JP2021160086A - 立体造形装置、制御装置、造形方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 立体造形物の精度を向上する立体造形装置、制御装置、造形方法およびプログラムを提供すること。【解決手段】 造形機構２６０で立体造形物を造形する造形装置であって、造形機構２６０に付された識別情報を含む画像を撮像する撮像部３４０と、撮像部３４０が撮像した画像に基づいて、造形機構２６０および駆動機構２７０の動作を制御する造形制御部３３０とを含む。【選択図】 図３

Description

本発明は、造形される立体造形物の形状の精度を向上する立体造形装置、制御装置、造形方法およびプログラムに関する。

入力されたデータに基づいて、立体造形物を造形する造形装置（いわゆる「３Ｄプリンタ」）が開発されている。立体造形を行う方法は、例えば、ＦＦＦ（Fused Filament Fabrication、熱溶解フィラメント製造法）、ＳＬＳ（Selective Laser Sintering、粉末焼結積層造形法）、ＭＪ（Material Jetting、マテリアルジェッティング）、ＥＢＭ（Electron Beam Melting、電子ビーム溶解法）、ＳＬＡ（Stereolithography Apparatus、光造形法）など、種々の方法が提案されている。

立体造形物の造形にあっては、造形された物体の形状を測定して、造形処理の制御を補正する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

しかしながら、特許文献１では、立体造形装置の筐体や構成部品の歪みによって、立体造形物の精度の低下を招いていた。

そのため、立体造形物の精度を向上する技術が求められていた。

本発明は、上記従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、立体造形物の精度を向上する立体造形装置、制御装置、造形方法およびプログラムを提供することを目的とする。

すなわち、本発明によれば、
造形手段で立体造形物を造形する造形装置であって、
前記造形手段に付された識別情報を含む画像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が撮像した前記画像に基づいて、前記造形手段の動作を制御する制御手段と
を含む、立体造形装置が提供される。

本発明によれば、立体造形物の精度を向上する立体造形装置、制御装置、造形方法およびプログラムが提供できる。

本発明の実施形態における立体造形システム全体の概略構成を示す図。 本実施形態の立体造形装置に含まれるハードウェア構成を示す図。 本実施形態の立体造形装置に含まれるソフトウェアブロック図。 本実施形態の立体造形装置の構成を説明する斜視図。 本実施形態における撮像装置が撮像するマーカを含む画像を説明する図。 本実施形態において撮像された画像内のマーカを説明する図。 本実施形態においてマーカに基づいて位置を算出する例を示す図。 本実施形態の立体造形装置が実行する処理のフローチャート。 本実施形態における造形データの補正を説明する図。 本実施形態におけるテスト駆動を説明する図。

以下、本発明を、各実施形態をもって説明するが、本発明は後述する各実施形態に限定されるものではない。なお、以下に参照する各図においては、共通する要素について同じ符号を用い、適宜その説明を省略するものとする。また、以下の説明では、主としてＦＦＦ方式の造形装置で以て本発明を説明するが、実施形態を限定するものではない。

また、以下では、説明の便宜上、立体造形物の高さ方向をｚ軸方向とし、ｚ軸に直交する面をｘｙ平面として説明する。

図１は、本発明の実施形態における立体造形システム１０全体の概略構成を示す図である。図１（ａ）に示すように、立体造形システム１０には、立体造形物を造形する立体造形装置１００が含まれる。立体造形装置１００は、例えば情報処理端末１５０から、造形したい立体造形物の形状データが送信され、当該形状データに基づいて、立体造形物を造形する。また、情報処理端末１５０は、立体造形装置１００が実行する処理を制御する制御装置として動作してもよい。なお、立体造形装置１００の中に、情報処理端末１５０の機能が組み込まれていてもよい。

図１（ｂ）に示すように、立体造形装置１００による造形処理においては、ｘｙ平面と平行に移動可能な造形ユニット１１０から、ステージ１２０上に造形材料１３０が吐出され、ｘｙ平面に造形層が造形される。１次元の線描を、同一平面内に描画することで、立体造形物のうち１層分の造形層を造形する。１層目の造形層が造形されると、ステージ１２０は、ｚ軸に沿う方向に１層分の高さ（積層ピッチ）だけ下がる。その後、１層目と同様に造形ユニット１１０が駆動して、２層目の造形層を造形する。立体造形装置１００は、これらの動作を繰り返すことで、造形層を積層し、立体造形物を造形する。

