JP2020168873A - Three-dimensional model-forming apparatus - Google Patents

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良 出原
陽一 伊東
Yoichi Ito
陽一 伊東
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知己 加藤
壯行 小林
Soyuki Kobayashi
壯行 小林
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Yoshisato Uchino
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Abstract

To simplify the measurement work of a model-formed three-dimensional subject model or incomplete subject model in the middle of model-forming.SOLUTION: Provided is a three-dimensional model-forming apparatus 1 comprising model-forming means 2 for model-forming a three-dimensional model subject 11 in a predetermined processing space, and in which measurement means 12 for carrying out the measurement of measurement object data on the incomplete model-formed subject in the middle of model-forming by the model-forming means is included. Thereby the measurement work of the model-formed three-dimensional model subject, or the incomplete model-formed subject in the middle of model-forming can be simplified.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は三次元造形装置に関するものである。 The present invention relates to a three-dimensional modeling apparatus.

従来、設計あるいは測定された三次元データに基づいて、当該三次元データにより特定される所望の三次元形状をもった立体物(三次元造形物)を造形する三次元造形装置が知られている。 Conventionally, there is known a three-dimensional modeling device that creates a three-dimensional object (three-dimensional model) having a desired three-dimensional shape specified by the three-dimensional data based on the designed or measured three-dimensional data. ..

例えば、特許文献1には、複製元立体物を三次元測定用のチャンバーに収容して当該複製元立体物の三次元形状を測定し、これにより得た測定データに基づき、三次元造形用のチャンバー内で、複製物を造形する三次元造形装置が開示されている。この三次元造形装置では、三次元測定用のチャンバーと三次元造形用のチャンバーとを共通化し、装置の省スペース化を図ったものである。 For example, in Patent Document 1, the reproduction source three-dimensional object is housed in a chamber for three-dimensional measurement, the three-dimensional shape of the reproduction source three-dimensional object is measured, and based on the measurement data obtained thereby, the reproduction source three-dimensional object is used for three-dimensional modeling. A three-dimensional modeling device for modeling a replica in a chamber is disclosed. In this three-dimensional modeling device, the chamber for three-dimensional measurement and the chamber for three-dimensional modeling are shared to save space in the device.

三次元造形物の造形精度は、主に、三次元造形装置がもつ造形精度に依存しており、三次元造形装置による造形精度が十分でない場合がある。この場合、切削、貼り合わせ、成型等により造形する他の造形装置と同様、造形された三次元造形物あるいは造形途中の未完造形物の形状や寸法等の必要な測定パラメータを測定し、その三次元造形物の造形誤差が許容範囲内であるか否かを確認する作業が必要となる。 The modeling accuracy of a three-dimensional modeled object mainly depends on the modeling accuracy of the three-dimensional modeling device, and the modeling accuracy of the three-dimensional modeling device may not be sufficient. In this case, as with other modeling devices that model by cutting, laminating, molding, etc., the necessary measurement parameters such as the shape and dimensions of the modeled three-dimensional modeled object or the unfinished modeled object in the process of modeling are measured, and the tertiary It is necessary to confirm whether or not the modeling error of the original model is within the permissible range.

しかしながら、従来、その確認のための測定作業は、三次元造形装置により造形された最終造形物に対して行っていたため、最終構造物の状態では測定が困難な箇所(最終構造物の内部構造など)の測定結果を得ることが難しい。そのため、そのような箇所の形状などを含む最終構造物についての詳細な測定結果を得ることが困難であった。 However, conventionally, the measurement work for confirmation has been performed on the final model formed by the three-dimensional modeling device, so that it is difficult to measure in the state of the final structure (internal structure of the final structure, etc.). ) Is difficult to obtain. Therefore, it has been difficult to obtain detailed measurement results for the final structure including the shape of such a portion.

上述した課題を解決するために、本発明は、所定の処理空間内で三次元造形物を造形する造形手段を備えた三次元造形装置において、前記造形手段による造形途中の未完造形物の測定を前記処理空間内で行う測定手段を有することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention measures an unfinished model in the process of modeling by the modeling means in a three-dimensional modeling apparatus provided with a modeling means for modeling a three-dimensional model in a predetermined processing space. It is characterized by having a measuring means performed in the processing space.

本発明によれば、最終構造物の状態では測定が困難な箇所を含む測定結果を得ることができ、最終構造物についての詳細な測定結果を得ることが可能となるという優れた効果が奏される。 According to the present invention, it is possible to obtain a measurement result including a portion that is difficult to measure in the state of the final structure, and it is possible to obtain a detailed measurement result for the final structure. To.

実施形態における三次元造形装置の内部構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the internal structure of the three-dimensional modeling apparatus in embodiment. 同三次元造形装置の内部構造を示す平面図である。It is a top view which shows the internal structure of the three-dimensional modeling apparatus. 同三次元造形装置の内部構造を示す正面図である。It is a front view which shows the internal structure of the 3D modeling apparatus. 同三次元造形装置の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the three-dimensional modeling apparatus. 同三次元造形装置のデータのやりとりを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the exchange of data of the 3D modeling apparatus. 同三次元造形装置に設けられる測定装置の構成を示す正面図である。It is a front view which shows the structure of the measuring apparatus provided in the three-dimensional modeling apparatus. 同測定装置の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the measuring apparatus. (a)は、切削等による従来の造形方法における一連の処理工程の流れを示すフロー図である。(b)は、従来の三次元造形装置による造形方法における一連の処理工程の流れを示すフロー図である。(c)は、本実施形態の三次元造形装置による造形方法における一連の処理工程の流れを示すフロー図である。(A) is a flow chart which shows the flow of a series of processing steps in the conventional modeling method by cutting or the like. (B) is a flow chart which shows the flow of a series of processing steps in the modeling method by a conventional three-dimensional modeling apparatus. (C) is a flow chart which shows the flow of a series of processing steps in the modeling method by the three-dimensional modeling apparatus of this embodiment. (a)及び(b)は、三次元造形物の一例を示す斜視図である。(A) and (b) are perspective views showing an example of a three-dimensional modeled object. (a)は、図9に示す三次元造形物の造形途中である未完造形物の上面図である。(b)は、同未完造形物の側面図である。(A) is a top view of an unfinished model in the process of modeling the three-dimensional model shown in FIG. (B) is a side view of the unfinished model. 変形例1における測定装置を示す正面図である。It is a front view which shows the measuring apparatus in modification 1. FIG. 変形例2における測定装置を示す正面図である。It is a front view which shows the measuring apparatus in the modification 2. 変形例3における測定装置を示す正面図である。It is a front view which shows the measuring apparatus in the modification 3. 同測定装置の構成及び測定原理を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the structure and measurement principle of the measuring apparatus. 同測定装置の載置台を傾斜させる台傾斜手段を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the table tilting means which tilts the mounting table of the measuring apparatus. (a)は、変形例4において、基準画像を撮像するための第一撮像位置に測定装置が位置決めされた状態を示す正面図であり、(b)は、比較画像を撮像するための第二撮像位置に測定装置が位置決めされた状態を示す正面図である。(A) is a front view showing a state in which the measuring device is positioned at the first imaging position for capturing a reference image in the modified example 4, and (b) is a second view for capturing a comparative image. It is a front view which shows the state which the measuring apparatus is positioned at the image pickup position.

以下、本発明を、熱溶解積層法(FDM)により三次元造形物を造形する三次元造形装置に適用した一実施形態について説明する。
なお、本発明は、熱溶解積層法(FDM)に限定されるものではなく、層状の造形構造物を順次積層することにより三次元造形物を造形する他の造形方法や、これとは全く別の造形方法により、三次元造形物を造形する三次元造形装置にも適用可能である。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a three-dimensional modeling apparatus for modeling a three-dimensional model by the Fused Deposition Modeling (FDM) method will be described.
The present invention is not limited to the thermal melting lamination method (FDM), and is completely different from other modeling methods for forming a three-dimensional model by sequentially laminating layered model structures. It can also be applied to a three-dimensional modeling device that models a three-dimensional modeled object by the modeling method of.

