JP2017094586A - プログラム、情報処理装置、制御方法および造形装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 プログラム、情報処理装置、制御方法および造形装置を提供すること。【解決手段】 本プログラム214は、造形装置150を制御するためのプログラムである。本プログラム214は、コンピュータ110を、三次元形状の断面画像列での複数の画像が一致するか否かを判定する判定手段220、判定手段220により一致すると判定された画像の層数を計数する計数手段222、造形装置1450に対し、判定手段220により一致すると判定された画像の画像データを送信する画像送信手段226、および、造形装置150に対し、計数手段220により計数された層数分の画像データによる造形処理を要求する、層厚情報を指定した指令を送信する指令送信手段224として機能させる。【選択図】 図4
Description
本発明は、プログラム、情報処理装置、制御方法および造形装置に関する。
従来、三次元モデリング・アプリケーションで作成した三次元モデルを3D(3 Dimensional)プリンタなどの造形装置を制御して印刷する技術が知られている。また、アプリケーションから造形装置に造形用データを送信する際に、三次元モデルを水平方向に複数の層に切り分けて断面画像データを構成し、送信する断面画像データを動画データ圧縮時の各フレームとみなして圧縮符号化する技術が知られている。
例えば、特開2014‐156120号公報(特許文献1)は、複数層を積み重ねることにより造形を行う層を表したスライスデータを複数のフレームとみなして、動画として圧縮符号化する技術を開示する。
しかしながら、上記特許文献1の従来技術では、どのような三次元モデルであっても、断面毎にデータを作成し、全てのフレームのデータを送信する必要があり、全てのスライスデータ毎に処理を行う必要があった。このため、通信データの削減量には限界があった。特に、三次元モデルに同一形状が連続する部分を有しており、複数面で同一の断面が連続するような造形用データの場合でも、全てのフレーム毎に処理を行う必要があるため、効率化の観点から充分なものではなかった。
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、本発明は、複数面で一致する画像が使用されるような三次元形状を造形処理する際に造形装置との間でやり取りされる情報量を削減することが可能なプログラムを提供することを目的とする。
本発明では、上記課題を解決するために、下記特徴を有する、造形装置を制御するためのプログラムを提供する。本プログラムは、コンピュータを、三次元形状の断面画像列での複数の画像が一致するか否かを判定する判定手段、上記判定手段により一致すると判定された画像の層数を計数する計数手段、造形装置に対し、上記判定手段により一致すると判定された画像の画像データを送信する画像送信手段、および、造形装置に対し、上記計数手段により計数された層数分の画像データによる造形処理を要求する、層厚情報を指定した指令を送信する指令送信手段として機能させる。
上記構成により、複数面で一致する画像が使用されるような三次元形状を造形処理する際に造形装置との間でやり取りされる情報量を削減することが可能となる。
以下、本実施形態について説明するが、本実施形態は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。なお、以下の説明では、造形装置を制御するためのプログラムおよび情報処理装置として、三次元造形装置を制御するための三次元プリンタドライバ、および、該三次元プリンタドライバを動作させるホスト・コンピュータを一例として説明する。
図1は、本実施形態による三次元造形システム100の概略構成を示す図である。図1に示すように、三次元造形システム100は、ネットワーク102を介して相互に接続される、ホスト・コンピュータ110と、三次元造形装置150とを含み構成される。ホスト・コンピュータ110は、パーソナル・コンピュータ、ワークステーションなどの汎用コンピュータ、タブレット・コンピュータなどの携帯情報端末などとして構成される。
三次元造形装置150は、三次元のオブジェクトを造形処理する造形装置である。三次元造形装置150としては、バインダージェッティング法、マテリアルジェッティング法、熱溶融積層(FDM:Fused Deposition Modeling)法、粉末焼結堆積造形(SLS:Selective Laser Sintering)法、光造形(SLA:Stereo-Lithography Apparatus)法などのこれまで知られた如何なる方式に基づく造形装置を挙げることができる。
ネットワーク102は、例示的には、TCP/IP(Transmission Control Protocol / Internet Protocol)プロトコルスタックによる有線や無線のLAN(Local Area Network)などとして構成されるが、特に限定されるものではない。LANなどに代えて、例えばUSB(Universal Serial Bus)などのケーブルを介して、ホスト・コンピュータ110と三次元造形装置150とが接続されてもよい。
ホスト・コンピュータ110は、本実施形態による三次元プリンタドライバを動作させており、三次元造形装置150に対し、造形処理の実行指令(以下、印刷指令と参照する。)とともに造形用データを送信することにより、三次元造形装置150に所望の造形処理を行わせる。
以下、図2を参照しながら、本実施形態におけるホスト・コンピュータ110のハードウェア構成について説明する。ホスト・コンピュータ110は、典型的には、汎用コンピュータ装置として構成される。図2は、本実施形態による汎用コンピュータ装置のハードウェア構成を示す図である。
汎用コンピュータ装置110は、デスクトップ型やラップトップ型のパーソナル・コンピュータやワークステーションなどとして構成されている。汎用コンピュータ装置110のボード上には、CPU(Central Processing Unit)12と、CPU12とメモリとの接続を担うノースブリッジ14と、サウスブリッジ16とが含まれる。サウスブリッジ16は、上記ノースブリッジ14と専用バスまたはPCIバスを介して接続され、PCIバスやUSBなどのI/Oとの接続を担う。
ノースブリッジ14には、CPU12の作業領域を提供するRAM(Random Access Memory)18と、映像信号を出力するグラフィックボード20とが接続される。グラフィックボード20には、映像出力インタフェースを介してディスプレイ40に接続される。
