KR910000185B1 - Method and apparatus for producing three-dimensional shape - Google Patents
Method and apparatus for producing three-dimensional shape Download PDFInfo
- Publication number
- KR910000185B1 KR910000185B1 KR1019850004193A KR850004193A KR910000185B1 KR 910000185 B1 KR910000185 B1 KR 910000185B1 KR 1019850004193 A KR1019850004193 A KR 1019850004193A KR 850004193 A KR850004193 A KR 850004193A KR 910000185 B1 KR910000185 B1 KR 910000185B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- dimensional
- light
- cross
- image pickup
- shape
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/42—Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine
- G05B19/4202—Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine preparation of the programme medium using a drawing, a model
- G05B19/4207—Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine preparation of the programme medium using a drawing, a model in which a model is traced or scanned and corresponding data recorded
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/37—Measurements
- G05B2219/37048—Split beam, stripe projection on object, lines detected with cameras
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
- G05B2219/49011—Machine 2-D slices, build 3-D model, laminated object manufacturing LOM
Abstract
내용 없음.No content.
Description
제1a도 및 제1b도는 본 발명의 제 1 실시예의 전면 및 측면도.1A and 1B are front and side views of a first embodiment of the present invention.
제2a도 및 제2b도는 본 발명의 제 1 실시예에서 대상물체의 영상측정에 대한 설명도.2A and 2B are explanatory diagrams for image measurement of an object in a first embodiment of the present invention.
제3도는 ITV 카메라(2차원 영상촬영장치)의 영상을 나타내는 설명도.3 is an explanatory diagram showing an image of an ITV camera (two-dimensional imaging device).
제4도는 제3도에 표시한 영상을 위한 영상신호.4 is a video signal for the image shown in FIG.
제5도는 본 발명의 제 1 실시예에서 단면 형상 연산을 위한 데이터 프로세서를 나타내는 블록다이어그램.5 is a block diagram showing a data processor for cross-sectional shape calculation in the first embodiment of the present invention.
제6a도 및 제6b도는 본 발명의 제 2 실시예의 전면도 및 측면도.6A and 6B are front and side views of a second embodiment of the present invention.
제7a도 및 제7b도는 본 발명의 제 2 실시예에서 대상물체의 영상측정에 대한 설명도.7A and 7B are explanatory diagrams for image measurement of an object in a second embodiment of the present invention.
제8a도, 제8b도 및 제8c도는 본 발명의 제 2 실시예에 있어서 1차원적 선감지 카메라(영상촬영장치)의 촬영상태 해설도.8A, 8B and 8C are explanatory diagrams of photographing states of a one-dimensional line sensing camera (image capturing apparatus) according to a second embodiment of the present invention.
제9도는 본 발명의 제 2 실시예에서 단면형상 연산을 위한 데이터 프로세서를 나타내는 블록다이어그램.9 is a block diagram showing a data processor for cross-sectional shape calculation in the second embodiment of the present invention.
제10a도 및 제10b도는 본 발명의 각각 제 3 실시예의 전면도 및 측면도.10A and 10B are front and side views, respectively, of a third embodiment of the present invention.
제11도는 본 발명의 제 2 실시예에서 PSD 카메라에 의한 광학궤적 촬영의 설명도.11 is an explanatory diagram of optical trajectory photographing by a PSD camera in a second embodiment of the present invention.
제12도는 본 발명의 제 3 실시예에 활용된 PSD 카메라의 촬영 스크린의 설명도.12 is an explanatory diagram of a shooting screen of a PSD camera utilized in the third embodiment of the present invention.
제13도는 본 발명의 제 3 실시예에서의 3차원 입체형상의 연산 및 형성을 나타내는 블록다이어그램.13 is a block diagram showing the calculation and formation of a three-dimensional solid shape in a third embodiment of the present invention.
제14도는 본 발명의 제 3 실시예에서 2차원적 형상의 메모리 맵(MAP)을 나타내는 설명도.14 is an explanatory diagram showing a memory map MAP of a two-dimensional shape in the third embodiment of the present invention.
제15도는 제 3 실시예에서 2차원 형상으로부터 3차원적 형상으로 변환시키는 원리의 설명도.FIG. 15 is an explanatory diagram of a principle of converting from a two-dimensional shape to a three-dimensional shape in the third embodiment. FIG.
제16도는 제14도에 표시한 2차원적 형상으로부터 3차원적 형상으로 변환시키기 위한 메모리 맵(MAP).FIG. 16 is a memory map MAP for converting the two-dimensional shape shown in FIG. 14 into a three-dimensional shape.
제17도는 제 3 실시예에서 3차원적 형상의 형성에 사용될 평행단면을 형성하는 원리의 설명도.17 is an explanatory view of the principle of forming a parallel cross section to be used for forming a three-dimensional shape in the third embodiment.
제18도는 제17도에 표시한 팽행단면을 형성하기 위해 활용된 메모리 맵(MAP).FIG. 18 is a memory map MAP utilized to form the parietal cross section shown in FIG.
제19도는 본 발명에 관련된 제 4 실시예의 측면도.19 is a side view of a fourth embodiment related to the present invention.
제20도는 제 4 실시예에 활용된 ITV 카메라(2차원적 촬영장치)의 스크린.20 is a screen of an ITV camera (two-dimensional imaging device) utilized in the fourth embodiment.
제21도는 제20도에 표시한 영상면에서의 영상신호.21 is a video signal of the video plane shown in FIG.
제22a도 및 제22b도는 본 발명에 관련된 제 5 실시예의 측면도 및 전면도.22A and 22B are side and front views of a fifth embodiment related to the present invention.
제23도는 제 5 실시예에 활용된 ITV 카메라의 영상.23 is an image of an ITV camera utilized in the fifth embodiment.
제24도는 제23도에서 나타낸 영상면에서의 비데오 신호의 주사상태.24 is a scanning state of a video signal in the image plane shown in FIG.
제25도는 제 5 실시예에서 단면형상에 대한 연산계측 처리부분을 나타내는 블록다이어그램.FIG. 25 is a block diagram showing a computational measurement processing portion for the cross-sectional shape in the fifth embodiment.
제26도는 제 5 실시예에서 박판 절단에 대한 가공 시스템 개략도.26 is a schematic representation of a machining system for sheet cutting in a fifth embodiment.
제27도는 본 발명의 제 6 실시예를 나타내는 측면도.27 is a side view showing a sixth embodiment of the present invention.
제28a도 및 제28b도는 본 발명에 따른 제 7 실시예의 전면도 및 측면도.28A and 28B are front and side views of a seventh embodiment according to the present invention.
제29도는 제 7 실시예에서 사용된 ITV 카메라의 영상.29 is an image of an ITV camera used in the seventh embodiment.
제30도는 제29도에 표시한 영상면상의 비데오 신호 주사상태.30 is a video signal scanning state on the image plane shown in FIG.
제31a도 및 제31b도는 본 발명의 제 8 실시예에의 입면도 및 측면도.31A and 31B are elevation and side views of an eighth embodiment of the present invention.
제32도는 제 8 실시예에 사용된 ITV 카메라의 영상.32 is an image of the ITV camera used in the eighth embodiment.
제33도는 제29도에서 표시한 영상면에서의 비데오 신호의 주사상태.33 is a scanning state of a video signal on the image plane shown in FIG.
본 발명은 인체 등 3차원적 입체형상을 갖는 대상물체로부터 입체상 등과 같이 3차원적 입체형상을 형성하는 방법과 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for forming a three-dimensional solid shape such as a three-dimensional shape from an object having a three-dimensional solid shape such as a human body.
종래 입체형상을 가진 대상물체로부터 동등한 입체형상을 형성하기 위해서는 공작기계, 주물, 전도형 모울드 등의 작업을 통하여 이를 실시하여 주었다.In order to form an equivalent three-dimensional shape from the object having a conventional three-dimensional shape it was carried out through the work of machine tools, castings, conductive molds and the like.
그러나, 상기 방법들은 공작기계나 주물 등의 규격제한에 의해 복잡한 형상이나 매우 불규칙한 3차원적 대상물체로부터 복제가 불가능한 결점을 가지고 있다.However, these methods have drawbacks that cannot be duplicated from complex shapes or very irregular three-dimensional objects due to the limitation of specifications of machine tools or castings.
또한 유연한 재료의 대상물체를 복제할 경우에는 예술적 감각과 고도한 숙련이 요구되는 결점도 있다.There are also drawbacks that require artistic sensation and a high level of skill when duplicating objects of flexible materials.
"AUTOMATION TECHNIQUE"의 1981년 2월 발행 Vol. 13, NO.2의 45-49페이지에 "패턴기술을 사용한 형상의 복제"라는 제목이 발표되었는데, 이것은 대상물체에 비춰진 줄무늬 영상(a slit Optical Image)을 ITV 카메라로 촬영시켜 그 대상물체의 표면에 나타난 밝은 선의 공간적 좌표를 만들어서 그 대상을 복제할 수 있도록 한 것이다. 그러나, 이 기술은 대상물체의 복제를 수행하는 구체적인 수단을 나타낸 것은 아니다.February 1981 issue of "AUTOMATION TECHNIQUE" Vol. 13, Nos. 2, pages 45-49, entitled "Duplicating Shapes Using Pattern Technology," which captures a slit optical image of an object with an ITV camera and displays the surface of the object. We created the spatial coordinates of the bright lines shown in to duplicate the object. However, this technique does not represent a specific means for performing the replication of the object.
본 발명은 대상물체의 모양의 복잡성이나 유연성을 고려할 필요없이, 대상물체의 3차원적 입체형상에 대해 같거나 또는 어떤 배율로서 높은 정밀도를 가지고 입체형상을 용이하게 형성하도록 한 입체형상의 형성 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한 것이다.The present invention provides a method for forming a three-dimensional shape such that the three-dimensional shape of the object can be easily formed with high precision at the same or a certain magnification with respect to the three-dimensional shape of the object, without considering the complexity and flexibility of the shape of the object. It is an object to provide a device.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 레이저 광선이 입체형상의 대상물체에 조사되고 대상물체로부터 구하여진 영상의 2차원적 위치를 제공하기 위하여 픽업(PICK-UP)되고, 그 레이저 광선에 의하여 광학적 절단면(Optical cutting plane)이 대상물체의 전체에 대하여 계측된다.In order to achieve the above object, the present invention is a laser beam is picked up (PICK-UP) to irradiate a three-dimensional object and provide a two-dimensional position of the image obtained from the object, the optical cut surface by the laser beam (Optical cutting plane) is measured over the whole object.
그리고, 광학적 절단면을 기초로 입체영상이 만들어지게 한 것이다.Then, the stereoscopic image is made based on the optical cut surface.
기타 목적들과 특징들은 첨부된 도면과 관련시켜 설명하면 다음과 같다.Other objects and features will be described below with reference to the accompanying drawings.
