JP2020075450A - 三次元形状データの生成装置、三次元造形装置、及び三次元形状データの生成プログラム - Google Patents

三次元形状データの生成装置、三次元造形装置、及び三次元形状データの生成プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】ユーザーの操作によってボクセルの１つ１つに属性を設定する場合と比較して、効率良くボクセルの属性を設定することができる。【解決手段】三次元形状データの生成装置は、三次元形状が複数のボクセルで表された三次元形状データを取得する取得部５０と、ボクセルに設定する属性の属性パターンを受け付ける属性パターン受付部５４と、属性パターンに従って属性を三次元形状に設定する場合の設定条件を受け付ける設定条件受付部５６と、設定条件に従って、属性パターンで表される属性を複数のボクセルの少なくとも一部のボクセルに設定する属性設定部５２と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、三次元形状データの生成装置、三次元造形装置、及び三次元形状データの生成プログラムに関する。
特許文献１には、造形対象の立体物、及び、該立体物を支持する支持部を構成するドットを形成するためのドット形成部と、形成されるドットによる前記立体物及び前記支持部の造形を制御する制御部と、を備える立体物造形装置であって、前記制御部は、前記支持部において、該支持部を表現するボクセル集合に含まれるボクセルにおけるドットの形成率を表す入力値とディザマスクとに基づいて、前記立体物を支持する支持構造が形成されるようにドットを前記ボクセル集合に配置する、立体物造形装置が開示されている。
特許文献２には、液体を吐出可能なヘッドユニットと、前記ヘッドユニットから吐出された液体を硬化させてドットを形成する硬化ユニットと、造形すべき立体物の形状をボクセル集合で表し、当該ボクセル集合のうち、決定部がドットを形成する対象として決定したボクセルにドットを形成することで、ドットの集合体として前記立体物が造形されるように前記ヘッドユニットの動作を制御する造形制御部と、を備え、前記決定部は、前記ボクセル集合のうち前記立体物の内部に位置するボクセルにおけるドットの形成率に応じた値である形成指標値と、ディザマスクの有する閾値との比較結果に応じて、ドットを形成する対象のボクセルを決定する、ことを特徴とする立体物造形装置が開示されている。
特許文献３には、第１の造形物の形状を規定する第１の３次元データを用いて出力装置が出力した第１の造形物の形状を測定した測定結果を受け付ける測定結果受付部と、前記測定結果受付部が受け付けた測定結果の第１の３次元データが規定する形状からの誤差に基づいて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が算出した補正用データを用いて、第２の造形物の形状を規定する第２の３次元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が開示されている。
特開２０１７−１０９４２７号公報 特開２０１７−３０１７７号公報 特開２０１８−１７２５号公報
三次元形状を表す複数のボクセルの１つ１つに対して材料等の属性を設定する場合に、簡単に属性を設定する手段が無かった。このため、大量のボクセルの集合からなる三次元形状について、ユーザーの操作によってボクセルの１つ１つに属性を設定する必要があり非効率であった。
本発明は、ユーザーの操作によってボクセルの１つ１つに属性を設定する場合と比較して、効率良くボクセルの属性を設定することができる三次元形状データの生成装置、三次元造形装置、及び三次元形状データの生成プログラムを提供することを目的とする。
第１態様に係る三次元形状データの生成装置は、三次元形状が複数のボクセルで表された三次元形状データを取得する取得部と、前記ボクセルに設定する属性の属性パターンを受け付ける属性パターン受付部と、前記属性パターンに従って前記属性を前記三次元形状に設定する場合の設定条件を受け付ける設定条件受付部と、前記設定条件に従って、前記属性パターンで表される属性を前記複数のボクセルの少なくとも一部のボクセルに設定する属性設定部と、を備える。
第２態様に係る三次元形状データの生成装置は、第１態様に係る三次元形状データの生成装置において、前記三次元形状に対する前記属性パターンの初期位置を設定する初期位置設定部を備える。
第３態様に係る三次元形状データの生成装置は、第２態様に係る三次元形状データの生成装置において、前記初期位置設定部は、予め定めた条件を満足するように前記初期位置を設定する。
第４態様に係る三次元形状データの生成装置は、第２態様に係る三次元形状データの生成装置において、前記初期位置設定部は、ユーザーの指示により前記初期位置を設定する。
第５態様に係る三次元形状データの生成装置は、第１〜第４態様の何れかの態様に係る三次元形状データの生成装置において、前記属性パターンを編集する編集処理として、移動、回転、拡大、及び縮小のうち少なくとも１つの編集処理を受け付ける編集処理受付部を備える。
