CN111267335B - 信息处理装置以及计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于将以体素形式表示造型物的造型物数据转换成可在使用与所述体素不同的尺寸的体素的造型装置中利用的可造型数据的信息处理装置以及计算机可读存储介质。单元信息计算部使用被存储在基础数据存储部中的考虑了邻接体素间的材料的混合的模型的信息等，对包含多个造型体素的立方体的造型单元的物性值进行分析，并计算包含多个造型单元的高级别的造型单元的物性值，且将所计算的各造型单元的物性值及构成所述造型单元的体素的材料的信息登记在单元信息DB中。单元替换部将造型物数据的体素群替换成具有与这些体素群同等的尺寸、同等的物性值的造型单元。分辨率转换部将替换后的造型物数据中所包含的各造型单元分解成对各个设定了材料的造型体素。

Description

信息处理装置以及计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及一种信息处理装置以及计算机可读存储介质。
背景技术
3D打印机(立体印刷机)等立体造型装置正在普及。作为3D打印机用的数据形式，例如广泛地使用如标准三角语言(Standard Triangulated Language，STL)形式或3DS形式那样，以多边形的网格表达来记述立体形状的形式。
另外，申请人等提出了以体素(voxel)表达来记述利用3D打印机进行造型的立体的模型的“FAV(FAbricatable Voxel)”这一数据形式(非专利文献1)。FAV形式使体素具有颜色、材质、与其他体素的连结强度等各种属性，由此可表达立体形状以外的各种特性。
专利文献1中所公开的生成关于材料的拓扑结构(topology)的方法包括使用计算机对材料的一个或多个材料特性进行参数化的步骤、及基于参数化来生成关于材料的拓扑结构的步骤，进行参数化的步骤包括通过限定表示所述材料的重复微小结构，而对一个或多个包含屈服强度、破坏强度、硬度的强度相关的材料特性进行参数化的步骤，及执行一个或多个虚拟试验的步骤，各虚拟试验针对使用不同的微小结构的所述材料模拟至少一个领域的实际的应用。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本专利特开2013-65326号公报
[非专利文献]
非专利文献1：高桥智也、藤井雅彦，"实现世界最高水平的表达力的下一代3D打印用数据格式“FAV(FAbricatable Voxel)”"，[在线(online)]，富士施乐技术报告(FujiXerox Technical Report)，No.26，2017，[2018年9月21日检索]，国际互联网＜URL：https://www.fujixerox.co.jp/company/technical/tr/2017/pdf/s_07.pdf＞
发明内容
[发明所要解决的问题]
当已考虑在机种不同的各种造型装置中利用体素形式的造型物数据时，可能产生造型物数据的体素的尺寸与造型装置的体素的尺寸不一致的情况。在利用造型装置对造型物数据进行造型时，必须将造型物数据朝造型装置的体素单位的数据进行分辨率转换。所述分辨率转换必须以尽可能减少造型物的各部分的物性值的变化的方式进行，但之前未提出用于所述分辨率转换的方式。
本发明的目的在于提供一种用于将以体素形式表示造型物的造型物数据转换成可在使用与所述体素不同的尺寸的体素的造型装置中利用的可造型数据的装置。
[解决问题的技术手段]
技术方案1的发明是一种信息处理装置，其包括：存储部件，针对集合多个作为造型装置的造型的单位的造型体素来构成的各造型单元，存储可确定构成所述造型单元的各造型体素分别包含多种材料中的哪一种的确定信息、及所述造型单元的物性值；取得部件，取得将三维造型物作为数据体素的集合来表达的造型物数据；以及转换部件，将所述造型物数据内的所述数据体素、或包含多个所述数据体素的数据单元替换成具有与所述数据体素或所述数据单元的物性值同等的物性值的所述造型单元，由此将所述造型物数据转换成作为所述造型体素的集合的可造型数据。
技术方案2的发明是技术方案1中记载的信息处理装置，其还包括计算部件，所述计算部件针对所述各造型单元，使用反映了构成所述造型单元的多个造型体素彼此已结合的状态、及这些造型体素各自的材料的结构分析模型，计算所述造型单元的所述物性值，且在所述存储部件中，针对所述各造型单元，存储由所述计算部件所计算的所述造型单元的所述物性值。
技术方案3的发明是技术方案2中记载的信息处理装置，其中所述计算部件针对在所述造型单元的同一体素层内相互邻接的造型体素，将包含这些造型体素的材料彼此已混合的混合区域的模型用作所述结构分析模型来进行分析。
技术方案4的发明是技术方案2或技术方案3中记载的信息处理装置，其中所述计算部件针对在所述造型单元内的体素层间或体素行间相互邻接的造型体素，将设定了表示对应于这些造型体素的材料的组合的粘接状态的边界条件的模型用作所述结构分析模型来进行分析。
技术方案5的发明是技术方案2～技术方案4的任一项中记载的信息处理装置，其中所述计算部件针对所述造型单元内的各造型体素，将反映了对应于所述造型体素的材料与硬化用能量的在照射方向上的深度的组合的硬化度的分布的模型用作所述结构分析模型来进行分析。
技术方案6的发明是技术方案2～技术方案5的任一项中记载的信息处理装置，其中所述计算部件使用所述造型单元的所述结构分析模型进行均质化分析，由此计算所述造型单元的物性值。
技术方案7的发明是技术方案2～技术方案6的任一项中记载的信息处理装置，其中在所述造型单元中，有包含第一规定个数的所述造型体素的1级造型单元、及包含第k(其中，k为2以上的整数)规定个数的(k－1)级造型单元的k级造型单元，且所述计算部件使用反映了构成所述k级造型单元的第k规定个数的(k－1)级造型单元已结合的状态、及这些(k－1)级造型单元各自的物性值的结构分析模型进行分析，由此计算所述k级造型单元的物性值。
技术方案8的发明是技术方案7中记载的信息处理装置，其中当在与所述数据体素同等的尺寸的n级(n为1以上的整数)造型单元中不存在具有与所述数据体素同等的物性值的造型单元时，所述转换部件针对与(n+1)级造型单元同等的尺寸的数据单元，从所述存储部件中搜索具有与所述数据单元的物性值同等的物性值的(n+1)级造型单元，并将所述数据单元替换成通过所述搜索所找到的(n+1)级造型单元。
技术方案9的发明是技术方案8中记载的信息处理装置，其中当针对与所述(n+1)级造型单元同等的尺寸的数据单元，未找到具有与所述数据单元的物性值同等的物性值的(n+1)级造型单元时，所述转换部件针对与(n+2)级造型单元同等的尺寸的数据单元，从所述存储部件中搜索具有与所述数据单元的物性值同等的物性值的(n+2)级造型单元，并将所述数据单元替换成通过所述搜索所找到的(n+2)级造型单元。
技术方案10的发明是技术方案1～技术方案9的任一项中记载的信息处理装置，其中所述转换部件将针对所述造型物数据的所述替换的结果中所包含的所述造型单元的各个分解成构成所述造型单元的所述造型体素，由此生成所述可造型数据。
技术方案11的发明是一种计算机可读存储介质，其存储有使计算机作为如下的部件发挥功能的程序：存储部件，针对集合多个作为造型装置的造型的单位的造型体素来构成的各造型单元，存储可确定构成所述造型单元的各造型体素分别包含多种材料中的哪一种的确定信息、及所述造型单元的物性值；取得部件，取得将三维造型物作为数据体素的集合来表达的造型物数据；以及转换部件，将所述造型物数据内的所述数据体素、或包含多个所述数据体素的数据单元替换成具有与所述数据体素或所述数据单元的物性值同等的物性值的所述造型单元，由此将所述造型物数据转换成作为所述造型体素的集合的可造型数据。
