(57)【要約】【課題】簡単に、付加物が付加された対象物の形状を成形でき、特に、対象物を計測してから、より迅速に成形する。【解決手段】スキャナ１１は、人の顔１６の表面の各点の３次元空間上の位置を測定し、ポリゴンデータを出力する。コンピュータ１４は、ポリゴンデータを、顔１６の形状を示すサーフェースデータに変換し、兜の形状を示すサーフェースデータと、顔１６の形状を示すサーフェースデータとを合成する。マシニングセンタ１５は、兜の形状が予め成形されているブランクに、合成されたデータで示される形状によって人の顔１６の形状を成形する。本発明は、製造システムに適用できる。【選択図】図１
2011248556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の表面の各点の３次元空間上の位置を測定し、各点の位置のデータを出力する測定手段と、
前記対象物の表面の各点の位置のデータを、前記対象物の形状を面によって示すデータである対象物形状データに変換する変換手段と、
前記対象物に付加する付加物の形状を面によって示すデータである付加物形状データと、前記対象物形状データとを合成する合成手段と、
前記付加物の形状が予め成形されている中間加工物に、合成されたデータで示される形状によって前記対象物の形状を成形する成形手段と
を備える製造システム。
【請求項２】
請求項１に記載の製造システムにおいて、
前記合成手段は、前記付加物形状データの３次元空間上の基準位置と、前記対象物形状データの３次元空間上の基準位置とを基準にして、前記付加物形状データと前記対象物形状データとを合成する
製造システム。
【請求項３】
請求項１に記載の製造システムにおいて、
前記合成手段において合成されたデータから、加工を指示するための加工プログラムを生成する生成手段をさらに備え、
前記成形手段は、前記加工プログラムを用いて、前記中間加工物に前記対象物の形状を成形する
製造システム。
【請求項４】
請求項３に記載の製造システムにおいて、
前記測定手段から送信されてくる、前記対象物の表面の各点の位置のデータを受信し、前記加工プログラムを前記成形手段に送信する通信手段をさらに備える
製造システム。
【請求項５】
データで示される形状であって、対象物に付加する付加物の形状を中間加工物に予め成形し、
前記対象物の表面の各点の３次元空間上の位置を測定し、
測定によって得られた前記対象物の表面の各点の位置のデータを、前記対象物の形状を面によって示すデータである対象物形状データに変換し、
前記付加物の形状を面によって示すデータである付加物形状データと、前記対象物形状データとを合成し、
前記付加物の形状が成形されている前記中間加工物に、合成されたデータで示される形状によって前記対象物の形状を成形する
ステップを含む製造方法。
【請求項６】
対象物の表面の各点の３次元空間上の位置の測定によって得られた前記対象物の表面の各点の位置のデータを、前記対象物の形状を面によって示すデータである対象物形状データに変換し、
前記対象物の形状を成形しようとする中間加工物に予め成形されている付加物であって、前記対象物に付加する付加物の形状を面によって示すデータである付加物形状データと、前記対象物形状データとを合成する
ステップを含む処理をコンピュータに行わせるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は製造システム、製造方法、およびプログラムに関し、特に、所望の対象物の形状を成形できるようにした製造システム、製造方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、CAD（Computer Aided Design）およびCAM（Computer Aided Manufacturing）が広く使用されている。CADを用いて、製品が設計され、CAMを用いて、設計された製品の形状のデータから、NC加工（Numerical Control machining）プログラムが生成される。そして、マシニングセンタが、NC加工プログラムに沿って、切削加工を行うことにより、製品を切削する。
【０００３】
一方、任意の対象物の表面の位置を計測する３次元スキャナが利用されることも多くなってきた。
【０００４】
従来、ペットや人の足形又は手形等を採形材により採形して型を製作し、３次元スキャナを用いて該型をスキャンすることにより該型の３次元データに変換し、３次元画像の型を凹凸反転処理し、凹凸反転された凸部輪郭部分の所望輪郭部分を切り出し、予め用意した基台用３次元データをコンピュータに読み込み、コンピュータディスプレイに表示させ、前記切り出した輪郭部分を前記基台の所望位置に配置する合成処理して製造すべきアクセサリーの原型となる原型３次元データを合成し、ＮＣ切削加工機により前記原型３次元データに基づいてワックスを切削加工し、得られたワックスの原型を用いてロストワックス鋳造法により製造するものがある。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１３９４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、兜を被っている所定の人の顔の形状と同じまたは類似の形状の物を製造しようとする場合、CADを用いて、その全体の形状を示すデータを作るには、大変な手間と時間が必要になる。
【０００７】
