JP2017087718A - 造形処理システム、造形処理装置、造形処理方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 造形対象の立体物の特徴を再現することが可能となり、所望の造形物を得ることができるシステムや方法を提供する。【解決手段】 このシステムは、造形物の造形処理を行う造形処理システムであって、造形対象の立体物を読み取る読取部３３から該立体物の表面形状の情報を取得する取得部３０と、各々が異なる表面形状の情報と内部構造の情報とを含む複数の造形物情報を記憶する記憶部３１と、取得部３０により取得された表面形状の情報に基づき、記憶部３１に記憶された複数の造形物情報の中から造形物の造形処理に使用する造形物情報を検索する検索部３２とを含む。【選択図】 図３

Description

本発明は、造形対象の立体物の表面形状の情報に基づき、造形物の造形処理を行う造形処理システム、造形処理装置、造形処理方法およびその処理をコンピュータに実行させるためのプログラムに関する。

3Dプリンタは、3Dモデルデータを使用して様々な三次元形状の造形物を造形することができる。3Dモデルデータは、一般にCAD等のソフトウェアを使用して作成されている。したがって、CAD等を使用して3Dモデルデータを作成し、その3Dモデルデータを3Dプリンタに入力することで、3Dプリンタで所望の造形物を造形することができる。

近年では、3Dモデルデータを作成するための情報を3Dスキャナにより生成し、生成したデータを3Dプリンタが造形できる形のデータに変換し、このデータを3Dプリンタに入力して造形する技術が提案されている（特許文献１参照）。

しかしながら、3Dスキャナでは、造形対象の立体物の表面形状の情報しか取得することができないため、立体物の内部に特徴がある場合、その立体物の特徴を再現することができないという問題があった。これでは、所望の造形物を得ることができない。

このため、造形対象の立体物の特徴を内部までも再現することができ、所望の造形物を得ることができるシステムや方法等の提供が望まれていた。

本発明は、上記課題に鑑み、造形物の造形処理を行う造形処理システムであって、造形対象の立体物の表面を読み取る読取部から該立体物の表面形状の情報を取得する取得部と、各々が表面形状の情報と内部構造の情報とを含む複数の造形物情報を記憶する記憶部と、取得部により取得された表面形状の情報に基づき、記憶部に記憶された複数の造形物情報の中から造形物の造形処理に使用する造形物情報を検索する検索部とを含む、造形処理システムが提供される。

本発明のシステム、装置、方法およびプログラムを提供することにより、造形対象の立体物の特徴を内部までも再現することが可能となり、所望の造形物を得ることができる。

造形処理システムの構成例を示した図。 3Dモデルデータサーバのハードウェア構成を示した図。 造形処理システムの第１の実施形態を示した機能ブロック図。 3Dスキャンデータの内容の一例を示した図。 造形処理システムが実行する造形処理の第１の実施形態を示したフローチャート。 特定した3Dモデルデータをユーザに提示する画面を示した図。 複数の3Dモデルデータの候補をユーザに提示する画面を示した図。 造形処理システムの第２の実施形態を示した機能ブロック図。 計測情報の一例を示した図。 3Dモデルデータを特定する処理の第１の例を示したフローチャート。 3Dモデルデータを特定する処理の第２の例を示したフローチャート。 3Dモデルデータを特定する処理の第３の例を示したフローチャート。 3Dモデルデータを特定する処理の第４の例を示したフローチャート。 3Dモデルデータを特定する処理の第５の例を示したフローチャート。 3Dモデルデータを特定する処理の第６の例を示したフローチャート。

図１は、造形物の造形処理を行う造形処理システムの構成例を示した図である。図１に示す造形処理システムは、読取装置と、情報処理装置と、造形装置とを含んで構成される。読取装置は、造形対象となる三次元形状の立体物の表面を読み取り、表面形状の情報を出力する。読取装置は、例えば3Dスキャナ１０とされ、表面形状の情報として3Dスキャンデータを出力する。

情報処理装置は、読取装置から3Dスキャンデータを取得し、造形物の造形処理に使用する造形物情報を特定する処理を行う。情報処理装置は、例えば3Dモデルデータサーバ１１とされ、複数の造形物情報として、複数の3Dモデルデータを記憶し、その中から造形物の造形処理に使用する3Dモデルデータを検索し、特定する。そして、情報処理装置は、特定した3Dモデルデータを造形装置に出力する。

