JP5615667B2 - Setting data creation device for 3D modeling apparatus, setting data creation method for 3D modeling apparatus, setting data creation program for 3D modeling apparatus, and computer-readable recording medium - Google Patents
Setting data creation device for 3D modeling apparatus, setting data creation method for 3D modeling apparatus, setting data creation program for 3D modeling apparatus, and computer-readable recording medium Download PDFInfo
- Publication number
- JP5615667B2 JP5615667B2 JP2010245083A JP2010245083A JP5615667B2 JP 5615667 B2 JP5615667 B2 JP 5615667B2 JP 2010245083 A JP2010245083 A JP 2010245083A JP 2010245083 A JP2010245083 A JP 2010245083A JP 5615667 B2 JP5615667 B2 JP 5615667B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- modeling
- dimensional
- setting data
- data creation
- objects
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Description
本発明は、立体造形物を作製する三次元造形装置用の設定データ作成装置、三次元造形装置用の設定データ作成方法及び三次元造形装置用の設定データ作成プログラム並びにコンピュータで読み取り可能な記録媒体に関する。 The present invention relates to a setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus, a setting data creation method for a three-dimensional modeling apparatus, a setting data creation program for a three-dimensional modeling apparatus, and a computer-readable recording medium. About.
従来より、造形物を平行な複数の面で切断した各断面毎に樹脂を順次積層することよって立体造形を行い、三次元状の造形物を生成する装置が知られている。特に製品開発において試作等に用いられるラピッド・プロトタイピング(Rapid Prototyping:RP)の分野では、三次元造型が可能な積層造形法が利用されている。積層造形法は、製品の三次元CADデータをスライスし、薄板を重ね合わせたようなものを製造の元データとして作成し、それに粉体、樹脂、鋼板、紙等の材料を積層して試作品を作成する。このような積層造形法としては、インクジェット法、粉末法、光造形法、シート積層法、押し出し法等が知られている。 Conventionally, the shaped object was subjected to stereolithography I by sequentially laminating a resin for each section cut along a plurality of surfaces parallel, apparatus for generating a three-dimensional shape of the shaped object are known. In particular, in the field of rapid prototyping (RP), which is used for prototyping in product development, an additive manufacturing method capable of three-dimensional molding is used. The additive manufacturing method slices the three-dimensional CAD data of a product, creates the original data of production by superimposing thin plates, and laminates materials such as powder, resin, steel plate, paper, etc. Create As such a layered modeling method, an inkjet method, a powder method, an optical modeling method, a sheet lamination method, an extrusion method, and the like are known.
このような三次元造形装置では、一般に三次元造形プログラムを用いて、造形対象の造形物を造形するための設定データを作成する。例えば別の三次元CADプログラムで予め作成された造形物の三次元データを、三次元造形プログラムで読み込み、この三次元データをオブジェクトとして造形プレート上に配置して、配置や姿勢を決定し、三次元造形装置が解読できるフォーマットに変換して、変換した造形データを三次元造形装置本体に送信する。 In such a three-dimensional modeling apparatus, generally, setting data for modeling a modeled object is created using a three-dimensional modeling program. For example, three-dimensional data of a model created in advance by another three-dimensional CAD program is read by the three-dimensional modeling program, this three-dimensional data is placed on the modeling plate as an object, and the arrangement and orientation are determined. The data is converted into a format that can be read by the original modeling apparatus, and the converted modeling data is transmitted to the 3D modeling apparatus main body.
例えば樹脂で造形物を造形する三次元造形装置では、造形プレート上に配置されるオブジェクトの姿勢や位置によって、造形に消費される樹脂量や、造形にかかる時間が大きく異なる。したがって、ユーザは造形プレート上でオブジェクトの配置や姿勢を調整して、できる限りこれらのパラメータが最小となるような最適な配置や姿勢を見つけ出そうとする。この際、造形プレート上に複数のオブジェクトを配置する場合は、できるだけオブジェクト同士を接近して配置させた方が、造形時間の短縮や樹脂量低減の観点からは有利となる。また、一度に造形できる大きさは、造形プレート上の一定高さの造形領域となるため、この限られた領域を有効活用するためには、複数のオブジェクトをできるだけ詰めて配置する必要がある。このため、ユーザは複数のオブジェクトを可能な限り接近させて配置するよう、苦労しながら配置位置を調整している。 For example, in a three-dimensional modeling apparatus that models a modeled object with resin, the amount of resin consumed for modeling and the time required for modeling differ greatly depending on the posture and position of an object placed on the modeling plate. Therefore, the user adjusts the arrangement and posture of the object on the modeling plate, and tries to find an optimal arrangement and posture that minimizes these parameters as much as possible. At this time, when arranging a plurality of objects on the modeling plate, it is advantageous to arrange the objects as close as possible from the viewpoint of shortening the modeling time and reducing the amount of resin. Moreover, since the size which can be modeled at a time becomes a modeling area of a certain height on the modeling plate, in order to effectively use this limited area, it is necessary to arrange a plurality of objects as close as possible. For this reason, the user adjusts the arrangement position with difficulty so as to arrange a plurality of objects as close as possible.
しかしながら、手作業でオブジェクト同士の位置を調整する際、あまりに接近させると、オブジェクト同士が接触、干渉して、所望の三次元造形が実現できなくなる。また、離間させすぎると、上述の通り造形時間や樹脂量の面で無駄が生じる。また、オブジェクトの配置はモニタ上で目視により行われるため、モニタの大きさや解像度によっては、オブジェクト同士を近接させた際の重なりが見え難かったり、またマウス等の操作でオブジェクト同士を近接させるため、微小な単位で移動させる作業も必要となり、細かな作業を要し手間がかかっていた。 However, when the positions of the objects are adjusted manually, if they are too close together, the objects contact and interfere with each other, and a desired three-dimensional modeling cannot be realized. Moreover, when it leaves | separates too much, as above-mentioned, waste will arise in terms of modeling time and the amount of resin. In addition, since the objects are arranged visually on the monitor, depending on the size and resolution of the monitor, it may be difficult to see the overlap when the objects are brought close to each other, or the objects are brought close to each other by an operation such as a mouse. The work of moving in minute units is also necessary, requiring detailed work and labor.
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、ユーザが手動でオブジェクトの位置を調整する作業を、容易に行えるようにした三次元造形装置用の設定データ作成装置、三次元造形装置用の設定データ作成方法及び三次元造形装置用の設定データ作成プログラム並びにコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供することにある。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and its main purpose is for a three-dimensional modeling apparatus in which a user can easily perform an operation of manually adjusting the position of an object. The present invention provides a setting data creating apparatus, a setting data creating method for a 3D modeling apparatus, a setting data creating program for a 3D modeling apparatus, and a computer-readable recording medium.
上記の目的を達成するために、本発明の第1の側面に係る三次元造形装置用の設定データ作成装置によれば、三次元状の造形物を造形材を用いて造形する三次元造形装置用の設定データ作成装置であって、造形物の三次元データを取得するための入力手段61と、入力された三次元データで規定される造形物を示す複数のオブジェクトを表示させるための表示手段62と、前記表示手段62で表示された複数のオブジェクトの配置位置及び/又は姿勢を、各々調整するための調整手段65と、前記表示手段62上で選択したオブジェクトを、特定の方向に移動させると共に、該移動方向に他のオブジェクトが存在する場合、該他のオブジェクトと干渉しない位置にて自動停止するオブジェクト移動手段とを備えることができる。これにより、複数のオブジェクト同士を簡単に近接でき、造形時間を低減した効率の良い三次元造形が可能となる。 In order to achieve the above object, according to the setting data creation apparatus for a three-dimensional modeling apparatus according to the first aspect of the present invention, a three-dimensional modeling apparatus that models a three-dimensional modeled object using a modeling material The setting data creation device for use is an input unit 61 for acquiring three-dimensional data of a modeled object, and a display unit for displaying a plurality of objects indicating a modeled object specified by the input three-dimensional data 62, an adjusting means 65 for adjusting the arrangement positions and / or orientations of a plurality of objects displayed on the display means 62, and an object selected on the display means 62 are moved in a specific direction. In addition, when another object exists in the moving direction, an object moving unit that automatically stops at a position that does not interfere with the other object can be provided. Thereby, several objects can be approached easily and efficient three-dimensional modeling which reduced modeling time is attained.
また、第2の側面に係る三次元造形装置用の設定データ作成装置によれば、三次元状の造形物を造形材を用いて造形する三次元造形装置用の設定データ作成装置であって、造形物の三次元データを取得するための入力手段61と、入力された三次元データで規定される造形物を示す複数のオブジェクトを表示させるための表示手段62と、前記表示手段62で表示された複数のオブジェクトの配置位置及び/又は姿勢を、各々調整するための調整手段65と、前記表示手段62上で選択したオブジェクトを、特定の方向に移動させると共に、該移動方向に他のオブジェクトが存在する場合、該他のオブジェクトと干渉しない所定のクリアランスを確保した位置にて自動停止するオブジェクト移動手段と、を備えることができる。これにより、複数のオブジェクト同士を簡単に必要なクリアランスを残して近接でき、造形時間を低減した効率の良い三次元造形が可能となる。 Moreover, according to the setting data creation device for the three-dimensional modeling apparatus according to the second aspect, the setting data creation apparatus for the three-dimensional modeling apparatus that models a three-dimensional modeled object using a modeling material, Displayed by the input means 61 for acquiring the three-dimensional data of the modeled object, the display means 62 for displaying a plurality of objects indicating the modeled object specified by the input three-dimensional data, and the display means 62 The adjustment means 65 for adjusting the arrangement positions and / or postures of the plurality of objects and the object selected on the display means 62 are moved in a specific direction, and other objects are moved in the movement direction. If it exists, an object moving means that automatically stops at a position where a predetermined clearance that does not interfere with the other object is secured can be provided. Thereby, a plurality of objects can be easily brought close to each other with a necessary clearance, and efficient three-dimensional modeling with reduced modeling time is possible.
さらに、第3の側面に係る三次元造形装置用の設定データ作成装置によれば、前記オブジェクト移動手段は、前後方向、左右方向、又は上下方向にオブジェクトを移動可能であり、いずれの方向においても、オブジェクトを移動させる方向に他のオブジェクトが存在する場合、該他のオブジェクトと干渉しない位置にて自動停止するよう構成できる。これにより、オブジェクトを任意の方向に移動させて、他のオブジェクトと容易に近接配置できる。 Furthermore, according to the setting data creation device for a 3D modeling apparatus according to the third aspect, the object moving means can move the object in the front-rear direction, the left-right direction, or the up-down direction, and in any direction When there is another object in the direction in which the object is moved, it can be configured to automatically stop at a position where it does not interfere with the other object. As a result, the object can be moved in an arbitrary direction and can be easily placed close to other objects.
さらにまた、第4の側面に係る三次元造形装置用の設定データ作成装置によれば、上面において造形材を造形させるための造形プレート40上において、造形可能な領域として造形領域MRが確定されており、前記オブジェクト移動手段が、オブジェクトの移動方向において、前記造形領域MRの外縁に達すると自動的に停止するよう構成できる。これにより、オブジェクトの移動方向に他のオブジェクトが存在しなくとも、造形領域を超えないように自動的に停止させることができ、ユーザの操作性を向上できる。 Furthermore, according to the setting data creation apparatus for the 3D modeling apparatus according to the fourth aspect, the modeling area MR is determined as an area that can be modeled on the modeling plate 40 for modeling the modeling material on the upper surface. The object moving means can be configured to automatically stop when reaching the outer edge of the modeling region MR in the moving direction of the object. Thereby, even if there is no other object in the moving direction of the object, it can be automatically stopped so as not to exceed the modeling area, and the operability for the user can be improved.
さらにまた、第5の側面に係る三次元造形装置用の設定データ作成装置によれば、前記オブジェクト移動手段は、前記造形領域MRにおいて、前後方向、左右方向、上下方向にオブジェクトを移動可能であり、上下方向に移動させる際のクリアランスが、他の方向のクリアランスよりも大きく設定できる。これにより、特にサポート材を介してモデル材を支持する構成においては、サポート材を上下のオブジェクト同士の間に介在させるための十分なスペースを確保できる。 Furthermore, according to the setting data creation device for the three-dimensional modeling apparatus according to the fifth aspect, the object moving means can move the object in the front-rear direction, the left-right direction, and the vertical direction in the modeling area MR. The clearance when moving in the vertical direction can be set larger than the clearance in the other direction. Thereby, in the structure which supports a model material especially via a support material, sufficient space for interposing a support material between upper and lower objects can be ensured.
さらにまた、第6の側面に係る三次元造形装置用の設定データ作成装置によれば、前記オブジェクト移動手段は、複数のオブジェクトを指定可能であり、指定された複数のオブジェクトを同時に移動させつつ、オブジェクト同士が干渉しない位置に自動停止させることができる。これにより、複数のオブジェクトをクリアランスを確保した近接位置に纏めて移動させることができる。 Furthermore, according to the setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus according to the sixth aspect, the object moving means can specify a plurality of objects, while simultaneously moving the specified plurality of objects, The object can be automatically stopped at a position where the objects do not interfere with each other. As a result, a plurality of objects can be collectively moved to a proximity position where a clearance is ensured.
さらにまた、第7の側面に係る三次元造形装置用の設定データ作成装置によれば、前記オブジェクト移動手段で、複数のオブジェクトを移動させる際、各オブジェクト毎に所定のクリアランスを設定可能に構成できる。これにより、各オブジェクトの特性等に応じてクリアランスを規定でき、用途や目的に応じたオブジェクトの適切な設定が可能となる Furthermore, according to the setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus according to the seventh aspect, when a plurality of objects are moved by the object moving means, a predetermined clearance can be set for each object. . As a result, the clearance can be defined according to the characteristics of each object , and the object can be set appropriately according to the purpose and purpose.
さらにまた、第8の側面に係る三次元造形装置用の設定データ作成装置によれば、さらにオブジェクト毎に、該オブジェクトの造形に際して条件を設定可能な造形条件設定手段と、前記オブジェクト移動手段又は調整手段65により、オブジェクトを造形領域MRにおいて移動させる際、移動方向に位置する他のオブジェクトに対し、前記造形条件設定手段で設定された造形条件を満たさなくなる場合に、警告を行う警告手段を備えることができる。これにより、オブジェクトに対して予め設定されている造形条件、例えば上面をグロッシー面とすることを指定している場合に、このオブジェクトの上面に他のオブジェクトを移動させると、グロッシー面が実現できないことをユーザに対して警告手段で告知できるので、このような配置を避けるよう促され、意図しない設定の回避が図られる。 Furthermore, according to the setting data creation device for a 3D modeling apparatus according to the eighth aspect, for each object, a modeling condition setting unit capable of setting conditions for modeling the object, and the object moving unit or adjustment When the object 65 is moved in the modeling region MR by the means 65, a warning unit is provided that issues a warning when the modeling condition set by the modeling condition setting unit is not satisfied with respect to another object located in the moving direction. Can do. As a result, when a modeling condition set in advance for an object, for example, when the upper surface is designated as a glossy surface, if another object is moved to the upper surface of this object, the glossy surface cannot be realized. Can be notified to the user by warning means, so that it is urged to avoid such an arrangement, and an unintended setting can be avoided.
さらにまた、第9の側面に係る三次元造形装置用の設定データ作成装置によれば、前記警告手段は、前記オブジェクト移動手段又は調整手段65によりオブジェクトを移動させる際、他のオブジェクトと干渉することを検出して、干渉する旨を警告するよう構成できる。これにより、オブジェクトの操作に際して、他のオブジェクトと干渉するとユーザに対して警告手段で告知されるため、ユーザに再配置が促され、誤った配置となることが回避される。 Furthermore, according to the setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus according to the ninth aspect, the warning means interferes with other objects when the object is moved by the object moving means or the adjusting means 65. Can be configured to warn of interference. Accordingly, when the object is operated, if the user interferes with another object, the user is notified by the warning means, so that the user is prompted to perform the rearrangement, and the misplacement is avoided.
さらにまた、第10の側面に係る三次元造形装置用の設定データ作成装置によれば、前記オブジェクト移動手段が、前記表示手段62上において、オブジェクトの移動方向を示す矢印状のアイコンで構成され、前記矢印アイコンを押下することで、該オブジェクトを該矢印で示す方向に移動させつつ、他のオブジェクトと干渉しない最小のクリアランスを確保した位置にて自動停止させることができる。これにより、オブジェクトに配置された矢印状のアイコンを操作して、直感的に最適位置まで移動させることができ、極めて操作し易くできる。 Furthermore, according to the setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus according to the tenth aspect, the object moving means is configured with an arrow-shaped icon indicating the moving direction of the object on the display means 62, By depressing the arrow icon, the object can be automatically stopped at a position where a minimum clearance that does not interfere with other objects is ensured while the object is moved in the direction indicated by the arrow. As a result, the arrow-like icon arranged on the object can be operated and intuitively moved to the optimum position, which makes it extremely easy to operate.
さらにまた、第11の側面に係る三次元造形装置用の設定データ作成方法によれば、三次元状の造形物を造形材を用いて造形する三次元造形装置用の設定データ作成方法であって、造形物の三次元データを取得する工程と、入力された三次元データで規定される造形物を示す複数のオブジェクトを表示手段62に表示させる工程と、前記表示手段62で表示された複数のオブジェクトの内で特定のオブジェクトを選択し、特定の方向に自動で移動させる際に、該移動方向に他のオブジェクトが存在する場合、該他のオブジェクトと干渉しない最小のクリアランスを確保した位置にて自動停止させる工程とを含むことができる。これにより、複数のオブジェクト同士を簡単に所定のクリアランスを残して近接でき、造形時間を低減した効率の良い三次元造形が可能となる。 Furthermore, according to the setting data creation method for a three-dimensional modeling apparatus according to the eleventh aspect, a setting data creation method for a three-dimensional modeling apparatus that models a three-dimensional modeled object using a modeling material, A step of acquiring three-dimensional data of the modeled object, a step of displaying a plurality of objects indicating the modeled object specified by the inputted three-dimensional data on the display unit 62, and a plurality of items displayed by the display unit 62 When a specific object is selected from among the objects and moved automatically in a specific direction, if there is another object in the movement direction, the position where the minimum clearance that does not interfere with the other object is secured. And automatically stopping. Thereby, a plurality of objects can be easily brought close to each other with a predetermined clearance, and efficient three-dimensional modeling with reduced modeling time is possible.
さらにまた、第12の側面に係る三次元造形装置用の設定データ作成プログラムによれば、三次元状の造形物を造形材を用いて造形する三次元造形装置用の設定データ作成プログラムであって、造形物の三次元データを取得する機能と、入力された三次元データで規定される造形物を示す複数のオブジェクトを表示手段62に表示させる機能と、前記表示手段62で表示された複数のオブジェクトの内で特定のオブジェクトを選択し、特定の方向に自動で移動させる際に、該移動方向に他のオブジェクトが存在する場合、該他のオブジェクトと干渉しない最小のクリアランスを確保した位置にて自動停止させる機能とをコンピュータに実現させることができる。これにより、複数のオブジェクト同士を簡単に所定のクリアランスを残して近接でき、造形時間を低減した効率の良い三次元造形が可能となる。 Furthermore, according to the setting data creation program for a three-dimensional modeling apparatus according to the twelfth aspect, a setting data creation program for a three-dimensional modeling apparatus that models a three-dimensional modeled object using a modeling material, A function of acquiring three-dimensional data of a modeled object, a function of displaying a plurality of objects indicating a modeled object specified by the inputted three-dimensional data on the display unit 62, and a plurality of items displayed by the display unit 62 When a specific object is selected from among the objects and moved automatically in a specific direction, if there is another object in the movement direction, the position where the minimum clearance that does not interfere with the other object is secured. The function of automatically stopping can be realized in the computer. Thereby, a plurality of objects can be easily brought close to each other with a predetermined clearance, and efficient three-dimensional modeling with reduced modeling time is possible.
さらにまた第13の側面に係るコンピュータで読み取り可能な記録媒体は、上記プログラムを格納したものである。記録媒体には、CD−ROM、CD−R、CD−RWやフレキシブルディスク、磁気テープ、MO、DVD−ROM、DVD−RAM、DVD−R、DVD+R、DVD−RW、DVD+RW、Blu−ray、HD DVD(AOD)等の磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリその他のプログラムを格納可能な媒体が含まれる。またプログラムには、上記記録媒体に格納されて配布されるものの他、インターネット等のネットワーク回線を通じてダウンロードによって配布される形態のものも含まれる。さらに記録媒体にはプログラムを記録可能な機器、例えば上記プログラムがソフトウエアやファームウエア等の形態で実行可能な状態に実装された汎用もしくは専用機器を含む。さらにまたプログラムに含まれる各処理や機能は、コンピュータで実行可能なプログラムソフトウエアにより実行してもよいし、各部の処理を所定のゲートアレイ(FPGA、ASIC)等のハードウエア、又はプログラムソフトウエアとハードウエアの一部の要素を実現する部分的ハードウエアモジュールとが混在する形式で実現してもよい。 Furthermore, a computer-readable recording medium according to the thirteenth aspect stores the above program. Recording media include CD-ROM, CD-R, CD-RW, flexible disk, magnetic tape, MO, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD + R, DVD-RW, DVD + RW, Blu-ray, HD A medium that can store programs such as a magnetic disk such as a DVD (AOD), an optical disk, a magneto-optical disk, a semiconductor memory, and the like is included. The program includes a program distributed in a download manner through a network line such as the Internet, in addition to a program stored and distributed in the recording medium. Furthermore, the recording medium includes a device capable of recording the program, for example, a general purpose or dedicated device in which the program is mounted in a state where it can be executed in the form of software, firmware, or the like. Furthermore, each process and function included in the program may be executed by computer-executable program software, or each part of the process or hardware may be executed by hardware such as a predetermined gate array (FPGA, ASIC), or program software. And a partial hardware module that realizes a part of hardware elements may be mixed.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための三次元造形装置用の設定データ作成装置、三次元造形装置用の設定データ作成方法及び三次元造形装置用の設定データ作成プログラム並びにコンピュータで読み取り可能な記録媒体を例示するものであって、本発明は三次元造形装置用の設定データ作成装置、三次元造形装置用の設定データ作成方法及び三次元造形装置用の設定データ作成プログラム並びにコンピュータで読み取り可能な記録媒体を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment shown below is a setting data creation apparatus for a three-dimensional modeling apparatus, a setting data creation method for a three-dimensional modeling apparatus, and a setting for a three-dimensional modeling apparatus to embody the technical idea of the present invention. A data creation program and a computer-readable recording medium are exemplified, and the present invention relates to a setting data creation device for a 3D modeling apparatus, a setting data creation method for a 3D modeling apparatus, and a 3D modeling apparatus The setting data creation program and the computer-readable recording medium are not specified as follows. Further, the present specification by no means specifies the members shown in the claims to the members of the embodiments. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, and are merely explanations. It's just an example. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same name and symbol indicate the same or the same members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing.
本発明の実施例において使用される三次元造形装置とこれに接続される操作、制御、表示、その他の処理等のためのコンピュータ、プリンタ、外部記憶装置その他の周辺機器との接続は、例えばIEEE1394、RS−232xやRS−422、RS−423、RS−485、USB等のシリアル接続、パラレル接続、あるいは10BASE−T、100BASE−TX、1000BASE−T等のネットワークを介して電気的、あるいは磁気的、光学的に接続して通信を行う。接続は有線を使った物理的な接続に限られず、IEEE802.1x等の無線LANやBluetooth(登録商標)等の電波、赤外線、光通信等を利用した無線接続等でもよい。さらにデータの交換や設定の保存等を行うための記録媒体には、メモリカードや磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等が利用できる。なお本明細書において三次元造形装置とは、三次元造形装置本体のみならず、これにコンピュータ、外部記憶装置等の周辺機器を組み合わせた三次元造形システムも含む意味で使用する。 The connection between the 3D modeling apparatus used in the embodiment of the present invention and the computer, printer, external storage device and other peripheral devices for operation, control, display, and other processing connected thereto is, for example, IEEE 1394. RS-232x, RS-422, RS-423, RS-485, serial connection such as USB, parallel connection, or electrical or magnetic via a network such as 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T , Communicate optically. The connection is not limited to a physical connection using a wire, but may be a wireless connection using a wireless LAN such as IEEE802.1x, radio waves such as Bluetooth (registered trademark), infrared light, optical communication, or the like. Furthermore, a memory card, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a semiconductor memory, or the like can be used as a recording medium for exchanging data or storing settings. In this specification, the three-dimensional modeling apparatus is used to mean not only a three-dimensional modeling apparatus main body but also a three-dimensional modeling system in which peripheral devices such as a computer and an external storage device are combined.
