專利名稱：三維形狀數(shù)據(jù)處理裝置、被雕刻板和雕刻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及處理在平板上形成的三維形狀數(shù)據(jù)的三維形狀數(shù)據(jù)處理裝置、根據(jù)重疊合成的三維形狀數(shù)據(jù)一邊使平板在XY方向上移動(dòng)一邊使切削刀上下移動(dòng)而雕刻的被雕刻板和根據(jù)三維形狀數(shù)據(jù)來(lái)雕刻貴金屬的平板的雕刻裝置。
背景技術(shù)：
使用激光器、CCD(電荷耦合元件)來(lái)測(cè)定具有高度的三維形狀的所謂三維形狀測(cè)定裝置，以人體測(cè)定及人體部位測(cè)定的形態(tài)研究、醫(yī)療領(lǐng)域中的立體形狀的應(yīng)用等為目的，得到了廣泛的應(yīng)用。一般來(lái)說(shuō)，三維形狀測(cè)定裝置利用眾所周知的三角測(cè)量的原理測(cè)定在二維的XY平面上的各點(diǎn)的高度，迄今為止已提出了各種方案(例如，參照特開昭58-18110號(hào)公報(bào)、特開昭60-220805號(hào)公報(bào)等)。在現(xiàn)有的這些裝置中，在人體測(cè)定的頭發(fā)部的測(cè)定中，產(chǎn)生不能得到測(cè)定數(shù)據(jù)的缺測(cè)部，測(cè)定精度極差。因此，難以得到質(zhì)量好的使用了頭部的三維形狀測(cè)定數(shù)據(jù)的雕刻獎(jiǎng)?wù)?。但是，近年?lái)，由于三維形狀測(cè)定裝置的測(cè)定精度的提高、測(cè)定數(shù)據(jù)的內(nèi)插、校正處理算法的提高等，使用了三維形狀測(cè)定數(shù)據(jù)的頭部的雕刻獎(jiǎng)?wù)碌馁|(zhì)量也正在提高，已提出了獎(jiǎng)?wù)碌淖詣?dòng)雕刻裝置的方案(例如，參照特開平2-303900號(hào)公報(bào))。


圖1是說(shuō)明現(xiàn)有的使用了三維形狀測(cè)定數(shù)據(jù)的自動(dòng)雕刻裝置用的圖，圖2是示出三維形狀測(cè)定數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間的構(gòu)成例的圖。在圖中，31表示三維形狀測(cè)量裝置，32表示形狀數(shù)據(jù)處理裝置，33表示三維切削加工機(jī)，34表示固定裝置，35表示集塵機(jī)，36表示工具更換裝置，37表示獎(jiǎng)?wù)逻x擇供給裝置，38表示獎(jiǎng)?wù)隆?br> 在圖1中，三維形狀測(cè)量裝置31是以三維方式測(cè)量人的側(cè)臉等的裝置，形狀數(shù)據(jù)處理裝置32是對(duì)利用三維形狀測(cè)量裝置31測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制、運(yùn)算、存儲(chǔ)以計(jì)算人的側(cè)臉的橫向?qū)挾?、長(zhǎng)度、厚度的計(jì)算機(jī)。三維切削加工機(jī)33根據(jù)在形狀數(shù)據(jù)處理裝置32的控制下的形狀數(shù)據(jù)一邊使作為被雕刻物的獎(jiǎng)?wù)?8在XY方向上移動(dòng)(掃描)、一邊使切削工具在Z方向上上下移動(dòng)，以在其1個(gè)面上雕刻側(cè)臉，三維切削加工機(jī)33附帶裝有固定裝置34、集塵機(jī)35、工具更換裝置36、獎(jiǎng)?wù)逻x擇供給裝置37。固定裝置34是固定獎(jiǎng)?wù)?8的夾具等，工具更換裝置36根據(jù)獎(jiǎng)?wù)碌那邢鞑扛鼡Q與其相適應(yīng)的鉆頭、銑刀、立銑刀等切削工具。此外，集塵機(jī)35將切屑收集到1個(gè)地方，獎(jiǎng)?wù)逻x擇供給裝置37根據(jù)需要預(yù)先準(zhǔn)備改變了顏色、大小的幾種獎(jiǎng)?wù)?，在按照希望進(jìn)行了選擇時(shí)，將獎(jiǎng)?wù)逻\(yùn)送到切削位置上。
在三維形狀測(cè)量裝置31中，采用了下述的各種方法，例如使用2臺(tái)工業(yè)電視攝像機(jī)和CCD來(lái)測(cè)量XY二維平面上的各點(diǎn)的高度Z的方法；對(duì)能由光線的掃描或平行光束放大透鏡系統(tǒng)(光束放大器)和圓柱透鏡的組合形成的光膜進(jìn)行投影來(lái)測(cè)量三維形狀的光切斷法；將具有以等間隔的間距制成的狹縫的光柵放置在一定的距離處，使光通過(guò)該光柵進(jìn)行投射來(lái)測(cè)量三維形狀的波紋等高線(moiretopography)法、利用將網(wǎng)格狀的正交光柵的陰影投影到物體上得到的變形的網(wǎng)格陰影圖象的方法等。
