JP2018049335A - データ生成装置、造形装置、造形方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】形状データの補正の精度を確保しつつ、補正用造形物の出力に要する時間と、補正用造形物の形状を測定する時間とを短縮することができるデータ生成装置を提供する。【解決手段】データ生成装置１００は、補正用データ算出部１１４と、形状データ補正部１２０とを有し、補正用データ算出部１１４は、出力された粗調整用テストパターン８１０の形状を規定する形状データからのずれ量に基づいて、複数の形状毎の一次補正用データをそれぞれに算出し、角度又は大きさが互いに異なる複数の微調整用テストパターン８６０形状データからのずれ量に基づいて、造形物の角度又は大きさの違いに応じて一次補正量を補正して、補正用データ算出部１１４で用いられる二次補正用データを算出する。【選択図】図７

Description

本発明は、データ生成装置、造形装置、造形方法及びプログラムに関する。

特許文献１には、レーザ照射で形成される３次元構造物の寸法と当該３次元構造物のスキャンパスの設計値との差を最小化するためのデータを作成する技法であり、当該技法は、上記３次元構造物の製造プロセスをモデル化し、当該製造プロセスで使用される材料の収縮の定式化を行うこと、及び上記定式化した収縮モデルを用いて、上記材料の収縮後の３次元構造物の寸法と上記設計値との差を最小化する最適化計算を行ない、当該差を最小化するスキャン長さｘを算出することを含み、上記定式化を行うことは、上記レーザのスキャンパスのスキャン長さｘｉに応じて上記材料が収縮する場合に収縮関数を定式化することを含む技術が記載されている。

特開２０１５−５８６７８号公報

造形物の形状を規定する形状データを用いて出力した造形物の形状に、形状データが規定する形状からのずれが生じることがある。このようなずれは、補正用造形物を出力し、主力した補正用造形物の形状データが規定する形状からのずれに基づいて補正用データを算出し、算出した補正用データを用いて最終造形物の形状データを補正することで低減することができる。

この際、補正用造形物の出力と、補正用造形物の測定に要する時間が長くなる虞がある。

本発明は、一次補正用データを補正した二次補正用データを用いず、一次補正用データを用いて主力用造形物の形状データを補正する技術と比較して、形状データの補正の精度を確保しつつ、補正用造形物の出力に要する時間と、補正用造形物の形状を測定する時間とを短縮することができるデータ生成装置、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、出力された造形物の当該造形物の形状を規定する形状データからのずれ量に基づいて、ずれ量を低減させるように形状データを補正するための補正用データを算出する補正用データ算出部と、
前記補正用データ算出部で算出された補正用データに基づいて最終造形物の形状データを補正するデータ補正部と、を有し、前記補正用データ算出部は、出力された一次補正用造形物の当該一次補正用造形物の形状を規定する形状データからのずれ量に基づいて、複数の形状毎の一次補正用データをそれぞれに算出し、角度又は大きさが互いに異なる複数の二次補正用造形物の当該二次補正用造形物の形状をそれぞれに規定する形状データからのずれ量に基づいて、造形物の角度又は大きさの違いに応じて一次補正量を補正して、前記データ補正部で用いられる二次補正用データを算出するデータ生成装置である。

請求項２に係る本発明は、一次補正用データの算出に用いられる一次補正用造形物の数及び大きさが、最終造形物に応じて定められる請求項１記載のデータ生成装置である。

請求項３に係る本発明は、二次補正用データの算出に用いられる二次補正用造形物の形状及び数が、最終造形物に応じて定められる請求項１又は２記載のデータ生成装置である。

請求項４に係る本発明は、前記補正用データ算出部は、一次補正用データに基づいて一次補正用データを補正する補正量を予想し、予想に基づいて二次補正用データを算出する請求項１乃至３いずれか記載のデータ生成装置である。

請求項５に係る本発明は、出力された造形物の当該造形物の形状を規定する形状データからのずれ量に基づいて、ずれ量を低減させるように形状データを補正するための補正用データを算出する補正用データ算出部と、前記補正用データ算出部で算出された補正用データに基づいて最終造形物の形状データを補正するデータ補正部と、前記データ補正部で補正された形状データを用いて最終造形物を出力する出力部と、を有し、前記補正用データ算出部は、出力された一次補正用造形物の当該一次補正用造形物の形状を規定する形状データからのずれ量に基づいて、複数の形状毎の一次補正用データをそれぞれに算出し、角度又は大きさが互いに異なる複数の二次補正用造形物の当該二次補正用造形物の形状をそれぞれに規定する形状データからのずれ量に基づいて、造形物の角度又は大きさの違いに応じて一次補正量を補正して、前記データ補正部で用いられる二次補正用データを算出する造形装置である。