ＦＦＦ方式による立体造形物の造形は、図１（ｂ）に示すようにして行われる。ＦＦＦ方式の立体造形装置１００は、溶融した造形材料１４０を吐出するヘッドを具備する造形ユニット１１０と、造形物が造形されるステージ１２０とを具備して構成される。なお、造形材料１４０は、一例として、フィラメントを採用することができる。また、造形過程においてサポート材を必要とする形状の立体造形物の場合に、造形材料とサポート材料とは、同じ材料を用いてもよいし、異なる材料を用いてもよい。

造形ユニット１１０は、ｘ軸に沿うレールと、ｙ軸に沿うレールとによって、立体造形装置１００本体に連結しており、各レールによってｘｙ平面と平行に移動可能に構成される。また、ステージ１２０は、ｚ軸方向に移動可能に構成され、造形ユニット１１０と、造形される立体造形物との距離を調整し得る。なお、造形ユニット１１０は、必ずしもｘ軸やｙ軸に沿った方向に移動しなくてもよく、各レール上での動きを組み合わせることで、ｘｙ平面内の任意の方向に移動可能とできる。

造形ユニット１１０は、溶融した造形材料１３０をステージ１２０上に吐出しながら、移動することで、線状に形成された造形物（以下、「線状造形物」として参照する）を造形する。造形ユニット１１０が造形材料１３０を吐出しながらｘｙ平面と平行に移動することで、線状造形物は、ステージ１２０上に造形される。また、造形ユニット１１０は、同一平面内で角度が異なる複数の線状造形物を連続して造形することができる。したがって、線状造形物は、必ずしも線でなくてもよく、任意の形状で造形され得る。

このようにして、１つの平面内に複数の線状造形物が集合した、層状の造形物（以下、「造形層」として参照する）が造形される。図１（ｂ）では、一例として１層目の造形層を造形した後、２層目の造形層を造形する様子を示している。

図１（ｂ）におけるステージ１２０は、１層の造形層を造形した後、ｚ軸に沿う方向に１層分の高さ（積層ピッチ）だけ下がる。その後、１層目と同様に造形ユニット１１０が駆動して、２層目の造形層を造形する。立体造形装置１００は、これらの動作を繰り返すことで、造形層を積層し、立体造形物を造形する。そして、溶融した造形材料１３０が硬化することで、形状の安定した立体造形物を得ることができる。

なお、本発明の説明においては、複数の造形層が積層した集合物を「造形物」として参照し、造形処理が完了した完成品を「立体造形物」として参照することで、両者を区別するものとする。

次に、立体造形装置１００のハードウェア構成について説明する。図２は、本実施形態の立体造形装置１００に含まれるハードウェア構成を示す図である。立体造形装置１００は、ＣＰＵ２１０と、ＲＡＭ２２０と、ＲＯＭ２３０と、記憶装置２４０と、インターフェース２５０と、造形機構２６０と、駆動機構２７０と、撮像装置２８０とを含んで構成される。各ハードウェアは、バスを介して接続されている。

ＣＰＵ２１０は、立体造形装置１００の動作を制御するプログラムを実行し、所定の処理を行う装置である。ＲＡＭ２２０は、ＣＰＵ２１０が実行するプログラムの実行空間を提供するための揮発性の記憶装置であり、プログラムやデータの格納用、展開用として使用される。ＲＯＭ２３０は、ＣＰＵ２１０が実行するプログラムやファームウェアなどを記憶するための不揮発性の記憶装置である。

記憶装置２４０は、立体造形装置１００を機能させるＯＳや各種アプリケーション、設定情報、各種データなどを記憶する、読み書き可能な不揮発性の記憶装置である。インターフェース２５０は、立体造形装置１００と他の機器とを接続する装置である。インターフェース２５０は、例えば、情報処理端末１５０や、ネットワーク、外部記憶装置などと接続することができ、インターフェース２５０を介して、造形動作の制御データや、立体造形物の形状データなどを受信することができる。

造形機構２６０は、本実施形態の造形手段を構成し、造形データに基づいて造形層を造形する装置である。例えばＦＦＦ方式における造形機構２６０は、造形材料１３０を溶融する加熱機構や、造形材料１３０を吐出するノズルなどを含む。また、例えばＳＬＳ方式における造形機構２６０は、レーザ光源などを含む。

