JP2018001660A - ３次元データ生成装置、３次元造形装置、造形物の製造方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】１つの監視点の高さを測定する技術では低減することができない造形物の傾きやゆがみを低減することができる３次元データ生成装置、３次元造形装置、造形物の製造方法及びプログラムを提供する。」【解決手段】データ生成装置１００は、造形物９００の複数の監視点９１０の高さを算出するための測定点９６２を含む測定体９６０の断面形状データを造形物９００の断面形状データに付加する測定体データ付加部１１８と、測定点９６２の高さの測定値を受け付ける測定値受付部１２２と、複数の監視点９１０の高さの予め定められた高さからのずれ量を算出するずれ量算出部１２４と、ずれ量を低減させるように造形物の断面形状データを補正するデータ補正部１２８とを有する。【選択図】図５

Description

本発明は、３次元データ生成装置、３次元造形装置、造形物の製造方法及びプログラムに関する。

特許文献１には、光硬化性樹脂液に光を照射して光硬化層を形成する段階と、光硬化層の上に光硬化性樹脂液を供給する段階とを繰り返すことによって、複数層の光硬化層を順次積み重ねて、所望の３次元形状を形成する方法において、３次元形状を構成するための光硬化層と別位置に、光硬化層の形成と同時に同じ手法で検出用光硬化層を形成しておき、この検出用光硬化層の表面位置を検出することよって、光硬化層の上に供給する光硬化性樹脂液の液厚を制御することを特徴とする３次元形状の形成方法が記載されている。

特許第２５６１３２８号公報

複数の層を重ねて造形物を造形する際に、造形物に傾きやゆがみが生じることがある。

本発明は、１つの監視点の高さを測定する技術では低減することができない造形物の傾きやゆがみを低減することができる３次元データ生成装置、３次元造形装置、造形物の製造方法及びプログラムを提供することを目的とする。

請求項１に係る本発明は、造形物における高さが監視される複数の監視点の高さを算出するために測定される測定点を含む測定体の断面形状データを造形物の断面形状データに付加するデータ付加部と、測定点の高さを測定した測定値を受け付ける測定値受付部と、前記測定値受付部が受け付けた測定点の高さから複数の監視点の高さをそれぞれに算出し、算出された複数の監視点の高さの予め定められた高さからのずれ量をそれぞれに算出するずれ量算出部と、前記ずれ量算出部により算出されたずれ量をそれぞれに低減させるように造形物の断面形状データを補正するデータ補正部と、を有する３次元データ生成装置である。

請求項２に係る本発明は、前記データ補正部は、前記ずれ量算出部が算出した監視点の高さが予め定められた高さよりも低い場合に、造形物における追加の層が造形されるように断面形状データを追加する請求項１記載の３次元データ生成装置である。

請求項３に係る本発明は、前記データ補正部は、前記ずれ量算出部が算出した監視点の高さが予め定められた高さより高い場合に、造形物の少なくとも一部が造形されなくなるように断面形状データを補正する請求項１又は２記載の３次元データ生成装置である。

請求項４に係る本発明は、前記データ付加部は、１つの監視点の高さを複数の測定点の測定値から算出する請求項１から３のいずれかに記載の３次元データ生成装置である。

請求項５に係る本発明は、前記データ付加部は、１つの監視点の高さを監視点を含む線分上に位置する２つの測定点の測定値から算出する請求項４記載の３次元データ生成装置である。

請求項６に係る本発明は、前記データ付加部は、１つの監視点の高さを監視点を含む平面上に位置する３つの測定点の測定値から算出する請求項４記載の３次元データ生成装置である。

請求項７に係る本発明は、前記ずれ量算出部がずれ量を算出する造形物における層を、造形物の形状に応じて決定する算出層決定部をさらに有する請求項１から６のいずれかに記載の３次元データ生成装置である。

請求項８に係る本発明は、前記ずれ量算出部が算出したずれ量が予め定められた所定の値以上である場合に造形を中断する請求項１から７のいずれか記載の３次元データ生成装置である。

請求項９に係る本発明は、測定体が造形物と異なる材料で造形されるようにデータを生成する請求項１から８のいずれかに記載の３次元データ生成装置である。

請求項１０に係る本発明は、造形物における高さが監視される複数の監視点の高さを算出するために測定される測定点を含む測定体の断面形状データを造形物の断面形状データに付加するデータ付加部と、測定点の高さを測定した測定値を受け付ける測定値受付部と、前記測定値受付部が受け付けた測定点の高さから複数の監視点の高さをそれぞれに算出し、算出された複数の監視点の高さの予め定められた高さからのずれ量をそれぞれに算出するずれ量算出部と、前記ずれ量算出部により算出されたずれ量をそれぞれに低減させるように造形物の断面形状データを補正するデータ補正部と、前記データ補正部が補正した断面形状データを用いて造形物を出力する出力部と、を有する３次元造形装置である。

請求項１１に係る本発明は、造形物における高さが監視される複数の監視点の高さを算出するために測定される測定点を含む測定体の断面形状データを造形物の断面形状データに付加するデータ付加工程と、測定点の高さを測定した測定値を受け付ける測定値受付工程と、前記測定値受付工程で受け付けた測定点の高さから複数の監視点の高さをそれぞれに算出し、算出された複数の監視点の高さの予め定められた高さからのずれ量をそれぞれに算出するずれ量算出工程と、前記ずれ量算出工程により算出されたずれ量をそれぞれに低減させるように造形物の断面形状データを補正するデータ補正工程と、を有する造形物の製造方法である。

