JPS61131859A - 立体形状の形成方法及び形成装置 - Google Patents
立体形状の形成方法及び形成装置Info
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- JPS61131859A JPS61131859A JP59253486A JP25348684A JPS61131859A JP S61131859 A JPS61131859 A JP S61131859A JP 59253486 A JP59253486 A JP 59253486A JP 25348684 A JP25348684 A JP 25348684A JP S61131859 A JPS61131859 A JP S61131859A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、人物等の立体形状を有する対象物体から立体
像等の立体形状を形成する方法及び装置に関する。
像等の立体形状を形成する方法及び装置に関する。
従来、立体形状を有する物体から、これを同等の立体形
状を形成するために、倣い工作機械、鋳型、反転型等を
用いていた。
状を形成するために、倣い工作機械、鋳型、反転型等を
用いていた。
しかしながら、工作機械、鋳型等の寸法的制限により、
立体形状を成形できる対象物に制約され、複雑な形状で
凹凸の顕著な対象物体から立体形状を複製するのは困難
であるという問題点を有していた。また、対象物体が軟
算である場合に、゛その物体を複製するためには高度な
熟練が要求されるとともに英術的なセンスも要求される
という問題点があった。
立体形状を成形できる対象物に制約され、複雑な形状で
凹凸の顕著な対象物体から立体形状を複製するのは困難
であるという問題点を有していた。また、対象物体が軟
算である場合に、゛その物体を複製するためには高度な
熟練が要求されるとともに英術的なセンスも要求される
という問題点があった。
本発明は上述の従来技術の有する問題点を解決するため
になされたもので、対象物体の形状の複雑さの如何を問
わず、また対象物体の硬度の如何を問わずに、測定方法
が容易で精度のよい対象物体となる立体形状に同等もし
くは一定倍率の立体形状を形成する形成方法及び形式装
置を提供することを目的とする。
になされたもので、対象物体の形状の複雑さの如何を問
わず、また対象物体の硬度の如何を問わずに、測定方法
が容易で精度のよい対象物体となる立体形状に同等もし
くは一定倍率の立体形状を形成する形成方法及び形式装
置を提供することを目的とする。
本発明では上述の問題点を解決するために、立体形状を
有する対象物体から立体形状を形成する方法であって、
前記対象物体にレーザビーム光を走査しながら照射する
段階と、前記対象物体に照射されたレーザビーム光の光
点を撮像し、該光点の二次元位置を算出する段階と、前
記対象物体の光点の二次元位置を連続させて、前記対象
物体の一断面に関する輪郭形状を算出する段階と、前記
対象物体を微少角度づつ回動させて、前記対象物体の移
動時の各々の断面に関する輪郭形状を算出する段階と、
前記対象物体の各々の断面輪郭から前記レーザビーム光
の走査平面と平行な平面に関する断面形状を算出する段
階と、前記断面形状と一定倍率の型板？一定の厚さの薄
板から形成する段階と、により、前記対象物体と一定倍
率の立体形状を形成することを特徴とする立体形状の形
成方法とした。
有する対象物体から立体形状を形成する方法であって、
前記対象物体にレーザビーム光を走査しながら照射する
段階と、前記対象物体に照射されたレーザビーム光の光
点を撮像し、該光点の二次元位置を算出する段階と、前
記対象物体の光点の二次元位置を連続させて、前記対象
物体の一断面に関する輪郭形状を算出する段階と、前記
対象物体を微少角度づつ回動させて、前記対象物体の移
動時の各々の断面に関する輪郭形状を算出する段階と、
前記対象物体の各々の断面輪郭から前記レーザビーム光
の走査平面と平行な平面に関する断面形状を算出する段
階と、前記断面形状と一定倍率の型板？一定の厚さの薄
板から形成する段階と、により、前記対象物体と一定倍
率の立体形状を形成することを特徴とする立体形状の形
成方法とした。
また、他の手段によれば、立体形状を有する対象物体か
ら立体形状を形成する装置であって、前記対象物体を微
少角度づつ回動できる回動装置と、 前記対象物体に対して、レーザビーム光を走査してビー
ム光平面を形成できるビーム光照射装置と、 前記ビーム光照射装置に対して一定の距離及び角度で固
定され、前記対象物体へのレーザビーム光の光点を撮像
する二次元撮像装置と、前記二次元撮像装置で対象物体
の微少角度ごとのレーザビーム光で走査される光点の位
置を算出し、レーザビーム光の走査平面と平行な前記対
象物体の断面形状を算出する装置と、 前記断面形状に基づいて、該断面形状と一定倍率の型板
を一定厚さの薄板を形成する装置とから成り、前記対象
物体と一定倍率の立体形状を形成することを特徴とする
立体形状の形成装置とした。
ら立体形状を形成する装置であって、前記対象物体を微
少角度づつ回動できる回動装置と、 前記対象物体に対して、レーザビーム光を走査してビー
