JP4805171B2 - 三次元の物体の外面を、バーチャルに、もしくはプラスチック、合成物または薄い材料に、調査、デジタル化、再生する、電子写真光学系 - Google Patents
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Description
本発明は、任意の種類の物体の外側の外形を調査し、それを一連のデカルト座標(x,y,z)に変換し;これらの形状の数学的データを、調査された物体のボリュームの、プラスチック、合成物、または薄い材料における、自動的または所定のロジックにしたがった再生のため、ネットワーク経由で、パーソナルコンピュータ(物体の三次元グラフィック描写を実現し、三次元のコンピュータ支援設計、CAD 3Dを用いてその形状の更なる処理を可能にするべく)と、直接にファックス‐再生装置タイプのオンライン装置とのどちらへも伝達することが可能な、電子写真光学系に関し、合成物はここでは、それらが異なり、不溶性で、相互から分離できるようにせしめる、化学的および物理的特性を有する少なくとも2つの構成要素の結合により得られた材料のことを指すと理解される。
パーソナルコンピュータにおける、任意の種類の、調査され、デジタル化された物体の外形の、三次元(3D)のバーチャルな物体の外面への変換に関する従来の技術は、物体、もしくはビデオカメラおよびビデオプロジェクタからの画像の取得を用いた三次元復元の、空間座標を決定するレーザーおよび触覚器を用いることから主に構成される。
従来の技術の不利点は、従来の読み取り装置および3D再生装置に関連する大変な高度化と、結果として生じる最初の購入とメンテナンスの高いコストとから構成され、このことは、これらの製品を、機械設計および構成の素早いプロトタイピングの区画に主に集中した、大変限られた、大変分化された市場に分類する。
本説明で用いられる記号は、以下の表1に説明される。
a)読み取りの対象となる物体objの、プラスチック、合成物、または薄い材料への再生:オリジナルに取得されたデータを修正する介入のない、読み取りモジュールVT‐MSIIから、再生モジュールVT‐MFIIへの直接的な移行;
b)PCにおける3Dバーチャル物体objの図としての、読み取りの対象となる物体objの再生:読み取りモジュールVT‐MSIIから、三次元コンピュータ支援設計環境での観察と修正のどちらもが可能なPCへの直接的な移行;
c)読み取りの対象となりPCにおいて修正された物体objの、もしくはCAD 3Dを用いて設計されたバーチャルな物体objの、プラスチック、合成物、または薄い材料における再生:PCから、再生モジュールVT‐MFIIへの直接的な移行(Mod.
A printingおよび/もしくはMod. B printing)。
‐タイプ10/100イーサネットボード;
‐モデムボード;
‐シリアル通信ポート;USBポート;
‐ワイヤレスネットワーク通信ボード。
T‐MFII)上のモデムボードを用いて、直接的なオンライン送信が、装置間で実現されることができ(先行する段落のケース[a])、このことは、前者を送信ファックスとして、後者を自動受信に連結された受信ファックスとして、みなすことを可能にする。
A‐ モジュールVT‐DataII:モジュールBおよびCに存在するハードウェアにより用いられる数学的ロジックを説明する情報科学データを管理する、統合された数学的計算モジュール;
B‐モジュールVT‐MSII:任意の種類の表面の三次元空間座標を取得する、読み取りモジュール;
C‐モジュールVT‐MFII:読み取られた表面(ケースB)もしくはCAD 3D環境で設計された単にバーチャルな表面の三次元の外形を実現する、ファックスタイプの再生モジュール;
を含むことで特徴付けられ:
これらのモジュールは:
1 デジタル写真カメラもしくはデジタル調査および画像取得システムを用いて、読み取りの対象となる任意の種類の物体objの外面および関連する色情報を調査し、3Drおよび3Dcのタイプの物体objの空間座標の数値マトリクスを取得する;
2 CAD 3D規格と互換性のあるファイルを生成し、読み取られて取得された(上記の1のように)物体objを、その表面をレンダリングすることでCAD 3D環境で見えるようにし、したがってデータに介入して処理し、物体objの部分を修正し、および/もしくは、いくつかの新しいものを加え、最終的に特定のVTIIドライバを用いて、再生モジュールVT‐MFIIによって直接解釈されることのできる専用のファイルを生成することを可能にする;
3 PCのデータベースに転送され、読み取られた物体objの数値マトリクス3Drおよび3Dcの数学的データを含む(上記の1および2のように)、記録ファイルを生成するので、これらは次に、観察および/もしくは修正のためだけではなく、再生されるべく再生モジュールVT‐MFIIに送信されるためにも再利用されることができる;
4 適切な配合のプラスチック、合成物、または薄い材料において、読み取られた物体objの着色された外形を実現し、1以上の物理的再生を作成する目的で、読み取られた物体objの数値マトリクス3Dr、3Drrtおよび3Dcの数学的データを(上記の1のように)、モデムを用いて、読み取りモジュールVT‐MSIIから再生モジュールVT‐MFIIに転送する(Mod. A printingおよび/もしくはMod.