例如如圖2中所示在n×m的二維平面上以8比特來(lái)表現(xiàn)高度的情況下，可在使用了8片n×m的平面存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)空間中設(shè)定由這些三維形狀測(cè)量裝置31測(cè)量的三維形狀數(shù)據(jù)，以穿過(guò)該平面存儲(chǔ)器的各點(diǎn)的方式來(lái)存儲(chǔ)三維形狀數(shù)據(jù)的高度信息。因而，例如通過(guò)按順序讀出該點(diǎn)的各平面存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)，能以「10011010」的形式取出點(diǎn)P(i，j)處的高度數(shù)據(jù)。在三維切削加工機(jī)中根據(jù)該高度數(shù)據(jù)來(lái)決定切削工具的高度、即切削高度而進(jìn)行控制。而且，P(i，j)成為此時(shí)的獎(jiǎng)?wù)碌那邢魑恢谩?br> 圖3是說(shuō)明進(jìn)行三維形狀數(shù)據(jù)的合成處理時(shí)的問(wèn)題用的圖。
說(shuō)明利用上述的自動(dòng)雕刻裝置、使用由三維形狀測(cè)量裝置測(cè)量的三維形狀數(shù)據(jù)在獎(jiǎng)?wù)碌戎械窨虃?cè)臉時(shí)的情況。在這樣的情況下，首先利用三維形狀測(cè)量裝置測(cè)量2個(gè)三維形狀數(shù)據(jù)，如圖3(A)中所示，將其1個(gè)作為被合成雕刻數(shù)據(jù)，將另一個(gè)作為合成雕刻數(shù)據(jù)，輸入到雕刻數(shù)據(jù)合成處理部41中，在進(jìn)行了各自的定位后，進(jìn)行合成。在由雕刻數(shù)據(jù)合成處理部41進(jìn)行的合成處理中，首先將被合成雕刻數(shù)據(jù)寫入到存儲(chǔ)器中，通過(guò)在其上寫入合成雕刻數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行更新，能得到與合成雕刻數(shù)據(jù)重疊的被合成雕刻數(shù)據(jù)的部分被改寫而被掩蔽，即被抹去的合成結(jié)果42。
但是，如果以上述的方式進(jìn)行合成處理，則例如圖3(A)中示出的合成結(jié)果42的Y-Y’剖面如圖3(B)中所示那樣從合成雕刻數(shù)據(jù)的邊界輪廓X開始被合成雕刻數(shù)據(jù)①成為零(基準(zhǔn)高度)，變得不連續(xù)。在三維切削加工機(jī)中，如前面所述那樣雕刻獎(jiǎng)?wù)聲r(shí)，由于一邊使獎(jiǎng)?wù)略赬Y方向上移動(dòng)、一邊按照高度數(shù)據(jù)使切削工具在Z方向上上下移動(dòng)，故如果如圖3(B)中所示那樣成為不連續(xù)的數(shù)據(jù)，則不能一邊使獎(jiǎng)?wù)乱砸欢ǖ乃俣纫苿?dòng)一邊進(jìn)行切削，在切削過(guò)程中，必須在成為臺(tái)階差的邊界輪廓X處暫時(shí)停止移動(dòng)，存在加工效率顯著降低的問(wèn)題。此外，由于在雕刻面上形成臺(tái)階差，故不能預(yù)期平滑的光潔度。
此外，為了使被合成雕刻數(shù)據(jù)與合成雕刻數(shù)據(jù)在邊界處平滑地連接，如圖3(C)中所示，一邊采用高的一方的數(shù)據(jù)，一邊在相同的高度的部分處切換被合成雕刻數(shù)據(jù)與合成雕刻數(shù)據(jù)，即，如果將相同的高度的部分作為邊界，則在邊界處既不能得到被合成雕刻數(shù)據(jù)的輪廓，也不能得到合成雕刻數(shù)據(jù)的輪廓X。在這樣的情況下，特別是在圖3(A)中示出的合成結(jié)果42中產(chǎn)生合成雕刻數(shù)據(jù)的輪廓X發(fā)生變形的問(wèn)題。
發(fā)明的公開本發(fā)明是為了解決上述課題而進(jìn)行的，本發(fā)明將三維形狀數(shù)據(jù)作為良好的雕刻數(shù)據(jù)進(jìn)行合成處理，此外，可高效率地進(jìn)行依據(jù)三維形狀數(shù)據(jù)的雕刻。