ム光平面を形成できるビーム光照射装置と、 前記ビーム光照射装置に対して一定の距離及び角度で固
定され、前記対象物体へのレーザビーム光の光点を撮像
する二次元撮像装置と、前記二次元撮像装置で対象物体
の微少角度ごとのレーザビーム光で走査される光点の位
置を算出し、レーザビーム光の走査平面と平行な前記対
象物体の断面形状を算出する装置と、 前記断面形状に基づいて、該断面形状と一定倍率の型板
を一定厚さの薄板を形成する装置とから成り、前記対象
物体と一定倍率の立体形状を形成することを特徴とする
立体形状の形成装置とした。
以下、本発明の一実施例を添付図面により説明する。第
１ａ図及び第１ｂ図は実施例の構成の一部を示す図で、
説明を容易にするために人物の顔を簡略化したモデル１
を対象物体とした。そして、モデル１に対する座標軸を
設定して、以後に説明するビーム光の照射位置及び光像
の撮像装置の位置の基準とする一０座標軸はモデル１の
底面中心を原点Ｇとし、第１ａ図の立面図において原点
Ｇから水平の方向をＸ軸、原点から垂直の方向をＹ軸、
第１ｂ図の正面図において、対象物体であるモデル１の
垂直中心線を２軸としている。
１ａ図及び第１ｂ図は実施例の構成の一部を示す図で、
説明を容易にするために人物の顔を簡略化したモデル１
を対象物体とした。そして、モデル１に対する座標軸を
設定して、以後に説明するビーム光の照射位置及び光像
の撮像装置の位置の基準とする一０座標軸はモデル１の
底面中心を原点Ｇとし、第１ａ図の立面図において原点
Ｇから水平の方向をＸ軸、原点から垂直の方向をＹ軸、
第１ｂ図の正面図において、対象物体であるモデル１の
垂直中心線を２軸としている。
同図において、２はレーザビーム発生器でレーザビーム
光を生起させて、Ｘ！ｌ！ｌｌ上の一点Ｒを回動中心と
する回動ミラー３でＸ−Ｚ＠平面内（レーザビーム光の
走査平面）を走査する。レーデビ−ム光は対象物体であ
るモデル１の垂直方向（２軸）の全体を包む範囲（Ｐφ
、〜Ｐφｎ）のψをもって走査される。４は位置検出用
カメラであるが、１例として二次元光点検出器（ＦＳＤ
）を用いた撮影装置であり、Ｘ−Ｙ軸平面上で中心点Ｇ
を通り、Ｘ軸と角度θをなす線分の一点Ｑにレンズの主
点を有し、かつ、中心点Ｇと点Ｑとを結ぶ線分面に一致
する光軸を有する。そして、モデル１に照射されるレー
ザビーム光の光像をＰＳＤカメラ４により撮像する。い
ま、第１ａ図及び第１ｂ図において、Ｘ＠に対するレー
ザビーム光の走査角度がψユ（１−１〜ｎ）のときの光
点なＰψ１とし、光点Ｐ１、から線分ＧＱに下した垂線
の足をＳとし、また光点ＰＣｐｉからＸ軸に下した垂線
の足をＰｏとし、さらにＰＳＤカメラ４の主点ＱからＸ
軸への垂線の足をＱｏとすれば、ＰＳＤカメラ４で撮像
された光点Ｐψ、の像Ｐし、の軌跡は第２図に示す如く
になる。即ち、モデル１のＸ−Ｚ軸平面の切断形状の軌
跡となる。
光を生起させて、Ｘ！ｌ！ｌｌ上の一点Ｒを回動中心と
する回動ミラー３でＸ−Ｚ＠平面内（レーザビーム光の
走査平面）を走査する。レーデビ−ム光は対象物体であ
るモデル１の垂直方向（２軸）の全体を包む範囲（Ｐφ
、〜Ｐφｎ）のψをもって走査される。４は位置検出用
カメラであるが、１例として二次元光点検出器（ＦＳＤ
）を用いた撮影装置であり、Ｘ−Ｙ軸平面上で中心点Ｇ
を通り、Ｘ軸と角度θをなす線分の一点Ｑにレンズの主
点を有し、かつ、中心点Ｇと点Ｑとを結ぶ線分面に一致
する光軸を有する。そして、モデル１に照射されるレー
ザビーム光の光像をＰＳＤカメラ４により撮像する。い
ま、第１ａ図及び第１ｂ図において、Ｘ＠に対するレー
ザビーム光の走査角度がψユ（１−１〜ｎ）のときの光
点なＰψ１とし、光点Ｐ１、から線分ＧＱに下した垂線
の足をＳとし、また光点ＰＣｐｉからＸ軸に下した垂線
の足をＰｏとし、さらにＰＳＤカメラ４の主点ＱからＸ
軸への垂線の足をＱｏとすれば、ＰＳＤカメラ４で撮像
された光点Ｐψ、の像Ｐし、の軌跡は第２図に示す如く
になる。即ち、モデル１のＸ−Ｚ軸平面の切断形状の軌
跡となる。
同第２図で、点Ｓ′及び点Ｐ。′はそれぞれ前記の点Ｓ
及び点ＰのＰＳＤカメラ４で撮像された点であり、直Ｗ
ＭＸ′、τ、ｚ′はそれぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に対応す
るものである。
及び点ＰのＰＳＤカメラ４で撮像された点であり、直Ｗ
ＭＸ′、τ、ｚ′はそれぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に対応す
るものである。
ここで、第２図により光点ＰψｉのＸ座標Ｘｑｉ及び２
座標２ψｉを求めると、Ｘ座標Ｘ、□は線分ＧＰψ１忙
等しく、ｚ座標ｚｌ／ｉは線分Ｐ。Ｐｗｉに等しくなり
、次式により光点の座標は求まる。
座標２ψｉを求めると、Ｘ座標Ｘ、□は線分ＧＰψ１忙
等しく、ｚ座標ｚｌ／ｉは線分Ｐ。Ｐｗｉに等しくなり
、次式により光点の座標は求まる。
Ｘ座標Ｘ９’１−ＧＰｑｐ、
Ｋ Ｘ ｓｉｎθ
但し、Ｋ ： ＰＳＤカメラの光学的倍率Ｇ’Ｐ、’
： ＰＳＤ画面（第２図に示す）における点Ｇ′と点