駆動機構２７０は、本実施形態の造形手段を構成し、造形データに基づいて、造形ユニット１１０やステージ１２０の位置を制御する装置である。

撮像装置２８０は、位置を測定するために造形機構２６０（造形ユニット１１０）に付された識別情報（以下、「マーカ」として参照する）を含む画像を撮像する、カメラなどの装置である。例えば撮像装置２８０は、受光素子を平面に配列したＣＣＤやＣＭＯＳセンサとして構成することができる。また、撮像装置２８０は、ステージ１２０の上部の造形ユニット１１０が移動する範囲を撮像する画角を有するレンズを含んで構成される。

次に、本実施形態における各ハードウェアによって実行される機能手段について、図３を以て説明する。図３は、本実施形態の立体造形装置１００に含まれるソフトウェアブロック図である。立体造形装置１００は、データ入力部３１０、造形データ生成部３２０、造形制御部３３０、撮像部３４０、画像解析部３５０を含んで構成される。以下に各機能手段の詳細を説明する。

データ入力部３１０は、立体造形物を造形するための形状データなどの入力を受け付ける手段である。形状データは、一例として、情報処理端末１５０などで作成され、インターフェース２５０を介して、データ入力部３１０に入力される。

造形データ生成部３２０は、データ入力部３１０に入力された形状データを立体造形物の高さ方向に対して分割し、複数の造形層の造形データ（いわゆるスライスデータ）を生成する手段である。造形データは、造形される立体造形物を積層ピッチ単位で分割することで、積層される各層を造形するための造形層の形状を示すデータとして生成される。造形データは、一例として、各層のｘｙ平面座標において、造形するかしないかを示す二値データとすることができる。また、好ましい実施形態では、単に各座標での造形の有無だけでなく、各座標における造形量や造形材料１３０の吐出量などをパラメータとして含んでもよい。なお、図３では、造形データ生成部３２０は立体造形装置１００に含まれているが、情報処理端末１５０に含まれてもよい。この場合、情報処理端末１５０で生成された造形データが、立体造形装置１００に送信され、造形処理が実行される。

造形制御部３３０は、造形データに基づいて、造形機構２６０および駆動機構２７０の動作を制御する手段である。造形制御部３３０は、造形データに基づいて造形ユニット１１０の位置やステージ１２０の高さを調整することで、造形の速度、積層ピッチなどの種々のパラメータやアルゴリズムを制御しながら造形できる。また、造形制御部３３０は、造形データに基づいて造形量を制御することができる。例えば、ＦＦＦ方式では、造形材料１３０の吐出量を制御でき、ＳＬＳ方式では、レーザの強度を制御できる。なお、造形制御部３３０は、撮像部３４０が撮像した画像を画像解析部３５０が解析した結果に基づいて、駆動機構２７０の動作を制御することができる。

撮像部３４０は、撮像装置２８０の動作を制御し、画像を撮像する手段である。本実施形態における撮像部３４０は、造形機構２６０に付されたマーカを含む画像を撮像する。撮像部３４０は、撮像した画像のデータを画像解析部３５０に出力する。

画像解析部３５０は、撮像部３４０から取得した画像を解析する手段である。画像解析部３５０は、画像を解析することで画像に含まれるマーカの大きさを算出する。これによって画像解析部３５０は、当該画像を撮像した時点における造形機構２６０の位置を算出することができる。画像解析部３５０が算出した造形機構２６０の位置を示すデータは、造形制御部３３０に出力され、造形データとともに造形機構２６０および駆動機構２７０の動作の制御に用いられる。

なお、上述したソフトウェアブロックは、ＣＰＵ２１０が本実施形態のプログラムを実行することで、各ハードウェアを機能させることにより、実現される機能手段に相当する。また、各実施形態に示した機能手段は、全部がソフトウェア的に実現されても良いし、その一部または全部を同等の機能を提供するハードウェアとして実装することもできる。

さらに、上述した各機能手段は、必ずしも全てが図３に示すような構成で含まれていなくてもよい。例えば、他の好ましい実施形態では、各機能手段は、立体造形装置１００と、情報処理端末１５０との協働によって実現されてもよい。

