JP3477805B2 - データ処理方法及び光造形装置 - Google Patents
データ処理方法及び光造形装置Info
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- JP3477805B2 JP3477805B2 JP06831094A JP6831094A JP3477805B2 JP 3477805 B2 JP3477805 B2 JP 3477805B2 JP 06831094 A JP06831094 A JP 06831094A JP 6831094 A JP6831094 A JP 6831094A JP 3477805 B2 JP3477805 B2 JP 3477805B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
- B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザ照射により紫外線
硬化樹脂を硬化させ立体形状モデルを作成する光造形方
法およびその装置に関わり、特にレーザ透過光による余
剰硬化による寸法偏差を補正することで寸法精度に優れ
た光造形物を提供するためのデータ処理方法および装置
に関する。
硬化樹脂を硬化させ立体形状モデルを作成する光造形方
法およびその装置に関わり、特にレーザ透過光による余
剰硬化による寸法偏差を補正することで寸法精度に優れ
た光造形物を提供するためのデータ処理方法および装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光造形方法および装置は、三次元
形状モデルデータを等高線データに変換し、等高線ごと
の断面形状に従い順次積層し立体モデルを作成する方法
が知られている。
形状モデルデータを等高線データに変換し、等高線ごと
の断面形状に従い順次積層し立体モデルを作成する方法
が知られている。
【０００３】精度向上策については、特公平５−３３９
００号公報、特公平５−３３９０１号公報に記載されて
いる。
００号公報、特公平５−３３９０１号公報に記載されて
いる。
【０００４】また、ＲＰ＆Ｍ・ＳＬＡ特別セミナー：日
本３Ｄシステム主催：’９２．１０．２９−３０では、
樹脂層へのレーザ照射を一回走査した場合の硬化深さと
レーザが交差したときの硬化深さでは、交差した部分の
硬化深さの方が深くなる、と記載されている。
本３Ｄシステム主催：’９２．１０．２９−３０では、
樹脂層へのレーザ照射を一回走査した場合の硬化深さと
レーザが交差したときの硬化深さでは、交差した部分の
硬化深さの方が深くなる、と記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】光造形技術では水平な
板の底面あるいはオーバーハング部底面において、積層
時に硬化物を透過したレーザの漏れ光の累積で余剰硬化
してしまう問題がある。この問題は寸法偏差として現わ
れ、光造形の本質的な問題である。
板の底面あるいはオーバーハング部底面において、積層
時に硬化物を透過したレーザの漏れ光の累積で余剰硬化
してしまう問題がある。この問題は寸法偏差として現わ
れ、光造形の本質的な問題である。
【０００６】上記従来技術はオーバーハング部底面のレ
ーザ透過光による余剰硬化厚さの補正について配慮され
ていなかった。このため該部の下部においては、レーザ
透過光により未硬化樹脂が硬化し設計厚さ以上となり、
寸法精度を低下させる問題があった。
ーザ透過光による余剰硬化厚さの補正について配慮され
ていなかった。このため該部の下部においては、レーザ
透過光により未硬化樹脂が硬化し設計厚さ以上となり、
寸法精度を低下させる問題があった。
【０００７】さらに、造形物の寸法を設計値と揃えるに
は削るといった二次加工の工程が必要となるが、狭い隙
間では削ることが不可能な場合もあり、寸法偏差の補正
が必要であった。
は削るといった二次加工の工程が必要となるが、狭い隙
間では削ることが不可能な場合もあり、寸法偏差の補正
が必要であった。
【０００８】寸法偏差の補正方法としては、三次元ＣＡ
Ｄにおいて設計寸法を修正するという方法があるが、Ｃ
ＡＤでの寸法修正は容易ではなく、手間がかかるという
問題がある。
Ｄにおいて設計寸法を修正するという方法があるが、Ｃ
ＡＤでの寸法修正は容易ではなく、手間がかかるという
問題がある。
【０００９】本発明の目的は上記のような問題を解決
