KR20000068938A

KR20000068938A - 3차원형상 데이터 처리장치 및 피조각판 및 조각장치

Info

Publication number: KR20000068938A
Application number: KR1019997004113A
Authority: KR
Inventors: 가와모토메이테츠
Original assignee: 김용건
Priority date: 1997-09-12
Filing date: 1998-09-08
Publication date: 2000-11-25
Also published as: JPH1178384A; EP0972655A1; AU8999898A; CA2270051A1; WO1999014061A1; CN1243476A; US6434442B1

Abstract

평판상에 형성하는 3차원형상 데이터를 처리하는 3차원형상 데이터 처리장치에 있어서, 3차원형상 데이터를 부분적으로 서로 겹쳐서 그 겹쳐진 부분에서 어느 한쪽의 3차원형상 데이터를 남기고 다른쪽의 3차원형상 데이터를 소거함으로써 합성처리하는 합성처리수단(5)(6)과, 합성처리한 3차원형상 데이터의 경계에 일정한 보간영역을 설치하여 보간처리를 하는 보간처리수단(7)을 구비하고, 보간영역을 통하여 합성한 3차원형상 데이터의 사이에서 높이가 연속적으로 변화하도록 보간한다. 조각장치는 평판을 절삭유중에 침지한 채로 절삭함으로써 귀금속이라도 금속부스러기가 절삭날이나 피조각판에 용착하는 것을 막고 조각품질을 향상시킬 수 있다.

Description

3차원형상 데이터 처리장치 및 피조각판 및 조각장치{THREE-DIMENSIONAL SHAPE DATA PROCESSOR, ENGRAVED PLATE, AND ENGRAVING APPARATUS}

레이저, CCD(Charge Coupled Device : 전하결합소자)를 사용하여 높이를 갖는 3차원의 형상을 측정하는 소위 3차원형상 측정장치는 인체측정이나 인체부위측정에 의한 형태연구, 의료분야에서의 입체형상의 활용 등을 목적으로 하여 폭넓게 이용되고 있다. 일반적으로 3차원형상 측정장치는 주지와 같이 삼각측량의 원리로 2차원의 XY평면상에서의 각 점의 높이를 측정하는 것이며, 지금까지 여러가지가 제안 되어 있다(예를 들면 일본국 특허공개공보 소58-18110호, 일본국 특허공개공보 소60-220805호 등 참조). 종래의 이들 장치에 있어서 인체측정의 두발부측정에서는 측정데이터를 얻을 수 없는 결측부(missing portion)가 생겨서 측정정밀도가 극단적으로 나빴다. 그 때문에 두부(頭部)의 3차원형상 측정데이터를 사용한 조각메달로 좋은 품질을 얻는 것은 어려웠다. 그러나, 최근에 와서는 3차원형상 측정장치의 측정정밀도의 향상, 측정데이터의 보간(補間,interpolation), 수정처리 알고리즘(algorithm)의 향상 등에 의해 3차원형상 측정데이터를 사용한 두부의 조각메달도 품질이 향상되고 있고, 이미 메달의 자동조각장치가 제안(예를 들면, 일본국 특허공개공보 평2-303900호 참조)되어 있다.

도 1은 종래 3차원형상 측정데이터를 사용한 자동조각장치를 설명하기 위한 도, 도 2는 3차원형상 측정데이터의 메모리공간의 구성예를 나타낸 도이다. 도면 중에서 31은 3차원형상 계측장치, 32는 형상데이터 처리장치, 33은 3차원 절삭가공기, 34는 고정수단, 35는 집진기, 36은 공구교환수단, 37은 메달선택공급수단, 38은 메달을 나타낸다.

도 1에서 3차원형상 계측장치(31)는 사람의 옆얼굴 등을 3차원적으로 계측하는 수단이고, 형상데이터 처리장치(32)는 3차원형상 계측장치(31)에 의해서 계측된 데이터를 제어, 연산, 기억하여 사람의 옆얼굴의 폭, 길이, 두께를 계산하는 컴퓨터이다. 3차원 절삭가공기(33)는 형상데이터 처리장치(32) 제어의 원(元)형상데이터에 기초하여 피조각물인 메달(38)을 XY방향으로 이동(주사(走査))시키면서 절삭공구를 Z방향으로 상하로 움직여서 그 한면에 옆얼굴을 조각하는 것이고, 고정수단(34), 집진기(35), 공구교환수단(36), 메달선택공급수단(37)이 부수하여 장비된다. 고정수단(34)은 메달(38)을 고정하는 바이스(vice) 등이고, 공구교환수단(36)은 메달의 절삭부에 의해 그에 적합한 드릴, 컷터, 엔드 밀(end mill) 등의 절삭공구를 교환하는 것이다. 또, 집진기(35)는 금속부스러기를 한 곳에 모으는 것이고, 메달선택공급수단(37)은 필요에 대응하여 색, 크기 등을 바꾼 수종류의 메달을 미리 준비하여 희망여부에 따라 선택했을 때 절삭위치까지 메달을 반송하는 것이다.