３次元スキャナを用いて、兜を被っているその人の顔を計測して、その結果得られたデータから目的の物を加工することも考えられるが、この場合も、兜の部分の形状と顔の部分の形状とを加工しなければならないので、長い加工時間が必要になってしまう。また、単純に、３次元スキャナの計測の結果得られたデータをそのまま利用して、加工したとしても、表面に凹凸ができてしまう。
【０００８】
さらに、この場合、各種の兜のうちのいずれかを被った物を加工しようとすると、計測する際に、総ての種類の兜を用意しなければならない。また、この場合、現存しない兜や、実際には存在しない兜を被った顔の形状と同じまたは類似の形状の物を製造することはできない。
【０００９】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、簡単に、兜などの付加物が付加された人の顔などの対象物の形状を成形でき、特に、対象物を計測してから、より迅速に成形できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一側面の製造システムは、対象物の表面の各点の３次元空間上の位置を測定し、各点の位置のデータを出力する測定手段と、前記対象物の表面の各点の位置のデータを、前記対象物の形状を面によって示すデータである対象物形状データに変換する変換手段と、前記対象物に付加する付加物の形状を面によって示すデータである付加物形状データと、前記対象物形状データとを合成する合成手段と、前記付加物の形状が予め成形されている中間加工物に、合成されたデータで示される形状によって前記対象物の形状を成形する成形手段とを備える。
【００１１】
前記合成手段には、前記付加物形状データの３次元空間上の基準位置と、前記対象物形状データの３次元空間上の基準位置とを基準にして、前記付加物形状データと前記対象物形状データとを合成させることができる。
【００１２】
前記合成手段において合成されたデータから、加工を指示するための加工プログラムを生成する生成手段をさらに設け、前記成形手段には、前記加工プログラムを用いて、前記中間加工物に前記対象物の形状を成形させることができる。
【００１３】
前記測定手段から送信されてくる、前記対象物の表面の各点の位置のデータを受信し、前記加工プログラムを前記成形手段に送信する通信手段をさらに設けることができる。
【００１４】
本発明の一側面の製造方法は、データで示される形状であって、対象物に付加する付加物の形状を中間加工物に予め成形し、前記対象物の表面の各点の３次元空間上の位置を測定し、測定によって得られた前記対象物の表面の各点の位置のデータを、前記対象物の形状を面によって示すデータである対象物形状データに変換し、前記付加物の形状を面によって示すデータである付加物形状データと、前記対象物形状データとを合成し、前記付加物の形状が成形されている前記中間加工物に、合成されたデータで示される形状によって前記対象物の形状を成形するステップを含む。
【００１５】
本発明の一側面のプログラムは、対象物の表面の各点の３次元空間上の位置の測定によって得られた前記対象物の表面の各点の位置のデータを、前記対象物の形状を面によって示すデータである対象物形状データに変換し、前記対象物の形状を成形しようとする中間加工物に予め成形されている付加物であって、前記対象物に付加する付加物の形状を面によって示すデータである付加物形状データと、前記対象物形状データとを合成するステップを含む処理をコンピュータに行わせる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明の一側面によれば、簡単に、付加物が付加された対象物の形状を成形でき、特に、対象物を計測してから、より迅速に成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態の製造システムの構成の例を示す図である。
【図２】コンピュータ１４のハードウェアの構成例を示すブロック図である。
【図３】コンピュータ１４において実現される機能の構成の例を示すブロック図である。
【図４】ブランクおよび完成品の製造を説明する図である。
【図５】ブランク９２の製造の手順を説明するフローチャートである。
【図６】ブランク９２から完成品１７を製造する手順を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、発明の詳細な説明に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が、発明の詳細な説明に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の詳細な説明中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。
【００１９】
本発明の一側面の製造システムは、対象物（例えば、図１の人の顔１６）の表面の各点の３次元空間上の位置を測定し、各点の位置のデータ（例えば、図３のポリゴンデータ７３）を出力する測定手段（例えば、図１のスキャナ１１）と、前記対象物の表面の各点の位置のデータを、前記対象物の形状を面によって示すデータである対象物形状データ（例えば、図３のユーザサーフェースデータ７５）に変換する変換手段（例えば、図３の変換部７１）と、前記対象物に付加する付加物（例えば、兜）の形状を面によって示すデータである付加物形状データ（例えば、図３のブランクサーフェースデータ７４）と、前記対象物形状データとを合成する合成手段（例えば、図３の合成部７２）と、前記付加物の形状が予め成形されている中間加工物（例えば、図４のブランク９２）に、合成されたデータで示される形状によって前記対象物の形状を成形する成形手段（例えば、図１のマシニングセンタ１５）とを備える。