請求項１２に係る本発明は、造形物における高さが監視される複数の監視点の高さを算出するために測定される測定点を含む測定体の断面形状データを造形物の断面形状データに付加するデータ付加工程と、測定点の高さを測定した測定値を受け付ける測定値受付工程と、前記測定値受付工程で受け付けた測定点の高さから複数の監視点の高さをそれぞれに算出し、算出された複数の監視点の高さの予め定められた高さからのずれ量をそれぞれに算出するずれ量算出工程と、前記ずれ量算出工程により算出されたずれ量をそれぞれに低減させるように造形物の断面形状データを補正するデータ補正工程と、前記データ補正工程で補正された断面形状データを用いて造形物を出力する出力工程と、を有する造形物の造形方法である。

請求項１３に係る本発明は、造形物における高さが監視される複数の監視点の高さを算出するために測定される測定点を含む測定体の断面形状データを造形物の断面形状データに付加するデータ付加ステップと、測定点の高さを測定した測定値を受け付ける測定値受付ステップと、前記測定値受付ステップで受け付けた測定点の高さから複数の監視点の高さをそれぞれに算出し、算出された複数の監視点の高さの予め定められた高さからのずれ量をそれぞれに算出するずれ量算出ステップと、前記ずれ量算出ステップで算出されたずれ量をそれぞれに低減させるように造形物の断面形状データを補正するデータ補正ステップと、をコンピュータに実行させるプログラムである。

請求項１４に係る本発明は、造形物における高さが監視される複数の監視点の高さを算出するために測定される測定点を含む測定体の断面形状データを造形物の断面形状データに付加するデータ付加ステップと、測定点の高さを測定した測定値を受け付ける測定値受付ステップと、前記測定値受付ステップで受け付けた測定点の高さから複数の監視点の高さをそれぞれに算出し、算出された複数の監視点の高さの予め定められた高さからのずれ量をそれぞれに算出するずれ量算出ステップと、前記ずれ量算出ステップで算出されたずれ量をそれぞれに低減させるように造形物の断面形状データを補正するデータ補正ステップと、前記データ補正ステップで補正された断面形状データを用いて造形物を出力する出力ステップと、をコンピュータに実行させるプログラムである。

請求項１に係る本発明によれば、１つの監視点の高さを測定する技術では低減することができない造形物の傾きやゆがみを低減することができる３次元データ生成装置を提供することができる。

請求項２に係る本発明によれば、層の厚さを変更するために３次元データを修正する技術とは異なり、造形物の層そのものの厚さを変化させず造形物の高さを高くすることができる。

請求項３に係る本発明によれば、造形物の全部分が造形されなくなるようにする技術ではできない造形物の位置に応じた高さの調整をすることができる。

請求項４に係る本発明によれば、１つの測定点から監視点の高さを算出する技術と比較して、監視点の高さの算出を正確にすることができる。

請求項５に係る本発明によれば、監視点を含む線分上に２つの測定点が位置していない技術と比較して、監視点の位置を容易に算出することができる。

請求項６に係る本発明によれば、監視点を含む平面上に３つの測定点が位置していない技術と比較して、監視点の位置を簡単に算出することができる。

請求項７に係る本発明によれば、全ての層のずれ量を常に算出する技術と比較して、造形に要する時間を短縮することができる。

請求項８に係る本発明によれば、ずれ量が大きく十分な値までの低減ができない場合に、造形を中止することができる。

請求項９に係る本発明によれば、造形材料の種類にかかわらず、測定しやすい材料で測定体を造形することができる。

請求項１０に係る本発明によれば、１つの監視点の高さを測定する技術では低減することができない造形物の傾きやゆがみを低減することができる３次元造形装置を提供することができる。

請求項１１に係る本発明によれば、１つの監視点の高さを測定する技術では低減することができない造形物の傾きやゆがみを低減することができる３次元造形装置の製造方法を提供することができる。

請求項１２に係る本発明によれば、１つの監視点の高さを測定する技術では低減することができない造形物の傾きやゆがみを低減することができる３次元造形装置の製造方法を提供することができる。

請求項１３に係る本発明によれば、１つの監視点の高さを測定する技術では低減することができない造形物の傾きやゆがみを低減することができるプログラムを提供することができる。

請求項１４に係る本発明によれば、１つの監視点の高さを測定する技術では低減することができない造形物の傾きやゆがみを低減することができるプログラムを提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る３次元造形システムを示す図である。 図１に示す造形システムで造形された造形物の例を示す図である。 図１に示す３次元造形システムが有する３次元造形装置を示す図である。 図３に示す３次元造形装置が有する制御部を示すブロック図である。 図１に示すデータ生成装置の機能的構成を示すブロック図である。 図６（Ａ）は断面形状データの補正を説明する模式図であって、図６（Ｂ）は断面形状データの追加を説明する模式図である。 図７（Ａ）は、監視点決定部が決定した監視点の第１の例を示す図であり、図７（Ｂ）は監視点決定部が決定した監視点の第２の例を示す図であり、図７（ｃ）は監視点決定部が決定した監視点の第３の例を示す図である。 図８（Ａ）は、測定点決定部が決定した測定点の例を示す図であり、図８（Ｂ）は、測定点の高さの測定結果からの監視点の高さの算出を説明する図である。 算出層決定部による監視点の高さを算出する層の決定の例を説明する図である。 データ生成装置によるデータの生成を説明する第１のフローチャートである。 データ生成装置によるデータの生成を説明する第２のフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る造形装置の機能的構成を示すブロック図である。