図1は、本実施形態における三次元造形装置1の内部構造を示す斜視図である。
図2は、本実施形態における三次元造形装置1の内部構造を示す平面図である。
図3は、本実施形態における三次元造形装置1の内部構造を示す正面図である。
FIG. 1 is a perspective view showing the internal structure of the three-dimensional modeling apparatus 1 according to the present embodiment.
FIG. 2 is a plan view showing the internal structure of the three-dimensional modeling apparatus 1 according to the present embodiment.
FIG. 3 is a front view showing the internal structure of the three-dimensional modeling apparatus 1 according to the present embodiment.

三次元造形装置1は、筐体10の内部の処理空間内に載置台7が設けられ、この載置台7に三次元造形物が造形される。処理空間内における載置台7の上方には、造形手段としての造形ヘッド2が設けられている。造形ヘッド2は、その下方に造形材料を射出する射出ノズル8を有する。本三次元造形装置1は、造形材料3を造形ヘッド2で加熱溶融してノズル8から押し出すようにして射出することにより、層状の造形構造物を順次積層して、三次元造形物を造形する。 In the three-dimensional modeling apparatus 1, a mounting table 7 is provided in a processing space inside the housing 10, and a three-dimensional modeled object is modeled on the mounting table 7. A modeling head 2 as a modeling means is provided above the mounting table 7 in the processing space. The molding head 2 has an injection nozzle 8 that ejects a molding material below the molding head 2. In this three-dimensional modeling apparatus 1, the modeling material 3 is heated and melted by the modeling head 2 and ejected so as to be extruded from the nozzle 8, so that the layered modeling structures are sequentially laminated to form a three-dimensional modeled object. ..

造形材料3は、細長いワイヤー形状であり、巻き回された状態で三次元造形装置1にセットされており、供給経路4を通って造形ヘッド2へ供給される。造形ヘッド2は、装置左右方向(図3中の左右方向)に延びる左右ガイド部材5に対し、その左右ガイド部材5の長手方向(装置左右方向)に沿ってスライド移動可能に保持されている。造形ヘッド2は、駆動手段としての左右駆動機構の駆動力によって左右ガイド部材5に対してスライド移動することにより、装置左右方向へ移動することができる。 The modeling material 3 has an elongated wire shape, is set in the three-dimensional modeling device 1 in a wound state, and is supplied to the modeling head 2 through the supply path 4. The modeling head 2 is held so as to be slidable along the longitudinal direction (left-right direction of the device) of the left-right guide member 5 with respect to the left-right guide member 5 extending in the left-right direction of the device (left-right direction in FIG. 3). The modeling head 2 can be moved in the left-right direction of the device by sliding with respect to the left-right guide member 5 by the driving force of the left-right drive mechanism as the driving means.

左右ガイド部材5の両端は、それぞれ、装置前後方向(図2中の上下方向)に延びる前後ガイド部材6L,6Rに対し、その前後ガイド部材6L,6Rの長手方向(装置前後方向)に沿ってスライド移動可能に保持されている。造形ヘッド2は、左右ガイド部材5が駆動手段としての前後駆動機構の駆動力によって前後ガイド部材6L,6Rに対してスライド移動することにより、装置前後方向へ移動することができる。 Both ends of the left and right guide members 5 extend in the front-rear direction of the device (vertical direction in FIG. 2) with respect to the front-rear guide members 6L and 6R, respectively, along the longitudinal direction of the front-rear guide members 6L and 6R (the device front-rear direction). It is held so that it can be slid. The modeling head 2 can be moved in the front-rear direction of the device by sliding the left and right guide members 5 with respect to the front-rear guide members 6L and 6R by the driving force of the front-rear drive mechanism as the driving means.

前後ガイド部材6L,6Rは、筐体10に対し、装置上下方向(図3中の上下方向)へスライド移動可能に保持されている。造形ヘッド2は、前後ガイド部材6L,6Rが駆動手段としての上下駆動機構の駆動力によって筐体10に対してスライド移動することにより、装置上下方向へ移動することができる。 The front-rear guide members 6L and 6R are held so as to be slidable with respect to the housing 10 in the vertical direction of the device (vertical direction in FIG. 3). The modeling head 2 can be moved in the vertical direction of the device by sliding the front and rear guide members 6L and 6R with respect to the housing 10 by the driving force of the vertical drive mechanism as the driving means.

図4は、本実施形態の三次元造形装置の制御ブロック図である。
左右ガイド部材5には、造形ヘッド2のスライド位置を検知する左右ポジション検知機構21が設けられている。左右ポジション検知機構21の検知結果は、制御部100に送られる。制御部100は、その検知結果に基づいて左右移動機構22を制御して、造形ヘッド2を目標の装置左右方向位置へ移動させる。
FIG. 4 is a control block diagram of the three-dimensional modeling apparatus of this embodiment.
The left and right guide members 5 are provided with a left and right position detection mechanism 21 that detects the slide position of the modeling head 2. The detection result of the left / right position detection mechanism 21 is sent to the control unit 100. The control unit 100 controls the left-right movement mechanism 22 based on the detection result to move the modeling head 2 to the target device left-right direction position.

前後ガイド部材6L,6Rには、左右ガイド部材5のスライド位置を検知する前後ポジション検知機構23が設けられている。前後ポジション検知機構23の検知結果は、制御部100に送られる。制御部100は、その検知結果に基づいて前後移動機構24を制御して、造形ヘッド2を目標の装置前後方向位置へ移動させる。 The front-rear guide members 6L and 6R are provided with a front-rear position detection mechanism 23 that detects the slide position of the left-right guide member 5. The detection result of the front-rear position detection mechanism 23 is sent to the control unit 100. The control unit 100 controls the front-back movement mechanism 24 based on the detection result to move the modeling head 2 to the target device front-back direction position.

筐体10には、前後ガイド部材6L,6Rのスライド位置を検知する上下ポジション検知機構25が設けられている。上下ポジション検知機構25の検知結果は、制御部100に送られる。制御部100は、その検知結果に基づいて上下移動機構26を制御して、造形ヘッド2を目標の装置上下方向位置へ移動させる。 The housing 10 is provided with a vertical position detecting mechanism 25 that detects the sliding positions of the front and rear guide members 6L and 6R. The detection result of the vertical position detection mechanism 25 is sent to the control unit 100. The control unit 100 controls the vertical movement mechanism 26 based on the detection result to move the modeling head 2 to the target device vertical position.

制御部100は、このような造形ヘッド2の移動制御を行うことにより、処理空間内における目標の三次元位置へ造形ヘッド2を移動させる(位置させる)ことができる。 By controlling the movement of the modeling head 2 in this way, the control unit 100 can move (position) the modeling head 2 to a target three-dimensional position in the processing space.

図5は、本実施形態における三次元造形装置1のデータのやりとりを説明するための説明図である。
本実施形態の三次元造形装置1により造形する三次元造形物の三次元形状データ31pが、本三次元造形装置1に対して有線あるいは無線でデータ通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等の外部装置30から入力されると、制御部100に三次元形状データ31pが送られる。
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the exchange of data of the three-dimensional modeling apparatus 1 in the present embodiment.
An external device such as a personal computer in which the three-dimensional shape data 31p of the three-dimensional modeled object modeled by the three-dimensional modeling device 1 of the present embodiment is connected to the three-dimensional modeling device 1 by wired or wireless data communication. When input is input from 30, the three-dimensional shape data 31p is sent to the control unit 100.

三次元形状データ31pを受信した制御部100は、造形用データ処理部100pにおいて、入力された三次元形状データ31pに基づき、上下方向分解された多数の層状構造物のデータ(造形用のスライスデータ32p)を生成する。各層状構造物に対応するスライスデータ32pは、本三次元造形装置1の造形ヘッド2から射出される造形材料3によって形成できる各層状構造物に対応しており、その層状構造物の厚みは、三次元造形装置1の能力に応じて適宜設定される。 The control unit 100 that has received the three-dimensional shape data 31p receives data (slice data for modeling) of a large number of layered structures decomposed in the vertical direction based on the input three-dimensional shape data 31p in the modeling data processing unit 100p. 32p) is generated. The slice data 32p corresponding to each layered structure corresponds to each layered structure that can be formed by the modeling material 3 ejected from the modeling head 2 of the three-dimensional modeling apparatus 1, and the thickness of the layered structure is It is appropriately set according to the capacity of the three-dimensional modeling apparatus 1.