し、造形物およびオーバーハング部の底面を自動検出
し、光造形技術の本質的な寸法偏差を自動的に補正処理
する方法を提供することにある。
し、造形物およびオーバーハング部の底面を自動検出
し、光造形技術の本質的な寸法偏差を自動的に補正処理
する方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、表面形状データを構成する多角形パッチのパッチ面
の法線ベクトルの向きを調べて、オーバーハングである
か否かを判別するとともにパッチを構成する頂点をノー
ドに置き換えて整理し、そのノードがオーバーハング部
底面に位置する多角形パッチを構成するノードであるか
を識別して、オーバーハング部底面に位置する多角形パ
ッチを構成するノードであるとき、そのノードをパッチ
面の傾きに従って所定規則により定まる移動量で移動さ
せて該多角形パッチの形状および位置を変更する。この
とき複数のパッチで共有されるノードにおいてはそれぞ
れパッチ面の傾きで定まる移動量の中から最大値で移動
するパッチ面の法線ベクトルの向きを調べることにより
そのパッチ面がいずれの方向に面しているかが判る。法
線ベクトルのＺ軸成分が負であれば、そのパッチ面はＺ
軸に対し下方向に向いている。すなわちＺ軸方向を上下
方向に取ればそのパッチはオーバーハング底面部に位置
することが識別できる。パッチの向きの判別により、パ
ッチを構成する頂点を単に移動補正すると、複数のパッ
チに共有される頂点において移動量が異なる場合があ
り、形状が乱れる。このため多角形パッチの頂点をノー
ドとして整理し、そのノードがオーバーハング底面に位
置するかを前述した方法によりパッチの向きを調べるこ
とにより識別してノードを移動させる。その後再び各パ
ッチ頂点座標に戻すことにより形状の乱れなく補正する
ことができる。以上のような方法で自動的に表面形状デ
ータにおいて上記寸法偏差を補正しておき、該データを
基に造形を行なう。
に、表面形状データを構成する多角形パッチのパッチ面
の法線ベクトルの向きを調べて、オーバーハングである
か否かを判別するとともにパッチを構成する頂点をノー
ドに置き換えて整理し、そのノードがオーバーハング部
底面に位置する多角形パッチを構成するノードであるか
を識別して、オーバーハング部底面に位置する多角形パ
ッチを構成するノードであるとき、そのノードをパッチ
面の傾きに従って所定規則により定まる移動量で移動さ
せて該多角形パッチの形状および位置を変更する。この
とき複数のパッチで共有されるノードにおいてはそれぞ
れパッチ面の傾きで定まる移動量の中から最大値で移動
するパッチ面の法線ベクトルの向きを調べることにより
そのパッチ面がいずれの方向に面しているかが判る。法
線ベクトルのＺ軸成分が負であれば、そのパッチ面はＺ
軸に対し下方向に向いている。すなわちＺ軸方向を上下
方向に取ればそのパッチはオーバーハング底面部に位置
することが識別できる。パッチの向きの判別により、パ
ッチを構成する頂点を単に移動補正すると、複数のパッ
チに共有される頂点において移動量が異なる場合があ
り、形状が乱れる。このため多角形パッチの頂点をノー
ドとして整理し、そのノードがオーバーハング底面に位
置するかを前述した方法によりパッチの向きを調べるこ
とにより識別してノードを移動させる。その後再び各パ
ッチ頂点座標に戻すことにより形状の乱れなく補正する
ことができる。以上のような方法で自動的に表面形状デ
ータにおいて上記寸法偏差を補正しておき、該データを
基に造形を行なう。
【００１１】
【作用】本発明において、光造形技術の本質的な寸法偏
差を表面形状データ上で、自動的に補正することが可能
となり、補正後の表面形状データを基に造形を行なうこ
とで光造形物の寸法精度が向上する。また、上記補正処
理は自動的に行なえるため、寸法偏差補正の効率が向上
する。さらに、削るといった二次加工の工程が省略され
る。
差を表面形状データ上で、自動的に補正することが可能
となり、補正後の表面形状データを基に造形を行なうこ
とで光造形物の寸法精度が向上する。また、上記補正処
理は自動的に行なえるため、寸法偏差補正の効率が向上
する。さらに、削るといった二次加工の工程が省略され
る。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。
る。
【００１３】図１は、本発明の第一実施例を示すオーバ
ーハング部底面あるいは造形物底面の余剰硬化による寸