造形装置は、情報処理装置から3Dモデルデータを受け取り、その3Dモデルデータに基づき、造形物を造形する。造形装置は、例えば3Dプリンタ１２とされ、3Dスキャナ１０で読み取った立体物の複製物を、造形物を造形することにより作成する。

3Dスキャナ１０と3Dモデルデータサーバ１１と3Dプリンタ１２とは、直接ケーブルで接続されていてもよいし、LAN(Local Area Network)やインターネット等のネットワークを介して接続されていてもよい。なお、ネットワークは、有線ネットワーク、無線ネットワークのいずれであってもよい。また、造形処理システムは、必要に応じて、アクセスポイント、プロキシサーバ、プリントサーバ、DNS(Domain Name System)サーバ等の他の機器を含んで構成されていてもよい。

3Dスキャナ１０は、スキャン方式によって接触式のスキャナと非接触式のスキャナとがある。図１に示す例では、非接触式の3Dスキャナを示している。接触式の3Dスキャナは、ハードウェアとして、センサを含む。接触式の3Dスキャナは、センサを造形対象の立体物の表面に押し当て、押し当てた表面の三次元位置の座標を測定する。

非接触式の3Dスキャナは、レーザー光を使用するタイプと、パターン光を使用するタイプとがある。レーザー光を使用するタイプの3Dスキャナは、レーザー光を照射する照射装置と、センサとを含む。照射装置により造形対象の立体物にレーザー光を当て、立体物から反射するレーザー光をセンサで識別し、例えば三角法を使用して立体物の表面の各位置までの距離を計測する。パターン光を使用するタイプの3Dスキャナは、パターンを照射する照射装置と、センサとを含む。照射装置により縞模様のパターンを造形対象の立体物に当て、センサでその縞模様を構成するラインを識別し、立体物の表面の各位置までの距離を計測する。

3Dプリンタ１２は、造形する方式として熱溶解積層法、光造形法、粉末法等を使用する3Dプリンタがある。熱溶解積層法を使用する3Dプリンタは、熱で融解した樹脂を少しずつ積み重ねて造形する。光造形法を使用する3Dプリンタは、液状の樹脂に紫外線等を照射し、樹脂を少しずつ硬化させて造形する。粉末法を使用する3Dプリンタは、粉末の樹脂を所定厚さの層として敷き詰め、その層上の所定位置に接着剤を塗布し、その上に粉末の樹脂を敷き詰め、これを繰り返すことにより造形する。

図１では、3Dスキャナ１０と、3Dモデルデータサーバ１１と、3Dプリンタ１２という別個の３つの機器から構成される造形処理システムを説明してきたが、これらが１つの筐体に収納され、１つの装置として構成された造形処理装置であってもよい。また、造形処理システムは、上記の３つの機器の２つが１つの筐体に収納され、２つの機器から構成されたものであってもよい。

図２を参照して、3Dモデルデータサーバ１１のハードウェア構成について説明する。3Dモデルデータサーバ１１は、一般的なPCと同様、CPU２０、ROM２１、RAM２２、HDD２３、入出力I/F２４、入力装置２５、表示装置２６を備える。

CPU２０は、3Dモデルデータサーバ１１全体の動作を制御する。ROM２１は、3Dモデルデータサーバ１１を起動するためのブートプログラムやファームウェア等を記憶する。RAM２２は、CPU２０に対して作業空間を提供する。HDD２３は、上記の3Dモデルデータを特定する処理を実行するためのプログラム、OS、複数の3Dモデルデータを記憶する。

入出力I/F２４は、上記の入力装置２５および表示装置２６のほか、3Dスキャナ１０および3Dプリンタ１２と接続し、データや情報の入力および出力を制御する。入力装置２５は、マウスやキーボード等とされ、ユーザからの指示や情報の入力を受け付ける。表示装置２６は、3Dスキャンデータや特定した3Dモデルデータ等を表示する。