3차원형상 계측장치(31)에는 예를 들면 2대의 공업용 TV카메라와 CCD를 사용하여 XY의 2차원 평면상에서의 각 점에서의 높이 Z를 측정하는 것, 광선의 주사, 또는 평행광선 다발의 확대렌즈계(빔 익스펜더(beam expander))와 원기둥렌즈의 조합계에 의해 형성될 수 있는 광막을 투영하여 3차원형상을 계측하는 광절단법, 등 간격의 피치로 만들어진 슬릿을 가지는 격자를 일정거리 만큼 떼어놓아서 이것을 통하여 빛을 투사하여 3차원형상을 계측하는 모아레(moire)등 고선(토포그래프(topograph)법, 그물코상(狀)의 직교격자 그림자를 물체로 투영하여 얻어지는 일그러진 그물코영상을 이용하는 방법 등 여러가지 방법이 사용되고 있다.

이들 3차원형상 계측장치(31)에 의해 계측된 3차원형상 데이터는 예를 들면, 도 2에 나타낸 것과 같이 n×m의 2차원평면에서 높이를 8비트로 표현하는 경우에는 n×m의 플레인메모리(plane memory)를 8매 사용한 메모리공간에 설정할 수가 있고, 이 플레인메모리의 각 점을 꿰듯이 하여 3차원형상 데이터의 높이정보가 격납(格納)된다. 따라서, 예를 들면 점P(i,j)에서의 높이데이터는 그 점의 각 플레인메모리를 순서대로 읽어냄으로써 「10011010」과 같은 형태로 산출된다. 3차원 절삭가공기에서는 이 높이데이터에 기초하여 절삭공구의 높이, 즉 절삭높이를 결정하여 제어한다. 그리고, P(i,j)는 이 때 메달의 절삭위치가 된다.

도 3은 3차원형상 데이터의 합성처리를 하는 경우에서의 문제를 설명하기 위한 도이다.

상기 종래의 자동조각장치에 의해 3차원형상 계측장치로 계측된 3차원형상 데이터를 사용하여 메달 등에 옆얼굴을 조각하는 경우에 대해 설명한다. 이런 경우에는 우선 3차원형상 계측장치에 의해 2개의 3차원형상 데이터가 계측되고, 도 3(A)에 나타낸 것과 같이 그 하나를 피합성 조각데이터, 다른 하나를 합성 조각데이터로서 조각데이터 합성처리부(41)에 입력하여 각각의 위치를 결정한 후에 합성된다. 조각데이터 합성처리부(41)에 의한 합성처리에서는 메모리에 우선 피합성 조각데이터를 기록하고 그 위에 합성 조각데이터를 기록, 갱신함으로써 합성 조각데이터가 겹쳐지는 피합성 조각데이터의 부분은 바뀌어 기록되어 감추어지고, 즉 삭제된 합성결과(42)가 얻어진다.

그러나, 상기와 같이 합성처리되면 예컨대, 도 3(A)에 나타난 합성결과(42)의 Y-Y′단면은 도 3(B)에 나타낸 것과 같이 합성 조각데이터의 경계윤곽X에서 피합성 조각데이터 ①이 0(표준높이)이되어 불연속이 된다. 3차원 절삭가공기에서는 앞에서 설명한 것과 같이 메달을 조각할 경우 메달을 XY방향으로 이동시키면서 높이데이터에 대응하여 절삭공구를 Z방향으로 상하로 움직이므로 도 3(B)에 나타낸 것과 같이 불연속데이터로 되면 메달을 일정속도로 이동시키면서 절삭을 할 수 없고, 단차(段差)가 되는 경계윤곽X에서 일단 이동을 멈추고 절삭가공을 하지 않을 수 없게 되어 현저하게 가공효율이 저하하는 문제가 있다. 또, 조각면에 단차를 형성하기 때문에 매끄러운 완성을 기대할 수 없다.

