JPH09311707A - Automatic work system - Google Patents
Automatic work systemInfo
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- JPH09311707A JPH09311707A JP12670396A JP12670396A JPH09311707A JP H09311707 A JPH09311707 A JP H09311707A JP 12670396 A JP12670396 A JP 12670396A JP 12670396 A JP12670396 A JP 12670396A JP H09311707 A JPH09311707 A JP H09311707A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、所望の二次元画像
を三次元形状にモディファイして、その三次元形状に基
づいて被加工物の表面を研削加工し、レリーフを自動的
に作成する自動加工システムに関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an automatic method for modifying a desired two-dimensional image into a three-dimensional shape, grinding the surface of a workpiece based on the three-dimensional shape, and automatically creating a relief. Regarding processing system.
【０００２】[0002]
【従来の技術】部屋の装飾品となるプレート，装身具と
なるブローチ，記念品としてのメダルなどには、人物，
動物，静物，風景などを浮き彫りにしてレリーフにした
ものがある。これらを製造する場合は、その材質にもよ
るが、プラスチック製のものであれば、まず、手作りの
モデルを作成し、これに基づいて凹凸が逆の金型を起こ
し、その型内部にプラスチックを流し込んで成形した
り、金属製のものであれば、同様にして鋳型やプレス型
を作り、鋳型内部に溶融金属を流しこんだり、プレス型
でプレスして成形している。この場合、金型，鋳型，プ
レス型に数百万円ものコストがかかるため、同一のデザ
インのレリーフを量産する場合でなければ、型まで起こ
してレリーフを作ることはまずない。2. Description of the Related Art A plate as an ornament for a room, a brooch as an accessory, a medal as a souvenir, a person,
There are reliefs made by embossing animals, still lifes, and landscapes. When manufacturing these, it depends on the material, but if it is made of plastic, first create a handmade model, and based on this, raise the mold with the unevenness reversed and put the plastic inside the mold. In the case of pouring and molding, or if it is made of metal, a mold and a press mold are made in the same manner, and molten metal is poured into the mold or pressed by the press mold for molding. In this case, a die, a mold, and a press die cost as much as several million yen. Therefore, it is unlikely to raise the die to make a relief unless the relief of the same design is mass-produced.
【０００３】したがって、個人が自分の子供が産まれた
ときの記念としてその子をレリーフに表したプレートを
作成したり、会社などで功労者に対しその人物をレリー
フに表した記念プレートを作成する場合のように量産し
ないものについては、金型を起こすことはせず、彫金や
彫刻を請け負う業者や職人に依頼して手掘りにより作成
している。Therefore, when an individual makes a relief plate showing the child as a memorial when his or her child is born, or when a company or the like makes a relief plate showing the person as a relief to a person who has made a contribution. As for those that are not mass-produced, we do not raise the mold, and we entrust the engraving and engraving contractors and craftsmen to make them by hand digging.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この場
合も金型を起こす程ではないが、職人の人件費が嵩むた
め加工コストはまだ高く、しかも、職人の技能や熟練度
によって製品の出来栄えや製作時間に著しい差があるだ
けでなく、よほど腕のいい職人であっても、例えば記念
プレートの縦横５×５ｃｍ程度の狭いところに人物の顔
を彫るときは、その本人とそっくりのレリーフを製作す
ることが非常に困難であった。なお、このような事情は
プラスチック成形用の金型や、金属鋳造用の鋳型を起こ
す場合も同様であり、レリーフが小さくなればなるほ
ど、最初に粘度などを用いてモデルを造るときに本人と
似せることが困難であった。However, even in this case, although it is not enough to cause the mold, the labor cost of the craftsman is high, so that the processing cost is still high, and further, the product is finished or manufactured depending on the skill and skill of the craftsman. Not only is there a marked difference in time, but even craftsmen with good skills, when carving a person's face in a narrow space of about 5 x 5 cm on the memorial plate, make a relief that looks exactly like that person. It was very difficult. This situation is the same when a metal mold for plastic molding or a mold for metal casting is raised, and the smaller the relief, the more similar it is to the person himself when initially making a model using viscosity etc. Was difficult.
