JPH0816786A - Three-dimensional model molding method and die producing method utilizing the same - Google Patents
Three-dimensional model molding method and die producing method utilizing the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は表面に凹凸模様を有する
３次元モデルの造形方法及びこれを用いた金型製作方法
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a three-dimensional model having an uneven pattern on the surface and a die manufacturing method using the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】建築材料として、自然界に存在する不規
則なパターン、例えば砂岩の表面パターン、木の木目パ
ターンや木肌パターン等を模した表面模様をもつものが
多く提供されている。このような建築材料を作成するに
あたり、近年ではコンピューターグラフィックスの利用
が行われている。すなわち、模したいパターンを有して
いる標本の表面パターンを２次元画像データとして、コ
ンピュータグラフィックスによる画面上で必要な部分に
ついてマーキングして取り出し、取り出した各部分を画
面上に配列して、配列したパターンの採用の可否を決定
し、決定したならば、標本上における該当部分の凹凸
（ｘ，ｙ，ｚ値）を計測して、この計測値から加工デー
タを作成するとともに、加工データに基づき、ＮＣ切削
機等の加工機で評価用モデルを作成したり、金型転写用
モデルを作成している。2. Description of the Related Art As a building material, many materials having an irregular pattern existing in nature, for example, a surface pattern of sandstone, a surface pattern imitating a wood grain pattern or a skin pattern, etc. are provided. In recent years, computer graphics have been used to create such building materials. That is, the surface pattern of the sample having the pattern to be imitated is used as two-dimensional image data, marking and taking out necessary portions on the screen by computer graphics, arranging the taken out portions on the screen, and arranging them. Whether or not the adopted pattern is adopted is determined, and if determined, the unevenness (x, y, z values) of the corresponding portion on the sample is measured, and the processed data is created from this measured value, and based on the processed data. , An NC cutting machine or the like is used to create an evaluation model or a mold transfer model.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】この場合、コンピュー
タグラフィックス画面上において、原本全体の画像から
任意に部分的な取り出しを行っているわけであるが、取
り出したパターンの定量的な位置が判定できないため
に、正確なモデルの造形ができないという問題を有して
いるほか、取り出すパターンによって原本を重複して計
測する部分が多くあるために、計測に手間がかかるとい
う問題を有している。In this case, although the partial image is arbitrarily extracted from the entire original image on the computer graphics screen, the quantitative position of the extracted pattern cannot be determined. Therefore, in addition to the problem that an accurate model cannot be formed, there is also a problem that it takes time to measure because there are many parts in which the originals are measured in duplicate depending on the pattern to be taken out.
【０００４】本発明はこのような点に鑑み為されたもの
であり、その目的とするところはパターン配列の評価か
ら加工データの作成並びにモデルや金型作成を早期に行
うことができる３次元モデル造形方法とこれを利用した
金型製作方法を提供するにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is a three-dimensional model capable of performing processing data creation, model creation, and mold creation at an early stage from evaluation of a pattern arrangement. It is to provide a molding method and a mold manufacturing method using the molding method.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】しかして本発明に係る３
次元モデル造形方法は、３次元モデル標本を撮像して２
次元座標の画像データを作成するとともに、３次元モデ
ル標本の高さ方向を測定して高さ方向の座標データを作
成して、画像データに高さ方向の座標データを各画素毎
に対応させて３次元画像データを求め、この３次元画像
データから２次元座標上で任意の範囲を切り出すととも
に、切り出したデータを選択してレイアウトデータを作
成し、レイアウトデータ及び対応する高さ方向の座標デ
ータを加工データとする加工装置の駆動で３次元モデル
を作成することに特徴を有しており、また本発明に係る
金型製作方法は、上記３次元モデル造形方法で作成した
３次元モデルを元に転写により金型を製作すること、も
しくは３次元モデル標本を撮像して２次元座標の画像デ
ータを作成するとともに、３次元モデル標本の高さ方向
を測定して高さ方向の座標データを作成して、画像デー
タに高さ方向の座標データを各画素毎に対応させて３次
元画像データを求め、この３次元画像データから２次元
座標上で任意の範囲を切り出すとともに、切り出したデ
ータを選択してレイアウトデータを作成し、レイアウト
データ及び対応する高さ方向の座標データから金型加工
用加工データを作成して、この金型加工用加工データに
よる加工装置の駆動で金型を製作することに特徴を有し
ている。However, according to the present invention,
The three-dimensional model forming method is to image a three-dimensional model sample and
Along with creating the image data of the three-dimensional coordinates, the height direction of the three-dimensional model sample is measured to create the coordinate data in the height direction, and the image data is associated with the coordinate data in the height direction for each pixel. Three-dimensional image data is obtained, an arbitrary range is cut out from the three-dimensional image data on the two-dimensional coordinates, the cut-out data is selected to create layout data, and the layout data and the corresponding coordinate data in the height direction are obtained. The method is characterized in that a three-dimensional model is created by driving a processing device which is used as processing data, and the die manufacturing method according to the present invention is based on the three-dimensional model created by the above three-dimensional model forming method. Making a mold by transfer, or imaging a three-dimensional model specimen to create two-dimensional coordinate image data, and measuring the height direction of the three-dimensional model specimen to determine the height direction. Coordinate data in the height direction is made to correspond to the image data for each pixel to obtain three-dimensional image data, and an arbitrary range is cut out from the three-dimensional image data on the two-dimensional coordinates. Select the cut-out data to create layout data, create processing data for mold processing from the layout data and the corresponding coordinate data in the height direction, and drive the processing device with this processing data for mold processing It is characterized by making a mold.