Ｐ′との間の長さ ２座標ｚｆｉ ” Ｐｏ Ｐｃｐｉ 但し、ｂ＝レンズの主点からＰＡＤ撮像面までの距離 Ｐ’ＯＰ６１１ ： ＰＳＤ画面（第２図に示す）にお
ける点Ｖと点吟との間の長さ 次に、ＰＳＤカメラ４のＰＳＤ画面における光点の１１
Ｐψｌの位置を求める方法について説明する。第６図
に示すようにＰＳＤの撮像面の１点、例えば点Ｗに光点
が入射すると、点Ｗの部分に光電流が生起される。この
光電流はＰＳＤの撮像面の４端に設けられた゛電極Ａ１
＊ Ａ２ ＋ Ｂｘ ｌ Ｂ２に向って流れ、電流の大
きさは点Ｗから各電槓までの距離に反比例する。同図に
示すように撮像面の中心点Ｖを通る横軸をａ軸とし、縦
軸をｂ軸とし、また各電極Ａ１１ Ａ２ ｒ Ｂ１＋
Ｂ２に流れる電流をＩＡＩ Ｉ 工Ａ２１よりｌ ｌ
より２とすれば、ａ軸及びｂ軸にする点Ｗの点Ｗからｂ
軸までの距ｖｓ（Ｗｂ） ＝ ＩＢｌ ’ ｒＢｚ但
し １１：電極Ａ１とＡ２との間の距離１２：成極Ｂ１
とＢ２との間の距離 また、第６図に示すようにＰＳＤカメラ４の撮像面にａ
軸及びｂ軸を定め、Ｘ軸及びＹｌｌｌの１８！ガ。
： ＰＳＤ画面（第２図に示す）における点Ｇ′と点
Ｐ′との間の長さ ２座標ｚｆｉ ” Ｐｏ Ｐｃｐｉ 但し、ｂ＝レンズの主点からＰＡＤ撮像面までの距離 Ｐ’ＯＰ６１１ ： ＰＳＤ画面（第２図に示す）にお
ける点Ｖと点吟との間の長さ 次に、ＰＳＤカメラ４のＰＳＤ画面における光点の１１
Ｐψｌの位置を求める方法について説明する。第６図
に示すようにＰＳＤの撮像面の１点、例えば点Ｗに光点
が入射すると、点Ｗの部分に光電流が生起される。この
光電流はＰＳＤの撮像面の４端に設けられた゛電極Ａ１
＊ Ａ２ ＋ Ｂｘ ｌ Ｂ２に向って流れ、電流の大
きさは点Ｗから各電槓までの距離に反比例する。同図に
示すように撮像面の中心点Ｖを通る横軸をａ軸とし、縦
軸をｂ軸とし、また各電極Ａ１１ Ａ２ ｒ Ｂ１＋
Ｂ２に流れる電流をＩＡＩ Ｉ 工Ａ２１よりｌ ｌ
より２とすれば、ａ軸及びｂ軸にする点Ｗの点Ｗからｂ
軸までの距ｖｓ（Ｗｂ） ＝ ＩＢｌ ’ ｒＢｚ但
し １１：電極Ａ１とＡ２との間の距離１２：成極Ｂ１
とＢ２との間の距離 また、第６図に示すようにＰＳＤカメラ４の撮像面にａ
軸及びｂ軸を定め、Ｘ軸及びＹｌｌｌの１８！ガ。
Ｙ′に一致されることで上述の式を用いて撮像面にる。
即ち、レーザビーム光を回動ミラー３を介してモデル１
の最上端Ｐψ１から最下端Ｐψｎまで走査し、Ｐψ１か
らＰψｎまで各位置に照射されたレーザビーム光の光像
をＰＳＤカメラで撮像し、上述の式＋１Ｈｉｌｌ（ｆｉ
ｌｌ （Ｉｖｌを用いて演算すると各位置のＸｑ、１．
ｚψ、を求めることができる。そして、Ｐψ１からＰψ
。の計測順に、各々のＸｑｉ、Ｘｑ１を結合することに
より、対象物体であるモデル１のｘ−２軸子面に関する
断面の約半周に相当する２次元形状が得られることにな
る。また、モデル１の最上端Ｐ９，１かも最下端Ｐψユ
までの各位置の計測結果であるＸ−Ｚ軸平面の断面に関
する２次元形状をｘ、、０．Ｙ９．、としてメモリに格
納することにより、後述する６次元形状（立体形状）の
演算のためのデータになる。
の最上端Ｐψ１から最下端Ｐψｎまで走査し、Ｐψ１か
らＰψｎまで各位置に照射されたレーザビーム光の光像
をＰＳＤカメラで撮像し、上述の式＋１Ｈｉｌｌ（ｆｉ
ｌｌ （Ｉｖｌを用いて演算すると各位置のＸｑ、１．
ｚψ、を求めることができる。そして、Ｐψ１からＰψ
。の計測順に、各々のＸｑｉ、Ｘｑ１を結合することに
より、対象物体であるモデル１のｘ−２軸子面に関する
断面の約半周に相当する２次元形状が得られることにな
る。また、モデル１の最上端Ｐ９，１かも最下端Ｐψユ
までの各位置の計測結果であるＸ−Ｚ軸平面の断面に関
する２次元形状をｘ、、０．Ｙ９．、としてメモリに格
納することにより、後述する６次元形状（立体形状）の
演算のためのデータになる。
上述の説明において、モデル１に対するＸ−Ｚ軸平面に
関する二次元形状を計測する手段について説明した。し
かし、モデル１全体の二次元形状を計測しなければ、立
体形状の演算することはできない。そこで、モデル１を
回転させて、モデル１の全体の二次元形状を求めること
にする。
関する二次元形状を計測する手段について説明した。し
かし、モデル１全体の二次元形状を計測しなければ、立
体形状の演算することはできない。そこで、モデル１を
回転させて、モデル１の全体の二次元形状を求めること
にする。
即ち、第１ａ図に示すように１床などの固定物に取り付
けた固定支持装置７に配置した電動モータ５によって回
動テーブル８を一定角度づつ回動させて、Ｘ−Ｚ軸平面
におけるモデル１の位置を移動させて、レーザビーム光
を走査して前述の二次元計測を行ないモデル１の新たな
半周分の断面の二次元形状を求める。そして、各断面に
ついての二次元形状（Ｘｇ、ｉ 、ｚ９．ｉ ）をメモ
リに記憶し、モデル１全体の二次元形状を計測し、メモ
リに記憶する。この際、回転テーブル８０回動角度は電
動モータ５に結合させたロータリエンコーダ６に検出し
、前記二次元形状とともにロータリエンコーダ６の値を
メモリに記憶する。
けた固定支持装置７に配置した電動モータ５によって回
動テーブル８を一定角度づつ回動させて、Ｘ−Ｚ軸平面
