WO2016121120A1 - ３次元造形システム、情報処理装置、３次元造形モデル配置方法および３次元造形モデル配置プログラム - Google Patents

３次元造形システム、情報処理装置、３次元造形モデル配置方法および３次元造形モデル配置プログラム Download PDF

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WO2016121120A1
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dimensional
model
modeling
arrangement
models
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PCT/JP2015/052762
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裕機人 杉浦
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技術研究組合次世代３Ｄ積層造形技術総合開発機構
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    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
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    • G—PHYSICS
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    • H04N1/40—Picture signal circuits
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the present invention relates to a technique for arranging a three-dimensional modeling model.
  • Non-Patent Document 1 describes a problem of filling a two-dimensional plane using a NF (Next-fit Algorithm) method and a BLF (Bottom-Left-Fill) method by approximating a figure with a set of squares. Techniques for solving are disclosed. Patent Document 1 discloses a technique for combining and arranging a plurality of three-dimensional modeling models themselves on a workspace in a three-dimensional printer.
  • NF Next-fit Algorithm
  • BLF Bottom-Left-Fill
  • An object of the present invention is to provide a technique for solving the above-described problems.
  • an information processing apparatus provides: Grid generation means for generating a three-dimensional grid by dividing a three-dimensional virtual area by a predetermined size unit; Conversion means for converting a plurality of 3D modeling models into a collective model of the 3D grid including each 3D modeling model; Moving means for moving the collective model relatively so as not to overlap each other; When the arrangement of the collective model satisfies a predetermined condition, an arrangement determining unit that sets the arrangement of the collective model as an arrangement of the plurality of three-dimensional modeling models; Is provided.
  • a 3D modeling model arrangement method includes: A grid generation step of generating a three-dimensional grid by dividing a three-dimensional virtual area by a predetermined size unit; Converting a plurality of three-dimensional modeling models into a collective model of the three-dimensional grid including each three-dimensional modeling model; A moving step of moving the collective model relatively so as not to overlap each other; When the arrangement of the collective model satisfies a predetermined condition, an arrangement determining step that sets the arrangement of the collective model as the arrangement of the plurality of three-dimensional modeling models; including.
  • a three-dimensional modeling model arrangement program includes: A grid generation step of generating a three-dimensional grid by dividing a three-dimensional virtual area by a predetermined size unit; Converting a plurality of three-dimensional modeling models into a collective model of the three-dimensional grid including each three-dimensional modeling model; A moving step of moving the collective model relatively so as not to overlap each other; When the arrangement of the collective model satisfies a predetermined condition, an arrangement determining step that sets the arrangement of the collective model as the arrangement of the plurality of three-dimensional modeling models; Is executed on the computer.
  • a three-dimensional modeling system includes: Model generation means for generating a three-dimensional modeling model from data representing the three-dimensional structure; Model placement means for placing a plurality of the three-dimensional modeling models in a three-dimensional virtual area corresponding to a modeling area for modeling the three-dimensional structure, According to the arrangement result of the plurality of three-dimensional modeling models by the model arrangement unit, a layered modeling unit that models the plurality of three-dimensional models in the modeling area;
  • the model placement means includes: Grid generation means for generating a three-dimensional grid by dividing the three-dimensional virtual area by a predetermined size unit; Conversion means for converting a plurality of the three-dimensional modeling models into an aggregate model of the three-dimensional grid including each three-dimensional modeling model; Moving means for moving the collective model relatively so as not to overlap each other; When the arrangement of the collective model satisfies a predetermined condition, an arrangement determining unit that sets the arrangement of the collective model as an arrangement of the plurality of three-dimensional modeling
  • a plurality of three-dimensional modeling models can be efficiently combined and arranged by a simple process.
  • the information processing apparatus 100 is an apparatus that arranges a three-dimensional modeling model.
  • the information processing apparatus 100 includes a grid generation unit 101, a conversion unit 102, a movement unit 103, and an arrangement determination unit 104.