【０００５】そこで本発明は、単品のレリーフを作成す
る場合でも職人の手を介在させずに低コストで自動作成
することができ、しかも、レリーフで表わそうとした人
物，動物，静物，風景などとそっくりの製品を製作でき
るようにすることを技術的課題としている。Therefore, according to the present invention, even when a relief of a single item is produced, it can be automatically produced at a low cost without the intervention of a craftsman, and furthermore, a person, an animal, a still life, or a landscape intended to be represented by a relief. The technical challenge is to be able to manufacture products that look just like those.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明は、レリーフのモチーフとなる所望の画像を
入力する画像入力手段と、入力された画像をマトリクス
状の画素に分割して、各画素ごとにその位置を表す二次
元位置データ及びその色乃至明るさ表す色調データから
なる画素情報を出力する画素情報出力手段と、出力され
た各画素の色調データに基づいて画素ごとに階調データ
を算出する階調データ算出手段と、前記階調データをレ
リーフの高さとなるＺ座標データに置換すると共に、前
記画素情報の二次元位置データをレリーフの平面位置を
表すＸ─Ｙ座標データに置換して、これらをＸＹＺ座標
とするレリーフの三次元形状データを算出する三次元形
状データ算出手段と、三次元形状データに基づいて工具
のカッターパスを算出するカッターパス算出手段と、算
出されたカッターパスに基づいて被加工物の表面を研削
加工するＮＣ加工機とからなることを特徴とする。In order to solve this problem, according to the present invention, an image input means for inputting a desired image as a relief motif, and the input image is divided into pixels in a matrix. A pixel information output means for outputting pixel information consisting of two-dimensional position data representing the position of each pixel and color tone data representing the color or brightness thereof, and a floor for each pixel based on the output tone data of each pixel. Gradation data calculation means for calculating the gradation data, and the gradation data is replaced with Z coordinate data which is the height of the relief, and the two-dimensional position data of the pixel information is XY coordinate data representing the plane position of the relief. And a cutter path of the tool based on the three-dimensional shape data, and three-dimensional shape data calculation means for calculating relief three-dimensional shape data using these as XYZ coordinates. A cutter path calculation means for output, characterized by comprising a NC processing machine for grinding the surface of the workpiece based on the calculated cutter path.
【０００７】本発明によれば、画像入力手段により入力
したレリーフのモチーフとなる画像が、マトリクス状の
画素に分割されて、各画素の色乃至明るさを表す色調デ
ータが階調データに置換され、この階調データに基づい
てレリーフの高さを表すＺ座標データが設定され、ま
た、各画素の位置を表す二次元位置データに基づいてレ
リーフの平面位置を表すＸ−Ｙ座標データが設定され
る。そして、これらをＸＹＺ座標とする三次元形状デー
タに基づいて工具のカッターパスが算出され、算出され
たカッターパスに基づいて被加工物の表面がＮＣ加工機
により研削加工されて、レリーフが製作される。なお、
本願明細書において、研削加工とは切削加工を含む概念
として用いる。According to the present invention, the image as a relief motif input by the image input means is divided into pixels in a matrix, and the tone data representing the color or brightness of each pixel is replaced with gradation data. , Z coordinate data indicating the height of the relief is set based on the gradation data, and XY coordinate data indicating the plane position of the relief is set based on the two-dimensional position data indicating the position of each pixel. It Then, the cutter path of the tool is calculated based on the three-dimensional shape data having these as XYZ coordinates, and the surface of the workpiece is ground by the NC processing machine based on the calculated cutter path to manufacture the relief. It In addition,
In the present specification, the term "grinding" is used as a concept including cutting.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて具体的に説明する。図１は本発明に係る自動加
工システムの一例を示す概略構成図である。Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an automatic processing system according to the present invention.
【０００９】本例の自動加工システム１は、レリーフの
モチーフとなる所望の画像を入力する画像入力手段２
と、入力された画像をマトリクス状の画素に分割して、
各画素ごとにその位置を表す二次元位置データ及びその
色乃至明るさ表す色調データからなる画素情報を出力す
る画素情報出力手段３と、出力された画素情報の色調デ
ータに基づいて画素ごとに階調データを算出する階調デ
ータ算出手段４と、前記階調データをレリーフの高さと
なるＺ座標データに置換すると共に、前記画素情報の二
次元位置データをレリーフの平面位置を表すＸ─Ｙ座標
データに置換して、これらをＸＹＺ座標とするレリーフ
の三次元形状データを算出する三次元形状データ算出手
段５と、三次元形状データに基づいて工具のカッターパ
スを算出するカッターパス算出手段６と、算出されたカ
ッターパスに基づいて被加工物Ｗの表面を研削加工する
ＮＣ加工機７とからなる。The automatic processing system 1 of this embodiment is provided with an image input means 2 for inputting a desired image as a relief motif.
And divide the input image into pixels in a matrix,
Pixel information output means 3 for outputting pixel information composed of two-dimensional position data representing the position of each pixel and color tone data representing the color or brightness thereof, and a floor for each pixel based on the color tone data of the output pixel information. The gradation data calculating means 4 for calculating the gradation data, the gradation data is replaced with Z coordinate data which is the height of the relief, and the two-dimensional position data of the pixel information is represented by the X-Y coordinates representing the plane position of the relief. Three-dimensional shape data calculation means 5 for calculating relief three-dimensional shape data using these data as XYZ coordinates, and cutter path calculation means 6 for calculating a cutter path of a tool based on the three-dimensional shape data. The NC processing machine 7 grinds the surface of the workpiece W based on the calculated cutter path.