【０００６】[0006]
【作用】本発明によれば、３次元画像データを元にレイ
アウトを行うために、パターンの配列を行えば、その時
点で加工データもしくは金型加工用加工データを作成す
ることができ、３次元モデルの造形や金型の製作、ある
いは３次元モデルからの転写による金型製作に即座に移
ることができる。According to the present invention, in order to perform layout based on three-dimensional image data, if pattern arrangement is performed, processing data or processing data for mold processing can be created at that time, and three-dimensional processing is possible. It is possible to immediately shift to modeling of a model, production of a die, or die production by transfer from a three-dimensional model.
【０００７】加工データの作成にあたり、２次元座標ま
たは高さ方向の座標の少なくとも一方のデータを補正す
るならば、パターン内容を所望通り修正することがで
き、加工データに対して加工寸法変形補正値を付加する
ならば、成形後の寸法変化を考慮したものとすることが
でき、複数の異なった種類の３次元モデル標本の３次元
画像データの組み合わせで加工データを形成するなら
ば、種々のパターンを自由に選択できるとともに再現す
ることができる。When at least one of the two-dimensional coordinate and the coordinate in the height direction is corrected in creating the machining data, the pattern content can be corrected as desired, and the machining dimension deformation correction value can be corrected with respect to the machining data. Can be taken into consideration considering the dimensional change after molding, and if the processed data is formed by the combination of the three-dimensional image data of a plurality of different types of three-dimensional model specimens, various patterns can be obtained. Can be freely selected and reproduced.
【０００８】金型の製作に際しては、金型加工法加工デ
ータに対して、加工寸法変形補正値を付加するならば、
成形後の寸法変化を考慮したものとすることができるた
めに加工精度の向上を図ることができる。When manufacturing a die, if a machining dimension deformation correction value is added to the die machining method machining data,
Since the dimensional change after molding can be taken into consideration, the processing accuracy can be improved.
【０００９】[0009]
【実施例】以下本発明を実施例に基づいて詳述すると、
本発明においては、コンピュータグラフィックスを用い
て画面に画像を表示し、この画像から切り出しやパター
ン配列を行うにあたり、上記画像として、３次元画像デ
ータを用いることに主たる特徴を有するもので、このた
めに、選出した３次元モデル標本から画像を得るにあた
り、図１に示すように、２次元座標の画像データを作成
するだけでなく、標本の高さ方向の測定も行って、高さ
方向の座標データも併せて作成し、上記画像データに高
さ方向の座標データを各画素毎に対応させて３次元画像
データを求めてこれを登録しておくとともに、この３次
元画像データを元に上記画像を形成する。EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples.
In the present invention, an image is displayed on a screen using computer graphics, and when cutting out or pattern arraying from this image, the main feature is to use three-dimensional image data as the image. In order to obtain an image from the selected three-dimensional model sample, not only the image data of two-dimensional coordinates is created as shown in FIG. 1, but also the height direction of the sample is measured and the coordinates in the height direction are measured. Data is also created, the coordinate data in the height direction is associated with each of the above-mentioned image data for each pixel, three-dimensional image data is obtained and registered, and the above-mentioned image is based on this three-dimensional image data. To form.
【００１０】高さ方向の座標データは、たとえば図３に
示すように、３次元モデル標本１を投光角度θが可変と
なっているスリット光源２で照射してこれをテレビカメ
ラ３で撮像し、イメージエンコーダ４を通じて得られた
画像に対して次の計算 ｆ（ｘ，ｙ）＝ｚ0 −（ｘ0 −ｘ）×ｔａｎθ（ｘ，
ｙ） を行う形状演算回路５により作成する。As for coordinate data in the height direction, for example, as shown in FIG. 3, a three-dimensional model sample 1 is illuminated by a slit light source 2 having a variable projection angle θ and is imaged by a television camera 3. , For the image obtained through the image encoder 4, the following calculation f (x, y) = z 0 − (x 0 −x) × tan θ (x,
y) is created by the shape calculation circuit 5.
