JPH0944688A - 点群データの曲面変換方法及びそれを用いた形状測定方法 - Google Patents
点群データの曲面変換方法及びそれを用いた形状測定方法Info
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- JPH0944688A JPH0944688A JP8126712A JP12671296A JPH0944688A JP H0944688 A JPH0944688 A JP H0944688A JP 8126712 A JP8126712 A JP 8126712A JP 12671296 A JP12671296 A JP 12671296A JP H0944688 A JPH0944688 A JP H0944688A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来必要としていた実測点群データから曲面
変換に必要なデータを人手によって選択する作業を削減
でき、非常に短時間に実測点群データから曲面データを
得る方法及びそれを用いた形状測定方法を提供すること
ができる。 【解決手段】 3次元測定機で計測された被測定物10
の曲面の3次元座標の実測点群データPから曲面データ
Sを得る曲面変換方法であって、3次元座標上におい
て、実測点群データPの分布面10aの近傍又は周辺位
置に所定パターン形状を有する基本形状面5aを設定
し、基本形状面5a上に多数の基準点Qを定め、これら
各基準点Qに実測点群データPの分布面10aに向けて
方向づけられた方向ベクトル6aを設定し、基本形状面
5aの各基準点Qを前記方向ベクトル6aが示す方向に
延長した線と実測点群データPの分布面10aとが交差
する処理点群データDを求め、この処理点群データDに
基いて曲面データSを得ることを特徴とする。
変換に必要なデータを人手によって選択する作業を削減
でき、非常に短時間に実測点群データから曲面データを
得る方法及びそれを用いた形状測定方法を提供すること
ができる。 【解決手段】 3次元測定機で計測された被測定物10
の曲面の3次元座標の実測点群データPから曲面データ
Sを得る曲面変換方法であって、3次元座標上におい
て、実測点群データPの分布面10aの近傍又は周辺位
置に所定パターン形状を有する基本形状面5aを設定
し、基本形状面5a上に多数の基準点Qを定め、これら
各基準点Qに実測点群データPの分布面10aに向けて
方向づけられた方向ベクトル6aを設定し、基本形状面
5aの各基準点Qを前記方向ベクトル6aが示す方向に
延長した線と実測点群データPの分布面10aとが交差
する処理点群データDを求め、この処理点群データDに
基いて曲面データSを得ることを特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、対象物、例えば、
3次元測定機で計測された被測定物の曲面の点群データ
から、曲面データを得る曲面変換方法及びそれを用いた
形状測定方法に関するものである。
3次元測定機で計測された被測定物の曲面の点群データ
から、曲面データを得る曲面変換方法及びそれを用いた
形状測定方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、3次元測定機から計測された被測
定物の曲面の3次元座標(x,y,z)データ(以下実
測点群データと呼ぶ)に基き、スプライン手法やNUR
BS手法などによって、その被測定物の曲面の曲面デー
タを得る方法が知られている。
定物の曲面の3次元座標(x,y,z)データ(以下実
測点群データと呼ぶ)に基き、スプライン手法やNUR
BS手法などによって、その被測定物の曲面の曲面デー
タを得る方法が知られている。
【0003】図18に示す3次元測定機は、図のAで示
す方向からレーザ光12を用いて被測定物10の曲面1
0aの反射光から各ポイントの点座標P1(x1,y
1,z1),P2(x2,y2,z2),・・・,Pi
(xi,yi,zi)を得ている。これらP1(x1,
y1,z1)〜Pi(xi,yi,zi)は図の10a
で示す面の実測点群データPa(x,y,z)となる。
そして、被測定物10またはレーザスキャナ11のいず
れか一方を90゜回転させて、図のBで示す方向から図
の点線で示すレーザ光12で、曲面10bの実測点群デ
ータPb(x,y,z)をサンプリングし、順次図の
C,Dで示す方向からも実測点群データPc(x,y,
z)、Pd(x,y,z)をサンプリングしている。以
上のように被測定物10の全面に対しサンプリングを行
い3次元の実測点群データP(x,y,z)を得てい
る。
す方向からレーザ光12を用いて被測定物10の曲面1
0aの反射光から各ポイントの点座標P1(x1,y
1,z1),P2(x2,y2,z2),・・・,Pi
(xi,yi,zi)を得ている。これらP1(x1,
y1,z1)〜Pi(xi,yi,zi)は図の10a
で示す面の実測点群データPa(x,y,z)となる。
そして、被測定物10またはレーザスキャナ11のいず
れか一方を90゜回転させて、図のBで示す方向から図
の点線で示すレーザ光12で、曲面10bの実測点群デ
ータPb(x,y,z)をサンプリングし、順次図の
C,Dで示す方向からも実測点群データPc(x,y,
z)、Pd(x,y,z)をサンプリングしている。以
上のように被測定物10の全面に対しサンプリングを行
い3次元の実測点群データP(x,y,z)を得てい
る。
【0004】このようにして得られた3次元実測点群デ
ータは多くの点の集まりとなる。この点の集まりの中か
ら各方向(例えばA方向とB方向)からサンプリングし
たデータの中で境界線の重複データや不要データを作業