因此，本發(fā)明是處理在平板上形成的三維形狀數(shù)據(jù)的三維形狀數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于具備合成處理裝置和內(nèi)插處理裝置，其中，上述合成處理裝置使三維形狀數(shù)據(jù)部分地重疊，通過(guò)在該重疊部分中留下某一方的三維形狀數(shù)據(jù)及抹去另一方的三維形狀數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行合成處理，上述內(nèi)插處理裝置在已進(jìn)行了上述合成處理的三維形狀數(shù)據(jù)的邊界處設(shè)置一定的內(nèi)插區(qū)域來(lái)進(jìn)行內(nèi)插處理，上述內(nèi)插處理裝置這樣來(lái)進(jìn)行內(nèi)插，使高度在通過(guò)上述內(nèi)插區(qū)域合成了的三維形狀數(shù)據(jù)之間連續(xù)地變化。
本發(fā)明是根據(jù)重疊合成了的三維形狀數(shù)據(jù)一邊使平板在XY方向上移動(dòng)一邊使切削刀上下移動(dòng)而雕刻了的被雕刻板，其特征在于使三維形狀數(shù)據(jù)部分地重疊，在該重疊部分中留下某一方的三維形狀數(shù)據(jù)及抹去另一方的三維形狀數(shù)據(jù)，同時(shí)在邊界部分處設(shè)置一定的內(nèi)插區(qū)域，這樣來(lái)進(jìn)行內(nèi)插，使三維形狀數(shù)據(jù)的高度通過(guò)該內(nèi)插區(qū)域連續(xù)地變化，并進(jìn)行了雕刻。
在根據(jù)三維形狀數(shù)據(jù)來(lái)雕刻貴金屬的平板的雕刻裝置中，其特征在于具備存儲(chǔ)三維形狀數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)裝置、將上述平板保持于切削油中的保持裝置、具有切削刀并在上述平板上進(jìn)行切削的切削裝置以及根據(jù)上述存儲(chǔ)裝置中存儲(chǔ)了的三維形狀數(shù)據(jù)在使上述保持裝置在XY方向上移動(dòng)的同時(shí)使上述切削裝置在Z方向上上下移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)控制裝置；在將平板保持于切削油中的狀態(tài)下一邊使平板在XY方向上移動(dòng)一邊使上述切削裝置在Z方向上上下移動(dòng)來(lái)雕刻平板。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1是說(shuō)明現(xiàn)有的使用了三維形狀測(cè)定數(shù)據(jù)的自動(dòng)雕刻裝置用的圖。
圖2是示出三維形狀測(cè)定數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間的構(gòu)成例的圖。
圖3是說(shuō)明在進(jìn)行三維形狀數(shù)據(jù)的合成處理時(shí)的問(wèn)題用的圖。
圖4是示出與本發(fā)明有關(guān)的三維形狀數(shù)據(jù)處理裝置的實(shí)施形態(tài)的圖。
圖5是示出三維形狀數(shù)據(jù)的合成例的圖。
圖6是說(shuō)明三維形狀數(shù)據(jù)的合成處理的圖。
圖7是示出帶有油的雕刻裝置的實(shí)施形態(tài)的圖。
圖8是說(shuō)明切削油的對(duì)流與切削方向的關(guān)系用的圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳形態(tài)以下，在參照附圖的同時(shí)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。
圖4是示出與本發(fā)明有關(guān)的三維形狀數(shù)據(jù)處理裝置的實(shí)施形態(tài)的圖，圖5是示出三維形狀數(shù)據(jù)的合成例的圖，圖6是說(shuō)明三維形狀數(shù)據(jù)的合成處理用的圖。
圖中，1表示三維形狀測(cè)定裝置，2表示三維雕刻數(shù)據(jù)文件，3表示雕刻數(shù)據(jù)抽出部，4a表示合成雕刻數(shù)據(jù)，4b表示被合成雕刻數(shù)據(jù)，5表示雕刻數(shù)據(jù)位置邊界輪廓內(nèi)插區(qū)域設(shè)定部，6表示雕刻數(shù)據(jù)合成處理部，7表示邊界輪廓內(nèi)插處理部，8表示雕刻數(shù)據(jù)，9表示雕刻裝置。