【００１１】このように三角測量の原理を用いて作成し
た高さ方向の座標データは、計測範囲に存在する画素に
輝度データを付加している２次元画像データと組み合わ
て３次元画像データとするものであり、この時、上記画
素毎にｚ値情報を取り出して、２次元画像データの各画
素と高さ方向データの各画素をリンクさせることで、図
４に示すような３次元画像データとする。The coordinate data in the height direction created by using the principle of triangulation as described above is combined with the two-dimensional image data in which the luminance data is added to the pixels existing in the measurement range to form three-dimensional image data. At this time, by extracting the z value information for each pixel and linking each pixel of the two-dimensional image data with each pixel of the height direction data, the three-dimensional image data as shown in FIG. 4 is obtained. To do.
【００１２】そして、コンピュータグラフィックスを用
いてパターンの切り出しや配列を行うにあたっては、上
記３次元画像データを呼び出して画面に表示するととも
に、表示された画面に対してマウスのような入力手段を
用いて図５(a)に示すように切り出し範囲を指示し、ま
た図５(b)に示すように、切り出した画像の配置位置を
画面上で設定したり並べ替えたりすることで、パターン
配列（レイアウト）を決定する。When cutting out or arranging patterns using computer graphics, the three-dimensional image data is called and displayed on the screen, and an input means such as a mouse is used on the displayed screen. As shown in FIG. 5A, the cutout range is designated, and as shown in FIG. 5B, the arrangement position of the cutout image is set or rearranged on the screen so that the pattern array ( Layout).
【００１３】上記レイアウト時に、２次元座標または高
さ方向の座標の少なくとも一方のデータを補正すること
ができるようにしておくと、パターン内容を所望通り修
正することができ、また複数の異なった種類の３次元モ
デル標本の３次元画像データを組み合わせてレイアウト
できるようにしておけば、種々のパターンを自由に選択
できるとともに再現することができる。If the data of at least one of the two-dimensional coordinates and the coordinates in the height direction can be corrected at the time of the layout, the pattern contents can be corrected as desired, and a plurality of different types can be used. If the layout can be made by combining the three-dimensional image data of the three-dimensional model sample, various patterns can be freely selected and reproduced.
【００１４】そして、レイアウトが終われば、レイアウ
トした画像データに色の割り付けを行って登録してお
く。３次元モデルの造形には、この登録された３次元画
像データを用いて、ｘ，ｙ，ｚ座標に加工条件を加えた
加工データを作成し、加工データを基にＮＣ切削機や放
電加工機等の加工装置を駆動して３次元モデルを造形す
る。When the layout is completed, the laid out image data is color-assigned and registered. For modeling a three-dimensional model, using the registered three-dimensional image data, machining data in which machining conditions are added to x, y, z coordinates is created, and based on the machining data, an NC cutting machine or an electric discharge machine. A three-dimensional model is formed by driving a processing device such as.
【００１５】作成する３次元モデルが評価用ではなく、
金型の転写作成用のデザイン原型モデルである時には、
製作した金型を用いて成形を行う時の注型用材料の硬化
による収縮データをまとめたデータベースから、加工寸
法変形補正値（係数）を求めて、この値で補正した加工
データで加工装置を駆動して３次元モデルを造形する。
つまり注型用材料がエポキシ樹脂であり且つこの樹脂の
収縮率が０．１５％というデータが上記データベースに
ある時、エポキシ樹脂で成形を行う時の金型の加工に
は、加工データにおけるｘ，ｙ，ｚの各ピッチａ，ｂ，
ｃに、夫々１．００１５（１＋収縮率）を乗算した補正
値を用いるのである。成形後の寸法変化を考慮したもの
となるために、加工精度の向上を図ることができる。The three-dimensional model to be created is not for evaluation,
When it is a design prototype model for making transcription of mold,
Obtain the machining dimension deformation correction value (coefficient) from the database that summarizes the shrinkage data due to the hardening of the casting material when molding using the manufactured mold, and use this value to correct the processing device. Drive to create a 3D model.
That is, when the casting material is an epoxy resin and the data that the shrinkage ratio of this resin is 0.15% is in the above database, when processing the die when molding with the epoxy resin, x, y, z pitches a, b,
The correction values obtained by multiplying c by 1.0015 (1 + contraction rate) are used. Since the dimensional change after molding is taken into consideration, the processing accuracy can be improved.
