JPH11184902A - 3次元グラフィックス処理で生成した造形対象物の3次元描画データに基づきラピッドプロトタイピング装置で造形物を製造する方法、およびラピッドプロトタイピング装置 - Google Patents

3次元グラフィックス処理で生成した造形対象物の3次元描画データに基づきラピッドプロトタイピング装置で造形物を製造する方法、およびラピッドプロトタイピング装置

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JPH11184902A
JPH11184902A JP9351533A JP35153397A JPH11184902A JP H11184902 A JPH11184902 A JP H11184902A JP 9351533 A JP9351533 A JP 9351533A JP 35153397 A JP35153397 A JP 35153397A JP H11184902 A JPH11184902 A JP H11184902A
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JP
Japan
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data
modeling
rapid prototyping
cross
model
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JP9351533A
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Noriaki Miyata
典昭 宮田
Katsutoshi Tateno
勝利 立野
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WORLD MOKKU KK
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WORLD MOKKU KK
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アニメキャラクターなどの複雑な形状の造形
物をRP装置でもって製造可能とすべくモデリングデー
タを得る。 【解決手段】 3次元グラフィックス処理により造形対
象物をモデル化して得られた3次元描画データに基づ
き、所定の変換処理でもって造形対象物における所定の
一方向に沿って適宜微細な間隔をもった互いに平行な多
数の断面輪郭データに変換し、これら断面輪郭データに
従ってラピッドプロトタイピング装置で造形物を作成す
る。変換処理では、3次元描画データをDXF形式デー
タに変換し、このDXF形式データを断面輪郭データと
してSTL形式データに変換する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ラピッドプロト
タイピング装置で造形物を製造するためのコンピュータ
によるモデル化技術に関する。
【0002】
【従来の技術】3次元CADを利用して自動車などの各
種部品を設計する技術がある。すなわち3次元CAD
は、物を造るための設計データを生成するためのコンピ
ュータ技術である。生成された設計データに基づきラピ
ッドプロトタイピング装置(以下、RP装置)で造形品
を造り出す。このRP装置は、よく知られたものであっ
てABSなどの熱可塑性樹脂を熱溶融して吐出すること
で造形品を製造する。このほかRP装置における造形手
法は切削加工や光造形などがある。この造形品は、大量
生産品の製造用金型を造るためのマスターモデルであっ
たり、試作品だったりする。
【0003】ところで、図1に示すようなアニメキャラ
クターを模したグッズなどの造形品を造るときが問題で
ある。このような造形品は、各部位で曲率変化が激しい
ため、各部位の形状変化が定常なもの、例えば水道管な
どを設計するときのようにNCデータを入力すればモデ
ル化できるものではない。キャラクターグッズをディス
プレイ上で描画していくといった操作入力を行うしかモ
デル化できないのである。ところが、3次元CADは、
精密な設計データを作り出すことを主目的としているた
め、キャラクターグッズをディスプレイ上で描画してモ
デル化するには、膨大なデータの計算量が必要となり、
現実的には取り扱うことが困難である。
【0004】一方、「コンピュータアニメーション」や
「バーチャルリアリティ」という言葉に代表されるコン
ピュータグラフィックスの技術(以下、CG技術)があ
る。このCG技術は、エンターティメントとともに発展
