圖像形狀改變裝置、圖像形狀改變方法以及圖像形狀改變程序的製作方法

2023-04-26 17:46:36 2

專利名稱：圖像形狀改變裝置、圖像形狀改變方法以及圖像形狀改變程序的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種改變用於三維印表機的圖像的形狀的圖像形狀改變裝置、圖像 形狀改變方法以及圖像形狀改變程序，該三維印表機在三維形狀的介質表面進行列印。
背景技術：
已知一種在三維形狀的介質表面列印圖像的三維印表機。在專利文獻1中記載 了這種三維印表機。該三維印表機使介質相對於XYZ正交坐標系的X軸(B軸)以自轉 的方式進行旋轉，來在介質表面列印圖像。 在專利文獻1中記載了如下問題點列印到介質的球面列印面的圖像在外觀上 以向該球面列印面的外周方向(Y方向)逐漸縮小的狀態發生失真。關於該問題點，專利 文獻1記載了利用控制三維印表機的主計算機以如下方式來校正列印到該球面列印面的 圖像的失真，該方式為在從噴墨頭噴墨至其正下方的球面列印面而形成的用於列印圖 像的在Y方向上排列的墨點之間加入空白部分。專利文獻1 日本特開2007-8110號公報

發明內容
發明要解決的問題然而，當將用於在平面上進行列印的圖像原樣列印到三維形狀的介質表面、例 如球面、半球面上時，列印後的圖像在外觀上沿X方向也發生失真。例如，在將視點放 在球面的赤道上方的情況下，以沿著赤道的下邊較長而向球面的頂部逐漸縮小的狀態發
生失真。因此，本發明的目的在於提供一種在三維形狀的介質表面列印圖像的情況下能 夠減少列印圖像外觀上的失真的圖像形狀改變裝置、圖像形狀改變方法以及圖像形狀改
變程序。用於解決問題的方案本發明的一個側面所涉及的圖像形狀改變裝置改變用於三維印表機的圖像，該 三維印表機在三維形狀的介質的表面上按照每個列印帶進行列印，其中，該圖像形狀改 變裝置具備相對曲率計算單元，其按照每個列印帶求出相對於列印帶中的基準列印帶 的相對曲率；以及圖像放大縮小單元，其根據每個上述列印帶的相對曲率放大或縮小該 列印帶的上述圖像。另外，本發明的另一個側面所涉及的圖像形狀改變方法改變用於三維印表機的 圖像的形狀，該三維印表機在三維形狀的介質的表面上按照每個列印帶進行列印，其 中，該圖像形狀改變方法包括以下步驟按照每個列印帶求出相對於列印帶中的基準打 印帶的相對曲率；以及與相對曲率相應地，將圖像按照每個列印帶放大或者縮小。另外，本發明的另一個側面所涉及的圖像形狀改變程序改變用於三維印表機的圖像的形狀，該三維印表機在三維形狀的介質的表面上按照每個列印帶進行列印，其 中，該圖像形狀改變程序使計算機作為以下單元發揮功能相對曲率計算單元，按照每 個列印帶求出相對於列印帶中的基準列印帶的相對曲率；以及圖像放大縮小單元，其與 相對曲率相應地，將上述圖像按照每個列印帶放大或者縮小。根據本發明，與介質的相對曲率相應地將圖像按照每個列印帶放大或者縮小， 因此在將該圖像列印到三維形狀的介質的表面上的情況下，能夠減少與特定的視點相應 的列印圖像外觀上的失真。較為理想的是，上述相對曲率計算單元按照每個列印帶求出表示該列印帶的周 長相對於基準周長之比的相對曲率，該基準周長是與基準列印帶相對應的介質的基準周 長。在這種情況下，較為理想的是，相對曲率越小，上述圖像放大縮小單元越是放大上述圖像，並且較為理想的是，相對曲率越大，越是縮小上述圖像。發明的效果根據本發明，在三維形狀的介質的表面上列印圖像的情況下，能夠減少與特定 的視點相應的列印圖像外觀上的失真。


