JP2021163229A - 情報処理装置、立体造形システム、立体データ生成方法およびプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施形態に係る立体造形システムの全体の外観の一例を示す図である。図1を参照しながら、本実施形態に係る立体造形システム1の全体構成について説明する。
図2は、実施形態に係る立体造形装置の平面図である。図3は、実施形態に係る立体造形装置の側面図である。図4は、実施形態に係る立体造形装置の正面図である。図2〜図4を参照しながら、本実施形態に係る立体造形装置20の全体構成について説明する。
図5は、実施形態に係る情報処理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図5を参照しながら、本実施形態に係る情報処理装置10のハードウェア構成について説明する。
図6は、実施形態に係る立体造形装置のハードウェア構成に一例を示す図である。図6を参照しながら、本実施形態に係る立体造形装置20のハードウェア構成について説明する。
図7は、実施形態に係る立体造形システムの機能ブロックの構成の一例を示す図である。図8は、立体物の画像データから各レイヤの画像に分割する動作を説明する図である。図7および図8を参照しながら、本実施形態に係る立体造形システム1の機能ブロックの構成および動作について説明する。
図9は、レイヤを合成して3次元データを得るためのメイン画面の一例を示す図である。図10は、高さ情報設定画面の一例を示す図である。図11は、高さ情報を説明する図である。図12および図13は、高さ情報の生成方法の一例を説明する図である。図14は、対象領域の任意の一点から輪郭までの距離を説明する図である。図9〜図14を参照しながら、本実施形態に係る情報処理装置10で表示される各種画面の操作および機能について説明する。
図15〜図17は、高さ情報を加算する動作の一例を説明する図である。図18は、高さ情報を減算する動作の一例を説明する図である。図15〜図18を参照しながら、合成部108による各レイヤの高さ情報を合成(マージ)する動作について説明する。
図19は、色情報の一例を示す図である。図20は、高さ情報を概念的に表した図である。図21は、層情報の生成方法を説明する図である。図22〜図25は、立体物の造形方法の一例を示す図である。図19〜図25を参照しながら、3次元データを用いた造形動作について説明する。
図26は、実施形態に係る情報処理装置の高さ情報の生成処理の流れの一例を示すフローチャートである。図26を参照しながら、本実施形態に係る情報処理装置10の高さ情報の生成処理の流れについて説明する。なお、立体物の画像データについては、予め分割部103により複数のレイヤに分割されているものとする。また、レイヤの対象領域における高さ情報の生成方法として、上述の第1の方法を採用した場合について説明する。
表示制御部104は、記憶部110に記憶されている、分割部103により分割された画像データであるレイヤを読み込む。レイヤが読み込まれた場合(ステップS11:Yes)、ステップS12へ移行し、読み込まれない場合(ステップS11:No)、待機する。
表示制御部104は、メイン画面1000を表示部105に表示させ、読み込んだレイヤに基づいて、レイヤ一覧表示領域1007にレイヤを一覧表示させる。また、表示制御部104は、ユーザによる入力部102を介した操作ボタン群1006に対する操作に従って、レイヤ一覧表示領域1007によって選択されたレイヤを編集するための図10に示した高さ情報設定画面1100を表示部105に表示させる。そして、ステップS13へ移行する。
対象領域抽出部106は、高さ情報設定画面1100において表示された特定のレイヤ(メイン画面1000で選択されたレイヤ)の画像において、ユーザによる入力部102を介した操作に従って、立体形状を生成する対象領域を抽出する。そして、ステップS14へ移行する。
表示制御部104は、高さ情報設定画面1100の領域Aに表示されたレイヤの画像において、対象領域抽出部106により抽出された対象領域の輪郭を表示させる。また、高さ情報生成部107は、対象領域抽出部106により抽出された対象領域内の各位置のうち、輪郭から最も離れている位置と輪郭との距離(最大距離)を算出する。そして、表示制御部104は、高さ情報設定画面1100の領域Bに、0から最大距離までを横軸とし、高さを縦軸として、対象領域における立体形状を規定するための曲線のグラフを表示させる。なお、当該曲線として、デフォルトでは、横軸および縦軸の原点から、横軸および縦軸の最大値の点までを結ぶ直線をグラフとして表示されるものとしてもよい。そして、ステップS15へ移行する。
ユーザによる入力部102を介した操作に従って、領域Bのグラフとしての直線を、曲線等に編集された(曲線等が入力された)場合(ステップS15:Yes)、ステップS16へ移行し、曲線等が入力されていない場合(ステップS15:No)、入力されるまで待機する。