  • the grid generation unit 101 generates a three-dimensional grid by dividing a three-dimensional virtual area by a predetermined size unit.
  • the conversion unit 102 converts a plurality of three-dimensional modeling models into a three-dimensional grid collective model including each three-dimensional modeling model.
  • the moving unit 103 moves the collective models relatively so as not to overlap each other.
  • the arrangement determination unit 104 sets the arrangement of the collective model as the arrangement of a plurality of three-dimensional modeling models when the arrangement of the collective model satisfies a predetermined condition.
  • the three-dimensional modeling model arrangement according to this embodiment is converted into a collective model having a cube of a predetermined size as a grid, and the collective models are moved so as not to overlap each other. Generate a combined arrangement of 3D modeling models.
  • FIG. 2 is a diagram showing an operation outline of the three-dimensional modeling model arrangement 200 according to the present embodiment.
  • FIG. 2 shows a process for searching for an appropriate arrangement from two three-dimensional modeling models of a desk and a chair.
  • the appropriate arrangement is an arrangement that efficiently realizes the layered modeling, for example, the layered direction (Z direction) is short, and the space between the three-dimensional model is small and densely modeled. What can be done. With such an appropriate arrangement, the molding time can be shortened with a small number of laminated materials.
  • an N ⁇ N ⁇ N grid aggregate 210 for preparing a three-dimensional modeling model as a set of three-dimensional grids is prepared.
  • Each grid is a cube of a predetermined size.
  • the predetermined size is a size that can include the constituent parts of the three-dimensional modeling model and can maintain the distance from the constituent parts of the other three-dimensional modeling model at a distance greater than that required for additive manufacturing.
  • the desk 201 and the chair 202 are converted into a desk collective model 211 and a chair collective model 212, respectively, so that the cubic grid includes a three-dimensional modeling model.
  • the desk collective model 211 and the chair collective model 212 are initially arranged in a virtual area of additive manufacturing. Thereafter, the collective models 211 and 212 are subjected to a relative movement process according to a predetermined algorithm, on condition that the stacking direction (Z direction) is short, the space between the three-dimensional modeling models is small, and can be densely modeled.
  • the final arrangement 220 is determined.
  • the 3D modeling model data of the desk 201 and the chair 202 included in the collective models 211 and 212 of the final arrangement 220 is supplied to the 3D modeling apparatus, and the desk 221 and the chair 222 are simultaneously layered.
  • the desk 221 and the chair 222 can be densely modeled with a short stacking direction (Z direction) and a small space, so that the modeling time is shortened with a small number of laminated materials.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a functional configuration of the three-dimensional modeling system 300 according to the present embodiment.
  • the 3D modeling system 300 generates a 3D model based on data including the information processing apparatus 310 for arranging the 3D modeling model according to the present embodiment and the arrangement of the 3D modeling model from the information processing apparatus 310.
  • a three-dimensional modeling apparatus 320 that performs layered modeling.
  • the three-dimensional modeling system 300 includes a model generation device that generates a three-dimensional modeling model from data of a three-dimensional modeled object. Such a model generation device may be included in the information processing device 310.
  • the information processing apparatus 310 may be a general-purpose computer such as a PC (personal computer).
  • the information processing apparatus 310 includes a communication control unit 311, a 3D modeling model arrangement unit 312, a display unit 313, an operation unit 314, a 3D modeling file 315, and a 3D modeling model acquisition unit 316.
  • the 3D modeling model acquisition unit 316 serves as a 3D modeling model generation unit.
  • the communication control unit 311 controls communication with the 3D modeling apparatus 320 or the model generation apparatus which is an external device.
  • the 3D modeling model placement unit 312 uses the data stored in the 3D modeling file 315 in accordance with an input or operation by the operator from the operation unit 314 in accordance with the operation instruction displayed on the display unit 313. Is placed in the virtual area of additive manufacturing.
  • the display unit 313 notifies the status of the information processing apparatus 310 and requests the operator to input parameters necessary for arranging the three-dimensional modeling model.