してきたものであり、3次元CADのように設計データ
を得るのが目的ではなく、ディスプレイやスクリーンに
おいて微細な部分まで表現豊かに映し出することを目的
としている。形状が複雑で色彩豊かなものをリアルに表
現できる。したがって、アニメキャラクターなど複雑な
形状の造形品をモデル化してディスプレイ上で描画する
ことに向いている。
【0005】また描画のための操作入力性も優れてお
り、ディスプレイを見ながら比較的簡単な操作で効率よ
くモデリングできる。このため、表示されたモデルを見
ながらマウスなどを操作することで簡単に修正すること
ができ、所望とするモデルまで極めて効率よく仕上げる
ことができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、CG技
術でもって形状の複雑な造形品をディスプレイ上でモデ
ル化するところまではできたものの、そのモデルデータ
は描画用のデータであって設計データではない。このた
め現実には、この描画データをRP装置では取り扱うこ
とができない。したがって、結局のところRP装置で
は、アニメキャラクターなどの複雑な形状の造形品を作
成することができない。すなわち、熟練の作業者によっ
て一つ一つ手作りするのが実状であり、多大な時間がか
かる。加えて、仕上がり具合は熟練作業者の腕一つ次第
であって出来具合にばらつきが生じたり、もし大きな修
正箇所が生じれば再度初めから作り直すといった二度手
間を強いられることもあった。加えて、部分的に異なる
だけの似たようなもの同士も一つずつ作らざるを得ず、
これが生産性向上の阻害要因となっていた。
【0007】この発明はこのような課題を鑑みてなされ
た。その目的は、アニメキャラクターなどの複雑な形状
の造形物をRP装置でもって製造可能とすべく断面輪郭
データを得ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】そこでこの発明では、複
雑な形状の造形物を描画するにあたり、RP装置で取り
扱い易い設計データの作成に向いている3次元CADを
無理に利用するのではなく、もともとアニメキャラクタ
ーなどの描画用に開発されてきたCG技術でもって描画
データを作成し、これをRP装置で取り扱えるように工
夫するアプローチでもって課題の解決を図った。
【0009】すなわち前記目的を達成するためこの発明
の製造方法では、3次元グラフィックス処理により造形
対象物をモデル化して得られた3次元描画データに基づ
き、所定の変換処理でもって前記造形対象物における所
定の一方向に沿って適宜微細な間隔をもった互いに平行
な多数の断面輪郭データに変換し、これら断面輪郭デー
タに従ってラピッドプロトタイピング装置で造形物を作
成する。
【0010】前記変換処理では、前記3次元描画データ
をDXF形式データに変換し、このDXF形式データを
前記断面輪郭データとしてSTL形式データに変換する
ことが望ましい。
【0011】前記目的を達成するためこの発明のラピッ
ドプロトタイピング装置では、造形対象物における所定
の一方向に沿って適宜微細な間隔をもって生成された互
いに平行な多数の断面輪郭データに基づいて造形物を製
造するラピッドプロトタイピング装置であって、3次元
グラフィックス処理により造形対象物をモデル化して得
られた3次元描画データに基づいて所定の変換処理を行
って前記多数の断面輪郭データを生成する変換生成手段
を備える。
【0012】
【発明の実施の形態】====概 略==== この発明の製造方法は、図2に示すように、大きく分け
て3つの工程から構成される。まず、コンピュータ上で
グラフィカルにモデリングする第1工程、次に、第1工
程で得られたCGモデリングデータ(3次元描画デー
タ)をSTL形式データへ変換する第2工程、そして、
STL形式データに基づいてRP装置により造形物を作
成する工程である。ここでSTL形式データとは、よく
知られたデータ形式であってRP装置などの造形装置で
利用する造形対象物のサーフェイスデータである。
【0013】====第1工程:CGによるモデリング
==== ここでは、一般的なグラフィックワークステーション
(以下、GWS)を用いて造形対象物をモデル化する。
マウスやキーボードを操作して原形となるモデルを描画
する。描画された原形モデルはディスプレイ画面に映し
出される。映し出された原形モデルを見ながらマウスや
キーボードで修正していき、最終的なCGモデルを作成
する。このようなCGモデルの作成にあたっては一般的
によく知られた手法を用いる。
【0014】このとき、原形モデルが全くないゼロの状