者は整理し、選択し、秩序だてられた処理点群データの
みをマウスなどで3次元的にコンピュータディスプレイ
上でプロットしていた。
ータは多くの点の集まりとなる。この点の集まりの中か
ら各方向(例えばA方向とB方向)からサンプリングし
たデータの中で境界線の重複データや不要データを作業
者は整理し、選択し、秩序だてられた処理点群データの
みをマウスなどで3次元的にコンピュータディスプレイ
上でプロットしていた。
【0005】そこで、コンピュータはディスプレイ上に
プロットされた処理点群データに基き、NURBS手法
などにより曲面データを得ていた。
プロットされた処理点群データに基き、NURBS手法
などにより曲面データを得ていた。
【0006】この曲面データは、例えば3次元造形加工
機などの3次元形状物の加工に利用されている。
機などの3次元形状物の加工に利用されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の曲面データ
を得る方法においては、3次元測定機からサンプリング
される3次元の実測点群データは多くの点の集まりとな
り、各面方向から得られた点を処理可能な処理点群デー
タに加工せねばならず、手作業による整理や選択を必要
とする問題があった。
を得る方法においては、3次元測定機からサンプリング
される3次元の実測点群データは多くの点の集まりとな
り、各面方向から得られた点を処理可能な処理点群デー
タに加工せねばならず、手作業による整理や選択を必要
とする問題があった。
【0008】すなわち、各面方向から得られた点は、そ
の境界部などではデータが必ずしも一致せず、3次元の
点群を表現するために重複データや不要データを整理し
なければならなかった。このため、コンピュータへの入
力作業やプロット作業を必要として膨大な作業工数を要
すると共に、処理点群データは入力ミスや選択ミスまた
はプロット誤差や必要なデータの欠落を生じるなどの要
因で、曲面データは作業者の力量に左右されてしまうと
いう問題があった。
の境界部などではデータが必ずしも一致せず、3次元の
点群を表現するために重複データや不要データを整理し
なければならなかった。このため、コンピュータへの入
力作業やプロット作業を必要として膨大な作業工数を要
すると共に、処理点群データは入力ミスや選択ミスまた
はプロット誤差や必要なデータの欠落を生じるなどの要
因で、曲面データは作業者の力量に左右されてしまうと
いう問題があった。
【0009】そこで、人手を介することなく3次元測定
機で得られた未整理の実測点群データから容易に曲面を
得る方法及びそれを用いた形状測定方法が望まれてい
た。
機で得られた未整理の実測点群データから容易に曲面を
得る方法及びそれを用いた形状測定方法が望まれてい
た。
【0010】すなわち、本発明の目的は、未整理の点群
データから容易に曲面を得る方法及びそれを用いた形状
測定方法を提供することにある。
データから容易に曲面を得る方法及びそれを用いた形状
測定方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来例の問
題点を解決するため、対象物の曲面の3次元座標の点群
データから曲面データを得る曲面変換方法であって、3
次元座標上において、所定パターン形状を有する基本形
状面を設定し、前記基本形状面上に多数の基準点を定
め、これら各基準点に点群データの分布面に向けて方向
づけられた方向ベクトルを設定し、前記基本形状面の各
基準点を前記方向ベクトルが示す方向に延長した線と点
群データの分布面とが交差する処理点群データを求め、
この処理点群データに基いて曲面データを得ることを特
徴とする。
題点を解決するため、対象物の曲面の3次元座標の点群
データから曲面データを得る曲面変換方法であって、3
次元座標上において、所定パターン形状を有する基本形
状面を設定し、前記基本形状面上に多数の基準点を定
め、これら各基準点に点群データの分布面に向けて方向
づけられた方向ベクトルを設定し、前記基本形状面の各
基準点を前記方向ベクトルが示す方向に延長した線と点
群データの分布面とが交差する処理点群データを求め、
この処理点群データに基いて曲面データを得ることを特
徴とする。
【0012】また、本発明は上記従来例の問題点を解決
するため、対象物の曲面の3次元座標の点群データから
曲面データを得る曲面変換方法であって、方向ベクトル
を設定し、3次元座標上において、所定パターン形状を
有する基本形状面を設定し、この基本形状面を設定する
とき、前記基本形状面上に多数の基準点を定め、これら
各基準点に前記方向ベクトルが点群データの分布面に向
けて設定されるようにし、前記基本形状面の各基準点を
前記方向ベクトルが示す方向に延長した線と点群データ
の分布面とが交差する処理点群データを求め、この処理
点群データに基いて曲面データを得ることを特徴とす
る。
するため、対象物の曲面の3次元座標の点群データから
曲面データを得る曲面変換方法であって、方向ベクトル
を設定し、3次元座標上において、所定パターン形状を
有する基本形状面を設定し、この基本形状面を設定する
とき、前記基本形状面上に多数の基準点を定め、これら
各基準点に前記方向ベクトルが点群データの分布面に向
けて設定されるようにし、前記基本形状面の各基準点を
前記方向ベクトルが示す方向に延長した線と点群データ
の分布面とが交差する処理点群データを求め、この処理
点群データに基いて曲面データを得ることを特徴とす
る。
【0013】また、本発明は、前記構成において、前記
基本形状面設定工程において、3次元座標上において、
前記所定パターン形状を有する基本形状面を点群データ
の分布面の近傍又は周辺位置に設定することが好適であ
