JP2019155881A - Program, three-dimensional molding apparatus, and three-dimensional molding system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プログラム、3次元造形装置、及び3次元造形システムに関する。 The present invention relates to a program, a three-dimensional modeling apparatus, and a three-dimensional modeling system.
立体造形の方法として、造形物の立体形状データから複数の層の形状データを生成し、複数の層の形状データから層単位の造形手順(工作手順)を示す造形データを生成し、造形データに応じて複数の層を積層する積層造形法(Additive Manufacturing)が利用されている。 As a method of three-dimensional modeling, shape data of a plurality of layers is generated from three-dimensional shape data of a modeled object, modeling data indicating a layer-by-layer modeling procedure (work procedure) is generated from the shape data of a plurality of layers, and the modeling data Accordingly, an additive manufacturing method in which a plurality of layers are stacked is used.
特許文献1には、基台上に積層していく粉末層に漸次光ビームを照射して粉末層を溶融硬化させていくことで所望の立体形状物体を造形するための光ビームの照射条件をハニカム状の走査パターンとすることが記載されている。これにより、特許文献1によれば、所望の立体形状物体を造形するにあたり機械的強度を保ちつつ形状を維持できるとされている。 In Patent Document 1, the light beam irradiation conditions for forming a desired three-dimensional object by gradually irradiating the powder layer laminated on the base with a light beam to melt and cure the powder layer are set. It is described that the scanning pattern is a honeycomb. Thereby, according to patent document 1, when modeling a desired three-dimensional shaped object, it is supposed that a shape can be maintained, maintaining mechanical strength.
特許文献1に記載の技術では、光ビームの照射条件がハニカム状の走査パターンになっており光ビームの走査における経路の曲げ回数が多いため、光ビームの走査位置が目標位置からずれやすく、造形精度が劣化しやすい。 In the technique described in Patent Document 1, since the light beam irradiation condition is a honeycomb-shaped scanning pattern and the number of times of bending of the path in the scanning of the light beam is large, the scanning position of the light beam is likely to deviate from the target position. Accuracy is likely to deteriorate.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、機械的強度を向上できるとともに造形精度を向上できるプログラム、3次元造形装置、及び3次元造形システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a program, a three-dimensional modeling apparatus, and a three-dimensional modeling system that can improve mechanical strength while improving mechanical strength.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の1つの側面に係るプログラムは、3次元形状データを読み込む手段と、前記読み込まれた3次元形状データに基づき、複数の層のビットマップデータを生成する手段と、制御対象を移動させるべきパスにそれぞれ対応し互いに異なる方向に延びた直線を基調とする3以上のパスデータから使用すべきパスデータを切り替える手段と、前記複数の層のビットマップデータのうち選択されたビットマップデータに対応して前記切り替えられたパスデータを積層させて3次元パスデータを生成する手段とをコンピュータに実現させることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a program according to one aspect of the present invention includes means for reading three-dimensional shape data, and bits of a plurality of layers based on the read three-dimensional shape data. Means for generating map data; means for switching path data to be used from three or more path data based on straight lines extending in different directions corresponding to paths to be controlled; and the plurality of layers And means for generating three-dimensional path data by stacking the switched path data corresponding to the selected bitmap data among the bitmap data.
本発明の1つの側面によれば、機械的強度を向上できるとともに造形精度を向上できるという効果を奏する。 According to one aspect of the present invention, the mechanical strength can be improved and the modeling accuracy can be improved.
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる3次元造形システムを詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, a three-dimensional modeling system according to an embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.
(実施形態)
実施形態に係る3次元造形システムは、積層造形法により3次元造形を行うためのシステムである。積層造形法では、造形物の立体形状データから複数の層の形状データを生成し、複数の層の形状データから層単位の造形手順(工作手順)を示す造形データを生成し、造形データに応じて複数の層を積層する。積層造形法は、例えば、電子写真プロセス、熱溶解積層(Fused Filament Fabrication)法、光造形(Stereolithography)法、粉体焼結(Selective Laser Sintering)法、マスク焼結(Selective Mask Sintering)法、材料積層(Material Jetting)法、粉末固着(Binder Jetting)法、シート積層(Sheet Lamination)法、指向性エネルギー堆積(Directed Energy Deposition)法等を含むことができる。
(Embodiment)
The three-dimensional modeling system according to the embodiment is a system for performing three-dimensional modeling by a layered modeling method. In the layered modeling method, shape data of a plurality of layers is generated from the three-dimensional shape data of the modeled object, modeling data indicating a layer-by-layer modeling procedure (work procedure) is generated from the shape data of the plurality of layers, and according to the modeling data A plurality of layers. The additive manufacturing method includes, for example, an electrophotographic process, a fused melt fabrication method, a stereolithography method, a selective laser sintering method, a mask sintering method, and a material. For example, a material jetting method, a binder jetting method, a sheet laminating method, a directed energy deposition method, or the like may be included.