態から最終モデルを作成する場合もあるし、ハードディ
スク装置やフロッピーディスクなどに予め記録しておい
た似たような原形モデルを活用する場合もある。この原
形モデルはもともと同一のGWSで作成しておいたもの
を流用する場合もあるし、全く別のGWSで作成してお
いたものを転用する場合もある。例えば、もともとテレ
ビゲームなど他の目的で開発された娯楽用ソフトの中か
ら必要なCGデータを取り出して使用する場合もある。
このとき、通信ネットワークを利用すれば遠隔地にある
CGデータをごく短時間で簡易に入手できる。
【0015】このように、もともと異なる用途で作成さ
れたCGデータの資産を造形物製造の分野に適用するこ
とでのその作業効率を飛躍的に向上させるとができる。
【0016】====第2工程:STL形式データへの
変換==== 適切な精度を有する形状で所望の造形物を作成するため
には、RP装置に対してSTL形式の設計データを入力
しなくてはならない。ところが一般的に、GWSではS
TL形式データを直接に生成して出力する機能は持たな
い。このためCGデータをSTL形式の設計データまで
変換する工夫が必要となる。
【0017】そこで発明者は、実際に手作りで造形品を
作成したきた経験やノウハウに基づき歳月をかけて数多
くの試行錯誤を重ねた結果、図3に示すような変換工程
を案出して実用化するに至った。
【0018】まず、GWSで得られた描画データを中間
フォーマットとしてDXF形式に変換する。このDXF
形式変換機能は通常のGWSのCGソフトに標準的に組
み込まれている。実際には、ファイルとして記録する際
にその形式を指定することで変換処理を行う。
【0019】このDXF形式データは、よく知られてい
るように、アスキー形式のテキストデータであってCA
Dの分野では事実上の標準的なデータである。テキスト
形式であるため汎用性が比較的高くデータ形式の変更が
簡易に行える。
【0020】次に、このDXF形式のデータをRP装置
で処理可能なSTL形式に変換する。DXF形式からS
TL形式への変換は所定の処理プログラムを実行するこ
とで行う。処理プログラムは専用に開発したものを用い
てもよいし、汎用のCGソフトに付帯した変換機能(記
録形式の指定)を利用する。
【0021】このような変換処理の際のパラメータ設定
は適宜行う。手作りで造形品を作成できる熟練作業者が
行えば適切なパラメータ設定が行え、極めて高品質なS
TL形式データを得ることができる。
【0022】なお、第1工程および第2工程を同一のG
WSで一括処理してもよいし、第1工程専用のGWSと
第2工程専用のコンピュータとを別個に設けて各工程を
順次行ってもよい。
【0023】<<<比較例>>> CGソフトで生成したCGモデリングデータからSTL
形式データに変換するに際し、中間フォーマットとして
DXF形式ではなくIGES形式に変換し、このIGE
S形式データを汎用のCGソフトでSTL形式に変換す
ることを試みた。
【0024】このIGES形式データは、よく知られて
いるように、バイナリデータであってCADの分野では
事実上の標準的なデータである。バイナリ形式であるた
めDXF形式と違ってデータ形式の変更を簡易には行え
ない。
【0025】その結果、IGES形式データから得られ
たSTL形式データをRP装置で使用してみたところ、
とても要求を満たす造形物を作り出すことができないこ
とが分かった。IGES形式データからSTL形式デー
タに変換するとRP装置で必要なデータが一部欠落して
いるようで所望の造形物が作成できない。その理由とし
ては、CGやCADの分野のソフトメーカ業界における
標準化の未熟さに帰着することになるかも知れないが、
IGES形式データとSTL形式データとでは変換処理
における整合性が悪いためと推測される。
【0026】====第3工程:RP装置による造形物
の作成==== ここで用いられるRP装置は、一般的なものでよくST
L形式データを受け付けて造形物を自動的に作成できれ
ばよい。すなわち、STL形式データに含まれる情報内
容は、造形対象物における重心を貫く中心線に沿った多
数の断面輪郭である。各断面輪郭データは、当該中心線
方向に沿って所定の微細な間隔をもって生成されてお
り、互いに平行なものとなっている。このようなSTL
形式データに基づいてABS樹脂を熱溶融してゆっくり
吐出しながら各断面輪郭を形作り、これらを鉛直方向に
積層した形態で造形物を作成する。このような熱溶融加
工のほか、よく知られた切削加工や光造形加工も採用で
きる。
【0027】====STL形式データへの変換機能を
有するRP装置==== RP装置側に第2工程のデータ変換機能を持たせてもよ
