JP2017087459A - 三次元造形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】造形された三次元造形物あるいは造形途中の未完造形物の測定作業を簡単化することを目的とする。
【解決手段】所定の処理空間内で三次元造形物１１を造形する造形手段２を備えた三次元造形装置１において、前記造形手段による造形途中の未完造形物についての測定対象データの測定を前記処理空間内で行う測定手段１２を有する。これにより、造形された三次元造形物あるいは造形途中の未完造形物の測定作業を簡単化することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は三次元造形装置に関するものである。

従来、設計あるいは測定された三次元データに基づいて、当該三次元データにより特定される所望の三次元形状をもった立体物（三次元造形物）を造形する三次元造形装置が知られている。

例えば、特許文献１には、複製元立体物を三次元測定用のチャンバーに収容して当該複製元立体物の三次元形状を測定し、これにより得た測定データに基づき、三次元造形用のチャンバー内で、複製物を造形する三次元造形装置が開示されている。この三次元造形装置では、三次元測定用のチャンバーと三次元造形用のチャンバーとを共通化し、装置の省スペース化を図ったものである。

三次元造形物の造形精度は、主に、三次元造形装置がもつ造形精度に依存しており、三次元造形装置による造形精度が十分でない場合がある。この場合、切削、貼り合わせ、成型等により造形する他の造形装置と同様、造形された三次元造形物あるいは造形途中の未完造形物の形状や寸法等の必要な測定パラメータを測定し、その三次元造形物の造形誤差が許容範囲内であるか否かを確認する作業が必要となる。

しかしながら、従来、その確認のための測定作業は、三次元造形装置により造形された最終造形物に対して行っていたため、最終構造物の状態では測定が困難な箇所（最終構造物の内部構造など）の測定結果を得ることが難しい。そのため、そのような箇所の形状などを含む最終構造物についての詳細な測定結果を得ることが困難であった。

上述した課題を解決するために、本発明は、所定の処理空間内で三次元造形物を造形する造形手段を備えた三次元造形装置において、前記造形手段による造形途中の未完造形物の測定を前記処理空間内で行う測定手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、最終構造物の状態では測定が困難な箇所を含む測定結果を得ることができ、最終構造物についての詳細な測定結果を得ることが可能となるという優れた効果が奏される。

実施形態における三次元造形装置の内部構造を示す斜視図である。 同三次元造形装置の内部構造を示す平面図である。 同三次元造形装置の内部構造を示す正面図である。 同三次元造形装置の制御ブロック図である。 同三次元造形装置のデータのやりとりを説明するための説明図である。 同三次元造形装置に設けられる測定装置の構成を示す正面図である。 同測定装置の構成を示す平面図である。 （ａ）は、切削等による従来の造形方法における一連の処理工程の流れを示すフロー図である。（ｂ）は、従来の三次元造形装置による造形方法における一連の処理工程の流れを示すフロー図である。（ｃ）は、本実施形態の三次元造形装置による造形方法における一連の処理工程の流れを示すフロー図である。 （ａ）及び（ｂ）は、三次元造形物の一例を示す斜視図である。 （ａ）は、図９に示す三次元造形物の造形途中である未完造形物の上面図である。（ｂ）は、同未完造形物の側面図である。 変形例１における測定装置を示す正面図である。 変形例２における測定装置を示す正面図である。 変形例３における測定装置を示す正面図である。 同測定装置の構成及び測定原理を説明する説明図である。 同測定装置の載置台を傾斜させる台傾斜手段を示す説明図である。 （ａ）は、変形例４において、基準画像を撮像するための第一撮像位置に測定装置が位置決めされた状態を示す正面図であり、（ｂ）は、比較画像を撮像するための第二撮像位置に測定装置が位置決めされた状態を示す正面図である。

以下、本発明を、熱溶解積層法（ＦＤＭ）により三次元造形物を造形する三次元造形装置に適用した一実施形態について説明する。
なお、本発明は、熱溶解積層法（ＦＤＭ）に限定されるものではなく、層状の造形構造物を順次積層することにより三次元造形物を造形する他の造形方法や、これとは全く別の造形方法により、三次元造形物を造形する三次元造形装置にも適用可能である。