高さ情報生成部107は、ユーザにより入力部102を介して編集された曲線のグラフに基づいて、対象領域の輪郭からの距離に応じて高さが変化する立体形状のデータである立体形状を生成する。そして、表示制御部104は、高さ情報生成部107により生成された立体形状を、高さ情報設定画面1100の領域Cに表示させる。そして、ステップS17へ移行する。
ユーザによる入力部102を介した操作に従って、領域Bのグラフとしての曲線が再度編集された(曲線が再入力された)場合(ステップS17:Yes)、ステップS15へ戻り、曲線が再入力されない場合(ステップS17:No)、ステップS18へ移行する。
そして、高さ情報生成部107は、生成した対象領域の立体形状に基づいて、当該対象領域について高さ情報を生成する。高さ情報設定画面1100において、すべてのレイヤについて対象領域の曲線の編集が終了した場合(ステップS18:Yes)、ステップS19へ移行し、終了していない場合(ステップS18:No)、ステップS12へ戻る。
合成部108は、メイン画面1000において、ユーザによる入力部102を介した操作ボタン群1006の操作に従って、各レイヤの高さ情報を合成(マージ)する。具体的には、合成部108は、各レイヤの対応する画素の高さ情報について、加算、減算、乗算、または除算、すなわち四則演算を行うことによって、画素ごとに1つの合成された高さ情報を生成する。そして、高さ情報の生成処理を終了する。
図27は、実施形態に係る立体造形装置の立体物の造形動作の流れの一例を示すフローチャートである。図28は、実施形態に係る立体造形装置の立体物の造形動作における造形処理の流れの一例を示すフローチャートである。図27および図28を参照しながら、本実施形態に係る情報処理装置10の立体物の造形動作の流れについて説明する。
まず、取得部201は、情報処理装置10から、立体物の画像データおよび高さ情報を取得する。そして、ステップS22へ移行する。
続いて、色情報生成部202は、取得部201により取得された立体物の画像データに基づいて、当該立体物の画像の画素毎のRGBの色値に基づいて色情報を生成する。そして、ステップS23へ移行する。
続いて、層情報生成部203は、高さ情報を示すドット上に、色情報生成部202により生成された色情報が示すドットを配置することによって、層情報の基となる立体画像情報を生成する。そして、層情報生成部203は、立体画像情報を層毎に分離することによって、層毎の画素の配置を示す層情報を生成する。さらに、層情報生成部203は、生成した層情報を、形状用のドットの配置を示す形状層情報と、色用のドットの配置を示す色層情報と、に分離する。そして、ステップS24へ移行する。
造形部206は、層情報生成部203により生成された層毎の層情報に基づいて、記録媒体P上に紫外線硬化インクを積層させて立体物を造形する図28に示す造形処理(ステップS241〜S244)を実行する。なお、図28に示す例では、i(iは2 以上の自然数)−mが0以下の場合、色層情報に基づく紫外線硬化インクの積層は行われないものとする。また、nは最上位層であり、mは、上述の通り、1以上の自然数である。
まず、造形部206は、紫外線硬化インクを用いて、1層目の形状層情報が示すドットを記録媒体上に積層する。そして、ステップS242へ移行する。
続いて、造形部206は、紫外線硬化インクを用いて、2層目の形状層情報が示すドットを1層目の形状層情報が示すドット上に積層すると共に、2−m層目の色層情報が示すドットを記録媒体P上に積層する。
続いて、造形部206は、紫外線硬化インクを用いて、n層目の形状層情報が示すドットをn−1層目の形状層情報が示すドット上に積層すると共に、n−m層目の色層情報が示すドットをn−m−1層目の形状層情報が示すドット上に積層する。そして、ステップS244へ移行する。
最後に、造形部206は、紫外線硬化インクを用いて、n−m+1層目の色層情報が示すドット〜n層目の色層情報が示すドットをそれぞれ、n−m層目の形状層情報が示すドット上〜n−1層目の形状層情報が示すドット上に積層する。そして、立体物の造形動作を終了する。
変形例に係る立体造形システム1について、上述の実施形態に係る立体造形システム1と相違する点を中心に説明する。
10 情報処理装置
20 立体造形装置
101 通信部
102 入力部
103 分割部
104 表示制御部
105 表示部
106 対象領域抽出部
107 高さ情報生成部
108 合成部
109 出力部
110 記憶部
201 取得部
202 色情報生成部
203 層情報生成部
204 搬送制御部
205 移動制御部
206 造形部
441、442、451、452、461、462、472 ドット
501 CPU
502 ROM
503 RAM
505 補助記憶装置
506 記録メディア
507 メディアドライブ
508 ディスプレイ
509 ネットワークI/F
510 バス
511 キーボード
512 マウス
513 DVD
514 DVDドライブ
515 外部I/F
600 制御部
601 CPU
602 ROM
