特開 2024-168855 衛生陶器の設計方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024168855

(43)【公開日】2024-12-05

(54)【発明の名称】衛生陶器の設計方法

(51)【国際特許分類】

   G06F 30/10 20200101AFI20241128BHJP

   G06T 17/30 20060101ALI20241128BHJP

【ＦＩ】

G06F30/10 100

G06T17/30

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023085870

(22)【出願日】2023-05-25

(71)【出願人】

【識別番号】000010087

【氏名又は名称】ＴＯＴＯ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】今尾 英子

(72)【発明者】

【氏名】前原 康秀

(72)【発明者】

【氏名】永田 淳哉

(72)【発明者】

【氏名】濱崎 真浩

(72)【発明者】

【氏名】岡本 貴秀

(72)【発明者】

【氏名】白川 滋久

(72)【発明者】

【氏名】内野 洋明

(72)【発明者】

【氏名】蔭山 貴之

【テーマコード（参考）】

5B080

5B146

【Ｆターム（参考）】

5B080AA13

5B080AA19

5B080CA00

5B080FA00

5B080GA00

5B146EA02

5B146EA17

(57)【要約】

【課題】短時間で高精度のリバースエンジニアリングが可能となる衛生陶器の設計方法を提供すること。
【解決手段】実施形態に係る衛生陶器の設計方法は、衛生陶器の生産において現物となる衛生陶器を再現するために衛生陶器の形状を設計する衛生陶器の設計方法であって、３Ｄデータを有しない、衛生陶器の１以上の型類の３Ｄスキャンデータを取得する工程と、３Ｄスキャンデータを、実際の型類のように位置合わせする工程と、３Ｄスキャンデータの一部を型類の３Ｄサーフェスデータと組み合わせる、または、型類の３Ｄサーフェスデータの一部を３Ｄスキャンデータと組み合わせるもしくは３Ｄスキャンデータに追加して、型類における幾何形状と自由曲面形状とが混在するマスターデータを取得する工程とを含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

衛生陶器の生産において現物となる衛生陶器を再現するために該衛生陶器の形状を設計する衛生陶器の設計方法であって、
３Ｄデータを有しない、前記衛生陶器の１以上の型類の３Ｄスキャンデータを取得する工程と、
前記３Ｄスキャンデータを、実際の型類のように位置合わせする工程と、
前記３Ｄスキャンデータの一部を前記型類の３Ｄサーフェスデータと組み合わせる、または、前記型類の３Ｄサーフェスデータの一部を前記３Ｄスキャンデータと組み合わせるもしくは前記３Ｄスキャンデータに追加して、前記型類における幾何形状と自由曲面形状とが混在するマスターデータを取得する工程と
を含む、衛生陶器の設計方法。

【請求項2】

前記３Ｄスキャンデータにおいて前記型類における前記幾何形状と前記自由曲面形状とを分割する分割ラインを生成する工程と、
前記分割ラインに基づいて、前記３Ｄスキャンデータから前記自由曲面形状のスキャンデータのみを抽出する工程と、
前記自由曲面形状の前記スキャンデータを前記３Ｄサーフェスデータにおける前記自由曲面形状に該当する部分と置き換える工程と
を含む、請求項１に記載の衛生陶器の設計方法。

【請求項3】

前記３Ｄスキャンデータにおいて前記型類における前記幾何形状と前記自由曲面形状とを分割する分割ラインを生成する工程と、
前記分割ラインに基づいて、前記３Ｄスキャンデータから前記自由曲面形状のスキャンデータのみを抽出する工程と、
前記分割ラインに基づいて、前記３Ｄスキャンデータにおける前記幾何形状に該当する部分をサーフェスで作成する工程と
を含む、請求項１に記載の衛生陶器の設計方法。

【請求項4】

前記３Ｄスキャンデータにおいて不明瞭な部分が存在する場合に、前記３Ｄスキャンデータにおける前記不明瞭な部分の近傍の形状を基に該不明瞭な部分を修復または再現する工程
を含む、請求項１に記載の衛生陶器の設計方法。