또, 피합성 조각데이터와 합성 조각데이터를 경계로 매끄럽게 접속하기 때문에 도 3(C)에 나타낸 것과 같이 높은 쪽의 데이터를 채용하면서 같은 높이의 부분에서 피합성 조각데이터와 합성 조각데이터를 교환하는 것과 같이, 즉 같은 높이부분을 경계라고 하면, 경계에서는 피합성 조각데이터의 윤곽도 합성 조각데이터의 윤곽X도 얻을 수 없게 되어버린다. 이러한 경우에는 특히 도 3(A)에 나타낸 합성결과(42)에서 합성 조각데이터의 윤곽X가 흐트러진다는 문제가 생긴다.

본 발명은 평판상에 형성되는 3차원형상 데이터를 처리하는 3차원형상 데이터 처리장치 및 서로 겹쳐서 합성된 3차원형상 데이터에 기초하여 평판을 XY방향으로 이동시키면서 절삭날을 상하로 움직여서 조각한 피조각판 및 3차원형상 데이터에 기초한 귀금속 평판을 조각하는 조각장치에 관한 것이다.

도 1은 종래 3차원형상 데이터를 사용한 자동조각장치를 설명하기 위한 도,

도 2는 3차원형상 데이터의 메모리공간 구성예를 나타낸 도,

도 3은 3차원 형상데이터를 합성처리할 경우의 문제를 설명하기 위한 도,

도 4는 본 발명에 관한 3차원형상 데이터 처리장치의 실시형태를 나타낸 도,

도 5는 3차원형상 데이터의 합성예를 나타낸 도,

도 6은 3차원형상 데이터의 합성처리를 설명하는 도,

도 7은 기름부착 조각장치의 실시형태를 나타낸 도,

도 8은 절삭유의 대류(對流)와 절삭방향과의 관계를 설명하기 위한 도.

본 발명은 상기과제를 해결하기 위한 것으로, 3차원형상 데이터를 양호한 조각데이터로서 합성처리하고, 또한 3차원형상 데이터에 의한 조각을 효율 좋게 행할 수 있도록 한 것이다.

그러기 위해 본 발명은 평판상에 형성하는 3차원형상 데이터를 처리하는 3차원형상 데이터 처리장치이며, 3차원형상 데이터를 부분적으로 서로 겹쳐서 그 겹쳐진 부분에서 어느 한 쪽의 3차원형상 데이터를 남기고 다른쪽의 3차원형상 데이터를 소거함으로써 합성처리하는 합성처리수단과, 상기 합성처리한 3차원형상 데이터의 경계에 일정의 보간영역을 설정하여 보간처리를 하는 보간처리수단을 구비하고, 상기 보간처리수단은 상기 보간영역을 통하여 합성된 3차원형상 데이터 사이에서 높이가 연속적으로 변화하도록 보간하는 것을 특징으로 하는 것이다.

서로 겹쳐서 합성된 3차원형상 데이터에 기초하여 평판을 XY방향으로 이동시키면서 절삭날을 상하로 움직여서 조각한 피조각판이며, 3차원형상 데이터를 부분적으로 서로 겹쳐서 그 겹친 부분에서 어느 한 방향의 3차원형상 데이터를 남기고 다른 방향의 3차원형상 데이터를 소거함과 동시에 경계부분에 일정한 보간영역을 설치하여 그 보간영역을 통하여 3차원형상 데이터의 높이가 연속적으로 변화하도록 보간하여 조각한 것을 특징으로 하는 것이다.

3차원형상 데이터에 기초하여 귀금속의 평판을 조각하는 조각장치에 있어서, 3차원형상 데이터를 기억하는 기억수단과, 상기 평판을 절삭유(切削油)중에 유지하는 유지수단과, 절삭날을 가지고 상기 평판위를 절삭하는 절삭수단과, 상기 기억수단에 기억한 3차원데이터에 기초하여 상기 유지수단을 XY방향으로 이동시킴과 동시에 상기 절삭수단을 Z방향으로 상하로 움직이는 구동제어수단을 구비하고, 절삭유중에 평판을 유지한 상태에서 XY방향으로 이동시키면서 상기 절삭수단을 Z방향으로 상하로 움직여서 평판을 조각하는 것을 특징으로 하는 것이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명에 관한 3차원형상 데이터 처리장치의 실시형태를 나타낸 도, 도 5는 3차원형상 데이터의 합성예를 나타낸 도, 도 6은 3차원형상 데이터의 합성처리를 설명하기 위한 도이다.