在圖4中，三維形狀測(cè)定裝置如前面所述那樣，使用激光器及CCD以二維方式對(duì)物體進(jìn)行掃描，以測(cè)定具有高度的三維形狀，進(jìn)行具有異常值的數(shù)據(jù)的噪聲的除去、不能得到測(cè)定數(shù)據(jù)的缺測(cè)部的數(shù)據(jù)的內(nèi)插等的必要的處理，相對(duì)于XY平面的各點(diǎn)輸出具有高度信息的三維形狀數(shù)據(jù)，三維雕刻數(shù)據(jù)文件2是將該三維形狀數(shù)據(jù)作為三維雕刻數(shù)據(jù)來(lái)存儲(chǔ)的文件。雕刻數(shù)據(jù)抽出部3根據(jù)選擇指定從三維雕刻數(shù)據(jù)文件2中存儲(chǔ)的三維雕刻數(shù)據(jù)中抽出雕刻數(shù)據(jù)，將抽出了的合成雕刻數(shù)據(jù)4a和被合成雕刻數(shù)據(jù)4b作為合成三維雕刻數(shù)據(jù)用的2個(gè)雕刻數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。
雕刻數(shù)據(jù)位置邊界輪廓內(nèi)插區(qū)域設(shè)定部5設(shè)定被合成雕刻數(shù)據(jù)4b的位置和在其上重疊而合成的合成雕刻數(shù)據(jù)4a的位置，同時(shí)根據(jù)這些位置設(shè)定在被合成雕刻數(shù)據(jù)4b上重疊的合成雕刻數(shù)據(jù)4a的邊界輪廓及其內(nèi)插區(qū)域，從邊界輪廓起在相對(duì)于被合成雕刻數(shù)據(jù)4b為一定距離(象素寬度等)的范圍內(nèi)設(shè)定內(nèi)插區(qū)域。
雕刻數(shù)據(jù)合成處理部6將各自的數(shù)據(jù)壓縮成與雕刻規(guī)格相一致的尺寸并進(jìn)行下述合成處理，將合成雕刻數(shù)據(jù)4a合成到被合成雕刻數(shù)據(jù)4b上，使得被合成雕刻數(shù)據(jù)4b與合成雕刻數(shù)據(jù)4a重疊的部分并包含被合成雕刻數(shù)據(jù)4b中處于從邊界輪廓起由一定的象素寬度構(gòu)成的內(nèi)插區(qū)域內(nèi)的部分被抹去。
邊界輪廓內(nèi)插處理部7相對(duì)于從在被合成雕刻數(shù)據(jù)4b上重疊的合成雕刻數(shù)據(jù)4a的邊界輪廓起由一定的象素寬度構(gòu)成的內(nèi)插區(qū)域，通過(guò)根據(jù)被合成雕刻數(shù)據(jù)4b進(jìn)行內(nèi)插，一邊保存邊界輪廓，一邊進(jìn)行平滑處理。雕刻數(shù)據(jù)8例如是在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的邊界輪廓內(nèi)插處理后的數(shù)據(jù)，雕刻裝置9是根據(jù)該雕刻數(shù)據(jù)，一邊控制切削刀高度，一邊使獎(jiǎng)?wù)略赬Y方向上移動(dòng)來(lái)進(jìn)行獎(jiǎng)?wù)碌牡窨痰娜S切削加工機(jī)。
如上所述，在與本發(fā)明有關(guān)的三維形狀數(shù)據(jù)處理裝置中，關(guān)于利用三維形狀測(cè)定裝置測(cè)定而得到的三維雕刻數(shù)據(jù)文件，通過(guò)從合成的2個(gè)雕刻數(shù)據(jù)的邊界輪廓起在一定的寬度內(nèi)進(jìn)行被合成雕刻數(shù)據(jù)4b的平滑處理，可消除合成雕刻數(shù)據(jù)的輪廓的無(wú)序來(lái)防止質(zhì)量的下降，消除在合成雕刻數(shù)據(jù)與被合成雕刻數(shù)據(jù)的邊界輪廓處成為不連續(xù)的情況，消除切削中的障礙。此外，在不是合成2種雕刻數(shù)據(jù)、而是只用1種雕刻數(shù)據(jù)來(lái)制作獎(jiǎng)?wù)聲r(shí)，沒(méi)有合成雕刻數(shù)據(jù)4a和被合成雕刻數(shù)據(jù)4b，而是成為一種雕刻數(shù)據(jù)。因而，在雕刻數(shù)據(jù)位置邊界輪廓內(nèi)插區(qū)域設(shè)定部5中，只進(jìn)行位置的設(shè)定，在雕刻數(shù)據(jù)合成處理部6中將一種雕刻數(shù)據(jù)壓縮為與雕刻規(guī)格相一致的尺寸，將其作為雕刻數(shù)據(jù)8來(lái)存儲(chǔ)。此時(shí)，繞過(guò)邊界輪廓內(nèi)插處理部7。
再者，具體地進(jìn)行關(guān)于雕刻數(shù)據(jù)合成處理的說(shuō)明。例如，對(duì)于圖5(A)中示出的被合成雕刻數(shù)據(jù)4b，為了在其上重疊圖5(B)中示出的合成雕刻數(shù)據(jù)4a而進(jìn)行合成，如圖5(C)中所示那樣，在相對(duì)于被合成雕刻數(shù)據(jù)4b的位置偏移了任意距離的位置上設(shè)定合成雕刻數(shù)據(jù)4a，使之留下例如大致約一半的被合成雕刻數(shù)據(jù)4b。圖6(A)為示出圖5(C)中示出的合成雕刻數(shù)據(jù)4a與被合成雕刻數(shù)據(jù)4b的邊界輪廓上的Y-Y’剖面的圖，如圖6中所示那樣，從合成雕刻數(shù)據(jù)4a的邊界輪廓X起向圖示左方設(shè)置如圖6中所示那樣的ΔX的內(nèi)插區(qū)域，從包含該內(nèi)插區(qū)域ΔX的X’起，抹去右方的與合成雕刻數(shù)據(jù)4a重疊的部分的被合成雕刻數(shù)據(jù)4b。
