JP6759953B2 - 情報処理装置、３ｄプリンタシステム、情報処理方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、情報処理装置、３Ｄプリンタシステム、情報処理方法及びプログラムに関する。

従来、３次元ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）等のデータに基づいて生成されるスライスデータ等から、３次元に造形を行う方法が知られている。

そして、造形を行う際には、造形物を支持する支持部材、いわゆるサポート材が必要となる場合がある。そこで、例えば、まず、造形物の上面と、下面との間にオフセット層を設ける。そして、オフセット層の厚さから、同じ又は少し厚めの設定としたサポート材を設計する方法が知られている（例えば、特許文献１等）。

しかしながら、従来の方法では、非多様体又は干渉等があると、サポート材を示すデータ（以下「サポート材データ」という。）が生成できない場合がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、非多様体又は干渉等があっても、サポート材データが生成できる情報処理装置を提供することを目的とする。

一態様における、造形物を３次元に製造する際に、前記造形物を支持するサポート材を示すサポート材データを生成する情報処理装置は、
前記造形物を複数の第１ポリゴンで示す３次元データを入力する入力部と、
前記複数の第１ポリゴンのうち、表面が下向きとなる第２ポリゴンから、垂線を降ろした位置にある第３ポリゴンを検出する検出部と、
前記第３ポリゴンが複数のポリゴンで構成される場合、前記第２ポリゴンと前記第３ポリゴンの間に生成される第１多面体を分割して第２多面体とする生成部と、
前記第２多面体を示す前記サポート材データを出力する出力部と
を備えることを特徴とする。

本発明の各実施形態によれば、非多様体又は干渉等があっても、サポート材データが生成できる。

本発明の一実施形態に係る情報処理装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る情報処理装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る３次元データの例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る造形物とサポート材との関係の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る情報処理装置による検出例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る情報処理装置によって第３ポリゴンが複数検出される例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る情報処理装置によって生成される多面体の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る情報処理装置による多面体の分割例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る全体処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタシステムの一例を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタの一例を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタシステムにおける情報処理装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係るスライスデータに基づく製造の一例を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付し、重複した説明を省く。

＜情報処理装置例＞
はじめに、本実施形態に係る情報処理装置のハードウェア構成の一例について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る情報処理装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図示するように、情報処理装置は、例えば、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等である。以下、情報処理装置がＰＣの例で説明する。

具体的には、ＰＣ１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０Ｈ１と、入力装置１０Ｈ２と、メモリ１０Ｈ３と、表示装置１０Ｈ４と、外部記憶装置１０Ｈ５とを有する。このように、ＰＣは、ＣＡＤに係るユーザによる操作の入力及びＣＡＤで設計されたモデルを表示する出力を行う。

ＣＰＵ１０Ｈ１は、プログラムに基づいて処理を実行する演算装置及びハードウェアを制御する制御装置である。

入力装置１０Ｈ２は、例えば、マウス、キーボード又はこれらの組み合わせである。また、入力装置１０Ｈ２は、ＣＡＤに係るユーザによる操作を入力する。

メモリ１０Ｈ３は、主記憶装置の例である。また、メモリ１０Ｈ３は、ＣＰＵ１０Ｈ１が用いるプログラム及びデータ等を記憶する。

表示装置１０Ｈ４は、例えば、ディスプレイ等である。また、表示装置１０Ｈ４は、ＣＡＤに係る画面を表示する。

外部記憶装置１０Ｈ５は、例えば、ハードディスク等の補助記憶装置である。また、外部記憶装置１０Ｈ５は、プログラム及びデータ等を記憶する。

なお、ハードウェア構成は、図示する構成に限られない。例えば、ＰＣ１０は、インタフェースを有し、ネットワーク及びケーブル等で外部装置と接続して、データ等を入出力してもよい。

また、ＰＣ１０は、図示するハードウェア以外のハードウェアを更に有してもよい。さらに、ＰＣ１０は、例えば、入力装置１０Ｈ２と、表示装置１０Ｈ４とが一体となっているタッチパネル等の入出力装置を有するハードウェア構成でもよい。