また、本明細書において三次元造形装置、三次元造形方法、三次元造形プログラムは、三次元造形を行うシステムそのもの、ならびに画像生成に関連する入出力、表示、演算、通信その他の処理をハードウエア的に行う装置や方法に限定するものではない。ソフトウエア的に処理を実現する装置や方法も本発明の範囲内に包含する。例えば汎用の回路やコンピュータにソフトウエアやプログラム、プラグイン、オブジェクト、ライブラリ、アプレット、コンパイラ、モジュール、特定のプログラム上で動作するマクロ等を組み込んで画像生成そのものあるいはこれに関連する処理を可能とした装置やシステムも、本発明の三次元造形装置、三次元造形方法、三次元造形プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体に該当する。また本明細書においてコンピュータには、汎用あるいは専用の電子計算機の他、ワークステーション、端末、携帯型電子機器、PDCやCDMA、W−CDMA、FOMA(登録商標)、GSM、IMT2000や第4世代等の携帯電話、PHS、PDA、ページャ、スマートフォンその他の電子デバイスも包含する。さらに本明細書においてプログラムとは、単体で使用されるものに限られず、特定のコンピュータプログラムやソフトウエア、サービス等の一部として機能する態様や、必要時に呼び出されて機能する態様、OS等の環境においてサービスとして提供される態様、環境に常駐して動作する態様、バックグラウンドで動作する態様やその他の支援プログラムという位置付けで使用することもできる。
(実施例1)
In this specification, the 3D modeling apparatus, the 3D modeling method, and the 3D modeling program are a system that performs 3D modeling, and input / output, display, calculation, communication, and other processes related to image generation. However, the present invention is not limited to the apparatus and method to be performed automatically. Apparatuses and methods for realizing processing by software are also included in the scope of the present invention. For example, software or programs, plug-ins, objects, libraries, applets, compilers, modules, macros that run on specific programs, etc. can be incorporated into general-purpose circuits or computers to enable image generation itself or related processing. The apparatus and system also correspond to the 3D modeling apparatus, 3D modeling method, 3D modeling program, and computer-readable recording medium of the present invention. In this specification, the computer includes a general-purpose or dedicated computer, a workstation, a terminal, a portable electronic device, PDC, CDMA, W-CDMA, FOMA (registered trademark), GSM, IMT2000, fourth generation, and the like. Mobile phones, PHS, PDAs, pagers, smartphones and other electronic devices. Further, in this specification, the program is not limited to a program that is used alone, such as a mode that functions as a part of a specific computer program, software, or service, a mode that is called and functions when necessary, an OS, and the like. It can also be used as an aspect provided as a service in the environment, an aspect that operates resident in the environment, an aspect that operates in the background, and other support programs.
Example 1
図1に、本発明の実施例1に係る三次元造形システム100のブロック図を示す。ここでは、三次元造形装置の一例として、インクジェット方式の三次元造形装置に適用する例を説明する。ただ、本発明は三次元造形装置をインクジェット方式に特定するものでなく、他の方式、例えば粉末法、光造形法、シート積層法、押し出し法等の積層造形法を用いた三次元造形装置に対しても利用できる。この三次元造形システム100は、造形材を液体又は流体状態でインクジェット方式によって吐出、硬化させ、これを積層することによって任意の造形物を製造するものである。造形材には、最終的な造形物を構成するモデル材MAと、このモデル材MAが張り出した張り出し部分を支えるために造形され、最終的に除去されるサポート材SAとが利用される。 In FIG. 1, the block diagram of the three-dimensional modeling system 100 which concerns on Example 1 of this invention is shown. Here, an example applied to an inkjet three-dimensional modeling apparatus will be described as an example of the three-dimensional modeling apparatus. However, the present invention does not specify the three-dimensional modeling apparatus as an ink jet system, but a three-dimensional modeling apparatus using another system, for example, a powder modeling method, an optical modeling method, a sheet laminating method, an extrusion method, or the like. It can also be used. This three-dimensional modeling system 100 manufactures an arbitrary modeled object by ejecting and curing a modeling material in a liquid or fluid state by an ink jet method and laminating them. As the modeling material, a model material MA constituting a final modeled object and a support material SA that is modeled and finally removed to support the projecting portion from which the model material MA projects are used.
図1に示す三次元造形システム100は、三次元造形装置2に設定データを送出する設定データ作成装置1(図1ではコンピュータPC)と、三次元造形装置2で構成される。三次元造形装置2は、制御手段10と、ヘッド部20と、造形プレート40とを備える。ヘッド部20は、造形材吐出手段として、モデル材MAを吐出するモデル材吐出ノズル21と、サポート材SAを吐出するサポート材吐出ノズル22を備えている。またこれらの吐出された造形材から余剰分を掻き取ることにより造形材の表面を平滑化するためのローラ部25と、造形材を硬化させる硬化手段24も、ヘッド部20に備えられる。さらにヘッド部20を水平方向において、モデル材吐出ノズル21とサポート材吐出ノズル22から造形材を液体又は流体状態でインクジェット方式によって、造形プレート40上の適切な位置に吐出させるために、往復走査するX方向と、このX方向に直交するY方向に走査させるための水平駆動手段、及びヘッド部20と造形プレート40との高さ方向の相対位置を移動させるための垂直駆動手段として、XY方向駆動部31及びZ方向駆動部32を備えている。 A three-dimensional modeling system 100 shown in FIG. 1 includes a setting data creation device 1 (computer PC in FIG. 1) that sends setting data to the three-dimensional modeling device 2 and a three-dimensional modeling device 2. The three-dimensional modeling apparatus 2 includes a control unit 10, a head unit 20, and a modeling plate 40. The head unit 20 includes a model material discharge nozzle 21 that discharges the model material MA and a support material discharge nozzle 22 that discharges the support material SA as modeling material discharge means. Further, the head unit 20 is also provided with a roller unit 25 for smoothing the surface of the modeling material by scraping off an excess from the discharged modeling material, and a curing unit 24 for curing the modeling material. Further, the head portion 20 is scanned back and forth in the horizontal direction in order to discharge the modeling material from the model material discharge nozzle 21 and the support material discharge nozzle 22 to an appropriate position on the modeling plate 40 in a liquid or fluid state by an ink jet method. XY direction drive as horizontal drive means for scanning in the X direction and Y direction orthogonal to the X direction, and vertical drive means for moving the relative position in the height direction between the head portion 20 and the modeling plate 40 A unit 31 and a Z-direction drive unit 32 are provided.
コンピュータPCは、三次元形状の造形物、例えば三次元CAD等で設計されたモデルデータの入力を外部から受けると、まずこのCADデータを、例えばSTL(Stereo Lithography Data)データに変換し、更にこのSTLデータを複数の薄い断面体にスライスして得られる断面データを生成し、そしてこのスライスデータを、一括又は各スライス層単位にて三次元造形装置2に対して送信を行う設定データ作成装置1として機能する。この際、三次元CAD等で設計されたモデルデータ(実際は、変換後のSTLデータ)の造形プレート40上における姿勢の決定に対応し、この姿勢におけるモデル材にて形成されるモデルを支持することが必要な空間又は箇所に対して、サポート材SAを設ける位置の設定が行われ、これらのデータを元に各層に対応するスライスデータが形成される。制御手段10は、コンピュータPCからの断面データを取り込み、そのデータに従ってヘッド部20、XY方向駆動部31及びZ方向駆動部32を制御する。この制御手段10の制御により、XY方向駆動部31が作動すると共に、ヘッド部20のモデル材吐出ノズル21及びサポート材吐出ノズル22より造形材としてのモデル材MAならびにサポート材SAを、小滴として造形プレート40上の適切な位置に吐出することにより、コンピュータPCから与えられた断面データに基づく断面形状が造形される。そして造形プレート40上に吐出された造形材の一であるモデル材MAは少なくとも硬化されて液体又は流体状態から固体に変化して硬化する。このような動作によって一層分の断面体すなわちスライスが作り出される。
(スライス)
When the computer PC receives an external input of model data designed by a three-dimensional shaped object, for example, a three-dimensional CAD, the CAD data is first converted into, for example, STL (Stereo Lithography Data) data. Setting data creation device 1 that generates cross-sectional data obtained by slicing STL data into a plurality of thin cross-sectional bodies, and transmits the slice data to the three-dimensional modeling apparatus 2 in a batch or in units of each slice layer Function as. At this time, corresponding to the determination of the posture on the modeling plate 40 of model data (actually, STL data after conversion) designed by three-dimensional CAD or the like, and supporting the model formed by the model material in this posture The position where the support material SA is provided is set for the space or the location where the data is necessary, and slice data corresponding to each layer is formed based on these data. The control means 10 takes in the cross-sectional data from the computer PC and controls the head unit 20, the XY direction driving unit 31, and the Z direction driving unit 32 according to the data. Under the control of the control means 10, the XY direction drive unit 31 is operated, and the model material MA and the support material SA as modeling materials are formed as droplets from the model material discharge nozzle 21 and the support material discharge nozzle 22 of the head unit 20. By discharging to an appropriate position on the modeling plate 40, a cross-sectional shape based on the cross-sectional data given from the computer PC is modeled. Then, the model material MA, which is one of the modeling materials discharged onto the modeling plate 40, is at least cured to be changed from a liquid or fluid state to a solid and cured. This action creates a cross section or slice.
(slice)
ここで「スライス」とは、造形物のz方向の積層単位であり、スライス数は高さを積層厚で除算した値となる。実際には、各スライスの厚みを決定する要件としては、各吐出ノズルからの吐出可能な最小限の単位吐出量やローラ部25のローラの上下方向における偏心によるばらつき等によって、設定可能な最小の厚みが決定される。このような観点に基づいて設定された値をスライスの最小値として、後は、ユーザが造形物に対して、求める、例えば、造形精度や造形速度の観点から各スライス量を最終的に決定できる。つまり、ユーザが造形精度を優先することを選択すれば、上述したスライス最小値又はその近傍の値にて各スライス量を決定し、一方造形速度を優先すれば、最低限の造形精度を維持した各スライス量を決定することができる。または、別の方法としては、造形精度と造形速度の比率をユーザに感覚的に選択させる方法や、ユーザに許容可能な最大造形時間を入力させることにより、いくつかの造形時間と造形精度の組み合わせを候補として表示し、その中からユーザが好む条件を選択させることも可能である。 Here, the “slice” is a stacking unit in the z direction of the modeled object, and the number of slices is a value obtained by dividing the height by the stacking thickness. Actually, as a requirement for determining the thickness of each slice, the minimum unit discharge amount that can be discharged from each discharge nozzle, the variation due to the eccentricity of the roller of the roller unit 25 in the vertical direction, and the like can be set. The thickness is determined. The value set based on such a viewpoint is set as the minimum value of the slice, and thereafter, the user obtains the modeling object, for example, each slice amount can be finally determined from the viewpoint of modeling accuracy and modeling speed. . In other words, if the user chooses to give priority to modeling accuracy, each slice amount is determined by the above-described minimum slice value or a value in the vicinity thereof, while if the modeling speed is given priority, the minimum modeling accuracy is maintained. Each slice amount can be determined. Or, as another method, a method of letting the user select the ratio of modeling accuracy and modeling speed sensuously, or by letting the user input the maximum allowable modeling time, some combinations of modeling time and modeling accuracy Can be displayed as candidates, and the conditions that the user prefers can be selected.
また、一つのスライスデータに対する造形行為は、少なくともヘッド部20をX方向に往復動作する際の少なくとも往路又は復路にてモデル材吐出ノズル21とサポート材吐出ノズル22から造形材を液体又は流体状態でインクジェット方式によって吐出させ、造形プレート40上に吐出された造形物が未硬化の状態にて、少なくとも往路又は復路にてその未硬化の造形物の表面を平滑化するためにローラ部25を作用させると共に、平滑化された造形物の表面に対して、硬化手段24から特定波長の光を照射することにより、造形物を硬化させる一連のステップを少なくとも一回行うことで行われるが、この回数は、スライスデータの厚みや要求される造形精度によって自動的に変更されることはいうまでもない。 Further, the modeling action for one slice data is that the modeling material is in a liquid or fluid state from the model material discharge nozzle 21 and the support material discharge nozzle 22 at least in the forward path or the return path when the head unit 20 reciprocates in the X direction. In a state in which the modeled object discharged by the inkjet method and discharged on the modeling plate 40 is in an uncured state, the roller unit 25 is acted to smooth the surface of the uncured modeled object at least in the forward path or the return path. At the same time, it is performed by performing a series of steps of curing the modeled object at least once by irradiating light of a specific wavelength from the curing means 24 to the smoothed modeled surface. Needless to say, it is automatically changed according to the thickness of the slice data and the required modeling accuracy.
一方、また少なくとも往路又は復路にてモデル材吐出ノズル21とサポート材吐出ノズル22から吐出され、造形プレート上に形成される一回の最大の厚みは、吐出された液滴の着弾後の断面形状が略円形を留めることが可能な単位吐出量によって決まる。
(造形プレート40)
On the other hand, the maximum thickness formed once on the modeling plate is discharged from the model material discharge nozzle 21 and the support material discharge nozzle 22 at least in the forward path or the return path, and the cross-sectional shape after the discharged liquid droplets have landed However, it is determined by the unit discharge amount that can keep a substantially circular shape.
(Modeling plate 40)
造形プレート40は、Z方向駆動部32によって昇降自在としている。一スライスが形成されると、制御手段10によってZ方向駆動部32が制御され、造形プレート40は一スライス分の厚さに相当する距離だけ降下する。そして上記と同様な動作を繰り返し行うことにより一スライス目の上側(上表面)に新たなスライスが積層される。このように連続的に作り出された幾層もの薄いスライスが積層されて造形物が造形される。 The modeling plate 40 can be moved up and down by the Z-direction drive unit 32. When one slice is formed, the Z-direction drive unit 32 is controlled by the control means 10, and the modeling plate 40 is lowered by a distance corresponding to the thickness of one slice. Then, by repeating the same operation as described above, a new slice is stacked on the upper side (upper surface) of the first slice. A thin object is formed by laminating several thin slices produced in this way.
また、造形物が張り出した、いわゆるオーバーハング形状の場合には、コンピュータPCにおいて造形物をデータ化する際に必要に応じてオーバーハング支持部形状が付加される。そして制御手段10は、最終造形物を構成するモデル材MAの造形と同時に、そのオーバーハング支持部形状に基づいて、オーバーハング支持部SBを造形する。具体的には、モデル材MAとは別のサポート材SAを、サポート材吐出ノズル22から小滴として吐出させることにより、オーバーハング支持部SBを形成する。造形後に、オーバーハング支持部SBを構成するサポート材SAを除去することで、目的の三次元造形物を得ることができる。 In addition, in the case of a so-called overhang shape in which the modeled object protrudes, an overhang support part shape is added as necessary when the modeled object is converted into data in the computer PC. And the control means 10 models overhang support part SB based on the shape of the overhang support part simultaneously with modeling of model material MA which comprises the last molded article. Specifically, the overhang support portion SB is formed by discharging a support material SA different from the model material MA from the support material discharge nozzle 22 as a droplet. After the modeling, the target three-dimensional modeled object can be obtained by removing the support material SA constituting the overhang support part SB.
ヘッド部20は、図3の平面図に示すように、ヘッド移動手段30により水平方向、すなわちXY方向に移動される。さらに造形プレート40が、図1に示すようにプレート昇降手段(Z方向駆動部32)によって高さ方向、すなわちZ方向に移動される。これによって、ヘッド部20と造形プレート40の相対高さを変更でき、立体的な造形が可能となる。より詳細には、まずヘッド部20は、ヘッド移動手段30によりモデル材吐出ノズル21及びサポート材吐出ノズル22より造形材としてのモデル材MAならびにサポート材SAをスライスデータに基づいた適切な箇所に吐出するために、X方向に往復動作され、各吐出ノズル21、22に各々設けられる複数のY方向に伸びるオリフィスから、モデル材MA及びサポート材SAが吐出される。さらに、図3に示すように、各吐出ノズル21、22のY方向の幅が、造形プレート40上の造形可能なY方向の幅より小さい場合で、且つ造形用のモデルデータのY方向の幅が、Y方向に伸びるオリフィスの全長より大きい場合は、各吐出ノズル21、22の所定の位置におけるX方向の往復動作の後、Y方向に各吐出ノズル21、22を所定量シフトさせ、その位置でのX方向の往復走査と共に、モデル材MA及びサポート材SAをスライスデータに基づいた適切な箇所に吐出させることを繰り返すことにより、設定された全ての造形データに対応した造形物の生成を行う。 As shown in the plan view of FIG. 3, the head unit 20 is moved in the horizontal direction, that is, the XY direction by the head moving means 30. Further, as shown in FIG. 1, the modeling plate 40 is moved in the height direction, that is, the Z direction by the plate lifting / lowering means (Z direction driving unit 32). Thereby, the relative height of the head part 20 and the modeling plate 40 can be changed, and three-dimensional modeling becomes possible. More specifically, the head unit 20 first discharges the model material MA and the support material SA as modeling materials from the model material discharge nozzle 21 and the support material discharge nozzle 22 to appropriate locations based on the slice data by the head moving unit 30. Therefore, the model material MA and the support material SA are discharged from a plurality of orifices that are reciprocated in the X direction and are provided in the discharge nozzles 21 and 22, respectively, and extend in the Y direction. Furthermore, as shown in FIG. 3, the width in the Y direction of each discharge nozzle 21, 22 is smaller than the width in the Y direction that can be formed on the modeling plate 40, and the width in the Y direction of the model data for modeling Is larger than the total length of the orifice extending in the Y direction, the reciprocating operation in the X direction at a predetermined position of each discharge nozzle 21, 22 is followed by shifting each discharge nozzle 21, 22 in the Y direction by a predetermined amount, The model material MA and the support material SA are repeatedly ejected to appropriate locations based on the slice data together with the reciprocal scanning in the X direction, thereby generating a modeled object corresponding to all set modeling data. .
なお図1の例では、Z方向駆動部32として造形プレート40を昇降させるプレート昇降手段を用いているが、この例に限られず、図2に示す三次元造形装置2’のように、造形プレート40側を高さ方向に固定し、ヘッド部側をZ方向に移動させるZ方向駆動部32’を採用することもできる。また、XY方向への移動も、ヘッド部側を固定して、造形プレート側を移動させてもよい。また、上述したような、ヘッド部20のY方向へのシフトは、各ノズルの幅を、実質的に造形プレート40の造形可能なY方向の幅と同じにすれば、その必要はないが、その際においても、例えばノズルに設けられるオリフィスの間隔で決定される造形物のY方向の解像度を高める目的として、ヘッド部20のY方向へのシフトにより、各オリフィスが、先の造形時におけるオリフィスとオリフィスの間に位置するようにシフトさせてもよい。
(制御手段10)
In addition, in the example of FIG. 1, the plate raising / lowering means which raises / lowers the modeling plate 40 is used as the Z direction drive part 32, However, it is not restricted to this example, Like 3D modeling apparatus 2 'shown in FIG. It is also possible to employ a Z-direction drive unit 32 ′ that fixes the 40 side in the height direction and moves the head unit side in the Z direction. Further, the movement in the XY direction may be performed by fixing the head portion side and moving the modeling plate side. Further, as described above, the shift in the Y direction of the head unit 20 is not necessary if the width of each nozzle is substantially the same as the width of the modeling plate 40 in the Y direction. Even in this case, for example, for the purpose of increasing the resolution in the Y direction of the modeled object determined by the interval between the orifices provided in the nozzles, each of the orifices becomes an orifice at the time of the previous modeling by shifting the head part 20 in the Y direction. And may be shifted so that it is located between the orifice and the orifice.
(Control means 10)
制御手段10は、造形材の吐出パターンを制御する。すなわちモデル材MA及びサポート材SAを、X方向における往復走査の内、少なくとも往路又は復路の一方にて造形材吐出手段により造形プレート40上に吐出させながら、ヘッド部20を一方向に往復走査させて、造形材吐出手段により造形材が造形プレート上に吐出された後で、且つ往路又は復路の少なくともいずれか一方で、モデル材MA及びサポート材SAに対して硬化手段24で硬化させることにより、スライスを生成し、高さ方向に造形プレート40とヘッド部20の相対位置を移動させて、スライスの積層を繰り返すことにより造形を実行する。なお、詳細は後述するが、ローラ部25による造形材表面の平滑化は、造形材吐出手段により造形材が造形プレート上に吐出された後で、且つ硬化手段24にて造形材の表面が硬化させる前に、往路又は復路の少なくともいずれか一方で、行われる。 The control means 10 controls the discharge pattern of the modeling material. That is, the head member 20 is reciprocally scanned in one direction while the model material MA and the support material SA are ejected onto the modeling plate 40 by the modeling material ejecting means in at least one of the reciprocal scanning in the X direction. Then, after the modeling material is discharged onto the modeling plate by the modeling material discharge unit and at least one of the outward path and the return path, the model material MA and the support material SA are cured by the curing unit 24, Slice is generated, and modeling is performed by moving the relative position of the modeling plate 40 and the head unit 20 in the height direction and repeating the stacking of slices. Although the details will be described later, the surface of the modeling material by the roller unit 25 is smoothed after the modeling material is discharged onto the modeling plate by the modeling material discharging unit and the surface of the modeling material is cured by the curing unit 24. It is carried out on at least one of the outbound path and the inbound path before making it.
この制御手段10は、一回の往復走査でモデル材MA又はサポート材SAのいずれか一方の造形材を吐出して、ローラ部25による造形材表面の平滑化を行い、更に硬化手段24により硬化させてから、次回以降の往復走査で、吐出されなかった他方の造形材を吐出して、造形材表面の平滑化を行い、硬化させる。これら一連の工程を少なくとも一回行うことにより、一枚のスライスの生成を行う。いうまでもなく、一層のスライスデータに対応した上記一連の工程は、例えばユーザの求める最終的なモデルの表面精度や造形時間に応じて、複数回繰り返すことが含まれる。これにより、モデル材MA又はサポート材SAのいずれか一方を未硬化の状態でその表面を平滑化し、そして硬化させた後、他方を吐出することで個別に硬化でき、これらモデル材MAとサポート材SAの界面における混合を効果的に回避できる利点が得られる。
(造形材)
The control means 10 discharges either the model material MA or the support material SA in one reciprocating scan, smoothes the surface of the modeling material by the roller portion 25, and further cures by the curing means 24. After that, the other modeling material that was not discharged is discharged in the next and subsequent reciprocating scans, and the surface of the modeling material is smoothed and cured. By performing these series of steps at least once, one slice is generated. Needless to say, the series of steps corresponding to one slice of data includes repeating a plurality of times depending on, for example, the final surface accuracy and modeling time required by the user. As a result, either the model material MA or the support material SA can be cured individually by smoothing and curing the surface of the model material MA or the support material SA, and then discharging the other. There is an advantage that mixing at the SA interface can be effectively avoided.