[发明的效果]
根据技术方案1、技术方案10或技术方案11的发明，可将以体素形式表示造型物的造型物数据转换成可在使用与所述体素不同的尺寸的体素的造型装置中利用的可造型数据。
根据技术方案2或技术方案6的发明，可计算作为存储在存储部件中的单元的物性值的基于构成所述单元的体素彼此已结合的状态的物性值。
根据技术方案3的发明，可计算作为存储在存储部件中的单元的物性值的已将邻接体素间的材料的混合的影响加入考虑的单元的物性值。
根据技术方案4的发明，可计算作为存储在存储部件中的单元的物性值的已将体素层间或体素行间的粘接状态加入考虑的单元的物性值。
根据技术方案5的发明，可计算作为存储在存储部件中的单元的物性值的已将对应于深度的硬化度的分布加入考虑的单元的物性值。
根据技术方案7的发明，与根据将所述造型单元作为以造型体素单位来构成者所制作的结构分析模型计算包含更多的造型体素的造型单元的物性值相比，能够以少的计算处理负荷进行计算。
根据技术方案8及技术方案9的发明，当在与数据体素或数据单元同等的尺寸的造型单元中，不存在具有与所述数据体素或所述数据单元同等的物性值的造型单元时，也可以通过提升一级来增加造型单元的物性值的变化，而提高找到具有与数据单元同等的物性值的造型单元的概率。
附图说明
图1是用于说明单位单元(即一级单元)的图。
图2的(a)至图2的(d)是用于对考虑了同一层内的邻接的体素的材料彼此的混合的分析进行说明的图。
图3是用于对考虑了体素内的沿着深度方向的硬化度的分布的分析进行说明的图。
图4是用于说明进行分辨率转换的造型物数据处理装置的功能结构的图。
图5的(a)及图5的(b)是用于对被存储在基础数据存储部中的层内混合信息进行说明的图。
图6是用于对被存储在基础数据存储部中的粘接信息进行说明的图。
图7的(a)及图7的(b)是用于对被存储在基础数据存储部中的硬化信息进行说明的图。
图8是例示已被登记在单元信息数据库(Data Base，DB)中的各级别的造型单元的信息的图。
图9是例示造型数据处理装置的处理顺序的图。
图10是例示用于分辨率转换的单元替换部的处理的顺序的一部分的图。
图11是例示用于分辨率转换的单元替换部的处理的顺序的剩余的部分的图。
图12是例示分辨率转换部的处理顺序的图。
图13是表示单元替换部的处理顺序的另一例的图。
图14是用于说明根据造型物数据生成结构分析模型的造型物数据处理装置的功能结构的图。
图15是例示根据造型物数据生成结构分析模型的例子中的单元替换部的处理顺序的图。
图16是表示根据造型物数据生成结构分析模型的例子中的单元替换部的处理顺序的另一例的图。
图17是用于说明具有进行用于实现所期望的物性值的体素单位中的材料决定的功能的造型物数据处理装置的功能结构的图。
图18的(a)及图18的(b)是表示图17的装置中所提供的用户接口(UserInterface，UI)画面的例子的图。
[符号的说明]
100：造型物数据处理装置
102：基础数据存储部
104：造型装置信息输入部
106：单元信息计算部
108：单元信息DB
110：造型物数据输入部
112：单元替换部
112a：单元替换部
114：分辨率转换部
116：模型结构部
120：造型物形状输入部
122：物性值指定接受部
124：可造型数据生成部
200：造型装置
300：分析装置
400：UI画面
410：形状显示栏
412：造型物
414：物体
420：指定内容栏
430：选单
具体实施方式
＜单位单元＞
在以喷墨方式进行造型的3D打印机中，朝构成形状的对象部位喷射已熔化状态的材料(例如树脂)，并照射例如紫外线等硬化用能量来使所述材料硬化，由此进行造型。造型以层单位来进行，每完成一层的造型，进行下一层的造型。可从多个喷嘴中喷射物性(例如强度或杨氏模量(Young's modulus)等机械性质)不同的材料，由此利用多种材料进行造型。可使用以体素单位表达造型对象的物体的模型，并针对各体素先指定构成所述体素的材料(例如使体素的材料属性具有所述材料的识别名)，由此造型装置按照所述模型，针对各体素个别地喷射材料来进行造型。以下，将被进行造型的物体称为造型物，将以体素的集合表达所述造型物的模型称为造型物数据。在造型物数据中，可针对各体素指定材料，由此使造型物的各部分分别个别地具有所期望的机械性质。
此处，在已附着在被喷射的对象部位(即体素位置)上的材料硬化之前会耗费某种程度的时间。在此时间内，所述部位的材料与已附着在相同层内的相邻的部位上的材料稍微混合。若邻接的材料相同，则不存在问题，但在材料彼此不同的情况下，已混合的部分的物性变成与原来的各个材料的物性不同的物性。
另外，每一层的造型会耗费某种程度的时间，因此在从喷嘴朝对象部位喷射了材料的时间点，所述材料的下方的层的体素的材料硬化至不产生混合的程度。但是，所述已硬化的材料与已被喷射在其上的材料的粘接程度变成何种程度会根据上下的材料的组合而变化。
另外，对已附着在被喷射的对象部位上的材料照射紫外线等硬化用能量，由此促进所述材料的硬化。此处，已从照射源中发出的硬化用能量从材料层的上方进行照射，但随着从材料的表面深入而衰减，对应于此，硬化作用也衰减。因此，在已被造型的一个体素的内部，硬化程度也对应于深度而不同。
例如，当基于针对各体素指定了材料的造型物数据进行造型物的结构分析时，由于所述各种理由，因此若假定各个体素分别由对应的材料均匀地构成，则无法获得妥当的分析结果。相对于此，若构成已将所述邻接体素间的材料的混合、层间的粘接程度、层内的对应于深度的硬化程度加入考虑的结构分析模型，则可对造型物模型的各个体素进行精度良好的分析。但是，结构分析模型变得复杂，因此分析所需要的时间变得长久。
另外，当在造型物数据与造型装置中分辨率不同时，即当造型物数据的体素与造型装置的体素的尺寸不同时，存在利用所述造型装置无法完全地正确地对造型物数据所示的造型物进行造型的情况。尤其当造型物数据的分辨率比造型装置的分辨率更精细时，在造型物数据内在各体素中材料不同的部分原理上无法通过所述造型装置来正确地再现。另外，所谓造型装置中的“体素”，是指所述造型装置的造型中的最小单位的立体。
但是，若将包含已相互接近的多个体素的块作为单位，则可通过造型装置来再现造型物数据内的具有与所述块的物性(例如机械特性)同等的物性的体素或体素块。即，块的物性大致根据构成所述块的各体素的材料、这些体素间的混合、层间的粘接、层内的硬化程度的深度方向分布来决定。当求出造型物数据中的体素块的物性值，并通过造型装置的体素来再现所述体素块时，若以具有与体素块的物性值同等的物性值的方式决定各个体素的材料，则形成以体素块单位再现造型物数据的物性的造型物。
由于如以上那样的几个理由，因此在所述实施方式中，导入包含相互接近的多个体素的“单位单元”。单位单元是包含相互接近的多个体素的立方体或长方体。例如，可考虑图1中所示的包含相互邻接的2×2×2(即纵向上两个，横向上两个，纵深方向上两个)的合计八个体素10的单位单元20。在此例中，单位单元20是一边为两个体素的立方体。图中，通过图中的体素的颜色的差异来表达各体素的材料的差异。
另外，也可以使用包含相互邻接的3×3×3＝27个体素的单位单元、或包含4×4×4＝64个体素的单位单元等更大的单位单元。但是，构成单位单元的体素数变得越多，构成单位单元的体素的材料的组合变得越多，因此用于针对各组合求出物性值的计算时间变得长久。