도면중에서 1은 3차원형상 측정장치, 2는 3차원조각데이터파일, 3은 조각데이터 추출부, 4a는 합성 조각데이터, 4b는 피합성 조각데이터, 5는 조각데이터위치 경계윤곽 보간영역 설정부, 6은 조각데이터 합성처리부, 7은 경계윤곽 보간처리부, 8은 조각데이터, 9는 조각장치를 나타낸다.

도 4에 있어서, 3차원형상 측정장치는 앞에서 서술한 것과 같이 레이저나 CCD를 사용하여 2차원적으로 물체를 주사하여 높이를 갖는 3차원형상을 측정하고, 이상치(異常値)의 데이터를 갖는 노이즈(noise)의 제거, 측정데이터가 얻어지지 않는 결측부데이터의 보간 등의 필요한 처리를 하여 XY평면의 각 점에 대하여 높이정보를 갖는 3차원형상 데이터를 출력하는 것이며, 3차원조각데이터파일(2)은 이 3차원형상 데이터를 3차원조각데이터로서 격납하여 축적하는 파일이다. 조각데이터 추출부(3)는 3차원조각데이터파일(2)에 격납된 3차원조각데이터 중에서 선택지정을 기초로 조각데이터를 추출하는 것이며, 추출된 합성 조각데이터(4a)와 피합성 조각데이터(4b)를 3차원조각데이터를 합성하기 위한 2개의 조각데이터로서 유지한다.

조각데이터위치 경계윤곽 보간영역 설정부(5)는 피합성 조각데이터(4b)의 위치 및 그 위에 겹쳐서 합성하는 합성 조각데이터(4a)의 위치를 설정함과 동시에 그들의 위치에 의해 피합성 조각데이터(4b) 위에 겹쳐지는 합성 조각데이터(4a)의 경계윤곽과 그 보간영역을 설정하는 것이며, 보간영역은 경계윤곽으로부터 피합성 조각데이터(4b)에 대하여 일정한 거리(화소폭 등)를 두고 설정된다.

조각데이터 합성처리부(6)는 각각의 데이터를 조각규격에 맞춘 사이즈로 압축하고, 피합성 조각데이터(4b)에 대하여 합성 조각데이터(4a)가 겹쳐지는 부분과 경계윤곽으로부터 일정한 화소폭으로 되는 보간영역을 포함해서 소거하여 합성 조각데이터(4a)를 피합성 조각데이터(4b)에 합성처리하는 것이다.

경계윤곽 보간처리부(7)는 피합성 조각데이터(4b)의 위에 겹쳐지는 합성 조각데이터(4a)의 경계윤곽으로부터 일정한 화소폭으로 되는 보간영역에 대하여 피합성 조각데이터(4b)에 기초하여 보간함으로써 경계윤곽을 보존하면서 평활(平滑)처리하는 것이다. 조각데이터(8)는 예를 들면 메모리에 기억되는 경계윤곽 보간처리 후의 데이터이고, 조각장치(9)는 그 조각데이터에 기초하여 절삭날의 높이를 제어하면서 메달을 XY방향으로 이동시켜서 메달을 조각하는 3차원 절삭가공기이다.

상기와 같이 본 발명에 관한 3차원형상 데이터 처리장치에서는 3차원형상 측정장치로 측정하여 얻어진 3차원조각데이터파일에 대하여 합성하는 2개의 조각데이터의 경계윤곽으로부터 일정폭으로 피합성 조각데이터(4b)의 평활처리를 함으로써 합성 조각데이터 윤곽의 흐트러짐을 없게하여 품질의 저하를 방지하고, 합성 조각데이터와 피합성 조각데이터와의 경계윤곽에서 불연속하게 되는 것을 없게하여 절삭에 있어서의 장해를 방지하고 있다. 또 2개의 조각데이터를 합성하는 것이 아닌 1개의 조각데이터만으로 메달을 만드는 경우에는 합성 조각데이터(4a)와 피합성 조각데이터(4b) 없이 1개의 조각데이터로 된다. 따라서 조각데이터 위치경계윤곽 보간영역 설정부(5)에서는 다른 위치를 설정하고, 조각데이터 합성처리부(6)에서는 1개의 조각데이터를 조각규격에 맞춘 사이즈로 압축하여 그것이 조각데이터(8)로서 기억된다. 이 때, 경계윤곽 보간처리부(7)는 통로(through)로 된다.