(Modeling material)
上述の通り、造形材には、最終的な造形物となるモデル材MAと、このモデル材MAが張り出した張り出し部分を支え、最終的に除去されるサポート材SAが用いられる。図4に、球状のモデル材MAの周囲を直方体状のサポート材SAで覆うようにして造形された造形物の斜視図を、図5にこの断面図を、それぞれ示す。
(硬化手段24)
As described above, as the modeling material, the model material MA that becomes a final modeled object and the support material SA that supports the projecting portion from which the model material MA projects and is finally removed are used. FIG. 4 is a perspective view of a modeled object formed so as to cover the periphery of the spherical model material MA with a rectangular parallelepiped support material SA, and FIG. 5 is a cross-sectional view thereof.
(Curing means 24)
モデル材MAには、光硬化樹脂、例えば紫外線硬化樹脂が使用できる。この場合、硬化手段24は少なくともモデル材MAの材料が反応して硬化する特定波長を含む光を照射する光照射手段であり、例えば紫外線ランプ等の紫外線照射手段である。紫外光ランプには、ハロゲンランプや水銀灯、LED等が利用できる。またこの例では、サポート材も紫外線硬化樹脂としている。同じ波長の紫外線で硬化する紫外線硬化樹脂を使用する場合は、同じ紫外線照射手段を利用でき、光源を共通化できる利点が得られる。
(モデル材MA)
As the model material MA, a light curable resin, for example, an ultraviolet curable resin can be used. In this case, the curing unit 24 is a light irradiation unit that emits light including a specific wavelength at which the material of the model material MA reacts and cures, and is an ultraviolet irradiation unit such as an ultraviolet lamp. As the ultraviolet lamp, a halogen lamp, a mercury lamp, an LED or the like can be used. In this example, the support material is also an ultraviolet curable resin. In the case of using an ultraviolet curable resin that is cured with ultraviolet rays having the same wavelength, the same ultraviolet irradiation means can be used, and an advantage that a light source can be shared is obtained.
(Model material MA)
またモデル材として、熱可塑性樹脂を使用することもできる。この場合、硬化手段24は、冷却手段となる。なおモデル材とサポート材にいずれも熱可塑性樹脂を使用する場合は、モデル材の融点をサポート材の融点よりも高いものを採用することにより、積層完了後に造形物をサポート材の融点より高く、モデル材の融点より低い温度に加熱、保温することにより、サポート材を溶融除去することができる。さらに、モデル材とサポート材の一方を光硬化樹脂、他方を熱可塑性樹脂とすることもできる。 Moreover, a thermoplastic resin can also be used as a model material. In this case, the curing unit 24 serves as a cooling unit. When using a thermoplastic resin for both the model material and the support material, by adopting a model material whose melting point is higher than the melting point of the support material, the molded object is higher than the melting point of the support material after the completion of lamination, The support material can be melted and removed by heating and keeping the temperature lower than the melting point of the model material. Furthermore, one of the model material and the support material can be a photo-curing resin, and the other can be a thermoplastic resin.
あるいは、硬化材との化学反応により硬化可能な材料をモデル材に用いることもできる。さらにモデル材は、粘度や表面張力等の噴射特性を調整するために、必要に応じて液体改質剤を混合してもよい。また温度調整によって噴射特性を変更することもできる。モデル材の他の例としては、紫外線フォトポリマー、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン等が挙げられる。
(サポート材SA)
Alternatively, a material that can be cured by a chemical reaction with the curing material can be used as the model material. Further, the model material may be mixed with a liquid modifier as necessary in order to adjust the jetting characteristics such as viscosity and surface tension. Also, the injection characteristics can be changed by adjusting the temperature. Other examples of the model material include an ultraviolet photopolymer, an epoxy resin, an acrylic resin, and urethane.
(Support material SA)
サポート材SAは、除去可能な材料として、水膨潤ゲル、ワックス、熱可塑性樹脂、水溶性材料、溶解性材料等が使用できる。サポート材SAの除去には、サポート材の性質に応じて水溶、加熱、化学反応、水圧洗浄等の動力洗浄や電磁波の照射により溶解させる、熱膨張差を利用した分離等の方法が適宜利用できる。 As the support material SA, water swellable gel, wax, thermoplastic resin, water-soluble material, soluble material, or the like can be used as a removable material. For the removal of the support material SA, a method such as separation using a thermal expansion difference, which is dissolved by power washing such as aqueous solution, heating, chemical reaction, water pressure washing, or electromagnetic wave irradiation, depending on the properties of the support material, can be used as appropriate. .
サポート材は、最終的に除去されるため、除去しやすいような特性が求められる。例えば水溶性のサポート材は、造形物が造形された後、水槽に投入することでサポート材を溶融させて除去することができる。一方で、サポート材の可溶性を高めるほど、サポート材の強度が低下し、湿度が高いと潮解し、型崩れしたり垂れる等が起こりやすくなる。サポート材の剛性が不十分になると、モデル材を支持する能力が低下し、サポート材の上面にモデル材を造形することが難しくなり、モデル材の精度が低下するおそれもある。その一方でサポート材の剛性を高めると、最終造形物からサポート材を除去する際に、水に溶出し難くなり、除去に時間がかかる。このようにサポート材には相反する特性が求められる結果、最適な特性を備えるサポート材を得ることが従来は困難であった。 Since the support material is finally removed, characteristics that are easy to remove are required. For example, the water-soluble support material can be removed by melting the support material by putting it in a water tank after the modeled object is modeled. On the other hand, the higher the solubility of the support material, the lower the strength of the support material. When the humidity is high, the support material is deliquescent and is likely to lose its shape or droop. If the rigidity of the support material is insufficient, the ability to support the model material is reduced, and it becomes difficult to form the model material on the upper surface of the support material, and the accuracy of the model material may be reduced. On the other hand, if the rigidity of the support material is increased, when the support material is removed from the final modeled object, it becomes difficult to elute into the water, and the removal takes time. As described above, as a result of the conflicting characteristics required for the support material, it has conventionally been difficult to obtain a support material having optimal characteristics.
そこで本実施例のように、サポート材として例えば、水溶性の材料を用いる場合は、サポート材SAの外殻としてサポート殻SSを形成することにより、造形装置におけるモデルの造形中にサポート材が直接空気に触れることを極力抑制でき、その結果サポート材が空気中の水分を吸収することが抑制できることにより、造形時における、サポート材の変形やサポート材の変形によるモデル材の変形を防止できる。さらに、サポート殻SSの形成により、内部のサポート材が空気中の水分を吸収することを抑制できるため、サポート材の水溶性としての性能を高めることができ、その結果、サポート材除去時に水等の溶液中に浸した場合のサポート材の溶出速度を高めることができる。この構成であれば、十分な剛性を備えつつ、除去の際には最外殻のサポート材SAを破ることで溶出を早め、サポート材の除去を短時間で行える利点が得られる。図4、図5の例では、直方体状の表面に被覆されたサポート殻SSを破断して、内部のサポート材SAを除去する。
(サポート材SAの詳細)
Therefore, as in this embodiment, for example, when a water-soluble material is used as the support material, the support material is directly formed during modeling of the model in the modeling apparatus by forming the support shell SS as the outer shell of the support material SA. Touching the air as much as possible and, as a result, suppressing the support material from absorbing moisture in the air can prevent deformation of the support material and deformation of the model material due to deformation of the support material during modeling. Furthermore, the formation of the support shell SS can suppress the internal support material from absorbing moisture in the air, so that the performance of the support material as water-soluble can be improved. It is possible to increase the elution rate of the support material when immersed in the solution. With this configuration, there is an advantage that the elution can be accelerated by breaking the outermost support material SA at the time of removal and the support material can be removed in a short time while having sufficient rigidity. In the example of FIGS. 4 and 5, the support shell SS covered on the rectangular parallelepiped surface is broken to remove the internal support material SA.
(Details of support material SA)
サポート材SAには非硬化性成分が含まれる。特に、可溶性を高めることで、水槽中に投入して短時間でサポート材を溶出させ、除去できる。サポート材の可溶性は、水溶性に限らず、特定の溶媒に対する可溶性としてもよい。一方でこのようなサポート材は液状又はゲル状となるため、手で触るとべとつきやぬめりがあり、汚れやすくなる。そこで、上述の通りサポート材の表面にサポート殻SSを設けて保護している。
(サポート殻SS)
The support material SA includes a non-curable component. In particular, by increasing the solubility, the support material can be eluted and removed in a short time after being put into a water tank. The solubility of the support material is not limited to water solubility, and may be soluble in a specific solvent. On the other hand, since such a support material is in a liquid or gel form, when it is touched with a hand, it becomes sticky or slimy, and is easily soiled. Therefore, as described above, the support shell SS is provided on the surface of the support material to protect it.
(Support shell SS)
サポート材SAの外表面に設けられるサポート殻SSは、サポート材SAよりも剛性の高いモデル材MAで構成されている。このようにしてサポート材SAの表面の剛性を高め、サポート材SAの流出を阻止できる。本実施例ではサポート殻SSをモデル材吐出用ノズル21から吐出されるモデル材MAにより構成しているため、ヘッド部20のモデル材吐出ノズル21をサポート殻SSの吐出ノズルとして共用化でき、モデル材MAの造形時にサポート材SAのサポート殻SSも合わせて造形できるので、コスト面、スピード面でも有利となる。具体的には、少なくともモデル材MAとサポート材SAにて三次元の造形データを生成する時点において、その造形データにおいて、サポート材にて造形データの外表面が形成される位置に対して、自動的にその外表面に位置するサポート材を、モデル材に変更するか、又はサポート材のその外表面を覆うようにモデル材から形成される薄膜の層を形成するようにデータを生成する。そして、この生成されたデータに対応する各スライスの形成時にサポート材SAの外表面でサポート殻SSが形成される位置に、モデル材MAを吐出して硬化させ、サポート材SAの外表面が薄いモデル材MAで覆われるように、制御手段10が造形材吐出手段を制御する。これにより、サポート材SAの表面に薄いモデル材MAを形成することで、サポート殻SSを容易に形成できる利点が得られる。なお、このモデル材にて形成される薄膜の厚みは、除去のし易さと強度の確保のバランスという観点から考えると、その厚みは0.1mm〜5mm程度が好ましいと考える。さらに、本実施例ではサポート殻SSをモデル材吐出用ノズル21から吐出されるモデル材MAにより構成したが、サポート殻として適切な特性を有する材料であれば、モデル材MAとは異なる材料を吐出するノズルを別途設けてサポート殻を構成するようにしてもよい。この際、このサポート殻用の材料の特性としては、除去のし易さと強度の確保をより高い次元でバランスさせるという観点から、モデル材MAよりも硬度があり、且つ靭性が低い材料であることが好ましい。
(サポート殻SSの剥離構造)
The support shell SS provided on the outer surface of the support material SA is composed of a model material MA having higher rigidity than the support material SA. In this way, the rigidity of the surface of the support material SA can be increased, and the outflow of the support material SA can be prevented. In this embodiment, since the support shell SS is constituted by the model material MA discharged from the model material discharge nozzle 21, the model material discharge nozzle 21 of the head portion 20 can be shared as the discharge nozzle of the support shell SS. Since the support shell SS of the support material SA can also be modeled at the time of modeling the material MA, it is advantageous in terms of cost and speed. Specifically, at the time of generating three-dimensional modeling data with at least the model material MA and the support material SA, the automatic processing is performed with respect to the position at which the outer surface of the modeling data is formed with the support material. Specifically, the support material located on the outer surface thereof is changed to a model material, or data is generated so as to form a thin film layer formed from the model material so as to cover the outer surface of the support material. The model material MA is discharged and cured at a position where the support shell SS is formed on the outer surface of the support material SA when each slice corresponding to the generated data is formed, and the outer surface of the support material SA is thin. The control means 10 controls the modeling material discharge means so as to be covered with the model material MA. Thereby, the advantage that the support shell SS can be easily formed is obtained by forming the thin model material MA on the surface of the support material SA. Note that the thickness of the thin film formed of this model material is preferably about 0.1 mm to 5 mm in terms of the balance between ease of removal and securing of strength. Further, in the present embodiment, the support shell SS is constituted by the model material MA discharged from the model material discharge nozzle 21, but a material different from the model material MA is discharged as long as the material has appropriate characteristics as the support shell. Alternatively, a support shell may be configured by separately providing a nozzle. At this time, the material for the support shell is a material that is harder and less tough than the model material MA in terms of balancing ease of removal and securing of strength at a higher level. Is preferred.
(Peeling structure of support shell SS)
一方で、サポート材SAにサポート殻SSを設ける構成では、サポート殻SSの剛性が高い程、造形材からサポート殻SSを剥離し難くなる。そこで、サポート殻SSを剥離しやすくする構造を付加することが好ましい。具体的には、サポート材SAの表面をすべてサポート殻SSで覆うのでなく、部分的にサポート材SAを露出させた露出部を設ける。このようにすることで、造形物の造形後に露出部でサポート殻SSを破断し易くなる。またサポート材SAを可溶性とした場合は、造形物の造形後に液中に含浸して露出部からサポート材SAを溶出させることができ、サポート殻SSを破断させることなく造形物から剥離でき、サポート材SAの除去作業を省力化できる利点が得られる。または、サポート殻SSを成形しなければならない連続する外表面の外周部のみを、サポート殻SSが形成される他の外表面に比較して、厚みのある形状とすることにより、サポート殻SSが成形される連続する外表面を一体的に剥ぎ取りやすくすることも可能である。
(ヘッド部20)
On the other hand, in the configuration in which the support shell SS is provided in the support material SA, the support shell SS is more difficult to peel from the modeling material as the rigidity of the support shell SS is higher. Therefore, it is preferable to add a structure that facilitates peeling of the support shell SS. Specifically, the entire surface of the support material SA is not covered with the support shell SS, but an exposed portion in which the support material SA is partially exposed is provided. By doing in this way, it becomes easy to fracture | rupture support shell SS in an exposed part after modeling of a molded article. In addition, when the support material SA is made soluble, the support material SA can be eluted from the exposed portion by impregnation in the liquid after the modeling object is formed, and the support shell SS can be peeled off without breaking the support shell SS. There is an advantage that labor for removing the material SA can be saved. Alternatively, by forming only the outer peripheral portion of the continuous outer surface where the support shell SS must be formed into a shape that is thicker than the other outer surface on which the support shell SS is formed, the support shell SS It is also possible to easily peel off the continuous outer surface to be molded.
(Head 20)
図6に、インクジェット方式の三次元造形装置のヘッド部20の一例を示す。この図に示すヘッド部20は、造形材吐出手段として、モデル材MAとサポート材SAの吐出を個別に行う専用の吐出ノズルを設けている。具体的には、モデル材MAを吐出するためのモデル材吐出ノズル21と、サポート材SAを吐出するためのサポート材吐出ノズル22を、平行に離間させて備えている。各吐出ノズルは、2つのノズル列23を設けており、これらのノズル列23は、図7の平面図に示すように半ノズル分ずらして配置することで、分解能を向上させている。またオフセット状態に配置された各ノズル列23は、モデル材吐出ノズル21とサポート材吐出ノズル22とで、それぞれ同一ライン上に一致するように配置することで、モデル材とサポート材の分解能を一致させている。 FIG. 6 shows an example of the head unit 20 of the inkjet three-dimensional modeling apparatus. The head unit 20 shown in this figure is provided with a dedicated discharge nozzle that individually discharges the model material MA and the support material SA as a modeling material discharge means. Specifically, a model material discharge nozzle 21 for discharging the model material MA and a support material discharge nozzle 22 for discharging the support material SA are provided in parallel with each other. Each discharge nozzle is provided with two nozzle rows 23, and these nozzle rows 23 are arranged so as to be shifted by a half nozzle as shown in the plan view of FIG. 7, thereby improving the resolution. The nozzle rows 23 arranged in the offset state are arranged so that the model material discharge nozzle 21 and the support material discharge nozzle 22 are aligned on the same line, thereby matching the resolution of the model material and the support material. I am letting.
ヘッド部20では、左からサポート材吐出ノズル22、モデル材吐出ノズル21、ローラ部25、硬化手段24が一体的に設けられている。各吐出ノズルは、圧電素子方式のインクジェットプリントヘッドの要領で、インク状の造形材を吐出する。また造形材は、吐出ノズルから吐出可能な粘度に調整される。 In the head portion 20, a support material discharge nozzle 22, a model material discharge nozzle 21, a roller portion 25, and a curing means 24 are integrally provided from the left. Each discharge nozzle discharges an ink-shaped modeling material in the manner of a piezoelectric element type ink jet print head. The modeling material is adjusted to a viscosity that can be discharged from the discharge nozzle.
図6の例では、ヘッド部20が先にモデル材MAを吐出した後、サポート材SAを吐出している。またヘッド部20は往路(図において左から右)で造形材を吐出し、復路(図において右から左)ではこれを硬化手段24で硬化させている。
(ローラ部25)
In the example of FIG. 6, after the head portion 20 discharges the model material MA first, the support material SA is discharged. Further, the head portion 20 discharges the modeling material on the forward path (left to right in the figure), and is cured by the curing means 24 on the return path (right to left in the figure).
(Roller part 25)
ヘッド部20はさらに、吐出されたモデル材MA及びサポート材SAの表面を未硬化の状態で押圧し、造形材の余剰分を除去することにより、造形材表面を平滑化するためのローラ部25を設けている。このようなローラ部25の動作の様子を、図8の模式図に基づいて説明する。この例では、吐出されたモデル材MAの表面を、未硬化の状態でローラ本体26で均す状態を示している。ローラ部25は、回転体であるローラ本体26と、ローラ本体26の表面に対して突出するように配置されたブレード27と、ブレード27で掻き取られた造形材を溜めるバス28と、バス28に溜まった造形材を排出する吸引パイプ29とを備えている。ローラ本体26はヘッド部20の進行方向に対して逆回転(図8において時計回り)に回転され、未硬化の造形材を掻き上げる。掻き上げられた造形材は、ローラ本体26に付着してブレード27まで運ばれた後、ブレード27で掻き取られてバス28に案内される。このためブレード27は、バス28に向かって下り勾配の姿勢で固定される。また吸引パイプ29はポンプに接続されており、バス28に溜まった造形材を吸引して排出する。この例では、ローラ本体26の外形をφ20mm程度、回転速度を10回転/s程度としている。 The head unit 20 further presses the surfaces of the discharged model material MA and the support material SA in an uncured state, and removes the excess of the modeling material, thereby smoothing the modeling material surface 25. Is provided. The state of the operation of the roller unit 25 will be described with reference to the schematic diagram of FIG. This example shows a state in which the surface of the discharged model material MA is leveled by the roller body 26 in an uncured state. The roller unit 25 includes a roller main body 26 that is a rotating body, a blade 27 that is disposed so as to protrude from the surface of the roller main body 26, a bus 28 that stores a modeling material scraped off by the blade 27, and a bus 28. And a suction pipe 29 for discharging the modeling material accumulated in the container. The roller body 26 is rotated counterclockwise (clockwise in FIG. 8) with respect to the traveling direction of the head portion 20, and scrapes off the uncured modeling material. The modeling material thus scraped up adheres to the roller body 26 and is carried to the blade 27, and then scraped off by the blade 27 and guided to the bus 28. For this reason, the blade 27 is fixed in a downward gradient posture toward the bus 28. The suction pipe 29 is connected to a pump, and sucks and discharges the modeling material accumulated in the bus 28. In this example, the outer shape of the roller body 26 is about φ20 mm, and the rotation speed is about 10 rotations / s.
このローラ部25は、図においてヘッド部20が右から左に進行する際に、掻き取りを行う。換言すると、左から右にヘッド部20が進行しつつ、スライスデータに基づいて、適切な位置にモデル材吐出ノズル21とサポート材吐出ノズル22から各々モデル材MAとサポート材SAを吐出する際は、ローラ部25は造形材に接触せず、同様に硬化手段24の光源からの照明も行われない。図においてヘッド部20の左から右への主走査方向の例えば、往路にて少なくとも造形材の吐出が各ノズル21、22から実行された後の右から左方向への復路としての主走査方向において、上述したローラ部25の掻き取り動作が実行されると共に、少なくともモデル材MAを硬化するための光を照射する光源としての硬化手段24も動作することになる。 The roller portion 25 scrapes off when the head portion 20 advances from the right to the left in the drawing. In other words, when the model material MA and the support material SA are discharged from the model material discharge nozzle 21 and the support material discharge nozzle 22 to the appropriate positions based on the slice data while the head portion 20 advances from the left to the right, respectively. The roller portion 25 does not contact the modeling material, and similarly, illumination from the light source of the curing means 24 is not performed. In the drawing, in the main scanning direction from the left to the right of the head unit 20, for example, in the main scanning direction as the return path from the right to the left after at least the modeling material is discharged from the nozzles 21 and 22 in the forward path. The above-described scraping operation of the roller unit 25 is executed, and at least the curing means 24 as a light source for irradiating light for curing the model material MA is also operated.
図1、図6に示すように、ヘッド部20の進行方向に対してローラ部25は硬化手段24の前方、図において左側に配置されている。この結果、先に未硬化の造形材をローラ部25で掻き取った後、硬化手段24が造形材を硬化させる。このような配置によって、同一のパスで造形材の掻き取りと硬化を行うことができ、効率よく処理できる利点が得られる。
(三次元造形装置用の設定データ作成装置)
As shown in FIGS. 1 and 6, the roller portion 25 is arranged in front of the curing means 24, on the left side in the figure, with respect to the traveling direction of the head portion 20. As a result, after the uncured modeling material is scraped off by the roller unit 25 first, the curing means 24 cures the modeling material. With such an arrangement, the modeling material can be scraped and cured in the same pass, and the advantage of being able to be processed efficiently is obtained.
(Setting data creation device for 3D modeling equipment)
次に、このような三次元造形装置に造形物のデータを指示する設定データ作成装置について、図9のブロック図に基づいて説明する。この図に示す三次元造形装置用の設定データ作成装置1は、CADデータ等の三次元データを取得するための入力手段61と、取得された三次元データを、例えばSTL(Stereo Lithography Data)データに変換した三次元データにて規定される造形物を示すオブジェクトを三次元的に表示するための表示手段62と、造形パラメータを設定するためのパラメータ設定手段63と、設定された造形パラメータに従ってオブジェクトの最適な姿勢と配置位置を演算する演算手段64と、演算手段64で演算された最適姿勢及び最適位置をユーザが微調整したり、あるいは所望の位置、姿勢を手動で調整するための調整手段65と、決定された姿勢及び位置に従って三次元造形装置を駆動する設定データを、三次元造形装置が読み込めるデータ形式に変換して、三次元造形装置側に出力するための出力手段66とを備える。 Next, a setting data creation apparatus that instructs such three-dimensional modeling apparatus to provide data of a model will be described based on the block diagram of FIG. The setting data creation device 1 for a 3D modeling apparatus shown in this figure includes an input means 61 for acquiring 3D data such as CAD data, and the acquired 3D data, for example, STL (Stereo Lithography Data) data. Display means 62 for three-dimensionally displaying an object that is defined by the three-dimensional data converted into the three-dimensional data, parameter setting means 63 for setting a modeling parameter, and an object according to the set modeling parameter Calculating means 64 for calculating the optimum posture and arrangement position, and adjusting means for the user to finely adjust the optimum posture and optimum position calculated by the computing means 64 or to manually adjust the desired position and posture. 65, the setting data for driving the 3D modeling apparatus according to the determined posture and position are converted into a data format that can be read by the 3D modeling apparatus. To, and output means 66 for outputting the 3D modeling apparatus.
また上述の通り、三次元造形装置の一例として、インクジェット方式の三次元造形装置に対して、三次元状の造形物の設定データを送出する設定データ作成装置を説明するが、この設定データ作成装置は、利用する三次元造形装置をインクジェット方式に特定するものでなく、他の方式、例えば粉末法、光造形法、シート積層法、押し出し法等の積層造形法を用いた三次元造形装置に対しても利用できる。 In addition, as described above, as an example of the three-dimensional modeling apparatus, a setting data creating apparatus that sends setting data of a three-dimensional shaped object to the inkjet three-dimensional modeling apparatus will be described. Does not specify the 3D modeling apparatus to be used as an inkjet system, but for other systems, for example, 3D modeling apparatuses using a layered modeling method such as a powder method, an optical modeling method, a sheet laminating method, an extrusion method, etc. Even available.
