JP4610341B2 - 非接触光学測定装置を用いて、カスタムフィットする人工爪を作成するシステム及び方法 - Google Patents
非接触光学測定装置を用いて、カスタムフィットする人工爪を作成するシステム及び方法 Download PDFInfo
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Description
図1に関して、本発明の人工爪作成システム2は、指8の爪6の形状及び寸法を測定するための光学測定装置4を備える。光学測定装置4は、関連技術における当業者に公知である種類の装置である。例えば、光学測定装置は、「高速三次元表面測定、表面検査およびリバース−CADシステム」という名称の、米国特許No.5,175,601(参照により本明細書に組み込まれる。)に開示されている種類のものであってもよい。光学測定装置4は、コンピュータシステム12を含む測定デザインシステム10に接続されている。測定デザインシステム10は、台20の上に載せられた材料18を人工爪22に機械加工するための加工工具16を備えた、機械加工装置14に接続されている。一実施例における機械加工装置14は、関連技術の当業者に公知のコンピュータ数値制御(CNC)装置である。例えば、機械加工装置14は、「直線軸及び回転軸に沿って指示通りに被加工品を機械加工するために、工作機械を制御するための数値制御装置」という名称の、米国特許No.5,493,502(参照により本明細書に組み込まれる。)に開示されている種類のものであってもよい。コンピュータシステム12は、モニタ、キーボード及びマウス等のポインティングデバイスを取り付けたマイクロプロセッサベースのコンピュータである。コンピュータは、アプリケーションプログラムやデータを保存したり読み出したりするための、ハードドライブ及びRAMといった記憶装置を備える。
(1)ポインティングデバイスを用いて、コンピュータモニタの画面上に、指8の爪6の輪郭を描くこと、あるいは
(2)境界抽出アルゴリズムによって、爪6の境界を自動的に判断すること。
どちらも、関連技術の当業者には周知の方法である。
機械加工装置14は、互いに垂直な少なくとも3つのモータ駆動による平行移動軸を有するであろう。加工工具16は、少なくとも2つの垂直な方向に沿って制御可能に位置決めすることができる。材料18は、完成品の人工爪22を提供するのに十分な長さ、幅及び高さを有する長方形の形状で供給される。図8に関し、機械加工処理の最初のステップ100において、材料18が機械加工装置14(CNC機)に装着される。次に、ステップ102において、ステップ90で作成された機械で使用可能なコードが、機械加工装置14により受信される。続いて、ステップ104において、人工爪22用の材料18の表面の一方の側が切削される。そしてステップ106においては、ステップ108において人工爪22の他方の側を切削するため、材料18を180度回転させる。ステップ104及びステップ108においては、二次元あるいは三次元の装飾的デザインあるいは数字、文字等の印を機械加工することができる。次に、ステップ110において、人工爪22が残りの材料18から分離される。最後に、ステップ112において、人工爪22の必要な仕上げのやすりかけが行われる。こうして、人工爪作成システム2による人工爪22が作成される。
Claims (21)
- カスタムフィットする三次元の人工爪であって、該人工爪の一部が、天然爪の上面に実質上適合する形状を少なくとも半剛的に維持する、人工爪を作成するシステムであって、
天然爪の三次元形状を表すx、y及びz軸座標を非接触的に測定する、光源及びカメラを備えた非接触測定システムと、
前記人工爪の長さ及び三次元のスタイルを含むパラメータの選択を提供することにより、前記人工爪の三次元形状をデザインするためのデザインシステムと、
前記天然爪の前記三次元形状を表す前記x、y及びz軸座標と前記選択されたパラメータとから、前記人工爪の三次元デザインを計算する前記デザインシステム内の計算モジュールと、
前記人工爪の前記三次元デザインを用いて前記人工爪を作成する機械加工装置であって、該人工爪の下面が該天然爪の上面に実質上適合する形状を少なくとも半剛的に維持する機械加工装置と、を備え、
前記デザインシステムは、
顧客の名前と爪の番号を入力する手段と、
入力された顧客の名前と爪番号に対応する爪の三次元形状の情報を予め記憶している記憶手段から読み出す手段と、
人工爪の厚さ及び長さを選択する手段と、
爪の長さ方向及び幅方向に沿った人工爪の上面の形状及び人工爪の先端のスタイルをデザインする手段と、
入力された情報及びパラメータに従って人工爪の三次元形状を計算する手段と、
を備えた、システム。 - 前記デザインシステムは、天然爪の形状を規定する三次元形状データを表示し、選択された人工爪の厚さ、及び人工爪の長さ方向と幅方向の両方における選択された上面形状に基づいて、人工爪の上面を規定し、該上面及び三次元形状データから得られた下面を用いて、延長された人工爪の上面及び延長された人工爪の下面を規定する、請求項1に記載のシステム。
- カスタムフィットする三次元の人工爪であって、該人工爪の一部が、天然爪の上面に実質上適合する形状を少なくとも半剛的に維持する、人工爪を作成する方法であって、
光源及びカメラを備えた非接触測定システムを用いて天然爪の三次元形状を表すx、y及びz軸座標を非接触的に測定するステップと、
前記人工爪の長さ及び三次元のスタイルを含むパラメータの選択を提供することにより、前記人工爪の三次元形状をデザインするデザインステップと、
前記天然爪の前記三次元形状を表す前記x、y及びz軸座標と前記選択されたパラメータとから、前記人工爪の三次元デザインを計算する計算ステップと、
前記人工爪の前記三次元デザインを用いて前記人工爪を作成する機械加工装置により、該人工爪の下面が該天然爪の上面に実質上適合する形状を少なくとも半剛的に維持する機械加工ステップと、を備え、
前記デザインステップは、
顧客の名前及び爪の番号を入力するステップと、
顧客の名前及び爪番号に対応する爪の三次元形状の情報を記憶手段から読み出すステップと、
人工爪の厚さ及び長さを選択するステップと、
爪の長さ方向及び幅方向に沿った人工爪の上面の形状及び人工爪の先端のスタイルをデザインするステップと、
入力された情報及びパラメータに従って人工爪の三次元形状を計算するステップと、を備えた方法。 - 前記デザインステップでは、天然爪の形状を規定する三次元形状データを表示し、選択された人工爪の厚さ、及び人工爪の長さ方向と幅方向の両方における選択された上面形状に基づいて、人工爪の上面を規定し、該上面及び三次元形状データから得られた下面を用いて、延長された人工爪の上面及び延長された人工爪の下面を規定する、請求項3に記載の方法。
- カスタムフィットする三次元の人工爪を作成するための、該人工爪の一部が、天然爪の上面に実質上適合する形状を少なくとも半剛的に維持するシステムであって、
天然爪の三次元形状を表すx、y及びz軸座標を非接触的に測定する、光源及びカメラを備えた非接触測定システムと、
前記人工爪の長さ及び三次元のスタイルを含むパラメータの選択を提供することにより、前記人工爪の三次元形状をデザインするためのデザインシステムと、
前記天然爪の前記三次元形状を表す前記x、y及びz軸座標と前記選択されたパラメータとから、前記人工爪の三次元デザインを計算する前記デザインシステム内の計算モジュールと、
前記人工爪の前記三次元デザインを用いて前記人工爪を作成する機械加工装置であって、該人工爪の下面が該天然爪の上面に実質上適合する形状を少なくとも半剛的に維持する機械加工装置と、
を備えていることを特徴とするシステム。 - 前記光源が前記天然爪の上にパターンを投影し、前記カメラが該天然爪の二次元のグリッド画像を記録し、前記デザインシステムが該天然爪の前記三次元形状を表す前記x、y及びz軸座標を計算することを特徴とする、請求項5に記載のシステム。
- 前記光源がレーザであり、前記非接触測定システムが前記天然爪を走査して、該天然爪の前記三次元形状を表す前記x、y及びz軸座標を計算することを特徴とする、請求項5に記載のシステム。
- 前記非接触測定システムが、前記天然爪の前記三次元形状を前記機械加工装置用の機械コードに変換することを特徴とする、請求項5に記載のシステム。
- 前記機械加工装置が、材料を前記人工爪に切削するための機械データを受領するコンピュータ数値制御装置であることを特徴とする、請求項5に記載のシステム。
- 天然爪とともに用いられる人工爪を特注デザインする方法であって、
三次元形状を非接触的に測定する非接触測定システムにより、前記天然爪の前記三次元形状を表すx、y及びzデータ点を計算するステップと、
前記人工爪のためのパラメータを選択するステップであって、該選択されるパラメータが長さ及びスタイルを含むステップと、
前記天然爪の前記x、y及びzデータ点及び前記人工爪のための前記パラメータから、該人工爪の三次元形状を計算するステップと、
前記天然爪の表面に前記人工爪の下面がカスタムフィットする前記人工爪を前記三次元形状に基づいて機械加工するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記人工爪の前記三次元形状を、該人工爪の機械加工用の機械データに変換するステップを更に含むことを特徴とする、請求項10に記載の方法。
- 前記機械データが機械コードであることを特徴とする、請求項11に記載の方法。
- 前記人工爪を機械加工するステップの前に、前記人工爪の前記三次元形状を表示するステップを更に含むことを特徴とする、請求項10に記載の方法。
- 天然爪の光学画像に基づいて、該天然爪に適合するよう特注の人工爪をデザインするための、コンピュータにより実行される方法であって、
非接触三次元形状測定により得られた天然爪の表面を含む指の表面を規定する画像データを、光学画像装置から受領するステップと、
前記画像データから前記天然爪の表面の三次元形状を表すx、y及びzデータ点を規定する画像データの一部を抽出するステップと、
前記人工爪用のデザインを選択するステップと、
前記人工爪用の三次元形状データ構造を作成するステップであって、該データ構造が、
前記天然爪の表面の前記三次元形状を表す前記x、y及びzデータ点と前記人工爪用のデザインとを含むステップと、
前記三次元形状データ構造を、前記天然爪の表面に前記人工爪の下面が適合するように材料から前記人工爪を切削するための機械データに変換するステップと、
を含む方法。 - 前記画像データが、複数の天然爪の表面を含む複数の指の表面を規定することを特徴とする、請求項14に記載の方法。
- 前記三次元形状データ構造を作成するステップが、
前記人工爪の上面を規定するステップであって、該上面の一部が前記天然爪の表面の境界面に対応するステップと、
該人工爪の長さを規定するステップと、
該人工爪の厚さを規定するステップと、
該人工爪のスタイルを規定するステップと、
を更に含むことを特徴とする、請求項14に記載の方法。 - 前記三次元形状データ構造が、前記材料から前記人工爪を切削するためのコンピュータ数値制御装置によって読み出し可能な機械コードに変換されることを特徴とする、請求項14に記載の方法。
- 前記機械データが、コンピュータ数値制御機に適した機械コードであることを特徴とする、請求項14に記載の方法。
- 天然爪の光学画像に基づいて、該天然爪に適合するよう特注の三次元の人工爪をデザインするための、コンピュータにより実行される方法であって、
非接触三次元形状測定により得られた複数の天然爪の表面を含む複数の指の表面を規定する画像データを、光学画像装置から受領するステップと、
前記画像データから、前記複数の天然爪の表面の三次元形状を表すx、y及びzデータ点を規定する画像データの一部を抽出するステップと、
複数の人工爪用の少なくとも1つのデザインを選択するステップと、
前記複数の人工爪のそれぞれに1つずつの複数の三次元形状データ構造を作成するステップであって、各データ構造が、前記複数の天然爪のそれぞれの表面のうちの1つの三次元形状を表す前記x、y及びzデータ点を規定するデータ及び前記人工爪用のデザインとを含むステップと、
前記三次元形状データ構造を、前記天然爪の表面に前記人工爪の下面が適合するように材料から前記複数の人工爪を切削するための機械データに変換するステップと、
を含む方法。 - 前記機械データが、コンピュータ数値制御機に適した機械コードであることを特徴とする、請求項19に記載のコンピュータにより実行される方法。
- 請求項1又は5のシステムにより製造される人工爪。
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