JP5301801B2 - 変形可能な幾何学的形態のプロセスと取得デバイス - Google Patents

Description

本発明は、変形可能な幾何学的形態のプロセスと取得デバイスに関する。変形可能な幾何学的形態は、ラインまたは平坦な面、一層一般的には曲げられた表面でありうる。

変形可能な幾何学的形態は、変形可能材料によって規定され、その状況で、幾何学的形態の変形は変形可能材料の変形に起因する。

本発明は、さらに特定すると、３次的取得または幾何学的に変形可能な形態の３Ｄ取得に関する。

それは、特に以下に適用される。
・機械加工、建具、石積み加工、構造加工、および日々の消費財の製造の分野、
・形態の制御、
・例えば車体構造のような曲げられた形態の取得、および、
・運動するガスまたは液体内に浮かぶ適切なセンサを時間的にモニタすることによる、空気力学的または水力学的研究の一部としての薄板状フラックスの研究。

本発明は、２００５年３月９日に発明者によって出願された"Procede et dispositif d'acquisition d'une forme geometrique"（「幾何学的形態のプロセスと取得デバイス」）という発明（特許文献１）の名称の主題であった前の発明を改良したものである。

従来の技術において、既知の３Ｄ取得技術はレーザによる三角形分割を使う。この技術はコストがかかり、また使いこなすことの難しい復元アルゴリズムを必要とする。さらにそれは、適用される対象物の隠れた部分を生成することに関する不利点を持っている。

今一つの３Ｄ取得の既知の技術は、調査される対象物の立体的な記録を作成する１つまたはいくつかのビデオカメラの動きを利用する。この今一つの技術は一般的にコストがかかり、複雑である。

しかも、両方の場合において、調査される対象物とは独立した装備が必要とされる。

"Procede et dispositif d'acquisition d'une forme geometrique"という名称のフランスの特許文献１は、より簡単な取得技術に関し、それは、上述のような既知の技術よりも低コストで使用が容易である。これの説明を以下に提供する。説明の理解をより容易にするため、以下の説明では、"Procede et dispositif d'acquisition d'une forme geometrique"という名称の上記フランス特許（特許文献１）の主題であるところの取得技術を、上記特許文献１の発明をなした基本の技術として＜＜基本的な取得技術＞＞と呼ぶことにする。

この基本的な取得技術は、硬くもあり、柔軟性もある例えば衣類のような対象物に適用する。この最後の場合において、基本的な取得技術は、対象物の形態の変動が時間の関数で記述できることも可能にする。

基本的な取得技術は実際の状況に適用可能である。それは、例えば、車または航空機翼の移動の振る舞いを実際の状況で分析することを可能にする。

基本的な取得技術の１つの特定の局面では、決定される形態に一致するよう合わせた曲線または表面にわたるように分配された角度センサが使われる。信号処理手順を用いて、センサが位置した点のそれぞれの座標が決定される。調査される形態を構成する点の空間的配置を推定することができる。

理論的に、基本的な取得技術を使うことを可能にする古典的な技術を、センサを作るのに使うことができる、ということにさらに注目すべきである。しかしながら、マイクロテクノロジーまたはナノテクノロジーのみがこの技術を発展させることを可能にできる。

実際に、マイクロテクノロジーまたはナノテクノロジーは、曲線および／または表面が決定されるデバイスの重量と比較して無視できるような重量であるセンサを使うことを可能にする。従って、何らかの材料を、その材料の当初の機械的特性の実質的な影響なく基本的な取得技術を使うように変形させることができる。

さらに、マイクロテクノロジーまたはナノテクノロジーは、かなり多くの測定点、つまり何百点あるいは何千点かそれ以上さえにもなるような点をその材料において使うことを可能にする。そして、基本的な取得技術の用途の分野を広げることを可能にする。

さらに正確には、基本的な技術の目的は、幾何学的形態、つまりこの曲線またはこの表面を、曲線または表面の点の座標の決定によって取得するプロセスであり、その状況でこのプロセスは以下のように特徴付けられる：
・センサのセットがこの形態上に置かれ、その状況でそれぞれのセンサが、このセンサの位置における曲線または表面の座標を表現する信号を供給するように提供され、
・曲線または表面のモデルが選択され、
・上記信号に基づいて、モデルのパラメータが決定され、そして、
・これらのパラメータに基づいて、幾何学的形態の点の空間的配置が決定される。

基本的な取得技術の１つの第１の実施形態では、センサが、取得される形態に一致できる硬質の材料と変形可能材料から作られたサポートに固定される。このサポートはライン（曲線）または表面を形成することができる。

基本的な技術の第１の実施形態の１つの変形ではサポートは柔軟である。この場合、取得された形態が１つまたはそれ以上の最大空間的周波数を持っているならば、またセンサの数が単位長さ当たりまたは単位面積当たり少なくとも最大周波数の値の２倍に等しいならば、センサを用いて曲線または表面を局所的にサンプリングすることが可能である。

基本的な取得技術の第２の実施形態では、センサはお互いから機械的に独立しており、取得される形態はセンサによって供給された信号に基づいて徐々に再構築される。これは、例えば異なったセンサが同じサポート上にない時の場合である。

