、位相シフト空間コード化法により、テーブル14上に載置した被印刷物200の3次元情報(点群)を取得するようにしてもよい。   The three-dimensional information acquisition unit 314 acquires the three-dimensional information (point group) of the printing material 200 placed on the table 14 not by the spatial encoding method but by the phase shift spatial encoding method. May be.

即ち、位相シフト空間コード化法により被印刷物200の3次元情報(点群)を取得する際には、3次元情報取得部314は、複数の被印刷物200が載置されたテーブル14の上面14aに、プロジェクタ24から所定の2値化投影パターンを所定の移動量でシフトしながら投影し、カメラ26によりシフト毎に投影された画像を合成して位相シフトコード値を取得し、プロジェクタ24から所定の2値化投影パターンを含む複数の2値化投影パターンを投影し、カメラ26により各2値化投影パターンを撮影した画像を合成して空間コード値を取得し、位相シフトコード値と空間コード値とを用いて新たな空間コード値を取得して、被印刷物200の3次元情報(点群)を取得する。   That is, when acquiring the three-dimensional information (point cloud) of the substrate 200 by the phase shift space encoding method, the three-dimensional information acquisition unit 314 has the upper surface 14a of the table 14 on which the plurality of substrates 200 are placed. In addition, a predetermined binarized projection pattern is projected from the projector 24 while being shifted by a predetermined amount of movement, and a phase shift code value is obtained by synthesizing the images projected for each shift by the camera 26. A plurality of binarized projection patterns including the binarized projection pattern are projected, and images obtained by photographing the respective binarized projection patterns by the camera 26 are combined to obtain a spatial code value, and a phase shift code value and a spatial code are obtained. A new spatial code value is acquired using the value, and the three-dimensional information (point group) of the substrate 200 is acquired.

このように、位相シフト空間コード化法により3次元情報(点群)を取得することにより、通常の空間コード化法により取得した3次元情報(点群)よりも高分解能の3次元情報(点群)を取得することができ、より正確な被印刷物の姿勢および配置位置を認識することができるようになる。   Thus, by acquiring three-dimensional information (point group) by the phase shift spatial coding method, three-dimensional information (points) with higher resolution than the three-dimensional information (point group) acquired by the normal spatial coding method. Group) can be acquired, and a more accurate posture and arrangement position of the substrate can be recognized.

なお、こうした空間コード化法による3次元情報を取得する技術については、従来より公知の技術を用いることができるため、その詳細な説明は省略することとする。   In addition, about the technique which acquires the three-dimensional information by such a spatial encoding method, since a conventionally well-known technique can be used, the detailed description shall be abbreviate | omitted.

また、位相シフト空間コード化法により3次元情報を取得する技術については、例えば、特許第4944435号公報や特許第4874657号公報に開示された技術を用いることができるため、その詳細な説明は省略することとする。
In addition, as for the technique for acquiring the three-dimensional information by the phase shift space coding method, for example, the technique disclosed in Japanese Patent No. 4944435 and Japanese Patent No. 4874657 can be used, and thus detailed description thereof is omitted. I decided to.

点群データ作成部316は、3次元情報取得部314において取得したカメラ座標系で示された3次元座標を印刷座標系の値に変換するとともに、テーブル14の上面14a(Z=0)付近の点群を削除して、被印刷物200のみの点群データを作成する(図3(a)を参照する。)。   The point cloud data creation unit 316 converts the three-dimensional coordinates shown in the camera coordinate system acquired by the three-dimensional information acquisition unit 314 into values in the print coordinate system, and near the upper surface 14a (Z = 0) of the table 14. The point cloud is deleted, and point cloud data for only the substrate 200 is created (see FIG. 3A).

具体的には、カメラ26とテーブル14の上面14aとのキャリブレーションにより算出された4×4変換行列HR2P(後述する。)を用いて、次式により算出する。
Specifically, using the 4 × 4 transformation matrix H R2P (described later) calculated by calibration between the camera 26 and the upper surface 14 a of the table 14, the following formula is used.

クラスタ作成部318は、Euclidean Cluster Extractionアルゴリズムにより、テーブル14上に載置された複数の被加工物200を表す点群データを各被印刷物200毎にそれぞれ分割し、被加工物200を表すクラスタを作成する(図3(b)を参照する。)。   The cluster creation unit 318 divides the point cloud data representing the plurality of workpieces 200 placed on the table 14 for each substrate 200 by the Euclidian Cluster Extraction algorithm, and creates a cluster representing the workpiece 200. It is created (see FIG. 3B).

なお、Euclidean Cluster Extractionアルゴリズムにつては、従来より公知の技術(R.B.Rusu and S.Cousins.3D is here:Point Cloud Library(PCL),In IEEE International Conference on Robotics and Automation(ICRA),Shanghai,China,May 9−13 2011.)であるため、その詳細な説明は省略することとする。
The Euclidean Cluster Extraction Algorithm is a conventionally known technique (RB Rusu and S. Coins. 3D here: Point Cloud Library RA (PCL), In IEEE International Conference IC). , China, May 9-13 2011.), and detailed description thereof will be omitted.

ソース点群データ作成部320は、複数の被加工物200を表す複数のクラスタのうちの所定のクラスタをコピーしてソース点群データを作成する。このとき、当該複数のクラスタをターゲット点群データと設定する。   The source point cloud data creation unit 320 creates source point cloud data by copying a predetermined cluster among a plurality of clusters representing the plurality of workpieces 200. At this time, the plurality of clusters are set as target point cloud data.

具体的には、図3(b)に示す点群データでは、例えば、左上の点群データをコピーしてソース点群データを作成するとともに、図3(b)に示す点群データをそれぞれターゲット点群データとする(図4(a)を参照する。)。このとき、ソース点群データの座標値は、表示領域の起点からの相対座標に変換する。   Specifically, in the point cloud data shown in FIG. 3B, for example, source point cloud data is created by copying the upper left point cloud data, and the point cloud data shown in FIG. Let it be point cloud data (see FIG. 4A). At this time, the coordinate values of the source point cloud data are converted into relative coordinates from the starting point of the display area.

このようにして、コピー元の点群データを含む全ての点群データをターゲット点群データとすることにより、各クラスタを作業者が入力する印刷画像を配置する対象とする。
In this way, by setting all point cloud data including the point cloud data of the copy source as the target point cloud data, each cluster is a target for placing a print image input by the operator.

距離画像作成部322は、ソース点群データ作成部320において作成されたソース点群データおよびターゲット点群データから、距離画像を作成する(図4(b)を参照する。)。   The distance image creation unit 322 creates a distance image from the source point group data and the target point group data created by the source point group data creation unit 320 (see FIG. 4B).

具体的には、ソース点群データからソース距離画像を作成する場合には、ソース点群データの3次元座標たるソース点群座標におけるX座標、Y座標を、ソース距離画像の2次元座標のX座標、Y座標とするとともに、ソース点群座標におけるZ座標をグレー値として表す。   Specifically, when creating a source distance image from the source point cloud data, the X coordinate and the Y coordinate in the source point cloud coordinates, which are the three-dimensional coordinates of the source point cloud data, are set as the X of the two-dimensional coordinates of the source distance image. In addition to the coordinates and the Y coordinate, the Z coordinate in the source point group coordinates is represented as a gray value.

このとき、(x、y)座標は、点群データの平均点間距離を1ピクセルとする値に変換する。   At this time, the (x, y) coordinates are converted into a value in which the distance between the average points of the point cloud data is 1 pixel.

即ち、点群データの3次元座標(ソース点群座標)を次式で距離画像の2次元座標(ソース距離画像座標)に変換する。
(X,Y):ソース点群座標
(u,v):ソース距離画像座標
s:3次元点群画像座標系(mm)から距離画像座標系への変換スケール
That is, the three-dimensional coordinates (source point group coordinates) of the point cloud data are converted into the two-dimensional coordinates (source distance image coordinates) of the distance image by the following equation.
(X s , Y s ): Source point cloud coordinates (u s , v s ): Source distance image coordinates s: Conversion scale from 3D point cloud image coordinate system (mm) to distance image coordinate system

この点群データの座標値を距離画像の座標値に変換するスケールファクタsは、プリンタの解像度がreso(dpi)、点群データの座標値の単位が(mm)の場合には、次式で表される。
s=reso/25.4
The scale factor s for converting the coordinate value of the point cloud data into the coordinate value of the distance image is expressed by the following equation when the resolution of the printer is reso (dpi) and the coordinate value unit of the point cloud data is (mm). expressed.
s = reso / 25.4

また、グレー値の範囲は、全てのクラスタにおける点群データのZ値の最小〜最大値を「0〜255」とする。   In the gray value range, the minimum to maximum Z value of the point cloud data in all clusters is set to “0 to 255”.

即ち、ソース点群データのZ座標値Zから対応するXY座標値におけるグレー値を、最小値を「0」、最大値を「255」として決定する。
That is, the gray value in the corresponding XY coordinate value from the Z coordinate value Z s of the source point cloud data is determined with “0” as the minimum value and “255” as the maximum value.

また、ターゲット点群データからターゲット距離画像を作成する場合には、ターゲット点群データの3次元座標たるターゲット点群座標におけるX座標、Y座標を、ターゲット距離画像の2次元座標のX座標、Y座標とするとともに、ターゲット点群座標におけるZ座標をグレー値として表す。   When creating a target distance image from target point cloud data, the X coordinate and Y coordinate in the target point cloud coordinates, which are the three-dimensional coordinates of the target point cloud data, are used as the X coordinate, Y of the two-dimensional coordinates of the target distance image. In addition to the coordinates, the Z coordinate in the target point group coordinates is expressed as a gray value.

このとき、(x、y)座標は、点群データの平均点間距離を1ピクセルとする値に変換する。   At this time, the (x, y) coordinates are converted into a value in which the distance between the average points of the point cloud data is 1 pixel.

即ち、点群データの3次元座標(ターゲット点群座標)を次式で距離画像の2次元座標(ターゲット距離画像座標)に変換する。
(X,Y):ターゲット点群座標
(u,v):ターゲット距離画像座標
s:3次元点群画像座標系(mm)から距離画像座標系への変換スケール
That is, the three-dimensional coordinates (target point group coordinates) of the point group data are converted into the two-dimensional coordinates (target distance image coordinates) of the distance image by the following equation.
(X t , Y t ): Target point group coordinates (u t , v t ): Target distance image coordinates s: Conversion scale from the three-dimensional point group image coordinate system (mm) to the distance image coordinate system

上記したように、この点群データの座標値を距離画像の座標値に変換するスケールファクタsは、プリンタの解像度がreso(dpi)、点群データの座標値の単位が(mm)の場合には、次式で表される。
s=reso/25.4
As described above, the scale factor s for converting the coordinate value of the point cloud data into the coordinate value of the distance image is obtained when the resolution of the printer is reso (dpi) and the coordinate value unit of the point cloud data is (mm). Is expressed by the following equation.
s = reso / 25.4

また、グレー値の範囲は、全てのクラスタにおける点群データのZ値の最小〜最大値を「0〜255」とする。   In the gray value range, the minimum to maximum Z value of the point cloud data in all clusters is set to “0 to 255”.

即ち、ターゲット点群データのZ座標値Zから対応するXY座標値におけるグレー値を、最小値を「0」、最大値を「255」として決定する。
That is, "0" gray value, a minimum value in the XY coordinate value corresponding to Z-coordinate value Z t of the target point group data, it determines the maximum value as "255".

第1の変換行列算出部324は、ソース点群データから作成したソース距離画像を、このソース距離画像の重心が各ターゲット点群データから作成したターゲット距離画像の重心に重なるように移動する(図5(a)を参照する。)。   The first transformation matrix calculation unit 324 moves the source distance image created from the source point cloud data so that the centroid of the source distance image overlaps the centroid of the target distance image created from each target point cloud data (FIG. (See 5 (a)).

そして、ソース距離画像を1度ずつ回転し、各ターゲット距離画像における正規化相互相関を取得する。この正規化相互相関が最も高くなる角度を、最もターゲット距離画像に近似したソース距離画像の回転角度とする。   Then, the source distance image is rotated by 1 degree, and the normalized cross-correlation in each target distance image is acquired. The angle at which this normalized cross-correlation is highest is taken as the rotation angle of the source distance image that is closest to the target distance image.

その後、各ターゲット距離画像において、ソース距離画像をこの回転角度で回転するための第1の変換行列を算出する。   Thereafter, in each target distance image, a first transformation matrix for rotating the source distance image at this rotation angle is calculated.

具体的には、ソース距離画像の重心(ugs,vgs)を原点へ移動するアフィン変換行列Tは、
で表される。
Specifically, the affine transformation matrix T s that moves the center of gravity (ugs, vgs) of the source distance image to the origin is
It is represented by

また、原点からターゲット距離画像nの重心(ugt,vgt)へ移動するアフィン変換行列Tは、
で表される。
Further, the affine transformation matrix T t that moves from the origin to the center of gravity (ugt n , vgt n ) of the target distance image n is
It is represented by

さらに、角度θだけ回転するアフィン変換行列R(θ)は、
で表される。
Furthermore, the affine transformation matrix R (θ) that rotates by the angle θ is
It is represented by

上記したアフィン変換行列T、T、R(θ)を掛けあわせた変換行列A(θ)を作成し(次式を参照する。)、角度θを1度ずつ回転して、変換行列A(θ)を計算する。
A transformation matrix A (θ) obtained by multiplying the above affine transformation matrices T s , T t , and R (θ) is created (see the following formula), and the angle θ is rotated by 1 degree to transform matrix A (Θ) is calculated.

その後、次式により、算出したA(θ)によりソース距離画像の座標値を変換して、ソース距離画像を変換し、角度θだけ回転したソース距離画像を取得する。
Thereafter, the coordinate value of the source distance image is converted by the calculated A (θ) according to the following equation, the source distance image is converted, and a source distance image rotated by an angle θ is acquired.

座標変換後のソース距離画像(つまり、角度θだけ回転したソース距離画像である。)と、ターゲット距離画像との一致の度合いを、正規化相互相関係数RNCCで評価する。なお、正規化相互相関係数RNCCは次式で表される。
S(i,j):ソース距離画像の画素値
T(i,j):ターゲット距離画像の画素値
M:距離画像の横方向ピクセル数
N:距離画像の縦方向ピクセル数
The degree of coincidence between the source distance image after the coordinate conversion (that is, the source distance image rotated by the angle θ) and the target distance image is evaluated by the normalized cross-correlation coefficient RNCC . Note that the normalized cross-correlation coefficient RNCC is expressed by the following equation.
S (i, j): Pixel value of source distance image T (i, j): Pixel value of target distance image M: Horizontal pixel number of distance image N: Vertical pixel number of distance image

そして、角度θ=0〜359度のうち、正規化相互相関係数RNCCが最も大きくなる角度θにおけるA(θ)を、第1の変換行列A33として取得する。なお、第1の変換行列A33は、
で表される。
Then, A (θ) at the angle θ at which the normalized cross-correlation coefficient R NCC is the largest among the angles θ = 0 to 359 degrees is acquired as the first transformation matrix A 33 . Note that the first transformation matrix A 33 is
It is represented by

第2の変換行列算出部326は、第1の変換行列A33から、より正確にソース点群データとターゲット点群データとを近似させるための第2の変換行列を算出する。なお、この第2の変換行列は、各ターゲット毎に算出される。 The second conversion matrix calculation unit 326 calculates a second conversion matrix for more accurately approximating the source point group data and the target point group data from the first conversion matrix A 33 . Note that this second transformation matrix is calculated for each target.

具体的には、第1の変換行列算出部324において算出された第1の変換行列A33を、3次元座標変換用4×4行列へ拡張し、変換行列A44を取得する。なお、この変換行列A44は、
で表される。
Specifically, the first conversion matrix A 33 calculated by the first conversion matrix calculation unit 324 is expanded to a 4 × 4 matrix for three-dimensional coordinate conversion, and the conversion matrix A 44 is acquired. This transformation matrix A 44 is
It is represented by

なお、このとき、並進成分a13、a23を、3次元座標系から2次元座標系への変換スケールs(つまり、スケールファクタsである。)分変換する。 At this time, the translation components a 13 and a 23 are converted by the conversion scale s (that is, the scale factor s) from the three-dimensional coordinate system to the two-dimensional coordinate system.

そして、次式のようにして、この変換行列A44を用いて、ソース点群データの2次元成分のみを変換し、ターゲット点群データに近づける(図5(b)を参照する。)。
Then, as shown in the following equation, only the two-dimensional component of the source point cloud data is transformed using the transformation matrix A 44 and brought close to the target point cloud data (see FIG. 5B).

その後、ICP(Iterative Closest Point)アルゴリズムにより、ソース点群データをターゲット点群データにより正確に近似させるための変換行列AICPを算出する。 Thereafter, a transformation matrix A ICP for accurately approximating the source point cloud data to the target point cloud data is calculated by an ICP (Iterative Closest Point) algorithm.

なお、このICPアルゴリズムについては、従来より公知の技術(Paul J.Besl and Neil D.McKay.A method for registration of 3−d shapes,IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence,Vol.14,No.2,pp.239−256,February 1992.)であるため、その詳細な説明は省略することとする。   In addition, about this ICP algorithm, it is well-known technique (Paul J. Besl and Neil D. McKay. A method for registration of 3-d shapes, IEEE Transactions on Pattern Analysis. , Pp. 239-256, February 1992.), and detailed description thereof will be omitted.

ここで、変換行列A44は、離散的に1度ずつ回転した中での最適解であるので、当該変換行列により変換した点群データは正確に一致することはない。 Here, since the transformation matrix A 44 is an optimal solution while being discretely rotated by 1 degree, the point cloud data transformed by the transformation matrix does not match exactly.

しかしながら、ICPアルゴリズムによって、実際の配置方法や形状のバラツキによる3次元成分全体の姿勢のずれを最適化することができる。これにより、実際の形状に適した、より正確な位置合わせを行うことができる(図6を参照する。)。   However, the ICP algorithm can optimize the deviation of the posture of the entire three-dimensional component due to the actual arrangement method and variation in shape. Thereby, more accurate alignment suitable for the actual shape can be performed (see FIG. 6).

なお、ICPアルゴリズムによって最適化する際には、変換行列A44によるソース点群データの2次元成分の変換結果を初期値とする。 When the optimization is performed by the ICP algorithm, the conversion result of the two-dimensional component of the source point cloud data by the conversion matrix A 44 is set as an initial value.

そして、ラフな変換行列A44と、ICPアルゴリズムにより算出した変換行列AICPを掛けあわせて、ソース点群データをターゲット点群データへ正確に一致させるための3次元座標変換行列たる第2の変換行列A3Dを算出する。従って、第2の変換行列A3Dは、次式により表される。
Then, the rough transformation matrix A 44 is multiplied by the transformation matrix A ICP calculated by the ICP algorithm, so that the second transformation which is a three-dimensional coordinate transformation matrix for accurately matching the source point cloud data to the target point cloud data. The matrix A 3D is calculated. Therefore, the second transformation matrix A 3D is expressed by the following equation.

さらに、印刷データ作成部306は、ソース距離画像上に入力された印刷画像をターゲット距離画像上に配置するための第3の変換行列を算出する第3の変換行列算出部328と、ソース距離画像上に入力された印刷画像を第3の変換行列によりターゲット距離画像上に配置する印刷画像配置部330と、ターゲット距離画像上に配置した印刷画像に基づいて、印刷データを生成する印刷データ生成部332とを有して構成されている。
Furthermore, the print data creation unit 306 includes a third transformation matrix calculation unit 328 that calculates a third transformation matrix for arranging the print image input on the source distance image on the target distance image, and a source distance image. A print image arrangement unit 330 that arranges the print image input above on the target distance image by the third transformation matrix, and a print data generation unit that generates print data based on the print image arranged on the target distance image 332.

より詳細には、第3の変換行列算出部328は、第2の変換行列算出部326において算出された変換行列を利用して、作業者によりソース距離画像上に入力された印刷画像を、各被印刷物の配置位置や姿勢に応じて、ターゲット距離画像上に配置するための第3の変換行列を算出する。   More specifically, the third conversion matrix calculation unit 328 uses the conversion matrix calculated by the second conversion matrix calculation unit 326 to output the print image input on the source distance image by the operator. A third transformation matrix for placement on the target distance image is calculated according to the placement position and orientation of the substrate.

具体的には、作業者によりソース距離画像上に配置された印刷画像をターゲット距離画像上に配置するための変換行列である第3の変換行列を算出する。
Specifically, the operator calculates a third transformation matrix that is a transformation matrix for arranging the print image arranged on the source distance image on the target distance image.

ここで、ソース距離画像からターゲット距離画像へ2次元画像を変換する場合には、ソース距離画像からソース点群データに変換する処理を行い、次に、ソース点群データからターゲット点群データに変換する処理を行い、次に、ターゲット点群データからターゲット距離画像に変換する処理が行われる(図7を参照する。)。   Here, when converting a two-dimensional image from a source distance image to a target distance image, a process for converting the source distance image to the source point cloud data is performed, and then the source point cloud data is converted to the target point cloud data. Next, a process of converting target point cloud data into a target distance image is performed (see FIG. 7).

即ち、ソース距離データからソース点群データに変換する処理では、2次元画像の各画素を3次元空間内に配置することとなる。各画素のX、Y座標にZ座標=0を付与して各画素の3次元座標とする。この際には、下記の(1)式により各画素に対する3次元座標を取得することとなる。
That is, in the process of converting the source distance data to the source point cloud data, each pixel of the two-dimensional image is arranged in the three-dimensional space. Z coordinates = 0 are assigned to the X and Y coordinates of each pixel to obtain the three-dimensional coordinates of each pixel. At this time, the three-dimensional coordinates for each pixel are acquired by the following equation (1).

また、ソース点群データからターゲット点群データに変換する処理では、下記の(2)式によりソース点群データにおける3次元座標をターゲット点群データにおける3次元座標に変換する。
In the process of converting from the source point cloud data to the target point cloud data, the three-dimensional coordinates in the source point cloud data are converted into the three-dimensional coordinates in the target point cloud data by the following equation (2).

なお、本来は同じテーブル平面上での変換(2次元的な変換)のはずだが、変換行列AICPは、実際の被印刷物の微少な形状の誤差や配置位置の誤差などにより、微妙にZ軸方向への移動回転(3次元的な座標変換)も含まれる。
Originally, the conversion should be on the same table plane (two-dimensional conversion), but the conversion matrix A ICP is subtly Z-axis due to a slight shape error or placement position error of the actual printed material. It also includes moving and rotating in the direction (three-dimensional coordinate transformation).

さらに、ターゲット点群データからターゲット距離画像に変換する処理では、下記の(3)式によりターゲット点群データにおける3次元座標から2次元画像を作成する。
Further, in the process of converting the target point cloud data into the target distance image, a two-dimensional image is created from the three-dimensional coordinates in the target point cloud data by the following equation (3).

なお、上記したように、ソース点群データからターゲット点群データへの変換の際に、Z軸方向への移動回転が行われているため、変換後のZ座標が「0」でなくなる場合が生じるが、このZ座標を強制的に「0」とすることで形状をZ=0平面に投影されるようにする。
As described above, when the source point cloud data is converted to the target point cloud data, the Z coordinate after the conversion is not “0” because the rotation in the Z-axis direction is performed. However, by forcing this Z coordinate to be “0”, the shape is projected onto the Z = 0 plane.

ここで、上記した3段階の変換(つまり、(1)〜(3)式である。)を1つにまとめると、
となる。
Here, the above-described three-stage conversion (that is, the expressions (1) to (3)) are combined into one.
It becomes.

3つの4×4変換行列を、1つの4×4行列にまとめると、
となる。
Combining three 4x4 transformation matrices into one 4x4 matrix:
It becomes.

これは、2次元座標のアフィン変換行列を表しているので、
のように2×3行列で表すことができ、これを第3の変換行列として取得する。
Since this represents an affine transformation matrix of two-dimensional coordinates,
This can be expressed as a 2 × 3 matrix, which is obtained as a third transformation matrix.

印刷画像配置部330は、作業者が表示部310に表示されたソース距離画像上に配置、編集した印刷画像を、第3の変換行列算出部328で算出した第3の変換行列により変換することにより、各ターゲット距離画像上に、配置位置や姿勢に応じて印刷画像を配置する(図8を参照する。)。   The print image arrangement unit 330 converts the print image arranged and edited on the source distance image displayed on the display unit 310 by the operator using the third conversion matrix calculated by the third conversion matrix calculation unit 328. Thus, a print image is arranged on each target distance image in accordance with the arrangement position and orientation (see FIG. 8).

即ち、この印刷画像配置部330では、第3の変換行列を用いて、ソース距離画像上に配置された印刷画像と配置位置および姿勢が一致するように、ターゲット距離画像上に印刷画像を配置することとなる。
That is, the print image placement unit 330 uses the third transformation matrix to place the print image on the target distance image so that the print image placed on the source distance image matches the placement position and orientation. It will be.

印刷データ生成部332は、印刷画像配置部330によりターゲット距離画像上に配置した印刷画像に基づいて、印刷データを生成する。
The print data generation unit 332 generates print data based on the print image arranged on the target distance image by the print image arrangement unit 330.

また、記憶部308は、印刷データ作成部306で作成された印刷データを記憶するとともに、被印刷物200に印刷するために必要となる各種の情報などを記憶する。
In addition, the storage unit 308 stores the print data created by the print data creation unit 306 and stores various information necessary for printing on the substrate 200.

表示部310は、認識部304において取得した画像や各種の画像や情報を表示するとともに、操作子(図示せず。)を介した作業者からの入力情報に基づいて表示内容を変更する。
The display unit 310 displays the image acquired by the recognition unit 304 and various images and information, and changes display contents based on input information from an operator via an operator (not shown).

以上の構成において、印刷装置10により立体形状の被印刷物200の印刷面に所望の印刷を行う場合について説明するが、まず、印刷装置10においては、工場出荷時やカメラ26の交換時などの所定のタイミングで、カメラキャリブレーションおよびカメラ26とテーブル14の上面14a(印刷座標系)とのキャリブレーションが行われる。   In the above configuration, a case where desired printing is performed on the printing surface of the three-dimensional printed material 200 by the printing apparatus 10 will be described. First, the printing apparatus 10 is predetermined at the time of factory shipment or when the camera 26 is replaced. At this timing, the camera calibration and the calibration of the camera 26 and the upper surface 14a (printing coordinate system) of the table 14 are performed.

ここで、カメラキャリブレーションは、印刷装置10とは独立した状態で、別途LCD(Liquid Crystal Display:液晶ディスプレイ)を用いて行うこととなる。   Here, the camera calibration is performed separately using an LCD (Liquid Crystal Display) in a state independent of the printing apparatus 10.

そして、カメラキャリブレーションを行った後に、カメラ26を印刷装置10に設置し、カメラ26とテーブル14の上面14aとの位置、姿勢の関係を求めるキャリブレーション(つまり、カメラ26とテーブル14の上面14aとのキャリブレーションである。)を行う。
Then, after performing camera calibration, the camera 26 is installed in the printing apparatus 10 and calibration for obtaining the relationship between the position and orientation of the camera 26 and the upper surface 14a of the table 14 (that is, the camera 26 and the upper surface 14a of the table 14). Calibration).

具体的には、カメラキャリブレーションでは、カメラ26の画角一杯にチェッカーパターンを撮影し、Zhangの手法によりカメラパラメータを算出する。   Specifically, in camera calibration, a checker pattern is photographed at the full angle of view of the camera 26, and camera parameters are calculated by the Zhang method.

ここで、このチェッカーパターンは、テーブル14の上面14aに描かれているものではなく、別途LCD上に表示したものを使用する。   Here, the checker pattern is not drawn on the upper surface 14 a of the table 14, but a checker pattern displayed separately on the LCD is used.

なお、Zhangの手法によりカメラパラメータを算出する手法については、例えば、特許第4917351号公報に開示されている技術を用いることができるため、その詳細な説明は省略することとする。   As a method for calculating camera parameters by the Zhang method, for example, the technique disclosed in Japanese Patent No. 4917351 can be used, and a detailed description thereof will be omitted.

こうしてカメラ内部パラメータ:A、カメラ外部パラメータ:[R]、プロジェクタ内部パラメータ:A、プロジェクタ外部パラメータ:[R]を算出する。
Thus, camera internal parameters: A c , camera external parameters: [R c T c ], projector internal parameters: A p , and projector external parameters: [R p T p ] are calculated.

また、カメラ26とテーブル14の上面14aとのキャリブレーションでは、カメラ26の3次元座標系を印刷装置10の印刷座標系に変換するためのアフィン変換行列HR2Pを算出する。 In the calibration between the camera 26 and the upper surface 14 a of the table 14, an affine transformation matrix HR2P for converting the three-dimensional coordinate system of the camera 26 to the printing coordinate system of the printing apparatus 10 is calculated.

まず、テーブル14の上面14aにシートを貼り付け、このシート上に実際の印刷範囲を示すチェッカーパターンを印刷装置10で印刷する(図9(a)を参照する。)。   First, a sheet is attached to the upper surface 14a of the table 14, and a checker pattern indicating an actual printing range is printed on the sheet by the printing apparatus 10 (see FIG. 9A).

チェッカーパターンは、例えば、1パターンのサイズが20×20mmのグレーと白との市松模様であり、このチェッカーパターンの全体のサイズは、300×280mmとする。
次に、テーブル14(チェッカーパターン)にu方向(垂直方向)およびv方向(水平向)のグレイコードパターンを照射し、その撮影画像からu方向およびv方向の空間コード画像を取得する(図9(b)を参照する。)。
The checker pattern is, for example, a checkered pattern of gray and white in which the size of one pattern is 20 × 20 mm, and the overall size of this checker pattern is 300 × 280 mm.
Next, the table 14 (checker pattern) is irradiated with a gray code pattern in the u direction (vertical direction) and the v direction (horizontal direction), and spatial code images in the u direction and the v direction are acquired from the captured images (FIG. 9). (See (b)).

そして、カメラ撮影画像上でチェッカー交点座標をサブピクセル精度で求めるとともに、それらの座標に対応するプロジェクタ画像座標(u方向およびv方向の空間コード値)を求める。
チェッカー交点座標:m=(u,v
プロジェクタ画像座標:m=(u,v
Then, checker intersection coordinates are obtained with sub-pixel accuracy on the camera photographed image, and projector image coordinates (space code values in the u direction and v direction) corresponding to these coordinates are obtained.
Checker intersection coordinates: m c = (u c , v c )
Projector image coordinates: m p = (u p, v p)

求めたチェッカー交点座標およびプロジェクタ画像座標から、チェッカー交点の3次元座標Mを求める。   From the obtained checker intersection coordinates and projector image coordinates, the three-dimensional coordinates M of the checker intersection are obtained.

即ち、カメラ画像座標系と3次元座標系の関係式と、プロジェクタ座標系と3次元座標系との式を連立して、画像座標(u,v)と空間コード値uから3次元座標を求める。
That is, the camera image coordinate system and the relationship of the three-dimensional coordinate system, with simultaneous equations between the projector coordinate system and the three-dimensional coordinate system, image coordinates (u c, v c) and 3-dimensional from a space code value u p Find the coordinates.

これをQ・V=Fと表すと、Q−1が存在すれば、V=Q−1・Fより3次元座標(X,Y,Z)が求められる。 When this is expressed as Q · V = F, if Q −1 exists, three-dimensional coordinates (X, Y, Z) are obtained from V = Q −1 · F.

求めたチェッカー交点の3次元座標値を、チェッカーパターン上の既知の座標値へ変換するアフィン変換行列HR2Pを最小二乗法で求める。 An affine transformation matrix HR2P for transforming the obtained three-dimensional coordinate value of the checker intersection into a known coordinate value on the checker pattern is obtained by the method of least squares.

即ち、カメラ26の計測座標系での3次元座標Mを、印刷装置10の印刷座標系での3次元座標Mに変換するための4×4変換行列たるアフィン変換行列HR2Pを求める。
That is, the three-dimensional coordinates M R of the measurement coordinate system of the camera 26, obtains an affine transformation matrix H R2P serving 4 × 4 conversion matrix for converting the three-dimensional coordinates M P in the printing coordinate system of the printing apparatus 10.

具体的には、次式にn組のMおよびMを当てはめて最小化するようなアフィン変換行列HR2Pを、非線形最小二乗法(Levenberg−Marquardt法)により求める。つまり、アフィン変換行列HR2Pにおける「R」および「T」を求める。
Specifically, an affine transformation matrix H R2P that minimizes by applying the n sets of M R and M P in the formula is obtained by a nonlinear least-squares method (Levenberg-Marquardt method). That is, “R” and “T” in the affine transformation matrix HR2P are obtained.

ここで、「R」は3×3の回転行列であり、要素数は「9」であるが、これは3次元ベクトルr=[r,r,rで表現されるものであり、自由度は「3」である。つまり、実際に最適化対象となる要素は、r、r、rの3つである。 Here, “R” is a 3 × 3 rotation matrix and the number of elements is “9”, which is expressed by a three-dimensional vector r = [r x , r y , r z ] T. Yes, the degree of freedom is “3”. That is, there are actually three elements to be optimized, r x , r y , and r z .

非線形最小二乗法により最適化計算中は、下記のRodriguesの公式により、r、r、rを「R」に変換する。
During optimization calculation by the non-linear least square method, r x , r y , and r z are converted to “R” by the following Rodrigues formula.

なお、Tは3次元並進ベクトルであり、自由度は「3」である。
T is a three-dimensional translation vector, and the degree of freedom is “3”.

その後、キャリブレーション済みの印刷装置10により、立体形状の被印刷物200の印刷面に印刷を行う場合には、まず、作業者により被印刷物200の印刷面が印刷ヘッド20のインク吐出面と対向するように、複数の被印刷物200をテーブル14の上面14aに載置する。そして、この状態で、作業者により操作子(図示せず。)などを介して印刷データを作成する指示がなされると、マイクロコンピューター300において、印刷データ作成処理が開始される。
Thereafter, when printing is performed on the printing surface of the three-dimensional printed material 200 by the calibrated printing apparatus 10, first, the printing surface of the printing material 200 is opposed to the ink ejection surface of the print head 20 by the operator. As described above, the plurality of printed materials 200 are placed on the upper surface 14 a of the table 14. In this state, when the operator gives an instruction to create print data via an operator (not shown) or the like, the print data creation process is started in the microcomputer 300.

ここで、図10のフローチャートには、印刷データ作成処理の詳細な処理内容が示されており、この印刷データ作成処理においては、まず、3次元情報取得処理を行う(ステップS1002)。
Here, the flowchart of FIG. 10 shows the detailed processing contents of the print data creation processing. In this print data creation processing, first, three-dimensional information acquisition processing is performed (step S1002).

図11のフローチャートには、3次元情報取得処理の詳細な処理内容が示されており、この3次元情報取得処理においては、まず、位相シフト空間コード化法により被印刷物の3次元情報(点群)を取得する(ステップS1102)。   The flowchart of FIG. 11 shows the detailed processing contents of the three-dimensional information acquisition process. In this three-dimensional information acquisition process, first, the three-dimensional information (point cloud) of the printing material is obtained by the phase shift space coding method. ) Is acquired (step S1102).

即ち、このステップS1102の処理では、3次元情報取得部314により、位相シフト空間コード化法によりテーブル14上に載置した複数の被印刷物200の3次元情報(点群)を取得する。   That is, in the process of step S1102, the three-dimensional information acquisition unit 314 acquires three-dimensional information (point group) of the plurality of printing objects 200 placed on the table 14 by the phase shift space encoding method.

なお、ステップS1102においては、位相シフト空間コード化法ではなく、空間コード化法によりテーブル14上に載置した複数の被印刷物200の3次元情報(点群)を取得するようにしてもよい。
In step S1102, three-dimensional information (point group) of a plurality of prints 200 placed on the table 14 may be acquired by a spatial encoding method instead of the phase shift spatial encoding method.

次に、カメラ26から得られた3次元座標を、印刷座標系での値に変換する(ステップS1104)。   Next, the three-dimensional coordinates obtained from the camera 26 are converted into values in the print coordinate system (step S1104).

即ち、このステップS1104の処理では、点群データ作成部316により、ステップS1102の処理で取得したカメラ座標系で示された3次元座標を印刷座標系の値に変換する。
That is, in the process of step S1104, the point cloud data creation unit 316 converts the three-dimensional coordinates shown in the camera coordinate system acquired in the process of step S1102 into values in the print coordinate system.

その後、テーブル14の上面14a以外の高さの3次元情報、つまり、被印刷物200の印刷面のみの3次元情報(点群)を取得し(ステップS1106)、ステップS1004の処理に進む。   Thereafter, three-dimensional information of a height other than the upper surface 14a of the table 14, that is, three-dimensional information (point group) only on the printing surface of the substrate 200 is acquired (step S1106), and the process proceeds to step S1004.

即ち、このステップS1106の処理では、点群データ作成部316により、テーブル14の上面14a(Z=0)付近の点群を削除して、被印刷物200のみの点群データを作成する(図3(a)を参照する。)。
That is, in the process of step S1106, the point cloud data creation unit 316 deletes the point cloud near the upper surface 14a (Z = 0) of the table 14 and creates the point cloud data only for the substrate 200 (FIG. 3). (See (a)).

被印刷物200の3次元情報を取得すると、次に、被印刷物200の姿勢を認識するための姿勢認識処理を行う(ステップS1004)。
When the three-dimensional information of the printing material 200 is acquired, next, posture recognition processing for recognizing the posture of the printing material 200 is performed (step S1004).

ここで、図12のフローチャートには、姿勢認識処理の詳細な処理内容が示されており、この姿勢認識処理においては、まず、ステップS1002の処理で取得した3次元情報たる点群データでは、個々の点がどの被印刷物200に属するか区分けされていないため、点群データを被印刷物200毎に分割する(ステップS1202)。   Here, the flowchart of FIG. 12 shows the detailed processing contents of the posture recognition processing. In this posture recognition processing, first, in the point cloud data as the three-dimensional information acquired in the processing of step S1002, individual point cloud data Since it is not classified to which printing medium 200 the point of the mark belongs, the point cloud data is divided for each printing medium 200 (step S1202).

即ち、このステップS1202の処理では、クラスタ作成部318により、テーブル14上に載置された複数の被加工物200を表す3次元情報たる点群データをそれぞれ分割し、被印刷物200を表すクラスタを作成する(図3(b)を参照する。)。即ち、各クラスタが1つの被印刷物200とされる。
That is, in the process of step S1202, the cluster creation unit 318 divides each point cloud data that is three-dimensional information representing a plurality of workpieces 200 placed on the table 14 to create a cluster representing the substrate 200. It is created (see FIG. 3B). That is, each cluster is a single substrate 200.

次に、ソースとターゲットとを設定する(ステップS1204)。   Next, a source and a target are set (step S1204).

即ち、このステップS1204の処理では、ソース点群データ作成部320により、複数のクラスタのうちの所定のクラスタをコピーしてソース点群データを作成するとともに、各クラスタをターゲット点群データとして設定する。   That is, in the process of step S1204, the source point cloud data creation unit 320 creates a source point cloud data by copying a predetermined cluster of a plurality of clusters, and sets each cluster as target point cloud data. .

具体的には、例えば、図3(b)に示す点群データでは、左上の点群データをコピーしてソース点群データを作成する。このとき、ソース点群データ以外で、コピー元を含む全ての点群データを、印刷画像を配置する対象となるターゲット点群データとして設定する(図4(a)を参照する。)。
Specifically, for example, in the point cloud data shown in FIG. 3B, source point cloud data is created by copying the upper left dot cloud data. At this time, all the point group data including the copy source other than the source point group data are set as target point group data to be placed with the print image (see FIG. 4A).

ソースとターゲットとの設定が完了すると、点群データ(3次元情報)から2次元画像たる距離画像を作成する(ステップS1206)。   When the setting of the source and the target is completed, a distance image that is a two-dimensional image is created from the point cloud data (three-dimensional information) (step S1206).

即ち、このステップS1206の処理では、距離画像作成部322により、ソース点群データおよびターゲット点群データから、Z座標をグレー値で表した2次元画像たる距離画像を作成することとなり(図4(b)を参照する。)、ソース点群データからソース距離画像を作成し、ターゲット点群データからターゲット距離画像を作成する。   That is, in the process of step S1206, the distance image creating unit 322 creates a distance image as a two-dimensional image in which the Z coordinate is represented by a gray value from the source point group data and the target point group data (FIG. 4 ( b)), a source distance image is created from the source point cloud data, and a target distance image is created from the target point cloud data.

なお、作成されたソース距離画像やターゲット距離画像は、この時点で、表示部310に表示するようにしてもよい。
Note that the generated source distance image and target distance image may be displayed on the display unit 310 at this time.

その後、ソース距離画像とターゲット距離画像とのマッチングを行う(ステップS1208)。   Thereafter, the source distance image and the target distance image are matched (step S1208).

即ち、このステップS1208の処理では、第1の変換行列算出部324において、ソーク距離画像を、ソース距離画像の重心が各ターゲット距離画像重心と重なるように移動し(図5(a)を参照する。)、ソース距離画像を1度ずつ回転し、各ターゲット距離画像における正規化相互相関を取得する。この正規化相互相関が最も高くなる角度を最もターゲット距離画像に近似したソース距離画像の回転角度として取得する。   That is, in the process of step S1208, the first transformation matrix calculation unit 324 moves the soak distance image so that the centroid of the source distance image overlaps the centroid of each target distance image (see FIG. 5A). ), Rotate the source distance image by 1 degree to obtain the normalized cross-correlation in each target distance image. The angle at which this normalized cross-correlation is highest is acquired as the rotation angle of the source distance image that is closest to the target distance image.

そして、第1の変換行列算出部324により、各ターゲット距離画像において、ソース距離画像をこの回転角度で回転するための第1の変換行列A33を算出する。
Then, the first conversion matrix calculation unit 324 calculates a first conversion matrix A 33 for rotating the source distance image at this rotation angle in each target distance image.

次に、ソース点群データの3次元座標を変換する(ステップS1210)。   Next, the three-dimensional coordinates of the source point cloud data are converted (step S1210).

即ち、このステップS1210の処理では、第2の変換行列算出部326により、第1の変換行列A33を、3次元座標変換用4×4行列へ拡張し、変換行列A44を取得する。 That is, in the process of step S1210, the second conversion matrix calculation unit 326 expands the first conversion matrix A 33 to a 4 × 4 matrix for three-dimensional coordinate conversion, and acquires the conversion matrix A 44 .

そして、この変換行列A44でソース点群データにおける3次元座標の2次元成分のみを変換し、ターゲット点群データに近づける(図5(b)を参照する。)。
Then, only the two-dimensional components of the three-dimensional coordinates in the source point cloud data are transformed by this transformation matrix A 44 and are brought close to the target point cloud data (see FIG. 5B).

そして、ソース点群データの3次元座標を変換する変換行列の最適化を行う(ステップS1212)。   Then, the conversion matrix for converting the three-dimensional coordinates of the source point cloud data is optimized (step S1212).

即ち、このステップS1212の処理では、第2の変換行列算出部326により、ICPアルゴリズムにより変換行列AICPを算出し、変換行列A44と変換行列AICPとを掛けあわせて第2の変換行列A3Dを取得する。
That is, in the process of step S1212, the second transformation matrix calculation unit 326 calculates the transformation matrix A ICP by the ICP algorithm, and multiplies the transformation matrix A 44 and the transformation matrix A ICP to obtain the second transformation matrix A. Get 3D .

その後、ステップS1212の処理で取得した変換行列を用いて、ソースからターゲットへ2次元画像を変換するための変換行列を算出し(ステップS1214)、ステップS1006の処理に進む。   Thereafter, a transformation matrix for transforming the two-dimensional image from the source to the target is calculated using the transformation matrix acquired in the processing in step S1212 (step S1214), and the process proceeds to step S1006.

即ち、このステップS1214の処理では、第3の変換行列算出部328により、ステップS1212の処理で取得した変換行列A3Dを用いて、作業者によりソース距離画像上に入力された印刷画像(2次元画像)を、各印刷物200の配置位置や姿勢に応じて、ターゲット距離画像上に配置するための第3の変換行列を算出する。
That is, in the process of step S1214, the third conversion matrix calculation unit 328 uses the conversion matrix A 3D acquired in the process of step S1212, and the print image (two-dimensional) input on the source distance image by the operator. The third transformation matrix for arranging the image) on the target distance image is calculated according to the arrangement position and orientation of each printed matter 200.

第3の変換行列を算出して被印刷物200の姿勢認識処理が終了すると、次に、作業者が印刷画像を入力するための画像を表示部310に表示する(ステップS1006)。   When the third transformation matrix is calculated and the posture recognition process of the substrate 200 is completed, an image for the operator to input a print image is displayed on the display unit 310 (step S1006).

即ち、このステップS1006の処理では、ステップS1206の処理で作成したソース距離画像を、距離画像作成部322により表示部310において、作業者が印刷画像を入力可能な状態で表示する。   That is, in the process of step S1006, the source distance image created in the process of step S1206 is displayed on the display unit 310 by the distance image creation unit 322 in a state where the operator can input a print image.

つまり、作業者が印刷画像を配置、編集可能な状態で、ソース距離画像を表示することとなる。
That is, the source distance image is displayed in a state where the operator can arrange and edit the print image.

作業者は、表示部310に表示されたソース距離画像において、所望の位置や角度で所望の印刷画像を配置することとなる。なお、こうした印刷画像は、所定のソフトウェアで作業者が作成するようにしてもよいし、予め入力された画像データを利用するようにしてもよい。   The operator arranges a desired print image at a desired position and angle in the source distance image displayed on the display unit 310. Such a print image may be created by an operator using predetermined software, or image data input in advance may be used.

そして、表示部310にソース距離画像が表示されると、作業者によりソース距離画像上に印刷画像が配置されたか否かを判断する(ステップS1008)。   When the source distance image is displayed on the display unit 310, the operator determines whether or not a print image has been placed on the source distance image (step S1008).

即ち、このステップS1008の判断処理では、作業者がソース距離画像上に印刷画像を配置する処理が完了したか否かを判断するものである。   That is, in the determination processing in step S1008, it is determined whether or not the worker has completed the processing for arranging the print image on the source distance image.

なお、作業者によりソース距離画像上に印刷画像が配置されたか否かを判断する手法としては、種々の方法を適用することが可能であり、例えば、印刷画像の配置が完了したことを入力するための完了ボタンが設けられ、この完了ボタンがクリックされることにより、印刷画像の配置が終了したことを判断する。
It should be noted that various methods can be applied as a method for determining whether or not a print image has been placed on the source distance image by the operator, for example, inputting that the placement of the print image has been completed. A completion button is provided, and when this completion button is clicked, it is determined that the arrangement of the print image is completed.

ステップS1008の判断処理において、作業者によりソース距離画像上に印刷画像が配置されていない、つまり、作業者によりソース距離画像上に印刷画像を配置する処理が完了していないと判断されると、ステップS1008の処理に戻る。   In the determination process of step S1008, if the operator determines that the print image is not arranged on the source distance image, that is, the operator does not complete the process of arranging the print image on the source distance image. The processing returns to step S1008.

つまり、作業者によりソース距離画像上に印刷画像が配置されていないと判断されている間は、常に、ステップS1008の判断処理を行うこととなる。   That is, while the operator determines that the print image is not arranged on the source distance image, the determination process in step S1008 is always performed.

また、ステップS1008の判断処理において、作業者によりソース距離画像上に印刷画像が配置された、つまり、作業者によりソース距離画像上に印刷画像を配置する処理が完了したと判断されると、ソース距離画像上に配置された印刷画像を、ステップS1214の処理で算出した第3の変換行列を用いて、ターゲット距離画像上に配置する(ステップS1010)。   If it is determined in step S1008 that the operator has placed the print image on the source distance image, that is, the operator has completed the process of placing the print image on the source distance image, the source The print image arranged on the distance image is arranged on the target distance image using the third transformation matrix calculated in the process of step S1214 (step S1010).

なお、ターゲット距離画像を表示部310に表示するようにした場合には、ステップS1010の処理によりターゲット距離画像上に印刷画像が配置された状態を表示するようにしてもよい。
When the target distance image is displayed on the display unit 310, a state in which the print image is arranged on the target distance image may be displayed by the process of step S1010.

その後、各ターゲット距離画像上に配置された複数の印刷画像に基づいて、印刷データを作成し(ステップS1012)、印刷データ作成処理を終了する。   Thereafter, print data is created based on a plurality of print images arranged on each target distance image (step S1012), and the print data creation process is terminated.

即ち、ステップS1012の処理では、印刷データ生成部332により、各ターゲット距離画像上に配置された複数の印刷画像に基づいて、印刷データを生成することとなる。
That is, in the process of step S1012, the print data generation unit 332 generates print data based on a plurality of print images arranged on each target distance image.

こうして印刷データを作成した後に、作業者により操作子などを介して印刷開始の指示がなされると、まず、Z軸方向移動制御部312により、ステップS1104の処理で取得した3次元情報における最も高い位置を示す座標値(つまり、最も高いZ座標値である。)を取得し、この座標値に基づいて、テーブル14をZ軸方向で移動する。   After the print data is created in this way, when the operator gives an instruction to start printing via an operator or the like, first, the Z-axis direction movement control unit 312 is the highest in the three-dimensional information acquired in the process of step S1104. A coordinate value indicating the position (that is, the highest Z coordinate value) is acquired, and the table 14 is moved in the Z-axis direction based on this coordinate value.

即ち、Z軸方向において、取得した最も高い位置を示すZ座標値と、印刷ヘッド20が位置するZ座標値(印刷ヘッド20は、Z軸方向に移動しないため、Z座標値は一定となっている。)とが、印刷ヘッド20による印刷が適正になされるための所定の間隔を空けるよう、テーブル14をZ軸方向で移動する。   That is, the Z coordinate value indicating the highest position acquired in the Z axis direction and the Z coordinate value where the print head 20 is located (the Z coordinate value is constant because the print head 20 does not move in the Z axis direction). However, the table 14 is moved in the Z-axis direction so as to leave a predetermined interval for proper printing by the print head 20.

こうしてテーブル14のZ軸方向における位置が決定すると、制御部302の制御により、印刷ヘッド20がX軸方向およびY軸方向に移動して、被印刷物200の印刷面に印刷データに基づいて印刷がなされる。
When the position of the table 14 in the Z-axis direction is thus determined, the control of the control unit 302 causes the print head 20 to move in the X-axis direction and the Y-axis direction, so that printing is performed on the printing surface of the substrate 200 based on the print data. Made.

以上において説明したように、本発明による印刷装置10は、テーブル14上に載置された複数の被印刷物200の3次元情報を取得し、この3次元情報から複数の被印刷物200の配置位置や姿勢を認識するようにした。   As described above, the printing apparatus 10 according to the present invention acquires the three-dimensional information of the plurality of printing objects 200 placed on the table 14, and uses the three-dimensional information to determine the arrangement positions of the plurality of printing objects 200 and the like. Recognize posture.

複数の被印刷物200の配置位置や姿勢を認識する際、作業者が印刷画像を配置するソース距離画像から、被印刷物200の配置状態に基づいたターゲット距離画像へ変換する変換行列を取得するようにした。   When recognizing the arrangement positions and orientations of the plurality of printing objects 200, the operator acquires a conversion matrix for converting the source distance image where the printing images are arranged into the target distance image based on the arrangement state of the printing objects 200. did.

そして、作業者がソース距離画像上に印刷画像を配置すると、この変換行列を用いて、印刷画像をターゲット距離画像上に配置し、このターゲット距離画像上に配置した印刷画像に基づいて、印刷データを作成するようにした。   Then, when the operator arranges the print image on the source distance image, the print matrix is arranged on the target distance image using this conversion matrix, and the print data is based on the print image arranged on the target distance image. Was created.

さらに、実際に印刷を行う際には、印刷の前に、取得した3次元情報から被印刷物200の高さ情報を取得し、この高さ情報に基づいて、テーブル14を昇降するようにした。   Further, when printing is actually performed, the height information of the printing object 200 is acquired from the acquired three-dimensional information before printing, and the table 14 is moved up and down based on the height information.

このため、本発明による印刷装置10においては、テーブル14上に立体形状の被印刷物200を配置する際に、正確な位置決めを行うような作業がなく、従来の技術による印刷装置よりも簡単な操作によって立体形状の被印刷物200に印刷することができるようになる。   For this reason, in the printing apparatus 10 according to the present invention, when the three-dimensional printed material 200 is arranged on the table 14, there is no work for performing accurate positioning, and the operation is simpler than that of the conventional printing apparatus. By this, it becomes possible to print on the three-dimensional printed material 200.

また、本発明による印刷装置10においては、治具などの装置を用いることなく立体形状の被印刷物200を印刷することができるようなる。   In the printing apparatus 10 according to the present invention, the three-dimensional printed material 200 can be printed without using an apparatus such as a jig.

これにより、本発明による印刷装置10によれば、少量生産であってもコスト高を招来することなく被印刷物に対して印刷することが可能となる。
Thereby, according to the printing apparatus 10 by this invention, even if it is a small quantity production, it becomes possible to print with respect to to-be-printed material, without causing high cost.

なお、上記した実施の形態は、以下の(1)乃至(6)に示すように変形するようにしてもよい。   The embodiment described above may be modified as shown in the following (1) to (6).

(1)上記した実施の形態においては、印刷装置10をインクジェットプリンタとして記載したが、これに限られるものではないことは勿論であり、印刷装置10としては、ドットインパクトプリンタやレーザープリンタなどの各種のプリンタを用いるようにしてもよい。   (1) In the above-described embodiment, the printing apparatus 10 is described as an ink jet printer. However, it is needless to say that the printing apparatus 10 is not limited thereto, and the printing apparatus 10 includes various types such as a dot impact printer and a laser printer. The printer may be used.

(2)上記した実施の形態においては、印刷装置10は、印刷ヘッド20が移動部材18に備えられた棒状部材16においてX軸方向に移動するとともに移動部材18によりY軸方向に移動し、テーブル14がZ軸方向に移動するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論である。   (2) In the above-described embodiment, the printing apparatus 10 includes the table in which the print head 20 moves in the X-axis direction in the rod-like member 16 provided in the moving member 18 and moves in the Y-axis direction by the moving member 18. Although 14 is moved in the Z-axis direction, it is needless to say that the present invention is not limited to this.

即ち、印刷装置としては、図13に示すように、Z軸方向で昇降可能なテーブル14がY軸方向に移動するとともに、印刷ヘッド20がX軸方向に移動するような構成としてもよい。   That is, as shown in FIG. 13, the printing apparatus may be configured such that the table 14 that can be moved up and down in the Z-axis direction moves in the Y-axis direction and the print head 20 moves in the X-axis direction.

具体的には、図13に示す印刷装置60は、ベース部材12上に配設されたガイドレール62にテーブル14が摺動自在に設けられるとともに、ベース部材12上に固定的に配設された固定部材66に印刷ヘッド20を摺動自在に配設する点において、印刷装置10と異なっている。   Specifically, in the printing apparatus 60 shown in FIG. 13, the table 14 is slidably provided on a guide rail 62 provided on the base member 12, and is fixedly provided on the base member 12. This is different from the printing apparatus 10 in that the print head 20 is slidably disposed on the fixed member 66.

このガイドレール62は、ベース部材12上においてY軸方向に延設された1対のガイドレール62−1、62−2により形成されている。   The guide rail 62 is formed by a pair of guide rails 62-1 and 62-2 extending in the Y-axis direction on the base member 12.

なお、テーブル14には、ガイドレール62のY軸方向で移動することができるように、マイクロコンピューター300により制御される駆動手段(図示せず。)が設けられており、これにより、Z軸方向に移動可能なテーブル14は、ベース部材12上でY軸方向に移動することができるようになる。   The table 14 is provided with driving means (not shown) controlled by the microcomputer 300 so that the table 14 can move in the Y-axis direction of the guide rail 62, thereby the Z-axis direction. The movable table 14 can be moved in the Y-axis direction on the base member 12.

また、固定部材66は、ベース部材12に固定的に配設された立設部材68−1、68−2と、立設部材68−1、68−2を連結するようにX軸方向に延設された棒状部材64と、により構成されている。   The fixing member 66 extends in the X-axis direction so as to connect the standing members 68-1 and 68-2 fixedly disposed on the base member 12 and the standing members 68-1 and 68-2. And a rod-shaped member 64 provided.

そして、棒状部材64においてX軸方向に沿って摺動自在に印刷ヘッド20が配設されている。   The print head 20 is disposed on the rod-like member 64 so as to be slidable along the X-axis direction.

これにより、印刷ヘッド20は、固定部材66においてX軸方向に移動することとなる。   As a result, the print head 20 moves in the X-axis direction at the fixed member 66.

(3)上記した実施の形態においては、4つの被印刷物200をテーブル14上に載置して、各被印刷物200の印刷面に印刷を行うようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、被印刷物200をテーブル14上に1、2、3あるいは5つ以上載置するようにしてもよい。   (3) In the above-described embodiment, four printed materials 200 are placed on the table 14 and printing is performed on the printing surface of each printed material 200. However, the present invention is not limited to this. Of course, the substrate 200 may be placed on the table 14 by 1, 2, 3 or 5 or more.

(4)上記した実施の形態においては、3次元情報取得部314で取得した3次元情報から最も高い高さ情報(Z座標値)を取得し、この高さ情報に基づいて、Z軸方向移動制御部312によりテーブル14を昇降するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、被印刷物200の高さを測定し、その測定結果に基づいて、作業者がテーブル14を昇降するようにしてもよい。または、3次元情報取得部314で取得した3次元情報から高さ情報を取得し、この高さ情報に基づいてテーブル14を昇降すべき量を表示部310に表示し、表示部310に表示されたテーブル14の昇降すべき量だけ作業者がテーブル14を昇降するようにしてもよい。   (4) In the above-described embodiment, the highest height information (Z coordinate value) is acquired from the three-dimensional information acquired by the three-dimensional information acquisition unit 314, and the Z-axis direction movement is performed based on this height information. Although the table 14 is moved up and down by the control unit 312, the present invention is not limited to this. Of course, the height of the substrate 200 is measured, and the operator moves the table 14 based on the measurement result. You may make it go up and down. Alternatively, the height information is acquired from the three-dimensional information acquired by the three-dimensional information acquisition unit 314, and the amount by which the table 14 is to be moved up and down is displayed on the display unit 310 based on the height information and displayed on the display unit 310 Alternatively, the operator may raise and lower the table 14 by an amount to be raised and lowered.

(5)上記した実施の形態においては、フラットベッドタイプの印刷装置10にカメラ26、プロジェクタ24およびマイクロコンピューター300を設けるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論である。   (5) In the above-described embodiment, the camera 26, the projector 24, and the microcomputer 300 are provided in the flat bed type printing apparatus 10. However, the present invention is not limited to this.

即ち、フラットベッドタイプ以外の印刷装置に対して、カメラ26、プロジェクタ24およびマイクロコンピューター300を設けるようにして、作業者への負担が増大することなく、かつ、治具を用いずに被印刷物における印刷面の所望の位置に印刷することが可能な印刷装置を構成するようにしてもよい。   That is, the camera 26, the projector 24, and the microcomputer 300 are provided for a printing apparatus other than the flat bed type so that the burden on the operator is not increased and the printed material is not used without using a jig. You may make it comprise the printing apparatus which can print in the desired position of a printing surface.

(6)上記した実施の形態ならびに上記した(1)乃至(5)に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。   (6) You may make it combine suitably the embodiment shown above and the modification shown in said (1) thru | or (5).

本発明は、立体形状の被印刷物に対して所望の印刷を行う印刷装置に用いて好適である。   The present invention is suitable for use in a printing apparatus that performs desired printing on a three-dimensional printed material.

10、60 印刷装置、12 ベース部材、14 テーブル、16、64 棒状部材、18 移動部材、20 印刷ヘッド、22、68−1、68−2 立設部材、24 プロジェクタ、26 カメラ、200 被印刷物、300 マイクロコンピューター、302 制御部、304 認識部、306 印刷データ作成部、308 記憶部、310 表示部、312 Z軸方向移動制御部、314 3次元情報取得部、316 点群データ作成部、318 クラスタ作成部、320 ソース点群データ作成部、322 距離画像作成部、324 第1の変換行列算出部、326 第2の変換行列算出部、328 第3の変換行列算出部、330 印刷画像配置部、332 印刷データ生成部   10, 60 printing device, 12 base member, 14 table, 16, 64 bar-shaped member, 18 moving member, 20 print head, 22, 68-1, 68-2 standing member, 24 projector, 26 camera, 200 substrate, 300 microcomputer, 302 control unit, 304 recognition unit, 306 print data creation unit, 308 storage unit, 310 display unit, 312 Z-axis direction movement control unit, 314 3D information acquisition unit, 316 point cloud data creation unit, 318 cluster Creation unit, 320 source point group data creation unit, 322 distance image creation unit, 324 first transformation matrix calculation unit, 326 second transformation matrix calculation unit, 328 third transformation matrix calculation unit, 330 print image arrangement unit, 332 Print data generation unit

Claims (10)

印刷データに基づいて所定の印刷を行う印刷装置において、
複数の立体形状の被印刷物が載置されるテーブルに対して所定のパターンを投影する投影手段と、
前記テーブルに投影された所定のパターンを撮影する撮影手段と、
前記テーブルに載置された複数の前記被印刷物の3次元情報を取得する3次元情報取得手段と、
前記3次元情報取得手段により取得した3次元情報から、前記被印刷物の配置位置および姿勢を認識する姿勢認識手段と、
入力された印刷画像を、前記姿勢認識手段により認識した前記被印刷物の配置位置および姿勢に基づいて前記被印刷物上に配置する配置手段と、
配置手段により配置された前記印刷画像に基づいて、印刷データを作成する印刷データ作成手段と
を有することを特徴とする印刷装置。
In a printing apparatus that performs predetermined printing based on print data,
Projecting means for projecting a predetermined pattern onto a table on which a plurality of three-dimensionally shaped prints are placed;
Photographing means for photographing a predetermined pattern projected on the table;
Three-dimensional information acquisition means for acquiring three-dimensional information of the plurality of prints placed on the table;
Posture recognition means for recognizing the arrangement position and posture of the printed material from the three-dimensional information acquired by the three-dimensional information acquisition means;
Arrangement means for arranging the input print image on the printing material based on the arrangement position and posture of the printing material recognized by the posture recognition means;
A printing apparatus comprising: print data creating means for creating print data based on the print image arranged by the arranging means.
請求項1に記載の印刷装置において、さらに、
前記3次元情報取得手段により取得した3次元情報から前記被印刷物において最も高い高さ情報を取得し、取得した高さ情報に基づいて、前記被印刷物の印刷面に印刷を行う印刷ヘッドと、前記テーブルとの間隔を調整する調整手段と
を有することを特徴とする印刷装置。
The printing apparatus according to claim 1, further comprising:
A print head that obtains the highest height information in the printed material from the three-dimensional information acquired by the three-dimensional information acquisition unit, and performs printing on a printing surface of the printed material based on the acquired height information; A printing apparatus comprising: an adjusting unit that adjusts a distance from the table.
請求項1または2のいずれか1項に記載の印刷装置において、
前記3次元情報取得手段は、前記テーブルに載置された複数の前記被印刷物の3次元情報を、位相シフト空間コード化法により取得する
ことを特徴とする印刷装置。
The printing apparatus according to any one of claims 1 and 2,
The printing apparatus, wherein the three-dimensional information acquisition unit acquires three-dimensional information of the plurality of printing objects placed on the table by a phase shift space encoding method.
請求項1、2または3のいずれか1項に記載の印刷装置において、
前記姿勢認識手段は、
前記3次元情報取得手段から取得した3次元情報たる点群データを前記被印刷物ごとに分割する分割手段と、
前記点群データから、基準となる第1の点群データと、複数の前記被印刷物を表す第2の点群データとを設定する設定手段と、
前記第1の点群データから第1の距離画像を作成するとともに、前記第2の点群データから第2の距離画像を作成する距離画像作成手段と、
前記第1の距離画像を前記第2の距離画像と一致させる第1の変換行列を算出する第1の算出手段と、
前記第1の変換行列を3次元座標変換可能なように拡張し、ICPアルゴリズムにより第1の点群データの3次元座標を変換する変換行列たる第2の変換行列を算出する第2の算出手段と、
前記第2の変換行列を用いて、前記第1の距離画像上の2次元画像を前記第2の距離画像上へ配置するための第3の変換行列を算出する第3の算出手段と
を有し、
前記配置手段は、前記第1の距離画像上に入力された前記印刷画像を、前記第3の変換行列を用いて、前記第2の印刷画像上に配置する
ことを特徴とする印刷装置。
The printing apparatus according to any one of claims 1, 2, or 3,
The posture recognition means includes
A dividing unit that divides point cloud data, which is three-dimensional information acquired from the three-dimensional information acquiring unit, for each substrate;
Setting means for setting first point cloud data serving as a reference and second point cloud data representing the plurality of print objects from the point cloud data;
A distance image creating means for creating a first distance image from the first point cloud data and creating a second distance image from the second point cloud data;
First calculating means for calculating a first transformation matrix for matching the first distance image with the second distance image;
Second calculation means for expanding the first conversion matrix so that three-dimensional coordinate conversion is possible and calculating a second conversion matrix as a conversion matrix for converting the three-dimensional coordinates of the first point cloud data by the ICP algorithm. When,
And third calculating means for calculating a third conversion matrix for arranging a two-dimensional image on the first distance image on the second distance image using the second conversion matrix. And
The arrangement device arranges the print image input on the first distance image on the second print image using the third transformation matrix.
請求項1、2、3または4のいずれか1項に記載の印刷装置において、
前記印刷ヘッドは、インクジェット方式によりインクを吐出するインクヘッドである
ことを特徴とする印刷装置。
The printing apparatus according to any one of claims 1, 2, 3 or 4.
The printing apparatus, wherein the print head is an ink head that ejects ink by an inkjet method.
複数の立体形状の被印刷物が載置されるテーブルに対して所定のパターンを投影する投影手段と、
前記テーブルに投影された前記所定のパターンを撮影する撮影手段と
を有し、印刷データに基づいて所定の印刷を行う印刷装置における印刷方法であって、
前記テーブルに載置された複数の前記被印刷物の3次元情報を取得する第1の工程と、
前記第1の工程で取得した3次元情報から、前記被印刷物の配置位置および姿勢を認識する第2の工程と、
入力された印刷画像を、前記第2の工程で認識した被印刷物の配置位置および姿勢に基づいて前記被印刷物上に配置する第3の工程と、
前記第3の工程で配置された前記印刷画像に基づいて、印刷データを作成する第4の工程と
を前記印刷装置が実行する
ことを特徴とする印刷方法。
Projecting means for projecting a predetermined pattern onto a table on which a plurality of three-dimensionally shaped prints are placed;
A printing method in a printing apparatus that performs predetermined printing based on print data, and a photographing unit that photographs the predetermined pattern projected on the table,
A first step of acquiring three-dimensional information of the plurality of printed materials placed on the table;
A second step of recognizing the arrangement position and orientation of the substrate from the three-dimensional information acquired in the first step;
A third step of arranging the input print image on the substrate based on the arrangement position and orientation of the substrate recognized in the second step;
The printing apparatus executes a fourth step of creating print data based on the print image arranged in the third step.
請求項6に記載の印刷方法において、さらに、
前記第1の工程で取得した3次元情報から前記被印刷物において最も高い高さ情報を取得し、取得した高さ情報に基づいて、前記被印刷物の印刷面に印刷を行う印刷ヘッドと、前記テーブルとの間隔を調整する第5の工程と
を前記印刷装置が実行する
ことを特徴とする印刷方法。
The printing method according to claim 6, further comprising:
A print head that obtains the highest height information in the printed material from the three-dimensional information obtained in the first step, and performs printing on a printing surface of the printed material based on the obtained height information; and the table A printing method, wherein the printing apparatus executes a fifth step of adjusting an interval between the printing apparatus and the printing apparatus.
請求項6または7のいずれか1項に記載の印刷方法において、
前記第1の工程では、前記テーブルに載置された前記被印刷物の3次元情報を、位相シフト空間コード化法により取得する
ことを特徴とする印刷方法。
In the printing method of any one of Claim 6 or 7,
In the first step, the three-dimensional information of the printing material placed on the table is obtained by a phase shift space encoding method.
請求項6、7または8のいずれか1項に記載の印刷方法において、
前記第2の工程では、
前記第1の工程で取得した3次元情報たる点群データを前記被印刷物毎に分割する工程と、
前記点群データから、基準となる第1の点群データと、複数の被印刷物を表す第2の点群データとを設定する工程と、
前記第1の点群データから第1の距離画像を作成するとともに、前記第2の点群データから第2の距離画像を作成する工程と、
前記第1の距離画像を前記第2の距離画像と一致させる第1の変換行列を算出する工程と、
前記第1の変換行列を3次元座標変換可能なように変換し、ICPアルゴリズムにより第1の点群データの3次元座標を変換する変換行列たる第2の変換行列を算出する工程と、
前記第2の変換行列を用いて、前記第1の距離画像上の2次元画像を前記第2の距離画像上へ配置するための第3の変換行列を算出する工程と、
を有し、
前記第3の工程では、前記第1の距離画像上に入力された前記印刷画像を、前記第3の変換行列を用いて前記第2の印刷画像上に配置する
ことを特徴とする印刷方法。
The printing method according to any one of claims 6, 7 and 8,
In the second step,
Dividing the point cloud data, which is the three-dimensional information acquired in the first step, for each substrate;
A step of setting, from the point cloud data, first point cloud data serving as a reference and second point cloud data representing a plurality of prints;
Creating a first distance image from the first point cloud data and creating a second distance image from the second point cloud data;
Calculating a first transformation matrix for matching the first distance image with the second distance image;
Converting the first conversion matrix so that three-dimensional coordinate conversion is possible, and calculating a second conversion matrix that is a conversion matrix for converting the three-dimensional coordinates of the first point cloud data by an ICP algorithm;
Calculating a third transformation matrix for placing a two-dimensional image on the first distance image on the second distance image using the second transformation matrix;
Have
In the third step, the print image input on the first distance image is arranged on the second print image using the third transformation matrix.
請求項6、7、8または9のいずれか1項に記載の印刷方法において、
前記印刷ヘッドは、インクジェット方式によりインクを吐出するインクヘッドである
ことを特徴とする印刷方法。
The printing method according to any one of claims 6, 7, 8 or 9,
The printing method, wherein the print head is an ink head that ejects ink by an inkjet method.
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