層単位の造形手順(工作手順)を示す造形データは、制御対象を移動させるべきパスに対応したパスデータとすることができる。積層造形法が熱溶解積層法である場合、制御対象を移動させるべきパスは、樹脂紛体を吐出させるノズルを移動させるべきパスとすることができる。積層造形法が粉体焼結法である場合、制御対象を移動させるべきパスは、(ガルバノミラーの角度を調節することなどにより)レーザー光を移動させるべきパスとすることができる。本明細書では、積層造形法が熱溶解積層法である場合を中心に説明するが、本実施形態の考え方は、積層造形法が他の方法である場合についても同様に適用可能である。 The modeling data indicating the modeling procedure (work procedure) in units of layers can be path data corresponding to a path to which the control target is to be moved. When the additive manufacturing method is a hot melt lamination method, the path to be moved can be a path to move the nozzle that discharges the resin powder. When the additive manufacturing method is a powder sintering method, the path for moving the control target can be a path for moving the laser light (by adjusting the angle of the galvanometer mirror or the like). In this specification, the case where the layered manufacturing method is a hot melt layered method will be mainly described. However, the idea of the present embodiment can be similarly applied to the case where the layered manufacturing method is another method.
例えば、パスデータは、直線基調のパターンを層ごとに90度回転させ格子状にすることが考えられる。すなわち、積層方向をZ方向とし、Z方向に垂直な平面内で互いに直交する2方向をX方向及びY方向とする場合、X方向に延びた直線を基調とする第1のパスデータと、Y方向に延びた直線を基調とする第2のパスデータとを用意し、第1のパスデータと第2のパスデータとを交互に積層して、3次元パスデータを生成することが考えられる。この3次元パスデータにより3次元造形物を製造すれば、X方向及びY方向について3次元造形物の強度を向上できることが予想される。 For example, it is conceivable that the path data is formed in a lattice pattern by rotating a linear tone pattern by 90 degrees for each layer. That is, when the stacking direction is the Z direction and two directions orthogonal to each other in a plane perpendicular to the Z direction are the X direction and the Y direction, the first path data based on a straight line extending in the X direction, and Y It is conceivable that second path data based on a straight line extending in the direction is prepared, and the first path data and the second path data are alternately stacked to generate three-dimensional path data. If a three-dimensional structure is manufactured with this three-dimensional path data, it is expected that the strength of the three-dimensional structure can be improved in the X direction and the Y direction.
しかしながら、この方法では、X方向及びY方向に交差する方向(例えば、XY平面内でX方向に対して45度又は135度を成す斜め方向)から3次元造形物を押したときの強度が弱くなる可能性がある。 However, in this method, the strength when the three-dimensional structure is pushed from a direction intersecting the X direction and the Y direction (for example, an oblique direction forming 45 degrees or 135 degrees with respect to the X direction in the XY plane) is weak. There is a possibility.
また、パスデータは、ハニカム状(蜂の巣状)にし、このパスデータを複数積層して3次元パスデータを生成することが考えられる。この場合、各パスデータ内でX方向に延びる部分とX方向に対して斜め方向に延びる部分とが存在するため、この3次元パスデータにより3次元造形物を製造すれば、X方向及びY方向についてだけでなくX方向及びY方向に交差する方向についても3次元造形物の強度を向上できることが予想される。 Further, it is conceivable that the path data is formed in a honeycomb shape (honeycomb shape), and three-dimensional path data is generated by stacking a plurality of the path data. In this case, there are a portion extending in the X direction and a portion extending obliquely with respect to the X direction in each path data. Therefore, if a three-dimensional structure is manufactured using the three-dimensional path data, the X direction and the Y direction are produced. It is expected that the strength of the three-dimensional structure can be improved not only for the direction but also for the direction intersecting the X direction and the Y direction.
しかし、この方法では、各パスデータがハニカム状になっており制御対象(例えば、ノズル)の移動における経路の曲げ回数が多いため、制御対象の制御位置が目標位置からずれやすく、造形精度が劣化しやすい。 However, in this method, each path data has a honeycomb shape, and the number of times of bending of the path in the movement of the controlled object (for example, nozzle) is large. Therefore, the controlled position of the controlled object tends to deviate from the target position, and the molding accuracy deteriorates. It's easy to do.
また、この方法では、各パスデータがハニカム状になっており制御対象(例えば、ノズル)の移動における経路の曲げ回数が多いため、制御対象の制御スピードがメカ的な制約を受けやすく、造形スピードの向上が困難である。 Also, with this method, each path data is in the form of a honeycomb, and the number of times the path is bent in the movement of the controlled object (for example, nozzle) is large. It is difficult to improve.
そこで、本実施形態では、3次元造形システムにおいて、互いに異なる方向に延びた直線を基調とする3以上のパスデータから使用すべきパスデータを切り替えながら、3次元形状の複数の層に対応した3次元パスデータを生成することで、機械的強度の向上と造形精度・造形スピードの向上との両立を図る。 Therefore, in the present embodiment, in the three-dimensional modeling system, 3 corresponding to a plurality of layers of a three-dimensional shape while switching path data to be used from three or more path data based on straight lines extending in different directions. By generating the dimensional path data, the improvement of mechanical strength and the improvement of modeling accuracy and modeling speed are achieved.