サウスブリッジ16には、PCI(Peripheral Component Interconnect)22、LANポート24、IEEE(The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.)1394ポート26、USBポート28、補助記憶装置30、オーディオ入出力32およびシリアルポート34が接続される。補助記憶装置30は、HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)などであり、汎用コンピュータ装置110を制御するためのOS(Operating System)、三次元プリンタドライバのプログラムや各種システム情報や各種設定情報を格納する。LANポート24は、汎用コンピュータ装置110を有線および無線でネットワークに接続させるインタフェース機器である。USBポート28には、キーボード42およびマウス44などの入力装置が接続され、操作者からの各種指示の入力を受け付けるためのユーザ・インタフェースを提供する。説明する実施形態では、汎用コンピュータ装置110は、LANポート24を介して、三次元造形装置150と接続されるものとして説明するが、他の実施形態では、USBポート28などを介して、三次元造形装置150と接続されていてもよい。
本実施形態による汎用コンピュータ装置110は、補助記憶装置30からプログラムを読み出し、RAM18が提供する作業空間に展開する。これにより、CPU12の制御の下、後述する各機能部および各処理を実現する。
以下、図3を参照して、三次元造形装置150のハードウェア構成について説明する。図3は、例示的な実施形態による三次元造形装置150のハードウェア構成を示す。三次元造形装置150は、コントローラ52と、オペレーションパネル82と、三次元造形エンジン84とを含み構成される。コントローラ52は、CPU54と、NB(ノースブリッジ)58と、NB58を介してCPU54と接続するASIC60と、システムメモリ56とを含み構成される。システムメモリ56は、描画用メモリなどとして用いられる。オペレーションパネル82は、コントローラ52のASIC60と接続され、オペレータからの各種指示の入力を受付けや、画面表示を行なうためのユーザ・インタフェースを提供する。
ASIC60は、ローカルメモリ62と、ハードディスクドライブ64と、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリ(以下、NV−RAMとして参照する。)66と接続する。ローカルメモリ62は、画像バッファや符号バッファとして用いられ、HDD64は、画像データやプログラムなどを蓄積するストレージである。NV−RAM66は、三次元造形装置150を制御するための制御プログラムや各種システム情報や各種設定情報を格納する。
コントローラ52は、さらにSB(サウスブリッジ)68と、NIC(ネットワーク・インタフェース・カード)70と、SD(Secure Digital)カード・スロット72と、USBインタフェース74と、IEEE1394インタフェース76と、セントロニクス・インタフェース78とを含み構成され、これらはPCIバスを介してNB58と接続される。SB68は、図示しないROMやPCIバス周辺デバイスなどとNB58とを接続するためのブリッジである。NIC70は、三次元造形装置150をLANなどのネットワークに接続するインタフェース機器であり、ネットワークを介した指令を受付けている。SDカード・スロット72は、図示しないSDカードを着脱可能に装着する。USBインタフェース74、IEEE1394インタフェース76およびセントロニクス・インタフェース78は、それぞれの規格に準じたインタフェースである。
三次元造形エンジン84は、コントローラ52からの造形処理の実行指令に応答して、ホスト・コンピュータ110からの造形用データに基づき造形処理を実行する。特定の実施形態において、三次元造形エンジン84は、造形槽86と、粉体補給装置88と、結合剤付与装置90と、紫外線照射装置92とを含み構成される。
粉体補給装置88は、石膏パウダーや樹脂パウダーなの粉体材料を造形槽86に補給する装置である。結合剤付与装置90は、設定された移動経路に沿って移動可能に構成されたインクジェットヘッドを備え、所定の位置を基準として結合剤を付与する装置である。結合剤は、特に限定されるものではないが、例えば紫外線硬化型の接着剤を挙げることができる。紫外線照射装置92は、紫外線を照射し、結合剤付与装置90により塗布された結合剤を硬化させる。なお、説明する実施形態では、結合剤を噴射して粉体を一層ずつ固めることにより造形するバインダージェッティング方式の三次元造形装置について説明したが、これに限定されるものではなく、採用する方式に応じて適切な装置、機構やモジュールを備えればよい。
本実施形態による三次元造形装置150は、ハードディスクドライブ64やNV−RAM66から制御プログラムを読み出し、システムメモリ56やローカルメモリ62が提供する作業空間に展開する。これにより、CPU54の制御の下、後述する各機能部および各処理を実現する。
図4(A)は、本実施形態におけるホスト・コンピュータ110上の機能構成を示すブロック図である。図4(A)には、ホスト・コンピュータ110上の機能ブロック210として、三次元モデリング・アプリケーション・ソフトウェア(以下、単にアプリケーションと参照する。)212と、三次元プリンタドライバ214と、ポート230とが示されている。アプリケーション212は、3DCAD(3D Computer Aided Design)や3DCG(3D Computer Graphics)などの三次元モデルを作成するためのアプリケーションである。三次元プリンタドライバ214は、本実施形態によるプログラムが提供する、三次元造形装置150を制御するためのドライバソフトウェアである。これらのアプリケーション212および三次元プリンタドライバ214が、ホスト・コンピュータ110にインストールされている。
アプリケーション212は、ユーザ操作に応答して、本実施形態による三次元プリンタドライバ214が提供する印刷設定用のユーザ・インタフェースを呼び出すことができる。また、アプリケーション212は、ユーザ操作に応答して、行われた印刷設定に基づく印刷要求を三次元プリンタドライバ214に発行することができる。三次元プリンタドライバ214は、アプリケーション212からの印刷要求に応答して、アプリケーション212から渡されるデータに基づいて造形用データを生成し、印刷指令と共に造形用データを三次元造形装置150に送信する。ポート230は、ホスト・コンピュータ110上で、三次元造形装置150などの外部機器との通信を行う、USBやLALポートと言った通信ポートを抽象化したものである。
三次元プリンタドライバ214は、より具体的には、UI(User Interface)モジュール216と、描画モジュール218とを含み構成される。UIモジュール216および描画モジュール218は、特定の実施形態では、別のコンポーネントとして提供される。
UIモジュール216は、ユーザに対し印刷設定を表示したり、ユーザからの印刷設定の変更を受け付けるための印刷設定用GUI(Graphical User Interface)を提供する。UIモジュール216が提供する印刷設定画面により、ユーザは、印刷解像度、印刷領域や積層高などの三次元造形に関する印刷条件を指定することができる。