図１は、本実施形態における三次元造形装置１の内部構造を示す斜視図である。
図２は、本実施形態における三次元造形装置１の内部構造を示す平面図である。
図３は、本実施形態における三次元造形装置１の内部構造を示す正面図である。

三次元造形装置１は、筐体１０の内部の処理空間内に載置台７が設けられ、この載置台７に三次元造形物が造形される。処理空間内における載置台７の上方には、造形手段としての造形ヘッド２が設けられている。造形ヘッド２は、その下方に造形材料を射出する射出ノズル８を有する。本三次元造形装置１は、造形材料３を造形ヘッド２で加熱溶融してノズル８から押し出すようにして射出することにより、層状の造形構造物を順次積層して、三次元造形物を造形する。

造形材料３は、細長いワイヤー形状であり、巻き回された状態で三次元造形装置１にセットされており、供給経路４を通って造形ヘッド２へ供給される。造形ヘッド２は、装置左右方向（図３中の左右方向）に延びる左右ガイド部材５に対し、その左右ガイド部材５の長手方向（装置左右方向）に沿ってスライド移動可能に保持されている。造形ヘッド２は、駆動手段としての左右駆動機構の駆動力によって左右ガイド部材５に対してスライド移動することにより、装置左右方向へ移動することができる。

左右ガイド部材５の両端は、それぞれ、装置前後方向（図２中の上下方向）に延びる前後ガイド部材６Ｌ，６Ｒに対し、その前後ガイド部材６Ｌ，６Ｒの長手方向（装置前後方向）に沿ってスライド移動可能に保持されている。造形ヘッド２は、左右ガイド部材５が駆動手段としての前後駆動機構の駆動力によって前後ガイド部材６Ｌ，６Ｒに対してスライド移動することにより、装置前後方向へ移動することができる。

前後ガイド部材６Ｌ，６Ｒは、筐体１０に対し、装置上下方向（図３中の上下方向）へスライド移動可能に保持されている。造形ヘッド２は、前後ガイド部材６Ｌ，６Ｒが駆動手段としての上下駆動機構の駆動力によって筐体１０に対してスライド移動することにより、装置上下方向へ移動することができる。

図４は、本実施形態の三次元造形装置の制御ブロック図である。
左右ガイド部材５には、造形ヘッド２のスライド位置を検知する左右ポジション検知機構２１が設けられている。左右ポジション検知機構２１の検知結果は、制御部１００に送られる。制御部１００は、その検知結果に基づいて左右移動機構２２を制御して、造形ヘッド２を目標の装置左右方向位置へ移動させる。

前後ガイド部材６Ｌ，６Ｒには、左右ガイド部材５のスライド位置を検知する前後ポジション検知機構２３が設けられている。前後ポジション検知機構２３の検知結果は、制御部１００に送られる。制御部１００は、その検知結果に基づいて前後移動機構２４を制御して、造形ヘッド２を目標の装置前後方向位置へ移動させる。

筐体１０には、前後ガイド部材６Ｌ，６Ｒのスライド位置を検知する上下ポジション検知機構２５が設けられている。上下ポジション検知機構２５の検知結果は、制御部１００に送られる。制御部１００は、その検知結果に基づいて上下移動機構２６を制御して、造形ヘッド２を目標の装置上下方向位置へ移動させる。

制御部１００は、このような造形ヘッド２の移動制御を行うことにより、処理空間内における目標の三次元位置へ造形ヘッド２を移動させる（位置させる）ことができる。

図５は、本実施形態における三次元造形装置１のデータのやりとりを説明するための説明図である。
本実施形態の三次元造形装置１により造形する三次元造形物の三次元形状データ３１ｐが、本三次元造形装置１に対して有線あるいは無線でデータ通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等の外部装置３０から入力されると、制御部１００に三次元形状データ３１ｐが送られる。

三次元形状データ３１ｐを受信した制御部１００は、造形用データ処理部１００ｐにおいて、入力された三次元形状データ３１ｐに基づき、上下方向分解された多数の層状構造物のデータ（造形用のスライスデータ３２ｐ）を生成する。各層状構造物に対応するスライスデータ３２ｐは、本三次元造形装置１の造形ヘッド２から射出される造形材料３によって形成できる各層状構造物に対応しており、その層状構造物の厚みは、三次元造形装置１の能力に応じて適宜設定される。