在本实施方式中，例如将单位单元设为结构分析的单位、或将造型物数据的单位单元替换成同等的物性值的造型装置的单位单元，由此应对所述问题。
＜单位单元的物性值＞
在本实施方式的方法中，为了利用单位单元，通过实验或模拟计算或两者的组合来求出单位单元的物性值。单位单元的物性值根据以下的三个要素的组合来求出。
(1)同一层内的邻接体素间的材料的混合
考虑图2的(a)中例示的在同一层内两个邻接的体素10a及体素10b。将两个体素10a及体素10b的材料设为不同的材料。另外，将构成所述两个体素10的各个材料设为：从喷墨的喷嘴或喷嘴群同时喷射至各个体素位置上，或在先喷射的材料硬化至不与其后的材料混合的程度之前的短时间的期间内，喷射至各个体素位置上。
在此情况下，如图2的(b)所示，已分别附着在邻接的体素10a及体素10b的位置上的液状的材料12a及材料12b从相互接触的部分起混合，而形成混合区域14。在所述混合区域14中，材料12a及材料12b已混合，严格来说混合的程度在各位置上不同。
为了求出包含此种混合的邻接的两个体素的物性值，如图2的(c)所示，构成相对于邻接的两个体素10a与体素10b，在中央设定有混合区域34的结构分析模型30。在图示例中，结构分析模型30包含仅为材料12a的区域32a、仅为材料12b的区域32b、所述两者之间的两材料已混合的混合区域34这三个区域。混合区域34的宽度(在邻接的两个体素10a及体素10b的排列方向上的宽度)或混合区域34的物性值(强度、杨氏模量、泊松比(Poisson'sratio)等)通过实验或数值模拟来求出。
例如在实验的情况下，以对三维物体进行造型的造型装置(例如3D打印机)的分辨率，将不同的材料例如同时且邻接地喷射来进行造型，并利用电子显微镜等观察其造型结果的微细结构，由此确定混合区域。另外，也可以测定混合区域的强度与其他的物性值。在数值模拟的情况下，构成以与造型装置的分辨率对应的体素的尺寸对不同的材料邻接地进行了造型时的分析模型，并利用流体体积(Volume Of Fluid，VOF)法或移动粒子半隐式(Moving Particle Semi-implicit，MPS)法等多相流分析方法对所述分析模型进行分析，由此确定混合区域。而且，根据如此确定的混合区域的信息，决定如图2的(c)那样进行了模型化时的混合区域14的宽度。
在图示例中是在原来的仅为材料12a及材料12b的区域32a及区域32b之间，设置有单一的混合区域34的模型，但也可以沿着体素10a及体素10b的排列方向设置混合的比率不同的多个混合区域。
例如，若考虑包含所述两个体素10a及体素10b的一个单元，使用所述结构分析模型30进行均质化分析(也被称为均质化法)，则可计算将所述单元看作包含单一的材料时的物性值。在均质化分析中，设定边界条件并周期性地配置结构分析模型，对这些经周期性地配置的结构分析模型进行数值模拟，由此算出由单一材料构成所述模型表示的结构时的物性值(以下也称为“等价材料物性值”)。
当邻接的体素10a与体素10b的材料相同时，即便材料彼此混合，物性值也不变。因此，考虑了材料的混合的结构分析模型30或对于所述模型的均质化分析结果的物性值只要针对每个不同的两种材料的组合来生成即可。
图2的(a)至图2的(d)表示了邻接的两个体素的情况，但对于如在一方向上邻接的三个体素、或相当于图1中所示的单位单元20的一个层的2×2的四个体素等其他排列结构的邻接体素群，也可以利用相同的方法求出结构分析模型或等价材料物性值。
(2)层间的邻接体素的粘接
通过实验或数值模拟来求出在邻接的两个层之间邻接的体素彼此的粘接信息。
在实验中，例如针对每个两种材料的组合，喷射第一层的材料的液滴并使其硬化后，将第二层的材料的液滴喷射在其上，并使其硬化来形成样品。然后，对所述样品进行机械试验，由此测定层间的剥离强度或剪切强度或所述两者等粘接性评价指标。
在数值模拟中，利用分子动力学法或纳米模拟等方法对已硬化的第一层的材料与附着在其上且已硬化的第二层的材料的粘接状态进行分析，并根据其分析结果来求出粘接性评价指标。
在所述同一层内的邻接体素间的材料的混合的分析中，仅调查了不同的材料的组合，但关于层间的邻接体素的粘接状态的指标，对同一材料彼此也进行调查。
(3)由深度所造成的硬化程度的差异
如上所述，材料的硬化程度根据从紫外线等硬化用能量照射的表面起的深度(即沿着硬化用能量的前进方向的距离)而不同。因此，针对各材料，通过实验或数值模拟，如图3所示，求出从体素10的硬化用能量源侧的表面起沿着造型的层叠方向的各深度范围的硬化程度，即在深度方向上的硬化度的分布。
例如，通过实验，针对各材料，利用由傅里叶变换红外分光光度计(FourierTransform Infrared Spectrometer，FT-IR)所进行的红外光谱测定等测量硬化用能量的量与硬化度(也被称为反应率)的关系。体素内的从表面起的各深度的硬化能量的量(例如紫外线的光量)根据朗伯比尔定律(Lambert-Beer's law)等来求出，因此根据测量结果与各深度的能量来求出各深度的硬化度。
单位单元的物性值使用表示构成单位单元的多个体素彼此已结合的状态的结构分析模型来计算。在此结构分析模型中反映所述三个要素。
例如，考虑图1中例示的包含2×2×2的体素的单位单元的情况。若为利用造型装置的层内的造型以一个体素的宽度来进行的方式，则针对沿着此造型的进行方向的两个邻接的体素，适用所述(1)的考虑了邻接的两个体素间的材料的混合的结构分析模型(图2的(c))。当在造型进行方向上邻接的两个体素为同一材料时，针对所述两个体素，适用包含同一材料的结构分析模型。可形成合计四个结构分析模型的组合。进而，针对从体素的表面起的各深度范围，将所述结构分析模型的组合的各体素的区域进行细分化。而且，对于各个体素的各深度范围的区域，设定对应于所述体素的材料与其深度范围的组合的硬化度(所述(3))。对于如此进行了细分化的结构分析模型，进而针对在层间邻接的体素彼此、及在同一层内的行间邻接的体素彼此，分别设定对应于这些邻接的体素彼此的材料的组合的粘接信息(即，剥离强度或剪切强度等)作为边界条件(所述(2))。在行间邻接的体素中的率先得到造型的体素在其后的体素被进行造型的时间点，已进行了某种程度的硬化，可看作在这些体素间不产生材料的混合，因此与在层间邻接的两个体素同样地处理。以所述方式构成单位单元的结构分析模型。严格来说，硬化度的深度分布或邻接体素间的粘接信息受到邻接的体素的不同的材料的混合的影响，但混合前的原来的材料中的值可用作实用上无问题的程度的近似值。
对如此构成的单位单元的结构分析模型进行均质化分析，由此计算单位单元的等价材料物性值。
另外，如上所述，单位单元的尺寸并不限定于2×2×2，例如也可以设为如3×3×3或5×5×5等更大的尺寸，但若如此增大尺寸，则单位单元的结构分析模型变成复杂的结构分析模型，因此结构分析所需要的计算量(例如计算时间)变得庞大。
＜高阶单元＞
若将体素群替换成上面例示的2×2×2的单位单元，则造型物的构成要素的数量减少至约1/8。但是，存在即便如此，构成要素数仍然过多的情况。
相对于此，若将单位单元的尺寸例如变大成5×5×5或8×8×8等，则可减少造型物的构成要素的数量，但如上所述，若增大单位单元的尺寸，则计算单位单元的物性值所需要的计算量变得庞大。