圖1是表示本實施方式所涉及的三維印表機和印表機控制裝置的結構的圖。圖2是表示圖1示出的三維印表機的主要部分的結構的圖。圖3是表示圖1示出的印表機控制裝置的電氣結構的圖。圖4是表示本發明的實施方式所涉及的圖像形狀改變裝置的電氣結構的圖。圖5是求出相對曲率的方法的概念圖。圖6是表示每個列印帶的相對曲率的圖。圖7是利用圖4所示的圖像形狀改變裝置改變圖像形狀的概念圖。圖8是表示坐標數據和頭數據的圖。圖9是三維坐標生成部的功能的概念圖。圖10是本發明的實施方式所涉及的圖像形狀改變方法的流程圖。圖11是以往的圖像展開方法的概念圖。圖12是表示以往的列印結果的圖。圖13是表示本發明的列印結果的圖。圖14是求出橢圓體形狀的介質的相對曲率的方法的概念圖。附圖標記說明10 圖像形狀改變部(圖像形狀改變裝置)；11 相對曲率計算部(相對曲率 計算單元)；12:圖像放大縮小部(圖像放大縮小單元)；20: RIP部；30:三維坐標生 成部；40:頭數據生成部；50:數據傳送/列印控制部；100:印表機控制裝置；200: 三維印表機；210 :頭；220 支承部；221 X軸方向移動部；222 Y軸方向移動部； 223 Z軸方向移動部；224 B軸旋轉部；225 A軸旋轉部；300 介質。
具體實施例方式下面，參照附圖詳細地說明本發明的優選實施方式。此外，在各圖中對相同或者相當的部分附加相同附圖標記。圖1是表示本實施方式所涉及的三維印表機和印表機控制裝置的結構的圖。本 發明的實施方式所涉及的圖像形狀改變裝置裝載於用於控制三維印表機200的印表機控 制裝置100中。 在印表機控制裝置100中例如使用個人計算機(PC)。印表機控制裝置100例如 通過乙太網(IObaseT)方式與三維印表機200進行使用了命令和狀態的雙向通信。具體地 說，印表機控制裝置100向三維印表機200發送用於獲取三維印表機200的狀態的命令。 三維印表機200當從印表機控制裝置100接收到命令時，將當前的狀態、例如能否進行打 印的狀態返送給印表機控制裝置100。印表機控制裝置100確認來自三維印表機200的狀態，在能夠進行列印的情況 下，將用於進行圖像列印的坐標數據和頭數據依次發送給三維印表機200。三維印表機 200將這些坐標數據和頭數據依次保存到存儲器中。之後，當印表機控制裝置100發送用於執行列印的命令時，三維印表機200接收 該命令，並根據坐標數據和頭數據執行列印。圖2是表示三維印表機200的主要部分的結構的圖。圖2所示的三維印表機200 是用於在三維形狀、例如球狀的介質300的表面上列印圖像的印表機。三維印表機200 具備頭210和支承部220，該頭210向介質300的表面噴墨，該支承部220支承介質300 和頭210。支承部220具備X軸方向移動部221，其使介質300沿X軸方向移動；Z軸方 向移動部223，其使介質300沿Z軸方向移動；B軸旋轉部224，其使介質300相對於X 軸(B軸)以自轉的方式進行旋轉；A軸旋轉部225，其使介質300相對於Y軸(A軸) 以公轉的方式進行旋轉；以及Y軸方向移動部222，其使頭210沿Y軸方向移動。該支承部220根據從印表機控制裝置100接收到的坐標數據來確定介質300和頭 210的位置，並且通過使介質300相對於A軸逐漸旋轉來確定成為列印對象的列印帶。另 夕卜，支承部220通過使介質300相對於B軸旋轉，能夠進行與頭寬度相對應的列印帶的打 印。另外，頭210根據坐標數據中的列印參數以及從印表機控制裝置100接收到的頭 數據，使多個噴嘴中的每個噴嘴噴墨，並且調整噴墨量。圖3是表示印表機控制裝置100的結構的圖。圖3所示的印表機控制裝置100具 備圖像形狀改變部(本發明的實施方式所涉及的圖像形狀改變裝置)10、RIP (Raster Image Processor 光柵圖像處理器)部20、三維坐標生成部30、頭數據生成部40以及數據傳送 /列印控制部50。圖像形狀改變部10接收表示介質300的形狀的介質形狀信息和進行列印的圖像 數據，根據介質300的形狀改變圖像數據。如圖4所示，圖像形狀改變部10具有相對曲 率計算部11和圖像放大縮小部12。相對曲率計算部11按照每個列印帶求出相對於列印帶中的基準列印帶的相對曲 率。具體地說，相對曲率計算部11按照每個列印帶求出表示介質300的周長相對於基準 周長的相對曲率，其中，該基準周長是與列印帶中的基準列印帶相對應的介質300的基 準周長。