基本的な取得技術では、硬質の対象物を規定する曲線または表面の形態が取得できる。好都合に、硬質の材料と変形可能材料から作られたサポートが使われる場合には、変形可能サポートの本質的な形態を取得することも可能である。

基本的な技術では、それぞれのセンサが、隣接するセンサから隔てる距離を決定するためにさらに提供でき、そして取得される形態は徐々に再構築される。

基本的な取得技術の幾何学的形態の取得デバイスは以下を有する：
・センサのセットであって、それぞれのセンサが、該センサの位置に対する曲線または表面の方向を表現する信号を供給するために提供されるようなもの、そして、
・センサによって供給された信号のための電子的処理手段であって、それらの手段が
曲線または表面のモデルに基づいてそのモデルのパラメータ決定し、そしてこれらの座標に基づいて、幾何学的形態の点の空間的配置を決定するために提供されるようなもの、である。

基本的な取得技術のデバイスの第１の実施形態では、センサは硬質の材料と変形可能材料から作られたサポートに固定され、取得される形態に一致することができる。

基本的な取得技術のデバイスの第２の実施形態では、センサはお互いから機械的に独立している。

センサは、磁力計、および、力あるいは圧力センサ加速度計から選択できる。

基本的な取得技術は、添付された図１Ａ、図１Ｂ、図２、図３、および図４を参照して以下に提供された実施の態様の説明を読んだ後で、より良く理解されるであろう。図１Ａ、図１Ｂ、図２、図３、および図４はこの発明に関係し、「図面の簡単な説明」で説明している。

図１Ａおよび図１Ｂは、基本的な取得技術における幾何学的形態の取得デバイスの特定の実施形態の概略図である。

図１Ａと図１Ｂのデバイスは、それぞれ、対象物２ａを規定する曲線上（図１Ａ参照）および対象物２ｂを規定する表面上（図１Ｂ参照）に置かれるセンサのセット１を有する。それぞれのセンサ１は、問題となっているセンサの位置に対するこの曲線またはこの表面の方向を表現する電気信号を供給するように提供される。

センサ１は、例えば、サポート３ａ（図１Ａ参照）または３ｂ（図１Ｂ参照）に固定された加速度計または磁力計であって、前記サポートは取得されるべき形態に一致することができる硬質の材料から作られている。

図１Ａの例ではサポート３ａはラインであるのに対し、図１Ｂの例ではサポート３ｂは表面である。

図１Ａまたは図１Ｂのデバイスは、センサ１によって供給された信号を処理し、それらのセンサが位置するそれぞれの点の座標を決定し、また、それらの座標に基づいて曲線２ａまたは表面２ｂの点の空間的配置を決定するよう提供された電子的処理手段４ａまたは４ｂをさらに有する。

図１Ａまたは図１Ｂにおいては、電子的処理手段４ａまたは４ｂによって作られた計算結果の表示を可能にするディスプレイ手段５ａまたは５ｂを見ることができる。

センサ１によって作られた測定値の取得を可能にする取得手段６ａまたは６ｂも見ることができる。手段６ａまたは６ｂによって取得された測定値は電子的処理手段４ａまたは４ｂに送られる。

センサ１は、有線または無線の接続手段７ａまたは７ｂを用いて取得手段６ａまたは６ｂに接続される。

図１Ａおよび図１Ｂにおいて、それぞれの参照符号８ａおよび８ｂは、センサから情報を収集し、それぞれの測定値取得手段６ａおよび６ｂにそれを（場合によって無線接続によって）伝達するために使われる、サポートに搭載の（オプションとしての）電子回路を示す。そのサポートは、測定された形態に一致できる十分に柔軟であるような材料から作られている。見ることができるように、そのサポートは、ラインまたは表面に沿って延在することができる。いずれの場合も、サポートはまったくフリーでありうる。これは、例えば単純なひもでありうる。それどころか、このサポートは特定の柔軟な特性（例えば、最大限認定された曲線または制御された弾性）、またはまったくフリーなサポートの場合と、特定の柔軟性を備えたサポートの場合との間の中間の特性、を持ちうる。一例として、このような中間の特性を備えたサポートとして使用される弾性定規がある。

サポート上に位置したセンサは、幾何学的な情報を再生することができる。

一例として、垂直な方向に対する勾配を各々再生させることが可能な単純な加速度計を使うことができる。垂直な方向に対する２つまたは３つの勾配をそれぞれ再生する２軸または３軸の加速度計を使うこともできる。地磁気の方向に対する勾配それぞれ再生する磁力計を使うことも可能である。

基本的な取得技術では、それら（センサ）の間で幾何学的情報を再生することができるだけではなく、最も近いセンサから隔てる距離を決定することもできるようなセンサを使うことも可能である。一例として、このようなセンサは、古典的な三角測量プロセス、または経過時間計測ことによってそれらを隔てる距離を規定する無線周波数マイクロシステムによって構成することができる。材料の伸びに敏感である歪みセンサ（ストレスゲージ、磁気マイクロセンサの前のミクロ磁石の変位、など）を使うことも可能である。