法偏差を隣接するオーバーハング部底面パッチの傾きの
内のある一つの傾き、ここでは造形方向軸に対して一番
大きな傾きに従って所定規則により定まる値にて表面形
状データを補正処理する場合のＰＡＤ図である。
ーハング部底面あるいは造形物底面の余剰硬化による寸
法偏差を隣接するオーバーハング部底面パッチの傾きの
内のある一つの傾き、ここでは造形方向軸に対して一番
大きな傾きに従って所定規則により定まる値にて表面形
状データを補正処理する場合のＰＡＤ図である。
【００１４】まず、補正処理を行なうための表面形状デ
ータファイルを指定する。表面形状データとは三次元形
状モデルの表面を少なくとも３頂点を有する多角形パッ
チの集合で表現したものであり、本実施例では三角形パ
ッチについて示す。表面形状データファイルのフォーマ
ットを図２に示す。法線ベクトルとパッチを構成する３
頂点の三次元座標が記載され、各パッチのデータ間は区
切りマークにて区別されている。次に、上記表面形状デ
ータファイルのパッチの３頂点の座標および法線ベクト
ルを順次読み込み、全パッチ数をカウントする。次に、
読み込んだ頂点座標にノード番号を付けていき、先に読
み込んだパッチの頂点座標と一致するものには同一のノ
ード番号を付ける。さらに、各パッチがいずれのノード
で構成されるかを記憶させる。次にオーバーハング部検
出のため、法線ベクトルについてそのＺ成分の正負を調
べる。パッチがオーバーハング部底面あるいは造形物底
面に位置する、すなわちパッチ面が下に向いている場合
には、Ｚ成分が負であることより自動検出が可能とな
る。該パッチを構成するノードに、オーバーハング部底
面に位置することを示すフラッグを立てる。これをすべ
てのパッチについて繰り返す。以上の操作は、パッチデ
ータを読み込みながら、随時行なっても全体としての処
理は同様である。
ータファイルを指定する。表面形状データとは三次元形
状モデルの表面を少なくとも３頂点を有する多角形パッ
チの集合で表現したものであり、本実施例では三角形パ
ッチについて示す。表面形状データファイルのフォーマ
ットを図２に示す。法線ベクトルとパッチを構成する３
頂点の三次元座標が記載され、各パッチのデータ間は区
切りマークにて区別されている。次に、上記表面形状デ
ータファイルのパッチの３頂点の座標および法線ベクト
ルを順次読み込み、全パッチ数をカウントする。次に、
読み込んだ頂点座標にノード番号を付けていき、先に読
み込んだパッチの頂点座標と一致するものには同一のノ
ード番号を付ける。さらに、各パッチがいずれのノード
で構成されるかを記憶させる。次にオーバーハング部検
出のため、法線ベクトルについてそのＺ成分の正負を調
べる。パッチがオーバーハング部底面あるいは造形物底
面に位置する、すなわちパッチ面が下に向いている場合
には、Ｚ成分が負であることより自動検出が可能とな
る。該パッチを構成するノードに、オーバーハング部底
面に位置することを示すフラッグを立てる。これをすべ
てのパッチについて繰り返す。以上の操作は、パッチデ
ータを読み込みながら、随時行なっても全体としての処
理は同様である。
【００１５】次に、全ノードのフラッグを調べ、上記フ
ラッグが立っているノードについて、補正量として余剰
硬化厚さ αを設定する。余剰硬化厚さαについては後
述する。このときの補正量は各パッチ面の角度に従い所
定規則により定まる値とする。該パッチを構成するノー
ド全てに該パッチの傾きに従い所定規則により定まる値
を０で初期化する。該パッチの傾きに従う値をノードに
設定していく。また、各パッチに共有されるノードに対
しては各パッチ面の傾きに従う値のうち最大のものを該
ノードに設定する。そのノードのＺ座標に所定規則によ
り定まる補正量を加算し、補正後のＺ座標値を各ノード
の新たな座標値として置き換える。置き換えたノードの
新座標をもってパッチを構成する頂点座標を書き直す。
ここで、パッチの面傾きに変更が生じているので、該パ
ッチの法線ベクトルを補正後のＺ座標を用いて算出す
る。補正後の頂点座標および法線ベクトルから、読み込
んだデータフォーマットと同じフォーマットで新たな表
面形状データファイルを作成する。
ラッグが立っているノードについて、補正量として余剰
硬化厚さ αを設定する。余剰硬化厚さαについては後
述する。このときの補正量は各パッチ面の角度に従い所
定規則により定まる値とする。該パッチを構成するノー
ド全てに該パッチの傾きに従い所定規則により定まる値
