JP2023026076A - Method, system and program for casting - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アルミニウム等の金属を用いた鋳造方法、鋳造システム及び鋳造用プログラムに関する。 The present invention relates to a casting method, casting system, and casting program using metal such as aluminum.
従来、ペットなど思い出に残るものを立体物として再現したいという要望があり、例えば特許文献1に開示されているような、ペットなどを石膏素材などで3次元データを製作する方法が考案されている。この特許文献1に開示された技術では、ユーザーが所望する3次元データを製作する手段と、製作された造型モデルデータに基づき立体物を石膏素材で造型する手段とを備えている。
Conventionally, there has been a demand to reproduce memorable objects such as pets as three-dimensional objects, and methods have been devised to create three-dimensional data of pets using gypsum materials, for example, as disclosed in
詳述すると、この特許文献1に開示された方法では、先ず、ユーザーが所望する立体物の形状や色に関するデータに基づき3次元データを製作し、この3次元データを複数のレイヤーに分割し、その分割した一層毎にレイヤーデータを製作し、各層のレイヤーデータに基づいて、石膏素材の粉末を延ばして粉末レイヤーを形成し、レイヤーデータをこの粉末レイヤー上にプリントする。その後、レイヤーデータをプリントした石膏素材の粉末を固化し、実物の各2次元断面層を形成し、各層の実物の2次元断面層をそれぞれ結合し、ユーザーが所望する形状及び色の立体物を製作する。
Specifically, in the method disclosed in
しかしながら、ユーザーによっては、立体物の素材としてアルミニウムなどの金属を望む声もあり、金属で立体物を成形するには金型が必要になったり、溶接により立体物を構成する必要があるなど、製作コストが高くなるため少量製作には不向きであり、商業的に適用が困難であるという問題がある。 However, some users want metal such as aluminum as a material for three-dimensional objects. There is a problem that it is not suitable for small-lot production because of its high production cost, and that it is difficult to apply it commercially.
そこで、本発明は、上記のような問題を解決するものであり、アルミニウムなどの金属製の立体物を少量製作する際の製作コストを低減できる鋳造方法、鋳造システム及び鋳造用プログラムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention solves the above problems, and provides a casting method, a casting system, and a casting program that can reduce the production cost when producing a small amount of three-dimensional objects made of metal such as aluminum. With the goal.
上記課題を解決するために、本発明の鋳造方法は、
2次元の画像又は動画である2次元データ群に基づいて、前記2次元データ群の被写体を立体化した3次元データを生成するとともに、前記3次元データを複数のレイヤーに分割して一層毎に2次元なレイヤーデータを製作する造型モデルデータ製作工程と、
前記各レイヤーデータに基づきそれぞれ実物の2次元断面層を樹脂により造型しつつ積層させて樹脂模型を製造する樹脂模型製造工程と、
前記樹脂模型を鋳物砂に埋設して砂型を造型する造型工程と、
前記砂型の外面の少なくとも1箇所に配置された吹込口から、溶融させた金属を注入して、前記樹脂模型と接触させ、前記樹脂模型を構成する樹脂を分解・気化して当該樹脂模型を実質的に消失させるとともに、前記樹脂模型の消失により形成された空洞に、注入した溶融金属を溶湯として充填する注湯工程と、
を含むことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the casting method of the present invention includes:
Based on a two-dimensional data group that is a two-dimensional image or moving image, three-dimensional data is generated by three-dimensionalizing a subject in the two-dimensional data group, and the three-dimensional data is divided into a plurality of layers and layer-by-layer. A molding model data production process that produces two-dimensional layer data,
a resin model manufacturing process for manufacturing a resin model by molding and laminating two-dimensional cross-sectional layers of the actual object based on the layer data;
a molding step of embedding the resin model in molding sand to mold a sand mold;
Molten metal is injected from a blowing port arranged at least in one place on the outer surface of the sand mold, brought into contact with the resin model, and the resin constituting the resin model is decomposed and vaporized to substantially form the resin model. a pouring step of filling the cavity formed by the disappearance of the resin model with the injected molten metal as molten metal;
characterized by comprising
また、本発明の鋳造システムは、
2次元の2次元データ群に基づいて前記2次元データ群の被写体を立体化した3次元データを生成するとともに、前記3次元データを複数のレイヤーに分割して一層毎に2次元なレイヤーデータを製作する造型モデルデータ製作部と、
前記各レイヤーデータに基づきそれぞれ実物の2次元断面層を樹脂により造型しつつ積層させて樹脂模型を製造する樹脂模型製造手段と、
前記樹脂模型を鋳物砂に埋設する際の砂型内における位置決めを算定する砂型算定部と
を備えることを特徴とする。
Further, the casting system of the present invention is
Based on a two-dimensional data group, three-dimensional data is generated by three-dimensionalizing the subject of the two-dimensional data group, and the three-dimensional data is divided into a plurality of layers to generate two-dimensional layer data for each layer. With the molding model data production department to produce,
resin model manufacturing means for manufacturing a resin model by molding and laminating actual two-dimensional cross-sectional layers with resin based on each layer data;
and a sand mold calculation unit for calculating positioning in the sand mold when embedding the resin model in molding sand.