第６態様に係る三次元形状データの生成装置は、第１〜第５態様の何れかの態様に係る三次元形状データの生成装置において、前記属性設定部は、前記属性パターンの解像度と前記ボクセルの解像度とが異なる場合に、前記属性パターンの解像度及び前記ボクセルの解像度が一致するように、前記属性パターンの解像度及び前記ボクセルの解像度の少なくとも一方の解像度を変換する。
第７態様に係る三次元形状データの生成装置は、第１〜第６態様の何れかの態様に係る三次元形状データの生成装置において、前記属性パターン受付部は、複数の属性パターンを受け付ける。
第８態様に係る三次元形状データの生成装置は、第７態様に係る三次元形状データの生成装置において、前記属性設定部は、隣接する属性パターン間の属性については、前記属性パターン間で徐々に属性が変化するように設定する。
第９態様に係る三次元形状データの生成装置は、第７態様又は第８態様に係る三次元形状データの生成装置において、前記属性設定部は、前記複数の属性パターンのサイズ及び解像度の少なくとも一方が異なる場合、前記複数の属性パターンのサイズ及び解像度の少なくとも一方が一致するように、前記複数の属性パターンのサイズ及び解像度の少なくとも一方を変換する。
第１０態様に係る三次元形状データの生成装置は、第１〜第９態様の何れかの態様に係る三次元形状データの生成装置において、前記属性設定部は、前記属性パターンに対して前記三次元形状がはみ出す部分については、前記属性を設定しない。
第１１態様に係る三次元形状データの生成装置は、第１〜第９態様の何れかの態様に係る三次元形状データの生成装置において、前記属性設定部は、前記三次元形状に対して前記属性パターンがはみ出す部分については、前記属性を設定しない又は予め定めた値を設定する。
第１２態様に係る三次元形状データの生成装置は、第１〜第１１態様の何れかの態様に係る三次元形状データの生成装置において、前記属性パターンは、二次元形状データを表す複数の要素を含み、前記属性設定部は、前記複数の要素の各々を前記属性として、前記複数のボクセルの少なくとも一部のボクセルに設定する。
第１３態様に係る三次元形状データの生成装置は、第１２態様に係る三次元形状データの生成装置において、前記属性設定部は、前記三次元形状データと前記二次元形状データとの位置関係を定める指示に従って、前記三次元形状データのボクセルに対応する位置にある前記二次元形状データの要素を前記属性として設定する。
第１４態様に係る三次元形状データの生成装置は、第１２態様又は第１３態様に係る三次元形状データの生成装置において、前記属性設定部は、前記三次元形状データの複数のボクセルに、二次元に配置された前記要素を複製することで前記属性を各々設定する。
第１５態様に係る三次元造形装置は、第１〜第１４態様の何れかの態様に係る三次元形状データの生成装置により生成された三次元形状データに基づいて三次元形状を造形する造形部を備える。
第１６態様に係る三次元形状データの生成プログラムは、コンピュータを、第１〜第１４態様の何れかの態様に係る三次元形状データの生成装置の各部として機能させるためのプログラムである。
第１、第１５、第１６態様によれば、ユーザーの操作によってボクセルの１つ１つに属性を設定する場合と比較して、効率良くボクセルの属性を設定することができる、という効果を有する。
第２態様によれば、三次元形状に対する属性パターンの初期位置が固定の場合と比較して、属性の設定の自由度を高めることができる、という効果を有する。
第３態様によれば、ユーザーの指示により属性パターンの初期位置を設定する場合と比較して、初期位置を設定する手間を省くことができる、という効果を有する。
第４態様によれば、自動で属性パターンの初期位置を設定する場合と比較して、任意の位置に属性パターンの初期位置を設定することができる、という効果を有する。
第５態様によれば、属性パターンを編集できない場合と比較して、属性の設定の自由度が高まる、という効果を有する。
第６態様によれば、属性パターンの解像度とボクセルの解像度とが異なる場合でも解像度を変換しない場合と比較して、属性をスムーズに設定することができる、という効果を有する。
第７態様によれば、受け付ける属性パターンが１つのみの場合と比較して、属性の設定の自由度を高めることができる、という効果を有する。
第８態様によれば、急激に属性が変化するのを抑制することができる、という効果を有する。
第９態様によれば、複数の属性パターンのサイズ及び解像度の少なくとも一方が異なる場合でも、複数の属性パターンのサイズ及び解像度の少なくとも一方を変換しない場合と比較して、属性をスムーズに設定することができる、という効果を有する。
第１０態様によれば、属性パターンが存在する領域にのみ属性を設定することができるという効果を有する。
第１１態様によれば、三次元形状に対して属性パターンがはみ出す部分について余計な属性が設定されてしまうのを防ぐことができる、という効果を有する。
第１２態様によれば、二次元形状データ以外のデータを用いて属性を設定する場合と比較して、容易に属性を設定することができる、という効果を有する。
第１３態様によれば、三次元形状データと二次元形状データとの位置関係が固定の場合と比較して、属性の設定の自由度を高めることができる、という効果を有する。
第１４態様によれば、二次元に配置された要素を複製せずに属性を設定する場合と比較して、容易に属性を設定することができる、という効果を有する。