なお、3Dモデルデータサーバ１１は、これらのハードウェアに限られるものではなく、ネットワークに接続するために通信I/F、外部記憶装置を接続するために外部記憶装置I/F等をさらに備えていてもよい。したがって、3Dモデルデータは、3Dモデルデータサーバ１１内のHDD２３に記憶されることに限られるものではなく、3Dモデルデータサーバ１１がアクセス可能な外部記憶装置に記憶されていてもよい。また、3Dモデルデータサーバ１１がネットワークを介して通信可能な他の機器やデータベース等に記憶されていてもよい。

図３は、造形処理システムの第１の実施形態を示した機能ブロック図である。造形処理システムは、少なくとも、取得部３０と、記憶部３１と、検索部３２とを含んで構成される。図３では、さらに、読取部３３と、提示部３４と、入力受付部３５と、造形部３６とを備えている。取得部３０および検索部３２については、上記のCPU２０が上記のプログラムを実行することにより、記憶部３１については、HDD２３により実現される。また、提示部３４については、表示装置２６により、入力受付部３５については、入力装置２５により、読取部３３については、3Dスキャナ１０により、造形部３６については、3Dプリンタ１２により実現される。

読取部３３は、造形対象の立体物の表面を読み取り、その表面形状の情報を3Dスキャンデータとして出力する。取得部３０は、読取部３３が出力した3Dスキャンデータを取得する。3Dスキャンデータは、例えば図４に示すような三次元の頂点の位置（座標）を指定した三角形データの集合による形式、具体的にはSTL(Standard Triangulated Language)とすることができる。

図４に示すSTLで表現した3Dスキャンデータは、facetからendfacetまでを１つの三角形データで表し、normalで三角形の法線ベクトルを表し、３つのvertexで三角形の各頂点の位置を表す。このような三角形データを繰り返し記述することで、三次元形状を表現する。ここでは、3Dスキャンデータについて説明したが、3Dモデルデータも同様にして表現することができる。

記憶部３１は、各々が表面形状の情報と内部構造の情報とを含む複数の造形物情報を、複数の3Dモデルデータとして記憶する。したがって、取得部３０が取得する3Dスキャンデータは、表面形状の情報のみのデータで、記憶部３１が記憶する3Dモデルデータは、表面形状の情報に加えて、内部構造の情報まで含んだデータである。

検索部３２は、取得部３０により取得された3Dスキャンデータに基づき、記憶部３１に記憶された複数の3Dモデルデータの中から造形物の造形処理に使用する3Dモデルデータを検索し、特定する。検索部３２は、複数の3Dモデルデータの中から、3Dスキャンデータの表面形状に類似した表面形状の情報をもつ3Dモデルデータを検索し、抽出する。そして、例えば最も類似する表面形状の情報をもつ3Dモデルデータを、造形処理に使用する3Dモデルデータとして特定する。

提示部３４は、検索部３２により検索した結果を表示する。提示部３４は、取得部３０が取得した3Dスキャンデータと、検索部３２が検索して特定した3Dモデルデータとを表示することができる。なお、提示部３４は、複数の3Dモデルデータを表示することができる。ユーザは、提示部３４が表示した3Dモデルデータに基づく造形処理の実行を指示し、入力受付部３５はその指示を受け付け、検索部３２に特定した3Dモデルデータを造形部３６に出力させる。

造形部３６は、検索部３２が出力した3Dモデルデータに基づき、造形処理を実行する。3Dモデルデータは、内部構造の情報まで含んでいるため、造形部３６は、内部構造の特徴も反映して造形物を造形する。したがって、内部構造が中空であれば、中空の造形物を造形する。

図３に示す造形処理システムにより実行される処理を、図５を参照して詳細に説明する。この処理は、ステップ５００から開始し、ステップ５０５では、読取部３３により造形対象の立体物の表面を読み取り、該立体物を3Dスキャンする。そして、読取部３３は、読み取った立体物の表面形状の情報を3Dスキャンデータとして出力する。取得部３０は、その3Dスキャンデータを取得し、ステップ５１０において検索部３２は、記憶部３１に記憶された複数の3Dモデルデータの中から造形物の造形処理に使用する類似形状候補である3Dモデルデータを検索する。