なお、上述した本発明に係る鋳造方法や鋳造システムは、所定の言語で記述された本発明の鋳造用プログラムをコンピューター上で実行することにより実現することができる。すなわち、本発明のプログラムを、携帯端末装置やスマートフォン、ウェアラブル端末、モバイルPCその他の情報処理端末、パーソナルコンピューターやサーバーコンピューター等の汎用コンピューターのICチップ、メモリ装置にインストールし、CPU上で実行することにより、上述した各機能を有するシステムを構築して、鋳造方法を実施することができる。 The casting method and casting system according to the present invention described above can be realized by executing the casting program of the present invention written in a predetermined language on a computer. That is, the program of the present invention is installed in an IC chip or memory device of a mobile terminal device, a smart phone, a wearable terminal, a mobile PC or other information processing terminal, a general-purpose computer such as a personal computer or a server computer, and executed on a CPU. Thus, a system having the functions described above can be constructed and the casting method can be carried out.
すなわち、本発明の鋳造用プログラムでは、コンピューターを、
2次元の2次元データ群に基づいて前記2次元データ群の被写体を立体化した3次元データを生成するとともに、前記3次元データを複数のレイヤーに分割して一層毎に2次元なレイヤーデータを製作する造型モデルデータ製作部と、
前記各レイヤーデータに基づきそれぞれ実物の2次元断面層を樹脂により造型しつつ積層させて樹脂模型を製造する樹脂模型製造手段、
前記樹脂模型を鋳物砂に埋設する際の砂型内における位置決めを算定する砂型算定部として機能させる。
That is, in the casting program of the present invention, the computer is
Based on a two-dimensional data group, three-dimensional data is generated by three-dimensionalizing the subject of the two-dimensional data group, and the three-dimensional data is divided into a plurality of layers to generate two-dimensional layer data for each layer. With the molding model data production department to produce,
Resin model manufacturing means for manufacturing a resin model by molding and laminating actual two-dimensional cross-sectional layers with resin based on each layer data;
It functions as a sand mold calculation unit that calculates the positioning in the sand mold when the resin model is embedded in the molding sand.
このような本発明の鋳造用プログラムは、例えば、通信回線を通じて配布することが可能であり、また、コンピューターで読み取り可能な記録媒体に記録することにより、スタンドアローンの計算機上で動作するパッケージアプリケーションとして譲渡することができる。この記録媒体として、具体的には、フレキシブルディスクやカセットテープ等の磁気記録媒体、若しくはCD-ROMやDVD-ROM等の光ディスクの他、RAMカードなど、種々の記録媒体に記録することができる。そして、このプログラムを記録したコンピューター読み取り可能な記録媒体によれば、汎用のコンピューターや専用コンピューターを用いて、上述したシステム及び方法を簡便に実施することが可能となるとともに、プログラムの保存、運搬及びインストールを容易に行うことができる。 Such a casting program of the present invention can be distributed, for example, through a communication line, and can be recorded in a computer-readable recording medium as a package application that runs on a stand-alone computer. Can be transferred. Specifically, the recording medium can be a magnetic recording medium such as a flexible disk or a cassette tape, an optical disk such as a CD-ROM or a DVD-ROM, or various recording media such as a RAM card. Then, according to the computer-readable recording medium recording this program, it is possible to easily implement the above-described system and method using a general-purpose computer or a dedicated computer, and save, transport, and Easy to install.
なお、上記各発明において造型する際には、前記吹込口と前記樹脂模型とを連結する連結部材を前記樹脂模型とともに前記鋳物砂に埋設することが好ましい。 In addition, when molding in each of the above inventions, it is preferable that a connection member for connecting the blow port and the resin model is embedded in the foundry sand together with the resin model.
本発明の鋳造方法及び鋳造システム及び鋳造用プログラムによれば、2次元の画像又は動画である2次元データ群から3次元データを生成し、これに基づいて3Dプリンターによって樹脂模型を作り、この樹脂模型を砂型に埋設してアルミニウム等の溶融金属を注湯して鋳物製品を製作することができる。樹脂模型は3Dプリンターを用いて造型可能であるため、少量を安価に製作することができ、また樹脂は溶融金属により消失させることができるため、少量製作する場合であっても製作コストを低減できる。 According to the casting method, casting system, and casting program of the present invention, three-dimensional data is generated from a two-dimensional data group that is two-dimensional images or moving images, based on this, a resin model is created by a 3D printer, and this resin A casting product can be manufactured by embedding a model in a sand mold and pouring molten metal such as aluminum. Since the resin model can be molded using a 3D printer, it can be manufactured in small quantities at low cost, and since the resin can be eliminated by molten metal, the manufacturing cost can be reduced even when manufacturing a small quantity. .
以下に添付図面を参照して、本発明に係る鋳造方法及び鋳造システムの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置等を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。 Embodiments of the casting method and casting system according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. The embodiments shown below are examples of devices and the like for embodying the technical idea of this invention. It does not specify the layout, etc., to the following. The technical idea of this invention can be modified in various ways within the scope of claims.