を０で初期化する。該パッチの傾きに従う値をノードに
設定していく。また、各パッチに共有されるノードに対
しては各パッチ面の傾きに従う値のうち最大のものを該
ノードに設定する。そのノードのＺ座標に所定規則によ
り定まる補正量を加算し、補正後のＺ座標値を各ノード
の新たな座標値として置き換える。置き換えたノードの
新座標をもってパッチを構成する頂点座標を書き直す。
ここで、パッチの面傾きに変更が生じているので、該パ
ッチの法線ベクトルを補正後のＺ座標を用いて算出す
る。補正後の頂点座標および法線ベクトルから、読み込
んだデータフォーマットと同じフォーマットで新たな表
面形状データファイルを作成する。
【００１６】補正量の設定については、Ｚ補正以前のど
の段階で行なっても全体としての処理は同様である。
の段階で行なっても全体としての処理は同様である。
【００１７】ここで、まず何故パッチの頂点にノード番
号付けを行ない、Ｚ座標の補正をノードにて処理するの
かを説明する。図３は上記表面形状データの三角形パッ
チの図である。図３（ａ）は隣り合う二つのパッチＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄについて示したもので、パッチＡはオーバー
ハング部底面に位置しており、パッチＢはオーバーハン
グ部ではない。各パッチの頂点をａ１，ａ２，ａ３，ｂ
１，ｂ２，ｂ３、とする。ここで、オーバーハング部底
面にあるパッチＡの形状を変更する際に頂点ａ１，ａ
２，ａ３の座標値を移動した場合、三角形パッチＡの形
状は変更されたものの、パッチＢと離れてしまいパッチ
ＡとパッチＢの関係が保たれず不正なデータとなってし
まう。通常の表面形状データのパッチは、少なくとも３
頂点で構成されているが、隣合うパッチがこれらの頂点
を共有しているという認識はない。図３（ｂ）は三角形
パッチＡ，Ｂが共有する頂点をノードｎ１，ｎ３に置き
換え、ノードｎ１，ｎ２，ｎ３を移動してパッチＡの形
状を変更したものである。その結果、パッチＢの形状も
同時に変更され、パッチＡ，Ｂは離れることなく両パッ
チの関係は保たれ正しいデータとなる。このように、モ
デルの表面を表す三角形パッチにおいて、隣合うパッチ
が共有する頂点をノードに置き換え、該ノードを移動さ
せることにより、両パッチが離れたり、交差することな
く位置を変更することができる。ここでは傾斜したオー
バーハング底面を例に示したが、水平な場合も同様であ
る。
号付けを行ない、Ｚ座標の補正をノードにて処理するの
かを説明する。図３は上記表面形状データの三角形パッ
チの図である。図３（ａ）は隣り合う二つのパッチＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄについて示したもので、パッチＡはオーバー
ハング部底面に位置しており、パッチＢはオーバーハン
グ部ではない。各パッチの頂点をａ１，ａ２，ａ３，ｂ
１，ｂ２，ｂ３、とする。ここで、オーバーハング部底
面にあるパッチＡの形状を変更する際に頂点ａ１，ａ
２，ａ３の座標値を移動した場合、三角形パッチＡの形
状は変更されたものの、パッチＢと離れてしまいパッチ
ＡとパッチＢの関係が保たれず不正なデータとなってし
まう。通常の表面形状データのパッチは、少なくとも３
頂点で構成されているが、隣合うパッチがこれらの頂点
を共有しているという認識はない。図３（ｂ）は三角形
パッチＡ，Ｂが共有する頂点をノードｎ１，ｎ３に置き
換え、ノードｎ１，ｎ２，ｎ３を移動してパッチＡの形
状を変更したものである。その結果、パッチＢの形状も
同時に変更され、パッチＡ，Ｂは離れることなく両パッ
チの関係は保たれ正しいデータとなる。このように、モ
デルの表面を表す三角形パッチにおいて、隣合うパッチ
が共有する頂点をノードに置き換え、該ノードを移動さ
せることにより、両パッチが離れたり、交差することな
く位置を変更することができる。ここでは傾斜したオー
バーハング底面を例に示したが、水平な場合も同様であ
る。
【００１８】次に、該ノードに与える値を該ノードを共
有するパッチの傾きが一番大きい値に設定する理由につ
いて説明する。パッチＡ，Ｃ，Ｄ処理によるパッチ傾き
に従う値をβ，β，γかつ、β＜γとすると、図３
（ｂ）に示すようにパッチ処理の順序がパッチＣ，Ｄ，
Ａである場合ノードｎ２へのパッチ傾きに従う値はβ，
γ，βとなり、ノードｎ５ではβ，γとなり、ｎ２，ｎ
５のＺ座標は異なりパッチは傾く弊害が生じる。図３