る。
基本形状面設定工程において、3次元座標上において、
前記所定パターン形状を有する基本形状面を点群データ
の分布面の近傍又は周辺位置に設定することが好適であ
る。
【0014】また、本発明は、前記構成において、前記
方向ベクトルで示された方向に延長した線と前記点群デ
ータの分布面とが交差する点に処理点群データがないと
き、点群データで作られる面と前記方向ベクトルが示す
方向に延長した線とが交差する点を処理点群データとす
ることが好適である。
方向ベクトルで示された方向に延長した線と前記点群デ
ータの分布面とが交差する点に処理点群データがないと
き、点群データで作られる面と前記方向ベクトルが示す
方向に延長した線とが交差する点を処理点群データとす
ることが好適である。
【0015】また、本発明は、前記構成において、前記
所定パターン形状は前記対象物と類似する対象物につい
て前記点群データの曲面変換方法により得られた曲面デ
ータであることが好適である。
所定パターン形状は前記対象物と類似する対象物につい
て前記点群データの曲面変換方法により得られた曲面デ
ータであることが好適である。
【0016】また、本発明は、前記構成において、基本
形状面設定工程前に、前記対象物の曲面の3次元座標は
3次元測定器で測定されることが好適である。
形状面設定工程前に、前記対象物の曲面の3次元座標は
3次元測定器で測定されることが好適である。
【0017】また、本発明は、前記構成において、前記
対象物は電話機の受話器であるか又は補聴器であること
が好適である。
対象物は電話機の受話器であるか又は補聴器であること
が好適である。
【0018】さらに、本発明は上記従来例の問題点を解
決するため、前記点群データの曲面変換方法を用いて前
記対象物の形状を測定するようにしたことを特徴とす
る。
決するため、前記点群データの曲面変換方法を用いて前
記対象物の形状を測定するようにしたことを特徴とす
る。
【0019】
【作用】本発明は上記構成によって、次のような作用を
営むことができる。すなわち本発明によれば、3次元座
標上に設定された所定パターン形状を有する基本形状面
上の多数の基準点を点群データの分布面に向けて方向づ
けられた方向ベクトルが示す方向に延長した線と点群デ
ータの分布面とを交差させることにより、処理点群デー
タを求めることができる。そして具体的には各種パター
ンの基本形状面を複数準備しておき、その1つを対象物
曲面に応じて選択し、かつその基本形状面上に多数の基
準点を設定し、この基準点を方向ベクトルが示す点群デ
ータの分布面と交差する点まで移動させることで、処理
点群データの重複、不一致などにかかわらず基本形状面
上の基本点群から、NURBS手法などを利用するに必
要で、秩序だった点群データ(処理点群データ)を求め
ることができ、容易に3次元サーフェイスの曲面を算出
することができる。
営むことができる。すなわち本発明によれば、3次元座
標上に設定された所定パターン形状を有する基本形状面
上の多数の基準点を点群データの分布面に向けて方向づ
けられた方向ベクトルが示す方向に延長した線と点群デ
ータの分布面とを交差させることにより、処理点群デー
タを求めることができる。そして具体的には各種パター
ンの基本形状面を複数準備しておき、その1つを対象物
曲面に応じて選択し、かつその基本形状面上に多数の基
準点を設定し、この基準点を方向ベクトルが示す点群デ
ータの分布面と交差する点まで移動させることで、処理
点群データの重複、不一致などにかかわらず基本形状面
上の基本点群から、NURBS手法などを利用するに必
要で、秩序だった点群データ(処理点群データ)を求め
ることができ、容易に3次元サーフェイスの曲面を算出
することができる。
【0020】また、方向ベクトルで示された方向に延長
した近傍にある点群データで作られる微小面と交差する
点を処理点群データとするものであれば、方向ベクトル
で示された近傍に位置する点群データで作られる微小面
は、方向ベクトルが示す分布面上に仮想の点を設けるこ
とができ、不完全で誤差や欠落がある未整理な点群デー
タであっても確実に処理可能な処理点群データを得るこ
とができる。
した近傍にある点群データで作られる微小面と交差する
点を処理点群データとするものであれば、方向ベクトル
で示された近傍に位置する点群データで作られる微小面
は、方向ベクトルが示す分布面上に仮想の点を設けるこ
とができ、不完全で誤差や欠落がある未整理な点群デー
タであっても確実に処理可能な処理点群データを得るこ
とができる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態について、
図面を参照しながら詳細に説明する。図1〜図8は本発
明の第1実施形態を示すものである。
図面を参照しながら詳細に説明する。図1〜図8は本発
明の第1実施形態を示すものである。
【0022】図1に示す演算装置1は、三次元測定機7
で自由曲面の測定対象物10の実測点群データPの各座
標(x,y,z)を入力する実測点群データ入力部2
と、予め登録済の矩形平面、円柱面、球面、直方柱面、
角筒面などの所定パターンの形状を備えた基本形状面5
a及びその方向を示す方向ベクトル6aのメモリデータ
9を記憶しているメモリー100と、実測点群データ入
力部2の実測点群データPとメモリデータ9とから、実
測点群データPを曲面データSに変換する演算処理部3
と、演算された曲面データSを格納し、三次元造形加工
機8に出力する曲面データ出力部4とを備えている。
で自由曲面の測定対象物10の実測点群データPの各座
標(x,y,z)を入力する実測点群データ入力部2
と、予め登録済の矩形平面、円柱面、球面、直方柱面、