例如，相對曲率計算部11按照每個列印帶求出周長。相對曲率計算部11將打 印帶中的一個列印帶設為基準列印帶，將該基準列印帶的周長設為基準周長。例如圖5 所示，在球狀的介質300中，當將相對於B軸最靠近赤道側的列印帶設為基準列印帶BO 時，通過下式求出基準列印帶BO的基準周長BLO以及其它列印帶B的周長BL。BLO = 2 π ROBL = 23iR = 23i ROCOS θRO 基準列印帶BO的B軸旋轉半徑、即介質300的赤道半徑R 其它列印帶B的B軸旋轉半徑θ 相對於基準列印帶BO的其它列印帶B的中心角然後，相對曲率計算部11通過下式按照每個列印帶求出表示周長BL相對於基 準周長BLO的相對曲率RC。RC = BL/BL0 = cos θ相對曲率計算部11將如圖6所示那樣的按照每個列印帶求出的相對曲率RC提 供給圖像放大縮小部12。圖像放大縮小部12根據相對曲率RC，將圖像在每個列印帶上放大或者縮小。 具體地說，圖像放大縮小部12通過下式，按照每個列印帶求出圖像的放大縮小率ER。ER = (1/RC)然後，圖像放大縮小部12根據所求出的放大縮小率，將圖像按照每個列印帶來 放大或者縮小。由此，圖像放大縮小部12以相對曲率越小越放大圖像、相對曲率越大越縮小圖 像的方式將如圖7的(a)所示的矩形圖像改變成如圖7的(b)所示的圖像。特別是在球 狀的介質300上，圖像放大縮小部12從介質300的相對於B軸的赤道向頂點的方向逐漸 放大圖像。返回圖3，RIP部20接收來自圖像形狀改變部10的圖像數據，從PC用圖像數據 轉換為印表機用圖像數據。例如，RIP部20根據來自圖像形狀改變部10的圖像數據， 生成圖像大小等的圖像信息以及光柵數據。RIP部20將圖像信息提供給三維坐標生成部 30，並且將光柵數據提供給頭數據生成部40。三維坐標生成部30接收來自RIP部20的已進行RIP處理的圖像數據和介質形狀 信息，生成用於三維印表機200進行列印的坐標數據。頭數據生成部40接收來自RIP部20的光柵數據和來自三維坐標生成部30的坐 標數據，來生成與坐標數據一一對應並且用於三維印表機200進行列印的頭數據。在圖8中示出這些坐標數據以及頭數據的一例。在圖8中例示了使用具有3組 (列)X 106個=318個噴嘴的頭210進行列印的情況。針對介質300中的各列印帶B的 各列印單元格C生成多個一一對應的坐標數據和頭數據。此外，列印帶的寬度和列印單 元格的大小由頭的大小、即噴嘴的個數和間隔來決定。
坐標數據例如以頭210中左下方的噴嘴的位置為頭的基準點並具有該基準點的 坐標值。具體地說，坐標數據具有用於控制支承部220的多個坐標值，該支承部220支 承三維印表機200中的介質300和頭210。S卩，坐標數據具有用於控制X軸方向移動部 221的X軸坐標值、用於控制Y軸方向移動部222的Y軸坐標值、用於控制Z軸方向移動部223的Z軸坐標值、用於控制B軸旋轉部224的B軸坐標值以及用於控制A軸旋轉 部225的A軸坐標值。在本實施方式中，例示了不進行C軸坐標控制、D軸坐標控制以及E軸坐標控 制的方式，但是在進行這些控制的情況下，坐標數據具有C軸坐標值、D軸坐標值以及E 軸坐標值。另外，在坐標數據中附加與墨色(例如黑色、淺青色、品紅色、黃色)相對應的 頭編號、UV硬化參數。這些坐標值、頭編號以及UV硬化參數按照相對應的保存位置保存在存儲器中。另一方面，頭數據是以三維印表機的一個頭為一個噴墨單位匯總光柵數據而得 到的，頭數據與坐標數據一一對應。頭數據按照每個噴墨的噴嘴決定灰度值。另外，頭 數據決定噴嘴組之間(列間)的噴墨延遲參數。這些噴嘴的灰度值以及噴嘴組之間的噴墨延遲參數按照所對應的保存位置保存 在存儲器中。