におけるモデル１の位置を移動させて、レーザビーム光
を走査して前述の二次元計測を行ないモデル１の新たな
半周分の断面の二次元形状を求める。そして、各断面に
ついての二次元形状（Ｘｇ、ｉ 、ｚ９．ｉ ）をメモ
リに記憶し、モデル１全体の二次元形状を計測し、メモ
リに記憶する。この際、回転テーブル８０回動角度は電
動モータ５に結合させたロータリエンコーダ６に検出し
、前記二次元形状とともにロータリエンコーダ６の値を
メモリに記憶する。
第４図は、上述の二次元形状の計測を基礎として三次元
形状（立体形状）を求めるための電気回路のブロック図
を示すもので、以下構成とともに作動を説明する。同図
において、１は対象物体であるモデル、２はレーザビー
ム発光器、３は回動ミラー、４はＰＳＤカメラである。
形状（立体形状）を求めるための電気回路のブロック図
を示すもので、以下構成とともに作動を説明する。同図
において、１は対象物体であるモデル、２はレーザビー
ム発光器、３は回動ミラー、４はＰＳＤカメラである。
立体形状の形成のためのブロックは、ＰＳＤカメラ４の
撮像した光点の位置検出のための光点位置算出回路１１
．１２、レーザビーム光を走査する回動ミラー３を制御
するレーザビーム光走査制御回路１３、モデル１を微小
角度づつ回動させる電動モータ５を制御する電動モータ
駆動制御回路１４、及びデータを処理、演算、記憶、出
力するためのＡ／Ｄ変換器１５．１６、マイクロコンピ
ュータ１７、メそり１８．１９．２０．２１、紙テープ
パンチャ３０などより構成される。
撮像した光点の位置検出のための光点位置算出回路１１
．１２、レーザビーム光を走査する回動ミラー３を制御
するレーザビーム光走査制御回路１３、モデル１を微小
角度づつ回動させる電動モータ５を制御する電動モータ
駆動制御回路１４、及びデータを処理、演算、記憶、出
力するためのＡ／Ｄ変換器１５．１６、マイクロコンピ
ュータ１７、メそり１８．１９．２０．２１、紙テープ
パンチャ３０などより構成される。
次に作用について説明する。まず、説明を容易にするた
めにモデル１の回動角度０°から第１回目のレーザビー
ム光を照射する場合について述べる。レーザビーム光走
査制御回路１３からの出力により回動ミラー３がモデル
１の最上端Ｐψ１から最下端Ｐｑ、ｎまでレーザビーム
光を照射する。
めにモデル１の回動角度０°から第１回目のレーザビー
ム光を照射する場合について述べる。レーザビーム光走
査制御回路１３からの出力により回動ミラー３がモデル
１の最上端Ｐψ１から最下端Ｐｑ、ｎまでレーザビーム
光を照射する。
そして、ＰＳＤカメラ４でＰψ１からＰψｎｆでの光点
を撮像し、ＰＳＤカメラ４から出力される光点の光電流
ＩＡＩ ＋ ＩＡ２及びＩＢ工＋ より２はそれぞれ光
点位置算出回路１１．１２に入力する。光点位置算出回
路１２ではｒＡＡｌ１工Ａ２に基いてＧ′Ｐ０に相当す
るアナログ電圧に変換する。同様に光点位置算出回路１
２ではより１．より２に基いて、Ｐｏ′Ｐｑ、１′に相
当するアナログ電圧に変換する。これらのアナログ電圧
はそれぞれＡ／Ｄ変換器１５．１６でディジタル値に変
換したのちマイクロコンピュータ１７に入力される。
を撮像し、ＰＳＤカメラ４から出力される光点の光電流
ＩＡＩ ＋ ＩＡ２及びＩＢ工＋ より２はそれぞれ光
点位置算出回路１１．１２に入力する。光点位置算出回
路１２ではｒＡＡｌ１工Ａ２に基いてＧ′Ｐ０に相当す
るアナログ電圧に変換する。同様に光点位置算出回路１
２ではより１．より２に基いて、Ｐｏ′Ｐｑ、１′に相
当するアナログ電圧に変換する。これらのアナログ電圧
はそれぞれＡ／Ｄ変換器１５．１６でディジタル値に変
換したのちマイクロコンピュータ１７に入力される。
マイクロコンピュータ１７に入力されたＧ′Ｐｏ′及び
ＰＯ′Ｐψ、のディジタル値を用いて、前述の式（１）
、式（１１）の演算を実行し、光点ＰψｉのＸ座標、２
座標（ｘ（ｐｉ ＋”ｖｉ）を求め、これらの値（Ｘψ
ｉ ＋ Ｚψ１ ）とともにロータリエンコーダ６によ
り検出される回動テーブル８の回動角度（上述の説明で
は０°）をメモリ１８に格納する。
ＰＯ′Ｐψ、のディジタル値を用いて、前述の式（１）
、式（１１）の演算を実行し、光点ＰψｉのＸ座標、２
座標（ｘ（ｐｉ ＋”ｖｉ）を求め、これらの値（Ｘψ
ｉ ＋ Ｚψ１ ）とともにロータリエンコーダ６によ
り検出される回動テーブル８の回動角度（上述の説明で
は０°）をメモリ１８に格納する。
即ち、レーザビーム光を走査させて光点Ｐが対象物体で
あるモデル１の最上端Ｐｑ、１から最下端Ｐアｎ１で移
動する間に一定時間（レーザビーム光が連続する範囲内
の時間）ごとに上述の計測を繰り返すことによって、メ
モリ１８に回動テーブル８０回動角度０°のときのモデ
ル１のＸ−２軸子面に関する断面の二次元形状の約半分
（ＰＡＤカメラ４で観測可能な部分）のＸ座標値及び２
座標値が記憶されることになる。
あるモデル１の最上端Ｐｑ、１から最下端Ｐアｎ１で移
動する間に一定時間（レーザビーム光が連続する範囲内
の時間）ごとに上述の計測を繰り返すことによって、メ
モリ１８に回動テーブル８０回動角度０°のときのモデ
ル１のＸ−２軸子面に関する断面の二次元形状の約半分