請求項６に係る本発明は、出力された造形物の当該造形物の形状を規定する形状データからのずれ量に基づいて、ずれ量を低減させるように形状データを補正するための補正用データを算出する補正用データ算出工程と、前記補正用データ算出工程で算出された補正用データに基づいて最終造形物の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形状データを用いて最終造形物を出力する出力工程と、を有し、前記補正用データ算出工程は、出力された一次補正用造形物の当該一次補正用造形物の形状を規定する形状データからのずれ量に基づいて、複数の形状毎の一次補正用データをそれぞれに算出し、角度又は大きさが互いに異なる複数の二次補正用造形物の当該二次補正用造形物の形状をそれぞれに規定する形状データからのずれ量に基づいて、造形物の角度又は大きさの違いに応じて一次補正量を補正して、前記データ補正部で用いられる二次補正用データを算出する造形物の製造方法である。

請求項７に係る本発明は、出力された造形物の当該造形物の形状を規定する形状データからのずれ量に基づいて、ずれ量を低減させるように形状データを補正するための補正用データを算出する補正用データ算出ステップと、前記補正用データ算出ステップで算出された補正用データに基づいて最終造形物の形状データを補正するデータ補正ステップと、前記データ補正工程で補正された形状データを用いて最終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、前記補正用データ算出ステップは、出力された一次補正用造形物の当該一次補正用造形物の形状を規定する形状データからのずれ量に基づいて、複数の形状毎の一次補正用データをそれぞれに前記コンピュータに算出させ、角度又は大きさが互いに異なる複数の二次補正用造形物の当該二次補正用造形物の形状をそれぞれに規定する形状データからのずれ量に基づいて、造形物の角度又は大きさの違いに応じて一次補正量を補正して、前記データ補正部で用いられる二次補正用データを算出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、一次補正用データを補正した二次補正用データを用いず、一次補正用データを用いて主力用造形物の形状データを補正する技術と比較して、形状データの補正の精度を確保しつつ、補正用造形物の出力に要する時間と、補正用造形物の形状を測定する時間とを短縮することができる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、最終造形物がいかなるものであっても、用いる一次補正用造形物の数及び大きさが同じである技術と比較して、必要以上に大きい一次補正用造形物を出力したり、必要以上の数の一次補正用造形物を出力したりする虞を低減させることができる。

請求項３に係る本発明によれば、最終造形物がいかなるものであっても、用いる二次補正用造形物の形状及び大きさが同じである技術と比較して、データ補正の精度を向上させることができ、必要以上の数の二次補正用造形物を出力する虞を低減させることができる。

請求項４に係る本発明によれば、一次補正用データの補正量の予想をせずに算出する技術と比較して、一次補正用データの算出を簡単にすることができる。

請求項５に係る本発明によれば、一次補正用データを補正した二次補正用データを用いず、一次補正用データを用いて主力用造形物の形状データを補正する技術と比較して、形状データの補正の精度を確保しつつ、補正用造形物の出力に要する時間と、補正用造形物の形状を測定する時間とを短縮することができる造形装置を提供することができる。

請求項６に係る本発明によれば、一次補正用データを補正した二次補正用データを用いず、一次補正用データを用いて主力用造形物の形状データを補正する技術と比較して、形状データの補正の精度を確保しつつ、補正用造形物の出力に要する時間と、補正用造形物の形状を測定する時間とを短縮することができる造形物の製造方法を提供することができる。

請求項７に係る本発明によれば、一次補正用データを補正した二次補正用データを用いず、一次補正用データを用いて主力用造形物の形状データを補正する技術と比較して、形状データの補正の精度を確保しつつ、補正用造形物の出力に要する時間と、補正用造形物の形状を測定する時間とを短縮することができるプログラムを提供することができる。

本発明の第一実施形態で用いられる三次元造形システムを示す図である。 本発明の第一実施形態で出力される最終造形物の例を示し、図２（Ａ）は最終造形物の第一の例を示す図であり、図２（Ｂ）は最終造形物の第二の例を示す図であり、図２（Ｃ）は最終造形物の第三の例を示す図であり、図２（Ｄ）は最終造形物の第四の例を示す図である。 本発明の第一実施形態で出力される微調整用テストパターンを示し、図２（Ａ）は微調整用テストパターンの第一の例を示す図であり、図２（Ｂ）は微調整用テストパターンの第二の例を示す図であり、図２（Ｃ）は微調整用テストパターンの第三の例を示す図であり、図２（Ｄ）は微調整用テストパターンの第四の例を示す図である。 本発明の第一実施形態で用いられる粗調整用テストパターンを示す図である。 本発明の第一実施形態で用いられる三次元造形装置を示す図である。 本発明の第一実施形態で用いられる三次元造形装置が有する制御部を示すブロック図である。 本発明の第一実施形態で用いられる三次元データ生成装置のの機能的構成を示すブロック図である。 本発明の第一実施形態における二次補正用データの算出を説明するグラフである。 本発明の第一実施形態における最終造形物９００を出力するまでの工程を説明するフローチャートである。 本発明の第二実施形態で用いられる三次元データ生成装置の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、本発明の実施形態に係る三次元造形システム１０が示されている。三次元造形システム１０は、データ生成装置１００と、出力装置５００と、三次元走査装置６００とを有し、これらがネットワーク７００に接続されている。