此外，在列印範圍外、即空運行範圍內的列印單元格Ca中，不是通過指定頭數 據中的噴嘴的灰度而是通過不指定坐標數據中的頭編號來進行對應。這些坐標數據和頭 數據被提供給數據傳送/列印控制部50。在此，三維坐標生成部30為了使每個列印帶的解析度一致，而根據相對曲率和 列印範圍(例如周長)，按照每個列印帶調整噴墨間隔、頭進給距離。具體地說，三維坐標生成部30與相對曲率計算部11同樣地按照每個列印頭求出 周長BL和相對曲率RC，根據這些周長BL、相對曲率RC以及期望的解析度，求出噴墨 坐標間隔Si(在半球的情況下是旋轉角角度(Degree))。Si = 360/ (BL/Sr) X (1/RC)Sr解析度的點間隔三維坐標生成部30根據該噴墨坐標間隔Si來設定上述各坐標值。由此，如圖9所示，能夠使每個列印帶的解析度一致。詳細地說，在圖9的(b) 中示出將圖9的(a)所示的球狀的介質300的表面展開成矩形的圖。圖9的(b)中的虛 線表示相對於B軸的旋轉角度，其間隔是等角度。如圖9的(b)所示，在三維坐標生成 部30中，相對曲率RC越小，越增大噴墨坐標間隔Si，相對曲率RC越大，越減小噴墨坐 標間隔Si。換言之，在球狀的介質300中，三維坐標生成部30從介質300的赤道側向頂 點側逐漸增大噴墨坐標間隔Si。其結果，如圖9的(c)所示，當將列印帶長度變換為周 長時，在外觀上，能夠使噴墨坐標間隔Si、即解析度在每個列印帶上一致。返回圖3，數據傳送/列印控 制部50進行三維印表機200的列印控制。例如， 數據傳送/列印控制部50如上述那樣向三維印表機200發送命令來確認三維印表機200的 狀態。在三維印表機200的狀態表示能夠列印時，數據傳送/列印控制部50將來自三維 坐標生成部30的坐標數據和來自頭數據生成部40的頭數據依次輸出到三維印表機200。 之後，當數據傳送/列印控制部50發送列印執行命令時，由三維印表機200向介質300 的表面列印圖像。接著，說明圖像形狀改變裝置10的動作，並且說明本發明的實施方式所涉及的 圖像形狀改變方法。圖10是表示圖像形狀改變處理的流程圖。
圖像形狀改變裝置10例如以包括CPU、ROM、RAM的計算機為主體而構成， 圖4所示的圖像形狀改變裝置10的各功能通過在ROM、RAM上讀入圖像形狀改變程序 並由CPU執行該圖像形狀改變程序來實現。即，由CPU—並控制圖像形狀改變裝置10 的動作，通過執行圖像形狀改變程序來進行圖10的流程圖所示的圖像形狀改變處理。在此，圖像形狀改變程序可以通過保存在軟盤、CD-ROM、DVD或ROM等存 儲介質或者半導體存儲器中來進行提供，還可以作為疊加在載波中的計算機數據信號經 由網絡來進行提供。在這種情況下，圖像形狀改變裝置10具有用於從上述記錄介質中 讀取程序等數據的讀取裝置(未圖示)、用於經由網絡獲取程序等數據的通信裝置(未圖 示)°這種情況下，CPU作為圖像形狀改變裝置10的各部分發揮功能。圖像形狀改 變裝置10也可以是安裝在印表機控制裝置100中的ASIC、FPGA等。另外，圖像形狀 改變裝置10也可以是包括控制印表機控制裝置100整體的CPU以及ASIC、FPGA等的 結構。在這種情況下，圖像形狀改變裝置10的一部分結構例如由與CPU不同的ASIC、 FPGA等構成。例如，考慮由ASIC、FPGA等構成圖像形狀改變裝置10中的相對曲率計 算部11、圖像放大縮小部12的進行上述運算處理的部分。根據這種結構，例如能夠適當 並且高速地進行相對曲率計算部11、圖像放大縮小 部12的運算處理。首先，由相對曲率計算部11按照每個列印帶B求出周長BL(SOl)，確定列印帶 中的基準列印帶B0，並且將該基準列印帶BO的周長確定為基準周長BO (S02)。接著， 由相對曲率計算部11按照每個列印帶B求出表示周長BL相對基準周長BLO的相對曲率 RC(S03)(圖 6)。