い。すなわち、第1工程でGWSにより得られたDXF
形式データを直接にRP装置が受け付けてSTL形式デ
ータに変換して造形する。このことで、前述した第2工
程作業の手間を省くことができ、自動化が一段と促進さ
れて作業効率をより向上させることができる。具体的な
構成としては、RP装置に内蔵した処理プロセッサにお
いて所定の変換プログラムをROMから読み出して動作
させることで変換処理を実行し、得られたSTL形式デ
ータを造形処理の動作プログラムに引き渡すようにす
る。この変換プログラムは周知のものを利用してもよい
し、専用に開発してもよい。
【0028】使用形態としては、GWSとRP装置とを
適宜な信号ケーブルで接続してDXF形式データをGW
SからRP装置へ送出する。さらに、GWS側でRP装
置を制御してもよい。すなわち、GWS側ででRP装置
の制御信号を生成して送出できるようにする。
【0029】
【発明の効果】アニメキャラクターなど形状の複雑な造
形物の作成作業において、熟練者の多大な時間をかけた
手作りに頼ってきた部分を自動化することができた。造
形物を手で直接生み出す代わりにGWSやRP装置を操
作するだけで済むようになり、作業効率および作業環境
が劇的に向上し、作業の手間や時間を飛躍的に短縮する
ことができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来および本発明に共通する造形対象物の概念
図である。
【図2】本発明における造形物を作成する工程図であ
る。
【図3】本発明の実施の形態における第2工程のデータ
変換フローを示すチャートである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 3次元グラフィックス処理により造形対
    象物をモデル化して得られた3次元描画データに基づ
    き、所定の変換処理でもって前記造形対象物における所
    定の一方向に沿って適宜微細な間隔をもった互いに平行
    な多数の断面輪郭データに変換し、これら断面輪郭デー
    タに従ってラピッドプロトタイピング装置で造形物を作
    成することを特徴とする造形物の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記変換処理では、前記3次元描画デー
    タをDXF形式データに変換し、このDXF形式データ
    を前記断面輪郭データとしてSTL形式データに変換す
    ることを特徴とする請求項1記載の造形物の製造方法。
  3. 【請求項3】 造形対象物における所定の一方向に沿っ
    て適宜微細な間隔をもって生成された互いに平行な多数
    の断面輪郭データに基づいて造形物を製造するラピッド
    プロトタイピング装置であって、3次元グラフィックス
    処理により造形対象物をモデル化して得られた3次元描
    画データに基づいて所定の変換処理を行って前記多数の
    断面輪郭データを生成する変換生成手段を備えたことを
    特徴とする。
JP9351533A 1997-12-19 1997-12-19 3次元グラフィックス処理で生成した造形対象物の3次元描画データに基づきラピッドプロトタイピング装置で造形物を製造する方法、およびラピッドプロトタイピング装置 Pending JPH11184902A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004106524A (ja) * 2002-08-28 2004-04-08 Sanyo Electric Co Ltd 立体物生成システム
JP2004164364A (ja) * 2002-11-14 2004-06-10 Nakamura Kazuo 感性形状を付与した造形物の創成システム及び創成方法
US8175734B2 (en) 2009-10-08 2012-05-08 3D M. T. P. Ltd. Methods and system for enabling printing three-dimensional object models
JP2015228071A (ja) * 2014-05-30 2015-12-17 Necフィールディング株式会社 データ出力装置、データ出力方法及び3次元物体製造システム
JP2018524650A (ja) * 2015-04-21 2018-08-30 ネステク ソシエテ アノニム 2次元画像から3次元の型を作製する方法

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