次に、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。図１には、本発明の第１の実施形態に係る３次元造形システム１０が示されている。３次元造形システム１０は、データ生成装置１００と３次元造形装置５００とを有し、データ生成装置１００と３次元造形装置５００とがネットワーク７００に接続されている。

３次元造形システム１０においては、データ生成装置１００において３次元データが生成され、生成された３次元データがネットワーク７００を介して３次元造形装置５００に送信され、送信された３次元データに基づいて３次元造形装置５００が造形物９００（例えば図２を参照）と、測定体９６０（例えば図２を参照）とを造形する。測定体９６０は、造形物９００を造形する過程で、造形物９００と同時に造形物９００と同じ方法で造形される部材である、造形物９００と測定体９６０との詳細は後述する。

データ生成装置１００としては、例えばパーソナルコンピュータを用いることができる。データ生成装置１００と３次元造形装置５００との詳細は後述する。

図２には、３次元造形システム１０で造形される造形物９００と測定体９６０とが示されている。造形物９００は、例えば４個等の複数の監視点９１０を有する。監視点９１０は、載置面（後述する造形ステージ５１０の上向きの面）からのる高さが監視される位置である。また、造形物９００の一部は、サポート材を用いて造形されているサポート材積層部９９０に支持されている（図３も参照）。ここで、サポート材積層部９９０とは、造形物９００の重力方向における下方に造形材料が積層されていない部分がある場合に、造形物９００を下側から支えるために造形されるものであり、造形物９００の造形完了後に、例えば水洗いする等の方法で造形物９００から除去される。

上述のように造形物９００は複数の監視点９１０を有している。このため、複数の監視点９１０の高さを組み合わせて用いることで、監視点９１０が１つである場合は検知することができない造形物９００の上向きの面の傾きや、造形物９００の歪みを検知することができるようになる。

測定体９６０は、例えば４個等の複数が、造形物９００の周囲に、例えば造形物９００から離れた状態となるように造形される。測定体９６０は、それぞれが測定点９６２を有する。測定点９６２は、監視点９１０の高さを算出するために高さが測定される点であり、載置面（後述する造形ステージ５１０の上向きの面）からの高さが監視される位置である。

測定体９６０は、造形物９００とは異なる材料を用いて造形されることが望ましい。すなわち、データ生成装置１００が、測定体９６０が造形物９００と異なる材料で造形されるようにデータを生成することが望ましい。測定体９６０は、例えばサポート材を用いて造形されてもよいし、サポート材以外の造形材料とは異なる材料を用いて造形されてもよい。測定体９６０を造形物９００とは異なる材料で造形することで、例えば造形材料が光沢のある材料であり、測定に適していない材料である場合でも、測定体９６０を測定点９６２の高さを測定しやすい材料を用いて造形することができるようになる。

図３には、３次元造形装置５００が示されている。３次元造形装置５００は、所謂インクジェット法、より詳細には所謂インクジェット紫外線硬化型積層造形法を採用している。以下の説明においては、３次元造形装置５００として、インクジェット紫外線硬化型積層造形法を採用した場合を例として示すものの、３次元造形装置５００は、他の方式を採用したものであってもよい。すなわち、３次元造形装置５００は、例えば、ＦＤＭ（Fused Deposition Modeling）とも称される熱溶解積層法、ＳＬＳ（Selective Laser Sintering）とも称される粉末焼結法、粉末固着法、石膏積層法、ＳＴＬ（Stereo Lithography）とも称される光造形法、ＬＯＭ（Laminated Object Manufacturing）とも称されるシート材積層法等の方式を採用した３次元造形装置であってもよい。

図３に示すように、３次元造形装置５００は造形ステージ５１０を有する。３次元造形装置５００では、造形ステージ５１０の上側の面に造形材料が積層されるようにして造形物９００が造形される。また、造形ステージ５１０の上側の面には、必要に応じて先述のサポート材積層部９９０が造形される。

造形ステージ５１０にはＺ軸方向移動機構５２０が連結されている。造形ステージ５１０は、Ｚ軸方向移動機構５２０を駆動させることでＺ軸方向（上下方向）に移動することができるようになっている。

３次元造形装置５００は、ヘッド部５３０を有し、ヘッド部５３０はヘッド部本体５３２を有する。ヘッド部本体５３２には、Ｘ軸方向移動機構５３４が連結されている。ヘッド部５３０は、Ｘ軸方向移動機構５２０を駆動させることでＸ軸方向（図２における左右方向）に移動することができるようになっている。また、ヘッド部本体５３２には、Ｙ軸方向移動機構５３６が連結されている。ヘッド部５３０は、Ｙ軸方向移動機構５３６を駆動させることでＹ軸方向（図２における紙面と交わる方向）に移動することができるようになっている。

