JPH0991332A - 断面データの作成および修正方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 断面形状の外形の線分をつないで作成したル
ープのねじれに起因する異常形状の発生を防止する断面
データの作成および修正方法と装置の提供。 【解決手段】 ループを作成する工程と、ループのねじ
れ判定を行いねじれがある場合にループを分割処理する
工程と、分割によってできたループが微小ループの場合
にそれを断面データから削除する工程と、からなる断面
データの作成および修正方法。断面データ作成手段と、
ねじれ判定分割処理実行手段と、微小ループ削除手段
と、からなる断面データ作成および修正装置。この方法
および装置は立体モデル造形方法および装置における断
面データ作成および修正装置に適用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は断面データ（２次元
データ）の作成および修正方法とその装置に関し、たと
えば立体モデル造形のためのＳＴＬ（ステレオリソグラ
フィー）の各スライス位置のおける断面データの作成お
よび修正などに適用される。

【０００２】

【従来の技術】従来、立体モデルの断面データに基づい
て各断面形状を造形し積層させることにより立体モデル
を造形する方法は知られている（たとえば、特開平３−
１３６８３４号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、３次元ＣＡＤ
などにより作成されたＳＴＬ（ステレオリソグラフィ
ー）データを任意のピッチでスライスし、断面の外形線
を抽出し、線分を順につないで閉じたループを作成した
時に、もとのＳＴＬデータの不備により１つの閉じたル
ープにねじれが生じて２つのループができる場合があ
る。ループのねじれを残したまま造形を実施した場合、
レーザー露光データの計算時にエラーを発生し、異常形
状の立体モデルを造形する原因となる。たとえば、図１
３は中実断面においてねじれにより不要な突起ａが形成
された場合を示しており、図１４は中空断面においてね
じれにより抜け（造形されない部分）ｂが形成された場
合を示している。本発明の目的は、ループのねじれに起
因する異常形状の発生を防止できる断面データ（２次元
画像データ）の作成およびその修正方法とその装置を提
供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明はつぎの通りである。 （１） 断面の外形線分を抽出し該線分をつないで閉じ
たループをもつ断面データを作成する工程と、前記ルー
プのねじれ判定を行いねじれがある場合にループの分割
処理を実行する工程と、分割によってできたループが微
小ループかを判定する工程と、微小ループを含む断面デ
ータを表示する工程と、微小ループの断面データからの
削除を実行する工程と、からなる断面データの作成およ
び修正方法。 （２） 断面データに基づき、モデルの断面部分を作成
して積層させることにより立体モデルを造形する立体モ
デル造形方法における断面データの作成および修正方法
であって、断面の外形線分を抽出し該線分をつないで閉
じたループをもつ断面データを作成する工程と、前記ル
ープのねじれ判定を行いねじれがある場合にループの分
割処理を実行する工程と、分割によってできたループが
微小ループかを判定する工程と、微小ループを含む断面
データを表示する工程と、微小ループの断面データから
の削除を実行する工程と、からなる断面データの作成お
よび修正方法。 （３） 断面の外形線分を抽出し線分をつないで閉じた
ループをもつ断面データを作成する断面データ作成手段
と、前記ループのねじれ判定を行うとともにねじれ有り
の場合にループの分割処理を実行するねじれ判定分割処
理実行手段と、ループの分割でできたループが微小ルー
プの場合に該微小ループを選択的に断面データから削除
する微小ループ削除手段と、からなる断面データの作成
および修正装置。

