JP2837393B2 - 物体の加工方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆるコンピュ
ータグラフィックス（略称ＣＧ）技術を適用して仮想上
の物体に模擬加工工具を用いて空間上で直接造形を施
し、３次元的にリアルタイムに視覚に訴える形で表示す
ることができるいわゆるバーチャル(virtual）造形を行
う模擬加工を実行し、この結果、完成品を自動的に製造
する方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】典型的な先行技術としては、いわゆるモ
ックアップと呼ばれる模型製作による意匠設計である。
この先行技術では、たとえば自動車の外観形状ならびに
２輪自動車のオイルタンクおよびマフラの形状の設計を
行う際に、模型を実際に製作して意匠設計の検討を行
う。この先行技術では、実際に模型を製作するので、時
間と費用がかかり、また一旦製作した模型を変形するこ
とができず、やり直しがきかない。なお、特開平６−２
００１１には、コンピュータグラフィックスを用いた３
次元形状加工装置が開示されているが、仮想空間と実空
間を直接重ねて被加工物の形状加工を行うという技術は
開示されていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、実際
に模型を製作することなく、製品などの物体を３次元的
にリアルタイムに視覚に訴えることができるようにした
物体の加工方法および装置を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、２次元表示面
に、物体の画像を、操作者による仮想空間上で３次元立
体視ができるように表示し、操作者が把持した模擬加工
工具が、立体視されている画像に、前記仮想空間上で直
接接触または侵入したとき、前記表示面に表示される画
像の前記接触または侵入した部分を変形して、加工後の
画像に補正して表示し、物体の補正して得られた３次元
画像のデータをメモリにストアしておき、このストアさ
れたデータによって、加工工具と物体とを３次元で相対
的に変位駆動して、物体を加工する物体の加工方法であ
る。また本発明は、模擬加工されるべき物体の外形の３
次元画像データをストアするメモリと、２次元表示面を
有し、メモリにストアされたデータを読出して、この表
示面に、操作者の右目と左目とによって見た物体の画像
を交互に表示する表示手段と、操作者によって装着さ
れ、右目と左目との前方にそれぞれ配置される遮光手段
であって、表示手段によって右目による画像が表示され
ているとき、右目の遮光手段を透光性としかつ左目の遮
光手段を遮光性とし、表示手段によって左目による画像
が表示されているとき、右目の遮光手段を遮光性としか
つ左目の遮光手段を透光性とし、表示手段の表示面によ
って表示される画像を用いて、前記操作者に、表示面か
ら手前に、３次元仮想空間を形成する遮光手段と、操作
者によって把持される模擬加工工具とからなる３次元形
状模擬加工装置において、模擬加工工具の位置を検出す
る位置検出手段と、位置検出手段の出力に応答し、表示
手段と遮光手段とによって立体視されている画像に、模
擬加工工具が、前記仮想空間上で直接接触または侵入し
たことを検出する接触／侵入検出手段と、接触／侵入検
出手段の出力に応答し、画像の前記接触または侵入した
部分が変形するように、メモリにストアされているデー
タを補正する画像データ補正手段と、画像データ補正手
段によって補正された前記メモリ内の物体の加工後の３
次元データを用いて、加工工具と物体とを３次元で相対
的に変位駆動して物体を加工し、完成品を自動的に製造
する機械装置とを含むことを特徴とする物体の加工装置
である。また本発明は、模擬加工工具は、相互に直交す
る３つの各軸線まわりに角変位可能に設けられ、各軸線
まわりの操作者による力を検出する手段と、各軸線まわ
りの制動力を発生する制動手段と、力検出手段の出力に
応答し、模擬加工工具が立体視されている画像に前記接
触または侵入したとき、制動手段によって実際の加工工
具が物体に接触または侵入したときとほぼ同一の反力が
実際とほぼ同一方向に発生するように、各軸線まわりの
制動手段による制動力を発生して制御する手段とを含む
ことを特徴とする。また本発明は、操作者に装着され、
操作者の視点を表す信号を導出する視点検出手段と、視
点検出手段の出力に応答し、メモリにストアされている
３次元画像データを補正して操作者の視点位置から見た
立体視画像を表示手段によって表示させる立体視画像補
正手段とを含むことを特徴とする。