因此，导入“高阶单元”。高阶单元是包含邻接的多个单位单元的单元。例如，将包含邻接的2×2×2个单位单元的单元设为一级(即一阶)单元。单位单元可以说是零级(即零阶)单元。也能够以相同的规则，通过递归而导入如包含邻接的2×2×2个一级单元的二级单元、包含邻接的2×2×2个二级单元的三级单元这样的高级别的单元。
一级单元的物性值使用包含构成其的单位单元群的结构分析模型来求出。对此模型的各单位单元分别设定所述单位单元的等价材料物性值。而且，对此结构分析模型进行均质化分析，由此求出一级单元的等价材料物性值。同样地，k级单元(k为1以上的整数)的物性值使用包含构成其的(k－1)级单元群的结构分析模型进行均质化分析并进行计算。
另外，将对于造型物数据所应用的单元的级别的上限设为相对于所述造型物数据表示的造型物的尺寸可将单元看作微结构(microstructure)的范围，即单元可在造型物的对应区域中足够多(即事先决定的阈值以上的个数)地重复配置的范围内。
＜分辨率转换＞
将利用单位单元的造型物数据处理装置100的结构的一例示于图4中。此例是将造型物数据转换成造型装置200的分辨率的数据(称为可造型数据)的装置。以下，将以造型装置200的分辨率来表达造型物的数据称为可造型数据。可造型数据将造型装置中的体素作为单位来表达造型物。造型装置200是使用多种材料进行造型的喷墨方式的三维造型装置。造型装置200针对用于造型的各材料，例如包括各自的喷嘴，从这些喷嘴中分别喷射对应的材料来进行造型。另外，造型装置200是成为造型物数据处理装置100中的分辨率转换的目标的装置，但也可以不必如图示那样与造型物数据处理装置100连接。造型物数据处理装置100也可以将虚拟的造型装置200作为目标来进行分辨率转换。
在造型物数据处理装置100中，基础数据存储部102存储成为用于求出单位单元的物性值的材料的基础数据。在被存储的基础数据中包含所述三个要素(即层内的材料的混合、层间的粘接、对应于深度的硬化信息)的数据。将关于三个要素的基础数据的例子示于图5的(a)及图5的(b)～图7的(a)及图7的(b)中。
在图5的(a)及图5的(b)中，例示规定已将体素彼此的材料的混合加入考虑的邻接的两个体素的结构分析模型的信息(以下称为“层内混合信息”)。在此例中，字符A、字符B、字符C、···表示材料的识别名，包含两个字符的字符串AB、字符串AC等表示两种材料的组合。例如AB表示相互邻接的材料A的体素与材料B的体素的组合。另外，区域信息是表示所述两个体素中的材料的各混合程度的区域的宽度的信息。在图示例中，与图2的(a)至图2的(d)同样地，设想将两个体素沿着其排列方向，划分成仅为一种材料的区域、两者已均等地混合的区域、仅为另一种材料的区域这三个区域的模型。在区域信息中，以将体素的宽度设为1时的值来表示所述各区域的宽度。根据此区域信息，决定生成单位体素的结构分析模型时的同一层内的沿着造型的进行方向的区域的划分、及所述区域的物性。区域的物性由构成所述区域的材料来决定。另外，在图5的(a)及图5的(b)的例子中将两个体素分成三个区域，但也可以分成更多的区域。
在图6中表示层间及同一层内的行间的粘接信息的例子。在此粘接信息中，针对每个两种材料的组合(也包含同一材料彼此的组合)，表示相当于所述组合的体素彼此之间的剥离强度、剪切强度等物性值。
在图7的(a)及图7的(b)中例示层内的对应于深度的硬化信息。在此硬化信息中，针对各材料，表示从体素的硬化用能量源侧的表面起的各深度范围内的硬化度的值的清单。
在基础数据存储部102中存储通过实验等来对各种造型装置200中所使用的各种材料的组合所求出的信息。另外，所述三个要素的信息也可能根据体素的尺寸而改变，因此在此种情况下，也可以通过实验等在不同的几个尺寸范围内分别求出所述三个要素的信息，并将所述信息先登记在基础数据存储部102中。
回到图4的说明。造型装置信息输入部104接受作为分辨率转换的目标的造型装置200的信息的输入。在被输入的信息中包含造型装置200的分辨率、及表示造型装置200在造型中使用的多种材料的信息(例如材料名的清单)。
单元信息计算部106根据已从造型装置信息输入部104输入的造型装置200所使用的材料的信息、及已被存储在基础数据存储部102中的基础数据，计算可通过造型装置200所使用的材料来造型的单位单元、及可包含这些单位单元的高阶单元的物性值等信息。即，单元信息计算部106针对可包含这些材料的单位单元的各个，使用所述三个要素的信息构成所述单位单元的结构分析模型，并通过使用所述模型的分析，求出所述各个单位单元(即一级单元)的物性值。另外，当基础数据存储部102针对体素的各尺寸范围保持有所述三个要素的信息时，单元信息计算部106使用与造型装置200的分辨率对应的尺寸范围的三个要素的信息计算单位单元的物性值。
另外，单元信息计算部106根据如此求出的单位单元的信息，求出可如所述那样由这些单位单元的组合构成的所有二级单元的物性值。另外，根据二级单元的信息，计算可构成的所有三级单元的物性值。如此，求出高阶单元的物性值直至存在使用的可能性的级别为止。已求出的单位单元及高阶单元的信息被保存在单元信息DB(数据库)108中。
图8中表示被保持在单元信息DB108中的单元信息的例子。在图示的例子中，将各级别与属于此级别的各单元的标识符(Identifier，ID)(即识别信息)建立对应，保持此单元的物性值与构成此单元的构成要素的清单。在单元的物性值中包含杨氏模量、泊松比、强度等、一个以上的项目的值。构成要素的清单是构成此单元的低一个级别的单元的ID以规定的顺序排列而成者。例如，如图1中例示的那样，当某个级别的单元(在图1的例子中，单位单元＝一级单元)包含2×2×2的八个下级单元(在图1的例子中，体素＝零级单元)时，对所述八个下级单元设定事先决定的顺序，并使所述各下级单元的ID以此顺序排列而成者是所述构成要素的清单。另外，零级单元(即体素)的ID是识别材料的ID。即，在使用四种材料的造型装置200的情况下，零级单元为四种，将识别所述四种的ID用作零级单元的ID。例如，单元ID＝α的单位单元的构成要素的清单是使材料分别为A、B、C、D的造型体素以对构成单位单元的八个体素所设定的规定的顺序排列而成的列“ABCDABCD”。
在图8中，使用“1级造型单元”等与“造型单元”这一名称，但其表示包含造型装置200的分辨率的体素的单元(即单位单元及各级别的高阶单元)。关于作为分辨率转换的对象的造型物数据，也以体素(此体素的尺寸未必与造型装置200的体素相同)为基础构成单位单元或高阶单元，因此为了与其进行区分，将基于造型装置200的体素的单元加以区分地称为“造型单元”。相对于此，将基于造型物数据的体素的单元称为“数据单元”。
以上，单元信息计算部106根据成为目标的造型装置200的信息，使用基础数据存储部102内的信息动态地求出各级别的造型单元的信息，但其只不过是一例。作为替代，也可以针对造型装置200的各机种，事先求出关于所述机种的造型单元的信息，并将所述信息与机种ID建立对应而登记在单元信息DB108中。
若回到图4的说明，则造型物数据输入部110接受作为分辨率转换的对象的造型物数据的输入。造型物数据经由网络、或在已被记录在可携式记录介质中的状态下，被输入至造型物数据输入部110中。
单元替换部112将造型物数据的体素或者包含这些体素的单位单元或高阶单元(即数据单元)替换成造型单元。由此，造型物数据变成以造型单元的集合来表达造型物者。
分辨率转换部114将构成造型物数据的各个造型单元转换成造型装置200的体素的集合。由此，造型物数据成为造型装置200的分辨率的数据。分辨率转换部114的转换结果被输入至造型装置200中。
