JP2965993B2 - 3D information processing device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は３次元情報処理装置、特に入力された３次元
情報を触知可能な情報として出力する３次元情報処理装
置に関するものである。The present invention relates to a three-dimensional information processing apparatus, and more particularly to a three-dimensional information processing apparatus that outputs input three-dimensional information as tactile information.
［従来の技術］ 従来より、視力障害者のための点字、あるいは文字の
表示装置として、表示面から圧電素子の駆動力を利用し
て表示ピンを突出させ、点字、文字その他の３次元情報
を表示する装置が知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a display device of Braille or characters for a visually impaired person, a display pin is projected from a display surface by using a driving force of a piezoelectric element to display Braille, characters, and other three-dimensional information. Display devices are known.
この種の装置においては、上記のように出力変位を得
る手段として圧電素子を用い、変位拡大機構を介して盲
人などが触知できる量まで出力を拡大する方式がとられ
ていた。In this type of apparatus, a method is used in which a piezoelectric element is used as a means for obtaining an output displacement as described above, and the output is expanded to an amount that can be touched by a blind person or the like via a displacement expansion mechanism.
［発明が解決しようとする課題］ 上記のような、従来の表示装置では表示ピンのアクチ
ュエータとして圧電素子が用いられることが多いが、圧
電素子の場合は得られる機械的な変位量が微小であるた
め、素子の変位を拡大する機構が必要であり、表示ピン
の突出量を変えて多段階の３次元情報の表示が難しく、
多くの場合突出または非突出の２値の表示しか行なえな
いものが多い。また、従来の圧電素子を用いた装置では
作動音が大きいという問題があった。[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional display devices as described above, a piezoelectric element is often used as an actuator of a display pin, but in the case of a piezoelectric element, the mechanical displacement obtained is very small. Therefore, it is necessary to provide a mechanism for expanding the displacement of the element, and it is difficult to display multi-dimensional three-dimensional information by changing the amount of protrusion of the display pin.
In many cases, only a binary display of protruding or non-protruding can be performed. In addition, there is a problem that the operation sound is large in the device using the conventional piezoelectric element.
本発明の課題は、以上の問題を解決し、大きな変位量
により多値の３次元情報出力が可能で、しかも静粛な３
次元情報処理装置を提供することにある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to output a multi-valued three-dimensional information with a large displacement amount, and to realize a quiet 3D information.
It is to provide a three-dimensional information processing apparatus.
［課題を解決するための手段］ 以上の課題を解決するために、本発明においては、 マトリクス状に配置され、各々が所定の液体により満
たされたそれぞれ独立な圧力室と連結され、当該圧力室
の内圧に応じてそれぞれが独立な多段階の突出量で突出
可能な複数の出力軸と、 複数の３次元位置情報を入力する入力手段と、 前記複数の３次元位置情報の各々につき、それぞれの
水平位置情報に対応する位置に配置された出力軸を前記
複数の出力軸より選択し、当該選択された出力軸に連結
した圧力室内部の液体を加熱するための駆動エネルギー
を、それぞれの垂直位置情報に基づいて演算する演算手
段と、 前記複数の圧力室内部を大気から遮断した状態で、各
圧力室内部の液体をそれぞれにつき前記演算手段で演算
された前記駆動エネルキーで加熱して内圧を上昇させ、
当該圧力室と連結された出力軸をそれぞれの駆動エネル
ギーに応じた多段階の突出量で突出させることで、前記
複数の出力軸によって３次元形状を形成させるととも
に、前記圧力室内部を大気と接触させて当該圧力室と連
結された出力軸を初期位置に復帰させる制御手段とを具
備した構成を採用した。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, in the present invention, the pressure chambers are arranged in a matrix and connected to independent pressure chambers each filled with a predetermined liquid. A plurality of output shafts capable of projecting at independent multi-step projection amounts in accordance with the internal pressure of the plurality of input shafts; an input means for inputting a plurality of three-dimensional position information; An output shaft arranged at a position corresponding to the horizontal position information is selected from the plurality of output shafts, and drive energy for heating the liquid in the pressure chamber connected to the selected output shaft is set at each vertical position. Calculating means for calculating based on the information; and the drive energy calculated by the calculating means for each of the liquids in each of the pressure chambers in a state where the plurality of pressure chambers are isolated from the atmosphere. Heated to raise the internal pressure,
By projecting the output shaft connected to the pressure chamber with a multi-step projection amount according to each drive energy, a three-dimensional shape is formed by the plurality of output shafts, and the inside of the pressure chamber is brought into contact with the atmosphere. And a control unit for returning the output shaft connected to the pressure chamber to the initial position.