具体的には、3次元造形システム4は、図1に示すように構成される。図1は、3次元造形システム4の構成を示す図である。3次元造形システム4は、情報処理装置1、3次元造形装置2、及び通信媒体3を有する。情報処理装置1は、例えば、コンピュータである。3次元造形装置2は、例えば、3Dプリンターである。通信媒体3は、例えば、通信線である。情報処理装置1と3次元造形装置2とは、通信媒体3を介して通信可能に接続されている。情報処理装置1は、情報処理装置1内にインストールされたソフトウェアを用い、造形用のパスデータを生成する。具体的には、情報処理装置1は、造形する3Dモデルデータ(3次元形状データ)を3次元造形装置2から通信媒体3経由で読み込む。情報処理装置1は、3Dモデルデータ(3次元形状データ)から1層ずつスライスしていき、複数の層のデータを生成し、各層のデータを、3次元造形装置(3Dプリンター)2で一筆書きのようにヘッドを動かすためのパスデータ(経路データ)に変換する。本実施形態は、このパスデータの生成を工夫することで造形モデルの強度等の向上を目指す。情報処理装置1は、各層のパスデータを積層して3次元パスデータを生成し通信媒体3経由で3次元造形装置2へ供給する。3次元造形装置2は、情報処理装置1で生成された3次元パスデータを通信媒体3経由で読み込むと、造形における各種設定を行った上で、3次元パスデータに応じた3Dモデルの造形を行う。
Specifically, the three-
情報処理装置1は、例えば、図2に示すように、ハードウェア的に構成される。図2は、情報処理装置1のハードウェア構成を示すブロック図である。 The information processing apparatus 1 is configured as hardware, for example, as illustrated in FIG. FIG. 2 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the information processing apparatus 1.
情報処理装置1は、CPU(Central Processing Unit)100、ROM(Read Only Memory)101、RAM(Random Access Memory)102、HDD(Hard Disk Drive)103、キーボード105、マウス106、表示ディスプレイ107、メディアドライブ108、USBインタフェース(I/F)110、通信インタフェース(I/F)111、及びシステムバス112を有する。CPU100、ROM101、RAM102、HDD103、キーボード105、マウス106、表示ディスプレイ107、メディアドライブ108、USBインタフェース110、及び通信インタフェース111は、システムバス112を介して相互に接続されている。
The information processing apparatus 1 includes a CPU (Central Processing Unit) 100, a ROM (Read Only Memory) 101, a RAM (Random Access Memory) 102, an HDD (Hard Disk Drive) 103, a keyboard 105, a mouse 106, a
CPU100は、プログラムを実行して情報処理装置1全体を統括的に制御する。ROM101は、BIOS(Basic Input/Output System)などを記憶する。RAM102は、CPU100がプログラムを実行する際のワーク領域などとして使用される。
The
HDD103は、ハードディスク104を制御し、各種プログラムやデータの読み取りや書き込みを行う。各種プログラムには、OS(Operating System)や、造形データの出力処理を行うアプリケーションプログラムなどが含まれる。データには、3次元造形装置から読み込まれる3次元形状データ、3次元形状データからスライスされた複数の層のデータ、複数の層のデータに基づいて生成された各層のパスデータ、各層のパスデータが積層されて生成される3次元パスデータなどが含まれる。
The HDD 103 controls the
キーボード105とマウス106は、それぞれ、ユーザによる入力操作を受け付け、入力操作に対応する操作信号をCPU100に通知する。
Each of the keyboard 105 and the mouse 106 receives an input operation by the user and notifies the
表示ディスプレイ107は、LCD(Liquid Crystal Display)などであり、CPU100から出力された表示情報を表示する。
The
メディアドライブ108は、記録メディア109の電気的な接続により、記録メディア109を対象にプログラムやデータの読み取りや書き込みを行う。
The media drive 108 reads and writes programs and data for the
USBI/F110は、ホストとUSB(Universal Serial Bus)通信するためのインタフェースである。なお、接続はUSBに限定しない。また、有線に限らず無線であっても良い。
The USB I /
通信I/F111は、LAN(Local Area Network)等の通信媒体3に接続するためのインタフェース(例えばEthernet(登録商標)カードなど)である。通信I/F111は、通信媒体3を介して3次元造形装置2から3次元形状データを読み込んだり通信媒体3を介して3次元パスデータを3次元造形装置2へ供給したりする際に、インターフェース動作(データの送受信動作)を行う。
The communication I / F 111 is an interface (for example, Ethernet (registered trademark) card or the like) for connecting to a communication medium 3 such as a LAN (Local Area Network). The communication I / F 111 is an interface when reading 3D shape data from the
3次元造形装置2は、例えば、図3及び図4のように、ハードウェア的に構成される。図3は、3次元造形装置2のハードウェア構成を示す断面図であり、図4は、3次元造形装置2のハードウェア構成を示すブロック図である。
The three-
3次元造形装置2は、本体フレーム内部に、制御ユニット200や、造形ヘッド210や、チャンバー203や、装置内冷却装置208などを備えている。制御ユニット200は、3次元造形装置2全体の制御を司る。
The three-
造形ヘッド210は、X軸駆動機構201とY軸駆動機構202とにより水平面内のX軸方向とY軸方向とへ移動可能に設けられ、ヘッド加熱ユニット214とノズル215とを有する。ヘッド加熱ユニット214は、造形ヘッド210を加熱してフィラメントを溶解する。ノズル215は、フィラメントを吐出するためのものでありノズル215毎に吐出口を有する。ヘッド加熱ユニット214とノズル215はチャンバー203の内部側に設けられている。フィラメント供給ユニット206は、造形ヘッド210に対してフィラメントを供給する。フィラメントは、造形材料の一形態であり、例えば熱可塑性樹脂を原料として固められている。フィラメントは、フィラメント供給ユニット206において巻回されているものから端部が引き出され、造形ヘッド210の各ノズル215の吐出口へと導かれている。
The