ステップ５１５では、提示部３４が、検索部３２により検索され、特定された類似形状候補である3Dモデルデータを画面に表示し、ユーザに提示する。ユーザは、表示された3Dモデルデータを見て、造形処理を実行するかを指示することができ、適切なデータがない場合は指示しなくてもよい。適切なデータがない場合、造形処理の中止を指示してもよい。ステップ５２０では、入力受付部３５が実行または中止の指示を受け付け、造形処理を実行するかどうかを判断する。

ステップ５２０で実行すると判断した場合、ステップ５２５へ進み、特定された3Dモデルデータに基づき、造形部３６が造形物を造形し、3Dプリントする。ステップ５２０で実行しないと判断した場合、造形処理を中止し、ステップ５３０でこの処理を終了する。

提示部３４が表示する画面の一例を図６に示す。図６は、取得部３０により取得された3Dスキャンデータと、検索部３２により検索され、特定された3Dモデルデータとを表示した図である。この例では、比較できるように両者を表示している。提示部３４が表示する画面は、これに限られるものではなく、3Dスキャンデータと3Dモデルデータとを別個に表示してもよいし、3Dモデルデータのみを表示してもよい。

図７は、提示部３４が表示する画面の別の例を示した図である。図７では、検索部３２により複数の3Dモデルデータが検索され、類似する複数の3Dモデルデータを3Dスキャンデータとともに表示している。類似形状候補とするかどうかは、どの程度類似しているかを数値で表した類似度というパラメータを使用し、その類似度が閾値以上かどうかにより決定することができる。図７に示す例では、表示する3Dモデルデータを類似度順に並べて表示している。

検索部３２は、記憶部３１に記憶された複数の3Dモデルデータの中から類似度が閾値以上となる3Dモデルデータを検索し、その検索した3Dモデルデータを表示してユーザに提示する。なお、提示する3Dモデルデータの数は、その閾値によって決定することができ、その閾値は造形処理システムが固定で保持することができる。

3Dスキャンデータが表現する立体物と3Dモデルデータが表現する造形物との表面形状の類似度は、これまでに知られたいかなる方法でも使用して求めることができる。例えば、クラスタ分析、k-近傍法、多次元尺度構成法(MDS)等を使用して数値として求めることができる。これらの方法は、よく知られた方法であるので、ここでは詳述しない。

ユーザは、類似度が高い順に並ぶ3Dモデルデータの中から所望するデータを選択し、そのデータに基づく造形処理の実行を指示する。入力受付部３５は、その選択を受け付け、造形処理の実行指示も受け付け、それらの情報を造形部３６に出力する。造形部３６は、実行指示を受け、受け取ったデータに基づき、造形物を造形する。

この例も、比較できるように3Dスキャンデータと3Dモデルデータの両方を表示しているが、これに限られるものではない。したがって、3Dスキャンデータと複数の3Dモデルデータとを別個に表示してもよいし、複数の3Dモデルデータのみを表示してもよい。また、複数の3Dモデルデータは、類似度順に限らず、その他の順で表示してもよい。

このような機能をもつ造形処理システムを提供することで、3Dスキャンデータから、3Dスキャナ１０では抽出することができない特徴を有する立体物でも、その特徴を再現した造形物を造形することができる。また、造形処理を実施する対象がない場合は、造形処理を中止することができる。また、表面形状が類似する複数の3Dモデルデータを提示し、ユーザが選択することができるので、ユーザの選択に自由度を持たせることができる。

上記の閾値は、固定であってもよいが、ユーザが要求して閾値を表示し、その設定を変更することができるようになっていてもよい。提示部３４は、設定された閾値を表示することができ、入力受付部３５は、閾値の変更を受け付け、変更された値に設定することができる。入力受付部３５このように閾値を変更可能にすることで、3Dモデルデータの選択に自由度を持たせることができる。

これまで、造形対象の立体物に3Dスキャナ１０では抽出することができない特徴がある場合でも、その特徴を再現することができる造形処理システムについて説明してきた。しかしながら、上記に説明した構成では、表面形状が同じあるいは類似度が同じで、内部構造が異なる3Dモデルデータが複数存在する場合、3Dモデルデータを１つに特定することができない。内部構造まで含めれば、最も類似していると判断されるが、表面形状だけの判断では選択されない3Dモデルデータも存在する。このため、上記の特徴を再現する精度が低いという問題がある。