［実施例］ 以下、図面に示す実施例に基づき、本発明を詳細に説
明する。ここでは、３次元情報を読み取り、触知情報と
して出力する３次元情報処理装置を例示する。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples shown in the drawings. Here, a three-dimensional information processing apparatus that reads three-dimensional information and outputs it as tactile information is exemplified.
第１図、第２図に本発明を採用した３次元表示装置の
構造を示す。第１図は装置の制御系を、また第２図は装
置の外観を示している。1 and 2 show the structure of a three-dimensional display device employing the present invention. FIG. 1 shows the control system of the apparatus, and FIG. 2 shows the appearance of the apparatus.
まず、出力系について説明する。 First, the output system will be described.
両図において符号101は出力装置の筐体で、出力変位
軸群110がその外表面にマトリックス状に配置されてい
る。出力軸110はその各々の出力軸の高さ変位を独立し
て制御できるようになっている。なお、図において、
ｉ、ｊは出力軸110が形成するマトリックスの行および
列の位置を示している。In both figures, reference numeral 101 denotes a housing of the output device, and an output displacement shaft group 110 is arranged in a matrix on the outer surface thereof. The output shaft 110 can independently control the height displacement of each output shaft. In the figure,
i and j indicate the positions of the rows and columns of the matrix formed by the output shaft 110.
出力軸110は第２図の筐体201から入力された対象物20
5の形状に関する３次元情報を表示すべく後述の制御系
により駆動される。The output shaft 110 is the object 20 input from the housing 201 of FIG.
It is driven by a control system described later to display three-dimensional information on the shape of No. 5.
出力軸110の筐体101上には２つの操作手段が設けられ
ており、まず、符号102はリセットボタンで、出力軸110
を全て同時に初期位置に復帰させるためのものである。
さらに、符号104は後述の表示モードを切り変えるため
のモードスイッチで、スライドスイッチなどから構成さ
れる。Two operation means are provided on the housing 101 of the output shaft 110. First, reference numeral 102 denotes a reset button,
Are simultaneously returned to the initial position.
Further, reference numeral 104 denotes a mode switch for switching a display mode, which will be described later, and includes a slide switch and the like.
次に入力系について説明する。 Next, the input system will be described.
第２図において、符号201は入力手段（第１図の符号2
00）の筐体で、対象物205の形状を読み取るためのＺエ
ンコーダ204を有する。Ｚエンコーダ204は腕203により
Ｚ軸方向に摺動可能に支持され、対象物205の高さ方向
に関する３次元情報を読み取る。In FIG. 2, reference numeral 201 denotes input means (reference numeral 2 in FIG. 1).
00), a Z encoder 204 for reading the shape of the object 205 is provided. The Z encoder 204 is supported by the arm 203 so as to be slidable in the Z-axis direction, and reads three-dimensional information on the height direction of the object 205.
腕203は筐体201上にXYテーブル202を介して支持され
ており、入力時にはあらかじめ定められたパターンにし
たがって腕203がＸおよびＹ軸方向に移動され、これに
よりＺエンコーダ204により対象物205が走査され、その
高さ情報が入力される。The arm 203 is supported on the housing 201 via an XY table 202, and at the time of input, the arm 203 is moved in the X and Y axis directions according to a predetermined pattern, whereby the object 205 is moved by the Z encoder 204. It is scanned and its height information is entered.
第１図の制御系は、第２図の筐体201ないし筐体101の
内部に収容される。The control system shown in FIG. 1 is housed inside the housings 201 to 101 shown in FIG.
図示のように、制御系は入力手段200と、表示出力手
段100の間の演算装置11および制御装置12により構成さ
れる。第２図における符号103は、演算装置11と入力装
置200間、あるいは制御装置12および出力装置100間の信
号線を含むケーブルである。As shown, the control system includes an arithmetic unit 11 and a control unit 12 between the input unit 200 and the display output unit 100. Reference numeral 103 in FIG. 2 denotes a cable including a signal line between the arithmetic device 11 and the input device 200 or between the control device 12 and the output device 100.
