JP2012101443A - データ変換装置およびデータ変換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】迅速かつ適切なデータ変換を実行することで迅速かつ適切な造形の実現に寄与する。
【解決手段】立体物を表した３次元モデルデータと複数の層を積層することにより造形を行う積層型の造形装置に関する特性情報とを取得する取得部と、上記３次元モデルデータを、上記複数の層を表した複数のスライスデータに変換する変換部と、上記スライスデータを上記造形装置に送信する送信部とを備え、上記変換部は、複数の異なる変換処理の中から上記特性情報に応じて選択した変換処理により、上記３次元モデルデータを上記造形装置による立体物の造形を可能とするスライスデータに変換するデータ変換装置とした。
【選択図】図５

Description

本発明は、データ変換装置およびデータ変換方法に関する。

立体物の造形技術として幾つかの手法が知られている。具体的には、いわゆる光造形法（特許文献１参照）、選択的レーザー焼結法（特許文献２参照）、溶融堆積法（特許文献３参照）、粉末結合法（特許文献４参照）、シート積層法（特許文献５参照）、インクジェットによる材料の直接吐出による造形法（特許文献６参照）等の積層型の造形法が知られている。

特開２００８‐１９５０６９号公報 特表２０１０‐５１０１０４号公報 特表２００９‐５２５２０７号公報 特表２００２‐５０７９４０号公報 特開２００１‐３０１０６０号公報 特表２００３‐５３５７１２号公報

積層型の造形法を採用する造形装置においては、立体物を一定間隔でスライスしたときの各断面を表したスライスデータに基づいて層毎の造形が行なわれ、立体物が完成する。かかるスライスデータは、立体物を表した３次元モデルデータを造形装置が取り扱い可能なスライスデータに変換することにより得られる。ここで、造形の迅速化の観点から、３次元モデルデータからスライスデータへの迅速な変換が求められるが、このような迅速な変換を実現するには豊富なリソースが必要となる。また、造形装置の機種や機能などの特性によっては、その造形装置に必要なスライスデータを生成するために多くの処理を要することがあり、このような観点からも３次元モデルデータからスライスデータへの変換には豊富なリソースが必要となる。しかしながら、特に一般ユーザー向けの積層型の造形装置においては、製品のコスト等の観点から、かかる豊富なリソースを搭載できない場合がある。そのため、積層型の造形装置にとっては、当該造形装置の特性に応じた適切なスライスデータを迅速に取得する、ということが課題であった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、迅速かつ適切なデータ変換を実行することで迅速かつ適切な造形の実現に寄与することが可能なデータ変換装置およびデータ変換方法を提供する。

本発明にかかるデータ変換装置の態様の一つは、立体物を表した３次元モデルデータと複数の層を積層することにより造形を行う積層型の造形装置に関する特性情報とを取得する取得部と、上記３次元モデルデータを、上記複数の層を表した複数のスライスデータに変換する変換部と、上記スライスデータを上記造形装置に送信する送信部とを備え、上記変換部は、複数の異なる変換処理の中から上記特性情報に応じて選択した変換処理により、上記３次元モデルデータを上記造形装置による立体物の造形を可能とするスライスデータに変換する構成としてある。

本発明によれば、３次元モデルデータからスライスデータへの変換を、造形装置ではなくデータ変換装置が実行する。そのため、計算資源（リソース）の少ない造形装置で当該変換を担当するよりも、造形の基となる３次元モデルデータが選択されてから造形装置による造形が完了するまでにかかる時間を短縮化することができる。また、データ変換装置では、複数の異なる変換処理の中から、造形装置の特性情報に応じて選択した変換処理により上記変換を実行する。そのため、スライスデータの送信を受ける造形装置において立体物の造形のために必要とする最適なスライスデータを、確実に当該造形装置に送信することができ、結果、適切な造形が実現される。

本発明の態様の一つとして、データ変換装置は、上記変換処理を実現するための演算装置を複数備え、上記変換処理が異なるとは、使用する演算装置又は使用する演算装置の数が異なることである構成としてもよい。当該構成によれば、上記変換部は、造形装置の特性情報に応じて、使用する演算装置を一つ選択したり、使用する演算装置を複数選択し、選択した演算装置により変換処理を実行することで、造形装置にとって最適なスライスデータを取得する。

本発明の態様の一つとして、データ変換装置は、上記変換部の機能を拡張するためのソフトウェアを複数備え、上記変換処理が異なるとは、上記変換部が変換処理のために実行する上記ソフトウェアが異なることである構成としてもよい。当該構成によれば、上記変換部は、造形装置の特性情報に応じて、追加的に実行するソフトウェアを選択し、選択したソフトウェアの機能によって変換処理を実行することで、造形装置にとって最適なスライスデータを取得する。

