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 |