제1a도 및 제1b도는 제 1 실시예의 구성 일부를 나타낸 것으로서, 간단히 설명하면 단순화된 사람 얼굴의 모델 1이 대상으로 활용되고, 모델에는 좌표가 주어지는데, 그 좌표축들은 광선의 조사위치와 광학적 영상(Opitical image)의 영상 픽업(PICK UP)장치 위치의 기준으로서 이용된다.Figures 1a and 1b show a part of the configuration of the first embodiment, briefly described,
좌표들은 모델 1의 하부 중앙에 원점 G가 있고, X축은 제1a도 입면도에서 원점 G로부터 수평방향으로 연장되고, Y축은 제1a도의 입면도의 원점 G로부터 수직방향을 가지며, Z축은 제1b도의 측면도에 있는 모델 1의 원점으로부터 수직으로 뻗어 있도록 설정된다.The coordinates have an origin G in the lower center of
레이저 광선 발생장치와 같은 광원으로부터의 광선 조사장치 2로서 폭 △h, 즉 O.5mm인 광선 2'을 대상물체인 모델 1에 조사한다. 폭 △h인 광선 2'는 모델에 조사되고, Z축을 따라 그려진 수직선을 중심선으로 하며 회전거울과 같은 거울과 광학렌즈 시스템의 수단을 통하여 회전각 θ를 갖고서 주사된다.As a
광선의 주사에 의하여 형성된 광선면을 X-Y축면으로 취하고 모델의 하부 Z축에 원점 G(Zo)를 놓음으로서 대상물체의 계측 준비가 완료된다. ITV 카메라 3은 2차원 영상 픽업장치인데, 일정거리에 위치한 광선 조사장치 2의 아래에 배치된다.The preparation of the measurement of the object is completed by taking the light plane formed by the scanning of the light beam as the X-Y axis plane and placing the origin G (Zo) on the lower Z axis of the model. The ITV
광선 조사장치 2의 광선 2'와 ITV 카메라 3의 광축은 Z축을 관통하는 X-Y측면과 각 β를 이루며, ITV 카메라 3은 α의 가시각도를 가진다.The light beam 2 'of the
그 광선 조사장치 2와 ITV 카메라 3은 지지대 7에 스라이딩 되게 지지되어 있는 랙 8에 고정된다.The
랙 8은 볼스크류 샤프트 5가 나사 끼움된 볼너트(ball nut) 6에 고착된다.
그 볼스크류 샤프트 5는 단계적으로 볼너트 6을 구동시키는 스텝모터(나타나 있지 않음)에 연결되고, 랙 8은 광선의 폭 △h에 해당하는 높이에 따라 상하로 움직인다.The
광선 2'(전체 외곽조사 수단)로서 모델 1의 전체 외곽을 조사하고, 이와 상응하여 2차원적 영상 픽업장치인 ITV 카메라 3에 의하여 전체 외곽을 픽업하기 위하여, 본 실시예에서는 4개의 광선 조사장치 2와 4개의 ITV 카메라 3이 모델 1을 둘러싸도록 구성하였다.In order to irradiate the entire outline of
이 경우, 이들 ITV 카메라 3은 모델 1의 Z축을 기준으로 같은 거리에 같은 광학적 배율로 구성되고, 광선 조사장치 2로부터의 각 광선들에 의하여 형성된 광학적 영상 모델 1이 직접 비교 검토되어 영상과 관련된 계측 자료로서 처리된다.In this case, these ITV
모델 1에 대한 광선 조사장치 2들과 ITV 카메라 3들의 기하학적 위치를 제2a도 및 제2b도를 참조하여 설명한다.The geometric position of the
제2a도에서, 광선 조사장치 2로부터의 광선 2'는 회전각 θ를 가지며, Y축에 대한 가시한계 SLM은 0으로부터 +Ym 범위에 있으며, 모델 1의 원점에서 Y축 위치는 Ym/2이다.In FIG. 2A, the light ray 2 'from the
1개의 광학 조사장치 2를 사용하여 모델 1의 전체 외곽선을 조사하기에 필요한 조사범위를 원점 G를 중심으로 90도 이내이며 즉, Y-축에서 YL1으로부터 YL2의 범위 이내이다.The irradiation range required to illuminate the entire outline of
광선 조사장치 2로부터 모델 1에 조사된 광선 2'는 Z축상의 2차원적 영상 픽업장치인 ITV 카메라 3의 광축 3'과 고정각 β로 교차하며, 그때의 Z축상 투영 위치는 Zi가 된다.The ray 2 'irradiated to the
광선 조사장치 2로부터 모델 1에 조사된 광선 2'가 ITV 카메라 3에 의하여 촬영되었을때는 모델 1의 관계단면의 영상은 제3도에 표시한 바와 같이, 광선들의 연속에 의하여 구성된 낫날(Sickle image) 모양을 포함하는 영상면을 생성시킨다.When the light 2 'irradiated to the
이 영상면에서, 선분 10은 상기 Zi를 통과하고 Y-축에 평행하는 선의 영상을 나타낸다.In this image plane,
제3도의 점 Pi'는 모델 1의 표면에 조사된 광선의 어떤점 Pi의 영상을 타나낸다.Point Pi 'in Figure 3 shows an image of a certain point Pi of the ray irradiated on the surface of
제2도에서 ITV 카메라 3의 광축을 포함하고 Y-축에 평행한 면으로 점 Pi에서 그은 평행선의 길이를 △li라 하고, 제3도의 점 Pi에서 선분 10으로 그은 평행선의 위치를 Yi'이라 하면 선분 Pi, Yi'의 길이는 △Zi가 된다.In Fig. 2, the length of the parallel line drawn at point Pi, including the optical axis of
여기에 n는 ITV 카메라의 광학적 배율이다.Where n is the optical power of the ITV camera.
이 경우, △Zi는 아래와 같은 방법으로 구하여진다.In this case, ΔZi is obtained by the following method.
제3도에서 표시한 ITV 카메라의 한 영상면은 상부로부터 S1, S2...Sn...Sr으로 표기된(일반적으로 240-500) 주사선으로 이루어진다.One image plane of the ITV camera shown in FIG. 3 consists of scan lines (typically 240-500) labeled S 1 , S 2 ... S n ... S r from the top.
제4도에 표시한 바와 같이, ITV 카메라는 영상면을 만들기 위하여 기동 신호(Starting signal) VBL을 발생시키고 최초 수평주사 신호 HBL을 발생시킨다.As shown in FIG. 4, the ITV camera generates a starting signal V BL and generates an initial horizontal scan signal H BL to make an image plane.
그리고 음영에 따른 비데오 신호 즉, 영상의 밝고 어두운 신호가 일전시간 ta 동안 주사선 S1을 따라 주사된다.The video signal according to the shadow, that is, the light and dark signals of the image, is scanned along the scan line S 1 during the previous time ta.
S1에 주사된 후, HBL신호는 다시 발생되고, 비데오 신호는 연속적으로 S2로부터 주사된다.After scanning to S 1 , the H BL signal is again generated and the video signal is continuously scanned from S 2 .
Sn에의 주사가 광선 2'의 영상을 감지하면, 영상 신호 HS에서 광선 비데오 신호 BHS가 특출하게 나타난다.When scanning to Sn senses the image of the light beam 2 ', the light video signal BHS appears exceptionally in the video signal HS.
주사의 연속적 반복이 Sr에 도달하면 한 영상면의 주사가 완료된다.When the continuous repetition of scanning reaches Sr, scanning of one image plane is completed.
Sr의 주사가 완료된 후에는, 광선은 모우터 작동에 의해 Z-방향의 인접 위치로 △h 만큼 이동한다.After the scanning of Sr is completed, the light beam is moved by? H to the adjacent position in the Z-direction by the motor operation.
그런 다음, 다음 영상면을 위한 기동 신호 VBL가 발생되고 수평주사 기동 신호는 새로운 영상면의 주사를 시작하기 위하여 연속적으로 발생한다.Then, the start signal V BL for the next image plane is generated and the horizontal scan start signal is generated continuously to start scanning of the new image plane.
제5도는 ITV 카메라를 이용하여 △Zi를 구하기 위한 제어회로를 나타내는 블록다이어그램이다.5 is a block diagram showing a control circuit for obtaining? Zi using an ITV camera.
도면에서 부호 3은 ITV 카메라를 나타낸 것이고, 부호 31은 세퍼레이터를 나타낸 것인데, 비데오 신호 HS와 수평주사 기동 신호 HBL및 ITV 카메라에 포착된 광선 2'의 영상내의 영상면 기동 신호 VBL가 입력되고, 그 비데오 신호는 HBL과 VBL로 분리된다. 부호 20은 수평주사 기동 신호 HBL의 수를 계산하는 계수기인데, 영상면 기동 신호 VBL을 발생하는 때에는 0으로 재설정된다. 따라서, 계수기 20은 한 영상면 기동신호 VBL에서 다음 VBL의 사이의 송달시간 동안 수평주사 기동 신호 HBL의 수를 계수한다.In the figure,
이 방법으로 주사선수 Si는 계수기 20에 의하여 계수된 값으로부터 검출된다.In this way the injection player Si is detected from the value counted by the
검출된 주사선수 Si는 증폭기 21에서 주사선 간격 △q에 의하여 곱하여져서 S1으로부터 Si의 길이가 구하여진다.The detected scanning player Si is multiplied by the scanning line spacing? Q in the
이 길이는 γ×△q/2(영상면의 중심선, 제3도의 선분 10의 위치에 대응되는)로부터 감해져서 수직방향의 선분 10으로부터 주사점의 길이가 연산된다.This length is subtracted from γ × Δq / 2 (corresponding to the position of the center line of the image plane, the position of
그 반면에 하나의 주사선의 주사시간 ta를 m개로 균등분할함으로 인한, 시간, 간격을 가지는 인터벌 펄스를 발생시키기 위하여 진동자 23이 주어진다.On the other hand, the
인터벌 펄스의 수는 계수기 24로 계수되는데, 수평주사 기동 신호에 의하여 0으로 재설정된다.The number of interval pulses is counted by
즉, 계수기 24는 수평주사 기동 신호 HBL이 다음 주사선에 나타날 때가지의 특정 주사선상의 인터벌 펄스의 수를 계수하고, 계수된 값은 주사선을 m개로 균등분할한 길리 △Ye로 곱하여진다.That is, the
이 방법으로 ITV 카레라의 영상면상의 어떤 주사선의 수평위치가 증폭기 26의 출력 신호로부터 연산된다.In this way the horizontal position of any scan line on the image plane of the ITV carrera is calculated from the output signal of
그 비데오 신호를 밝음 "1", 어두움 "0"으로 하는 논리적 2진법수로 전환하기 위하여 디지타이징 회로 25가 세퍼레이터 31의 뒤에 연결되어 있고, 비데오 신호 HS만이 밝은 광선상의 부분이 모델 1의 외곽밖에 조사되었을때는 "1"로, 다른 부분에는 "0"으로 나타내지는 것과 같은 방법의 디지타이징 회로로부터 출력된다.A digitizing
영상의 수직위치에 대해서는 감수기 22의 출력 신호가 디지타이징 회로 25의 출력이 "1"일 때 게이트 회로 27을 통하여 메모리 28에 저장된다.With respect to the vertical position of the image, the output signal of the
영상의 수평위치에 대해서는 증폭기 26의 출력 신호가 디지타이징 회로 25의 출력이 "1"일 때 메모리 30에 저장된다.For the horizontal position of the image, the output signal of the
그리하여, 제5도의 블록다이어그램에 따라서, 영상면상의 영상을 보이는 제3도의 주사선 Si에는 수직선상위치 △Zi와 수평선상위치 △Yi가 결정된다.Thus, in accordance with the block diagram of FIG. 5, the vertical line position? Zi and the horizontal line position? Yi are determined in the scanning line Si of FIG. 3 showing an image on the image plane.