上記特性情報の具体的内容は多岐に渡るが、一例として上記特性情報には、上記造形装置の機種情報が含まれ、上記変換部は、少なくとも当該機種情報に応じて変換処理を選択する構成としてもよい。当該構成によれば、造形装置の機種情報に対応した最適なスライスデータが得られる。
また、上記特性情報には、立体物を造形するためのサポート形成の要否を示すサポート要否情報が含まれ、上記変換部は、当該サポート要否情報に応じて変換処理を選択する構成としてもよい。当該構成によれば、サポート形成が必要な造形装置に対しては、サポート形成もさせるスライスデータが提供され、サポート形成が不要な造形装置に対しては、サポート形成に関する情報を持たないスライスデータが提供される。

また、上記特性情報には、上記造形装置が造形可能な立体物のサイズを示すサイズ情報が含まれ、上記変換部は、当該サイズ情報に応じて変換処理を選択する構成としてもよい。当該構成によれば、造形装置のサイズ情報に対応した最適な大きさの立体物を造形させるスライスデータが得られる。
また、上記特性情報には、上記造形装置の着色機能の有無を示す着色機能情報が含まれ、上記変換部は、当該着色機能情報に応じて変換処理を選択する構成としてもよい。当該構成によれば、着色機能を有する造形装置に対しては、色情報も含むスライスデータが提供され、着色機能を有さない造形装置に対しては、色情報を持たないスライスデータが提供される。

本発明の技術的思想は、データ変換装置以外によっても実現可能である。例えば、上述したデータ変換装置の各部に対応する各工程を備えるデータ変換方法や、当該各部に対応する機能をコンピューターに実行させるプログラムの発明も把握可能である。また、造形装置単独での発明や、データ変換装置と造形装置とを含むシステムや、当該造形装置による処理や当該システムを実現するための方法、プログラムも、発明として把握可能である。

造形システムを概略的に示す図である。 造形装置の構成を示す図である。 データ変換装置の構成を示す図である。 造形装置側の処理を示すフローチャートである。 データ変換装置側の処理を示すフローチャートである。 オーバーハング形状を有する立体物の断面を例示する図である。 第一変形例にかかる造形システムを概略的に示す図である。 第二変形例にかかる造形システムを概略的に示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
１．システムの概略
図１は、本実施形態にかかる立体物の造形システム１０を概略的に示している。造形システム１０は、造形装置２０とデータ変換装置３０とを含む。造形装置２０は、積層型の造形法により立体物を造形可能な装置であり、装置を覆う筺体２１の内部に処理用空間としてのチャンバー２２を有している。造形装置２０は、チャンバー２２内に立体物を造形する。ユーザーは、造形装置２０の前面側に形成された扉２８を開けることで、チャンバー２２内にアクセス可能であり、チャンバー２２内に造形された立体物（造形物Ｒ）を造形装置２０外へ取り出すことができる。造形装置２０は、筺体２１表面の所定位置に、ユーザーに対して情報を表示するための液晶パネル等の表示部２１ａや、ユーザーからの操作を受け付ける操作受付部２１ｂとしてのスイッチやボタンやタッチパネル等や、可搬性の記憶媒体Ｍ（メモリーカード等）の接続を受けるためのメモリーインターフェイス（Ｉ／Ｆ）２１ｃ等を適宜備える。

データ変換装置３０は、例えば、一台のサーバー３１で構成されていたり、複数台のサーバー３１で構成されていたりする。図１では、データ変換装置３０が複数台のサーバー３１で構成される例を示しており、各サーバー３１はネットワークＮにより相互に通信可能に接続している。複数の造形装置２０は、インターネット等のネットワークＮによりデータ変換装置３０と通信可能に接続しており、ネットワークＮを介してデータ変換装置３０による“データ変換サービス”の提供を受けることができる。データ変換サービスとは、概略的には、データ変換装置３０が、造形装置２０のユーザーによって指定された３次元モデルデータを造形装置２０において取り扱い可能なスライスデータに変換し、そのスライスデータを造形装置２０に送信する処理を言う。つまり図１の例では、造形システム１０は、ネットワークＮ上の複数のサーバー３１を活用したクラウドコンピューティングによるデータ変換サービスを、造形装置２０のユーザーに提供する。

図２は、造形装置２０の構成を示している。造形装置２０は、上述した構成の他に、制御部２３や、通信部２４や、造形部２５を有する。制御部２３は、ＣＰＵ２３ａやメモリー２３ｂなどを備え、ＣＰＵ２３ａがメモリー２３ｂに記憶された所定のプログラムに従って造形装置２０内の各部を制御する。また造形装置２０は、造形方法に応じた造形のための構造を備え、例えばチャンバー２２の底面側に配設された略水平な台（プラットフォーム２６）と、プラットフォーム２６をチャンバー２２内において造形装置２０の上下方向（縦方向、Ｚ軸方向とも言う。）に移動させることが可能なモーター等からなるプラットフォーム移動機構２７を含む。
通信部２４は、制御部２３による制御下で、ネットワークＮを介してデータ変換装置３０との間で情報の送受信を実現する。