【０００５】上記（１）、（２）の方法および（３）の
装置では、ループにねじれがあるか否かを自動判定しね
じれがあれば分割処理を実行し、分割処理でできたルー
プが微小ループであればそれを断面データから削除する
ようにしたので、ねじれによるループの突起や抜けが無
くなる。したがって、修正された断面データで立体モデ
ルを造形しても、不必要な突起や抜けが形成されること
はない。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１〜図１２は本発明実施例の断
面データの作成および修正方法とその装置を示してい
る。この方法が立体モデル造形に用いられる場合は、Ｓ
ＴＬ（ステレオリソグラフィー）データを任意のピッチ
でスライスしたときの各スライス位置における断面デー
タの作成および修正方法として（断面データに基づき、
モデルの断面部分を作成して積層させることにより立体
モデルを造形する立体モデル造形方法における断面デー
タの作成および修正方法として）、適用される。ただ
し、立体モデル造形への適用に限るものでななく、広く
コンピュータによる図形処理方法、装置として適用でき
る。

【０００７】図１は本発明実施例の断面データの作成お
よび修正のフローを示している。そして、図１のステッ
プ１０１の断面データ作成は図２のフローに従って実行
され、図２のステップ２０３のループのねじれ判定およ
び分割処理実行は図３のフローに従って実行される。本
発明実施例の方法および装置は、概略、断面データ作成
工程および手段（ステップ１０１、２０１、２０２）
と、ねじれ判定およびループ分割処理実行工程および手
段（ステップ２０３、３０１〜３１１）と、微小ループ
判定工程および手段（ステップ２０５、２０６、２０
７）と、微小ループを含む断面データの表示工程および
手段（ステップ１０６、１０７）と、微小ループの削除
工程および手段（ステップ１０８、１０９）と、からな
る。

【０００８】図１の開始ステップで（立体モデルの場合
は各スライス位置毎に）、図１のルーチンに割り込まれ
る。そして、ステップ１０１で図２のルーチンを実行す
る。図２のルーチンでは、ステップ２０１で断面（２次
元画像）データの外形線の線分（直線の線分または曲線
の線分）を算出する。ついで、ステップ２０２で、ルー
プ化処理を実行する。ループ化処理は、外形の線分を順
につないでいき、最後の線分の終点を最初の線分の始点
と結んで閉じたループを形成することにより行う。

【０００９】ついで、ステップ２０３に進み、図３のル
ーチンを実行することにより、ループのねじれ判定およ
び分割処理を実行する。閉じた１ループに発生している
ねじれの検出はつぎのように行う。１つの閉じたループ
を構成する複数の線分に、任意の１つの線分を１として
順に昇順番号２、３、４、…を付しておく（図４参
照）。１つのループにおいてねじれを発生しているか否
かは、ループを構成する線分が隣り合っていない線分と
交点を共有するか否かで判定する。たとえば、図４にお
いて、番号１の線分を基準線分とした場合（ステップ３
０１）、線分１と隣り合わない比較対象線分３、４、
５、６、７、８（ステップ３０２）と順次干渉チェック
を実施する。線分１に対するチェックが終了すると、基
準を線分２に変更し、同様の処理を繰り返す。そして、
最終線分９の処理が終了する迄、上記処理を繰り返す。

【００１０】この場合、判定処理の効率を上げるため、
一般に知られているボックステスト（ステップ３０３）
を実施し、互いに干渉する可能性があると判定されたも
のに対し（ステップ３０４）、交点計算を実行する（ス
テップ３０５）。ボックステストは、図５に示すように
実施する。すなわち、干渉チェックを実施する２つの線
分のＸ、Ｙの最大、最小値を囲むボックスｃ、ｄを作成
する。２つのボックスｃ、ｄが全く干渉しない場合は、
その時に対象としている２つの線分Ｘ、Ｙは干渉しない
とし、それ以外は干渉している可能性があるとして、実
際に交差しているかどうかを判定するため、交点計算を
実施する。交点計算の結果、交点が存在する場合、交差
する２つの線分を分割し（ステップ３０７）、線分のつ
なぎかえを実行して（ステップ３０８）、新ループを設
定する（ステップ３０９）。