【請求項5】

前記不明瞭な部分をサーフェスで作成する工程
を含む、請求項４に記載の衛生陶器の設計方法。

【請求項6】

前記型類の前記３Ｄスキャンデータを取得する工程において、２以上の前記型類の前記３Ｄスキャンデータを取得する、請求項１に記載の衛生陶器の設計方法。

【請求項7】

前記３Ｄスキャンデータを位置合わせすることで、前記型類によって形成される前記衛生陶器の形状を３Ｄデータとして取得する工程
を含む、請求項１～５のいずれか一つに記載の衛生陶器の設計方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

開示の実施形態は、衛生陶器の設計方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、製品を設計する場合に、３Ｄスキャンデータにおける局所的なデータを利用して製品の輪郭線を生成する技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許５３４３０４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

衛生陶器の生産においては、現物を再現するために衛生陶器の形状を設計する場合に、たとえば、３Ｄスキャンデータから必要なワイヤーフレームを取り出し、取り出したワイヤーフレームを利用してサーフェス（面）が形成される。

【0005】

上記の従来技術では、狙いの形状に近づけることができる反面、対象とするものが機械的精度の高い金属であるため、衛生陶器の生産に上記の従来技術を適用しようとしても、衛生陶器のような機械的精度が高くない部分を含むものには対応できない場合がある。

【0006】

衛生陶器の生産に必要な型類の形状を再現（リバースエンジニアリング）するためには、陶器特有の機械的精度が高くない製品形状によって、長い時間（日数）を要し、また、現物との間に誤差も発生する。さらに、衛生陶器の成形品は、乾燥による収縮および重力による変形によって、リバースエンジニアリングが実質的に不可能である。

【0007】

実施形態の一態様は、短時間で高精度のリバースエンジニアリングが可能となる衛生陶器の設計方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

実施形態の一態様に係る衛生陶器の設計方法は、衛生陶器の生産において現物となる衛生陶器を再現するために該衛生陶器の形状を設計する衛生陶器の設計方法であって、３Ｄデータを有しない、前記衛生陶器の１以上の型類の３Ｄスキャンデータを取得する工程と、前記３Ｄスキャンデータを、実際の型類のように位置合わせする工程と、前記３Ｄスキャンデータの一部を前記型類の３Ｄサーフェスデータと組み合わせる、または、前記型類の３Ｄサーフェスデータの一部を前記３Ｄスキャンデータと組み合わせるもしくは前記３Ｄスキャンデータに追加して、前記型類における幾何形状と自由曲面形状とが混在するマスターデータを取得する工程とを含む。

【0009】

衛生陶器の生産において現物となる衛生陶器を再現（リバースエンジニアリング）するために衛生陶器の形状を設計する場合、機械的精度が高くない衛生陶器の形状は、現物（リバースエンジニアリングの対象となる衛生陶器）との誤差が発生する点や、リバースエンジニアリングに要する時間（日数）が長くなる点から、再現困難である。しかしながら、このような構成によれば、衛生陶器の型類について、短時間で高精度の３Ｄデータ化（マスターデータの取得）が可能となる。これにより、短時間で高精度のリバースエンジニアリングが可能となる。

【0010】

上記の衛生陶器の設計方法において、前記３Ｄスキャンデータにおいて前記型類における前記幾何形状と前記自由曲面形状とを分割する分割ラインを生成する工程と、前記分割ラインに基づいて、前記３Ｄスキャンデータから前記自由曲面形状のスキャンデータのみを抽出する工程と、前記自由曲面形状の前記スキャンデータを前記３Ｄサーフェスデータにおける前記自由曲面形状に該当する部分と置き換える工程とを含む。

【0011】

このような構成によれば、衛生陶器の型類において機械的精度が高い幾何形状と機械的精度が高くない自由曲面形状とを分割する分割ラインを生成し、分割ラインに基づいて抽出した自由曲面形状のスキャンデータを３Ｄサーフェスデータにおける自由曲面形状に該当する部分と置き換えることで、型類のより高精度の３Ｄデータ化（マスターデータの取得）が可能となる。

【0012】

上記の衛生陶器の設計方法において、前記３Ｄスキャンデータにおいて前記型類における前記幾何形状と前記自由曲面形状とを分割する分割ラインを生成する工程と、前記分割ラインに基づいて、前記３Ｄスキャンデータから前記自由曲面形状のスキャンデータのみを抽出する工程と、前記分割ラインに基づいて、前記３Ｄスキャンデータにおける前記幾何形状に該当する部分をサーフェスで作成する工程とを含む。