造形部２５は、制御部２３による制御下で、スライスデータに基づいて造形物Ｒを造形可能な機構であり、上述したような積層型の造形法のいずれかにより造形を行なう。造形部２５は、例えば造形のための可動部（造形ヘッド２５ａ）や、造形ヘッド２５ａをチャンバー２２内において例えば直交する２軸（Ｘ，Ｙ軸）方向それぞれに移動させることが可能なモーター等からなるヘッド移動機構２５ｂ等を備える。Ｘ，Ｙ軸方向は、上記Ｚ軸方向に対して垂直な２軸であり、そのため造形ヘッド２５ａは当該２軸で定義される面（水平面）内を移動可能である。

造形ヘッド２５ａは、チャンバー２２内にてプラットフォーム２６上をヘッド移動機構２５ｂによってＸ，Ｙ軸方向に移動させられながら、一層のスライスデータが示す形状に応じて所定の材料や光を発することで一層の造形を行なう。各種積層型の造形法は公知であるため造形法自体の詳細な説明は省くが、造形ヘッド２５ａは、光造形法、選択的レーザー焼結法、シート積層法などであればレーザー光をプラットフォーム２６上の樹脂や粉末層やシート部材に対して照射するし、溶融堆積法であれば溶融させた樹脂をプラットフォーム２６上に吐出（押し出し）するし、粉末結合法であれば結合材をプラットフォーム２６上の粉末層に吐出するし、インクジェットによる材料の直接吐出による造形法であれば造形物Ｒの形成に用いられる材料をプラットフォーム２６上に吐出する。このようなスライスデータに応じた一層分の造形と、Ｚ軸方向に沿ったプラットフォーム２６の当該一層分の移動（下降）とを繰り返すことで、プラットフォーム２６上に層単位での造形結果が積層され、造形物Ｒが完成する。

制御部２３は、造形部２５による造形時に、プラットフォーム移動機構２７のモーターを数値制御することで、プラットフォーム２６のＺ軸方向の移動距離や移動速度を制御し、ヘッド移動機構２５ｂのモーターを数値制御することで、造形ヘッド２５ａのＸ，Ｙ軸方向の移動距離や移動速度を制御する。

図３は、データ変換装置３０の機能構成を概略的に示している。データ変換装置３０は、立体物を表した３次元モデルデータと造形装置２０に関する特性情報とを取得する取得部４１と、当該取得した３次元モデルデータを立体物の断面であって所定の軸方向に垂直かつ当該軸方向において一定間隔である複数の断面を表した複数のスライスデータに変換する変換部４２と、当該スライスデータを造形装置２０に送信する送信部４３とを備える。変換部４２は、造形装置２０の造形方法に応じた上記変換を実現するために、対応可能な造形装置の造形方法毎に複数の演算部４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…を含む。各演算部は、造形方法と１対１で用意していてもよいし、類似の処理を行なう造形方法は同一の演算部を用いるものとして対応可能な造形方法の数よりも少ない数の演算部であってもよい。その他にも、対応可能な造形装置の機能に応じた演算部を設けても良い。各演算部４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…は、図１に例示したようにデータ変換装置３０が複数のサーバー３１からなる場合には、各サーバー３１がそれぞれに有する各演算機能に該当する。つまり、データ変換装置３０の変換部４２は、複数の演算装置（複数のサーバー３１）で構成される。また、図１に例示したようにデータ変換装置３０が複数のサーバー３１からなる場合には、変換部４２の一部、取得部４１および送信部４３は、各サーバー３１のうちデータ変換サービスにおいて造形装置２０との通信の窓口となるサーバー３１ａによって実現される。

２．データ変換サービスを含む造形処理
図４は、造形システム１０における造形装置２０側の処理をフローチャートで示しており、図５は、造形システム１０におけるデータ変換装置３０側の処理をフローチャートにより示している。
図４に示すように、造形装置２０では、ステップＳ１００において、制御部２３が３次元モデルデータの選択を受け付ける。例えばユーザーは、複数の３次元モデルデータを記録した記憶媒体ＭをメモリーＩ／Ｆ２１ｃに装着させる。すると制御部２３は、記憶媒体Ｍに記憶された３次元モデルデータを読み込むとともに、これら読み込んだ３次元モデルデータの中から任意のデータをユーザーに選択させるためのユーザーインターフェイス（ＵＩ）画面を表示部２１ａに表示させる。ユーザーは、ＵＩ画面の表示を参照しつつ操作受付部２１ｂを操作することにより、３次元モデルデータを任意に選択する。制御部２３は、このような操作による３次元モデルデータの選択を受け付ける。