描画モジュール218は、アプリケーション212から、三次元形状を規定するデータを受け取り、印刷設定を反映して描画データを作成し、作成した描画データや各種コマンドを含む造形用データを、ポート230を介して三次元造形装置150へ送信する。三次元造形装置150へ送信される描画データには、要求にかかる三次元モデルを水平方向に所定間隔で複数の層に切り分けて構成された複数の断面画像データが含まれる。断面画像データは、三次元オブジェクトの造形を行うための各層の断面形状を規定するデータであり、断面画像データが規定する断面形状を有した層を積み重ねることにより、所望の三次元オブジェクトが造形されることになる。断面画像データは、ビットマップ形式などの画像フォーマットのデータであるが、適宜圧縮符号化が行われる。
なお、三次元プリンタドライバ214に渡される三次元形状を規定するデータは、アプリケーション212が三次元モデルから上述した断面画像データを構成する機能を有する場合は、断面画像データを要素とした断面画像列データとすることができる。この場合、本実施形態による三次元プリンタドライバ214は、渡された画像列データから、情報量を削減して、造形用データを作成し、作成した造形用データを、ポート230を介して三次元造形装置150へ送信することになる。
あるいは、三次元プリンタドライバ214が、3DCADの中間ファイルやSLT(Standard Triangulated Language)などにより記述された三次元モデル・データから断面画像データを構成する機能を有する場合は、渡される三次元形状を規定するデータは、そのような三次元モデル・データそのものであってもよい。この場合、本実施形態による三次元プリンタドライバ214は、三次元モデル・データから内部的に断面画像列データを生成し、生成した断面画像列データから情報量を削減して造形用データを作成し、作成した造形用データを、ポート230を介して三次元造形装置150へ送信することになる。
以下の説明では、説明の便宜上、アプリケーション212から三次元プリンタドライバ214へ複数の断面画像データを要素として含む断面画像列データとして渡されるものとして説明する。
図4(A)には、三次元プリンタドライバ214の描画モジュール218のさらなる詳細が示されている。図4(A)に示す描画モジュール218は、画像比較判定部220と、層数計数部222と、層厚指定コマンド送信部224と、画像データ送信部226とを含み構成される。なお、図4(A)に示す破線で示されたブロックについては、別の実施形態として詳細を後述する。
画像比較判定部220は、三次元形状を規定する断面画像列データにおいて複数の断面画像が一致するか否かを判定する。画像比較判定部220は、より具体的には、断面画像列データにおける断面画像を順次、RAM18などの記憶領域に保存し、後続する断面画像と、保存された断面画像とを比較することにより、一致する画像を検出する。画像の比較は、典型的には、CPU12により、RAM18上に展開された画像全体をピクセル単位で一致しているか否かを検証することにより行われる。なお、画像比較判定部220は、本実施形態における判定手段、保存手段および比較手段を構成する。
層数計数部222は、画像比較判定部220により一致するものと判定された断面画像の層数を計数する。層数計数部222は、一致すると判定された場合には、現在保持している層数のカウンタをインクリメントする。また、一致しないと判定された場合には、層数計数部222は、後続の断面画像について新たに層数をカウントし直すため層数のカウンタをリセットする。層数の計数は、典型的には、CPU12により、RAM18上に層数を保持するカウンタの記憶領域を確保し、初期値をセットし、一致すると判定された場合に、該記憶領域に保持された値を増加させることによって行われる。層数計数部222は、本実施形態における計数手段を構成する。
層厚指定コマンド送信部224は、三次元造形装置150に対し、層数計数部222により計数された層数分の所定の断面画像データによる造形処理を要求するための層厚指定コマンドを送信する。層厚指定コマンドは、層厚情報が指定された指令であり、造形用データの一部を構成する。層厚情報は、層数、繰り返し数、単一層の厚みおよび滴量の階調またはこれらの少なくとも1つの指定を含むことができる。三次元造形装置150側では、層厚指定コマンドに含まれる層厚情報に基づき、指定された層数分の所定の断面画像データによる造形処理を実行することになる。
層厚指定コマンド送信部224は、後述する断面画像データと同時に、その前にまたはその後に層厚指定コマンドを送信することにより、指定層数分の造形を要求する断面画像データを特定することができる。あるいは、所定の断面画像データを識別する識別情報を付した層厚指定コマンドを送信することにより、指定層数分の造形を要求する断面画像データを特定してもよい。層厚指定コマンド送信部224は、本実施形態における指令送信手段を構成する。
画像データ送信部226は、UIモジュール216で設定された解像度や積層高などの印刷条件と、アプリケーション212から渡された断面画像列データとに基づいて、三次元造形装置150に送信するための描画コマンドを作成し、三次元造形装置150に対し、描画データを含む造形用データを送信する。送信される描画データには、各層の断面画像データが含まれるが、本実施形態では、三次元モデルから切り出されたすべての断面画像を送信するのではなく、画像比較判定部220により一致すると判定された断面画像については、少なくとも一層分の断面画像データが送信された以降は、重複する断面画像データの送信が省略される。
特定の実施形態では、画像データ送信部226は、画像比較判定部220が一致すると判定したタイミングでは送信せず、一致しないと判定されたタイミングで、層厚指定コマンドに関連付けて、保存していた断面画像データを送信することができる。あるいは、他の実施形態では、画像データ送信部226は、画像比較判定部220が最初に一致するかの判定を行ったタイミングで、断面画像データを送信することもできる。この場合、層厚指定コマンド送信部224は、一致しないと判定されたタイミングで該当断面画像データによる層数を確定し、送信済みの断面画像データを特定して層厚指定コマンドを送信すればよい。画像データの送信は、典型的には、CPU12が、RAM18上の断面画像データを読み出し、所定のコマンドを付加して、ポート230を介して外部にデータを送出させることにより行われる。画像データ送信部226は、本実施形態における画像送信手段を構成する。
なお、断面画像の画像データは、積層造形法において層内の材料が存在する箇所の分布を規定するビットマップである。画像データは、そのままの形で送信されてもよいが、好適には、圧縮符号化されてもよい。また、説明する実施形態では、プログラムが、三次元造形装置150のデバイスドライバとして提供されるものとして説明したが、これに限定されるものではない。他の実施形態では、アプリケーション212に当初から含まれるコンポーネントとして提供されてもよいし、アプリケーション212のアドインや拡張機能のコンポーネントとして提供されてもよい。