（ＰＡＤカメラ４で観測可能な部分）のＸ座標値及び２
座標値が記憶されることになる。
次に−ｒ イクロコンピュータ１γから′電動モータ駆
動回路１４に対して駆動信号を与え、電動モータ５を一
定角度Δα−３６０°／扉（扉はレーザビーム光が連続
する範囲内）だけ回動させる。電動モータ５で回動させ
る角度Δαは、電動モータ５に接続されたロータリエン
コーダ６を介してマイクロコンピュータ１Ｔに入力する
。
動回路１４に対して駆動信号を与え、電動モータ５を一
定角度Δα−３６０°／扉（扉はレーザビーム光が連続
する範囲内）だけ回動させる。電動モータ５で回動させ
る角度Δαは、電動モータ５に接続されたロータリエン
コーダ６を介してマイクロコンピュータ１Ｔに入力する
。
電動モータ５でモデル１を角度Δαだけ回動させた後に
、前述の二次元計測を行ないモデル１のＸ−２軸子面に
関する新たな断面の二次元形状のＸ座標値、Ｚ座標値を
求めメモリ１８に格納する。
、前述の二次元計測を行ないモデル１のＸ−２軸子面に
関する新たな断面の二次元形状のＸ座標値、Ｚ座標値を
求めメモリ１８に格納する。
そして、これらの計測を順次くり返す。
メモリ１８の格納例を第５図により説明すると、メモリ
番地はレーザビーム光で走査されるＰψ１からＰ、／ｎ
の光点を示し、メモリの同一番地にはロ−タリエンコー
ダ６の回動角度、Ｘ座標値、２座標値を格納している。
番地はレーザビーム光で走査されるＰψ１からＰ、／ｎ
の光点を示し、メモリの同一番地にはロ−タリエンコー
ダ６の回動角度、Ｘ座標値、２座標値を格納している。
このようにして得られたモデル１の二次元計測の結果の
二次元形状は、モデル１の中心から角度Δαづつの断面
であり、これらの形状を重ね合せてもモデル１と同等の
形状とならない。そこで、計測されたｘ−２座標値〔Ｘ
ψｉ＋ＹＣｐ□〕のメモリの内容を回動角度０°のとき
の断面形状と平行な断面の二次元形状にデータを変換す
る必要がある。
二次元形状は、モデル１の中心から角度Δαづつの断面
であり、これらの形状を重ね合せてもモデル１と同等の
形状とならない。そこで、計測されたｘ−２座標値〔Ｘ
ψｉ＋ＹＣｐ□〕のメモリの内容を回動角度０°のとき
の断面形状と平行な断面の二次元形状にデータを変換す
る必要がある。
データの変換は、ます回動角度０°のときの断面をＸ−
３平面と一致したものとし、第６図に示すように回動角
度がｊ込α（ｊ−０，１，２，３゜・・・７７Ｌ）のと
きの光点Ｐ＜ｐｉのＸ座標Ｘ９１１（瀉）、Ｙ座標Ｙψ
、（ｊＪ）、２座標ｚｆｉ （ｊＪ） ｃＱ各値を以下
によってメモリ１９に格納する。
３平面と一致したものとし、第６図に示すように回動角
度がｊ込α（ｊ−０，１，２，３゜・・・７７Ｌ）のと
きの光点Ｐ＜ｐｉのＸ座標Ｘ９１１（瀉）、Ｙ座標Ｙψ
、（ｊＪ）、２座標ｚｆｉ （ｊＪ） ｃＱ各値を以下
によってメモリ１９に格納する。
ＸＱｉｌ、（ｊ−） −ｘ＜ｐｌ ｘ ｃｏ８（瀾）の
２ψ、の１直） このようにして、光点ψｉの三次元座標（Ｘψ、。
２ψ、の１直） このようにして、光点ψｉの三次元座標（Ｘψ、。
Ｙ＠ｉ、Ｚψ１ンはメモル１９に記憶される。
メモリ１９の一例を第７図に示す。
三次元形状（立体形状ンを形成させるために必要な光点
の座標は上述の演算により求める。次に立体形状を容易
に作成するために第８図に示すようにＹ軸を一定微少長
さく仝υごとに区切り、各区分間のＹ座標値の範囲ごと
に第６図に示す三次形状の座標データであるメモリ１９
の内容のＹ９．ｉ （ｊＪ）を次式に基いて分類する。
の座標は上述の演算により求める。次に立体形状を容易
に作成するために第８図に示すようにＹ軸を一定微少長
さく仝υごとに区切り、各区分間のＹ座標値の範囲ごと
に第６図に示す三次形状の座標データであるメモリ１９
の内容のＹ９．ｉ （ｊＪ）を次式に基いて分類する。
Ｋ・ΔＶ（”＠ｉ（江） ＜ （Ｋ＋１ ）６７但し、
Ｋ−０、±１、±２、±６・・・・・の整数分類した結
果は、例えばｉ＠９図に示す要領でメモリ２０に格納す
る。即ち、ある一定のＹ座標値の範囲、例えばＫ −、
ａｙ （−Ｙ ＜ （Ｋ＋１捧ｙのＹ座標値〕範囲のＹ
ｑｙｉ（ｊＪ）をメモＩＪ Ｉ Ｔからすべて抽出し、
Ｙψ１（江）Ｋ相当するｘψ１（：ｋｓＢ ）、Ｚψｉ
（ｊｄ ）とともに順次メモリ２０に分類して格納す
る。この結果、メモリ２０に仏ｙ−＝ Ｙ ＜ （Ｋ＋
１）ａｙごとに格納された座標値Ｘ（ｐｉ（ｊＪ）、ｚ
＜ｐｉ（ｊムリは、Ｙ−Ｋ・ａｙの式より原点００反対
側へ厚さａｙの厚みでＸ−Ｚ軸平面と平行な断面に関す
る対象物体であるモデル１の断面の形状を表わすことに
なる。
Ｋ−０、±１、±２、±６・・・・・の整数分類した結
果は、例えばｉ＠９図に示す要領でメモリ２０に格納す
る。即ち、ある一定のＹ座標値の範囲、例えばＫ −、
ａｙ （−Ｙ ＜ （Ｋ＋１捧ｙのＹ座標値〕範囲のＹ
ｑｙｉ（ｊＪ）をメモＩＪ Ｉ Ｔからすべて抽出し、
Ｙψ１（江）Ｋ相当するｘψ１（：ｋｓＢ ）、Ｚψｉ
（ｊｄ ）とともに順次メモリ２０に分類して格納す
る。この結果、メモリ２０に仏ｙ−＝ Ｙ ＜ （Ｋ＋
１）ａｙごとに格納された座標値Ｘ（ｐｉ（ｊＪ）、ｚ
＜ｐｉ（ｊムリは、Ｙ−Ｋ・ａｙの式より原点００反対
