JP3351900B2 - 3次元モデル造形方法とこれを利用した金型製作方法 - Google Patents
3次元モデル造形方法とこれを利用した金型製作方法Info
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Description
3次元モデルの造形方法及びこれを用いた金型製作方法
に関するものである。
則なパターン、例えば砂岩の表面パターン、木の木目パ
ターンや木肌パターン等を模した表面模様をもつものが
多く提供されている。このような建築材料を作成するに
あたり、近年ではコンピューターグラフィックスの利用
が行われている。すなわち、模したいパターンを有して
いる標本の表面パターンを2次元画像データとして、コ
ンピュータグラフィックスによる画面上で必要な部分に
ついてマーキングして取り出し、取り出した各部分を画
面上に配列して、配列したパターンの採用の可否を決定
し、決定したならば、標本上における該当部分の凹凸
(x,y,z値)を計測して、この計測値から加工デー
タを作成するとともに、加工データに基づき、NC切削
機等の加工機で評価用モデルを作成したり、金型転写用
モデルを作成している。
タグラフィックス画面上において、原本全体の画像から
任意に部分的な取り出しを行っているわけであるが、取
り出したパターンの定量的な位置が判定できないため
に、正確なモデルの造形ができないという問題を有して
いるほか、取り出すパターンによって原本を重複して計
測する部分が多くあるために、計測に手間がかかるとい
う問題を有している。
であり、その目的とするところはパターン配列の評価か
ら加工データの作成並びにモデルや金型作成を早期に行
うことができる3次元モデル造形方法とこれを利用した
金型製作方法を提供するにある。
次元モデル造形方法は、表面に凹凸模様を有する建築材
料のための3次元モデル造形方法であって、模したい凹
凸模様を有している3次元モデル標本を撮像して2次元
座標の画像データを作成するとともに、3次元モデル標
本の高さ方向を測定して高さ方向の座標データを作成し
て、画像データに高さ方向の座標データを各画素毎に対
応させて3次元画像データを求め、この3次元画像デー
タから2次元座標上で任意の範囲を切り出すとともに、
切り出した画像データの配置位置の設定や並べ替えで画
像データのパターン配列であるレイアウトデータを作成
し、レイアウトデータ及び対応する高さ方向の座標デー
タを加工データとする加工装置の駆動で3次元モデルを
作成することに特徴を有しており、また本発明に係る金
型製作方法は、上記3次元モデル造形方法で作成した3
次元モデルを元に転写により表面に凹凸模様を有する建
築材料の成形用の金型を製作すること、もしくは表面に
凹凸模様を有する建築材料の成形用の金型の製作にあた
り、模したい凹凸模様を有している3次元モデル標本を
撮像して2次元座標の画像データを作成するとともに、
3次元モデル標本の高さ方向を測定して高さ方向の座標
データを作成して、画像データに高さ方向の座標データ
を各画素毎に対応させて3次元画像データを求め、この
3次元画像データから2次元座標上で任意の範囲を切り
出すとともに、切り出した画像データの配置位置の設定
や並べ替えで画像データのパターン配列であるレイアウ
トデータを作成し、レイアウトデータ及び対応する高さ
方向の座標データから金型加工用加工データを作成し
て、この金型加工用加工データによる加工装置の駆動で
金型を製作することに特徴を有している。
アウトを行うために、パターンの配列を行えば、その時
点で加工データもしくは金型加工用加工データを作成す
ることができ、3次元モデルの造形や金型の製作、ある
いは3次元モデルからの転写による金型製作に即座に移
ることができる。
たは高さ方向の座標の少なくとも一方のデータを補正す
るならば、パターン内容を所望通り修正することがで
き、加工データに対して加工寸法変形補正値を付加する
ならば、成形後の寸法変化を考慮したものとすることが
でき、複数の異なった種類の3次元モデル標本の3次元
画像データの組み合わせで加工データを形成するなら
ば、種々のパターンを自由に選択できるとともに再現す
ることができる。
ータに対して、加工寸法変形補正値を付加するならば、
成形後の寸法変化を考慮したものとすることができるた
めに加工精度の向上を図ることができる。
本発明においては、コンピュータグラフィックスを用い
て画面に画像を表示し、この画像から切り出しやパター
ン配列を行うにあたり、上記画像として、3次元画像デ
ータを用いることに主たる特徴を有するもので、このた
めに、選出した3次元モデル標本から画像を得るにあた
り、図1に示すように、2次元座標の画像データを作成
するだけでなく、標本の高さ方向の測定も行って、高さ
方向の座標データも併せて作成し、上記画像データに高
さ方向の座標データを各画素毎に対応させて3次元画像
データを求めてこれを登録しておくとともに、この3次
元画像データを元に上記画像を形成する。
示すように、3次元モデル標本1を投光角度θが可変と
なっているスリット光源2で照射してこれをテレビカメ