三次元造形システム１０は、最終造形物９００（図２を参照）と、粗調整用テストパターン８１０（図４を参照）と、微調整用テストパターン８６０（図３を参照）とを出力する。最終造形物９００は、操作者が最終的な形（出力）を所望する造形物である。粗調整用テストパターン８１０は、一次補正用造形物として用いられていて、粗調整用テストパターン８１０の形状を規定する形状データからのずれ量に基づいて、一次補正用データを算出するために用いられる。

微調整用テストパターン８６０は、二次補正用造形物として用いられていて、微調整用テストパターン８６０の形状を規定する形状データからのずれ量に基づいて、一次補正用データを補正して、二次補正用データを算出するために用いられる。最終造形物９００と、粗調整用テストパターン８１０と、微調整用テストパターン８６０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は、表示装置１５０と、操作装置１９０とを有する。表示装置１５０としては、例えば液晶表示パネルを用いることができ、操作装置１９０としては、例えばキーボードやマウスを用いることができる。表示装置１５０と操作装置１９０との機能を併せ持つものとして、タッチパネルを用いてもよい。データ生成装置１００の詳細は、後述する。

三次元走査装置６００は、所謂３Ｄスキャナであり、粗調整用テストパターン８１０の形状を測定し、微調整用テストパターン８６０の形状を測定する形状測定装置として用いられている。形状測定装置としては、三次元走査装置６００に替えて、例えば、ＣＴスキャン装置（コンピュータ断層撮影装置）等を用いることができる。また、三次元走査装置６００等の形状測定装置を用いずに、例えば、ノギスやスケールを用いて操作者が粗調整用テストパターン８１０の形状を測定するようにしてもよい。

図２には、最終造形物９００の例が示されていて、図２（Ａ）には、最終造形物９００の一例として、立方体の最終造形物９００ａが示されている。また、図２（Ｂ）には、最終造形物９００の一例として、四角錐の最終造形物９００ｂが示されている。また、図２（Ｃ）には、最終造形物９００の一例として、円錐形状の凹部が形成された最終造形物９００ｃが示されている。また、図２（Ｄ）には、最終造形物９００の一例として、例えば平面であり、例えば水平面である面９０２に対して、予め定められた角度θを有するように傾斜した傾斜物である最終造形物９００ｄが示されている。

最終造形物９００ａ、最終造形物９００ｂ及び最終造形物９００ｃは、形状データが定める様々な大きさで出力される。最終造形物９００ｄは、形状データが定める様々な大きさで、角度θが形状データの定めた角度となるように造形される。

図３には、微調整用テストパターン８６０の例が示されていて、図３（Ａ）には、微調整用テストパターン８６０の一例として、立方体の微調整用テストパターン８６０ａが示されている。微調整用テストパターン８６０ａは、互いに相似であって、大きさが互いに異なる複数個が出力される。

また、図３（Ｂ）には、微調整用テストパターン８６０の一例として、四角錐の微調整用テストパターン８６０ｂが示されている。微調整用テストパターン８６０ｂは、互いに相似であって、大きさが互いに異なる複数個が出力される。

また、図３（Ｃ）には、微調整用テストパターン８６０の一例として、円錐形状の凹部が形成された微調整用テストパターン８６０ｃが示されている。微調整用テストパターン８６０ｃは、凹部の形状が互いに相似であって、凹部の大きさが互いに異なる複数個が出力される。

また、図２（Ｄ）には、微調整用テストパターン８６０のの一例として、例えば平面であり、例えば水平面である面８６２に対して、予め定められた角度θを有するように傾斜した傾斜物である微調整用テストパターン８６０ｄが示されている。微調整用テストパターン８６０は、角度θが異なる複数個が出力される。

図４には、粗調整用テストパターン８１０の例が示されている。粗調整用テストパターン８１０は、複数の形状毎の補正用データを算出するための、互いに形状が異なる複数の部分を有する。例えば、粗調整用テストパターン８１０は、四角錐である四角錐形状部８１０ｂを有し、凹部である凹部形状部８１０ｃを有し、面８１２に対して角度θを有するように傾斜して形成された傾斜部８１０ｄを有する。また、粗調整用テストパターン８１０は、円錐形状である円錐形状部８１０ｅを有し、半球形状である半球形部８１０ｆを有し、例えば六角形の貫通孔である貫通孔部８１０ｇを有する。