如前面所述那樣，由雕刻數(shù)據(jù)合成處理部6根據(jù)雕刻規(guī)格對(duì)合成雕刻數(shù)據(jù)4a和被合成雕刻數(shù)據(jù)4b進(jìn)行壓縮合成處理，如果如圖6(A)中所示那樣從邊界輪廓起抹去內(nèi)插區(qū)域的被合成雕刻數(shù)據(jù)4b，則在邊界輪廓內(nèi)插處理部7中，如圖6(B)中所示，在內(nèi)插區(qū)域中這樣來(lái)進(jìn)行內(nèi)插處理，使數(shù)據(jù)從被合成雕刻數(shù)據(jù)4b的高度朝向邊界輪廓的高度平滑地變化。由于該內(nèi)插處理的緣故，從被合成雕刻數(shù)據(jù)4b通過(guò)邊界輪廓、到合成雕刻數(shù)據(jù)4a為止，高度不會(huì)呈階梯狀地變得不連續(xù)，故能連續(xù)地進(jìn)行雕刻裝置9中的切削刀的操作，可提高切削加工的效率，可提供平滑的質(zhì)量?jī)?yōu)良的三維圖象合成雕刻獎(jiǎng)?wù)隆?br> 在內(nèi)插區(qū)域中的數(shù)據(jù)內(nèi)插的平滑處理中，使數(shù)據(jù)從被合成雕刻數(shù)據(jù)4b的高度朝向邊界輪廓的高度線性地變化的情況是圖6(B)中所示的例子，但也可如圖6(C)中所示那樣用曲線對(duì)高度進(jìn)行內(nèi)插。通過(guò)進(jìn)行這樣的內(nèi)插，即使如圖6(B)中所示，使合成雕刻數(shù)據(jù)4a、被合成雕刻數(shù)據(jù)4b的高度的壓縮率都相同，或者，為了使雙臉中的一個(gè)臉向上提升，即使如圖6(C)中所示，使合成雕刻數(shù)據(jù)4a的高度的壓縮率比被合成雕刻數(shù)據(jù)4b的高度的壓縮率小，都能得到完全相同的感覺(jué)的合成結(jié)果。此時(shí)，如圖6(D)中所示，可使用根據(jù)從邊界輪廓算起的各自的距離d、d-1、……設(shè)定了壓縮率的表進(jìn)行處理，也可使用函數(shù)進(jìn)行運(yùn)算處理。
此外，關(guān)于合成時(shí)的方向，有時(shí)不是如圖5中所示那樣的相同方向，而是如鏡像那樣的相反方向，即，在圖5中使合成雕刻數(shù)據(jù)4a朝向右方來(lái)進(jìn)行合成。在進(jìn)行這樣的合成的情況下，一般在中央設(shè)定合成雕刻數(shù)據(jù)4a與被合成雕刻數(shù)據(jù)4b的邊界線，沒(méi)有邊界輪廓。因而，作為內(nèi)插處理，有下述的兩種方法一種方法是將中央的邊界線設(shè)定為預(yù)定的基準(zhǔn)高度，在其兩側(cè)與上述同樣地設(shè)定內(nèi)插區(qū)域來(lái)進(jìn)行內(nèi)插處理，使高度連續(xù)地變化，另一種方法是從中央的邊界線起在一側(cè)設(shè)定內(nèi)插區(qū)域，在該內(nèi)插區(qū)域中進(jìn)行內(nèi)插處理，使合成雕刻數(shù)據(jù)4a和被合成雕刻數(shù)據(jù)4b的高度連續(xù)。
其次，說(shuō)明雕刻裝置。圖7是示出帶有油的雕刻裝置的實(shí)施形態(tài)的圖，圖8是說(shuō)明切削油的對(duì)流與切削方向的關(guān)系用的圖。圖中，11表示三維形狀數(shù)據(jù)處理裝置，12表示控制箱，13表示Z電機(jī)，14表示雕刻電機(jī)，15表示獎(jiǎng)?wù)拢?6表示獎(jiǎng)?wù)驴ūP，17表示油槽，18表示油泵，19表示供油噴嘴，20表示X電機(jī)，21表示Y電機(jī)，22表示切削油取入口，23表示切削油，24表示切削油循環(huán)系統(tǒng)，25表示切削刀。