接著，由圖像放大縮小部12按照每個列印帶求出基於相對曲率RC的放大縮小 率ER(S04)，與該放大縮小率ER相應地按照每個列印帶放大或者縮小圖像(S05)(圖 7)。另外，在以往的圖像展開方法中，如圖11所示那樣例如是將半球狀的介質300 的表面展開為矩形、使矩形圖像對應列印在該介質300的表面上的方法。因此，如圖12 所示那樣，當將矩形的圖像原樣列印在半球狀的介質300上時，在外觀上，圖像發生失 真。具體地說，在將視點置於介質300的赤道上方(圖12的紙面的上側)的情況下，可 以看到失真為沿著赤道的圖像的下邊較長而向球面的頂部圖像逐漸縮小的狀態。然而，根據本實施方式的圖像形狀改變裝置10、圖像形狀改變方法以及圖像形 狀改變程序，如圖13的(a)所示，與介質300的相對曲率相應地按照每個列印帶放大或 者縮小圖像。具體地說，相對曲率越小，越放大圖像，相對曲率越大，越縮小圖像，因 此如圖13的(b)所示那樣，在將矩形圖像列印到三維形狀的介質300的表面的情況下， 能夠減少與特定的視點相應的列印圖像外觀上的失真。此外，本發明不限定於上述本實施方式，能夠進行各種變形。例如，本實施方 式不限定於球狀、半球狀的介質，能夠應用於各種三維形狀的介質的列印。例如，即使 是橢圓體狀、葫蘆狀的介質，只要應用本發明的思想，就能夠減少與特定的視點相應的 列印圖像外觀上的失真。下面，作為改變例，例示求出橢圓體狀的相對曲率的方法。在如圖14所示的橢圓體狀的介質中，列印帶的周長BL通過下述式子求出。
權利要求
1.一種圖像形狀改變裝置，改變用於三維印表機的圖像的形狀，該三維印表機對三 維形狀的介質的表面按照每個列印帶進行列印，其中，該圖像形狀改變裝置具備相對曲率計算單元，其按照每個上述列印帶求出相對於上述列印帶中的基準列印帶 的相對曲率；以及圖像放大縮小單元，其按照每個上述列印帶將上述圖像與上述相對曲率相應地放大 或者縮小。
2.根據權利要求1所述的圖像形狀改變裝置，其特徵在於，上述相對曲率計算單元按照每個上述列印帶求出表示上述介質的周長相對於基準周 長的上述相對曲率，該基準周長是與上述基準列印帶相對應的上述介質的基準周長。
3.根據權利要求2所述的圖像形狀改變裝置，其特徵在於，上述相對曲率越小，上述圖像放大縮小單元越放大上述圖像。
4.根據權利要求2所述的圖像形狀改變裝置，其特徵在於，上述相對曲率越大，上述圖像放大縮小單元越縮小上述圖像。
5.—種圖像形狀改變方法，改變用於三維印表機的圖像的形狀，該三維印表機對三 維形狀的介質的表面按照每個列印帶進行列印，其中，該圖像形狀改變方法包括以下步 驟按照每個上述列印帶求出相對於上述列印帶中的基準列印帶的相對曲率；以及按照每個上述列印帶將上述圖像與上述相對曲率相應地放大或者縮小。
6.—種圖像形狀改變程序，改變用於三維印表機的圖像的形狀，該三維印表機對三 維形狀的介質的表面按照每個列印帶進行列印，其中，該圖像形狀改變程序使計算機作 為以下單元發揮功能相對曲率計算單元，按照每個上述列印帶求出相對於上述列印帶中的基準列印帶的 相對曲率；以及圖像放大縮小單元，其按照每個上述列印帶將上述圖像與上述相對曲率相應地放大 或者縮小。
全文摘要
本發明的一個實施方式所涉及的圖像形狀改變裝置(10)改變用於三維印表機的圖像的形狀，該三維印表機在三維形狀的介質的表面上按照每個列印帶進行列印，該圖像形狀改變裝置具備相對曲率計算單元(11)，其按照每個列印帶求出相對於列印帶中的基準列印帶的相對曲率；以及圖像放大縮小單元(12)，其與相對曲率相應地，按照每個列印帶將圖像放大或者縮小。
文檔編號G06T3/00GK102016914SQ20098011554
公開日2011年4月13日 申請日期2009年11月20日 優先權日2008年11月28日
發明者關和友, 小松健一郎, 小野伸幸, 小野澤義己, 樋口將也, 河野信之 申請人:株式會社御牧工程