【００２０】
前記合成手段において合成されたデータから、加工を指示するための加工プログラム（例えば、図３の完成品加工プログラム７８）を生成する生成手段（例えば、図３のCAM機能６３）をさらに設け、前記成形手段には、前記加工プログラムを用いて、前記中間加工物に前記対象物の形状を成形させることができる。
【００２１】
前記測定手段から送信されてくる、前記対象物の表面の各点の位置のデータを受信し、前記加工プログラムを前記成形手段に送信する通信手段（例えば、図２の通信部３９）をさらに設けることができる。
【００２２】
本発明の一側面の製造方法は、データで示される形状であって、対象物（例えば、図１の人の顔１６）に付加する付加物（例えば、兜）の形状を中間加工物（例えば、図４のブランク９２）に予め成形し（例えば、図５のステップＳ１４の手続き）、前記対象物の表面の各点の３次元空間上の位置を測定し、測定によって得られた前記対象物の表面の各点の位置のデータ（例えば、図３のポリゴンデータ７３）を、前記対象物の形状を面によって示すデータである対象物形状データ（例えば、図３のユーザサーフェースデータ７５）に変換し（例えば、図６のステップＳ３３の手続き）、前記付加物の形状を面によって示すデータである付加物形状データ（例えば、図３のブランクサーフェースデータ７４）と、前記対象物形状データとを合成し（例えば、図６のステップＳ３４の手続き）、前記付加物の形状が成形されている前記中間加工物に、合成されたデータで示される形状によって前記対象物の形状を成形する（例えば、図６のステップＳ３７の手続き）ステップを含む。
【００２３】
本発明の一側面のプログラムは、対象物（例えば、図１の人の顔１６）の表面の各点の３次元空間上の位置の測定によって得られた前記対象物の表面の各点の位置のデータ（例えば、図３のポリゴンデータ７３）を、前記対象物の形状を面によって示すデータである対象物形状データ（例えば、図３のユーザサーフェースデータ７５）に変換し（例えば、図６のステップＳ３３の手続き）、前記対象物の形状を成形しようとする中間加工物（例えば、図４のブランク９２）に予め成形されている付加物（例えば、兜）であって、前記対象物に付加する付加物の形状を面によって示すデータである付加物形状データ（例えば、図３のブランクサーフェースデータ７４）と、前記対象物形状データとを合成する（例えば、図６のステップＳ３４の手続き）ステップを含む処理をコンピュータに行わせる。
【００２４】
図１は、本発明の一実施の形態の製造システムの構成の例を示す図である。製造システム１は、スキャナ１１、位置決め板１２、ネットワーク１３、コンピュータ１４、およびマシニングセンタ１５からなる。製造システム１において、マシニングセンタ１５によって、データで示される形状であって、対象物に付加する付加物の形状が中間加工物に予め成形される。そして、製造システム１において、スキャナ１１によって、対象物の表面の各点の３次元空間上の位置が測定され、コンピュータ１４によって、測定によって得られた対象物の表面の各点の位置のデータが、対象物の形状を面によって示すデータである対象物形状データに変換され、付加物の形状を面によって示すデータである付加物形状データと、対象物形状データとが合成される。さらに、製造システム１において、マシニングセンタ１５によって、付加物の形状が成形されている中間加工物に、合成されたデータで示される形状によって対象物の形状が成形される。なお、スキャナ１１、コンピュータ１４、およびマシニングセンタ１５は、例えば、１つの施設の中など、物理的に近接して配置することもできるが、個別に、異なる施設の中など、物理的に距離の離れた遠隔地に配置するようにしてもよい。
【００２５】
スキャナ１１は、対象物の３次元の形状を測定する３Ｄ（３次元）スキャナである。すなわち、スキャナ１１は、例えば、光学式の３次元スキャナであり、対象物の表面の各点の３次元空間上の位置を測定し、各点の位置のデータを出力する。ここで、対象物とは、任意の有体のものであり、有体のものである人間の身体および顔や手などの身体の一部を含む。以下、対象物として人の顔（ユーザの顔と称する）を例に説明する。
【００２６】
すなわち、図１に示される場合、スキャナ１１は、位置決め板１２に設けられた穴にはめられたユーザの顔１６の表面の各点の３次元空間上の位置を測定し、ネットワーク１３を介して、コンピュータ１４に、各点の位置のデータを出力する。ここで、例えば、各点の位置のデータは、STL（Standard Triangulated Language）方式のポリゴンデータとされる。なお、スキャナ１１は、レーザを用いた光学式または対象物に接触して位置を測定する接触式や、超音波など他の媒体を用いるものであってもよい。なお、スキャナ１１とコンピュータ１４とが直接接続され、スキャナ１１が、コンピュータ１４によって制御されるようにしてもよい。
【００２７】
位置決め板１２は、平面状の板であり、その中央部分に、顔１６を出すための穴が設けられている。また、位置決め板１２には、図１中の丸印で示されるように、顔１６を出すための穴の上下および左右に、基準位置を示す画像が描かれている。基準位置は、付加物形状データと対象物形状データとを合成する場合の位置決めに用いられる。
【００２８】
ネットワーク１３は、例えば、有線若しくは無線を伝送媒体とするLAN（Local Area Network）、WAN（Wide Area Network）、有線若しくは無線の汎用回線若しくは専用回線や、有線若しくは無線の複数のネットワーク、またはインターネットなどからなり、スキャナ１１、コンピュータ１４、およびマシニングセンタ１５を相互に接続する。