복수의 △Zi'들과 △Yi'들이 동일 주사선상에서 감지될 수 있으며, 그들 모두는 △Zi1-△ZiP 및 △Yi1-△YiP로 결정될 것이다.A plurality of △ Zi 'and △ Yi' can be detected on the same scanning line, and they all △ Zi 1 - will be determined by YiP △ - △ △ Yi and ZiP 1.
ITV 카메라의 한 영상면위 광선 즉 X-Y측 계통면을 포함한 2차원적 면으로의 전환은 다음과 같은 연산식으로부터 만들어질 수 있다.The conversion of a beam on an image plane of an ITV camera, that is, a two-dimensional plane including an X-Y side plane, can be made from the following equation.
여기서 n는 ITV 카메라의 광학적 배율이다.Where n is the optical magnification of the ITV camera.
상기 연산식은 일반 목적의 마이크로 컴퓨터로 계산될 수 있다. 더욱 정확히 말하면 대상물체의 어떤 단면에서 영상의 궤적은 ITV 카메라에 의하여 취하여진 광선의 영상과, 주사선에서의 순간적 주사선수와의 관계로부터 구하여지고, 그리하여 어떤 단면에 해당되는 광학적 단면이 연산되는 것이다.The equation can be calculated with a general purpose microcomputer. More precisely, the trajectory of the image at a certain cross section of the object is obtained from the relationship between the image of the ray taken by the ITV camera and the instantaneous scanning line on the scan line, so that the optical cross section corresponding to the cross section is calculated.
광선 2'는 단계적으로 유도되어 모델 1의 전체에 조사된다.Ray 2 'is guided in stages and irradiated throughout
더욱 자세히 말하면, 그 광선 조사장치 2는 랙 8에 고착되어 있으며 랙은 볼스크류 샤프트 5로서 볼너트에 고정되어 있어서 모우터(나타나지 않음)로 볼스크류 샤프트 5를 회전시킴에 따라 랙 8이 단계적으로 폭 △h의 광선으로서 Z-축 방향에 따라 상하로 움직일 수 있다.More specifically, the
영상의 궤적은 광선에 의하여 형성되는 X-Y축 계통 평면에서 모델 1의 상하단 사이에 직경 △h의 광선 2'를 통하여 제공되며, X-Y축 게통면에서의 형상자료(Xi, Yi)는 직경 △h의 광선에 대하여 제공된다.The trajectory of the image is provided between the upper and lower ends of the
광선 2'의 폭 △h에 대해 구하여진 각각의 형상자료(Xi, Yi)는 NC 레이저 절단기구에 입력되어 폭 △h의 박판으로부터 형상자료와 같은 모양의 형판을 만든다.Each shape data (Xi, Yi) obtained for the width Δh of the light beam 2 'is input to the NC laser cutting tool to form a template having the same shape as the shape data from the thin plate having the width Δh.
연속적으로 형판을 만들어 중첩시키므로서 대상과 같은 형상을 갖는 3차원적 형상을 형성한다.By forming and superimposing a template continuously, a three-dimensional shape having the same shape as the object is formed.
본 실시예에 따르면, 그 형상이 사람의 얼굴이나 몸매처럼 아무리 복잡하고 그 표면이 유연하더라도 3차 원적 입체형상을 용이하게 형성할 수 있는 것이다.According to the present embodiment, even if the shape is complex like the face or body of a person and the surface is flexible, the tertiary three-dimensional shape can be easily formed.
본 실시예에 광선의 폭과 같은 폭의 박판이 대상물체와 같은 형상의 형판을 만들도록 활용되었지만, 광선의 폭과 일정비율로 축소 내지 확대된 박판을 활용하고 형상자료를 같은 비율로 축소 내지 확대하므로서 3차원적 입체형상을 용이하게 축소 내지 확대할 수 있는 것이다.In the present embodiment, a thin plate having a width equal to the width of the light beam is utilized to form a template having the same shape as the object, but a thin plate that is reduced or enlarged at a constant ratio with the width of the light beam is used, and the shape data is reduced or enlarged at the same rate. Therefore, the three-dimensional solid shape can be easily reduced or enlarged.
본 실시예에서는 4개의 광선 조사장치들과 4개의 ITV 카메라가 활용되었지만, 박판 9는 그림 1B에 표시한 바와 같이 90도로 회전할 수 있도록 하여 연관 ITV 카메라에 의하여 영상을 픽업하기 위한 1개의 광선 조사장치로서 대상물체의 조사가 가능하다.In the present embodiment, four light irradiation apparatuses and four ITV cameras are utilized, but the
본 발명의 제 2 실시예를 제6-9도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6-9.
제 1 실시예에서는 광선 조사장치가 고정각내에서 주사를 수행할 수 있는 수단으로 활용되었으며, 2차원 영상 픽업장치로서 이용되는 ITV 카메라가 영상 픽업 수단으로 사용되었다.In the first embodiment, a light irradiation apparatus is used as a means for performing scanning within a fixed angle, and an ITV camera used as a two-dimensional image pickup apparatus is used as an image pickup means.
반면에 제 2 실시예에서, 광선 12'는 Y-출과 평행하여 움직이고 영상 픽업 수단으로서는 1차원적 선감지 카메라가 1차원적 영상 픽업 기구로서 활용되었다.On the other hand, in the second embodiment, the light beam 12 'moves in parallel with the Y-output, and as the image pickup means, the one-dimensional line sensing camera was utilized as the one-dimensional image pickup mechanism.
제6a도 및 제6b도에서 보는 바와 같이, 부호 12는 광선 12'를 조사시키기 위한 광선 조사장치를 나타내고, 이는 단지 평행주사만 하며, 제 1 실시예와는 달리 고정각내에서 주사하는 것이 아니다.As shown in Figs. 6A and 6B,
그 광선 조사장치 12는 Y축과 Z축의 방향으로 움직일 수 있는 랙 18에 고착되어 있다.The
광선 12'는 △h의 폭을 가지고 있으며, 광선 조사장치 12로부터 Y-Z측 계통면으로 조사되고 대상 모델 1로는 Y축 방향으로 랙 18이 변위하면서 평행주사를 통하여 광선이 조사된다.The light beam 12 'has a width of Δh, and is irradiated from the
스텝모터(나타나 있지 않음)을 이용하여 볼너트 6과 볼스크류 샤프트 5를 움직임으로서 랙 18을 Y축 방향으로 변위시킬 수 있다.The rack 18 can be displaced in the Y-axis direction by moving the
이는 제 1 실시예에서 Z축으로 변위시키는 것과 같다.This is equivalent to displacement in the Z axis in the first embodiment.
부수적으로는 부호 19는 Y축에서 탐지기의 위치를 나타낸다.Incidentally,
1차원 선감지 카메라 13은 광선 조사기구 12의 밑에 있는 랙 18에 고정되어 있고, Z축에 평향하여서 광축은 X-Y측면에 대하여 β의 각을 이루고있으며, 탐지 방향은 X-Y축면과 평행한다.The one-dimensional
본 실시예에서도, 랙 18이 4세트가 배열되어서 Z축 주변에 모델 1의 전체 외곽의 모양을 연속적으로 검출하도록 구성되어 있으나 그들중 하나만 설명하기로 한다.Also in this embodiment, four sets of racks 18 are arranged to continuously detect the shape of the entire outline of
제7a도 및 제7b도는 각각 광선 조사장치 12와 1차원 선감지 카메라 13의 기하학적 위치의 입면도와 측면도이다.7A and 7B are elevation and side views of the geometric positions of the
제7b도에서 Zi는 선감지 카메라 13의 광축과 Z축의 교차점이다.In FIG. 7B, Zi is an intersection point between the optical axis and the Z axis of the
제8a도에서 보는 바와 같이 1차원적 선감지 카메라 13은 한 개의 광학렌즈 50과 1차원 선감지가 51로 구성되어 있으며 1차원적 선감지기 51은 미세광학감지기 40을 E개를 가지고서(일반적으로 E는 128, 256, 512, 1024....4096) 제8b도와 같이 한 선에 구성되어 있다.As shown in FIG. 8A, the one-dimensional
광선 조사장치 12로부터 조사된 광선 12'와 모델 1의 표면과의 교차점을 Pi으로 가정한다.Assume Pi as the intersection point of the light 12 'irradiated from the
그리고 점 Pi를 1차원 선감지 카메라 13에 의하여 픽업할때 1차원 선감지가 51상에 나타난 영상 Pi'는 e번 요소에 초점이 맞추어지고, 점 Zi에 해당되는 영상 Zi'는 E/2 요소에 초점이 맞추어진다.And when picking up point Pi by one-dimensional
제8a도에서 점 Pi로부터의 수직으로 광선 감지 카메라 13의 광축을 포함하는 면에 연결하고 Y-축에 평행한 선의 길이를 △li라 가정하고, 이 선의 방향에 있는 1차원 감지기 51에 있는 각 요소의 길이를 △q 라 하면, 다음 관계가 만족된다.In FIG. 8a, the angle at the one-
여기서 N는 선감지 카메라의 광학적 배율이다.Where N is the optical magnification of the line sensing camera.
더욱이, Pi'가 초점이 맞추어진 1차원 선감지기의 각 요소인 요소번호 e는 다음과 같이 구하여진다.Furthermore, the element number e, which is the element of the one-dimensional line sensor with Pi 'focused, is obtained as follows.
제8b도에 나타난 바와 같이, 1차원 선감지기 51의 각 요소는 흡수된 빛의 양(빛의 강도 ×흡수시간)에 따라 전하 △q를 제공한다.As shown in FIG. 8B, each element of the one-
도면에서 부호 41은 전하-전위 변환기 42와 함께 각 요소에 축적된 전하와 연결하기 위한 스위치를 표시한다.