側へ厚さａｙの厚みでＸ−Ｚ軸平面と平行な断面に関す
る対象物体であるモデル１の断面の形状を表わすことに
なる。
なお、上述の分類において、同一のＹ座標区間に一Δｙ
≦Ｙ ＜ Ｙ（Ｋ＋１５ｉｈＹ ０間で、Ｘ座標値Ｘｔ
ｐ ｉ（μ）の値が等しくｚ座標値２ψ１（尾）の値が
異なる複数のデータが存在する場合もある。この場合に
は、例えば複数の２９１（尾）の平、均としてＺψ１（
ｊＪ）としてもよい。Ｘψｉ（５ｗ）についても同様で
ある。
≦Ｙ ＜ Ｙ（Ｋ＋１５ｉｈＹ ０間で、Ｘ座標値Ｘｔ
ｐ ｉ（μ）の値が等しくｚ座標値２ψ１（尾）の値が
異なる複数のデータが存在する場合もある。この場合に
は、例えば複数の２９１（尾）の平、均としてＺψ１（
ｊＪ）としてもよい。Ｘψｉ（５ｗ）についても同様で
ある。
次に、厚さａｙでＹ座標区間ごとに分類されたＸｃｐよ
（ｊん）を正の最大値から小さい方へ負の最大値まで順
に整理して２ψ１（ｊ」）とともにメモリ２１に格納す
る。この場合、Ｘψ、（瀉）のかわりにＺψ１（ｊＪ）
を大きい順に整理してもよい。
（ｊん）を正の最大値から小さい方へ負の最大値まで順
に整理して２ψ１（ｊ」）とともにメモリ２１に格納す
る。この場合、Ｘψ、（瀉）のかわりにＺψ１（ｊＪ）
を大きい順に整理してもよい。
従って、メモリ２１には厚さａｙのＹ座標区間ごとに大
きい値から順に並べられたＸ座標値Ｘψｉ（ｊＪ）及び
Ｚ座標値ｈｉ（ｊＪ）の各領が格納される。そして、マ
イクロコンピユー４１７によりメモリ２１の内容を読み
出し、紙テープパンチャ３０を用いてＮＣチー７’３１
を作成する。そして、例えは紙テープリーダ（図示しな
い）を介して、ＮＣ’薄板切断装置（図示しない）に入
力し、厚さａｙの薄板を切断することにより、対象物体
であるモデル１のＸ−Ｚ軸平面に平行な断面と略同−の
型板を作成する。ＮＣ薄板切断装置において、薄板の厚
さをＸ座標値及びＹ座標値と同一比率により縮尺あるい
は拡大することによりモデル１に一定縮尺の型板を作成
できる。
きい値から順に並べられたＸ座標値Ｘψｉ（ｊＪ）及び
Ｚ座標値ｈｉ（ｊＪ）の各領が格納される。そして、マ
イクロコンピユー４１７によりメモリ２１の内容を読み
出し、紙テープパンチャ３０を用いてＮＣチー７’３１
を作成する。そして、例えは紙テープリーダ（図示しな
い）を介して、ＮＣ’薄板切断装置（図示しない）に入
力し、厚さａｙの薄板を切断することにより、対象物体
であるモデル１のＸ−Ｚ軸平面に平行な断面と略同−の
型板を作成する。ＮＣ薄板切断装置において、薄板の厚
さをＸ座標値及びＹ座標値と同一比率により縮尺あるい
は拡大することによりモデル１に一定縮尺の型板を作成
できる。
そして、これらの型板を順に重ね合わせることだより対
象物体であるモデル１と一定縮尺の大きさの立体形状を
作成できる。上述の立体形状の作成の際く、重ね合せを
容易にするために、ＮＣチー７’３１にあらかじめ複数
の基準穴などの情報を入力して、それぞれの型板にせん
孔を設け、せん孔に合わせて型板を重ね合せて接層固定
することで容易に立体形状を作成できる。
象物体であるモデル１と一定縮尺の大きさの立体形状を
作成できる。上述の立体形状の作成の際く、重ね合せを
容易にするために、ＮＣチー７’３１にあらかじめ複数
の基準穴などの情報を入力して、それぞれの型板にせん
孔を設け、せん孔に合わせて型板を重ね合せて接層固定
することで容易に立体形状を作成できる。
上述の実施例においては、立体形状の作成に際してＮＣ
薄板切断装置を用いた場合について説明したが、例えば
マイクロコンピュータ１７の出力をＸ−Ｙプロッタない
しはＸ−Ｙレコーダに接続することによりモデル１のｘ
−２軸子面の断面を描画できる。この描画をもとに薄板
を切断しても立体形状を作成することができる。
薄板切断装置を用いた場合について説明したが、例えば
マイクロコンピュータ１７の出力をＸ−Ｙプロッタない
しはＸ−Ｙレコーダに接続することによりモデル１のｘ
−２軸子面の断面を描画できる。この描画をもとに薄板
を切断しても立体形状を作成することができる。
本発明によれば、対象物体を微少角度づつ回動させてレ
ーザビーム光を走査しつつの光点を撮像し、撮像の結果
よりレーザビーム光の走査平面に平行な断面を算出し、
これに基いて立体形成を形成するので立体形状を形成す
るために必要な計測が簡単でかつ精度よ（立体形状を形
成できる。
ーザビーム光を走査しつつの光点を撮像し、撮像の結果
よりレーザビーム光の走査平面に平行な断面を算出し、
これに基いて立体形成を形成するので立体形状を形成す
るために必要な計測が簡単でかつ精度よ（立体形状を形
成できる。
第１ａ図及び第１ｂ図は本発明の実施例の立面及び平面
の概要図である。 第２図は、実施例でしたＰＳＤカメラで撮像した光軌を
示す図である。 第６図は、同実施例で用いたＰＳＤカメラの撮像面を示
す図である。 第４図は、同実施例における立体形状の演算及び作成の
ためのゾロツク図でアル。 第５図は、同実施例の二次元形状のメモリマツプを示す
図である。 第６図は、同実施例における二次元形状から三次元形状
への変換原理を示す図である。 第７図は、第５図に示した二次元形状から三次元形状へ