【００２９】
コンピュータ１４は、ワークステーションまたはパーソナルコンピュータなどであり、CADプログラムやCAMプログラムなどの各種のプログラムを実行し、各種の機能を実現する。コンピュータ１４は、測定によって得られた対象物であるユーザの顔１６の表面の各点の位置のデータであるポリゴンデータを、顔１６の形状を少なくとも面によって示すデータであるユーザサーフェースデータに変換する。ここで、ユーザサーフェースデータは、対象物形状データの一例である。なお、ユーザサーフェースデータには、位置決め板１２の基準位置のデータが含まれるが、位置決め板１２の形状のデータは含まれない（変換されない）。
【００３０】
また、コンピュータ１４は、例えば、兜である付加物の形状を少なくとも面によって示すデータであるブランクサーフェースデータと、ユーザサーフェースデータとを合成する。ここで、付加物とは、対象物に付加される、任意の有体または無体のものであり、人間の身体および身体の一部を含む。例えば、付加物は、兜など身体に装着する器具、衣服、飾り窓、架空のキャラクター、または、対象物である顔１６の人（ユーザ）とは異なる人の顔や身体とすることができる。また、ブランクサーフェースデータは、付加物形状データの一例である。以下、付加物として兜を例に説明する。
【００３１】
さらに、コンピュータ１４は、合成されたデータから、マシニングセンタ１５に加工を指示するための完成品加工プログラムを生成する。完成品加工プログラムは、NC加工プログラムであり、ミルなどのツール（切削用工具）のパスを定義するデータを含み、３次元の座標軸を基準として、ミルなどの切削用工具（以下、単に工具とも称する）の刃先の動作を記述する。完成品加工プログラムは、加工プログラムの一例である。コンピュータ１４は、ネットワーク１３を介して、完成品加工プログラムをマシニングセンタ１５に送信する。
【００３２】
マシニングセンタ１５は、直交座標系などの所定の座標系の各軸における工具の位置とワークの位置とを制御することで、ワークを切削加工する。マシニングセンタ１５は、付加物である兜の形状が予め成形されているブランク（ワーク）を、コンピュータ１４から供給された完成品加工プログラムを用いて切削して、兜をかぶったユーザの顔１６の形状が成形された完成品１７を製造する。ブランクは、金属、樹脂、木材、石材、またはガラスなどからなり、中間加工物の一例である。すなわち、マシニングセンタ１５は、付加物の形状が予め成形されている中間加工物に、合成されたデータで示される形状によって対象物の形状を成形する。なお、完成品１７は、プレートやメダルなどである。
【００３３】
なお、マシニングセンタ１５は、金属、樹脂、木材、石材、またはガラスなどの素材を切削して、付加物の形状を中間加工物に予め成形する。
【００３４】
図２は、コンピュータ１４のハードウェアの構成例を示すブロック図である。
【００３５】
コンピュータ１４において、CPU（Central Processing Unit）３１，ROM（Read Only Memory）３２，RAM（Random Access Memory）３３は、バス３４により相互に接続されている。
【００３６】
バス３４には、さらに、入出力インタフェース３５が接続されている。入出力インタフェース３５には、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる入力部３６、ディスプレイ、スピーカなどよりなる出力部３７、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる記憶部３８、ネットワークインタフェースなどよりなる通信部３９、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア４１を駆動するドライブ４０が接続されている。
【００３７】
以上のように構成されるコンピュータ１４では、CPU３１が、例えば、記憶部３８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース３５及びバス３４を介して、RAM３３にロードして実行することにより、後述する一連の処理が行われる。
【００３８】
コンピュータ１４（CPU３１）が実行するプログラムは、例えば、磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disc)等）、光磁気ディスク、もしくは半導体メモリなどよりなるパッケージメディアであるリムーバブルメディア４１に記録して、あるいは、ネットワーク１３、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供される。
【００３９】
そして、プログラムは、リムーバブルメディア４１をドライブ４０に装着することにより、入出力インタフェース３５を介して、記憶部３８に記憶することで、コンピュータ１４にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部３９で受信し、記憶部３８に記憶することで、コンピュータ１４にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM３２や記憶部３８にあらかじめ記憶しておくことで、コンピュータ１４にあらかじめインストールしておくことができる。
【００４０】