その後、制御部100は、生成した各層状構造物のスライスデータ32pに従って三次元造形物を造形する造形工程へ移行する。造形工程では、まず、最下層(第一層)のスライスデータ32pに従って、載置台7の上に最下層の層状構造物を作成する。このとき、三次元造形物を構成しないサポート材も一緒に作成する場合があるが、ここでの説明は省略する。なお、サポート材は、通常、造形材料3とは異なる材料で形成され、最終的には造形材料3で形成された三次元造形物から除去される。 After that, the control unit 100 shifts to a modeling step of modeling a three-dimensional model according to the slice data 32p of each layered structure generated. In the modeling step, first, a layered structure of the lowest layer is created on the mounting table 7 according to the slice data 32p of the lowest layer (first layer). At this time, a support material that does not constitute a three-dimensional model may also be created, but the description here will be omitted. The support material is usually formed of a material different from that of the modeling material 3, and is finally removed from the three-dimensional model formed of the modeling material 3.

制御部100は、造形ヘッド2の射出ノズル8の先端の上下方向位置(載置台7を基準とした上下方向位置)が、最下層の層状構造物データに対応する目標上下方向位置となるように、上下ポジション検知機構25の検知結果に基づいて上下移動機構26を制御し、前後ガイド部材6L,6Rを上下方向に移動させて位置決めする。その後、制御部100は、最下層(第一層)のスライスデータ32pに基づき、左右移動機構22や前後移動機構24を制御して、造形ヘッド2の射出ノズル8の先端を目標位置に順次移動させながら、射出ノズル8より造形材料3の射出を行う。これにより、載置台7上には、最下層(第一層)のスライスデータ32pに従った層状構造物が造形される。 In the control unit 100, the vertical position of the tip of the injection nozzle 8 of the modeling head 2 (the vertical position with respect to the mounting table 7) is set to the target vertical position corresponding to the layered structure data of the lowermost layer. The vertical movement mechanism 26 is controlled based on the detection result of the vertical position detection mechanism 25, and the front / rear guide members 6L and 6R are moved in the vertical direction for positioning. After that, the control unit 100 controls the left-right movement mechanism 22 and the front-back movement mechanism 24 based on the slice data 32p of the lowermost layer (first layer), and sequentially moves the tip of the injection nozzle 8 of the modeling head 2 to the target position. While doing so, the molding material 3 is injected from the injection nozzle 8. As a result, a layered structure according to the slice data 32p of the lowest layer (first layer) is formed on the mounting table 7.

続いて、制御部100は、造形ヘッド2の射出ノズル8の先端の上下方向位置を第二層のスライスデータ32pに対応する目標上下方向位置に位置決めするように、上下移動機構26を制御する。その後、制御部100は、第二層のスライスデータ32pに基づき、左右移動機構22や前後移動機構24を制御して、造形ヘッド2の射出ノズル8の先端を目標位置に順次移動させながら、射出ノズル8より造形材料3の射出を行う。これにより、載置台7上に形成されている最下層の層状構造物上に、第二層のスライスデータ32pに従った層状構造物が造形される。 Subsequently, the control unit 100 controls the vertical movement mechanism 26 so as to position the vertical position of the tip of the injection nozzle 8 of the modeling head 2 at the target vertical position corresponding to the slice data 32p of the second layer. After that, the control unit 100 controls the left-right movement mechanism 22 and the front-back movement mechanism 24 based on the slice data 32p of the second layer, and ejects while sequentially moving the tip of the injection nozzle 8 of the molding head 2 to the target position. The molding material 3 is injected from the nozzle 8. As a result, a layered structure according to the slice data 32p of the second layer is formed on the layered structure of the lowermost layer formed on the mounting table 7.

このようにして、下層から順に各層状構造物を積層させながら造形する処理を繰り返すことにより、最終的に、入力された三次元形状データ31pに従った三次元造形物11が造形される。 In this way, by repeating the process of modeling while stacking the layered structures in order from the lower layer, the three-dimensional model 11 is finally modeled according to the input three-dimensional shape data 31p.

本実施形態における三次元造形装置1には、筐体10の内部の処理空間内で載置台7上に造形される三次元造形物11の造形途中段階である未完造形物11’の測定を当該処理空間内で行う測定手段としての測定装置12が設けられている。本実施形態の測定装置12が測定する内容は、特に限定されるものではなく、未完造形物11’の形状や寸法を測定するものや、未完造形物11’の物理的特性や化学的特性を測定するものなどが挙げられる。測定装置12による測定方式は、測定する内容などを考慮して適宜選択される。一例として、本実施形態の測定装置12は、未完造形物11’を光学的手段である撮像手段により撮像して得られる撮像画像に基づいて、未完造形物11’の形状を測定する場合を例に挙げて説明する。 The three-dimensional modeling device 1 in the present embodiment measures the unfinished model 11'which is in the middle of modeling the three-dimensional model 11 modeled on the mounting table 7 in the processing space inside the housing 10. A measuring device 12 is provided as a measuring means performed in the processing space. The content to be measured by the measuring device 12 of the present embodiment is not particularly limited, and measures the shape and dimensions of the unfinished model 11', and the physical and chemical properties of the unfinished model 11'. Examples include those to be measured. The measuring method by the measuring device 12 is appropriately selected in consideration of the content to be measured and the like. As an example, the measuring device 12 of the present embodiment measures the shape of the unfinished model 11'based on an image obtained by imaging the unfinished model 11'by an imaging means which is an optical means. It will be explained by listing in.

図6は、本実施形態における三次元造形装置1に設けられる測定装置12の構成を示す正面図である。
図7は、本実施形態における三次元造形装置1に設けられる測定装置12の構成を示す平面図である。
本実施形態の測定装置12は、造形ヘッド2に搭載されており、造形ヘッド2とともに載置台7に対して相対移動可能に構成されている。測定装置12は、レンズや画像センサなどから構成されるカメラを内蔵しており、その測定結果が制御部100に送られるようになっている。
FIG. 6 is a front view showing the configuration of the measuring device 12 provided in the three-dimensional modeling device 1 in the present embodiment.
FIG. 7 is a plan view showing the configuration of the measuring device 12 provided in the three-dimensional modeling device 1 in the present embodiment.
The measuring device 12 of the present embodiment is mounted on the modeling head 2, and is configured to be movable relative to the mounting table 7 together with the modeling head 2. The measuring device 12 has a built-in camera including a lens, an image sensor, and the like, and the measurement result is sent to the control unit 100.

本実施形態においては、測定装置12により、造形途中の未完造形物11’の形状を測定する。具体的には、測定対象となる所定の層(毎層でもよいし、1又は2つ以上おきの層でもよいし、あるいは、測定の重要度が高い特定の層でもよい。)まで層状構造物を造形したら、測定装置12により、その未完造形物11’の最上面すなわち最後に造形した層状構造物(測定対象の層状構造物)に焦点をあわせて撮像し、撮像画像を取得する。測定装置12と未完造形物11’の最上面(測定対象の層状構造物)との距離は既知であるので、得られた撮像画像から未完造形物11’の最上面の二次元的な形状データ33mを算出することができる。 In the present embodiment, the measuring device 12 measures the shape of the unfinished model 11'in the process of modeling. Specifically, the layered structure up to a predetermined layer to be measured (every layer, one or two or more layers, or a specific layer having a high importance of measurement). After modeling, the measuring device 12 focuses on the uppermost surface of the unfinished model 11', that is, the layered structure (layered structure to be measured) formed last, and acquires an image. Since the distance between the measuring device 12 and the uppermost surface (layered structure to be measured) of the unfinished model 11'is known, the two-dimensional shape data of the uppermost surface of the unfinished model 11'is obtained from the obtained image. 33m can be calculated.

造形ヘッド2の射出ノズル8の先端(造形ヘッド2の位置基準)と測定装置12との位置関係は固定されているので、測定装置12の焦点を予め固定したり、光学的にパンフォーカス可能に構成したりして、焦点合わせを不要とした構成としてもよい。 Since the positional relationship between the tip of the injection nozzle 8 of the modeling head 2 (position reference of the modeling head 2) and the measuring device 12 is fixed, the focus of the measuring device 12 can be fixed in advance or can be optically pan-focused. It may be configured so that focusing is not required.