(鋳造方法の概要)
本実施形態に係る鋳造方法の概要について説明する。図3に鋳造方法の手順を示す。同図に示すように、先ず、本実施形態に係る鋳造システムにおいて、ユーザーが使用する例えばスマートフォン等の情報端末装置1を用い、樹脂模型を製造するために必要な3次元データ及びレイヤーデータを製作する造型モデルデータ製作工程(S01)を実行する。
(Overview of casting method)
An overview of the casting method according to the present embodiment will be described. FIG. 3 shows the procedure of the casting method. As shown in the figure, first, in the casting system according to the present embodiment, three-dimensional data and layer data necessary for manufacturing a resin model are produced using an
造型モデルデータ製作工程では、2次元の画像又は動画である2次元データ群に基づいて、2次元データ群の被写体を立体化した3次元データを生成する。ここで、2次元データ群である画像は、2次元の画素群からなり、例えば2次元平面上に行列状に整列配置される多数の画素の位置(x,y)と、位置(x,y)で特定される画素は色情報(色調・階調など)を持つ。例えばRGBなどの色調により、画素毎の色が定まり、256階調の輝度により画素毎の明るさが決まる。なお、画素とは、例えば、ディスプレイ上の画面を構成する最小単位のことであり、画素は色情報を持った点として存在する。ディスプレイは画面に縦横に敷き詰められた画素の集合によって画像の表示が可能となる。 In the molding model data production process, based on a two-dimensional data group, which is a two-dimensional image or moving image, three-dimensional data is generated in which the object in the two-dimensional data group is three-dimensionalized. Here, an image, which is a two-dimensional data group, consists of a two-dimensional pixel group. For example, the positions (x, y) and the positions (x, y ) has color information (color tone, gradation, etc.). For example, color tones such as RGB determine the color of each pixel, and luminance of 256 gradations determines the brightness of each pixel. A pixel is, for example, the smallest unit that constitutes a screen on a display, and a pixel exists as a point having color information. A display can display an image by a set of pixels arranged vertically and horizontally on the screen.
被写体をカメラで撮影することで、2次元画像データとして解像度と画素毎の輝度及び色調が取得されることになる。2次元データ群である動画は、このような画像の集合体であり、多数の画像がフレームとして時系列に従って連続させて、各種コーデックにより圧縮されてファイル形式として構成されている。なお、2次元データ群には属性データが付加されており、例えば、撮影倍率、撮影日時、撮影場所などのデータが保持可能となっている。 By photographing an object with a camera, the resolution and the luminance and color tone of each pixel are acquired as two-dimensional image data. A moving image, which is a two-dimensional data group, is a collection of such images, and a large number of images are continuous as frames in time series and compressed by various codecs to form a file format. Attribute data is added to the two-dimensional data group, and data such as shooting magnification, shooting date and time, and shooting location can be held.
このような2次元データ群は、本実施形態では、情報取得部141が、カメラ121で撮影した静止画や動画を取得したり、他のデバイスで撮影した静止画や動画をファイル形式で取得したりする。そして、この2次元データ群に基づき、例えばフォトグラメトリ法等の方法を用いて、被写体の形状及び色を示す立体的な3次元データを生成する。フォトグラメトリ法では、例えば、立体的な物体を複数の観測点から撮影して得た2次元画像から視差情報を解析して寸法及び形状を算出し、算出された立体形状をポリゴンで定義された3次元データを生成する。なお、カメラ121に3Dスキャナとしての機能を持たせてもよく、この3Dスキャナ機能により立体的な対象物の形状及び色の読み取りを行い、直接3次元データを生成するようにしてもよい。
In this embodiment, such a two-dimensional data group is obtained by the
次いで、造型モデルデータ製作工程では、3次元データを複数のレイヤーに分割して一層毎に2次元なレイヤーデータを製作する。その後、3Dプリンター2を制御して、レイヤーデータに基づいて樹脂模型を製造する樹脂模型製造工程を行う(S02)。造型モデルデータ製作工程では、図4に示すような静止画や動画等の2次元データ群D1に基づいて、図5に示すような、2次元データ群の被写体を立体化した3次元データD2を生成するとともに、この3次元データD2を複数のレイヤーデータD31,D31…に分割して一層毎に2次元的なレイヤーデータ群D3を製作する。
Next, in the molding model data production process, the three-dimensional data is divided into a plurality of layers to produce two-dimensional layer data for each layer. After that, the
また、樹脂模型製造工程では、3Dプリンター2を用いて、各レイヤーデータD31,D31に基づきそれぞれ実物の2次元断面層を樹脂により造型しつつ積層させて樹脂模型3を製造する。この樹脂模型製造工程における3Dプリンター2の制御は、情報端末装置1からの操作により行う。
In the resin model manufacturing process, the
本実施形態において樹脂模型を構成する樹脂材料としては、砂型の内部に導入される溶融されたアルミニウムなどの金属によって分解・気化される樹脂であれば特に限定されるものではなく、例えば、発泡ポリスチレン(EPS)、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタンなどを採用することができる。 In the present embodiment, the resin material constituting the resin model is not particularly limited as long as it is a resin that is decomposed and vaporized by a metal such as molten aluminum introduced into the sand mold. (EPS), polymethyl methacrylate, polyethylene, polypropylene, polyurethane, and the like can be employed.