【００１６】デザイン原型モデルからの金型の製作は、
例えば、基準板上にデザイン原型モデルとこれを囲む注
型枠とをセットし、注型樹脂材料の注型とガラスマット
の挿入とを複数回繰り返し、硬化させた後に注型枠を外
して基準出し及び外周切削加工を行うことで得ることが
できる。このような注型転写のほかに、鋳造型や溶射型
でデザイン原型モデルから金型を製作することもでき
る。The production of the mold from the design prototype model is
For example, set the design prototype model and the casting frame surrounding it on the reference plate, repeat casting the casting resin material and inserting the glass mat multiple times, and after curing, remove the casting frame It can be obtained by carrying out the projecting and peripheral cutting. In addition to such cast transfer, it is also possible to manufacture a mold from a design prototype model using a casting mold or a spraying mold.
【００１７】３次元モデルを造形せずに直接金型を製作
することもできる。すなわち、図２の左側に示すフロー
から明らかなように、上記３次元画像データから切り出
したデータを選択してレイアウトデータを作成し、レイ
アウトデータ及び対応する高さ方向の座標データから金
型加工用の加工データを作成して、この金型加工用加工
データによるＮＣ切削機や放電加工機等の加工装置の駆
動で金型を製作するのである。図６はこのようにして製
作した金型の一例を示している。It is also possible to directly manufacture a mold without molding a three-dimensional model. That is, as is clear from the flow shown on the left side of FIG. 2, layout data is created by selecting the data cut out from the three-dimensional image data, and the layout data and the corresponding coordinate data in the height direction are used for mold processing. The machining data is created and the die is manufactured by driving the machining device such as the NC cutting machine or the electric discharge machine according to the machining data for the die machining. FIG. 6 shows an example of the mold thus manufactured.
【００１８】この金型製作にしても、金型加工用加工デ
ータに対して、前述のような加工寸法変形補正値を付加
すれば、成形後の寸法変化を考慮したものとなるため
に、加工精度の向上を図ることができる。このような３
次元モデル造形や金型製作には、３次元測定器とこれの
制御用パーソナルコンピュータからなる計測装置と、コ
ンピュータグラフィックス処理を行うためのワークステ
ーションと、加工データの作成用コンピュータを具備す
るＮＣ加工機のような加工装置とをネットワークで接続
したシステムを使用することが好ましい。Even in this die manufacturing, if the machining dimension deformation correction value as described above is added to the machining data for die processing, the dimension change after molding is taken into consideration. The accuracy can be improved. Such 3
For three-dimensional modeling and mold making, NC processing equipped with a measuring device consisting of a three-dimensional measuring instrument and a personal computer for controlling it, a workstation for performing computer graphics processing, and a computer for creating processing data. It is preferable to use a system in which a processing device such as a machine is connected to a network.
【００１９】[0019]
【発明の効果】以上のように本発明においては、３次元
画像データを元にレイアウトを行うために、パターンの
配列を行えば、その時点で加工データもしくは金型加工
用加工データを作成することができ、３次元モデルの造
形や金型の製作、あるいは３次元モデルからの転写によ
る金型製作に即座に移ることができるものであり、従っ
て、パターン配列の評価から加工データの作成並びにモ
デルや金型作成を早期に行うことができる。As described above, in the present invention, in order to perform layout based on three-dimensional image data, if pattern arrangement is performed, processing data or processing data for mold processing is created at that time. Therefore, it is possible to immediately shift to the production of a three-dimensional model, the production of a die, or the production of a die by transfer from a three-dimensional model. The mold can be created early.
【００２０】そして、加工データの作成にあたり、２次
元座標または高さ方向の座標の少なくとも一方のデータ
を補正する時には、パターン内容を所望通り修正するこ
とができるものとなり、加工データに対して加工寸法変
形補正値を付加するならば、成形後の寸法変化を考慮し
たものとすることができ、さらに複数の異なった種類の
３次元モデル標本の３次元画像データの組み合わせで加
工データを形成するならば、種々のパターンを自由に選
択できるとともに再現することができる。When the processing data is created, when the data of at least one of the two-dimensional coordinates and the coordinates in the height direction is corrected, the pattern content can be corrected as desired, and the processing dimensions can be changed with respect to the processing data. If the deformation correction value is added, it is possible to consider the dimensional change after molding, and if the processed data is formed by combining the three-dimensional image data of a plurality of different types of three-dimensional model specimens. , Various patterns can be freely selected and reproduced.