以上，对造型物数据处理装置100的结构的一例进行了说明。继而，对此装置所进行的处理的例子进行说明。
图9例示造型物数据处理装置100所进行的整体的处理的顺序。在此顺序中，首先，造型物数据处理装置100取得成为处理的对象的造型物数据(S10)。其次，通过单元替换部112，将作为体素的集合来表达的造型物数据的各部替换成单位单元或高阶单元(S100)。然后，对其替换结果的数据执行应用处理(S200)。分辨率转换部114所进行的分辨率转换处理是应用处理(S200)的一例。
继而，参照图10及图11，对用于作为应用处理(S200)的一例的分辨率转换的单元替换处理(S100)的顺序的例子进行说明。此顺序在对已被输入的造型物数据指示了需要分辨率转换的处理(例如朝造型装置200中的输出)的情况下执行。在造型物数据中包含此数据的分辨率的信息。根据分辨率的信息，可知造型物数据中的体素(以下称为“数据体素”)的尺寸。各级别的单元(即单位单元，及二级、三级、四级···的高阶单元)由于以例如以2×2×2个来构成低一个级别的单元的方式决定了单元的构成规则，因此若知道数据体素的尺寸，则也可以计算各级别的单元的尺寸。
在此顺序中，单元替换部112首先从造型装置信息输入部104取得造型装置200的造型体素的尺寸的信息(S102)。然后，对数据体素与造型体素的尺寸进行比较(S104)。在数据体素为造型体素以上的大小的情况下，单元替换部112求出包含造型体素的各级别的造型单元之中，变成与数据体素同尺寸的造型单元的k级(k为1以上的整数)(S106)。另外，此处为了使说明变得简单，将原本为零级的数据体素的级别看作k(S108)。
继而，单元替换部112针对构成造型物数据的k级数据单元(其在最初的处理循环中为数据体素本身)的各个，从单元信息DB108中搜寻具有与所述k级数据单元的物性值相同的物性值的k级的造型单元(S110)。单元替换部112将造型物数据按各k级数据单元的尺寸进行分割，并对由此所获得的各k级数据单元进行S110的处理。
此处，关于k级数据单元的物性值，在对造型物数据的各数据体素设定了材料名的情况下，只要通过单元信息计算部106，以与所述造型单元的单位单元、及各级别的高阶单元的情况相同的方法进行计算即可。在此情况下，若在基础数据存储部102中针对体素的各尺寸范围准备了层内混合信息(参照图5的(a)及图5的(b))等三个要素的基础数据，则使用与数据体素的尺寸对应的基础数据计算各级别的数据单元的属性值。另外，在对数据体素设定了物性值来代替材料名的情况下，只要使用各体素的物性值，以与所述造型单元的单位单元、及各级别的高阶单元的情况相同的方法进行计算即可。
在S110中，当不存在具有与k级数据单元完全相同的物性值的k级造型单元时，搜寻具有在容许范围内最接近的物性值的k级造型单元作为具有同等的物性值者。例如可对强度、杨氏模量、泊松比等各个物性值的项目分别规定容许范围，针对所有项目，根据k级数据单元的物性值提取具有容许范围内的物性值的k级造型单元，从已提取的k级造型单元中确定具有最接近k级数据单元的物性值的物性值者。另外，当根据k级数据单元的物性值未找到具有容许范围内的物性值的k级造型单元时，无法将所述k级数据单元替换成造型单元。
继而，在S110中，单元替换部112对于构成造型物数据的所有k级数据单元，判定是否已找到具有同等的物性值的k级造型单元(S112)。在所述判定的结果为否(No)的情况下，将造型物数据按各(k+1)级数据单元的尺寸进行分割(即，由造型物内的邻接的k级数据单元群构成(k+1)级数据单元)，并通过单元信息计算部106来计算各(k+1)级数据单元的物性值(S114)。然后，使级别数k增加1(S116)，并回到S110的处理。
在S112的判定的结果为是(Yes)的情况下，单元替换部112将各k级数据单元分别替换成已找到的具有同等的物性值的k级造型单元(S118)。即，将替换对象的k级造型单元的ID与构成造型物数据的各k级数据单元建立对应。由此，单元替换部112的处理结束。
在S104的判定结果为否的情况下，单元替换部112如图11所示，求出变成与造型体素同尺寸的数据单元的k级(S120)。继而，将造型物数据按各k级数据单元的尺寸进行分割(S122)，并通过单元信息计算部106来计算所述各k级数据单元的物性值(S124)。单元替换部112将造型体素看作k级造型单元，将单元信息DB108内的造型单元的各m级改读成(k+m)级(S126)。
继而，单元替换部112针对构成造型物数据的k级数据单元的各个，从单元信息DB108中搜寻具有与所述k级数据单元的物性值同等的物性值的k级的造型单元(S128)。在S128中，对于构成造型物数据的所有k级数据单元，判定是否已找到具有同等的物性值的k级造型单元(S130)。在所述判定的结果为否的情况下，将造型物数据按各(k+1)级数据单元的尺寸进行分割，并通过单元信息计算部106来计算各(k+1)级数据单元的物性值(S132)。然后，使级别数k增加1(S134)，并回到S128的处理。
在S130的判定的结果为是的情况下，单元替换部112将各k级数据单元分别替换成已找到的具有同等的物性值的k级造型单元(S136)。由此，单元替换部112的处理结束。
通过S136的替换，将原来包含数据体素的造型物数据的各部分替换成源自具有同等的物性值的造型体素的造型单元。
在图10的S106中，求出变成与数据体素同尺寸的造型单元的k级，在图11的S120中，求出变成与造型体素同尺寸的数据单元的k级。但是，例如在数据体素的尺寸，即一边的长度为造型体素的一边的长度的1.5倍的情况下，1级造型单元的尺寸的长度变成造型体素的2倍，与数据体素的尺寸存在无法忽视的差。如此，存在S106及S120的处理因数据体素与造型体素的尺寸关系而无法执行的情况。考虑到此种情况，也可以如以下这样改良S106及S120。
即，在此例中，求出数据体素与造型体素的一边的长度的最小公倍数的尺寸。而且，关于数据体素及造型单元的各个，构成具有所述最小公倍数的尺寸的单位单元。例如在数据体素与造型体素的一边的长度的比为3：2的情况下，当将造型体素的一边的长度设为1时，可求出长度6作为最小公倍数。在此情况下，关于数据体素，以2×2×2个体素构成单位单元，关于造型单元，以3×3×3个体素构成单位单元。另外，关于高阶单元，不论是数据单元还是造型单元，均以例如以2×2×2个k级单元构成(k+1)级单元等相同的规则来构成。如此，只要在数据体素侧与造型体素侧进行使单位单元的尺寸一致的处理来代替S106及S120即可。在此情况下，针对数据及造型各自的单位单元，通过单元信息计算部106来计算物性值，针对高阶单元也计算物性值。另外，在基础数据存储部102中，先针对单位单元的一边为两个体素、三个体素、五个体素等几个尺寸准备基础数据(特别是层内混合信息(图5的(a)及图5的(b)))。
继而，作为造型物数据处理装置100所进行的应用处理(即图9的S200)的一例，参照图12对利用分辨率转换部114的分辨率转换处理的例子进行说明。
在图12的顺序中，分辨率转换部114接收已从单元替换部112输入的造型物数据。此造型物数据变成以k级造型单元的集合来表达造型物的数据。分辨率转换部114将构成所述造型物数据的各k级造型单元分别分解成低一个级别的(k－1)级造型单元(S202)。在此分解处理中，读出位于单元信息DB108内的k级造型单元的信息。而且，将k级造型单元替换成使所述信息中所包含的“构成要素”的清单(参照图8)中所示的各(k－1)级单元以规定的顺序排列而成者。