そこで、その特徴を再現する精度を高めるべく、図８に示す機能構成とすることができる。図８に示す構成では、図３に示す機能部に加えて、計測部３７と、計算部３８とを備える。計測部３７は、重量計測部４０、比重計測部４１、寸法計測部４２を含んで構成される。内部構造が異なると、重量等が異なってくる。このため、この内部構造の相違は、この重量等の相違により判断することができるからである。図３に示す機能部については既に説明したので、ここでは計測部３７および計算部３８についてのみ説明する。

計測部３７は、図９に示すように造形対象の立体物の重量、比重、寸法を計測し、検索部３２が計測した結果を計測情報として取得する。計測情報として、重量等を一例に挙げたが、これらに限られるものではなく、その他の情報を計測し、取得してもよい。ここでは、計測情報を検索部３２が取得するように構成されているが、これに限られるものではなく、取得部３０が計測情報を取得するように構成されていてもよい。重量計測部４０は、上記立体物の重量を計測する。重量計測部４０としては、例えば秤を用いることができる。比重計測部４１は、上記立体物を構成する材料の比重を計測する。比重計測部４１としては、例えばセンサを用いることができる。寸法計測部４２は、上記立体物の寸法を計測する。寸法の形式は、立体物の大きさが分かればいかなるものであってもよい。寸法計測部４２としては、例えば3Dスキャナを用いることができる。

図８では、計測部３７を用いているが、計測部３７は備えず、入力受付部３５がユーザに対して入力画面を提供し、上記の計測情報を入力させ、入力された計測情報を受け付けることも可能である。

計算部３８は、造形対象の立体物の寸法と3Dモデルデータが表現する造形物の寸法の比を寸法比として計算する。造形対象の立体物と同じ形状、寸法の造形物を造形するには、拡大あるいは縮小する必要があり、その際、寸法比が必要となるからである。

検索部３２は、記憶部３１に記憶された複数の3Dモデルデータの中から造形処理に使用する3Dモデルデータを検索する。検索は、上記の閾値を用い、類似度が閾値以上であるかどうかを判断することにより行う。3Dスキャンデータの立体物の表面形状と、3Dモデルデータの造形物の表面形状との類似度が、閾値以上の場合、造形処理に使用する3Dモデルデータとして検索される。

このとき、検索される3Dモデルデータは、複数である場合があり、さらにその中の２以上の3Dモデルデータが同じ表面形状のものである場合がある。同じ表面形状をもつ3Dモデルデータのいずれを採用するかを特定するため、上記の計測部３７により計測された計測情報が使用される。同じ表面形状でも、内部構造が中空であるか、そうでないかにより重量は異なり、仮に重量が同じであっても体積あるいは寸法が異なるからである。

このように計測部３７により計測された計測情報を用いることで、造形対象の立体物の特徴をより高い精度で再現することが可能となる。また、計算部３８により計算された寸法比を用いることで、造形対象の立体物とほぼ同じ寸法の造形物を造形することが可能となる。

図８に示す機能部を備える造形処理システムが行う3Dモデルデータを特定する処理を、図１０を参照して説明する。ステップ１０００からこの処理を開始し、ステップ１００５では、記憶部３１から3Dモデルデータを１つ取得する。

ステップ１０１０で、検索部３２が、3Dスキャンデータが表現する立体物の表面形状と、3Dモデルデータが表現する造形物の表面形状が合致しているかのマッチング処理を行う。マッチング処理では、閾値を用い、両者の表面形状の類似度が閾値以上であるかどうかを判断する。閾値以上で合致していると判断された場合は、ステップ１０１５へ進み、合致していないと判断された場合は、ステップ１００５へ戻り、次の3Dモデルデータを取得する。

ステップ１０１５では、計測情報を使用し、3Dスキャンデータが表現する立体物と3Dモデルデータが表現する造形物の重量や体積等も合致しているかを判断する。これにより、表面形状は同じでも、内部構造が異なる２以上の3Dモデルデータを判別し、内部に特徴がある立体物を高い精度で再現することを可能にする。合致していると判断された場合は、ステップ１０２０へ進み、合致していないと判断された場合は、ステップ１００５へ戻り、次の3Dモデルデータを取得する。