その後、制御部１００は、生成した各層状構造物のスライスデータ３２ｐに従って三次元造形物を造形する造形工程へ移行する。造形工程では、まず、最下層（第一層）のスライスデータ３２ｐに従って、載置台７の上に最下層の層状構造物を作成する。このとき、三次元造形物を構成しないサポート材も一緒に作成する場合があるが、ここでの説明は省略する。なお、サポート材は、通常、造形材料３とは異なる材料で形成され、最終的には造形材料３で形成された三次元造形物から除去される。

制御部１００は、造形ヘッド２の射出ノズル８の先端の上下方向位置（載置台７を基準とした上下方向位置）が、最下層の層状構造物データに対応する目標上下方向位置となるように、上下ポジション検知機構２５の検知結果に基づいて上下移動機構２６を制御し、前後ガイド部材６Ｌ，６Ｒを上下方向に移動させて位置決めする。その後、制御部１００は、最下層（第一層）のスライスデータ３２ｐに基づき、左右移動機構２２や前後移動機構２４を制御して、造形ヘッド２の射出ノズル８の先端を目標位置に順次移動させながら、射出ノズル８より造形材料３の射出を行う。これにより、載置台７上には、最下層（第一層）のスライスデータ３２ｐに従った層状構造物が造形される。

続いて、制御部１００は、造形ヘッド２の射出ノズル８の先端の上下方向位置を第二層のスライスデータ３２ｐに対応する目標上下方向位置に位置決めするように、上下移動機構２６を制御する。その後、制御部１００は、第二層のスライスデータ３２ｐに基づき、左右移動機構２２や前後移動機構２４を制御して、造形ヘッド２の射出ノズル８の先端を目標位置に順次移動させながら、射出ノズル８より造形材料３の射出を行う。これにより、載置台７上に形成されている最下層の層状構造物上に、第二層のスライスデータ３２ｐに従った層状構造物が造形される。

このようにして、下層から順に各層状構造物を積層させながら造形する処理を繰り返すことにより、最終的に、入力された三次元形状データ３１ｐに従った三次元造形物１１が造形される。

本実施形態における三次元造形装置１には、筐体１０の内部の処理空間内で載置台７上に造形される三次元造形物１１の造形途中段階である未完造形物１１’の測定を当該処理空間内で行う測定手段としての測定装置１２が設けられている。本実施形態の測定装置１２が測定する内容は、特に限定されるものではなく、未完造形物１１’の形状や寸法を測定するものや、未完造形物１１’の物理的特性や化学的特性を測定するものなどが挙げられる。測定装置１２による測定方式は、測定する内容などを考慮して適宜選択される。一例として、本実施形態の測定装置１２は、未完造形物１１’を光学的手段である撮像手段により撮像して得られる撮像画像に基づいて、未完造形物１１’の形状を測定する場合を例に挙げて説明する。

図６は、本実施形態における三次元造形装置１に設けられる測定装置１２の構成を示す正面図である。
図７は、本実施形態における三次元造形装置１に設けられる測定装置１２の構成を示す平面図である。
本実施形態の測定装置１２は、造形ヘッド２に搭載されており、造形ヘッド２とともに載置台７に対して相対移動可能に構成されている。測定装置１２は、レンズや画像センサなどから構成されるカメラを内蔵しており、その測定結果が制御部１００に送られるようになっている。

本実施形態においては、測定装置１２により、造形途中の未完造形物１１’の形状を測定する。具体的には、測定対象となる所定の層（毎層でもよいし、１又は２つ以上おきの層でもよいし、あるいは、測定の重要度が高い特定の層でもよい。）まで層状構造物を造形したら、測定装置１２により、その未完造形物１１’の最上面すなわち最後に造形した層状構造物（測定対象の層状構造物）に焦点をあわせて撮像し、撮像画像を取得する。測定装置１２と未完造形物１１’の最上面（測定対象の層状構造物）との距離は既知であるので、得られた撮像画像から未完造形物１１’の最上面の二次元的な形状データ３３ｍを算出することができる。

造形ヘッド２の射出ノズル８の先端（造形ヘッド２の位置基準）と測定装置１２との位置関係は固定されているので、測定装置１２の焦点を予め固定したり、光学的にパンフォーカス可能に構成したりして、焦点合わせを不要とした構成としてもよい。