B printing);
5 適切な配合のプラスチック、合成物、または薄い材料において、読み取られた物体objの着色された外形を実現し、1以上の物理的再生を作成する目的で、読み取られた物体objの(上記の1、2および3のように)、もしくはCAD 3Dプログラムを用いて生成されたバーチャルな物体objの、数値マトリクス3Dr、3Drrtおよび3Dcの数学的データを、PCのデータベースから再生モジュールVT‐MFIIに転送する(Mod. A printingおよび/もしくはMod. B printing)、操作を行うことができる。
発明されたシステムの利点は以下のとおりである:
読み取りモジュールVT‐MSIIは、常用のデジタル写真カメラもしくはデジタル調査および画像取得システムと、回転平面と、動力制御の軸に搭載されたLEDシステムと、統合ハードウェア部分とから構成されるので、読み取り装置を構成する一連の部分は、構成要素のコストを、現在の三次元読み取り装置に関連する標準的なコストと比較して著しく低くする。
本発明の特定の実施形態が、添付のダイアグラムおよび図面を用いて、より詳細に以下に説明されるであろう。
);参照番号26は支持材の平面上に位置づけられる結合ピンのための切り欠きを示す。
1.情報科学データ(VT‐DataII)の数学的計算および管理に関する統合モジュール;
2.読み取りモジュール(VT‐MSII);
3.ファックス再生モジュール(VT‐MFII)。
任意の種類の物体objのデカルト座標(x、y、z)の取得に関する電子写真光学系VTIIの操作原理は、物体objと基準系との間の数学幾何学的関係に基づく。
A.所望のデカルト座標(数的マトリクスP、3D、3Drおよび3Dc)の取得
a)物体objがその上に位置づけられるところの平面πを所与として、その平面を、平面に直交する回転軸で、πの回転の中心である点cの周囲を回転可能にさせる;
b)物体objの少なくとも1つの点が、cを通過するπの回転軸の一部分を形成するべきであるという条件で、物体objの位置(上記の(a)のように);
c)平面πおよびその上にある物体objの、回転軸の周囲の回転を所与として、その
結果として平面および物体objの各点が、生成点PiとPiの回転軸上への投影との間の距離に等しい半径を有する外周を描く。Piで描かれた回転半径をRPiと称する;
d)その正確な描写は空間に位置づけられるπ1の方向余弦のマトリクスによって定義されるところの、第2の平面π1を所与として、π1上の点Piにより描かれる外周の正投影について考える;
e)外周の非平行の平面上への投影は楕円を生じるため、このように結論付けられる:π1を通過する垂線に対して無限遠に位置する観察ポイントにおけるオブザーバー(すなわち平行ビームタイプのオブザーバー)は、楕円運動としての点Piの円運動を見るであろう;
f)平面πの中心cに位置する第1の系(x、y、z)と、πのcを通過しπ1に直交する直線と一致する準線Z(準線Zは直線c‐c1と一致する)を有する平面π1上に位置する第2の基準系(X、Y、Z)とを有する基準系の、回転変換の方程式を用いる;
g)回転変換に関連するマトリクスシステムは、系(x、y、z)から系(X、Y、Z)へ座標を定義すること、またその逆を可能にする;
h)(X、Y、Z)にしたがって観察する、π1に対して無限遠のオブザーバーは、マトリクス方程式を用いることで、(x、y、z)上の正確な位置を推定することができる。(X、Y、Z)上の位置X、Yを所与とし、また(x、y、z)に対して測定された対応する点zの位置を所与とすると、マトリクスシステムは解決されることができる。
a)物体objを底面(π)に置く;
b)物体objの平面(π)およびデジタル画像調査システム(π1)に対する初期位置は、0°に等しい角度で定義される;
c)底面(π)に平行に投影される線状光ビームは、まずz1=垂直レベル=0+(ビーム厚)/2である位置で物体objに当たる;
d)デジタル画像調査システムは、物体objの写真を撮り(撮影し)、角度=0°の位置とz1とをこの“インスタント画像フォトグラム/フレーム”に関連づける;
e)続いて、デジタル画像調査システムは、角度=0°の位置に関連した、一連のnの“インスタント画像フォトグラム/フレーム”、およびi=1であるziを作成する:nはi=2...nについてレベルzi=z1+(p×i)に対応し、p=垂直読み取りステップ(電子的に管理可能なパラメータ)である;
f)角度=0°におけるシーケンスの完了に続き、底面(π)は角度=90°に回転させられる;
g)角度=90°/ziに関連する一連のnの“インスタント画像フォトグラム/フレーム”はそこで、上記の(e)のように撮影される;
h)角度=90°におけるシーケンスの完了に続き、底面(π)は角度=180°まで回転させられる;
i)角度=180°/ziに関連する一連のnの“インスタント画像フォトグラム/フレーム”はそこで、上記の(e)のように撮影される;
j)角度=180°におけるシーケンスの完了に続き、底面(π)は角度=270°まで回転させられる;
k)角度=270°/ziに関連する一連のnの“インスタント画像フォトグラム/フレーム”はそこで、上記の(e)のように撮影される;
l)物体objの360°閉じた輪郭を構成する目的で、ここで、調査されたデジタル画像の、4つの一連のnのフォトグラム/フレーム(角度=0°、角度=90°、角度=180°、角度=270°)のそれぞれに関して、‐45°/+45°の間隔として入射角の二等分線をもとに計算された90°に等しい輪郭セグメントを考える(図7);
m)4つの調査された輪郭セグメントの構成は、以下のように適切な輪郭を角度=0°の平面に戻すことで得られる:
‐角度=90°の輪郭は、座標をx90°からy0°に、y90°からx0°に変更す
ることで;
‐角度=180°の輪郭は、座標をx180°からx0°に、y180°から‐y0°に変更することで;
‐角度=270°の輪郭は、座標をx270°からy0°に、y270°から‐x0°に変更することで;
ここで、それぞれの系に関する座標x、yは回転中心cの上に位置づけられ、底面πの回転軸上への入射光の投影として評価される。