【００１１】ループの分割処理は、図６、図７に示すよ
うに行う。すなわち、図６に示されるループにおいては
線分３と線分５が交差することによりねじれが発生して
いると判定する。この２つの線分を、２つの線分の交点
ｅで２つの新しいループｆ、ｇに分割する。分割を実施
後、各々のループｆ、ｇの流れを図７に示すように切り
替える。すなわち、３ａ、３ｂのつながりを３ａ、５ｂ
に切り替え、５ａ、５ｂのつながりを５ａ、３ｂに切り
替える。この処理にて２つの新しい閉じたループｆ、ｇ
が設定される（ステップ３０９）。これを全線分に対し
て実行し（ステップ３１０、ステップ３１１）、分割処
理を終了する。

【００１２】図２のステップ２０３が終了すると、ステ
ップ２０４に進み、分割が実施されたか否かを判定し、
分割の実施があった場合は、ステップ２０５で分割され
たループのサイズを調べる。このループのサイズはその
ループを含む図５と同様のボックスを設定しそのボック
スの縦、横の辺の長さを調べることにより測定される。
そして、このボックスの縦、横の辺の長さのうち少なく
とも一方が所定値より小さい時、微小ループであると判
定し（ステップ２０６）、そのループの属性情報に微小
ループ情報を設定する（ステップ２０７）。これを全ル
ープに対して実行（ステップ２０８、ステップ２０９）
した後、図１のステップ１０２にリターンし、断面デー
タを出力する。ステップ１０３では、指示されている量
の断面データ作成が終了下かどうかをチェックし、終了
したならば、ステップ１０４に進む。

【００１３】ループの分割により発生した微小ループｇ
の削除を実行しようとする場合、削除対象が微小なた
め、この位置にその微小ループｇが存在するかを瞬時に
判断することが困難であるという問題がある。これに対
処するため、ステップ１０４で分割により微小ループｇ
が発生したことを確認すると、ステップ１０５に進み、
微小ループｇを含む断面位置情報を出力する。たとえ
ば、ループ分割実行時に設定される属性情報を参照し、
微小ループｇを特殊な色で表示するようにするととも
に、位置の確認を容易にするため、図８に示すように、
微小ループｇの先頭線分の始点（交点と同じ）を微小ル
ープｇの表示色と同色の丸印で囲む。

【００１４】この操作が終了するとステップ１０６へと
進んで微小ループｇの削除を実行する操作に移行する。
ステップ１０６で微小ループｇが出力されているか否か
を判定し、出力されていれば、ステップ１０７に進んで
画面に微小ループｇを含む断面データｆ、ｇを表示す
る。微小ループｇは他の部分ｆと色が変えられていると
ともに、その始点が丸印で囲まれているため、容易に微
小ループｇの存在がわかる。ステップ１０８で、微小ル
ープｇを削除するか否かを人が判断し、削除する場合は
ステップ１０９に進んで図９、図１１に示すように微小
ループｇの削除を実行し、その修正をデータに対して施
す。１つのループに微小ループが複数ある場合は全微小
ループに対してこの操作を実行して（ステップ１１
０）、終了ステップに進む。

【００１５】上記断面データの作成および修正方法で
は、ループのねじれを検出してループを２つの新しいル
ープにわけ、それを画面に表示し、微小ループを削除し
たい場合は削除を実行してデータを修正するようにした
ので、ループにＳＴＬデータの不備によりねじれが存在
しても、図１０、図１２に示すように、突起や抜けが生
成されることはない。しかも、ねじれの検出、ループの
分割、および選択された微小ループの削除はコンピュー
タ上で自動で行われる。

