JPH03185306A - 3次元形状データ作成装置及び3次元形状データ作成方法 - Google Patents

3次元形状データ作成装置及び3次元形状データ作成方法

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JPH03185306A JP1324992A JP32499289A JPH03185306A JP H03185306 A JPH03185306 A JP H03185306A JP 1324992 A JP1324992 A JP 1324992A JP 32499289 A JP32499289 A JP 32499289A JP H03185306 A JPH03185306 A JP H03185306A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 A産業上の利用分野 本発明は3次元形状データ入力方法に関し、特に光学式
3次元形状測定装置でCA D ((osputera
ided design)又はCA M (compu
ter aided sanufacturing)等
に用いる3次元形状データを入力する場合に通用して好
適なものである。
B発明の概要 本発明は、3次元形状データ入力方法において、測定光
がほぼ反射しないようにした被測定物体の所望の計測部
分を測定光が反射するようにしたことにより、光学式3
次元形状測定装置を用いて被測定物体の所望の計測部分
についての3次元形状データを高い精度で入力し得る。
C従来の技術 従来、例えばCADの手法を用いて自由曲面をもった物
体の形状をデザインする場合(geogeetricm
odeling )、デザイナはまず所望の物体を表す
モックアツプ等のモデルを作威し、3次元形状測定装置
を用いてこのモデルの3次元形状データをCADシステ
ムに入力する。これによりCADシスチムエで3次元形
状データを基にデザイン処理することにより、CADシ
ステムのみで物体の形状をデザインする場合に比較して
高能率で所望の物体形状をデザインし得るようになされ
ている。
この3次元形状測定装置としては3角測量原理に基づく
光学的曲面形状計測法を用いるようになされたものがあ
る。
−JG的な光学式3次元形状測定装置では、いわゆる光
切断法が用いられており、この場合まず測定対象となる
物体上にスリット光を走査する。この状態はテレビジョ
ンカメラで撮影されており、この結果カメラの視線方向
に垂直な面に格子座標を設定し、各座標点に対応する物
体の高さデータをプロットしてなる画像データによって
、3次元形状データを得るようになされてる。
D発明が解決しようとする問題点 ところがこのようにしてCADシステムに入力される3
次元形状データは、測定対象となる物体の形状に関係な
く−様なメツシュ状の座標を表すデータとなる。このた
め測定精度を向上しようとすると、各座標点を要求され
る物体形状の最も細かな座標密度で測定する必要があり
、全体としてデータ量が膨大になる。
このようにデータ量が膨大になるとCADシステムへの
入力が困難になる問題があり、またこのためメツシュ状
の座標密度を粗くしてCADシステムに入力し得るよう
にすると、デザイナが意図した形状の特徴的な部分(い
わゆる特徴線)が正し−くデータとして表されないおそ
れが生じ、デザイナのデザイン作業に有効な特徴線の抽
出が容易でないことから、CADシステムの利用効率が
劣化するおそれがあった。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、光学式3
次元形状測定装置を用いてデザイナの意図する被測定物
体の計測部分について3次元形状データを高い精度で入
力し得る3次元形状データ入力方法を提案しようとする
ものである。
E問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため本発明においては、光学式
3次元形状測定装21を用いて被測定物体3の3次元形
状データDT、。を得る3次元形状データ入力方法RT
Oにおいて、被測定物体3を測定光LA、LBがほぼ反
射しない状態に加工しくSPI、5P2)、その加工後
の被測定物体3の所望の計測部分を測定光LA、LBが
反射する状態に加工しく5P3)、光学式3次元形状測
定装置1を用いて被測定物体3の3次元形状データDT
=e*を得るようにした。
1作用 測定光LA、LBがほぼ反射しないようにした被測定物
体3の所望の計測部分を測定光LA、LBが反射するよ
うにしたことにより、光学式3次元形状測定装置1を用
いてデザイナの意図する被測定物体3の所望の計測部分
についての3次元形状データDT3□を必要最小限のデ
ータ量かつ高精度で入力し得る。
G実施例 以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。
(G1)光学式3次元形状測定装置の構成第2図におい
て、1は全体として本発明による3次元形状データ入力
方法に用いる光学式3次元形状測定装置を示し、いわゆ
る光切断法によりそれぞれ第1及び第2のスリット光源
2A、2Bから被測定物体3に測定光LA、LBを照射
し、この結果被測定物体3上に照射されるメツシュ状の
明線をCCD (charge coupled de
vice)カメラ4で撮像し、この明線の各部の輝度情
報に基づいて3次元形状データを測定し得るようになさ
れている。
なおこのCCDカメラ4はそのレンズ光軸1が被測定物
体3を載置した平面5に対して垂直になるように配置さ
れ、また第1及び第2のスリット光源2A、2BはCC
Dカメラ4からの距離及び平面5からの距離がそれぞれ
等しくかつレンズ光軸1を中心に対称となる位置に配置
されている。
この第1及び第2のスリット光源2A、2Bはレーザ制
御回路6から入力されるレーザ制御信号CLIIA s
 CL□に応じて発光駆動される。また第1及び第2の
スリット光源2A、2Bは、回転ステージ7A、7B上
に取り付けられており回転ステージ制御回路8から入力
される回転ステージ制御信号C5tAs Csrmに応
じた角度θで矢印a及びbで示すように回動制御され、
これによりレーザスリット光でなる測定光LA、LBで
被測定物体3上にメツシュ状の明線を照射する。
実際上このレーザ制御回路6及び回転ステージ制御回路
8はコンピュータ構成の形状データ作成制御回路9から
入力されるレーザ制御信号SLD及び投光角度制御信号
SSGに応動動作するようになされており、また回転ス
テージ制御回路8は回転ステージ7A及び7Bの投光角
度を表わす投光角度信号S1を画像合成回路10に送出
する。
この画像合成回路10はCCDカメラ4から得られるビ
デオ信号Sv6及び回転ステージ制御回路8から得られ
る投光角度信号SSGに基づいて、画像合成処理を実行
しこの結果得られる合成画像データDT工。を形状デー
タ作成制御回路9に送出する。
これにより形状データ作成制御回路9は合成画像データ
DT+msに基づいて3次元形状データDT’ssを作
成し、これをCADシステム11に送出する。
かくしてCADシステム11において入力された3次元
形状データD’rssで直接面を作成し、被測定物体3
に照射される−様なメツシュ状の明線の交点でなる各測
定点を通るようなスプライン曲線を形成すれば、第3図
に示すようなワイヤーフレームFRMを有する自由曲面
形状で被測定物体3を表示することができる。
(G2) 3次元形状データ入力方法の実施例この実施
例においては、第1図に示すような3次元形状データ入
力手順RTOを実行して、上述した光学式3次元形状測
定装置1を用いて被測定物体3のうち特徴線等のように
特にデザイナが意図し、入力を所望する形状部分の3次
元形状データDTso*を得るようになされている。
すなわちこの実施例の3次元形状データ入力手111i
RTOでは、光学式3次元形状測定装W1.lが黒色物
体や黒色面のように測定光LA、LBがほぼ反射しない
場合には、CCDカメラ4から得られるビデオ信号S□
中の輝度情報が検出できないことにより計測が不可能に
なることを利用して、予めモックアツプ等のモデルを測
定光LA、LBがほぼ反射しないようにし、このモック
アツプのうちデザイナが所望する形状部分について測定
光LA、LBが反射するようにした後従来同様に光学式
3次元形状測定装置1を用いて3次元形状データDT、
□を得ることを原理としている。
実際上デザイナは3次元形状データ入力手順RToに入
ってステップSPIにおいて、デザインすべき物体を表
すモックアツプ等のモデル形状作成処理を実行し、次の
ステップSP2において作成されたモデル形状に基づい
て例えば黒色発泡ウレタン等でモックアツプを形成する
続いてステップSP3において、デザイナは作成された
モックアツプの形状のうち、特徴線等のように特に入力
を所望する形状部分について白色塗料を塗布したり又は
白色テープを接着する手法で白色マーキングし3次元形
状データとしての入力形状部を指定する。
次にデザイナは上述のようにして前処理が施されたモッ
クアツプを被測定物体3として上述した光学式3次元形
状測定装置1内に配置し、これにより3次元光計測処理
を実行する。
なおこのとき光学式3次元形状測定装置flの形状デー
タ作成制御回路9では入力される合成画像データD T
 t□のうち、ステップSP3において白色マーキング
された部分に対応するデータのみを抽出する。
またこれに加えて形状データ作成制御回路9では、次の
ステップSP5において上述の抽出結果でなる合成画像
データDT1□、から3次元形状データDT、、、を得
ると共に白色マーキング以外の領域についてのデータを
不要データとして削除する。
このようにして光学式3次元形状測定装置1から得られ
る3次元形状データDTsa。は、デザイナの所望する
特徴線等を含んだ必要最小限のデータ量でなり、デザイ
ナは次のステップSP6において容易にCADシステム
11に入力し得、この3次元形状データDTsoaから
特徴線として適当な値になるように指定することにより
、スプライン関数やベジェ式で表される空間曲線を生成
することができる。
さらにデザイナはこのようにして得られる空間曲線から
、特願昭60−277448号、特願昭60−2908
49号等で開示されているような自由曲面を生成するこ
とができ、必要に応じてこの自由曲面からモデル形状を
任意に変形してデザイン作業を実施したり、このデザイ
ン作業により得られる自由曲面データを用いて曲面加工
データを作威し得、この後ステップSP8において当該
3次元形状データ入力手順RTOを終了する。
以上の方法によれば、黒色発泡ウレタン等でモックアツ
プを形成し、特徴線等のようにデザイナが特に所望する
形状部分について白色塗料を塗布したり又は白色テープ
を接着して白色マーキングした後、光学式3次元形状測
定装置を用いて計測するようにしたことにより、デザイ
ナの意図する被測定物体の所望の計測部分についての3
次元形状データを必要最小限のデータ量かつ高精度で入
力し得る3次元形状データ入力方法を実現できる。
かくするにつき、モックアツプを黒色発泡ウレタン等で
形成すると共に、入力を所望する形状部分について白色
マーキングを施すのみの簡易な手順で、自由曲面作成方
法等でなる3次元CADシステムに通した3次元形状デ
ータ入力方法を実現できる。
(G3)他の実施例 (1)  上述の実施例においては、モックアツプを黒
色発泡ウレタン等で形成するようにした場合について述
べたが、本発明はモックアツプに限らず被測定物体自体
を透明体で形成して無反射コーティングするようにした
り、また黒色塗料で梨地の表面処理を施すようにしても
良い。
(2)上述の実施例においては、光学式3次元形状測定
装置として第2図に示す構成のものを用いた場合につい
て述べたが、本発明はこれに限らず、要はCCDカメラ
やテレビジョンカメラを用いて非接触で3次元形状を光
学的に測定するものに広く適用し得る。
(3)上述の実施例においては、本発明をCADシステ
ムで用いる3次元形状データを入力する場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、コンピュータグラフィ
ックシステム等に用いる3次元形状データを入力する場
合にも広く適用し得る。
H発明の効果 上述のように本発明によれば、測定光がほぼ反射しない
ようにした被測定物体の所望の計測部分を測定光が反射
するようにしたことにより、光学式3次元形状測定装置
を用いてデザイナの意図する被測定物体の所望の計測部
分についての3次元形状データを必要最小限のデータ量
かつ高精度で入力し得る3次元形状データ入力方法を実
現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による3次元形状データ入力方法の一実
施例を示すフローチャート、第2図はその3次元形状デ
ータ入力方法で用いる光学式3次元形状測定装置を示す
路線図、第3図は3次元形状データの入力例を示す路線
図である。 l・・・・・・光学式3次元形状測定装置、2A、2B
・・・・・・スリット光源、3・・・・・・被測定物体
、4・・・・・・CCDカメラ、6・・・・・・レーザ
制御回路、7A、7B・・・・・・回転ステージ、8・
・・・・・回転ステージ制御回路、9・・・・・・形状
データ作成制御回路、lO・・・・・・画像合成回路、
11・・・・・・CADシステム。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  光学式3次元形状測定装置を用いて被測定物体の3次
    元形状データを得る3次元形状データ入力方法において
    、上記被測定物体を測定光がほぼ反射しない状態に加工
    し、 当該加工後の上記被測定物体の所望の計測部分を上記測
    定光が反射する状態に加工し、 上記光学式3次元形状測定装置を用いて上記被測定物体
    の3次元形状データを得るようにしたことを特徴とする
    3次元形状データ入力方法。
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