603 RAM
604 NVRAM
605 ASIC
606 I/O
607 ホストI/F
611 ヘッド駆動部
612 照射駆動部
613 モータ駆動部
614 メンテナンス駆動部
621 操作パネル
622 センサ
650 側面
660 タンク機構
661 タンク
662 供給チューブ
670 ヘッドユニット
671、671C、671CL、671M、671K、671W、671Y 吐出ヘッド
672 照射装置
680 メンテナンス機構
682 キャップ
683 ワイパ
691 ガイド部材
692 ガイド部材
693 キャリッジ
695 ステージ
696 X方向走査機構
697 Y方向走査機構
698 Z方向走査機構
1000 メイン画面
1001 メニューバー
1002 立体表示領域
1003 ステータスバー
1004 更新ボタン
1005 リスト表示切替ボタン
1006 操作ボタン群
1007 レイヤ一覧表示領域
1100 高さ情報設定画面
1670 ヘッドユニット
1671 溶融ヘッド
A〜C 領域
C11a、C11b、C12a、C12b 曲線
I 紫外線硬化インク
Ia 溶融インク
IMG 画像データ
L 造形層
L1、L2 レイヤ
L11、L12 レイヤ
O11、O12 輪郭
P 記録媒体
S11a、S11b、S12a、S12b 立体形状
TR、TR11、TR12 対象領域
Claims (14)
- 立体物の画像データから分割された複数のレイヤ画像を、表示部に表示させる表示制御部と、
前記各レイヤ画像について、立体形状を造形するための高さ情報を生成する生成部と、
前記生成部により生成された前記各レイヤ画像の前記高さ情報を合成する合成部と、
を備えた情報処理装置。 - 前記レイヤ画像から、前記高さ情報の生成の対象となる対象領域を抽出する抽出部を、さらに備え、
前記生成部は、前記各レイヤ画像の前記対象領域において、前記高さ情報を生成する請求項1に記載の情報処理装置。 - 前記レイヤ画像は、グレースケールの画像であり、
前記生成部は、前記レイヤ画像の明度に基づいて、前記高さ情報を生成する請求項1または2に記載の情報処理装置。 - 前記生成部は、入力部により入力された、前記対象領域の輪郭から該対象領域内の各位置までの距離と高さとの関係を示す曲線に基づいて、前記対象領域内の位置毎に、各位置と前記輪郭の一点との距離に応じた高さを求め、該高さに基づいて前記対象領域の前記高さ情報を生成する請求項2に記載の情報処理装置。
- 前記対象領域の各位置に対応する前記輪郭の一点は、前記各位置に最も近い前記輪郭上の点である請求項4に記載の情報処理装置。
- 前記対象領域の各位置に対応する前記輪郭の一点は、前記各位置に最も遠い前記輪郭上の点である請求項4に記載の情報処理装置。
- 前記立体物の画像データから、前記複数のレイヤ画像に分割する分割部を、さらに備えた請求項1〜6のいずれか一項に記載の情報処理装置。
- 前記合成部は、前記各レイヤ画像の前記高さ情報について、四則演算の少なくともいずれかを行うことによって合成する請求項1〜7のいずれか一項に記載の情報処理装置。
- 前記レイヤ画像ごとに、予め四則演算のうちいずれかの演算方法が割り当てられており、
前記合成部は、前記レイヤ画像ごとに割り当てられた前記演算方法に従って、前記各レイヤ画像の前記高さ情報を合成する請求項1〜8のいずれか一項に記載の情報処理装置。 - 前記表示制御部は、前記合成部により合成された前記高さ情報に基づいて生成した立体形状の画像を、前記表示部に表示させる請求項1〜9のいずれか一項に記載の情報処理装置。
- 立体物の画像データから分割された複数のレイヤ画像を、表示部に表示させる表示制御部と、
前記各レイヤ画像について、立体形状を造形するための高さ情報を生成する生成部と、
前記生成部により生成された前記各レイヤ画像の前記高さ情報を合成する合成部と、
前記合成部により合成された前記高さ情報と、前記立体物の画像データとに基づいて、該立体物を造形する造形部と、
を備えた立体造形システム。 - 前記立体造形システムは、情報処理装置と、立体造形装置と、を備え、
前記情報処理装置は、前記表示制御部と、前記生成部と、前記合成部とを備え、
前記立体造形装置は、前記造形部を備えた請求項11に記載の立体造形システム。 - 立体物の画像データから分割された複数のレイヤ画像を、表示部に表示させる表示制御ステップと、
前記各レイヤ画像について、立体形状を造形するための高さ情報を生成する生成ステップと、
生成した前記各レイヤ画像の前記高さ情報を合成する合成ステップと、
を有する立体データ生成方法。 - コンピュータに、
立体物の画像データから分割された複数のレイヤ画像を、表示部に表示させる表示制御ステップと、
前記各レイヤ画像について、立体形状を造形するための高さ情報を生成する生成ステップと、
生成した前記各レイヤ画像の前記高さ情報を合成する合成ステップと、
を実行させるためのプログラム。
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