また、測定装置12による撮影可能な画角内に、未完造形物11’の最上面(測定対象の層状構造物)の全体が収まらない場合がある。このような場合には、図7に示すように、上下方向位置は固定したまま、造形時と同じような移動制御により造形ヘッド2を前後左右方向へ位置A1,A2,A3を変えて、未完造形物11’の最上面の画像取得を複数回繰り返する。そして、取得した複数の撮像画像を連結すれば、未完造形物11’の最上面の全体の画像を得ることができるので、未完造形物11’の最上面の二次元的な形状データ33mを算出することができる。 In addition, the entire uppermost surface (layered structure to be measured) of the unfinished model 11'may not fit within the angle of view that can be photographed by the measuring device 12. In such a case, as shown in FIG. 7, the modeling head 2 is moved in the front-back and left-right directions by changing the positions A1, A2, and A3 in the same movement control as in the modeling while the vertical position is fixed, and the process is incomplete. The image acquisition of the uppermost surface of the modeled object 11'is repeated a plurality of times. Then, by connecting the acquired plurality of captured images, the entire image of the uppermost surface of the unfinished model 11'can be obtained, so that the two-dimensional shape data 33 m of the uppermost surface of the unfinished model 11'is calculated. can do.

測定装置12により測定された二次元的な形状データ33mは、制御部100に送られる。制御部100は、制御部100内に備わっている記憶手段としての記憶部100aに、測定された複数の二次元的な形状データ33mを順次蓄積していく、そして、記憶部100aに蓄積した複数の二次元的な形状データ33mから、測定結果データ処理部100mにおいて、三次元形状データ34mを生成する処理を行う。そして、最終的な三次元造形物11の三次元形状データ34mが生成されたら、制御部100は、その三次元形状データ34mを測定結果データとして外部装置30へ送信する。 The two-dimensional shape data 33m measured by the measuring device 12 is sent to the control unit 100. The control unit 100 sequentially accumulates a plurality of measured two-dimensional shape data 33m in a storage unit 100a as a storage means provided in the control unit 100, and a plurality of the measured two-dimensional shape data 33m accumulated in the storage unit 100a. The measurement result data processing unit 100m performs a process of generating three-dimensional shape data 34 m from the two-dimensional shape data 33 m. Then, when the final three-dimensional shape data 34m of the three-dimensional model 11 is generated, the control unit 100 transmits the three-dimensional shape data 34m as measurement result data to the external device 30.

本実施形態は、造形途中段階の未完造形物11’についての測定が可能であることで、例えば、最終造形物である三次元造形物11についての三次元形状データ34mを得ることができる。特に、すべての層状構造物を測定対象とすれば、最終造形物である三次元造形物11について、元の三次元形状データ31pと同等の三次元形状データ34mを得ることができる。しかも、最終造形物である三次元造形物11の三次元形状データ34mは、造形工程の完了と同時に得ることができる。 In the present embodiment, since it is possible to measure the unfinished model 11'in the middle stage of modeling, for example, it is possible to obtain 3D shape data 34 m for the 3D model 11 which is the final model. In particular, if all the layered structures are to be measured, it is possible to obtain the three-dimensional shape data 34 m equivalent to the original three-dimensional shape data 31p for the three-dimensional model 11 which is the final model. Moreover, the three-dimensional shape data 34m of the three-dimensional model 11 which is the final model can be obtained at the same time as the completion of the modeling process.

図8(a)は、切削等による従来の造形方法における一連の処理工程の流れを示すフロー図である。
図8(b)は、従来の三次元造形装置による造形方法における一連の処理工程の流れを示すフロー図である。
図8(c)は、本実施形態の三次元造形装置1による造形方法における一連の処理工程の流れを示すフロー図である。
FIG. 8A is a flow chart showing a flow of a series of processing steps in a conventional modeling method such as cutting.
FIG. 8B is a flow chart showing a flow of a series of processing steps in a modeling method using a conventional three-dimensional modeling apparatus.
FIG. 8C is a flow chart showing a flow of a series of processing steps in the modeling method by the three-dimensional modeling apparatus 1 of the present embodiment.

図8(a)に示すように、切削等による従来の造形方法では、入力される三次元形状データから、使用する加工装置に適した加工用データを生成する工程が必要である。例えば、切削加工の場合、刃が入らない形状などがあるため、三次元造形物を複数の部位に分割して個別に造形した部位を最終的に合体させる場合がある。この場合、各部位ごとに加工用データを生成する必要がある。また、三次元造形物を分割しない場合でも、加工できない形状部分については除外するなどのデータ変更を行って、加工用データを生成することもある。また、最終的な三次元造形物を造形し終えた後は、加工装置とは別個の測定装置に三次元造形物をセットして、その三次元造形物の測定が行われる。 As shown in FIG. 8A, in the conventional modeling method by cutting or the like, a step of generating processing data suitable for the processing apparatus to be used is required from the input three-dimensional shape data. For example, in the case of cutting, since there is a shape in which a blade does not fit, a three-dimensional modeled object may be divided into a plurality of parts and the individually shaped parts may be finally united. In this case, it is necessary to generate processing data for each part. Further, even when the three-dimensional modeled object is not divided, data for processing may be generated by changing the data such as excluding the shape portion that cannot be processed. In addition, after the final three-dimensional model is finished, the three-dimensional model is set in a measuring device separate from the processing device, and the three-dimensional model is measured.

図8(b)に示すように、従来の三次元造形装置による造形方法(本実施形態と同じFDM)では、入力される三次元形状データを層状構造物ごとに分割するだけのデータ変換で済む。このデータ変換は、一般的なスライスデータフォーマットが策定されているため、特別な処置は必要ない。したがって、切削等による従来の造形方法と比べて、造形開始までの準備時間を短縮化できる。ただし、従来の三次元造形装置による造形方法でも、最終的な三次元造形物を造形し終えた後は、三次元造形装置とは別個の測定装置に三次元造形物をセットして、その三次元造形物の測定が行われる。 As shown in FIG. 8B, in the modeling method using the conventional three-dimensional modeling apparatus (the same FDM as in the present embodiment), it is sufficient to perform data conversion only by dividing the input three-dimensional shape data for each layered structure. .. This data conversion does not require any special treatment because a general slice data format has been established. Therefore, the preparation time until the start of modeling can be shortened as compared with the conventional modeling method by cutting or the like. However, even with the conventional modeling method using a 3D modeling device, after the final 3D model has been modeled, the 3D model is set in a measuring device separate from the 3D model device, and the 3D model is set. The original model is measured.

一方、本実施形態における造形方法でも、図8(c)に示すように、従来の三次元造形装置による造形方法と同様、切削等による従来の造形方法と比べて造形開始までの準備時間を短縮化できる。しかも、本実施形態の造形方法であれば、最終造形物である三次元造形物11の三次元形状データを、造形工程の完了と同時に得ることができるので、データ入力から最終的な三次元造形物の測定までの一連の処理に要する処理時間を、従来の三次元造形装置による造形方法よりも短縮化できる。また、三次元造形装置とは別個の測定装置へ三次元造形物を移送してセットする等の作業も不要なので、測定作業の負担も軽減される。 On the other hand, also in the modeling method of the present embodiment, as shown in FIG. 8C, the preparation time until the start of modeling is shortened as compared with the conventional modeling method by cutting or the like, as in the modeling method using the conventional three-dimensional modeling device. Can be converted. Moreover, according to the modeling method of the present embodiment, the three-dimensional shape data of the three-dimensional model 11 which is the final model can be obtained at the same time as the completion of the modeling process, so that the final three-dimensional model can be obtained from the data input. The processing time required for a series of processing up to the measurement of an object can be shortened as compared with the modeling method using a conventional three-dimensional modeling device. Further, since it is not necessary to transfer and set the three-dimensional modeled object to a measuring device separate from the three-dimensional modeling device, the burden of the measuring work is reduced.