【0013】

このような構成によれば、衛生陶器の型類において機械的精度が高い幾何形状と機械的精度が高くない自由曲面形状とを分割する分割ラインを生成し、分割ラインに基づいて抽出した自由曲面形状のスキャンデータから３Ｄスキャンデータにおける幾何形状に該当する部分をサーフェスで作成することで、型類のより高精度の３Ｄデータ化（マスターデータの取得）が可能となる。

【0014】

上記の衛生陶器の設計方法において、前記３Ｄスキャンデータにおいて不明瞭な部分が存在する場合に、前記３Ｄスキャンデータにおける前記不明瞭な部分の近傍の形状を基に該不明瞭な部分を修復または再現する工程を含む。

【0015】

このような構成によれば、３Ｄスキャンデータを取得する場合に衛生陶器の型類をスキャンする３Ｄスキャナが認識できない形状（すなわち、３Ｄスキャナの測定範囲外となる形状であり、たとえば、深過ぎる形状や、狭過ぎる形状）がある場合でも、３Ｄスキャンデータにおける不明瞭な部分の近傍の形状を基に不明瞭な部分を編集することで、マスターデータとして使用することができる。なお、この場合、編集可能な範囲は、所定の範囲以下であることが望ましい。

【0016】

上記の衛生陶器の設計方法において、前記不明瞭な部分をサーフェスで作成する工程を含む。

【0017】

このような構成によれば、比較的短い時間で３Ｄスキャンデータにおける不明瞭な部分の補完が可能となるとともに、補完した３Ｄスキャンデータをマスターデータとして使用することができる。

【0018】

上記の衛生陶器の設計方法において、前記型類の前記３Ｄスキャンデータを取得する工程において、２以上の前記型類の前記３Ｄスキャンデータを取得する。

【0019】

このような構成によれば、測定不可能な部分を型の反対側のデータで取得することができるようになり、型に応じて衛生陶器の種形状の取得が可能となる。

【0020】

上記の衛生陶器の設計方法において、前記３Ｄスキャンデータを位置合わせすることで、前記型類によって形成される前記衛生陶器の形状を３Ｄデータとして取得する工程を含む。

【0021】

このような構成によれば、マスター型を含む型類から生産される衛生陶器（成形品）の形状は、時間の経過と共に収縮して変形するという陶器特有の材料特性によって、実際にスキャンすることが困難である。しかしながら、かかる構成によれば、型類の３Ｄスキャンデータを実際の型類のように位置合わせすることで、設計どおりの成形品となる形状を正確に再現することが可能となる。なお、３Ｄスキャンデータを位置合わせする場合は、３Ｄ上で実際の型組みと同じように合わせ、中身の形状のみ分割して組み合わせる。

【発明の効果】

【0022】

実施形態の一態様に係る衛生陶器の設計方法によれば、短時間で高精度のリバースエンジニアリングが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、実施形態に係る衛生陶器の設計方法の概要説明図である。

【図2】図２は、実施形態に係る衛生陶器の設計方法の工程の一例を示すフローチャートである。

【図3】図３は、実施形態に係る衛生陶器の設計方法における型類の３Ｄスキャンデータの分割ラインの説明図（その１）である。

【図4】図４は、実施形態に係る衛生陶器の設計方法における型類の３Ｄスキャンデータの分割ラインの説明図（その２）である。

【図5】図５は、実施形態に係る衛生陶器の設計方法における型類の３Ｄスキャンデータの分割ラインの説明図（その３）である。

【図6】図６は、実施形態に係る衛生陶器の設計方法における型類の３Ｄスキャンデータの不明瞭な部分の修復手順の一例の説明図（その１）である。

【図7】図７は、実施形態に係る衛生陶器の設計方法における型類の３Ｄスキャンデータの不明瞭な部分の修復手順の一例の説明図（その２）である。

【図8】図８は、実施形態に係る衛生陶器の設計方法における型類の３Ｄスキャンデータの不明瞭な部分をサーフェスに置き換える手順の一例の説明図（その１）である。

【図9】図９は、実施形態に係る衛生陶器の設計方法における型類の３Ｄスキャンデータの不明瞭な部分をサーフェスに置き換える手順の一例の説明図（その２）である。

【図10】図１０は、実施形態に係る衛生陶器の設計方法における型類の３Ｄスキャンデータの位置合わせの説明図（その１）である。

【図11】図１１は、実施形態に係る衛生陶器の設計方法における型類の３Ｄスキャンデータの位置合わせの説明図（その２）である。

【図12】図１２は、実施形態に係る衛生陶器の設計方法における型類の３Ｄスキャンデータの位置合わせの説明図（その３）である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、添付図面を参照して、本願の開示する衛生陶器の設計方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