＜機能構成例＞
図２は、本発明の一実施形態に係る情報処理装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。具体的には、図示するように、ＰＣ１０は、例えば、入力部１０Ｆ１と、検出部１０Ｆ２と、生成部１０Ｆ３と、出力部１０Ｆ４とを含む機能構成である。以下、各機能のそれぞれの具体例を説明する。

＜入力部の例＞
入力部１０Ｆ１は、造形物を示す３次元データＤ３Ｄを入力する。例えば、入力部１０Ｆ１は、入力装置１０Ｈ２（図１）等によって実現され、例えば、３次元データＤ３Ｄを設計する操作等が入力されると、３次元データが生成される。例えば、以下のような３次元データＤ３Ｄが入力される。

図３は、本発明の一実施形態に係る３次元データの例を示す図である。以下、図示するような造形物ＰＲＤを３Ｄプリンタで製造する場合を例に説明する。

図示するように、３次元データは、ポリゴンを用いて造形物のモデルを示すデータである。また、造形物ＰＲＤは、積層方向ＬＤに、３Ｄプリンタが作る層を積み上げて製造される。なお、以下の説明では、積層方向ＬＤをＺ軸方向とする。すなわち、造形物ＰＲＤを製造する製造方法は、例えば、ＦＤＭ（登録商標）（Ｆｕｓｅｄ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ、熱溶解積層法）又はマテリアルジェット（Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｊｅｔｔｉｎｇ）等の方式である。このように、造形物ＰＲＤは、積層方向ＬＤに、３Ｄプリンタが下から層を積み上げて製造する物体である。

３次元データに基づいて生成され、かつ、造形物ＰＲＤの各層を示すデータ、いわゆるスライスデータが、３Ｄプリンタに、入力される。そして、３Ｄプリンタにスライスデータが入力されると、３Ｄプリンタは、造形物ＰＲＤを構成する各層を製造することができるため、積層によって造形物ＰＲＤを製造することができる。

また、積層して造形物ＰＲＤを製造するには、いわゆるサポート材が必要となる場合がある。具体的には、造形物ＰＲＤが、例えば、図３に示すような形状であると、造形物ＰＲＤを構成する構成点２を製造するには、構成点２の下にサポート材が必要となる場合である。すなわち、例えば、構成点２等を製造するには、構成点２の下となる空間３には、サポート材が製造され、構成点２を支える材料が配置される。なお、サポート材は、製造後、取り外される材料である。つまり、造形物ＰＲＤとサポート材の関係、すなわち、構成点２及び空間３を含む部分ＰＴを図示すると以下のようになる。

図４は、本発明の一実施形態に係る造形物とサポート材との関係の一例を示す断面図である。図示するように、構成点２等を製造する部分ＰＴでは、サポート材４は、例えば、空間３（図３）のような構成点２等を支える位置に製造される。このように、サポート材４があると、３Ｄプリンタは、図３に示すような造形物ＰＲＤを製造することができる。

また、３次元データは、いわゆるポリゴンの集まりによって造形物ＰＲＤを示す。以下、３次元データにあらかじめ入力され、造形物ＰＲＤを構成するポリゴンを「第１ポリゴン」という。また、ポリゴンには、表面と、裏面とがある。例えば、図３に示す例では、第１視点ＰＯＶ１のような位置及び視線方向とすると、第１ポリゴンの表面が見える。すなわち、ポリゴンの表面は、第１視点ＰＯＶ１のような視点で見える造形物ＰＲＤの表面を示す面である。一方で、図３に示す例では、第２視点ＰＯＶ２のような位置及び視線方向とすると、第１ポリゴンの裏面が見える。すなわち、ポリゴンの裏面は、第２視点ＰＯＶ２のような視点で見える造形物ＰＲＤの裏面を示す面である。

＜検出部の例＞
図２に戻り、検出部１０Ｆ２は、複数の第１ポリゴンＰＬ１のうち、表面が下向きとなるポリゴン（以下「第２ポリゴンＰＬ２」という。）から、垂線を降ろした位置にあるポリゴン（以下「第３ポリゴンＰＬ３」という。）を検出する。例えば、検出部１０Ｆ２は、ＣＰＵ１０Ｈ１（図１）等によって実現される。具体的には、検出部１０Ｆ２は、以下のように検出を行う。