その後、このようにして製作された樹脂模型3を用いて鋳造を行う。この鋳造工程には、図7~図10に示すような、砂型5を造型するとともに造型された砂型内に溶融させた金属を注入する造型・注湯工程(S03)と、注湯した金属を冷却するとともに砂型から完成した鋳物製品6を脱型する冷却・脱型工程(S04)と、脱型した鋳物製品6を研磨するなどの整形工程(S05)が含まれる。
After that, casting is performed using the
造型工程では、垂直断面により二分割された外枠41,41で函状に構成された型枠4内に、樹脂模型3を設置するとともに型枠4内に鋳物砂を充填し、樹脂模型3を鋳物砂に埋設して砂型5を造型する。ここで使用される砂型を構成する鋳物砂としては、従来公知の鋳造方法に使用されるものを好適に使用することができ、例えば、珪砂などの天然砂及び球状骨材などの人工砂を用いることができる。また、砂型を構成する鋳物砂は、通常、注湯工程で必要な強度を確保するために粘結剤により結着されている。ここに、粘結剤としては、特に限定されるものでなく、例えばフラン樹脂を挙げることができる。鋳物砂に要求される強度としては、その抗圧力(破壊圧縮強度)が、通常15kg/cm2 以上であることが好ましく、さらに好ましくは20kg/cm2 以上とする。
In the molding process, the
また、この造型工程においては、吹込口42と樹脂模型3とを連結する連結部材31を樹脂模型3に取付けて鋳物砂内に埋設する。このとき、砂型算定部146が算定した連結部材31の埋設位置に合致させて、外枠41に吹込口42を穿設し、外枠41内に鋳物砂を充填しつつ樹脂模型3を設置するとともに、砂型算定部146が算定した接続部位に連結部材31を固定し、連結部材31により樹脂模型3と吹込口42とを接続し外枠41,41を閉止する。
In this molding process, the
注湯工程では、砂型5の外面の少なくとも1箇所に配置された吹込口42から溶融させた金属を注入して、内部に埋設された樹脂模型3と接触させ、樹脂模型3を構成する樹脂を分解・気化させて樹脂模型3を実質的に消失させるとともに、樹脂模型3の消失により形成された空洞に、注入した溶融金属を溶湯として充填する。
In the pouring step, melted metal is injected from a blowing
このとき、連結部材31が配置されているため、吹込口42から導入される溶融金属によって最初に連結部材31が消失して空洞が形成され、その後に吹込口42から導入される溶融金属が、この空洞を通って樹脂模型3に案内されるので、樹脂模型3に対して溶融金属を効率的に且つ確実に接触させることができる。
At this time, since the connecting
そして、溶融金属を溶湯として充填した状態において注湯した金属を冷却するとともに、砂型5を破砕して、完成した鋳物製品6を脱型し、脱型した鋳物製品6を研磨するなどの整形工程を行う。
Then, in a state where the molten metal is filled as molten metal, the poured metal is cooled, the
(鋳造システムの全体構成)
本実施形態に係る鋳造システムの構成について説明する。図1に実施形態に係る鋳造システムの全体構成を示す。本実施形態に係る鋳造システムでは、ユーザーが操作する情報端末装置1と、3D印刷により樹脂模型を造型する3Dプリンター2とから概略構成される。なお、本実施形態では、情報端末装置1を情報処理端末装置の一例として説明する。
(Overall configuration of casting system)
The configuration of the casting system according to this embodiment will be described. FIG. 1 shows the overall configuration of a casting system according to an embodiment. The casting system according to the present embodiment is roughly composed of an
本実施形態に係る鋳造システムは、通信機能やアプリケーション実行機能を有する情報端末装置1と、情報端末装置1と通信手段を介して接続され、3D印刷により樹脂模型を造型する3Dプリンター2とから概略構成される。鋳造システムでは、ユーザーが使用する例えばスマートフォン等の情報端末装置1を用い、樹脂模型を製造するために必要な3次元データ及びレイヤーデータを製作する造型モデルデータ製作工程を実行するとともに、製作されたレイヤーデータに基づいて3Dプリンター2を遠隔操作して樹脂模型3を製造する樹脂模型製造工程を行う。
The casting system according to the present embodiment comprises an
3Dプリンター2は、各レイヤーデータD31,D31に基づきそれぞれ実物の2次元断面層を樹脂により造型しつつ積層させて樹脂模型3を製造する樹脂模型製造手段の役割を果たす立体印刷装置である。本実施形態では、Wifiネットワークや、有線LAN、USBケーブルなどの通信網を通じて、ユーザーの情報端末装置1と接続され、情報端末装置1からの3次元データや操作信号に応じて立体印刷を実行する。この3Dプリンター2では、ポリゴンで立体形状を定義した3次元データD2を基にして、スライスされた2次元の層(レイヤー)を1層ずつ積み重ねていくことによって、立体模型を製作する装置であり、3Dプリンター2としては、薄い層を積み上げる積層方式を基本動作として、液状の樹脂を紫外線で少しずつ硬化させる「光造型方式」や、熱で溶かした樹脂を積み重ねる「FDM方式」など、様々な方式のプリンターが採用可能である。
The
情報端末装置1は、無線通信を利用した携帯可能な情報処理端末装置であり、CPU等の演算処理装置を備え、本発明である鋳造用プログラムを含む種々のアプリケーションソフトを実行することによって種々の機能を提供する装置である。この情報処理端末装置としては、スマートフォンの他、例えば、パーソナルコンピューター等の汎用コンピューターや機能を特化させた専用装置により実現することができ、タブレットPCやモバイルコンピューター、携帯電話機、ウェアラブル端末装置、ゲーム機その他の情報処理端末装置が含まれる。
The