ヘッド部５３０は、造形材料射出ノズル５４０をさらに有する。造形材料射出ノズル５４０は、造形材料貯蔵部５４２に貯蔵されている造形材料を造形ステージ５１０に向けて射出する。造形材料としては、光硬化性樹脂を用いることができる。

ヘッド部５３０は、サポート材射出ノズル５５０をさらに有する。サポート材射出ノズル５５０は、サポート材貯蔵部５５２に貯蔵されているサポート材を造形ステージに向けて射出する。

測定体９６０を、サポート材以外の材料であって、造形材料以外の材料を用いて造形する場合は、測定体９６０を造形するための造形材料射出ノズル５４０、サポート材射出ノズル５５０位外の第３の射出ノズルがヘッド部本体５３２に装着され、この第３の射出ノズルに材料を供給するための造形材料貯蔵部５４２、サポート材貯蔵部５５２以外の第３の貯蔵部が設けられる。

ヘッド部５３０は、平滑化装置５６０を有する。平滑化装置５６０は、造形ステージ５１０へと射出された造形材料とサポート材とを平滑化する。平滑化装置５６０は、過剰な造形材料と過剰なサポート材とを掻き取るように回転する回転部材５６２を例えば有する。

ヘッド部５３０は、光照射装置５７０を有する。光照射装置５７０は、光を照射することで、造形ステージ５１０に射出された造形材料を硬化させ、さらには、造形ステージ５１０に照射されたサポート材を硬化させる。

３次元造形装置５００は、測定装置５９２をさらに有する。測定装置５９２は、測定体９６０の測定点９６２の高さを測定し、測定値を後述する測定値受付部１２２（図５を参照）へと送信する。

図４は、３次元造形装置５００が有する制御部５８０を示すブロック図である。図４に示すように、制御部５８０は制御回路５８２を有し、制御回路５８２に、ネットワーク７００（図１を参照）と通信インターフェイス５８４とを介し、データ生成装置１００（図１を参照）で生成されたデータが入力される。また、制御回路５８２には、測定装置５９２で測定された測定値が入力される。

また、３次元造形装置５００においては、制御回路５８２からの出力によりＸ軸方向移動機構５３４と、Ｙ軸方向移動機構５３６と、Ｚ軸方向移動機構５２０と、造形材料射出ノズル５４０と、サポート材射出ノズル５５０と、平滑化装置５６０と、光照射装置５７０とが制御される。

以上のように構成された３次元造形装置５００では、制御回路５８２は、Ｘ軸方向移動機構５３４にヘッド部５３０を右側へと移動させつつ、造形材料射出ノズル５４０に造形ステージ５１０へと造形材料を射出させ、サポート材射出ノズル５５０に造形ステージ５１０へとサポート材を射出される。そして、制御回路５８２は、Ｘ軸方向移動機構５３４にヘッド部５３０を右側から左側へと移動させつつ、平滑化装置５６０に造形材料とサポート材とを平滑化させ、さらには光照射装置５７０に造形材とサポート材とを硬化させる。

そして、主走査方向（Ｘ軸方向）における一定幅の造形を終了させると、制御回路５８２は、Ｙ軸方向移動機構５３６に、ヘッド部５３０を副操作方向に（Ｙ軸方向）に移動させ、さらには主走査方向における一定幅方向の造形を繰り返させる。

以上の動作を繰り返させることにより、一層分の造形物９００の造形と、一層分の測定体９６０との造形を完了させると、制御回路５８２は、Ｚ軸方向移動機構５２０に、造形ステージ５１０を下方向（Ｚ軸方向）に造形物９００の一層の厚さ分だけ下降させる。そして、制御回路５８２は、造形物９００のすでに造形がなされた部分に積層させるようにして造形物９００の次の層の造形をさせ、測定体９６０のすでに造形がなされた部分に積層させるようにして測定体９６０の次の層を造形させる。

以上の動作を繰り返すことにより、３次元造形装置５００は、硬化させた造形材料を積層させるようにして造形物９００を造形し、造形物９００を造形することと同時に、造形物９００を造形する方法と同じ方法で測定体９６０を造形する。

図５は、データ生成装置１００の機能的構成を示すブロック図である。図５に示すように、データ生成装置１００は、３次元データ受付部１１０を有する。３次元データ受付部１１０は、３次元データを受け付ける。この実施形態では、３次元データ受付部１１０が、３次元データとしてＳＴＬ（Standard Triangulated Language）データを受け付ける構成を例として説明をするものの、３次元データ受付部１１０で３次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）のデータ、３次元ＣＧ（computer graphics）のデータ、３Ｄスキャナによるデータ等を受け付けて、受け付けたデータを、データ生成装置１００側でＳＴＬデータに変換するようにしてもよい。

ここで、ＳＴＬデータとは、３次元形状を表現するデータを保存するファイルフォーマットの一つであるＳＴＬフォーマットのデータであり、３次元データを、多数の三角形の頂点の座標と、これらの多数の三角形の面の法線ベクトルとで示すデータである。

データ生成装置１００は、断面形状データ生成部１１２をさらに有する。断面形状データ生成部１１２は、３次元データを、例えば水平方向に輪切りにした断面形状データ（スライスデータ、積層データ）に変換する。

データ生成装置１００は、監視点決定部１１４をさらに有する。監視点決定部１１４は、造形物９００のどの位置を監視点９１０とするのかを決定する。この際、監視点決定部１１４は、複数の監視点９１０の位置をそれぞれに決定する。監視点決定部１１４による監視点９１０の決定の詳細は後述する。