なお、本実施形態においては、造形工程中に測定装置12による測定(撮像)も行うため、造形工程の開始から終了までに要する時間は、その測定に要する時間分だけ、従来の三次元造形装置による造形方法よりも長くなる。しかしながら、本実施形態における測定に要する時間は、1回又は数回の撮像に要する時間という非常に短時間であり、仮にすべての層状構造物について測定を行ったとしても、一連の処理に要する処理時間は、従来の三次元造形装置による造形方法よりも短縮化できる。 In the present embodiment, since the measurement (imaging) by the measuring device 12 is also performed during the modeling process, the time required from the start to the end of the modeling process is the time required for the measurement, which is the conventional three-dimensional modeling device. It will be longer than the modeling method by. However, the time required for the measurement in the present embodiment is very short, that is, the time required for one or several imaging times, and even if the measurement is performed for all the layered structures, the processing required for a series of processes. The time can be shortened as compared with the modeling method using the conventional three-dimensional modeling device.

また、本実施形態は、造形途中の未完造形物11’についての測定を行うことで、例えば、最終造形物である三次元造形物11の状態では測定ができない又は測定が困難な箇所(三次元造形物の内部形状等)の測定結果も得ることができる。 Further, in the present embodiment, by measuring the unfinished model 11'in the middle of modeling, for example, in the state of the three-dimensional model 11 which is the final model, the measurement cannot be performed or the measurement is difficult (three-dimensional). The measurement result of the internal shape of the modeled object, etc.) can also be obtained.

具体的には、図9(a)及び(b)に示すように、フック20を通すための貫通孔11aが内部を貫通している三次元造形物11の形状を測定する場合を例に挙げて説明する。このような三次元造形物の形状を、例えば、プローブを使用した接触式の測定方法により測定する場合、例えば、その貫通孔11aの形状や寸法によっては、三次元造形物の貫通孔11aの内壁にプローブが届かったり、プローブの接触位置が確認できなかったりして、貫通孔11aの内壁形状を測定できない場合がある。例えば、図10(a)に示す未完造形物の形状(測定直前に造形された層状構造物の2次元形状)については、プローブを使用した接触式の測定方法では測定できない。また、光学式(レーザ式を含む。)などの非接触式の測定方法においても、貫通孔11aの内壁形状のように、外部から確認できない箇所については、同様に、測定することができない。いずれの方式であっても、従来は、そのような箇所の形状測定を行うには、造形した三次元造形物を切断して内部を確認できる状態にしてから測定することが必要である。 Specifically, as shown in FIGS. 9A and 9B, a case where the shape of the three-dimensional model 11 through which the through hole 11a for passing the hook 20 passes through the inside is measured is taken as an example. I will explain. When measuring the shape of such a three-dimensional model by, for example, a contact-type measuring method using a probe, for example, depending on the shape and dimensions of the through hole 11a, the inner wall of the through hole 11a of the three-dimensional model. In some cases, the shape of the inner wall of the through hole 11a cannot be measured because the probe reaches the probe or the contact position of the probe cannot be confirmed. For example, the shape of the unfinished object (two-dimensional shape of the layered structure formed immediately before the measurement) shown in FIG. 10A cannot be measured by the contact-type measurement method using a probe. Further, even in a non-contact type measuring method such as an optical type (including a laser type), it is not possible to measure a portion that cannot be confirmed from the outside, such as the shape of the inner wall of the through hole 11a. Regardless of which method, conventionally, in order to measure the shape of such a portion, it is necessary to cut the shaped three-dimensional modeled object so that the inside can be confirmed before the measurement.

これに対し、本実施形態においては、造形途中の未完造形物11’に対して測定することができるので、あたかも最終造形物である三次元造形物11を図10(b)中の符号B−B’で切断した状態で測定したものと同じ測定結果を得ることができる。すなわち、本実施形態においては、従来の測定方法では測定ができない又は測定が困難であった最終造形物である三次元造形物11の内部構造等についても、その詳細な形状を測定することが可能である。したがって、従来の測定方法よりも、最終造形物である三次元造形物11についての高品質な測定データを得ることができる。 On the other hand, in the present embodiment, since it is possible to measure the unfinished model 11'in the middle of modeling, the three-dimensional model 11 which is the final model is represented by the reference numeral B- in FIG. 10 (b). The same measurement result as that measured in the state of being cut at B'can be obtained. That is, in the present embodiment, it is possible to measure the detailed shape of the internal structure of the three-dimensional model 11 which is the final model which cannot be measured or is difficult to measure by the conventional measurement method. Is. Therefore, it is possible to obtain higher quality measurement data for the three-dimensional model 11 which is the final model than the conventional measurement method.

〔変形例1〕
次に、本実施形態における測定装置の一変形例(本変形例を「変形例1」という。)について説明する。
図11は、本変形例1における測定装置を示す正面図である。
本変形例1における測定装置12は、三次元造形装置1の筐体10に測定装置12を取り付けており、造形ヘッド2とは一体的に移動しない構成となっている。なお、測定装置12も、未完造形物11’を撮像手段により撮像して得られる撮像画像に基づいて未完造形物11’の形状を測定するものである。
[Modification 1]
Next, a modification of the measuring device according to the present embodiment (referred to as “modification example 1”) will be described.
FIG. 11 is a front view showing the measuring device in the first modification.
The measuring device 12 in the first modification has a structure in which the measuring device 12 is attached to the housing 10 of the three-dimensional modeling device 1 and does not move integrally with the modeling head 2. The measuring device 12 also measures the shape of the unfinished model 11'based on an image obtained by imaging the unfinished model 11'with an imaging means.

本変形例1において、測定装置12は、筐体10の内部の処理空間内における略中央上方に固定配置されており、載置台7上の未完造形物11’の全体を上方から撮像できるようになっている。本変形例1では、測定対象である層状構造物の造形が完了したら、制御部100は、造形ヘッド2を測定装置12の画角外に退避させた後、測定装置12により画像を取得し、次の層状構造物の造形工程へ移行する。 In the first modification, the measuring device 12 is fixedly arranged above the center in the processing space inside the housing 10 so that the entire unfinished object 11'on the mounting table 7 can be imaged from above. It has become. In the present modification 1, when the modeling of the layered structure to be measured is completed, the control unit 100 retracts the modeling head 2 out of the angle of view of the measuring device 12, and then acquires an image by the measuring device 12. Move on to the next layered structure modeling process.

本変形例1では、測定装置12が固定配置されているため、測定精度の向上が望める。
また、上述した実施形態のように測定装置12が造形ヘッド2に搭載されている構成では、造形ヘッド2による造形工程の直後において測定装置12と載置台7上の未完造形物11’との距離が近い。そのため、測定装置12の画角内に載置台7上の未完造形物11’の全体を収めることが困難である場合があり、その場合には複数回の撮像動作が必要となって測定時間が長くなる。これに対し、本変形例1のように測定装置12を造形ヘッド2とは別の箇所に固定配置する構成によれば、測定装置12と載置台7上の未完造形物11’との距離を確保でき、測定装置12の画角内に載置台7上の未完造形物11’の全体を収めるように構成することが容易である。したがって、1回の撮像動作で測定を完了することができ、測定時間が長くなるのを回避しやすい。
In the first modification, since the measuring device 12 is fixedly arranged, improvement in measurement accuracy can be expected.
Further, in the configuration in which the measuring device 12 is mounted on the modeling head 2 as in the above-described embodiment, the distance between the measuring device 12 and the unfinished model 11'on the mounting table 7 immediately after the modeling process by the modeling head 2. Is close. Therefore, it may be difficult to fit the entire unfinished model 11'on the mounting table 7 within the angle of view of the measuring device 12, and in that case, a plurality of imaging operations are required and the measurement time is required. become longer. On the other hand, according to the configuration in which the measuring device 12 is fixedly arranged at a position different from the modeling head 2 as in the present modification 1, the distance between the measuring device 12 and the unfinished model 11'on the mounting table 7 is set. It can be secured, and it is easy to configure the unfinished object 11'on the mounting table 7 to fit within the angle of view of the measuring device 12. Therefore, the measurement can be completed by one imaging operation, and it is easy to avoid a long measurement time.

ただし、本変形例1では、測定時には、測定装置12の画角内から造形ヘッド2を退避させる必要があるため、その退避スペースを確保する分だけ装置の大型化が必要になることがある。 However, in the present modification 1, since it is necessary to retract the modeling head 2 from within the angle of view of the measuring device 12 at the time of measurement, it may be necessary to increase the size of the device by the amount of securing the retracted space.