演算装置11はマイクロプロセッサなどにより構成さ
れ、ROM11aに格納された制御プログラムに応じて入力装
置200からアドレス情報（第２図のＸおよびＹ軸方向に
沿ったＺエンコーダ204の走査位置に関する情報）およ
びそのアドレスにおけるＺエンコーダ204のレベル情報
（高さ、つまり第２図のＺ軸方向に関する情報）を入力
し、出力装置10を制御可能な情報に変換し、制御装置12
に入力する。The arithmetic unit 11 is composed of a microprocessor or the like, and receives address information (information on the scanning position of the Z encoder 204 along the X and Y axes directions in FIG. 2) from the input device 200 according to a control program stored in the ROM 11a. The level information (height, that is, information on the Z-axis direction in FIG. 2) of the Z encoder 204 at that address is input, and the output device 10 is converted into controllable information.
To enter.
制御装置12は演算装置11からの入力情報に基づき出力
装置100の出力軸110を制御し、入力された３次元情報を
表示出力させる。The control device 12 controls the output shaft 110 of the output device 100 based on the input information from the arithmetic device 11, and displays and outputs the input three-dimensional information.
次に出力系の構造を詳細に説明する。 Next, the structure of the output system will be described in detail.
本実施例では、出力軸110として従来の圧電素子によ
る駆動手段ではなく、液体の温度変化に応じた圧力変化
を利用した駆動手段を用いている。第３図（Ａ）〜
（Ｃ）に出力軸110の駆動機構を詳細に示す。In this embodiment, as the output shaft 110, a driving unit using a pressure change according to a temperature change of the liquid is used instead of a driving unit using a conventional piezoelectric element. Fig. 3 (A)-
(C) shows the drive mechanism of the output shaft 110 in detail.
第３図（Ａ）〜（Ｃ）において、符号２は駆動機構を
支持する基板で、この基板２上には端子2cからの通電に
よって発熱する発熱体2aが設けられており、またこれら
は絶縁層2bによって表面が覆われている。3 (A) to 3 (C), reference numeral 2 denotes a substrate for supporting a driving mechanism, on which a heating element 2a which generates heat by energization from a terminal 2c is provided. The surface is covered by the layer 2b.
符号３は凹部3aを有する構造体であり、その一部に孔
3c、3dを有し、その上端部は上部構造体１の孔部1aに挿
通している。孔1aには、出力軸110が上下方向に摺動可
能に嵌合されている。出力軸110は、バネ８により図の
下方に付勢されている。Reference numeral 3 denotes a structure having a concave portion 3a, a part of which has a hole.
3c and 3d, the upper end of which is inserted into the hole 1a of the upper structure 1. The output shaft 110 is fitted in the hole 1a so as to be slidable in the vertical direction. The output shaft 110 is urged downward by a spring 8 in the figure.
上部構造体１、基板２、構造体３はそれぞれの接合部
が密閉性を保ち、凹部3aには図中の符号Ｌで示す位置ま
で油類などの液体１を封入してあり、かつ可動な部材
（出力軸110、制御板４）などの動作時にも挿通孔以外
から気体がもれないように構成されている。The upper structure 1, the substrate 2, and the structure 3 have their joints kept hermetically sealed, and the concave portion 3a is filled with a liquid 1 such as oil up to the position indicated by the symbol L in the figure, and is movable. Even when the members (output shaft 110, control plate 4) and the like are operated, the gas is not leaked from portions other than the insertion holes.
出力装置は第３図（Ａ）〜（Ｃ）の態位で用いられる
ものとし、図示のように凹部3aの液体１の上部位置は気
室3bとなっている。The output device is used in the positions shown in FIGS. 3A to 3C, and the upper portion of the liquid 1 in the concave portion 3a is an air chamber 3b as shown.
符号４は制御板で、バネ９に抗してガイド５および６
に案内されて第３図（Ｃ）の左右方向に移動可能であ
り、制御板４の位置はその孔4a、4bが前記孔3c、3dと整
列する位置と、互いに密閉関係となる位置との間で制御
可能である。Reference numeral 4 denotes a control plate, which guides 5 and 6 against a spring 9.