三次元造形システムの構成図である。 三次元形状データの生成装置の構成図である。 三次元形状データの生成装置の機能構成を示すブロック図である。 ボクセルデータで表された三次元形状の一例を示す図である。 三次元造形装置の構成図である。 三次元形状データの生成プログラムによる処理の流れを示すフローチャートである。 三次元形状の一例を示す図である。 属性登録画面の一例を示す図である。 属性パターンとしての画像の一例を示す図である。 画像の初期位置の設定について説明するための図である。 解像度の変換について説明するための図である。 編集処理の一例について説明するための図である。 編集処理の一例について説明するための図である。 属性の設定について説明するための図である。 属性パターンとしての画像の一例を示す図である。 属性の設定について説明するための図である。 属性の設定について説明するための図である。 複数の属性パターンを受け付けた場合について説明するための図である。 複数の属性パターンを受け付けた場合について説明するための図である。 複数の属性パターンを受け付けた場合について説明するための図である。 複数の属性パターンを受け付けた場合について説明するための図である。 属性パターンが三次元の画像の場合について説明するための図である。 属性パターンが三次元の画像の場合について説明するための図である。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態例を詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る三次元造形システム１の構成図である。図１に示すように、三次元造形システム１は、三次元形状データの生成装置１０及び三次元造形装置１００を備える。
次に、図２を参照して、本実施形態に係る三次元形状データの生成装置１０の構成について説明する。
生成装置１０は、例えばパーソナルコンピュータ等で構成され、コントローラ１２を備える。コントローラ１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２Ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２Ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２Ｃ、不揮発性メモリ１２Ｄ、及び入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）１２Ｅを備える。そして、ＣＰＵ１２Ａ、ＲＯＭ１２Ｂ、ＲＡＭ１２Ｃ、不揮発性メモリ１２Ｄ、及びＩ／Ｏ１２Ｅがバス１２Ｆを介して各々接続されている。
また、Ｉ／Ｏ１２Ｅには、操作部１４、表示部１６、通信部１８、及び記憶部２０が接続されている。
操作部１４は、例えばマウス及びキーボードを含んで構成される。
表示部１６は、例えば液晶ディスプレイ等で構成される。
通信部１８は、三次元造形装置１００等の外部装置とデータ通信を行うためのインターフェースである。
記憶部２０は、ハードディスク等の不揮発性の記憶装置で構成され、後述する三次元形状データの生成プログラム、三次元形状データ（ボクセルデータ）、及び後述する三次元閾値マトリクス等を記憶する。ＣＰＵ１２Ａは、記憶部２０に記憶された三次元形状データの生成プログラムを読み込んで実行する。
次に、ＣＰＵ１２Ａの機能構成について説明する。
図３に示すように、ＣＰＵ１２Ａは、機能的には、取得部５０、属性パターン受付部５２、設定条件受付部５４、属性設定部５６、初期位置設定部５８、及び編集処理受付部６０を備える。
取得部５０は、三次元形状を複数のボクセルで表された三次元形状データを記憶部２０から読み出すことにより取得する。
属性パターン受付部５２は、ボクセルに設定する属性の属性パターンを受け付ける。属性は、ボクセルの有無、色、強度、及び材料比等のボクセルの性質を表す属性を少なくとも１つ含むが、属性の種類はこれらに限られるものではない。
設定条件受付部５４は、属性パターン受付部５２が受け付けた属性パターンに従って属性を三次元形状に設定する場合の設定条件を受け付ける。本実施形態では、設定条件の一例として投影線を受け付ける場合について説明する。
属性設定部５６は、設定条件受付部５４が受け付けた設定条件に従って、属性パターンで表される属性を複数のボクセルの少なくとも一部のボクセルに設定する。
初期位置設定部５８は、三次元形状に対する属性パターンの初期位置を設定する。例えば、ユーザーの指示により初期位置を設定してもよいし、予め定めた条件を満足するように初期位置を自動で設定してもよい。
編集処理受付部６０は、属性パターンを編集する編集処理として、移動、回転、拡大、及び縮小のうち少なくとも１つの編集処理を受け付ける。
図４には、三次元形状をボクセルの集合で表した三次元形状データ（ボクセルデータ）によって表された三次元形状３２を示した。図４に示すように、三次元形状３２は、複数のボクセル３４で構成される。
ここで、ボクセル３４は、三次元形状３２の基本要素であり、例えば直方体が用いられるが、直方体に限らず、球又は円柱等を用いてもよい。ボクセル３４を積み上げることで所望の三次元形状が表現される。