むろん、３次元モデルデータの選択は記憶媒体Ｍに記憶されたデータ内から選択する場合に限られず、造形装置２０内のメモリーに保存済みのデータの中から選択してもよいし、記憶媒体Ｍ以外の手段により外部から造形装置２０に提供されたデータを選択してもよい。また、表示部２１ａや操作受付部２１ｂは、必ずしも造形装置２０の一部として造形装置２０と一体形成されている必要はなく、有線あるいは無線で造形装置２０と接続された外部のモニターや操作機器（マウスやキーボード等）であってもよい。

３次元モデルデータは、例えばＳＴＬやＯＢＪやＩＧＥＳ等の所定のフォーマットで立体を表現した、３次元ＣＡＤやＣＧのソフトウェアによって生成されたファイルである。一例として３次元モデルデータがＳＴＬフォーマットのファイルである場合、３次元モデルデータは、３つの頂点（座標値）を有する三角形の集合により立体を表現する。ここでいう座標値とは、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの３軸により定義された座標空間における座標値（Ｘ成分値、Ｙ成分値、Ｚ成分値）である。また、各三角形は面法線ベクトルを有し、各面法線ベクトルが向く方向は立体物の表面が向く方向を示している。

ステップＳ１１０では、制御部２３は、通信部２４を制御することにより、上記ステップＳ１００で受け付けた選択にかかる３次元モデルデータと造形装置２０に関する特性情報とをネットワークＮを介してデータ変換装置３０に送信（アップロード）させる。特性情報とは、例えば、造形装置２０の機種名の情報、造形装置２０が搭載するファームウェアのバージョン情報、造形装置２０が採用する造形法の情報、造形装置２０が造形可能な立体物のサイズを示すサイズ情報、造形装置２０が着色機能を有するか否かを示す着色機能情報、造形装置２０が積層する各層の厚さであるスライス幅の情報、上記サポート形成を必要とするオーバーハング形状の角度の情報、などを直接的又は間接的に含む情報である。このような特性情報は予めメモリー２３ｂに記憶されている。
ステップＳ１２０では、通信部２４は、ネットワークＮを介してデータ変換装置３０からスライスデータを受信（ダウンロード）する。このスライスデータは、図５に示す処理によりデータ変換装置３０から送信されたデータである。

次に、ステップＳ１３０以降の説明をする前に、図５に示す処理について説明する。
ステップＳ２００では、取得部４１（サーバ３１ａ）は、上記ステップＳ１１０において造形装置２０から送信された３次元モデルデータと特性情報とを受信して取得する。ただしデータ変換装置３０は、サーバー３１内の所定のメモリーに、造形装置２０の機種情報毎に上述したような特性情報を記述したテーブルを予め保存しているとしてもよい。そして上記ステップＳ１１０では、造形装置２０は、３次元モデルデータとともに自機の機種情報（例えば機種名）を送信し、ステップＳ２００では、取得部４１は、造形装置２０から受信した機種情報に応じて上記テーブルを検索し、当該機種情報に対応した特性情報を取得するようにしてもよい。

ステップＳ２１０では、変換部４２が上記変換を行なう。この場合、上記ステップＳ２００で取得した３次元モデルデータの断面形状であってＺ軸方向に垂直な断面形状（ＸＹ平面における形状）を演算により取得する。変換部４２は、このような断面形状をＺ軸方向において上記スライス幅（なお、スライス幅は一定でなくてもよい。）間隔で取得する。このようなスライス幅毎の断面形状を表した２次元データが複数のスライスデータである。ただしステップＳ２１０では、変換部４２は、複数の異なる変換処理及び複数の演算部４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…の中から上記ステップＳ２００で取得した特性情報に応じて選択した変換処理及び演算部により、３次元モデルデータを造形装置２０による立体物の造形を可能とするスライスデータに変換する。

変換処理が異なるとは、変換処理のアルゴリズムが異なるということである。演算部に着目して説明するならば、例えば、変換に使用される演算部が異なる又は変換に使用される演算部の数が異なることを意味する。図１に例示したようにデータ変換装置３０が複数のサーバー３１からなる場合には、スライスデータへの変換に使用されるサーバー３１が特性情報に応じて選択される。例えば、各サーバー３１はそれぞれが異なる積層型の造形法のためのスライスデータの生成に対応しているとする。この場合、変換部４２（の一部）としてのサーバー３１ａは、上記取得した特性情報のうち造形法を特定可能な機種情報（造形装置２０の機種名、造形装置２０が搭載するファームウェアのバージョン情報、造形装置２０が採用する造形法、などの情報）に応じて、サーバー３１ａを含めた各サーバー３１の中から造形法が対応するサーバー３１を選択し、選択したサーバー３１に上記変換を実行させる。この結果、造形装置２０が採用する造形法に応じた適切なスライスデータが得られる。