粗調整用テストパターン８１０は、例えば、最終造形物９００ｂ等の最終造形物９００の大きさに対応させて、最終造形物９００の大きさ毎に複数を造形することが補正用データの精度を向上させるためには望ましい。

その一方において、粗調整用テストパターン８１０は形状が複雑であるため、出力装置５００による出力にも、三次元走査装置６００による走査にも時間を要する。また、粗調整用テストパターン８１０は、微調整用テストパターン８６０と比較して体積が大きいため、出力のために必要となる造形材料に量が微調整用テストパターン８６０よりも多く必要になる。このため、出力時間、測定時間を短縮し、消費する造形材料の量を少なくするには、出力する粗調整用テストパターン８１０の数が少ない方が望ましい。

この点、この実施形態においては、補正用データの精度、出力時間、測定時間、出力に要する造形材料の量等を考慮の結果、粗調整用テストパターン８１０を出力する数を、微調整用テストパターン８６０を出力する数である４個から６個（図３を参照、微調整用テストパターン８６０ａは４個を出力、微調整用テストパターン８６０ｂは６個を出力、微調整用テストパターン８６０ｃは３個を出力、微調整用テストパターン８６０ｄは５個を出力）よりも少ない１個又は２個としている。

粗調整用テストパターン８１０は、例えば、最終造形物９００を出力する毎等、頻繁に出力することが補正用データの精度を向上させるためには望ましい。その一方で、出力に要する時間、測定に要する時間、必要となる造形材料の量を考慮すると、粗調整用テストパターン８１０を出力する頻度は少ない方が望ましい。

この点、この実施形態においては、補正用データの精度、出力時間、測定時間、出力に要する造形材料の量等を考慮の結果、例えば、出力装置５００の使用開始特、用いる造形材料を変更時、例えば部品交換等の出力装置５００の修理後等の予め定められたタイミングで粗調整用テストパターン８１０を出力するようにしている。

図５には、出力装置５００が示されている。出力装置５００は、最終造形物９００を出力し、粗調整用テストパターン８１０を出力し、微調整用テストパターン８６０を出力する。以下の説明においては、出力装置５００が、最終造形物９００を出力する場合を例として説明をするものの、出力装置５００は、粗調整用テストパターン８１０と、微調整用テストパターン８６０ともを出力する装置である。

出力装置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、出力装置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、出力装置５００は、他の方式を採用したものであってもよい。すなわち、出力装置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三次元造形装置であってもよい。

図５に示すように、出力装置５００は造形ステージ５１０を有する。出力装置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最終造形物９００が出力される。また、造形ステージ５１０の上側の面には、必要に応じてサポート剤が積層されることによりサポート材積層部９９０が出力される。サポート材積層部９９０は、例えば、最終造形物９００の重力方向における下側に造形材料が積層されていない部分がある場合に、最終造形物９００を重力方向における下側から支えるために形成される。サポート材積層部９９０は、最終造形物９００の造形後に、例えば水洗いする等の方法で最終造形物９００から除去される。

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。

出力装置５００は、ヘッド部５３０をさらに有し、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５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５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。

ヘッド部５３０は、平滑化装置５６０をさらに有する。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ポート材とを掻き取るように回転する回転部材５６２を有する。

ヘッド部５３０は、光照射装置５７０をさらに有する。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、サポート材を硬化させる。

図６は、出力装置５００が有する制御部５８０を示すブロック図である。図３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）で生成された最終造形物９００の断面形状データが入力される。

また、出力装置５００において、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出力装置５００で最終造形物９００を出力するには、制御回路５８２は、Ｘ軸方向移動機構５３４にヘッド部５３０を図２における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せる。そして、制御回路５８２は、Ｘ軸方向移動機構５３４にヘッド部５３０を図６における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に第１の造形材とサポート材とを硬化させる。以上のようにして、制御回路５８２は、主走査方向（Ｘ軸方向）における一定幅の造形をさせる。

そして、主走査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させる。

以上の動作を繰り返させることにより、一層分の最終造形物９００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）に最終造形物９００等の一層の厚さ分だけ下降させる。そして、制御回路５８２は、最終造形物９００の既に造形がなされた部分に積層させるようにして、次の層の造形をさせる。以上の動作を繰り返すことにより、出力装置５００は、硬化させた造形材料を積層させるようにして最終造形物９００や、粗調整用テストパターン８１０を造形する。

図７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７に示すように、データ生成装置１００は測定結果受付部１１０を有する。測定結果受付部１１０は、粗調整用テストパターン８１０の形状を規定する形状データを用いて出力装置５００で出力され、三次元走査装置６００で測定された粗調整用テストパターン８１０の測定結果を受け付ける。また、測定結果受付部１１０は、微調整用テストパターン８６０の形状を規定する形状データを用いて出力装置５００で出力され、三次元走査装置６００で測定された微調整用テストパターン８６０の測定結果を受け付ける。