【００１０】画像入力手段２としては、所望の画像を撮
像するＣＣＤカメラ２ａ、ＴＶカメラ、ディジタルカメ
ラ、スキャナや、磁気テープ、フロッピーディスク、オ
プティカルディスク、光磁気ディスクに記録された元画
像を読み出す画像再生装置２ｂや、画像をパソコンのＣ
ＲＴ上で作成又は加工処理してからキー入力するキーボ
ードやマウス等が用いられる。なお、この場合に、画像
入力手段２ではＣＣＤカメラなどで取り込んだ画像の色
を現実の色に近づけるように補正したり、または、補色
に反転させたり、任意の色に置換したり、さらには、画
像を歪ませたり任意の加工を施すことができる。As the image input means 2, a CCD camera 2a for picking up a desired image, a TV camera, a digital camera, a scanner, an image for reading an original image recorded on a magnetic tape, a floppy disk, an optical disk or a magneto-optical disk. Playback device 2b and images on your computer C
A keyboard, a mouse, or the like that is used for key input after being created or processed on the RT is used. In this case, in the image input means 2, the color of the image captured by the CCD camera or the like is corrected so as to be closer to the actual color, or the color is inverted to a complementary color, or replaced with an arbitrary color. , It is possible to distort the image or apply arbitrary processing.
【００１１】画素情報出力手段３は、入力された画像を
所定ピッチのマトリクス状の画素に分割する画像分割処
理装置８と、当該画像分割処理装置８で分割された各画
素ごとにその位置を表す二次元位置データＤ（ｘ，ｙ）
及びその色乃至明るさ表す色調データＣからなる画素情
報Ｐ（Ｄ，Ｃ）を形成する画素情報形成手段９とからな
り、当該画素情報形成手段９から画素情報Ｐ（Ｄ，Ｃ）
が出力される。The pixel information output means 3 represents an image division processing device 8 for dividing the input image into pixels in a matrix having a predetermined pitch, and the position of each pixel divided by the image division processing device 8. Two-dimensional position data D (x, y)
And pixel information forming means 9 for forming pixel information P (D, C) consisting of color tone data C representing the color or brightness thereof, from the pixel information forming means 9 to pixel information P (D, C).
Is output.
【００１２】画素情報Ｐ（Ｄ，Ｃ）の色調データＣは、
色を決定する３つの独立変数で表される。例えば、図２
（ａ）に示すように、色を三原色ＲＧＢの色ベクトルを
合成して決定する場合、色調データＣは、 Ｃ＝ｒＲ＋ｇＧ＋ｂＢ（ｒ，ｇ，ｂは夫々Ｒ，Ｇ，Ｂの
混合割合） で表すことができ、図２（ｂ）に示すように、明度（輝
度）Ｕ，彩度ｒ，色相θで色を決定する場合、カラーデ
ータＣは、輝度を表すＵ軸に直交するＪ−Ｋ面の極座標
として、 Ｃ（Ｕ，ｒ，θ） で表すことができ、図２（ｃ）に示すように明度（輝
度）Ｕと二つの色差信号Ｉ，Ｑで色を決定する場合、カ
ラーデータＣはＵＩＱの直交３軸座標上に、 Ｃ（Ｕ，Ｉ，Ｑ） で表すことができる。The color tone data C of the pixel information P (D, C) is
It is represented by three independent variables that determine color. For example, FIG.
As shown in (a), when the color is determined by synthesizing the color vectors of the three primary colors RGB, the tone data C is represented by C = rR + gG + bB (r, g, and b are the mixing ratios of R, G, and B). As shown in FIG. 2B, when the color is determined by the lightness (luminance) U, the saturation r, and the hue θ, the color data C is the JK plane orthogonal to the U axis representing the luminance. Can be represented by C (U, r, θ) as polar coordinates of the color data C when the color is determined by the lightness (luminance) U and the two color difference signals I and Q as shown in FIG. Can be represented by C (U, I, Q) on the orthogonal three-axis coordinate of UIQ.