あるいは、サポートを含むスライスデータの生成が可能なサーバー３１と、サポートを含まないスライスデータの生成が可能なサーバー３１とがあるとする。“サポート”とは、３次元モデルデータが表す立体物の表面のうち上層が下層よりも張り出しているオーバーハング形状となっている表面に下方から当接して支持するための部材であり、造形装置２０が採用する造形法によってはサポートを造形物Ｒとともに造形しなければオーバーハング形状を造形できないことがある。サーバー３１ａはまず、造形装置２０がサポート形成を必要とする造形法を採用しているか否かを、上記取得した特性情報のうちサポート要否情報（造形装置２０が採用する造形法などの情報）に基づいて判定する。サポート形成を必要とする造形法は、光造形法や溶融堆積法やインクジェットによる材料の直接吐出による造形法などであり、一方、サポート形成が不要な造形法は、シート積層法や粉末結合法などである。そして、サポート形成を必要とする造形法である場合には、サーバー３１ａは、上記取得した３次元モデルデータおよび上記特性情報としての角度情報に基づいて、当該３次元モデルデータが表す立体物が実際にサポートを必要としているか否かを判定する。

図６Ａは、造形時にサポートを必要とするオーバーハング形状を有する立体物Ｆ１を立体物の断面により例示し、図６Ｂは、サポートを必要としないオーバーハング形状を有する立体物Ｆ２を立体物の断面により例示している。立体物Ｆ１，Ｆ２はいずれも、面法線ベクトルＶの方向がＺ軸に対して垂直な方向よりも下側（Ｚ軸の−側）を向いている表面（太線で示した表面）を有しており、かかる表面がオーバーハング形状に該当する。また、立体物Ｆ１のオーバーハング形状に該当する表面の面法線ベクトルＶとＺ軸に垂直な方向とがなす角度θは、立体物Ｆ２のオーバーハング形状に該当する表面の面法線ベクトルＶとＺ軸に垂直な方向とがなす角度θよりも大きい。つまり、サポート形成を必要とする造形法が採用される場合であっても、オーバーハング形状であれば全てサポートを必要とする訳ではなく、角度θがある程度小さい場合にはサポートを形成すること無く立体物を造形可能である。上記角度情報は、このような角度θに対するしきい値である。

サーバー３１ａは、当該３次元モデルデータが表す立体物がオーバーハング形状を有しており、かつ、そのオーバーハング形状の角度θが、上記角度情報が示す角度より大きい場合に、当該３次元モデルデータが表す立体物がサポートを必要としていると判定する。当該３次元モデルデータが表す立体物がサポートを必要としている場合、サーバー３１ａは、サーバー３１ａを含めた各サーバー３１の中からサポートを含むスライスデータの生成が可能なサーバー３１を選択し、選択したサーバー３１に上記変換を実行させる。この結果、当該３次元モデルデータが表す立体物の断面形状だけでなく当該断面形状に当接するサポートの断面形状も表現したスライスデータが得られる。

あるいは、各サーバー３１の中に、スライスデータの拡大縮小を実行可能なサーバー３１があるとする。この場合、サーバー３１ａは、上記取得した３次元モデルデータに基づく造形物Ｒを当該３次元モデルデータが示す大きさのまま（倍率１／１のまま）造形装置２０によって造形可能か否かを、上記取得した特性情報のうち上記サイズ情報を参照して判定する。サーバー３１ａは、サイズ情報が示す最大造形サイズ（造形装置２０が造形可能な立体物の最大サイズ）が当該３次元モデルデータの１／１サイズを下回っている場合には、上記スライスデータの拡大縮小を実行可能なサーバー３１を選択する。そして、当該選択したサーバー３１に上記変換およびスライスデータの上記最大造形サイズに応じた縮小処理を実行させる。この結果、造形装置２０が造形可能なサイズの立体物を造形するためのスライスデータが得られる。あるいは、サーバー３１ａは、あるサーバー３１を選択して上記変換をさせ、この変換により得られたスラースデータを、上記拡大縮小を実行可能なサーバー３１に提供し、スライスデータについて上記最大造形サイズに応じた縮小処理を実行させるとしてもよい。また、ユーザーが指定する場合には、上記拡大縮小を実行可能なサーバー３１に拡大処理を実行させるとしてもよい。

あるいは、各サーバー３１の中に、色情報を有する立体物を表現した３次元モデルデータから色情報（スライスデータが表現する２次元画像の位置毎の色情報）を有するスライスデータに変換可能なサーバー３１があるとする。この場合、サーバー３１ａは、造形装置２０が造形物Ｒへの着色を伴う造形が可能か否か（着色機能を有するか否か）を、上記取得した特性情報のうち上記着色機能情報を参照して判定する。サーバー３１ａは、着色機能情報が“着色機能有り”を示している場合には、上記色情報を有するスライスデータに変換可能なサーバー３１を選択する。そして、当該選択したサーバー３１に上記変換を実行させる。この結果、色情報を有するスライスデータ、すなわち造形に際して造形物Ｒへの着色も造形装置２０に実行させるスライスデータが得られる。