在圖7中，三維形狀數(shù)據(jù)處理裝置11是根據(jù)雕刻規(guī)格對(duì)于三維雕刻數(shù)據(jù)進(jìn)行在前面參照?qǐng)D4已說(shuō)明的處理的裝置?？刂葡?2根據(jù)由三維形狀數(shù)據(jù)處理裝置11生成的雕刻數(shù)據(jù)來(lái)控制三維切削加工機(jī)的各機(jī)構(gòu)。三維切削加工機(jī)將雕刻的獎(jiǎng)?wù)?5保持于獎(jiǎng)?wù)驴ūP16中，一邊使其整體在油槽17中、即所謂的浸在油中的情況下，在XY方向上移動(dòng)，一邊使獎(jiǎng)?wù)碌纳厦娴那邢鞯栋凑盏窨虜?shù)據(jù)上下移動(dòng)來(lái)進(jìn)行切削。X電機(jī)20使雕刻的獎(jiǎng)?wù)?5與油槽17一起與獎(jiǎng)?wù)驴ūP16一體地在X方向上移動(dòng)，使之與其成直角地在Y方向上移動(dòng)的電機(jī)是Y電機(jī)21。雕刻電機(jī)14使切削刀以一萬(wàn)幾千轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速例如在貴金屬上高速旋轉(zhuǎn)，Z電機(jī)13使高速旋轉(zhuǎn)的切削刀上下移動(dòng)。供油噴嘴19對(duì)油槽17供給切削油，油泵18使切削油從油槽17通過(guò)供油噴嘴19進(jìn)行循環(huán)。
再有，在雕刻黃銅及聚丙烯那樣的硬質(zhì)材料的獎(jiǎng)?wù)聲r(shí)，與一般的工作機(jī)械及切削加工機(jī)相同，即使在原有的室內(nèi)氣氛下進(jìn)行切削也沒(méi)有特別的問(wèn)題，但在使用了金、銀、鉑等硬度低、熔點(diǎn)低的貴金屬的獎(jiǎng)?wù)碌那闆r下，在切削中產(chǎn)生切屑熔敷在切削刀和獎(jiǎng)?wù)卤砻嫔系膯?wèn)題。圖7中所示的三維切削加工機(jī)為了解決這樣的問(wèn)題，通過(guò)把雕刻的獎(jiǎng)?wù)?5保持在獎(jiǎng)?wù)驴ūP16上并浸漬在油槽17內(nèi)，對(duì)切削刀和切屑進(jìn)行冷卻，同時(shí)，進(jìn)而使用油泵18通過(guò)供油噴嘴19使油槽17中的切削油緩慢地對(duì)流使切屑從切削刀附近流過(guò)，由此，使切屑不積存在切削刀附近。
在切削使用了硬度低，融點(diǎn)低的貴金屬的獎(jiǎng)?wù)聲r(shí)，在把獎(jiǎng)?wù)?5浸漬在切削油中并使切削油對(duì)流，以免使切削時(shí)的摩擦熱把切屑加熱而熔敷在切削刀及獎(jiǎng)?wù)卤砻嫔系那闆r下，如果供油噴嘴19的位置過(guò)分靠近切削刀的刀尖而使切削油直接澆到刀尖上，則產(chǎn)生刀尖發(fā)生振動(dòng)雕刻的質(zhì)量下降的問(wèn)題。因而，這樣來(lái)選擇供油噴嘴19的位置，使其以某種程度離開刀尖，在刀尖的雕刻面處產(chǎn)生切削油的緩慢的對(duì)流。
如圖8中所示那樣，在油槽17在X方向上移動(dòng)時(shí)進(jìn)行切削的情況下，將供油噴嘴19配置成位于切削刀25的切削方向的前方，使油槽17的切削油取入口22位于相反的切削方向的后方。即，在供油噴嘴19的某個(gè)方向上進(jìn)行切削，在相對(duì)的一側(cè)設(shè)置切削油取入口22，以便相對(duì)于進(jìn)行切削的方向切削油23的對(duì)流成為反方向。通過(guò)這樣做，切屑流到切削完了的一方而被除去。再有，如圖8(B)中所示，為了使對(duì)流與切削方向平行，將供油噴嘴19一體地固定在切削刀25的安裝一側(cè)也是有效的。
此外，根據(jù)獎(jiǎng)?wù)碌牟牧霞扒邢鳁l件，有時(shí)也使供油噴嘴19和切削油取入口22的配置與上述相反。在該情況下，由于切屑在切削方向上流動(dòng)，故與上述的配置不同，不會(huì)因切屑而難以看到切削之后的雕刻面，故各有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。此外，有時(shí)也使供油噴嘴19和切削油取入口22的配置與切削方向正交。當(dāng)然，如在油槽17中在切削方向的開始一側(cè)(后方)與完了一側(cè)(前方)之間發(fā)生對(duì)流，也可不設(shè)置供油噴嘴19。
再有，本發(fā)明不限定于上述實(shí)施形態(tài)，可進(jìn)行各種變形。例如，在上述實(shí)施形態(tài)中，作為利用處理裝置將由三維形狀測(cè)定裝置測(cè)定的三維形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行合成處理、用三維切削加工機(jī)以該雕刻數(shù)據(jù)進(jìn)行雕刻的一系列的系統(tǒng)進(jìn)行了說(shuō)明，但三維形狀測(cè)定裝置、三維形狀數(shù)據(jù)處理裝置、三維切削加工機(jī)分別是獨(dú)立的裝置，不僅用數(shù)據(jù)線等連接各裝置之間而作為一系列的系統(tǒng)來(lái)構(gòu)成，而且當(dāng)然也能以由存儲(chǔ)盤等記錄媒體交接三維雕刻數(shù)據(jù)文件及雕刻數(shù)據(jù)的方式來(lái)構(gòu)成。