図４は、本実施形態の立体造形装置１００の構成を説明する斜視図である。本実施形態の駆動機構２７０は、造形ユニット１１０の位置をｘ軸方向に移動させるレール２７０ｘと、造形ユニット１１０の位置をｙ軸方向に移動させるレール２７０ｙとを含んで構成される。駆動機構２７０によってモータを駆動させることで、造形ユニット１１０がレール２７０ｘおよびレール２７０ｙに沿って移動し、造形ユニット１１０をｘｙ平面上の所定の位置に移動させることができる。

図４の破線で示す領域は、本実施形態におけるマーカの一例を示すものである。図４に示すように、本実施形態の立体造形装置１００は、造形ユニット１１０に２つのマーカが付されている。マーカは、ｘ軸方向を向いて配置されるｘ軸マーカと、ｙ軸方向を向いて配置されるｙ軸マーカとから構成される。なお、図４の例では２つの点から構成されるマーカを示しているが、特に実施形態を限定するものではなく、マーカは任意の形態で構成されてよい。

また、本実施形態の立体造形装置１００は、各マーカを撮像する２つの撮像装置２８０を具備する。図４に示すように、本実施形態の撮像装置２８０は、ｘ軸方向を撮像する撮像装置２８０ｘと、ｙ軸方向を撮像する撮像装置２８０ｙとによって構成される。撮像装置２８０ｘは、ｘ軸マーカを含む画像を撮像し、撮像装置２８０ｙは、ｙ軸マーカを含む画像を撮像する。なお、撮像装置２８０ｘおよび撮像装置２８０ｙは、造形ユニット１１０が移動可能な範囲にある各マーカを撮像できる構成である。

次に、撮像装置２８０が撮像する画像について図５および図６を以て説明する。図５は、本実施形態における撮像装置２８０が撮像するマーカを含む画像を説明する図である。また、図６は、本実施形態において撮像された画像内のマーカを説明する図である。

まず、図５について説明する。図５には、撮像装置２８０とマーカとの距離がＡの場合の撮像範囲と、距離がＢの場合の撮像範囲とを示している。なお、撮像装置２８０およびマーカは、ｘ軸方向に沿ったものであってもよいし、ｙ軸方向に沿ったものであってもよい。

撮像装置２８０は、所定の画角を有するレンズを具備する。撮像装置２８０が撮像する画像の撮像範囲は、レンズの画角と、被写体までの距離によって決定される。図５では、距離Ａにおける撮像範囲と、距離Ｂにおける撮像範囲とを示している。距離Ａよりも距離Ｂのほうが遠いことから、距離Ｂにおける撮像範囲のほうが広い。

一方で、撮像対象となるマーカは同一であることから、撮像される距離によって、画像内を占める大きさが変化する。すなわち、距離Ａで撮像した画像におけるマーカの大きさは、距離Ｂで撮像した画像におけるマーカの大きさよりも、相対的に大きい。

そのため、レンズの画角特性およびマーカの寸法が設計事項として既知であれば、画像を解析することによって得られるマーカの大きさに基づいて、撮像時点における撮像装置２８０から造形ユニット１１０までの距離を算出することができる。

ここで図６を参照する。図６（ａ）は、距離がＡの場合に撮像された画像の例を示し、図６（ｂ）は、距離がＢの場合に撮像された画像の例を示している。図６（ａ）および（ｂ）は、ｚｘ平面の画像（すなわち、撮像装置２８０ｙによって撮像された画像）の例を示しており、複数の画素が平面に配列された画像の例を示している。また、図６（ａ）および（ｂ）において破線で示される領域は、マーカが撮像された画素を示している。

図６（ａ）および（ｂ）に示すように、画像内のマーカの大きさは、マーカを構成する画素数に基づいて求めることができる。図６（ａ）および（ｂ）の例では、マーカを構成する２つの点の間の画素の数を、それぞれマーカの大きさＮＡおよびＮＢとして算出している。

画像解析部３５０は、このようにして画像内のマーカの大きさを算出することができる。そして、レンズの画角特性とマーカの寸法が既知であることから、画像解析部３５０は、画像内のマーカの大きさに基づいて、撮像時点における造形ユニット１１０の位置を算出することができる。

次に、造形ユニット１１０の位置を算出する具体例について、図７を以て説明する。図７は、本実施形態においてマーカに基づいて位置を算出する例を示す図である。図７は、本実施形態における立体造形装置１００の構成の上面図である。なお、図７の説明にあたって、適宜図６を参照する。