〔変形例2〕
次に、本実施形態における測定装置の他の変形例(本変形例を「変形例2」という。)について説明する。
図12は、本変形例2における測定装置を示す正面図である。
本変形例2における測定装置13は、未完造形物11’の形状を、光学的手段を利用するレーザ方式で測定するものである。なお、本変形例2における測定装置13は、上述した実施形態と同様、造形ヘッド2に搭載されており、造形ヘッド2とともに載置台7に対して相対移動可能に構成されている。
[Modification 2]
Next, another modification of the measuring device in the present embodiment (this modification is referred to as "modification 2") will be described.
FIG. 12 is a front view showing the measuring device in the present modification 2.
The measuring device 13 in the second modification measures the shape of the unfinished object 11'by a laser method using optical means. The measuring device 13 in the second modification is mounted on the modeling head 2 as in the above-described embodiment, and is configured to be movable relative to the mounting table 7 together with the modeling head 2.

レーザ方式の測定装置13は、未完造形物11’に対して測定用レーザを走査し、あるいは、未完造形物11’に対して測定装置13を相対移動させて、未完造形物11’の被測定箇所の全体に測定用レーザが照射されるようにする必要がある。そのため、上述した撮像手段を用いた測定装置12と比べて、測定時間が長くなりやすいが、高い測定精度を得ることができる。 The laser-type measuring device 13 scans the measuring laser with respect to the unfinished object 11', or moves the measuring device 13 relative to the unfinished model 11'to measure the unfinished object 11'. It is necessary to irradiate the entire area with the measurement laser. Therefore, as compared with the measuring device 12 using the above-mentioned imaging means, the measuring time tends to be longer, but high measurement accuracy can be obtained.

〔変形例3〕
次に、本実施形態における測定装置の更に他の変形例(本変形例を「変形例3」という。)について説明する。
図13は、本変形例3における測定装置を示す正面図である。
本変形例3における測定装置14は、パターン照射部14bから未完造形物11’へパターン画像を投射し、未完造形物11’上に映し出されたパターン画像を撮像手段としてのステレオカメラ14aで撮像する。なお、本変形例3における測定装置14は、上述した実施形態と同様、造形ヘッド2に搭載されており、造形ヘッド2とともに載置台7に対して相対移動可能に構成されている。
[Modification 3]
Next, another modification of the measuring device according to the present embodiment (referred to as "modification 3") will be described.
FIG. 13 is a front view showing the measuring device in the present modification 3.
The measuring device 14 in the third modification projects a pattern image from the pattern irradiation unit 14b onto the unfinished model 11', and captures the pattern image projected on the unfinished model 11'with a stereo camera 14a as an imaging means. .. The measuring device 14 in the third modification is mounted on the modeling head 2 as in the above-described embodiment, and is configured to be movable relative to the mounting table 7 together with the modeling head 2.

本変形例3においては、一定幅の歪みがない縞状パターンからなるパターン画像を照射することで、未完造形物11’の表面凹凸に応じて縞状パターンに歪みが生じている未完造形物11’上のパターン画像をステレオカメラ14aによって撮像する。ステレオカメラ14aは、少なくとも、基準画像を撮像する基準カメラと比較画像を撮像する比較カメラの2つのカメラにより、未完造形物11’を、異なる複数の地点から撮像して、基準画像と比較画像を得る。そして、基準画像と比較画像との視差情報から、三角測量の原理に基づき、未完造形物11’上の各地点における距離情報を取得し、未完造形物11’上の形状を測定する。なお、パターン画像の照射は、必ずしも必要ではない。 In the third modification, the unfinished model 11 in which the striped pattern is distorted according to the surface unevenness of the unfinished model 11'by irradiating a pattern image consisting of a striped pattern without distortion of a certain width. 'The above pattern image is captured by the stereo camera 14a. The stereo camera 14a captures the unfinished model 11'from a plurality of different points by at least two cameras, a reference camera that captures the reference image and a comparison camera that captures the comparison image, and obtains the reference image and the comparison image. obtain. Then, based on the principle of triangulation, the distance information at each point on the unfinished model 11'is acquired from the parallax information between the reference image and the comparison image, and the shape on the unfinished model 11' is measured. Irradiation of the pattern image is not always necessary.

図14は、本変形例3における測定装置14の構成及び測定原理を説明する説明図である。
本変形例3における測定装置14のステレオカメラ14aは、主に、センサ15A,15B及びレンズ16A,16Bをそれぞれ備えた基準カメラと比較カメラによって構成されている。基準カメラで撮像された基準画像と比較カメラで撮像された比較画像には、測定対象物上の同一地点11pが、各カメラの画像センサ上の異なる位置に結像される。画像センサ上での結像位置の差(視差)をdとし、これらのカメラの距離をBとし、各カメラの光学系における射出瞳位置からセンサ面までの距離をfとしたとき、センサ面から測定対象物までの距離Zは、下記の式(1)から求めることができる。Bとfは予め決まっているため、基準画像と比較画像から視差dを算出することにより、測定対象物上の各地点までの距離を算出することができる。
Z = B × f/d ・・・(1)
FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating the configuration and measurement principle of the measuring device 14 in the third modification.
The stereo camera 14a of the measuring device 14 in the third modification is mainly composed of a reference camera and a comparison camera provided with sensors 15A and 15B and lenses 16A and 16B, respectively. In the reference image captured by the reference camera and the comparison image captured by the comparison camera, the same point 11p on the measurement object is formed at a different position on the image sensor of each camera. When the difference (parallax) of the imaging position on the image sensor is d, the distance between these cameras is B, and the distance from the ejection pupil position in the optical system of each camera to the sensor surface is f, from the sensor surface. The distance Z to the object to be measured can be obtained from the following equation (1). Since B and f are predetermined, the distance to each point on the measurement object can be calculated by calculating the parallax d from the reference image and the comparison image.
Z = B × f / d ・ ・ ・ (1)

本変形例3によれば、未完造形物11’の最上面(測定対象である層状構造物)の二次元形状データだけでなく、その前に造形された層状構造物を含めた未完造形物11’の三次元形状データを測定することができる。
また、本変形例3によれば、最終造形物である三次元造形物11の三次元形状データを、1回あるいは数回の撮像動作で測定することができる。
According to the present modification 3, not only the two-dimensional shape data of the uppermost surface (layered structure to be measured) of the unfinished model 11', but also the unfinished model 11 including the layered structure formed before the data. 'Three-dimensional shape data can be measured.
Further, according to the present modification 3, the three-dimensional shape data of the three-dimensional model 11 which is the final model can be measured by one or several imaging operations.

また、本変形例3によれば、ステレオカメラ14aにより得られる視差情報から得られる最終造形物である三次元造形物11の三次元形状データと、上述した実施形態で説明したように各層状構造物ごとの二次元形状データから得られる三次元形状データとを比較することができる。これにより、造形後に一定時間が経過した後の層状構造物の変形の有無などを評価することが可能となり、その評価結果に従って、ユーザーに対して造形の中止を促したり、その後の造形に対して補正をかけたりするといった処理が可能となる。 Further, according to the present modification 3, the three-dimensional shape data of the three-dimensional model 11 which is the final model obtained from the parallax information obtained by the stereo camera 14a, and each layered structure as described in the above-described embodiment. It is possible to compare with the three-dimensional shape data obtained from the two-dimensional shape data for each object. This makes it possible to evaluate the presence or absence of deformation of the layered structure after a certain period of time has passed after modeling, and according to the evaluation result, urges the user to stop modeling or for subsequent modeling. Processing such as applying correction is possible.