インクジェット法は、上述の通り、液化した材料を噴射した後、少なくともモデル材MAの材料が反応して硬化する特定波長を含む光、例えば紫外光(UV)を照射したり、冷却する等によって層を硬化させて形成する。この方法によれば、インクジェットプリンタの原理を応用できることから、高精細化が容易となる利点が得られる。 As described above, the ink jet method is a method in which, after jetting a liquefied material, at least the material of the model material MA reacts and cures light including a specific wavelength, for example, ultraviolet light (UV), or is cooled. Is formed by curing. According to this method, since the principle of the ink jet printer can be applied, there is an advantage that high definition can be easily achieved.
樹脂積層方式の三次元造形装置は、上述の通り最終的な造形物となるモデル材MAと、モデル材MAの張り出し(オーバーハング)部分を支え、最終的に除去されるサポート材SAの2種類の造形材を、XY方向に走査しながら造形プレート40上に吐出し、高さ方向に積層していくことにより、造形を行う。造形材であるモデル材MAとサポート材SAは、紫外光を照射することにより硬化する特性を有する樹脂で構成されている。造形材を硬化させる硬化手段24として、紫外光を照射する紫外光ランプを、モデル材MAとサポート材SAを吐出するノズルと共に、XY方向に走査し、ノズルから吐出されたモデル材MA及びサポート材SAに紫外光を照射して硬化させる。 As described above, the resin lamination type three-dimensional modeling apparatus has two types, namely, the model material MA that is the final modeled object and the support material SA that is finally removed after supporting the overhanging portion of the model material MA. The modeling material is ejected onto the modeling plate 40 while scanning in the XY directions, and modeling is performed by stacking in the height direction. The model material MA and the support material SA, which are modeling materials, are made of a resin having a property of being cured by irradiation with ultraviolet light. As the curing means 24 for curing the modeling material, an ultraviolet lamp for irradiating ultraviolet light is scanned in the XY direction together with the nozzle for discharging the model material MA and the support material SA, and the model material MA and the support material discharged from the nozzle. The SA is cured by irradiation with ultraviolet light.
この設定データ作成装置は、専用のハードウエアで構成する他、汎用又は専用のコンピュータで実行される設定データ作成プログラムによっても実現される。ここでは市販のパーソナルコンピュータに設定データ作成プログラムをインストールして設定データ作成装置とする例を、図10〜図14のユーザインターフェース画面に基づいて説明する。図10は、設定データ作成プログラムの起動後の画面イメージである。この図においては、左側に表示手段62を構成するためのオブジェクトの表示欄68を設け、一方右側には調整手段65やパラメータ設定手段63を構成する、各種操作を行うための操作欄70を、それぞれ配置している。
(表示欄68)
This setting data creation apparatus is realized by a setting data creation program executed by a general purpose or dedicated computer, in addition to being configured by dedicated hardware. Here, an example in which a setting data creation program is installed in a commercially available personal computer to form a setting data creation device will be described based on the user interface screens shown in FIGS. FIG. 10 is a screen image after starting the setting data creation program. In this figure, an object display column 68 for configuring the display unit 62 is provided on the left side, and an operation column 70 for performing various operations, which configures the adjustment unit 65 and the parameter setting unit 63, is provided on the right side. Each is arranged.
(Display field 68)
表示欄68においては、仮想的に造形プレート40上にオブジェクトを配置した状態を表示させることができる。造形プレート40上には、三次元造形を行う造形領域MRが箱状に表示されている。造形領域MRは造形プレート40上において造形可能な領域であり、この範囲内にオブジェクトを配置して、実際の三次元造形を行うための設定データを作成する。オブジェクトは三次元的に表示されており、視点を任意の位置に変更できる。また表示欄68の右上には、簡便に視点を切り替えるための視点変更アイコン69が設けられている。視点変更アイコン69は造形プレート40を情報から見た平面図を示しており、周囲には8個のカメラ状アイコンが設けられている。つまり、XY平面における任意の中心、実施例では造形プレートの仮想の中心点を指向した360度の視野の中で45度間隔に設けられた、これらのカメラ状アイコンの中の一つをクリックすると、選択されたカメラ位置から造形プレートの仮想の中心点に指向した、平面図に対する該当する方向からの視点に変更できる。また二次元表示に切り替えることも可能である。もちろん、特定のカメラ位置を選択した後、又は直接カメラの選択を行わずに、画面上に表示されるカーソルをドラッグして視野方向の微調整又は調整をユーザが行うこともできる。
(操作欄70)
In the display column 68, a state in which the object is virtually arranged on the modeling plate 40 can be displayed. On the modeling plate 40, a modeling region MR for performing three-dimensional modeling is displayed in a box shape. The modeling region MR is a region that can be modeled on the modeling plate 40, and an object is arranged within this range to create setting data for performing actual three-dimensional modeling. The object is displayed three-dimensionally, and the viewpoint can be changed to an arbitrary position. A viewpoint change icon 69 for easily switching the viewpoint is provided at the upper right of the display column 68. The viewpoint change icon 69 shows a plan view of the modeling plate 40 as viewed from information, and eight camera-like icons are provided around it. In other words, if you click on one of these camera-like icons provided at an interval of 45 degrees in a 360-degree field of view directed to an arbitrary center in the XY plane, in the example, the virtual center point of the modeling plate, The viewpoint can be changed from the selected direction to the virtual center point of the modeling plate and from the corresponding direction with respect to the plan view. It is also possible to switch to two-dimensional display. Of course, the user can also finely adjust or adjust the viewing direction by dragging the cursor displayed on the screen after selecting a specific camera position or without directly selecting a camera.
(Operation column 70)
操作欄70には、コンピュータに接続されたマウスやキーボードの入力デバイスで各種操作を行うためのボタン類が配置される。なおオブジェクトの移動等を行う調整手段65の一形態として、操作欄70による操作の他、上述した表示欄68においてマウス操作等によりオブジェクトの移動等を行う操作も、調整手段に含まれる。
(オブジェクト一覧71)
In the operation column 70, buttons for performing various operations with a mouse or keyboard input device connected to the computer are arranged. Note that as one form of the adjusting means 65 for moving an object, the adjusting means includes an operation for moving the object by a mouse operation or the like in the display field 68 in addition to the operation by the operation field 70.
(Object list 71)
操作欄70の上段には、オブジェクトの一覧を表示するオブジェクト一覧71が設けられる。この欄には、現在表示欄68で表示されているオブジェクトがすべて表示され、オブジェクトの名称や表面仕上げの有無等の情報が表示される。また複数のオブジェクトを選択する等の操作もここで行える。
(オブジェクト生成欄72)
In the upper part of the operation column 70, an object list 71 for displaying a list of objects is provided. In this column, all objects currently displayed in the display column 68 are displayed, and information such as the name of the object and the presence / absence of surface finish is displayed. Also, operations such as selecting a plurality of objects can be performed here.
(Object generation field 72)
また中段には、オブジェクトを生成するためのオブジェクト生成欄72が設けられ、オブジェクトの入力や削除等の操作を行うためのボタン類が配置される。このボタン類は入力手段61を構成し、具体的には、左から、オブジェクトのデータ入力を行う「読み込み」ボタン73、オブジェクトのコピーを行う「コピー」ボタン74、選択したオブジェクトの削除を行う「削除」ボタン75が設けられる。
(手動操作欄76)
In the middle, an object generation field 72 for generating an object is provided, and buttons for performing operations such as input and deletion of the object are arranged. These buttons constitute input means 61. Specifically, from the left, a “read” button 73 for inputting object data, a “copy” button 74 for copying an object, and a deletion of a selected object “ A “delete” button 75 is provided.
(Manual operation column 76)
さらにオブジェクト生成欄72の下には、選択されたオブジェクトに関する情報の表示や詳細設定を行う手動操作欄76が設けられる。ここでは、オブジェクトの位置や回転角度、サイズや拡大/縮小倍率等を調整できる。調整は、数値を直接入力したり、増減ボタンで増減させたり、あるいはマウス等で連続的に変化させる等の操作によって行える。また拡大/縮小時に縦横等のサイズの比率を保持したり、あるいは表面仕上げを選択する等の操作も行える。
(自動操作欄78)
Further, below the object generation field 72, a manual operation field 76 for displaying information about the selected object and making detailed settings is provided. Here, the position, rotation angle, size, enlargement / reduction ratio, etc. of the object can be adjusted. The adjustment can be performed by directly inputting a numerical value, increasing / decreasing with an increase / decrease button, or changing continuously with a mouse or the like. It is also possible to perform operations such as maintaining the ratio of size such as length and width during enlargement / reduction, or selecting surface finish.
(Automatic operation column 78)
さらに手動操作欄76の下段には、自動設定を行うための自動操作欄78が設けられる。ここでは、オブジェクトの最適姿勢を自動演算する最適姿勢決定機能を実行するための「最適姿勢」ボタン80、オブジェクトの最適位置を自動演算する最適位置決定機能を実行するための「最適配置」ボタン81、及び造形時間を演算するための「見積」ボタン82が設けられている。「見積」ボタン83を押下すると、現在の設定に従って予測される造形時間が演算され、予測造形時間表示欄に表示される。また「最適姿勢」ボタン80の下部には、造形パラメータを指定するためのパラメータ設定手段63として、造形時間最小か、造形材の使用量最小のいずれかを選択するためのラジオボタン63Aが設けられている。なお、上述したように、パラメータ設定手段63として、造形時間最小か、造形材の使用量最小のいずれかを選択する機能に加えて、またはこれに代えて、造形精度と造形速度の比率をユーザに感覚的に選択させる方法や、ユーザに許容可能な最大造形時間を入力させることにより、いくつかの造形時間と造形精度の組み合わせを候補として表示し、その中からユーザが好む条件を選択させることも可能である。また、言うまでもなく、ユーザがパラメータ設定手段63として、造形時間最小か、造形材の使用量最小のいずれかを選択し、「見積」ボタン83を押下すると、現在の設定に従って予測される造形時間が演算される。
(出力手段66)
Further, an automatic operation column 78 for performing automatic setting is provided in the lower part of the manual operation column 76. Here, an “optimal posture” button 80 for executing an optimal posture determination function for automatically calculating the optimal posture of the object, and an “optimal placement” button 81 for executing an optimal position determination function for automatically calculating the optimal position of the object. And an “estimate” button 82 for calculating the modeling time. When the “estimate” button 83 is pressed, the modeling time predicted according to the current setting is calculated and displayed in the predicted modeling time display field. A radio button 63A for selecting either the minimum modeling time or the minimum usage amount of the modeling material is provided below the “optimum posture” button 80 as the parameter setting means 63 for specifying the modeling parameters. ing. As described above, in addition to or instead of the function of selecting either the modeling time minimum or the modeling material usage minimum as the parameter setting means 63, the ratio between the modeling accuracy and the modeling speed is set by the user. By letting the user input the maximum modeling time that can be selected sensuously, by displaying the combination of several modeling times and modeling accuracy as candidates, the user can select the conditions that the user prefers Is also possible. Needless to say, when the user selects either the modeling time minimum or the modeling material usage minimum as the parameter setting means 63 and presses the “estimate” button 83, the modeling time predicted according to the current setting is set. Calculated.
(Output means 66)
さらに操作欄70の右下には、出力手段66として、三次元造形を実行するための「プリント」ボタン84が配置される。「プリント」ボタン84を押下すると、出力手段66から三次元造形装置に例えば、変換されたSTLデータの各スライスデータである設定データが一括又は各スライスデータ単位で出力され、三次元造形装置に対してプリント命令が指示されて、三次元造形が開始される。
(入力手段61)
Further, a “print” button 84 for executing 3D modeling is arranged as an output means 66 at the lower right of the operation column 70. When the “print” button 84 is pressed, for example, the setting data, which is each slice data of the converted STL data, is output from the output unit 66 to the 3D modeling apparatus in a batch or in units of each slice data. The print command is instructed and 3D modeling is started.
(Input means 61)
入力手段61は、造形物の形状を予め3次元CAD等で作成した三次元データを取り込むための手段である。三次元データとしては、規格化された汎用又は専用のデータフォーマットに従って作成されたものが利用でき、例えばSTL、STEP、IGES、Parasolid、ACIS、HSF、NGRAIN、OBJ、DXF、VRML、XVL、HTML等が利用できる。図10の例では、入力手段61の例としてオブジェクト生成欄72の「読み込み」ボタン73を押下すると、図11に示す「ファイルを開く」ダイヤログ画面85が開く。この画面から、ユーザは三次元データとして所望のSTLファイルを選択する。また画面右には、現在選択中の三次元データの内容がプレビュー表示され、ユーザによるデータファイルの選択作業を容易にしている。 The input unit 61 is a unit for taking in the three-dimensional data in which the shape of the modeled object is created in advance by three-dimensional CAD or the like. As the three-dimensional data, data created in accordance with a standardized general purpose or dedicated data format can be used. For example, STL, STEP, IGES, Parasolid, ACIS, HSF, NGRAIN, OBJ, DXF, VRML, XVL, HTML Is available. In the example of FIG. 10, when the “read” button 73 in the object generation field 72 is pressed as an example of the input means 61, the “open file” dialog screen 85 shown in FIG. 11 opens. From this screen, the user selects a desired STL file as three-dimensional data. Also, on the right side of the screen, the content of the currently selected 3D data is displayed as a preview, making it easy for the user to select a data file.
入力手段61で三次元データが選択されると、選択された三次元データで規定されるオブジェクトが、例えば、STLデータに変換後、図10の表示欄68に表示される。この様子を図12に示す。図12の画面から、ユーザは調整手段65を用いてオブジェクトOB1を選択し、任意の位置に移動させたり、あるいは傾斜や回転等、任意の姿勢に変更できる。図13に、オブジェクトOB1を回転、傾斜させて移動させた例を示す。なお、本明細書においてオブジェクトの移動には回転、傾斜を含む意味で使用する。 When three-dimensional data is selected by the input means 61, an object defined by the selected three-dimensional data is displayed in the display column 68 of FIG. 10 after being converted into STL data, for example. This is shown in FIG. From the screen of FIG. 12, the user can select the object OB1 using the adjusting means 65 and move it to an arbitrary position, or change it to an arbitrary posture such as tilt or rotation. FIG. 13 shows an example in which the object OB1 is moved while being rotated and inclined. In this specification, the movement of the object is used to include rotation and inclination.
図12、図13の例ではオブジェクトOB1を1個のみ表示させているが、複数の三次元データを入力手段61から取り込み、任意の位置に配置することができる。また、入力された一のオブジェクトをコピーすることで、複数のオブジェクトを造形プレート40上に配置することもできる。さらに、任意のオブジェクトを削除することも可能である。これらの操作は、上述したオブジェクト生成欄72にて、「コピー」ボタン74、「削除」ボタン75を操作して行う。 Although only one object OB1 is displayed in the examples of FIGS. 12 and 13, a plurality of three-dimensional data can be fetched from the input means 61 and arranged at an arbitrary position. In addition, a plurality of objects can be arranged on the modeling plate 40 by copying one input object. Furthermore, it is possible to delete an arbitrary object. These operations are performed by operating the “copy” button 74 and the “delete” button 75 in the object generation field 72 described above.
ユーザは任意、又は上述した造形パラメータを指定するためのパラメータ設定手段63として、造形時間最小か、造形材の使用量最小のいずれかを選択し、「最適姿勢」ボタン80を押下することで、調整手段65でオブジェクトOB1の位置と姿勢を決定した後、操作欄70の「プリント」ボタン84を押下すると、出力手段66から三次元造形装置に設定データが出力される。具体的には、図14に示すようなプリントデータ作成ダイヤログ86が表示され、三次元プリンタである三次元造形装置が読み込める形式の設定データが生成されて、三次元造形装置に転送される。以上のようにして、ユーザは設定データ作成装置を用いて設定データを作成し、三次元造形装置に対して造形を命令できる。
(パラメータ設定手段63)
The user selects either the minimum modeling time or the minimum usage amount of the modeling material as the parameter setting means 63 for specifying the modeling parameters described above arbitrarily, and pressing the “optimum posture” button 80, After the position and orientation of the object OB1 are determined by the adjusting unit 65, when the “print” button 84 in the operation column 70 is pressed, setting data is output from the output unit 66 to the 3D modeling apparatus. Specifically, a print data creation dialog 86 as shown in FIG. 14 is displayed, and setting data in a format that can be read by the 3D modeling apparatus, which is a 3D printer, is generated and transferred to the 3D modeling apparatus. As described above, the user can create setting data using the setting data creation device, and can instruct the modeling to the three-dimensional modeling device.
(Parameter setting means 63)
一方で、図9に示す設定データ作成装置はパラメータ設定手段63と演算手段64を備えている。パラメータ設定手段63で設定された一般最適化条件に従って、演算手段64がオブジェクトの最適姿勢と最適位置を演算する。
(造形パラメータ)
On the other hand, the setting data creation device shown in FIG. 9 includes parameter setting means 63 and calculation means 64. In accordance with the general optimization conditions set by the parameter setting unit 63, the calculation unit 64 calculates the optimal posture and optimal position of the object.
(Modeling parameters)
三次元造形に際しては、必要なモデル材MAの量は、オブジェクトの姿勢や位置によらず不変であるものの、これを支持するサポート材SAの量は、モデル材MAの姿勢や配置状態に応じて変化する。よって使用するサポート材の量が少ない程、高価なサポート材の消費量を抑えて効率よく造形できるといえる。 In the three-dimensional modeling, the amount of the required model material MA is invariant regardless of the posture and position of the object, but the amount of the support material SA that supports this depends on the posture and arrangement state of the model material MA. Change. Therefore, it can be said that the smaller the amount of the support material used, the more efficient the molding can be done while suppressing the consumption of the expensive support material.
一方で、三次元造形装置においては一般に造形時間が比較的長いという問題がある。例えばインクジェット方式の三次元造形装置においては、造形材としてモデル材MAとサポート材SAを使用し、造形プレート40上にヘッド部20を往復させながらこれらの造形材を吐出して一層分のスライスを成形する。このスライスを下層から順次積層して所望の高さの造形物を得る構成のため、造形物の高さが高くなる程スライス数が多くなり、その分だけ造形時間がかかる。このため、造形プレート40上に配置される造形物の高さを低くすることが重要となる。
(パラメータ設定手段63)
On the other hand, a three-dimensional modeling apparatus generally has a problem that a modeling time is relatively long. For example, in an inkjet three-dimensional modeling apparatus, a model material MA and a support material SA are used as modeling materials, and these modeling materials are ejected while reciprocating the head portion 20 on the modeling plate 40 to slice one layer. Mold. Since the slice is sequentially laminated from the lower layer to obtain a modeled object having a desired height, the number of slices increases as the modeled object height increases, and the modeling time increases accordingly. For this reason, it is important to reduce the height of the shaped object placed on the modeling plate 40.
(Parameter setting means 63)
以上のように、造形時間の最小と造形材の使用量の最小の、いずれを優先するかで、オブジェクトの最適な姿勢や位置は変化する。いいかえると、これらは三次元造形の条件を規定する造形パラメータということができる。よってユーザは、造形パラメータのいずれを優先して三次元造形を行うか、その優先度をパラメータ設定手段63で指定する。このためパラメータ設定手段63は、複数の造形パラメータの内、いずれを優先して最小化するような三次元造形を行うかを設定するために用いる。
(サポート材接触面積)
As described above, the optimum posture and position of the object change depending on which one of the minimum modeling time and the minimum usage amount of the modeling material is given priority. In other words, it can be said that these are modeling parameters that define conditions for three-dimensional modeling. Therefore, the user designates, using the parameter setting means 63, which one of the modeling parameters is given priority for the three-dimensional modeling. For this reason, the parameter setting means 63 is used to set which of the plurality of modeling parameters is to be subjected to the three-dimensional modeling that is to be prioritized and minimized.
(Support material contact area)
また造形パラメータは、上述した造形時間と造形材(インクジェット方式ではサポート材SA)の使用量に限られず、他の指標を含めることができる。例えばサポート材とモデル材とが接触する面積も造形パラメータとして規定できる。特にインクジェット方式の場合、モデル材の表面の内、サポート材が接触している面は、表面が粗くなると共に、造形時未硬化の状態でモデル材とサポート材が接する境界面において、モデル材とサポート材が混じり合う結果、硬化後のモデル材の表面が白濁し、サポート材が接合しない面に比べ透明感、質感が悪くなり、艶消しのマット面となる。一方、モデル材の表面の内でサポート材の接触していない面は、艶や光沢のあるグロッシーな面となる。表面仕上げとしては、光沢のある方が見栄えがよいため、可能な限り光沢面すなわちグロッシー面を多くした、いいかえるとマット面を少なくすることが求められる場合がある。よって、このようなサポート材のモデル材表面に対する接触面積、すなわちマット面を最小とすることも、三次元造形の条件設定に際しては考慮されるべき、造形パラメータとして利用できる。 In addition, the modeling parameter is not limited to the modeling time and the usage amount of the modeling material (support material SA in the ink jet method), and can include other indexes. For example, an area where the support material and the model material are in contact with each other can also be defined as a modeling parameter. In particular, in the case of the inkjet method, the surface of the model material that is in contact with the support material becomes rough and the interface between the model material and the support material in an uncured state at the time of modeling As a result of the mixing of the support material, the surface of the model material after curing becomes cloudy, and the transparency and texture are worse than the surface where the support material is not joined, resulting in a matte mat surface. On the other hand, the surface of the model material that is not in contact with the support material is a glossy surface that is glossy or glossy. As the surface finish, it is sometimes required to have a glossy surface, that is, a glossy surface as much as possible, or in other words, to reduce the matte surface, since the glossy surface looks better. Therefore, minimizing the contact area of the support material to the model material surface, that is, the mat surface, can also be used as a modeling parameter to be taken into consideration when setting the three-dimensional modeling conditions.
パラメータ設定手段63の一例は、上述した図10の操作欄70において設けられたラジオボタン63Aである。図10の例では、造形パラメータとして、造形時間最小、樹脂量最小のいずれかを指定できる。 An example of the parameter setting unit 63 is the radio button 63A provided in the operation column 70 of FIG. In the example of FIG. 10, either the modeling time minimum or the resin amount minimum can be specified as the modeling parameter.
またパラメータ設定手段63の他の例を、図15に示す。この図に示す造形パラメータ設定ダイヤログ63Bでは、造形パラメータとして、造形時間、造形材の使用量、サポート材接触面積の優先順位を規定できる。この例では、全ての造形パラメータである時間最小、樹脂量最小、マット面最小の全てに対して、造形の最適姿勢及び位置を決定する際の優先順位を数値等でユーザに指定させる。その際、優先順位付けに不要と判断するパラメータには、数値を入力しないことで、造形の最適姿勢及び位置を決定する演算から外すことができる。
(演算手段64)
Another example of the parameter setting means 63 is shown in FIG. In the modeling parameter setting dialog 63B shown in this figure, the modeling time, the usage amount of the modeling material, and the priority order of the support material contact area can be defined as the modeling parameters. In this example, for all of the modeling parameters, which are all of the minimum time, the minimum resin amount, and the minimum mat surface, the user is allowed to specify the priority order for determining the optimal posture and position of modeling with numerical values. At that time, by not inputting a numerical value for a parameter that is determined to be unnecessary for prioritization, it can be excluded from the calculation for determining the optimum posture and position of modeling.
(Calculation means 64)
また演算手段64は、このパラメータ設定手段63で設定された造形パラメータの優先度に基づいて、オブジェクトの姿勢と位置が最適となるよう演算する。ここで演算手段64は、複数のオブジェクトが存在する場合は、各オブジェクトに対して最適姿勢及び最適位置を演算できる。
(最適姿勢決定機能)
The computing unit 64 performs computation so that the posture and position of the object are optimized based on the priority of the modeling parameters set by the parameter setting unit 63. Here, when there are a plurality of objects, the calculation means 64 can calculate the optimum posture and the optimum position for each object.