データ生成装置１００は、形状データ記憶部１１２をさらに有する。形状データ記憶部１１２は、互いに大きさが異なる例えば２個の粗調整用テストパターン８１０の形状をそれぞれに規定する形状データを記憶している。

また、形状データ記憶部１１２は、角度又は大きさが互いに異なる複数の微調整用テストパターン８６０の形状をそれぞれに規定する複数の形状データを記憶している。より具体的には、例えば、互いに大きさの異なる４個の微調整用テストパターン８６０ａの形状をそれぞれに規定する４個の形状データと、互いに大きさの異なる６個の微調整用テストパターン８６０ｂの形状をそれぞれに規定する６個の形状データと、凹部の大きさが互いに異なる５個の微調整用テストパターン８６０ｃの形状をそれぞれに規定する５個の形状データと、面８６２に対する角度θが互いに異なる５の微調整用テストパターン８６０ｄの形状を規定する５個の形状データとを含む複数の形状データを記憶している。

データ生成装置１００は、補正用データ算出部１１４をさらに有する。補正用データ算出部１１４は、出力装置５００で出力された造形物の当該造形物の形状を規定する形状データからのずれ量に基づいて、ずれ量を低減させるように形状データを補正するための補正用データを算出する。

より具体的には、補正用データ算出部１１４は、出力装置５００で出力された粗調整用テストパターン８１０の当該粗調整用テストパターン８１０の形状を規定する形状データ（形状データ記憶部１１２に記憶されているデータ）からのずれ量に基づいて一次補正用データを算出する。

例えば、出力された粗調整用テストパターン８１０が形状データの規定する形状よりも大きく出力された場合は、補正用データ算出部１１４は、粗調整用テストパターン８１０が小さく出力されるように一次補正用データを算出する。また、例えば、粗調整用テストパターン８１０が形状データの規定する形状よりも厚く造形された場合は、補正用データ算出部１１４は、粗調整用テストパターン８１０が薄く出力されるように一次補正用データを算出する。

補正用データ算出部１１４は、一次補正用データを算出する際に形状毎に一次補正用データを算出する。より具体的には、補正用データ算出部１１４は、四角錐形状部８１０ｂ、凹部形状部８１０ｃ、傾斜部８１０ｄ、円錐形状部８１０ｅ、半球形部８１０ｆ、貫通孔部８１０ｇ等毎に一次補正用データを算出する。

また、補正用データ算出部１１４は、角度θ又は大きさが互いに異なる複数の微調整用テストパターン８６０の当該微調整用テストパターン８６０の形状をそれぞれに規定するデータからのずれ量に基づいて、微調整用テストパターン８６０の角度又は大きさの違いに応じて上述の一次補正用データを補正し、最終造形物９００の形状データを補正するための二次補正用データを算出する。二次補正用データの算出の詳細は後述する。

データ生成装置１００は、補正用データ記憶部１１６をさらに有する。補正用データ記憶部１１６は、補正用データ算出部１１４で算出された一次補正用データと二次補正用データとを記憶する。

データ生成装置１００は、形状データ受付部１１８をさらに有する。形状データ受付部１１８は、最終造形物９００形状を規定する形状データを受け付ける。この実施形態では、形状データ受付部１１８が、形状データとして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、形状データ受付部１１８で三次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）のデータ、三次元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、三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、三次元データを、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、形状データ補正部１２０をさらに有する。形状データ補正部１２０は、補正用データ算出部１１４で算出された補正用データに基づいて最終造形物９００の形状データを補正する。より具体的には、形状データ補正部１２０は、補正用データ算出部１１４で算出され、補正用データ記憶部１１６に記憶されている二次補正用データを用いて、形状データ受付部１１８が受け付けた最終造形物９００の形状データを補正する。

データ生成装置１００は、断面形状データ生成部１２２をさらに有する。断面形状データ生成部１２２は、形状データ補正部１２０で補正された形状データから断面形状データ（積層データ）を生成する。また、断面形状データ生成部１２２は、形状データ記憶部１１２に記憶されている粗調整用テストパターン８１０の形状データから粗調整用テストパターン８１０の断面形状データを生成する。また、断面形状データ生成部１２２は、形状データ記憶部１１２に記憶されている微調整用テストパターン８６０の形状データから微調整用テストパターン８６０の断面形状データを生成する。

データ生成装置１００は、出力指示部１２４をさらに有する。出力指示部１２４は、断面形状データ生成部１２２で生成された最終造形物９００の断面形状データに基づく最終造形物９００の造形を出力装置５００に指示し、断面形状データ生成部１２２で生成された粗調整用テストパターン８１０の断面形状データに基づく粗調整用テストパターン８１０の造形を出力装置５００に指示し、断面形状データ生成部１２２で生成された微調整用テストパターン８６０のの断面形状データに基づく微調整用テストパターン８６０の造形を出力装置５００に指示する。