3 (C), and the position of the control plate 4 is determined by a position where the holes 4a and 4b are aligned with the holes 3c and 3d and a position where the holes 4a and 4b are in a sealing relationship with each other. Controllable between.
発熱体2aに通電を行なうと液体が沸騰して泡が発生
し、気室3bの内圧が上昇して、出力軸110が符号7Aの位
置からバネ８の付勢力に抗して符号7Bの位置（第３図
（Ｂ））まで変位する。When the heating element 2a is energized, the liquid boils and bubbles are generated, the internal pressure of the air chamber 3b rises, and the output shaft 110 moves from the position of 7A to the position of 7B against the urging force of the spring 8. (FIG. 3B).
出力軸のリセットに際しては、不図示のソレノイドな
どを用いて制御板４をバネ９に抗して第３図（Ｃ）中左
方向に変位させ、孔3c、4aおよび孔3d、4bを互いに連通
させることによって気室3bの内圧が大気圧まで減圧さ
れ、7Bから7Aの位置まで初期復帰する。それとともに密
閉液体も周囲の液体と連通・熱交換を行なう。When resetting the output shaft, the control plate 4 is displaced leftward in FIG. 3C against the spring 9 using a solenoid (not shown) or the like, and the holes 3c and 4a and the holes 3d and 4b communicate with each other. By doing so, the internal pressure of the air chamber 3b is reduced to the atmospheric pressure, and the air chamber 3b returns to the initial position from 7B to 7A. At the same time, the sealed liquid communicates with the surrounding liquid and exchanges heat.
各出力軸110（i,j）の出力変位の大きさは、各々の出
力軸に対応する発熱体部2a（i,j）への通電エネルギー
量に依存する、たとえば電圧を一定にすれば、その通電
時間を各々に対応させたタイマへのデータ量によって制
御することができる。The magnitude of the output displacement of each output shaft 110 (i, j) depends on the amount of energy supplied to the heating element 2 a (i, j) corresponding to each output shaft. For example, if the voltage is constant, The energization time can be controlled by the amount of data to the corresponding timer.
上記の出力系の構成から明らかになるように、第１図
の演算装置11は、入力装置200から入力されるＸ、Ｙ軸
方向に関するアドレス情報に応じて出力すべき出力軸11
0を選定し、腕203の高さに対応したレベル情報（Ｚ軸方
向に関する情報）に応じて出力軸110の各発熱体の駆動
エネルギー（駆動時間または駆動電力など）を決定すべ
く演算を行なうように構成され、また、制御装置12は与
えられた出力軸110の選定情報および駆動エネルギーに
関する情報に応じて実際の発熱体駆動を行なうものとな
る。As will be apparent from the configuration of the output system, the arithmetic unit 11 shown in FIG. 1 has an output shaft 11 to be output according to the address information in the X and Y directions input from the input device 200.
0 is selected, and an operation is performed to determine the drive energy (drive time or drive power) of each heating element of the output shaft 110 according to the level information (information on the Z-axis direction) corresponding to the height of the arm 203. In addition, the control device 12 performs actual heating element driving in accordance with given selection information of the output shaft 110 and information on driving energy.
次に以上の構成における動作につき第４図（Ａ）のフ
ローチャートを参照して説明する。第４図（Ａ）は第１
図の演算装置11の制御プログラムを示したもので、図示
の手順は演算装置11に接続されたROM11aに格納される。Next, the operation of the above configuration will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 4 (A) shows the first
The figure shows a control program for the arithmetic unit 11, and the illustrated procedure is stored in the ROM 11a connected to the arithmetic unit 11.
ここでは、第４図（Ｂ）に示すように（０、０）〜
（ｍ、ｎ）の座標範囲を持つ入力領域が設定されてお
り、座標（ｉ、ｊ）に対応した出力軸110の発熱体2aの
駆動条件がＺエンコーダ204により読み取られたＺ座標
に応じて決定されるものとする。Here, as shown in FIG. 4B, (0, 0) to
An input area having a coordinate range of (m, n) is set, and the driving condition of the heating element 2a of the output shaft 110 corresponding to the coordinates (i, j) is determined according to the Z coordinate read by the Z encoder 204. Shall be determined.