角筒面などの所定パターンの形状を備えた基本形状面5
a及びその方向を示す方向ベクトル6aのメモリデータ
9を記憶しているメモリー100と、実測点群データ入
力部2の実測点群データPとメモリデータ9とから、実
測点群データPを曲面データSに変換する演算処理部3
と、演算された曲面データSを格納し、三次元造形加工
機8に出力する曲面データ出力部4とを備えている。
【0023】図2はその処理フローを示すもので、ステ
ップS1において三次元測定機7で測定された実測点群
データPが実測点群データ入力部2へロードされる。図
3に示すP1〜P33は測定対象物である受話器10の
上面部10aの実測点群データPの位置を示している。
なお図3においては、紙面の都合上実測点群データPを
33個表示したが、実際には実測点群データPは数万個
のデータが採取されるものである。
ップS1において三次元測定機7で測定された実測点群
データPが実測点群データ入力部2へロードされる。図
3に示すP1〜P33は測定対象物である受話器10の
上面部10aの実測点群データPの位置を示している。
なお図3においては、紙面の都合上実測点群データPを
33個表示したが、実際には実測点群データPは数万個
のデータが採取されるものである。
【0024】そこで作業者は受話器10の上面10aの
形状に適した基本形状面5aをメモリデータ9から選
び、図4の5aに示す矩形平面を実測点群データPの近
傍の3次元空間へ設定する(ステップS2)。
形状に適した基本形状面5aをメモリデータ9から選
び、図4の5aに示す矩形平面を実測点群データPの近
傍の3次元空間へ設定する(ステップS2)。
【0025】ステップS3では、矩形平面5a上の基準
点群データQ毎に実測点群データPの分布面方向へ直交
するように方向ベクトル6aを設定する。
点群データQ毎に実測点群データPの分布面方向へ直交
するように方向ベクトル6aを設定する。
【0026】以上のように矩形平面5aと方向ベクトル
6aとが設定されたメモリデータ9は、実測点群データ
入力部2の実測点群データPと共に演算処理部3へ入力
される。
6aとが設定されたメモリデータ9は、実測点群データ
入力部2の実測点群データPと共に演算処理部3へ入力
される。
【0027】演算処理部3では、矩形平面5aの各基準
点群データQを方向ベクトル6aの指す方向へ移動し
て、上面である分布面10a上で実測点群データPと交
差する処理点群データDを演算している。
点群データQを方向ベクトル6aの指す方向へ移動し
て、上面である分布面10a上で実測点群データPと交
差する処理点群データDを演算している。
【0028】第1実施形態においては、実測点群データ
Pの重複、不一致などにかかわらず、図6に示す矩形平
面5aの基準点Q1〜Q33から各々分布面10a上に
ある数多くある実測点群データPの中で、図のP1〜P
33で示す曲面へ変換するに際して必要とする実測点群
データPのみを求めている。
Pの重複、不一致などにかかわらず、図6に示す矩形平
面5aの基準点Q1〜Q33から各々分布面10a上に
ある数多くある実測点群データPの中で、図のP1〜P
33で示す曲面へ変換するに際して必要とする実測点群
データPのみを求めている。
【0029】すなわち、図6における矩形平面5aは水
平方向に11分割され、垂直方向に2分割された位置に
ある各基準点Q1〜Q33が方向ベクトル6aに従っ
て、各々四隅の頂点Q1,Q3,Q31,Q33が分布
面10aの頂点P1,P3,P31,P33に交差す
る。また、辺上の点Q2及びQ32がP2及びP32
へ、Q6,Q9・・・Q30がP6,P9・・・P30
へ、Q4,Q7・・・Q28がP4,P7・・・P28
へ各々交差している。そして内部点Q5,Q8・・・Q
29はP5,P8・・・P29に交差することになる。
平方向に11分割され、垂直方向に2分割された位置に
ある各基準点Q1〜Q33が方向ベクトル6aに従っ
て、各々四隅の頂点Q1,Q3,Q31,Q33が分布
面10aの頂点P1,P3,P31,P33に交差す
る。また、辺上の点Q2及びQ32がP2及びP32
へ、Q6,Q9・・・Q30がP6,P9・・・P30
へ、Q4,Q7・・・Q28がP4,P7・・・P28
へ各々交差している。そして内部点Q5,Q8・・・Q
29はP5,P8・・・P29に交差することになる。
【0030】以上のように演算された交差する位置のみ
が曲面へ処理可能な処理点群データDiとして求めら
れ、矩形平面5aの上記各基準点Qが分布面10aの処
理点群データDi位置へ移動することで、図7に示す曲
面Saを生成している(ステップS5)。すなわち、演
算処理部3はNURBS手法で前記処理点群データDi
に基き、分布面10aの3次元サーフェースデータの曲
面データを得ているのである。
が曲面へ処理可能な処理点群データDiとして求めら
れ、矩形平面5aの上記各基準点Qが分布面10aの処
理点群データDi位置へ移動することで、図7に示す曲
面Saを生成している(ステップS5)。すなわち、演
算処理部3はNURBS手法で前記処理点群データDi
に基き、分布面10aの3次元サーフェースデータの曲
面データを得ているのである。
【0031】図7に示す分布面10aは、上記演算処理
が施されて実測点群データPが曲面データSaに変換さ
れたものである。
が施されて実測点群データPが曲面データSaに変換さ
れたものである。
【0032】以上のように求められた受話器10の上面
を示す曲面データSaは、曲面データ出力部4に一旦格
納される。
を示す曲面データSaは、曲面データ出力部4に一旦格
納される。
【0033】続いて、図8に示す受話器10の底面10
bに対し基本形状面としての矩形平面5bが、方向ベク