最後に、材料内部に置かれた３次元またはストレスマイクロゲージが可能な力センサも使うことができる。材料が曲がることは、これらのセンサによって測定される局所的な作用力を作り出す。

以前に述べた通り、センサは電子的取得手段に電気的に接続される。情報を収集するのに必要とされる配線の数を制限するように、すべてのセンサまたはいくつかセンサの間をシリアルバスで連結することは有用でありうる。さらに、これらの取得手段に接続される処理手段は、通常は、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）のようなコンピュータである。

基本的な技術のデバイスは、以下を取得するために使うことができる：
（ａ）所定の曲線または表面の形態、例えば曲げられた切取り部分または１つの家具の表面のサイズ、
（ｂ）サポートを構成する材料の本質的な形態、例えば織物が掛かる様式が決定されるような場合におけるもの。

以下で説明する基本的な技術のプロセスは第１の場合（ａ）で有効である。これに対して、もしセンサの重量とセンサネットワークの可能な剛性（そのネットワークでは、前記剛性がセンサ間の相互接続に起因する）がサポートの材料の本質的な振る舞いを修正しないならば、第２の場合（ｂ）においてのみ有効である。これは、マイクロテクノロジーとナノテクノロジーの使用によって可能にされる。

それらのサポートの重量に対して無視できない重量をセンサが持っているような、基本的な取得技術の他のデバイスを使うことも想定しうる。しかしながら、この最後の場合では、サポートの形態の復元プロセスははるかに複雑である。

好都合に、基本的な取得技術で使われる小型化は、一般的に、縮尺の単純な係数を超えて拡大し、そして新しい実現可能性を提供する。

上記で見られるように、基本的な技術のプロセスの用途のために、サポートは、測定されるべき対象物との接触に至らしめられ。いくつかの場合を提示する。

［第１の場合：非硬質のサポート（例えばひもタイプ）］
この場合は、ひもタイプの、従ってライン、あるいはいっそう正確には曲げられた曲線を形成し、このようなサポート９を見ることができる図２によって図式的に示される。センサ１はこのサポートにその長さ方向に沿って固定される。

非硬質のサポートは、例えば織物のような材料の形態の取得に適している。例えば、織物の変形、または織物が掛かる様式を測定することが可能である。センサは、所定の静止状態、つまり、織物が完全に伸ばされ、それにより平らな部分を持つ時に、センサ間のそれぞれの距離がわかるように織物に固定される。そして２つの下位ケースが生ずる。

１ａ）センサの数が、センサによって提供されたデータが分析されるべき表面の局所的なサンプリングを提供するように十分多いケース。そのとき、例えば、加速度計と磁力計のセットが、調査された織物の表面において局所的な正接を取得することを可能にする。

シャノン(Shannon)の理論の適用によって、所定の曲線または表面を分析するのに要求される、またその曲線または表面に存在する空間的周波数を分析するのに要求されるセンサの数を推定することができる。センサの数は最大周波数の値の２倍に少なくとも等しいことになる。

もし分析される曲線よりさらに多くのセンサがあるならば、それは過度のサンプリング状態である。この場合、曲線または表面が取得できるようにするプロセスは以下の通りである。

センサを取り囲んでいるそれぞれの部分は正しいセグメントに（ライン形態のサポートの場合）、あるいは平面の１部に（表面を形成するサポートの場合）、吸収される。すべての基本の部分またはすべてのセグメントの連続的な並置によって復元がなされ、その状況で、それぞれのセグメントまたは部分は、そのセグメントまたはその部分が受け持つセンサによって供給された値によって方向付けられる。

この目的を達成するために、直線的要素を用いた復元に関する図３を参照する。ライン１０を形成するサポートを見ることができる。このサポート１０に固定されたセンサ１も見ることができる。このセンサの間で、サポートは正しいセグメント１１に吸収されている。第ｉ番目のこれらのセグメント１１と水平な方向ｈとで形成された角α_ｉも示され、その状況で、このセグメントは、このセグメントを規定している２つのセンサの１つが位置する点において調査された形態に対するある正接をなす。

１ｂ）センサは、ほば最大周波数の値の２倍の＜＜限定された＞＞数であるケース。

この場合、基本的な技術のプロセスは、もはや１ａ）のケースのような局所的な線ではないがより複雑な特定のモデルに帰することから成る。

その曲線は、例えば解析的公式によって、例えば２次または３次のベジェ(Beziers)曲線によって、またはさらには２次または３次のＢ−スプライン(B-spline)によって、モデル化される。表面に関するものとしては、ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）＝０タイプの多項式によって、ベジェ(Beziers)曲面によってモデル化することができる。

調査された曲線または表面上で局所的に測定された角度を表現する信号をセンサが供給する場合、このようにして得られた測定値は、それらの同じ局所的な角度の解析的公式に関連付けられる。ここに、前記公式は選択されたモデルから推定したものである。

このようにして得られた連立方程式の解は、モデルのパラメータの概算を提供する。この場合、測定された表面と曲線が、使われる基本的な技術のデバイスのセンサの数と矛盾しない曲線の基準、または空間的周波数を満足させなければならない、ということに注目すべきである。この目的を達成するために、上記の段落１ａに言及する。