入出力はリセットボタン102の押下により開始され
る。これにより、まず第４図（Ａ）のステップS1におい
て、X,Yのアドレスを、出力軸110の行、列方向の番号
ｉ、ｊと対応させた後、ステップS2においてＺエンコー
ダ204の出力値を入力し、さらにステップS3において位
置（i,j）に対応する出力軸110の発熱体2aへの通電時間
Ｔを決定する。Input / output is started when the reset button 102 is pressed. Thereby, first, in step S1 of FIG. 4A, the X and Y addresses are made to correspond to the numbers i and j in the row and column directions of the output shaft 110, and then in step S2 the output value of the Z encoder 204 is Is input, and the energizing time T to the heating element 2a of the output shaft 110 corresponding to the position (i, j) is determined in step S3.
ステップS4〜S6では、不図示のモータによってXYテー
ブル202をＸ方向に所定分解能に対応した距離だけ移動
する。このときの移動量は閉ループ制御により制御され
る。In steps S4 to S6, the XY table 202 is moved in the X direction by a distance corresponding to a predetermined resolution by a motor (not shown). The movement amount at this time is controlled by closed loop control.
すなわち、ステップS4において、XYテーブル202を移
動させた後、ステップS5においてXYテーブル202内部に
設けられたエンコーダによりＸ方向の移動量を検出し、
次にステップS6において所定量の移動が行なわれたかど
うかを判定する。That is, after moving the XY table 202 in step S4, the moving amount in the X direction is detected by an encoder provided inside the XY table 202 in step S5,
Next, in step S6, it is determined whether a predetermined amount of movement has been performed.
Ｘ軸方向の移動が終了すると、ステップS7においてＺ
エンコーダ204により対象物205のＺ軸方向の高さを検出
する。When the movement in the X-axis direction is completed, in step S7, Z
The height of the object 205 in the Z-axis direction is detected by the encoder 204.
ステップS8では、現在読み取り中のX,Y座標に対応し
た行、列（i,j）に対応した出力軸110の発熱体の駆動時
間Ｔを決定する。In step S8, the drive time T of the heating element of the output shaft 110 corresponding to the row and column (i, j) corresponding to the currently read X, Y coordinates is determined.
ステップS9では、XYテーブル202のＸエンコーダの出
力を読み取り、ステップS10においてこの値を所定値ｍ
と比較することによりＸ軸方向に所定距離の走査を行な
ったかどうかを判定する。In step S9, the output of the X encoder of the XY table 202 is read, and in step S10, this value is set to a predetermined value m.
Then, it is determined whether or not the scanning has been performed at a predetermined distance in the X-axis direction by comparing with.
ステップS10が否定された場合には、ステップS4に戻
り上記の動作を繰り返す。If step S10 is denied, the process returns to step S4 and repeats the above operation.
ステップS10が肯定された場合には、ステップS11に移
行し、XYテーブル202を次の走査行に移動する。すなわ
ち、XYテーブル202をＹ軸方向に所定分解能に対応する
量だけ移動する。このとき、Ｘ軸方向の場合と同様にエ
ンコーダを用いて閉ループ制御を行なってもよい。When step S10 is affirmed, the process proceeds to step S11, and the XY table 202 is moved to the next scan line. That is, the XY table 202 is moved in the Y-axis direction by an amount corresponding to the predetermined resolution. At this time, the closed loop control may be performed using an encoder as in the case of the X-axis direction.
ステップS12ではＹ軸方向に所定距離（ｎ）の走査を
行なったかどうかを判定し、このステップが否定された
場合にはステップS4からの制御を繰り返す。In step S12, it is determined whether or not scanning has been performed for a predetermined distance (n) in the Y-axis direction. If this step is denied, the control from step S4 is repeated.
以上のようにして、（ｊ＋1,j），（ｊ＋2,j）…とＸ
エンコーダデータが変化した時のＺエンコーダ入力に応
じてそれぞれのタイマデータを設定する。座標が（m,
j）に達したらX,Yモータを駆動し、（i,j＋１）から同
様に順次走査を行なってＺデータを得、X,Y座標が（m,
n）に達したら入力を停止する。As described above, (j + 1, j), (j + 2, j).
Each timer data is set according to the Z encoder input when the encoder data changes. If the coordinates are (m,
After reaching (j), the X and Y motors are driven, and scanning is sequentially performed in the same manner from (i, j + 1) to obtain Z data, and the X and Y coordinates become (m,
Stop input when n) is reached.