三次元形状を造形する三次元造形法としては、例えば熱可塑性樹脂を溶かし積層させることで三次元形状を造形する熱溶解積層法（FDM:Fused Deposition Modeling）、粉末状の金属材料にレーザービームを照射し、焼結することで三次元形状を造形するレーザー焼結法（ＳＬＳ法：Selective Laser Sintering）等が適用されるが、他の三次元造形法を用いても良い。本実施形態では、熱溶解積層法を用いて三次元形状を造形する場合について説明する。
次に、三次元形状データの生成装置１０により生成された三次元形状データを用いて三次元形状を造形する三次元造形装置について説明する。
図５には、本実施の形態に係る三次元造形装置１００の構成を示した。三次元造形装置１００は、熱溶解積層法により三次元形状を造形する装置である。
図５に示すように、三次元造形装置１００は、吐出ヘッド１０２、吐出ヘッド駆動部１０４、造形台１０６、造形台駆動部１０８、取得部１１０、及び制御部１１２を備える。なお、吐出ヘッド１０２、吐出ヘッド駆動部１０４、造形台１０６、及び造形台駆動部１０８は造形部の一例である。
吐出ヘッド１０２は、三次元形状４０を造形するための造形材料を吐出する造形材吐出ヘッドと、サポート材を吐出するサポート材吐出ヘッドと、を含む。サポート材は、三次元形状のオーバーハング部分（「張り出し部分」ともいう）を、造形が完了するまで支持する用途で用いられ、造形完了後に除去される。
吐出ヘッド１０２は、吐出ヘッド駆動部１０４によって駆動され、ＸＹ平面上を二次元に走査される。また、造形材吐出ヘッドは、複数種類の属性（例えば色）の造形材料に対応して複数の吐出ヘッドを備える場合がある。
造形台１０６は、造形台駆動部１０８によって駆動され、Ｚ軸方向に昇降される。
取得部１１０は、三次元形状データの生成装置１０が生成した三次元形状データ及びサポート材データを取得する。
制御部１１２は、取得部１１０が取得した三次元形状データに従って造形材料が吐出されると共に、サポート材データに従ってサポート材が吐出されるように、吐出ヘッド駆動部１０４を駆動して吐出ヘッド１０２を二次元に走査させると共に、吐出ヘッド１０２による造形材料及びサポート材の吐出を制御する。
また、制御部１１２は、各層の造形が終了する毎に、造形台駆動部１０８を駆動して造形台１０６を予め定めた積層間隔分降下させる。これにより、三次元形状データに基づく三次元形状が造形される。
次に、図６を参照して、本実施の形態に係る生成装置１０の作用を説明する。ＣＰＵ１２Ａにより三次元形状データの生成プログラムを実行させることで、図６に示す生成処理が実行される。なお、図６に示す生成処理は、例えば、ユーザーの操作により生成プログラムの実行が指示された場合に実行される。また、本実施形態では、サポート材データの生成処理については説明を省略する。
ステップＳ１００では、造形対象の三次元形状に対応するボクセルデータを受け付ける。例えばユーザーの操作によりボクセルデータを受け付ける受付画面を表示部１６に表示させ、ユーザーが指定したボクセルデータを受け付ける。
ステップＳ１０２では、ステップＳ１００で受け付けたボクセルデータを例えば記憶部２０から読み出すことにより取得する。なお、通信部１８を介して外部装置からボクセルデータを通信により取得してもよい。
ステップＳ１０４では、ステップＳ１０２で取得したボクセルデータから三次元形状の表示データを生成し、表示部１６に表示させる。本実施形態では、三次元形状が一例として図７に示す円柱状の三次元形状６８である場合について説明する。また、例えば図８に示すような属性登録画面７１も表示部１６に表示させる。例えば三次元形状６８を表示部１６の左側に、属性登録画面７１を表示部１６の右側に表示させる。
図８に示すように、属性登録画面７１は、属性名を入力するための属性名入力欄７２、画像データを指定するための画像指定ボタン７４、ＣＳＶ（Ｃｏｍｍａ Ｓｅｐａｒａｔｅｄ Ｖａｌｕｅ）データを指定するためのＣＳＶ指定ボタン７６、投影線を指定するための投影線指定ボタン７８、画像ファイル又はＣＳＶファイルで表される属性パターンを編集する場合の編集パラメータを入力するための編集パラメータ入力欄８０、属性の登録処理の実行を指示するための実行ボタン８２、及び属性の登録処理を取り消すためのキャンセルボタン８４を含んで構成される。
編集パラメータ入力欄８０は、属性パターンの縦方向、横方向、及び高さ方向、すなわちＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向の移動量を各々入力するための入力欄８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃ、属性パターンの回転角度を入力するための入力欄８０Ｄ、属性パターンの縦方向及び横方向、すなわちＸ軸方向及びＹ軸方向の倍率を入力するための入力欄８０Ｅ、８０Ｆを含む。
ユーザーは、属性名入力欄７２には、任意の属性名を入力する。
属性パターンは、二次元形状データを表す複数の要素を含む。本実施形態では、一例として属性パターンが画像データ及びＣＳＶデータである場合について説明する。属性パターンが画像データの場合は、要素は各画素の画素値であり、属性パターンがＣＳＶデータの場合は、要素はカンマで区切られた各値である。ＣＳＶデータは、複数の値がカンマで区切られたデータである。