继而，分辨率转换部114判定是否通过S202的分解而已到达零级，即造型体素的级别(S204)，若未到达，则使k减去1(S206)，并回到S202的处理。在S204的判定结果为是的情况下，S202中的分解(朝下级单元的替换)后的造型物数据变成作为造型体素的集合来表达者。即，所述造型物数据变成以造型装置200的分辨率来表达造型物者，将其称为“可造型数据”。分辨率转换部114将所述可造型数据输出至造型装置200中(S208)。造型装置200按照所述可造型数据，对造型物进行造型。
＜增加物性值变化＞
在造型装置200是例如使用物性值不同的m种(m为2以上的整数)材料进行造型的造型装置的情况下，若简单地思考，则只可以实现m种物性值。此处，在包含具有比m多的n种物性值的变化的体素群的造型物数据已被输入的情况下，无法通过所述简单的思考来进行造型。在此例中，提出一种用于在如所述那样造型物数据的各部的物性值的变化比造型装置200所使用的材料群的物性值的变化多的情况下，也可以高精度地对造型物数据表示的造型物进行造型的数据转换方法。
用于此例的造型物数据处理装置100的装置结构可与图4中所示的装置结构相同。在此例中，单元替换部112执行图13中所例示的处理。
即，单元替换部112首先将控制变量k初始化成1(S140)。其次，单元替换部112将造型物数据分割各k级数据单元(S142)，并使单元信息计算部106计算分割结果的各k级数据单元的物性值(S144)。所述计算只要以与图10的S114中的物性值的计算相同的方法来进行即可。
继而，单元替换部112从单元信息DB108中读出k级的各造型单元的物性值(S144)。此处的k级造型单元是尺寸与k级数据单元相同的造型单元。在造型体素与数据体素的尺寸不同的情况下，以尺寸与k级数据单元相同的造型单元的级别变成k的方式，改读已被保持在单元信息DB108中的造型单元的级别。
而且，单元替换部112针对构成造型物数据的所有k级数据单元，判定是否存在具有与所述单元的物性值同等的物性值的k级造型单元(S146)。在所述判定的结果为否的情况下，若为k级的粒度，则无法通过造型装置200的材料的组合来表达造型物数据的各部分的物性值。因此，单元替换部112将级别提升一级(即使k增加1)(S147)，并再次进行S142～S146的处理。通过提升级别，造型单元的尺寸变大，因此构成造型单元的材料的组合增加。由此，造型单元的物性值的变化增加，因此找到具有与造型物数据的各部的物性值同等的物性值的造型单元的概率上升。
如此重复S142～S147的处理循环，在S146的判定变成是的情况下，单元替换部112将造型物数据的k级数据单元的各个替换成具有同等的物性值的k级造型单元(S148)。由此，可获得以k级造型单元的集合来表达造型物的造型物数据。所述造型物数据被输入至分辨率转换部114中。
分辨率转换部114通过图12的处理来将所述造型物数据转换成造型体素单位的可造型数据。由此，完成以包含造型装置200所使用的材料的造型体素的组合来大致表达原来的造型物数据的各部分的物性值的可造型数据。已完成的可造型数据被供给至造型装置200中。
＜造型物的结构分析＞
继而，对为了减轻造型物数据的结构分析的负荷，将构成造型物数据的体素群替换成单位单元或高阶单元的例子进行说明。
图14中例示此例的造型物数据处理装置100的功能结构。此造型物数据处理装置100具有模型结构部116来代替图4的例子中的分辨率转换部114。模型结构部116根据单元替换部112a已生成的k级单元单位的造型物数据，构成结构分析用的模型(例如用于利用有限要素法的分析的模型)。
单元替换部112a将已从造型物数据输入部110输入的造型物数据的体素群替换成单位单元或高阶单元，由此与体素单位的情况相比大幅度地减少造型物数据的要素(即数据单元)的数量。若为体素单位，则造型物数据的构成要素数非常多，以构成要素为单位的材料的分配与这些要素的配置的组合变得庞大，结构分析模型大规模化。因此，在此例中，将造型物数据从体素单位转换成尺寸更大的单位单元或高阶单元单位后构成结构分析模型，由此抑制结构分析模型的规模。
将单元替换部112a所执行的处理顺序的例子示于图15中。
在此处理中，单元替换部112a将成为对象的造型物数据按物性值一致的各区域进行分割(S150)。例如在对造型物数据的各数据体素设定了物性值的情况下，将所述造型物数据分割成具有相同的物性值的多个区域。在此情况下，各个区域例如为具有完全相同的物性值的体素的集合。另外，也可以不如所述那样将物性值的完全相同作为必要条件，而将物性值为规定的偏差(例如分散值)以下可看作相同的体素的集合设为一个区域。另外，在对造型物数据的各体素设定了材料的情况下，例如也可以将同一材料的体素已连结的部分设为一个区域。另外，并不限定于同一材料，也可以将包含多种材料的相同的组合周期性地重复的范围设为一个区域。在此情况下，只要将所述重复的材料的组合作为一个单位，区域的物性值以与求出单位单元的物性值的方法相同的方法来求出即可。这些区域用于k级单元是否满足后述的微结构的必要条件的判断。
继而，单元替换部112a将控制变量k初始化成1(S152)，针对造型物数据的各区域，求出填埋所述区域的k级数据单元(在最初的循环中与单位单元相等)的数量，并判定此数量是否为阈值以上(S154)。所述判定是判定k级数据单元是否为对于各个区域而言可看作微结构(即所述单元相对于区域足够小，可看作即便不考虑所述单元自身的内部结构也无问题)的尺寸者。若可在区域内重复配置仅足够多的数量的k级数据单元，则所述单元对于所述区域而言可看作微结构。若k级数据单元对于构成造型物数据的所有区域而言可看作微结构，则即便将所述造型物数据从体素单位的表达转换成将k级数据单元作为单位的表达，在结构分析方面也不会产生大的问题。作为S154的判定的对象的填埋区域的k级数据单元的数量也可以是配置在三维的所述区域中的k级数据单元的总数。另外，所述数量也可以是根据在所述区域的纵向、横向、纵深方向这三个方向上分别可配置k级数据单元的个数所求出的代表值。作为所述代表值，例如可使用针对三个方向将各方向的单元的可配置个数的代表值(例如平均值、最大值、最小值等)加以平均所得的值，也可以使用所述各方向的代表值中的最大值等平均值以外的代表值。
在S154的判定的结果为是的情况下，单元替换部112a使k增加1(S156)，并再次进行S154的判定。即，在此情况下，判定更大一级的数据单元对于造型物而言是否可看作微结构。
通过重复S154与S156的循环，而确定对于造型物而言可看作微结构的数据单元的最高级别。即，在S154的判定结果变成否的情况下，此时间点的k级数据单元对于造型物数据而言无法看作微结构，因此其前一个的(k－1)级是可看作微结构的最高级别。单元替换部112a将造型物数据转换成(k－1)级数据单元单位的数据(S158)。即，将造型物数据的各区域替换成具有与所述区域的物性值同等的物性值的(k－1)级数据单元。(k－1)级的数据单元包含足够多的数据体素，可表达的物性值的变化多，因此通常会找到可表达各区域的物性值的(k－1)级数据单元。但是，为了慎重起见，也可以通过单元信息计算部106来计算(k－1)级数据单元可表达的物性值的变化，并确认在这些变化中是否存在与各区域的物性值同等者。而且，若存在具有无法由所述变化来表达的物性值的区域，则也可以中止S158的替换处理，并将此意思通知给用户。
单元替换部112a将S158的替换结果的造型物数据输出至模型结构部116中。