また、情報端末装置1は、無線基地局等の中継点と無線で通信し、通話やデータ通信等の通信サービスを移動しつつ受けることができる。この通話やデータ通信の通信方式としては、例えば、3G(3rd. Generation)方式、LTE(Long Term Evolution)方式、4G方式、FDMA方式、TDMA方式、CDMA方式、W-CDMAの他、PHS(Personal Handyphone System)方式等が挙げられる。また、この情報端末装置1は、デジタルカメラ機能、アプリケーションソフトの実行機能、GPS(Global Positioning System)などによる位置情報取得機能等、種々の機能が搭載され、タブレットPC等のモバイルコンピューターも含まれる。
In addition, the
なお、情報端末装置1に備えられた位置情報取得機能は、自機の位置を示す位置情報を取得して記録する機能であり、この位置情報取得機能としては、例えば、GPSのように、衛星からの信号によって自機の位置を検出する方法や、携帯電話の無線基地局や、Wifi通信のアクセスポイントからの電波強度などによって位置を検出する方法が含まれる。
The position information acquisition function provided in the
そして、この情報端末装置1は、情報を表示する液晶ディスプレイ等の表示部を備えるとともに、ユーザーが入力操作を行うための操作ボタン等の操作デバイスを備え、この操作デバイスとしては、液晶ディスプレイに重畳されて配置され、液晶ディスプレイ上の座標位置を指定するタッチ操作などによる操作信号を取得する入力部としてのタッチパネルが含まれる。具体的にこのタッチパネルは、ユーザーの指先やペンなどを用いたタッチ操作による圧力によって操作信号を入力する入力デバイスであり、グラフィックを表示する液晶ディスプレイと、この液晶ディスプレイに表示されたグラフィックの座標位置に対応した操作信号を受け付けるタッチセンサーとが重畳されて構成されている。
The
そして、造型モデルデータ製作工程では、情報端末装置1のカメラ121や、他の撮影機器などで撮影された実写である静止画や動画を2次元データ群D1として取得し、これら2次元データ群D1に基づいて、図5に示すような3次元データD2を生成するとともに、この3次元データD2を複数のレイヤーに分割して一層毎に2次元なレイヤーデータD31,D31…を製作する。また、樹脂模型製造工程では、情報端末装置1から通信を介しての遠隔操作により3Dプリンター2を制御して、各レイヤーデータD31,D31に基づきそれぞれ実物の2次元断面層を樹脂により造型しつつ積層させて樹脂模型3を製造する。
In the molding model data production process, still images and moving images taken by the
(鋳造用プログラム)
上述した本実施形態に係る鋳造方法や鋳造システムは、所定の言語で記述された本発明の鋳造用プログラムであるアプリケーションを情報端末装置1等のコンピューター上で実行することにより実現することができる。すなわち、本発明の鋳造用プログラムを、携帯端末装置やスマートフォン、ウェアラブル端末、モバイルPCその他の情報処理端末、パーソナルコンピューターやサーバーコンピューター等の汎用コンピューターのICチップ、メモリ装置にインストールし、CPU上で実行することにより、上述した各機能を有する鋳造システムを構築して、鋳造方法を実施することができる。
(casting program)
The casting method and casting system according to the present embodiment described above can be realized by executing an application, which is a casting program of the present invention written in a predetermined language, on a computer such as the
具体的に、本実施形態の鋳造用プログラムでは、情報端末装置1を、
(1)2次元の2次元データ群に基づいて2次元データ群の被写体を立体化した3次元データを生成するとともに、3次元データを複数のレイヤーに分割して一層毎に2次元なレイヤーデータを製作する造型モデルデータ製作部と、
(2)各レイヤーデータに基づきそれぞれ実物の2次元断面層を樹脂により造型しつつ積層させて樹脂模型を製造する樹脂模型製造手段を制御する制御部、
樹脂模型を鋳物砂に埋設する際の砂型内における位置決めを算定する砂型算定部
として機能させる。
(情報処理端末の内部構造)
以下に情報端末装置1の内部構造について説明する。図2に本実施形態に係る情報端末装置1の内部構成を示す。なお、説明中で用いられる「モジュール」とは、装置や機器等のハードウェア、或いはその機能を持ったソフトウェア、又はこれらの組み合わせなどによって構成され、所定の動作を達成するための機能単位を示す。図2に示すように、情報端末装置1は、通信インターフェース11と、入力インターフェース12と、出力インターフェース13と、アプリケーション実行部14と、メモリ15とを備えている。
Specifically, in the casting program of the present embodiment, the
(1) Based on a two-dimensional two-dimensional data group, three-dimensional data is generated by three-dimensionalizing the subject of the two-dimensional data group, and the three-dimensional data is divided into a plurality of layers, and each layer is two-dimensional layer data. The molding model data production department that produces the
(2) a control unit for controlling a resin model manufacturing means for manufacturing a resin model by molding and stacking actual two-dimensional cross-sectional layers with resin based on each layer data;
It functions as a sand mold calculation unit that calculates the positioning in the sand mold when the resin model is embedded in the molding sand.