ラ3で撮像し、イメージエンコーダ4を通じて得られた
画像に対して次の計算 f(x,y)=z0 −(x0 −x)×tanθ(x,
y) を行う形状演算回路5により作成する。
た高さ方向の座標データは、計測範囲に存在する画素に
輝度データを付加している2次元画像データと組み合わ
て3次元画像データとするものであり、この時、上記画
素毎にz値情報を取り出して、2次元画像データの各画
素と高さ方向データの各画素をリンクさせることで、図
4に示すような3次元画像データとする。
いてパターンの切り出しや配列を行うにあたっては、上
記3次元画像データを呼び出して画面に表示するととも
に、表示された画面に対してマウスのような入力手段を
用いて図5(a)に示すように切り出し範囲を指示し、ま
た図5(b)に示すように、切り出した画像の配置位置を
画面上で設定したり並べ替えたりすることで、パターン
配列(レイアウト)を決定する。
さ方向の座標の少なくとも一方のデータを補正すること
ができるようにしておくと、パターン内容を所望通り修
正することができ、また複数の異なった種類の3次元モ
デル標本の3次元画像データを組み合わせてレイアウト
できるようにしておけば、種々のパターンを自由に選択
できるとともに再現することができる。
トした画像データに色の割り付けを行って登録してお
く。3次元モデルの造形には、この登録された3次元画
像データを用いて、x,y,z座標に加工条件を加えた
加工データを作成し、加工データを基にNC切削機や放
電加工機等の加工装置を駆動して3次元モデルを造形す
る。
金型の転写作成用のデザイン原型モデルである時には、
製作した金型を用いて成形を行う時の注型用材料の硬化
による収縮データをまとめたデータベースから、加工寸
法変形補正値(係数)を求めて、この値で補正した加工
データで加工装置を駆動して3次元モデルを造形する。
つまり注型用材料がエポキシ樹脂であり且つこの樹脂の
収縮率が0.15%というデータが上記データベースに
ある時、エポキシ樹脂で成形を行う時の金型の加工に
は、加工データにおけるx,y,zの各ピッチa,b,
cに、夫々1.0015(1+収縮率)を乗算した補正
値を用いるのである。成形後の寸法変化を考慮したもの
となるために、加工精度の向上を図ることができる。
例えば、基準板上にデザイン原型モデルとこれを囲む注
型枠とをセットし、注型樹脂材料の注型とガラスマット
の挿入とを複数回繰り返し、硬化させた後に注型枠を外
して基準出し及び外周切削加工を行うことで得ることが
できる。このような注型転写のほかに、鋳造型や溶射型
でデザイン原型モデルから金型を製作することもでき
る。
することもできる。すなわち、図2の左側に示すフロー
から明らかなように、上記3次元画像データから切り出
したデータを選択してレイアウトデータを作成し、レイ
アウトデータ及び対応する高さ方向の座標データから金
型加工用の加工データを作成して、この金型加工用加工
データによるNC切削機や放電加工機等の加工装置の駆
動で金型を製作するのである。図6はこのようにして製
作した金型の一例を示している。
ータに対して、前述のような加工寸法変形補正値を付加
すれば、成形後の寸法変化を考慮したものとなるため
に、加工精度の向上を図ることができる。このような3
次元モデル造形や金型製作には、3次元測定器とこれの
制御用パーソナルコンピュータからなる計測装置と、コ
ンピュータグラフィックス処理を行うためのワークステ
ーションと、加工データの作成用コンピュータを具備す
るNC加工機のような加工装置とをネットワークで接続
したシステムを使用することが好ましい。
画像データを元に切り出した画像データの配置位置の設
定や並べ替えで画像データのパターン配列であるレイア
ウトデータを作成するために、レイアウトを行えば、そ
の時点で表面に凹凸模様を有する建築材料の3次元モデ
ルの加工データもしくは金型加工用加工データを作成す
ることができ、3次元モデルの造形や金型の製作、ある
いは3次元モデルからの転写による金型製作に即座に移
ることができるものであり、従って、パターン配列の評
価から加工データの作成並びにモデルや金型作成を早期
に行うことができる。
元座標または高さ方向の座標の少なくとも一方のデータ
を補正する時には、パターン内容を所望通り修正するこ
とができるものとなり、加工データに対して加工寸法変
形補正値を付加するならば、成形後の寸法変化を考慮し
たものとすることができ、さらに複数の異なった種類の
3次元モデル標本の3次元画像データの組み合わせで加
工データを形成するならば、種々のパターンを自由に選
択できるとともに再現することができる。
ータに対して、加工寸法変形補正値を付加するならば、
成形後の寸法変化を考慮したものとすることができるた
めに加工精度の向上を図ることができる。
画面上でのレイアウト状態を示す説明図である。
断面図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 表面に凹凸模様を有する建築材料のため
の3次元モデル造形方法であって、模したい凹凸模様を
有している3次元モデル標本を撮像して2次元座標の画
像データを作成するとともに、3次元モデル標本の高さ