또한, 조각데이터의 합성처리에 대해 구체적으로 설명한다. 예를 들면 도 5(A)에 나타낸 피합성 조각데이터(4b)에 대하여 그 위에 도 5(B)에 나타낸 합성 조각데이터(4a)를 겹쳐서 합성할 때에는 도 5(C)에 나타낸 것과 같이 피합성 조각데이터(4b)의 위치에 대해 합성 조각데이터(4a)는 예컨대 약 반정도의 피합성 조각데이터(4b)를 남기도록 임의의 거리이동한 위치에 설정된다. 도 6에 나타낸 합성 조각데이터(4a)와 피합성 조각데이터(4b)와의 경계윤곽에서의 Y-Y′단면을 나타낸 것이 도 6(A)이며, 도 5(C)에 나타낸 것과 같이 합성 조각데이터(4a)의 경계윤곽X에서 도시한 좌측에 도 6에 나타낸 것과 같이 ΔX의 보간영역을 설정하면, 이 보간영역 ΔX를 포함한 X′보다 우측의 합성 조각데이터(4a)가 겹쳐지는 부분의 피합성 조각데이터(4b)는 소거된다.

앞에서 서술한 것과 같이 조각데이터 합성처리부(6)에 의해 합성 조각데이터(4a)와 피합성 조각데이터(4b)가 조각규격에 기초하여 압축합성처리되고, 경계윤곽에서 보간영역의 피합성 조각데이터(4b)가 도 6(A)에 나타낸 것과 같이 소거되면, 경계윤곽 보간처리부(7)에서는 도 6(B)에 나타낸 것과 같이 보간영역에 있어서 피합성 조각데이터(4b)의 높이에서 경계윤곽의 높이를 향해 데이터가 점점 변화하도록 보간처리된다. 이 보간처리에 의해 피합성 조각데이터(4b)에서 경계윤곽과 합성 조각데이터(4a)까지의 높이가 계단상으로 불연속하게 되는 것이 없어지므로 조각장치(9)에서의 절삭날의 조작을 연속적으로 하여 절삭가공의 효율을 높일 수 있고, 매끄러운 양품질의 3차원형상합성 조각메달을 제공 할 수가 있다.

보간영역에서의 데이터보간에 의한 평활처리에 있어서 피합성 조각데이터(4b)의 높이에서 경계윤곽의 높이를 향하여 데이터가 직선적으로 변화하도록 한 것이 도 6(B)에 나타낸 예이나, 도 6(C)에 나타낸 것과 같이 높이를 곡선으로 보간하도록 해도 좋다. 이러한 보간을 함으로써 합성 조각데이터(4a), 피합성 조각데이터(4b)의 높이의 압축율을 도 6(B)에 나타낸 것과 같이 같게 해도 양면의 한쪽을 띄우기 위해 도 6(C)에 나타낸 것과 같이 합성 조각데이터(4a) 높이의 압축율을 피합성 조각데이터(4b) 높이보다 작게 해도 전혀 똑같은 느낌의 합성결과를 얻을 수 있다. 이 경우 도 6(D)에 나타낸 것과 같이 경계윤곽에서의 각각의 거리 d, d-1, ……에 대응하여 압축율을 설정한 테이블(table)을 사용하여 처리해도 좋고 계수를 사용하여 연산처리하여도 좋다.

또, 합성하는 경우의 방향으로서 도 5에 나타낸 것과 같이 같은 방향이 아닌 거울형상처럼 반대방향으로 즉, 도 5에 있어서 합성 조각데이터(4a)를 우측으로 향하게 하여 합성하는 경우도 있다. 이렇게 합성하는 경우에는 중앙에 합성 조각데이터(4a)와 피합성 조각데이터(4b)와의 경계선을 설정하는 것이 보통이며 경계윤곽선은 없어진다. 따라서 보간처리에는 중앙의 경계선을 소정의 기준높이로 설정하여 그 양측에 상기와 같이 보간영역을 설정하여 높이가 연속하여 변화하도록 보간처리를 하는 방법과, 중앙의 경계선에서 한쪽편에 보간영역을 설정하고 그 보간영역에서 합성 조각데이터(4a)와 피합성 조각데이터(4b)와의 높이가 연속하도록 보간처리하는 방법이 있다.