【０００５】本発明に従えば、液晶または陰極線管など
の２次元表示面に物体の画像を表示して画像空間に立体
視画像を形成し、操作者は、模擬加工工具を把持し、立
体視されている画像に接触し、またはその模擬加工工具
を空間上で直接画像に侵入し、これによって実際の加工
工具によって物体を加工する実空間を、前記仮想空間と
同一空間内に直接重ねて実現し、立体視されている画像
の模擬加工工具が接触または侵入した部分を、実際と同
じように変形して、その加工後の画像に補正して表示
し、こうして模擬造形、すなわち模擬加工を行うことが
できる。加工とは、切削、変形、付加などを全て含む。 ２次元表示面に物体を３次元立体視ができるように表示
するにあたっては、表示手段の表示面に、操作者の右目
と左目とによって見た物体の各画像を交互に表示し、操
作者の右目と左目との前方にそれぞれ配置される遮光手
段を透光性と遮光性とに交互に動作させ、たとえば表示
面に右目による画像が表示されているときには、右目の
遮光手段を透光性として右目で見ることができるように
し、表示面に左目による画像が表示されているときには
左目の遮光手段を透光性として左目で見ることができる
ようにする。このような遮光手段による透光性と遮光性
との交互の切換え動作を、操作者の人間の残像時間以下
の短時間で繰返す。これによって、人間の目の残像効果
を利用し、表示面から操作者側へ手前に物体が仮想的に
突出した状態の視覚を形成することができる。 操作者は、このようにして立体視画像を見ながら、模擬
加工工具を把持してその立体視されている画像に模擬加
工工具を空間上で直接接触または侵入させ、この模擬加
工工具の位置の検出によって前記接触／侵入を検出し、
立体視されている画像の前記接触または侵入した部分が
変形するように、メモリにストアされている３次元画像
データを補正する。こうしていわゆるバーチャル造形を
行うことができる。 操作者が模擬加工工具を把持して物体を加工する際に、
ＸＹＺ直交座標系における相互に直交する３つの各軸線
まわりに模擬加工工具を角変位可能に設けて、操作者に
よる力を検出し、制動手段によってその軸線まわりの制
動力を、模擬加工工具が、立体視されている画像に前記
接触または侵入したときに、発生して、実際の加工工具
が物体に接触または侵入したときとほぼ同一の反力が、
その実際とほぼ同一方向に発生するように、制御する。
これによって操作者による模擬加工工具を用いる仮想的
な物体の加工作業を、さらに一層現実に近い感覚とする
ことができる。 さらに本発明に従えば、ジャイロセンサなどによって実
現される視点検出手段を用いて、操作者の視点、すなわ
ち左右の目の各視線の位置したがって視点から表示面ま
での距離、方向および角度などを検出し、これによって
操作者が動いた場合でも整合性のとれた立体視画像が得
られるように、メモリにストアされている３次元データ
を補正する。 こうして得られたメモリにストアされている物体の加工
後の３次元データを用いて、たとえばＮＣ（数値制御）
加工装置を動作させて、希望する実際の形状を有する模
型などの物体を製作することが可能である。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態の
模擬加工装置を簡略化して示す斜視図である。ステレオ
対応グラフィックワークステーション１に備えられてい
る液晶または陰極線管などによって実現される表示手段
２の２次元表示面３によって、操作者４は３次元立体視
表示された物体の画像５を見ることができる。この立体
視画像５は、表示面３から手前である操作者４側へ、す
なわち図１の左方へ突出した視覚を実現することができ
る。

【０００７】操作者４は、その手６によって模擬加工工
具７を把持し、その加工片８を立体視画像５に、空間上
で直接接触または侵入させる。これによって模擬加工工
具７の加工片８が立体視画像５に接触または侵入した部
分９が変形され、その仮想上の加工後の画像が立体視表
示される。こうして２次元表示面３に物体の画像５を表
示することによって、操作者４による立体視画像５を仮
想空間に形成するとともに、この仮想空間を、操作者４
が把持した実際の加工工具によって実際の物体を加工す
る実空間と同じ空間内に実現することによって、立体視
画像５を、操作者４が把持した模擬加工工具７によって
造形することができる。こうしてバーチャル造形システ
ムが実現される。