上述したように、データ変換装置３０は一台のサーバー３１で構成されていてもよい。データ変換装置３０が一台のサーバー３１からなる場合、変換部４２が有する複数の演算部４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…は、例えば、当該一台のサーバー３１に搭載された上記変換を実現するための複数の処理用ＩＣ（複数の演算装置）に該当するようにしても良いし、１つの処理用ＩＣが兼ねても良い。複数の処理用ＩＣを用いる場合には、ステップＳ２１０では、変換部４２は、複数の処理用ＩＣの中から上記ステップＳ２００で取得した特性情報に応じて選択した単数または複数の処理用ＩＣに、３次元モデルデータを造形装置２０による立体物の造形を可能とするスライスデータに変換させる。

或いは、データ変換装置３０としてのサーバー３１は、変換部４２の基本的機能（３次元モデルデータを複数のスライスデータへ変換する機能）によって実現されていても良いし、基本的機能を拡張するための複数のソフトウェア（プラグインソフトウェア）によって実現されていてもよい。基本的機能によって実現される場合、変換部４２が有する複数の演算部４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…は、この基本的機能のソフトウェアを実行する処理回路に該当する。複数のプラグインソフトウェアによって実現される場合、変換部４２が有する複数の演算部４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…は、これら複数のプラグインソフトウェアを実行する処理回路に該当する。そしてステップＳ２１０では、変換部４２は、複数のプラグインソフトウェアの中から変換部４２の機能を拡張するため（例えば、スライスデータにサポート形成のための情報を付加したり、スライスデータが示す断面形状を拡大縮小したり、スライスデータに色情報を付加したりするため）に追加的に実行するソフトウェアを上記ステップＳ２００で取得した特性情報に応じて単数または複数選択する。そして、変換部４２は、選択したソフトウェアも実行することで、３次元モデルデータを造形装置２０による立体物の造形を可能とするスライスデータに変換する。

ここで、下からｉ層目のスライスデータをスライスデータＳ_iとしたとき、スライスデータＳ_iに隣接する（Ｚ軸方向において前後する）スライスデータＳ _i-1やスライスデータＳ _i+1は、一般的にスライスデータＳ_iとの差異が小さい（相関が大きい）。そこでステップＳ２２０では、変換部４２は、上記ステップＳ２１０の変換によって得られた複数のスライスデータ（変換データ）を圧縮符号化する。具体的には、変換部４２は、変換データにおける複数のスライスデータを複数のフレームとみなし、動画圧縮に用いられるフレーム間予測を応用して複数のスライスデータを圧縮符号化する。フレーム間予測としては様々な方法を採用することが可能である。一例としては、変換部４２は、前後に隣接するフレーム（上下に隣接するスライスデータ）間の差分および動きベクトルを符号化する。そして、フレーム内符号化されたＩピクチャー、一方向でのフレーム間予測によって符号化されたＰピクチャー、および双方向でのフレーム間予測によって符号化されたＢピクチャーが生成され、複数のスライスデータが圧縮される。

スライスデータの圧縮符号化は、変換部４２が備える複数の演算部４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…のうち特定の演算部によって実行されるとしてもよい。従って、変換部４２が実行する上記ステップＳ２１０およびステップＳ２２０の処理は、複数の演算部の協同により実現されると言える。
ステップＳ２３０では、送信部４３（サーバ３１ａ）は、上記ステップＳ２２０で圧縮符号化されたスライスデータを造形装置２０に対して送信する。これは、造形装置２０側から見れば、ステップＳ１２０においてデータ変換装置３０からスライスデータを受信する処理にあたる。

次に、図４のステップＳ１３０以降について説明する。
ステップＳ１３０では、制御部２３は、上記ステップＳ１２０において通信部２４により受信された、圧縮符号化されたスライスデータを復号化し、上記スライス幅毎の複数のスライスデータを取得する。ステップＳ１３０の復号化処理を実行する点で、制御部２３は復号化部として機能すると言える。

ステップＳ１４０では、制御部２３は、造形部２５に対して上記ステップＳ１３０の復号化により取得した各スライスデータに基づく造形実行を指示し、当該指示に応じて造形部２５は造形ヘッド２５ａを駆動させて造形を実行する。このとき、制御部２３は、造形ヘッド２５ａおよびプラットフォーム２６を移動させる制御も行なう。ここでは一例として、造形部２５は溶融堆積法により積層して造形を行なうものとする。ステップＳ１４０の結果、プラットフォーム２６上にはスライスデータに応じて押し出された樹脂の各層が積み重なり、上記ステップＳ１００で選択された３次元モデルデータが表す立体物としての造形物Ｒが完成する。