このようにして、入力された３次元座標データが出力
データに対応づけられる。In this way, the input three-dimensional coordinate data is associated with the output data.
出力軸110による出力処理は、以上の走査中に逐次行
なってもよいし、あるいは個々のアドレス（i,j）に対
応するデータをいったんメモリに格納した後、全出力群
軸を一括して同時出力するようにしてもよい。この場合
の逐次／一括のモード切換は、切換スイッチ104によっ
て切り替えればよい。また、前述のように、出力軸110
（i,j）の初期位置設定はリセットボタン102を操作し、
不図示の連動機構を介して各出力軸群の制御板４を駆動
することによって行なう。The output processing by the output shaft 110 may be performed sequentially during the above scanning, or, after the data corresponding to each address (i, j) is temporarily stored in the memory, all the output group axes are collectively simultaneously processed. You may make it output. In this case, the sequential / collective mode switching may be performed by the changeover switch 104. Also, as described above, the output shaft 110
To set the initial position of (i, j), operate the reset button 102,
This is performed by driving the control plate 4 of each output shaft group via an interlock mechanism (not shown).
以上の実施例によれば、圧力室内の液体を加熱しこの
圧力室内の圧力変化により出力軸を変位させるアクチュ
エータをマトリクス状に配置した出力手段を３次元情報
の出力に用いているので、アクチュエータ出力軸の大き
な変位量により多値の３次元情報の出力が可能で、静粛
な３次元情報処理装置を提供することができる。また、
上記実施例のように、物体の形状にかかわる３次元情報
を入力する手段と組合せることにより、読み取った３次
元情報を出力することができる。According to the above embodiment, the output means in which the liquid in the pressure chamber is heated and the output shaft is displaced by the pressure change in the pressure chamber and arranged in a matrix is used for the output of the three-dimensional information. A multi-valued three-dimensional information can be output by a large displacement of the shaft, and a quiet three-dimensional information processing apparatus can be provided. Also,
By combining with the means for inputting the three-dimensional information related to the shape of the object as in the above embodiment, the read three-dimensional information can be output.
なお、以上では、物体の形状を読み取る入力装置を例
示したが、本発明の出力装置は磁気ディスク、通信回線
などの媒体を介して入力された３次元情報の出力などに
も使用できるのはいうまでもない。Although an input device for reading the shape of an object has been described above, the output device of the present invention can also be used for outputting three-dimensional information input via a medium such as a magnetic disk or a communication line. Not even.
［発明の効果］ 以上説明した通り、本発明によれば、３次元情報処理
装置に、マトリクス状に配置され、各々が所定の液体に
より満たされたそれぞれ独立な圧力室と連結され、当該
圧力室の内圧に応じてそれぞれが独立な多段階の突出量
で突出可能な複数の出力軸と、複数の３次元位置情報を
入力する入力手段と、前記複数の３次元位置情報の各々
につき、それぞれの水平位置情報に対応する位置に配置
された出力軸を前記複数の出力軸より選択し、当該選択
された出力軸に連結した圧力室内部の液体を加熱するた
めの駆動エネルギーを、それぞれの垂直位置情報に基づ
いて演算する演算手段と、前記圧力室内部を大気から遮
断した状態で、各圧力室内部の液体をそれぞれにつき前
記演算手段で演算された前記駆動エネルギーで加熱して
内圧を上昇させ、当該圧力室と連結された出力軸をそれ
ぞれの駆動エネルギーに応じた多段階の突出量で突出さ
せることで、前記複数の出力軸によって３次元形状を形
成させるとともに、前記圧力室内部を大気と接触させて
当該圧力室と連結された出力軸を初期位置に復帰させる
制御手段とを有する構成を採用している。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the three-dimensional information processing apparatus is connected to independent pressure chambers, each of which is arranged in a matrix and is filled with a predetermined liquid. A plurality of output shafts, each of which can be projected at an independent multi-step projection amount in accordance with the internal pressure of the plurality of input shafts; an input means for inputting a plurality of three-dimensional position information; An output shaft arranged at a position corresponding to the horizontal position information is selected from the plurality of output shafts, and drive energy for heating the liquid in the pressure chamber connected to the selected output shaft is set at each vertical position. Calculating means for calculating based on the information; and heating the liquid in each of the pressure chambers with the driving energy calculated by the calculating means for each of the liquids in the pressure chamber while keeping the inside of the pressure chamber from the atmosphere. Is raised, and the output shaft connected to the pressure chamber is protruded with a multi-step protruding amount according to the respective drive energy, so that the plurality of output shafts form a three-dimensional shape, and the inside of the pressure chamber is formed. And a control unit for returning the output shaft connected to the pressure chamber to the initial position by bringing the output shaft into contact with the atmosphere.