最終造形物９００に生じる形状データからのすれ量や、粗調整用テストパターン８１０に生じる形状データからのずれ量は、それぞれの造形物の大きさや、それぞれの造形物の形状により異なる。このため、最終造形物９００の形状データからのずれ量を低減させ、最終造形物９００の精度を向上させるためには、最終造形物９００の形状や最終造形物９００の大きさに応じて、最終造形物９００と形状と大きさとが近い部分を有する粗調整用テストパターン８１０を、最終造形物９００を出力する毎に出力し、この出力した粗調整用テストパターン８１０を用いて最終造形物９００の造形データを修正することが望ましい。

一方において、最終造形物９００を出力する毎に粗調整用テストパターン８１０を出力すると、粗調整用テストパターン８１０の出力装置５００による出力に時間を要し、粗調整用テストパターン８１０の三次元走査装置６００による走査に時間を要し、さらには、粗調整用テストパターン８１０を出力するための造形材料が必要になる。このため、出力時間、測定時間を短縮し、消費する造形材料の量を少なくするには、出力する粗調整用テストパターン８１０の数が少ない方が望ましい。

このため、この実施形態においては、粗調整用テストパターン８１０を出力する数を１度について１個又は２個に留め、１個又は２個の粗調整用テストパターン８１０を用いて一次補正用データを算出し、大きさ等が異なる複数の微調整用テストパターン８６０の形状データからのずれ量に基づいて、最終造形物９００の形状や角度に応じて一次補正用データを補正して二次補正用データを算出し、算出した二次補正用データを最終造形物９００の形状データの補正に用いることで、最終造形物９００の出力の精度を維持しつつ、粗調整用テストパターン８１０を出力する個数の増加を抑制している。以下、補正用データ算出部１１４による二次補正用データ算出について、より具体的に説明する。

図８は、補正用データ算出部１１４による二次補正用データの算出を説明するグラフである。図８において、横軸は、例えば微調整用テストパターン８６０の大きさ等の造形物の大きさを示していて、図８における横軸は、出力された造形物の当該造形物の形状を規定する形状データからのずれ量を示している。

また、図８における点Ｐ１から点Ｐ６は、互いに相似であって、大きさが互いに異なる微調整用テストパターン８６０の大きさと、それぞれの大きさの微調整用テストパターン８６０において形状データから生じるずれ量をとグラフ上にプロットした点である。また、線Ｌ１は、点Ｐ１から点Ｐ６がそれぞれに示すデータから、微調整用テストパターン８６０の大きさと造形物に形状データからのずれ量との関係を予想した関数であり、例えば最小二乗法を用いて予想された関数である。

また、図８における点Ｐ１１と、点Ｐ１２とは、互いに大きさの異なる２つの粗調整用テストパターン８１０における同一形状部分（例えば、図４に示す四角錐形状部８１０ｂ）の大きさと、その同一形状部における造形物の形状データからのずれ量とをプロットした点である。また、線Ｌ２は、点Ｐ１１で示すデータと点Ｐ１２とで示すデータとにおける造形物の大きさと造形物のずれ量との関係が、点Ｐ１から点Ｐ６で示すデータにおける造形物の大きさと造形物のずれ量との関係と同等であるとみなして、粗調整用テストパターン８１０の同一形状部分の大きさと、その部分における造形物の形状データからのずれ量との関係を予測した関数である。

以上で説明をしたデータ等を用いて、粗調整用テストパターン８１０の同一形状部分の大きさとその部分における造形物の形状データからのずれ量との関係とを示す関数から大きさＸ１である最終造形物９００に生じるずれ量Ｙ１を補正用データ算出部１１４が算出し、その算出結果に基づいて算出されたずれ量を打ち消すように形状データ補正部１２０が最終造形物９００の形状データを補正する。

以上で説明をした例においては、互いに大きさの異なる２つの粗調整用テストパターン８１０のデータを用いて粗調整用テストパターン８１０の同一形状部分の大きさと、その部分における造形物の形状データからのずれ量との関係を規定する関数を予測したものの、点Ｐ２１に示す１つの粗調整用テストパターン８１０のデータを用いて、線Ｌ３に示すように、粗調整用テストパターン８１０の同一形状部分の大きさと、その部分における造形物の形状データからのずれ量との関係を規定する関数を予測してもよい。

ここで、一次補正用データの算出に用いられる粗調整用テストパターン８１０の大きさを最終造形物９００の応じて定めるようにしてもよい。具体的には、一次補正用データの算出に用いられる部分（例えば、図４に示す四角錐形状部８１０ｂ）の大きさが、最終造形物９００の大きさと同じとなるか、両者の大きさの違いが予め定められた所定の範囲内に収まるように粗調整用テストパターン８１０の大きさを定めるようにしてもよい。