（ｃ）は共有ノードｎ２，ｎ５に対する傾きに従う値を
最大値に設定した場合の例である。パッチ処理の順番が
Ａ，Ｃ，ＤまたはＣ，Ｄ，Ａと異なっても、同一高さ上
にあるノードｎ２，ｎ５に与えられるパッチ傾きに従う
値はいずれもγとなり、補正後のノードｎ２，ｎ５のＺ
座標は同一高さとなり形状の乱れは回避できる。
有するパッチの傾きが一番大きい値に設定する理由につ
いて説明する。パッチＡ，Ｃ，Ｄ処理によるパッチ傾き
に従う値をβ，β，γかつ、β＜γとすると、図３
（ｂ）に示すようにパッチ処理の順序がパッチＣ，Ｄ，
Ａである場合ノードｎ２へのパッチ傾きに従う値はβ，
γ，βとなり、ノードｎ５ではβ，γとなり、ｎ２，ｎ
５のＺ座標は異なりパッチは傾く弊害が生じる。図３
（ｃ）は共有ノードｎ２，ｎ５に対する傾きに従う値を
最大値に設定した場合の例である。パッチ処理の順番が
Ａ，Ｃ，ＤまたはＣ，Ｄ，Ａと異なっても、同一高さ上
にあるノードｎ２，ｎ５に与えられるパッチ傾きに従う
値はいずれもγとなり、補正後のノードｎ２，ｎ５のＺ
座標は同一高さとなり形状の乱れは回避できる。
【００１９】以上のような処理方法で、造形物底面およ
びオーバーハング部底面を自動検出し、表面形状データ
上にて寸法偏差を効率良く補正することができ、このデ
ータを基に造形を行なうことにより寸法精度の高い光造
形品を得ることができる。
びオーバーハング部底面を自動検出し、表面形状データ
上にて寸法偏差を効率良く補正することができ、このデ
ータを基に造形を行なうことにより寸法精度の高い光造
形品を得ることができる。
【００２０】本実施例では三角形パッチについて示した
が、多角形パッチについても効果は同様である。
が、多角形パッチについても効果は同様である。
【００２１】ここで、余剰硬化厚さについて説明する。
図４（ａ）に光造形で余剰硬化の原理を示す。余剰硬化
は造形物のオーバーハング部底面を透過したレーザーの
漏れ光が、オーバーハング部底面の未硬化樹脂を硬化す
ることで生じる。次に余剰硬化厚さαの求め方を図４
（ｂ）を用いて説明する。
図４（ａ）に光造形で余剰硬化の原理を示す。余剰硬化
は造形物のオーバーハング部底面を透過したレーザーの
漏れ光が、オーバーハング部底面の未硬化樹脂を硬化す
ることで生じる。次に余剰硬化厚さαの求め方を図４
（ｂ）を用いて説明する。
【００２２】積層ピッチをＰ
第１硬化層の上面からの深さをＤ
積層数をＮ
樹脂の光吸収係数をｋ
とすると
Ｎ層積層時の深さＤでの透過光エネルギーＥｎ（Ｄ，
Ｎ）は Ｅｎ（Ｄ，Ｎ）＝ＥＸＰ（−ｋ（Ｄ＋（Ｎ−１）Ｐ）／λ） である。
Ｎ）は Ｅｎ（Ｄ，Ｎ）＝ＥＸＰ（−ｋ（Ｄ＋（Ｎ−１）Ｐ）／λ） である。
【００２３】ここで、積層に伴い第１層下部では何回も
透過光が照射されるから、その累積エネルギーをＥtota
l（D，N）とすれば Ｅtotal（D，N）＝ＥＸＰ（−ｋＤ／λ） +ＥＸＰ（−ｋ（Ｄ＋Ｐ）／λ） + ・ ・ +ＥＸＰ（−ｋ（Ｄ＋（Ｎ−１）Ｐ）／λ） ここで Ａ＝ＥＸＰ（−ｋＤ／λ） Ｂ＝ＥＸＰ（−ｋＰ／λ） とすれば Ｅtotal（D，N）＝Ａ（１+Ｂ+Ｂ＾２+ ・・・・ +Ｂ＾（Ｎ−１）） 両辺の対数を取ると ｌｎ（Ｅtotal（D，N））＝−ｋＤ／λ+ｌｎ（Ｃ） ここに、Ｃ＝（１−Ｂ＾Ｎ）／（１−Ｂ） よって Ｄ＝−λ／ｋ（ｌｎ（Ｅtotal（D，N））−ｌｎ
（Ｃ）） Ｄは第１層の上面からの深さであること、またＥtotal
（D，N）を臨界硬化パワー（照射パワーに対する比）と
すればN層積層したときの余剰硬化の厚さαは α＝Ｄ−P ・・・・・・・・・・（１） となる。
透過光が照射されるから、その累積エネルギーをＥtota
l（D，N）とすれば Ｅtotal（D，N）＝ＥＸＰ（−ｋＤ／λ） +ＥＸＰ（−ｋ（Ｄ＋Ｐ）／λ） + ・ ・ +ＥＸＰ（−ｋ（Ｄ＋（Ｎ−１）Ｐ）／λ） ここで Ａ＝ＥＸＰ（−ｋＤ／λ） Ｂ＝ＥＸＰ（−ｋＰ／λ） とすれば Ｅtotal（D，N）＝Ａ（１+Ｂ+Ｂ＾２+ ・・・・ +Ｂ＾（Ｎ−１）） 両辺の対数を取ると ｌｎ（Ｅtotal（D，N））＝−ｋＤ／λ+ｌｎ（Ｃ） ここに、Ｃ＝（１−Ｂ＾Ｎ）／（１−Ｂ） よって Ｄ＝−λ／ｋ（ｌｎ（Ｅtotal（D，N））−ｌｎ
（Ｃ）） Ｄは第１層の上面からの深さであること、またＥtotal
（D，N）を臨界硬化パワー（照射パワーに対する比）と
すればN層積層したときの余剰硬化の厚さαは α＝Ｄ−P ・・・・・・・・・・（１） となる。