【0025】

３Ｄデータを利用した衛生陶器の生産において、焼成前の成形品（衛生陶器）の形状は、３Ｄスキャンデータ（ＳＴＬ（ステレオリソグラフィ）データともいい、点群あるいはポリゴンともいう）として正確な形状を取得することが困難である。たとえば、金型成形の場合は、金型表面の形状と取り出し後の成形品形状とが同一であるため、成形品の形状を３Ｄデータ化することができるが、成形品が衛生陶器の場合は、型内成形中に収縮変形が始まっているため、取り出した成形品を３Ｄスキャンしても必要なデータが得られることはない。

【0026】

また、衛生陶器の形状は、複雑な形状の場合は一対のみの型でなく、形状に沿って分割した複数の型で全体を構成しており、各型から取り出された成形品同士を組み合わせて最終的な製品の形状が得られる。このため、組み合わせ時の変形や作業中において常に進行している収縮などによって、正確な成形品形状を３Ｄデータとして取得することが不可能である。

【0027】

本実施形態に係る衛生陶器の設計方法は、衛生陶器の生産において現物となる衛生陶器を再現（リバースエンジニアリング）するために衛生陶器の形状を設計する場合に、３Ｄスキャンデータの一部を衛生陶器の型類の３Ｄサーフェスデータと組み合わせることで、型類における幾何形状と自由曲面形状とが混在するマスターデータを取得する。または、型類の３Ｄサーフェスデータの一部を３Ｄスキャンデータと組み合わせる、もしくは、型類の３Ｄサーフェスデータの一部を３Ｄスキャンデータに追加することで、型類における幾何形状と自由曲面形状とが混在する、型類のマスターデータを取得する。

【0028】

ここで、３Ｄスキャンデータ（ＳＴＬデータまたは点群データ）は、三角形の細かい面（ポリゴン）を組み合わせて作成するモデルのデータであり、３Ｄサーフェスデータは、点と線とによってサーフェス（面）を作り出し、サーフェス（面）を組み合わせて作成するモデルのデータである。また、型類において、幾何形状とは、機械的精度の高い形状のことをいい、自由曲面形状とは、機械的精度の高くない形状のことをいい、すなわち、陶器特有の個体ごとにもばらつきのある曲面形状のことをいう。また、衛生陶器の型類としては、たとえば、試作型、生産型、マスター型、受け型、ゲージ型などがある。

【0029】

上記のように、実施形態に係る衛生陶器の設計方法は、衛生陶器の生産において現物となる衛生陶器を再現（リバースエンジニアリング）するために衛生陶器の形状を設計する衛生陶器の設計方法である。なお、本実施形態における衛生陶器は、水洗大便器である。また、衛生陶器としては、水洗大便器の他、小便器や手洗い器などであってもよい。

【0030】

図１は、実施形態に係る衛生陶器の設計方法の概要説明図である。図１に示すように、実施形態に係る衛生陶器の設計方法では、３Ｄスキャナ５０によって再現対象の衛生陶器の型類１０をスキャンして、型類１０の３Ｄスキャンデータ１１を取得する。また、実施形態に係る衛生陶器の設計方法では、３Ｄスキャンデータ１１における後述する不明瞭な部分１１ａの３Ｄサーフェスデータ１２を作成する。

【0031】

実施形態に係る衛生陶器の設計方法では、３Ｄスキャンデータ１１の一部を３Ｄサーフェスデータ１２と組み合わせることで、型類１０のマスターデータ１３を取得する。または、型類１０の３Ｄサーフェスデータ１２の一部（３Ｄスキャンデータ１１の不明瞭な部分１１ａに該当する部分）を３Ｄスキャンデータ１１と組み合わせることで、もしくは、型類１０の３Ｄサーフェスデータ１２の一部（３Ｄスキャンデータ１１の不明瞭な部分１１ａに該当する部分）を３Ｄスキャンデータに追加することで、型類１０のマスターデータ１３を取得する。