以下、図4(B)を参照しながら、三次元造形装置150側の機能構成について説明する。図4(B)は、本実施形態における三次元造形装置150上の機能構成を示すブロック図である。図4(B)に示す機能ブロック250は、造形用データ受信部252と、命令解釈部254と、造形処理部258とを含み構成される。なお、図4(B)に示す破線で示されたブロックについては、別の実施形態として詳細を後述する。
造形用データ受信部252は、ホスト・コンピュータ110上の三次元プリンタドライバ214の描画モジュール218から、三次元形状の各断面画像の画像データおよび層厚指定コマンドを含む造形用データを受信する。造形用データの受信は、CPU54がNIC70を介して受信した造形用データをシステムメモリ56やローカルメモリ62などに格納することによって行われる。造形用データ受信部252は、本実施形態による受信手段を構成する。
命令解釈部254は、三次元プリンタドライバ214から受信した造形用データを解釈し、解釈結果に基づいて造形処理部258に対し指令する。本実施形態による命令解釈部254は、受信した造形用データ中に、所定の断面画像データによる複数層分の造形処理を要求する層厚指定コマンドが含まれるか否かを判定する。造形用データの解釈は、CPU54がメモリ56,62上に格納された造形用データの各コマンドおよびデータを所定の構文に従って解析することによって行われる。命令解釈部254は、本実施形態による解釈手段を構成する。
本実施形態による命令解釈部254は、より具体的には、層厚指定コマンド処理部256を含む。層厚指定コマンド処理部256は、造形用データ中に層厚指定コマンドが含まれる場合に、該コマンドで指定される層厚情報に基づいて層厚設定を行い、造形処理部258に対し、層厚指定コマンドで特定される断面画像データに基づく造形処理を指令する。層厚指定コマンド処理部256は、本実施形態による設定手段を構成する。
造形処理部258は、断面画像データを用いて、層厚設定に基づいて造形処理を実行する。造形処理は、三次元造形エンジン84により、断面画像データに従って、粉体補給装置88のインクジェットヘッドを移動し、粉体が供給される造形槽86内の所定の箇所に結合剤を付与し、紫外線照射装置92により、付与された結合剤を硬化させることにより行われる。造形処理部258は、本実施形態による造形処理手段を構成する。
三次元造形装置150において積層ピッチが可変であれば、層数に応じた積層ピッチを設定することにより所定層数分の造形処理を行うことができる。三次元造形装置150において積層ピッチが可変でなければ、内部的に断面画像データを複数回使用して造形処理を繰り返すことによって所定層数分の造形処理を行うことができる。このように、本実施形態では、三次元造形装置150が、断面画像データおよび層厚指定コマンドに指定された層厚情報に基づいて、指定された層数分の造形処理を実行する機能を有するものとして説明を続ける。
図5は、本実施形態によるホスト・コンピュータ110が実行する、三次元造形装置150を制御する処理を示すフローチャートである。また、図6(A)は、以下の説明で用いる例示的な三次元形状モデルを示す。図6(B)および図6(C)は、図6(A)に示した三次元形状モデルの各部分と、各部分に対応する断面画像データとを例示している。以下、図6(A)に示すような三次元形状を有する筐体を造形する場合を一例として、本実施形態による三次元造形制御について説明する。
図6(A)に示す三次元形状モデル300は、平板部302および円柱部304を含み構成される。平板部302に対しては、図6(B)の右側に示すような断面画像データ310が10層分、アプリケーション212から三次元プリンタドライバ214に渡される。同様に、円柱部304に対しては、図6(C)の右側に示すような断面画像データ320が、20層分、アプリケーション212から三次元プリンタドライバ214に渡される。ここでは、断面画像データ310を用いて10層形成し、その上に断面画像データ320を用いて20層形成することで、図6(A)に示すような三次元形状モデル300の筐体を作成するものとして説明する。
図5に示す処理は、ユーザが、三次元プリンタドライバ214により提供される印刷設定画面を介して印刷条件を設定し、アプリケーション212に対し印刷指示を行ったことに応答して、ステップS100から開始される。このとき、アプリケーション212から三次元プリンタドライバ214へ印刷要求が発行される。
ステップS101では、三次元プリンタドライバ214は、アプリケーション212から印刷条件を取得する。印刷条件が確定されると、三次元プリンタドライバ214は、ステップS102で、印刷を開始するためのコマンドを送信する。印刷開始コマンドは、通常、印刷ジョブを開始するためのジョブ開始コマンドと、解像度や積層高などジョブ内で一意に設定される印刷条件設定コマンドを含む。
図7は、本実施形態によるホスト・コンピュータ110が三次元造形装置150に送信する層厚指定コマンドを含む例示的な造形用データの概略を説明する。図7に示す造形用データは、図6(A)に示した三次元モデルの筐体を作成する場合の印刷データを例示したものである。図7に示されるように、造形用データでは、まず、印刷ジョブ開始コマンド(StartJobコマンド)と、印刷条件設定コマンドとが送信される。
再び図5を参照すると、ステップS103では、三次元プリンタドライバ214は、層数計数部222により、同一の断面画像の層数を計数するためのカウンタをリセットする。ステップS103においては、断面画像が保存されているか否かを判定するため、カウンタは0にリセットされる。ステップS104では、三次元プリンタドライバ214は、アプリケーション212から、印刷するための断面画像列を構成する断面画像データを取得する。アプリケーション212が断面画像データを作成する場合を一例として説明するが、上述したようにアプリケーション212から三次元形状のデータを取得し、三次元プリンタドライバ214内で断面画像データを生成することもできる。
ステップS105では、三次元プリンタドライバ214がアクセス可能な記憶領域上に断面画像が既に保存されているかを、カウンタを参照することによって判定する。ステップS105で、カウンタが0であり未だ断面画像が保存されてないと判定された場合(NO)は、ステップS106へ処理が進められる。ステップS106では、三次元プリンタドライバ214は、画像比較判定部220により、取得した断面画像を所定の記憶領域に保存する。ステップS107では、三次元プリンタドライバ214は、層数計数部222により、同一の断面画像の層数を計数するためのカウンタをインクリメントする。そして、処理は、再びステップS104へ戻され、次の断面画像データへと処理が進められる。