変換のためのメモリマツプを示す図である。 第８図は、実施例の立体形状の形成に用いる平行断面作
成の原理図である。 第９図は、第８図で示した平行断面作成に用いられるメ
モリマツプを示す図である。 〔符号の説明〕 １・・・モデル ２・・・レーザビーム発生器 ３・・・回動ミラー ４・・・ＰＳＤカメラ（二次元撮像装置）５・・・電動
モータ（回動装置） ６・・・ロータリエンコーダ １１．１２・・・光点位置算出回路 １３・・・レーザビーム光走査制御回路１４・・・電動
モータ駆動制御回路 １７・・・マイクロコンピュータ １８〜２１・・・メモリ
の概要図である。 第２図は、実施例でしたＰＳＤカメラで撮像した光軌を
示す図である。 第６図は、同実施例で用いたＰＳＤカメラの撮像面を示
す図である。 第４図は、同実施例における立体形状の演算及び作成の
ためのゾロツク図でアル。 第５図は、同実施例の二次元形状のメモリマツプを示す
図である。 第６図は、同実施例における二次元形状から三次元形状
への変換原理を示す図である。 第７図は、第５図に示した二次元形状から三次元形状へ
変換のためのメモリマツプを示す図である。 第８図は、実施例の立体形状の形成に用いる平行断面作
成の原理図である。 第９図は、第８図で示した平行断面作成に用いられるメ
モリマツプを示す図である。 〔符号の説明〕 １・・・モデル ２・・・レーザビーム発生器 ３・・・回動ミラー ４・・・ＰＳＤカメラ（二次元撮像装置）５・・・電動
モータ（回動装置） ６・・・ロータリエンコーダ １１．１２・・・光点位置算出回路 １３・・・レーザビーム光走査制御回路１４・・・電動
モータ駆動制御回路 １７・・・マイクロコンピュータ １８〜２１・・・メモリ
Claims (2)
- （１）立体形状を有する対象物体から立体形状を形成す
る方法であつて、 前記対象物体にレーザビーム光を走査しながら照射する
段階と、 前記対象物体に照射されたレーザビーム光の光点を撮像
し、該光点の二次元位置を算出する段階と、 前記対象物体の光点の二次元位置を連続させて、前記対
象物体の一断面に関する輪郭形状を算出する段階と、 前記対象物体を微少角度づつ回動させて、前記対象物体
の移動時の各々の断面に関する輪郭形状を算出する段階
と、 前記対象物体の各々の断面輪郭から前記レーザビーム光
の走査平面と平行な平面に関する断面形状を算出する段
階と、 前記断面形状と一定倍率の型板を一定の厚さの薄板から
形成する段階と、 により、前記対象物体と一定倍率の立体形状を形成する
ことを特徴とする立体形状の形成方法。 - （２）立体形状を有する対象物体から立体形状を形成す
る装置であつて、 前記対象物体を微少角度づつ回動できる回動装置と、 前記対象物体に対して、レーザビーム光を走査してビー
ム光平面を形成できるビーム光照射装置と、 前記ビーム光照射装置に対して一定の距離及び角度で固
定され、前記対象物体へのレーザビーム光の光点を撮像
する二次元撮像装置と、 前記二次元撮像装置で対象物体の微少角度ごとのレーザ
ビーム光で走査される光点の位置を算出し、レーザビー
ム光の走査平面と平行な前記対象物体の断面形状を算出
する装置と、 前記断面形状に基づいて、該断面形状と一定倍率の型板
を一定厚さの薄板を形成する装置とから成り、前記対象
物体と一定倍率の立体形状を形成することを特徴とする
立体形状の形成装置。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59253486A JPH068727B2 (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | 立体形状の形成方法及び形成装置 |
| EP85104269A EP0163076B1 (en) | 1984-04-17 | 1985-04-09 | Apparatus for producing a three-dimensional copy of an object |
| AT85104269T ATE69400T1 (de) | 1984-04-17 | 1985-04-09 | Einrichtung zum erzeugen einer dreidimensionalen kopie eines gegenstandes. |
| DE8585104269T DE3584642D1 (de) | 1984-04-17 | 1985-04-09 | Einrichtung zum erzeugen einer dreidimensionalen kopie eines gegenstandes. |
| US06/721,451 US4752964A (en) | 1984-04-17 | 1985-04-09 | Method and apparatus for producing three-dimensional shape |
| CA000478699A CA1257682A (en) | 1984-04-17 | 1985-04-10 | Method and apparatus for producing three-dimensional shape |