【００２４】図５に積層厚さと寸法偏差の関係を示す。
このデータは水平なオーバーハング底面についての結果
である。これより、式（１）の計算結果は実測値とよく
一致していることがわかる。
このデータは水平なオーバーハング底面についての結果
である。これより、式（１）の計算結果は実測値とよく
一致していることがわかる。
【００２５】図６（ａ）は半径ｒ＝３．０の穴をもつモ
デルの表面形状データに補正量を１とパッチの傾きに依
らず一定として上記補正を施したモデルデータの断面図
である。しかし、余剰硬化厚さはオーバーハング部底面
の傾きに依存するため、このデータを基に光造形を行な
うと、寸法偏差が一様ではなく図６（ｂ）のようないび
つな光造形モデルとなってしまう。図６（ｃ）はオーバ
ーハング部底面の傾きを比較した後に補正量を設定し、
上記補正を施したモデルデータの断面図であり、このデ
ータを基に光造形を行なうと、図６（ｄ）のようなスム
ースな穴形状が作成され、寸法精度の良い光造形モデル
を得ることができる。
デルの表面形状データに補正量を１とパッチの傾きに依
らず一定として上記補正を施したモデルデータの断面図
である。しかし、余剰硬化厚さはオーバーハング部底面
の傾きに依存するため、このデータを基に光造形を行な
うと、寸法偏差が一様ではなく図６（ｂ）のようないび
つな光造形モデルとなってしまう。図６（ｃ）はオーバ
ーハング部底面の傾きを比較した後に補正量を設定し、
上記補正を施したモデルデータの断面図であり、このデ
ータを基に光造形を行なうと、図６（ｄ）のようなスム
ースな穴形状が作成され、寸法精度の良い光造形モデル
を得ることができる。
【００２６】ここでの補正量の設定はオーバーハング部
底面に位置するパッチの検出の後であれば、どの段階で
行なっても全体としての処理は同様である。
底面に位置するパッチの検出の後であれば、どの段階で
行なっても全体としての処理は同様である。
【００２７】以上のような処理方法で表面形状データに
補正を施し、造形を行なうことにより寸法精度の高い光
造形品を得ることができる。
補正を施し、造形を行なうことにより寸法精度の高い光
造形品を得ることができる。
【００２８】図７は本発明の第二実施例を示すもので、
上記の表面形状データに補正処理を施して光造形を行な
う手順である。３次元ＣＡＤで形状モデルを作成し、そ
れを光造形用表面形状データに変換し、該データにオー
バーハング部の自動検出および寸法偏差自動補正という
補正処理を施し、光造形を行なう。図８は直径の設計値
Ｄ＝１０．０の穴をもつモデルの断面図であり、図８
（ａ）は補正無しで、図８（ｂ）は上記補正処理を施し
て造形したモデルの断面図である。このように、本発明
の手順に従い造形を行なうことにより、寸法精度の高い
光造形品を得ることができる。
上記の表面形状データに補正処理を施して光造形を行な
う手順である。３次元ＣＡＤで形状モデルを作成し、そ
れを光造形用表面形状データに変換し、該データにオー
バーハング部の自動検出および寸法偏差自動補正という
補正処理を施し、光造形を行なう。図８は直径の設計値
Ｄ＝１０．０の穴をもつモデルの断面図であり、図８
（ａ）は補正無しで、図８（ｂ）は上記補正処理を施し
て造形したモデルの断面図である。このように、本発明
の手順に従い造形を行なうことにより、寸法精度の高い
光造形品を得ることができる。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、造形物の底面およびオ
ーバーハング部の底面を自動検出し、該底面に生じる光
造形技術の本質的な寸法偏差を、表面形状データ上にて
補正することができ、寸法精度の高い光造形品を得られ
る効果がある。
ーバーハング部の底面を自動検出し、該底面に生じる光
造形技術の本質的な寸法偏差を、表面形状データ上にて
補正することができ、寸法精度の高い光造形品を得られ
る効果がある。
【００３０】また、寸法偏差の補正は三次元ＣＡＤに戻
って手で修正する必要がなく、自動的に短時間で処理で
きる効果がある。
って手で修正する必要がなく、自動的に短時間で処理で
きる効果がある。
【図１】表面形状モデルにて補正する処理方法のＰＡＤ
図である。
図である。
【図２】本発明の第一実施例における表面形状データの
フォーマットである。
フォーマットである。
【図３】本発明の第一実施例における三角形パッチとノ
ードを示す図である。
ードを示す図である。
【図４】本発明の第一実施例における余剰硬化厚さを示