ステップ１０２０では、現在、記憶部３１から取得している3Dモデルデータが表面形状も、計測情報も合致していると判断されたデータであるため、そのデータが目的のデータであると判断し、その3Dモデルデータを出力とする。そして、ステップ１０２５でこの処理を終了する。

このように3Dモデルデータが特定されたところで、造形部３６が造形物の造形を行ってもよいし、提示部３４が、その3Dモデルデータを表示することによりユーザに提示し、本当にその3Dモデルデータで良いかを確認することもできる。この場合、ユーザは、その3Dモデルデータで良ければ、画面内に表示されたOKボタンを押下する等して、その3Dモデルデータに基づく造形実行を指示する。造形部３６は、その実行指示を受けて、その3Dモデルデータに基づき、造形物を造形する。

全体の流れは以上の通りであるが、計測情報として重量、比重、寸法を使用した場合、寸法比を計算する場合、複数の3Dモデルデータが検索される場合の詳細な処理について、以下に説明する。図１１は、計測情報として重量を使用した場合の処理の流れを示したフローチャートである。ステップ１１００から処理を開始し、ステップ１１１０までは、図１０に示したステップ１０１０までと同じである。

ステップ１１１５では、3Dモデルデータが表現する造形物の重量を算出する。重量の計算は、計算部３８が行うことができ、例えばその造形物を造形した場合の材料使用量から算出することができる。より具体的に説明すると、3Dモデルデータから積層して造形するための各層のスライスデータを生成し、造形処理システムが保持する材料の比重を用い、各層の面積から材料使用量を算出し、それを合計することで算出することができる。これは一例であるので、その他の方法を使用して算出してもよい。

ステップ１１２０では、計測部３７により計測された造形対象の立体物の重量と、ステップ１１１５で算出された3Dモデルデータが表現する造形物の重量とが合致しているかを判断する。合致しているかを判断する際、所定の誤差範囲を設け、その範囲内であれば、合致していると判断することができる。ステップ１１２５以降の処理は、図１０に示したステップ１０２０以降の処理と同じである。

図１２は、計測情報として比重を使用した場合の処理の流れを示したフローチャートである。ステップ１２００から処理を開始し、ステップ１２１０までは、図１０に示したステップ１０１０まで、図１１に示したステップ１１１０までの処理と同じである。

ステップ１２１５では、造形対象の立体物の体積を、計測部３７で計測された重量と比重とを用いて算出する。体積の計算は、計算部３８が行うことができる。この体積は、計測された重量を、計測された比重で除算することにより算出することができる。ステップ１２２０では、3Dモデルデータが表現する造形物の体積を算出する。この体積の計算も、計算部３８が行うことができる。この体積は、3Dモデルデータが表現する造形物の三次元形状から算出することができる。

ステップ１２２５では、算出された造形対象の立体物の体積と、算出された3Dモデルデータが表現する造形物の体積とが合致しているかを判断する。この場合も、合致しているかを判断する際、所定の誤差範囲を設け、その範囲内であれば、合致していると判断することができる。ステップ１２３０以降の処理は、図１０に示したステップ１０２０以降の処理、図１１に示したステップ１１２５以降の処理と同じである。

図１３は、計測情報として寸法を使用した場合の処理の流れを示したフローチャートである。ステップ１３００から処理を開始し、ステップ１３１０までは、図１０に示したステップ１０１０までの処理と同じである。ステップ１３１５で計測情報が合致していないと判断された場合、ステップ１３２０へ進み、合致していると判断された場合、ステップ１３２５へ進む。

ステップ１３２０では、寸法以外は合致しているかを判断する。合致していないと判断された場合、ステップ１３０５へ戻り、次の3Dモデルデータを取得する。合致していると判断された場合、ステップ１３２５へ進み、図１０に示したステップ１０２０と同様、現在取得している3Dモデルデータが目的のデータであると判断し、その3Dモデルデータを出力とする。そして、ステップ１３３０でこの処理を終了する。