| CN85102933A CN85102933B (zh) | 1984-10-08 | 1985-04-17 | 产生三维形状的方法和装置 |
| KR1019850004193A KR910000185B1 (ko) | 1984-10-08 | 1985-06-14 | 3차원적 입체형상의 형성방법과 형성장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59253486A JPH068727B2 (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | 立体形状の形成方法及び形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61131859A true JPS61131859A (ja) | 1986-06-19 |
| JPH068727B2 JPH068727B2 (ja) | 1994-02-02 |
Family
ID=17252049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59253486A Expired - Lifetime JPH068727B2 (ja) | 1984-04-17 | 1984-11-30 | 立体形状の形成方法及び形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH068727B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013099434A1 (ja) * | 2011-12-27 | 2013-07-04 | ジャパンスーパークォーツ株式会社 | シリカガラスルツボの三次元形状測定方法、シリコン単結晶の製造方法 |
| JP2013134179A (ja) * | 2011-12-27 | 2013-07-08 | Japan Siper Quarts Corp | シリカガラスルツボの三次元形状測定方法、シリコン単結晶の製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5339158A (en) * | 1976-09-22 | 1978-04-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Object shape information generating system |
| JPS5499038A (en) * | 1978-01-23 | 1979-08-04 | Aida Eng Ltd | Simple fabrication of master model |
| JPS6147620A (ja) * | 1984-08-15 | 1986-03-08 | 株式会社東芝 | エレクトレツト構体 |
-
1984
- 1984-11-30 JP JP59253486A patent/JPH068727B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5339158A (en) * | 1976-09-22 | 1978-04-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Object shape information generating system |
| JPS5499038A (en) * | 1978-01-23 | 1979-08-04 | Aida Eng Ltd | Simple fabrication of master model |
| JPS6147620A (ja) * | 1984-08-15 | 1986-03-08 | 株式会社東芝 | エレクトレツト構体 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013099434A1 (ja) * | 2011-12-27 | 2013-07-04 | ジャパンスーパークォーツ株式会社 | シリカガラスルツボの三次元形状測定方法、シリコン単結晶の製造方法 |
| JP2013134179A (ja) * | 2011-12-27 | 2013-07-08 | Japan Siper Quarts Corp | シリカガラスルツボの三次元形状測定方法、シリコン単結晶の製造方法 |
| US9810526B2 (en) | 2011-12-27 | 2017-11-07 | Sumco Corporation | Method for measuring three-dimensional shape of silica glass crucible, and method for producing monocrystalline silicon |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH068727B2 (ja) | 1994-02-02 |
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