(Optimum posture determination function)
以下、演算手段64がオブジェクトの姿勢を一般最適化条件に従って調整する最適姿勢決定機能の手順の詳細を、図16に基づいて説明する。ここでは最適姿勢を、最適化の対象となるオブジェクトの、X、Y、Z軸における回転角度で決定する。具体的には、オブジェクトを、X、Y、Z軸に対して回転させ、一般最適化条件で規定された条件に合致した回転角度を決定する。この最適姿勢決定機能は、複数のオブジェクトに対して個別に姿勢決定を行うことができる。この結果、姿勢が変更されたオブジェクトが他のオブジェクトと干渉する場合も考えられる。この場合は、ユーザが調整手段65を用いて手動でオブジェクトの位置、姿勢等を調整する。
(造形時間最小)
Hereinafter, the details of the procedure of the optimum posture determination function in which the calculation means 64 adjusts the posture of the object according to the general optimization condition will be described with reference to FIG. Here, the optimum posture is determined by the rotation angle of the object to be optimized on the X, Y, and Z axes. Specifically, the object is rotated with respect to the X, Y, and Z axes, and a rotation angle that matches the condition defined by the general optimization condition is determined. This optimum posture determination function can perform posture determination individually for a plurality of objects. As a result, an object whose posture has been changed may interfere with other objects. In this case, the user manually adjusts the position, posture, etc. of the object using the adjusting means 65.
(Minimum modeling time)
まず、造形パラメータとして造形時間最小を選択(図15において時間最小を優先するよう選択)した場合の、最適姿勢決定方法について説明する。三次元造形装置で造形に要する造形時間は、およそ以下のように計算できる。 First, an optimum posture determination method when the modeling time minimum is selected as the modeling parameter (selection is given so as to prioritize the time minimum in FIG. 15) will be described. The modeling time required for modeling with the three-dimensional modeling apparatus can be calculated as follows.
造形時間=(1スライスの造形時間)×(積層数) Modeling time = (Modeling time for one slice) x (Number of layers)
よって、1スライスの造形時間か、積層数を低減できれば、造形時間を短縮できる。この内、1スライスの造形時間は、スライス面積によって多少の影響は受けるものの、積層数と比べると、造形時間に影響する度合いは圧倒的に少ない。よって積層数を減らすことが造形時間の短縮化に大きく作用するといえる。積層数は、オブジェクトのZ方向の高さによって決定されるので、Z方向高さをできるだけ低くすることで、積層数を減らし、造形時間を短縮できる。 Therefore, if the modeling time for one slice or the number of layers can be reduced, the modeling time can be shortened. Among these, although the modeling time of one slice is affected to some extent by the slice area, the degree of influence on the modeling time is overwhelmingly less than the number of layers. Therefore, it can be said that reducing the number of layers greatly affects the shortening of the modeling time. Since the number of layers is determined by the height of the object in the Z direction, the number of layers can be reduced and the modeling time can be shortened by making the height in the Z direction as low as possible.
最適姿勢の決定する具体的な手順の一例を、図16に基づいて説明する。ここでは、造形プレート40上に配置されたオブジェクトについて、以下の3ステップからZ方向高さが最小となる姿勢を決定する。 An example of a specific procedure for determining the optimum posture will be described with reference to FIG. Here, with respect to the object arranged on the modeling plate 40, the posture in which the height in the Z direction is minimized is determined from the following three steps.
まず、X軸周りにオブジェクトを回転させ、高さが極小となる回転角度を求める。ここでは、オブジェクトを一定幅ずつX軸周りに回転させながら、オブジェクトの高さ(図16のYZ平面、及びXZ平面における高さ)を取得する。次にY軸周りに一定幅だけ回転させる。ここでY軸に角度φだけ回転させた後、X軸に角度θ回転させたときの高さは、行列演算から次式で求められる。 First, the object is rotated around the X axis, and the rotation angle at which the height is minimized is obtained. Here, the height of the object (the height in the YZ plane and the XZ plane in FIG. 16) is acquired while rotating the object around the X axis by a certain width. Next, it is rotated by a certain width around the Y axis. Here, the height when the Y axis is rotated by an angle φ and then the X axis is rotated by an angle θ is obtained from the matrix calculation by the following equation.
Z’=−cos(θ)*sin(φ)*x+sin(θ)*y+cos(θ)*cos(φ)*z Z ′ = − cos (θ) * sin (φ) * x + sin (θ) * y + cos (θ) * cos (φ) * z
言い換えると、オブジェクトをX又はY方向のいずれか一方の軸周りに回転させて、各回転角度におけるオブジェクトの高さを取得し、高さが極小となる回転角度を決定した後、この決定された一方の軸周りの回転角度を維持した状態で、今度は他方の軸周りにオブジェクトを回転させて、同様にして高さが極小となる回転角度を決定する。これにより、X軸及びY軸周りにオブジェクトを回転させた場合における、オブジェクトの高さが極小となる姿勢を決定することができる。 In other words, the object is rotated around either axis in the X or Y direction to obtain the height of the object at each rotation angle, and after determining the rotation angle at which the height is minimized, this determined While maintaining the rotation angle around one axis, this time, the object is rotated around the other axis to determine the rotation angle at which the height is minimized. Thereby, when the object is rotated around the X axis and the Y axis, the posture at which the height of the object is minimized can be determined.
または、同様な結果を得るために、OpenGL等によって、仮想的なウィンドウに描画して求めてもよい。このようにして、特徴的な点に対して上記の演算を行い、Z’の最大を求め、X軸周りに角度θ、Y軸周りに角度φ回転したときの造形物の高さを得る。このθとφを変えながら、最小のZとなる組み合わせを求める。 Alternatively, in order to obtain a similar result, it may be obtained by drawing in a virtual window using OpenGL or the like. In this way, the above calculation is performed on characteristic points, the maximum of Z ′ is obtained, and the height of the shaped object is obtained when the angle θ is rotated about the X axis and the angle φ is rotated about the Y axis. While changing θ and φ, the minimum Z combination is obtained.
次に、上記のステップで求めた姿勢のオブジェクトについて、Z軸周りに回転しながら、XYの外接矩形が最小になり、かつX≧Yとなる姿勢を決定する。このステップを行うことで、高さは変化しないものの、造形時間を短くできる。 Next, with respect to the object having the posture determined in the above step, the posture in which the circumscribed rectangle of XY is minimized and X ≧ Y is determined while rotating around the Z axis. By performing this step, although the height does not change, the modeling time can be shortened.
つまり、ヘッド20に設けられるモデル材吐出ノズル21とサポート材吐出ノズル22の各々設けられる複数のオリフィスの長さ(本実施例で言えばY方向)の幅より、造形物のY方向の幅が小さくなる姿勢を求めることができれば、造形物の造形の際、ヘッド部20の往復動作は、例えば、X方向とY方向の原点からX方向に往復動作するだけでよい。 That is, the width in the Y direction of the modeled object is larger than the width of the plurality of orifices (the Y direction in this embodiment) of each of the model material discharge nozzle 21 and the support material discharge nozzle 22 provided in the head 20. If the posture to be reduced can be obtained, the reciprocation of the head unit 20 may be performed only in the reciprocation in the X direction from the origin in the X direction and the Y direction, for example.
これに対して、仮に、造形物のY方向の幅がモデル材吐出ノズル21とサポート材吐出ノズル22の各々設けられる複数のオリフィスの長さ(本実施例で言えばY方向)の幅より大きい、姿勢と位置を取ると、ヘッド部20の往復動作は、例えば、X方向とY方向の原点からX方向に往復動作に加え、Y方向にヘッド部20をシフトした後、X方向への往復動作を繰り返す必要があり、その結果造形時間が長くなることを意味している。 On the other hand, the width in the Y direction of the modeled object is larger than the width of the plurality of orifices (Y direction in this embodiment) provided for each of the model material discharge nozzle 21 and the support material discharge nozzle 22. Taking the posture and position, the reciprocating operation of the head unit 20 is, for example, the reciprocating operation in the X direction from the origin in the X direction and the Y direction, and the reciprocating operation in the X direction after shifting the head unit 20 in the Y direction. This means that the operation needs to be repeated, resulting in a longer modeling time.
このため、上述したX軸及びY軸周りにオブジェクトを回転させた場合における、オブジェクトの高さが極小となる姿勢を決定した後は、そのオブジェクトの姿勢を、Z軸周りに回転させることにより、上述したY方向へのヘッド20のシフトの回数を極力減らす姿勢を決定することが重要となる。 For this reason, after determining the posture in which the height of the object is minimized when the object is rotated around the X axis and the Y axis described above, by rotating the posture of the object around the Z axis, It is important to determine an attitude that reduces the number of times the head 20 is shifted in the Y direction as much as possible.
また、この造形時間最小の姿勢は、上述したようにX軸、Y軸及びZ軸周りにオブジェクトを回転されるだけで求めることができるが、ヘッド部20が、造形プレート40の造形可能範囲に対して設定されている、XY平面の駆動原点からの移動量を考えると、その最適な位置は、この駆動原点又は原点に近接する位置に自動配置することが好ましい。 Further, as described above, the posture with the minimum modeling time can be obtained by merely rotating the object around the X axis, the Y axis, and the Z axis. Considering the amount of movement from the driving origin of the XY plane set for the XY plane, the optimum position is preferably automatically arranged at the driving origin or a position close to the origin.
以上のような順序でX、Y、Zの回転角度を決定する。なお、各軸周りの回転角度幅は、演算手段64の処理能力や求められる精度等に応じて決定される。また、ユーザが回転角度幅を指定可能な構成としてもよい。例えば、図15等の造形パラメータ設定ダイヤログ等において、回転角度幅を数値で指定したり、あるいは所定の選択肢(例えば22.5°、 30°、45°、90°の4種類)から選択させるダイヤログを設け、ユーザに選択させることもできる。
(樹脂量最小)
The rotation angles of X, Y, and Z are determined in the order as described above. The rotation angle width around each axis is determined according to the processing capability of the computing means 64, the required accuracy, and the like. Moreover, it is good also as a structure which a user can designate a rotation angle width. For example, in the modeling parameter setting dialog shown in FIG. 15 and the like, the rotation angle width is designated by a numerical value or selected from predetermined options (for example, 4 types of 22.5 °, 30 °, 45 °, and 90 °). A dialog can be provided to allow the user to select.
(Minimum amount of resin)
次に、造形パラメータとして造形材の最小量を選択(図15において樹脂量最小を優先するよう選択)した場合の、最適姿勢決定方法について、図17〜図18に基づいて説明する。図17(a)に示すようなキノコ状のオブジェクトを例にして考えると、キノコ状の傘部分を構成するモデル材MAを下方から支持するために、サポート材SAが必要となる。このオブジェクトは、図17(b)に示すように、スライスを複数積層して構成される。各スライスは、スライスのZ位置から上方を見上げたときの射影面積となる。そして各スライスには、モデル材MAとサポート材SAが含まれる。よって、オブジェクト射影は次式で表される。 Next, an optimum posture determination method when the minimum amount of modeling material is selected as a modeling parameter (selection is given so as to give priority to the minimum resin amount in FIG. 15) will be described based on FIGS. Taking a mushroom-shaped object as shown in FIG. 17A as an example, a support material SA is required to support the model material MA constituting the mushroom-shaped umbrella portion from below. This object is configured by stacking a plurality of slices as shown in FIG. Each slice has a projected area when looking upward from the Z position of the slice. Each slice includes a model material MA and a support material SA. Therefore, the object projection is expressed by the following equation.
オブジェクト射影=モデル材部分+サポート材部分 Object projection = model material part + support material part
ここでオブジェクトに対応する造形物を造形するのに必要なモデル材MAの樹脂使用量は、オブジェクトの姿勢によらず不変である。一方、オブジェクトの姿勢を変えたとき、モデル材MAの射影の面積を加算した値が変化するが、モデル材MAは一定であり、サポート材SAの体積が変化する。よって、サポート材SAを最小にする姿勢を求めればよい。以上から、サポート材に用いているオブジェクトの射影の総和が最小になる姿勢がサポート材の樹脂量最小といえる。 Here, the amount of resin used for the model material MA necessary for modeling a model corresponding to the object is unchanged regardless of the posture of the object. On the other hand, when the posture of the object is changed, the value obtained by adding the areas of projection of the model material MA changes, but the model material MA is constant and the volume of the support material SA changes. Therefore, what is necessary is just to obtain | require the attitude | position which minimizes support material SA. From the above, it can be said that the posture in which the total sum of the projections of the objects used for the support material is minimum is the minimum resin amount of the support material.
また、図18に示すように、オブジェクトの真上に視点を配し、視点からの距離をDepth値とすると、Depth値を足し合わせると、バウンディングボックス(衝突判定領域)から引くべき空間の体積が求められる。 Also, as shown in FIG. 18, when the viewpoint is placed directly above the object and the distance from the viewpoint is the depth value, when the depth value is added, the volume of the space to be drawn from the bounding box (collision determination area) is Desired.
サポート材を最小とする最適姿勢の決定方法は、基本的には上述した造形時間を最小にする決定方法と同様の手順で行える。なお、造形時間最小では高さと面積の最小値を求めているのに対し、樹脂量最小では上述した各スライスデータの射影面積の和の最小値を求める点が異なる。 The determination method of the optimum posture that minimizes the support material can be basically performed in the same procedure as the determination method that minimizes the modeling time described above. Note that the minimum value of the height and area is obtained at the minimum modeling time, whereas the minimum value of the sum of the projected areas of each slice data described above is obtained at the minimum resin amount.
つまり、オブジェクトをX又はY方向のいずれか一方の軸周りに回転させて、各回転角度におけるオブジェクトの各スライスデータの射影面積の和を求め、その射影面積の和が最小となる回転角度を決定した後、この決定された一方の軸周りの回転角度を維持した状態で、今度は他方の軸周りにオブジェクトを回転させて、同様にしてその射影面積の和が最小となる回転角度を決定する。これにより、X軸及びY軸周りにオブジェクトを回転させた場合における、オブジェクトに対応する造形物の造形の際の樹脂量が極小となる姿勢を決定することができる。この樹脂量最小の姿勢は、上述したようにX軸及びY軸周りにオブジェクトを回転されるだけで求めることができるが、ヘッド部20が、造形プレート40の造形可能範囲に対して設定されている、XY平面の駆動原点からの移動量を考えると、その最適な位置は、この駆動原点又は原点に近接する位置に自動配置することが好ましい。
(マット面最小)
In other words, the object is rotated around either the X or Y axis, the sum of the projected areas of each slice data of the object at each rotation angle is obtained, and the rotation angle that minimizes the sum of the projected areas is determined. Then, while maintaining the determined rotation angle around one axis, this time, the object is rotated around the other axis, and the rotation angle that minimizes the sum of the projected areas is determined in the same manner. . Thereby, when the object is rotated around the X-axis and the Y-axis, it is possible to determine an attitude in which the amount of resin at the time of modeling the modeled object corresponding to the object is minimized. This minimum amount of resin can be obtained by simply rotating the object around the X axis and the Y axis as described above, but the head 20 is set with respect to the modeling possible range of the modeling plate 40. Considering the amount of movement from the drive origin of the XY plane, it is preferable that the optimum position is automatically arranged at the drive origin or a position close to the origin.
(Mat surface minimum)
さらに、造形パラメータとしてサポート材接触面積の最小を選択(図15においてマット面最小を優先するよう選択)した場合の、最適姿勢決定方法について、図19〜図21に基づいて説明する。なお、その前提として、評価されるオブジェクトの各姿勢は、上述した樹脂量最小の際の姿勢決定と同様に、X軸又はY軸の一方の軸周りにオブジェクトを回転させ、最もマット面が最小となる姿勢を決定し、その後、他方の軸周りにオブジェクトを回転させることにより、最終的なマット面の最小となる姿勢を決定する。 Further, an optimum posture determination method when the minimum support material contact area is selected as the modeling parameter (selection is given so as to give priority to the minimum mat surface in FIG. 15) will be described with reference to FIGS. As a premise, the posture of the object to be evaluated is the same as the posture determination when the resin amount is minimum as described above, the object is rotated around one of the X axis and the Y axis, and the mat surface is the smallest. Is determined, and then the object is rotated around the other axis to determine the minimum attitude of the final mat surface.
図19〜図21を用いて説明する内容は、上記軸周りの回転の各姿勢において、その姿勢におけるマット面の面積を求める考え方である。図19、図20、図21は、XY平面における任意の層であるn層、n+1層、n+2層において、それぞれの画素に、モデル材M又はサポート材Sが吐出されるか、又は空白であるかを示している。ここでも、樹脂量最小と同様に、オブジェクトの断面図を作成しながら、サポート材の領域Sから、サポート材以外の領域(S’=モデル材+空白)に変化する量を足し合わせると、マット面の最小となる。XY平面におけるマット面は、図19、図20、図21に示すように、SとMが隣接している点の数から求めることができる。言い換えれば、各スライスデータにおいて、モデル材MAとサポート材SAが接する面積を求め、全てのスライスデータでの値を合計することにより、全てのスライスデータに対するマット面の面積を求めることができる。 The content described with reference to FIGS. 19 to 21 is a concept for obtaining the mat surface area in each posture of rotation around the axis. 19, 20, and 21, in the n layer, the n + 1 layer, and the n + 2 layer, which are arbitrary layers in the XY plane, the model material M or the support material S is discharged to each pixel or is blank. It shows. Here again, as with the minimum resin amount, the matte is obtained by adding the amount of change from the support material region S to the region other than the support material (S ′ = model material + blank) while creating a cross-sectional view of the object. The surface is the smallest. The mat surface in the XY plane can be obtained from the number of points where S and M are adjacent, as shown in FIGS. In other words, in each slice data, the area where the model material MA and the support material SA are in contact is obtained, and the values of all the slice data are summed, whereby the area of the mat surface for all the slice data can be obtained.
一方、このマット面は、各スライスデータ単位に限らず、一つのスライスデータとその下方又は上方に隣接位置する他のスライスデータとの間にも存在するため、上述した各スライスデータでのマット面の面積に加え、このZ方向、つまり高さ方向に存在するマット面を求める必要がある。 On the other hand, this mat surface is not limited to each slice data unit, but also exists between one slice data and other slice data adjacent below or above it, so the mat surface for each slice data described above. In addition to this area, it is necessary to obtain the mat surface existing in the Z direction, that is, the height direction.
例えば、図19、図20、図21に示す例の場合は、n層目からn+1層目、及びn+1層からn+2層に移行する際に、画素の値がS、M、空白に変化した点を網掛けで示している。これは、サポート材の領域を1、それ以外の領域を0で表した二値画像(BMP)の、XORで1が立っているビットの数と一致する。また、Mの周囲の画素にSがある場合も、MとSが接触している点、すなわちマット面となるので、これも算出対象とする。この際、上記の各スライスデータによって求められたマット面と二重で計上しないように演算上配慮する。このようにして、サポート材の領域を二値画像に変換することで、比較的容易にマット面を計算できる。言い換えれば、上述した各スライスデータより求められるマット面の面積と、高さ方向に隣接するスライスデータ間で求められるマット面の面積との合計によってマット面の面積を求めることができる。
(カスタマイズ最適化機能)
For example, in the example shown in FIGS. 19, 20, and 21, the pixel value changes to S, M, and blank when moving from the nth layer to the (n + 1) th layer and from the n + 1th layer to the (n + 2) th layer. Is shaded. This coincides with the number of bits in which 1 is set in XOR of the binary image (BMP) in which the support material area is represented by 1 and the other areas are represented by 0. In addition, when there are S around the pixels of M, the point where M and S are in contact, that is, the mat surface, is also a calculation target. At this time, consideration is given to the calculation so that the mat surface obtained from each slice data is not counted twice. Thus, the mat surface can be calculated relatively easily by converting the region of the support material into a binary image. In other words, the area of the mat surface can be obtained by the sum of the area of the mat surface obtained from each slice data described above and the area of the mat surface obtained between slice data adjacent in the height direction.
(Customization optimization function)
以上は、パラメータ設定手段63で指定された造形パラメータの優先度に基づいて演算部が最適姿勢を求める一般最適化機能について説明した。このような造形時間最小や樹脂量最小のアルゴリズムによって、自動的に最適な姿勢を求めることができるものの、オブジェクトに対応する造形物の用途や目的によっては、ユーザがさらなるこだわりを持って姿勢や配置を規定したい場合がある。この場合、上記の一般最適化機能では自動的に姿勢が決定されるため、必ずしもユーザの意向とは一致しないことが起こり得る。例えば、オブジェクトに対応する造形物の特定の部位をマット面としたいような場合が考えられる。そこで本実施の形態では、姿勢や位置の汎用的な最適化のみならず、ユーザ指向でカスタマイズされた最適化も実行可能としている。具体的には、ユーザが任意のオブジェクトに対して個別条件を指定可能としており、この個別条件を優先しながら、最適姿勢や最適配置を行う。これにより、汎用的な最適化と、ユーザ指向でカスタマイズされた最適化の2つを実行可能として、より柔軟性の高い、ユーザの望む形での造形を行うことが可能となる。
(手動による最適姿勢)
The general optimization function in which the calculation unit obtains the optimal posture based on the priority of the modeling parameter designated by the parameter setting unit 63 has been described above. Although such an algorithm that minimizes modeling time and resin amount can automatically determine the optimal posture, depending on the use and purpose of the object that corresponds to the object, the user can be more particular about the posture and placement. You may want to specify In this case, since the above general optimization function automatically determines the posture, it may not necessarily coincide with the user's intention. For example, there may be a case where a specific part of a shaped object corresponding to an object is desired to be a matte surface. Therefore, in the present embodiment, not only general-purpose optimization of posture and position but also user-customized optimization can be executed. Specifically, the user can designate individual conditions for an arbitrary object, and an optimum posture and optimum arrangement are performed while giving priority to the individual conditions. As a result, it is possible to perform general-purpose optimization and optimization that is customized in a user-oriented manner, and it is possible to perform modeling in a form desired by the user with higher flexibility.
(Optimum manual posture)
ユーザが最適姿勢を手動で指定するには、表示手段62で表示されたオブジェクトに対して、調整手段65を用いて、図12や図22に示す画面からオブジェクトの姿勢を調整する。上述の通り、調整手段65としては、表示欄68におけるマウス等のポインティングデバイスを使用したドラッグや、図22の操作欄70における回転角度の指定等が利用できる。これにより、ユーザが手動でオブジェクトの姿勢や位置を規定したり、自動演算された最適姿勢や最適位置に対して、ユーザが所望の微調整を加えることができ、より自由度の高い三次元造形の設定が可能となる。
(サポート材仮想表示機能)
In order for the user to manually specify the optimum posture, the posture of the object is adjusted from the screen shown in FIG. 12 or FIG. As described above, as the adjustment means 65, drag using a pointing device such as a mouse in the display column 68, designation of a rotation angle in the operation column 70 of FIG. As a result, the user can manually specify the posture and position of the object, or the user can make desired fine adjustments to the automatically calculated optimum posture and optimum position, and 3D modeling with a higher degree of freedom. Can be set.