a)角度パラメータおよびレベルzが関連付けられているところの、それぞれの画像フォトグラム/フレームは、作動したLED読み取りビームに当てられた物体objの一部分のみを見せる目的で、光フィルタおよび/または数学的操作を用いて処理される;
b)上記の(a)におけるような画像処理は、画像ピクセルに対応する数のマトリクスへ、数学的処理を用いて分解される;
c)このような方法で分解された画像は、光ビームにより強調された点がデジタル画像撮影平面π1上に投影された物体objの輪郭を表すところの平面座標基準系X、Yに関連されることができ;
d)このような方法で生成されたマトリクスは、各数値情報1に物体objの輪郭の点が対応し、各数値情報0にその他のすべてが対応するような、(0、1)タイプである;タイプ1の全ての点を結合する連続線は、デジタル画像撮影平面π1上に投影される物体objの輪郭(角度およびzと称される)に対応する;
e)角度およびレベルzに関連付けられた画像の輪郭を取得すると、画像構成段階(図7)におけるB段落の(l)および(m)のように90°セグメントの構成が行われる;
f)操作の最後に、レベルziに対応する一連のnの閉じた輪郭が得られる;輪郭はここではタイプ(xk、yk、zi)の一連のm座標と理解され、k=輪郭の細分の数=1からmであり;各輪郭はm列3段のタイプのベクトル[x、y、z]に対応する;
g)レベルziに関連する全てのnベクトルの構成は、ひいては3D=[mn3]のタイプおよび寸法の空間マトリクス3Dを生成する;
h)取得されるマトリクスの寸法がデジタル画像撮影の解像度の関数(たとえば480×640、1200×600画素)であるため、写真のスケールの水平細分(640)と垂直細分(480)の割合を視野の実際の寸法に変える目的で、スケーリング操作が行われる、すなわち、底面上の既知の水平寸法を所与とすると、全てがこの値に変えられる;たとえば:底面π上の10cmである既知の寸法が、400画素に等しい間隔に対応すると仮定すると、全ての画素に、(10cm)/400=0.4cm=4mmに等しい読み出し間隔が対応する;このスケーリング操作は、計算処理の最後に一度だけ、マトリクス3DにSf(Sf=スケール係数マトリクス)を乗じることで行われ、したがって、やはり[mn3]タイプである、物体3Dr=3D×Sfの実際の座標のマトリクスを得る‐(module VT‐MFII‐ Mod. A printing);
i)色情報の生成:角度=0°、角度=90°、角度=180°、角度=270°の位置に関する全ての一連のnの画像のデジタル撮影に先立ち、作動するLEDビームに関連する位置情報なしで、対象objのデジタル撮影が得られる;得られた4つの画像のそれぞれは、色サンプリング画像0°、90°、180°、270°として定義される;
j)平面π1上に特定された輪郭点のマップは、上記の(h)のように、その色情報がまた既知であるところの対応する画像点に関連付けられることができる;
k)再生装置VT‐MFIIにおいて統合された印刷システムは、π1上の点に関連する、平面π[x、y、Colour]上で調整された、[X、Y、Colour]のタイプの色情報を用いる。
a)π1上の座標と画像色3Dc=[X、Y、C]との関連で、C=色に対応する数で
あり、数字0から255(256色スケールに関する情報)の間に含まれる数字、もしくは3数値型情報項目[0‐255、0‐255、0‐255]を有するRGB法を用いるタイプである;
b)基準系(x、y、z)上に変換された点と対応する(X、Y、C)との関連;
c)色曲線の作成:再生システムVT‐MFII(Mod.A printing)におけるカット輪郭の実現は、マトリクス3Drの座標を用いる;前述の輪郭を着色する目的で、3Drの点の位置は、マトリクス3Dcの位置に、以下の方法で関連付けられる:3Drのi番目の輪郭を、m列からなるタイプ[x、y、zi]のベクトルとして考えると、座標X、Yを有する3Dc[X、Y、C]の情報は、マトリクス3Dの位置iに関連付けられる。連続する色曲線を実現する目的で、既知の点(X、Y、C)および実際の点(x、y、zi)を線形的に挿入することで連続した点を結合する破線が用いられる。
1.平面π1上のデジタル画像フォトグラム/フレームを撮影する:色情報の生成のために、作動しないLEDと撮った画像:物体objの位置と関連するNo.4の画像:色サンプリング画像0°、90°、180°、270°;
2.平面π1上のデジタル画像フォトグラム/フレームを撮影する:作動するLEDと撮影された画像:Ii,zi=指標i=1:4に関連する取得された画像(角度=0°、角度=90°、角度=180°、角度=270°における画像)、zi=1:n(読み取りレベル);
3.上記の1および2で取得された画像の処理:
a)画像Ii,ziを、作動するLEDビームが当たった画像部分のみを取り出す、色フィルタ(光学フィルタもしくは数学的フィルタ)で処理する;
b)画素位置を座標系として用い、数値情報1を輪郭点に、数値情報0をその他全てに関連させることで、輪郭を含む、指標i=1:4(角度=0°、角度=90°、角度=180°、角度=270°における画像)、zi=1:n(読み取りレベル)を有する輪郭マトリックスPi,ziの抽出;この抽出は、輪郭セグメントが、底面の回転軸上の水平面の投影点を通過する準線および画像面に対して直角である直線に対して評価された‐45°/+45°に対応すると考える;
c)デジタル画像平面π1から回転底面πへの情報の回転変換;パラメータは:
‐ d=回転底面πの中心cとデジタル画像面π1の中心c1の投影との間の距離の水平寸法;
‐ v=回転底面πの中心cとデジタル画像面π1の中心c1の投影との間の距離の垂直寸法;
‐ α=逆正接関数(v/d);
‐ T=画像底面からのデカルト系の変換座標のベクトル:n=[0‐dv]
‐ R=画像底面からのデカルト系の回転マトリクス:
‐ X=画像から取得される輪郭の座標点;
‐ Y=画像から取得される輪郭の座標点;
‐ Z=+z*sin(α)-(Y‐z*cos(α))/tan(α)-(d2+v2)1/2;