撮像装置２８０は、立体造形装置１００の所定位置に固定され、所定の画角αを有することから、図７に示すように、距離Ａにおける画像のマーカの大きさと、距離Ｂにおける画像のマーカの大きさとに基づく比率の計算によって、距離を算出することができる。

まず、距離Ａにおける撮像範囲のサイズをＬＡとし、距離Ｂにおける撮像範囲のサイズをＬＢとすると、ＬＢ／ＬＡ＝Ｂ／Ａが得られる（式１）。ここで、図６に示したように撮像される画像の画素数Ｎは一定であることから、距離Ａにおけるマーカの大きさに対応する画素数ＮＡおよび距離Ｂにおけるマーカの大きさに対応する画素数ＮＢは、マーカの寸法をＬとすると、それぞれ、ＮＡ＝Ｌ／（ＬＡ／Ｎ）（式２）およびＮＢ＝Ｌ／（ＬＢ／Ｎ）（式３）から算出できる。式１〜３を整理すると、Ｂ＝（ＮＡ／ＮＢ）・Ａが得られる。したがって、算出の基準となる距離Ａおよび距離Ａにおけるマーカの大きさに対応する画素数ＮＡをあらかじめ測定しておくことで、距離Ｂにおいて撮像された画像に基づいて、距離Ｂの値、すなわち造形ユニット１１０の位置を算出することができる。

なお、説明する実施形態ではマーカは２つの点から構成されているが、例えば、３つ以上の点から構成されるマーカを用いて、各点間の距離の平均値から造形ユニット１１０の位置を算出する構成としてもよい。このように、複数の識別情報を備える構成とすることで、位置を算出する精度を向上することができる。

次に、立体造形装置１００が実行する処理について説明する。図８は、本実施形態の立体造形装置１００が実行する処理のフローチャートである。立体造形装置１００は、ステップＳ１０００から処理を開始する。なお、図８に示す処理は、任意のタイミングで行うことができ、例えば、立体造形物を造形する過程で行われてもよい。

ステップＳ１００１において造形制御部３３０は、造形データに基づいて駆動機構２７０を制御し、造形ユニット１１０を所定の座標に移動させる。なお、立体造形物の造形を伴う場合には、ステップＳ１００１において所定の座標に移動した後、造形制御部３３０は、造形データに基づいて造形機構２６０を制御し、造形材料の吐出など造形処理を実行してもよい。

ステップＳ１００２では、撮像部３４０は、造形ユニット１１０に付されたマーカを撮像し、画像を取得する。撮像部３４０は、取得した画像を画像解析部３５０に出力する。

画像解析部３５０は、ステップＳ１００３において、撮像部３４０から取得した画像を解析し、撮像時点における撮像装置２８０からマーカまでの距離、すなわち、造形ユニット１１０の位置を算出する。算出した位置を示すデータは、造形制御部３３０に出力される。

ステップＳ１００４では、造形制御部３３０は、ステップＳ１００３において算出された位置データと、ステップＳ１００１において造形ユニット１１０の位置を制御する元となった造形データとを比較し、位置制御の補正量を算出する。

次にステップＳ１００５では、造形制御部３３０は、ステップＳ１００４において算出した補正量に基づいて、造形データを補正する。ステップＳ１００５において造形データを補正した後、ステップＳ１００１の処理に戻り、各処理を繰り返すことで造形される造形層を積層して、立体造形物を造形する。なお、立体造形物の造形を伴わない場合には、ステップＳ１００４において算出した補正量を記憶装置２４０などに格納する構成としてもよい。

図８に示した処理のように、画像に基づいて算出された造形ユニット１１０の位置によって補正を行うことで、造形精度を向上できる。また、造形ユニット１１０の位置は例えばロータリエンコーダなどのセンサ類によっても算出することができるが、画像に基づいて位置を算出することで、レールのたわみや立体造形装置１００の筐体の歪みなどといった物理的要因によって生じる誤差を排除できるため、より正確な補正ができ、造形精度をさらに向上できる。

図９は、本実施形態における造形データの補正を説明する図である。なお、図９では、１層の造形層を造形する際に撮像されたマーカに基づいて、次層の造形データを補正する場合を例示して実施形態を説明するものとする。図９（ａ）は、造形される立体造形物の形状の例を示しており、ここでは、ステージ１２０上に円柱形状の立体造形物を造形する場合を例示している。