す図である。
す図である。
【図５】本発明の第一実施例における積層厚さと寸法偏
差の関係を示すグラフである。
差の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第一実施例における補正量をオーバー
ハング部底面の傾きに依存する値とした場合のモデルの
断面図である。
ハング部底面の傾きに依存する値とした場合のモデルの
断面図である。
【図７】本発明の第二実施例を示す表面形状データ補正
処理を施して光造形を行なう手順を示す図である。
処理を施して光造形を行なう手順を示す図である。
【図８】本発明の第二実施例の表面形状データ補正処理
の無い場合と処理をした時の造形モデルの断面図であ
る。
の無い場合と処理をした時の造形モデルの断面図であ
る。
ａ１，ａ２，ａ３，ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｃ１，ｃ２，ｃ
３，ｄ１，ｄ２，ｄ３…頂点、ａ…法線ベクトル、ｎ
１，ｎ２，ｎ３，ｎ４，ｎ５，ｎ６…ノード、Ｚａ…法
線ベクトルＺ成分、α…余剰硬化厚さ、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
…パッチ、β，γ…パッチ傾きに依存する値。
３，ｄ１，ｄ２，ｄ３…頂点、ａ…法線ベクトル、ｎ
１，ｎ２，ｎ３，ｎ４，ｎ５，ｎ６…ノード、Ｚａ…法
線ベクトルＺ成分、α…余剰硬化厚さ、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
…パッチ、β，γ…パッチ傾きに依存する値。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 後藤 典雄
神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株
式会社 日立製作所 映像メディア研究
所内
(72)発明者 大久保 賢勉
東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地
株式会社 日立製作所内
(72)発明者 遠藤 敏朗
神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株
式会社 日立製作所 ＡＶ機器事業部内
(56)参考文献 国際公開91／012120（ＷＯ，Ａ１)
特許3173252（ＪＰ，Ｂ２)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B29C 67/00
Claims (2)
- 【請求項１】３次元形状モデルの表面を少なくとも３頂
点を有する多角形パッチの集合で表す表面形状データを
用い立体形状モデルを造形するデータ処理方法であっ
て、 パッチの頂点をノードに置き換え、造形物の底面あるい
は、オーバーハング部底面に位置する多角形パッチを該
パッチの法線ベクトルのＺ成分の正負で判定し、Ｚ成分
が負すなわち造形物の底面あるいは、オーバーハング部
底面に位置すると判定されたパッチについては、該パッ
チを構成するノードに造形物の底面あるいは、オーバー
ハング部底面に位置するというフラッグを立て、全ノー
ドを調べて該フラッグの立ったノードのＺ座標値に対
し、下式より算出される余剰硬化厚さαを該ノードを共
有する複数の造形物の底面あるいは、オーバーハング部
底面に位置するパッチの傾きの内の最大の傾きに基づい
て補正した値だけＺ方向に移動させ、該ノードを頂点と
する全ての多角形パッチの形状および位置を変更するこ
とにより表面形状データを補正するようにしたことを特
徴とするデータ処理方法。 α=-λ/k(ln(E0)-ln(C))-P 但し、αは造形物の底面あるいはオーバーハング部底面
を透過したレーザの漏れ光が、造形物の底面あるいはオ
ーバーハング部底面の未硬化樹脂を硬化することで生じ
る寸法偏差であり、造形物の底面あるいはオーバーハン
グ部の造形の積層数をN、積層ピッチをP、樹脂の光吸収
係数をk、硬化光の波長をλ、硬化光の照射エネルギー
に対する樹脂硬化の臨界エネルギーの比をE0とし、C=(1
-B∧N)/(1-B) B=EXP(-kP/λ) とする。 - 【請求項２】請求項１のデータ処理方法によりデータ処
理し光造形モデルをプリ補正するようにした構成を特徴