これにより、マトリクス状に配置され、各々が所定の
液体により満たされたそれぞれ独立な圧力室と連結され
た複数の出力軸の中から、入力された複数の３次元位置
情報の各々につき、それぞれの水平位置情報に対応する
位置に配置された出力軸を選択し、当該選択された出力
軸に連結した圧力室内部の液体を加熱するための駆動エ
ネルギーを、それぞれの垂直位置情報に基づいて演算
し、前記圧力室内部を大気から遮断した状態で、各圧力
室内部の液体をそれぞれにつき演算された前記駆動エネ
ルギーで加熱して内圧を上昇させ、当該圧力室と連結さ
れた出力軸をそれぞれの駆動エネルギーに応じた多段階
の突出量で突出させるようにしたので、前記複数の出力
軸を多段階の突出量で突出させることで、３次元形状を
形成することができるという効果がある。Thus, from among a plurality of output shafts arranged in a matrix and connected to independent pressure chambers each filled with a predetermined liquid, each of a plurality of input three-dimensional position information, An output shaft disposed at a position corresponding to the horizontal position information is selected, and drive energy for heating the liquid inside the pressure chamber connected to the selected output shaft is calculated based on the respective vertical position information. In a state where the inside of the pressure chamber is isolated from the atmosphere, the liquid in each pressure chamber is heated by the drive energy calculated for each to increase the internal pressure, and the output shaft connected to the pressure chamber is driven. Since the projections are made to protrude in multiple stages according to the energy, a three-dimensional shape can be formed by projecting the plurality of output shafts in multiple stages. There is an effect that.
また、圧力室内部を大気から遮断した状態で、各圧力
室内部の液体をそれぞれにつき演算された前記駆動エネ
ルギーで加熱して内圧を上昇させ、当該圧力室と連結さ
れた出力軸をそれぞれの駆動エネルギーに応じた多段階
の突出量で突出させるようにしたので、多段階、かつ従
来の圧電素子などによるものよりも大きな可変の出力軸
の突出量を低コストかつ低騒音で容易に得ることができ
る。Further, in a state where the inside of the pressure chamber is shielded from the atmosphere, the liquid in each pressure chamber is heated by the drive energy calculated for each to increase the internal pressure, and the output shaft connected to the pressure chamber is driven by each. Since the projection is made in multiple steps according to the energy, it is possible to easily obtain a multi-step, variable output shaft projection that is larger than that of conventional piezoelectric elements at low cost and with low noise. it can.
さらに、圧力室内部を大気と接触させて当該圧力室と
連結された出力軸を初期位置に復帰させるようにしたの
で、出力軸の初期位置への復帰が高速に実現できる。Further, since the output shaft connected to the pressure chamber is returned to the initial position by bringing the inside of the pressure chamber into contact with the atmosphere, the output shaft can be returned to the initial position at high speed.
第１図は本発明を採用した３次元情報処理装置の構成を
示すブロック図、第２図は第１図の装置の外観を示した
説明図、第３図（Ａ）は第１図の装置の静圧アクチュエ
ータの断面図、第３図（Ｂ）は第３図（Ａ）のａ−ａ′
線に沿った断面図、第３図（Ｃ）は第１図の装置の静圧
アクチュエータの側面図、第４図（Ａ）は第１図の装置
の入出力シーケンスを示したフローチャート図、第４図
（Ｂ）は入出力データの対応を示した説明図である。 １……上部構造体、２……基板 2a……発熱体、３……構造体 3a……凹部、４……制御板 3b〜3d、4b〜4d……孔 ５……ガイド部材、６……ガイド部材 ８、９……バネ、11……演算装置 12……制御装置、100……出力装置 101、201……筐体 102……リセットボタン 103……ケーブル、104……モードスイッチ 110……出力軸、202……XYテーブル 203……腕、204……Ｚエンコーダ 205……対象物FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a three-dimensional information processing apparatus adopting the present invention, FIG. 2 is an explanatory view showing the appearance of the apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 3 (A) is the apparatus shown in FIG. 3 (B) is a sectional view of the static pressure actuator of FIG. 3 (A).