‐ z=画像と関連したLED位置のレベル
と定義される。
a) 3D=平面π1から底面πへ回転変換したマトリクス;
b) 3D=[P‐T]*R
G.放射座標系に関して、マトリクスセット3Drr、3Drrtの生成:
a)マトリクス3Drおよび3Dcを所与として、放射タイプの新しい座標系にしたがってそれらの再計算を考える。3Drをタイプ[xyz]のマトリクスと、タイプ[xyzC]の構成を有する関連のマトリクス3Dc[xyC]と、定義すると、デカルト座標の直交から放射への変換を、以下の定義にしたがって計算することができる:
‐ Rg=Rg0+S/360+*θ=回転軸に対して巻き半径;
‐ Rg=(x2+y2)1/2;
‐ Rg0=らせん巻きの軸の初期半径;
‐ θ=(Rg‐Rg0)*360/S=巻き角度[度数で];
‐ S=らせん巻きシートの厚み;
b)ここで我々は、放射系おけるに物体objの形状を、タイプ[RgθzC]の空間および表面色マトリクスを構成するなど、対応するマトリクス3Dcに関連したマトリクス3Drr=[Rgθz]として記述するマトリクスを定義する;
c)マトリクス3Drrは、厚さSを有するらせん巻きの回転軸に基づき、物体objのボリュームを作成することを可能にする;連続的にカットされるテンプレートが、それぞれ、物体objのボリュームを記述するマトリクスセットの端を限定するスペースから得られる(モジュールVT‐MFII‐Mod. B printing);
d)マトリクス3Drrを所与とすると、カット条件tgが、以下のロジックにしたがって取得される:増加する値θ、zにしたがって順序付けられた3Drr=[Rgθz]を所与とすると、情報は定義される:
tg=作動している=1(zi1zi+1の時)
tg=作動していない=0(zi=zi+1Drrの時)
全ての情報をベクトル[tg]内に構成すると、新しいマトリクス3Drrtが構成される:
3Drr=3Drr+[tg]=[Rgθztg]
らせんの調整平面において、カット情報ベクトル[tg]は物体objの外部境界からなる(モジュールVt‐MFII‐Mod.B printing)。
デジタル写真光学系読み取りモジュールVT‐MSIIは、物体objの色および空間の座標の数値マトリクス3Drおよび3Dcを定義するのに必要なデータの取得を可能にするシステムであり、以下から構成されている:
1.調査される物体objがその上に置かれているところの回転底面;
2.デジタル画像調査および取得システム(写真カメラもしくはビデオカメラ);
3.調査されるべき物体objがその上で支持されるところの回転底面に平行に投影される線形の光ビームを生成することが可能な、発光性のLEDのシステム。
a)回転底面はその中心に回転ピンを有し、ピンはそれが0°から360°で構成される角度に沿って回転することを可能にし、動作は、調整ねじを用いる手動回転タイプ、もしくはデータ管理ボードに接続された電動タイプによるものであろう;
b)デジタル画像調査および取得システムは、マクロタイプ/平行ビーム手順を用いた写真カメラもしくはビデオカメラに、底面(π)に対して特定の角度(α)を与えるよう配置される;
c)LEDシステムはデジタル画像取得装置の垂直線上に位置し、段階的もしくは連続的な、動力制御タイプの所定の距離および動きにしたがって、回転底面と平行に投影される線状光ビームを生成する。光ビームの配置は、画像フォトグラム/フレームの撮影順序と連携するので、投影されたビームの特定の位置が、取得されたそれぞれの画像に関連する;LEDシステムは、底面πのzにしたがって決定された段階的な動きを可能にする電子的に制御される運動学的機構にリンクする;デジタル写真カメラを用いて画像が取得されると、1からnまでの数列における画像の数が読み取り光ビームの段階位置に関連する、すなわち、画像1に装置の垂直な滑り軸の延長に沿って動く光ビームの投影に対応する既知の寸法に等しい移動ステップled/1が対応し、画像2はステップled/2に対応する、等である。画像が一連の毎秒nfの画像[画像/秒]を実現可能なビデオカメラを用いて得られ、LEDシステムがVz[mm/s]の速度で連続的なタイプの動きで移動されると、撮影パラメータは以下の方法で関連付けられる:ビデオカメラ撮影/LED読み取り平面の動作に関して、tを、動作シーケンスの初めから測定された、デジタルに得られたフォトグラム/フレームの撮影動作の生成瞬間とすると:
‐ N画像=画像番号=t×nf
‐ S画像= N画像=t×Vz画像に関連した移動
と定義できる。
d)モジュール内で統合されたハードウェアは、段落(A)から(E)でモジュールVT‐DataIIに関連して説明された方法の使用を想定する。
定義された再生‐ファックスモジュールVT‐MFIIは、読み取られ、またはCAD
3Dを用いて設計された物体objの外面の、プラスチック、合成物、または薄い材料への、着色された三次元複製を可能にするプリンタから構成される。
1)シートタイプの利用材料がその上に収容されているところのトレーが含まれた空間(Mod. A printing)と;
2)ロールタイプの利用材料がその上に収容されているところの軸/ピンが含まれた空間(Mod. B printing);
3)シートタイプの支持材(プラスチック、合成物、もしくは薄い材料の)を、カット段階のために、ロードし、整列させ、あらかじめ処置するシステム(Mod. A printing);
4) ロールタイプの支持材(プラスチック、合成物、もしくは薄い材料の)を、カット段階のために、ロードし、整列させ、あらかじめ処置するシステム(Mod. B printing);
5)マトリクス3Dr(Mod. A printing)とマトリクス3Drrt(Mod. B printing)にしたがって起動させられる低電力のレーザーカット
システム;
6)シートタイプの処理された支持材を逆外形(テンプレート)から分離するシステム‐(Mod. A printing);
7)ロールタイプの処理された支持材を逆外形(テンプレート)から分離するシステム‐(Mod. B printing);