【０００８】図２は、模擬加工工具７を把持して立体視
画像５を加工する際に、加工片８が立体視画像５に接触
または侵入する際の反力を発生させて、操作者４の手６
にさらに現実に近似した感覚を与えるための構成を簡略
化して示す斜視図である。固定位置にはベース１１が設
けられ、そのベース１１の端部に、第１軸１２のまわり
に角変位可能にアーム１３の一端部が角変位可能に設け
られる。このアーム１３の他端部は、第２軸１４によっ
てもう１つのアーム１５の端部が設けられる。アーム１
５の他端部は、第３軸１６によって保持具１７に連結さ
れる。保持具１７は、模擬加工工具７に着脱可能に装着
される。第１軸１２、第２軸１４および第３軸１６は、
ＸＹＺ座標系の相互に直交する３つの各軸線を有し、そ
れらの各軸線まわりに角変位可能な構成となっている。

【０００９】第１〜第３軸１２，１４，１６に関連し
て、これらの各軸線まわりの操作者４の手６による操作
力を検出するために、図３に示される力検出素子１８〜
２０が各軸１２，１４，１６にそれぞれ個別的に対応し
て設けられる。マイクロコンピュータによって実現され
る処理回路２１は、これらの力検出素子１８〜２０の出
力に応答し、各軸１２，１４，１６毎に設けられている
制動手段２２〜２４を動作させる。各軸１２，１４，１
６の軸線まわりの制動手段による制動力を処理回路２１
によって制御する。これによって実際の加工工具が物体
に接触または侵入したときとほぼ同一の反力が、その実
際とほぼ同一方向に発生するようにする。したがって仮
想空間における模擬加工工具７の操作時に、実際に操作
者が加工工具によって物体を加工する実空間とほぼ同一
の感覚を操作者に与えることができる。

【００１０】図４は、本発明の上述の実施の一形態のバ
ーチャル造形の原理を説明するための簡略化した平面図
である。表示手段２の表示面３には、右目で見たときの
物体の画像２７と、左目で見たときの物体の画像２８と
が、交互に表示される。右目２５の視野θ２５は、右目
による画像２７を見る視野θ２５ａと模擬加工工具７を
見る視野θ２５ｂとから成る。左目の視野θ２６は、左
目による画像２８を見る視野θ２６ａと、模擬加工工具
７を見る視野θ２６ｂとから成る。右目２５と左目２６
とによって各画像２７，２８を交互に見ることによっ
て、仮想空間２９には、操作者４による立体視画像３０
が形成される。視野θ２５ｂ，θ２６ｂによる実空間３
１では、操作者４の手６によって把持された模擬加工工
具７を右目と左目とで前記遮光手段を介して実際に見る
ことができる。こうして立体視による仮想空間２９にお
ける表示と、実空間３１における模擬加工工具７による
造形とを、同じ空間３２内に実現することによって、現
実に存在しない仮想造形物である物体３０を、模擬加工
工具７を把持した現実の造形動作の感覚で、造形して加
工することができるようになる。

【００１１】実空間における造形と、本発明に従うコン
ピュータグラフィック技法による仮想空間での造形と
を、透視変換法からバーチャル造形の原理を次に説明す
る。先ず実空間における造形に関して、図５を参照し
て、現実の世界である実空間３２において、操作者４は
手６に実際の加工工具３３を把持し、実際の物体３４を
加工して造形作業を行う。操作者４は、物体４と加工工
具３３とを両眼２５，２６で見て、それらの位置関係の
視覚的な認識を元に、工具３３を動かして造形動作を行
っている。

【００１２】次に図６を参照して、コンピュータグラフ
ィックシステムの世界である仮想空間の世界を説明す
る。この仮想空間２９の世界において、３次元の物体３
５を、表示手段２の表示面３に表示するために、この図
６に示される透視変換法が採用される。上述の図５にお
ける実空間３２における右目２５または左目２６である
視点に対応してカメラ３６が用いられ、表示面３に対応
する投影面に、３次元物体３５の投影像３７を造り、こ
の投影像を表示手段２によって表示面３に表示する。

【００１３】図７を参照して、立体視の原理を説明す
る。仮想空間２９の世界における表示手段２の表示面３
への表示法を、操作者４の右目２５と左目２６との両眼
に対応して、カメラ３７，３８をそれぞれ配置して、３
次元物体３５を撮像することによって、立体画像を得る
ことができる。ステレオ対応のシステムでは、カメラ３
７，３８によって得られた２枚の各立体視画像を、表示
面３に交互に表示する機能を有する。