データ生成装置１００は、測定点決定部１１６をさらに有する。測定点決定部１１６は、測定体９６０のどの位置を測定点９６２とするのかを決定する。測定点決定部１１６による測定点９６２の決定の詳細は後述する。

データ生成装置１００は、測定体データ付加部１１８をさらに有する。測定体データ付加部１１８は、断面形状データ生成部１１２が生成した造形物９００の断面形状データに、測定体９６０の断面形状データを付加する。より具体的には、測定体データ付加部１１８は、造形物９００における高さが監視される複数の監視点９１０の高さを算出するために測定される測定点９６２を含む測定体９６０の断面形状データを、造形物９００の断面形状データに付加し、追加する。

このように、測定体データ付加部１１８において造形物９００の断面形状データに測定体９６０の断面形状データが付加され、造形物９００の断面形状データに測定体９６０の断面形状データが付加されたデータを用いて造形がなされるため、上述のように、測定体９６０は、造形物９００と同時に造形物９００と同じ方法で造形されることになる。

データ生成装置１００は、測定値受付部１２２を有する。測定値受付部１２２は、測定装置５９２によって測定された測定点９６２の高さの測定値を受け付ける。

データ生成装置１００は、ずれ量算出部１２４をさらに有する。ずれ量算出部１２４は、測定値受付部１２２が受け付けた測定点９６２の高さの測定値から複数の監視点９１０の高さをそれぞれに算出し、算出された複数の監視点９１０の高さの予め定められた高さ（例えば、３次元データで規定される高さや断面形状データで規定される高さ）からのずれ量をそれぞれに算出する。

データ生成装置１００は、算出層決定部１２６をさらに有する。算出層決定部１２６は、
造形物９００を造形するように積層される複数の層の中のどの層の監視点９１０の高さをずれ量算出部１２４が算出するかを決定する。より具体的には、算出層決定部１２６は、全ての層において監視点９１０の高さを算出するように決定をしたり、予め定められた所定数ごと監視点９１０の高さを算出するように決定をしたりする。

データ生成装置１００は、データ補正部１２８をさらに有する。データ補正部１２８は、ずれ量算出部１２４で算出されたずれ量を低減させるように造形物９００の断面形状データを補正する。より具体的には、データ補正部１２８は、ずれ量算出部１２４が算出した監視点９１０の高さが予め定められた高さよりも低い場合には、造形物９００において追加の層が造形されるように断面形状データを追加する。一方、データ補正部１２８は、ずれ量算出部１２４が算出した監視点９１０の高さが予め定められた高さよりも高い場合には、造形物９００の少なくとも一部が造形されなくなるように断面形状データを補正する。

データ生成装置１００は、出力指示部１３２をさらに有する。出力指示部１３２は、測定体データ付加部１１８で測定体９６０の断面形状データが付加された造形物９００の断面形状データに基づく出力や、データ補正部１２８で補正されたり追加されたりした断面形状データに基づく出力を３次元造形装置５００に指示する。

図６には、データ補正部１２８による断面形状データの補正が説明されていて、図６（Ａ）は断面形状データの追加を説明する模式図であって、図６（Ｂ）は断面形状データの補正を説明する模式図である。

図６（Ａ）に示すように、ずれ量算出部１２４で算出された造形物９００の監視点９１０の高さＨ１が、予め定められた高さＨ２よりも低い場合には、造形物９００における追加の層９２２が造形されるように、データ補正部１２８は断面形状データを追加する。すなわち、層９２２は、第ｎ層と第ｎ+１層の間に追加する層になる。

また、図６（Ｂ）に示すように、ずれ量算出部１２４で算出された造形物９００の監視点９１０の高さＨ１が、予め定められた高さＨ２よりも高い場合には、造形物９００の少なくとも一部が造形されなくなるように、造形物９００における層９２４の断面形状データを補正する。より具体的には、層９２４における高さＨ２よりも全体が上に位置する部分が造形されなくなるように、層９２４の断面形状データを補正する。すなわち、層９２４は第ｎ+１層（以降）になる。

図７には、監視点決定部１１４が決定した監視点９１０の例が示されている。監視点決定部１１４は、造形物９００の断面形状データが規定する形状における例えば頂点や、例えば端部（上端部、下端部、右端部、左端部、東側端部、西側端部、南側端部、北側端部）を監視点９１０として定めることができる。

図７（Ａ）に示す例と、図７（Ｂ）に示す例とでは、監視点決定部１１４は、造形物９００の第１層（最も下の層）、第ｎ層、第Ｍ層（最も上の層）とのそれぞれの層９２６において、断面形状データが規定する形状である楕円の長軸の端部と短軸の端部とを、それぞれに監視点９１０として決定している。

図７（Ｃ）に示す例では、監視点決定部１１４は、造形物９００の第１層（最も下の層）、第ｎ層、第Ｍ層（最も上の層）とのそれぞれの層９２６において、断面形状データが規定する形状である凹多角形の全ての頂点をそれぞれに監視点９１０として決定している。