【００１３】そして、階調データ算出手段４では、前記
三つの独立変数のうち、例えば輝度に応じて各色の階調
を決定するようになされ、色調データＣ自体に輝度デー
タＵが含まれている場合は、その輝度データＵに基づい
て階調データＴが決定される。また、ＲＧＢ方式のよう
に輝度データＵが含まれていない場合は、例えば、 Ｕ＝0.30ｒ＋0.59ｇ＋0.11ｂ の式より輝度データＵが算出され、算出された輝度デー
タＵに基づいて階調データＴが決定される。この場合、
輝度は白レベルから黒レベルまで変化するので、これを
８ビットで処理する場合には２8 ＝２５６階調となり、
全ての色はこの２５６階調で表されることになる。した
がって、例えば色相や彩度が異なる色同士でも輝度が等
しければその階調データＴは等しくなる。The gradation data calculating means 4 is adapted to determine the gradation of each color according to, for example, the brightness among the three independent variables, and the color data C itself includes the brightness data U. In this case, the gradation data T is determined based on the brightness data U. When the brightness data U is not included as in the RGB method, for example, the brightness data U is calculated by the formula U = 0.30r + 0.59g + 0.11b, and the gradation data is calculated based on the calculated brightness data U. T is determined. in this case,
Since the brightness changes from the white level to the black level, when processing this with 8 bits, it becomes 2 8 = 256 gradations,
All colors will be represented by these 256 gradations. Therefore, if, for example, colors having different hues and saturations have the same brightness, the gradation data T will be the same.
【００１４】次いで、三次元形状データ算出手段５は、
前記階調データ算出手段４で算出された階調データＴに
基づいてレリーフの高さを表すＺ座標データを算出する
Ｚ座標データ算出手段１０と、前記画素情報Ｐ（Ｄ，
Ｃ）の二次元位置データＤ（ｘ，ｙ）に基づいてレリー
フの平面位置を表すＸ─Ｙ座標データを算出するＸ−Ｙ
座標データ算出手段１１と、前記各算出手段１０及び１
１で算出されたデータに基づいて、これらをＸＹＺ座標
とするレリーフの三次元形状データＳ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を
形成する形状データ形成手段１２とからなる。Next, the three-dimensional shape data calculation means 5
Z coordinate data calculating means 10 for calculating Z coordinate data representing the height of the relief based on the gradation data T calculated by the gradation data calculating means 4, and the pixel information P (D,
XY for calculating XY coordinate data representing the plane position of the relief based on the two-dimensional position data D (x, y) of C).
Coordinate data calculating means 11 and each of the calculating means 10 and 1
The shape data forming means 12 forms relief three-dimensional shape data S (X, Y, Z) based on the data calculated in 1 as XYZ coordinates.
【００１５】Ｚ座標データ算出手段１０には、階調デー
タに対応して漸次増加又は減少するようにＺ座標データ
（高さデータ）を決定する階調−高さ変換手段１３を備
えている。この変換手段１３としては、例えば、白レベ
ルから黒レベルに至るまでの階調の段階に対応して漸次
増加又は減少する高さデータを予め記憶した変換テーブ
ルや、階調データＴに基づいて高さを算出する演算式が
用いられる。例えば、被加工物Ｗとして厚さ６ｍｍのプ
レートを用い、これに最大研削深度３ｍｍでレリーフ加
工する場合、変換テーブルには、その３ｍｍを階調デー
タの２５６段階に分けて、各階調ごとに３／256 ｍｍ差
でＺ座標データが予め記憶されている。なお、演算式で
算出する場合は、高さを表すＺ座標データは、 Ｚ＝３＋Ｔ×３／256 〔ｍｍ〕 ０≦Ｔ≦２５５（Ｔは整数） より算出される。本例では、黒レベルが０，白レベルが
２５５に設定されており、色の暗い部分は高く（研削深
度が浅く）なり、色の明るい部分は低く（研削深度が深
く）なるようにＺ座標データが設定されている。The Z coordinate data calculation means 10 is provided with a gradation-height conversion means 13 for determining Z coordinate data (height data) so as to gradually increase or decrease corresponding to the gradation data. The conversion means 13 may be, for example, a conversion table in which height data that gradually increases or decreases corresponding to gradation levels from a white level to a black level is stored in advance, or a high level based on the gradation data T. An arithmetic expression for calculating the height is used. For example, when a plate having a thickness of 6 mm is used as the workpiece W and relief processing is performed on the plate with a maximum grinding depth of 3 mm, the conversion table divides the 3 mm into 256 levels of gradation data, and 3 steps for each gradation. Z coordinate data is previously stored with a difference of / 256 mm. In addition, when calculating by an arithmetic expression, the Z coordinate data representing the height is calculated by Z = 3 + T × 3/256 [mm] 0 ≦ T ≦ 255 (T is an integer). In this example, the black level is set to 0 and the white level is set to 255, and the Z coordinate is set so that the dark part of the color is high (the grinding depth is shallow) and the light part of the color is low (the grinding depth is deep). The data is set.