図１４は、寸法比を計算する場合の処理の流れを示したフローチャートである。ステップ１４００から処理を開始し、ステップ１４２０までは、図１３に示したステップ１３２０までの処理と同じである。ステップ１４２５では、3Dスキャンデータが表現する立体物の寸法と、3Dモデルデータが表現する造形物の寸法との比、すなわち寸法比を算出する。ステップ１４３０では、現在取得している3Dモデルデータが目的のデータであると判断し、その3Dモデルデータを出力とするが、寸法比も出力とし、ステップ１４３５でこの処理を終了する。

図１４では、計測情報が合致しているかを判断しているが、計測情報は、重量であってもよいし、比重であってもよいし、寸法であってもよいし、それらのうちの２つ、あるいは全部であってもよい。また、計測情報は、それら以外の情報を使用してもよい。

図１５は、複数の3Dモデルデータが検索される場合の処理の流れを示したフローチャートである。これまで合致する3Dモデルデータがあるものとして説明してきたが、記憶部３１に記憶された複数の3Dモデルデータの中に類似度が閾値以上のデータが１つとは限らない。

ステップ１５００から処理を開始し、ステップ１５０５は、図１０に示したステップ１００５の処理と同じである。ステップ１５１０では、記憶部３１に記憶された全ての3Dモデルデータを取得したかを判断する。取得していない場合、ステップ１５１５へ進み、取得した場合、ステップ１５３０へ進む。

ステップ１５１５では、3Dスキャンデータが表現する立体物の表面形状と、3Dモデルデータが表現する造形物の表面形状とが類似しているかを判断する。類似しているか否かの判断は、類似度が閾値以上であるか否かにより行うことができる。類似度の形式は、いかなる形式であってもよく、例えばパーセントで表現し、そのパーセントが閾値以上であるか否かにより判断することができる。類似していると判断された場合は、ステップ１５２０へ進み、類似していないと判断された場合は、ステップ１５０５へ戻り、次の3Dモデルデータを取得する。

ステップ１５２０では、造形対象の立体物に対する計測情報と、3Dモデルデータが表現する造形物の重量等の情報が類似しているか否かにより判断する。この場合も、ステップ１５１５と同様、類似度が閾値以上であるか否かにより判断することができる。なお、この閾値は、ステップ１５１５で使用する閾値と同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。ステップ１５２０で類似していると判断された場合は、ステップ１５２５へ進み、類似していないと判断された場合は、ステップ１５０５へ戻り、次の3Dモデルデータを取得することができる。

ステップ１５２５では、判断してきた3Dモデルデータが、造形対象の立体物と表面形状が類似し、計測情報も類似していることから、目的のデータの１つの候補であると判断し、記憶部３１に候補として一時的に記憶する。そして、ステップ１５０５へ戻り、次の3Dモデルデータを取得する。

ステップ１５３０では、記憶部３１に記憶された複数の3Dモデルデータの全てを取得したことから、記憶部３１に候補として一時的に記憶した3Dモデルデータの中から最も類似している3Dモデルデータを抽出する。このため、一時的に記憶する際、類似度を対応付けて記憶することができる。類似度は、表面形状と計測情報の双方に対して計算されるので、双方の類似度が最も高い3Dモデルデータを抽出することができる。そして、その抽出した3Dモデルデータを出力とし、ステップ１５３５へ進み、この処理を終了する。

造形部３６に3Dモデルデータを出力した後、記憶部３１に一時的に記憶したその3Dモデルデータを消去することができる。この場合も、計測情報は、重量であってもよいし、比重であってもよいし、寸法であってもよいし、それらのうちの２つ、あるいは全部であってもよい。また、計測情報は、それら以外の情報を使用してもよい。さらに、寸法比を算出する処理を含み、上記の3Dモデルデータとともに寸法比を造形部３６に出力し、造形部３６が寸法比を用いて拡大または縮小して所望する造形物を造形することも可能である。

このようにして、3Dモデルデータを検索する精度を高めることができる。また、3Dモデルデータが表現する造形物の寸法が、造形対象の立体物の寸法と異なる場合であっても、その立体物と同じ寸法で造形することが可能となる。さらに、その立体物に合致する3Dモデルデータが複数検索されても、最も類似する造形物の3Dモデルデータを、造形処理に使用するデータとして特定することができる。

これまで本発明を、造形処理システム、造形処理装置、造形処理方法およびプログラムとして上述した実施の形態をもって説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。したがって、他の実施の形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。よって、本発明では、その計測方法を含む物体の取出方法やそのプログラムが記録された記録媒体等も提供することができるものである。