また、一次補正用データの算出に用いられる粗調整用テストパターン８１０の数を最終造形物９００の応じて定めるようにしてもよい。具体的には、最終造形物９００の形状が複雑である程、算出に用いる粗調整用テストパターン８１０の数を多くして、算出に用いられる最終造形物９００の形状が単純である程、算出に用いる粗調整用テストパターン８１０の数を少なくするようにしてもよい。

また、二次補正用データの算出に用いられる微調整用テストパターン８６０の形状は、最終造形物９００の応じて定められることが望ましい。具体的には、最終造形物９００の形状と同じであるか最終造形物９００に近い形状を有する微調整用テストパターンを用いることが望ましい。例えば、最終造形物９００が、四角錐の最終造形物９００ｂである場合、微調整用テストパターン８６０として、
四角錐の微調整用テストパターン８６０ｂを用いることが望ましい。

また、二次補正用データの算出に用いられる微調整用テストパターン８６０の数は、最終造形物９００の応じて定められることが望ましい。具体的には、最終造形物９００の形状が複雑である程、二次補正用データの算出に用いられる微調整用テストパターン８６０の数を多くすることが望ましい。

図９は三次元造形システム１０における最終造形物９００を出力するまでの過程を説明するフローチャートである。図９に示すように、最初のステップＳ１２で、データ生成装置１００は、粗調整用テストパターン８１０を造形する造形条件に一致するか否かを判別する。ここで、粗調整用テストパターン８１０を造形する条件としては、例えば、出力装置５００の使用開始時や、造形に用いる造形材料の変更時や、例えば部品交換等の出力装置５００の修理後等を挙げることができる。

上述のステップＳ１２で粗調整用テストパターン８１０を造形する造形条件に一致するとの判断がなされた場合はステップＳ１４に進み、Ｓ１２で粗調整用テストパターン８１０を造形する造形条件に一致しないとの判断がなされた場合はステップＳ１８に進む。

ステップＳ１４においては、粗調整用テストパターン８１０の出力がなされる。すなわち、形状データ記憶部１１２に記憶されている粗調整用テストパターン８１０の形状データを用いての出力を、データ生成装置１００が出力装置５００に指示する。

次のステップであるステップＳ１６では、ステップＳ１４で出力され、三次元走査装置６００で測定された粗調整用テストパターン８１０の測定結果を測定結果受付部１１０が受け付ける。

次のステップであるステップＳ１８では、微調整用テストパターン８６０の出力がなされる。すなわち、形状データ記憶部１１２に記憶されている微調整用テストパターン８６０の形状データを用いての出力を、データ生成装置１００が出力装置５００に指示する。

次のステップであるステップＳ２０では、ステップＳ１８で出力され、三次元走査装置６００で測定された微調整用テストパターン８６０の測定結果を測定結果受付部１１０が受け付ける。

次のステップであるステップＳ２２では、補正用データ算出部１１４が、補正用データを算出する。この際、ステップＳ１６で粗調整用テストパターン８１０の測定結果を受け付ている場合は、ステップＳ１６で受け付けた粗調整用テストパターン８１０の測定結果を補正用データの生成に用いる。また、ステップＳ１６で粗調整用テストパターン８１０の測定結果を受け付ていない場合は、補正用データ記憶部１１６に記憶されている粗調整用テストパターン８１０の測定結果を補正用データの生成に用いる。

次のステップであるステップＳ２４では、形状データ補正部１２０が、ステップＳ２２で算出された補正用データを用いて最終造形物９００の形状データを補正する。

次のステップＳ２６では、ステップＳ３４で補正されたデータを用いての出力を、データ生成装置１００が出力装置５００に指示する。

次に本発明の第二実施形態に係る三次元造形システム１０について説明する。先述の第一実施形態においては、出力装置５００は、データ生成装置１００と共に三次元造形システム１０を構成し、データ生成装置１００で生成されたデータ等に基づいて最終造形物９００や、粗調整用テストパターン８１０や、微調整用テストパターン８６０を出力していた。これに対して、この第二実施形態においては、出力装置５００が三次元データの生成をし、さらには最終造形物９００や、粗調整用テストパターン８１０や、微調整用テストパターン８６０の出力をする。

図１０は、第二実施形態に係る三次元造形システム１０が有する出力装置５００の機能的構成を示すブロック図である。図１９に示されているように、測定結果受付部１１０、形状データ記憶部１１２、補正用データ算出部１１４、補正用データ記憶部１１６、形状データ受付部１１８、形状データ補正部１２０、断面形状データ生成部１２２、出力指示部１２４との第一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、この第二実施形態では出力装置５００が有している。