【００１６】また、Ｘ−Ｙ座標データ算出手段１１で
は、各画素の二次元位置データＤ（ｘ，ｙ）を被加工物
Ｗ上の対応する位置データに変換する。この場合、例え
ば、画像入力手段２として受光部が12.5（Ｈ）×９
（Ｖ）ｍｍ 2 の高解像度ＣＣＤを使用した場合、受光部
には、1280画素（Ｈ）×970 画素（Ｖ）＝約１２４万画
素が配列されている。そして、例えば、被加工物Ｗに５
×５ｃｍのレリーフを研削しようとする場合、画素情報
Ｐ（Ｄ，Ｃ）の二次元位置データＤ（ｘ，ｙ）のｘ，ｙ
の値が、ＣＣＤの受光部の８（Ｈ）×８（Ｖ）ｍｍ2 の
範囲内の画素の個数で表されていれば、被加工物ＷのＸ
─Ｙ座標データは、夫々次式で算出される。 Ｘ＝（50／８）×（12.5／1280）×ｘ 〔ｍｍ〕 Ｙ＝（50／８）×（９／970 ）×ｙ 〔ｍｍ〕 そして、形状データ形成手段１２では、前記Ｚ座標デー
タ算出手段１０及びＸ−Ｙ座標データ算出手段１１で算
出された各データに基づいて、これらをＸＹＺ座標とす
るレリーフの三次元形状データＳ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が形成
され、研削しようとするレリーフの凹凸形状が画素に対
応するドットごとに数値データとして表される。Further, the XY coordinate data calculation means 11
Is the two-dimensional position data D (x, y) of each pixel
Convert to the corresponding position data on W. In this case,
For example, the light receiving part as the image input means 2 is 12.5 (H) × 9
(V) mm TwoWhen using the high resolution CCD of
1280 pixels (H) x 970 pixels (V) = approximately 1.24 million images
The elements are arranged. Then, for example, the workpiece W has 5
When trying to grind a relief of 5 cm, pixel information
X, y of the two-dimensional position data D (x, y) of P (D, C)
The value of is 8 (H) × 8 (V) mm of the light receiving part of CCDTwoof
If it is represented by the number of pixels within the range, X of the workpiece W
—Y coordinate data is calculated by the following equations. X = (50/8) × (12.5 / 1280) × x [mm] Y = (50/8) × (9/970) × y [mm] Then, in the shape data forming means 12, the Z coordinate data is obtained.
Data calculation means 10 and XY coordinate data calculation means 11
Set these as XYZ coordinates based on each data output.
3D shape data S (X, Y, Z) of relief is formed
The uneven shape of the relief to be ground corresponds to the pixel.
Each corresponding dot is represented as numerical data.
【００１７】次いで、カッターパス算出手段６では、前
記三次元形状データ算出手段５から出力された三次元形
状データに基づいて工具のカッターパスを算出する。な
お、カッターパスパスの算出に際し、工具の直径や先端
形状が考慮されることは言うまでもない。また、工具の
最大切込量が例えば0.3 ｍｍのとき、本例の最大研削深
度は３ｍｍであるから、最大研削深度に達するまで例え
ば同一線上を数往復（この場合は５往復）させて徐々に
切込んでいくようにカッターパスを決定すればよい。Next, the cutter path calculating means 6 calculates the cutter path of the tool based on the three-dimensional shape data output from the three-dimensional shape data calculating means 5. Needless to say, the diameter and tip shape of the tool are taken into consideration when calculating the cutter path. Further, when the maximum cutting depth of the tool is 0.3 mm, for example, the maximum grinding depth is 3 mm. Therefore, for example, several reciprocations (5 reciprocations in this case) on the same line are gradually performed until the maximum grinding depth is reached. The cutter path should be determined so that it cuts.
【００１８】そして、このように算出された工具パス
が、ＮＣ加工機７の制御装置１４に入力され、ＮＣ加工
機７は制御装置１４からの制御信号により駆動されて、
算出された工具パスに従って工具が移動され、被加工物
Ｗの表面に画像入力手段２により入力された画像と全く
同一モチーフのレリーフが自動的に彫刻されることにな
る。The tool path thus calculated is input to the controller 14 of the NC processing machine 7, and the NC processing machine 7 is driven by a control signal from the controller 14,
The tool is moved according to the calculated tool path, and a relief having exactly the same motif as the image input by the image input means 2 is automatically engraved on the surface of the workpiece W.