【0032】

なお、３Ｄスキャンデータ１１、３Ｄサーフェスデータ１２および型類１０のマスターデータ１３は、たとえば、３Ｄスキャナ５０と接続される図示しない情報処理装置などの制御装置において取得される。制御装置は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを有する処理部や、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶部、さらには入出力部を有し、これらが互いに接続されて互いに信号の受け渡しが可能なものである。

【0033】

また、実施形態に係る衛生陶器の設計方法では、取得した型類１０のマスターデータ１３は、たとえば、３Ｄスキャナ５０と接続されるサーバ１００に格納される。これにより、型類１０のマスターデータ１３の管理が可能となる。

【0034】

図２～１２を参照して、実施形態に係る衛生陶器の設計方法についてさらに説明する。図２は、実施形態に係る衛生陶器の設計方法の工程の一例を示すフローチャートである。図２に示すように、実施形態に係る衛生陶器の設計方法では、まず、型類１０の３Ｄスキャンデータ１１を取得する工程を行う（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１の工程では、３Ｄスキャナ５０によって、３Ｄデータを有しないマスター型を含む１以上の型類１０の３Ｄスキャンデータ１１を取得する。

【0035】

次いで、３Ｄスキャンデータにおいて分割ライン１１ｂ（図３参照）を生成する工程を行う（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２の工程では、３Ｄスキャンデータ１１において、型類１０における幾何形状と自由曲面形状とを分割する分割ライン１１ｂを生成する。次いで、３Ｄスキャンデータ１１から自由曲面形状のスキャンデータのみを抽出する工程を行う（ステップＳ１０３）。

【0036】

ここで、分割ライン１１ｂについて説明する。図３～５は、実施形態に係る衛生陶器の設計方法における型類１０の３Ｄスキャンデータ１１の分割ライン１１ｂの説明図である。型類１０について３Ｄスキャンを行い、型類１０の３Ｄスキャンデータ１１を取得する場合、図４に示すように、図中の角部（エッジ）の分割ライン１１ｂを抽出して、３Ｄスキャンデータ１１を機械的精度の高い部分と高くない部分とに分割する。

【0037】

３Ｄスキャンデータ１１は、３Ｄ上の任意の場所に存在しているため、３Ｄスキャンデータ１１の基準（ｘ，ｙ，ｚ軸）を決定する基準ベクトルを設定する。また、基準ベクトルを設定した３Ｄスキャンデータ１１の原点を設定する。次いで、基準ベクトルおよび原点を設定した３Ｄスキャンデータ１１を利用して、型類１０の誤差尺度の値を設定する。次いで、型類１０の所定の面の１つを任意の領域として、誤差尺度の値を設定して分割する。任意の領域とは、幾何形状で置き換えられる領域と、置き換えられない領域とで分けられればよく、本実施形態においては、型類１０の曲率が大きい部分の近傍と、比較的曲率が小さい部分とで領域を分けている。なお、本実施形態においては、誤差尺度の値を変動させて領域を区分しているが、これに限らず、目視による任意の領域としてもよい。

【0038】

また、領域の区分けについては、本実施形態では、たとえば、型類１０の任意の面である第１面１１ｃ（図４参照）と、第１面１１ｃと連続する第２面１１ｄ（図４参照）について誤差尺度の設定を行わない場合には、第１面１１ｃと第２面１１ｄとにそれぞれ単一の領域が設定される。しかし、本実施形態のように、任意の誤差尺度を設定した場合には、第１面１１ｃと第２面１１ｄとの交点１１ｅ（図５参照）となる部分の近傍が、第１領域Ｒ１（図５参照）として設定され、それ以外は第２領域Ｒ２（図５参照）として設定される。たとえば、第１領域Ｒ１は、第２領域Ｒ２と比較して複雑な面形状となっているため、幾何形状に置き換えにくいが、第２領域Ｒ２は、比較的簡易な面形状であるため、幾何形状に置き換えた場合の誤差が少なくなる。