図８には、測定点決定部１１６が決定した測定点９６２の例が示されている。図８（Ａ）の上段に示す例においては、測定点９６２は、監視点決定部１１４が決定した監視点９１０を含む線分Ｌ上に２つが位置するように定められる。この場合、図８（Ｂ）の上段に示すように、ずれ量算出部１２４は、線分Ｌ上に位置する２つの測定点９６２の高さの測定結果を用いて、監視点９１０の高さが算出する。また、図８（Ａ）の下段に示す例においては、測定点９６２は、監視点決定部１１４が決定した監視点９１０を含む平面Ｓ上に３個が位置するように定められる。この場合、図８（Ｂ）の下段に示すように、ずれ量算出部１２４は、平面Ｓ上に位置する３つの測定点９６２の高さ測定結果を用いて監視点９１０の高さが算出される。

図９には、算出層決定部１２６による造形物９００におけるずれ量を算出する層の決定の一例が示されている。図９に示すように、造形物９００が断面形状における径の変化大きい下段部９５２と、断面形状における径の変化が小さい上段部９５４とを有する場合、算出層決定部１２６は、例えば径の変化の大きい下段部９５２におけるずれ量の算出頻度を、径の変化が小さい上段部９５４よりも高くしている。以上のように、この例においては、算出層決定部１２６は造形物９００の形状に応じ、ずれ量算出部１２４がずれ量を算出する層を決定している。

図１０、図１１は、３次元造形システム１０が造形物９００を出力するまでの過程を示すフローチャートである。以下においては、造形物９００の層の数をｎとし、造形物９００の層の総数（断面形状データの総数）は、第１層から第Ｍ層までのＭ個であるとして説明をする。図１０、図１１に示すように、最初のステップであるステップＳ１０では、３次元データ受付部１１０が造形物９００の３次元データを受け付ける。

次のステップであるステップＳ１２では、断面形状データ生成部１１２が、３次元データ受付部１１０が受け付けた３次元データから第１層から第Ｍ層までの断面形状データを生成する。

次のステップであるステップＳ１４では、第１層から第Ｍ層までのそれぞれの断面形状データについて、造形物９００のどの位置を監視点９１０とするのかを監視点決定部１１４が決定する。

次のステップであるステップＳ１６では、第１層から第Ｍ層までの断面形状データについて、監視点９１０との位置関係において測定体９６０のどの位置を測定点９６２とするのかを測定点決定部１１６が決定する。

次のステップであるステップＳ１８では、測定体データ付加部１１８が、断面形状データ生成部１１２が生成した造形物９００の第１層から第Ｍ層までの断面形状データのそれぞれに、測定体９６０の断面形状データを付加する。測定体９６０の断面形状データの付加に際しては、ステップＳ１６で決定された測定点９６２が測定体９６０の表面に位置する状態となるように測定体９６０の断面形状データが生成される。

次のステップであるステップＳ２０では、造形物９００を造形するように積層される第１層から第Ｍ層の中のどの層の監視点９１０の高さをずれ量算出部１２４が算出するかを算出層決定部１２６が決定する。

次のステップであるステップＳ２２では、造形物９００の第１層から順に処理がなされるように、ｎ=０として初期設定する。

次のステップであるステップＳ２４では、ｎ=ｎ+１として１層分進めて、第１層の処理を開始する。

次のステップであるステップＳ２６では、出力指示部１３２が第ｎ層のデータの出力を３次元造形装置５００へと指示する。

次のステップであるステップＳ２８では、ステップＳ２０における決定に基づいて、第ｎ層が監視点９１０の高さの算出がなされる層であるか否かの判別をする。

ステップＳ２８で、第ｎ層が監視点９１０の高さの算出がなされる層であるとの決定がなれた場合、ステップＳ３０に進む。一方、第ｎ層が監視点９１０の高さの算出がなされる層ではないとの決定がなされた場合は、ステップＳ３８に進む。

次のステップＳ３０では、測定値受付部１２２が測定体９６０の測定点９６２の測定値を測定値受付部１２２が受け付ける。

次のステップＳ３２では、ずれ量算出部１２４が、測定値受付部１２２が受け付けた第ｎ層の測定点９６２の高さの測定値から第ｎ層における監視点９１０の高さを算出し、算出された監視点９１０の高さの予め定められた高さからのずれ量を算出する。

次のステップであるステップＳ３４では、ステップＳ３２で算出されたずれ量がマイナスである監視点が在るか否かを判別がなされる。すなわち、ずれ量算出部１２４が算出した監視点９１０の高さが予め定められた高さよりも低い監視点が在るのか否かの判別がなされる。そして、ステップＳ３２で算出されたずれ量がマイナスである監視点が在るとの判別がなされた場合は、ステップＳ３６に進み、ステップＳ３２で算出されたずれ量がマイナスである監視点がないとの判別がなされた場合はステップＳ３８に進む。

ステップＳ３６では、ステップＳ３２で算出されたずれ量が、予め定められた閾値以下であるか否かの判別がなされる。そして、ステップＳ３２で算出されたずれ量が予め定められた閾値以下であるとの判別がなされた場合はステップＳ４０に進み、ステップＳ３２で算出されたずれ量が予め定められた閾値以下でないとの判別がなされた場合は、ステップＳ４２に進む。

ステップＳ４０においては、第ｎ層と第ｎ+１層との間に新たな層が形成されるように、断面形状データが追加される（図６（Ａ）を参照）。そして、ステップＳ４０で追加された断面形状データは、ステップＳ２６において、出力指示部１３２により出力をするように指示される。