チャンバー203内部には、ステージ204や、ステージ加熱ユニット205、チャンバー用ヒータ207などが設けられている。ステージ204は、Z軸駆動機構216により積層方向となるZ軸方向へ昇降可能に設けられている。フィラメントは、ノズル215からステージ204上に配置するビルドプレート(不図示)上に向けてプーリー(不図示)の回転などにより押し出され、ビルドプレート上で層状に積み上げられて3次元立体像が造形される。ステージ加熱ユニット205は、ステージ204を介してビルドプレートを加熱するためのものである。チャンバー用ヒータ207は、チャンバー203内部の温度を制御するためのものである。なお、チャンバー203内部にノズル清掃ユニット209が設けられているが、ノズル215を清掃するためにある。また、装置内冷却装置208は、装置内を冷却するためにある。
Inside the
制御ユニット200は、図4に示すように、CPU250、ROM251、RAM252、通信I/F253、USBI/F254と、メディアドライブ255と、入出力I/F256とを有する。各部はシステムバス257を介して相互に接続されている。
As illustrated in FIG. 4, the
CPU250は、プログラムを実行して造形装置2全体を統括的に制御する。ROM251は、固定プログラムを記憶する。RAM252は、CPU250がプログラムを実行する際のワーク領域などとして使用される。
The CPU 250 executes a program to control the
入出力I/F256は、造形装置2の各部との間で入出力を行う。ここで、図4に示すX軸ポジション検知機構211、Y軸ポジション検知機構212、及びZ軸ポジション検知機構213は、図3において図示を省略したものである。
The input / output I /
通信I/F253は、LAN等の通信媒体3に接続するためのインタフェース(例えばEthernet(登録商標)カードなど)である。通信I/F253は、通信媒体3を介して3次元形状データを情報処理装置1へ供給したり通信媒体3を介して3次元パスデータを情報処理装置1から読み込んだりする際に、インターフェース動作(データの送受信動作)を行う。
The communication I /
USBI/F254は、ホストとUSB通信するためのインタフェースである。なお、接続はUSBに限定しない。また、有線に限らず無線であっても良い。 The USB I / F 254 is an interface for USB communication with the host. The connection is not limited to USB. Moreover, it is not limited to a wire and may be wireless.
メディアドライブ255は、記録メディア109(図2参照)の電気的な接続により、記録メディア109を対象にプログラムやデータの読み取りや書き込みを行う。
The media drive 255 reads and writes programs and data for the
情報処理装置1は、図5に示すように、機能的に構成される。図5は、情報処理装置1の機能構成を示すブロック図である。 The information processing apparatus 1 is functionally configured as shown in FIG. FIG. 5 is a block diagram illustrating a functional configuration of the information processing apparatus 1.
情報処理装置1のCPU100とRAM102(図2参照)は、CPU100がROM101やHDD103のプログラムをRAM102に読み出し、CPU100がRAM102との間でプログラムを実行することにより、各種の機能を発揮し、情報処理装置1内に図5に示す機能構成が実現される。すなわち、情報処理装置1は、読み込み部11、ビットマップデータ生成部12、切り替え部13、及び3次元パスデータ生成部14を有する。切り替え部13は、カウンタ131を含む。
The
読み込み部11は、キーボード105やマウス106などからパスデータ作成ソフトの起動指示などを受け付け、パスデータ作成ソフトを起動させる。読み込み部11は、パスデータ作成ソフトの制御に従い、3次元造形装置2から通信媒体3及び通信I/F111経由で受けた3次元形状データをパスデータ作成ソフトに読み込む。これにより、3次元形状データがRAM102等に格納され得る。
The
ビットマップデータ生成部12は、パスデータ作成ソフトの制御に従い、パスデータ作成ソフトから3次元形状データを取得し、3次元形状データをスライスして複数の層のビットマップデータを生成する。これにより、複数の層のビットマップデータがRAM102等に格納され得る。
The bitmap
切り替え部13は、パスデータ作成ソフトの制御に従い、カウンタ131を動作させるとともに、カウンタ131のカウント値に応じて、3以上のパスデータから使用すべきパスデータを切り替える。3以上のパスデータは、予めROM101に格納されパスデータ作成ソフトの指示に応じて読み出されてもよいし、パスデータ作成ソフトの実行に伴ってRAM102上に動的に作成されてもよい。また、カウンタ131は、回路的に実現されてもよいし、RAM102上に展開される機能モジュールとして実現されてもよい。
The switching
3次元パスデータ生成部14は、パスデータ作成ソフトの制御に従い、複数の層のビットマップデータのうち選択されたビットマップデータに対応して、切り替えられたパスデータを積層させる。そして、3次元パスデータ生成部14は、全ての層についてパスデータを積層させて3次元パスデータを生成する。3次元パスデータ生成部14は、3次元パスデータを通信I/F111及び通信媒体2経由で3次元造形装置2へ出力する。
The three-dimensional path
3次元造形装置2は、図6に示すように、機能的に構成される。図6は、3次元造形装置2の機能構成を示すブロック図である。
The three-
3次元造形装置2のCPU250とRAM252(図4参照)は、CPU250がROM251のプログラムをRAM252に読み出し、CPU250がRAM252との間でプログラムを実行することにより、次の機能を発揮する。
The CPU 250 and the RAM 252 (see FIG. 4) of the three-
3次元造形装置2は、造形部20aを有する。造形部20aは、通信I/F253などから造形データ(3次元パスデータ)をRAM252に読み込んで造形データに含まれるコマンド(各層のパスデータ)を順次実行する。造形部20aは、実行したコマンドに基づき、入出力I/F256を介して3次元造形装置2を制御する。
The three-
次に、3次元パスデータの生成処理について図7及び図8を用いて説明する。図7は、3次元パスデータの生成を示す図である。図8は、各層のパスデータにおける交点を示す図である。 Next, three-dimensional path data generation processing will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a diagram illustrating generation of three-dimensional path data. FIG. 8 is a diagram illustrating intersection points in the path data of each layer.