다음으로, 조각장치에 대해 설명한다. 도 7은 기름부착조각장치의 실시형태를 나타낸 도, 도 8은 절삭유의 대류와 절삭방향과의 관계를 설명하기 위한 도이다. 도면중에서 11은 3차원형상 데이터 처리장치, 12는 콘트롤박스, 13은 Z모터, 14는 조각모터, 15는 메달, 16은 메달 척(chuck), 17은 오일조(槽), 18은 오일펌프, 19는 오일공급노즐, 20은 X모터, 21은 Y모터, 22는 절삭유 주입구, 23은 절삭유, 24는 절삭유 순환계, 25는절삭날을 나타낸다.

도 7에서 3차원형상 데이터 처리장치(11)는 조각규격에 대응하여 3차원조각데이터에 대해 앞에서 도 4를 참조하여 설명한 처리를 하는 장치이며, 콘트롤박스(12)는 3차원형상 데이터 처리장치(11)에 의해 생성된 조각데이터에 기초하여 3차원절삭가공기의 각기구를 제어하는 것이다. 3차원절삭가공기는 조각하는 메달(15)을 메달 척(16)에 지지하여 전체를 오일조(17)의 안에 소위 침지(dip brazing)하여 전체를 XY방향으로 이동시키면서 메달(15) 윗면의 절삭날을 조각데이터에 따라서 상하로 움직여서 절삭하는 것이다. X모터(20)가 오일조(17)와 동시에 조각되는 메달(15)과 메달 척(16)을 일체로 X방향으로 이동시키는 것이며, 그것과 직각으로 Y방향으로 이동시키는 것이 Y모터(21)이다. 조각모터(14)는 절삭날을 예를 들면 귀금속에서는 일만수천 회전으로 고속회전시키는 것이며, Z모터(13)는 고속회전하고 있는 절삭날을 상하로 움직이는 것이다. 오일공급노즐(19)은 오일조(17)에 절삭유를 공급하는 것이며, 오일펌프(18)는 절삭유를 오일조(17)에서 오일공급노즐(19)을 통하여 순환시키는 것이다.

그런데, 놋쇠나 아크릴과 같은 경(硬)재질의 메달을 조각하는 경우에는 일반의 공작기계나 절삭가공기와 마찬가지로 실내분위기 그대로 절삭하여도 특별히 문제는 없으나, 금이나 은, 백금 등 경도가 낮고 융점이 낮은 귀금속을 사용한 메달의 경우에는 절삭중에 금속부스러기가 절삭날이나 메달의 표면에 용착한다는 문제가 생긴다. 도 7에 나타낸 3차원절삭가공기는 이러한 문제를 해소하기 위하여 오일조(17)중에 조각하는 메달(15)을 메달 척(16)에 유지하여 침지함으로써 절삭날, 금속부스러기를 냉각함과 동시에 오일펌프(18)를 사용하여 오일공급노즐(19)을 통하여 오일조(17)중의 절삭유를 가만히 대류시켜 금속부스러기를 절삭날 부근에서 흐르게 함으로써 금속부스러기가 절삭날 부근에 고이지 않도록 하는 것이다.

경도가 낮고 융점이 낮은 귀금속을 사용한 메달의 절삭을 할 때, 절삭시의 마찰열에 의해 금속부스러기가 가열되어 절삭날이나 메달의 표면에 용착되지 않도록 절삭유중에 메달(15)을 침지하여 대류시킬 경우, 오일공급노즐(19)의 위치를 절삭날의 날끝에 너무 가까이 하여 절삭유가 직접 날끝에 닿게 되면 날끝이 흔들려서 조각의 품질이 저하한다는 문제가 발생한다. 따라서 날끝에서 어느정도 떨어져서 날끝의 조각면에서 절삭유가 가만히 대류하도록 오일공급노즐(19)의 위치가 선택된다.

오일공급노즐(19)은 도 8에 나타낸 것과 같이 오일조(17)가 X방향으로 이동할때에 절삭을 할 경우, 절삭날(25)보다 절삭방향의 전방에 위치하도록 오일조(17)의 절삭유 주입구(22)를 반대의 절삭방향의 후방에 위치하도록 배치한다. 즉, 절삭하는 방향에 대하여 절삭유(23)의 대류가 역방향이 되도록 오일공급노즐(19)이 있는 방향으로 절삭하고, 반대측에 절삭유 주입구(22)를 설치한다. 이렇게 함으로써 금속부스러기는 절삭이 끝난 쪽으로 흘러 제거되게 된다. 그리고, 도 8(B)에 나타낸 것과 같이 대류가 절삭방향과 평행하게 되도록 하려면 오일공급노즐(19)을 절삭날(25)의 설치된 측에 일체로 고정하는 것도 효과가 있다.