図５は、本発明の一実施形態に係る情報処理装置による検出例を示す断面図である。まず、検出部１０Ｆ２（図２）によって、ＰＣは、図５（Ａ）に示すような第２ポリゴンＰＬ２等を検出する。

なお、表面が下向きであるか否かの判定の基準となる角度は、設定できるのが望ましい。例えば、図５（Ｂ）に示すように、角度ＡＮＧは、あらかじめＰＣにユーザが設定できるのが望ましい。具体的には、まず、図５（Ｂ）に示すように、角度ＡＮＧが、あらかじめ設定される。図示するように、例えば、角度ＡＮＧは、垂線ＶＬを基準に設定される。次に、第１ポリゴンのうち、角度ＡＮＧより下向き角度となる表面のポリゴンは、ＰＣによって、第２ポリゴンＰＬ２と判定される。

第２ポリゴンＰＬ２と判定されると、判定されたポリゴンの下にサポート材が配置されるように、製造が行われる。したがって、第２ポリゴンＰＬ２と判定されるポリゴンは、製造の際にサポート材が必要となるポリゴンである。

サポート材が必要となるか否かは、例えば、造形物を製造する材料、造形物の全体的な形状、造形物を製造する走査方向又はこれらの組み合わせ等によって定まる。したがって、造形物を製造する材料ごとに、サポート材が必要となる基準が異なる場合がある。そこで、第２ポリゴンＰＬ２と判定される基準は、製造条件等に応じて、ユーザがＰＣに設定できるのが望ましい。このようにすると、製造条件等に合わせて、サポート材を製造することができる。

次に、ＰＣは、図５（Ｃ）に示すように、第２ポリゴンＰＬ２から垂線ＶＬを降ろした位置にある第３ポリゴンＰＬ３を検出する。具体的には、図示するように、第２ポリゴンＰＬ２から、垂線ＶＬを降ろしていくと、造形物ＰＲＤの形状によって、表面が上向きであるポリゴンが検出される場合がある。このような場合に、第３ポリゴンＰＬ３が検出される。

なお、造形物ＰＲＤの形状によっては、第３ポリゴンＰＬ３は、複数検出される場合がある。例えば、以下のような場合には、第３ポリゴンＰＬ３は、複数検出される。

図６は、本発明の一実施形態に係る情報処理装置によって第３ポリゴンが複数検出される例を示す断面図である。まず、図示するように、第２ポリゴンＰＬ２がＰＣによって検出されたとする。そして、例えば、造形物ＰＲＤが図示するような形状であると、第３ポリゴンＰＬ３は、３つ検出される。図示する例では、第３１ポリゴンＰＬ３１、第３２ポリゴンＰＬ３２及び第３３ポリゴンＰＬ３３が、検出された場合である。

このように、複数の第３ポリゴンが検出される場合には、ＰＣは、検出された第３ポリゴンのうち、最も上に位置するポリゴンを選ぶ。具体的には、図示する例では、第３１ポリゴンＰＬ３１、第３２ポリゴンＰＬ３２及び第３３ポリゴンＰＬ３３のうち、第３１ポリゴンＰＬ３１が最も上に位置するポリゴンである。したがって、この例では、ＰＣは、第３１ポリゴンＰＬ３１を選ぶ。

＜生成部の例＞
以下、分割前の多面体を「第１多面体」とし、分割後の多面体を「第２多面体」という。

図２に戻り、生成部１０Ｆ３は、まず、第２ポリゴンＰＬ２と、第３ポリゴンＰＬ３との間に、第１多面体を生成する。第１多面体は、サポート材が配置される空間を特定できる立体である。すなわち、第１多面体の位置にサポート材が配置されると、製造の際に、造形物を支持することができる。例えば、生成部１０Ｆ３は、ＣＰＵ１０Ｈ１（図１）等によって実現される。