また、測定装置１２による撮影可能な画角内に、未完造形物１１’の最上面（測定対象の層状構造物）の全体が収まらない場合がある。このような場合には、図７に示すように、上下方向位置は固定したまま、造形時と同じような移動制御により造形ヘッド２を前後左右方向へ位置Ａ１，Ａ２，Ａ３を変えて、未完造形物１１’の最上面の画像取得を複数回繰り返する。そして、取得した複数の撮像画像を連結すれば、未完造形物１１’の最上面の全体の画像を得ることができるので、未完造形物１１’の最上面の二次元的な形状データ３３ｍを算出することができる。

測定装置１２により測定された二次元的な形状データ３３ｍは、制御部１００に送られる。制御部１００は、制御部１００内に備わっている記憶手段としての記憶部１００ａに、測定された複数の二次元的な形状データ３３ｍを順次蓄積していく、そして、記憶部１００ａに蓄積した複数の二次元的な形状データ３３ｍから、測定結果データ処理部１００ｍにおいて、三次元形状データ３４ｍを生成する処理を行う。そして、最終的な三次元造形物１１の三次元形状データ３４ｍが生成されたら、制御部１００は、その三次元形状データ３４ｍを測定結果データとして外部装置３０へ送信する。

本実施形態は、造形途中段階の未完造形物１１’についての測定が可能であることで、例えば、最終造形物である三次元造形物１１についての三次元形状データ３４ｍを得ることができる。特に、すべての層状構造物を測定対象とすれば、最終造形物である三次元造形物１１について、元の三次元形状データ３１ｐと同等の三次元形状データ３４ｍを得ることができる。しかも、最終造形物である三次元造形物１１の三次元形状データ３４ｍは、造形工程の完了と同時に得ることができる。

図８（ａ）は、切削等による従来の造形方法における一連の処理工程の流れを示すフロー図である。
図８（ｂ）は、従来の三次元造形装置による造形方法における一連の処理工程の流れを示すフロー図である。
図８（ｃ）は、本実施形態の三次元造形装置１による造形方法における一連の処理工程の流れを示すフロー図である。

図８（ａ）に示すように、切削等による従来の造形方法では、入力される三次元形状データから、使用する加工装置に適した加工用データを生成する工程が必要である。例えば、切削加工の場合、刃が入らない形状などがあるため、三次元造形物を複数の部位に分割して個別に造形した部位を最終的に合体させる場合がある。この場合、各部位ごとに加工用データを生成する必要がある。また、三次元造形物を分割しない場合でも、加工できない形状部分については除外するなどのデータ変更を行って、加工用データを生成することもある。また、最終的な三次元造形物を造形し終えた後は、加工装置とは別個の測定装置に三次元造形物をセットして、その三次元造形物の測定が行われる。

図８（ｂ）に示すように、従来の三次元造形装置による造形方法（本実施形態と同じＦＤＭ）では、入力される三次元形状データを層状構造物ごとに分割するだけのデータ変換で済む。このデータ変換は、一般的なスライスデータフォーマットが策定されているため、特別な処置は必要ない。したがって、切削等による従来の造形方法と比べて、造形開始までの準備時間を短縮化できる。ただし、従来の三次元造形装置による造形方法でも、最終的な三次元造形物を造形し終えた後は、三次元造形装置とは別個の測定装置に三次元造形物をセットして、その三次元造形物の測定が行われる。

一方、本実施形態における造形方法でも、図８（ｃ）に示すように、従来の三次元造形装置による造形方法と同様、切削等による従来の造形方法と比べて造形開始までの準備時間を短縮化できる。しかも、本実施形態の造形方法であれば、最終造形物である三次元造形物１１の三次元形状データを、造形工程の完了と同時に得ることができるので、データ入力から最終的な三次元造形物の測定までの一連の処理に要する処理時間を、従来の三次元造形装置による造形方法よりも短縮化できる。また、三次元造形装置とは別個の測定装置へ三次元造形物を移送してセットする等の作業も不要なので、測定作業の負担も軽減される。