ステップＳ４２では、造形物９００の造形を中止するか否かの判別が、例えば操作者の指示に基づいてなされる。そして、ステップＳ４２で造形物９００の造形を中止しないとの判別がなされた場合はステップＳ３８に進む。一方、ステップＳ４２で造形物９００の造形を中止するとの判別がなされた場合は、一連の処理を終了させる。

上述のように、ステップＳ３６で算出されたずれ量が予め定められた閾値以下ではないとの判別がなされ、さらには、ステップＳ４２で造形を中止するとの判別がなされた場合には造形物９００の造形が中止されるため、第ｎまでにおいて生じたずれ量がすでに修正をすることが困難な大きさとなっている場合等に、造形物９００の造形を中止することができる。

ステップＳ３８においては、処理中の第ｎ層が、第Ｍ層、すなわち最後の層であるか否かの判別がなされる。そして、処理中の第ｎ層が最後の層であるとの判別がなされた場合は、一連の処理を終了させる。一方、処理中の第ｎ層が最後の層ではないとの判別がなされた場合、ステップＳ４４に進む。

ステップＳ４４においては、ステップＳ３２で算出されたずれ量がプラスである監視点が在るか否かを判別がなされる。すなわち、ずれ量算出部１２４が算出した監視点９１０の高さが予め定められた高さよりも高い監視点が在るのか否かの判別がなされる。そして、ステップＳ３２で算出されたずれ量がプラスである監視点が在るとの判別がなされた場合はステップＳ４６に進み、ステップＳ３２で算出されたずれ量がプラスである監視点がないとの判別がなされた場合は、ステップＳ２４に戻り、次（第ｎ+1）層の処理に進む。

ステップＳ４６では、ステップＳ４４で算出されたずれ量が、予め定められた閾値以下であるか否かの判別がなされる。そして、ステップＳ４４で算出されたずれ量が予め定められた閾値以下であるとの判別がなされた場合はステップＳ４８に進み、ステップＳ４４で算出されたずれ量が予め定められた閾値以下でないとの判別がなされた場合は、ステップＳ５０に進む。

ステップＳ４８では、データ補正部１２８が、第（ｎ＋１）層（以降）の断面形状データを、造形物９００の少なくとも一部が造形されなくなるように補正する（図６（Ｂ）を参照）。ステップＳ４８で補正された断面形状データは、ステップＳ２６に戻り出力するように指示される。

ステップＳ５０では、造形物９００の造形を中止するか否かの判別が、例えば操作者の指示に基づいてなされる。そして、ステップＳ５０で造形物９００の造形を中止しないとの判別がなされた場合、ステップＳ２６に戻り、第ｎ層の出力が指示される。一方、ステップＳ４２で造形物９００の造形を中止するとの判別がなされた場合は、一連の処理を終了させる。

上述のように、ステップＳ４６で算出されたずれ量が予め定められた閾値以下ではないとの判別がなされ、さらには、ステップＳ５０で造形を中止するとの判別がなされた場合には造形物９００の造形が中止されるため、第ｎまでにおいて生じたずれ量がすでに修正をすることが困難な大きさとなっている場合等に、造形物９００の造形を中止することができる。

次に本発明の第２の実施形態に係る３次元造形装置５００について説明する。先述の第１の実施形態においては、３次元造形装置５００は、データ生成装置１００と共に３次元造形システム１０を構成し、データ生成装置１００で生成された３次元データに基づいて造形物９００を造形していた。

これに対して、この第２の実施形態においては、３次元造形装置５００が３次元データの生成をし、さらには造形物９００の造形をする。

図１２は、３次元造形装置５００の機能的構成を示すブロック図である。図１２に示すように、３次元データ受付部１１０、断面形状データ生成部１１２、監視点決定部１１４、測定点決定部１１６、測定体データ付加部１１８、測定値受付部１２２、ずれ量算出部１２４、算出層決定部１２６、データ補正部１２８、出力指示部１３２との第１の実施形態においては、データ生成装置１００が有していた構成を、この第２の実施形態では３次元造形装置５００が有している。

また、３次元造形装置５００は、出力部５９０を有している。出力部５９０は、出力指示部１３２からの指示を受けて、造形物９００を出力する。出力部５９０は、例えば、造形ステージ５１０、ヘッド部５３０等の第１の実施形態に係る３次元造形装置５００有する全ての構成を有している。

以上で説明をしたように、本発明は、３次元データ生成装置、３次元造形装置、造形物の製造方法及びプログラムに適用することができる。

１０・・・３次元造形システム
１００・・・３次元データ生成装置
１１４・・・監視点決定部
１１６・・・測定点決定部
１１８・・・測定体データ付加部
１２２・・・測定値受付部
１２４・・・ずれ量算出部
１２６・・・算出層決定部
１２８・・・データ補正
５００・・・３次元造形装
９００・・・造形物
９１０・・・監視点
９６０・・・測定体
９６２・・・測定点

Claims (14)