純粋に情報として、また決して限定的としてではないが、取得された表面の計算プロセスの例を、直接の計算の場合において以下に提供する。

ここでは、ｚ＝ｆ（ｘ，ｙ）が求める表面の方程式である。点Ｍｉにおけるセンサの測定値を、Ｐｉ１，Ｐｉ２．．．と表す。ＡＣｉを点Ｍｉの既知の曲線横座標とする。

センサは、例えば、Ｍｉで局所的な接平面の垂直方向と地磁気に対する勾配の値を与え、その状況で、これらのセンサは問題となっている例では加速度計と磁力計である。これらの値は求められる表面における局所的な正接に変換される。

求められるこの表面は、以下の３つの連立方程式を解くことによって決定される：
Ｐｉ１＝ｄｆ（ｘｉ，ｙｉ）／ｄｘｉ
Ｐｉ２＝ｄｆ（ｘｉ，ｙｉ）／ｄｙｉ
点（ｘｉ，ｙｉ）＝ＡＣｉにおける曲線横座標。

この連立方程式では、Ｐｉ１とＰｉ２は正接に対応し、ＡＣｉは調査される表面の変形の前のセンサの相対位置に対応する。

純粋に情報として、また決して限定的としてではないが、逆の計算の場合で取得される表面の計算に対する、基本的な技術のプロセスの他の例を以下に提供する。

この計算は、いくつかのステップを必要とする。つまり：
・ステップ１：以下の式によって解釈されるパラメータｑに対し仮説が作られる：
Ｚ＝ｆ(ｘ，ｙ，ｑ０)
ここにｑ０は、曲線の最初の代表値を規定する最初のパラメータのベクトルである。
・ステップ２：この式を使って、局所的な正接の価の推定測定値Ｒｉが決定される。例えば：
Ｒｉ１＝ｄｆ（ｘｉ，ｙｉ，ｑ０）／ｄｘ（局所的に正接を計算）
・ステップ３：点（ｘｉ，ｙｉ）に位置すると想定した角度センサからの出力の推定測定値Ｅｉも決定される。
・ステップ４：ステップ２および３で得られた結果を使って、センサの実際の出力Ｐｉとそれらの推定値、Ｅｉとの間の距離が計算される。
・ステップ５：もし計算された距離が前もって定めた敷居値、例えばセンサによって測定された値の１％に等しい値を下まわるならば、結果が表示される。
・ステップ６：もしこの距離がこの前もって定めた敷居値以上かそれに等しいならば、新しいベクトルｑ１に置き換えることによってベクトルｑ０を更新するために、古典的な方法（例えば勾配降下法）が使われる。その新しいベクトルは、第１のくり返しにおける曲線または表面のパラメータのベクトルであり、そして第２のステップはこの新しいベクトルによって繰り返される。

［第２の場合：サポートが硬質］
この場合は、ライン１２の形態と一致するサポートを示し、そしてセンサ１を有している図４によって、非限定的な例によって示される。その状況で、センサ間の間隔の長さは最大の測定可能な曲線に関係し、サポートが作られる予め歪みを与えた材料の剛性特性に依存する。このようなサポートは本質的な曲線特性を持っている。それは例えば、写真ネガのロールでありうる。

この場合、このプロセスは、上記の段落１ｂで説明したプロセスに類似している。

しかしながら、この第２の場合では、サポートのために使われる材料本来の特性を考慮する数学的モデルを優先して選択することができる。

このような基本的な取得技術は２つの利点を持っている。一方では、要求されるセンサの数が、場合によっては材料の幾何学的なモデルに適した最適な限界にまで限定されうる。他方では、基本的な取得技術のデバイスの取り扱いが、サポートの剛性特性によってより容易にされる。

［第３の場合：それぞれの測定点が、その最も近い隣のものとの距離を測定するための手段を持つ］
この第３の場合では、測定点の１つから、求める全部の形態を角度情報と距離情報とに基づいて徐々に再構築することができるので、復元のプロセスは実際にはもっと単純である。

第１の近似では、２つの測定点の間の完全な並進ベクトルを持つことができ、そしてそれらの２点の間に３つの次元を持つことができるはずである。一般にそれは、測定されるベクトルの方向（１から３の自由度）であり、このベクトルのノルム(norm)である。

［第４の場合：センサの物理的なサポートが除去される］
センサはここではお互いから機械的に独立している。この場合、測定点は取得されるべき表面の種々の点に置かれる。このような表面は、例えば家またはモニュメントの屋根の表面でありうる。

表面は、上記段落３で説明したように、測定値を用いて徐々に再現される。

さらに、取得された表面上の推測的である情報（例えば、表面が平らなセグメントからのみ構成されるという事実、またはこの表面の最大曲線が既知の値と等しいという事実）は、測定点の数が限定され、すべてのデータを再構築することを可能にし、その状況で、推定と知られる情報を頼りにすることは、（例えば、所定の次数（度数）の、または直線部分に分解できる曲線の多項式を用いて）補間法技術によって解釈（翻訳）される。