また、この第二実施形態においては、出力装置５００は、出力部５９０を有している。出力部５９０は、出力指示部１２４からの指示を受けて、最終造形物９００や、粗調整用テストパターン８１０や、微調整用テストパターン８６０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の実施形態に係る出力装置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、データ生成装置、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・・・三次元造形システム
１００・・・データ生成装置
１１０・・・測定結果受付部
１１４・・・補正用データ算出部
１２０・・・形状データ補正部
５００・・・出力装置
５８０・・・制御部
５８２・・・制御回路
５９０・・・出力部
６００・・・三次元走査装置
８１０・・・粗調整用テストパターン
８６０・・・微調整用テストパターン
９００・・・最終造形物

Claims (7)

1. 出力された造形物の当該造形物の形状を規定する形状データからのずれ量に基づいて、ずれ量を低減させるように形状データを補正するための補正用データを算出する補正用データ算出部と、
   前記補正用データ算出部で算出された補正用データに基づいて最終造形物の形状データを補正するデータ補正部と、
   を有し、
   前記補正用データ算出部は、
   出力された一次補正用造形物の当該一次補正用造形物の形状を規定する形状データからのずれ量に基づいて、複数の形状毎の一次補正用データをそれぞれに算出し、
   角度又は大きさが互いに異なる複数の二次補正用造形物の当該二次補正用造形物の形状をそれぞれに規定する形状データからのずれ量に基づいて、造形物の角度又は大きさの違いに応じて一次補正量を補正して、前記データ補正部で用いられる二次補正用データを算出する
   データ生成装置。
2. 一次補正用データの算出に用いられる一次補正用造形物の数及び大きさが、最終造形物に応じて定められる
   請求項１記載のデータ生成装置。
3. 二次補正用データの算出に用いられる二次補正用造形物の形状及び数が、最終造形物に応じて定められる
   請求項１又は２記載のデータ生成装置。
4. 前記補正用データ算出部は、一次補正用データに基づいて一次補正用データを補正する補正量を予想し、予想に基づいて二次補正用データを算出する
   請求項１乃至３いずれか記載のデータ生成装置。
5. 出力された造形物の当該造形物の形状を規定する形状データからのずれ量に基づいて、ずれ量を低減させるように形状データを補正するための補正用データを算出する補正用データ算出部と、
   前記補正用データ算出部で算出された補正用データに基づいて最終造形物の形状データを補正するデータ補正部と、
   前記データ補正部で補正された形状データを用いて最終造形物を出力する出力部と、
   を有し、
   前記補正用データ算出部は、
   出力された一次補正用造形物の当該一次補正用造形物の形状を規定する形状データからのずれ量に基づいて、複数の形状毎の一次補正用データをそれぞれに算出し、
   角度又は大きさが互いに異なる複数の二次補正用造形物の当該二次補正用造形物の形状をそれぞれに規定する形状データからのずれ量に基づいて、造形物の角度又は大きさの違いに応じて一次補正量を補正して、前記データ補正部で用いられる二次補正用データを算出する
   造形装置。
6. 出力された造形物の当該造形物の形状を規定する形状データからのずれ量に基づいて、ずれ量を低減させるように形状データを補正するための補正用データを算出する補正用データ算出工程と、
   前記補正用データ算出工程で算出された補正用データに基づいて最終造形物の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形状データを用いて最終造形物を出力する出力工程と、
   を有し、
   前記補正用データ算出工程は、
   出力された一次補正用造形物の当該一次補正用造形物の形状を規定する形状データからのずれ量に基づいて、複数の形状毎の一次補正用データをそれぞれに算出し、
   角度又は大きさが互いに異なる複数の二次補正用造形物の当該二次補正用造形物の形状をそれぞれに規定する形状データからのずれ量に基づいて、造形物の角度又は大きさの違いに応じて一次補正量を補正して、前記データ補正部で用いられる二次補正用データを算出する
   造形物の製造方法。
7. 出力された造形物の当該造形物の形状を規定する形状データからのずれ量に基づいて、ずれ量を低減させるように形状データを補正するための補正用データを算出する補正用データ算出ステップと、
   前記補正用データ算出ステップで算出された補正用データに基づいて最終造形物の形状データを補正するデータ補正ステップと、
   前記データ補正工程で補正された形状データを用いて最終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、
   前記補正用データ算出ステップは、
   出力された一次補正用造形物の当該一次補正用造形物の形状を規定する形状データからのずれ量に基づいて、複数の形状毎の一次補正用データをそれぞれに前記コンピュータに算出させ、
   角度又は大きさが互いに異なる複数の二次補正用造形物の当該二次補正用造形物の形状をそれぞれに規定する形状データからのずれ量に基づいて、造形物の角度又は大きさの違いに応じて一次補正量を補正して、前記データ補正部で用いられる二次補正用データを算出させる
   プログラム。

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