FIG. 3 (C) is a side view of the hydrostatic actuator of the apparatus of FIG. 1, FIG. 4 (A) is a flowchart showing an input / output sequence of the apparatus of FIG. 1, and FIG. FIG. 4B is an explanatory diagram showing correspondence between input and output data. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Upper structure, 2 ... Substrate 2a ... Heating element, 3 ... Structure 3a ... Depression, 4 ... Control plates 3b-3d, 4b-4d ... Hole 5 ... Guide member, 6 ... … Guide members 8, 9… Spring, 11… Computing device 12… Control device, 100… Output device 101, 201… Case 102… Reset button 103… Cable, 104… Mode switch 110… … Output shaft, 202… XY table 203… Arm, 204… Z encoder 205 …… Object
フロントページの続き (72)発明者 岸野 斉 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 清松 智 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−88776（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H04R 23/00 G09B 21/00 - 21/06 Continued on the front page (72) Inventor Hitoshi Kishino 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Satoshi Kiyomatsu 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (56) References JP-A-58-88776 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H04R 23/00 G09B 21/00-21/06
Claims (2)
体により満たされたそれぞれ独立な圧力室と連結され、
当該圧力室の内圧に応じてそれぞれが独立な多段階の突
出量で突出可能な複数の出力軸と、 複数の３次元位置情報を入力する入力手段と、 前記複数の３次元位置情報の各々につき、それぞれの水
平位置情報に対応する位置に配置された出力軸を前記複
数の出力軸より選択し、当該選択された出力軸に連結し
た圧力室内部の液体を加熱するための駆動エネルギー
を、それぞれの垂直位置情報に基づいて演算する演算手
段と、 前記複数の圧力室内部を大気から遮断した状態で、各圧
力室内部の液体をそれぞれにつき前記演算手段で演算さ
れた前記駆動エネルキーで加熱して内圧を上昇させ、当
該圧力室と連結された出力軸をそれぞれの駆動エネルギ
ーに応じた多段階の突出量で突出させることで、前記複
数の出力軸によって３次元形状を形成させるとともに、
前記圧力室内部を大気と接触させて当該圧力室と連結さ
れた出力軸を初期位置に復帰させる制御手段とを具備し
たことを特徴とする３次元情報処理装置。A plurality of pressure chambers arranged in a matrix and each filled with a predetermined liquid;
A plurality of output shafts, each of which can project in an independent multi-step projection amount according to the internal pressure of the pressure chamber; an input means for inputting a plurality of three-dimensional position information; An output shaft arranged at a position corresponding to each horizontal position information is selected from the plurality of output shafts, and drive energy for heating the liquid in the pressure chamber connected to the selected output shaft is respectively determined. Calculating means for calculating based on the vertical position information of the plurality of pressure chambers, and in a state where the plurality of pressure chambers are shielded from the atmosphere, the liquid in each of the pressure chambers is heated by the drive energy calculated by the calculating means for each. By increasing the internal pressure and projecting the output shaft connected to the pressure chamber with multi-stage protrusion amounts according to the respective drive energies, a three-dimensional shape is formed by the plurality of output shafts. Rutotomoni,
A three-dimensional information processing apparatus, comprising: a control unit configured to bring an inside of the pressure chamber into contact with the atmosphere and return an output shaft connected to the pressure chamber to an initial position.
当該物体表面上の複数の点の３次元位置情報を入力する
ことを特徴とする請求項１記載の３次元情報処理装置。2. The input means scans a three-dimensional object,
The three-dimensional information processing apparatus according to claim 1, wherein three-dimensional position information of a plurality of points on the surface of the object is input.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9623889A JP2965993B2 (en) | 1989-04-18 | 1989-04-18 | 3D information processing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9623889A JP2965993B2 (en) | 1989-04-18 | 1989-04-18 | 3D information processing device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02276400A JPH02276400A (en) | 1990-11-13 |
| JP2965993B2 true JP2965993B2 (en) | 1999-10-18 |
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ID=14159655
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
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-
1989
- 1989-04-18 JP JP9623889A patent/JP2965993B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02276400A (en) | 1990-11-13 |
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