【００２１】金型の製作に際しても、金型加工用加工デ
ータに対して、加工寸法変形補正値を付加するならば、
成形後の寸法変化を考慮したものとすることができるた
めに加工精度の向上を図ることができる。When manufacturing a die, if a machining dimension deformation correction value is added to the machining data for die machining,
Since the dimensional change after molding can be taken into consideration, the processing accuracy can be improved.
【図１】一実施例のフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart of an embodiment.
【図２】金型製作についてのフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart of die manufacturing.
【図３】計測装置の一例のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of an example of a measuring device.
【図４】３次元画像データの一例の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of an example of three-dimensional image data.
【図５】(a)は画面上での切り出しを示す説明図、(b)は
画面上でのレイアウト状態を示す説明図である。5A is an explanatory diagram showing clipping on the screen, and FIG. 5B is an explanatory diagram showing a layout state on the screen.
【図６】金型の一例を示すもので、(a)は平面図、(b)は
断面図である。6A and 6B show an example of a mold, FIG. 6A is a plan view and FIG. 6B is a sectional view.
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｔ 17/00 9191−5Ｈ Ｇ０６Ｆ 15/60 ４００ Ｄ Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI Technical display location G06T 17/00 9191-5H G06F 15/60 400 D
Claims (7)
の画像データを作成するとともに、３次元モデル標本の
高さ方向を測定して高さ方向の座標データを作成して、
画像データに高さ方向の座標データを各画素毎に対応さ
せて３次元画像データを求め、この３次元画像データか
ら２次元座標上で任意の範囲を切り出すとともに、切り
出したデータを選択してレイアウトデータを作成し、レ
イアウトデータ及び対応する高さ方向の座標データを加
工データとする加工装置の駆動で３次元モデルを作成す
ることを特徴とする３次元モデル造形方法。1. A three-dimensional model sample is imaged to create two-dimensional coordinate image data, and the height direction of the three-dimensional model sample is measured to create height direction coordinate data.
The coordinate data in the height direction is associated with the image data for each pixel to obtain three-dimensional image data, and an arbitrary range is cut out on the two-dimensional coordinates from this three-dimensional image data, and the cut-out data is selected and laid out. A three-dimensional model forming method, characterized in that data is created and a three-dimensional model is created by driving a processing device that uses layout data and corresponding coordinate data in the height direction as processing data.
くとも一方のデータを補正して加工データとすることを
特徴とする請求項１記載の３次元モデル造形方法。2. The three-dimensional model forming method according to claim 1, wherein at least one of the two-dimensional coordinate and the coordinate in the height direction is corrected to be processed data.
値を付加することを特徴とする請求項１記載の３次元モ
デル造形方法。3. The three-dimensional model forming method according to claim 1, wherein a machining dimension deformation correction value is added to the machining data.
の３次元画像データの組み合わせで加工データを形成す
ることを特徴とする請求項１記載の３次元モデル造形方
法。4. The three-dimensional model forming method according to claim 1, wherein the processed data is formed by a combination of three-dimensional image data of a plurality of different types of three-dimensional model specimens.
作成した３次元モデルを元に転写により金型を製作する
ことを特徴とする金型製作方法。5. A mold manufacturing method, characterized in that a mold is manufactured by transfer based on the three-dimensional model created by the three-dimensional model forming method according to claim 1.
の画像データを作成するとともに、３次元モデル標本の
高さ方向を測定して高さ方向の座標データを作成して、
画像データに高さ方向の座標データを各画素毎に対応さ
せて３次元画像データを求め、この３次元画像データか
ら２次元座標上で任意の範囲を切り出すとともに、切り
出したデータを選択してレイアウトデータを作成し、レ
イアウトデータ及び対応する高さ方向の座標データから
金型加工用加工データを作成して、この金型加工用加工
データによる加工装置の駆動で金型を製作することを特
徴とする金型製作方法。6. A three-dimensional model sample is imaged to create two-dimensional coordinate image data, and the height direction of the three-dimensional model sample is measured to create coordinate data in the height direction.
The coordinate data in the height direction is associated with the image data for each pixel to obtain three-dimensional image data, and an arbitrary range is cut out on the two-dimensional coordinates from this three-dimensional image data, and the cut-out data is selected and laid out. Data is created, mold processing data is created from layout data and corresponding coordinate data in the height direction, and the mold is manufactured by driving the processing device based on the mold processing data. Mold making method.
法変形補正値を付加することを特徴とする請求項６記載
の金型製作方法。7. The mold manufacturing method according to claim 6, wherein a processing dimension deformation correction value is added to the processing data for mold processing.
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