【００１４】操作者４は、次の図８に示されるように右
目２５と左目２６との前方にそれぞれ配置された遮光手
段３９，４０を選択的に透光性および遮光性に制御する
ことによって、右目２５によって、表示面３上の右目に
よる画像２７を遮光手段３９を介して見ることができ、
右目２５によって遮光手段３９を介して画像２７を見て
いるとき、遮光手段４０は遮光した状態となっている。
また左目２６は、遮光手段４０を介して左目による画像
２８を分離して見ることができ、左目２６によって画像
２８を見ているときには遮光手段３９は遮光状態となっ
ている。

【００１５】この図８におけるメモリＭ１には、カメラ
３７，３８によって撮像された３次元物体３５の３次元
画像データがストアされる。このメモリＭ１からの画像
データは、右目用と左目用との各画像データを作成する
ために用いられ、表示のためにメモリＭ２に転送され、
右目用の画像を得るためにそのデータが圧縮画像メモリ
Ｍ３において右目用ストア領域４１にストアされ、表示
手段２によって表示面３に右目による画像２７が表示さ
れる。また同様に左目用画像の表示のために、そのデー
タがメモリＭ３のストア領域４２にストアされ、表示手
段２によって表示面３に画像２８が表示される。

【００１６】メモリＭ３では、表示面３の画像の上下方
向を１／２に圧縮し、１画面に２画像分のデータを格納
する。こうしてメモリＭ３にストアされた圧縮画像は、
上述のように表示手段２に転送され、その表示手段２に
よって元の画像に復元され、立体視ができるように、交
互に表示される。

【００１７】図９は、表示手段２と遮光手段３９，４０
の動作を説明するための図である。図９（１）に示され
るように表示手段２はメモリＭ３のストア内容を読出し
て各表示期間Ｗ１において右目２５による画像２７を表
示し、このとき右目２５のための遮光手段３９は図９
（２）に示されるように開いており、すなわち透光性で
あり、左目２６の遮光手段４０は図９（３）に示される
ように遮光性となっている。次の表示期間Ｗ２では、表
示面３には左目２６による画像２８が表示され、このと
き遮光手段３９は遮光性となっており、遮光手段４０は
透光性となっている。このような表示期間Ｗ１，Ｗ２が
繰返して交互に表示されることによって、操作者４は立
体視画像５を見ることができる。たとえばＷ１＝Ｗ２＝
２５ｍｓｅｃであって、人間の残像効果を得ることがで
きる時間以下の短時間に選ばれる。

【００１８】遮光手段３９，４０は、一対の透光性を有
するガラスまたは合成樹脂などから成る基板の相互に対
向する表面に形成された透光性電極間に、液晶が介在さ
れた構成を有し、電極を立体視制御手段４３によって図
９（２）および図９（３）のように制御される。遮光手
段３９，４０は、前述の図１に示されるめがねフレーム
４４に右目２５と左目２６とにそれぞれ対応して装着さ
れる。

【００１９】図１０は、図１〜図９に示される本発明の
実施の一形態の電気的構成を示すブロック図である。ス
テレオ対応グラフィックワークステーション１における
マイクロコンピュータなどによって実現される処理回路
４５は、メモリＭ１にストアされた物体３５の３次元の
外形の形状データに基づき、立体画像を作成するために
右目に対する透視変換を行い、表示手段２の表示面３に
表示し、また左目に対する透視変換を行い表示面３に表
示する。これらの透視変換によって得られた各画像２
７，２８のデータはメモリＭ２にストアされ、メモリＭ
３を用いて表示が行われる。

【００２０】立体視のための同期信号発信器４６は、図
９に関連して述べたように表示期間Ｗ１，Ｗ２に同期し
た光または超音波などの電磁波を出力し、遮光制御手段
４３に与える。遮光制御手段４３は、前述のように右目
２５と左目２６とに対応する遮光手段３９，４０を、前
述のように透光性／遮光性に制御する。こうして操作者
４は、めがねフレーム４４を装着して、遮光手段３９，
４０を介して立体視画像５を見て、模擬加工工具７を用
いて造形を行うことができる。