【0039】

図４に示すように、第２領域Ｒ２を、対応する幾何形状に変換する。幾何形状は、特定の形状を示すものではなく、第２領域Ｒ２の面形状に応じて形状が異なる。幾何形状で表現される領域を利用して仮想サーフェス１１ｆを作成する。

【0040】

図４に示すように、第１面１１ｃおよび第２面１１ｄのそれぞれの仮想サーフェス１１ｆを延長してそれぞれが交わる交点を抽出し、この交点が分割ライン１１ｂとなる。より具体的には、図５に示すように、隣接する第１面１１ｃと第２面１１ｄにおいて、それぞれで第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とが設定される。第２領域Ｒ２を幾何形状に置き換えた仮想サーフェス１１ｆとしてそれぞれの領域の仮想サーフェス１１ｆを延長させて、それぞれが交わる交点１１ｅを分割ライン１１ｂとして抽出することができる。

【0041】

このように，各断面において抽出された分割ライン１１ｂを周方向に連続させることで、型類１０の全周の分割ライン１１ｂを生成することができる。仮に、仮想サーフェス１１ｆの延長が交わらない場合、それぞれの仮想サーフェス１１ｆ同士を近似線で繋ぎ，その交点１１ｅを分割ライン１１ｂとして生成する。なお、仮想サーフェス１１ｆの延長が交わらない場合であっても、第１面１１ｃと第２面１１ｄとの仮想サーフェス１１ｆの任意の点（たとえば、仮想サーフェス１１ｆ同士が最も接近する点）を分割ライン１１ｂとして抽出して、長さを修正することも好ましい。

【0042】

このように生成された分割ライン１１ｂは、２Ｄ平面に投影される。さらに、オフセットされたラインによって、３Ｄスキャンデータ１１を分割するサーフェスを作成する。作成した分割サーフェスを利用して３Ｄスキャンデータ１１を、機械的精度の高い部分と高くない部分とで分割する。

【0043】

図２に戻り、実施形態に係る衛生陶器の設計方法では、次いで、自由曲面形状のスキャンデータを３Ｄサーフェスデータにおける自由曲面形状に該当する部分と置き換える工程を行う（ステップＳ１０４）。実施形態に係る衛生陶器の設計方法では、自由曲面形状のスキャンデータを３Ｄサーフェスデータにおける自由曲面形状に該当する部分と置き換える工程に代えて、３Ｄスキャンデータ１１における幾何形状に該当する部分をサーフェスで作成する工程を行ってもよい（ステップＳ１０４）。

【0044】

実施形態に係る衛生陶器の設計方法では、３Ｄスキャンデータ１１において不明瞭な部分１１ａ（図６参照）が存在する場合には、３Ｄスキャンデータ１１における不明瞭な部分１１ａの近傍の形状を基に、不明瞭な部分１１ａを修復または再現する工程を行う（ステップＳ１０５）。また、不明瞭な部分１１ａを修復または再現する工程を行う場合には、不明瞭な部分１１ａをサーフェスで作成する工程を行う。

【0045】

図６および７は、実施形態に係る衛生陶器の設計方法における型類１０の３Ｄスキャンデータ１１の不明瞭な部分１１ａの修復手順の一例の説明図である。

【0046】

図６に示す例では、３Ｄスキャンデータ（ポリゴン）１１に空白となった不明瞭な部分１１ａが存在する場合（図６（ａ））、領域分割によって幾何形状のサーフェス１１ｇを抽出する（図６（ｂ））。抽出したサーフェス１１ｇを点群１１ｈに変換し（図６（ｃ））、点群１１ｈをさらにポリゴン１１ｉに変換する（図６（ｄ））。３Ｄスキャンデータ１１とポリゴン１１ｉとを組み合わせることで（図６（ｅ））、空白となった不明瞭な部分１１ａの修復（または再現）が完了する（図６（ｆ））。

【0047】

図７に示す例では、３Ｄスキャンデータ（ポリゴン）１１に空白となった不明瞭な部分１１ａが存在する場合（図７（ａ））、領域分割によって幾何形状（図７の例では、円柱）１１ｊを抽出する（図７（ｂ））。幾何形状１１ｊと同様に平面１１ｋを抽出する（図７（ｃ）、図７（ｄ））。幾何形状１１ｊにおける平面１１ｋとの間の根元部分のアール１１ｌを作成する（図７（ｅ））。