(Internal structure of information processing terminal)
The internal structure of the
通信インターフェース11は、データ通信を行うための通信インターフェースであり、3G~5G、Bluetooth(登録商標)、Wifiを含む無線通信や、USBなどのケーブル、アダプタ手段等により接触(有線)通信をする機能を備えている。入力インターフェース12は、マウス、キーボード、操作ボタンやタッチパネル12aなどユーザー操作の他、カメラ121で撮像された静止画や動画が入力されるデバイスである。また、出力インターフェース13は、ディスプレイやスピーカーなど、映像や音響を出力するデバイスである。特にこの出力インターフェース13には、液晶ディスプレイなどの表示部13aが含まれ、この表示部13aは、入力インターフェースであるタッチパネル12aに重畳されている。
The
メモリ15は、OS(Operating System)やファームウェア、各種のアプリケーション用のプログラム、その他のデータ等などを記憶する記憶装置であり、このメモリ15内には、ユーザー又は情報端末装置1を識別する各種IDの他、本発明の鋳造用プログラムなどのアプリケーションデータを蓄積するとともに、アプリケーション実行部14で処理された各種データが蓄積される。
The
アプリケーション実行部14は、一般のOSや各種アプリケーション、ブラウザソフトなどのアプリケーションを実行するモジュールであり、通常はCPU等により実現される。このアプリケーション実行部14では、本発明に係る鋳造用プログラムが実行されることで、情報取得部141と、表示データ生成部142と、表示制御部143と、操作情報取得部144と、造型モデルデータ製作部145と、砂型算定部146と、造型制御部147とが仮想的に構築される。
The
情報取得部141は、カメラ121で撮影した静止画や動画を取得したり、他のデバイスで撮影した静止画や動画をファイル形式で取得したりするモジュールである。なお、この情報取得部141における情報の取得としては、メモリ15に蓄積されたデータを読み出す場合や、通信インターフェース11を通じて他のデバイスから受信する場合、また、情報端末装置1内で生成又は加工されたデータを読み込む場合のいずれも含まれる。
The
表示データ生成部142は、表示部13aに表示させるための表示データを生成するモジュールである。表示データは、3Dグラフィックデータの他、画像データや、文字データ、動画データ、音声その他のデータを組み合わせて生成されるデータである。この表示データ生成部142で生成された表示データの表示処理は、表示制御部143で制御される。
The display
表示制御部143は、造型モデルデータ製作部145で用いられる2次元データや、作成された3次元データを表示したり、これらのデータに対する操作や、3Dプリンター2に対する操作など、種々のGUI(Graphical User Interface)を提供するモジュールである。操作情報取得部144は、表示制御部143で制御されるGUIに対する操作をタッチパネル12aからの操作信号に基づいて入力するモジュールである。
The
造型モデルデータ製作部145は、2次元の2次元データ群D1に基づいて、2次元データ群D1の被写体を立体化した3次元データD2を生成するとともに、3次元データD2を複数のレイヤーに分割して一層毎に2次元なレイヤーデータD31,D31を製作するモジュールである。砂型算定部146は、樹脂模型3を鋳物砂に埋設する際の砂型5内における位置決めを算定するモジュールである。この砂型算定部146は、本実施形態では、吹込口42と樹脂模型3とを連結する連結部材31を、樹脂模型3とともに鋳物砂に埋設する位置決めも算定する。
Based on the two-dimensional two-dimensional data group D1, the modeling model
具体的に、造型モデルデータ製作部145は、2次元データ群D1の被写体を示す立体的な3次元データD2を生成する機能を備えており、この機能では、2次元データ群D1に含まれる複数の画像や、動画中に含まれる複数のフレーム画像に基づき、例えばフォトグラメトリ法等の方法を用いて、被写体の形状及び色を示す3次元データD2を生成する。このフォトグラメトリ法では、例えば、立体的な物体を複数の観測点から撮影して得た2次元画像から視差情報を解析して寸法及び形状を算出し、ポリゴンデータなどにより立体物外表の各頂点座表を定義する。なお、カメラ121に3Dスキャナとしての機能を持たせてもよく、この3Dスキャナ機能により立体的な対象物の形状及び色の読み取りを行い、造型モデルデータ製作部145によって直接3次元データを生成するようにしてもよい。
Specifically, the molding model
砂型算定部146による連結部材31の位置決め算定にあっては、樹脂模型3の砂型5内における位置決めが算定された後、砂型5内における樹脂模型3の最頂部を算出する。この最頂部は、砂型5内における樹脂模型3の高さ方向の一番高い位置で、且つ樹脂模型3表面における連結部材31の水平断面積を確保できる部位を走査し、その部位を特定する。この際、吹込口42の位置決め調整も同時に行うようにしてもよい。すなわち、樹脂模型3表面の連結部材31を接続する部位(接続部位)が決定された後、樹脂模型3の砂型5内における位置を調整し、接続部位の垂直方向上方に吹込口42が位置されるように、吹込口42の外枠41に対する穿設位置を調整する。
In the calculation of the positioning of the connecting
造型制御部147は、ユーザー操作に基づいて、製作されたレイヤーデータD31,D31に基づいて3Dプリンター2を遠隔操作して制御するモジュールである。具体的には、操作情報取得部144で取得されたユーザー操作に基づいて3Dプリンター2に対する制御コマンドを生成し、通信インターフェース11に送信するとともに、3Dプリンター2からの応答信号を、通信インターフェース11を通じて取得し、表示制御部143によって制御されるGUIに反映させる。
The
(鋳造システムの動作)
以上説明した鋳造システムを動作させることによって、本発明の鋳造方法を実施することができる。図4に鋳造システムの動作を示す。なお、以下で説明する処理手順は一例に過ぎず、各処理は可能な限り変更されてもよい。また、以下で説明する処理手順について、実施の形態に応じて、適宜、ステップの省略、置換及び追加が可能である。
(Operation of casting system)
The casting method of the present invention can be carried out by operating the casting system described above. FIG. 4 shows the operation of the casting system. Note that the processing procedure described below is merely an example, and each processing may be changed as much as possible. Further, in the processing procedures described below, steps can be omitted, replaced, or added as appropriate according to the embodiment.