トルとして底面である分布面10bに直交する方向6b
が夫々適用され、上記上面10a同様に、矩形平面5b
上の各基準点群データQと交差した必要とする実測デー
タPのみのが処理点群データDとして求められ、処理点
群データDから曲面データSbが演算される。
bに対し基本形状面としての矩形平面5bが、方向ベク
トルとして底面である分布面10bに直交する方向6b
が夫々適用され、上記上面10a同様に、矩形平面5b
上の各基準点群データQと交差した必要とする実測デー
タPのみのが処理点群データDとして求められ、処理点
群データDから曲面データSbが演算される。
【0034】更に受話器10の両端面10c,10dに
各々一部欠損円筒面5c,5dと図8の6c,6dに示
す軸心方向に方向ベクトルが各々適用されて、必要とす
る各実測点群データPから各部の曲面データSb,S
c,Sdが求められ、順次曲面データ出力部4へ格納さ
れていく。上記工程を繰返し全面に対して曲面データが
求められると、曲面データ出力部4は曲面データSを三
次元造形加工機8に出力している。
各々一部欠損円筒面5c,5dと図8の6c,6dに示
す軸心方向に方向ベクトルが各々適用されて、必要とす
る各実測点群データPから各部の曲面データSb,S
c,Sdが求められ、順次曲面データ出力部4へ格納さ
れていく。上記工程を繰返し全面に対して曲面データが
求められると、曲面データ出力部4は曲面データSを三
次元造形加工機8に出力している。
【0035】以上のように上記第1実施形態によれば三
次元測定機7で得られた測定対象物10の実測点群デー
タPに対して、基本形状面5aとその方向ベクトル6a
を与えるだけで、必要とする処理点群データDを求め
て、各基準点Qを移動させることで測定対象物10の曲
面データSを求めることができる。
次元測定機7で得られた測定対象物10の実測点群デー
タPに対して、基本形状面5aとその方向ベクトル6a
を与えるだけで、必要とする処理点群データDを求め
て、各基準点Qを移動させることで測定対象物10の曲
面データSを求めることができる。
【0036】次に、本発明の第2の実施形態を図9〜図
13を参照して説明する。
13を参照して説明する。
【0037】第2実施形態は第1実施形態の基準点Qが
必要とする実測点群データPと交差する点の求め方を、
実測点群データPの分布面に仮想的な微小面B例えば最
小二乗面Bを設定して、微小面Bと交差する点を求める
点に特徴がある。すなわち、図6に示す基準点Qiと実
測点群データPiとが必ずしも一致せず、図9に示す実
測点群データP(重複や欠落、誤差を含む場合)に、交
差近傍の点群から作られる微小面Bで交差位置をとらえ
るように構成したものである。具体的には、例えば、実
測点群データより構成される被測定物の表面に多数の微
小三角形を作成し、各微小三角形と方向ベクトルとの交
差点を交差位置としてとらえることができる。
必要とする実測点群データPと交差する点の求め方を、
実測点群データPの分布面に仮想的な微小面B例えば最
小二乗面Bを設定して、微小面Bと交差する点を求める
点に特徴がある。すなわち、図6に示す基準点Qiと実
測点群データPiとが必ずしも一致せず、図9に示す実
測点群データP(重複や欠落、誤差を含む場合)に、交
差近傍の点群から作られる微小面Bで交差位置をとらえ
るように構成したものである。具体的には、例えば、実
測点群データより構成される被測定物の表面に多数の微
小三角形を作成し、各微小三角形と方向ベクトルとの交
差点を交差位置としてとらえることができる。
【0038】したがって、第2実施形態のその他の構成
は第1実施形態のそれと共通しているので、図9〜図1
3において共通部分に同一符号を付し詳細な説明を省略
する。
は第1実施形態のそれと共通しているので、図9〜図1
3において共通部分に同一符号を付し詳細な説明を省略
する。
【0039】図11に示すフローは第1実施形態と同様
にステップS1〜ステップS3で、実測点群データPに
対し基本形状面5aとその方向ベクトル6aが設定され
ている。
にステップS1〜ステップS3で、実測点群データPに
対し基本形状面5aとその方向ベクトル6aが設定され
ている。
【0040】第2実施形態においては、図9に示す矩形
平面5aの基準点Qiが各々分布面10a上のPiに必
ずしも対応しない場合の処理方法について説明する。
平面5aの基準点Qiが各々分布面10a上のPiに必
ずしも対応しない場合の処理方法について説明する。
【0041】図11に示すステップS4a〜ステップS
4bは微小面Bの形成に関する部分である。ここで図9
に示すQi点は方向ベクトル6aの方向に実測点群デー
タPと交差する交点Piが存在しない。そこで、基準点
Qiから方向ベクトル6aの方向へ延長して分布面10
aと交差した位置の近傍にある点(図10においてはP
1,P2点)を取得して、その点から仮想的な微小面B
を演算して、処理可能な点Di(処理点群データD)を
求めている。
4bは微小面Bの形成に関する部分である。ここで図9
に示すQi点は方向ベクトル6aの方向に実測点群デー
タPと交差する交点Piが存在しない。そこで、基準点
Qiから方向ベクトル6aの方向へ延長して分布面10
aと交差した位置の近傍にある点(図10においてはP
1,P2点)を取得して、その点から仮想的な微小面B
を演算して、処理可能な点Di(処理点群データD)を
求めている。
【0042】そして、ステップS5aで移動先が不明瞭
である基本形状面5aの頂点や辺上点及び内部点の各点
が各々交差する微小面Bの位置まで移動させて曲面を生
成している。
である基本形状面5aの頂点や辺上点及び内部点の各点
が各々交差する微小面Bの位置まで移動させて曲面を生