(Support material virtual display function)
さらに、表示部においてオブジェクトを表示する際、モデル材のみならずサポート材も重ねて表示させることができる。図22〜図23の例では、オブジェクトOB2のモデル材に対してサポート材を非表示とする図22の状態から、サポート材を表示させると、図23に示すようにサポート材SAの部分がハイライトされて表示される。サポート材SAは、黄色や蛍光色等に着色して表示させることで、他の部分との区別が視覚的に容易となる。これにより、サポート材SAの付着する領域が確認でき、またモデル材とサポート材の接触面、すなわち仕上がりが艶消しのマット面となる部位を容易に判別できる。また、図23の例では、サポート材SAを半透明で表示させることで、サポート材と接する部分の造形が隠れることなく視認でき、便利となる。このようなサポート材の領域は、例えば画像処理における影を計算するシャドウイングロジック等を応用して実現できる。またオブジェクトを回転させると、サポート材が付着する位置の表示も変更され、変更後の状態がリアルタイムで反映されるようにすることが好ましい。このようにリアルタイムに更新して変更後の状態を確認できるようにすることで、ユーザはサポート材の付き方を調整を容易にでき、さらに便利となる。またサポート材仮想表示機能はON/OFF可能である。図22に示すように、サポート材を非表示とすれば、モデル材のみの表示に切り替えることができるが、この表示形式の場合は、モデル材の表面で、サポート材と接触する面と、サポート材と非接触な面に対する色を異ならせることにより、マット面をより判り易く表示することができる。
(グロッシー面指定機能)
Furthermore, when displaying an object on the display unit, not only the model material but also the support material can be displayed in an overlapping manner. In the example of FIGS. 22 to 23, when the support material is displayed from the state of FIG. 22 in which the support material is not displayed for the model material of the object OB2, the portion of the support material SA is high as shown in FIG. Written and displayed. The support material SA can be visually distinguished easily from other parts by being displayed in yellow or fluorescent color. As a result, the region to which the support material SA adheres can be confirmed, and the contact surface between the model material and the support material, that is, the portion where the finish is a matte mat surface can be easily identified. In the example of FIG. 23, the support material SA is displayed in a semi-transparent manner, so that the modeling of the portion in contact with the support material can be visually recognized without being hidden, which is convenient. Such a support material region can be realized by applying, for example, a shadowing logic for calculating a shadow in image processing. Further, when the object is rotated, the display of the position where the support material adheres is also changed, and the changed state is preferably reflected in real time. By updating in real time in this way so that the state after the change can be confirmed, the user can easily adjust how the support material is attached, which is more convenient. The support material virtual display function can be turned ON / OFF. As shown in FIG. 22, if the support material is not displayed, the display can be switched to the display of only the model material. However, in the case of this display format, the surface in contact with the support material on the surface of the model material, the support The mat surface can be displayed more easily by changing the color of the surface that is not in contact with the material.
(Glossy surface designation function)
一方で、オブジェクトの特定箇所を艶有りのグロッシー面としたいような場合も考えられる。この場合は、当該部位にサポート材を接触させなれければよく、上述したサポート材仮想表示機能のON、OFFを適宜使い分けることによってマット面かグロッシー面かを容易に確認できる。 On the other hand, there may be a case where a specific portion of an object is desired to have a glossy surface with gloss. In this case, it is sufficient that the support material can be brought into contact with the portion, and the mat surface or the glossy surface can be easily confirmed by appropriately using ON / OFF of the above-described support material virtual display function.
さらに、どうしても特定の面をグロッシー面にしたい場合も考えられる。これは、樹脂量や造形時間では算出できないユーザの事情によるため、自動演算では実現が困難となる。そこで、オブジェクトをユーザが手動で回転操作を行い、その部位がサポート材SAによる支持が不要な、例えば上面となるように姿勢を変更することで、該当部分をグロッシー領域に変更することができる。モデル材の上面成形にはサポート材が不要となるので、グロッシー面を確実に確保できる。このような姿勢変更を容易に行えるようにするため、グロッシー面指定機能を備えている。具体的には、図24に示すようにオブジェクトOB3上で任意の部位(図24においてGFで示す指定領域)をユーザがマウス等のポインティングデバイスで指定した後、プログラムのツールバーから「選択面を上にする」ボタン88を選択すると、図25に示すように指定された部位が上面となるようにオブジェクトOB3が自動的に回転される。ここでは、オブジェクトを構成している三角形の法線ベクトルがZ方向と一致するように、オブジェクトの姿勢を変更している。これによりユーザは簡単に特定の部位を真上に向くように変更して、グロッシー面を指定できる。なお図24、図25の例では、オブジェクトの底面にある穴の部分にサポート材が付かないように回転させた例を示している。また図25の例では、サポート材の領域をフレーム状に表示させている。さらにサポート材の底面を、造形プレート40上で色を変えて表示させており、サポート材の大きさ等をよりユーザに判り易くできる。 Furthermore, there is a case where a specific surface is absolutely desired to be a glossy surface. This is due to the circumstances of the user that cannot be calculated with the amount of resin or modeling time, and is difficult to achieve with automatic calculation. Therefore, the user can manually rotate the object, and change the posture so that the portion does not need to be supported by the support material SA, for example, the upper surface, so that the corresponding portion can be changed to the glossy region. Since the support material is not required for the upper surface molding of the model material, the glossy surface can be reliably secured. In order to make such a posture change easy, a glossy surface designation function is provided. Specifically, as shown in FIG. 24, after the user designates an arbitrary part (designated area indicated by GF in FIG. 24) on the object OB3 with a pointing device such as a mouse, the user selects “Up the selection surface” from the program toolbar. When the “make” button 88 is selected, the object OB3 is automatically rotated so that the designated portion is the upper surface as shown in FIG. Here, the posture of the object is changed so that the normal vector of the triangle that constitutes the object matches the Z direction. As a result, the user can easily change the specific part so as to face directly upward and specify the glossy surface. In the example of FIGS. 24 and 25, the support member is rotated so as not to be attached to the hole portion on the bottom surface of the object. In the example of FIG. 25, the region of the support material is displayed in a frame shape. Further, the bottom surface of the support material is displayed in a different color on the modeling plate 40, so that the user can easily understand the size of the support material.
さらに、演算部はこのようなユーザのカスタマイズした条件を加味した上で、自動演算を行うように構成しても良い。例えば、特定の面がグロッシーとなることを必須条件とした上で、その条件内で造形時間や樹脂量を低減するような配置を演算するよう構成してもよい。 Furthermore, the calculation unit may be configured to perform automatic calculation in consideration of such user-customized conditions. For example, it may be configured to calculate an arrangement that reduces the molding time and the amount of resin within the condition after making a specific surface glossy.
なお上述した全てのパラメータに基づく最適姿勢の決定は、例えば画面上に複数のオブジェクトが表示されている場合、各々のオブジェクト単位で、その選択されたパラメータに基づく最適姿勢が求められるようになっている。これは、各オブジェクトが別々のSTLファイルから読み出されていることを認識することにより、可能となっている。
(個別設定機能)
The determination of the optimal posture based on all the parameters described above is such that, for example, when a plurality of objects are displayed on the screen, the optimal posture based on the selected parameter is obtained for each object unit. Yes. This is made possible by recognizing that each object is read from a separate STL file.
(Individual setting function)
上述の通り、以上の最適姿勢決定機能は、複数のオブジェクトに対して個別に姿勢を設定することができる。また、同一形状のオブジェクトを、造形プレート40上に複数配置する場合は、決定された姿勢の情報をコピーして利用することもできる。さらに、同一形状のオブジェクトであっても、個別に姿勢を設定することも可能であることはいうまでもない。例えば図26の例では、同一形状のオブジェクトOB4〜OB7を造形プレート40上に4つ並べる例を示している。各オブジェクトは、異なる観点から姿勢を決定しており、この例では左から順に、ユーザが選択面を上に指定して斜め面が上面となるように配置したオブジェクトOB4、造形時間最小で姿勢を決定したオブジェクトOB5、サポート材が底面穴に付かないようユーザが調整したオブジェクトOB6、樹脂量最小で姿勢を決定したオブジェクトOB7、となっている。このように、それぞれ別の観点から姿勢を決定したものを、同時に三次元造形することが可能である。 As described above, the optimum posture determination function described above can individually set postures for a plurality of objects. Further, when a plurality of objects having the same shape are arranged on the modeling plate 40, information on the determined posture can be copied and used. Furthermore, it goes without saying that the posture can be individually set even for objects having the same shape. For example, in the example of FIG. 26, an example in which four objects OB4 to OB7 having the same shape are arranged on the modeling plate 40 is shown. Each object has a posture determined from a different viewpoint. In this example, in order from the left, the object OB4 is arranged so that the user designates the selected surface upward and the oblique surface is the upper surface, and the posture is minimized with the modeling time. The determined object OB5, the object OB6 adjusted by the user so that the support material does not attach to the bottom hole, and the object OB7 whose posture is determined with the minimum amount of resin. As described above, it is possible to simultaneously three-dimensionally determine the postures determined from different viewpoints.
また別の例として、図27、図28に示すように、歯車を有する2つの異なるオブジェクトOB8、OB9を同時に三次元造形する場合を考えると、本来的にはギアの噛み合う面にはサポート材を付着させたくないため、この観点からは図27のような配置が好ましいといえる。この状態は、二つのオブジェクトOB8、OB9に対して、上述した「樹脂量最小」の造形パラメータを選択し、求めた姿勢である。その結果、ギアの噛合する面を、造形プレート40のXY平面に対して、直交するZ方向に伸びる面となるように姿勢を位置決めすると共に、オブジェクトOB8、OB9が、XY平面上において、Z方向で重なり合わない位置に配置される。 As another example, as shown in FIG. 27 and FIG. 28, when considering three-dimensional modeling of two different objects OB8 and OB9 having a gear at the same time, a support material is inherently provided on the meshing surface of the gear. From this point of view, it can be said that the arrangement as shown in FIG. This state is a posture obtained by selecting the above-described “minimum resin amount” modeling parameter for the two objects OB8 and OB9. As a result, while positioning the posture so that the gear meshing surface becomes a surface extending in the Z direction orthogonal to the XY plane of the modeling plate 40, the objects OB8 and OB9 are in the Z direction on the XY plane. It is arranged at the position where it doesn't overlap.
この配置であれば樹脂量が最小となると共に、ギアの噛み合う面にはサポート材を付着させることもない。ただし、筒状のオブジェクトOB8が直立姿勢となり、Z方向に高くなるため造形時間が極めて長くなる。このような最適配置方法では、複数のオブジェクトが存在する場合でも一括した設定しかできず、樹脂量最小というユーザの要望は満たすものの、極端に造形時間が長くなってしまうことが生じる。これに対し本実施の形態によれば、上記一括最適設定機能に加え、複数のオブジェクトに対して個別に最適姿勢を設定できるので、歯車状の小さなオブジェクトOB9に対して、筒状のオブジェクトOB8とは独立した設定が行える。図28の例では、筒状のオブジェクトOB8を横に倒すことで造形時間を短縮しつつ、歯車状のオブジェクトOB9は、図27と同じく平置き姿勢とすることで、ギア歯合面にサポート材を極力付着させず、この造形材に好ましい配置とできる。このように、複数のオブジェクトに対応する造形物を同時に三次元造形する際においても、個別設定を可能とすることで、各オブジェクトに応じた柔軟な設定が可能となり、ユーザの要求により沿った形で三次元造形が実現できる。 With this arrangement, the amount of resin is minimized and the support material is not attached to the meshing surfaces of the gears. However, since the cylindrical object OB8 is in an upright posture and becomes higher in the Z direction, the modeling time becomes extremely long. In such an optimal arrangement method, even when there are a plurality of objects, only a single setting can be performed, and although the user's request for the minimum amount of resin is satisfied, the modeling time may be extremely long. On the other hand, according to the present embodiment, since the optimum posture can be individually set for a plurality of objects in addition to the collective optimum setting function, a cylindrical object OB8 is compared with a small gear-like object OB9. Can be set independently. In the example of FIG. 28, the gear-shaped object OB9 is placed in a flat posture in the same manner as in FIG. Can be made a preferable arrangement for this modeling material. In this way, even when three-dimensional modeling of a model corresponding to a plurality of objects at the same time, by enabling individual setting, flexible setting according to each object is possible, and the shape according to the user's request Can realize 3D modeling.
より詳細には、例えば、図27にて説明した一括設定にてオブジェクトの最適姿勢を決定し、その後、その姿勢を確認した上で、画面上にて姿勢を変更したいオブジェクトをカーソルにて選択し、造形パラメータを選択し、「最適姿勢ボタン」を再度押下することにより、図28に示すオブジェクトの最適姿勢を得ることができる。また、言うまでもなく、二つのオブジェクトOB8、OB9を最初から個別に選択し、最適姿勢となる造形パラメータを選択し、「最適姿勢ボタン」を押下することにより、図28に示すオブジェクトの姿勢を得ることも可能である。
(最適位置決定方法)
More specifically, for example, the optimum posture of the object is determined by the batch setting described with reference to FIG. 27, and after confirming the posture, the object whose posture is to be changed is selected with the cursor. By selecting the modeling parameters and pressing the “optimum posture button” again, the optimum posture of the object shown in FIG. 28 can be obtained. Needless to say, by selecting the two objects OB8 and OB9 individually from the beginning, selecting the modeling parameters for the optimal posture, and pressing the “optimum posture button”, the posture of the object shown in FIG. 28 is obtained. Is also possible.
(Optimum position determination method)
以上は、オブジェクトを回転させて姿勢を最適にする最適姿勢決定方法について説明した。このようにして最適姿勢が決定されると、次にオブジェクトを造形プレート40上のどの位置に配置するかを決定する。特に複数のオブジェクトを同時に造形する際には、配置位置の設定も重要となる。以下、最適位置決定方法について説明する。 The above has described the optimum posture determination method for optimizing the posture by rotating the object. When the optimum posture is determined in this way, it is next determined at which position on the modeling plate 40 the object is to be placed. In particular, when forming a plurality of objects simultaneously, the setting of the arrangement position is also important. Hereinafter, the optimum position determination method will be described.
ここでは、先にオブジェクトの姿勢を決定した上で、配置を行う。このため、オブジェクトの高さとマット面については、既に決定している。このため、最適位置決定方法においては、造形パラメータとして造形時間が考慮される。すなわち、造形時間が最小となる順番に、造形プレート40上のオブジェクトを並べ替え、特定の領域に配置する。 Here, the arrangement is performed after the orientation of the object is determined first. For this reason, the height of the object and the mat surface have already been determined. For this reason, in the optimal position determination method, modeling time is considered as a modeling parameter. That is, the objects on the modeling plate 40 are rearranged and arranged in a specific region in the order that the modeling time is minimized.
上述の通り、三次元造形装置のヘッド部20は造形プレート40上をX軸方向に走査しながら造形材である樹脂の吐出を行う。図29の平面図に示すように、ヘッド部20の走査2往復分を1セットとし、これによって形成される造形物の1単位がフィールドFDとなる。形成されるフィールドFDのX方向のサイズは、走査幅によって造形プレート40のサイズ以下であれば、比較自由に設定できる。その一方で、Y方向のサイズについては、図30に示すように造形に用いるヘッド部20の幅、すなわちノズル数(オリフィスの数)によって規定され、一度に一定幅以上の造形を行うことはできない。このため、Y方向の長さが、ヘッド部20の造形幅より長い造形物を造形する際には、複数フィールドFDに分割して造形を行う必要がある。そしてフィールド数が多くなるほど、造形に必要な時間も長くなる。このように造形のフィールド数は、単一オブジェクトのY方向の大きさのみならず、複数オブジェクトのY方向の大きさと配置で決定される。例えば、図31に示す配置例では、2つのオブジェクトOB10、OB11はそれぞれ、単体では1フィールドで造形できるサイズであるものの、オブジェクトOB11がフィールド間を跨ぐように配置されているため、2フィールドの造形が必要となってしまっている。これに対して、図32に示す配置例では、2つのオブジェクトOB12、OB13が、いずれも1フィールド内に収まるように配置されているため、1フィールドでの造形が可能となり、図31の配置例に比べて造形時間を1/2に短縮できる。 As described above, the head unit 20 of the three-dimensional modeling apparatus discharges the resin as the modeling material while scanning the modeling plate 40 in the X-axis direction. As shown in the plan view of FIG. 29, the two reciprocations of scanning of the head unit 20 are set as one set, and one unit of the shaped object formed thereby becomes a field FD. If the size of the formed field FD in the X direction is equal to or smaller than the size of the modeling plate 40 according to the scanning width, it can be set freely. On the other hand, the size in the Y direction is defined by the width of the head portion 20 used for modeling, that is, the number of nozzles (number of orifices), as shown in FIG. . For this reason, when modeling the modeling thing whose length of the Y direction is longer than the modeling width of the head part 20, it is necessary to divide into a plurality of fields FD for modeling. And as the number of fields increases, the time required for modeling increases. Thus, the number of modeling fields is determined not only by the size of the single object in the Y direction, but also by the size and arrangement of the plurality of objects in the Y direction. For example, in the arrangement example shown in FIG. 31, the two objects OB10 and OB11 are each a size that can be modeled in one field alone, but the object OB11 is arranged so as to straddle between fields, so that modeling of two fields is performed. Has become necessary. On the other hand, in the arrangement example shown in FIG. 32, since the two objects OB12 and OB13 are arranged so as to fit within one field, modeling in one field is possible, and the arrangement example in FIG. Compared to, modeling time can be reduced to ½.
以下、具体的な最適位置決定方法の手順を、図33〜図39に基づいて説明する。ここでは、図33のような大きさの異なる5つのオブジェクトOB14〜OB18を、造形プレート40上に最適に配置する例を考える。ここで各オブジェクトは、三次元造形装置のヘッド部20の1フィールドに収まる大きさであるとする。まず、各オブジェクトについて、高さ情報を取得する。次に、高さが最も高いオブジェクト(図33の例ではオブジェクトOB14)を、造形プレート40上の造形領域MRの原点に配置する。この結果、図34のような平面図、及び図35のような斜視図となる。次いで、高さが2番目に高いオブジェクト以外のオブジェクト中から、X方向の長さが最も短いもの(図33の例ではオブジェクトOB16)を、一番目のオブジェクトのX方向における隣に配置する(図36の平面図及び図37の斜視図)。最後に、残りのオブジェクトを高さ順に配置する(図38の平面図及び図39の斜視図)。このようにして、複数のオブジェクトを造形プレート40上に自動配置できる。 Hereinafter, a specific procedure for determining the optimum position will be described with reference to FIGS. Here, an example in which five objects OB14 to OB18 having different sizes as shown in FIG. 33 are optimally arranged on the modeling plate 40 will be considered. Here, it is assumed that each object has a size that fits in one field of the head unit 20 of the three-dimensional modeling apparatus. First, height information is acquired for each object. Next, the object having the highest height (object OB14 in the example of FIG. 33) is arranged at the origin of the modeling region MR on the modeling plate 40. As a result, a plan view as shown in FIG. 34 and a perspective view as shown in FIG. 35 are obtained. Next, among the objects other than the object having the second highest height, the object having the shortest length in the X direction (object OB16 in the example of FIG. 33) is arranged next to the first object in the X direction (FIG. 36 is a plan view and a perspective view of FIG. 37). Finally, the remaining objects are arranged in order of height (a plan view of FIG. 38 and a perspective view of FIG. 39). In this way, a plurality of objects can be automatically arranged on the modeling plate 40.
以上の例は、各オブジェクトが1フィールドで造形可能な大きさの場合について説明した。次に、複数フィールドに跨がって造形される、すなわち1フィールドの幅を超えるオブジェクトを含む場合の最適配置方法について、図40〜図48に基づいて説明する。まず、図40に示すオブジェクトOB19〜OB24の内、高さが最も高いオブジェクト(図40においてオブジェクトOB19)を、造形プレート40上の造形領域MRの原点に配置する(図41の平面図及び図42の斜視図)。次に、高さが2番目に高いオブジェクト以外のオブジェクト中から、X方向の長さが最も短いもの(図40においてオブジェクトOB22)を、一番目のオブジェクトOB19のX方向において隣に配置する(図43の平面図及び図44の斜視図)。次いで、残りのオブジェクトを高さ順に配置していく(図45の平面図及び図46の斜視図)。最後に、X方向に配置できなかったオブジェクトが存在すれば(ここではオブジェクトOB24)、Y方向の原点寄りに配置する(図47の平面図及び図48の斜視図)。 The above example demonstrated the case where each object was the magnitude | size which can be modeled in 1 field. Next, an optimal arrangement method in the case where an object is formed over a plurality of fields, that is, an object exceeding the width of one field is included will be described with reference to FIGS. First, among the objects OB19 to OB24 shown in FIG. 40, the object having the highest height (object OB19 in FIG. 40) is arranged at the origin of the modeling region MR on the modeling plate 40 (plan view of FIG. 41 and FIG. 42). Perspective view). Next, among the objects other than the second highest object, the object having the shortest length in the X direction (object OB22 in FIG. 40) is arranged next to the first object OB19 in the X direction (FIG. 40). 43) and a perspective view of FIG. Next, the remaining objects are arranged in the order of height (a plan view of FIG. 45 and a perspective view of FIG. 46). Finally, if there is an object that could not be placed in the X direction (here, object OB24), the object is placed closer to the origin in the Y direction (plan view of FIG. 47 and perspective view of FIG. 48).
その他、特殊な例として、オブジェクトが1つのみの場合は、図49に示すように造形プレート40上の造形領域MRの原点に配置する(オブジェクトOB25)。またオブジェクトが2つのみ(オブジェクトOB26〜OB27)の場合は、図50に示すように高さの高いオブジェクト(オブジェクトOB26)を原点に、その隣に他方のオブジェクト(オブジェクトOB27)を配置する。さらに、図51に示すように(オブジェクトOB28〜OB30)、上述した手順において、仮に高さが2番目に高いオブジェクト以外のオブジェクトの中から選んだ、X方向の長さが最も短いオブジェクト(オブジェクトOB30)が、既に配置したオブジェクトの隣に配置できない場合は、Y方向に配置する。 In addition, as a special example, when there is only one object, it is arranged at the origin of the modeling region MR on the modeling plate 40 as shown in FIG. 49 (object OB25). When there are only two objects (objects OB26 to OB27), as shown in FIG. 50, an object having a high height (object OB26) is set as the origin, and the other object (object OB27) is arranged next to it. Further, as shown in FIG. 51 (objects OB28 to OB30), the object (object OB30) having the shortest length in the X direction selected from objects other than the object having the second highest height in the procedure described above. ) Cannot be placed next to an already placed object, it is placed in the Y direction.
このようにして、最適姿勢決定方法に続き、最適位置決定方法を実行することで、造形プレート40上に一以上のオブジェクトを、所望の条件に沿って適切に配置できる。
(オブジェクト移動手段)
In this way, by executing the optimal position determination method following the optimal posture determination method, one or more objects can be appropriately arranged on the modeling plate 40 along desired conditions.
(Object movement means)
さらに設定データ作成プログラムは、表示手段62上で選択したオブジェクトを、特定の方向に移動させると共に、この移動方向上に他のオブジェクトが存在する場合は、このオブジェクトと干渉しない最小のクリアランスを確保した位置で自動停止させる自動停止機能を備えたオブジェクト移動手段を有している。これによって、複数のオブジェクト同士を簡単に所定のクリアランスを残して近接させるクリアランス最小移動を実現できるので、従来のような手作業でオブジェクトをぎりぎりまで接近させる作業を不要にでき、極めて簡単にオブジェクトの配置を実行できる。 Furthermore, the setting data creation program moves the object selected on the display means 62 in a specific direction, and when there is another object in this movement direction, ensures a minimum clearance that does not interfere with this object. Object moving means having an automatic stop function for automatically stopping at a position is provided. This makes it possible to achieve the minimum clearance movement that allows a plurality of objects to easily approach each other with a predetermined clearance, eliminating the need to manually move the object to the last minute, and extremely easily Placement can be performed.