１０…3Dスキャナ、１１…3Dモデルデータサーバ、１２…3Dプリンタ、２０…CPU、２１…ROM、２２…RAM、２３…HDD、２４…入出力I/F、２５…入力装置、２６…表示装置、３０…取得部、３１…記憶部、３２…検索部、３３…読取部、３４…提示部、３５…入力受付部、３６…造形部、３７…計測部、３８…計算部、４０…重量計測部、４１…比重計測部、４２…寸法計測部

特開２０１２−１０１４４６号公報

Claims (11)

1. 造形物の造形処理を行う造形処理システムであって、
   造形対象の立体物の表面を読み取る読取部から該立体物の表面形状の情報を取得する取得部と、
   各々が表面形状の情報と内部構造の情報とを含む複数の造形物情報を記憶する記憶部と、
   前記取得部により取得された前記表面形状の情報に基づき、前記記憶部に記憶された前記複数の造形物情報の中から前記造形物の造形処理に使用する造形物情報を検索する検索部とを含む、造形処理システム。
2. 前記検索部は、前記立体物の表面形状と、前記造形物情報から得られる造形物の表面形状とがどの程度類似しているかを数値で表した類似度が、閾値以上であるか否かにより、造形処理に使用する造形物情報か否かを判別する、請求項１に記載の造形処理システム。
3. 前記検索部により検索された前記造形物情報を表示することによりユーザに提示する提示部と、ユーザからの造形処理の実行指示または中止指示を受け付ける入力受付部とを含み、
   前記検索部は、前記入力受付部から造形処理の実行指示を受けて、前記提示部により表示された前記造形物情報を、造形処理を実行する造形部に出力する、請求項１または２に記載の造形処理システム。
4. 前記提示部は、ユーザからの要求により前記検索部が造形物に使用する造形物情報か否かを判別するために用いられる閾値を表示し、前記入力受付部は、前記閾値の変更を受け付ける、請求項３に記載の造形処理システム。
5. 前記検索部が前記閾値以上となる２以上の前記造形物情報を検索した場合、前記提示部は、前記２以上の造形物情報を表示し、前記入力受付部は、前記２以上の造形物情報のうちの一の造形物情報の選択を受け付ける、請求項４に記載の造形処理システム。
6. 前記検索部は、前記立体物を計測する計測部から計測した結果である計測情報を取得し、前記取得部により取得された前記表面形状の情報と前記計測情報とに基づき、前記造形物の造形処理に使用する造形物情報を検索する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の造形処理システム。
7. 前記計測情報に含まれる前記立体物の寸法と、前記検索部により検索された前記造形物情報に含まれる前記造形物の寸法との比を寸法比として計算する計算部を含み、前記計算部は、造形処理を実行する造形部に対して前記寸法比を出力する、請求項６に記載の造形処理システム。
8. 前記読取部と、前記検索部により検索された前記造形物情報を使用して前記造形物を造形する造形部とをさらに含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の造形処理システム。
9. 造形物の造形処理を行う造形処理装置であって、
   造形対象の立体物の表面を読み取る読取部から該立体物の表面形状の情報を取得する取得部と、
   各々が表面形状の情報と内部構造の情報とを含む複数の造形物情報を記憶する記憶部と、
   前記取得部により取得された前記表面形状の情報に基づき、前記記憶部に記憶された前記複数の造形物情報の中から前記造形物の造形処理に使用する造形物情報を検索する検索部と、
   前記検索部により検索された前記造形物情報を使用して前記造形物を造形する造形部とを含む、造形処理装置。
10. 造形物の造形処理を実行する造形処理方法であって、
    造形対象の立体物の表面を読み取る読取部から該立体物の表面形状の情報を取得するステップと、
    取得された前記表面形状の情報に基づき、各々が表面形状の情報と内部構造の情報とを含む複数の造形物情報を記憶する記憶部に記憶された該複数の造形物情報の中から前記造形物の造形処理に使用する造形物情報を検索するステップと、
    検索された前記造形物情報を使用して前記造形物を造形するステップとを含む、造形処理方法。
11. 請求項１０に記載の造形処理方法に含まれる各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。