むろん、ステップＳ１４０で用いられるスライスデータは、データ変換装置３０が造形装置２０の特性情報に応じて変換生成したスライスデータであり、スライスデータ間のＺ軸方向の距離（一枚のスライスデータで造形する一層の厚み、すなわちスライス幅）を始めとして造形装置２０が採用する造形法に最適なデータであり、サポートとともに造形物Ｒを造形させるものであったり、着色された造形物Ｒを造形させるものであったり、造形装置２０の最大造形サイズに応じた大きさの造形物Ｒを造形させるものであったりする。上記ステップＳ１４０の後、制御部２３は、完成した造形物Ｒを造形装置２０外へ取り出す旨を外部（ユーザー）に対して音声出力やメッセージ出力などにより催促したり、サポートの除去作業の実行をユーザーに音声出力やメッセージ出力などにより催促したりする。

このように本実施形態によれば、処理負担の大きい３次元モデルデータからスライスデータへの変換を、造形装置２０ではなくデータ変換装置３０が実行するとした。つまり、製造コスト低減等の観点からリソースが豊富ではない構成となっている造形装置２０で当該変換を担当するよりも、リソースの豊富なサーバー３１からなるデータ変換装置３０で当該変換を実行する方が、当該変換が迅速に行なわれるため、３次元モデルデータが選択されてから造形装置２０による造形が完了するまでにかかる時間を短縮化することができる。また、データ変換装置３０では、複数の異なる変換処理の中から、造形装置２０の特性情報に応じて選択した最適な変換処理により上記変換を実行する。そのため、スライスデータの送信を受ける造形装置２０において立体物の造形のために必要とする最適なスライスデータを確実に造形装置２０に送信することができ、結果、適切な造形が実現される。

また本実施形態によれば、データ変換装置３０は、３次元モデルデータから変換したスライスデータを圧縮符号化することで情報量を減らした上で、造形装置２０に送信する。そのため、データ変換装置３０から造形装置２０へのスライスデータの転送が高速化され、結果、３次元モデルデータが選択されてから造形装置２０による造形が完了するまでにかかる時間をより短縮化することができる。
本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。以下に、本発明の変形例を幾つか説明する。各変形例には上記実施形態の内容を適宜適用することができるし、各変形例の内容を適宜組み合わせることも可能である。

３．第一変形例
図７は、第一変形例にかかる造形システム１１を概略的に示している。造形システム１０（図１）と造形システム１１との違いは、前者では造形装置２０からデータ変換装置３０に対して３次元モデルデータが送信されていたが、後者ではユーザーが操作するＰＣ５０からデータ変換装置３０に対して３次元モデルデータが送信される点である。ユーザーはデータ変換装置３０とネットワークＮで接続されたＰＣ５０を操作することにより、ＰＣ５０のメモリー等に保存された３次元モデルデータを任意に選択し、当該選択された３次元モデルデータがＰＣ５０からデータ変換装置３０に送信される。この場合、ＰＣ５０は、ユーザーの操作によりスライスデータの送信先となる造形装置２０を特定する情報（送信先情報）や当該送信先となる造形装置２０の特性情報も添付した上で、３次元モデルデータを送信する。ＰＣ５０からデータ変換装置３０へのデータ送信は、例えば、電子メール等によって実現される。

データ変換装置３０は、ＰＣ５０から送信された３次元モデルデータおよび特性情報（あるいはデータ変換装置３０自身が保持していた造形装置２０についての特性情報）に基づいて、上述したように３次元モデルデータからスライスデータへの変換を行なう。そしてデータ変換装置３０は、上記送信先情報に基づいてネットワークＮ上に存在する造形装置２０を探索し呼び出し、造形装置２０との間でセッションを確立する。そして、当該セッションを確立した造形装置２０に対してスライスデータ（圧縮符号化されたスライスデータ）を送信する。なお、データ変換装置３０が造形装置２０に直接スライスデータを送信するのではなく、ＰＣ５０経由で間接的にスライスデータを送信しても良い。
第一変形例によれば、ユーザーは、ＰＣ５０を操作するだけで離れた場所にある造形装置２０内に所望の造形物Ｒを出現させることができる。また、ＰＣ５０では、電子メール等で３次元モデルデータ等の情報をデータ変換装置３０に送信するだけなので、特別なドライバーなどを必要とすることなく、極めて容易に所望の造形装置２０に所望の造形物Ｒを造形させることができる。