ステップＳ１０６では、属性パターンが指定されたか否かを判定する。すなわち、ユーザーの操作によって画像指定ボタン７４及びＣＳＶ指定ボタン７６の何れかが選択されたか否かを判定する。そして、画像指定ボタン７４及びＣＳＶ指定ボタン７６の何れかが選択された場合はステップＳ１０８へ移行し、画像指定ボタン７４及びＣＳＶ指定ボタン７６の何れのボタンも選択されていない場合はステップＳ１３０へ移行する。
ステップＳ１０８では、ステップＳ１０６で選択されたボタンに対応した属性パターンを受け付ける。具体的には、ユーザーが画像指定ボタン７４をクリックすると、記憶部２０に記憶された画像データの一覧を表示した一覧画面が表示部１６に表示される。ユーザーが一覧画面から所望の画像データを選択すると、選択された画像データが記憶部２０から読み出される。
一方、ユーザーがＣＳＶ指定ボタン７６をクリックすると、記憶部２０に記憶されたＣＳＶデータの一覧を表示した一覧画面が表示部１６に表示される。ユーザーが一覧画面から所望のＣＳＶデータを選択すると、選択されたＣＳＶデータが記憶部２０から読み出される。
本実施形態では、ステップＳ１０８で受け付けた属性パターンが、一例として図９に示すような画像８５である場合について説明する。
ステップＳ１０９では、ステップＳ１０８で受け付けた属性パターンを表示部１６に表示させる。例えば図１０に示すように、既に表示されている三次元形状６８に対して予め定めた初期位置、例えば画面中央にステップＳ１０８で受け付けた属性パターンとしての画像８５を表示させる。
ステップＳ１１０では、ステップＳ１０８で受け付けた属性パターンの解像度と、ステップＳ１０２で取得したボクセルデータにおけるボクセルの解像度と、の少なくとも一方の解像度の変換が必要か否かを判定する。なお、解像度の情報は画像データ及びＣＳＶデータの何れにも含まれているものとする。
具体的には、まずユーザーによって解像度が指定されたか否かを判定する。ユーザーは、図示は省略するが、解像度を指定するための指定画面において、ステップＳ１０８で受け付けた属性パターンの解像度と、ステップＳ１０２で取得したボクセルデータにおけるボクセルの解像度と、の何れの解像度とも異なる第３の解像度を指定することが可能である。
そして、ユーザーによって解像度が指定された場合は、ステップＳ１１２へ移行する。一方、ユーザーによって解像度が指定されていない場合は、ステップＳ１０８で受け付けた属性パターンの解像度とステップＳ１０２で取得したボクセルデータにおけるボクセルの解像度とが異なるか否かを判定する。そして、両者の解像度が異なる場合はステップＳ１１２へ移行し、両者の解像度が同一の場合はステップＳ１３０へ移行する。
ステップＳ１１２では、属性パターンの解像度及びボクセルの解像度が一致するように、属性パターンの解像度及びボクセルの解像度の少なくとも一方の解像度を変換する。ここで、ユーザーにより解像度が指定されず、ステップＳ１０８で受け付けた属性パターンの解像度とステップＳ１０２で取得したボクセルデータにおけるボクセルの解像度とが異なる場合について考える。具体的には、例えば図１１に示すように、画像８５を構成する画素８５Ａの画素ピッチ、すなわち解像度が、三次元形状６８を表すボクセル６８Ａのボクセルピッチ、すなわち解像度の１／２である場合について考える。この場合、例えば画像８５の解像度が２倍となるように解像度を変換する、すなわち画素８５Ａの画素ピッチを１／２にすることで画像８５の解像度とボクセルの解像度を一致させる。なお、ボクセル６８Ａの解像度が１／２となるように解像度を変換する、すなわちボクセルピッチを２倍にすることで画像８５の解像度とボクセル６８Ａの解像度を一致させてもよい。また、画像８５の解像度及びボクセルの解像度の何れの解像度とも異なる第３の解像度が指定された場合は、指定された解像度に一致するように、画像８５の解像度及びボクセルの解像度の両方を変換する。
ステップＳ１１４では、設定条件として投影線が指定されたか否かを判定する。すなわち、ユーザーの操作によって投影線指定ボタン７８が選択されたか否かを判定する。そして、投影線指定ボタン７８が選択された場合はステップＳ１１６へ移行し、投影線指定ボタン７８が選択されていない場合はステップＳ１３０へ移行する。
ステップＳ１１６では、三次元形状６８が表示された状態においてユーザーの操作により指定された投影線を受け付ける。例えば図１０に示すように、ユーザーは、操作部１４のマウス等を操作して属性を設定すべき方向を示す線である投影線８６を指定する。具体的には、投影線の方向及び長さを指定する。図１０の例では、投影線８６はＺ軸方向と平行に設定され、三次元形状６８の上面６８Ｚ１から下面６８Ｚ２まで突き抜ける長さの投影線８６を指定した場合を示した。なお、投影線８６の長さはこれに限らず、属性を設定したい領域の大きさに合わせて設定すればよい。
なお、図１０に示すように、三次元形状６８を包含するバウンディングボックス８８を設定し、設定したバウンディングボックス８８の上面と下面を結ぶ線を投影線として設定してもよい。
また、投影線は、直線に限らず曲線でもよく、折れ曲がった線でもよい。投影線のように連続した線ではなく、不連続の線でもよい。
ステップＳ１１８では、属性パターンを編集する編集処理として、移動、回転、拡大、及び縮小のうち少なくとも１つの編集処理が指示されたか否かを判定する。そして、編集処理が指示された場合はステップＳ１２０へ移行し、編集処理が指示されていない場合はステップＳ１２２へ移行する。