此外，作為對(duì)由三維形狀測(cè)定裝置測(cè)定的三維雕刻數(shù)據(jù)進(jìn)行合成來(lái)雕刻的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但不限于由三維形狀測(cè)定裝置測(cè)定的三維形狀數(shù)據(jù)，也可從照片等二維數(shù)據(jù)通過(guò)進(jìn)行使用例如以經(jīng)驗(yàn)方式設(shè)定的參數(shù)等的預(yù)定的處理來(lái)求出高度數(shù)據(jù)，將其作為三維形狀數(shù)據(jù)來(lái)使用，也可以是使用計(jì)算機(jī)作圖技術(shù)制成的三維形狀數(shù)據(jù)。
再有，三維形狀數(shù)據(jù)不僅可雕刻在獎(jiǎng)?wù)律希部蛇m用于硬幣或鐘表的文字板、其它壁掛平板屏等，而不問(wèn)其用途、種類如何，此外也可適用于圓形、橢圓形、多角形等形狀，而不問(wèn)其尺寸的大小如何，三維形狀數(shù)據(jù)不僅可作為獎(jiǎng)?wù)碌鹊牡窨虜?shù)據(jù)來(lái)使用，也可用作制作壓印護(hù)照等的模子的數(shù)據(jù)。在對(duì)雕刻數(shù)據(jù)進(jìn)行合成的情況下，不僅可合成2種數(shù)據(jù)，也能以同樣方式合成3種或3種以上的雕刻數(shù)據(jù)。作為雕刻數(shù)據(jù)，不僅是人物的頭部，也可同樣適用于全身或頭部和全身的組合及與寵物等其它動(dòng)物的組合。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性從以上的說(shuō)明可明白，按照本發(fā)明，由于在部分地重疊三維形狀數(shù)據(jù)的情況下，通過(guò)在該重疊部分中留下某一方的三維形狀數(shù)據(jù)及抹去另一方的三維形狀數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行合成處理，同時(shí)在已進(jìn)行了該合成處理的三維形狀數(shù)據(jù)的邊界處設(shè)置一定的內(nèi)插區(qū)域，這樣來(lái)進(jìn)行內(nèi)插，使高度在已合成的三維形狀數(shù)據(jù)之間連續(xù)地變化，故在已合成的連接部處沒(méi)有臺(tái)階差，在進(jìn)行獎(jiǎng)?wù)碌鹊牡窨痰那闆r下，能平滑地對(duì)雕刻面進(jìn)行加工，而且，通過(guò)留下邊界輪廓來(lái)進(jìn)行內(nèi)插，可提供輪廓不發(fā)生變形的良好的雕刻獎(jiǎng)?wù)碌?。再有，在合成三維形狀數(shù)據(jù)的情況下，通過(guò)使其高度的壓縮率不同，可更加提高已合成的雕刻圖象的立體感。
此外，在根據(jù)三維形狀數(shù)據(jù)來(lái)雕刻貴金屬的平板的雕刻裝置中，將作為獎(jiǎng)?wù)碌鹊谋坏窨贪宓钠桨灞３钟谇邢饔椭械臓顟B(tài)下一邊使平板在XY方向上移動(dòng)一邊使上述切削裝置在Z方向上上下移動(dòng)來(lái)雕刻平板，故即使是硬度低、熔點(diǎn)低的貴金屬，也可防止切屑粘接熔融在切削刀或切削部上而破壞雕刻面，可提供加工狀態(tài)更加優(yōu)良的被雕刻板。
權(quán)利要求
1.一種處理在平板上形成的三維形狀數(shù)據(jù)的三維形狀數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于具備合成處理裝置和內(nèi)插處理裝置，其中，上述合成處理裝置使三維形狀數(shù)據(jù)部分地重疊，通過(guò)在該重疊部分中留下某一方的三維形狀數(shù)據(jù)及抹去另一方的三維形狀數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行合成處理，上述內(nèi)插處理裝置在已進(jìn)行了上述合成處理的三維形狀數(shù)據(jù)的邊界處設(shè)置一定的內(nèi)插區(qū)域來(lái)進(jìn)行內(nèi)插處理，上述內(nèi)插處理裝置這樣來(lái)進(jìn)行內(nèi)插，使高度在通過(guò)上述內(nèi)插區(qū)域合成了的三維形狀數(shù)據(jù)之間連續(xù)地變化。
2.如權(quán)利要求1中所述的三維形狀數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于上述合成處理裝置到邊界輪廓為止留下一方的三維形狀數(shù)據(jù)，上述內(nèi)插處理裝置對(duì)上述內(nèi)插區(qū)域進(jìn)行內(nèi)插，使得從另一方的三維形狀數(shù)據(jù)的高度連續(xù)地變化到上述邊界輪廓的高度。