図３は、プログラムを実行するコンピュータ１４において実現される機能の構成の例を示すブロック図である。すなわち、コンピュータ１４がプログラムを実行すると、通信制御機能６１、CAD機能６２、CAM機能６３、ポリゴンデータデータベース（DB）６４（以下、ポリゴンデータDB６４と称する）、サーフェースデータデータベース（DB）６５（以下、サーフェースデータDB６５と称する）、および加工プログラムデータベース（DB）６６（以下、加工プログラムDB６６と称する）が実現される。
【００４１】
通信制御機能６１は、ネットワークインタフェースである通信部３９を制御し、ネットワーク１３を介した、スキャナ１１またはマシニングセンタ１５との通信を制御する。CAD機能６２は、例えば、ラピッドフォーム XOR/Redesign（商標）などのCADプログラムを実行することにより実現され、ユーザの操作に応じて、仮想的な３次元空間上で形状を記述するデータを生成する。
【００４２】
CAD機能６２は、変換部７１および合成部７２を含む。変換部７１は、測定によって得られた、対象物であるユーザの顔１６の表面の各点の３次元空間上の位置のデータを、面によって表現するサーフェースデータに変換する。合成部７２は、付加物である兜の形状を面によって表現するサーフェースデータと、対象物であるユーザの顔１６の形状を面によって表現するサーフェースデータとを合成する。
【００４３】
CAM機能６３は、仮想的な３次元空間上で形状が記述されたデータから、マシニングセンタ１５における加工を指示するための加工プログラムを生成する。
【００４４】
ポリゴンデータDB６４、サーフェースデータDB６５、および加工プログラムDB６６は、オペレーティングシステムが提供するファイルシステム上に直接構築されるか、または、データベースマネジメントシステムにより構築される。ポリゴンデータDB６４は、対象物の表面の各点の３次元空間上の位置のデータを記録する。すなわち、ポリゴンデータDB６４は、スキャナ１１から供給された、ユーザの顔１６を測定して得られた、ユーザの顔１６の表面の各点の３次元空間上の位置を示すポリゴンデータ７３を記録する。
【００４５】
サーフェースデータDB６５は、形状を少なくとも面によって示すデータを記録する。すなわち、サーフェースデータDB６５は、CAD機能６２により生成されたかまたは合成された、形状を面によって表現するサーフェースデータを記録する。より具体的には、サーフェースデータDB６５は、付加物である兜の形状を面によって表現するブランクサーフェースデータ７４、対象物であるユーザの顔１６の形状を面によって表現するユーザサーフェースデータ７５、および兜を被ったユーザの顔の形状を面によって表現する完成品サーフェースデータ７６を記録する。なお、ユーザサーフェースデータ７５は、CAD機能６２の変換部７１によって、ポリゴンデータ７３から変換されることによって生成され、また、完成品サーフェースデータ７６は、CAD機能６２の合成部７２によって、ブランクサーフェースデータ７４とユーザサーフェースデータ７５とが合成されることによって生成される。
【００４６】
加工プログラムDB６６は、マシニングセンタ１５に加工を指示するための加工プログラムを記録する。より具体的には、加工プログラムDB６６は、ブランク加工プログラム７７および完成品加工プログラム７８を記録する。ブランク加工プログラム７７は、CAM機能６３によって、ブランクサーフェースデータ７４から生成された、付加物である兜の形状を成形するための加工プログラムである。完成品加工プログラム７８は、CAM機能６３によって、完成品サーフェースデータ７６から生成された、付加物である兜の形状が予め成形されているブランクに、対象物であるユーザの顔１６の形状を成形するための加工プログラムである。
【００４７】
図４は、製造システム１によるブランクおよび完成品の製造を説明する図である。まず、CAM機能６３は、サーフェースデータDB６５に記録されている、付加物である兜の形状を面によって表現するブランクサーフェースデータ７４から、直交座標系などの所定の座標系の各軸における工具の位置を指示したり、金属または樹脂などからなる素材９１の位置を指示したりすることで、付加物である兜の形状を成形するためのブランク加工プログラム７７を生成する。なお、図４に示されるように、ブランクサーフェースデータ７４において、対象物である顔１６の形状が成形される部分には、彫りしろを考慮して、十分な体積が確保されている。
【００４８】
生成されたブランク加工プログラム７７は、加工プログラムDB６６に記録されると共に、ネットワーク１３を介して、マシニングセンタ１５に送信される。
【００４９】
マシニングセンタ１５は、ブランク加工プログラム７７を用いて、素材９１を切削することで、付加物である兜の形状をブランク９２に成形する。すなわち、マシニングセンタ１５は、３次元の座標軸を基準として、ミルなどの切削用工具の刃先の動作を記述するブランク加工プログラム７７に従って、内蔵されているサーボモータを駆動させることによって切削用工具や素材９１を動作させて、素材９１からブランク９２を削り出す。
【００５０】
次に、スキャナ１１が、位置決め板１２の穴に出された顔１６の表面の各点の３次元空間上の位置を測定すると、ネットワーク１３を介して、各点の位置を示すポリゴンデータ７３をコンピュータ１４に送信してくる。すると、コンピュータ１４は、通信制御機能６１によって、ネットワークインタフェースである通信部３９を制御し、ポリゴンデータ７３を受信する。コンピュータ１４は、受信したポリゴンデータ７３をポリゴンデータDB６４に記録させる。