【００１６】上記実施例方法を立体モデルの造形に利用
する場合は、ＳＴＬデータの各スライス位置における断
面データの作成および修正方法として用い、全スライス
位置に適用し、修正されたデータに基づいて立体モデル
の造形（光造形、紙の積層造形）を行う。また、上記実
施例方法を実施する装置は、断面の外形線分を抽出し線
分をつないで閉じたループをもつ断面データ作成する断
面データ作成手段（ステップ１０１、２０１、２０２）
と、ループのねじれ判定を行うとともにねじれ有りの場
合にループの分割処理を実行するねじれ判定分割処理実
行手段（ステップ２０３、３０１〜３１１）と、ループ
の分割でできたループが微小ループの場合にこの微小ル
ープを選択的に断面データから削除する微小ループ削除
手段（ステップ１０８、１０９）からなるが、これらの
手段は、コンピュータのＲＡＭまたはハードディスクに
インストールされた手段からなる。本実施例の方法、装
置が光造形装置に用いられる場合は、造形されるモデル
の断面データを本実施例に基づいて修正し、修正された
データに基づき、各断面を光硬化樹脂にレーザ光を当て
て形成し、断面形状を積層させることによりモデルを作
成する。また、光造形装置に限らず、各断面形状に紙を
レーザ光で切断して積層させることもできる。

【００１７】

【発明の効果】請求項１、２の方法および請求項３の装
置の何れによっても、ループのねじれの自動検出、ルー
プの自動分割、および選択された微小ループの削除を行
うことができ、ループのねじれに起因する異常形状の発
生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例方法および装置の断面データ作成
および修正ルーチンのフローチャートである。

【図２】図１のステップ１０１の断面データ作成ルーチ
ンのフローチャートである。

【図３】図２のステップのループのねじれ判定および分
割処理実行ルーチンのフローチャートである。

【図４】ねじれのあるループの一例を示す図である。

【図５】図４のループにボックステストを適用した場合
の図である。

【図６】線分の交差点でのループの分割を示す図であ
る。

【図７】ループ分割における線分のつながりの切り替え
を示す図である。

【図８】微小ループの先頭線分の始点を丸印で囲んだ図
である。

【図９】ループから微小ループを除去した図である。

【図１０】微小ループを削除することにより正常に造形
された断面を示す、図９の場合に対応する図である。

【図１１】ループから微小ループを除去した図である。

【図１２】微小ループを削除することにより正常に造形
された断面を示す、図１１の場合に対応する図である。

【図１３】従来法で造形したモデルの、突起が形成され
ている場合の断面図である。

【図１４】従来法で造形したモデルの、抜けが形成され
ている場合の断面図である。

【符号の説明】

ｅ 交点 ｇ 微小ループ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 達保 神奈川県川崎市高津区坂戸３−２−１ か ながわサイエンスパーク 帝人製機株式会 社東京リサーチセンター内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面の外形線分を抽出し該線分をつない
   で閉じたループをもつ断面データを作成する工程と、 前記ループのねじれ判定を行いねじれがある場合にルー
   プの分割処理を実行する工程と、 分割によってできたループが微小ループかを判定する工
   程と、 微小ループを含む断面データを表示する工程と、 微小ループの断面データからの削除を実行する工程と、
   からなる断面データの作成および修正方法。
2. 【請求項２】 断面データに基づき、モデルの断面部分
   を作成して積層させることにより立体モデルを造形する
   立体モデル造形方法における断面データの作成および修
   正方法であって、 断面の外形線分を抽出し該線分をつないで閉じたループ
   をもつ断面データを作成する工程と、 前記ループのねじれ判定を行いねじれがある場合にルー
   プの分割処理を実行する工程と、 分割によってできたループが微小ループかを判定する工
   程と、 微小ループを含む断面データを表示する工程と、 微小ループの断面データからの削除を実行する工程と、
   からなる断面データの作成および修正方法。
3. 【請求項３】 断面の外形線分を抽出し線分をつないで
   閉じたループをもつ断面データを作成する断面データ作
   成手段と、 前記ループのねじれ判定を行うとともにねじれ有りの場
   合にループの分割処理を実行するねじれ判定分割処理実
   行手段と、 ループの分割でできたループが微小ループの場合に該微
   小ループを選択的に断面データから削除する微小ループ
   削除手段と、からなる断面データの作成および修正装
   置。