【００１９】また、１５は、ＮＣ加工機７で表面を研削
してレリーフ加工された被加工物Ｗに対し色付けを行う
着色装置であって、三原色（赤，青，黄）と白，黒の５
色のインクを吹き付けるインクジェットノズルＮ1 〜Ｎ
5 が配設され、前記画素情報Ｐの色調データＣ表された
色乃至明るさのインクが、被加工物Ｗ上の二次元位置デ
ータＤと対応する位置に噴射されるように成されてい
る。Reference numeral 15 denotes a coloring device for coloring the work W that has been subjected to the relief processing by grinding the surface by the NC processing machine 7, and includes three primary colors (red, blue, yellow) and white and black. 5
Inkjet nozzles N 1 to N for spraying color inks
5, the ink of the color or the brightness represented by the color tone data C of the pixel information P is ejected to the position corresponding to the two-dimensional position data D on the workpiece W. .
【００２０】以上が本実施形態の具体的構成であって、
次にその作用について説明する。まず、レリーフのモチ
ーフとなる人物のバックに白いスクリーン等を配してＣ
ＣＤカメラなどの画像入力手段２により入力すると、入
力された画像が所定ピッチのマトリクス状の画素に分割
され、各画素ごとにその位置を表す二次元位置データＤ
（ｘ，ｙ）及びその色乃至明るさ表す色調データＣから
なる画素情報Ｐ（Ｄ，Ｃ）が画像情報出力手段３より出
力される。The above is the specific configuration of the present embodiment.
Next, the operation will be described. First, place a white screen etc. on the back of the person who will be the motif of the relief C
When input by the image input means 2 such as a CD camera, the input image is divided into matrix-shaped pixels having a predetermined pitch, and two-dimensional position data D representing the position of each pixel.
Pixel information P (D, C) consisting of (x, y) and color tone data C representing its color or brightness is output from the image information output means 3.
【００２１】次いで、この画素情報Ｐ（Ｄ，Ｃ）の色調
データＣに基づいて画素ごとに階調データＴが階調デー
タ算出手段４により算出される。そして、三次元形状デ
ータ算出手段５では、Ｚ座標データ算出手段１０により
前記階調データＴに基づいてレリーフの高さを表すＺ座
標データが算出されると共に、Ｘ−Ｙ座標データ算出手
段１１により二次元位置データＤ（ｘ，ｙ）に基づい
て、レリーフの平面位置を表すＸ−Ｙ座標データが算出
され、これらに基づいてレリーフの三次元形状データＳ
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が形成される。Next, the gradation data T for each pixel is calculated by the gradation data calculation means 4 based on the color tone data C of the pixel information P (D, C). Then, in the three-dimensional shape data calculating means 5, the Z coordinate data calculating means 10 calculates Z coordinate data representing the height of the relief based on the gradation data T, and the XY coordinate data calculating means 11 calculates. XY coordinate data representing the planar position of the relief is calculated based on the two-dimensional position data D (x, y), and the relief three-dimensional shape data S is calculated based on these.
(X, Y, Z) is formed.
【００２２】なお、このとき、Ｚ座標データ算出手段１
０の階調−高さ変換手段１３となる変換テーブルに、色
の明るい部分が低く（研削深度が深く）、色の暗い部分
が高く（研削深度が浅く）なるようにＺ座標データが予
め記憶させておき、前述したように背景を明るい色にし
て写真をとれば、人物の部分が凸状に出っ張ったレリー
フとなるようにＺ座標データが決定される。また、階調
−高さ変換手段１３となる変換テーブルに、色の明るい
部分が高く（研削深度が浅く）、色の暗い部分が低く
（研削深度が深く）なるようにＺ座標データを記憶させ
ておけば人物の部分が凹んだレリーフとなるようにＺ座
標データが決定される。At this time, the Z coordinate data calculating means 1
The Z-coordinate data is stored in advance in the conversion table serving as the gradation-to-height conversion unit 13 of 0 so that the light color part is low (the grinding depth is deep) and the dark color part is high (the grinding depth is shallow). If the photograph is taken with the background being a bright color as described above, the Z coordinate data is determined so that the person's part has a convex protrusion. Further, the conversion table serving as the gradation-to-height conversion means 13 is made to store the Z coordinate data so that the bright part of the color is high (the grinding depth is shallow) and the dark part of the color is low (the grinding depth is deep). If this is done, the Z coordinate data is determined so that the relief of the person is recessed.
【００２３】次いで、工具のカッターパス算出手段６で
は、レリーフの三次元形状データＳ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、
工具径及び先端形状に基づいて工具のカッターパスが算
出され、算出されたカッターパスがＮＣ加工機７の制御
装置１４に入力され、ＮＣ加工機７はその工具パスに従
って稼動され、被加工物Ｗの表面を研削してレリーフ加
工する。Next, in the cutter path calculating means 6 of the tool, the relief three-dimensional shape data S (X, Y, Z),
The cutter path of the tool is calculated based on the tool diameter and the tip shape, the calculated cutter path is input to the control device 14 of the NC processing machine 7, the NC processing machine 7 is operated according to the tool path, and the workpiece W The surface of is ground and relief processed.