3.如權(quán)利要求2中所述的三維形狀數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于上述合成處理裝置使上述一方的三維形狀數(shù)據(jù)的高度的壓縮率比另一方的三維形狀數(shù)據(jù)的高度壓縮率小來(lái)進(jìn)行合成。
4.一種根據(jù)重疊合成了的三維形狀數(shù)據(jù)一邊使平板在XY方向上移動(dòng)一邊使切削刀上下移動(dòng)而雕刻了的被雕刻板，其特征在于使三維形狀數(shù)據(jù)部分地重疊，在該重疊部分中留下某一方的三維形狀數(shù)據(jù)及抹去另一方的三維形狀數(shù)據(jù)，同時(shí)在邊界部分處設(shè)置一定的內(nèi)插區(qū)域，這樣來(lái)進(jìn)行內(nèi)插，使三維形狀數(shù)據(jù)的高度通過(guò)該內(nèi)插區(qū)域連續(xù)地變化，并進(jìn)行了雕刻。
5.如權(quán)利要求4中所述的被雕刻板，其特征在于到邊界輪廓為止留下一方的三維形狀數(shù)據(jù)，這樣來(lái)進(jìn)行內(nèi)插，使得在上述內(nèi)插區(qū)域中從該邊界輪廓的高度連續(xù)地變化到另一方的三維形狀數(shù)據(jù)的高度，并進(jìn)行了雕刻。
6.如權(quán)利要求5中所述的被雕刻板，其特征在于使上述一方的三維形狀數(shù)據(jù)的高度的壓縮率比另一方的三維形狀數(shù)據(jù)的高度壓縮率小來(lái)進(jìn)行合成。
7.一種根據(jù)三維形狀數(shù)據(jù)來(lái)雕刻貴金屬的平板的雕刻裝置，其特征在于具備存儲(chǔ)三維形狀數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)裝置；將上述平板保持于切削油中的保持裝置；具有切削刀并在上述平板上進(jìn)行切削的切削裝置；以及根據(jù)上述存儲(chǔ)裝置中存儲(chǔ)了的三維形狀數(shù)據(jù)在使上述保持裝置在XY方向上移動(dòng)的同時(shí)使上述切削裝置在Z方向上上下移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)控制裝置，在將平板保持于切削油中的狀態(tài)下一邊使平板在XY方向上移動(dòng)一邊使上述切削裝置在Z方向上上下移動(dòng)來(lái)雕刻平板。
8.如權(quán)利要求7中所述的雕刻裝置，其特征在于上述保持裝置具有使切削加工附近的切削油對(duì)流的切削油循環(huán)裝置。
9.如權(quán)利要求8中所述的雕刻裝置，其特征在于上述切削油循環(huán)裝置在上述保持裝置中設(shè)置切削油的取入口，同時(shí)，在上述切削刀的附近設(shè)置供給切削油的噴嘴，使切削油從上述取入口通過(guò)噴嘴到上述切削刀的附近進(jìn)行循環(huán)。
10.如權(quán)利要求9中所述的雕刻裝置，其特征在于將上述取入口和上述噴嘴配置在切削方向的兩側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明是處理在平板上形成的三維形狀數(shù)據(jù)的三維形狀數(shù)據(jù)處理裝置,具備:合成處理裝置(5)、(6)和內(nèi)插處理裝置(7),其中,上述合成處理裝置(5)、(6)使三維形狀數(shù)據(jù)部分地重疊,通過(guò)在該重疊部分中留下某一方的三維形狀數(shù)據(jù)及抹去另一方的三維形狀數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行合成處理,上述內(nèi)插處理裝置(7)在已進(jìn)行了合成處理的三維形狀數(shù)據(jù)的邊界處設(shè)置一定的內(nèi)插區(qū)域來(lái)進(jìn)行內(nèi)插處理,這樣來(lái)進(jìn)行內(nèi)插,使高度在通過(guò)內(nèi)插區(qū)域合成了的三維形狀數(shù)據(jù)之間連續(xù)地變化。通過(guò)將平板浸在切削油中的狀態(tài)下進(jìn)行切削,即使是貴金屬,雕刻裝置也可防止切屑熔融粘接在切削刀或被雕刻板上,可提高雕刻質(zhì)量。
文檔編號(hào)G01B11/24GK1243476SQ98801675
公開日2000年2月2日 申請(qǐng)日期1998年9月8日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月12日
發(fā)明者河本明哲 申請(qǐng)人:株式會(huì)社珀蒂奧, 河本明哲