【００２１】操作者４が実空間において手６に持って把
持して操作する模擬加工工具７、したがってその加工片
８の位置および姿勢は、位置検出手段４７によって検出
される。この加工工具７の加工片８には、その加工片８
の３次元の位置と姿勢を表す信号を超音波または電波な
どの電磁波によって発信する発信器４８が内蔵されて組
込まれている。位置検出手段４７は、この発信器４８か
らの信号を受信し、上述のように加工片８の３次元の位
置と姿勢を検出し、処理回路４５に与える。

【００２２】操作者４のめがねフレーム４４には、また
視点発信器４９が装着される。この視点発信器４９は、
ジャイロセンサ５０と送信手段５１とを有する。ジャイ
ロセンサ５０の働きによって、右目２５と左目２６との
視点である３次元実空間の位置、視線の方向を表す信号
電波または超音波などによって発生し、この信号は固定
位置に設けられた視点受信器５２によって受信される。
その受信信号は処理回路４５に与えられる。こうして処
理回路４５では、操作者４の視点である３次元座標位
置、視線の方向および各目２５，２６と表示面３との間
の距離などを検出する。これに応じて、前述の透視変換
を時々刻々変更して、仮想物体５と模擬加工工具７の加
工片８との位置関係の整合をとる。

【００２３】図１１は、処理回路４５の動作を説明する
ためのフローチャートである。ステップａ１からステッ
プａ２に移り、視点発信器４９からの信号を受信する視
点受信器５２によって視点の３次元座標位置、視線の方
向および目２５，２６と表示面３との間の距離などを検
出する。ステップａ３では、表示面３に表示すべき画像
２７，２８をメモリＭ３から読出して表示手段２によっ
て立体画像の表示を行う。ステップａ４では、模擬加工
工具７の加工片８に内蔵された発信器４８の出力を受信
する受信器４７の出力によって、模擬加工工具７の加工
片８の３次元実空間の座標位置および姿勢を検出する。

【００２４】ステップａ５では、模擬加工工具７の操作
による各軸１２，１４，１６の力を検出器１８，１９，
２０から検出し、これに基づき処理回路２１は制動手段
２２，２３，２４の制動力を制御する。処理回路４５
は、前述の図３に示される処理回路２１を含む。この制
動手段２２，２３，２４の働きによって軸１２，１４，
１６に反力が発生し、操作者４は模擬加工工具７を把持
して操作するとき、その加工片８が立体視画像５に接触
または侵入したときの反力を得ることができる。

【００２５】ステップａ６において模擬加工工具７の加
工片８によって切削加工を行うことが設定されていると
きには、加工片８による立体視画像が加工片８の接触ま
たは侵入によって切削されて削り取られるように補正
し、その３次元画像データをメモリＭ１にストアする。

【００２６】ステップａ９において模擬加工工具７によ
って立体視画像５の変形が行われるときには、ステップ
ａ１０に移り、立体視画像５の変形が行われるように画
像２７，２８を補正し、その３次元画像データをメモリ
Ｍ１においてストアする。さらにステップａ１１におい
て立体視画像５にたとえば溶接ビードなどのように突起
が付加されることが判断されたときには、そのような突
起が立体視画像５に表示されるように３次元画像データ
を補正してメモリＭ１にストアする。模擬加工工具７に
よって予め加工されることができないときには、ステッ
プａ１３でエラー出力をする。

【００２７】図１２は、模擬加工工具７による立体視画
像の形状変更モデルを示す。図１２（１）は模擬加工工
具７を用いて切削するときを示し、図１２（２）は変形
するときの画像を示し、図１２（３）は突起などを付加
するときの立体視画像を示す。図１２（１）〜図１２
（３）の左方にそれぞれ示される加工前の立体視画像
は、切削、変形および付加によって、右方にそれぞれ示
される立体視画像に補正される。この補正後の３次元画
像データは、前述の図１１のステップａ８においてメモ
リＭ１にストアされる。変形というのは、模擬加工工具
７の加工片８の刃の形状を転写するがごとき変形を行う
動作である。本発明の実施の他の形態では、バーチャル
造形の種類としてたとえば切断および接合がある。この
切断というのは、原素材からおおまかな形状をした素材
を造形する動作である。接合は、棒状または板状などの
材料などを素材の表面に貼り付ける動作をいう。