8)シートタイプおよびロールタイプの用いられる支持材(プラスチック、合成物、もしくは薄い材料)専用で、マトリクス3Dcにしたがって起動させられる、カラー印刷システム(Mod. A printingおよびMod. B printing);
9)結果としての接着のため、シートタイプの取得された表面を(用いられるタイプの支持材の特有の性質にしたがって)活性化するシステム(Mod. A printing);
10)処理されたシートタイプの支持材を積み重ねて小型化するシステム(Mod. A printing);
11) 処理されたロールタイプの支持材を小型化するシステム(Mod. B printing)。
B printing)を構成する、プラスチック、合成物、もしくは薄い材料は、形状、外周、および特定の分離挿入(図8と図16の21および22に示される)について、規格化される。それぞれの支持材類型は、接着および着色の適切な特定の材料と対になることを想定する特有の組成特性を有する。
1.シートタイプのプラスチック、合成物、もしくは薄い支持材の、内蔵されたフィーダからカット底面へのロード(Mod. A printing);
2.ロールタイプのプラスチック、合成物、もしくは薄い支持材の、内蔵された軸/ピンからカット底面へのロード(Mod. B printing);
3.物体objがマトリクス3Drを用いて細分化されたところのn番目の輪郭平面の連続したカットで(Mod.A printing)、ポジのテンプレート(外形)の分離は、対応して生成されるネガの逆テンプレートから得られる;
4.物体objがマトリクス3Drrtを用いて細分化されたところの対のn番目の回転角度の連続的なカットで(Mod. B printing)、ポジのテンプレート(外形)の、対応して生成されるネガの逆テンプレートからの分離が得られる;
5.マトリクス3Dcにしたがって、インクジェットシステムもしくは、プラスチッック、合成物、もしくは薄いタイプの用いられるシートと互換性のある特定のシステムを用いてカラー印刷(Mod A. printing);
6.マトリクス3Dcロジックにしたがって、インクジェットシステムもしくは、プラスチッック、合成物、もしくは薄いタイプの用いられるロールと互換性のある特定のシステムを用いてカラー印刷(Mod B. printing);
7.上記の1、3および5のように処理された、用いられるプラスチック、合成物もしくは薄い材料の特有の特性にしたがって接着のためのシートタイプの処理された支持材の増感化および活性化(Mod. A printing);
8.上記の1、3、5および7のように処理された、次のシートタイプの支持材を受けるスタッキングトレー上の、シートタイプの処理された支持材の位置(Mod. A printing);
9.用いられる材料の特有の特性にしたがった、段階的なタイプの連続的な接着および最終的な固定を用いる、上記の1、3、5、7および8のように処理されたシートタイプの支持材の小型化(Mod. A printing);
10.用いられる材料の特有の特性にしたがった、連続的な接着を用いる、上記の2、4および6のように処理されたロールタイプの支持材の小型化(Mod. B printing);
11.(モジュールVT‐MFIIにおけるプリンティングヘッドの存在は、機器が常用の単純なファックス装置としても動作することを可能にし、取り付けられた専用の格納からこの目的のために用いられる一般的な紙を引き出す)。
Claims (9)
- バーチャルに、または、プラスチック、合成物もしくはシートタイプの材料において、三次元の物体の外面を調査し、デジタル化し、再現するための電子写真光学系であって、
情報科学データを計算し、管理するために統合されたモジュールと、読み取りモジュールと、再現モジュールとを備え、前記統合されたモジュールは、読み取りモジュールのハードウェアおよび前記再現モジュールで用いられるための処理内容を予め規定した数学的ロジックを記述するために適合されており、
i) 前記読み取りモジュールは、デジタル写真カメラ、もしくはデジタル画像調査および取得システムを用いて、所定のステップで配置され、動かされる、物体が配置される平面(x,y)と平行に投影され、調査される物体の表面に当たる線形の光ビームの、連続的かつ同期された順次の投影に関連のある、取得される物体の画像シーケンスを調査するために適合されており;
ii) 前記統合されたモジュールは、上記のi)におけるように取得された情報を処理し、モデルとされた取得された物体の外面の形状を表現する数学的処理を再現し、統合された計算モデルの処理内容を予め規定したロジックとして3本の軸(x,y,z)を有するデカルト基準系にしたがって、前記物体の空間座標を生成するように適合されており;
iii) 上記のi)およびii)におけるように取得された数学的データを、取得された物体のバーチャルな再現のためPCに転送するための手段;修正介入を行うことができるようにするために、前記数学的データをCAD 3Dシステムで用いられるようにするために適合された特定のソフトウェア手段と;
iv) 上記のi)、ii)およびiii)におけるように取得された数学的データを、リモートステーションに転送するための手段とを備え、前記再現モジュール(2)は、前記読み取りモジュールで取得された物体の外面の、もしくはPCで生成されたバーチャルな物体の外面のコピーを、プラスチック、合成物、またはシートタイプの材料に再現するために適合されており、前記特定のソフトウェア手段は、前記統合されたモジュールにより示される前記ロジックにしたがって、CAD 3Dファイルからのデータを、3Dr、3Drrtおよび3Dcタイプのデータファイルに利用可能にするために適合されており、前記3Drは、リアルスケールの物体の前記デカルト基準系の数値マトリクスであり、前記3Drrは、テンプレートをカットする情報で放射座標系にある物体の幾何学的関係を記述する数値マトリクスであり、3Dcは、当該物体の色に関連付けられる数値マトリクスであり、
v)前記再現モジュールは、再現される物体の外面を、3Dcタイプのデータファイルフォーマットを用いて、前記統合されたモジュールにより示される前記ロジックにしたがって、プラスチック、合成物もしくはシートタイプの材料にカラー印刷するために適合されている、電子写真光学系。 - 統合された情報科学データ計算および管理モジュールは、デジタル画像から取得された情報から始めて、計算される物体の外面の座標(x,y,z)を表す数値マトリクス3Drと;読み取りの対象となる前記物体の色座標を表す数値マトリクス3Dcと;放射状タイプの座標にしたがった3Dr再計算により取得される第2のマトリクスセット3Drrと3Drrtとを生成するように適合されており、当該各マトリクスの計算結果は、以下の手段の結果であり、当該以下の手段は、
‐ 取得されるべき物体が配置される平面πの中心cに配置された軸(x,y,z)を有するデカルト基準系と、受像平面π1の中心c1に配置された第2の基準系(X,Y,Z)の回転変換方程式を用いてデータを取得するための手段;準線Zはπの点cおよびπ1の点c1を通過する直線と、画像を取得するのに用いられる平行ビームデジタル光電装置の焦点方向と一致し;読み取られる物体は平面π(7)上に配置され、デジタル画像調査装置は平面π1(8)上に配置され、平面πとπ1とは相互に変換されて傾斜され、3Dであるそれらの関係を表す方程式は:
3D=[P‐T]*R
‐ R=画像基面からのデカルト系の回転マトリクス:
‐ X=画像から取得される輪郭の座標点;
‐ Y=画像から取得される輪郭の座標点;
‐ Z=+z*sin(α)−(Y‐z*cos(α))/tan(α)−(d2+v2)1/2;
‐ z=画像と関連するLED位置のレベル;
‐ T=画像基面のデカルト系の変換座標のベクトル:T=[0‐d v];
‐ d=平面πの中心cと平面π1の中心c1の投影との間の距離の水平寸法;
‐ v=平面πの中心cと平面π1の中心c1の投影との間の距離の垂直寸法;
‐ α=逆正接関数(v/d);
であり、
‐ 放射状タイプの新しい座標系にしたがって、前記マトリクス3Dr,3Dcの再計算により、放射状の座標系に関するマトリクスセットを生成するための手段:3Drは、タイプ[x y z]のマトリクスおよびタイプ[x y z C]の構成を有する、関連するマトリクス3Dc[x y C]であり、直交から放射状へのデカルト座標の変換を、以下の定義にしたがって計算するために適合された手段:
‐ Rg=Rg0+S/360*θ=回転軸に対する巻き半径
‐ Rg=(x2+y2)1/2
‐ Rg0=らせん巻きの軸の初期半径
‐ θ=(Rg‐Rg0)*360/S=巻き角度[度数で]
‐ S=らせん巻きされたシートの厚さ
‐ 物体objの放射系における形状を表現するマトリクスは、タイプ[Rg θ z
C]の空間および表面色マトリクスを構成するような対応するマトリクス3Dcに関連するマトリクス3Drr=[Rgθz]と定義し;マトリクス3Drrは厚みSを有するらせん巻きの回転軸に基づいて物体のボリュームを構成することを可能とし;連続的にカットされるテンプレートが、それぞれ、物体のボリュームを説明するマトリクスセットの端を限定する空間から取得され;カット条件tgは、予め規定された処理内容を示す以下のロジックにしたがって取得され:増加する値θ、zにしたがって順序付けられる3Drr=[Rgθz]を所与として、
‐ zi≠zi+1の時、tg=作動している=1
‐ zi=zi+1 Drrの時、tg=作動していない=0
‐ 全ての情報をベクトル[tg]および新しいマトリクス3Drrtに含めるための手段:
‐ 3Drrt=3Drr+[tg]=[Rgθztg];
‐ 平面π(7)に直交し、その中心cを通る軸に対して角度0°で定義される第1の位置にある平面π(7)に、読み取られる物体を配置するための手段、平面πに対して垂直なレベルzに位置するLED光ビームが当てられ、平面π1(8)に対応する、画像の取得に用いられる平行ビームタイプのデジタル光電系は、垂直レベルzが関連付けられているところのLED光ビームが当たる読み取られた物体を見る;デジタル光電系は、n個の部分への細分を用いてz=0と物体の高さとの間に含まれる多様な垂直レベルの角度0°位置にある物体の全ての画像を調査するために適合されており、次に、π1(8)の角度0°に対して平面π(7)上の90°、180°、270°の角度位置への物体の回転のために同じ操作を繰り返し;
取得された画像を、数値マトリクスに変換するための手段、取得された画像は、デジタル画像取得システムにおいて、調査された物体の実際の色に対応する数値とともに、選択されたフォーマットによって用いられる画素数に対応する寸法を有し、取得された画像のそれぞれは数値マトリクスに変換され、一方、LEDビームに当てられた色画素のみが数学的に選択され、これらの画素位置を数値1に変換し、ビームに当てられない残りの画像画素を数値0に関連づけ、この方法で再計算されたマトリクスは、水平方向および垂直方向にしたがって、画像画素の数に対応する寸法を有し、そのうち数値1の位置は垂直レベルzに関連付けられた輪郭に対応し、それらの輪郭について、基準角度に対して‐45°/+45°に対応し、次にそれらが完全な360°の輪郭を描くまで90°セグメントに再構成される放射状のセグメントがさらに考えられ:
これら全ての完全な輪郭情報は、基準系(X,Y,Z)を有する平面π1(8)の部分を形成し、n個の垂直レベルに関連づけられた、前記回転変換マトリクスを用いて基準系(x,y,z)に変換され、その最終結果は読み取られた物体の表面をデカルト座標、すなわちマトリクス3Dで表し、
全ての情報を取得された物体のリアルスケールに再形成するスケール係数Sfを乗じて、数値マトリクス3Dr=3D×Sfを得るための手段、
回転角度0°、90°、180°、270°の4つの画像を用いることで色情報を生成するための手段、画像はLEDビームを投影することなく取得され、次に角度0°、90°、180°、270°の基準位置に対して‐45°/+45°のセグメントを用いることで90°のセグメントに再構成されており、
全ての情報を数値マトリクス3Dcに変換するために適合された手段を含み、当該数値マトリクス3Dcにおいて点は画素位置情報および対応する色番号を表し、これは256色スケール[0‐255]タイプ、もしくはRGBタイプ[0‐255/0‐255/0‐255]であり、このマトリクス3Dcの画素位置は、数値座標マトリクス3Dのそれぞれの位置に対応する、
ことを特徴とする、請求項1に記載の電子写真光学系。 - 情報科学データの数学的計算および管理のための前記統合されたモジュールは、
数値マトリクス3D,3Dr,3Dcを順序付けるために、すなわち、デジタル画像調査システムの分解能および、基面と平行に投影される読み取り光ビームの平面の連続的もしくは段階的なタイプの動きに関連したz軸上の寸法レベルパラメータを定式化するために、前記統合されたモジュールに必要とされる情報の取得のためのパラメータを定式化するために適合された手段と;
モデルとされ、読み取りの対象となる、あらかじめ存在する物体外面に関連するデータを取得するために適合された手段と;
取得したデータを数学的に処理し、それらをデカルト座標に変換し、データファイル(数値マトリクス3D,3Dr,3Drr,3Drrt,3Dc)を生成するために適合された手段と;
全てのデータを管理するために適合された専用のソフトウェア手段と;
データを取得し、処理することが可能なハードウェアとユーザインターフェースソフトウェアとを用いてデータを管理するための手段とを備え、ハードウェアは、特定の電子写真光学系ソフトウェアを有する前記読み取りモジュール(1)および再現モジュール(2)のマザーボードに統合され;
CAD 3Dフォーマットへの変換を用いて、CAD 3Dシステムの三次元フォーマットに接続するために数値マトリクス3Drを用いるために適合された手段;
表面のレンダリングがPCに表示されることを可能にするためにCAD 3Dで利用可能な取得した物体の外部形状を用いるために適合された手段;
物体の表面に関連するデータを、CAD 3Dシステムからインポートし、それらを装置の直交および放射状のタイプのフォーマット系の特定の座標に変換するために適合された手段;
物体の寸法を所望されるとおりに直接、および/もしくはCAD 3Dインポート‐エクスポートシステムを用いて修正してスケールすることでデータファイルを処理するために適合された手段;
ローカルに、および/もしくはネットワーク、ワイヤレスシステムおよび/またはリモートステーションへの直接電話線を用いて、再現モジュール(2)へのデータの通信のために、取得により、もしくはCAD 3Dからのインポートにより得られた数値マトリクス3Dr,3Drrt,3Dcを用いるために適合された手段;
特定の座標フォーマット系を用いて:直交タイプのフォーマットおよび/または放射状タイプのフォーマットは物体のボリュームをプラスチック、合成物およびシートタイプの材料に再現し、デジタル写真タイプの対応する色を忠実に再現するために適合された手段とを備えることを特徴とする、請求項1または2に記載の電子写真光学系。 - 前記読み取りモジュールは:
所定の角度位置において、デジタル画像もしくは任意の種類の物体のデジタルフォトグラム/フレームを調査し取得するために適合された手段;読み取りの対象となる物体がおかれた基面に平行に投影され前記物体に当たるLEDタイプ光ビームの、平面の所定の連続的な段階の位置のデジタル画像もしくはデジタルフォトグラム/フレームを調査し取得するために適合された手段とを備え、用いられるデジタルシステム画像撮影フィールドに沿って起動されたこの所定の連続的な投影と同期された動きを関連させ、この動きが連続的であってもよく、所定のステップからなってもよいようにし;連続的な動きの場合、各単位時間におけるフォトグラム/フレームと移動との間の関連を得るために、ビデオカメラ撮影が関連付けられ、フォトグラム/フレームおよび移動は、所定の、したがって既知の平面寸法に一致し;この動きが段階的である場合、読み取りビームの平面の各所定位置に、写真カメラで得られた対応する画像が関連付けられ;
前記統合されたモジュールにより示される前記ロジックにしたがい、空間座標3Drの数値マトリクスおよびその対応する色マトリクス3Dcの計算に必要とされるデータを提供するために適合されたデジタル取得手段を備えることを特徴とする、請求項1から3のいずれかに記載の電子写真光学系。 - 前記読み取りモジュールは:
マクロタイプの写真システム、すなわち、平行ビームを有し、囲まれた回転基面に対する所定の角度位置にしたがって調整された撮影平面の傾きを有する画像撮影平面を有するように配置されたデジタル写真カメラもしくはデジタル調査および画像取得システムと;
読み取りされる物体を運ぶ回転基面と平行に投影される線形の着色光ビームを生成することが出来るデジタル画像撮影装置の垂線上に配置されたLEDシステムと;を含むことを特徴とし、光ビームは、用いられるデジタル画像撮影システムの段階的もしくは連続的な動きの連続と連携するので、各取得された画像には、物体に当たる投影される光ビームの基面に対する位置、すなわち平面とビームとの間の距離がまた関連付けられることを特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載の電子写真光学系。 - 前記再現モジュール(2)は:
前記統合されたモジュールの直交タイプのフォーマットの数値マトリクス3Drおよび3Dcにより順序付けられたバーチャルの物体の外面を、シートタイプのプラスチック、合成物、およびシートタイプの材料に再現し、着色するために適合された手段と;
前記統合されたモジュールの放射タイプのフォーマットの数値マトリクス3Drrtおよび3Dcにより順序付けられたバーチャルの物体の外面を、ロールタイプのプラスチック、合成物、およびシートタイプの材料に再現し、着色するために適合された手段と;
シートタイプの支持材に関して:再現される物体の輪郭を、それによって構成されるところのn個の平面に、順次的にカットするために適合された手段とを備え、プラスチック、合成物、もしくはシートタイプのタイプの用いられる再現支持材に物質的に対応し、前記カットの操作は、物体のボリュームのレベルziのn個の平面はこのマトリクスを生成するのに用いられたため、マトリクス3Drのデータに含まれ;モジュールシステムに含まれるハードウェアは、マトリクス3Drのn個の平面への分解を確保し、所望のとおりの分解能および平面の細分をユーザの必要にしたがってスケーリングする;
ロールタイプの支持材に関して:再現される物体の輪郭を、それによって構成されるところのn個のらせん巻きの平面に連続的にカットするために適合された手段を備え、プラスチック、合成物、もしくはシートタイプのタイプの用いられる再現支持材に物質的に対応し、前記カットの操作は、マトリクス3Drrtのデータに含まれ;モジュールシステムに含まれたハードウェアはマトリクス3Drrの、回転軸および所望のスケーリング分解能に沿ったらせんとして巻かれたn個の平面への分解を確保するために適合されている、請求項1から5のいずれかに記載の電子写真光学系。 - シートタイプの用いられる材料が格納されるトレーが含まれるスペースと;
ロールタイプの用いられる材料が格納される軸/ピンが含まれるスペースと;
カット段階のために、選択された、シートタイプのプラスチック、合成物またはシートタイプの支持材をロードし、整列し、仮に配置するシステムと;
カット段階のために、選択された、ロールタイプのプラスチック、合成物またはシートタイプの支持材をロードし、整列し、仮に配置するシステムと;
予め規定された処理内容を示すマトリクス3Drおよび3Drrtロジックにしたがって運転させられるレーザーカットシステムと;
シートタイプに関しては3Drデータを用い、ロールタイプに関しては3Drrデータを用いる、予め規定された処理内容を示すマトリクス3Dcロジックにしたがって運転させられる、選択されたプラスチック、合成物またはシートタイプの支持材に専用のカラー印刷システムと;
用いられるシートタイプの支持材に関して、次の特定の接着の段階のため、処理された表面に感光性を与えるシステムと;
上記のように処理されたシートタイプの支持材を積み重ねて小型化するシステムと;
ファックスタイプのプリントヘッドと;
を含むことを特徴とする、請求項1から6のいずれかに記載の電子写真光学系。 - プラスチック、合成物、またはシートタイプの支持材をフィーダートレーからカット基面上にロードするために適合された手段と;
プラスチック、合成物またはロールタイプの支持材を軸/ピンからカット基面上にロードするために適合された手段と;
予め規定された処理内容を示すマトリクス3Drロジックにしたがって物体が細分されたところのn番目の平面輪郭をカットし、したがって、シートタイプの支持材に関して、ポジの外形テンプレートの対応するネガの逆テンプレートからの分離が得られるために適合された手段と;
ロールタイプの支持材に関して、予め規定された処理内容を示すマトリクス3Drrtロジックにしたがって物体が細分されたところのn番目のらせん巻きされた輪郭をカットするために適合された手段と;
シートタイプの支持材に関しては前記3Drロジックに基づき、ロールタイプの支持材に関しては前記3Drrロジックに基づき、マトリクス3Dcマトリクスにしたがい、インクジェットシステムもしくは用いられるプラスチック、合成物、またはシートタイプの支持材に互換性のあるシステムを用いてカラー印刷するために適合された手段と;
用いられるプラスチック、合成物またはシートタイプの材料に特有の特徴にしたがった接着のための、処理されたシートタイプの支持材の増感化および活性化のために適合された手段と;
上記のように処理された次の支持材を受け取るため、形成されたシートタイプの支持材の特定のスタッキングトレー上への配置のために適合された手段と;
段階的なタイプの連続した接着を用いて、また用いられる材料に特有の特徴にしたがった最終的な支持材の固定および組み立てで成立する、上記のように処理されたシートタイプ支持材の小型化のために適合された手段;
上記のように処理されたシートタイプおよびロールタイプの支持材の特定の接着部を用いた取得された物体の三次元の円形の構成は、前記統合されたモジュールにより示されるロジックにしたがって生成される対応する空洞に挿入された結合ピンを用いて物体のボリュームの着色された断面を結合し、この連結の特性は制限されない方法で、前記統合されたモジュールにより示されるロジックにしたがって先に処理された、再現される物体の任意の数の着色された断面への再配分、分解、および再構成を用いて再現される物体の寸法サイズを管理することを可能にするために適合された手段とを備えることを特徴とする、請求項1から7のいずれかに記載の電子写真光学系。 - 読み取りの対象となる物体もしくはCAD 3Dシステムから取得された物体の外形を再現し、実現するシートタイプおよびロールタイプの支持材は、それらがプラスチック、合成物もしくはシートタイプの材料から作られている点で特徴的であり、形状、外周、予め規定された処理内容を示すマトリクス3Drロジックにしたがって処理された外形テンプレートのガイド端を分離するのに適した分離挿入に関して標準化され、用いられる材料の類型にしたがって専用で特定である;各シートタイプおよびロールタイプの支持材は、それらを対応する着色物質と、マトリクス3Drおよび3Drrtにしたがって順序付けられる成形と組み合わせる特有の特徴を有し、前記マトリクス3Drロジックはまた、再構成される物体のいくつかの断面の底における特定の空洞のカットを確保し、ピン空間を生成する切り欠きもしくは特定の挿入および結合ピンを用いて物体の処理された部分を結合するのに用いられる空洞は、カット空洞に等しい外形を有し、結合に必要とされるピンの位置および数は、再現される物体の寸法の関数であり、マトリクス3Dcから受け取った色情報にしたがってシートタイプおよびロールタイプの支持材を着色するために適合された手段を備え、各マトリクス3Drおよび3Drrが、取得された、もしくはCAD 3Dシステムから転送された情報を用いてユーザにより定義された画像にしたがって、物体のデジタル写真タイプの再現の色度を再現する所望の物体の着色に関連付けられた、ことを特徴とする、請求項1から8のいずれかに記載の電子写真光学系。
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