【００５１】
CAD機能６２の変換部７１は、ポリゴンデータDB６４に記録されているポリゴンデータ７３を、対象物であるユーザの顔１６の形状を面によって表現するユーザサーフェースデータ７５に変換する。例えば、変換部７１は、ポリゴンデータ７３で示される点の集合で表される面の境界（例えば、不連続点）を検出し、検出された境界で区切られる面毎に、ポリゴンデータ７３で示される点の集合の一部で表される面と同じ面を表現するデータを生成することにより、ポリゴンデータ７３をユーザサーフェースデータ７５に変換する。または、例えば、変換部７１は、ポリゴンデータ７３をボクセル表現に変換して、ボクセルで表される面を表現するデータを生成することにより、ポリゴンデータ７３をユーザサーフェースデータ７５に変換する。なお、ポリゴンデータ７３で表現される形状を変形させるように、フリーフォーム（商標）などのCG（Computer Graphics）プログラムによりポリゴンデータ７３を修正してから、変換部７１が、修正されたポリゴンデータ７３をユーザサーフェースデータ７５に変換するようにしてもよい。
【００５２】
CAD機能６２は、サーフェースデータDB６５にユーザサーフェースデータ７５を記録させる。
【００５３】
CAD機能６２の合成部７２は、人が兜をかぶっているように、すなわち、付加物である兜の内側に、対象物であるユーザの顔１６が配置されるように、ブランクサーフェースデータ７４とユーザサーフェースデータ７５とを合成して、完成品サーフェースデータ７６を生成する。このとき、合成部７２は、ブランクサーフェースデータ７４で示される付加物である兜の形状に合わせて、対象物であるユーザの顔１６の形状を拡大または縮小するように、ユーザサーフェースデータ７５を変換する。なお、ブランクサーフェースデータ７４とユーザサーフェースデータ７５との合成には、ブランクサーフェースデータ７４における、彫りしろを考慮した、対象物である顔１６の形状が成形される部分のデータは使用されない。
【００５４】
より詳細に説明すると、ブランクサーフェースデータ７４には、X軸上およびY軸上に、３次元空間上の基準位置（図４中のバツ印）が予め配置されている。位置決め板１２に画像として描かれている基準位置は、ポリゴンデータ７３に含まれ、ポリゴンデータ７３がユーザサーフェースデータ７５に変換された場合も、３次元空間上の基準位置として、ユーザサーフェースデータ７５に配置される（図４中の丸印）。合成部７２は、ブランクサーフェースデータ７４の基準位置と、ユーザサーフェースデータ７５の基準位置とを一致させるように、ブランクサーフェースデータ７４とユーザサーフェースデータ７５とを合成する。このようにすることで、人が兜をかぶるように、対象物であるユーザの顔１６の形状と、付加物である兜の形状との位置を合わせることができる。なお、この場合、合成部７２は、例えば、ブランクサーフェースデータ７４の基準位置に対して、ユーザサーフェースデータ７５の基準位置が所定の距離に配置されるように、対象物であるユーザの顔１６の形状を優先して、これに、付加物である兜の形状を合わせて、ブランクサーフェースデータ７４とユーザサーフェースデータ７５とを合成するようにしてもよい。このように、合成部７２は、ブランクサーフェースデータ７４の基準位置と、ユーザサーフェースデータ７５の基準位置とを基準にして、ブランクサーフェースデータ７４とユーザサーフェースデータ７５とを合成する。
【００５５】
なお、ユーザの顔１６の目や口などを検出して、目や口を基準位置とすることもできる。すなわち、対象物の特徴点を検出して、検出された特徴点を基準位置とするようにしてもよい。
【００５６】
さらに詳細には、例えば、合成部７２は、ブランクサーフェースデータ７４およびユーザサーフェースデータ７５のそれぞれの基準位置を合わせた上で、X軸およびY軸に直交するZ軸方向にブランクサーフェースデータ７４の面およびユーザサーフェースデータ７５の面が重なる場合には、ブランクサーフェースデータ７４の面およびユーザサーフェースデータ７５の面の部分のうち、X軸およびY軸で規定されるXY平面上の点毎に、XY平面から離れている面の部分を残し、XY平面に近い面を削除するように、ブランクサーフェースデータ７４とユーザサーフェースデータ７５とを合成する。このようにすることで、兜を被ったユーザを正面から見た場合と同様に、兜の形状とユーザの顔１６の形状とを合成することができる。
【００５７】
また、例えば、３次元上に合成基準点（または平面）を予め定めておいて、合成部７２は、合成基準点（または平面）からの距離により、重なっているブランクサーフェースデータ７４の面の部分およびユーザサーフェースデータ７５の面の部分を残したり、削除したりして、ブランクサーフェースデータ７４とユーザサーフェースデータ７５とを合成する。
【００５８】
さらに、例えば、ブランクサーフェースデータ７４の面のうち、残す面を予め定義しておいて、合成部７２は、ブランクサーフェースデータ７４の残すと定義されている面と、ユーザサーフェースデータ７５の面とを組み合わせて、ブランクサーフェースデータ７４とユーザサーフェースデータ７５とを合成する。さらにまた、例えば、ブランクサーフェースデータ７４の面のそれぞれに優先順位を定義しておいて、合成部７２は、ユーザサーフェースデータ７５の面に所定の優先順位を定義し、面毎の優先順位によって、重複した面の部分のうち、残す面の部分を決定するように、ブランクサーフェースデータ７４とユーザサーフェースデータ７５とを合成する。