以下は基本的な取得技術の種々の利点である：
・３次元におけるデータ取得システムにつながり、処理しやすく、使いやすい；
・安く、古典的なセンサを使うことを許容し、この発明のデバイスを低コストで作ることを可能にする；
・織物や紙のような軽い材料上での測定と相性がよく、従ってそのような材料に適用できる；
・基本的な取得技術のデバイスは、最初に使われた材料に統合するか、または既に使用中の材料に追加することができる；
・基本的な取得技術のデバイスは、種々の大きさの用途に適合させることを許容する拡大縮小可能性を持つ；
・時間の関数として曲線または表面の形態の変動に追随することができる。

純粋に情報として、また決して限定的としてではないが、以下はこの発明の他の例である。

鉛直面に置かれた車輪（図示しない）の周囲に、基本的な取得技術のデバイス（ライン形態サポート）が置かれ、その長さは少なくともこの車輪のパラメータと等しい。

使われるセンサは加速度計であり、お互いの距離ｄでデバイス上に規則的に置かれる。それぞれの測定点によって測定された角度は垂直方向に対する勾配に対応しており、前記勾配は一の点から次の点までΔα＝ｄ／Ｒの変化をする。ここに、Ｒは車輪の半径である。

しかしながら、このようなデバイスは局所的な変形、例えば空気の抜けたタイヤの平らな部分をも測定し、その状況では、その部分は地面に接触している部分である。

純粋に情報として、また決して限定的としてではないが、以下は基本的な取得技術のさらに他の例である。

＜＜フレックス＞＞(flex)のようなフレキシブルプリント回路(flexible printed circuit)で構成されたサポートが使われる。このフレキシブルプリント回路は、例えば２メートルの長さで、１ｃｍまたは２ｃｍの幅を持つ。

一定間隔、例えば１センチメートル毎または２ｃｍ毎または５ｃｍ毎で、４つのセンサのセット、例えば２つの加速度計と、地磁気に対し感応性である２つの磁力計とが、回路（例えばリボン形状）上に平らに置かれる。一つのタイプのセンサを使うことができ、そのタイプは（得られるデバイスの性能上の制限により）交換することができる。あるいは、他のタイプのセンサを使うことができる。

センサはデジタル出力モデルであるか、または逆にアナログ出力モデルである。

その情報は、Ｉ２Ｃタイプバスによりフレキシブル回路の長さ方向に沿って集められる。それはＩ２Ｃインタフェースを介して集められ、ＲＳシリアル接続部、またはパラレル接続部、またはＵＳＢインタフェース、に送られるか、あるいは、ブルートゥース(Bluetooth) またはＷｉＦｉタイプの無線接続を介して送信される。最終的にそれは、上述のプロセスの１つを用いて処理が行われるＰＣに到達する。

その結果は３Ｄディスプレイソフトウェアにおいて使用されるか、またはデジタルマシンを指示するように使用される。
フランス特許出願番号０５５０６２０号明細書 米国特許第６６４０２０２号明細書

従来技術に対する基本的な技術によって提示された重要な利点にもかかわらず、この技術は、センサ間の距離に変化を起こすような変形を形態が受けている時に、それ自体、形態の取得の問題を簡単に解決することを可能にしない。このケースは、例えば人体の形態を決定する時（センサの弾性サポートとしての皮膚が人体の変形に追随する場合）に起こる。

特許文献２は他の既知の従来技術を開示している。弾性表面の形態を決定することを許容するデータ収集が、フィレット(fillet)形状に弾性の構造上に置かれたセンサを使って実行される。この実施形態は、センサのための無線周波数位置決めの使用を提案した。従って、測定点が存在するのと同程度の多さの発信器−受信器に電力を供給するために、強力なソース（発信器）を有することが必要である。それぞれの測定ノードに対して、オンボードデジタル知能を、形態が決定されるべき対象物に取り付けることが必要である。しかも、このデータ取得システムは基準の存在を必要とする。そのために、このようなシステムは使うのが難しい。

本発明は従来技術の不利点を持っていない。

本発明は、前に言及した基本的な取得技術の本質的な特性のすべてを使う。本発明に特有な追加の特性は、取得されるべき形態を規定する材料の変形を測定するために使われる手段に関係する。

従って本発明は、変形可能材料によって規定された幾何学的形態の取得プロセスであって、幾何学的形態が変形可能材料の変形によって変形され、前記プロセスは、
・幾何学的形態の異なった位置に、センサのセットを置き、その状況で幾何学的形態の方向を表現する信号をその位置に供給するようにセンサを提供する段階、
・前記形態のモデルを選択する段階、
・センサによって供給された信号に基づいて、モデルのパラメータを決定する段階、
・センサをお互いに隔てる距離を測定する段階、
・モデルと、センサをお互いに隔てる距離測定値とのパラメータに基づいて、前記幾何学的形態の点の空間的配置を決定する段階、
から成る各段階を有し、さらに前記プロセスは、以下の段階、
センサが、取得される幾何学的形態のすべてまたは一部に一致し、幾何学的形態を規定する材料の変形に追随することができる固体弾性材料から作られたサポートに固定され、その状況で前記サポートが、取得される幾何学的形態に一致する固体弾性材料において曲げられたジグザグの形状の少なくとも１つの要素を備え、さらにセンサがジグザグ要素の連続したセグメント上に置かれる段階を、さらに有することを特徴とするプロセス、に関連している。