なお、多面体の底面は、三角形であるのが望ましい。すなわち、多面体は、三角柱であるのが望ましい。ＣＧ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ）の処理において、ポリゴンの形状は、三角形であるのが望ましい。具体的には、ポリゴンの形状を三角形とすると、ＰＣは、ＣＧの処理においてエラーとなる場合が少なくできる。以下、多面体が三角柱となるように、多面体を生成する例で説明するが、多面体は、四角柱等でもよい。

まず、第２ポリゴンＰＬ２と、第３ポリゴンＰＬ３との間に、第１多面体が生成されると、例えば、以下のようになる。

図７は、本発明の一実施形態に係る情報処理装置によって生成される多面体の例を示す図である。図示するように、第１多面体ＰＨ１は、検出された第２ポリゴンＰＬ２から垂直に降ろすように生成される。そして、図示するように、第１多面体ＰＨ１の底面が第３ポリゴンＰＬ３となる。

そして、第３ポリゴンＰＬ３は、造形物ＰＲＤの形状によっては、複数のポリゴンで構成される場合がある。具体的には、第１多面体ＰＨ１の底面が、傾斜等があり、平坦でない場合がある。このような場合には、第３ポリゴンＰＬ３は、複数のポリゴンで構成される。具体的には、以下のような場合である。

図８は、本発明の一実施形態に係る情報処理装置による多面体の分割例を示す図である。図は、主に、図７に示す第１多面体ＰＨ１の底面となる部分を拡大した図である。図示する例では、第３ポリゴンＰＬ３は、第１三角形ＴＲ１、第２三角形ＴＲ２及び第３三角形ＴＲ３の３つのポリゴンで構成される例である。

まず、第１多面体ＰＨ１は、底面が第１三角形ＴＲ１と、第２三角形ＴＲ２と、第３三角形ＴＲ３とになるように、分割される。具体的には、図示する例では、ＰＣは、第１多面体ＰＨ１の底面が第２三角形ＴＲ２となる部分は、底面が第１底面ＢＰ１となるように第１多面体ＰＨ１を分割する。そして、ＰＣは、底面が第３三角形ＴＲ３となる部分は、底面が第２底面ＢＰ２となるように第１多面体ＰＨ１を分割する。さらに、ＰＣは、底面が第１三角形ＴＲ１となる部分は、各底面が三角形となるように、第３底面ＢＰ３、第４底面ＢＰ４及び第５底面ＢＰ５となるように第１多面体ＰＨ１を分割される。このように、図示する例では、第１多面体ＰＨ１は、５つの三角柱の第２多面体に分割される。

以上のように、第１多面体ＰＨ１は、図示するように、造形物ＰＲＤの形状によっては、底面が複数のポリゴンに跨るようになる場合がある。すなわち、第１多面体ＰＨ１の底面となる第３ポリゴンＰＬ３は、１つのポリゴンに収まらず、図示するように、複数のポリゴンに干渉する場合がある。このような場合には、ＰＣは、第１多面体ＰＨ１を分割する。そして、分割された底面ごとに、第２多面体は、生成される。このようにすると、非多様体又は干渉等があっても、ＰＣは、サポート材データを生成することができる。

＜出力部の例＞
図２に戻り、出力部１０Ｆ４は、生成部１０Ｆ３が分割によって生成したそれぞれの第２多面体ＰＨ２等を示すサポート材データＤＳを出力する。例えば、出力部１０Ｆ４は、ＣＰＵ１０Ｈ１（図１）等によって実現される。このようにして、出力されるサポート材データＤＳは、第２多面体ＰＨ２によって、サポート材を製造する位置及び量等を示す。このようにすると、サポート材データＤＳから、サポート材の位置及び量等を把握することができる。

また、ＰＣは、造形物の断面を示すように、サポート材データＤＳをスライスすると、サポート材を製造するのに用いられるスライスデータを生成できる。

スライスデータは、例えば、スライス面の各点を２値で示すＢＭＰ（Ｂｉｔｍａｐ）形式等の２次元データである。すなわち、スライスデータは、例えば、第１色を「０」で示すとすると、第２色を「１」で示すスライスデータ等である。なお、スライスデータは、ＢＭＰ等に限られず、出力先となるプリンタの仕様等に合わせた形式のデータであればよい。また、第１色と第２色は、区別できればよく、色の種類は、限定されない。以下、図示するようなスライス面を投影する例で説明する。

すなわち、スライスデータでは、サポート材データＤＳにおいて、多面体となる位置には、サポート材が製造されるように投影される。このように、多面体があるか否かに基づいて投影される色が決まり、スライスデータが生成されると、サポート材を生成するためのスライスデータが生成できる。

＜全体処理の流れの一例＞
図９は、本発明の一実施形態に係る全体処理の一例を示すフローチャートである。

＜３次元データの入力例＞（ステップＳ０１）
ステップＳ０１では、ＰＣは、３次元データを入力する。３次元データは、造形物を示すデータであり、例えば、図３に示すようなデータである。このように、３次元データが入力されると、ＰＣは、３Ｄプリンタに製造させる造形物を構成するポリゴンの位置等が把握できる。

＜３次元データが示す第１ポリゴンから第２ポリゴンを検出する例＞（ステップＳ０２）
ステップＳ０２では、ＰＣは、３次元データが示す第１ポリゴンから第２ポリゴンを検出する。つまり、ＰＣは、３次元データが示すポリゴン、すなわち、第１ポリゴンのうち、図３に示す構成点２等を構成するようなポリゴン、つまり、表面が下向きとなるポリゴンを抽出する。このようにすると、サポート材が必要となるポリゴンが特定できる。

＜第３ポリゴンの検出例＞（ステップＳ０３）
ステップＳ０３では、ＰＣは、第３ポリゴンを検出する。具体的には、まず、図７に示すように、ＰＣは、検出された第２ポリゴンから垂線を降ろす。そして、表面が上向きであるポリゴンに、垂線が当たる場合には、ＰＣは、垂線に当たるポリゴンを第３ポリゴンと検出する。

＜第３ポリゴンが複数で構成されるか否かの判断例＞（ステップＳ０４）
ステップＳ０４では、ＰＣは、第３ポリゴンが複数で構成されるか否かを判断する。具体的には、例えば、図８に示すように、第３ポリゴンＰＬ３が、第１三角形ＴＲ１、第２三角形ＴＲ２及び第３三角形ＴＲ３等というように、複数に該当する場合がある。このような場合には、ＰＣは、第３ポリゴンが複数で構成されると判断する。

次に、第３ポリゴンが複数で構成されるとＰＣが判断すると（ステップＳ０４でＹＥＳ）、ＰＣは、ステップＳ０５に進む。一方で、第３ポリゴンが複数で構成されないとＰＣが判断すると（ステップＳ０４でＮＯ）、ＰＣは、ステップＳ０２又はステップＳ０６に進む。

＜第１多面体を分割して第２多面体を生成する例＞（ステップＳ０５）
ステップＳ０５では、ＰＣは、第１多面体を分割して第２多面体を生成する。具体的には、例えば、図８に示すように、底面が１つのポリゴンとなるように分割し、分割されたそれぞれの底面に基づいて、第２多面体をそれぞれ生成する。

＜サポート材データの出力例＞（ステップＳ０６）
ステップＳ０６では、ＰＣは、サポート材データを出力する。具体的には、ステップＳ０５等が行われると、底面が１つのポリゴンとなる多面体が生成できる。一方で、ステップＳ０４でＮＯと判断される第３ポリゴンの箇所にも、底面が１つのポリゴンとなる多面体が生成できる。このように、多面体が生成される箇所をサポート材が生成される箇所とし、ＰＣは、サポート材データを出力する。

上記のように、全体処理を行うと、ＰＣは、例えば、図７のようなスライスデータを生成することができる。このようにすると、スライス面において、サポート材を製造する位置が第１色で投影されているため、スライスデータから、サポート材を製造する位置を特定することができる。

なお、造形物が接地する床面は、１つ又は２つ程度の上向きのポリゴンであるのが望ましい。このようにすると、垂線が床面に降ろされる場合であっても、ＰＣは、他の箇所と同様に処理することができる。

＜３Ｄプリンタシステム例＞
実施形態は、例えば、以下のような３Ｄプリンタシステムでもよい。

図１０は、本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタシステムの一例を示す概略図である。図示するように、３Ｄプリンタシステム１は、ＰＣ１０と、３Ｄプリンタ２０とを有する。

３Ｄプリンタ２０は、液滴を吐出するヘッドを有する。また、３Ｄプリンタ２０は、ＰＣ１０から送信されるデータを受信して、そのデータに基づいて、ヘッドによって成形材を吐出して形成する層を積層することにより、造形物を立体的に製造する。一方、ＰＣ１０は、図１に示す情報処理装置等である。

図１１は、本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタの一例を示す概略図である。図示するように、３Ｄプリンタ２０は、例えば、一般的な液滴吐出式の３Ｄプリンタと同様の構成を有する。具体的には、３Ｄプリンタ２０は、立体物を成形するために、成形材を積層していく基盤２０１と、成形材を吐出するヘッド２０２と、ヘッド２０２を支持し、基盤２０１上の空間においてヘッド２０２を移動させるアーム２０３とを含む。

３Ｄプリンタ２０は、図１０に示すＰＣ１０から送信されるスライスデータに応じて、ヘッド２０２から成形材を吐出して一層分の成形を行う。このように、３Ｄプリンタ２０は、層を積層して、立体造形を行う。

３Ｄプリンタ２０は、図１０に示すＰＣ１０と同様の情報処理機能を含む。そして、３Ｄプリンタ２０は、３Ｄプリンタ２０が有する情報処理機能によって、ＰＣ１０からの制御を受け付ける。さらに、３Ｄプリンタ２０は、情報処理機能によって実現される制御部によってアーム２０３の移動及びヘッド２０２からの成形材の吐出等を制御する。

図１２は、本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタシステムにおける情報処理装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。図示するように、ＰＣ１０は、図１に示す入力装置１０Ｈ２及び表示装置１０Ｈ４等で実現するＬＣＤ６０及び操作部７０に加えて、コントローラ１００及びネットワークＩ／Ｆ１０１を含む。また、ネットワークＩ／Ｆ１０１は、ＰＣ１０がネットワークを介して他の機器と通信するためのインタフェースの例であり、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）又はＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）インタフェース等が用いられる。

コントローラ１００は、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ等によって構成され、ＰＣ１０全体を制御する制御部として機能する。図示するように、コントローラ１００は、処理部１１０及びＰＣ１０が３Ｄプリンタ２０を制御するための機能を提供する３Ｄプリンタドライバ１２０を含む。

処理部１１０は、入力される３Ｄデータのスライスデータを生成する図８に示す処理等を行う。まず、図８に示すステップＳ０１では、例えば、ネットワーク等を介してＰＣ１０に３次元データの例である３Ｄデータが入力される。このように、３Ｄデータが入力されると、処理部１１０は、３Ｄデータを取得できる。なお、操作部７０に対してユーザが操作を行うと、操作によって指定されたファイルパスのデータを処理部１１０が取得してもよい。

処理部１１０は、入力される３Ｄデータから図８に示す処理等によってスライスデータを生成する。次に、処理部１１０は、入力される３Ｄデータによって造形される立体物の周囲の空間を解析する。この解析の結果、立体物の造形において、鉛直下方が基盤に接しておらず空間になっているため、支持が必要な部分を支持するための支持部材が必要となる場合がある。そのため、処理部１１０は、支持部材を示すデータを生成して、元々の３Ｄデータに追加する。このような処理部１１０を実現するためのソフトウェア・プログラムが用いられる。

３Ｄプリンタドライバ１２０は、ＰＣ１０から３Ｄプリンタ２０を動作させるためのソフトウェア・モジュールであり、一般的な３Ｄプリンタのドライバソフトウェアと同様の機能を有する。例えば、３Ｄプリンタドライバ１２０は、一般的な紙のプリンタにおけるプリンタドライバの機能に準じており、入力される３Ｄデータに基づいて３Ｄプリンタ２０を動作させるためのスライスデータ等を生成して、制御用のデータと一緒に３Ｄプリンタ２０に送信する。

＜まとめ＞
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る情報処理装置及び３Ｄプリンタシステムでは、

・検出部は、第１ポリゴンから、第２ポリゴンを検出する。そして、検出部は、検出された第２ポリゴンから垂線を降ろして、第３ポリゴンを検出する。
・生成部は、第３ポリゴンが複数のポリゴンである場合には、底面が１つのポリゴンとなるように分割して第２多面体を生成する。

このように、本発明に係る実施形態では、ＰＣは、出力部によってサポート材データを出力することができる。そして、サポート材データに基づいて、サポート材を生成する位置及び量等が把握できる。また、サポート材データからスライスデータを生成することができる。スライスデータを使うと、以下のように、３Ｄプリンタによって、造形物を製造することができる。

図１３は、本発明の一実施形態に係るスライスデータに基づく製造の一例を示す概略図である。例えば、図１３（Ａ）に示すような造形物ＰＲＤを製造する場合を例に説明する。このような造形物ＰＲＤを製造するには、例えば、図１３（Ｂ）に示すような位置にサポート材４を製造する必要がある。そこで、ＰＣが図８に示す全体処理を行うと、ＰＣは、各スライス面においてサポート材を製造するためのスライスデータを生成することができる。

例えば、図示するように、第１スライス面ＳＬＰ１、第２スライス面ＳＬＰ２、第３スライス面ＳＬＰ３及び第４スライス面ＳＬＰ４を例にすると、第１スライス面ＳＬＰ１のスライスデータは、図１３（Ｃ）のようなデータとなる。同様に、第２スライス面ＳＬＰ２のスライスデータは、図１３（Ｄ）のようなデータとなる。さらに、第３スライス面ＳＬＰ３のスライスデータは、図１３（Ｅ）のようなデータとなる。また、第４スライス面ＳＬＰ４のスライスデータは、図１３（Ｆ）のようなデータとなる。このように生成された各スライスデータに基づいて、３Ｄプリンタがサポート材４を製造すると、図１３（Ｂ）に示すように、製造において構成点を支えるサポート材４を製造することができる。

そして、造形物ＰＲＤを製造するためのスライスデータが生成されると、造形物用と、サポート材用のそれぞれのスライスデータを用いて、ＰＣは、造形物を製造することができる。

スライス面において、サポート材を製造する点か否かを判断するには、例えば、幾何計算等による方法が考えられる。しかし、３次元データは、隙間又はポリゴンがない点があり、３次元データが閉空間でない場合がある。すなわち、非多様体又は干渉等が３次元データに存在する場合がある。このような場合において、幾何計算等を用いる方法では、計算が停止してしまい、スライスデータを生成できない場合がある。

一方で、本実施形態のように、幾何計算等とは別の方法によってスライスデータを生成すると、非多様体又は干渉等があっても、スライスデータの生成において、計算が中断されず、ＰＣは、スライスデータを生成することができる。

また、造形物の形状が複雑になるほど、ポリゴンは、多くなる場合が多い。本実施形態のような方法であると、形状が複雑となってポリゴンが多くなっても、ＰＣは、高速に処理を行うことができる。

なお、本発明に係る各処理の全部又は一部は、アセンブラ等の低水準言語、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、Ｊａｖａ（登録商標）又はオブジェクト指向言語等の高水準言語等で記述されるコンピュータに情報処理方法を実行させるためのプログラムによって実現されてもよい。すなわち、プログラムは、情報処理装置又は１以上の情報処理装置を含む情報処理システム等のコンピュータに各処理を実行させるためのコンピュータプログラムである。

また、プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記憶して頒布することができる。なお、記録媒体は、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、フレキシブルディスク、ブルーレイディスク等の光ディスク、ＳＤ（登録商標）カード又はＭＯ等である。さらに、プログラムは、電気通信回線を通じて頒布することができる。

さらに、情報処理システムは、ネットワーク等によって相互に接続される２以上の情報処理装置を有し、各種処理の全部又は一部を複数の情報処理装置が分散、並列、又は冗長してそれぞれ処理を行ってもよい。

以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。

１ ３Ｄプリンタシステム
１０ ＰＣ
２０ ３Ｄプリンタ
ＬＤ 積層方向
ＰＲＤ 造形物
４ サポート材

特開２０１５−９４９５号公報

Claims (10)

1. 造形物を３次元に製造する際に、前記造形物を支持するサポート材を示すサポート材データを生成する情報処理装置であって、
   前記造形物を複数の第１ポリゴンで示す３次元データを入力する入力部と、
   前記複数の第１ポリゴンのうち、表面が下向きとなる第２ポリゴンから、垂線を降ろした位置にある第３ポリゴンを検出する検出部と、
   前記第３ポリゴンが複数のポリゴンで構成される場合、前記第２ポリゴンと前記第３ポリゴンの間に生成される第１多面体を分割して第２多面体とする生成部と、
   前記第２多面体を示す前記サポート材データを出力する出力部と
   を備える情報処理装置。
2. 前記検出部が前記第２ポリゴンと判定する角度を設定する請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記生成部は、前記第２多面体の底面が三角形になるように分割する請求項１又は２に記載の情報処理装置。
4. 前記第３ポリゴンは、表面が上向きとなるポリゴンである請求項１乃至３のいずれか１項に記載の情報処理装置。
5. 前記第３ポリゴンが複数検出されると、前記複数の第３ポリゴンのうち、最も上に位置するポリゴンが選ばれる請求項４に記載の情報処理装置。
6. 前記造形物が接地する床面を表面が上向きとなるポリゴンとする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の情報処理装置。
7. 前記サポート材データが、前記造形物の断面を示すようにスライスされると、前記サポート材を製造するのに用いられるスライスデータが生成される請求項１乃至６のいずれか１項に記載の情報処理装置。
8. 造形物を３次元に製造する際に、前記造形物を支持するサポート材を示すサポート材データを生成する１以上の情報処理装置と、前記情報処理装置に接続される３Ｄプリンタとを有する３Ｄプリンタシステムであって、
   前記造形物を複数の第１ポリゴンで示す３次元データを入力する入力部と、
   前記複数の第１ポリゴンのうち、表面が下向きとなる第２ポリゴンから、垂線を降ろした位置にある第３ポリゴンを検出する検出部と、
   前記第３ポリゴンが複数のポリゴンで構成される場合、前記第２ポリゴンと前記第３ポリゴンの間に生成される第１多面体を分割して第２多面体とする生成部と、
   前記第２多面体を示す前記サポート材データを出力する出力部と
   を備える３Ｄプリンタシステム。
9. 造形物を３次元に製造する際に、前記造形物を支持するサポート材を示すサポート材データを生成する情報処理装置が行う情報処理方法であって、
   前記情報処理装置が、前記造形物を複数の第１ポリゴンで示す３次元データを入力する入力手順と、
   前記情報処理装置が、前記複数の第１ポリゴンのうち、表面が下向きとなる第２ポリゴンから、垂線を降ろした位置にある第３ポリゴンを検出する検出手順と、
   前記情報処理装置が、前記第３ポリゴンが複数のポリゴンで構成される場合、前記第２ポリゴンと前記第３ポリゴンの間に生成される第１多面体を分割して第２多面体とする生成手順と、
   前記情報処理装置が、前記第２多面体を示す前記サポート材データを出力する出力手順と
   を含む情報処理方法。
10. 造形物を３次元に製造する際に、前記造形物を支持するサポート材を示すサポート材データを生成するコンピュータに情報処理方法を実行させるためのプログラムであって、
    前記コンピュータが、前記造形物を複数の第１ポリゴンで示す３次元データを入力する入力手順と、
    前記コンピュータが、前記複数の第１ポリゴンのうち、表面が下向きとなる第２ポリゴンから、垂線を降ろした位置にある第３ポリゴンを検出する検出手順と、
    前記コンピュータが、前記第３ポリゴンが複数のポリゴンで構成される場合、前記第２ポリゴンと前記第３ポリゴンの間に生成される第１多面体を分割して第２多面体とする生成手順と、
    前記コンピュータが、前記第２多面体を示す前記サポート材データを出力する出力手順と
    を実行させるためのプログラム。

Images