이들 스위치들은 제어회로 43으로부터 개폐 신호 CHS에 의하여, 첫 번째 스위치로부터 차례로 각각 △T 시간 동안 개폐되면서 단지 한 개의 스위치만 오픈된다.These switches are opened and closed by the open / close signal CHS from the
제8c도는 전하-전위 변환기 42에 의하여 각 감지기 요소의 전하를 전위로 변환시킨 결과의 출력 전위 파형을 나타낸 것이다.FIG. 8C shows the output potential waveform as a result of converting the charge of each sensor element to a potential by a charge-
첫 번째부터 E 번째 요소들 중 e-번째 감지요소는 광선 영상의 촛점이 맞추어지기 때문에 다른 요소에서 보다 높은 출력을 갖는다. 제9도는 1차원석 출력으로부터 각 요소를 검출하기 위한 회로이다. 도면에서 부호 44는 스위칭 신호의 수를 계수하는 계수기를 나타낸다. 계수기는 출력 제 1차 개폐신호 직전에 제어회로 43으로부터 발생된 개폐기동 신호 STB 에 의하여 0으로 제조정된다.Among the first to Eth elements, the e-th sensing element has a higher output than other elements because the ray image is focused. 9 is a circuit for detecting each element from the one-dimensional stone output. In the figure,
그 계수기는 다음 STB 신호가 공급되기 전까지의 제어회로로부터 나온 출력 스위칭 신호수를 계수한다.The counter counts the number of output switching signals from the control circuit until the next STB signal is supplied.
그래서, 계수기 44의 출력은 현재까지 스위칭된 스위칭 수를 나타낸다.Thus, the output of
디지타이징 회로 45는 전하-전위 변환기 42로부터 출력 전위를 밝음 "1", 어두움 "0"의 값으로 변환시키기 위한 것이며, 광선이 조사된 모델 1의 표면에 부분(점 Pi)은 "1"이 표출되고, 다른 부분은 "O"으로서 표출된다.The digitizing
게이트 회로 46은 디지타이징 회로 45로부터의 출력이 "1"(밝음)일 때 계수기 44로부터의 출력을 메모리 48에 출력시키고 기억시키기 위한 것이다.The
상기에 언급한 바와 같이 랙 18은 Y축 및 Z축의 양방향으로 움직일 수 있으며, 각 축에서의 현위치는 두 개의 위치탐지기로서 감지된다. 또 다른 게이트 회로 47은 게이트 회로 45의 출력이 "1"(밝음)일 때 Y축 위치탐지기의 출력을 메모리 49로 전달하여, 메모리 48에 계수기 44의 출력을 동기화하여 저장하기 위한 것이다. 이러한 작동은 제7a도에서의 점 0으로부터 Ym으로 랙 18이 움직이는 동안 폭 △h의 광선의 피치로서 반복된다.As mentioned above, the rack 18 can move in both directions of the Y and Z axes, and the current position in each axis is sensed by two position detectors. Another
반면에 점 Pi에서 X축의 방향으로 Z축에 그려진 수직선은 다음식과,On the other hand, the vertical line drawn on the Z axis in the direction of the X axis at the point Pi is
식(3)을 사용하므로서 다음과 같이 구하여 진다.Using Eq. (3), we obtain
이때 점 Pi의 Y 좌표는 Y축 위치탐지기의 값과 일치한다.At this time, the Y coordinate of the point Pi coincides with the value of the Y-axis position detector.
식(5)의 연산은 전자회로, 마이크로 컴퓨터 등의 수단으로 수행되며, 모델 1의 X-Y 면에 평행한 세부형상을 제공한다.The computation of equation (5) is performed by means of electronic circuits, microcomputers, or the like, providing details parallel to the X-Y plane of
제1실시예에서와 같이, 형판은 구하여진 상들을 기초로 하여 만들어지며, 3차원적 형상은 형판을 중첩함으로서 생기게 된다. 이 제 2 실시예는, 제 1 실시예의 이점과 함께, 1차원 선감지 카메라(들)을 사용하므로서 전체적인 시스템의 가격을 절감하는 장점이 있다.As in the first embodiment, the template is made based on the obtained images, and a three-dimensional shape is created by overlapping the template. This second embodiment, along with the advantages of the first embodiment, has the advantage of reducing the cost of the overall system by using the one-dimensional pre-sensing camera (s).
본 발명의 제 3 실시예는, 실시예의 구성 부분을 나타내는 제10a도 및 제10b도를 참조로 설명하면 다음과 같다.The third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 10A and 10B showing the constituent parts of the embodiment.
그 도면에서 부호 2는 레이저 광선을 발생시키는 레이저 광선 발생기를 나타낸다.In the figure,
부호 60은 X축의 점 R 근처에서 발생된 레이저 광선에 의하여 모델 1의 X-Y 측면을 주사시키기 위한 회전거울이다.
레이저 광선은 수직방향(Z축)에 모델 1의 전체부분을 포함하는 범위(Pψ1-Pψn)의ψ의 각도로 주사된다.The laser beam is scanned at an angle of ψ in the vertical direction (Z axis) covering the whole part of model 1 (Pψ 1 -Pψ n) .
부호 61은 위치탐지 카메라로서 예를 들면 2차원 광원감지기(PSD)를 사용한 영상 픽업장치이며, 렌즈의 초점을 X-Y 축면상의 선분은 1점 Q에 두고 원점 G를 통과하여 X축과 각 θ을 이루며 원점 G로부터 점 Q로 연장하는 선분를 가지는 광측을 가진다. 모델 1에 조사된 레이저 광선의 영상은 PSD 카메라 61에 의하여 픽업된다.
제10a도 및 제10b도에서 밝은 점, 즉 레이저 광선의 주사각이 X축과 ψi(i=1-n)의 각을 이루는 광점을 Pψi라 가정한다. 광점 Pψi로부터 선을로 이어진 수직선의 착점은 S이다. PSD 카메라 61의 초점 Q로부터 X축에 수직으로 그어진 선의 착점은 Qo이다.In FIG. 10A and FIG. 10B, it is assumed that a bright point, that is, a light point at which the scanning angle of the laser beam forms an angle between the X-axis and ψ i (i = 1-n) is P ψ i. Line from light point Pψi The point of vertical line leading to is S. The point of arrival of the line perpendicular to the X axis from the focal point Q of the
그리고 광점 Pψ1의 영상 P'ψ1의 영상 궤적은 PSD 카메라 61에 픽업되어 제11도와 같이 나타난다.The image trajectory of the image P'ψ 1 of the light spot Pψ 1 is picked up by the
다시말하면, 그 궤적은 제11도의 모델 1의 X-Z축면상의 단면형상 궤적이다. 제11도에서 점 S'와 Po'는 상기점 S와 Po들이 PSD 카메라에 의하여 각각 픽업된 결과이며, 선 X', Y' 및 Z'는 각각 X축, Y축 및 Z축에 해당한다.In other words, the locus is a cross-sectional locus on the X-Z axis plane of the
제11도에서 광점 Pψi의 X축 좌표 Xψi와 Z축 좌표 Zψi를 계산할 때, 전자는 선분와 같고 후자도와 같으므로 다음 방정식으로부터 구하여진다.In FIG. 11, when calculating the X-axis coordinate Xψi and Z-axis coordinate Zψi of the light spot Pψi, the electrons are line segments. And the latter Is obtained from the following equation.
이때, K는 PSD 카메라의 광학적 배율이고,는 PSD 영상면상의 점 G'와 점 Po' 사이의 거리(제11도)이다.Where K is the optical magnification of the PSD camera, Is the distance (dot 11) between point G 'and point Po' on the PSD image plane.
여기서 b : 주점과 PSD 영상포착면과의 거리이고,Where b is the distance between the tavern and the PSD image capture surface,
: PSD 영상면(제11도)상의 점 Po'와 P'ψi사이의 거리이다. : Distance between points Po 'and P'ψi on the PSD image plane (Fig. 11).
PSD 카메라 61의 PSD 영상면상의 광점 영상 P'ψi의 위치를 계산하는 방법을 설명한다.A method of calculating the position of the light spot image P'ψi on the PSD image plane of the
한 광점이 PSD 영상포착면의 한점 즉, 점 W에 미치면 광전 전류가 점 W에서 발생된다.When one light point reaches one point of the PSD image capture plane, that is, point W, photoelectric current is generated at point W.
이 광전 전류는 PSD 영상포착면의 4끝단에 구성되어 있는 전극 A1, A2, B1 및 B2를 따라 흐르고, 전류의 양은 각 전극과 점 W 사이의 거리에 반비례한다.This photoelectric current flows along the electrodes A1, A2, B1 and B2 constituted at the four ends of the PSD image capturing plane, and the amount of current is inversely proportional to the distance between each electrode and the point W.
제12도에서 표시한 바와 같이, 영상포착면의 중앙점을 통과하는 가로 좌표는 a-축이고, 세로 좌표는 b-축이다.As shown in FIG. 12, the abscissa passing through the center point of the image capturing plane is the a-axis, and the ordinate is the b-axis.
그리고, 각 전극 A1, A2와 B1, B2에 흐르는 전류는 1A1, 1A2,와 1B1, 1B2이고, a-축 및 b-축에 대한 점 W의 위치는 다음 식으로부터 구하여 진다.The currents flowing through the electrodes A 1 , A 2 , B 1 , and B 2 are 1A 1 , 1A 2 , and 1B 1 , 1B 2 , and the position of the point W with respect to the a-axis and the b-axis is obtained from the following equation. Is obtained.
여기서 11: A1와 A2사이의 거리Where 1 1 : distance between A 1 and A 2
12: B1와 B2사이의 거리1 2 : distance between B 1 and B 2
더욱이, 점 R'ψi의 위치 즉은 a-축과 b-축이 제12도에서 나타난 바와 같이 PSD 카메라 61의 영상촬영면상에서 a-축과 b-축이 결정된 방법과 같이 X축과 Z축의 영상 X'와 Z'에 대응하므로 상기 방정식으로부터 계산된다.Moreover, the position of the point R'ψi Since the a-axis and the b-axis correspond to the images X 'and Z' of the X-axis and the Z-axis, as shown in FIG. 12, the a-axis and the b-axis are determined on the imaging plane of the
더욱 구체적으로는, 모델 1이 회전거울 60을 통해 상단 Pψ1으로부터 하단 Pψn까지 주사되고, 각 점 Pψ1에서 Pψn에 조사된 레이저 광선의 영상은 PSD 카메라에 포착되며, 상기 방정식 (6)(7)(8)(9)에 따라 각 점에서 Xψi, Zψi를 제공하도록 연산된다.More specifically, the
차례로 계측된 Pψ1에서 Pψi의 각 좌표(Xψi, Zψi)의 조합에 따라 모델 1의 X-Z측면에 관련된 근사적 원형부분에 해당되는 2차원 형상이 구하여 진다.A two-dimensional shape corresponding to the approximate circular portion associated with the XZ side of
Pψ1에서 Pψn의 위치 좌표(Xψi, Zψi)의 계열로 이루어진 2차원 형상은, 메모리에 저장되어 다음에 설명할 3차원 형상을 형성하기 위한 자료로 쓰인다.A two-dimensional shape consisting of a series of position coordinates (Xψi, Zψi) of Pψ 1 to Pψ n is stored in a memory and used as data for forming a three-dimensional shape to be described later.