【００５９】
CAD機能６２は、ブランクサーフェースデータ７４とユーザサーフェースデータ７５とが合成されて得られた完成品サーフェースデータ７６をサーフェースデータDB６５に記録させる。
【００６０】
CAM機能６３は、サーフェースデータDB６５に記録されている、完成品サーフェースデータ７６から、直交座標系などの所定の座標系の各軸における工具の位置を指示したり、ブランク９２の位置を指示したりすることで、ブランク９２に対象物であるユーザの顔１６の形状を成形するための完成品加工プログラム７８を生成する。
【００６１】
ユーザサーフェースデータ７５のみから加工プログラムを直接生成して、ブランク９２の加工に用いると、付加物の形状に応じた加工を行うことができないので、対象物と付加物との境界が不自然になったり、また、マシニングセンタ１５において、ミルなどの切削用工具の刃先がブランク９２に衝突してしまうなどのトラブルが発生しやすくなる。ブランクサーフェースデータ７４とユーザサーフェースデータ７５とが合成されて得られた完成品サーフェースデータ７６から、完成品加工プログラム７８を生成するようにしたので、対象物の形状が不自然になることを防止でき、また、ブランク９２から完成品１７への加工の際のトラブルを防止することができる。
【００６２】
生成された完成品加工プログラム７８は、加工プログラムDB６６に記録されると共に、ネットワーク１３を介して、マシニングセンタ１５に送信される。
【００６３】
マシニングセンタ１５は、完成品加工プログラム７８を用いて、ブランク９２を切削することで、対象物であるユーザの顔１６の形状をブランク９２に成形して、兜をかぶったユーザの顔１６が成形された完成品１７を作成する。すなわち、マシニングセンタ１５は、３次元の座標軸を基準として、ミルなどの切削用工具の刃先の動作を記述する完成品加工プログラム７８に従って、内蔵されているサーボモータを駆動させることによって切削用工具やブランク９２を動作させて、ブランク９２から完成品１７を削り出す。
【００６４】
次に、図５のフローチャートを参照して、ブランク９２の製造の手順について説明する。ステップＳ１１において、CAD機能６２は、キーボードまたはマウスなどよりなる入力部３６へのオペレータの操作に応じて、切削して成形されるユーザの顔１６の形状と合成するための兜の形状を示すブランクサーフェースデータ７４を生成する。CAD機能６２は、生成されたブランクサーフェースデータ７４をサーフェースデータDB６５に記録させる。
【００６５】
なお、通信制御機能６１が、ネットワーク１３を介して、他の機器からブランクサーフェースデータ７４を取得するようにしてもよい。さらに、スキャナ１１によって、付加物である兜の３次元の形状を測定し、得られたポリゴンデータを変換することで、ブランクサーフェースデータ７４を生成するようにしてもよい。
【００６６】
ステップＳ１２において、CAM機能６３は、サーフェースデータDB６５に記録されているブランクサーフェースデータ７４から、ブランクサーフェースデータ７４に示される面に沿ってミルなどの切削用工具の刃先の動作を記述するなどして、ブランク加工プログラム７７を生成する。CAM機能６３は、生成されたブランク加工プログラム７７を加工プログラムDB６６に記録させる。
【００６７】
ステップＳ１３において、通信制御機能６１は、ネットワークインタフェースである通信部３９を制御し、ネットワーク１３を介して、加工プログラムDB６６に記録されているブランク加工プログラム７７をマシニングセンタ１５に送信する。マシニングセンタ１５は、コンピュータ１４から送信されてきたブランク加工プログラム７７を受信する。
【００６８】
ステップＳ１４において、マシニングセンタ１５は、受信したブランク加工プログラム７７を用いて、金属、樹脂、木材、石材、またはガラスなどからなる素材９１を切削して、ブランク９２を成形して、ブランク９２の製造は終了する。
【００６９】
次に、図６のフローチャートを参照して、ブランク９２から完成品１７を製造する手順について説明する。ステップＳ３１において、スキャナ１１は、位置決め板１２に設けられた穴にはめられたユーザの顔１６をスキャニングする。すなわち、スキャナ１１は、ユーザの顔１６の表面の各点の３次元空間上の位置を測定する。ステップＳ３２において、スキャナ１１は、ネットワーク１３を介して、ユーザの顔１６をスキャニングして得られたポリゴンデータ７３をコンピュータ１４に送信する。コンピュータ１４の通信制御機能６１は、ネットワークインタフェースである通信部３９を制御し、スキャナ１１から送信されてきたポリゴンデータ７３を通信部３９に受信させる。通信制御機能６１は、受信したポリゴンデータ７３を、ポリゴンデータDB６４に記録させる。
【００７０】
ステップＳ３３において、CAD機能６２の変換部７１は、ポリゴンデータDB６４からポリゴンデータ７３を読み出し、ユーザの顔１６の形状を示すサーフェースデータであるユーザサーフェースデータ７５にポリゴンデータ７３を変換する。CAD機能６２は、ユーザサーフェースデータ７５をサーフェースデータDB６５に記録させる。ステップＳ３４において、CAD機能６２の合成部７２は、サーフェースデータDB６５からブランクサーフェースデータ７４を読み出して、兜を被ったユーザの顔１６の形状を示すように、ブランクサーフェースデータ７４とユーザサーフェースデータ７５とを合成する。CAD機能６２は、合成して得られた完成品サーフェースデータ７６をサーフェースデータDB６５に記録させる。
【００７１】
ステップＳ３５において、CAM機能６３は、サーフェースデータDB６５から完成品サーフェースデータ７６を読み出して、完成品サーフェースデータ７６から、ブランク９２を切削してユーザの顔１６の形状を成形するための完成品加工プログラム７８を生成する。CAM機能６３は、完成品加工プログラム７８を加工プログラムDB６６に記録させる。ステップＳ３６において、通信制御機能６１は、ネットワークインタフェースである通信部３９を制御し、ネットワーク１３を介して、通信部３９に、加工プログラムDB６６に記録されている完成品加工プログラム７８をマシニングセンタ１５宛に送信させる。マシニングセンタ１５は、コンピュータ１４から送信されてきた完成品加工プログラム７８を受信する。
【００７２】
ステップＳ３７において、マシニングセンタ１５は、受信した完成品加工プログラム７８を用いて、ブランク９２を切削して、ブランク９２にユーザの顔１６の形状を成形することで、完成品１７を成形して、完成品１７の製造は終了する。
【００７３】
このように、簡単に、兜などの付加物が付加された人の顔などの対象物の形状を成形できる。特に、対象物を計測してから、より迅速に成形できるようになる。また、対象物を計測するときに、付加物の現物を必要としない。さらに、ブランク９２を切削して、完成品１７を成形するときに生じる切りくずを少なくすることができる。さらにまた、対象物の形状が不自然になることを防止でき、また、製造の際のトラブルを防止することができる。
【００７４】
なお、変換部７１は、ポリゴンデータ７３を形状を面で表現するユーザサーフェースデータ７５に変換すると説明したが、ソリッドモデルデータに変換するようにしてもよい。
【００７５】
また、マシニングセンタ１５に代えて、レーザ切削加工や放電加工によりブランク９２を切削して対象物の形状を成形するようにしてもよく、また、光造形機や３次元プリンタなどを用いて造形することにより、対象物の形状を成形するようにしてもよい。
【００７６】
なお、ブランク９２は切削により成形すると説明したが、これに限らず、鋳造やプレス、または光造形機や３次元プリンタなどによって、成形するようにしてもよい。
【００７７】
このように、対象物の表面の各点の３次元空間上の位置を測定し、各点の位置のデータを出力し、対象物の表面の各点の位置のデータを、対象物の形状を面によって示すデータである対象物形状データに変換し、対象物に付加する付加物の形状を面によって示すデータである付加物形状データと、対象物形状データとを合成し、付加物の形状が予め成形されている中間加工物に、合成されたデータで示される形状によって対象物の形状を成形するようにした場合には、簡単に、付加物が付加された対象物の形状を成形でき、特に、対象物を計測してから、より迅速に成形することができる。
【００７８】
また、データで示される形状であって、対象物に付加する付加物の形状を中間加工物に予め成形し、対象物の表面の各点の３次元空間上の位置を測定し、測定によって得られた対象物の表面の各点の位置のデータを、対象物の形状を面によって示すデータである対象物形状データに変換し、付加物の形状を面によって示すデータである付加物形状データと、対象物形状データとを合成し、付加物の形状が成形されている中間加工物に、合成されたデータで示される形状によって対象物の形状を成形するようにした場合には、簡単に、付加物が付加された対象物の形状を成形でき、特に、対象物を計測してから、より迅速に成形することができる。
【００７９】
さらに、対象物の表面の各点の３次元空間上の位置の測定によって得られた対象物の表面の各点の位置のデータを、対象物の形状を面によって示すデータである対象物形状データに変換し、対象物の形状を成形しようとする中間加工物に予め成形されている付加物であって、対象物に付加する付加物の形状を面によって示すデータである付加物形状データと、対象物形状データとを合成するようにした場合には、簡単に、付加物が付加された対象物の形状を成形でき、特に、対象物を計測してから、より迅速に成形することができる。
【００８０】
上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。
【００８１】
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
【００８２】
また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１１  スキャナ，  １２  位置決め板，  １３  ネットワーク，  １４  コンピュータ，  １５  マシニングセンタ，  １７  完成品，  ３１  CPU，  ３２  ROM，  ３３  RAM，  ３８  記憶部，  ３９  通信部，  ４１  リムーバブルメディア，  ６１  通信制御機能，  ６２  CAD機能，  ６３  CAM機能，  ６４  ポリゴンデータデータベース，  ６５  サーフェースデータデータベース，  ６６  加工プログラムデータベース，  ７１  変換部，  ７２  合成部，  ７３  ポリゴンデータ，  ７４  ブランクサーフェースデータ，  ７５  ユーザサーフェースデータ，  ７６  完成品サーフェースデータ，  ７７  ブランク加工プログラム，  ７８  完成品加工プログラム，  ９１  素材，  ９２  ブランク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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