3次元造形装置の造形に用いられる3次元パスデータは、図7に示すように、3以上の層のパスデータを積層することで構成される。図7では、積層方向をZ方向とし、Z方向に垂直な平面内で互いに直交する2方向をX方向及びY方向としている。 The three-dimensional path data used for modeling by the three-dimensional modeling apparatus is configured by stacking path data of three or more layers as shown in FIG. In FIG. 7, the stacking direction is the Z direction, and the two directions orthogonal to each other in a plane perpendicular to the Z direction are the X direction and the Y direction.
3以上の層のパスデータは、それぞれ、制御対象を移動させるべきパスに対応している。3以上の層のパスデータは、互いに異なる方向に延びた直線を基調としている。3以上の層のパスデータが第1のパスデータ、第2のパスデータ、第3のパスデータを含む場合、第1のパスデータは、第1の方向に延びた直線を基調とし、第2のパスデータは、第1の方向に交差する第2の方向に延びた直線を基調とし、第3のパスデータは、第1の方向及び第2の方向に交差する第3の方向に延びた直線を基調とする。 Each of the path data of three or more layers corresponds to a path to which the control target is to be moved. The path data of three or more layers is based on straight lines extending in different directions. When the path data of three or more layers includes first path data, second path data, and third path data, the first path data is based on a straight line extending in the first direction, and the second The path data is based on a straight line extending in the second direction intersecting the first direction, and the third path data is extending in the third direction intersecting the first direction and the second direction. Based on a straight line.
3以上の層のパスデータについて、互いに異なる方向は、180度をパターンの種類数で均等に分割させた角度に対応させることができる。図7の例では、立方体を造形する際の第1層から第4層までをあらわしている。180度を4分割すると、例えば、XY平面内でX軸に対してなす角度に対応する方向として、0度の方向、45度の方向、90度の方向、135度の方向とすることができる。 Regarding the path data of three or more layers, different directions can correspond to angles obtained by equally dividing 180 degrees by the number of types of patterns. In the example of FIG. 7, the first layer to the fourth layer at the time of modeling the cube are shown. When 180 degrees is divided into four, for example, the direction corresponding to the angle formed with respect to the X axis in the XY plane can be a 0 degree direction, a 45 degree direction, a 90 degree direction, and a 135 degree direction. .
1層目のパスデータ301は、左右方向(X方向)の直線を基調としている。図7に太線で示される左右方向の直線基調とは、制御対象を移動させるための主なパスであり、なるべく横方向(X方向)の直線で層を埋めることを示している。この際、できるだけ一筆書きになるよう連続性を上げたパスデータを生成することで、制御対象(例えば、図3に示すノズル215)を移動させる際の造形スピードや強度をさらに向上させる工夫をしても良い。1層目のパスデータ301は、基調となる直線に加えて、X方向及びY方向の補助直線を有する。図7に細い線で示される補助直線は、制御対象を補助的に移動させるためのパスを示す。
The first layer of
2層目のパスデータ302は、1層目から45度回転させた斜め右上方向(X軸に対して45°を成す方向)の直線を基調としている。2層目のパスデータ302において1層目と基調とする直線が延びる方向をずらすことで、複数の層間で同じ方向の強度が弱くなることを防ぐことができる。2層目のパスデータ302は、図7に太線で示されるX軸に対して45度の方向の基調直線と、図7に細い線で示されるX方向の補助直線と、図7に細い線で示されるY方向の補助直線とを有する。
The
3層目のパスデータ303は、2層目からさらに45度回転させた上下方向(Y方向)の直線を基調としている。3層目のパスデータ303において2層目と基調とする直線が延びる方向をずらすことで、複数の層間で同じ方向の強度が弱くなることを防ぐことができる。3層目のパスデータ303は、図7に太線で示されるY方向の基調直線と、図7に細い線で示されるX方向の補助直線と、図7に細い線で示されるY方向の補助直線とを有する。
The
4層目のパスデータ304は、3層目からさらに45度回転させた斜め左上方向(X軸に対して135°を成す方向)の直線を基調としている。4層目のパスデータ304において3層目と基調とする直線が延びる方向をずらすことで、複数の層間で同じ方向の強度が弱くなることを防ぐことができる。4層目のパスデータ304は、図7に太線で示されるX方向に対して135度の方向の基調直線と、図7に細い線で示されるX方向の補助直線と、図7に細い線で示されるY方向の補助直線とを有する。
The fourth-
なお、5以上の層についてパスデータを積層させる場合、図7に示すような順に、パスデータ301〜304の積層を繰り返していけばよい。すなわち、前に層に対して、延びる方向を45度ずつずらした直線基調の層を形成していけばよい。図7に示すように積層され形成された3次元パスデータを用いて3次元造形装置2で造形が行われることにより、上下左右だけでなく斜め方向からの応力にも強い立体造形物を形成し得る。
When the path data is stacked for five or more layers, the
また、複数の層のパスデータ301〜304の積層は、図8に示すように、積層方向(Z方向)から透視した場合の交点が互いに重なるように行うことができる。図8では、図示の簡略化のため、各層のパスデータ301〜304における補助直線の図示を省略し、基調直線を選択的に示している。例えば、図8中の右下の領域に注目すると、パスデータ301の基調直線とパスデータ302の基調直線とパスデータ303の基調直線とパスデータ304の基調直線とは、互いに交点が位置401に重なっているか、あるいは、互いに交点が位置401から所定の範囲内(例えば、図8中における隣接する交点との中点で規定される破線で示す枠内)に収まっている。これにより、層ごとに45度ずらしてパスデータ301〜304を積層させたときに、基調直線が交わる箇所は、真上(Z方向)から見た時に実質的に同一の箇所となる。図8に示すように積層され形成された3次元パスデータを用いて3次元造形装置2で造形が行われることにより、造形方向の交点軸が安定することになり、造形物における造形方向の強度を向上させることができる。
Further, as shown in FIG. 8, the
次に、3次元パスデータの生成処理について図9を用いて説明する。図9は、3次元パスデータの生成処理を示すフローチャートである。 Next, generation processing of three-dimensional path data will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a flowchart showing a process for generating three-dimensional path data.