이와 같이 모델 1의 X-Z측면에 관련된 2차원 형상을 구하기 위한 수단에 대하여 설명하였다.Thus, the means for obtaining the two-dimensional shape related to the X-Z side of the
그러나, 모델 1의 3차원적 형상을 생산하기 위해서는, 모델 1의 전체 2차원적 형상이 구해져야 하며, 모델 1은 회전을 하게 된다. 이를 더욱 구체적으로 설명하면 X-Z측면에 관련된 모델1의 위치가 제10a도에 표시한 바와 같이 변형되는데, 바닥과 같은 고정된 물체에 고착된 지지장치 64로 고정된 모우터 62를 사용하여 일정각도로 턴테이블 65를 회전시키는 것이다.However, in order to produce the three-dimensional shape of
그리고, 레이저 광선의 주사에 의한 상기의 2차원적 자료 촬영이 모델 1의 새로운 일부원형(Semi Circular) 단면에 관련된 2차원적 형상을 형성하기 위하여 수행된다.Then, the two-dimensional image photographing by scanning of the laser beam is performed to form a two-dimensional shape related to the new semi-circular cross section of
각 단면에 관련된 2차원적 형상(Xψi, Zψi)은 메모리에 저장되어 있는 모델 1의 전체에 대한 2차원적 형상을 구하기 위하여 메모리에 저장된다.Two-dimensional shapes (Xψi, Zψi) associated with each cross section are stored in the memory to obtain a two-dimensional shape for the whole of
그리고 턴 테이블 65의 회전각은 모우터 62와 연결된 로타리 엔코우더(rotary encorder) 63에 의하여 감지되며, 그 로타리 엔코우더의 출력은 모델 1의 각 부분에 해당되는 2차원 형상과 함께 저장된다. 제13도는 위에서 구하여진 2차원 형상을 기초로 하여 3차원적 형상을 구하기 위한 전기회로의 블록다이어그램이다. 다음으로 그 장치의 작동과 함께 구성을 설명하겠다.The rotation angle of the
도면에서 부호 1은 모델을 표시하고, 부호 2는 레이저 광선 발생기를 표시하고, 부호 60은 회전거울을 표시하고, 부호 61은 PSD 카메라를 표시한다.In the figure,
모델 1의 3차원적 형상을 형성하기 위한 장치는, PSD 카메라 61에 의하여 포착된 각 광점의 위치를 검출하기 위한 광점위치 계산회로 71, 72와, 레이저 광선을 주사하기 위한 회전거울 60을 제어하기 위한 레이저 광선 주사 제어회로 73, 어떤 미소각도로 모델을 회전하기 위하여 모우터 62를 제어하기 위한 전동기 가동조절회로 74, A/D 변환기 75, 76, 마이크로 컴퓨터 77, 메모리 78, 79, 80, 81 및 자료처리, 가동 저장 및 출력하기 위한 종이 테이프 천공기 82로 구성되어 있다.The apparatus for forming the three-dimensional shape of the
상기 구성장치의 작동을 설명한다.The operation of the configuration device will be described.
간단히 설명하기 위하여, 모델 1의 회전각 0°에서 레이저 광선이 최초 조사된 경우를 설명하기로 한다. 회전거울 60은 레이저 광선 주사제어회로 73의 출력에 따라 모델 1의 상단 Pψ1으로부터 하단 Pψn으로 레이저 광선을 조사시킨다. Pψn에서 Pψ1에 있는 광점들은 PSD 카메라 61에 의하여 촬영되고, PSD 카메라에 의해 생성된 각 광점에서 광전 전류 IA1, IA2및 IB1, IB2가 각각 광점 위치 계산회로 71, 72에 입력된다.For simplicity, the case where the laser beam is first irradiated at the rotation angle of 0 ° of the
광점위치 계산 회로 71은 IA1과 IA2를 근거로에 해당하는 아날로그 전위를 제공하고, 광점위치 계산회로 72는 IB1과 IB2를 근거로에 해당하는 아날로그 전위를 제공한다.The light point
이들 아날로그 전위들은 A/D 변환기 75, 76에 의하여 디지탈 값으로 변화되어 마이크로 컴퓨터 77에 입력된다.These analog potentials are converted into digital values by the A /
상기 방정식(6)(7)의 연산은 마이크로 컴퓨터 77에 입력된와에 해당하는 수치를 이용하여 수행되어서 광점 Pψi의 X 좌표와 Z 좌표 즉 (Xψi, Zψi)가 구하여 진다.The operation of equation (6) (7) is input to
이들 값(Xψi, Zψi)과 텐테이블의 회전각(현재 0°)은 로타리 엔코우더 63에 의하여 검출되어 메모리 78에 저장된다. 따라서, 상기 값들을 각각 일정시간 동안 반복되어 (그시간 동안 레이저 광선은 연속적이다), 그 동안 광점 P는 레이저 광선의 주사에 의하여 모델 1의 상단 Pψi으로부터 하단 Pψn으로 광점 P가 이동한다.These values (Xψi, Zψi) and the rotation angle (currently 0 °) of the tentable are detected by the
그 턴테이블 65의 회전각이 0°일 때 모델 1의 X-Z 측면에 관련된 근사적 반원부분(PSD 카메라로 관찰될 수 있는)의 2차원적 형상의 X 좌표와 Z 좌표가 메모리 78에 저장된다. 다음에는 마이크로 컴퓨터 77로부터 모우터 작동회로 74에 작동신호를 보냄에 따라 모우터 62에 작동하여When the rotation angle of the
△α=360°/m(m은 은레이저 광선이 그 범위내에서 연속적인 범위를 나타냄)의 고정각으로 텐테이블 65를 회전시켜 준다.Rotate
이 회전각 △α는 모우터 62와 연결된 로타리 엠코우더 63에 의하여 마이크로 컴퓨터 77에 입력된다.This rotation angle Δα is input to the
모우터 62에 의하여 각 △α 만큼 모델 1이 움직이도록 턴테이블 65가 회전된 다음, 상기 2차원 값은 모델 1의 X-Z 측면에 관계되는 새로운 단면의 2차원 형상의 X 좌표와 Z 좌표를 구하여 이들 좌표를 메모리 78에 저장한다.After the
이들 값은 고정각 △α 만큼 모델 1을 회전시킴에 따라 반복된다. 제14도를 참조하여 메모리 78의 저장상태의 예가 설명될 것이다. 본 도면에서 메모리 어드레스는 레이저 광선의 주사에 의한 광점 Pψ1에서 Pψn까지의 위치를 나타내며, 로타리 엔코우더 63으로부터 회전각과 X 좌표 및 Z 좌표는 상용되는 메모리 어드레스에 저장된다.These values are repeated as
모델 1의 상기 2차원적 자료 값에 의하여 구하여진 2차원적 형상은 모델 1의 중심에 관하여 각 고정각 △α 만큼 움직인 부분과 관련되나 이들 2차원 형상들의 집적은 모델 1에 해당되는 3차원 형상을 제공하지는 못한다.The two-dimensional shape obtained by the two-dimensional data value of
그러므로, 메모리 78에 저장된 X-Z 좌표 (Xψi, Zψi)의 자료는 회전각 0°에서 단면과 평행한 단면들에 비례하는 2차원 형상에 대한 자료로 변환되어야 한다. X-Y 면과 일치되는 회전각 0°에서 그 단면과 함께 자료가 변환된다.Therefore, the data of the X-Z coordinates (Xψi, Zψi) stored in the
그리고, 제15도에서 표시한 바와 같이, 회전각 j△α(j=0, 1, 2, 3, ...m)에서 광점 Pψi의 X 좌표 Xψi(j△α), Y 좌표 Yψi(j△α), 그리고 Zψi(j△α)는 다음 방정식으로부터 유도된다.As shown in FIG. 15, the X coordinates Xψi (jΔα) and Y coordinates Yψi (j) of the light spot Pψi at the rotation angle jΔα (j = 0, 1, 2, 3, ... m). Δα) and Zψi (jΔα) are derived from the following equation.
(메모리 78에 있는에 해당되는) 드들의 분류된 자료에 따라 메모리 80에 연속적으로 저장된다.(In
따라서, 모델 1의 X-Z 축면과 평행한 두게 △y의 단면 형상에 해당되는 K△y≤Y<(k+1)△y의 각 구간에 대하여 좌표 Xψi(j△α)와 Zψi(j△α)가 메모리 80에 저장된다. 부수적으로 상기 분류에서 Y 좌표의 같은 구간, K△y≤Y<(k+1)△y, 에는 X 좌표의 Xψi(j△α)와 다른 Z 좌표 Zψi(j△α)와 동일하다.Therefore, coordinates Xψi (jΔα) and Zψi (jΔα for each section of KΔy≤Y <(k + 1) Δy corresponding to the cross-sectional shape of Δy in parallel with the XZ axis plane of Model 1 ) Is stored in memory 80. Incidentally, in the above classification, the same section of the Y coordinate, KΔy ≦ Y <(k + 1) Δy, is equal to Xψi (jΔα) of the X coordinate and other Z coordinate Zψi (jΔα).
이 경우 Zψi(j△α)들의 평균치가 구하여 질 것이다.In this case, the average value of Zψi (jΔα) will be obtained.
이 평균치가 X 좌표 Xψi(j△α)에 활용된다.This average value is utilized for the X coordinate X? I (jΔα).
△y의 Y 좌표의 구간에서 분류된 X 좌표, Xψi(j△α)들은, Zψi(j△α)들과 함께 + 최대치로부터 - 최대치까지 구성되어 메모리 81에 저장된다.The X coordinates, Xψi (jΔα), classified in the interval of the Y coordinate of Δy, together with Zψi (jΔα), are configured from + maximum to −maximum and stored in the memory 81.
Z 좌표 Zψi(j△α)들도 상기 방법으로 배열된다.Z coordinates Zψi (jΔα) are also arranged in this manner.