一方、ステップS105で、カウンタが1以上であり、既に断面画像が保存されていると判定された場合(YES)は、ステップS108へ処理が分岐される。ステップS108では、三次元プリンタドライバ214は、画像比較判定部220により、ステップS106で記憶領域に保存した断面画像と、その断面画像に後続するステップS104で取得した断面画像とを比較する。ステップS109では、三次元プリンタドライバ214は、画像比較判定部220により、比較の結果、同一の画像データであるか否かを判定する。画像の比較は、画像全体をピクセル単位で一致しているかを検証することによって行われる。
ステップS109で、両断面画像が一致し、同一であると判定された場合(YES)は、ステップS110へ処理が進められる。ステップS110では、三次元プリンタドライバ214は、現在処理対象である層が最終層であるか否かを判定する。ステップS110で、最終層ではないと判定された場合(NO)は、ステップS107へ処理が分岐される。ステップS107では、三次元プリンタドライバ214は、層数計数部222によりカウンタをインクリメントし、処理は、再びステップS104へ戻される。一方、ステップS110で最終層であると判定された場合(YES)は、ステップS111へ処理が分岐される。ステップS111では、三次元プリンタドライバ214は、層数計数部222により、カウンタをインクリメントし、処理がステップS112へ進められる。
ステップS109で同一ではないと判定された場合(NO)は、ステップS112へ処理が進められる。ステップS112では、三次元プリンタドライバ214は、層厚指定コマンド送信部224により、層数計数部222のカウンタの値から層の厚さを計算し、層厚指定コマンドを送信する。ステップS113では、三次元プリンタドライバ214は、保存してある断面画像データに基づき描画データを作成し、ステップS114で、画像データ送信部226により、断面画像データを含む描画データを送信する。
再び図7を参照すると、印刷条件設定コマンドに続いて、層厚を指定する層厚指定コマンドが送信される。図6(A)に示す三次元形状モデルを用いる場合、平板部302として10層必要であるが、その場合この層厚指定コマンドは、層数が「10」であることを示すコマンドとなっている。なお、説明する実施形態では、層厚指定コマンドは、層厚を示すものとするが、同じ層を10回作成することを示す繰り返し数であってもよく、層厚を示す如何なる情報であってもよい。そして、ページ処理開始コマンド(StartPageコマンド)およびページ終了コマンド(EndPageコマンド)に挟まれて、断面画像データ310から作成された1層分の断面画像データ描画コマンドが送信される。
ここで、ページ処理開始コマンドは、断面画像データを三次元造形装置150で描画するためページ処理の開始を宣言するものである。三次元造形装置150では、このページ処理開始コマンドを受信すると、三次元形状モデルの筐体を作成するための層の準備を行う。ページ処理終了コマンドは、処理対象の層の処理が終了したことを三次元造形装置150に通知するものである。三次元造形装置150では、層厚情報(10)と断面画像データ310とを受信して、層厚情報に従って同一の断面画像データを繰り返し使用して10層分の三次元モデルの平板部302を造形する。
再び図5を参照すると、ステップS115では、三次元プリンタドライバ214は、最終層に到達したか否かを判定する。ステップS115で、最終層に到達していないと判定された場合(NO)は、ステップS116へ処理が分岐される。ステップS116では、保存されたものと同一ではないとされた断面画像データを保存し、ステップS117で、カウンタをリセットし、ステップS104へ処理をループさせる。なお、ステップS117においては、カウンタが、1つの断面画像が保存されていることを示す1にリセットされる。そして、最終層に到達するまで、処理が繰り返される。
ステップS115で、最終層に到達したと判定された場合(YES)は、ステップS118へ処理が分岐される。ステップS118では、三次元プリンタドライバ214は、終了コマンドを送信し、ステップS117で、三次元プリンタドライバ214の印刷処理が完了する。
再び図7を参照すると、同様に、引き続いて、三次元形状モデル300の円柱部304を作成するために、20層を指定した層厚指定コマンドが送信され、1層分の断面画像データ320が送信される。三次元造形装置150は、これにより、10層の平板部302上に20層分の三次元筐体の円柱部304が造形される。すべての部分302,304の筐体が連続で作成されると、印刷終了コマンド(EndJobコマンド)が送信されて、三次元プリンタドライバ214の処理が完了する。
以下、比較のため、層厚指定コマンドを含まない場合の例示的な造形用データについて図8および図9について説明する。図8は、層厚指定コマンドを含まない場合の例示的な造形用データを示す。
図8を参照すると、図7の場合と同様に、印刷ジョブの開始を告げるジョブ開始コマンド(StartJobコマンド)が送信され、次に解像度や積層高などを指定するための各種印刷条件を設定した印刷条件設定コマンドが送信される。そして、ページ処理開始コマンド(StartPageコマンド)が送信され、次にページデータとして断面画像データから作成した断面画像データ描画コマンドが送信される。この層のイメージの描画コマンドの送信が終了すると、ページ終了コマンド(EndPageコマンド)が送信され、当該層の処理が終了したことが三次元造形装置150に通知される。図8に示す造形用データでは、平板部304に対応してページ処理開始コマンド、断面画像データ310描画コマンドおよびページ終了コマンドのセットが10回繰り返される。そして、円柱部304を平板部302の上に作成するために、さらに、ページ処理開始コマンド、断面画像データ320描画コマンドおよびページ終了コマンドのセットが20回繰り返される。すべての部分302,304の筐体が連続で作成されると、印刷終了コマンド(EndJobコマンド)が送信されて、三次元プリンタドライバの処理が完了する。
図8に示す造形用データでは、フレーム間の圧縮が行われなかった。図9は、図8と同様に層厚指定コマンドを含まないが、さらに、フレーム間圧縮が行われる場合の例示的な造形用データの概略を説明する。図9を参照すると、図7および図8の場合と同様に、ジョブ開始コマンド、印刷条件設定コマンド、ページ開始コマンドが送信され、1層目の断面画像データが送信され、ページ終了コマンドが送信される。2層目も同様に、ページ開始コマンドが送信されるが、断面画像データは、1層目を基準に差分圧縮した圧縮断面画像データ描画コマンドが送信される(図中グレーで示す)。平板部302では、10層を作成する必要があり、2層目以降は同じ圧縮断面画像データが続くので、最初の1層を除いた残り9層分、同じ圧縮データが都度作成され送信される。さらに、円柱部304では、20層を作成する必要があるので、同様に、1層目の断面画像データ描画コマンドが送信された後、2層目以降は、圧縮断面画像データ描画コマンドが作成され、残り19層に対し都度圧縮データが作成されて送信されることになる。