なお、本実施形態においては、造形工程中に測定装置１２による測定（撮像）も行うため、造形工程の開始から終了までに要する時間は、その測定に要する時間分だけ、従来の三次元造形装置による造形方法よりも長くなる。しかしながら、本実施形態における測定に要する時間は、１回又は数回の撮像に要する時間という非常に短時間であり、仮にすべての層状構造物について測定を行ったとしても、一連の処理に要する処理時間は、従来の三次元造形装置による造形方法よりも短縮化できる。

また、本実施形態は、造形途中の未完造形物１１’についての測定を行うことで、例えば、最終造形物である三次元造形物１１の状態では測定ができない又は測定が困難な箇所（三次元造形物の内部形状等）の測定結果も得ることができる。

具体的には、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、フック２０を通すための貫通孔１１ａが内部を貫通している三次元造形物１１の形状を測定する場合を例に挙げて説明する。このような三次元造形物の形状を、例えば、プローブを使用した接触式の測定方法により測定する場合、例えば、その貫通孔１１ａの形状や寸法によっては、三次元造形物の貫通孔１１ａの内壁にプローブが届かったり、プローブの接触位置が確認できなかったりして、貫通孔１１ａの内壁形状を測定できない場合がある。例えば、図１０（ａ）に示す未完造形物の形状（測定直前に造形された層状構造物の２次元形状）については、プローブを使用した接触式の測定方法では測定できない。また、光学式（レーザ式を含む。）などの非接触式の測定方法においても、貫通孔１１ａの内壁形状のように、外部から確認できない箇所については、同様に、測定することができない。いずれの方式であっても、従来は、そのような箇所の形状測定を行うには、造形した三次元造形物を切断して内部を確認できる状態にしてから測定することが必要である。

これに対し、本実施形態においては、造形途中の未完造形物１１’に対して測定することができるので、あたかも最終造形物である三次元造形物１１を図１０（ｂ）中の符号Ｂ−Ｂ’で切断した状態で測定したものと同じ測定結果を得ることができる。すなわち、本実施形態においては、従来の測定方法では測定ができない又は測定が困難であった最終造形物である三次元造形物１１の内部構造等についても、その詳細な形状を測定することが可能である。したがって、従来の測定方法よりも、最終造形物である三次元造形物１１についての高品質な測定データを得ることができる。

〔変形例１〕
次に、本実施形態における測定装置の一変形例（本変形例を「変形例１」という。）について説明する。
図１１は、本変形例１における測定装置を示す正面図である。
本変形例１における測定装置１２は、三次元造形装置１の筐体１０に測定装置１２を取り付けており、造形ヘッド２とは一体的に移動しない構成となっている。なお、測定装置１２も、未完造形物１１’を撮像手段により撮像して得られる撮像画像に基づいて未完造形物１１’の形状を測定するものである。

本変形例１において、測定装置１２は、筐体１０の内部の処理空間内における略中央上方に固定配置されており、載置台７上の未完造形物１１’の全体を上方から撮像できるようになっている。本変形例１では、測定対象である層状構造物の造形が完了したら、制御部１００は、造形ヘッド２を測定装置１２の画角外に退避させた後、測定装置１２により画像を取得し、次の層状構造物の造形工程へ移行する。

本変形例１では、測定装置１２が固定配置されているため、測定精度の向上が望める。
また、上述した実施形態のように測定装置１２が造形ヘッド２に搭載されている構成では、造形ヘッド２による造形工程の直後において測定装置１２と載置台７上の未完造形物１１’との距離が近い。そのため、測定装置１２の画角内に載置台７上の未完造形物１１’の全体を収めることが困難である場合があり、その場合には複数回の撮像動作が必要となって測定時間が長くなる。これに対し、本変形例１のように測定装置１２を造形ヘッド２とは別の箇所に固定配置する構成によれば、測定装置１２と載置台７上の未完造形物１１’との距離を確保でき、測定装置１２の画角内に載置台７上の未完造形物１１’の全体を収めるように構成することが容易である。したがって、１回の撮像動作で測定を完了することができ、測定時間が長くなるのを回避しやすい。

ただし、本変形例１では、測定時には、測定装置１２の画角内から造形ヘッド２を退避させる必要があるため、その退避スペースを確保する分だけ装置の大型化が必要になることがある。