成している。
【0043】図10に示すDi点は、P1点とP2点が
成す微小面B上にQi点が移動するようすを示してい
る。
成す微小面B上にQi点が移動するようすを示してい
る。
【0044】以上のように上記第2実施形態によれば移
動先が不明瞭である場合も、周囲の点から移動先を確実
に確定することができ、NURBS手法などにより曲面
データSを得ることができる。すなわち、実測点群デー
タPが多くの点の集まりで、重複や不要データまたは欠
落などを含み整理されていないデータ群であっても、近
傍のデータから微小面Bを作って対応することで、処理
可能な移動先となる処理点群データDを確実に求めて曲
面Sを得ることができる。
動先が不明瞭である場合も、周囲の点から移動先を確実
に確定することができ、NURBS手法などにより曲面
データSを得ることができる。すなわち、実測点群デー
タPが多くの点の集まりで、重複や不要データまたは欠
落などを含み整理されていないデータ群であっても、近
傍のデータから微小面Bを作って対応することで、処理
可能な移動先となる処理点群データDを確実に求めて曲
面Sを得ることができる。
【0045】図12は本発明を人の耳穴の型に適用した
もので、耳の不自由な方からシリコン材で耳穴の型をと
り、三次元測定機で穴軸方向に45゜づつスキャンして
測定した実測点群データPに円筒面形状の基本形状面5
aを適用して、円筒面を格子状に分割して各基準点Qi
に対して中心軸に向けて方向ベクトル6aを設定したも
のである。この場合実測点群データPは総数約5万点で
表わされ、従来の人手を介して手作業で処理可能なデー
タを求めて曲面を生成するには3時間以上を要していた
が、本願による実測点群データの曲面変換方法によれ
ば、周囲の点から微小面Bを作成して交点を求めるた
め、実測点群データPの数や分布形状にほとんど依存せ
ずに、欠落や誤差または重複に係わらず、約5万点の実
測点群データPを約1分で図13に示す曲面データSに
変換することができた。この耳穴の曲面データSは、オ
ーダーメイドで補聴器を作成する場合に三次元造形加工
機の加工データとして利用されている。
もので、耳の不自由な方からシリコン材で耳穴の型をと
り、三次元測定機で穴軸方向に45゜づつスキャンして
測定した実測点群データPに円筒面形状の基本形状面5
aを適用して、円筒面を格子状に分割して各基準点Qi
に対して中心軸に向けて方向ベクトル6aを設定したも
のである。この場合実測点群データPは総数約5万点で
表わされ、従来の人手を介して手作業で処理可能なデー
タを求めて曲面を生成するには3時間以上を要していた
が、本願による実測点群データの曲面変換方法によれ
ば、周囲の点から微小面Bを作成して交点を求めるた
め、実測点群データPの数や分布形状にほとんど依存せ
ずに、欠落や誤差または重複に係わらず、約5万点の実
測点群データPを約1分で図13に示す曲面データSに
変換することができた。この耳穴の曲面データSは、オ
ーダーメイドで補聴器を作成する場合に三次元造形加工
機の加工データとして利用されている。
【0046】本発明の第3実施形態においては、一旦作
成した既存の基本形状面のデータを利用する方法に関す
るものである。具体的な例として、最初、第1実施形態
の方法で求められた受話器の曲面データを基本形状面と
して利用して、この受話器と類似する形状を持つ受話器
の曲面データを求める方法について図14〜17を基に
説明する。
成した既存の基本形状面のデータを利用する方法に関す
るものである。具体的な例として、最初、第1実施形態
の方法で求められた受話器の曲面データを基本形状面と
して利用して、この受話器と類似する形状を持つ受話器
の曲面データを求める方法について図14〜17を基に
説明する。
【0047】まず、第1,2実施形態と同様に、三次元
測定機7で測定された実測点群データPが実測点群デー
タ入力部2へロードされる(ステップS1)。
測定機7で測定された実測点群データPが実測点群デー
タ入力部2へロードされる(ステップS1)。
【0048】次いで、上記第3実施形態で測定すべき被
測定物と類似する被測定物10の類似曲面15のデータ
を実測点群データPの位置にロードする(ステップS2
a)。
測定物と類似する被測定物10の類似曲面15のデータ
を実測点群データPの位置にロードする(ステップS2
a)。
【0049】次いで、第1,2実施形態と同様に、方向
ベクトル16を設定する(ステップS3)。
ベクトル16を設定する(ステップS3)。
【0050】次いで、第2実施形態のステップS4aと
同様に、類似曲面15の頂点、辺上、及び内部の点を起
点とし、方向ベクトル16を延長した近傍にある点を取
得する(ステップS4c)。
同様に、類似曲面15の頂点、辺上、及び内部の点を起
点とし、方向ベクトル16を延長した近傍にある点を取
得する(ステップS4c)。
【0051】次いで、第2実施形態のステップS4bと
同様に、近傍の点より仮想的な微小面を演算する(ステ
ップS4d)。
同様に、近傍の点より仮想的な微小面を演算する(ステ
ップS4d)。
【0052】次いで、第2実施形態のステップS5aと
同様に、前記類似曲面15の頂点、辺上、及び内部の点
を微小面と交差する位置まで移動して曲面17を生成す
る(ステップS5b)。
同様に、前記類似曲面15の頂点、辺上、及び内部の点
を微小面と交差する位置まで移動して曲面17を生成す
る(ステップS5b)。
【0053】上記第1〜3実施形態において、所定パタ
ーンの基本形状面を設定したのち、方向ベクトルを設定
するようにしているが、これに限らず、方向ベクトルを
設定したのち、基本形状面を設定するようにしてもよ
い。