図９（ａ）のような円柱形状の立体造形物を造形する場合、立体造形装置１００は、円形状で造形された造形層を積層する。すなわち、造形制御部３３０には、円形状の造形層を造形するように造形機構２６０および駆動機構２７０を制御する造形データが入力される。

図９（ｂ）は、立体造形物を造形する過程において、ある造形層を造形した場合の上面図を例示している。図９（ｂ）の実線は、所望の造形層の形状を示しており、破線は、実際に造形された造形層の形状を示している。図９（ｂ）では、レールのたわみ、立体造形装置１００の筐体の歪み、周囲環境、その他の要因によって、円形状の造形層を造形するところ、楕円形状で造形層が造形されている場合を示している。

造形層を造形する過程において撮像部３４０および画像解析部３５０は、図８のステップＳ１００２およびＳ１００３に相当する処理を行い、適宜造形ユニット１１０の位置を算出する。図９（ｂ）における点Ｐ_１は、造形過程のある時点における、造形データに基づく造形ユニット１１０の位置を示している。一方で、図９（ｂ）における点Ｐ_１’は、当該時点において撮像されたマーカの画像に基づいて算出された造形ユニット１１０の位置を示している。すなわち図９（ｂ）の例では、造形ユニット１１０は、点Ｐ_１の位置にあるべきところ、点Ｐ_１’の位置にあり、造形層の造形精度を低下させている。ここで、点Ｐ_１と点Ｐ_１’との差分を示すベクトルを変位ベクトルとして抽出する。なお、図９（ｂ）における他の点も同様に、ある時点における造形データに基づく造形ユニット１１０の位置と、当該時点において撮像されたマーカの画像に基づいて算出された造形ユニット１１０の位置とが乖離しており、各点についての変位ベクトルを抽出する。

図９（ｃ）は、図９（ｂ）に示した造形層を造形した後に造形される造形層の上面図を例示している。図９（ｃ）の実線は、造形データに基づく造形層の形状を示しており、破線は、補正された造形データに基づく造形層の形状を示している。造形制御部３３０は、画像解析部３５０による画像解析の結果に基づいて、造形データの補正を行う。図９（ｃ）の例では、図９（ｂ）の変位ベクトルの逆ベクトルを補正ベクトルとして、造形データを補正する。なお、図９（ｃ）の点Ｐ_２は、円柱形状の立体造形物における図９（ｂ）の点Ｐ_１に相当する座標を示しているものとする。すなわち、図９（ｂ）の点Ｐ_１の変位ベクトルの逆ベクトルを、図９（ｃ）の点Ｐ_２の補正ベクトルとして造形データを補正する。図９（ｃ）における他の点も同様に、対応する座標の変位ベクトルの逆ベクトルを補正ベクトルとすることで、図９（ｃ）の破線で示すような、補正された造形データを得ることができる。造形制御部３３０は、補正された造形データに基づいて、造形機構２６０および駆動機構２７０を制御することで、所望の形状（図９の例では円柱形状）の立体造形物を造形することができる。

ところで、図８などで説明した実施形態では、立体造形物を造形する過程でマーカを撮像し、補正量を算出する構成であったが、特に実施形態を限定するものではない。したがって、造形処理を伴わずに補正量を算出する構成、例えば、テスト駆動を行って補正量を算出する構成としてもよい。図１０は、本実施形態におけるテスト駆動を説明する図である。

図１０（ａ）は、造形ユニット１１０のｘ軸方向の位置を補正するテスト駆動の例を示している。造形ユニット１１０は、テスト駆動において図１０（ａ）の矢印の方向に移動する。撮像装置２８０ｘは、移動する造形ユニット１１０を適宜撮像し、マーカの画像を取得する。その後、画像解析部３５０は、画像を解析し、各画像を撮像した時点の造形ユニット１１０の位置を算出する。そして、テスト駆動を行う制御データに基づく座標と、画像解析によって算出した座標とを比較することで、変位ベクトルを算出し、補正ベクトルを算出する。