〔変形例２〕
次に、本実施形態における測定装置の他の変形例（本変形例を「変形例２」という。）について説明する。
図１２は、本変形例２における測定装置を示す正面図である。
本変形例２における測定装置１３は、未完造形物１１’の形状を、光学的手段を利用するレーザ方式で測定するものである。なお、本変形例２における測定装置１３は、上述した実施形態と同様、造形ヘッド２に搭載されており、造形ヘッド２とともに載置台７に対して相対移動可能に構成されている。

レーザ方式の測定装置１３は、未完造形物１１’に対して測定用レーザを走査し、あるいは、未完造形物１１’に対して測定装置１３を相対移動させて、未完造形物１１’の被測定箇所の全体に測定用レーザが照射されるようにする必要がある。そのため、上述した撮像手段を用いた測定装置１２と比べて、測定時間が長くなりやすいが、高い測定精度を得ることができる。

〔変形例３〕
次に、本実施形態における測定装置の更に他の変形例（本変形例を「変形例３」という。）について説明する。
図１３は、本変形例３における測定装置を示す正面図である。
本変形例３における測定装置１４は、パターン照射部１４ｂから未完造形物１１’へパターン画像を投射し、未完造形物１１’上に映し出されたパターン画像を撮像手段としてのステレオカメラ１４ａで撮像する。なお、本変形例３における測定装置１４は、上述した実施形態と同様、造形ヘッド２に搭載されており、造形ヘッド２とともに載置台７に対して相対移動可能に構成されている。

本変形例３においては、一定幅の歪みがない縞状パターンからなるパターン画像を照射することで、未完造形物１１’の表面凹凸に応じて縞状パターンに歪みが生じている未完造形物１１’上のパターン画像をステレオカメラ１４ａによって撮像する。ステレオカメラ１４ａは、少なくとも、基準画像を撮像する基準カメラと比較画像を撮像する比較カメラの２つのカメラにより、未完造形物１１’を、異なる複数の地点から撮像して、基準画像と比較画像を得る。そして、基準画像と比較画像との視差情報から、三角測量の原理に基づき、未完造形物１１’上の各地点における距離情報を取得し、未完造形物１１’上の形状を測定する。なお、パターン画像の照射は、必ずしも必要ではない。

図１４は、本変形例３における測定装置１４の構成及び測定原理を説明する説明図である。
本変形例３における測定装置１４のステレオカメラ１４ａは、主に、センサ１５Ａ，１５Ｂ及びレンズ１６Ａ，１６Ｂをそれぞれ備えた基準カメラと比較カメラによって構成されている。基準カメラで撮像された基準画像と比較カメラで撮像された比較画像には、測定対象物上の同一地点１１ｐが、各カメラの画像センサ上の異なる位置に結像される。画像センサ上での結像位置の差（視差）をｄとし、これらのカメラの距離をＢとし、各カメラの光学系における射出瞳位置からセンサ面までの距離をｆとしたとき、センサ面から測定対象物までの距離Ｚは、下記の式（１）から求めることができる。Ｂとｆは予め決まっているため、基準画像と比較画像から視差ｄを算出することにより、測定対象物上の各地点までの距離を算出することができる。
Ｚ ＝ Ｂ × ｆ／ｄ ・・・（１）

本変形例３によれば、未完造形物１１’の最上面（測定対象である層状構造物）の二次元形状データだけでなく、その前に造形された層状構造物を含めた未完造形物１１’の三次元形状データを測定することができる。
また、本変形例３によれば、最終造形物である三次元造形物１１の三次元形状データを、１回あるいは数回の撮像動作で測定することができる。

また、本変形例３によれば、ステレオカメラ１４ａにより得られる視差情報から得られる最終造形物である三次元造形物１１の三次元形状データと、上述した実施形態で説明したように各層状構造物ごとの二次元形状データから得られる三次元形状データとを比較することができる。これにより、造形後に一定時間が経過した後の層状構造物の変形の有無などを評価することが可能となり、その評価結果に従って、ユーザーに対して造形の中止を促したり、その後の造形に対して補正をかけたりするといった処理が可能となる。