本発明の１つの追加の特徴においては、ジグザグの形状にある要素の連続したセグメントの上に置かれたセンサは、センサの少なくとも１つの配列を構成する。

他の本発明の追加の特徴においては、前記サポートは、固体弾性材料において曲げられた少なくとも２つのジグザグ要素を備えており、その状況で、少なくとも１つのジグザグの形状にある第１の要素が第１の方向に向けられ、少なくとも１つのジグザグの形状にある第２の要素が第１の方向と異なった第２の方向に向けられる。

さらに他の本発明の追加の特徴においては、前記第１の方向は実質的に第２の方向と垂直である。

さらに他の本発明の追加の特徴においては、前記サポートは、少なくとも２つの弾性のリボンから構成され、その状況で、それぞれの弾性のリボンは、それを構成する固体材料において曲げられたジグザグの形状にある少なくとも１つの要素を備え、さらにリボンは２つの異なった方向に分配され、またセンサはジグザグ要素の連続したセグメントの上に置かれる。

さらに他の本発明の追加の特徴においては、前記２つの異なった方向は実質的に垂直である。

さらに他の本発明の追加の特徴においては、取得される形態は１つまたはそれ以上の最大空間的周波数を持ち、センサの数は、単位長さ当たりまたは単位表面積当たりで、最大周波数の２倍の値に少なくとも等しく、さらに前記形態はセンサを用いて局所的にサンプリングされる。

さらに他の本発明の追加の特徴においては、幾何学的形態は、変形可能対象物の制限を設定する形態である。

さらに他の本発明の追加の特徴においては、幾何学的形態は、変形可能対象物内で規定された形態である。

さらに他の本発明の追加の特徴においては、幾何学的形態は、曲線または表面である。

本発明はまた、変形可能材料によって規定された幾何学的形態の取得デバイスであって、幾何学的形態が変形可能材料の変形によって変形され、それは、
・センサのセットであって、１つのセンサが幾何学的形態の方向を表現する信号をその位置に供給するように提供されるようなセンサのセットと、
・センサによって供給された信号のための電子的処理手段と、
を有し、さらにこれらの手段は、
＊幾何学的形態の１つのモデルに基づいて、モデルのパラメータを決定し、
＊センサをお互いに隔てる距離を測定し、
＊決定されたモデルとセンサ間の距離の測定値とのパラメータに基づいて、前記幾何学的形態の点の空間的配置を決定する、
ように提供され、さらに、
＊前記センサは、取得される幾何学的形態のすべてまたは一部に一致し、幾何学的形態を規定する材料の変形に追随することができる固体弾性材料から作られたサポートに固定され、その状況で前記サポートが、取得される幾何学的形態に一致する固体弾性材料において曲げられたジグザグの形状の少なくとも１つの要素を備え、さらにセンサがジグザグ要素の連続したセグメント上に置かれる、ことを特徴とする幾何学的形態の取得デバイス、にも関連している。

本発明の一部として、センサは、加速度計、磁力計、力センサ、および圧力センサから選択される。

本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照して作られた好ましい実施形態を読むことによって、明確になるであろう。

図５は、幾何学的形態を規定する材料が静止している（変形なし）ケースに、幾何学的形態の変形が追随することを許容する測定値を取得することが可能な、本発明の構成の第１の例を示す。

本発明の構成は、取得される幾何学的形態（この場合矩形Ｒ）に一致する固体弾性材料から作られたサポートＭ、サポートＭにおいて好ましくは曲げられたジグザグ要素Ｚ１，Ｚ２、および、ジグザグ要素に取り付けられたセンサ１を有する。ジグザグ形態にある１つの要素は、センサ１が（縫い付けられたり、接着されたり、などにより）固定される一連のセグメントｓの形態にある。セグメントｓは、例えば小さな硬質の要素でありうる。ジグザグ要素は、サポートＭの固体弾性材料において曲げられ、サポートＭの固体弾性材料の変形に追随することができる（図６および図７のジグザグの変形を参照）。１つの特定の実施形態では、その使用について後で明らかすることになるセンサｘが一列に並べられ、そして弾性サポートＭの一側に固定される。弾性サポートＭを構成する変形可能材料としては、例えばゴム、またはゴムひもを含んだ柔軟な織物が可能である。好ましくは、単一のセンサ１がジグザグ要素のセグメントｓに固定される。図５の実施形態では、ジグザグの形態にある同じ要素の連続したセグメント上に位置するセンサが、配列を形成する。本発明の他の実施形態では、センサは異なったセグメントｓ上の任意の位置を有し、配列を形成せず、その状況で、構築される唯一の条件は、異なったセグメント上のそれら位置を識別することである。センサ１はセグメント１に縫い付けられるか接着される。他の実施形態はセンサ補正、特に、小さなミニチュア対象物を織物に挿入するための最近の既知の技術にも可能である。