【００２８】図１３は、図１１のステップａ７における
立体視画像の切削時の形状変形のアルゴリズムを説明す
るための図である。仮想物体３０の断面形状が図１３に
おいてハッチングを施して示される。加工前の仮想物体
３０の格子点Ｐが模擬加工工具７の加工片８によって加
工後にその仮想物体３０の格子点Ｐ１に変形するよう
に、処理回路４５において立体視画像５の補正が行われ
る。加工量は、参照符５４で示される。変形の方向は、
たとえば模擬加工工具７の加工片８の表面の法線ベクト
ルの方向であってもよく、または加工量５４が得られる
座標軸の方向であってもよく、この変形の方向は、仮想
物体３０の完成品の形状から最適な手法を選択すればよ
い。

【００２９】本発明の他の考え方に従えば、仮想空間内
で造形された物体の寸法を計るバーチャルメジャー機能
を、処理回路４５によって実現するようにしてもよい。
これによって造形物の任意の断面の寸法計測を行うこと
ができる。さらに曲線補間およびフェアリング機能など
のように、商業的に入手可能なＣＡＤツールが有する基
本的な機能であるＣＡＤ基本要素技術を達成するように
してもよい。

【００３０】メモリＭ１にストアされた完成品の３次元
画像データを、たとえばフロッピーなどの携帯形のメモ
リに転送してストアし、このメモリを、たとえばＮＣ機
械装置に装着して、加工工具と物体とを３次元で相対的
に変位駆動して物体を前述のように加工し、完成品を自
動的に製造することができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、前述の先行技術に関連
して述べた実際の模型製作を行う必要がなくなり、した
がって製品の意匠設計の過程における模型製作の仕損じ
を軽減することができ、時間と労力を大幅に節減するこ
とができる。

【００３２】また本発明によれば、模型製作の仕損じが
軽減されるので、製品の意匠設計に要する時間を短縮す
ることができる。

【００３３】本発明によれば、模擬加工を行うにあた
り、熟練した技能を必要とせず、意匠設計を容易に行う
ことができ、訓練が少ない人であっても、意匠設計を容
易に行うことができる。

【００３４】本発明によれば、２次元表示面に、３次元
立体視表示が行われるので、機械装置類の設計段階での
完成品を想定したイメージと実際に製作した実物とのく
い違いをできるだけ少なくすることができる。特に本発
明によれば、物体の画像の３次元仮想空間内に、実空間
の模擬加工工具を入り込ませて、操作者が観察すること
ができる。したがって模擬加工工具を仮想空間内で画像
で表示する必要がない。これによって模擬加工工具の３
次元仮想空間内での表示を省略することができ、本発明
の実現が容易であるという優れた効果が達成される。さ
らに本発明によれば、仮想空間内の物体が模擬的に加工
されて画像に表示され、この模擬的に加工された物体の
メモリにストアされた形状のとおりに、機械装置によっ
て物体が実際に加工されて完成品が自動的に製造され
る。したがって、物体の仮想空間と操作者が把持する模
擬加工工具が操作される実空間との各位置が、正確に整
合していなくてもよく、物体が仮想空間内で操作者が希
望するとおりに加工されていればよい。したがって、物
体の仮想空間と模擬加工工具の実空間との各位置とを高
精度で整合させなくてもよく、本発明の実現が極めて容
易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の模擬加工装置を簡略化
して示す斜視図である。

【図２】模擬加工工具７を把持して立体視画像５を加工
する際に、加工片８が立体視画像５に接触または侵入す
る際の反力を発生させて、操作者４の手６にさらに現実
に近似した感覚を与えるための構成を簡略化して示す斜
視図である。