図8では、断面画像間の圧縮がないまま30層分の断面画像データを三次元造形装置150に送信する必要がある。一方で、図9では、断面画像間の圧縮が行われるため、図8の場合に比較して幾分情報量が削減されている。しかしながら、図9の場合でも、図6(A)に示すような同じ画像が複数層連続で続くようなデータであっても、図8の場合と同様に、30層分の断面画像データが必要となる点では変わりはなく、送信データの削減量が限られている。
これに対して、本実施形態による三次元プリンタドライバ214が生成する層厚指定コマンドを含む造形用データでは、図7と、図8および図9とを比較すると明らかなように、2層分の断面画像データを送信するだけで、合計30層の造形処理を必要とする三次元形状モデルの筐体を作成することが可能となる。
このように、同じ断面画像データが連続する場合に、1層分の断面画像データが送信され、残りの層数分の断面画像データが層厚指定コマンドに置換されることになる。層厚指定コマンド自体は、断面画像データに比較して非常にサイズも小さいため、複数面で同じ画像が続くような三次元モデルの場合に、送信データの情報量を好適に削減することが可能となる。
なお、上述した説明では、層厚が複数の場合に、断面画像データを送信する前に層厚指定コマンドを送信するものとして説明した。しかしながら、このような実施形態に限定されるものではない。他の実施形態では、画像データ送信部226が、断面画像データを同一のものを省いた形で三次元造形装置150のメモリ上に登録し、層厚指定コマンド送信部224が、その登録された断面画像データを識別する情報で指定して層厚指定コマンドを送信することができる。これにより、三次元造形装置150側で、メモリに登録された断面画像データを指定された層数分繰り返し使用し、三次元形状モデルの筐体を作成する構成としてもよい。
また、説明する実施形態では、画像の比較は、断面画像全体同士を比較するものとして説明したが、全体の画像を複数の領域に分割し、全体から分割された分割画像について、独立に、上述した制御を適用することもできる。例えば、断面画像を4分割して、各4分割された断面分割画像データを独立に取り扱うことができる。これにより、層間で形状が変化するものの一部であり、残りの部分は不変な断面画像データが生成される三次元モデルであっても、好適に送信データ量を削減することができるようになる。
上述までの実施形態は、三次元造形装置150が、断面画像データおよび層厚指定コマンドに指定された層厚情報に基づいて、指定された層数分の造形処理を実行する機能を有するものとして説明した。以下、三次元造形装置150が有する機能に応じて制御を変えることができる別の実施形態について、図4、図5、図10および図11を参照しながら、説明する。なお、以下に説明する実施形態は、図1〜図7を参照して説明した実施形態と同様の構成を備えるので、以下、相違点を中心に説明する。
図4には、さらに別の実施形態におけるホスト・コンピュータ110および三次元造形装置150上の機能構成が示されている。別の実施形態では、図4(A)および図4(B)に示す破線で示されたブロックが新たに追加される。
別の実施形態において、ホスト・コンピュータ110上の三次元プリンタドライバ214の描画モジュール218は、画像比較判定部220、層数計数部222、層厚指定コマンド送信部224および画像データ送信部226に加えて、さらに、能力情報取得部228を備える。また、三次元造形装置150上の機能ブロック250は、造形用データ受信部252、命令解釈部254および造形処理部258に加えて、さらに、能力情報提供部260を備える。
三次元造形装置150の能力情報提供部260は、外部機器からの問い合わせに応答して、自身が備える能力を記述する能力情報を提供する。能力情報提供部260は、例えば、自身が、単一層の厚みや層数繰り返し数を指定した層厚指定コマンドに対応して本体側で同一断面画像データによる複数層分の造形処理を行う機能を有しているか否か、自身がインクジェットヘッドから吐出する滴量の階調を指定した層厚指定コマンド(以下、滴量指定コマンドと参照する。)に対応してインクジェットヘッドから吐出する滴量を制御することで層厚を制御する機能を備えているか否かといった情報を提供する。
三次元プリンタドライバ214の能力情報取得部228は、三次元造形装置150の能力情報提供部260に対し、上述した能力情報を問い合わせて取得する。そして、三次元プリンタドライバ214は、取得した能力情報に応じて制御を変える。
別の実施形態によるホスト・コンピュータ110が実行する、三次元造形装置150を制御する処理は、図5のフローチャートに示したものと概ね同じであるが、ステップS112〜ステップS114の層厚指定コマンド送信にかかる処理が異なっている。図10は、別の実施形態によるホスト・コンピュータが実行する三次元造形装置を制御する処理における層厚指定コマンド送信にかかる処理の詳細を示すフローチャートである。
図10に示すステップS200の処理の開始は、図5に示すステップS112の層厚が求められた時点である。ステップS201では、三次元プリンタドライバ214は、ここで求められた層数が、複数層であるか否かに応じて処理を分岐させる。
ステップS201で、単一層であると判定された場合(NO)は、ステップS202へ処理が分岐される。ステップS202では、三次元プリンタドライバ214は、保存してある断面画像データに基づき描画データを作成し、ステップS203で、画像データ送信部226により、断面画像データを含む描画データを送信し、ステップS215で本処理を終了し、図5に示したステップS114の終了点に戻される。
ステップS201で、複数層であると判定された場合(YES)、ステップS204へ処理が分岐される。ステップS204では、三次元プリンタドライバ214は、さらに、能力情報取得部228により三次元造形装置150に問い合わせて、または、事前に問い合わせて取得した情報に基づいて、三次元造形装置150側で、層数や層の厚みを指定することで指定した任意の層数の造形処理を行う能力を保持しているか判定する。
ステップS204で、複数層の処理能力を有していると判定された場合(YES)は、ステップS205へ処理が分岐される。ステップS205では、三次元プリンタドライバ214は、層厚指定コマンド送信部224により、カウンタの値に応じた層数や層の厚みを指定した層厚指定コマンドを送信する。三次元プリンタドライバ214は、ステップS202で、保存してある断面画像データに基づき描画データを作成し、ステップS203で、画像データ送信部226により、断面画像データを含む描画データを送信する。