情報処理装置1は、造形する3Dモデルデータ(3次元形状データ)を3次元造形装置2から通信媒体2経由で取得しパスデータ作成ソフトに読み込む(S1)。情報処理装置1は、3次元形状データに対してZ位置を変えながらX−Y軸方向にスライスしていき、複数の層のビットマップデータを生成する(S2)。
The information processing apparatus 1 acquires 3D model data (three-dimensional shape data) to be modeled from the three-
なお、S3以降で、各層のビットマップデータからパスデータを生成するが、パスデータの種類を管理するために、カウンタを用いて種類を示す番号をカウントする。初期状態において、カウンタには、初期値「1」を設定しておくことができる。例えば、パスデータの種類数が「4」であれば、カウンタの最大値として「4」を設定しておき、カウンタは、最大値の次のカウント値が初期値に戻る循環カウンタとして構成されていてもよい。 In S3 and subsequent steps, path data is generated from the bitmap data of each layer. In order to manage the type of path data, a number indicating the type is counted using a counter. In the initial state, an initial value “1” can be set in the counter. For example, if the number of types of path data is “4”, “4” is set as the maximum value of the counter, and the counter is configured as a circular counter in which the next count value after the maximum value returns to the initial value. May be.
情報処理装置1は、3次元形状データに対してスライスすべき複数の層について、全ての層を処理したか否かを判断する(S3)。例えば複数の層のビットマップデータが下の層から順に処理される場合、情報処理装置1は、処理対象の層が最上の層でなければ、全ての層を処理していないと判断でき、処理対象の層が最上の層であれば、全ての層を処理したと判断できる。 The information processing apparatus 1 determines whether or not all layers have been processed for a plurality of layers to be sliced with respect to the three-dimensional shape data (S3). For example, when bitmap data of a plurality of layers are processed in order from the lower layer, the information processing apparatus 1 can determine that all layers are not processed unless the processing target layer is the uppermost layer. If the target layer is the top layer, it can be determined that all layers have been processed.
情報処理装置1は、全ての層を処理していない場合(S3でNO)、複数の層における未処理の層のうち一番下の層のビットマップデータを選択する(S4)。初回であれば、最下層のビットマップデータを選択することになり、2回目以降であれば、1つ上の層のビットマップデータを選択することになる。情報処理装置1は、カウンタの値を確認し(S5)、S4で選択されたビットマップデータに対応して切り替えられたパスデータを生成し(S6)、その後、カウンタの値をインクリメントする(S7)。 When all the layers are not processed (NO in S3), the information processing apparatus 1 selects the bitmap data of the lowest layer among the unprocessed layers in the plurality of layers (S4). If it is the first time, the lowermost bit map data is selected, and if it is the second time or later, the bit map data of the upper layer is selected. The information processing apparatus 1 confirms the value of the counter (S5), generates path data switched corresponding to the bitmap data selected in S4 (S6), and then increments the value of the counter (S7). ).
具体的には、カウンタの値=「1」である場合(S5で値=「1」)、情報処理装置1は、左右方向(X方向)の直線基調のパスデータを生成し(S61)、その後、カウンタの値を「2」にし(S71)、処理をS3に戻す。 Specifically, when the value of the counter = “1” (the value = “1” in S5), the information processing apparatus 1 generates straight-line path data in the horizontal direction (X direction) (S61), Thereafter, the value of the counter is set to “2” (S71), and the process returns to S3.
カウンタの値=「2」である場合(S5で値=「2」)、情報処理装置1は、斜め右上方向(X軸に対して45度の方向)の直線基調のパスデータを生成し(S62)、その後、カウンタの値を「3」にし(S72)、処理をS3に戻す。 When the value of the counter = “2” (value = “2” in S5), the information processing apparatus 1 generates linear-based path data in a diagonal upper right direction (direction of 45 degrees with respect to the X axis) ( After that, the value of the counter is set to “3” (S72), and the process returns to S3.
カウンタの値=「3」である場合(S5で値=「3」)、情報処理装置1は、上下方向(Y方向)の直線基調のパスデータを生成し(S63)、その後、カウンタの値を「4」にし(S73)、処理をS3に戻す。 If the value of the counter = “3” (value = “3” in S5), the information processing apparatus 1 generates straight-line path data in the vertical direction (Y direction) (S63), and then the value of the counter Is set to “4” (S73), and the process returns to S3.
カウンタの値=「4」である場合(S5で値=「4」)、情報処理装置1は、斜め左上方向(X軸に対して135度の方向)の直線基調のパスデータを生成し(S64)、その後、カウンタの値を「1」にし(S74)、処理をS3に戻す。 When the value of the counter = “4” (the value = “4” in S5), the information processing apparatus 1 generates linear-based path data in a diagonally upper left direction (direction of 135 degrees with respect to the X axis) ( Thereafter, the value of the counter is set to “1” (S74), and the process returns to S3.
情報処理装置1は、全ての層を処理した場合(S3でYES)、処理を終了する。 When all the layers have been processed (YES in S3), the information processing apparatus 1 ends the processing.
なお、図9では、3Dモデル(3次元形状)の基本的なパスデータの生成について記載しているが、必要に応じて、ラフトやサポート材用のパスデータの生成や、造形における各種設定が行われてもよい。 Note that FIG. 9 describes generation of basic path data of a 3D model (three-dimensional shape). However, generation of path data for rafts and support materials and various settings in modeling can be performed as necessary. It may be done.
以上のように、実施形態では、3次元造形システムにおいて、互いに異なる方向に延びた直線を基調とする3以上のパスデータから使用すべきパスデータを切り替えながら、3次元形状の複数の層に対応した3次元パスデータを生成する。これにより、3次元パスデータを用いた立体造形において、機械的強度を向上と造形精度・造形スピードの向上とを両立させることができる。 As described above, in the embodiment, the three-dimensional modeling system supports a plurality of layers of a three-dimensional shape while switching path data to be used from three or more path data based on straight lines extending in different directions. The generated three-dimensional path data is generated. Thereby, in three-dimensional modeling using three-dimensional path data, it is possible to achieve both improvement in mechanical strength and improvement in modeling accuracy and modeling speed.
なお、実施形態では、3次元パスデータの生成処理を情報処理装置1で行う場合が例示されているが、図10に示すように、3次元造形装置2aが3次元パスデータの生成処理を行うように構成されていてもよい。図10は、実施形態の変形例における3次元造形装置2aの機能構成を示す図である。 Note that, in the embodiment, the case where the information processing apparatus 1 performs the three-dimensional path data generation process is illustrated, but as illustrated in FIG. 10, the three-dimensional modeling apparatus 2 a performs the three-dimensional path data generation process. It may be configured as follows. FIG. 10 is a diagram illustrating a functional configuration of the three-dimensional modeling apparatus 2a according to the modified example of the embodiment.
すなわち、3次元造形装置2aは、読み込み部11a、ビットマップデータ生成部12a、切り替え部13a、及び3次元パスデータ生成部14aをさらに有する。切り替え部13aは、カウンタ131aを含む。
That is, the three-dimensional modeling apparatus 2a further includes a reading unit 11a, a bitmap data generation unit 12a, a switching unit 13a, and a three-dimensional path data generation unit 14a. The switching unit 13a includes a
読み込み部11aは、所定のユーザインタフェースからパスデータ作成ソフトの起動指示などを受け付け、パスデータ作成ソフトを起動させる。読み込み部11aは、パスデータ作成ソフトの制御に従い、造形部20aから受けた3次元形状データをパスデータ作成ソフトに読み込む。これにより、3次元形状データがRAM252等(図4参照)に格納され得る。
The reading unit 11a receives a path data creation software activation instruction or the like from a predetermined user interface, and activates the path data creation software. The reading unit 11a reads the three-dimensional shape data received from the
ビットマップデータ生成部12aは、パスデータ作成ソフトの制御に従い、パスデータ作成ソフトから3次元形状データを取得し、3次元形状データをスライスして複数の層のビットマップデータを生成する。これにより、複数の層のビットマップデータがRAM252等に格納され得る。
The bitmap data generation unit 12a acquires 3D shape data from the path data creation software according to the control of the path data creation software, and slices the 3D shape data to generate bitmap data of a plurality of layers. Thereby, bitmap data of a plurality of layers can be stored in the
切り替え部13aは、パスデータ作成ソフトの制御に従い、カウンタ131aを動作させるとともに、カウンタ131aのカウント値に応じて、3以上のパスデータから使用すべきパスデータを切り替える。3以上のパスデータは、予めROM251に格納されパスデータ作成ソフトの指示に応じて読み出されてもよいし、パスデータ作成ソフトの実行に伴ってRAM252上に動的に作成されてもよい。また、カウンタ131aは、回路的に実現されてもよいし、RAM252上に展開される機能モジュールとして実現されてもよい。
The switching unit 13a operates the
3次元パスデータ生成部14aは、パスデータ作成ソフトの制御に従い、複数の層のビットマップデータのうち選択されたビットマップデータに対応して、切り替えられたパスデータを積層させる。そして、3次元パスデータ生成部14aは、全ての層についてパスデータを積層させて3次元パスデータを生成する。3次元パスデータ生成部14aは、3次元パスデータを造形部20aへ出力する。
The three-dimensional path data generation unit 14a stacks the switched path data in accordance with the selected bitmap data among the bitmap data of the plurality of layers according to the control of the path data creation software. Then, the three-dimensional path data generation unit 14a generates three-dimensional path data by stacking path data for all layers. The three-dimensional path data generation unit 14a outputs the three-dimensional path data to the
このような構成によっても、互いに異なる方向に延びた直線を基調とする3以上のパスデータから使用すべきパスデータを切り替えながら、3次元形状の複数の層に対応した3次元パスデータを生成できる。これにより、3次元パスデータを用いた立体造形において、機械的強度を向上と造形精度・造形スピードの向上とを両立させることができる。 Even with such a configuration, it is possible to generate three-dimensional path data corresponding to a plurality of layers having a three-dimensional shape while switching path data to be used from three or more path data based on straight lines extending in different directions. . Thereby, in three-dimensional modeling using three-dimensional path data, it is possible to achieve both improvement in mechanical strength and improvement in modeling accuracy and modeling speed.
1 情報処理装置
2,2a 3次元造形装置
3 通信媒体
4 3次元造形システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
前記読み込まれた3次元形状データに基づき、複数の層のビットマップデータを生成する手段と、
制御対象を移動させるべきパスにそれぞれ対応し互いに異なる方向に延びた直線を基調とする3以上のパスデータから使用すべきパスデータを切り替える手段と、
前記複数の層のビットマップデータのうち選択されたビットマップデータに対応して前記切り替えられたパスデータを積層させて3次元パスデータを生成する手段と、
をコンピュータに実現させる
ことを特徴とするプログラム。 Means for reading three-dimensional shape data;
Means for generating bitmap data of a plurality of layers based on the read three-dimensional shape data;
Means for switching path data to be used from three or more path data based on straight lines extending in different directions corresponding to the paths to be moved;
Means for generating three-dimensional path data by stacking the switched path data corresponding to bitmap data selected from the plurality of layers of bitmap data;
A program characterized by causing a computer to realize.
第1の方向に延びた直線を基調とする第1のパスデータと、
前記第1の方向に交差する第2の方向に延びた直線を基調とする第2のパスデータと、
前記第1の方向及び前記第2の方向に交差する第3の方向に延びた直線を基調とする第3のパスデータと、
を含む
ことを特徴とする請求項1に記載のプログラム。 The three or more path data are:
First path data based on a straight line extending in the first direction;
Second path data based on a straight line extending in a second direction intersecting the first direction;
Third path data based on a straight line extending in a third direction intersecting the first direction and the second direction;
The program according to claim 1, comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載のプログラム。 2. The program according to claim 1, wherein the different directions correspond to angles obtained by equally dividing 180 degrees by the number of types of patterns.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のプログラム。 4. The program according to claim 1, wherein the three or more pieces of path data overlap each other when seen through from the stacking direction. 5.
前記読み込まれた3次元形状データに基づき、複数の層のビットマップデータを生成する手段と、
制御対象を移動させるべきパスにそれぞれ対応し互いに異なる方向に延びた直線を基調とする3以上のパスデータから使用すべきパスデータを切り替える手段と、
前記複数の層のビットマップデータのうち選択されたビットマップデータに対応して前記切り替えられたパスデータを積層させて3次元パスデータを生成する手段と、
を備えたことを特徴とする3次元造形装置。 Means for reading three-dimensional shape data;
Means for generating bitmap data of a plurality of layers based on the read three-dimensional shape data;
Means for switching path data to be used from three or more path data based on straight lines extending in different directions corresponding to the paths to be moved;
Means for generating three-dimensional path data by stacking the switched path data corresponding to bitmap data selected from the plurality of layers of bitmap data;
A three-dimensional modeling apparatus comprising:
前記3次元造形装置と通信可能である情報処理装置と、
を備え、
前記情報処理装置は、
3次元形状データを読み込む手段と、
前記読み込まれた3次元形状データに基づき、複数の層のビットマップデータを生成する手段と、
制御対象を移動させるべきパスにそれぞれ対応し互いに異なる方向に延びた直線を基調とする3以上のパスデータから使用すべきパスデータを切り替える手段と、
前記複数の層のビットマップデータのうち選択されたビットマップデータに対応して前記切り替えられたパスデータを積層させて3次元パスデータを生成する手段と、
を有する
ことを特徴とする3次元造形システム。 A three-dimensional modeling apparatus;
An information processing apparatus capable of communicating with the three-dimensional modeling apparatus;
With
The information processing apparatus includes:
Means for reading three-dimensional shape data;
Means for generating bitmap data of a plurality of layers based on the read three-dimensional shape data;
Means for switching path data to be used from three or more path data based on straight lines extending in different directions corresponding to the paths to be moved;
Means for generating three-dimensional path data by stacking the switched path data corresponding to bitmap data selected from the plurality of layers of bitmap data;
A three-dimensional modeling system characterized by comprising:
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Citations (2)
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---|---|---|---|---|
JP2016155367A (en) * | 2015-02-19 | 2016-09-01 | 株式会社リコー | Three-dimensional molding method, program, and apparatus |
WO2017181060A1 (en) * | 2016-04-14 | 2017-10-19 | Branch Technology, Inc. | Cellular fabrication and apparatus for additive manufacturing |
-
2018
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016155367A (en) * | 2015-02-19 | 2016-09-01 | 株式会社リコー | Three-dimensional molding method, program, and apparatus |
WO2017181060A1 (en) * | 2016-04-14 | 2017-10-19 | Branch Technology, Inc. | Cellular fabrication and apparatus for additive manufacturing |
JP2019513600A (en) * | 2016-04-14 | 2019-05-30 | ブランチ・テクノロジー・インコーポレイテッドBranch Technology, Inc. | Equipment for porous and additive production |
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