図６および図７は、それぞれ、形態を規定する材料が第１の方向に伸ばされる（図６の水平方向の離隔）ケース、および形態を規定する材料が第２の方向に伸ばされる（図６の垂直方向の離隔）ケース、に幾何学的形態の変形が追随することを許容する測定値を取得することが可能な、本発明の構成の第１の例をそれぞれ示す。図６のケースでは、形態Ｒの、従ってサポートＭの離隔は水平であり、図７のケースでは、形態Ｒの、従ってサポートＭの離隔は垂直である。両方の場合で、ジグザグ要素は、弾性材料Ｍの変形に追随するその能力に因って変形している。第１のケース（図６）ではジグザグ形態は伸び、第２のケース（図７）ではジグザグ形態は締まる。

従って、それぞれのセンサ１によって、例えば矩形Ｒの長辺に対して測定された角度は、材料の変形によって、そしてエッジの方向によって変化する。従って、種々のセンサに対して作られたこの角度を読むことは、識別されるジグザグ形態、従って決定されるセンサ間の距離の伸びること（図６）あるいは締まること（図７）を許容する。従って、上述の幾何学的形態の取得に関する基本的な技術のステップに関連した、センサを隔てる距離の決定は、その変形にかかわらずに求める形態を取得することを好都合に許容する。前述したセンサｘは、センサ間距離の計算の簡略化を好都合に許容する。図５〜図７に示すように、センサｘは、予め選択された一方向、例えば矩形Ｒの長辺に平行な方向、における形態の変形に追随する。好ましくは、それぞれのセンサｘは、さらに同じジグザグ要素の２つの隣接するセンサを隔てる中間点の垂直軸に置かれる。

図５〜図７で示されたような構成により、水平および垂直の軸において実質的に等しい伸びの場合では、それぞれのセンサによって測定される方向が保存される。これは不利点を示す。この不利点を克服するために、他の構成が想定される。図８および図９はこれらの他の構成に対応する。

従って、図８は、幾何学的形態の変形が追随することを許容する測定値を取得することが可能な、本発明の構成の第２の例を示す。ジグザグ要素Ｚ１ａ，Ｚ１ｂ，Ｚ１ｃ，Ｚ１ｄ，Ｚ１ｅが固体弾性材料Ｍにおいて第１の方向に曲げられるのに対して、ジグザグ要素Ｚ２ａ，Ｚ２ｂ，Ｚ２ｃ，Ｚ２ｄ，Ｚ２ｆ，Ｚ２ｇ，Ｚ２ｈは固体弾性材料Ｍにおいて第２の方向に曲げられ、その状況で、ジグザグ要素のそれぞれのセグメントｓはセンサ１を備えている。

図９は、幾何学的形態の変形が追随することを許容する測定値を取得することが可能な、本発明の構成の第３の例を示す。センサの弾性サポートは、ここでは、弾性材料から作られたリボンＴで構成されている。それぞれのリボンＴは、センサ１が設置された少なくとも１つのジグザグ要素を備えている。弾性のリボンＴは、垂直か垂直でない２つの主軸（図９の例ではこれらの軸は垂直である）において、変形可能材料の表面上、または変形可能材料（矩形Ｒ）内に分配される。これらのリボンは、それらの形状の要因に因って異方性の伸びを経験し、そして両軸における同一の離隔のケースでさえも、センサの測定値が上で述べたように使われうる。

基本的な取得技術における曲線の取得デバイスの一例を示す概略図である。 基本的な取得技術における表面取得デバイスの一例を示す概略図である。 基本的な取得技術におけるセンサが設置された非硬質のワイヤーサポートの形態における曲線の取得デバイスの概略図である。 曲線の取得デバイスの概略図であって、そこでは、２つのセンサ間の曲線のそれぞれの点が１つの正しいセグメントに吸収される。 基本的な取得技術で使うことができる硬質のサポートの概略図である。 幾何学的形態を規定する材料が静止している（変形なし）ケースに、幾何学的形態の変形が追随することを許容する測定値を取得することが可能な、本発明の構成の第１の例を示す。 幾何学的形態を規定する材料が第１の方向（水平）に伸ばされるケースに、幾何学的形態の変形が追随することを許容する測定値を取得することが可能な、本発明の構成の第１の例を示す。 幾何学的形態を規定する材料が第２の方向（垂直）に伸ばされるケースに、幾何学的形態の変形が追随することを許容する測定値を取得することが可能な、本発明の構成の第１の例を示す。 幾何学的形態の変形を許容する測定値を取得することが可能な、本発明の構成の第２の例を示す。 幾何学的形態の変形を許容する測定値を取得することが可能な、本発明の構成の第３の例を示す。

符号の説明

１ センサ
２ａ、２ｂ （変形可能）対象物
４ａ、４ｂ 電子的処理手段
Ｍ サポート
Ｒ 矩形
ｓ セグメント
Ｔ 弾性のリボン
ｘ センサ
Ｚ１，Ｚ２ ジグザグ要素
Ｚ１ａ〜Ｚ１ｅ ジグザグ要素
Ｚ２ａ〜Ｚ２ｈ ジグザグ要素

Claims (17)

1. 変形可能材料によって規定された幾何学的形態の取得プロセスであって、幾何学的形態が変形可能材料の変形によって変形され、前記プロセスは、
   ・幾何学的形態の異なった位置に、センサ（１）のセットを置き、その状況で幾何学的形態の方向を表現する信号をその位置に供給するようにセンサを提供する段階、
   ・前記形態のモデルを選択する段階、
   ・センサによって供給された信号に基づいて、モデルのパラメータを決定する段階、
   ・センサをお互いに隔てる距離を測定する段階、
   ・モデルと、センサをお互いに隔てる距離測定値とのパラメータに基づいて、前記幾何学的形態の点の空間的配置を決定する段階、
   から成る各段階を有し、前記プロセスは、取得される幾何学的形態に一致する固体弾性材料において、少なくとも１つの要素をジグザグ（Ｚ１、Ｚ２）の形状に曲げる段階を含み、ジグザグの形状の前記要素が、その上に前記センサ（１）が固定された硬質の要素が連続して形成されたものである、プロセス。
2. 前記硬質の要素上に固定された前記センサ（１）は、センサの少なくとも１つの配列を構成することを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
3. 少なくとも２つのジグザグの要素（Ｚ１、Ｚ２）は、固体弾性材料において曲げられており、その状況で、少なくとも１つの第１のジグザグ要素が第１の方向に向けられ、少なくとも１つの第２のジグザグ要素が第１の方向と異なった第２の方向に向けられることを特徴とする請求項１または２に記載のプロセス。
4. 前記第１の方向は実質的に第２の方向と垂直であることを特徴とする請求項３に記載のプロセス。
5. 前記固体弾性材料は、少なくとも２つの弾性のリボン（Ｔ）から構成され、その状況で、それぞれの弾性のリボンは、それを構成する固体弾性材料において曲げられたジグザグの形状にある少なくとも１つの要素を備え、さらにリボン（Ｔ）は２つの異なった方向に分配されることを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
6. 前記２つの異なった方向は実質的に垂直であることを特徴とする請求項５に記載のプロセス。
7. 取得される形態は１つまたはそれ以上の最大空間的周波数を持ち、センサの数は、単位長さ当たりまたは単位表面積当たりで、最大空間的周波数の２倍の値に少なくとも等しく、さらに前記形態はセンサを用いて局所的にサンプリングされることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のプロセス。
8. 幾何学的形態は、変形可能対象物（２ａ、２ｂ）の制限を設定する形態であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のプロセス。
9. 幾何学的形態は、変形可能対象物内で規定された形態であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のプロセス。
10. 幾何学的形態は、曲線または表面であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のプロセス。
11. 変形可能材料によって規定された幾何学的形態の取得デバイスであって、幾何学的形態が変形可能材料の変形によって変形され、前記取得デバイスは、
    ・センサ（１）のセットであって、１つのセンサが幾何学的形態の方向を表現する信号をその位置に供給するように提供されるようなセンサ（１）のセットと、
    ・センサによって供給された信号を処理するための電子的手段（４ａ）と、
    を有し、さらにこれらの手段は、
    ＊幾何学的形態の１つのモデルに基づいて、モデルのパラメータを決定し、
    ＊センサをお互いに隔てる距離を測定し、
    ＊決定されたモデルとセンサ間の距離の測定値とのパラメータに基づいて、前記幾何学的形態の点の空間的配置を決定する、
    ように提供され、さらに、
    ジグザグ（Ｚ１、Ｚ２）の形状の少なくとも１つの要素が、取得される幾何学的形態に一致する固体弾性材料において曲げられ、ジグザグ形状の前記要素が、その上にセンサ（１）が固定された硬質の要素が連続して形成されたものである、幾何学的形態の取得デバイス。
12. 硬質の前記要素の連続部上に置かれた前記センサ（１）は、センサの少なくとも１つの配列を形成することを特徴とする請求項１１に記載のデバイス。
13. 少なくとも２つの前記ジグザグ要素（Ｚ１、Ｚ２）が、前記固体弾性材料において曲げられ、その状況で、少なくとも１つの第１のジグザグ要素が第１の方向に向けられ、少なくとも１つの第２のジグザグ要素が第１の方向と異なった第２の方向に向けられることを特徴とする請求項１１または１２に記載のデバイス。
14. 前記第１の方向は実質的に第２の方向と垂直であることを特徴とする請求項１３に記載のデバイス。
15. 前記固体弾性材料は、少なくとも２つの弾性のリボン（Ｔ）から構成され、その状況で、それぞれの弾性のリボンは、それを構成する固体材料において曲げられたジグザグの形状にある少なくとも１つの要素を備え、さらにリボン（Ｔ）は２つの異なった方向に分配されることを特徴とする請求項１１に記載のデバイス。
16. 前記２つの異なった方向は実質的に垂直であることを特徴とする請求項１５に記載のデバイス。
17. 前記センサは、加速度計、磁力計、力センサ、および圧力センサから選択されることを特徴とする請求項１１から１６のいずれか１項に記載のデバイス。

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