따라서, 메모리 81에 + 최대치로부터 - 최대치까지 구성된 X 좌표, Xψi(j△α)와 Z 좌표 Zψi(j△α)들이 저장된다. 메모리 81의 내용은 마이크로 컴퓨터 77에 의하여 읽혀지고, 종이 테이프 천공기 82를 통해 NC 테이프 83가 만들어 진다.Therefore, the X coordinate, Xψi (jΔα) and Z coordinate Zψi (jΔα), which are configured from the + maximum value to the-maximum value, are stored in the memory 81. The contents of the memory 81 are read by the
NC 테이프 83은 종이 테이프 판독기(나타나 있지 않음)에 의하여 그 자료가 NC 판 절단 장치(나타나 있지 않음)에 입력된다. 그 두께 △y의 판은 모델의 X-Z 측면에 평행한 단면과 일치하는 형판으로부터 잘라 낸다. NC 판 절단 장치가 X 좌표와 Z 좌표에 같은 비율로 축소 혹은 확대된 두께의 형판을 잘라낼 때는 일정한 배율로 그 형판이 모델 1로부터 축소되거나 확대된다. 그리하여, 구하여진 형판을 중첩시킴에 따라 모델 1의 고정된 축소율이나 확대율에 의해 3차원 형상이 형성된다.The
그 3차원 형상을 형성함에 있어서 중첩을 용이하게 하기 위하여 복수의 기준구멍들과 같은 정보가 구멍을 갖는 관련된 각 형판의 NC 테이프에 입력된다.In order to facilitate superposition in forming the three-dimensional shape, information such as a plurality of reference holes is input to the NC tape of each associated template having holes.
형판의 각 구멍을 서로 일치 시키고 고정시키면서 그 형판을 중첩함으로서 3차원 형상을 쉽사리 형성할 수 있다.The three-dimensional shape can be easily formed by overlapping the templates while matching and fixing each hole of the template.
본 실시예에서 NC 판 절단장치가 3차원 형상을 형성하는 경우를 설명하였다. 그러나, 모델 1의 X-Z 축면과 관계되는 단면은 예를 들면 마이크로 컴퓨터 77의 출력과 X-Y 제도기나 기록기를 연결하여 제조된 형상에 따라 판을 절단하고 3차원 형상을 형성함에 따라 얻어진다.In this embodiment, the case where the NC plate cutting device forms a three-dimensional shape has been described. However, the cross section related to the X-Z axis plane of
이후에 제19도를 참조로 본 발명의 제 4 실시예를 설명한다.Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
제1a도, 제1b도와 제19도를 비교하면 이해할 수 있듯이, 본 제 4 실시예는 제 1 실시예와 다르게 본 실시예에서는 레이저광과 같은 광선대신 △h 즉 0.5mm를 가진 줄무늬 광선 90'를 발생하기 위한 줄무늬광선 조사장치 90을 사용하였다.As can be understood by comparing FIG. 1A, FIG. 1B and FIG. 19, the fourth embodiment differs from the first embodiment in that the fourth embodiment has a stripe beam 90 'having? H or 0.5mm instead of the laser beam. Striped
ITV 카메라 3은 ITV 카메라 3이 설치된 안내장치 8a에 의해 이미 결정된 반경 R에 따라 미끄러질 수 있고, ITV 카메라의 광축의 각을 Z축을 가로지르는 X-Y축면과 같이 변화시킬 수 있다. (부수적으로 이 안내장치 8a는 본 발명의 이미 설명된 실시예에 활용되었다)The
제19도에 보이는 본 발명의 제 4 실시예는 상기 차이점을 제외하고는 제1a도 및 제1b도에 나타난 제 1 실시예와 동일하다. ITV 카메라 3에 의하여 픽업된 영상은 제20도를 참조로 설명할 수 있다. 모델 1의 영상은 줄무늬 광선 90'를 사용하기 때문에 낫날 모양을 이룬다.The fourth embodiment of the present invention shown in FIG. 19 is identical to the first embodiment shown in FIGS. 1A and 1B except for the above difference. An image picked up by the
ITV 카메라 3 내의 영상 신호 상태는 제21도에 표시한 바와 같다.The state of the video signal in the
주사선 Sn이 제20도에 표시한 바와 같이, 낫날 모양 영상을 교차 할 때는 고수준 영상신호가 제21도에 표시한 바와 같이 발생된다. 영상신호의 연산을 통하여 수행되는 상대적 광학적 궤적의 자료포착에 의한 어떤 단면의 광학적 단면은, 제 1 실시예와 관련하여 제5도에서 보는 바와 같이, 단면형상자료 포착을 위한 자료처리에 의하여 구하여질 수 있다.As shown in FIG. 20, when the scanning line Sn crosses the sickle-shaped image, a high level video signal is generated as shown in FIG. The optical cross section of a cross section by data capture of a relative optical trajectory performed through calculation of an image signal can be obtained by data processing for capturing cross-sectional shape data, as shown in FIG. 5 in connection with the first embodiment. Can be.
이후에 본 발명장치의 측면과 정면을 나타내는 제22a도와 제22b도를 참조로 본 발명의 제 5 실시예를 설명한다.Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 22A and 22B showing the side and the front of the apparatus of the present invention.
본 발명의 특징은 모델 1의 조사시간을 단축시키기 위하여 조사되는 복수의 줄무늬 광선 90a를 발생하기 위한 줄무늬 광선조사 장치에 있다.A feature of the present invention resides in a striped light irradiation apparatus for generating a plurality of striped light rays 90a that are irradiated to shorten the irradiation time of
줄무늬 광성 조사장치 90은 복수의 광원 즉 레이저 광선 발생기와 하나의 광학 시스템 즉 원통형 렌즈들과 1개의 오목거울로 이루어지고 모델 1에 각각 폭 △α(즉 0.5mm)와 황산각 θ을 가지는 쌍(즉 10)의 줄무늬 광선들(90a1-90a10)을 조사시킨다.The
그 줄무늬광선(90a1-90a10)은 각각 해당되는 광원의 중심으로부터 모델 1의 수직중심선(Z축)으로 그은 수직선을 중심선으로 하여 서로 평행하고 30mm의 등간격을 가지고 조사되도록 구성된다.The light stripes (90a 1 -90a 10) are parallel to the vertical lines drawn in the vertical center line (Z axis) of the
2차원 영상 픽업 장치인 ITV 카메라 3은 줄무늬 광선 조사장치 90으로부터 일정 간격에 위치하고, 그 카메라의 광축은 모델 1을 향하고 줄무늬 광선(90a1×90a10)과는 예정된 각을 이룬다. (예를 들면, 줄무늬 광선 90a5와는 β의 각이 이루어진다)The
더욱이, ITV 카메라 3의 효과적 시각은 α로 가정되고, 카메라 렌즈의 초점으로부터 Z축에 그어진 수직선이 Z축을 교차하는 점은 G이며, X축 및 Y축과 수직으로 교차하는 선분은 Y축이며 점 G는 각 좌표축의 원점이다.Moreover, the effective view of the
그 줄무늬 광선 조사장치 90과 ITV 카메라 3은 안내봉에 미끄러지도록 안내되는 랙 4에 고착되고, 그 랙 4는 볼스크류 샤프트 5로서 나사물림이 되어 있는 볼너트 6에 붙어 있다.The striped
스탭 모우터(보이지 않음)는 볼스크류 샤프트 5와 연결되어 있고, 줄무늬 광선의 폭 △h만큼 단계적으로 볼너트 6를 상하로 움직이게 한다. 그래서 줄무늬광선은 단계적으로 모델에 조사된다.The step motor (not shown) is connected to the
줄무늬 광선 90a로서 모델 1의 전체 외곽에 조사시키고 그 결과적 영상을 포착하기 위하여서는 이에 관련된 쌍의 줄무늬 광선 조사장치들 90과 ITV 카메라들 3은 모델 1을 둘러싸도록 구성되어야 할 것이다.In order to illuminate the entire outside of
이 경우 각 ITV 카메라로부터 Z 축까지의 거리가 모델 1의 중심선과 같이 되고 그 광학적 배율이 또한 같게 되면, 그 측정자료를 기초로 하여 NC 자료를 이루기 위한 작동은 간단히 될 수 있는데, 관련된 ITV 카메라 3에 의하여 포착된 줄무늬 광선과 대응되는 그 영상들이 직접 비교될 수 있기 때문이다. 그러나 이것은 필수적 요구사항은 아니다.In this case, if the distance from each ITV camera to the Z axis is equal to the centerline of
예를 들면, 사전에 실제적으로 측정된 대상의 어떤 단면의 형상만으로 구하여진 자료와 각 ITV 카메라 3에 의하여 상기 단면의 촬영으로 인하여 형성된 자료와 비교함으로서 각 카메라의 측정자료를 보정할 수 있다.For example, the measurement data of each camera can be corrected by comparing the data obtained only with the shape of a certain cross section of the object actually measured in advance and the data formed by the imaging of the cross section by each
제23도는 ITV 카메라 3에 촬영된 줄무늬 광선들 90a가 모델 1에 조사된 영상을 나타낸 것이다. 주사선의 방향이 X축과 Z축 즉, X-Z 면으로 구성된 평면과 평행하도록 ITV 카메라 3이 구성되어 있고, 모델 1에 조사된 줄무늬선 90a에 상응되는 영상은 ITV 카메라 3에 의하여 픽업되고, 제23도에 표시한 바와 같이 10개의 아치 줄무늬 영상들이 생긴다. 제23도에서 줄무늬 영상을 포함하는 점 Pi는 제22a도와 제22b도에 있는 점 Pi의 영상이고, 모델 1의 표면에 조사된 줄무늬 광선의 어떤 한점과 일치한다.FIG. 23 shows an image in which streaked rays 90a photographed by the
와의 좌표는 제22a도 및 제22b도에 있는 X축과 Z축에 대응된다. 부수적으로 제23도에서의 S1-S1-Sr은 ITV 카메라 3의 주사선을 나타내고, Ka는 밝은(높은)과 어두움(낮음)의 두 값으로 촬영된 신호를 나타내기 위한 한계치를 나타낸다. Wow The coordinates of correspond to the X and Z axes in FIGS. 22A and 22B. Incidentally, S 1 -S 1 -S r in FIG. 23 represents a scanning line of the
ITV 카메라 3에 의하여 픽업된 영상으로부터 광학적 단면을 구하기 위한 수단이 제3도에 나타나 있고, 이들에 따라 X축, Y축 및 Z축과 관계되는 점 Pi의 좌표들은 수단이 설명된다. 제23도에 표시한 바와 같이 ITV 카메라 3의 한 영상면은 Y개의 주사선(일반적으로 250-500)들은 ITV 카메라 3으로부터 영상신호를 주사함으로서 형성된다.Means for obtaining the optical cross section from the image picked up by the
이들 주사선들은 영상신호의 주사순서에 따라서 좌로부터 S1, S2, S3...S1...Sr로 나타낸다. ITV 카메라 3에 의하여 모델 1의 영상을 촬영함으로서 제24도에 표시한바와 같은 출력신호를 제공한다.These scanning lines are represented by S 1 , S 2 , S 3 ... S 1 ... S r from the left according to the scanning order of the video signal. The image of
그 출력신호는 제24도에 표시한 바와 같이 첫째로, 영상면 기동신호 VBL(여기 이후로는 수직 동기 신호라 한다)은 출력되고, 다음에는 제 1 수평 주사기동신호(여기서부터는, 수평동기 신호라 한다)가 출력되고, 그 이후에는 영상의 밝고 어두움에 따른 영상 신호가 일정시간 ta동안 주사선 S1상에 주사된다. 제 1 차 주사가 완료된 후, 제 2 차 수평동기 신호 HBL이 출력되고, 영상신호는 주사선 S2상에 주사된다. 그 이후에는 영상신호의 주사는 같은 방법으로 주사선 Sr까지 반복된다. 이리하여, 한 영상면이 완성된다.As shown in Fig. 24, the output signal firstly outputs the image plane start signal V BL (hereafter referred to as a vertical synchronization signal), and then the first horizontal syringe motion signal (here, horizontal synchronization). Signal) is then outputted on the scan line S 1 for a predetermined time ta. After the first scan is completed, the second horizontal synchronization signal H BL is output, and the video signal is scanned on the scan line S 2 . Thereafter, the scanning of the video signal is repeated to the scanning line S r in the same manner. Thus, one image plane is completed.