ーンの基本形状面を設定したのち、方向ベクトルを設定
するようにしているが、これに限らず、方向ベクトルを
設定したのち、基本形状面を設定するようにしてもよ
い。
【0054】なお、上記実施形態において微小面Bは矩
形平面に限定するものではなく、3角形平面、円形平
面、自由曲面であってもかまわない。また、微小面Bの
作成は近傍の座標点の一部を平均化して求めた座標点群
で作る面であっても良い。また、微小面Bの大きさは固
定であっても実測点群データに応じて変動して求めるも
のであってもかまわない。さらに、演算処理部3はNU
RBS手法を用いて曲面を得る方法を示したが、NUR
BS手法に限定するものではなく、スプライン手法など
他の方法で曲面を得るものであってもかまわない。すな
わち本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これら
を本発明の範囲から排除するものではない。
形平面に限定するものではなく、3角形平面、円形平
面、自由曲面であってもかまわない。また、微小面Bの
作成は近傍の座標点の一部を平均化して求めた座標点群
で作る面であっても良い。また、微小面Bの大きさは固
定であっても実測点群データに応じて変動して求めるも
のであってもかまわない。さらに、演算処理部3はNU
RBS手法を用いて曲面を得る方法を示したが、NUR
BS手法に限定するものではなく、スプライン手法など
他の方法で曲面を得るものであってもかまわない。すな
わち本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これら
を本発明の範囲から排除するものではない。
【0055】
【発明の効果】本発明によれば、従来必要としていた実
測点群データから曲面変換に必要なデータを人手によっ
て選択する作業を削減でき、非常に短時間に実測点群デ
ータから曲面データを得る方法を提供することができ
る。
測点群データから曲面変換に必要なデータを人手によっ
て選択する作業を削減でき、非常に短時間に実測点群デ
ータから曲面データを得る方法を提供することができ
る。
【図1】本発明の第1実施形態にかかる点群データの曲
面変換方法及びそれを用いる形状測定方法を示すブロッ
ク図。
面変換方法及びそれを用いる形状測定方法を示すブロッ
ク図。
【図2】上記曲面変換方法を示すフローチャート。
【図3】測定対象物を示す斜視図。
【図4】基本形状面と実測点群データを示す説明図。
【図5】前記基本形状面と前記実測点群データと方向ベ
クトルを示す説明図。
クトルを示す説明図。
【図6】点の移動を示す説明図。
【図7】前記被測定物の上面の曲面データを示す斜視
図。
図。
【図8】前記被測定物の他の面の曲面データの求め方を
示す斜視図。
示す斜視図。
【図9】本発明の第2実施形態にかかる点群データの曲
面変換方法の一つのステップの動作を示す説明図。
面変換方法の一つのステップの動作を示す説明図。
【図10】図9の曲面変換方法で使用する微小面を示す
説明図。
説明図。
【図11】図9の曲面変換方法を示すフローチャート。
【図12】本発明の他の適用例を示す斜視図。
【図13】図12の出力例を示す斜視図。
【図14】本発明の第3実施形態の曲面変換方法を示す
フローチャート。
フローチャート。
【図15】図14の曲面変換方法が適用される実測点群
データの説明図。
データの説明図。
【図16】図14の曲面変換方法の実測点群データの位
置に既存の類似曲面データをロードした状態を示す説明
図。
置に既存の類似曲面データをロードした状態を示す説明
図。
【図17】図14の曲面変換方法において類似曲面を変
形して得られる曲面を示す説明図。
形して得られる曲面を示す説明図。
【図18】従来例である実測点群データのサンプリング
方法を示す説明図。
方法を示す説明図。
5a 基本形状面 6a 方向ベクトル 10 被測定物 10a 分布面 15 基本形状面 16 方向ベクトル 17 類似曲面 Di 処理点群データ Pi 実測点群データ Qi 基準点データ Sa 曲面データ B 微小面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大河原 大輔 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (9)
- 【請求項1】 対象物の曲面の3次元座標の点群データ
から曲面データを得る曲面変換方法であって、 3次元座標上において、所定パターン形状を有する基本
形状面を設定し、 前記基本形状面上に多数の基準点を定め、これら各基準
点に点群データの分布面に向けて方向づけられた方向ベ
クトルを設定し、 前記基本形状面の各基準点を前記方向ベクトルが示す方
向に延長した線と点群データの分布面とが交差する処理
点群データを求め、この処理点群データに基いて曲面デ
ータを得ることを特徴とする点群データの曲面変換方
法。 - 【請求項2】 対象物の曲面の3次元座標の点群データ
から曲面データを得る曲面変換方法であって、 方向ベクトルを設定し、 3次元座標上において、所定パターン形状を有する基本
形状面を設定し、この基本形状面を設定するとき、前記
基本形状面上に多数の基準点を定め、これら各基準点に
前記方向ベクトルが点群データの分布面に向けて設定さ
れるようにし、 前記基本形状面の各基準点を前記方向ベクトルが示す方
向に延長した線と点群データの分布面とが交差する処理
点群データを求め、この処理点群データに基いて曲面デ
ータを得ることを特徴とする点群データの曲面変換方
法。 - 【請求項3】 前記基本形状面設定工程において、3次
元座標上において、前記所定パターン形状を有する基本
形状面を点群データの分布面の近傍又は周辺位置に設定