또, 메달의 재료나 절삭조건에 따라서는 오일공급노즐(19)과 절삭유 주입구(22)의 배치를 상기와 반대로 하는 경우도 있다. 이 경우에 금속부스러기는 절삭방향으로 흘러가기 때문에 상기의 배치와 달라서 절삭직후의 조각면이 금속부스러기로 인해 볼 수 없는 경우는 없어서 각각 장점과 단점이 있다. 또 오일공급노즐(19)과 절삭유 주입구(22)의 배치를 절삭방향과 직교하도록 하는 경우도 있다. 물론 오일조(17) 안에서 절삭방향의 개시측(후방)과 종료측(전방)의 사이에서 대류가 일어나도록 하고 오일공급노즐(19)을 설치하지 않아도 좋다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고 여러가지 변형이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는 3차원형상 측정장치에 의해 측정된 3차원형상 데이터를 처리장치에 의해 합성처리하고 그 조각데이터를 3차원절삭가공기로 조각하는 일련의 시스템으로서 설명하였으나, 3차원형상 측정장치, 3차원형상 데이터 처리방치, 3차원절삭가공기는 각각 독립된 것이고, 각각의 사이를 데이터라인 등으로 접속하여 일련의 시스템으로서 구성하는 것 뿐만 아니라 3차원조각데이터파일이나 조각데이터를 메모리디스크 등의 기록매체로 주고받도록 구성해도 좋은 것은 말할 것도 없다.

또, 3차원형상 측정장치에 의해 측정된 3차원조각데이터를 합성하여 조각하는 것을 설명하였으나, 3차원형상 측정장치에 의해 측정된 3차원형상 데이터에 한정되지 않고 사진 등의 2차원데이터에서 예를 들면 경험적으로 설정된 파라미터를 사용하는 등 소정의 처리를 함으로써 높이데이터를 구하여 이것을 3차원형상 데이터로서 사용하는 것이어도 좋고, 컴퓨터그래픽 기술을 사용하여 작성된 3차원형상 데이터이어도 좋다.

게다가, 3차원형상 데이터는 메달에 조각하는 것뿐만 아니라, 동전이나 시계의 문자판, 그 이외의 벽걸이 평판판넬 등 용도나 종류를 불문하고, 또, 원형, 타원형, 다각형 등의 형상, 사이즈의 대소를 불문하고 적용가능하며, 메달 등의 조각데이터로서뿐만 아니라 프레스각인하는 여권이나 그 이외의 형상을 만들기 위해 사용해도 좋다. 조각데이터를 합성하는 경우에도 2개만이 아닌 3개 또는 그 이상의 조각데이터를 마찬가지로 합성해도 좋고, 조각데이터로서는 인물의 머리부분 뿐만 아니라, 전신 혹은 이들의 조합, 애완용이나 그 이외의 동물과의 조합에 마찬가지로 적용해도 좋다.

이상의 설명으로부터 분명한 것과 같이 본 발명에 의하면, 3차원형상 데이터를 부분적으로 서로 겹치는 경우, 그 겹치는 부분에 있어서 어느 한쪽의 3차원형상 데이터를 남기고 다른 쪽의 3차원형상 데이터를 소거함으로써 합성처리함과 동시에, 그 합성처리한 3차원형상 데이터의 경계에 일정한 보간영역을 설치하여 합성한 3차원형상 데이터의 사이에서 높이가 연속적으로 변화하도록 보간하므로 합성한 접속부에 단차가 생기지 않게 되고 메달 등의 조각을 할 경우에도 조각면을 매끄럽게 완성하며, 게다가 경계영역을 남기고 보간함으로써 윤곽이 부서지지 않는 양호한 조각메달 등을 제공할 수 있다. 그리고, 3차원형상 데이터를 합성하는 경우 그 높이의 압축율을 다르게 함으로써 합성한 조각형상의 입체감을 보다 높일수 있다.