제25도는 ITV 카메라 3을 사용하여 X축 Y축 및 Z축에 대응하여 광점 Pi의 좌표(Xi, Yi, Zi)를 구하기 위한 제어회로의 블록다이어그램이다.25 is a block diagram of a control circuit for obtaining coordinates (Xi, Yi, Zi) of the light spot Pi corresponding to the X-axis Y-axis and Z-axis using the
제25도에서 부호 3은 ITV 카메라이고, 부호 109는 세퍼레이터인데, 모델 1의 영상에 대응되는 영상신호 S는 줄무늬의 광선 90a가 조사되고 ITV 카메라에 의하여 촬영되며, HBL과 VBL로부터 분리된 수평동기 신호 HBL와 수직동기 신호 VBL가 함께 입력된다. 부호 101은 계수기를 나타내는데 세퍼레이터 109로부터 수평동기 신호 HBL과 연결된 계수 입력 터미널(IN)과 수직동기 신호 VBL과 결합된 복귀 입력터미널(RESET)을 가지고 있다.In FIG. 25,
계수기 101은 한 영상면을 주사하기 전에 발생된 수직동기신호 VBL에 의하여 0으로 재조정되고, 각 주사선 S1-Sr상에 주사가 시작되기 전에 발생된 수평동기 신호 HBL의 수를 계수한다. 계수기 101의 계수는 ITV 카메라로부터 나온 비데오 신호가 주사된 주사선의 수를 나타낸다.The
기호 102는 진동자를 나타내는데, 한 개의 주사선을 주사하기에 필요한 시간을 똑같이 m개의 부분으로 나눈 결과 구하여진 각 기간구간 ta/m마다 펄스를 계속하여 출력시킨다. 진동자 102로부터 발생된 펄스는 계수기에 의하여 계수되는데 그 계수기는 수평동기 신호 HBL에 의하여 0으로 재조정된다. 이들 펄스들은 다음 주사선을 위한 수평동기 신호 HBL이 발생되기 전까지 계수기 103에 의하여 계수된다. 이리하여 ITV 카메라 3의 영상면에 주사점이 구하여진다. 계수기 103에 의하여 계수된 펄스들의 수는 게이트 회로를 통하여 메모리 107에 저장된다.The
ITV 카메라 3의 영상신호는 세퍼레이터 109에서 수직동기 신호 VBL과 수평동기 신호 HBL로 분리되고, 기준치로서 예정신호 수준 Ka(제23도)을 사용한 수치회로 108에서 밝음을 "1" 및 어두움을 "0"으로 하는 두 값의 디지털 신호로 변환된다. 이리하여, 모델 1의 외곽의 밝은 줄무늬 영상부분은 "1"로서 나타나고 다른 부분은 "0"으로 나타난다.The video signal of the
이 디지털 신호는 게이트 회로 104, 105의 각 게이트 스위치 제어터미날 N에 사용되어서 디지털 신호가 "1"일때만 게이트 회로 104, 105는 닫히고, 계수기 101, 103의 내용이 메모리 106, 107에 각각 저장된다.This digital signal is used for each gate switch control terminal N of the
이리하여 모델 1의 영상을 포착하였을 때 주사선 수(계수기 101의 내용)와 주사선(계수기 103의 내용)의 위치가 저장될 수 있다. 메모리 106의 내용은 △Yi이고 메모리 107의 내용은 △Zi라고 가정된다.Thus, when the image of
더욱이, 경우에 따라 △Yi'들과 △Zi'들의 쌍들은 주사선 한 개에 대하여 주어진다.Furthermore, in some cases pairs of? Yi 'and? Zi' are given for one scan line.
이들 △Yi-△Yip와 △Zi-△Zip 모두가 메모리 106, 107에 저장되어 있다.Both of these? Yi-? Yip and? Zi-? Zip are stored in the
1개의 주사선상에 복수줄무늬 영상들의 광점들이 있을 것이다. 그래서 △Yi'들과 △Zi'들의 식별은 마이크로 컴퓨터 110로부터 줄무늬 광선 조사장치 90에 연속적으로 활용된 줄무늬광선 90a1-90a10의 점등 명령과 동기 화하여 이루어진다.There will be light spots of multiple stripe images on one scan line. Thus, the identifications of ΔYi 'and ΔZi' are made in synchronization with the lighting command of the streaked rays 90a 1 -90a 10 which are continuously applied from the
△Yi와 △Zi의 자료 포착으로 모델 1의 점 Pi의 X 및 Y 좌표(Xi, Yi)가 제22a도에 참조된 다음 방법으로 구하여질 수 있다.By capturing data of ΔYi and ΔZi, the X and Y coordinates (Xi, Yi) of the point Pi of
제22a도 및 제22b도에 보인 바와 같이 점 Pi는 선분와 선분 Z=ZL의 교차점이고, Xi는 다음식에 의하여 주어진다.As shown in Figures 22a and 22b, the point Pi is a line segment. And the intersection of the line segment Z = ZL, and Xi is given by the following equation.
여기서: 점 0와 Q사이의 거리here : Distance between
L : Z축과 ITV 카메라 렌즈의 중심선 사이의 거리L: Distance between Z axis and center line of ITV camera lens
ZL : 줄무늬 광선 90a2와 X축 사이의 거리ZL: Distance between striped rays 90a 2 and X axis
식(14)의는 다음과 같이 주어진다.Of formula (14) Is given by
여기서 α: ITV 카메라의 가시각Where α is the viewing angle of the ITV camera
r : ITV 카메라의 최하단의 가시단과 X축 사이의 각r: angle between the visible end of the ITV camera and the X-axis
m : 샘플링 시간m: sampling time
Yi는 다음과 같이 주어진다.Yi is given by
여기서 r : 한 개의 영상면상의 주사선의 총수Where r is the total number of scan lines on one image plane
Xi : 식(14) 및 (15)에 의하여 주어진 값Xi: value given by equations (14) and (15)
식(14), (15), (16)의 연산은 마이크로 컴퓨터 110에 의하여 수행되며, 그 결과가 메모리 111에 저장된다. ITV 카메라 3의 한 영상면과 관계되는 모든 X 및 Y 좌표(Xi, Yi)들이 계산된 다음 그 자료들이 저장되고, 제22a도에 보인바와 같이 랙 4는 상기에 언급된 바와 같은 과정을 수행하기 위하여, 줄무늬 광선의 폭 △h만큼 스텝 모우터(나타나 있지 않음)에 의하여 랙 4가 움직인다. 랙 4도 수반되는 줄무늬 광선의 폭 △h만큼 움직인다. 상기와 같은 설명은 ITV 카메라를 포함하는 하나의 계측장치를 위한 것이다. 모델 1의 전체 외곽을 3차원으로 계측할 때 ITV 카메라들 3은 거기에 관련된 측정처리 부분과 함께 구성되어서 모델 1의 Z축으로부터 같은 거리에 대응되는 △Yi'들과 △Yi'들을 구하도록 되어 있다.The operations of equations (14), (15) and (16) are performed by the
각 카메라에 관련된 △Yi'들과 △Zi'들의 자료는 대응되는 좌표(Xi, Yi)를 계산하기 위하여 마이크로 컴퓨터 110에 입력되고 그 계산결과는 메모리 111에 저장된다.Data of ΔYi 'and ΔZi' associated with each camera are input to the
이리하여, 모델 1의 전체 외곽의 3차원적 계측이 수행된다. 그리고, ITV 카메라들의 복합성은 복합 영상면을 형성하고 서로 인접된 영상면 사이에 어느 정도 겹치도록 되어 있다. 그러나 이들 겹침은 각 ITV 카메라의 영상 픽업범위를 사전에 결정함으로서 제거될 수 있다.Thus, three-dimensional measurement of the entire outline of
예를 들면, n개의 ITV 카메라들이 일정간격으로 모델 1을 포위하도록 구성되었을때, 영상 촬영범위는 Z축과 ±360/2n의 범위내에서 각 ITV 카메라 3의 광축에 따라 설정될 수 있다.For example, when n ITV cameras are configured to surround
더욱이 본 실시예에서 작동과정을 단순화하기 위하여 모든 ITV 카메라들은 Z축과 같은 수준에 있도록 변위시킨다. 다음에는 거기서 구하여진 광점(Zi, Yi)을 근거로 모델 1의 3차원적 형상을 혹은 복제하는 방법에 대하여 설명할 것이다. ITV 카메라 31-3n의 복합성의 주사선이 1Si=nSi라고 가정되고, 기억장치 111에 저장된 주사선 1Si과 대응되는 줄무늬 광선들 90a1-90a10의 좌표는 (Xi90a1, Yi90a1)1Si-(Xi90a10, Yi90a10)1Si이다.Furthermore, in this embodiment all the ITV cameras are displaced to the same level as the Z axis in order to simplify the operation process. Next, the method of replicating or replicating the three-dimensional shape of
본 실시예에서 제26도와 같이 판 절단을 위한 열 개의 NC(레이저 절단기계 1501-15010)는 이들 절단기계와 연결된 마이크로 컴퓨터 110로 부터의 NC 명령에 의하여 제어되는 작동계통을 구성한다.Ten NC (Laser cutting machine 150 1 -150 10) for cutting the plate As shown in Fig. 26 in this embodiment constitutes the operating system controlled by the NC command from a
폭 △h의 판이 설치된 후, 각 레이저 전단기계 (1501-15010)에서 상기 좌표 명령(Xi90a1, Yi90a1)1S1-(Xi90a10, Yi90a10) 1S1들은 절단기계들이 각각 판들을 절단하기 시작하도록 활용된다.After the plate of width Δh is installed, the coordinate commands (Xi90a 1 , Yi90a 1 ) 1S 1- (Xi90a 10 , Yi90a 10 ) 1S 1 in each laser shearing machine (150 1 -150 10 ) cut the plates respectively. Is used to start doing.