【図３】図２に示される各軸１２，１４，１６毎に制動
力を発生するための電気的構成を示すブロック図であ
る。

【図４】本発明の上述の実施の一形態のバーチャル造形
の原理を説明するための簡略化した平面図である。

【図５】実空間３２で物体３４を加工工具３３で加工す
る状態を示す図である。

【図６】コンピュータグラフィックシステムの世界であ
る仮想空間の世界を説明する図である。

【図７】立体視の原理を説明する図である。

【図８】立体視を実現する電気的構成を示す簡略化した
ブロック図である。

【図９】表示手段２と遮光手段３９，４０の動作を説明
するための図である。

【図１０】図１〜図９に示される本発明の実施の一形態
の電気的構成を示すブロック図である。

【図１１】処理回路４５の動作を説明するためのフロー
チャートである。

【図１２】模擬加工工具７による立体視画像の形状変更
モデルを示す図である。

【図１３】物体３０を模擬加工工具７で切削加工する状
態を示す断面図である。

【符号の説明】 １ ステレオ対応グラフィックワークステーション ２ 表示手段 ３ ２次元表示面 ４ 操作者 ５ 画像 ７ 模擬加工工具 ８ 加工片 ９ 接触または侵入した部分 １２ 第１軸 １３ アーム １４ 第２軸 １５ アーム １６ 第３軸 １８〜２０ 力検出素子 ２１ 処理回路 ２２〜２４ 制動手段 ２５ 右目 ２６ 左目 ２９ 仮想空間 ３１ 実空間 ３２ 空間 ３９，４０ 遮光手段 ４４ めがねフレーム ４７ 位置検出手段 ４９ 視点発信器 ５０ ジャイロセンサ ５１ 視点受信器 Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３ メモリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−129221（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−281724（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−274404（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−117440（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−69449（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−19526（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G05B 19/4068

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２次元表示面に、物体の画像を、操作者
   による仮想空間上で３次元立体視ができるように表示
   し、 操作者が把持した模擬加工工具が、立体視されている画
   像に、前記仮想空間上で直接接触または侵入したとき、
   前記表示面に表示される画像の前記接触または侵入した
   部分を変形して、加工後の画像に補正して表示し、 物体の補正して得られた３次元画像のデータをメモリに
   ストアしておき、 このストアされたデータによって、加工工具と物体とを
   ３次元で相対的に変位駆動して、物体を加工する物体の
   加工方法。
2. 【請求項２】 模擬加工されるべき物体の外形の３次元
   画像データをストアするメモリと、 ２次元表示面を有し、メモリにストアされたデータを読
   出して、この表示面に、操作者の右目と左目とによって
   見た物体の画像を交互に表示する表示手段と、 操作者によって装着され、右目と左目との前方にそれぞ
   れ配置される遮光手段であって、表示手段によって右目
   による画像が表示されているとき、右目の遮光手段を透
   光性としかつ左目の遮光手段を遮光性とし、表示手段に
   よって左目による画像が表示されているとき、右目の遮
   光手段を遮光性としかつ左目の遮光手段を透光性とし、
   表示手段の表示面によって表示される画像を用いて、前
   記操作者に、表示面から手前に、３次元仮想空間を形成
   する遮光手段と、 操作者によって把持される模擬加工工具とからなる３次
   元形状模擬加工装置において、 模擬加工工具の位置を検出する位置検出手段と、 位置検出手段の出力に応答し、表示手段と遮光手段とに
   よって立体視されている画像に、模擬加工工具が、前記
   仮想空間上で直接接触または侵入したことを検出する接
   触／侵入検出手段と、 接触／侵入検出手段の出力に応答し、画像の前記接触ま
   たは侵入した部分が変形するように、メモリにストアさ
   れているデータを補正する画像データ補正手段と、 画像データ補正手段によって補正された前記メモリ内の
   物体の加工後の３次元データを用いて、加工工具と物体
   とを３次元で相対的に変位駆動して物体を加工し、完成
   品を自動的に製造する機械装置とを含むことを特徴とす
   る物体の加工装置。
3. 【請求項３】 模擬加工工具は、相互に直交する３つの
   各軸線まわりに角変位可能に設けられ、 各軸線まわりの操作者による力を検出する手段と、 各軸線まわりの制動力を発生する制動手段と、 力検出手段の出力に応答し、模擬加工工具が立体視され
   ている画像に前記接触または侵入したとき、制動手段に
   よって実際の加工工具が物体に接触または侵入したとき
   とほぼ同一の反力が実際とほぼ同一方向に発生するよう
   に、各軸線まわりの制動手段による制動力を発生して制
   御する手段とを含むことを特徴とする請求項２記載の物
   体の加工装置。
4. 【請求項４】 操作者に装着され、操作者の視点を表す
   信号を導出する視点検出手段と、 視点検出手段の出力に応答し、メモリにストアされてい
   る３次元画像データを補正して操作者の視点位置から見
   た立体視画像を表示手段によって表示させる立体視画像
   補正手段とを含むことを特徴とする請求項２または３記
   載の物体の加工装置。