【0048】

幾何形状１１ｊ、平面１１ｋ、アール１１ｌを点群１１ｍに変換する（図７（ｆ））。点群１１ｍをさらにポリゴン１１ｎに変換する（図７（ｇ））。ポリゴン１１ｎを元のポリゴンとなる３Ｄスキャンデータ１１と重ねて（図７（ｈ））、両者を組み合わせたデータ１１ｏを得る（図７（ｉ））。データ１１ｏに残存する穴埋めを行い（図７（ｊ））、データ１１ｏを全体データに重ねて（図７（ｋ）、空白となった不明瞭な部分１１ａの修復（または再現）が完了する（図７（ｌ））。なお、穴埋めとは、周辺データを整えたうえでノイズを削除することをいう。また、穴埋めは、曲率重視であってもよいし、接線重視であってもよい。また、穴埋めには、幾何形状を抽出した後に必要範囲を点群とし、点群をメッシュ変換したものを使用する。

【0049】

図８および９は、実施形態に係る衛生陶器の設計方法における型類の３Ｄスキャンデータの不明瞭な部分をサーフェスに置き換える手順の一例の説明図である。

【0050】

図８に示す例では、３Ｄスキャンデータ（ポリゴン）１１に空白となった不明瞭な部分１１ａが存在する場合（図８（ａ））、領域分割によって幾何形状のサーフェス１１ｐを抽出する（図８（ｂ））。抽出したサーフェス１１ｐを延長し（図８（ｃ））、３Ｄスキャンデータ１１との境界線１１ｑを生成する（図８（ｄ））。境界線１１ｑに沿って不要なサーフェス１１ｐをカットし、不要なポリゴン１１ｒもカットして（（図８（ｅ）、図８（ｆ））、空白となった不明瞭な部分１１ａの修復（または再現）が完了する（図８（ｇ））。

【0051】

また、角部（エッジ）１１ｓ（図９（ｂ）参照）を出す場合には、図９（ａ）に示すように、交差するポリゴン１１ｔも同様に修復（再現）する。図９（ｂ）に示すように、交差する角部（エッジ）１１ｓは２つのサーフェス１１ｕの交差であるため、鋭いエッジ１１ｓを有するモデルとなる。

【0052】

図２に戻り、実施形態に係る衛生陶器の設計方法では、次いで、３Ｄスキャンデータ１１を位置合わせする工程を行う（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６の工程では、３Ｄスキャンデータ１１を、実際の型類のように位置合わせ（型組み）する。

【0053】

図１０～１２は、実施形態に係る衛生陶器の設計方法における型類１０の３Ｄスキャンデータ１１の位置合わせの説明図である。

【0054】

図１０に示すように、型類１０の３Ｄスキャンデータ１１を位置合わせする場合、衛生陶器の型類１０のである、左右の側型１０ａ，１０ｂ、底型１０ｃ、中型１０ｄ、表裏のリム型１０ｅ，１０ｆの各３Ｄスキャンデータ１１を、３Ｄ上で位置合わせ（型組み）する。型類１０の３Ｄスキャンデータ１１の位置合わせする場合は、型合い面を基準として位置合わせする。なお、型類１０の位置合わせは、底型１０ｃ、右側の側型１０ｂ、左側の側型１０ａ、中型１０ｄ、裏側のリム型１０ｆ、表側のリム型１０ｅの順に行う。

【0055】

３Ｄスキャンデータ１１において型合い面１４を基準とする位置合わせでは、たとえば、設計ソフトが自動で型合い面１４同士の面積が広い部分を優先的に合わせようとするが、実施形態に係る衛生陶器の設計方法では、図１１に示すように、型合い面１４同士が同じ位置になるように組み合わせる。これにより、実際の型類１０の位置合わせ（型組み）を再現することができる。