とする光造形装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06831094A JP3477805B2 (ja) | 1994-04-06 | 1994-04-06 | データ処理方法及び光造形装置 |
| DE69432836T DE69432836T2 (de) | 1993-11-02 | 1994-11-01 | Verfahren und vorrichtung zur korrektur der exzessiven ausgehärteten dicke von photometrisch geformten gegenständen |
| EP01112022A EP1136235B1 (en) | 1993-11-02 | 1994-11-01 | Method and apparatus of correcting superfluous curing thickness of optical modeling product |
| DE69430703T DE69430703T2 (de) | 1993-11-02 | 1994-11-01 | Verfahren zur korrektur der dicke von exzessiven aushärtenden, photometrisch geformten gegenständen |
| US08/637,623 US5858297A (en) | 1993-11-02 | 1994-11-01 | Method and apparatus of correcting superfluous curing thickness of optical modeling product |
| EP94931198A EP0727302B1 (en) | 1993-11-02 | 1994-11-01 | Method of correcting thickness of excessive curing of photomolded article |
| PCT/JP1994/001841 WO1995012485A1 (fr) | 1993-11-02 | 1994-11-01 | Procede de correction de l'epaisseur de durcissement excessif d'un article photomoule et appareil afferent |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06831094A JP3477805B2 (ja) | 1994-04-06 | 1994-04-06 | データ処理方法及び光造形装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07276506A JPH07276506A (ja) | 1995-10-24 |
| JP3477805B2 true JP3477805B2 (ja) | 2003-12-10 |
Family
ID=13370117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06831094A Expired - Fee Related JP3477805B2 (ja) | 1993-11-02 | 1994-04-06 | データ処理方法及び光造形装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3477805B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3173252B2 (ja) | 1993-11-02 | 2001-06-04 | 株式会社日立製作所 | 光造形方法及び光造形装置 |
-
1994
- 1994-04-06 JP JP06831094A patent/JP3477805B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3173252B2 (ja) | 1993-11-02 | 2001-06-04 | 株式会社日立製作所 | 光造形方法及び光造形装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07276506A (ja) | 1995-10-24 |
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