1. 造形物における高さが監視される複数の監視点の高さを算出するために測定される測定点を含む測定体の断面形状データを造形物の断面形状データに付加するデータ付加部と、
   測定点の高さを測定した測定値を受け付ける測定値受付部と、
   前記測定値受付部が受け付けた測定点の高さから複数の監視点の高さをそれぞれに算出し、算出された複数の監視点の高さの予め定められた高さからのずれ量をそれぞれに算出するずれ量算出部と、
   前記ずれ量算出部により算出されたずれ量をそれぞれに低減させるように造形物の断面形状データを補正するデータ補正部と、
   を有する３次元データ生成装置。
2. 前記データ補正部は、前記ずれ量算出部が算出した監視点の高さが予め定められた高さよりも低い場合に、造形物における追加の層が造形されるように断面形状データを追加する請求項１記載の３次元データ生成装置。
3. 前記データ補正部は、前記ずれ量算出部が算出した監視点の高さが予め定められた高さより高い場合に、造形物の少なくとも一部が造形されなくなるように断面形状データを補正する請求項１又は２記載の３次元データ生成装置。
4. 前記データ付加部は、１つの監視点の高さを複数の測定点の測定値から算出する請求項１から３のいずれかに記載の３次元データ生成装置。
5. 前記データ付加部は、１つの監視点の高さを監視点を含む線分上に位置する２つの測定点の測定値から算出する請求項４記載の３次元データ生成装置。
6. 前記データ付加部は、１つの監視点の高さを監視点を含む平面上に位置する３つの測定点の測定値から算出する請求項４記載の３次元データ生成装置。
7. 前記ずれ量算出部がずれ量を算出する造形物における層を、造形物の形状に応じて決定する算出層決定部をさらに有する請求項１から６のいずれかに記載の３次元データ生成装置。
8. 前記ずれ量算出部が算出したずれ量が予め定められた所定の値以上である場合に造形を中断する請求項１から７のいずれか記載の３次元データ生成装置。
9. 測定体が造形物と異なる材料で造形されるようにデータを生成する請求項１から８のいずれかに記載の３次元データ生成装置。
10. 造形物における高さが監視される複数の監視点の高さを算出するために測定される測定点を含む測定体の断面形状データを造形物の断面形状データに付加するデータ付加部と、
    測定点の高さを測定した測定値を受け付ける測定値受付部と、
    前記測定値受付部が受け付けた測定点の高さから複数の監視点の高さをそれぞれに算出し、算出された複数の監視点の高さの予め定められた高さからのずれ量をそれぞれに算出するずれ量算出部と、
    前記ずれ量算出部により算出されたずれ量をそれぞれに低減させるように造形物の断面形状データを補正するデータ補正部と、
    前記データ補正部が補正した断面形状データを用いて造形物を出力する出力部と、
    を有する３次元造形装置。
11. 造形物における高さが監視される複数の監視点の高さを算出するために測定される測定点を含む測定体の断面形状データを造形物の断面形状データに付加するデータ付加工程と、
    測定点の高さを測定した測定値を受け付ける測定値受付工程と、
    前記測定値受付工程で受け付けた測定点の高さから複数の監視点の高さをそれぞれに算出し、算出された複数の監視点の高さの予め定められた高さからのずれ量をそれぞれに算出するずれ量算出工程と、
    前記ずれ量算出工程により算出されたずれ量をそれぞれに低減させるように造形物の断面形状データを補正するデータ補正工程と、
    を有する造形物の製造方法。
12. 造形物における高さが監視される複数の監視点の高さを算出するために測定される測定点を含む測定体の断面形状データを造形物の断面形状データに付加するデータ付加工程と、
    測定点の高さを測定した測定値を受け付ける測定値受付工程と、
    前記測定値受付工程で受け付けた測定点の高さから複数の監視点の高さをそれぞれに算出し、算出された複数の監視点の高さの予め定められた高さからのずれ量をそれぞれに算出するずれ量算出工程と、
    前記ずれ量算出工程により算出されたずれ量をそれぞれに低減させるように造形物の断面形状データを補正するデータ補正工程と、
    前記データ補正工程で補正された断面形状データを用いて造形物を出力する出力工程と、
    を有する造形物の造形方法。
13. 造形物における高さが監視される複数の監視点の高さを算出するために測定される測定点を含む測定体の断面形状データを造形物の断面形状データに付加するデータ付加ステップと、
    測定点の高さを測定した測定値を受け付ける測定値受付ステップと、
    前記測定値受付ステップで受け付けた測定点の高さから複数の監視点の高さをそれぞれに算出し、算出された複数の監視点の高さの予め定められた高さからのずれ量をそれぞれに算出するずれ量算出ステップと、
    前記ずれ量算出ステップで算出されたずれ量をそれぞれに低減させるように造形物の断面形状データを補正するデータ補正ステップと、
    をコンピュータに実行させるプログラム。
14. 造形物における高さが監視される複数の監視点の高さを算出するために測定される測定点を含む測定体の断面形状データを造形物の断面形状データに付加するデータ付加ステップと、
    測定点の高さを測定した測定値を受け付ける測定値受付ステップと、
    前記測定値受付ステップで受け付けた測定点の高さから複数の監視点の高さをそれぞれに算出し、算出された複数の監視点の高さの予め定められた高さからのずれ量をそれぞれに算出するずれ量算出ステップと、
    前記ずれ量算出ステップで算出されたずれ量をそれぞれに低減させるように造形物の断面形状データを補正するデータ補正ステップと、
    前記データ補正ステップで補正された断面形状データを用いて造形物を出力する出力ステップと、
    をコンピュータに実行させるプログラム。

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