一方、ステップS204で、指定した任意の層数の造形処理を行う能力を有していないと判定された場合(NO)は、ステップS206へ処理が分岐される。ステップS206では、三次元プリンタドライバ214は、さらに、能力情報取得部228により三次元造形装置150に問い合わせて、または、事前に問い合わせて取得した情報に基づいて、三次元造形装置150側で、粉体を結合するために使用する結合剤の射出量(滴量)の変更が不可であるか否かを判定する。
ステップS206で、滴量変更が不可であると判定された場合(YES)は、ステップS207へ処理が分岐される。ステップS207では、三次元プリンタドライバ214は、保存してある断面画像データに基づき描画データを作成し、ステップS208で、画像データ送信部226により、断面画像データを含む描画データを送信する。ステップS209では、求められた層数分の断面画像データの送信が完了したか否かを判定し、層数分完了するまでの間(NOの間)、ステップS207およびステップS208を繰り返し実行する。ステップS209で、層数分完了したと判定された場合(YES)は、ステップS215へ処理が進められ、ステップS215で本処理を終了し、図5に示したステップS114の終了点に戻される。
一方、ステップS206で、滴量変更が可能であると判定された場合(NO)は、ステップS210へ処理が分岐される。ステップS210では、三次元プリンタドライバ214は、層厚指定コマンド送信部224により、層厚に基づく滴量計算を実行する。ステップS214においては、滴量と該滴量で作成できる層数の関係から、それぞれ三次元造形装置150に指定可能な階調の中から、計数された層数を充足するような滴量の階調(あるいは層厚)および層数を含む組み合わせが計算されることになる。
ステップS211では、三次元プリンタドライバ214は、層厚指定コマンド送信部224により、層厚指定コマンドを送信する。この場合、層厚情報は、滴量計算で求められた滴量の階調の指定を含むことになる。三次元プリンタドライバ214は、ステップS212で、保存してある断面画像データに基づき描画データを作成し、ステップS213で、画像データ送信部226により、断面画像データを含む描画データを送信する。なお、滴量が可変の場合、必要に応じて、断面画像データの解像度を変更する処理が施されてもよい。例えば、大きな滴量では、粗い画像データに変換してもよい。
ステップS214では、求められた層数分の処理が完了したか否かを判定し、求められた層数分完了するまでの間(NOの間)、ステップS210へ処理をループさせる。ステップS214で、求められた層数分完了したと判定された場合(YES)、ステップS215へ処理が進められて、ステップS215で本処理を終了し、図5に示したステップS114の終了点に戻される。
図11は、別の実施形態によるホスト・コンピュータ110が三次元造形装置150に送信する滴量指定コマンドを含む、例示的な造形用データの概略を説明する。以下の説明では、滴量が、「大滴」、「中滴」、「小滴」の3階調で指定可能であり、それぞれの滴量に対し、作成される層厚が、3層、2層、1層であるものとして、以下、説明を続ける。図11に示す造形用データは、同様に、図6(A)に示した三次元筐体を作成する場合の印刷データを例示したものである。図11に示されるように、造形用データでは、まず、ジョブ開始コマンド(StartJobコマンド)と、印刷条件設定コマンドとが送信される。
図11を参照すると、引き続いて、平板部302に対応するコマンド群が送信される。まず、層の厚さに対応する滴量を指定する滴量指定コマンドが送信される。ここでは、10層作成する必要があるので、最大である大滴を指定して3層まとめて作成される。大滴指定コマンドが送信された後、その大滴で作成する断面画像データ描画コマンドが送信される。上述した大滴指定コマンドに引き続き、合計3回繰り返して、断面画像データ描画コマンドが送信され、9層分作成される。残りは1層となるので、1層作成するため小滴指定コマンドが送信され、次に断面画像データ描画コマンドが送信され、残りの1層分の層が作成される。以上の処理により、大滴で3層分を3回作成し、小滴で1層分作成することで、10層分の層が作成される。
図11を参照すると、引き続いて、平板部302上に円柱部304を形成するためのコマンド群が送信される。まず、層の厚さに対応する滴量を指定するコマンドが送信される。ここでは20層作成する必要があるので、大滴を指定し3層まとめて作成される。大滴指定コマンドが送信された後、その大滴で作成する断面画像データ描画コマンドが送信される。この大滴指定コマンドに引き続き、合計6回繰り返して、断面画像データ描画コマンドが送信されるので、18層分作成される。残りは2層となるので、2層作成するため中滴指定コマンドが送信され、次に断面画像データ描画コマンドが送信され、残りの2層分の層が作成される。以上の処理により、大滴で3層分を6回作成し、中滴で2層分作成することで、20層分の層が作成される。以上で三次元モデルの筐体の作成処理が完了する。
別の実施形態による三次元プリンタドライバ214が生成する滴量指定コマンドを含む造形用データでは、図11と、図8および図9とを比較すると明らかなように、三次元造形装置150が指定した任意の層数の造形処理を行う能力を保持していない場合であっても、滴量制御により、11層分の断面画像データを送信するだけで、合計30層の造形処理を必要とする三次元形状モデルの筐体を作成することが可能となる。さらに、三次元造形装置150がそもそも、指定した任意の層数の造形処理を行う能力も、滴量制御により複数層分の造形処理を一括で行う機能を有していない場合でも、層厚情報を指定した層厚指定コマンド(あるいは滴量指定コマンド)を送信することに代えて画像データ送信部226が、断面画像データの送信を、計数された層数分繰り返すこと、三次元造形装置150に対して必要な造形処理を行わせることができる。
なお、上述した説明では、滴量指定コマンドに後続して複数回の断面画像データ描画コマンドが送信されるものとして説明した。しかしながら、説明した実施形態に限定されるものではなく、さらに、滴量の階調の指定に加えて層数を指定して、各滴量指定コマンドに対し1層分の断面画像データの送信のみとしてもよい。その場合、4層分の断面画像データを送信するだけで、合計30層の造形処理を必要とする三次元形状モデルの筐体を作成することが可能となる。
以上説明したように、上述した本実施形態によれば、複数面で一致する画像が使用されるような三次元形状を造形装置により造形処理する際に造形装置との間でやり取りする情報量を一層削減することが可能なプログラム、情報処理装置、制御方法および造形装置を提供することができる。
なお、上記機能部は、アセンブラ、C、C++、C#、Java(登録商標)などのレガシープログラミング言語やオブジェクト指向プログラミング言語などで記述されたコンピュータ実行可能なプログラムにより実現でき、ROM、EEPROM、EPROM、フラッシュメモリ、フレキシブルディスク、CD−ROM、CD−RW、DVD−ROM、DVD−RAM、DVD−RW、ブルーレイディスク、SDカード、MOなど装置可読な記録媒体に格納して、あるいは電気通信回線を通じて頒布することができる。