ステップＳ１２０では、ユーザーの操作により指示された編集処理を受け付ける。ユーザーは、操作部１４を操作することにより、移動、回転、拡大、及び縮小のうち少なくとも１つの編集処理を指示する。例えば画像８５を図１０の位置から図１２に示すように矢印Ａ方向に移動させたり、画像８５を図１０の位置から図１３に示すように矢印Ｂ方向に回転させたり、画像８５を図１０のサイズから図１４に示すサイズに縮小したりする指示が可能である。
編集処理の指示は、操作部１４のマウス等を操作することにより、表示部１６に表示されている三次元形状６８及び画像８５に対して直接行っても良いし、編集パラメータ入力欄８０に数値を入力することで指示してもよい。編集パラメータ入力欄８０に数値を入力した場合、入力した数値に応じて画像８５が編集されて表示される。
このように、三次元形状６８と画像８５の位置関係を定めるユーザーの指示に従って、画像８５の初期位置が設定される。なお、予め定めた条件を満足するように画像８５の初期位置を自動で設定するようにしてもよい。例えば、画像８５の重心と三次元形状６８の重心とが一致するように画像８５の初期位置を算出してもよい。また、画像８５の画素値を投影線８６に沿って複製することにより属性を設定する場合に、最も設定される属性の数が多くなる位置を算出して画像８５の初期位置として設定してもよい。また、画像８５のサイズが三次元形状６８のサイズに一致するように、画像８５を拡大又は縮小してもよい。
ステップＳ１２２では、実行ボタン８２が選択されたか否かを判定する。そして、実行ボタン８２が選択された場合はステップＳ１２４へ移行し、実行ボタン８２が選択されていない場合はステップＳ１２６へ移行する。
ステップＳ１２４では、ステップＳ１１６で受け付けた設定条件に従って、属性パターンで表される属性を複数のボクセルの少なくとも一部のボクセルに設定する。これにより各ボクセルに属性が設定された三次元形状データが生成される。例えば図１０の例の場合、画像８５の各画素の画素値を属性として、投影線８６に従って三次元形状６８のボクセルに各々設定する。これにより、例えば図１５に示すように、画像８５の各画素の画素値が属性として円柱の三次元形状６８の各ボクセルに設定される。なお、図１５の例では、色が濃いほど属性値が高く、色が薄いほど属性値が小さいことを表している。
なお、属性パターンに対して三次元形状がはみ出す部分については、属性を設定しない又は予め定めた値を設定するようにしてもよい。例えば属性パターンが図１６に示すような画像８７の場合において、画像８７に対して三次元形状６８がはみ出す場合について考える。この場合、図１７に示すように、画像８７に対して三次元形状６８がはみ出す部分６８Ｂについては、属性を設定しない又は予め定めた値、例えば「０」を設定するようにしてもよい。
また、例えば三次元形状に対して属性パターンがはみ出す場合、当該はみ出す部分については、属性を設定しないようにしてもよい。例えば図１８に示すように、三次元形状６８に対して画像８７がはみ出す場合について考える。この場合、図１８に示すように、三次元形状６８に対して画像８７がはみ出す部分については、属性を設定せず、属性の設定の前後で変化はない。
一方、ステップＳ１２６では、キャンセルボタン８４が選択されたか否かを判定する。そして、キャンセルボタン８４が選択された場合はステップＳ１２８へ移行し、キャンセルボタン８４が選択されていない場合はステップＳ１３０へ移行する。
ステップＳ１２８では、属性登録画面７１に入力された情報をリセットする。
ステップＳ１３０では、本ルーチンを終了するか否かを判定する。例えば画面を閉じる操作がされたか否かを判定することにより本ルーチンを終了するか否かを判定する。そして、本ルーチンを終了すると判定された場合は本ルーチンを終了し、本ルーチンを終了すると判定されていない場合はステップＳ１０６へ移行する。
このように、本実施形態では、属性パターン及び設定条件を受け付け、受け付けた設定条件に従って、属性パターンで表される属性を複数のボクセルの少なくとも一部のボクセルに設定する。このため、ユーザーの操作によってボクセルの１つ１つに属性を設定する必要がない。
次に、三次元形状データの生成装置１０により生成された三次元形状データに基づいて三次元形状を造形する場合について説明する。
三次元造形装置１００の取得部１１０は、三次元形状データの生成装置１０から送信されたボクセルデータを取得する。また、制御部１１２は、取得部１１０が取得したボクセルデータに従って造形材料が吐出されるように、吐出ヘッド駆動部１０４を駆動して吐出ヘッド１０２を二次元に走査させると共に、吐出ヘッド１０２による造形材料の吐出を制御する。これにより、三次元形状が造形される。
以上、各実施形態を用いて本発明について説明したが、本発明は各実施形態に記載の範囲には限定されない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で各実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、当該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
例えば、本実施形態では、１つの属性パターンを受け付ける場合について説明したが、ステップＳ１０６、Ｓ１０８で複数の属性パターンを受け付けるようにしてもよい。この場合、隣接する属性パターン間の属性については、属性パターン間で徐々に属性が変化するように設定するようにしてもよい。例えば図１９に示すように、複数の画像８９Ａ、８９Ｂ、８９Ｃが受け付けられた場合について考える。
この場合、三次元形状６８のボクセルのうち、画像８９Ａよりも投影線８６に沿った方向において上側の領域９０Ａのボクセルついては、画像８９Ａの各画素の画素値が属性として複製される。また、三次元形状６８のボクセルのうち、画像８９Ｃよりも投影線８６に沿った方向において下側の領域９０Ｃのボクセルついては、画像８９Ｃの各画素の画素値が属性として複製される。また、三次元形状６８のボクセルのうち、隣接する画像８９Ａから画像８９Ｂまでの領域９０ＡＢのボクセルについては、画像８９Ａの各画素の画素値から、画像８９Ｂの各画素の画素値まで徐々に変化するように属性が設定される。同様に、三次元形状６８のボクセルのうち、画像８９Ｂから画像８９Ｃまでの領域９０ＢＣのボクセルについては、画像８９Ｂの各画素の画素値から、画像８９Ｃの各画素の画素値まで徐々に変化するように属性が設定される。
また、複数の属性パターンのサイズ及び解像度の少なくとも一方が異なる場合、複数の属性パターンのサイズ及び解像度の少なくとも一方が一致するように、複数の属性パターンのサイズ及び解像度の少なくとも一方を変換するようにしてもよい。例えば図２０に示すように、画像８９Ａ、８９Ｂ、８９Ｃのサイズが異なる場合、画像８９Ｂ、８９Ｃのサイズが画像８９Ａのサイズに一致するように、画像８９Ｂを拡大すると共に、画像８９Ｃを縮小してもよい。また、画像８９Ｂを拡大するのではなく、画像８９Ｂの端部の属性を画像８９Ａの端部に相当する位置まで複製してもよい。また、画像８９Ｃを縮小するのではなく、画像８９Ｃのうち画像８９Ａの端部に相当する位置よりも外側の領域の属性を切り捨てるようにしてもよい。
また、複数の属性パターンのサイズ及び解像度の少なくとも一方が異なる場合であっても、複数の属性パターンのサイズ及び解像度の少なくとも一方を一致させなくてもよい。この場合、投影線の方向に沿って隣接する画像間の領域のボクセルについては徐々に属性が変化するように属性を設定し、投影線の方向に沿って隣接する画像が存在しない領域のボクセルについては、属性を複製すればよい。例えば図２１に示すように、投影線８６の方向に沿って隣接する画像８９Ａ、８９Ｂ間の領域９２ＡＢのボクセルについては、画像８９Ａの画素値から画像８９Ｂの画素値まで徐々に変化するように属性を設定する。また、投影線８６の方向に沿って隣接する画像８９Ｂ、８９Ｃ間の領域９２ＢＣのボクセルについては、画像８９Ｂの画素値から画像８９Ｃの画素値まで徐々に変化するように属性を設定する。また、投影線８６の方向に沿って隣接する画像８９Ａ、８９Ｃ間の領域９２ＡＣのボクセルについては、画像８９Ａの画素値から画像８９Ｃの画素値まで徐々に変化するように属性を設定する。
一方、画像８９Ａに対して投影線８６の方向に沿って隣接する画像が存在しない領域９２Ａのボクセルについては、画像８９Ａの画素値を複製すればよい。同様に、画像８９Ｃに対して投影線８６の方向に沿って隣接する画像が存在しない領域９２Ｃのボクセルについては、画像８９Ｃの画素値を複製すればよい。
また、例えば複数ページの画像を有する画像データ又は複数レイヤの画像を有する画像データ、三次元情報を有するＣＳＶデータ等のように、三次元情報を有する属性パターンを用いて属性を設定してもよい。この場合、三次元の画像を、三次元形状のサイズ及び位置に応じて拡大及び縮小の少なくとも一方の処理をし、処理後の画像の画素値を投影線に沿って複製することにより属性を設定してもよい。例えば図２２に示すように、属性パターンが三次元の画像９４であり、投影線８６が設定された場合、三次元の画像９４を三次元形状６８の幅に応じて縮小し、縮小した画像９４の画素値を投影線８６に沿って複製することにより属性を設定してもよい。また、三次元の画像を投影線に沿って外挿及び切り捨ての少なくとも一方の処理をして属性を設定してもよい。例えば図２２に示すように、三次元の画像９４が三次元形状からはみ出る場合には、当該はみ出る部分については切り捨ててもよい。また、三次元の画像から三次元形状がはみ出る場合には、当該はみ出る部分については、外挿により属性を設定してもよい。
また、三次元の画像を投影線に沿って繰り返し配置することで属性を設定してもよい。例えば図２３に示すように、三次元の画像９４を三次元形状６８のサイズに合わせて縮小し、投影線８６に沿って繰り返し複製することで属性を設定してもよい。
また、本実施形態では、三次元形状データを生成する生成装置１０と三次元形状データに基づいて三次元形状を造形する三次元造形装置１００とが別個の構成の場合について説明したが、三次元造形装置１００が生成装置１０の機能を備えた構成としてもよい。
すなわち、三次元造形装置１００の取得部１１０がボクセルデータを取得し、制御部１１２が図６の生成処理を実行して三次元形状データを生成してもよい。
また、例えば、図６に示した三次元形状データの生成処理をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウエアで実現するようにしてもよい。この場合、ソフトウエアで実現する場合に比べて、処理の高速化が図られる。
また、各実施形態では、三次元形状データの生成プログラムが記憶部２０にインストールされている形態を説明したが、これに限定されるものではない。本実施形態に係る三次元形状データの生成プログラムを、コンピュータ読取可能な記憶媒体に記録した形態で提供してもよい。例えば、本発明に係る三次元形状データの生成プログラムを、ＣＤ(Compact Disc)−ＲＯＭ及びＤＶＤ(Digital Versatile Disc)−ＲＯＭ等の光ディスクに記録した形態、若しくはＵＳＢ(Universal Serial Bus)メモリ及びメモリカード等の半導体メモリに記録した形態で提供してもよい。また、本実施形態に係る三次元形状データの生成プログラムを、通信部１８に接続された通信回線を介して外部装置から取得するようにしてもよい。
１ 三次元造形システム
１０ 三次元形状データの生成装置
１２ コントローラ
１４ 操作部
１６ 表示部
１８ 通信部
２０ 記憶部
３２ 三次元形状
３４ ボクセル
５０ 取得部
５２ 属性設定部
５４ 属性パターン受付部
５６ 設定条件受付部
５８ 初期位置設定部
６０ 編集処理受付部
１００ 三次元造形装置

Claims (16)

  1. 三次元形状が複数のボクセルで表された三次元形状データを取得する取得部と、
    前記ボクセルに設定する属性の属性パターンを受け付ける属性パターン受付部と、
    前記属性パターンに従って前記属性を前記三次元形状に設定する場合の設定条件を受け付ける設定条件受付部と、
    前記設定条件に従って、前記属性パターンで表される属性を前記複数のボクセルの少なくとも一部のボクセルに設定する属性設定部と、
    を備えた三次元形状データの生成装置。
  2. 前記三次元形状に対する前記属性パターンの初期位置を設定する初期位置設定部
    を備えた請求項１記載の三次元形状データの生成装置。
  3. 前記初期位置設定部は、予め定めた条件を満足するように前記初期位置を設定する
    請求項２記載の三次元形状データの生成装置。
  4. 前記初期位置設定部は、ユーザーの指示により前記初期位置を設定する
    請求項２記載の三次元形状データの生成装置。
  5. 前記属性パターンを編集する編集処理として、移動、回転、拡大、及び縮小のうち少なくとも１つの編集処理を受け付ける編集処理受付部
    を備えた請求項１〜４の何れか１項に記載の三次元形状データの生成装置。
  6. 前記属性設定部は、前記属性パターンの解像度と前記ボクセルの解像度とが異なる場合に、前記属性パターンの解像度及び前記ボクセルの解像度が一致するように、前記属性パターンの解像度及び前記ボクセルの解像度の少なくとも一方の解像度を変換する
    請求項１〜５の何れか１項に記載の三次元形状データの生成装置。
  7. 前記属性パターン受付部は、複数の属性パターンを受け付ける
    請求項１〜６の何れか１項に記載の三次元形状データの生成装置。
  8. 前記属性設定部は、隣接する属性パターン間の属性については、前記属性パターン間で徐々に属性が変化するように設定する。
    を備えた請求項７記載の三次元形状データの生成装置。
  9. 前記属性設定部は、前記複数の属性パターンのサイズ及び解像度の少なくとも一方が異なる場合、前記複数の属性パターンのサイズ及び解像度の少なくとも一方が一致するように、前記複数の属性パターンのサイズ及び解像度の少なくとも一方を変換する
    請求項７又は請求項８記載の三次元形状データの生成装置。
  10. 前記属性設定部は、前記属性パターンに対して前記三次元形状がはみ出す部分については、前記属性を設定しない
    請求項１〜９の何れか１項に記載の三次元形状データの生成装置。
  11. 前記属性設定部は、前記三次元形状に対して前記属性パターンがはみ出す部分については、前記属性を設定しない又は予め定めた値を設定する
    請求項１〜９の何れか１項に記載の三次元形状データの生成装置。
  12. 前記属性パターンは、二次元形状データを表す複数の要素を含み、
    前記属性設定部は、前記複数の要素の各々を前記属性として、前記複数のボクセルの少なくとも一部のボクセルに設定する
    請求項１〜１１の何れか１項に記載の三次元形状データの生成装置。
  13. 前記属性設定部は、前記三次元形状データと前記二次元形状データとの位置関係を定める指示に従って、前記三次元形状データのボクセルに対応する位置にある前記二次元形状データの要素を前記属性として設定する
    請求項１２記載の三次元形状データの生成装置。
  14. 前記属性設定部は、前記三次元形状データの複数のボクセルに、二次元に配置された前記要素を複製することで前記属性を各々設定する
    請求項１２又は請求項１３記載の三次元形状データの生成装置。
  15. 請求項１〜１４の何れか１項に記載の三次元形状データの生成装置により生成された三次元形状データに基づいて三次元形状を造形する造形部
    を備えた三次元造形装置。
  16. コンピュータを、請求項１〜１４の何れか１項に記載の三次元形状データの生成装置の各部として機能させるための三次元形状データの生成プログラム。
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