또, 3차원형상 데이터에 기초하여 귀금속의 평판을 조각하는 조각장치에서는 메달 등의 피조각판이 되는 평판을 절삭유중에 유지한 상태로 XY방향으로 이동시키면서 상기 절삭수단을 Z방향으로 상하로 움직여서 평판을 조각하므로, 경도가 낮고 융점이 낮은 귀금속이라도 금속부스러기가 절삭날이나 절삭부에 엉겨붙어 용착하여 조각면을 흐트리는 것을 막을 수 있어 보다 상태가 뛰어난 피조각판을 제공할 수 있다.

Claims

평판상에 형성하는 3차원형상 데이터를 처리하는 3차원형상 데이터 처리장치에 있어서, 3차원형상 데이터를 부분적으로 서로 겹쳐서 그 겹쳐진 부분에서 어느 한 쪽의 3차원형상 데이터를 남기고 다른쪽의 3차원형상 데이터를 소거함으로써 합성처리하는 합성처리수단과, 상기 합성처리한 3차원형상 데이터의 경계에 일정한 보간영역을 설정하여 보간처리를 하는 보간처리수단을 구비하고, 상기 보간처리수단이 상기 보간영역을 통하여 합성된 3차원형상 데이터 사이에서 높이가 연속적으로 변화하도록 보간하는 것을 특징으로 하는 3차원형상 데이터 처리장치.
제1항에 있어서, 상기 합성처리수단은 한쪽의 3차원형상 데이터를 경계윤곽까지 남기고, 상기 보간처리수단이 상기 보간영역을 다른쪽의 3차원형상 데이터의 높이에서 상기 경계윤곽의 높이까지 연속적으로 변화하도록 보간하는 것을 특징으로 하는 3차원형상 데이터 처리장치.
제2항에 있어서, 상기 합성처리수단이 상기 한쪽의 3차원형상 데이터를 다른쪽의 3차원형상 데이터보다 높이의 압축율을 작게 하여 합성하는 것을 특징으로 하는 3차원형상 데이터 처리장치.
서로 겹쳐서 합성된 3차원형상 데이터에 기초한 평판을 XY방향으로 이동시키면서 절삭날을 상하로 움직여서 조각한 피조각판에 있어서, 3차원형상 데이터를 부분적으로 서로 겹쳐서 그 겹친 부분에서 어느 한 방향의 3차원형상 데이터를 남기고 다른 방향의 3차원형상 데이터를 소거함과 동시에 경계부분에 일정한 보간영역을 설치하여 그 보간영역을 통하여 3차원형상 데이터의 높이가 연속적으로 변화하도록 보간하여 조각한 것을 특징으로 하는 피조각판.
제4항에 있어서, 한쪽의 3차원형상 데이터를 경계윤곽까지 남기고 그 경계윤곽의 높이에서 다른쪽의 3차원형상 데이터의 높이까지 상기 보간영역에서 연속적으로 변화하도록 보간하여 조각한 것을 특징으로 하는 피조각판.
제5항에 있어서, 상기 한쪽의 3차원형상 데이터를 다른쪽의 3차원형상 데이터보다 높이의 압축율을 작게 하여 합성한 것을 특징으로 하는 피조각판.
3차원형상 데이터에 기초하여 귀금속의 평판을 조각하는 조각장치에 있어서, 3차원형상 데이터를 기억하는 기억수단과, 상기 평판을 절삭유(切削油)중에 유지하는 유지수단과, 절삭날을 가지고 상기 평판위를 절삭하는 절삭수단과, 상기 기억수단에 기억한 3차원데이터에 기초하여 상기 유지수단을 XY방향으로 이동시킴과 동시에 상기 절삭수단을 Z방향으로 상하로 움직이는 구동제어수단을 구비하고, 절삭유중에 평판을 유지한 상태에서 XY방향으로 이동시키면서 상기 절삭수단을 Z방향으로 상하로 움직여서 평판을 조각하는 것을 특징으로 하는 조각장치.
제7항에 있어서, 상기 유지수단이 절삭가공 부근의 절삭유를 대류시키는 절삭유 순환수단을 갖는 것을 특징으로 하는 조각장치.
제8항에 있어서, 상기 절삭유 순환수단이 상기 유지수단에 절삭유의 주입구를 설치함과 동시에 상기 절삭날의 근방에 절삭유를 공급하는 노즐을 설치하고, 상기 주입구로부터 노즐을 통하여 상기 절삭날의 근방에 절삭유를 순환시키는 것을 특징으로 하는 조각장치.
제9항에 있어서,상기 주입구와 상기 노즐을 절삭방향의 양측에 배치한 것을 특징으로 하는 조각장치.