本変形例３であっても、ステレオカメラ１４ａによる基準画像や比較画像に映し出されない箇所については、未完造形物１１’の三次元形状データを測定することができない。その場合、ステレオカメラ１４ａに対する未完造形物１１’の姿勢を変更させる手段を設け、未完造形物１１’を異なる方向からステレオカメラ１４ａで撮像できるように構成するのが好ましい。例えば、図１５に示すように、載置台７を少なくとも１軸以上の回転軸の回りで回動させることにより載置台７を傾斜させる台傾斜手段を設け、載置台７上の未完造形物１１’の姿勢を変更させる。未完造形物１１’を異なる方向からステレオカメラ１４ａで撮像することで、未完造形物１１’のより詳細な三次元形状データを得ることができる。

なお、台傾斜手段のように、未完造形物１１’の姿勢を変更させる手段は、本変形例３に限らず、上述した実施形態、他の変形例などの測定装置においても有効である。

〔変形例４〕
次に、本実施形態における測定装置の更に他の変形例（本変形例を「変形例４」という。）について説明する。
本変形例４も、前記変形例３と同様、異なる複数の地点から未完造形物１１’を撮像して、基準画像と比較画像を取得し、三角測量の原理に基づいて、未完造形物１１’の三次元形状データを測定するものである。ただし、本変形例４では、ステレオカメラを用いず、カメラを移動させて基準画像と比較画像を取得するものである。

図１６（ａ）は、基準画像を撮像するための第一撮像位置に測定装置１４’が位置決めされた状態を示す正面図であり、図１６（ｂ）は、比較画像を撮像するための第二撮像位置に測定装置１４’が位置決めされた状態を示す正面図である。
本変形例４における測定装置１４’は、単一の撮像手段としてのカメラを備え、上述した実施形態と同様、造形ヘッド２に搭載されており、造形ヘッド２とともに載置台７に対して相対移動可能に構成されている。測定の際、制御部１００は、まず、図１６（ａ）に示す第一撮像位置に造形ヘッド２を移動させ、その位置で測定装置１４’のカメラで未完造形物１１’を撮像し、その撮像画像を基準画像として取得する。その後、制御部１００は、図１６（ｂ）に示す第二撮像位置に造形ヘッド２を移動させ、その位置で測定装置１４’のカメラで未完造形物１１’を撮像し、その撮像画像を比較画像として取得する。その後の処理は、上述した変形例３と同様である。

以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
所定の処理空間内で三次元造形物１１を造形する造形ヘッド２等の造形手段を備えた三次元造形装置１において、前記造形手段による造形途中の未完造形物１１’についての形状データ等の測定対象データの測定を前記処理空間内で行う測定装置１２，１３，１４，１４’等の測定手段を有することを特徴とする。
本態様によれば、造形途中の未完造形物１１’を処理空間内に位置させたまま、その未完造形物１１’の測定を行うことができる。よって、最終造形物である三次元造形物１１の状態では測定が困難な箇所（三次元造形物１１の内部構造など）についても測定を行うことが可能となり、より詳細な三次元造形物１１の測定結果を得ることが可能となる。

（態様Ｂ）
前記態様Ａにおいて、前記測定手段は、前記未完造形物の形状データを前記測定対象データとし、該形状データを撮像手段やレーザ測定装置などの光学的手段により測定するものであることを特徴とする。
これによれば、三次元造形物１１の形状データを容易に得ることができる。

（態様Ｃ）
前記態様Ａ又はＢにおいて、前記測定手段は、前記測定を異なる造形段階で複数回行い、前記測定手段が測定した複数回の測定結果を記憶する記憶部１００ａ等の記憶手段を有することを特徴とする。
これによれば、より詳細な三次元造形物１１の測定結果を得ることが可能となる。

（態様Ｄ）
前記態様Ａ〜Ｃのいずれかの態様において、前記造形手段は、層状の造形構造物を順次積層することにより三次元造形物を造形するものであり、前記測定手段は、所定の造形構造物を積層したときに前記測定を行うことを特徴とする。
これによれば、造形途中の未完造形物を測定することで、最終造形物である三次元造形物１１の状態では当該三次元造形物１１を切断しないと測定できない断面の形状等も測定することが可能となる。