【００２４】なお、本例では、輝度に基づいてレリーフ
の凹凸を決定しており、明るい部分を低く，暗い部分を
高くするように設定しているため、出っ張ったところに
明るい色が施されていた場合にはその部分が凹んでしま
い、実際の凹凸とは必ずしも一致しない場合もあり得る
が、凹凸により形成された線図は画像入力手段２で入力
された画像とそっくりになる。このため、成形されたレ
リーフの上に透明のプラスチックを流して、内部にレリ
ーフを形成したフラットなプレートにしたり、二次元画
像情報を左右反転して取り込んで、透明プラスチック板
の被加工物Ｗの表面にレリーフを形成し、これを裏から
見るようにすれば、レリーフの凹凸により形成された線
図のみが見えるので、完成したレリーフは入力した画像
とそっくりになる。In this example, the relief unevenness is determined on the basis of the brightness, and the bright portion is set to be low and the dark portion is set to be high, so that a bright color is applied to the protruding portion. In that case, that portion may be dented and may not necessarily coincide with the actual unevenness, but the diagram formed by the unevenness looks exactly like the image input by the image input means 2. For this reason, transparent plastic is poured on the molded relief to form a flat plate having a relief formed therein, or two-dimensional image information is horizontally inverted and taken in to obtain a workpiece W of a transparent plastic plate. If a relief is formed on the surface and viewed from the back, only the diagram formed by the relief unevenness can be seen, and the completed relief looks exactly like the input image.
【００２５】そして、例えばレリーフ加工した被加工物
Ｗに着色する場合は、ＮＣ加工機７のテーブル７ａを移
動させて、被加工物ＷをＮＣ加工機７上に配設した着色
装置１５まで移動させ、三原色及び白黒の５色カラーノ
ズルＮ1 〜Ｎ5 から、画素情報Ｐ（Ｄ，Ｃ）の色調デー
タＣに基づいて、位置データＤ（ｘ，ｙ）に対応するレ
リーフ上の位置に夫々の色のインクを噴射すればよい。
これにより、レリーフ加工された被加工物Ｗが画像入力
装置２で取り込んだ画像の色と同じ色に着色される。Then, for example, when coloring the relief-processed work W, the table 7a of the NC processing machine 7 is moved and the work W is moved to the coloring device 15 arranged on the NC processing machine 7. is allowed, from 5 color nozzles N 1 to N 5 of the three primary colors and black and white, on the basis of the color data C of the pixel information P (D, C), each at a position on a relief corresponding to the position data D (x, y) s It is only necessary to eject the color ink.
As a result, the relief-processed work W is colored in the same color as the image captured by the image input device 2.
【００２６】なお、上述の説明では、レリーフのモチー
フとなる画像をカラーで取り込む場合について説明した
が、本発明はこれに限らず、モノクロで取り込む場合で
あってもよい。この場合、画素情報は位置データと輝度
データとからなり、輝度データに対応して階調データＴ
が決定され、これに基づいて高さを表すＺ座標データが
算出される。In the above description, the case where the image serving as the relief motif is captured in color has been described, but the present invention is not limited to this, and may be captured in monochrome. In this case, the pixel information is composed of position data and luminance data, and the gradation data T corresponding to the luminance data.
Is determined, and Z coordinate data representing the height is calculated based on this.
【００２７】また、画像をカラーで取り込んだ場合にお
いて輝度データＹに対応して階調データＴを決定する場
合について説明したが、本発明は、色を決定する三つの
独立変数のうちの一以上の独立変数に基づいて階調デー
タＴを決定するものであれば、任意の手段を採用し得
る。例えば、カラーデータを８ビットでデジタル処理す
る場合、ＲＧＢそれぞれについて２５６階調あるので、
表される色の総数は２５６3 ＝１６７７万色となるが、
これを予め設定した任意の順序に配列して、その配列に
応じて階調を決定する場合であってもよい。このとき、
取り込んだ二次元画像情報Ｖに基づいてその凹凸を考慮
しながら色の配列を決定していけば、実際の凹凸とほぼ
等しい凹凸のレリーフを形成することができる。The case where the gradation data T is determined corresponding to the brightness data Y when the image is captured in color has been described, but the present invention is one or more of the three independent variables that determine the color. Any means can be adopted as long as it determines the gradation data T based on the independent variable of. For example, when color data is digitally processed by 8 bits, since there are 256 gradations for each of RGB,
The total number of colors represented is 256 3 = 16.77 million colors,
It is also possible to arrange these in an arbitrary order set in advance and determine the gradation according to the arrangement. At this time,
If the color arrangement is determined on the basis of the captured two-dimensional image information V while considering the unevenness, it is possible to form a relief having unevenness substantially equal to the actual unevenness.