４．第二変形例
図８は、第二変形例にかかる造形システム１２を概略的に示している。造形システム１０（図１）と造形システム１２との違いは、前者では造形装置２０からデータ変換装置３０に対して３次元モデルデータが送信されていたが、後者ではデータ変換装置３０が保存している３次元モデルデータのデータベースＤＢの中からユーザーによって任意に３次元モデルデータが選択される点である。ユーザーが操作受付部２１ｂを操作することで、造形装置２０がネットワークＮ上のデータ変換装置３０にアクセスし、ユーザーが操作受付部２１ｂを操作することで、データベースＤＢに登録されている複数の３次元モデルデータの中から所望の３次元モデルデータが選択される。データ変換装置３０は、造形装置２０によって選択された３次元モデルデータおよび造形装置２０の上記特性情報に基づいて、上述したように３次元モデルデータからスライスデータへの変換を行なう。
第二変形例によればユーザーは、自身で所持していない３Ｄコンテンツ（３次元モデルデータ）をインターネット上（データ変換サービスを提供するサーバー３１内）で自由に検索して選択し、選択した３Ｄコンテンツを対象としてデータ変換サービスを受けることで、所望の造形物Ｒを得ることができる。このようなデータ変換装置３０が保存している複数の３次元モデルデータの中からユーザーによって任意に３次元モデルデータが選択される構成は、上記第一変形例においても適用可能である。

５．他の変形例
スライスデータは、フレーム間予測を用いて圧縮を行いサーバーから造形装置に送信するものとしているが、その他の動画圧縮技術を用いたり、その他のデータ圧縮技術を用いたりして圧縮して送信しても良いし、圧縮せずに送信することも可能である。
これまでは、造形装置２０はスライスデータに基づく造形機能を有する装置として説明したが、造形装置２０自身が立体物の３次元測定機能を有していてもよい。つまり造形装置２０は、チャンバー２２に載置された測定対象物としての立体物を３次元測定して３次元モデルデータを取得可能な測定部６０（図２参照）を有するとしてもよい。測定部６０は、公知の非接触型の３次元デジタイザを含めて種々の構成を採ることができ、例えば、照射光を発する光源、光源から照射された照射光の測定対象物からの反射光を読み取るイメージセンサー、イメージセンサーによる読み取り結果（点群データ）に基づいて上記所定のフォーマットの３次元モデルデータを生成するファイル生成部などを備える。このような測定部６０も備えることで、造形装置２０は、測定部６０によって生成された３次元モデルデータをデータ変換装置３０に送信してデータ変換サービスの提供を受けることができる。
また、上述の実施例や変形例を組み合わせることも可能である。

１０，１１，１２…造形システム、２０…造形装置、２１…筺体、２１ａ…表示部、２１ｂ…操作受付部、２１ｃ…メモリーＩ／Ｆ、２２…チャンバー、２３…制御部、２４…通信部、２５…造形部、２５ａ…造形ヘッド、２５ｂ…ヘッド移動機構、３０…データ変換装置、３１，３１ａ…サーバー、４１…取得部、４２…変換部、４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…演算部、４３…送信部、５０…ＰＣ

Claims (8)

1. 立体物を表した３次元モデルデータと複数の層を積層することにより造形を行う積層型の造形装置に関する特性情報とを取得する取得部と、
   上記３次元モデルデータを、上記複数の層を表した複数のスライスデータに変換する変換部と、
   上記スライスデータを上記造形装置に送信する送信部とを備え、
   上記変換部は、複数の異なる変換処理の中から上記特性情報に応じて選択した変換処理により、上記３次元モデルデータを上記造形装置による立体物の造形を可能とするスライスデータに変換することを特徴とするデータ変換装置。
2. 上記変換処理を実現するための演算装置を複数備え、
   上記変換処理が異なるとは、使用する演算装置又は使用する演算装置の数が異なることである、請求項１に記載のデータ変換装置。
3. 上記変換部の機能を拡張するためのソフトウェアを複数備え、
   上記変換処理が異なるとは、上記変換部が変換処理のために実行する上記ソフトウェアが異なることである、請求項１または請求項２に記載のデータ変換装置。
4. 上記特性情報には、上記造形装置の機種情報が含まれ、上記変換部は、少なくとも当該機種情報に応じて変換処理を選択することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のデータ変換装置。
5. 上記特性情報には、立体物を造形するためのサポート形成の要否を示すサポート要否情報が含まれ、上記変換部は、当該サポート要否情報に応じて変換処理を選択することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のデータ変換装置。
6. 上記特性情報には、上記造形装置が造形可能な立体物のサイズを示すサイズ情報が含まれ、上記変換部は、当該サイズ情報に応じて変換処理を選択することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のデータ変換装置。
7. 上記特性情報には、上記造形装置の着色機能の有無を示す着色機能情報が含まれ、上記変換部は、当該着色機能情報に応じて変換処理を選択することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載のデータ変換装置。
8. 立体物を表した３次元モデルデータと複数の層を積層することにより造形を行う積層型の造形装置に関する特性情報とを取得する取得工程と、
   上記３次元モデルデータを、上記複数の層を表した複数のスライスデータに変換する変換工程と、
   上記スライスデータを上記造形装置に送信する送信工程とを備え、
   上記変換工程では、複数の異なる変換処理の中から上記特性情報に応じて選択した変換処理により、上記３次元モデルデータを上記造形装置による立体物の造形を可能とするスライスデータに変換することを特徴とするデータ変換方法。

Images