これまで本発明の実施形態について説明してきたが、本発明の実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、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。
100…三次元造形システム、102…ネットワーク、110…ホスト・コンピュータ、150…三次元造形装置、210…機能ブロック、212…アプリケーション、214…三次元プリンタドライバ、216…UIモジュール、218…描画モジュール、220…画像比較判定部、222…層数計数部、224…層厚指定コマンド送信部、226…画像データ送信部、228…能力情報取得部、230…ポート、250…機能ブロック、252…造形用データ受信部、254…命令解釈部、256…層厚指定コマンド処理部、258…造形処理部、260…能力情報提供部、300…三次元形状モデル、302…平板部、304…円柱部、310,320…断面画像データ、10…ボード、12…CPU、14…ノースブリッジ、16…サウスブリッジ、18…RAM、20…グラフィックボード、22…PCI、24…LANポート、26…IEEE1394ポート、28…USBポート、30…補助記憶装置、32…オーディオ入出力、34…シリアルポート、40…ディスプレイ、42…キーボード、44…マウス、52…コントローラ、54…CPU、56…システムメモリ、58…NB、60…ASIC、62…ローカルメモリ、64…ハードディスクドライブ、66…不揮発性メモリ、68…SB、70…NIC、72…SDカード・スロット、74…USBインタフェース、76…IEEE1394インタフェース、78…セントロニクス・インタフェース、82…オペレーションパネル、84…三次元造形エンジン、86…造形槽、88…粉体補給装置、90…結合剤付与装置、92…紫外線照射装置
Claims (11)
- 造形装置を制御するためのプログラムであって、コンピュータを、
三次元形状の断面画像列での複数の画像が一致するか否かを判定する判定手段、
前記判定手段により一致すると判定された画像の層数を計数する計数手段、
前記造形装置に対し、前記判定手段により一致すると判定された画像の画像データを送信する画像送信手段、および
前記造形装置に対し、前記計数手段により計数された層数分の前記画像データによる造形処理を要求する、層厚情報を指定した指令を送信する指令送信手段
として機能させるためのプログラム。 - 前記層厚情報は、層数、繰り返し数、単一層の厚みおよび滴量の階調またはこれらの少なくとも1つの指定を含み、前記造形装置が前記層厚情報に基づく造形処理を行う機能を備えている場合には、前記指令送信手段は、前記画像データに関連付けて、前記層厚情報を指定した指令を送信する、請求項1に記載のプログラム。
- 前記層厚情報は、少なくとも滴量の階調の指定を含み、前記プログラムは、コンピュータを、
前記計数手段により計数された層数を充足する、それぞれ指定可能な階調の中からの階調および層数を含む1以上の組み合わせを計算する計算手段
としてさらに機能させる、請求項1または2に記載のプログラム。 - 前記造形装置が前記層厚情報に基づく造形処理に対応していない場合に、前記指令送信手段による前記層厚情報を指定した指令を送信することに代えて、前記画像送信手段が、前記画像データの送信を、前記計数手段により計数された層数分繰り返す、請求項1〜3のいずれか1項に記載のプログラム。
- 前記画像送信手段は、前記画像データを送信して前記造形装置に前記画像データを登録する手段であり、前記指令送信手段は、登録された前記画像データを指定した前記層厚情報を指定した指令を送信する手段である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のプログラム。
- 前記断面画像列での第1の画像を保存する保存手段、および
前記断面画像列での前記第1の画像に後続する第2の画像と、前記保存手段により保存された前記第1の画像とを比較する比較手段
としてさらに機能させ、
前記判定手段により一致すると判定された場合には、前記計数手段は、層数を増加させ、前記判定手段により一致しないと判定された場合には、前記指令送信手段は、前記第1の画像の画像データの前または後に、計数された層数にて前記層厚情報を指定した指令を送信する、請求項1〜5のいずれか1項に記載のプログラム。 - 前記造形装置は、前記画像データおよび前記層厚情報に基づいて、前記計数手段により計数された層数分の造形処理を実行する機能を備える、請求項1〜6のいずれか1項に記載のプログラム。
- 前記プログラムは、三次元モデリングソフトウェアのコンポーネントまたはデバイスドライバとして提供される、請求項1〜7のいずれか1項に記載のプログラム。
- 造形装置を制御するための情報処理装置であって、
三次元形状の断面画像列での複数の画像が一致するか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により一致すると判定された画像の層数を計数する計数手段と、
前記造形装置に対し、前記判定手段により一致すると判定された画像の画像データを送信する画像送信手段と、
前記造形装置に対し、前記計数手段により計数された層数分の前記画像データによる造形処理を要求する、層厚情報を指定した指令を送信する指令送信手段と
を含む、情報処理装置。 - 造形装置を制御する制御方法であって、前記造形装置に接続されたコンピュータが、
三次元形状の断面画像列での複数の画像が一致するか否かを判定するステップと、
前記判定するステップで一致すると判定された画像の層数を計数するステップと、
前記造形装置に対し、前記判定するステップで一致すると判定された画像の画像データを送信するステップと、
前記画像データを送信するステップと同時に、該ステップの前に、または該ステップの後に、前記造形装置に対し、前記計数するステップで計数された層数分の前記画像データによる造形処理を要求する、層厚情報を指定した指令を送信するステップと
を実行する、制御方法。 - コンピュータと通信可能であり、コンピュータ上で動作するプログラムからのデータを受信して、三次元形状を造形する造形装置であって、
前記コンピュータ上の前記プログラムから、前記三次元形状の断面画像列を構成する画像の画像データを含む造形用データを受信する受信手段と、
前記コンピュータ上の前記プログラムから受信した前記造形用データ中に、画像データによる複数層分の造形処理を要求する、層厚情報が指定された指令が含まれるか否かを解釈する解釈手段と、
前記層厚情報が指定された指令が含まれる場合に、該指令で指定される層厚情報に基づいて層厚設定を行う設定手段と、
前記層厚設定に基づいて、前記複数層分の造形処理が要求された画像データを用いた造形処理を実行する造形処理手段と
を含む、造形装置。
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