また、図１０（ｂ）に示すように、ｙ軸方向についても、同様にしてテスト駆動によって補正量を算出することができる。図１０（ｂ）は、造形ユニット１１０のｙ軸方向の位置を補正するテスト駆動の例を示している。造形ユニット１１０は、テスト駆動において図１０（ｂ）の矢印の方向に移動する。撮像装置２８０ｙは、移動する造形ユニット１１０を適宜撮像し、マーカの画像を取得する。その後、画像解析部３５０は、画像を解析し、各画像を撮像した時点の造形ユニット１１０の位置を算出する。そして、テスト駆動を行う制御データに基づく座標と、画像解析によって算出した座標とを比較することで、変位ベクトルを算出し、補正ベクトルを算出する。

このようにして算出された補正ベクトルを、立体造形物を造形する際の補正パラメータとして用いることで、レールのたわみ、立体造形装置１００の筐体の歪み、周囲環境、その他の要因によって生じる造形精度の低下を抑制することができる。

以上、説明した本発明の実施形態によれば、立体造形物の精度を向上する立体造形装置、制御装置、造形方法およびプログラムを提供することができる。

上述した本発明の実施形態の各機能は、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、Ｊａｖａ（登録商標）等で記述された装置実行可能なプログラムにより実現でき、本実施形態のプログラムは、ハードディスク装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、フレキシブルディスク、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）、ＥＰＲＯＭ等の装置可読な記録媒体に格納して頒布することができ、また他装置が可能な形式でネットワークを介して伝送することができる。

以上、本発明について実施形態をもって説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、当業者が推考しうる実施態様の範囲内において、本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

１０…立体造形システム、１００…立体造形装置、１１０…造形ユニット、１２０…ステージ、１３０…造形材料、１５０…情報処理装置、２１０…ＣＰＵ、２２０…ＲＡＭ、２３０…ＲＯＭ、２４０…記憶装置、２５０…インターフェース、２６０…造形機構、２７０…駆動機構、２８０…撮像装置、３１０…データ入力部、３２０…造形データ生成部、３３０…造形制御部、３４０…撮像部、３５０…画像解析部

特開２０１９−１５５６０６号公報

Claims (12)

1. 造形手段で立体造形物を造形する造形装置であって、
   前記造形手段に付された識別情報を含む画像を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段が撮像した前記画像に基づいて、前記造形手段の動作を制御する制御手段と
   を含む、立体造形装置。
2. 前記撮像手段は、
   第１の方向を撮像する第１の撮像手段と、前記第１の方向に直交する第２の方向を撮像する第２の撮像手段とを含み、
   前記造形手段に付される前記識別情報は、
   前記第１の撮像手段によって撮像される第１の識別情報と、前記第２の撮像手段によって撮像される第２の識別情報とを含むことを特徴とする、
   請求項１に記載の立体造形装置。
3. 前記第１の識別情報および前記第２の識別情報は、前記造形手段が移動する平面において、９０度の角度で配置されることを特徴とする、
   請求項２に記載の立体造形装置。
4. 前記制御手段は、前記画像を解析することによって算出される前記造形手段と前記撮像手段との距離に基づいて、前記造形手段の動作を制御することを特徴とする、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の立体造形装置。
5. 前記距離は、前記画像における前記識別情報の大きさに基づいて算出されることを特徴とする、
   請求項４に記載の立体造形装置。
6. 前記画像における前記識別情報の大きさは、前記撮像手段の画角特性に基づいて算出されることを特徴とする、
   請求項５に記載の立体造形装置。
7. 造形手段に付された識別情報を含む画像を撮像する撮像手段を含む立体造形装置を制御する制御装置であって、
   前記撮像手段が撮像した前記画像に基づいて、前記造形手段の動作を制御する制御手段
   を含む、制御装置。
8. 前記制御手段は、前記画像を解析することによって算出される前記造形手段と前記撮像手段との距離に基づいて、前記造形手段の動作を制御することを特徴とする、
   請求項７に記載の制御装置。
9. 前記距離は、前記画像における前記識別情報の大きさに基づいて算出されることを特徴とする、
   請求項８に記載の制御装置。
10. 前記画像における前記識別情報の大きさは、前記撮像手段の画角特性に基づいて算出されることを特徴とする、
    請求項９に記載の制御装置。
11. 造形手段で立体造形物を造形する立体造形装置が実行する造形方法であって、
    前記造形手段に付された識別情報を含む画像を撮像するステップと、
    前記撮像するステップにおいて撮像した前記画像に基づいて、前記造形手段の動作を制御するステップと
    を含む、造形方法。
12. 請求項１１に記載の造形方法に含まれる各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
    
    
    

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