JP6599670B2 - 三次元造形装置および三次元造形物の造形方法 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態に係る三次元造形装置10の断面図である。図2は、三次元造形装置10の平面図である。なお、図面中の符号F、Rr、L、R、Up、Dnは、それぞれ前、後、左、右、上、下を示している。図面中の符号Xは、X軸を示し、横方向を示す。図面中の符号Yは、Y軸を示し、縦方向を示す。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、三次元造形装置10の設置態様を何ら限定するものではない。
12 槽
12X 造形領域
14 プロジェクタ
16 制御装置
18 第1画像
50 記憶部
52 行列算出部
54 取得部
56 傾斜算出部
58 縦横補正値算出部
60 補正部
64 投影制御部
70 第2画像
70A 投影画像
Claims (10)
- 液体の光硬化性樹脂を硬化させて所定の断面形状の樹脂層を順次積層することによって三次元造形物を造形する三次元造形装置であって、
液体の光硬化性樹脂を収容し、前記三次元造形物が造形される造形領域を備える槽と、
四角形状の第1画像を前記槽に投影する投影装置と、
前記投影装置を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記第1画像が前記造形領域全体に表示されるように前記第1画像を射影変換するための射影変換行列を算出する行列算出部と、
前記第1画像を前記射影変換行列で変換して、前記第1画像が補正された四角形状の投影画像を含む第2画像を取得する取得部と、
前記第2画像において、前記投影画像の横方向の傾きおよび前記投影画像の縦方向の傾きを算出する傾斜算出部と、
前記横方向の傾きに基づいて前記第1画像の横方向の輝度分布を補正する第1補正値を算出し、かつ、前記縦方向の傾きに基づいて前記第1画像の縦方向の輝度分布を補正する第2補正値を算出する縦横補正値算出部と、
前記第1画像が長方形状または正方形状で前記造形領域全体に投影されるときの前記第1画像の輝度分布を補正する第3補正値を記憶する記憶部と、
前記第1補正値と前記第2補正値と前記第3補正値とを用いて得られた第4補正値を用いて、前記第2画像の輝度分布を補正する補正部と、
前記輝度分布が補正された第2画像のうち前記投影画像を前記槽に投影するように前記投影装置を制御する投影制御部と、を備えている、三次元造形装置。 - 前記傾斜算出部は、
前記第2画像において、前記投影画像の4つの頂点である第1頂点、第2頂点、第3頂点および第4頂点の座標値を取得する座標値取得部と、
前記第1頂点および前記第2頂点を通る第1直線と、前記第2画像の縦方向の一方側の端部との交点である第1交点の座標値、前記第1直線と、前記第2画像の縦方向の他方側の端部との交点である第2交点の座標値、前記第3頂点および前記第4頂点を通る第2直線と、前記第2画像の縦方向の前記一方側の端部との交点である第3交点の座標値、および、前記第2直線と、前記第2画像の縦方向の前記他方側の端部との交点である第4交点の座標値を算出し、前記第1交点から前記第3交点までの長さに対する前記第2交点から前記第4交点までの長さの比である前記横方向の傾きを算出する横傾斜算出部と、
前記第1頂点および前記第3頂点を通る第3直線と、前記第2画像の横方向の一方側の端部との交点である第5交点の座標値、前記第3直線と、前記第2画像の横方向の他方側の端部との交点である第6交点の座標値、前記第2頂点および前記第4頂点を通る第4直線と、前記第2画像の横方向の前記一方側の端部との交点である第7交点の座標値、および、前記第4直線と、前記第2画像の横方向の前記他方側の端部との交点である第8交点の座標値を算出し、前記第5交点から前記第7交点までの長さに対する前記第6交点から前記第8交点までの長さの比である前記縦方向の傾きを算出する縦傾斜算出部と、を備えている、請求項1に記載の三次元造形装置。 - 前記補正部は、前記第2画像のうち最も暗い部分に照射する光が最も明るくなるように前記第4補正値を正規化し、前記正規化された第4補正値を用いて、前記第2画像の輝度分布を補正する、請求項1または2に記載の三次元造形装置。
- 前記槽を撮影する撮影装置を備え、
前記槽には、チェック模様が表されたチェッカーシートが配置され、
前記投影装置は、前記第1画像を前記チェッカーシートに投影し、
前記撮影装置は、前記第1画像が投影されたチェッカーシートを撮影し、
前記行列算出部は、前記撮影装置で撮影された前記チェッカーシートの画像を用いて、前記射影変換行列を算出する、請求項1から3のいずれか一項に記載の三次元造形装置。 - 前記槽の上方において昇降自在に設けられ、下降したときに前記槽内の光硬化性樹脂に浸漬し、上昇するときに、前記投影装置によって光が照射されて硬化した前記光硬化性樹脂を吊り上げるホルダを備え、
前記投影装置は、前記槽より下方に配置されている、請求項1から4のいずれか一項に記載の三次元造形装置。 - 液体の光硬化性樹脂を硬化させて所定の断面形状の樹脂層を順次積層することによって三次元造形物を造形する三次元造形物の造形方法であって、
液体の光硬化性樹脂を収容し、前記三次元造形物が造形される造形領域を備える槽と、四角形状の第1画像を前記槽に投影する投影装置と、を準備する工程と、
前記第1画像が前記造形領域全体に表示されるように前記第1画像を射影変換するための射影変換行列を算出する行列算出工程と、
前記第1画像を前記射影変換行列で変換して、前記第1画像が補正された四角形状の投影画像を含む第2画像を取得する取得工程と、
前記第2画像において、前記投影画像の横方向の傾きおよび前記投影画像の縦方向の傾きを算出する傾斜算出工程と、
前記横方向の傾きに基づいて前記第1画像の横方向の輝度分布を補正する第1補正値を算出し、かつ、前記縦方向の傾きに基づいて前記第1画像の縦方向の輝度分布を補正する第2補正値を算出する縦横補正値算出工程と、
前記第1画像が長方形状または正方形状で前記造形領域全体に投影されるときの前記第1画像の輝度分布を補正する第3補正値を記憶する記憶工程と、
前記第1補正値と前記第2補正値と前記第3補正値とを用いて得られた第4補正値を用いて、前記第2画像の輝度分布を補正する補正工程と、
前記輝度分布が補正された第2画像のうち前記投影画像を前記槽に投影するように前記投影装置を制御する投影制御工程と、を包含する、造形方法。 - 前記傾斜算出工程では、
前記第2画像において、前記投影画像の4つの頂点である第1頂点、第2頂点、第3頂点および第4頂点の座標値を取得する座標値取得工程と、
前記第1頂点および前記第2頂点を通る第1直線と、前記第2画像の縦方向の一方側の端部との交点である第1交点の座標値、前記第1直線と、前記第2画像の縦方向の他方側の端部との交点である第2交点の座標値、前記第3頂点および前記第4頂点を通る第2直線と、前記第2画像の縦方向の前記一方側の端部との交点である第3交点の座標値、および、前記第2直線と、前記第2画像の縦方向の前記他方側の端部との交点である第4交点の座標値を算出し、前記第1交点から前記第3交点までの長さに対する前記第2交点から前記第4交点までの長さの比である前記横方向の傾きを算出する横傾斜算出工程と、
前記第1頂点および前記第3頂点を通る第3直線と、前記第2画像の横方向の一方側の端部との交点である第5交点の座標値、前記第3直線と、前記第2画像の横方向の他方側の端部との交点である第6交点の座標値、前記第2頂点および前記第4頂点を通る第4直線と、前記第2画像の横方向の前記一方側の端部との交点である第7交点の座標値、および、前記第4直線と、前記第2画像の横方向の前記他方側の端部との交点である第8交点の座標値を算出し、前記第5交点から前記第7交点までの長さに対する前記第6交点から前記第8交点までの長さの比である前記縦方向の傾きを算出する縦傾斜算出工程と、を包含する、請求項6に記載の造形方法。 - 前記補正工程では、前記第2画像のうち最も暗い部分に照射する光が最も明るくなるように前記第4補正値を正規化し、前記正規化された第4補正値を用いて、前記第2画像の輝度分布を補正する、請求項6または7に記載の造形方法。
- チェック模様が表されたチェッカーシートを前記槽に配置する工程と、
前記第1画像を前記チェッカーシートに投影する工程と、
前記第1画像が投影されたチェッカーシートを撮影する工程と、を包含し、
前記行列算出工程では、前記撮影された前記チェッカーシートの画像を用いて、前記射影変換行列を算出する、請求項6から8のいずれか一項に記載の造形方法。 - 前記槽の上方において昇降自在に設けられ、下降したときに前記槽内の光硬化性樹脂に浸漬し、上昇するときに、前記投影装置によって光が照射されて硬化した前記光硬化性樹脂を吊り上げるホルダを準備する工程を包含し、
前記投影装置は、前記槽より下方に配置されている、請求項6から9のいずれか一項に記載の造形方法。
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