다음에는, 좌표명령 (Xi90a1, Yi90a1)1S2-(Xi90a10, Yi90a10) 1S2들이 레이저 절단기계들 1501-15010가 각각 절단하도록 활용된다.Next, the coordinate command (Xi90a 1, Yi90a 1) 1S 2 - (
이들 작동은 각 좌표 명령(Xi90a10, Yi90a10)들이 도출될때까지 반복된다.These operations are repeated until each coordinate command (Xi90a 10 , Yi90a 10 ) is derived.
ITV 카메라 31에 관련된 NC 절단이 완료된 후에는 좌표명령 (Xi90a1, Yi90a1)2S1-(Xi90a10, Yi90a10) 2S1을 기초로 한 NC 절단이 ITV 카메라 32에 대하여 수행된다. 비슷한 절단이 ITV 카메라 3n까지 반복된다.After the NC cutting associated with the
이리하여, 각 줄무늬 광선면 (90a1-90a10)과 관련된 모델의 단면적 형상과 같은 형상을 가진 폭 △h의 제 1 측정점 형판에 생산된다.Thus, a first measuring point template having a width? H having the same shape as the cross-sectional shape of the model associated with each striped light beam surface 90a 1 -90a 10 is produced.
계속하여, 제 2 측정위치에서 그 과정이 이루어진다. 측정의 예정된 회수만큼 이들 과정을 반복함으로서 그 모델과 관련된 모든 단면적 형상과 대응되는 형판이 주어진다. 측정 순서에 따른 형판의 중첩은 즉 접착제를 사용하므로서 고착하여 쉽사리 복제될 수 있다.Subsequently, the process takes place at the second measuring position. By repeating these processes for a predetermined number of measurements, a template corresponding to all cross-sectional shapes associated with the model is given. The superposition of the templates according to the order of measurement can be easily replicated, ie sticking with an adhesive.
본 발명과 부합하여, 고속 작동계통이 실현될 수 있는데, 그 줄무늬 광원들이 짧은 거리만큼 변위되고 줄무늬 광선의 조사시간이 감소하도록 그 모델의 Z축에 복합줄무늬광선을 조사하도록 구성함에 따라 고속 작동계통을 현실화 할 수 있다.In accordance with the present invention, a high speed operating system can be realized, wherein the high speed operating system is configured to irradiate the compound striped light on the Z axis of the model such that the striped light sources are displaced by a short distance and the irradiation time of the striped light is reduced. Can be realized.
더욱이, 그 ITV 카메라 들의 주사선들은 한 개의 수직방향으로 구성되어서 수평방향에서의 분해와 비교하여 수직방향으로 두배 혹은 더 많은 분해가 되고 거기에서 사람 모양과 같이 수직방향으로 두배 혹은 더 많은 분해가 되고 거기에서 사람 모양과 같이 수직방향으로 뻗어 있는 모델에 대하여 측정의 정확도를 높일 수 있다.Moreover, the scan lines of the ITV cameras are constructed in one vertical direction, doubling or more in the vertical direction compared to the decomposition in the horizontal direction, where there are twice or more in the vertical direction, like a human figure, The accuracy of the measurement can be improved for a model that extends in the vertical direction, such as a human shape.
부수적으로 본 실시예에서 작동계통을 단순화 하기 위하여 모든 ITV 카메라들은 Z축에 대하여 같은 수준에 있도록 변위되어 있지만, 이것은 필수적 요구사항은 아니다.Incidentally, to simplify the operating system in this embodiment, all ITV cameras are displaced to be at the same level with respect to the Z axis, but this is not an essential requirement.
예를들면, 엔코우더를 통하여 각 ITV 카메라의 높이의 측정결과를 예를들어서, 마이크로 컴퓨터에 활용함으로서 각 카메라에 의하여 주어진 자료(Xi, Yi)는 같은 높이에 대응된다.For example, the data (Xi, Yi) given by each camera corresponds to the same height by utilizing the measurement result of the height of each ITV camera through an encoder, for example, in a microcomputer.
NC 절단기계로 그 판의 폭은 N△h 혹은 △h/N 배로 확대 혹은 축소하고 그 자료(Xi, Yi)를 N번 혹은 1/N번 만큼 곱하여 모델의 형상을 어떠한 크기로 확대 혹은 축소할 수 있다. 제27도는 본 발명의 제 6 실시예의 측면도를 나타내는데, 그 ITV 카메라 3이 고정되었고 단지 레이저 광선 조사장치 2만이 움직일 수 있다.With the NC cutting system, the width of the plate can be enlarged or reduced by N △ h or △ h / N times, and the data (Xi, Yi) can be multiplied by N times or 1 / N times to enlarge or reduce the shape of the model to any size. Can be. 27 shows a side view of the sixth embodiment of the present invention, in which the
그 레이저 광선 조사장치 2가 움직일 때, ITV 카메라 3의 광축들과 X-Y 축 계통면과 이루는 각 β는 또한 변한다. 그러므로 광학적 단면을 형성할때는 레이저 광선 조사장치의 변위에 의하여 각 β의 변위는 보정되어야 한다.When the
제28a도와 제28b도는 본 발명의 제 7 실시예의 입면도와 측면도를 나타내는데, 여기서는 레이저 광선 조사장치 대신 백열등 120이 사용된다.28A and 28B show an elevation and a side view of a seventh embodiment of the present invention, in which an
모델 1을 둘러싸는 덮개 121이 주어지고, 모델 1의 밝고 어두운 부분 122와 123이 제4도에서 보인 바와 같이 영상신호를 주기 위하여 ITV 카메라 3에 의하여 촬영된다. 비데오 신호의 처리는 광학적 단면을 구하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에서와 같은 방법으로 수행된다. 최종적으로 제31a도와 제31b도는 본 발명의 제 8 실시예의 측면과 정면을 나타내며, 여기서 ITV 카메라 3은 모델 1의 바로위 즉 Z축상에 구성되어 있다.A
이 실시예에서 줄무늬 광선 조사장치에 의하여 조사된 모델 1은 제32도에 나타난 바와 같이 영상 130을 제공하기 위하여 ITV 카메라 3에 의하여 영상이 촬영된다.In this embodiment, the
이 영상 130에 해당되는 영상신호는 제33도에 나타낸 바와 같으며, 광학적 단면을 제공하기 위한 제 1 실시예에서와 같은 자료처리를 하도록 되어 있다.The video signal corresponding to this video 130 is shown in FIG. 33, and is subjected to the same data processing as in the first embodiment for providing the optical cross section.
Claims (16)
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59210775A JPH0654228B2 (en) | 1984-10-08 | 1984-10-08 | Three-dimensional shape manufacturing method and manufacturing apparatus |
JP84-210775 | 1984-10-08 | ||
JP59253486A JPH068727B2 (en) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | Method and apparatus for forming three-dimensional shape |
JP84-253486 | 1984-11-30 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR860003561A KR860003561A (en) | 1986-05-26 |
KR910000185B1 true KR910000185B1 (en) | 1991-01-21 |
Family
ID=26518263
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1019850004193A KR910000185B1 (en) | 1984-10-08 | 1985-06-14 | Method and apparatus for producing three-dimensional shape |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR910000185B1 (en) |
CN (1) | CN85102933B (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001245322A (en) * | 2000-03-01 | 2001-09-07 | Inst Of Physical & Chemical Res | Input method and device for stereoscopic image |
CN102878945B (en) * | 2012-06-08 | 2015-09-02 | 刘亮 | A kind of system and method obtaining object dimensional and color data |
KR101446171B1 (en) * | 2013-08-14 | 2014-10-01 | 한국건설기술연구원 | Measuring Method of Paste-Void Spacing Factor of Hardened Cement Paste using X-ray Computed Tomography |
CN104359405B (en) * | 2014-11-27 | 2017-11-07 | 上海集成电路研发中心有限公司 | Three-dimensional scanner |
CN105717511B (en) * | 2015-05-07 | 2018-02-09 | 北京雷动云合智能技术有限公司 | Multiple point distance measurement method based on line beam laser device and common camera chip |
CN110864613B (en) * | 2019-11-05 | 2021-05-04 | 北京航空航天大学 | Food volume measuring method based on electric field force model |
-
1985
- 1985-04-17 CN CN85102933A patent/CN85102933B/en not_active Expired
- 1985-06-14 KR KR1019850004193A patent/KR910000185B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR860003561A (en) | 1986-05-26 |
CN85102933A (en) | 1986-03-10 |
CN85102933B (en) | 1988-09-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4752964A (en) | Method and apparatus for producing three-dimensional shape | |
DE69925582T2 (en) | DEVICE AND METHOD FOR OPTICALLY MEASURING THE SURFACE CONTOUR OF AN OBJECT | |
EP0132665B1 (en) | Individual identification apparatus | |
EP0160160A1 (en) | Video measuring system for defining location orthogonally | |
CN110906880A (en) | Object automatic three-dimensional laser scanning system and method | |
KR20010033900A (en) | Electronics assembly apparatus with stereo vision linescan sensor | |
DE3016361A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR ELECTRO-OPTICALLY DETERMINING THE DIMENSIONS, POSITION OR POSITION OF AN OBJECT | |
GB2136954A (en) | Optical measurement system | |
DE3328753A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR IMAGING SCENES AND AREAS | |
JP2851151B2 (en) | Wire bonding inspection equipment | |
KR910000185B1 (en) | Method and apparatus for producing three-dimensional shape | |
CN106964907A (en) | A kind of method and apparatus of laser cutting | |
EP0676057B1 (en) | Process and device for taking a distance image | |
DE4009144A1 (en) | Measuring shape and dimensions of object e.g. curved pipe - using computer evaluation of images from at least two optical imaging units | |
JPH0650730A (en) | Three-dimensional shape measuring device | |
WO1992007234A1 (en) | Process and device for the optical measurement of the outlines of an opaque object | |
JPS6093424A (en) | Method and device for forming material body having the same shape as objective material body from objective thing | |
JPS6189505A (en) | Forming method and apparatus of solid body | |
JPS60220804A (en) | Device for forming solid shaft | |
JPH02271208A (en) | Measuring apparatus of three-dimensional shape | |
JPH0697162B2 (en) | Distance measurement method for three-dimensional objects | |
JPS60118399A (en) | Method and device for forming object having the same shape as shape of target object from target object | |
JP2675500B2 (en) | Light spot tracking device | |
White | Pattern recognition in bubble chambers | |
JPH068727B2 (en) | Method and apparatus for forming three-dimensional shape |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
G160 | Decision to publish patent application | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 19970113 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |