JP2016070938A

JP2016070938A - 非接触式３ｄスキャナー用の表面反射材

Info

Publication number: JP2016070938A
Application number: JP2015191755A
Authority: JP
Inventors: 敏治吉川; Toshiharu Yoshikawa; 直澄石川; Naozumi Ishikawa
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2015-09-29
Publication date: 2016-05-09

Abstract

【課題】金属光を持つ反射率の高い表面、樹脂やワックスなどの反射率の低い表面の場合、透明なガラスや樹脂などの光を透過する材質の場合にも高精度のスキャンができるようにした非接触式３Ｄスキャナー用の表面反射材を提供する。【解決手段】非接触式３Ｄスキャナーのスキャン光を吸収し又は全反射する材質の対象体の表面に付着されて対象物の形状認識を可能とする表面反射材であって、形状がランダムで粒径が選択的にソートされた微粉体を用いて構成され、該微粉体の平均粒径が０．２μｍ〜１０．０μｍの範囲内に含まれ、非接触式３Ｄスキャナーのスキャン対象体の表面に付着され、可視光を含む波長の光を乱反射するようになっている。【選択図】なし

Description

本発明は非接触式３Ｄスキャナー用の表面反射材に関し、特に対象体の表面が金属光を持つ反射率の高い表面、樹脂やワックスなどの反射率の低い表面の場合、あるいは対象体が透明なガラスや樹脂などの光を透過する材質の場合にも高精度のスキャンができるようにした非接触式３Ｄスキャナー用の表面反射材に関する。

３Ｄスキャナーの有用性は工業部門だけでなく、アパレル業界や医療機関など、幅広い業種で認められ、有形物の形状の数値データ化の１つの手法として広く採用される傾向にある。

この３Ｄスキャナーの読取り方式には大別して接触式と非接触式とがあり、そのうちの非接触式はスキャン光を対象体の表面に投射し、光の表面反射を利用して立体形状を認識するようにしたものである（特許文献１、特許文献２）。

特開２０１４−１５７５１８公報特開２０１１−８０８６５公報

ところで、非接触式３Ｄスキャナーにおいては光の表面反射は対象体の形状を認識する上で重要な要素であり、表面反射の状況によっては対象体の形状を認識できないか又は認識の精度が著しく低下する。例えば、対象体の表面が金属光沢のある反射率の高い表面、樹脂やワックスなどの反射率の低い表面の場合、あるいは対象体が透明なガラスや樹脂などの光を透過する材質の場合には形状データの取りこぼしが発生する。

本発明はかかる状況において、対象体の表面が金属光を持つ全反射様又は反射率の高い表面、樹脂やワックスなどの反射率の低い表面の場合、あるいは対象体が透明なガラスや樹脂などの光を透過する材質の場合にも高精度のスキャンができるようにした非接触式３Ｄスキャナー用の表面反射材を提供することを課題とする。

そこで、本発明に係る非接触式３Ｄスキャナー用の表面反射材は、非接触式３Ｄスキャナーのスキャン光を吸収し又は全反射する特性の対象体の表面に付着されて対象体の形状認識を可能とする表面反射材であって、形状がランダムで粒径が選択的にソートされた微粉体を用いて構成され、該微粉体の平均粒径が０．２μｍ〜１０μｍの範囲内に含まれ、非接触式３Ｄスキャナーのスキャン対象体の表面に付着されて可視光を含む波長の光を乱反射するようになっていることを特徴とする。

本発明の特徴は非接触式３Ｄスキャナーのスキャン対象体の表面に付着されて可視光を含む波長の光を乱反射する微粉体を用いて３Ｄスキャナー用の表面反射材を構成するようにした点にある。

これにより、スキャン対象体がスキャン光を吸収し又は全反射するような表面特性であっても、スキャン光の反射によって対象体の形状を高精度に認識できることとなる。

ここで、微粉体の形状をランダムとしたのは、スキャン光を反射する上で反射方向を不規則なものとし、光を表面均一に乱反射させることが必要であるからである。

また、微粉体の平均粒径を０．２μｍ〜１０μｍの範囲内としたのは、０．２μｍ未満の微粉体は最も短い可視光の波長（青色：４５０ｎｍ）の１／２以下の粒径となり、光が微粉体の間を透過し、乱反射材としての機能が損なわれる一方、１０μｍを越えると微粉体がスキャン対象体の表面の凹凸を構成してしまい、形状認識の誤差となるおそれがあるからである。

なお、微粉体は、平均粒径０．２μｍ〜６．０μｍの範囲内の粒径の微粉体で構成されていることが望ましい。

微粉体は、媒体に分散してスプレー噴霧やエアーガン噴霧によってスキャン対象体の表面に付着されるようにしてもよく、刷毛や筆で塗布し、押し付け又は擦りつけて塗布するようにしてもよい。

刷毛や筆で塗布する場合、缶などに入れた微粉体を刷毛や筆にとって直接的に塗布するようにしてもよい。この場合、少量の水やグリセリン、パラフィンなどの炭化水素化合物、シリコーンなどの珪素化合物、ステアリン酸などの脂肪酸又はそれらの混合物や化合物、接着剤そのものや、それらをマイクロカプセル化したものを添加して付着性を向上させるようにしてもよい。

また、少量の水やグリセリン、パラフィンなどの炭化水素化合物、シリコーンなどの珪素化合物、ステアリン酸などの脂肪酸又はそれらの混合物や化合物、接着剤そのものや、それらをマイクロカプセル化したものを添加して固形状としてもよく、又油脂やセルロースの粘性体と練り合わせて粘土状又はペースト状にしてもよい。

アルコール、シンナー、ヘキサンなどの揮発性液体に微粉体を分散させたものを缶などに密封し、刷毛や筆で塗布し、浸漬して微粉体をスキャン対象体の表面に付着させることもできる。この場合、分散性を向上させるために公知の分散剤を添加してもよく、又付着性を向上させるために公知の粘着剤、例えばセルロース、アラビアガム、膠、シェラック、グリセリンなどを適宜添加してもよい。

また、スプレー噴霧やエアーガン噴霧を採用する場合、缶内でフロン、ブタン、プロパン、ジメチルエーテルなどの液化ガス、ボロンあるいは圧縮空気と微粉体を混合し、液化ガスや圧縮空気などの圧力で微粉体を噴射させて付着させることができる。この場合、付着性を向上させるために公知の粘着剤を添加してもよい。

付着した微粉体は、圧縮エアーや蒸気の吹き付け、ブラシによる擦り、ペーパーによる拭き取り、水、アルコール、石鹸水などの液体への浸漬によって剥離することができる。この場合、加熱や超音波などによる加振を行って剥離を促進することができる。

塩酸などの酸、苛性ソーダなどの塩基の水溶液への浸漬によっても剥離することができる。この場合、加熱や超音波などによる加振を行って剥離を促進することができる。

微粉体には、カルシウム、ボロン、鉛、シリカ、チタン、バリウム及びマグネシウムからなる群から選択される１又は複数の化合物の微粉体を採用することができる。

可視光の表面反射材は肉眼では白色又は灰白色と認識される傾向がある。スキャン対象体の表面が白色系の場合、表面反射材を塗布した部分が肉眼で識別しにくく、塗り忘れが懸念される。そこで、表面反射材には顔料の微粉体を更に含むのが好ましい。この場合、顔料の微粉体は乱反射の微粉体と同様に、平均粒径が０．２μｍ〜１０μｍの範囲内に含まれるのがよい。

顔料には、鉛丹、酸化鉄赤などの赤色顔料、黄鉛、亜鉛黄などの黄色顔料、ウルトラマリン青、プロシア青などの青色顔料、無機顔料（希土類元素をトープした金属酸化物の微粉体）、有機顔料（有機顔料を含有した樹脂製微粉末）などを採用できる。

また、３Ｄスキャンを行いたくない部分、例えば成型不良箇所、台座、支持具、バリなどを遮蔽するために、カーボンブラックや黒色窒化ボロンなどの光吸収材を使用することもできる。

さらに、表面がガラス様にツルツルした平滑な物体に対して、反射材の付着性を向上させるために、前処理を行うことができる。例えば、対象体の表面に、アルコールやアセトン、ノルマルヘキサン、ジメチルエーテルなどの揮発性の高い有機化合物、エーテルなどの液体に少量のグリセリンや流動パラフィン、松脂、シェラックなどの炭化水素化合物、樹脂、脂肪族飽和炭化水素を加えたものをスプレーで吹き付けたり、刷毛などで塗り付けたりして付着性を向上させることができる。

以下、本発明を具体例に基づいて説明する。

〔実施例１〕
平均粒径０．２〜１０．０μｍの炭酸カルシウム１０ｇをグリセリン１ｇに分散させて容器に充填して表面反射材を製造した。

〔実施例２〕
平均粒径０．２〜１０．０μｍのうち、平均粒径０．２〜６．０μｍの微粉体が全体の８０％を占める炭酸カルシウム１０ｇをグリセリン１ｇに分散させて容器に充填して表面反射材を製造した。

〔実施例３〜９〕
炭酸カルシウムに代え、亜鉛華、二酸化シリカ、二酸化チタン、アルミナ、硫酸バリウム、酸化マグネシウム、窒化ボロンを用いた以外、実施例１と同様にして表面反射材を製造した。

〔実施例１０〜１６〕
炭酸カルシウムに代え、亜鉛華、二酸化シリカ、二酸化チタン、アルミナ、硫酸バリウム、酸化マグネシウム、窒化ボロンを用いた以外、実施例２と同様にして表面反射材を製造した。

〔実施例１７〕
平均粒径０．２〜１０．０μｍの炭酸カルシウム３ｇをメチルアルコール１０ｇに分散させて密閉容器に充填して表面反射材を製造した。

〔実施例１８〕
平均粒径０．２〜１０．０μｍの範囲のうち、平均粒径０．２〜６．０μｍの微粉体が全体の８０％を占める炭酸カルシウム３ｇをメチルアルコール１０に分散させて容器に充填して表面反射材を製造した。

〔実施例１９〜２５〕
炭酸カルシウムに代え、亜鉛華、二酸化シリカ、二酸化チタン、アルミナ、硫酸バリウム、酸化マグネシウム、窒化ボロンを用いた以外、実施例１７と同様にして表面反射材を製造した。

〔実施例２６〜３２〕
炭酸カルシウムに代え、亜鉛華、二酸化シリカ、二酸化チタン、アルミナ、硫酸バリウム、酸化マグネシウム、窒化ボロンを用いた以外、実施例１８と同様にして表面反射材を製造した。

〔実施例３３〕
平均粒径０．２〜１０．０μｍの炭酸カルシウム２０ｇをメチルアルコール２０ｇに分散させ、ブタンを２０ｇ封入したスプレー缶に充填して表面反射材を製造した。

〔実施例３４〕
平均粒径０．２〜１０．０μｍの範囲のうち、平均粒径０．２〜６．０μｍの微粉体が全体の８０％を占める炭酸カルシウム２０ｇをメチルアルコール２０ｇに分散させ、ブタンを２０ｇ封入したスプレー缶に充填して表面反射材を製造した。

〔実施例３５〜４１〕
炭酸カルシウムに代え、亜鉛華、二酸化シリカ、二酸化チタン、アルミナ、硫酸バリウム、酸化マグネシウム、窒化ボロンを用いた以外、実施例３３と同様にして表面反射材を製造した。

〔実施例４２〜４８〕
炭酸カルシウムに代え、亜鉛華、二酸化シリカ、二酸化チタン、アルミナ、硫酸バリウム、酸化マグネシウム、窒化ボロンを用いた以外、実施例３４と同様にして表面反射材を製造した。

実施例１〜４８の表面反射材を使用して歯科用ワックス型に微粉体を付着させ、３Ｄスキャンを行ったところ、高精度の形状認識が可能であった。スキャン後、水洗することによって微粉体を除去でき、微小な凹部に入り込んだ微粉体は蒸気を吹き付けることによって完全に除去できた。

Claims

非接触式３Ｄスキャナーのスキャン光を吸収し又は全反射する材質の対象体の表面に付着されて対象物の形状認識を可能とする表面反射材であって、
ランダムな形状の微粉体を用いて構成され、該微粉体の平均粒径が０．２μｍ〜１０．０μｍの範囲内に含まれ、非接触式３Ｄスキャナーのスキャン対象体の表面に付着され、可視光を含む波長の光を乱反射するようになっていることを特徴とする非接触式３Ｄスキャナー用の表面反射材。
上記微粉体は、媒体に分散されて噴霧又は塗布にてスキャン対象体の表面に付着されるようになっている請求項１記載の非接触式３Ｄスキャナー用の表面反射材。
上記微粉体は、粉末状、液状、固形状、粘土状又はペースト状をなしている請求項２記載の非接触式３Ｄスキャナー用の表面反射材。
上記微粉体が、カルシウム、ボロン、鉛、シリカ、チタン、バリウム及びマグネシウムからなる群から選択される１又は複数の化合物の微粉体である請求項１記載の非接触式３Ｄスキャナー用の表面反射材。
顔料の微粉体が更に含まれ、該顔料の微粉体は平均粒径が０．２μｍ〜１０．０μｍの範囲内に含まれている請求項１記載の非接触式３Ｄスキャナー用の表面反射材。
上記微粉体は、前処理によって付着性が向上されたスキャン対象体の表面に付着されるものである請求項１記載の非接触式３Ｄスキャナー用の表面反射材。