本変形例3であっても、ステレオカメラ14aによる基準画像や比較画像に映し出されない箇所については、未完造形物11’の三次元形状データを測定することができない。その場合、ステレオカメラ14aに対する未完造形物11’の姿勢を変更させる手段を設け、未完造形物11’を異なる方向からステレオカメラ14aで撮像できるように構成するのが好ましい。例えば、図15に示すように、載置台7を少なくとも1軸以上の回転軸の回りで回動させることにより載置台7を傾斜させる台傾斜手段を設け、載置台7上の未完造形物11’の姿勢を変更させる。未完造形物11’を異なる方向からステレオカメラ14aで撮像することで、未完造形物11’のより詳細な三次元形状データを得ることができる。 Even in the third modification, the three-dimensional shape data of the unfinished model 11'cannot be measured at a portion that is not projected on the reference image or the comparative image by the stereo camera 14a. In that case, it is preferable to provide a means for changing the posture of the unfinished object 11'with respect to the stereo camera 14a so that the unfinished object 11'can be imaged by the stereo camera 14a from different directions. For example, as shown in FIG. 15, a table tilting means for tilting the mounting table 7 by rotating the mounting table 7 around at least one rotation axis is provided, and an unfinished model 11'on the mounting table 7 is provided. Change the posture of. By imaging the unfinished model 11'from different directions with the stereo camera 14a, more detailed three-dimensional shape data of the unfinished model 11'can be obtained.

なお、台傾斜手段のように、未完造形物11’の姿勢を変更させる手段は、本変形例3に限らず、上述した実施形態、他の変形例などの測定装置においても有効である。 It should be noted that the means for changing the posture of the unfinished model 11', such as the table tilting means, is effective not only in the present modification 3 but also in the measuring devices such as the above-described embodiment and other modifications.

〔変形例4〕
次に、本実施形態における測定装置の更に他の変形例(本変形例を「変形例4」という。)について説明する。
本変形例4も、前記変形例3と同様、異なる複数の地点から未完造形物11’を撮像して、基準画像と比較画像を取得し、三角測量の原理に基づいて、未完造形物11’の三次元形状データを測定するものである。ただし、本変形例4では、ステレオカメラを用いず、カメラを移動させて基準画像と比較画像を取得するものである。
[Modification example 4]
Next, another modification of the measuring device according to the present embodiment (referred to as "modification 4") will be described.
In this modified example 4, as in the modified example 3, the unfinished model 11'is imaged from a plurality of different points, a reference image and a comparative image are acquired, and the unfinished model 11'is based on the principle of triangulation. It measures the three-dimensional shape data of. However, in the present modification 4, the reference image and the comparison image are acquired by moving the camera without using the stereo camera.

図16(a)は、基準画像を撮像するための第一撮像位置に測定装置14’が位置決めされた状態を示す正面図であり、図16(b)は、比較画像を撮像するための第二撮像位置に測定装置14’が位置決めされた状態を示す正面図である。
本変形例4における測定装置14’は、単一の撮像手段としてのカメラを備え、上述した実施形態と同様、造形ヘッド2に搭載されており、造形ヘッド2とともに載置台7に対して相対移動可能に構成されている。測定の際、制御部100は、まず、図16(a)に示す第一撮像位置に造形ヘッド2を移動させ、その位置で測定装置14’のカメラで未完造形物11’を撮像し、その撮像画像を基準画像として取得する。その後、制御部100は、図16(b)に示す第二撮像位置に造形ヘッド2を移動させ、その位置で測定装置14’のカメラで未完造形物11’を撮像し、その撮像画像を比較画像として取得する。その後の処理は、上述した変形例3と同様である。
FIG. 16A is a front view showing a state in which the measuring device 14'is positioned at the first imaging position for capturing a reference image, and FIG. 16B is a first view for capturing a comparative image. (Ii) It is a front view which shows the state which the measuring apparatus 14'is positioned at the imaging position.
The measuring device 14'in the fourth modification has a camera as a single imaging means, is mounted on the modeling head 2 as in the above-described embodiment, and moves relative to the mounting table 7 together with the modeling head 2. It is configured to be possible. At the time of measurement, the control unit 100 first moves the modeling head 2 to the first imaging position shown in FIG. 16A, images the unfinished model 11'with the camera of the measuring device 14'at that position, and then images the unfinished object 11'. The captured image is acquired as a reference image. After that, the control unit 100 moves the modeling head 2 to the second imaging position shown in FIG. 16B, images the unfinished model 11'with the camera of the measuring device 14'at that position, and compares the captured images. Get as an image. Subsequent processing is the same as that of the above-described modification 3.

以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様A)
所定の処理空間内で三次元造形物11を造形する造形ヘッド2等の造形手段を備えた三次元造形装置1において、前記造形手段による造形途中の未完造形物11’についての形状データ等の測定対象データの測定を前記処理空間内で行う測定装置12,13,14,14’等の測定手段を有することを特徴とする。
本態様によれば、造形途中の未完造形物11’を処理空間内に位置させたまま、その未完造形物11’の測定を行うことができる。よって、最終造形物である三次元造形物11の状態では測定が困難な箇所(三次元造形物11の内部構造など)についても測定を行うことが可能となり、より詳細な三次元造形物11の測定結果を得ることが可能となる。
What has been described above is an example, and has a unique effect in each of the following aspects.
(Aspect A)
In a three-dimensional modeling apparatus 1 provided with a modeling means such as a modeling head 2 for modeling a three-dimensional model 11 in a predetermined processing space, measurement of shape data and the like of an unfinished model 11'in the process of modeling by the modeling means. It is characterized by having measuring means such as measuring devices 12, 13, 14, 14'that measure the target data in the processing space.
According to this aspect, it is possible to measure the unfinished model 11'while the unfinished object 11'in the process of modeling is positioned in the processing space. Therefore, it is possible to measure even a part (internal structure of the three-dimensional model 11) that is difficult to measure in the state of the three-dimensional model 11 which is the final model, and the more detailed three-dimensional model 11 can be measured. It is possible to obtain the measurement result.

(態様B)
前記態様Aにおいて、前記測定手段は、前記未完造形物の形状データを前記測定対象データとし、該形状データを撮像手段やレーザ測定装置などの光学的手段により測定するものであることを特徴とする。
これによれば、三次元造形物11の形状データを容易に得ることができる。
(Aspect B)
In the aspect A, the measuring means uses the shape data of the unfinished object as the measurement target data, and measures the shape data by an optical means such as an imaging means or a laser measuring device. ..
According to this, the shape data of the three-dimensional model 11 can be easily obtained.

(態様C)
前記態様A又はBにおいて、前記測定手段は、前記測定を異なる造形段階で複数回行い、前記測定手段が測定した複数回の測定結果を記憶する記憶部100a等の記憶手段を有することを特徴とする。
これによれば、より詳細な三次元造形物11の測定結果を得ることが可能となる。
(Aspect C)
In the aspect A or B, the measuring means has a storage means such as a storage unit 100a that performs the measurement a plurality of times in different modeling steps and stores a plurality of measurement results measured by the measuring means. To do.
According to this, it becomes possible to obtain a more detailed measurement result of the three-dimensional model 11.

(態様D)
前記態様A〜Cのいずれかの態様において、前記造形手段は、層状の造形構造物を順次積層することにより三次元造形物を造形するものであり、前記測定手段は、所定の造形構造物を積層したときに前記測定を行うことを特徴とする。
これによれば、造形途中の未完造形物を測定することで、最終造形物である三次元造形物11の状態では当該三次元造形物11を切断しないと測定できない断面の形状等も測定することが可能となる。
(Aspect D)
In any of the embodiments A to C, the modeling means forms a three-dimensional modeled object by sequentially stacking layered modeled structures, and the measuring means forms a predetermined modeled structure. It is characterized in that the measurement is performed when the layers are laminated.
According to this, by measuring the unfinished modeled object in the middle of modeling, it is possible to measure the shape of the cross section which cannot be measured without cutting the three-dimensional modeled object 11 in the state of the three-dimensional modeled object 11 which is the final modeled object. Is possible.

(態様E)
前記態様A〜Dのいずれかの態様において、前記造形手段により造形される三次元造形物11を載置する載置台7を有し、前記造形手段は、前記載置台に対して相対移動可能に構成されており、前記測定手段は、前記造形手段とともに前記載置台に対して相対移動可能に構成されていることを特徴とする。
これによれば、測定手段を移動させることが可能であり、適した測定位置に測定手段を移動させて測定を実施することができる。しかも、造形手段の移動手段とは別個に測定手段の移動手段を設ける必要がなく、構成を簡素化できる。
(Aspect E)
In any of the above-described aspects A to D, the mounting table 7 on which the three-dimensional model 11 modeled by the modeling means is placed is provided, and the modeling means can move relative to the above-described table. It is characterized in that the measuring means is configured to be movable relative to the above-mentioned stand together with the modeling means.
According to this, the measuring means can be moved, and the measuring means can be moved to a suitable measurement position to perform the measurement. Moreover, it is not necessary to provide the moving means of the measuring means separately from the moving means of the modeling means, and the configuration can be simplified.