同図に示すように、先ず、情報取得部141を通じて、2次元データ群D1及び型枠情報を取得する(S201)。取得された2次元データ群D1に基づいて2次元データ群D1の被写体を立体化し、3次元データD2を生成する(S202)。具体的には、造型モデルデータ製作部145が、2次元データ群D1に含まれる複数の画像や、動画中に含まれる複数のフレーム画像に基づき、例えばフォトグラメトリ法等の方法を用いて、被写体の形状及び色を示す3次元データD2を生成する。このフォトグラメトリ法では、例えば、立体的な物体を複数の観測点から撮影して得た2次元画像から視差情報を解析して寸法及び形状を算出し、ポリゴンデータなどにより立体物外表の各頂点座表を定義する。なお、カメラ121に3Dスキャナとしての機能を持たせてもよく、この3Dスキャナ機能により立体的な対象物の形状及び色の読み取りを行い、造型モデルデータ製作部145によって直接3次元データを生成することもできる。
As shown in the figure, first, the two-dimensional data group D1 and formwork information are acquired through the information acquisition unit 141 (S201). Based on the obtained two-dimensional data group D1, the object in the two-dimensional data group D1 is three-dimensionalized to generate three-dimensional data D2 (S202). Specifically, the molding model
次いで、3次元データを複数のレイヤーに分割して一層毎に2次元なレイヤーデータを製作する(203)。これと合わせて、砂型算定部146により樹脂模型3を鋳物砂に埋設する際の砂型内における位置決めを算定する(S204)。また、この位置決めの算定にあたっては、吹込口42と樹脂模型3とを連結する連結部材31の位置決めも算定する。
Next, the three-dimensional data is divided into a plurality of layers to create two-dimensional layer data for each layer (203). Along with this, the sand
このようにして製作されたレイヤーデータの立体印刷を実行するために、情報端末装置1から3Dプリンターにアクセスし、3Dプリンター2に対しレイヤーデータを転送する(S205)。このレイヤーデータを受信した3Dプリンター2側では(S101)、情報端末装置1による制御に従って、立体印刷を開始する。立体印刷が開始された3Dプリンター2では、各レイヤーデータD31,D31に基づきそれぞれ実物の2次元断面層が、順次樹脂により造型されつつ積層され、樹脂模型が製造される(S102及びS103における「N」)。
In order to execute stereoscopic printing of the layer data thus produced, the
その後、全ての断面層が造型されると(S103における「Y」)樹脂模型3が完成し、終了処理が実行される(S104及びS206)。このようにして製作された樹脂模型3は、上述したように、型枠4内に設置されるとともに型枠4内に鋳物砂が充填されることにより、樹脂模型3が鋳物砂に埋設され砂型5が造型される。砂型5の吹込口42から溶融させた金属を注入して、樹脂模型3を構成する樹脂を分解・気化させて樹脂模型3を実質的に消失させるとともに、樹脂模型3の消失により形成された空洞に注入した溶融金属を溶湯として充填させる。この状態において注湯した金属を冷却させて溶湯を凝結させるとともに、砂型5を破砕して、凝結した鋳物製品6を脱型し、脱型した鋳物製品6を研磨するなどして整形を行う。
After that, when all the cross-sectional layers are molded ("Y" in S103), the
(作用・効果)
本実施形態に係る鋳造方法及び鋳造システム及び鋳造用プログラムによれば、2次元の画像又は動画である2次元データ群から3次元データを生成し、これに基づいて3Dプリンターによって樹脂模型を作り、この樹脂模型を砂型に埋設してアルミニウム等の溶融金属を注湯して鋳物製品を製作することができる。樹脂模型は3Dプリンターを用いて造型可能であるため、少量を安価に製作することができ、また樹脂は溶融金属により消失させることができるため、少量製作する場合であっても製作コストを低減できる。
(action/effect)
According to the casting method, casting system, and casting program according to the present embodiment, three-dimensional data is generated from a two-dimensional data group that is a two-dimensional image or moving image, and based on this, a resin model is made by a 3D printer, A casting product can be manufactured by embedding this resin model in a sand mold and pouring molten metal such as aluminum. Since the resin model can be molded using a 3D printer, it can be manufactured in small quantities at low cost, and since the resin can be eliminated by molten metal, the manufacturing cost can be reduced even when manufacturing a small quantity. .