（態様Ｅ）
前記態様Ａ〜Ｄのいずれかの態様において、前記造形手段により造形される三次元造形物１１を載置する載置台７を有し、前記造形手段は、前記載置台に対して相対移動可能に構成されており、前記測定手段は、前記造形手段とともに前記載置台に対して相対移動可能に構成されていることを特徴とする。
これによれば、測定手段を移動させることが可能であり、適した測定位置に測定手段を移動させて測定を実施することができる。しかも、造形手段の移動手段とは別個に測定手段の移動手段を設ける必要がなく、構成を簡素化できる。

（態様Ｆ）
前記態様Ａ〜Ｅのいずれかの態様において、前記測定手段は、非接触方式であることを特徴とする。
これによれば、未完造形物１１’に接触することなく測定を行うことができる。

（態様Ｇ）
前記態様Ｆにおいて、前記測定手段は、前記三次元造形物又は前記未完造形物を、異なる複数の地点から撮像手段により撮像し、得られる複数の撮像画像に基づいて前記測定を行うことを特徴とする。
これによれば、複数の地点から撮像した複数の撮像画像における視差情報を利用することで、未完造形物１１’の三次元形状を測定することができる。

（態様Ｈ）
前記態様Ａ〜Ｇのいずれかの態様において、前記造形手段により造形される三次元造形物１１を載置する載置台７と、前記三次元造形物又は前記未完造形物が前記造形手段による造形時の姿勢とは異なる第二の姿勢となるように前記載置台を傾斜させる台傾斜手段とを有し、前記測定手段は、前記台傾斜手段により前記第二の姿勢になった前記三次元造形物又は前記未完造形物に対して前記測定を行うことを特徴とする。
これによれば、造形時の姿勢では測定が困難な箇所についての測定結果を得ることができる。

１ 三次元造形装置
２ 造形ヘッド
３ 造形材料
４ 供給経路
５ 左右ガイド部材
６Ｌ，６Ｒ 前後ガイド部材
７ 載置台
８ 射出ノズル
１０ 筐体
１１ 三次元造形物
１１’ 未完造形物
１２，１３，１４，１４’ 測定装置
１４ａ ステレオカメラ
１４ｂ パターン照射部
１５Ａ，１５Ｂ 画像センサ
１６Ａ，１６Ｂ レンズ
２０ フック
３０ 外部装置
１００ 制御部

特許第５６４０６７２号公報

Claims (8)

1. 所定の処理空間内で三次元造形物を造形する造形手段を備えた三次元造形装置において、
   前記造形手段による造形途中の未完造形物についての測定対象データの測定を前記処理空間内で行う測定手段を有することを特徴とする三次元造形装置。
2. 請求項１に記載の三次元造形装置において、
   前記測定手段は、前記未完造形物の形状データを前記測定対象データとし、該形状データを光学的手段により測定するものであることを特徴とする三次元造形装置。
3. 請求項１又は２に記載の三次元造形装置において、
   前記測定手段は、前記測定を異なる造形段階で複数回行い、
   前記測定手段が測定した複数回の測定結果を記憶する記憶手段を有することを特徴とする三次元造形装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
   前記造形手段は、層状の造形構造物を順次積層することにより三次元造形物を造形するものであり、
   前記測定手段は、所定の造形構造物を積層したときに前記測定を行うことを特徴とする三次元造形装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
   前記造形手段により造形される三次元造形物を載置する載置台を有し、
   前記造形手段は、前記載置台に対して相対移動可能に構成されており、
   前記測定手段は、前記造形手段とともに前記載置台に対して相対移動可能に構成されていることを特徴とする三次元造形装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
   前記測定手段は、非接触方式であることを特徴とする三次元造形装置。
7. 請求項６に記載の三次元造形装置において、
   前記測定手段は、前記三次元造形物又は前記未完造形物を、異なる複数の地点から撮像手段により撮像し、得られる複数の撮像画像に基づいて前記測定を行うことを特徴とする三次元造形装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
   前記造形手段により造形される三次元造形物を載置する載置台と、
   前記三次元造形物又は前記未完造形物が前記造形手段による造形時の姿勢とは異なる第二の姿勢となるように前記載置台を傾斜させる台傾斜手段とを有し、
   前記測定手段は、前記台傾斜手段により前記第二の姿勢になった前記三次元造形物又は前記未完造形物に対して前記測定を行うことを特徴とする三次元造形装置。

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