(態様F)
前記態様A〜Eのいずれかの態様において、前記測定手段は、非接触方式であることを特徴とする。
これによれば、未完造形物11’に接触することなく測定を行うことができる。
(Aspect F)
In any of the embodiments A to E, the measuring means is a non-contact method.
According to this, the measurement can be performed without contacting the unfinished model 11'.

(態様G)
前記態様Fにおいて、前記測定手段は、前記三次元造形物又は前記未完造形物を、異なる複数の地点から撮像手段により撮像し、得られる複数の撮像画像に基づいて前記測定を行うことを特徴とする。
これによれば、複数の地点から撮像した複数の撮像画像における視差情報を利用することで、未完造形物11’の三次元形状を測定することができる。
(Aspect G)
In the F aspect, the measuring means is characterized in that the three-dimensional modeled object or the unfinished modeled object is imaged by an imaging means from a plurality of different points, and the measurement is performed based on a plurality of captured images obtained. To do.
According to this, the three-dimensional shape of the unfinished model 11'can be measured by using the parallax information in a plurality of captured images taken from a plurality of points.

(態様H)
前記態様A〜Gのいずれかの態様において、前記造形手段により造形される三次元造形物11を載置する載置台7と、前記三次元造形物又は前記未完造形物が前記造形手段による造形時の姿勢とは異なる第二の姿勢となるように前記載置台を傾斜させる台傾斜手段とを有し、前記測定手段は、前記台傾斜手段により前記第二の姿勢になった前記三次元造形物又は前記未完造形物に対して前記測定を行うことを特徴とする。
これによれば、造形時の姿勢では測定が困難な箇所についての測定結果を得ることができる。
(Aspect H)
In any of the embodiments A to G, when the mounting table 7 on which the three-dimensional model 11 modeled by the modeling means is placed and the three-dimensional model or the unfinished model are modeled by the modeling means. The three-dimensional modeled object has a table tilting means for tilting the above-described stand so as to have a second posture different from the posture of the above-mentioned, and the measuring means has the second posture by the table tilting means. Alternatively, the measurement is performed on the unfinished model.
According to this, it is possible to obtain the measurement result at a place where the measurement is difficult in the posture at the time of modeling.

1 三次元造形装置
2 造形ヘッド
3 造形材料
4 供給経路
5 左右ガイド部材
6L,6R 前後ガイド部材
7 載置台
8 射出ノズル
10 筐体
11 三次元造形物
11’ 未完造形物
12,13,14,14’ 測定装置
14a ステレオカメラ
14b パターン照射部
15A,15B 画像センサ
16A,16B レンズ
20 フック
30 外部装置
100 制御部
1 Three-dimensional modeling device 2 Modeling head 3 Modeling material 4 Supply path 5 Left and right guide members 6L, 6R Front and rear guide members 7 Mounting stand 8 Injection nozzle 10 Housing 11 Three-dimensional modeling object 11'Unfinished modeled object 12, 13, 14, 14 'Measuring device 14a Stereo camera 14b Pattern irradiation unit 15A, 15B Image sensor 16A, 16B Lens 20 Hook 30 External device 100 Control unit

特許第5640672号公報Japanese Patent No. 5640672

上述した課題を解決するために、本発明は、所定の処理空間内で三次元造形物を造形する三次元造形装置において、造形途中の未完造形物についての最上面の二次元形状データの測定を前記処理空間内で行う測定手段を有することを特徴とする。 To solve the problems described above, the present invention provides a three-dimensional modeling apparatus you build a 3D object in a predetermined processing space, two-dimensional shape data over the top surface of the concrete form during the unfinished shaped object It is characterized by having a measuring means for measuring data in the processing space.

Claims (8)

所定の処理空間内で三次元造形物を造形する造形手段を備えた三次元造形装置において、
前記造形手段による造形途中の未完造形物についての測定対象データの測定を前記処理空間内で行う測定手段を有することを特徴とする三次元造形装置。
In a three-dimensional modeling device equipped with a modeling means for modeling a three-dimensional model in a predetermined processing space.
A three-dimensional modeling apparatus comprising a measuring means for measuring measurement target data of an unfinished object in the process of modeling by the modeling means in the processing space.
請求項1に記載の三次元造形装置において、
前記測定手段は、前記未完造形物の形状データを前記測定対象データとし、該形状データを光学的手段により測定するものであることを特徴とする三次元造形装置。
In the three-dimensional modeling apparatus according to claim 1,
The measuring means is a three-dimensional modeling apparatus characterized in that the shape data of the unfinished model is used as the measurement target data and the shape data is measured by optical means.
請求項1又は2に記載の三次元造形装置において、
前記測定手段は、前記測定を異なる造形段階で複数回行い、
前記測定手段が測定した複数回の測定結果を記憶する記憶手段を有することを特徴とする三次元造形装置。
In the three-dimensional modeling apparatus according to claim 1 or 2.
The measuring means performs the measurement a plurality of times at different modeling stages.
A three-dimensional modeling apparatus comprising a storage means for storing a plurality of measurement results measured by the measuring means.
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の三次元造形装置において、
前記造形手段は、層状の造形構造物を順次積層することにより三次元造形物を造形するものであり、
前記測定手段は、所定の造形構造物を積層したときに前記測定を行うことを特徴とする三次元造形装置。
In the three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The modeling means is for modeling a three-dimensional modeled object by sequentially stacking layered modeled structures.
The measuring means is a three-dimensional modeling apparatus characterized in that the measurement is performed when a predetermined modeling structure is laminated.
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の三次元造形装置において、
前記造形手段により造形される三次元造形物を載置する載置台を有し、
前記造形手段は、前記載置台に対して相対移動可能に構成されており、
前記測定手段は、前記造形手段とともに前記載置台に対して相対移動可能に構成されていることを特徴とする三次元造形装置。
In the three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 4.
It has a mounting table on which a three-dimensional modeled object formed by the modeling means is placed.
The modeling means is configured to be movable relative to the above-mentioned stand.
The measuring means is a three-dimensional modeling apparatus characterized in that it is configured to be movable relative to the above-mentioned stand together with the modeling means.
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の三次元造形装置において、
前記測定手段は、非接触方式であることを特徴とする三次元造形装置。
In the three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The measuring means is a three-dimensional modeling apparatus characterized by a non-contact method.
請求項6に記載の三次元造形装置において、
前記測定手段は、前記三次元造形物又は前記未完造形物を、異なる複数の地点から撮像手段により撮像し、得られる複数の撮像画像に基づいて前記測定を行うことを特徴とする三次元造形装置。
In the three-dimensional modeling apparatus according to claim 6,
The measuring means is a three-dimensional modeling apparatus characterized in that the three-dimensional modeled object or the unfinished modeled object is imaged by an imaging means from a plurality of different points, and the measurement is performed based on a plurality of captured images obtained. ..
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の三次元造形装置において、
前記造形手段により造形される三次元造形物を載置する載置台と、
前記三次元造形物又は前記未完造形物が前記造形手段による造形時の姿勢とは異なる第二の姿勢となるように前記載置台を傾斜させる台傾斜手段とを有し、
前記測定手段は、前記台傾斜手段により前記第二の姿勢になった前記三次元造形物又は前記未完造形物に対して前記測定を行うことを特徴とする三次元造形装置。
In the three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 7.
A mounting table on which a three-dimensional modeled object formed by the modeling means is placed,
It has a table tilting means for tilting the above-mentioned stand so that the three-dimensional modeled object or the unfinished modeled object has a second posture different from the posture at the time of modeling by the modeling means.
The measuring means is a three-dimensional modeling apparatus characterized in that the measurement is performed on the three-dimensional modeled object or the unfinished modeled object in the second posture by the table tilting means.
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