また、本実施形態に係る鋳造用プログラムによれば、コンピューターにインストールし、CPU上で実行することにより、上述した各機能を有する鋳造システムを構築して、鋳造方法を実施することができる。なお、本実施形態に係る鋳造用プログラムは、例えば、通信回線を通じて配布することが可能であり、また、コンピューターで読み取り可能な記録媒体に記録することにより、スタンドアローンの計算機上で動作するパッケージアプリケーションとして譲渡することができる。この記録媒体として、具体的には、フレキシブルディスクやカセットテープ等の磁気記録媒体、若しくはCD-ROMやDVD-ROM等の光ディスクの他、RAMカードなど、種々の記録媒体に記録することができる。そして、このプログラムを記録したコンピューター読み取り可能な記録媒体によれば、汎用のコンピューターや専用コンピューターを用いて、上述した鋳造システム及び鋳造方法を簡便に実施することが可能となるとともに、プログラムの保存、運搬及びインストールを容易に行うことができる。 Moreover, according to the casting program according to the present embodiment, by installing it in a computer and executing it on the CPU, it is possible to construct a casting system having the functions described above and carry out the casting method. The casting program according to the present embodiment can be distributed, for example, through a communication line, and can be stored in a computer-readable recording medium to operate on a standalone computer as a package application program. can be transferred as Specifically, the recording medium can be a magnetic recording medium such as a flexible disk or a cassette tape, an optical disk such as a CD-ROM or a DVD-ROM, or various recording media such as a RAM card. Then, according to the computer-readable recording medium recording this program, it is possible to easily implement the above-described casting system and casting method using a general-purpose computer or a dedicated computer, save the program, Easy to transport and install.
なお、本発明は、上記した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying constituent elements without departing from the gist of the present invention at the implementation stage. Also, various inventions can be formed by appropriate combinations of the plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiments.
D1…2次元データ群
D2…3次元データ
D3…レイヤーデータ群
D31,D31…レイヤーデータ
1…情報端末装置
2…Dプリンター
3…樹脂模型
4…型枠
5…砂型
6…鋳物製品
11…通信インターフェース
12…入力インターフェース
12a…タッチパネル
13…出力インターフェース
13a…表示部
14…アプリケーション実行部
15…メモリ
31…連結部材
41,41…外枠
42…吹込口
121…カメラ
141…情報取得部
142…表示データ生成部
143…表示制御部
144…操作情報取得部
145…造型モデルデータ製作部
146…砂型算定部
147…造型制御部
D1... Two-dimensional data group D2... Three-dimensional data D3... Layer data group D31, D31...
Claims (6)
前記各レイヤーデータに基づきそれぞれ実物の2次元断面層を樹脂により造型しつつ積層させて樹脂模型を製造する樹脂模型製造工程と、
前記樹脂模型を鋳物砂に埋設して砂型を造型する造型工程と、
前記砂型の外面の少なくとも1箇所に配置された吹込口から、溶融させた金属を注入して、前記樹脂模型と接触させ、前記樹脂模型を構成する樹脂を分解・気化して当該樹脂模型を実質的に消失させるとともに、前記樹脂模型の消失により形成された空洞に、注入した溶融金属を溶湯として充填する注湯工程と、
を含むことを特徴とする鋳造方法。 Based on a two-dimensional data group that is a two-dimensional image or moving image, three-dimensional data is generated by three-dimensionalizing a subject in the two-dimensional data group, and the three-dimensional data is divided into a plurality of layers and layer-by-layer. A molding model data production process that produces two-dimensional layer data,
a resin model manufacturing process for manufacturing a resin model by molding and laminating two-dimensional cross-sectional layers of the actual object based on the layer data;
a molding step of embedding the resin model in molding sand to mold a sand mold;
Molten metal is injected from a blowing port arranged at least in one place on the outer surface of the sand mold, brought into contact with the resin model, and the resin constituting the resin model is decomposed and vaporized to substantially form the resin model. a pouring step of filling the cavity formed by the disappearance of the resin model with the injected molten metal as molten metal;
A casting method comprising:
前記各レイヤーデータに基づきそれぞれ実物の2次元断面層を樹脂により造型しつつ積層させて樹脂模型を製造する樹脂模型製造手段と、
前記樹脂模型を鋳物砂に埋設する際の砂型内における位置決めを算定する砂型算定部と
を備えることを特徴とする鋳造システム。 Based on a two-dimensional data group, three-dimensional data is generated by three-dimensionalizing the subject of the two-dimensional data group, and the three-dimensional data is divided into a plurality of layers to generate two-dimensional layer data for each layer. With the molding model data production department to produce,
resin model manufacturing means for manufacturing a resin model by molding and laminating actual two-dimensional cross-sectional layers with resin based on each layer data;
A casting system, comprising: a sand mold calculation unit for calculating positioning in the sand mold when the resin model is embedded in molding sand.
2次元の2次元データ群に基づいて前記2次元データ群の被写体を立体化した3次元データを生成するとともに、前記3次元データを複数のレイヤーに分割して一層毎に2次元なレイヤーデータを製作する造型モデルデータ製作部と、
前記各レイヤーデータに基づきそれぞれ実物の2次元断面層を樹脂により造型しつつ積層させて樹脂模型を製造する樹脂模型製造手段を制御する制御部、
前記樹脂模型を鋳物砂に埋設する際の砂型内における位置決めを算定する砂型算定部として機能させることを特徴とする鋳造用プログラム。 the computer,
Based on a two-dimensional data group, three-dimensional data is generated by three-dimensionalizing the subject of the two-dimensional data group, and the three-dimensional data is divided into a plurality of layers to generate two-dimensional layer data for each layer. With the molding model data production department to produce,
A control unit for controlling a resin model manufacturing means for manufacturing a resin model by molding and stacking actual two-dimensional cross-sectional layers with resin based on each layer data,
A casting program characterized by functioning as a sand mold calculation unit for calculating positioning in a sand mold when the resin model is embedded in casting sand.
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