このようなオブジェクト移動手段の例を、図52のユーザインターフェース画面で示す。この図において、任意のオブジェクトを選択した状態で、ツールバーに設けられたオブジェクト移動ボタン90を押下すると、オブジェクトに重なるように移動アイコン91が表示される。移動アイコン91は、XY平面、YZ平面、XZ平面にそれぞれ平行なリングを重ね、さらに各リングの外周上には等間隔に4箇所に、矢印状のアイコンを設けている。矢印アイコンは、この移動アイコン91を表示しているオブジェクトの移動方向である前後、左右、上下方向に向けられた姿勢で、リング上に設けられている。なおリングは、オブジェクトの回転にも利用できる。すなわち、リングで規定された平面に沿ってオブジェクトを回転できる。なお、他の実施例としては、このような三次元的なリングと矢印上のアイコンを用いず、移動させたいオブジェクトをカーソルをあてて、ドラッグし、移動したい方向へ初期移動させることにより、後はそのカーソルが移動した方向にオブジェクトを自動的に移動させることも可能である。 An example of such object moving means is shown in the user interface screen of FIG. In this figure, when an object movement button 90 provided on the tool bar is pressed with an arbitrary object selected, a movement icon 91 is displayed so as to overlap the object. The movement icon 91 is formed by superimposing rings parallel to the XY plane, the YZ plane, and the XZ plane, and provided with arrow-shaped icons at four equal intervals on the outer periphery of each ring. The arrow icons are provided on the ring in postures oriented in the front-rear, left-right, and up-down directions, which are the movement directions of the object displaying the movement icon 91. Rings can also be used to rotate objects. That is, the object can be rotated along a plane defined by the ring. As another example, instead of using the three-dimensional ring and the icon on the arrow, the object to be moved is placed on the cursor, dragged, and initially moved in the direction to be moved. Can automatically move the object in the direction the cursor has moved.
なお本明細書においてアイコンとは、ディスプレイの画面上で表示されるオブジェクトを意味している。造形物を示すオブジェクトと区別するためにアイコンと称呼しているに過ぎず、いわゆるデスクトップ上で表示されるアイコンには限られない。 In this specification, an icon means an object displayed on a display screen. It is merely called an icon to distinguish it from an object indicating a modeled object, and is not limited to an icon displayed on a so-called desktop.
この矢印アイコンを押下することで、クリアランス最小移動機能が実行され、矢印アイコンの矢印で示す方向にオブジェクトを移動させることができる。オブジェクトは、移動できない位置で自動的に停止される。移動できない位置の一つは、造形プレート40上において造形可能な領域として規定された造形領域MRの外縁を超えてはみ出すような位置、すなわち物理的に設定不可能な位置である。他の移動できない位置とは、オブジェクトの移動方向に他のオブジェクトが存在する場合であり、この場合、既に移動方向の特定の位置に配置されている他のオブジェクトに対して、移動方向に所定のクリアランスを設けて、移動物体は自動的に停止する。 By pressing this arrow icon, the minimum clearance movement function is executed, and the object can be moved in the direction indicated by the arrow of the arrow icon. The object is automatically stopped at a position where it cannot move. One of the positions that cannot be moved is a position that protrudes beyond the outer edge of the modeling area MR defined as an area that can be modeled on the modeling plate 40, that is, a position that cannot be physically set. Another position that cannot be moved is a case where another object exists in the moving direction of the object. In this case, a predetermined value is set in the moving direction with respect to another object that is already arranged at a specific position in the moving direction. A clearance is provided so that the moving object automatically stops.
図52の例では、オブジェクトOB31の、X方向の原点側に向いた矢印アイコンを押下すると、図53に示すように、X方向の原点に向かって進み、オブジェクトOB32に接触する手前で、クリアランスを残して自動停止される。さらに、この状態でY方向の原点側に向いた矢印アイコンを押下することで、図54の平面図に示すように、Y方向においてもオブジェクトをぎりぎりの位置まで近接させることができる。このような図52の状態から図53、図54に移動させる操作は、2つの矢印アイコンをそれぞれ押下するという僅か2動作で足り、必要最小限のクリアランスを設けた位置にオブジェクト同士を近接させることができる。 In the example of FIG. 52, when the arrow icon of the object OB31 directed to the origin side in the X direction is pressed, as shown in FIG. 53, the clearance progresses toward the origin in the X direction and comes into contact with the object OB32. It will be automatically stopped. Further, in this state, by pressing the arrow icon directed to the origin side in the Y direction, the object can be brought close to the position in the Y direction as shown in the plan view of FIG. The operation of moving from the state of FIG. 52 to FIGS. 53 and 54 requires only two operations of pressing the two arrow icons respectively, and brings the objects close to each other at a position where the minimum clearance is provided. Can do.
この場合の原理を詳細に説明すると、まず図52の状態から、図53の状態にオブジェクトOB31を移動させる場合、移動対象であるオブジェクトOB31の移動方向に位置する部位(図に示すコの字状の両端部の部位)と、これら両端部をつなぐ部位の各々に対して、既に図左側に配置されているオブジェクトOB32のコの字状の両端部をつなぐ部位と、その両端部の部位との各クリアランスの少なくとも一方が、所定のクリアランスに達するまで、オブジェクトOB31は移動し、所定のクリアランスに一方が達した時点で、その移動を停止するようになっている。 The principle in this case will be described in detail. First, when the object OB31 is moved from the state shown in FIG. 52 to the state shown in FIG. 53, the part located in the moving direction of the object OB31 that is the moving target (the U-shape shown in the figure). Between the two end portions of the object OB32 and the portions at the both ends of the object OB32 that are already arranged on the left side of the figure. The object OB31 moves until at least one of the clearances reaches a predetermined clearance, and stops moving when one of the clearances reaches the predetermined clearance.
更に、図53から図54の状態にオブジェクトOB31を移動させる場合も同様に、移動方向に既に配置されているオブジェクトOB32のコの字状の一方の腕部(図の上方向に位置する部位)である平面上の壁部に対して、オブジェクトOB31の同様なコの字状の一方の腕部(図の上方向に位置する部位)との間が所定のクリアランスに達するまで、オブジェクトOB31は移動し、所定のクリアランスに一方が達した時点で、その移動を停止するようになっている。 Further, when the object OB31 is moved from the state shown in FIG. 53 to the state shown in FIG. 54, similarly, one of the U-shaped arms of the object OB32 already arranged in the moving direction (portion located in the upward direction in the figure). The object OB31 moves until a predetermined clearance is reached with respect to the wall portion on the plane which is the same as one of the U-shaped arm portions (portions located in the upward direction in the figure) of the object OB31. When one of them reaches a predetermined clearance, the movement is stopped.
つまり、移動対象物であるオブジェクトが特定され、更に移動方向が決定された場合、その移動方向に、移動するオブジェクトにおける移動方向に臨む部位を認識すると共に、一方、その移動方向で且つ、移動物体の移動幅に存在する干渉物となる対象物を特定すると共に、その特定された対象物の移動方向に望む部位を認識し、移動する物体の移動方向に臨む部位と干渉物となる対象物の移動方向に望む部位の間における移動方向での全ての対応点間のクリアランスを認識し、一つの対応点間の距離が予め設定されているクリアランスに達した時点で移動する物体の移動を停止させるようになっている。なお、この距離やクリアランスは、移動する物体及び干渉対象となる物体の、造形プレート40内に仮想的に設定される三次元の座標空間における座標点によって求められる。 That is, when an object that is a moving object is specified and a moving direction is further determined, a part of the moving object that faces the moving direction is recognized in the moving direction, and on the other hand, the moving object is moved in the moving direction. The target object that becomes the interference object existing in the movement width of the target object is recognized, the part desired in the movement direction of the specified target object is recognized, and the part that faces the movement direction of the moving object and the target object that becomes the interference object are identified. Recognize the clearance between all corresponding points in the moving direction between the desired parts in the moving direction, and stop the movement of the moving object when the distance between one corresponding point reaches the preset clearance It is like that. The distance and the clearance are obtained from coordinate points in a three-dimensional coordinate space virtually set in the modeling plate 40 of the moving object and the object to be interfered.
さらに、水平方向のみならず、垂直方向においてもオブジェクト移動機能を利用できる。図55は、図52、図53と同様の振る舞いを、Z方向に適用した例を示しており、オブジェクトOB33を、オブジェクトOB34に対して垂直方向に近接させている。なお、図55の例では、垂直方向のクリアランスを、水平方向のクリアランスよりも大きく設定している。垂直方向では必ずサポート材が介在されるため、サポート材の付き方を考慮して造形物に悪影響を与えないように余裕をもって設定しているためである。また垂直方向のクリアランスは、より大きく設定することも可能である。つまり、水平方向のクリアランスと垂直方向のクリアランスを個別に設定することができる。また、言うまでもないが、オブジェクトOB33とオブジェクトOB34との間の詳細なクリアランス制御は、図52から図54を用いて説明した水平方向におけるクリアランス制御を、垂直方向に適用しただけであるので、制御の詳細は省略する。 Furthermore, the object moving function can be used not only in the horizontal direction but also in the vertical direction. FIG. 55 shows an example in which the same behavior as in FIGS. 52 and 53 is applied in the Z direction, and the object OB33 is brought close to the object OB34 in the vertical direction. In the example of FIG. 55, the vertical clearance is set larger than the horizontal clearance. This is because the support material is always interposed in the vertical direction, and the setting is made with a margin so as not to adversely affect the molded article in consideration of the way the support material is attached. Also, the vertical clearance can be set larger. That is, the horizontal clearance and the vertical clearance can be set individually. Needless to say, the detailed clearance control between the object OB33 and the object OB34 only applies the horizontal clearance control described with reference to FIGS. 52 to 54 in the vertical direction. Details are omitted.
図56に示す例では、オブジェクトOB35を、オブジェクトOB36に対して垂直方向に接近させる際、オブジェクトOB36の開口上端までで停止されるようにしている。このようにクリアランスを大きく取ることによって、より安定的に三次元造形を行える。図56の実施例は、上述した図52から図55の実施例の詳細なクリアランス制御とはことなり、オブジェクトを三次元的に外接直方体で囲むデータを生成し、そのデータに対して、二つのオブジェクトの間のクリアランス制御を行っているものである。 In the example shown in FIG. 56, when the object OB35 is made to approach the object OB36 in the vertical direction, the object OB35 is stopped until the upper end of the opening of the object OB36. By taking a large clearance in this way, three-dimensional modeling can be performed more stably. The embodiment of FIG. 56 differs from the detailed clearance control of the embodiment of FIGS. 52 to 55 described above, and generates data that surrounds an object in a three-dimensional circumscribed cuboid, and for the data, The clearance between objects is controlled.
以上のように、オブジェクト移動手段により極めて簡単にオブジェクトを直感的に最適位置まで移動させることができる。特に、オブジェクトに対応する造形物の造形が可能な最小のクリアランスを残した位置にオブジェクトを配置できるので、従来のようなオブジェクト同士の重なりを考慮した微妙な位置の設定が不要となり、オブジェクトを極めて操作し易くできる。また最小距離でオブジェクトを配置できることは、造形時間の短縮化にも繋がる。すなわち、オブジェクトである造形物同士がなるべく近くに存在したほうが、三次元造形装置のヘッド部20の移動時間が短くなるため、造形時間を短くできる。さらに、複数のオブジェクトを詰めて配置することで、限られた大きさの造形プレート40の有効活用でき、一度に複数の造形物を得ることができる。特に三次元造形装置は造形時間が一般に長いため、効率よく造形することは極めて重要となる。
(造形条件設定手段)
As described above, the object can be moved intuitively to the optimum position very easily by the object moving means. In particular, since the object can be placed at a position that leaves the smallest clearance that enables the modeling of the object corresponding to the object, it is not necessary to set the delicate position in consideration of the overlapping of objects as in the past, and the object Easy to operate. In addition, the ability to place objects at a minimum distance leads to a reduction in modeling time. That is, the modeling time can be shortened because the moving time of the head unit 20 of the three-dimensional modeling apparatus is shortened when the modeling objects as objects are present as close as possible. Furthermore, by arranging and arranging a plurality of objects, it is possible to effectively use the modeling plate 40 having a limited size, and it is possible to obtain a plurality of modeling objects at a time. In particular, since a 3D modeling apparatus generally has a long modeling time, it is extremely important to model efficiently.
(Modeling condition setting means)
また、オブジェクト毎に造形に関する条件を設定可能な造形条件設定手段を設けてもよい。造形条件設定手段は、例えば図52の画面において、表示欄68においてオブジェクトを選択し、このオブジェクトに対して操作欄70から造形条件を設定する。造形条件設定手段の一例として、オブジェクトの特定の部位をグロッシー面とするようにオブジェクトの姿勢を変更する変更手段が挙げられる。変更手段の一形態としては、操作欄70の手動操作欄76に設けられた「表面仕上げ」欄77が挙げられ、この欄から表面仕上げを「マット」や「グロッシー」等に選択する。ここで指定された造形条件に従って、設定データ作成プログラムは、オブジェクトの姿勢を変更する。例えば、強制的にこの面が上向きとなるようにオブジェクトを回転させ、グロッシー面を保証する。また、後述するように仮にこのオブジェクトの上面に他のオブジェクトが配置されて、グロッシー面が実現できなくなった際には、警告を発することができる。
(複数オブジェクトの同時移動)
Moreover, you may provide the modeling condition setting means which can set the conditions regarding modeling for every object. For example, the modeling condition setting unit selects an object in the display field 68 on the screen of FIG. 52 and sets the modeling condition from the operation field 70 for this object. As an example of the modeling condition setting unit, there is a changing unit that changes the posture of the object so that a specific part of the object is a glossy surface. As one form of the changing means, there is a “surface finish” column 77 provided in the manual operation column 76 of the operation column 70. From this column, the surface finish is selected as “matt”, “glossy” or the like. The setting data creation program changes the posture of the object according to the modeling conditions specified here. For example, the glossy surface is guaranteed by forcibly rotating the object so that the surface faces upward. As will be described later, if another object is placed on the upper surface of this object and the glossy surface cannot be realized, a warning can be issued.
(Simultaneous movement of multiple objects)
上記の例では、オブジェクト移動手段を用いてオブジェクトを個別に移動させる例を説明した。ただ、これに限らず複数のオブジェクトに対して、移動及び自動停止機能を実行することもできる。例えば図57に示すように、複数のオブジェクトOB37〜OB40が存在する状態で、複数のオブジェクト(例えばオブジェクトOB39〜OB40)を選択し、クリアランス最小移動機能を実行すると、図58のように、各オブジェクトが最小クリアランスを維持した状態に移動される。オブジェクトの複数選択は、例えば図57の例では、操作欄70において一覧表示されるオブジェクトに対して、所望のオブジェクトに相当するチェックボックスをチェックする。あるいは、表示欄68において所望のオブジェクト群を囲むようにマウスで範囲選択したり、キーボードでCtrlキーを押しながらマウスで複数のオブジェクトを選択する等、既知の方法で選択することもできる。この状態で、移動アイコン91を操作すると、選択された各オブジェクトが造形プレート40上の造形領域MRの原点に向かって移動され、所定のクリアランスを残して自動停止される。この例では、各オブジェクトと原点との距離を計算して、最も原点に近いオブジェクト(図57の例ではオブジェクトOB39)から順に、原点に向かって移動させていく。 In the above example, the example in which the objects are individually moved using the object moving means has been described. However, the present invention is not limited to this, and the movement and automatic stop functions can be executed for a plurality of objects. For example, as shown in FIG. 57, when a plurality of objects (for example, objects OB39 to OB40) are selected in a state where there are a plurality of objects OB37 to OB40 and the clearance minimum movement function is executed, each object is shown in FIG. Is moved to a state where the minimum clearance is maintained. For example, in the example shown in FIG. 57, a plurality of objects are selected by checking a check box corresponding to a desired object for the objects displayed in a list in the operation column 70. Alternatively, it is possible to make a selection by a known method such as selecting a range with the mouse so as to surround a desired object group in the display column 68, or selecting a plurality of objects with the mouse while pressing the Ctrl key on the keyboard. When the movement icon 91 is operated in this state, each selected object is moved toward the origin of the modeling region MR on the modeling plate 40, and is automatically stopped leaving a predetermined clearance. In this example, the distance between each object and the origin is calculated, and the object is moved toward the origin sequentially from the object closest to the origin (object OB39 in the example of FIG. 57).
より詳細には、複数のオブジェクト(例えばオブジェクトOB39〜OB40)が、図左上方向に水平移動を開始すると、各々のオブジェクトOB39、OB40単位で、上述した個別のオブジェクトの移動制御と同様な制御が行われる。つまり、移動開始は複数同時に開示されるが、クリアランス制御は、上記個別のオブジェクトの移動制御と同様である。この結果、オブジェクトOB39は、既に配置されているオブジェクトOB37に最初に接近し、最小クリアランスを確保して停止する一方、オブジェクトOB40は、更にオブジェクト38に向けて移動し、最小クリアランスを確保して停止する結果、図58に示す状態が提供される。 More specifically, when a plurality of objects (for example, objects OB39 to OB40) start horizontal movement in the upper left direction in the figure, the same control as the movement control of the individual objects described above is performed for each object OB39 and OB40. Is called. That is, a plurality of movement starts are disclosed simultaneously, but the clearance control is the same as the movement control of the individual objects. As a result, the object OB39 first approaches the object OB37 that has already been arranged and stops with a minimum clearance, while the object OB40 further moves toward the object 38 and stops with a minimum clearance. As a result, the state shown in FIG. 58 is provided.
なお、上記複数のオブジェクト移動では、移動開始は一体であっても、制御は、上述した個別制御と同様な制御を各々のオブジェクトに対して適用したが、別の方法として、移動させるために選択した複数のオブジェクトを、一つの塊のオブジェクトと見做し、この見做し一つのオブジェクトに対して、上記個別制御を適用させることも可能である。 In addition, in the above-mentioned plurality of object movements, even though the movement start is integrated, the control is applied to each object by the same control as the individual control described above. It is also possible to regard the plurality of objects as one block object and apply the individual control to the one object.
さらに、このような複数オブジェクトの同時移動は水平方向のみならず、垂直方向においても機能させることができる。例えば、図59に示す例では、複数のオブジェクトOB41〜OB44が存在する状態で、オブジェクトOB41〜OB42を選択した状態で、移動アイコン91を操作し、図60に示すようにこれらのオブジェクトOB41〜OB42を下方のオブジェクトOB43〜OB43に向かって、最小クリアランスを残しつつ近接配置させる例を示している。このように、オブジェクト移動手段は垂直方向、水平方向のいずれに対しても機能させることができる。
(クリアランス)
Furthermore, such simultaneous movement of a plurality of objects can function not only in the horizontal direction but also in the vertical direction. For example, in the example shown in FIG. 59, in a state where there are a plurality of objects OB41 to OB44 and the objects OB41 to OB42 are selected, the movement icon 91 is operated, and these objects OB41 to OB42 are shown in FIG. In this example, the objects are arranged close to each other toward the objects OB43 to OB43 below while leaving the minimum clearance. In this way, the object moving means can function in both the vertical direction and the horizontal direction.
(clearance)
ここで所定のクリアランスとは、サポート材を用いる場合は、例えばサポート材を除去可能なクリアランスを指す。サポート材の粘度や除去方法にも依存する。例えばサポート材の粘度が低く、水没させて溶出させる場合は、水が浸入可能な大きさにクリアランスを小さく設定できる。逆にサポート材の粘度が高く、又は手作業で除去するような場合は、クリアランスを大きく設定する。また、サポート材の表面にこれを被覆するサポート殻を設ける場合は、このサポート殻の厚さを考慮した値に設定される。また、サポート材をニッパー等の工具を用いて除去する場合は、このような工具が入る程度の隙間に設定される。あるいは、サポート材をろう材で構成する場合は、熱でろう材を溶融して、この溶融されたサポート材が流出できる程度の大きさに設定される。一方でサポート材が存在しない場合は、モデル材MAの成形が可能な距離で足りる。このように、クリアランスは、使用するサポート材の材質や除去方法等によって最適値に設定される。また、同様に、ユーザが所望のクリアランスを入力し、設定することもできる。 Here, in the case where a support material is used, the predetermined clearance refers to a clearance from which the support material can be removed, for example. It depends on the viscosity of the support material and the removal method. For example, when the support material has a low viscosity and is submerged and eluted, the clearance can be set small enough to allow water to enter. Conversely, if the support material has a high viscosity or is removed manually, the clearance is set large. Moreover, when providing the support shell which coat | covers this on the surface of a support material, it sets to the value which considered the thickness of this support shell. Moreover, when removing a support material using tools, such as a nipper, it sets to the clearance gap which such a tool enters. Alternatively, in the case where the support material is made of a brazing material, the size is set such that the brazing material is melted with heat and the melted support material can flow out. On the other hand, when the support material does not exist, a distance capable of forming the model material MA is sufficient. Thus, the clearance is set to an optimum value depending on the material of the support material used, the removal method, and the like. Similarly, the user can input and set a desired clearance.
クリアランスは、全てのオブジェクトで一定とせず、オブジェクト毎に異なるクリアランスを設定可能としてもよい。例えば、オブジェクトの表面形状が複雑な場合は、サポート材の除去し易さを考慮して、若干大きめにクリアランスを設定できる。このような個別指定は、設定手段により行われる。 The clearance may not be constant for all objects, and a different clearance may be set for each object. For example, when the surface shape of the object is complicated, the clearance can be set slightly larger in consideration of the ease of removing the support material. Such individual designation is performed by setting means.
さらにクリアランスは、好ましくは高さ方向と水平方向で異ならせる。特にインクジェット方式の場合は、水平方向に関しては、比較的近接させた配置が可能であるものの、高さ方向においては、オブジェクト同士の間にサポート材が介在されるため、上方のオブジェクトの自重でサポート材が押圧されても十分な剛性や保持力を確保できる程度のサポート材が必要となるため、十分なサポート材を介在させられるように、クリアランスを大きく取ることが好ましい。 Further, the clearance is preferably made different between the height direction and the horizontal direction. In particular, in the case of the inkjet method, although it can be arranged relatively close in the horizontal direction, in the height direction, a support material is interposed between the objects, so that it is supported by the weight of the upper object. Since a support material capable of securing sufficient rigidity and holding force even when the material is pressed is required, it is preferable to take a large clearance so that a sufficient support material can be interposed.
このようにオブジェクト移動手段は、選択したオブジェクトを特定の方向に移動させるとき、他のオブジェクトと干渉しない位置に自動停止させることができる。また干渉しないだけでなく、クリアランスを確保した位置に自動停止するクリアランス最小移動機能を実現することで、最小クリアランスを容易に確保でき、ユーザによる位置調整作業を大幅に省力化できる。
(警告手段)
Thus, the object moving means can automatically stop the selected object at a position that does not interfere with other objects when moving the selected object in a specific direction. In addition to not interfering with each other, by realizing a clearance minimum movement function that automatically stops at a position where the clearance is secured, the minimum clearance can be easily secured, and the position adjustment work by the user can be greatly saved.
(Warning means)
さらに、オブジェクトの配置を監視し、異常な配置の場合に警告を発する警告手段を設けることもできる。警告手段は、オブジェクト移動手段や調整手段65により、オブジェクトを造形領域MRにおいて移動させる際、移動方向に位置する他のオブジェクトに対し、造形条件設定手段で設定された造形条件を満たさなくなる場合に、警告を行う。例えば、警告手段は、下方向にオブジェクトを移動させた場合、下方向に位置するオブジェクトの造形条件を満たさなくなる場合に警告を行うことができる。特に下方向に位置するオブジェクトに、造形条件として上面をグロッシー面にするよう設定している場合に、このオブジェクトの上面に別のオブジェクトを配置すると、グロッシー面にできなくなる。よって、ユーザに対して警告手段で告知することにより、このような配置を避けるよう促し、ユーザの意図しない設定の回避を図ることができる。 Furthermore, it is possible to provide warning means for monitoring the arrangement of the object and issuing a warning in the case of an abnormal arrangement. When the object is moved in the modeling region MR by the object moving unit or the adjusting unit 65, the warning unit is configured to satisfy the modeling condition set by the modeling condition setting unit with respect to another object positioned in the movement direction. Make a warning. For example, when the object is moved in the downward direction, the warning unit can issue a warning when the modeling condition for the object positioned in the downward direction is not satisfied. In particular, when an object positioned in the downward direction is set to have a glossy surface as a modeling condition, if another object is placed on the top surface of the object, the glossy surface cannot be formed. Therefore, by notifying the user with the warning means, it is urged to avoid such an arrangement, and settings that are not intended by the user can be avoided.