模型结构部116对已从单元替换部112a接收的造型物数据进行作为应用处理(即图9的S200)之一的朝结构分析模型的转换。即，模型结构部116根据已接收的造型物数据的数据单元单位的结构与各数据单元的物性值，利用众所周知的方法，针对所述造型物数据构成用于有限要素法等的结构分析的模型。由于将邻接体素间的材料的混合、层间等的体素彼此的粘接、深度方向的硬化程度的分布等要素纳入单位单元的物性值的计算，因此在此处所构成的结构分析模型中可不反映这些细节的要素。
然后，将已构成的结构分析模型输出至分析装置300中。分析装置300使用所述结构分析模型进行结构分析的计算。包含数据单元群的所述结构分析模型与包含体素单位的造型物数据的结构分析模型相比，构成要素数少，另外，可不进行针对邻接体素间的材料的混合等细节的要素的分析。
在图15的顺序中，使用了将造型物数据的体素作为单位所构成的k级单元，但其只不过是一例。在设想对造型物数据进行造型的造型装置的情况下，也可以使用根据造型装置的体素尺寸、及造型装置在造型中使用的材料的清单所构成的k级单元。在此情况下，各k级单元的尺寸以造型体素的尺寸为基准来决定。另外，当决定了在S158中用于替换的(k－1)级单元时，(k－1)级单元可取得的物性值的变化根据其材料的清单来决定。即，根据材料的信息，利用所述方法来计算各单位单元的物性值，以后从下级的级别起，依次根据低一个级别的构成要素的单元的物性值来计算属于所述级别的各造型单元的物性值。
另外，在图15的顺序中，将作为造型物的分割结果的所有区域替换成同一级别的单元的集合，但其只不过是一例。作为另一例，也可以针对各区域，分别个别地决定替换所述区域的单元的级别，即尺寸。在此情况下，单元替换部112a只要针对各区域，确定从所述区域的尺寸来看可看作微结构的尺寸的单元的级别，并通过所述级别的造型单元的重复来替换所述区域即可。另外，此时单元替换部112a也可以选择从区域的尺寸来看可看作微结构的尺寸的单元之中，具有与所述区域的物性值同等的物性值的最大的单元，并将所述区域替换成所述单元的重复。
另外，进而作为另一例，也能够以构成造型物的形状要素的尺寸为基准来决定用于结构分析的数据单元的尺寸。即，有时在造型物的形状中包含突起等小的形状要素，也可以将此种各个形状要素的尺寸的最小值设为数据单元的尺寸的上限。由此，将数据单元作为单位来表达其形状直至造型物的最小的形状要素为止。在一例中，单元替换部112a也可以将造型物数据的各区域替换成与所述最小值的尺寸对应的尺寸的k级数据单元的集合。另外，在图15的顺序中，也可以将使k级增加的上限设为与所述最小值对应的级别。
另外，进而作为单元替换部112a的处理的另一例，图16中表示针对造型物数据之中，物性值可看作一致的各区域，个别地替换成可表达所述物性值的最小尺寸的单元的处理。
在此处理中，单元替换部112a与图15的顺序的S150同样地，将成为对象的造型物数据按物性值一致的各区域进行分割(S160)。另外，单元替换部112a对于分割的结果所获得的各区域，从1起依次分配连续的号码n，并且将这些区域的总数设为N(S161)。
继而，单元替换部112a将指示区域的控制变量n初始化成1(S162)。对已被分配编号1的区域执行以后的S163～S168的处理。以下，将已被分配编号n的区域表述成区域n。
在此处理中，单元替换部112a将控制变量k初始化成1(S163)，并针对造型物数据的区域n，搜寻具有可看作与所述区域n的物性值相同的物性值的k级单元(S164)。此处，成为搜索的对象的k级单元可以是k级造型单元，也可以是k级数据单元。此处，当将k级造型单元用作k级单元时，在S164中，只要参照与图8中例示的数据库相同的数据库(即图4的单元信息DB108)即可。另外，当将k级数据单元用作k级单元时，例如只要先针对k级数据单元准备与单元信息DB108相同的数据库，并参照此数据库即可。另外，在S164的搜索中，当区域n的物性值与k级单元的物性值的差为事先决定的阈值以下时，判定所述两者的物性值可看作相同。
在S164的判定的结果为是的情况下，单元替换部112a使k增加1(S165)，并将大一级的尺寸的k级单元作为对象，再次进行S164的判定。
在重复S164与S165的循环的结果，S164的判定结果变成是的情况下，此时所找到的k级单元是具有可看作与区域n相同的物性值的最小尺寸的单元。单元替换部112a将区域n内的体素群替换成在S164中已找到的k级单元(S166)。
继而，单元替换部112a判定控制变量n是否已达到区域的总数N(S167)。在所述判定的结果为否的情况下，单元替换部112a使n增加1(S168)，并重复S163以后的处理。
在S167的判定结果变成是的情况下，针对构成造型物数据的所有区域n，完成了将体素群替换成单元的处理。单元替换部112a将其替换结果的造型物数据输出至模型结构部116中。模型结构部116对已从单元替换部112a接收的造型物数据进行作为应用处理(即图9的S200)之一的朝结构分析模型的转换。即，模型结构部116根据已接收的造型物数据的数据单元单位的结构与各数据单元的物性值，利用众所周知的方法，针对所述造型物数据构成用于有限要素法等的结构分析的模型。
＜设计辅助＞
继而，对进行使用单位单元及高阶单元的信息的设计辅助的装置的例子进行说明。若用户指定造型物的各区域的物性值，则此例的装置为了实现所述物性值而自动地分配各个体素的材料。
图17中例示此例的造型物数据处理装置100的功能结构。在图17的结构中，基础数据存储部102～单元信息DB108是与图4中所示的装置的同符号的元件相同者。单元信息计算部106使用已被存储在基础数据存储部102中的数据，计算造型装置200可进行造型的造型单元的物性值，并将计算结果登记在单元信息DB108中。
造型物形状输入部120接受造型物的形状信息的输入。所述形状信息是表示造型物的形状的信息，例如由计算机辅助设计(Computer Aided Design，CAD)系统生成。形状信息不包含造型物各部的材料或物性值的信息。
物性值指定接受部122从用户处接受对于已被输入的造型物形状信息所示的造型物的各区域的物性值的指定。另外，物性值指定接受部122根据单元信息DB108，求出具有与对区域所指定的物性值同等的物性值的造型单元，并通过所述造型单元的重复来填埋所述区域，由此将造型单元的ID与造型物的所述区域建立对应。可造型数据生成部124通过与图12中所示的分辨率转换的处理相同的处理，将造型物的各区域的造型单元分解成造型体素的单位。通过所述处理，根据造型物形状信息，生成将造型物作为材料已被设定的造型体素的集合来表示的可造型数据。造型装置200按照所述可造型数据进行造型。
在以上的结构中，物性值指定接受部122也可以使已被登记在单元信息DB108中的各k级的造型单元的物性值的清单显示在从用户处接受造型物的各区域的物性值的指定的UI(用户接口)画面中。用户从所述清单中选择对各区域分配的物性值。
在图18的(a)及图18的(b)中，示意性地表示用于此种物性值指定的UI画面400的例子。将显示造型物的形状的形状显示栏410、及表示对于所述造型物的各区域的物性值的指定内容的指定内容栏420显示在所述UI画面400中。被显示在形状显示栏410中的形状为3D模型，可利用众所周知的技术变更视线方向或显示尺寸。在图示例中，造型物412包含多个三维的物体414，将各个物体设为一个区域，并指定物性值。但是，其始终是一例，也可以设为用户可在形状显示栏410上指定造型物412的区域划分。在指定内容栏420中，将造型物的各区域的ID与对所述区域所指定的造型单元的ID及所述造型单元的物性值建立对应来显示。