するようにした請求項1又は2記載の点群データの曲面
変換方法。 - 【請求項4】 前記方向ベクトルで示された方向に延長
した線と前記点群データの分布面とが交差する点に処理
点群データがないとき、点群データで作られる面と前記
方向ベクトルが示す方向に延長した線とが交差する点を
処理点群データとする請求項1〜3のいずれかに記載の
点群データの曲面変換方法。 - 【請求項5】 前記所定パターン形状は前記対象物と類
似する対象物について請求項1〜4のいずれかの点群デ
ータの曲面変換方法により得られた曲面データである請
求項1〜4のいずれかに記載の点群データの曲面変換方
法。 - 【請求項6】 基本形状面設定工程前に、前記対象物の
曲面の3次元座標の点群データは3次元測定器で測定さ
れるようにした請求項1〜5のいずれかに記載の点群デ
ータの曲面変換方法。 - 【請求項7】 前記対象物は電話機の受話器である請求
項1〜6のいずれかに記載の点群データの曲面変換方
法。 - 【請求項8】 前記対象物は補聴器である請求項1〜6
のいずれかに記載の点群データの曲面変換方法。 - 【請求項9】 請求項1〜8のいずれかの点群データの
曲面変換方法を用いて前記対象物の形状を測定するよう
にしたことを特徴とする形状測定方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8126712A JPH0944688A (ja) | 1995-05-23 | 1996-05-22 | 点群データの曲面変換方法及びそれを用いた形状測定方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12332095 | 1995-05-23 | ||
JP7-123320 | 1995-05-23 | ||
JP8126712A JPH0944688A (ja) | 1995-05-23 | 1996-05-22 | 点群データの曲面変換方法及びそれを用いた形状測定方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0944688A true JPH0944688A (ja) | 1997-02-14 |
Family
ID=26460288
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8126712A Withdrawn JPH0944688A (ja) | 1995-05-23 | 1996-05-22 | 点群データの曲面変換方法及びそれを用いた形状測定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0944688A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008056777A1 (fr) * | 2006-11-10 | 2008-05-15 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Système d'authentification et procédé d'authentification |
CN101713636A (zh) * | 2008-10-08 | 2010-05-26 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 三维坐标系补正及绘制系统与方法 |
JP2011150484A (ja) * | 2010-01-20 | 2011-08-04 | Honda Motor Co Ltd | 設計支援システムおよび設計支援プログラム |
-
1996
- 1996-05-22 JP JP8126712A patent/JPH0944688A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008056777A1 (fr) * | 2006-11-10 | 2008-05-15 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Système d'authentification et procédé d'authentification |
JPWO2008056777A1 (ja) * | 2006-11-10 | 2010-02-25 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 認証システム及び認証方法 |
JP4780198B2 (ja) * | 2006-11-10 | 2011-09-28 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 認証システム及び認証方法 |
CN101713636A (zh) * | 2008-10-08 | 2010-05-26 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 三维坐标系补正及绘制系统与方法 |
JP2011150484A (ja) * | 2010-01-20 | 2011-08-04 | Honda Motor Co Ltd | 設計支援システムおよび設計支援プログラム |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051228 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060124 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20060414 |