方向を測定して高さ方向の座標データを作成して、画像
データに高さ方向の座標データを各画素毎に対応させて
3次元画像データを求め、この3次元画像データから2
次元座標上で任意の範囲を切り出すとともに、切り出し
た画像データの配置位置の設定や並べ替えで画像データ
のパターン配列であるレイアウトデータを作成し、レイ
アウトデータ及び対応する高さ方向の座標データを加工
データとする加工装置の駆動で3次元モデルを作成する
ことを特徴とする3次元モデル造形方法。 - 【請求項2】 2次元座標または高さ方向の座標の少な
くとも一方のデータを補正して加工データとすることを
特徴とする請求項1記載の3次元モデル造形方法。 - 【請求項3】 加工データに対して、加工寸法変形補正
値を付加することを特徴とする請求項1記載の3次元モ
デル造形方法。 - 【請求項4】 複数の異なった種類の3次元モデル標本
の3次元画像データの組み合わせで加工データを形成す
ることを特徴とする請求項1記載の3次元モデル造形方
法。 - 【請求項5】 請求項1記載の3次元モデル造形方法で
作成した3次元モデルを元に転写により表面に凹凸模様
を有する建築材料の成形用の金型を製作することを特徴
とする金型製作方法。 - 【請求項6】 表面に凹凸模様を有する建築材料の成形
用の金型の製作方法であって、模したい凹凸模様を有し
ている3次元モデル標本を撮像して2次元座標の画像デ
ータを作成するとともに、3次元モデル標本の高さ方向
を測定して高さ方向の座標データを作成して、画像デー
タに高さ方向の座標データを各画素毎に対応させて3次
元画像データを求め、この3次元画像データから2次元
座標上で任意の範囲を切り出すとともに、切り出した画
像データの配置位置の設定や並べ替えで画像データのパ
ターン配列であるレイアウトデータを作成し、レイアウ
トデータ及び対応する高さ方向の座標データから金型加
工用加工データを作成して、この金型加工用加工データ
による加工装置の駆動で金型を製作することを特徴とす
る金型製作方法。 - 【請求項7】 金型加工用加工データに対して、加工寸
法変形補正値を付加することを特徴とする請求項6記載
の金型製作方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14516294A JP3351900B2 (ja) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | 3次元モデル造形方法とこれを利用した金型製作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14516294A JP3351900B2 (ja) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | 3次元モデル造形方法とこれを利用した金型製作方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0816786A JPH0816786A (ja) | 1996-01-19 |
JP3351900B2 true JP3351900B2 (ja) | 2002-12-03 |
Family
ID=15378868
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14516294A Expired - Lifetime JP3351900B2 (ja) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | 3次元モデル造形方法とこれを利用した金型製作方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3351900B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011093320A (ja) * | 2002-06-05 | 2011-05-12 | Kba-Giori Sa | 彫刻板製造システム、彫刻工具案内用ガイドデータ生成システムおよび方法 |
CN102343526A (zh) * | 2011-06-28 | 2012-02-08 | 天津汽车模具股份有限公司 | 一种快速确定汽车模具铸件机械加工中心的方法 |
KR101295129B1 (ko) * | 2012-11-09 | 2013-08-09 | 조성준 | 3차원 스캐닝을 이용한 유물의 복제방법 |
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JP5351564B2 (ja) * | 2009-03-05 | 2013-11-27 | 三菱重工業株式会社 | 工作機械のワーク形状測定装置 |
-
1994
- 1994-06-27 JP JP14516294A patent/JP3351900B2/ja not_active Expired - Lifetime
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