インクジェット方式においては、オブジェクトの上面がグロッシー面となるため、仕上げ面が綺麗になるグロッシー面を活用したい需要があると考えられることから、逆にこのようなグロッシー面を損なう結果となる、オブジェクトの上面に他のオブジェクトを配置する、換言するとオブジェクトの上面にサポート材が付着するような配置をユーザが望むことは少ないと考えられる。このような観点から、オブジェクトを移動させる際に、オブジェクト同士が重なり合うような配置、換言すると一方のオブジェクトの上面にサポート材が吐出されるような配置を避けるように、ユーザに警告するものである。 In the inkjet method, since the upper surface of the object becomes a glossy surface, it is thought that there is a demand for utilizing a glossy surface that makes the finished surface clean.Therefore, the glossy surface is damaged as a result. It is considered that the user rarely desires an arrangement in which another object is arranged on the upper surface, in other words, an arrangement in which the support material adheres to the upper surface of the object. From such a viewpoint, when moving an object, the user is warned to avoid an arrangement in which the objects overlap each other, in other words, an arrangement in which the support material is discharged on the upper surface of one object. .
例えば図55や図56の状態で、「プリント」ボタン84を押下して造形を開始しようとすると、図61のような警告ダイヤログ92が表示される。この警告ダイヤログ92は、オブジェクトがZ方向に重なりあったことで、グロッシー面に指定した面が、サポート材の影響によりグロッシー面とならないことを警告している。また、警告手段はこのような警告メッセージの他、警告音やアラーム、あるいはそのような設定自体を禁止する等、ユーザに対して注意を促す他の方法によっても実現できる。 For example, when the user presses the “print” button 84 in the state of FIG. 55 or 56 to start modeling, a warning dialog 92 as shown in FIG. 61 is displayed. The warning dialog 92 warns that the surface designated as the glossy surface does not become the glossy surface due to the influence of the support material because the objects overlap in the Z direction. In addition to the warning message, the warning means can be realized by other methods for alerting the user such as warning sound and alarm, or prohibiting such setting itself.
また警告手段は、上記以外にも、例えばオブジェクトを移動させる際に、他のオブジェクトと干渉したことを検出して、干渉する旨を警告するよう構成してもよい。例えば干渉するとオブジェクト全体、又は干渉する部位を赤色で表示させたり、あるいは「オブジェクトが干渉しています」等の警告メッセージを表示させたり、音声や警告音を発する等、ユーザに対して注意を促す種々の形態が利用できる。これによりユーザは干渉を認識でき、適切な配置に設定し直すことが促されるので、誤った配置となることが回避される。 In addition to the above, the warning means may be configured to detect that interference has occurred by detecting that the object has interfered with, for example, when the object is moved. For example, if the object interferes, the entire object or the part to be interfered is displayed in red, a warning message such as “Object is interfering” is displayed, or a sound or a warning sound is issued. Various forms are available. As a result, the user can recognize the interference and is urged to re-set to an appropriate arrangement, thereby avoiding an incorrect arrangement.
本発明の三次元造形装置用の設定データ作成装置、三次元造形装置用の設定データ作成方法及び三次元造形装置用の設定データ作成プログラム並びにコンピュータで読み取り可能な記録媒体は、インクジェット方式で紫外線硬化樹脂を積層した三次元造形に好適に利用できる。 The setting data creation apparatus for the 3D modeling apparatus, the setting data creation method for the 3D modeling apparatus, the setting data creation program for the 3D modeling apparatus, and the computer-readable recording medium of the present invention are UV-cured by an inkjet method It can be suitably used for three-dimensional modeling in which resins are laminated.
100…三次元造形システム
1…設定データ作成装置
2、2’…三次元造形装置
10…制御手段
20…ヘッド部
21…モデル材吐出ノズル
22…サポート材吐出ノズル
23…ノズル列
24…硬化手段
25…ローラ部
26…ローラ本体
27…ブレード
28…バス
29…吸引パイプ
30…ヘッド移動手段
31…XY方向駆動部
32、32’…Z方向駆動部
40…造形プレート
61…入力手段
62…表示手段
63…パラメータ設定手段;63A…ラジオボタン;63B…造形パラメータ設定ダイヤログ
64…演算手段
65…調整手段
66…出力手段
68…表示欄
69…視点変更アイコン
70…操作欄
71…オブジェクト一覧
72…オブジェクト生成欄
73…「読み込み」ボタン
74…「コピー」ボタン
75…「削除」ボタン
76…手動操作欄
77…「表面仕上げ」欄
78…自動操作欄
80…「最適姿勢」ボタン
81…「最適配置」ボタン
82…「見積」ボタン
84…「プリント」ボタン
85…「ファイルを開く」ダイヤログ画面
86…プリントデータ作成ダイヤログ
88…「選択面を上にする」ボタン
90…オブジェクト移動ボタン
91…移動アイコン
92…警告ダイヤログ
MA…モデル材
SA…サポート材
SS…サポート殻
PC…コンピュータ
SB…オーバーハング支持部
MR…造形領域
OB1〜OB44…オブジェクト
GF…指定領域
FD…フィールド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Three-dimensional modeling system 1 ... Setting data creation apparatus 2, 2 '... Three-dimensional modeling apparatus 10 ... Control means 20 ... Head part 21 ... Model material discharge nozzle 22 ... Support material discharge nozzle 23 ... Nozzle row 24 ... Curing means 25 ... Roller part 26 ... Roller body 27 ... Blade 28 ... Bus 29 ... Suction pipe 30 ... Head moving means 31 ... XY direction driving parts 32, 32 '... Z direction driving part 40 ... Modeling plate 61 ... Input means 62 ... Display means 63 ... Parameter setting means; 63A ... Radio button; 63B ... Modeling parameter setting dialog 64 ... Calculation means 65 ... Adjustment means 66 ... Output means 68 ... Display field 69 ... Viewpoint change icon 70 ... Operation field 71 ... Object list 72 ... Object generation Column 73 ... "Read" button 74 ... "Copy" button 75 ... "Delete" button 76 ... Manual operation column 77 ... ""Finishing" column 78 ... Automatic operation column 80 ... "Optimum posture" button 81 ... "Optimum placement" button 82 ... "Estimate" button 84 ... "Print" button 85 ... "Open file" dialog screen 86 ... Print data creation Dialog 88 ... "Selection surface up" button 90 ... Object move button 91 ... Move icon 92 ... Warning dialog MA ... Model material SA ... Support material SS ... Support shell PC ... Computer SB ... Overhang support MR ... Modeling areas OB1 to OB44 ... object GF ... designated area FD ... field
Claims (13)
造形物の三次元データを取得するための入力手段(61)と、
入力された三次元データで規定される造形物を示す複数のオブジェクトを表示させるための表示手段(62)と、
各オブジェクトの姿勢を、造形時間又は造形材の使用量が最小となるように演算するための演算手段(64)と、
前記演算手段(64)で演算された姿勢で、前記表示手段(62)上に表示され、選択されたオブジェクトを、特定の方向に移動させると共に、該移動方向に他のオブジェクトが存在する場合、該他のオブジェクトと干渉しない位置にて自動停止するオブジェクト移動手段と、
前記表示手段(62)で表示された複数のオブジェクトの配置位置及び/又は姿勢を、各々調整するための調整手段(65)と、
を備えることを特徴とする三次元造形装置用の設定データ作成装置。 It is a setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus using an additive manufacturing method for modeling a three-dimensional modeled object using a modeling material,
Input means (61) for acquiring three-dimensional data of the model;
Display means (62) for displaying a plurality of objects indicating a modeled object defined by the input three-dimensional data;
Calculation means (64) for calculating the posture of each object so that the modeling time or the amount of modeling material used is minimized,
In the posture calculated by the calculation means (64), displayed on the display means (62), and when the selected object is moved in a specific direction, and there are other objects in the movement direction, An object moving means that automatically stops at a position where it does not interfere with the other object;
Adjustment means (65) for adjusting the arrangement positions and / or postures of the plurality of objects displayed on the display means (62),
A setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus.
造形物の三次元データを取得するための入力手段(61)と、
入力された三次元データで規定される造形物を示す複数のオブジェクトを表示させるための表示手段(62)と、
各オブジェクトの姿勢を、造形時間又は造形材の使用量が最小となるように演算するための演算手段(64)と、
前記演算手段(64)で演算された姿勢で、前記表示手段(62)上に表示され、選択されたオブジェクトを、特定の方向に移動させると共に、該移動方向に他のオブジェクトが存在する場合、該他のオブジェクトと干渉しない所定のクリアランスを確保した位置にて自動停止するオブジェクト移動手段と、
前記表示手段(62)で表示された複数のオブジェクトの配置位置及び/又は姿勢を、各々調整するための調整手段(65)と、
を備えることを特徴とする三次元造形装置用の設定データ作成装置。 It is a setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus using an additive manufacturing method for modeling a three-dimensional modeled object using a modeling material,
Input means (61) for acquiring three-dimensional data of the model;
Display means (62) for displaying a plurality of objects indicating a modeled object defined by the input three-dimensional data;
Calculation means (64) for calculating the posture of each object so that the modeling time or the amount of modeling material used is minimized,
In the posture calculated by the calculation means (64), displayed on the display means (62), and when the selected object is moved in a specific direction, and there are other objects in the movement direction, Object moving means for automatically stopping at a position where a predetermined clearance that does not interfere with the other object is secured;
Adjustment means (65) for adjusting the arrangement positions and / or postures of the plurality of objects displayed on the display means (62),
A setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus.
前記オブジェクト移動手段は、前後方向、左右方向、又は上下方向にオブジェクトを移動可能であり、いずれの方向においても、オブジェクトを移動させる方向に他のオブジェクトが存在する場合、該他のオブジェクトと干渉しない位置にて自動停止するよう構成してなることを特徴とする三次元造形装置用の設定データ作成装置。 A setting data creation apparatus for a three-dimensional modeling apparatus according to claim 1 or 2,
The object moving means can move the object in the front-rear direction, the left-right direction, or the up-down direction, and does not interfere with the other object when there is another object in the direction in which the object is moved in any direction. A setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus, characterized by being configured to automatically stop at a position.
上面において造形材を造形させるための造形プレート(40)上において、造形可能な領域として造形領域(MR)が確定されており、
前記オブジェクト移動手段が、オブジェクトの移動方向において、前記造形領域(MR)の外縁に達すると自動的に停止するよう構成してなることを特徴とする三次元造形装置用の設定データ作成装置。 A setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus according to claim 3,
On the modeling plate (40) for modeling the modeling material on the upper surface, a modeling area (MR) is determined as an area that can be modeled,
A setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus, wherein the object moving means is configured to automatically stop when the object movement direction reaches the outer edge of the modeling region (MR) in the movement direction of the object.
前記オブジェクト移動手段は、前記造形領域(MR)において、前後方向、左右方向、上下方向にオブジェクトを移動可能であり、
上下方向に移動させる際のクリアランスが、他の方向のクリアランスよりも大きく設定されてなることを特徴とする三次元造形装置用の設定データ作成装置。 A setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus according to claim 4,
The object moving means can move the object in the front-rear direction, the left-right direction, the up-down direction in the modeling region (MR),
A setting data creating apparatus for a three-dimensional modeling apparatus, wherein a clearance when moving in the vertical direction is set to be larger than a clearance in another direction.
前記オブジェクト移動手段は、複数のオブジェクトを指定可能であり、指定された複数のオブジェクトを同時に移動させつつ、オブジェクト同士が干渉しない位置に自動停止させることを可能に構成してなることを特徴とする三次元造形装置用の設定データ作成装置。 A setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus according to claim 4 or 5,
The object moving means can specify multiple objects, while moving the specified plurality of objects simultaneously, and characterized by being configured to be able to be automatically stopped at a position between objects do not interfere Setting data creation device for 3D modeling equipment.
前記オブジェクト移動手段で、複数のオブジェクトを移動させる際、各オブジェクト毎に所定のクリアランスを設定可能に構成してなることを特徴とする三次元造形装置用の設定データ作成装置。 A setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus according to claim 6,
A setting data creating apparatus for a three-dimensional modeling apparatus, wherein when the plurality of objects are moved by the object moving means, a predetermined clearance can be set for each object.
オブジェクト毎に、該オブジェクトの造形に際して条件を設定可能な造形条件設定手段と、
前記オブジェクト移動手段又は調整手段(65)により、オブジェクトを造形領域(MR)において移動させる際、移動方向に位置する他のオブジェクトに対し、前記造形条件設定手段で設定された造形条件を満たさなくなる場合に、警告を行う警告手段を備えることを特徴とする三次元造形装置用の設定データ作成装置。 A setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 7, further comprising:
For each object, modeling condition setting means capable of setting conditions for modeling the object,
When the object is moved in the modeling region (MR) by the object moving unit or the adjusting unit (65), when the modeling condition set by the modeling condition setting unit is not satisfied with respect to another object located in the moving direction. A setting data creating apparatus for a three-dimensional modeling apparatus, further comprising warning means for performing a warning.
前記警告手段は、前記オブジェクト移動手段又は調整手段(65)によりオブジェクトを移動させる際、他のオブジェクトと干渉することを検出して、干渉する旨を警告するよう構成されてなることを特徴とする三次元造形装置用の設定データ作成装置。 A setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus according to claim 8,
When the object is moved by the object moving means or the adjusting means (65), the warning means is configured to detect that the object interferes with another object and warn that interference occurs. Setting data creation device for 3D modeling equipment.
前記オブジェクト移動手段が、前記表示手段(62)上において、オブジェクトの移動方向を示す矢印状のアイコンで構成され、
前記矢印アイコンを押下することで、該オブジェクトを該矢印で示す方向に移動させつつ、他のオブジェクトと干渉しない最小のクリアランスを確保した位置にて自動停止させることが可能に構成されてなることを特徴とする三次元造形装置用の設定データ作成装置。 It is a setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 9,
The object moving means is composed of an arrow-shaped icon indicating the moving direction of the object on the display means (62),
By pressing the arrow icon, the object is moved in the direction indicated by the arrow, and can be automatically stopped at a position where a minimum clearance that does not interfere with other objects is secured. A setting data creation device for a three-dimensional modeling apparatus.
造形物の三次元データを取得する工程と、
入力された三次元データで規定される造形物を示す複数のオブジェクトを表示手段(62)に表示させる工程と、
各オブジェクトの姿勢を、造形時間又は造形材の使用量が最小となるように演算手段(64)で演算する工程と、
前記演算手段(64)で演算された姿勢にて、前記表示手段(62)で表示された複数のオブジェクトの内で特定のオブジェクトを選択し、特定の方向に自動で移動させる際に、該移動方向に他のオブジェクトが存在する場合、該他のオブジェクトと干渉しない最小のクリアランスを確保した位置にて自動停止させる工程と、
を含むことを特徴とする三次元造形装置用の設定データ作成方法。 It is a setting data creation method for a three-dimensional modeling apparatus using a layered modeling method of modeling a three-dimensional modeled object using a modeling material,
A process of acquiring three-dimensional data of a shaped object;
A step of causing the display means (62) to display a plurality of objects indicating the shaped object defined by the input three-dimensional data;
A step of calculating the posture of each object by the calculating means (64) so that the modeling time or the amount of modeling material used is minimized,
When a specific object is selected from a plurality of objects displayed on the display means (62) and automatically moved in a specific direction with the posture calculated by the calculation means (64), the movement is performed. If there is another object in the direction, the step of automatically stopping at a position ensuring a minimum clearance that does not interfere with the other object;
A setting data creation method for a three-dimensional modeling apparatus, comprising:
造形物の三次元データを取得する機能と、
入力された三次元データで規定される造形物を示す複数のオブジェクトを表示手段(62)に表示させる機能と、
各オブジェクトの姿勢を、造形時間又は造形材の使用量が最小となるように演算手段(64)で演算する機能と、
前記演算手段(64)で演算された姿勢にて、前記表示手段(62)で表示された複数のオブジェクトの内で特定のオブジェクトを選択し、特定の方向に自動で移動させる際に、該移動方向に他のオブジェクトが存在する場合、該他のオブジェクトと干渉しない最小のクリアランスを確保した位置にて自動停止させる機能と、
をコンピュータに実現させることを特徴とする三次元造形装置用の設定データ作成プログラム。 It is a setting data creation program for a three-dimensional modeling apparatus using an additive manufacturing method for modeling a three-dimensional modeled object using a modeling material,
A function to acquire three-dimensional data of a model;
A function for displaying on the display means (62) a plurality of objects indicating the shaped object defined by the input three-dimensional data;
A function for calculating the posture of each object by the calculation means (64) so that the modeling time or the amount of modeling material used is minimized,
When a specific object is selected from a plurality of objects displayed on the display means (62) and automatically moved in a specific direction with the posture calculated by the calculation means (64), the movement is performed. When there is another object in the direction, a function of automatically stopping at a position that secures a minimum clearance that does not interfere with the other object;
A setting data creation program for a three-dimensional modeling apparatus, characterized in that a computer is realized.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010245083A JP5615667B2 (en) | 2010-11-01 | 2010-11-01 | Setting data creation device for 3D modeling apparatus, setting data creation method for 3D modeling apparatus, setting data creation program for 3D modeling apparatus, and computer-readable recording medium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010245083A JP5615667B2 (en) | 2010-11-01 | 2010-11-01 | Setting data creation device for 3D modeling apparatus, setting data creation method for 3D modeling apparatus, setting data creation program for 3D modeling apparatus, and computer-readable recording medium |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012096426A JP2012096426A (en) | 2012-05-24 |
JP5615667B2 true JP5615667B2 (en) | 2014-10-29 |
Family
ID=46388928
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010245083A Expired - Fee Related JP5615667B2 (en) | 2010-11-01 | 2010-11-01 | Setting data creation device for 3D modeling apparatus, setting data creation method for 3D modeling apparatus, setting data creation program for 3D modeling apparatus, and computer-readable recording medium |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5615667B2 (en) |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5759849B2 (en) * | 2011-09-22 | 2015-08-05 | 株式会社キーエンス | 3D modeling equipment |
US10576687B2 (en) | 2013-08-30 | 2020-03-03 | Cmet Inc. | Photofabrication method |
KR101599257B1 (en) * | 2013-12-11 | 2016-03-03 | 류지혁 | augmented reality service system for providing 3D model |
US10889059B2 (en) | 2014-01-16 | 2021-01-12 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Generating three-dimensional objects |
KR101906127B1 (en) | 2014-01-16 | 2018-11-28 | 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피. | Generating three-dimensional objects |
RU2650167C2 (en) | 2014-01-16 | 2018-04-09 | Хьюлетт-Паккард Дивелопмент Компани, Л.П. | Formation of three-dimensional object |
JP2015168202A (en) * | 2014-03-10 | 2015-09-28 | 株式会社リコー | Mold system for three-dimensional shaped article, control method for molding three-dimensional shaped article, and control program for molding three-dimensional shaped article |
JP6384826B2 (en) * | 2014-03-31 | 2018-09-05 | シーメット株式会社 | Three-dimensional additive manufacturing apparatus, three-dimensional additive manufacturing method, and three-dimensional additive manufacturing program |
CN106462994B (en) | 2014-08-29 | 2019-06-04 | 惠普发展公司有限责任合伙企业 | Generate three-dimension object |
JP6624901B2 (en) * | 2015-11-19 | 2019-12-25 | ローランドディー.ジー.株式会社 | 3D modeling equipment |
JP6758876B2 (en) | 2016-03-30 | 2020-09-23 | キヤノン株式会社 | Modeling control device, its method and program |
JP6768360B2 (en) | 2016-06-09 | 2020-10-14 | キヤノン株式会社 | Modeling method and modeling equipment |
JP2018012220A (en) | 2016-07-19 | 2018-01-25 | 株式会社リコー | Information processor, molding system, program and data processing method |
WO2018043422A1 (en) * | 2016-08-31 | 2018-03-08 | キヤノン株式会社 | Data processing device, molding device, data processing method, program, storage medium, and method for manufacturing three-dimensional object |
CN109910293A (en) * | 2017-12-13 | 2019-06-21 | 尚远望 | A kind of machine components forming method based on 3D printing technique |
JP7109914B2 (en) * | 2017-12-26 | 2022-08-01 | 太平洋セメント株式会社 | Three-dimensional object production method by three-dimensional modeling device |
JP2021079592A (en) * | 2019-11-18 | 2021-05-27 | 株式会社リコー | Apparatus for manufacturing three-dimensional molded article, method for manufacturing three-dimensional molded article, and program for manufacturing three-dimensional molded article |
JPWO2022074745A1 (en) * | 2020-10-06 | 2022-04-14 | ||
JPWO2022244370A1 (en) * | 2021-05-18 | 2022-11-24 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3521598B2 (en) * | 1996-01-12 | 2004-04-19 | 澁谷工業株式会社 | CAD / CAM equipment |
US6259962B1 (en) * | 1999-03-01 | 2001-07-10 | Objet Geometries Ltd. | Apparatus and method for three dimensional model printing |
JP2004155007A (en) * | 2002-11-06 | 2004-06-03 | Torigoe Jushi Kogyo:Kk | Method for manufacturing building model |
JP2007021922A (en) * | 2005-07-19 | 2007-02-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Lamination shaping method and apparatus |
-
2010
- 2010-11-01 JP JP2010245083A patent/JP5615667B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012096426A (en) | 2012-05-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5615667B2 (en) | Setting data creation device for 3D modeling apparatus, setting data creation method for 3D modeling apparatus, setting data creation program for 3D modeling apparatus, and computer-readable recording medium | |
JP5615668B2 (en) | Setting data creation device for 3D modeling apparatus, setting data creation method for 3D modeling apparatus, setting data creation program for 3D modeling apparatus, and computer-readable recording medium | |
JP5685052B2 (en) | 3D modeling apparatus and 3D modeling method | |
EP3442775B1 (en) | Optimized three dimensional printing using ready-made supports | |
EP3219472B1 (en) | Information processing apparatus, modeling system, and information processing method | |
US11718036B2 (en) | Interactive slicing methods and systems for generating toolpaths for printing three-dimensional objects | |
JP5621526B2 (en) | Modeling apparatus and modeling method | |
US20150251358A1 (en) | Three dimensional printing apparatus and method for controlling printing head thereof | |
JP2018518400A (en) | Method and apparatus for three-dimensional modeling of an object having a high resolution background | |
EP3575061B1 (en) | Three-dimensional printing device | |
JP2013067117A (en) | Setting data generation device for three-dimensional shaping apparatus, three-dimensional shaping apparatus, setting data generation program for the same, and computer-readable recording medium | |
JP5921732B2 (en) | 3D modeling apparatus and 3D modeling method | |
EP3856492B1 (en) | Method and system for additive manufacturing with a sacrificial structure for easy removal | |
JP6711394B2 (en) | Information processing device, program, information processing method, modeling system | |
JP2018187923A (en) | Color 3D printing method and 3D printing apparatus | |
US20180056607A1 (en) | Printing three dimensional objects using perforated brims | |
US20230041952A1 (en) | Structure supporting an object during additive manufacturing and method for forming | |
JP2017043041A (en) | Three-dimensional molding apparatus, device for creating setting data for three-dimensional molding apparatus, method for creating setting data for three-dimensional molding apparatus, program for creating setting data for three-dimensional molding apparatus, and computer readable recording medium | |
JP2017056574A (en) | Three-dimensional molding apparatus, three-dimensional molding method and control program for three-dimensional molding apparatus | |
JP2017043030A (en) | Three-dimensional molding apparatus and three-dimensional molding method | |
JP2017043038A (en) | Device for creating setting data for three-dimensional molding apparatus, three-dimensional molding system, program for creating setting data of three-dimensional molding apparatus, and computer readable recording medium | |
JP2017043039A (en) | Three-dimensional molding apparatus | |
JP6433565B1 (en) | 3D modeling data generation program | |
US20220063201A1 (en) | Method and system for improving color uniformity in inkjet printing | |
CN112004654B (en) | Packing three-dimensional building bed |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130917 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140314 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140624 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140819 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140902 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140910 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5615667 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |