JP7094905B2 - 積層造形された物体の検査方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、積層造形された物体の検査方法及びシステムに関する。

複数の層の形成及び当該複数の層の積み重ねにより物体を造形する積層造形が知られる。積層造形は、切削のような他の方法に比べ、複雑な形状を有する物体を容易に造形することが可能である。造形された物体の寸法は、種々の方法により検査される。

特開２０１８－０４４８２４号公報 国際公開第２０１６／１３９７５６号

造形された物体の形状によって、当該物体の寸法を検査するためのコストや時間が増大することがある。

一つの実施形態に係る積層造形された物体の検査方法は、複数の層の形成及び当該複数の層の積み重ねにより物体を造形する積層造形が行われる間において、画像取得部が、形成された前記複数の層のうち二つ以上のそれぞれの、カメラによって撮影された二次元画像を取得することと、画像生成部が前記二次元画像に基づき前記物体の少なくとも一部の三次元画像を作成することと、画像出力部が前記三次元画像を出力することと、比較部が、前記積層造形に用いられた前記物体の設計情報に含まれる当該物体の少なくとも一部の三次元形状に係る情報と、前記三次元画像と、を比較して、前記三次元形状に係る情報と前記三次元画像との差異を出力することと、を備え、前記差異は、前記積層造形に用いられた前記物体の前記設計情報に含まれる当該物体の少なくとも一部の前記三次元形状の色に係る情報と、前記三次元画像の色と、の差異を含む。

図１は、第１の実施の形態に係る積層造形システムを概略的に示す例示的な断面図である。 図２は、第１の実施形態の三次元プリンタ及び測定装置の一部を概略的に示す例示的な斜視図である。 図３は、第１の実施形態の制御部の構成を機能的に示す例示的なブロック図である。 図４は、第１の実施形態の三次元画像の作成方法の一例を概略的に示す図である。 図５は、第１の実施形態の積層造形システムが物体を造形及び検査する手順の一例を概略的に示すフローチャートである。 図６は、第２の実施形態に係る積層造形システム及びコンピュータを概略的に示す例示的な断面図である。 図７は、第２の実施形態の制御部の構成を機能的に示す例示的なブロック図である。 図８は、第２の実施形態の積層造形システムが物体を造形する手順の一例を概略的に示すフローチャートである。 図９は、第２の実施形態のコンピュータが物体の寸法を検査する手順の一例を概略的に示すフローチャートである。

（第１の実施形態）
以下に、第１の実施形態について、図１乃至図５を参照して説明する。なお、本明細書においては基本的に、鉛直上方を上方向、鉛直下方を下方向と定義する。また、本明細書において、実施形態に係る構成要素及び当該要素の説明が、複数の表現で記載されることがある。構成要素及びその説明は、一例であり、本明細書の表現によって限定されない。構成要素は、本明細書におけるものとは異なる名称で特定され得る。また、構成要素は、本明細書の表現とは異なる表現によって説明され得る。

図１は、第１の実施の形態に係る積層造形システム１を概略的に示す例示的な断面図である。積層造形システム１は、システムの一例である。積層造形システム１は、三次元プリンタ２と、測定装置３と、出力装置４、制御部５とを有する。三次元プリンタ２は、積層造形部の一例である。なお、本実施形態では、システムの一例である積層造形システム１が積層造形部の一例である三次元プリンタ２を有するが、システムは、積層造形部が省略されても良い。

本実施形態の積層造形システム１は、例えば、測定装置３が設けられた三次元プリンタ２と、当該三次元プリンタ２に接続されるとともに出力装置４及び制御部５を含んだコンピュータと、を備えたシステムである。なお、積層造形システム１は、三次元プリンタ２、測定装置３、出力装置４、及び制御部５を備える一つの装置であっても良いし、別々の三次元プリンタ２、測定装置３、出力装置４、及び制御部５が互いに接続されたシステムであっても良い。

三次元プリンタ２は、積層造形（付加造形）により、三次元形状を有する物体１１を造形する。積層造形では、複数の層１１ａの形成及び層１１ａの積み重ねにより、物体１１が造形される。層１１ａは、層状に形成された、物体１１の一部分である。本実施形態では、積み重ねられた複数の層１１ａにより物体１１が形成される。しかし、物体１１が加工されることにより、最終的な物体１１の一部分と、積層造形が行われる間に形成される層１１ａとが異なることになっても良い。

本実施形態の三次元プリンタ２は、いわゆるパウダーベッド方式の三次元プリンタである。なお、三次元プリンタ２は、レーザデポジション方式のような、他の方式の三次元プリンタであっても良い。

三次元プリンタ２は、例えば、粉末状の材料１５が層状に供給された材料層１６を形成し、材料層１６を形成する材料１５を固化することで物体１１の層１１ａを形成する。材料層１６の形成と、材料１５の固化と、の繰り返しにより、物体１１が造形される。図１は、材料層１６を二点鎖線で区切って模式的に示す。物体１１は、例えば、ベースプレート１８の上に造形され、造形完了後にベースプレート１８から切り離される。

図１に示すように、パウダーベッド方式の三次元プリンタ２は、処理槽２１と、造形槽２２と、材料槽２３と、供給装置２４と、光学装置２５とを有する。なお、他の方式の三次元プリンタ２は、当該方式に対応した種々の部品及び装置を有する。

処理槽２１は、例えば、密封可能な箱状に形成される。処理槽２１の内部に、処理室２１ａが設けられる。処理室２１ａには、造形槽２２、材料槽２３、供給装置２４、及び光学装置２５が収容される。なお、造形槽２２、材料槽２３、供給装置２４、及び光学装置２５の少なくとも一部が、処理室２１ａの外にあっても良い。

処理槽２１の処理室２１ａに、供給口３１と、排出口３２とが設けられる。例えば、処理槽２１の外部に設けられたガス供給装置が、窒素及びアルゴンのような不活性ガスを、供給口３１から処理室２１ａに供給する。例えば、処理槽２１の外部に設けられたガス排出装置が、排出口３２から処理室２１ａの気体を排出する。

造形槽２２に、複数の材料層１６が順次形成される。言い換えると、複数の材料層１６は、造形槽２２で積み重ねられる。造形槽２２において、各材料層１６に、物体１１の層１１ａが形成される。造形槽２２は、載置台３５と、周壁３６と、昇降機３７とを有する。

図面に示されるように、本明細書において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸が定義される。Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは、互いに直交する。Ｘ軸は、造形槽２２の幅に沿う。Ｙ軸は、造形槽２２の奥行き（長さ）に沿う。Ｚ軸は、造形槽２２の高さに沿う。

載置台３５は、例えば、正方形の板材である。なお、載置台３５の形状はこれに限らず、矩形のような他の四角形（四辺形）、多角形、円、及び幾何学形状のような他の形状を呈する部材であっても良い。載置台３５は、上面３５ａを有する。上面３５ａは、四角形の略平坦な面である。

載置台３５の上面３５ａに、ベースプレート１８が載置される。ベースプレート１８は、例えば、物体１１と同じ材料によって作られた板材である。なお、ベースプレート１８はこれに限られない。

ベースプレート１８は、略平坦な造形面１８ａを有する。造形面１８ａは、材料１５が供給されて材料層１６が形成される、被供給面Ｓを形成し得る。なお、被供給面Ｓは、ベースプレート１８の造形面１８ａに限らず、例えば、載置台３５の上面３５ａによって形成されても良い。また、被供給面Ｓに材料層１６が形成されると、当該材料層１６が次の被供給面Ｓを形成する。このように、被供給面Ｓは、載置台３５及びベースプレート１８の上に順次形成される。

周壁３６は、Ｚ軸方向に延びる四角形の筒状に形成される。周壁３６の内側に、載置台３５が配置される。周壁３６は、四角形の枠状に形成されるとともに開放された上端３６ａを有する。

昇降機３７は、例えば、油圧昇降機である。昇降機３７は、周壁３６の内部で載置台３５をＺ軸方向（上下方向）に移動可能である。載置台３５が最も上方に移動した場合、載置台３５の上面３５ａと、周壁３６の上端３６ａとは、略同一平面を形成する。

被供給面Ｓは、周壁３６の上端３６ａから、例えば１０μｍ下方に配置される。被供給面Ｓに材料層１６が形成され、当該材料層１６が次の被供給面Ｓを形成すると、昇降機３７は載置台３５を１０μｍ降下させる。これにより、被供給面Ｓと周壁３６の上端３６ａとの間の距離は、１０μｍに保たれる。なお、被供給面Ｓと周壁３６の上端３６ａとの間の距離は、これに限られず、例えば任意に変更され得る。

材料槽２３は、造形槽２２に隣接して配置される。材料槽２３は、材料１５を収容する。材料槽２３が収容可能な材料１５の量は、造形槽２２に供給可能な材料１５の量と大よそ同じか、より多い。材料槽２３は、支持台４１と、周壁４２と、昇降機４３とを有する。

支持台４１は、例えば、正方形の板材である。支持台４１の形状及び大きさは、造形槽２２の載置台３５の形状及び大きさと大よそ等しい。なお、支持台４１の形状及び大きさはこれに限られない。支持台４１は、材料槽２３に収容された材料１５を支持する。

周壁４２は、Ｚ軸方向に延びるとともに、支持台４１を囲む四角形の筒状に形成される。材料槽２３の周壁４２は、例えば、造形槽２２の周壁３６と一体に形成される。周壁４２は、四角形の枠状に形成されるとともに開放された上端４２ａを有する。周壁４２の上端４２ａは、造形槽２２の周壁３６の上端３６ａに連続する。

昇降機４３は、例えば、油圧昇降機である。昇降機４３は、周壁４２の内部で支持台４１をＺ軸方向に移動可能である。昇降機４３が支持台４１を上昇させると、支持台４１に支持される材料１５の一部が、周壁４２の上端４２ａより上に押し上げられる。

供給装置２４は、ブレード４５を有する。ブレード４５は、材料槽２３の上に配置され、Ｙ軸に沿う方向に延びる。ブレード４５のＹ軸に沿う方向における長さは、載置台３５のＹ軸に沿う方向における長さと大よそ等しいか、より長い。ブレード４５は、Ｘ軸に沿って、材料槽２３の上から造形槽２２の上へ移動可能である。

材料槽２３の材料１５の一部が、周壁４２の上端４２ａより上に押し上げられると、ブレード４５は当該材料１５を造形槽２２に向かって押す。これにより、ブレード４５は、材料槽２３の材料１５を造形槽２２の被供給面Ｓに供給し、被供給面Ｓに材料層１６を形成する。

ブレード４５は、材料１５を被供給面Ｓに供給しながら、材料層１６の表面１６ａを均す。これにより、材料層１６が形成されると、材料層１６の表面１６ａが略平坦になる。材料層１６の表面１６ａは、造形槽２２の周壁３６の上端３６ａと略同一平面を形成する。このため、一つの材料層１６の厚さは、１０μｍとなる。なお、一つの材料層１６の厚さはこれに限られない。

供給装置２４は、ブレード４５に限らず、他の装置によって被供給面Ｓに材料層１６を形成しても良い。例えば、供給装置２４は、ブレード４５の代わりにローラによって材料１５を押し、材料層１６の表面１６ａを均しても良い。また、供給装置２４は、例えば、材料１５を吐出するヘッドや、材料１５を噴射するノズルによって材料層１６を形成しても良い。

光学装置２５は、発振素子を有しレーザ光Ｌを出射する光源、レーザ光Ｌを平行光に変換する変換レンズ、レーザ光Ｌを収束させる収束レンズ、及び、レーザ光Ｌの照射位置を移動させるガルバノスキャナのような、種々の部品を有する。図１は、レーザ光Ｌを二点鎖線で概略的に示す。レーザ光Ｌは、材料１５を溶融又は焼結可能である。光学装置２５は、レーザ光Ｌのパワー密度を変更可能である。

光学装置２５は、造形槽２２よりも上方に位置する。なお、光学装置２５は他の場所に配置されても良い。光学装置２５は、上記光源が出射したレーザ光Ｌを、上記変換レンズによって平行光に変換する。光学装置２５は、上記ガルバノスキャナによりレーザ光Ｌの反射方向を調整し、上記収束レンズによってレーザ光Ｌを収束させることで、レーザ光Ｌを材料層１６の表面１６ａの所望の位置に照射する。

光学装置２５は、レーザ光Ｌを材料層１６に照射することにより、材料層１６の材料１５を溶融又は結合する。これにより、光学装置２５は、材料層１６の表面１６ａを形成する材料層１６の、レーザ光Ｌが照射された部分を結合させ、物体１１の一部である層１１ａを形成する。

なお、三次元プリンタ２は、光学装置２５に限らず、他の装置によって材料層１６を結合させ、層１１ａを形成しても良い。例えば、三次元プリンタ２は、材料層１６に接着剤のような凝固剤を塗布することで、材料層１６の当該凝固剤が塗布された部分を結合させても良い。

以上の三次元プリンタ２は、供給装置２４によりＺ軸方向に材料層１６を積み重ね、各材料層１６に物体１１の層１１ａを形成する。このため、積層造形において、物体１１の層１１ａは、Ｘ－Ｙ平面に広がる略二次元形状に形成されるとともに、Ｚ軸方向に積み重ねられる。

測定装置３は、材料層１６に形成された層１１ａの二次元画像を生成する。測定装置３は、カメラ５１と、測距計５２とを有する。カメラ５１は、例えば、天然色の二次元画像を撮影可能なＣＣＤカメラである。なお、カメラ５１は、３Ｄカメラや、白黒の二次元画像を撮影可能な他のカメラであっても良い。測距計５２は、例えば、レーザスキャナである。

図２は、第１の実施形態の三次元プリンタ２及び測定装置３の一部を概略的に示す例示的な斜視図である。カメラ５１及び測距計５２は、造形槽２２の上方に配置される。言い換えると、カメラ５１及び測距計５２は、造形槽２２からＺ軸の正方向（Ｚ軸の矢印が示す方向、上方向）に離間した位置に配置される。

例えば、カメラ５１は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において造形槽２２の略中央に配置されるとともに、Ｚ軸方向において材料層１６の表面１６ａの全域を撮影可能な位置に配置される。また、例えば、測距計５２は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向においてカメラ５１から離間した位置に配置されるとともに、Ｚ軸方向において材料層１６の表面１６ａの全域を走査可能な位置に配置される。なお、カメラ５１及び測距計５２の位置は、この例に限られない。

カメラ５１は、層１１ａが形成されると、層１１ａを含む材料層１６の表面１６ａの二次元画像を撮影する。言い換えると、カメラ５１は、積層造形が行われる間において、形成された複数の層１１ａのそれぞれの二次元画像を撮影する。

測距計５２は、層１１ａが形成されると、レーザ光により材料層１６の表面１６ａを全面スキャンすることで層１１ａの形状を検出する。測定装置３は、測距計５２の検出結果により、層１１ａの二次元画像を生成することができる。言い換えると、測距計５２は、積層造形が行われる間において、形成された複数の層１１ａのそれぞれの二次元画像を取得することができる。なお、測距計５２が層１１ａの二次元画像を生成する代わりに、制御部５が、測距計５２の検出結果に基づいて二次元画像を生成しても良い。

カメラ５１及び測距計５２によりそれぞれ得られる層１１ａの二次元画像は、積層造形において層１１ａが積み重ねられるＺ軸方向に、当該層１１ａを見た画像である。言い換えると、層１１ａの二次元画像は、層１１ａを含む材料層１６が形成（印刷）される被供給面Ｓ（印刷面）と直交する方向に、層１１ａを見た画像である。層１１ａの二次元画像は、この例に限られない。

図１に示す本実施形態の出力装置４は、例えば、画像を表示するディスプレイである。出力装置４は、この例に限らず、例えば、画像を印刷可能なプリンタ、データファイルを記録媒体に記録可能な補助記憶装置、又はネットワーク経由でデータファイルを送信可能な通信装置のような、他の出力が可能な装置であっても良い。

本実施形態では、便宜的に、制御部５が、三次元プリンタ２、測定装置３、及び出力装置４を制御する。なお、三次元プリンタ２、測定装置３、及び出力装置４がそれぞれ個別の制御部を有しても良い。

制御部５は、例えば、ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３、及びストレージ６４のような種々の電子部品を有する。ストレージ６４は、ＨＤＤやＳＳＤのような情報を記憶、変更、削除可能な装置である。

図３は、第１の実施形態の制御部５の構成を機能的に示す例示的なブロック図である。制御部５は、例えば、ＣＰＵ６１がＲＯＭ６２又はストレージ６４に格納されたプログラムを読み出し実行することで、図３に示す各部を実現する。

図３に示すように、制御部５は、記憶部１０１と、造形制御部１０２と、撮像制御部１０３と、再構築部１０４と、画像出力部１０５と、比較部１０６と、強調部１０７と、評価部１０８と、停止指示部１０９とを備える。再構築部１０４は、画像生成部の一例である。強調部１０７は、区別部の一例である。なお、図３に示す各部は、あくまで制御部５の機能的構成の一例であり、制御部５の機能的構成は他の表現もされ得る。以下に説明する各部の機能は、特に記載が無い場合、例えば制御部５のＣＰＵ６１（プロセッサ）によって具体的に実現される。

記憶部１０１は、ＲＡＭ６３やストレージ６４に設けられる。記憶部１０１は、設計データ１１１、複数の層データ１１２、複数の二次元画像１１３、三次元画像１１４、差異データ１１５、及び評価データ１１６を含む、種々の情報を記憶する。設計データ１１１は、設計情報の一例である。差異データ１１５は、三次元形状と三次元画像との差異の一例である。評価データ１１６は、差異が第１の閾値を下回っているか否かの情報の一例である。

造形制御部１０２は、積層制御部１０２ａと、結合制御部１０２ｂとを有し、パウダーベッド方式の三次元プリンタ２における積層造形を制御する。なお、三次元プリンタ２が他の方式により積層造形を行う場合、造形制御部１０２は、他の構成を有しても良い。

積層制御部１０２ａは、造形槽２２、材料槽２３、及び供給装置２４を制御し、被供給面Ｓに材料層１６を形成させる。結合制御部１０２ｂは、光学装置２５を制御し、材料層１６の少なくとも一部を結合させ、当該材料層１６に層１１ａを形成させる。結合制御部１０２ｂは、物体１１の設計データ１１１から生成された複数の層データ１１２に基づき、光学装置２５に層１１ａを形成させる。

設計データ１１１は、例えば、物体１１の積層造形に用いられるＣＡＤ／ＣＡＭ用のデータファイルである。設計データ１１１は、物体１１の三次元形状１１１ａに係る情報を含む。本実施形態における三次元形状１１１ａは、物体１１の形状と、物体１１の各部の色と、に係る情報である。なお、設計データ１１１は、物体１１の寸法公差のデータや、物体１１の材料のデータのような種々の情報をさらに含んでも良い。

層データ１１２は、物体１１の層１１ａを含む材料層１６に係る情報である。本実施形態では、結合制御部１０２ｂが、物体１１の設計データ１１１に基づき、複数の層データ１１２を生成する。結合制御部１０２ｂは、生成された層データ１１２を記憶部１０１に記録する。

撮像制御部１０３は、測定装置３を制御し、形成された層１１ａの二次元画像１１３を取得する。例えば、撮像制御部１０３は、カメラ５１を制御し、カメラ５１が撮影した二次元画像１１３を取得する。撮像制御部１０３は、例えば、二次元画像１１３から、画像処理により、層１１ａを示す部分を抜き出し、材料１５を示す部分を消去する。さらに、撮像制御部１０３は、測距計５２を制御し、測距計５２の検出結果から二次元画像１１３を生成（取得）することが可能である。

撮像制御部１０３は、例えば、カメラ５１により取得した二次元画像１１３を、測距計５２の検出結果に基づき修正し、記憶部１０１に記憶させる。これにより、カメラ５１が撮影した二次元画像１１３の歪みが修正される。なお、撮像制御部１０３は、カメラ５１により取得した二次元画像１１３と、測距計５２により取得した二次元画像１１３とのいずれか一方を、二次元画像１１３として記憶部１０１に記憶させても良い。

上述のように、撮像制御部１０３は、積層造形が行われる間において、測定装置３から、形成された複数の層１１ａのそれぞれの二次元画像を取得する。測定装置３及び撮像制御部１０３は、画像取得部の一例である。

再構築部１０４は、複数の二次元画像１１３に基づき、物体１１の少なくとも一部の三次元画像１１４を作成する。再構築部１０４は、作成した三次元画像１１４を記憶部１０１に記憶させる。

図４は、第１の実施形態の三次元画像１１４の作成方法の一例を概略的に示す図である。図４に示すように、本実施形態において、再構築部１０４は、二次元画像１１３を積み重ねることで三次元画像１１４を作成する。

上述のように、測定装置３によって得られる層１１ａの二次元画像１１３は、積層造形において層１１ａが積み重ねられるＺ軸方向に、当該層１１ａを見た画像である。このため、複数の二次元画像１１３をＺ軸方向に積み重ねることで、実際の物体１１に近似する三次元画像１１４を作成することが可能である。

各層１１ａの二次元画像１１３が取得されている場合、再構築部１０４は、二次元画像１１３に実際の層１１ａの厚さと同一の厚さを持たせた層モデル１１３ａを生成する。再構築部１０４は、当該層モデル１１３ａをＺ軸方向に積み重ねることで、三次元画像１１４を作成する。

一方、所定の間隔で層１１ａの二次元画像１１３が取得されている場合、再構築部１０４は、例えば、二次元画像１１３に所定の間隔に対応する厚さを持たせた層モデル１１３ａを生成する。再構築部１０４は、当該層モデル１１３ａをＺ軸方向に積み重ねることで、三次元画像１１４を作成する。

図３に示す画像出力部１０５は、再構築部１０４が作成した三次元画像１１４を出力する。本実施形態では、画像出力部１０５は、三次元画像１１４のデータファイルを出力し、記憶部１０１に記憶させる。言い換えると、画像出力部１０５は、三次元画像１１４を記憶部１０１に保存する。

さらに、画像出力部１０５は、ディスプレイである出力装置４に、三次元画像１１４を表示させる。なお、画像出力部１０５は、プリンタである出力装置４に三次元画像１１４を二次元画像として印刷させても良いし、補助記憶装置である出力装置４によって記録媒体に三次元画像１１４のデータファイルを記録させても良いし、通信装置である出力装置４によって三次元画像１１４のデータファイルを送信しても良い。このように、本実施形態における画像出力部１０５が行う三次元画像１１４の出力は、種々の態様であって良い。

比較部１０６は、画像出力部１０５が記憶部１０１に記憶させた三次元画像１１４と、物体１１の設計データ１１１に含まれる当該物体１１の少なくとも一部の三次元形状１１１ａとを比較して、三次元形状１１１ａと三次元画像１１４との差異を出力する。本実施形態では、比較部１０６は、三次元形状１１１ａと三次元画像１１４との差異を示す差異データ１１５を出力し、記憶部１０１に記憶させる。

三次元形状１１１ａと三次元画像１１４との差異は、例えば、三次元形状１１１ａにおける基準点と所定の位置（座標）との二点間の距離と、三次元画像１１４における基準点と所定の位置（座標）との二点間の距離と、の差異として算出される。なお、三次元形状１１１ａと三次元画像１１４との差異は、この例に限られず、二つの三次元形状の間の差異を表すための種々の方法により算出されて良い。

三次元形状１１１ａ及び三次元画像１１４の基準点は、種々の方法で設定されることができる。例えば、積層造形において最初の層１１ａが形成されると、当該層１１ａの所定の位置（座標）が三次元画像１１４の基準点とされ、三次元形状１１１ａで当該所定の位置に対応する位置（座標）が、三次元形状１１１ａにおける基準点とされる。基準点として設定される位置は、例えば、画像認識技術における特徴点である。

三次元形状１１１ａ及び三次元画像１１４の基準点は、上記の例に限られない。例えば、結合制御部１０２ｂが、設計データ１１１の物体１１の中又は外に、基準点となる座標を追加しても良い。積層造形において、結合制御部１０２ｂは、当該座標に基づく部分を固化させて基準を作成する。三次元画像１１４に含まれることになる当該基準が、三次元画像１１４の基準点に設定され得る。

本実施形態の比較部１０６は、三次元形状１１１ａの色と三次元画像１１４の色との差異をさらに出力する。三次元形状１１１ａの色と三次元画像１１４の色との差異は、例えば、三次元画像１１４の各位置における色相、彩度、及び明度と、三次元形状１１１ａの各位置における色相、彩度、及び明度との差異として算出される。なお、三次元形状１１１ａの色と三次元画像１１４の色との差異は、この例に限られない。

強調部１０７は、記憶部１０１に記憶された三次元画像１１４及び差異データ１１５を読み出す。強調部１０７は、差異データ１１５に基づき、三次元形状１１１ａと異なる部分が他の部分と区別された三次元画像１１４を出力する。例えば、強調部１０７は、三次元形状１１１ａと異なる部分が、例えば赤色で強調表示される三次元画像１１４を、記憶部１０１に保存する。なお、強調部１０７は、この例に限られず、三次元形状１１１ａと異なる部分を、例えば、線で区切ったり、説明文を付けたりすることで、他の部分と区別させても良い。

強調部１０７は、三次元形状１１１ａと三次元画像１１４との差異が大きい部分を抽出し、当該部分が他の部分と区別された三次元画像１１４を出力しても良い。例えば、強調部１０７は、差異データ１１５と、予め設定された閾値とを比較し、当該閾値を上回る差異が生じた部分が、例えば赤色で強調表示される三次元画像１１４を出力しても良い。

強調表示された三次元画像１１４は、画像出力部１０５が出力した三次元画像１１４に上書きされても良いし、画像出力部１０５が出力した三次元画像１１４とは別に保存されても良い。また、三次元画像１１４のデータファイルは、例えば、ソフトウェアによって、画像出力部１０５に出力された三次元画像１１４と、強調部１０７によって強調表示された三次元画像１１４と、に切り替えて表示可能であっても良い。また、強調部１０７は、三次元形状１１１ａと異なる部分が、例えば赤色で強調表示される三次元画像１１４を出力装置４に表示させても良い。

評価部１０８は、差異データ１１５に基づき、評価データ１１６を出力する。例えば、評価部１０８は、差異データ１１５と、予め設定された閾値とを比較し、差異データ１１５が閾値を下回っていれば、造形された物体１１の品質を保証する評価データ１１６を出力し、記憶部１０１に記憶させる。評価部１０８が用いる閾値は、第１の閾値の一例であり、例えば設計データ１１１に含まれる物体１１の寸法公差である。

停止指示部１０９は、差異データ１１５に基づき、造形制御部１０２に積層造形を停止させる。例えば、停止指示部１０９は、差異データ１１５と、予め設定された閾値とを比較し、差異データ１１５が閾値を上回った場合、造形制御部１０２に積層造形を停止させる。停止指示部１０９が用いる閾値は、第２の閾値の一例であり、例えば設計データ１１１に含まれる物体１１の寸法公差である。評価部１０８が用いる閾値と停止指示部１０９が用いる閾値とは、同一であっても良いし、互いに異なって良い。

本実施形態の積層造形システム１は、例えば、中空の物体１１を造形可能である。中空の物体１１の内部形状は、実測することが難しい。また、例えば複数種類の材料１５により物体１１が作られることで、物体１１が複数の色を有することが可能である。本実施形態の積層造形システム１によれば、物体１１の内部形状や、物体１１の色を容易に検査することが可能である。

図５は、第１の実施形態の積層造形システム１が物体１１を造形及び検査する手順の一例を概略的に示すフローチャートである。以下、積層造形システム１が粉末状の材料１５から物体１１を造形するとともに、当該物体１１を検査する手順の一例について説明する。なお、積層造形システム１が物体１１を造形及び検査する方法は、以下に説明されるものに限らない。

まず、積層造形システム１の制御部５に、例えば外部のパーソナルコンピュータから、物体１１の設計データ１１１が入力される（Ｓ１０）。記憶部１０１に、入力された設計データ１１１が記憶される。なお、制御部５において設計データ１１１が作成されても良い。

次に、結合制御部１０２ｂは、設計データ１１１の三次元形状１１１ａを、複数の層に分割する（スライス）。結合制御部１０２ｂは、スライスされた三次元形状１１１ａを、例えば複数の点や直方体（ピクセル）の集まりに変換する（ラスタライズ、ピクセル化）。このように、結合制御部１０２ｂは、取得した物体１１の設計データ１１１から、複数の二次元形状の層１１ａのデータを生成する（Ｓ１１）。

次に、結合制御部１０２ｂは、上記複数の層１１ａのデータから、複数の材料層１６のデータである層データ１１２を生成する（Ｓ１２）。層データ１１２は、上記複数の層１１ａのデータと同様に、複数のピクセルの集まりである。層データ１１２は、材料１５が結合されて層１１ａを形成する部分と、材料１５が粉末状のまま残される部分と、の情報をそれぞれ含む。結合制御部１０２ｂは、生成された層データ１１２を記憶部１０１に記録する。

次に、積層制御部１０２ａは、材料槽２３及び供給装置２４を制御し、造形槽２２の被供給面Ｓに材料層１６を形成させる（Ｓ１３）。ベースプレート１８が被供給面Ｓを形成する場合、材料層１６は、ベースプレート１８の被供給面Ｓに形成される。材料層１６が被供給面Ｓを形成する場合、積層制御部１０２ａによって新たに形成される材料層１６は、被供給面Ｓを形成する材料層１６に積み重ねられる。

次に、結合制御部１０２ｂは、光学装置２５を制御し、材料層１６の少なくとも一部を結合させ、物体１１の層１１ａを形成させる（Ｓ１４）。さらに、例えば、層１１ａの表面が、ミーリングによって整形されても良い。

結合制御部１０２ｂは、層データ１１２に基づいて光学装置２５に層１１ａを形成させる。ただし、層データ１１２における層１１ａの形状と、光学装置２５が形成した層１１ａとの間に形状誤差が生じる場合がある。

次に、撮像制御部１０３は、測定装置３を制御し、形成された層１１ａの二次元画像１１３を取得させる（Ｓ１５）。撮像制御部１０３は、測定装置３のカメラ５１及び測距計５２によって、層１１ａの二次元画像１１３を取得する。撮像制御部１０３は、二次元画像１１３を記憶部１０１に記憶させる。

次に、再構築部１０４は、三次元画像１１４の作成を行う（Ｓ１６）。再構築部１０４は、記憶部１０１から二次元画像１１３を取得し、当該二次元画像１１３から層モデル１１３ａを生成する。再構築部１０４は、層モデル１１３ａを厚さ方向（Ｚ軸方向）に積み重ねる。積み重ねられた層モデル１１３ａは、既に形成され且つ積み重ねられた複数の層１１ａに近似する三次元画像１１４を形成する。すなわち、再構築部１０４は、複数の二次元画像１１３から、物体１１の少なくとも一部の三次元画像１１４を作成する。

次に、画像出力部１０５は、三次元画像１１４を出力する（Ｓ１７）。画像出力部１０５は、再構築部１０４が作成した三次元画像１１４のデータファイルを出力し、記憶部１０１に記憶させる。

次に、比較部１０６は、三次元画像１１４と、設計データ１１１の三次元形状１１１ａとを比較する（Ｓ１８）。比較部１０６は、三次元画像１１４と三次元形状１１１ａとの差異データ１１５を出力し、記憶部１０１に記憶させる。

次に、停止指示部１０９は、差異データ１１５が許容範囲内にあるか否かを判断する（Ｓ１９）。停止指示部１０９は、差異データ１１５と閾値とを比較することで、差異データ１１５が当該閾値を下回っているか否かを判断する。

差異データ１１５が閾値を上回っている場合（Ｓ１９：Ｎｏ）、停止指示部１０９は、造形制御部１０２に以降の積層造形を停止させるとともに、アラームを発する（Ｓ２０）。積層造形が停止されると、例えば、積層造形システム１のユーザは、当該アラームに応じて、より精度の高い物体１１が得られるよう、三次元プリンタ２の設定を変更できる。また、三次元プリンタ２は、光学装置２５のレーザ光Ｌによって層１１ａの一部を蒸発させたり、フライス加工によって層１１ａの一部を切削したりすることで、層１１ａの形状を修正しても良い。さらに、三次元プリンタ２は、少なくとも一つの材料層１６を削り、積層造形をやり直しても良い。

停止指示部１０９は、差異データ１１５が閾値を下回っていると判断すると（Ｓ１９：Ｙｅｓ）、全ての材料層１６の形成が完了したか否かを判断する（Ｓ２１）。全ての材料層１６の形成が完了していない場合（Ｓ２１：Ｎｏ）、積層制御部１０２ａは、造形槽２２、材料槽２３、及び供給装置２４を制御し、材料層１６を再度形成させる（Ｓ１３）。三次元プリンタ２は、材料層１６の形成、層１１ａの形成、二次元画像１１３の取得、三次元画像１１４の作成、三次元画像１１４の出力、三次元形状１１１ａと三次元画像１１４との比較、及び差異データ１１５の評価（Ｓ１３～Ｓ１９）を繰り返すことで、物体１１を造形する。全ての材料層１６の形成が完了した場合（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、三次元プリンタ２は、物体１１の積層造形を終了する。

最後の層１１ａの二次元画像１１３を含む三次元画像１１４が作成されると、完成品としての物体１１を表す三次元画像１１４が得られる。各層１１ａに形状誤差が無ければ、当該三次元画像１１４は、設計データ１１１の三次元形状１１１ａに一致又は近似する。

造形された物体１１は、粉末状の材料１５から取り出され、ベースプレート１８から切り離される。積層造形システム１のユーザは、処理槽２１の処理室２１ａから、物体１１を取り出すことができる。

次に、強調部１０７は、差異データ１１５に基づき、三次元画像１１４における三次元形状１１１ａと異なる部分を強調表示させる（Ｓ２２）。なお、強調部１０７は、差異データ１１５に基づき、三次元形状１１１ａと異なる部分の強調度合に強弱を設けても良い。例えば、強調部１０７は、差異が大きい部分をより赤色に近い色で表示し、差異が小さい部分をより元の色に近い色で表示しても良い。

次に、三次元画像１１４が出力される（Ｓ２３）。例えば、強調部１０７が、三次元形状１１１ａと異なる部分が強調表示された三次元画像１１４のデータファイルを出力し、記憶部１０１に記憶させる。

次に、評価部１０８は、差異データ１１５が品質保証範囲内にあるか否かを判断する（Ｓ２４）。評価部１０８は、差異データ１１５と閾値とを比較することで、差異データ１１５が当該閾値を下回っているか否かを判断する。なお、評価部１０８の閾値と停止指示部１０９の閾値とが同一である場合、評価部１０８による比較は省略されても良い。

評価部１０８は、差異データ１１５が閾値を下回っていると判断すると（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、造形された物体１１の品質を保証する評価データ１１６を出力し、記憶部１０１に記憶させる（Ｓ２５）。

積層造形システム１のユーザは、記憶部１０１に記憶された三次元画像１１４と、差異データ１１５と、評価データ１１６とを得ることができる。積層造形システム１のユーザは、物体１１の納入先に対して、三次元画像１１４と、差異データ１１５と、評価データ１１６とを、物体１１の製造検査データとして提供することができる。

物体１１の納入先は、物体１１が設計データ１１１の通りに造形されたことを、三次元画像１１４と、差異データ１１５と、評価データ１１６とに基づき検査することができる。例えば、ソフトウェア上で三次元画像１１４の寸法を検査することで、実測すること無しに造形された物体１１の寸法を検査することが可能である。さらに、評価データ１１６を確認することで、造形された物体１１の寸法の誤差が公差の範囲内であるか否かを確認することが可能である。すなわち、三次元画像１１４と、差異データ１１５と、評価データ１１６とは、造形された物体１１の品質保証に用いられ得る。

評価部１０８は、差異データ１１５が閾値を上回っていると判断すると（Ｓ２４：Ｎｏ）、評価データ１１６の出力を許可せずに省略する。なお、評価部１０８は、差異データ１１５が閾値を上回っていることを示す評価データ１１６を出力し、記憶部１０１に記憶させても良い。

層１１ａが形成され、三次元画像１１４が作成される際に、当該三次元画像１１４に含まれる二次元画像１１３は、削除されても良い。この場合、新たに形成された層１１ａの二次元画像１１３と、既に作成された三次元画像１１４とが積み重ねられることで、新たな三次元画像１１４が作成される。これにより、記憶部１０１における二次元画像１１３のデータ量の増大が抑制される。

三次元画像１１４は、物体１１の全てを表すソリッドデータに限らず、物体１１の表面を表すサーフェスデータや、物体１１を線により示すワイヤフレームデータであっても良い。これにより、三次元画像１１４のデータ量の増大が抑制される。

さらに、例えば、三次元画像１１４は、中空の物体１１の内面のみを示すサーフェスデータ又はワイヤフレームデータであっても良い。これにより、三次元画像１１４のデータ量の増大が抑制される。この場合、実測が困難な中空の物体１１の内面の寸法を、三次元画像１１４、差異データ１１５、及び評価データ１１６により検査することが可能となる。一方、物体１１の外面は、内面に比べて容易に実測可能である。

また、以上の説明においては、層１１ａが形成される毎に、三次元画像１１４が作成され、三次元画像１１４と三次元形状１１１ａとが比較された。しかし、複数の層１１ａが形成される毎に、又は全ての層１１ａが形成された後に、三次元画像１１４が作成され、三次元画像１１４と三次元形状１１１ａとが比較されても良い。

以上説明された第１の実施形態に係る積層造形システム１では、積層造形が行われる間において、形成された複数の層１１ａのうち二つ以上のそれぞれの二次元画像１１３が取得される。そして、物体１１の少なくとも一部の三次元画像１１４が、当該二次元画像１１３に基づき作成され、出力される。三次元画像１１４が出力されることで、当該三次元画像１１４を物体１１の設計データ１１１と比較したり、三次元画像１１４で表される物体１１の寸法をコンピュータのプログラムにより算出したりするような、種々の方法で、物体１１を破壊すること無く、物体１１の寸法を検査することが可能となる。従って、物体１１を実測すること無く、物体１１の寸法を容易に検査することが可能となり、物体１１の歩留まりが向上する。

二次元画像１１３は、積層造形において複数の層１１ａが積み重ねられるＺ軸方向に、層１１ａを見た画像である。このため、積層造形が行われる間において形成された層１１ａの二次元画像１１３は、物体１１の断面を表す。当該二次元画像１１３に基づき作成された三次元画像１１４は、物体１１の外観のみならず内部形状を示し得る。従って、物体１１の内部形状を実測すること無く、当該三次元画像１１４に基づき物体１１の寸法を容易に検査することが可能となり、物体１１の歩留まりが向上する。

本実施形態では、積層造形が行われる間において、形成された層１１ａの二次元画像１１３が取得される。これにより、完成した物体１１からＸ線のような電磁的手段により断面の画像を得る方法と比べ、物体１１の大きさ及び材料にかかわらず、短時間で、安く、明りょうな二次元画像１１３を得ることができる。従って、物体１１の寸法検査において、精度が向上するとともに、コストが低減される。

三次元画像１１４を作成する際に、二次元画像１１３を積み重ねることで三次元画像１１４が作成される。これにより、物体１１の三次元画像１１４を容易に作成することが可能となる。

物体１１の設計データ１１１の三次元形状１１１ａと、三次元画像１１４と、を比較して、三次元形状１１１ａと三次元画像１１４との差異データ１１５が出力される。これにより、出力された差異データ１１５から、造形された物体１１の寸法の精度を容易に知得することが可能となる。

二次元画像１１３は、カメラ５１により撮影される。さらに、設計データ１１１の三次元形状１１１ａの色と、三次元画像１１４の色と、の差異データ１１５が出力される。これにより、Ｘ線のような電磁的手段により物体１１を検査する場合と異なり、造形された物体１１の色を容易に検査することが可能となる。

差異データ１１５に基づき、三次元形状１１１ａと異なる部分が他の部分と区別された三次元画像１１４が出力される。これにより、出力された三次元画像１１４から、造形された物体１１の寸法の精度を容易に知得することが可能となる。

評価部１０８は、差異データ１１５が閾値を下回っているか否かの評価データ１１６を出力する。これにより、物体１１が設計データ１１１の通りに造形されたか否かを容易に判別でき、造形された物体１１の寸法の精度を容易に知得することができる。例えば、差異データ１１５が閾値を下回っている旨の情報は、造形された物体１１の品質を保証するための情報として利用され得る。

停止指示部１０９は、三次元形状１１１ａと三次元画像１１４との差異データ１１５が閾値を上回った場合、積層造形を停止させる。これにより、設計データ１１１との差異が大きい物体１１の積層造形に時間及びコストが費やされ続けることが抑制される。

積層造形システム１は、積層造形によって物体１１を造形する三次元プリンタ２を備える。これにより、三次元プリンタ２が造形した物体１１の寸法を容易に検査することが可能となる。

（第２の実施形態）
以下に、第２の実施形態について、図６乃至図９を参照して説明する。なお、以下の実施形態の説明において、既に説明された構成要素と同様の機能を持つ構成要素は、当該既述の構成要素と同じ符号が付され、さらに説明が省略される場合がある。また、同じ符号が付された複数の構成要素は、全ての機能及び性質が共通するとは限らず、各実施形態に応じた異なる機能及び性質を有していても良い。

図６は、第２の実施形態に係る積層造形システム１及びコンピュータ８０を概略的に示す例示的な断面図である。積層造形システム１は、第１の実施形態と同様に構成される。コンピュータ８０は、例えば、パーソナルコンピュータのような種々のコンピュータである。

コンピュータ８０は、例えば、物体１１の納入先に設けられる。なお、コンピュータ８０は、この例に限られず、積層造形システム１のユーザにより用いられても良い。コンピュータ８０は、出力装置８１と、制御部８２とを有する。コンピュータ８０は、例えば、入力装置のような他の装置をさらに有しても良い。

出力装置８１は、例えば、画像を表示するディスプレイである。制御部８２は、例えば、ＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３、及びストレージ９４のような種々の電子部品を有する。

コンピュータ８０は、例えば、通信回線９５によりネットワーク経由で積層造形システム１に接続される。なお、コンピュータ８０は、積層造形システム１から切り離されて独立していても良い。

図７は、第２の実施形態の制御部５，８２の構成を機能的に示す例示的なブロック図である。第１の実施形態と同じく、制御部５は、例えば、ＣＰＵ６１がＲＯＭ６２又はストレージ６４に格納されたプログラムを読み出し実行することで、図７に示す各部を実現する。

図７に示すように、第２の実施形態の制御部５において、第１の実施形態の強調部１０７及び評価部１０８が省略される。なお、第２の実施形態の制御部５は、強調部１０７及び評価部１０８を備えても良い。

第２の実施形態の制御部５は、通信制御部１２１をさらに有する。通信制御部１２１は、例えば、積層造形システム１とコンピュータ８０との間の通信のような、通信回線９５を介した通信を制御する。

コンピュータ８０の制御部８２は、記憶部２０１と、通信制御部２０２と、比較部２０３と、強調部２０４と、評価部２０５とを備える。制御部８２は、例えば、ＣＰＵ９１がＲＯＭ９２又はストレージ９４に格納されたプログラムを読み出し実行することで、図７に示す各部を実現する。

記憶部２０１は、ＲＡＭ９３やストレージ９４に設けられる。記憶部２０１は、設計データ１１１、三次元画像１１４、差異データ１１５、及び評価データ１１６を含む、種々の情報を記憶する。

積層造形システム１は、例えば、当該積層造形システム１のユーザが納入先から受領した設計データ１１１に基づき、物体１１を造形する。このため、積層造形システム１の記憶部１０１に記憶された設計データ１１１と同一の設計データ１１１が、コンピュータ８０の記憶部２０１に記憶されている。

通信制御部２０２は、例えば、積層造形システム１とコンピュータ８０との間の通信のような、通信回線９５を介した通信を制御する。コンピュータ８０は、通信制御部２０２により、積層造形システム１から三次元画像１１４を受信することができる。

比較部２０３は、記憶部２０１に記憶された三次元画像１１４と、物体１１の設計データ１１１に含まれる当該物体１１の少なくとも一部の三次元形状１１１ａとを比較して、三次元形状１１１ａと三次元画像１１４との差異を出力する。また、比較部１０６は、三次元形状１１１ａの色と三次元画像１１４の色との差異をさらに出力する。比較部２０３は、三次元形状１１１ａと三次元画像１１４との差異を示す差異データ１１５を出力し、記憶部２０１に記憶させる。

強調部２０４は、記憶部２０１に記憶された三次元画像１１４及び差異データ１１５を読み出す。強調部２０４は、差異データ１１５に基づき、三次元形状１１１ａと異なる部分が他の部分と区別された三次元画像１１４のデータファイルを出力し、記憶部２０１に記憶させる。

評価部２０５は、差異データ１１５に基づき、評価データ１１６を出力する。例えば、評価部２０５は、差異データ１１５と、予め設定された閾値とを比較し、差異データ１１５が閾値を下回っていれば、造形された物体１１の品質を保証する評価データ１１６を出力し、記憶部２０１に記憶させる。評価部２０５が用いる閾値は、例えば設計データ１１１に含まれる寸法公差である。

図８は、第２の実施形態の積層造形システム１が物体１１を造形する手順の一例を概略的に示すフローチャートである。図８に示すように、第２の実施形態の積層造形システム１は、第１の実施形態と同じ手順（Ｓ１０～Ｓ２１）によって、物体１１を造形する。

積層造形システム１は、物体１１を造形するとともに、三次元画像１１４のデータファイルを出力し、記憶部１０１に記憶させる。例えば、積層造形システム１は、物体１１の納入先に、通信制御部１２１により通信回線９５を介して、三次元画像１１４のデータファイルを送信する。なお、積層造形システム１のユーザは、この例に限らず、例えば、三次元画像１１４のデータファイルが記録されたＤＶＤのような記録媒体を納入先に渡しても良いし、納入先がアクセス可能なサーバに三次元画像１１４のデータファイルを保存しても良い。

図９は、第２の実施形態のコンピュータ８０が物体１１の寸法を検査する手順の一例を概略的に示すフローチャートである。以下、コンピュータ８０が物体１１を検査する手順の一例について説明する。なお、コンピュータ８０が物体１１を検査する方法は、以下に説明されるものに限らない。

まず、コンピュータ８０の制御部８２に、三次元画像１１４が入力される（Ｓ１００）。制御部８２は、例えば、通信制御部２０２により通信回線９５を介して、積層造形システム１から三次元画像１１４を取得する。なお、制御部８２は、この例に限らず、ＤＶＤのような記録媒体から三次元画像１１４を取得しても良いし、通信制御部２０２により通信回線９５を介して、サーバから三次元画像１１４を取得しても良い。

次に、比較部２０３は、三次元画像１１４と、設計データ１１１の三次元形状１１１ａとを比較する（Ｓ１０１）。比較部２０３は、三次元画像１１４と三次元形状１１１ａとの差異データ１１５を出力し、記憶部２０１に記憶させる。

次に、強調部２０４は、差異データ１１５に基づき、三次元画像１１４における三次元形状１１１ａと異なる部分を強調表示させる（Ｓ１０２）。なお、強調部２０４は、差異データ１１５に基づき、三次元形状１１１ａと異なる部分の強調度合に強弱を設けても良い。

次に、三次元画像１１４が出力される（Ｓ１０３）。例えば、強調部２０４が、三次元形状１１１ａと異なる部分が強調表示された三次元画像１１４のデータファイルを出力し、記憶部２０１に記憶させる。さらに、強調部２０４は、三次元画像１１４を出力装置８１に表示させても良い。

次に、評価部２０５は、差異データ１１５が品質保証範囲内にあるか否かを判断する（Ｓ１０４）。評価部２０５は、差異データ１１５と閾値とを比較することで、差異データ１１５が当該閾値を下回っているか否かを判断する。

評価部２０５は、差異データ１１５が閾値を下回っていると判断すると（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、造形された物体１１の品質を保証する評価データ１１６を出力し、記憶部２０１に記憶させる（Ｓ１０５）。

物体１１の納入先は、積層造形システム１から入手した三次元画像１１４と、記憶部２０１に記憶された差異データ１１５及び評価データ１１６とを得ることができる。納入先は、物体１１が設計データ１１１の通りに造形されたことを、三次元画像１１４と、差異データ１１５と、評価データ１１６とに基づき検査することができる。すなわち、積層造形システム１が出力した三次元画像１１４は、造形された物体１１の品質保証に用いられ得る。

評価部２０５は、差異データ１１５が閾値を上回っていると判断すると（Ｓ１０４：Ｎｏ）、評価データ１１６の出力を許可せずに省略する。なお、評価部２０５は、差異データ１１５が閾値を上回っていることを示す評価データ１１６を出力し、記憶部２０１に記憶させても良い。

以上説明された第２の実施形態のように、積層造形システム１が三次元画像１１４を出力することで、積層造形システム１から独立したコンピュータ８０が物体１１を容易に検査することができる。すなわち、物体１１の寸法の検査は、積層造形システム１によって行われても良いし、納入先のコンピュータ８０によって行われても良い。

以上説明された少なくとも一つの実施形態によれば、積層造形が行われる間において、形成された複数の層のうち二つ以上のそれぞれの二次元画像が取得される。そして、物体の少なくとも一部の三次元画像が、当該二次元画像に基づき作成され、出力される。三次元画像が出力されることで、当該三次元画像を物体の設計情報と比較したり、三次元画像で表される物体の寸法をコンピュータのプログラムにより算出したりするような、種々の方法で物体の寸法を検査することが可能となる。従って、物体を実測することなく、物体の寸法を容易に検査することが可能となり、物体の歩留まりが向上する。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、出願当初の特許請求の範囲の内容を付記する。
［１］
複数の層の形成及び当該複数の層の積み重ねにより物体を造形する積層造形が行われる間において、形成された前記複数の層のうち二つ以上のそれぞれの二次元画像を取得することと、
前記二次元画像に基づき前記物体の少なくとも一部の三次元画像を作成することと、
前記三次元画像を出力することと、
を具備する、積層造形された物体の検査方法。
［２］
前記二次元画像は、前記積層造形において前記複数の層が積み重ねられる方向に、前記層を見た画像である、［１］の積層造形された物体の検査方法。
［３］
前記三次元画像を作成する際に、前記二次元画像を積み重ねることで前記三次元画像が作成される、［１］又は［２］の積層造形された物体の検査方法。
［４］
前記積層造形に用いられた前記物体の設計情報に含まれる当該物体の少なくとも一部の三次元形状と、前記三次元画像と、を比較して、前記三次元形状と前記三次元画像との差異を出力すること、をさらに具備する、［１］乃至［３］のいずれか一つの積層造形された物体の検査方法。
［５］
前記二次元画像を取得する際に、カメラにより、形成された前記複数の層のうち二つ以上のそれぞれの前記二次元画像を撮影し、
前記差異を出力する際に、前記三次元形状の色と前記三次元画像の色との差異をさらに出力する、
［４］の積層造形された物体の検査方法。
［６］
前記差異に基づき、前記三次元形状と異なる部分が他の部分と区別された前記三次元画像を出力すること、をさらに具備する［４］又は［５］の積層造形された物体の検査方法。
［７］
前記差異と第１の閾値とを比較して、前記差異が前記第１の閾値を下回っているか否かの情報を出力すること、をさらに具備する［４］乃至［６］のいずれか一つの積層造形された物体の検査方法。
［８］
前記差異と第２の閾値とを比較して、前記差異が前記第２の閾値を上回った場合、前記積層造形を停止すること、をさらに具備する［４］乃至［７］のいずれか一つの積層造形された物体の検査方法。
［９］
複数の層の形成及び当該複数の層の積み重ねにより物体を造形する積層造形が行われる間において、形成された前記複数の層のうち二つ以上のそれぞれの二次元画像を取得する画像取得部と、
前記二次元画像に基づき前記物体の少なくとも一部の三次元画像を作成する画像生成部と、
前記三次元画像を出力する画像出力部と、
を具備するシステム。
［１０］
前記二次元画像は、前記積層造形において前記複数の層が積み重ねられる方向に、前記層を見た画像である、［９］のシステム。
［１１］
前記画像生成部は、前記二次元画像を積み重ねることで前記三次元画像を作成する、［９］又は［１０］のシステム。
［１２］
前記積層造形に用いられた前記物体の設計情報に含まれる当該物体の少なくとも一部の三次元形状と、前記三次元画像と、を比較して、前記三次元形状と前記三次元画像との差異を出力する比較部、をさらに具備する、［９］乃至［１１］のいずれか一つのシステム。
［１３］
前記画像取得部は、形成された前記複数の層のうち二つ以上のそれぞれの前記二次元画像を撮影するカメラを有し、
前記比較部は、前記三次元形状の色と前記三次元画像の色との差異をさらに出力する、
［１２］のシステム。
［１４］
前記差異に基づき、前記三次元形状と異なる部分が他の部分と区別された前記三次元画像を出力する区別部、をさらに具備する［１２］又は［１３］のシステム。
［１５］
前記差異と第１の閾値とを比較して、前記差異が前記第１の閾値を下回っているか否かの情報を出力する評価部、をさらに具備する［１２］乃至［１４］のいずれか一つのシステム。
［１６］
前記差異と第２の閾値とを比較して、前記差異が前記第２の閾値を上回った場合、前記積層造形を停止する停止指示部と、をさらに具備する［１２］乃至［１５］のいずれか一つのシステム。
［１７］
前記積層造形によって前記物体を造形する積層造形部、をさらに具備する［９］乃至［１６］のいずれか一つのシステム。

１…積層造形システム、２…三次元プリンタ、３…測定装置、５…制御部、１１…物体、１１ａ…層、１５…材料、５１…カメラ、１０３…撮像制御部、１０４…再構築部、１０５…画像出力部、１０６…比較部、１０７…強調部、１０８…評価部、１０９…停止指示部、１１１…設計データ、１１１ａ…三次元形状、１１３…二次元画像、１１４…三次元画像、１１５…差異データ、１１６…評価データ。

Claims (15)

1. 複数の層の形成及び当該複数の層の積み重ねにより物体を造形する積層造形が行われる間において、画像取得部が、形成された前記複数の層のうち二つ以上のそれぞれの、カメラによって撮影された二次元画像を取得することと、
   画像生成部が前記二次元画像に基づき前記物体の少なくとも一部の三次元画像を作成することと、
   画像出力部が前記三次元画像を出力することと、
   比較部が、前記積層造形に用いられた前記物体の設計情報に含まれる当該物体の少なくとも一部の三次元形状に係る情報と、前記三次元画像と、を比較して、前記三次元形状に係る情報と前記三次元画像との差異を出力することと、
   を具備し、
   前記差異は、前記積層造形に用いられた前記物体の前記設計情報に含まれる当該物体の少なくとも一部の前記三次元形状の色に係る情報と、前記三次元画像の色と、の差異を含む、
   積層造形された物体の検査方法。
2. 前記比較部は、前記積層造形に用いられた前記物体の前記設計情報に含まれる当該物体の少なくとも一部の前記三次元形状の色相、彩度、及び明度の少なくともいずれかに係る情報と、前記三次元画像の色相、彩度、及び明度の少なくともいずれかと、を比較して、前記三次元形状の色に係る情報と前記三次元画像の色との差異を出力する、請求項１の積層造形された物体の検査方法。
3. 前記二次元画像は、前記積層造形において前記複数の層が積み重ねられる方向に、前記層を見た画像である、請求項１又は請求項２の積層造形された物体の検査方法。
4. 前記三次元画像を作成する際に、前記二次元画像を積み重ねることで前記三次元画像が作成される、請求項１乃至請求項３のいずれか一つの積層造形された物体の検査方法。
5. 区別部が、前記差異に基づき、前記三次元形状に係る情報と異なる部分が他の部分と区別された前記三次元画像を出力すること、をさらに具備する請求項１乃至請求項４のいずれか一つの積層造形された物体の検査方法。
6. 評価部が、前記差異と第１の閾値とを比較して、前記差異が前記第１の閾値を下回っているか否かの情報を出力すること、をさらに具備する請求項１乃至請求項５のいずれか一つの積層造形された物体の検査方法。
7. 停止指示部が、前記差異と第２の閾値とを比較して、前記差異が前記第２の閾値を上回った場合、前記積層造形を停止すること、をさらに具備する請求項１乃至請求項６のいずれか一つの積層造形された物体の検査方法。
8. 複数の層の形成及び当該複数の層の積み重ねにより物体を造形する積層造形が行われる間において、形成された前記複数の層のうち二つ以上のそれぞれの二次元画像を取得する画像取得部と、
   前記二次元画像に基づき前記物体の少なくとも一部の三次元画像を作成する画像生成部と、
   前記三次元画像を出力する画像出力部と、
   前記積層造形に用いられた前記物体の設計情報に含まれる当該物体の少なくとも一部の三次元形状に係る情報と、前記三次元画像と、を比較して、前記三次元形状に係る情報と前記三次元画像との差異を出力する比較部と、
   を具備し、
   前記画像取得部は、形成された前記複数の層のうち二つ以上のそれぞれの前記二次元画像を撮影するカメラを有し、
   前記比較部は、前記積層造形に用いられた前記物体の前記設計情報に含まれる当該物体の少なくとも一部の前記三次元形状の色に係る情報と、前記三次元画像の色と、を比較して、前記差異を出力する、
   システム。
9. 前記比較部は、前記積層造形に用いられた前記物体の前記設計情報に含まれる当該物体の少なくとも一部の前記三次元形状の色相、彩度、及び明度の少なくともいずれかに係る情報と、前記三次元画像の色相、彩度、及び明度の少なくともいずれかと、を比較して、前記差異を出力する、請求項８のシステム。
10. 前記二次元画像は、前記積層造形において前記複数の層が積み重ねられる方向に、前記層を見た画像である、請求項８又は請求項９のシステム。
11. 前記画像生成部は、前記二次元画像を積み重ねることで前記三次元画像を作成する、請求項８乃至請求項１０のいずれか一つのシステム。
12. 前記差異に基づき、前記三次元形状に係る情報と異なる部分が他の部分と区別された前記三次元画像を出力する区別部、をさらに具備する請求項８乃至請求項１１のいずれか一つのシステム。
13. 前記差異と第１の閾値とを比較して、前記差異が前記第１の閾値を下回っているか否かの情報を出力する評価部、をさらに具備する請求項８乃至請求項１２のいずれか一つのシステム。
14. 前記差異と第２の閾値とを比較して、前記差異が前記第２の閾値を上回った場合、前記積層造形を停止する停止指示部と、をさらに具備する請求項８乃至請求項１３のいずれか一つのシステム。
15. 前記積層造形によって前記物体を造形する積層造形部、をさらに具備する請求項８乃至請求項１４のいずれか一つのシステム。

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