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、入
力された画像を分割した各画素の画素情報に含まれる位
置データに基づくＸ−Ｙ座標データと、色調データに基
づくＺ座標データによりレリーフの三次元形状データが
算出され、これに基づき工具のカッターパスが決定さ
れ、ＮＣ加工機により被加工物の表面が研削されてレリ
ーフが作成されるので、単品のレリーフを作成する場合
でも職人の手を介在させずに低コストで、しかも、画像
入力手段により入力した画像とそっくりのレリーフを自
動的に作成することができるという大変優れた効果を有
する。As described above, according to the present invention, the XY coordinate data based on the position data included in the pixel information of each pixel obtained by dividing the input image and the Z coordinate data based on the color tone data. The three-dimensional shape data of the relief is calculated by, the cutter path of the tool is determined based on this, and the surface of the workpiece is ground by the NC processing machine to create the relief, so even when creating the relief of a single item. It has a very excellent effect that it is possible to automatically create a relief that is similar to the image input by the image input means without the intervention of a craftsman and at low cost.
【図１】本発明に係る自動工作機の一例を示す概略構成
図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an automatic machine tool according to the present invention.
【図２】（ａ）〜（ｃ）は色調データを示す説明図。2A to 2C are explanatory views showing color tone data.
１・・・自動加工システム Ｗ・・・被加工物 ２・・・画像入力手段 ３・・・画素情報
出力手段 ４・・・階調データ算出手段 ５・・・三次元形
状データ算出手段 ６・・・カッターパス算出手段 ７・・・ＮＣ加工
機 １５・・・着色装置1 ... Automatic processing system W ... Workpiece 2 ... Image input means 3 ... Pixel information output means 4 ... Gradation data calculation means 5 ... Three-dimensional shape data calculation means 6 ... ..Cutter path calculation means 7 ... NC processing machine 15 ... Coloring device
Claims (2)
入力する画像入力手段（２）と、 入力された画像をマトリクス状の画素に分割して、各画
素ごとにその位置を表す二次元位置データ及びその色乃
至明るさ表す色調データからなる画素情報を出力する画
素情報出力手段（３）と、 出力された画素情報の色調データに基づいて画素ごとに
階調データを算出する階調データ算出手段（４）と、 前記階調データをレリーフの高さとなるＺ座標データに
置換すると共に、前記画素情報の二次元位置データをレ
リーフの平面位置を表すＸ─Ｙ座標データに置換して、
これらをＸＹＺ座標とするレリーフの三次元形状データ
を算出する三次元形状データ算出手段（５）と、 三次元形状データに基づいて工具のカッターパスを算出
するカッターパス算出手段（６）と、 算出されたカッターパスに基づいて被加工物（Ｗ）の表
面を研削加工するＮＣ加工機（７）とからなることを特
徴とする自動加工システム。1. An image input means (2) for inputting a desired image as a relief motif, and the input image is divided into matrix-shaped pixels, and two-dimensional position data representing the position of each pixel. And pixel information output means (3) for outputting pixel information composed of color tone data representing the color or brightness thereof, and tone data calculation means for calculating tone data for each pixel based on the tone data of the output pixel information. (4), the gradation data is replaced with Z coordinate data that is the height of the relief, and the two-dimensional position data of the pixel information is replaced with XY coordinate data representing the plane position of the relief,
Three-dimensional shape data calculation means (5) for calculating relief three-dimensional shape data having these as XYZ coordinates, cutter path calculation means (6) for calculating a cutter path of the tool based on the three-dimensional shape data, An automatic processing system comprising: an NC processing machine (7) for grinding the surface of a workpiece (W) based on the formed cutter path.
被加工物（Ｗ）に対し、前記画素情報の二次元位置デー
タと対応する位置に、前記色調データで表された色乃至
明るさのインクを噴霧する着色装置（15）を備えた請求
項１記載の自動加工システム。2. A color or brightness represented by the color tone data at a position corresponding to the two-dimensional position data of the pixel information with respect to the workpiece (W) whose surface is ground by the NC processing machine (7). The automatic processing system according to claim 1, further comprising a coloring device (15) for spraying the ink of the sardine.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12670396A JPH09311707A (en) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | Automatic work system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12670396A JPH09311707A (en) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | Automatic work system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09311707A true JPH09311707A (en) | 1997-12-02 |
Family
ID=14941771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12670396A Pending JPH09311707A (en) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | Automatic work system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09311707A (en) |
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1996
- 1996-05-22 JP JP12670396A patent/JPH09311707A/en active Pending
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