如图18的(b)所示，用户若选择形状显示栏410内的造型物412内的物体414(图示例中，ID“003”的物体)，并进行调出用于指定物性值的选单的操作(例如通过右击来调出上下文选单)，则选单430被显示在画面中。在所述选单430中显示造型装置可进行造型的各k级的造型单元的ID与物性值。用户从所述选单中选择对所述物体即区域分配的物性值。物性值的选择通过从造型单元的清单中选择具有所期望的物性值的造型单元来进行。选择结果被反映在指定内容栏420中。
此处，物性值指定接受部122也可以将选单430中列举的造型单元的选择项仅限定于从用户已选择的物体414的尺寸来看可看作微结构的k级以下的造型单元。另外，在此情况下，也可以将选单430中列举的选择项仅限定于与所述物体414包含的突起等最小形状的尺寸以下的级别对应的造型单元。
另外，在选单430中，也可以将选择项排序成物性值的升序或降序来显示。在此情况下，用户针对各区域，将最接近想使所述区域具有的物性值的选择项从以这些物性值进行了排序的选择项中选出。另外，物性值指定接受部122也可以显示将选择项(即造型单元与物性值的组合)针对各k级来划分并表示的选单430。
以上，对造型物数据处理装置所具备的分辨率转换、增加物性值变化的功能、结构分析、设计辅助等功能或用于实现所述功能的装置结构或处理顺序进行了说明。此处，造型物数据处理装置无需具有以上所说明的所有功能。造型物数据处理装置可以是仅具有所述分辨率转换、增加物性值变化的功能、结构分析、设计辅助的功能的任一个功能者，也可以是具有这些功能中的两个以上的功能者。
以上所例示的造型物数据处理装置例如通过使计算机执行表示所述各功能的程序来实现。此处，计算机例如具有如下的电路结构：作为硬件的中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)等微处理器，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)及只读存储器(Read Only Memory，ROM)等存储器(一次存储)，对闪存或固态硬盘(Solid StateDrive，SSD)、硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)等固定存储装置进行控制的控制器，各种输入输出(Input/Output，I/O)接口，进行用于与局域网等网络的连接的控制的网络接口等例如经由总线等而连接的电路结构。已记述有所述各功能的处理内容的程序经由网络等而被保存在闪存等固定存储装置中，并被安装在计算机中。已被存储在固定存储装置中的程序被读出至RAM中并由CPU等微处理器来执行，由此实现以上所例示的功能组件群。

Claims (11)

1.一种信息处理装置，其特征在于，包括：
存储部件，针对集合多个作为造型装置的造型的单位的造型体素来构成的各造型单元，存储能够确定构成所述造型单元的各造型体素分别包含多种材料中的哪一种的确定信息、及所述造型单元的物性值；
取得部件，取得将三维造型物作为数据体素的集合来表达的造型物数据；
计算部件，针对所述各造型单元，使用反映了构成所述造型单元的多个造型体素彼此已结合的状态、及所述造型体素各自的材料的结构分析模型，计算所述造型单元的所述物性值；以及
转换部件，将所述造型物数据内的所述数据体素、或包含多个所述数据体素的数据单元替换成具有与所述数据体素或所述数据单元的物性值同等的物性值的所述造型单元，由此将所述造型物数据转换成作为所述造型体素的集合的能够造型数据。
2.根据权利要求1所述的信息处理装置，其特征在于，
在所述存储部件中，针对所述各造型单元，存储由所述计算部件所计算的所述造型单元的所述物性值。
3.根据权利要求2所述的信息处理装置，其特征在于，
所述计算部件针对在所述造型单元的同一体素层内相互邻接的造型体素，将包含所述造型体素的材料彼此已混合的混合区域的模型用作所述结构分析模型来进行分析。
4.根据权利要求2或3所述的信息处理装置，其特征在于，
所述计算部件针对在所述造型单元内的体素层间或体素行间相互邻接的造型体素，将设定了表示对应于所述造型体素的材料的组合的粘接状态的边界条件的模型用作所述结构分析模型来进行分析。
5.根据权利要求2或3所述的信息处理装置，其特征在于，
所述计算部件针对所述造型单元内的各造型体素，将反映了对应于所述造型体素的材料与硬化用能量的在照射方向上的深度的组合的硬化度的分布的模型用作所述结构分析模型来进行分析。
6.根据权利要求2或3所述的信息处理装置，其特征在于，
所述计算部件使用所述造型单元的所述结构分析模型进行均质化分析，由此计算所述造型单元的物性值。
7.根据权利要求2或3所述的信息处理装置，其特征在于，
在所述造型单元中，有包含第一规定个数的所述造型体素的1级造型单元、及包含第k规定个数的(k－1)级造型单元的k级造型单元，其中，k为2以上的整数，且
所述计算部件使用反映了构成所述k级造型单元的第k规定个数的(k－1)级造型单元已结合的状态、及所述(k－1)级造型单元各自的物性值的结构分析模型进行分析，由此计算所述k级造型单元的物性值。
8.根据权利要求7所述的信息处理装置，其特征在于，
当在与所述数据体素同等的尺寸的n级造型单元中不存在具有与所述数据体素同等的物性值的造型单元时，所述转换部件针对与(n+1)级造型单元同等的尺寸的数据单元，从所述存储部件中搜索具有与所述数据单元的物性值同等的物性值的(n+1)级造型单元，并将所述数据单元替换成通过所述搜索所找到的(n+1)级造型单元，其中，n为1以上的整数。
9.根据权利要求8所述的信息处理装置，其特征在于，
当针对与所述(n+1)级造型单元同等的尺寸的数据单元，未找到具有与所述数据单元的物性值同等的物性值的(n+1)级造型单元时，所述转换部件针对与(n+2)级造型单元同等的尺寸的数据单元，从所述存储部件中搜索具有与所述数据单元的物性值同等的物性值的(n+2)级造型单元，并将所述数据单元替换成通过所述搜索所找到的(n+2)级造型单元。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的信息处理装置，其特征在于，
所述转换部件将针对所述造型物数据的替换的结果中所包含的所述造型单元的各个分解成构成所述造型单元的所述造型体素，由此生成所述能够造型数据。
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有使计算机作为如下的部件发挥功能的程序：
存储部件，针对集合多个作为造型装置的造型的单位的造型体素来构成的各造型单元，存储能够确定构成所述造型单元的各造型体素分别包含多种材料中的哪一种的确定信息、及所述造型单元的物性值；
取得部件，取得将三维造型物作为数据体素的集合来表达的造型物数据；
计算部件，针对所述各造型单元，使用反映了构成所述造型单元的多个造型体素彼此已结合的状态、及所述造型体素各自的材料的结构分析模型，计算所述造型单元的所述物性值；以及
转换部件，将所述造型物数据内的所述数据体素、或包含多个所述数据体素的数据单元替换成具有与所述数据体素或所述数据单元的物性值同等的物性值的所述造型单元，由此将所述造型物数据转换成作为所述造型体素的集合的能够造型数据。
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