【0056】

図２に戻り、実施形態に係る衛生陶器の設計方法では、次いで、型類１０のマスターデータを取得する工程を行う（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０７の工程では、上記のように、３Ｄスキャンデータ１１の一部を型類１０の３Ｄサーフェスデータ１２と組み合わせることで、型類１０における幾何形状と自由曲面形状とが混在するマスターデータ１３を取得する。または、型類１０の３Ｄサーフェスデータ１２の一部を３Ｄスキャンデータ１１と組み合わせることで、もしくは、３Ｄスキャンデータに追加することで、型類１０における幾何形状と自由曲面形状とが混在するマスターデータ１３を取得する。

【0057】

次いで、衛生陶器２０（図１２参照）の形状を３Ｄデータとして取得する工程を行う（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０８の工程では、３Ｄスキャンデータ１１を位置合わせすることで、型類１０によって形成される衛生陶器２０の形状を３Ｄデータとして取得する。

【0058】

図１２に示すように、型類１０の３Ｄスキャンデータ１１を位置合わせ（型組み）することで、型に応じた衛生陶器２０の種形状を得ることができる。なお、図中の矢線は、点群の法線方向を示している。

【0059】

図２に戻り、実施形態に係る衛生陶器の設計方法では、次いで、型類１０のマスターデータ１３および衛生陶器２０の形状の３Ｄデータをサーバ１００（図１参照）に格納する工程を行い（ステップＳ１０９）、リバースエンジニアリングを終了する。

【0060】

以上説明したように、衛生陶器の生産において現物となる衛生陶器を再現（リバースエンジニアリング）するために衛生陶器の形状を設計する場合、機械的精度が高くない衛生陶器の形状は、現物（リバースエンジニアリングの対象となる衛生陶器）との誤差が発生する点や、リバースエンジニアリングに要する時間（日数）が長くなる点から、再現困難であるが、実施形態に係る衛生陶器の設計方法によれば、衛生陶器の型類１０について、短時間で高精度の３Ｄデータ化（マスターデータ１３の取得）が可能となる。これにより、短時間で高精度のリバースエンジニアリングが可能となる。

【0061】

また、衛生陶器の型類１０において機械的精度が高い幾何形状と機械的精度が高くない自由曲面形状とを分割する分割ライン１１ｂを生成し、分割ライン１１ｂに基づいて抽出した自由曲面形状のスキャンデータを３Ｄサーフェスデータ１２における自由曲面形状に該当する部分と置き換えることで、型類１０のより高精度の３Ｄデータ化（マスターデータ１３の取得）が可能となる。

【0062】

また、３Ｄスキャンデータ１１を取得する場合に衛生陶器の型類１０をスキャンする３Ｄスキャナ５０が認識できない形状（すなわち、３Ｄスキャナ５０の測定範囲外となる形状であり、たとえば、深過ぎる形状や、狭過ぎる形状）がある場合でも、３Ｄスキャンデータ１１における不明瞭な部分１１ａの近傍の形状を基に不明瞭な部分１１ａを編集することで、マスターデータ１３として使用することができる。この場合、編集可能な範囲は、所定の範囲以下であることが望ましい。

【0063】

また、不明瞭な部分１１ａをサーフェスで作成することで、比較的短い時間で３Ｄスキャンデータ１１における不明瞭な部分の補完が可能となるとともに、補完した３Ｄスキャンデータ１１をマスターデータ１３として使用することができる。

【0064】

また、２以上の型類１０の３Ｄスキャンデータを取得することで、測定不可能な部分を型の反対側のデータで取得することができるようになり、型に応じて衛生陶器の種形状の取得が可能となる。

【0065】

また、マスター型を含む型類１０から生産される衛生陶器（成形品）の形状は、時間の経過と共に収縮して変形するという陶器特有の材料特性によって、実際にスキャンすることが困難であるが、実施形態に係る衛生陶器の設計方法によれば、型類１０の３Ｄスキャンデータ１１を実際の型類のように位置合わせすることで、設計どおりの成形品となる形状を正確に再現することが可能となる。３Ｄスキャンデータ１１を位置合わせする場合は、３Ｄ上で実際の型組みと同じように合わせ、中身の形状のみ分割して組み合わせる。

【0066】

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

【符号の説明】

【0067】

１０ 型類
１１ ３Ｄスキャンデータ
１１ａ 不明瞭な部分
１１ｂ 分割ライン
１２ ３Ｄサーフェスデータ
１３ マスターデータ
２０ 衛生陶器
５０ ３Ｄスキャナ
１００ サーバ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】