  • the operation unit 314 includes a keyboard, a pointing device, a touch panel, and the like, and accepts an input and an operation instruction from an operator according to an instruction displayed on the display unit 313.
  • the 3D modeling file 315 stores data of a 3D modeling model, an arrangement algorithm, an arrangement parameter, and the like, which are data used by the 3D modeling model arrangement unit 312 to arrange the 3D modeling model.
  • the three-dimensional modeling model acquisition unit 316 acquires a three-dimensional modeling model provided from the model generation device via the communication control unit 311 or from a storage medium or the like via an I / O interface.
  • the 3D modeling apparatus 320 is a so-called 3D printer, and includes a modeling control unit 321 and a layered modeling unit 322.
  • the modeling control unit 321 controls the modeling process of the three-dimensional modeled object in the layered modeling unit 322 according to the data of the three-dimensional modeling model including the arrangement data received from the information processing device 310.
  • the modeling control unit 321 executes material provision control, stack width control, material curing control, and the like according to each stack pattern.
  • the layered modeling unit 322 realizes layered modeling of a three-dimensional modeled object based on the modeling method of the three-dimensional modeling apparatus 320 according to the modeling control unit 321.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a functional configuration of the three-dimensional modeling model arrangement unit 312 of the information processing apparatus 310 according to the present embodiment.
  • FIG. 4 for example, all the connection lines to the functional components that use the data of the three-dimensional modeling file 315 are not shown.
  • FIG. 4 also shows a functional component connected to the three-dimensional modeling model placement unit 312.
  • the three-dimensional modeling model arrangement unit 312 includes a display control unit 401, a parameter acquisition unit 402, a layered modeling virtual area generation unit 403, a three-dimensional grid generation unit 404, a collective model initial arrangement unit 405, and a collective model moving unit. 406, a collective model overlap determination unit 407, a collective model arrangement determination unit 408, and an arrangement information output unit 409.
  • the 3D modeling file 315 connected to the 3D modeling model arrangement unit 312 includes an arrangement control algorithm table 451, an arrangement control parameter table 452, and a 3D modeling model file 453.
  • the display control unit 401 causes the display unit 313 to display the arrangement state of the three-dimensional modeling model and operator instructions.
  • the parameter acquisition unit 402 acquires parameters necessary for the arrangement of the 3D modeling model input from the operation unit 314 by the operator.
  • the parameters include, for example, an arrangement target position in the virtual area of the three-dimensional modeling model, a threshold value for determining completion of arrangement, the number of processing times, and the like.
  • the grid shape, grid size, movement size, non-rotatable direction, and the like may be set by the operator.
  • the layered modeling virtual area generation unit 403 corresponds to the layered modeling unit 322 of the three-dimensional modeling apparatus 320 stored in the layout control parameter table 452 of the three-dimensional modeling file 315, and is a target area for the layout of the three-dimensional model.
  • a virtual area of the additive manufacturing is generated.
  • the virtual area is preferably divided into virtual grids having the same size as the three-dimensional grid that includes the three-dimensional modeling model.
  • the three-dimensional grid generation unit 404 uses the arrangement control parameters stored in the arrangement control parameter table 452 according to the algorithm stored in the arrangement control algorithm table 451, and includes a three-dimensional modeling model that fits in the virtual area.
  • a three-dimensional grid is generated.
  • the collective model initial placement unit 405 performs initial placement as a three-dimensional grid collective model including a plurality of three-dimensional modeling models to be combined and placed according to the placement control parameters stored in the placement control parameter table 452. For example, the initial arrangement is moved around the virtual area and the center of the virtual area is moved as the target position, or the initial arrangement is moved toward the virtual area around the virtual area.
  • the collective model moving unit 406 uses the placement control parameters stored in the placement control parameter table 452 in accordance with the algorithm stored in the placement control algorithm table 451, and initially sets a 3D grid collective model of a plurality of 3D modeling models. Move from placement to grid units.
  • the collective model overlap determination unit 407 determines whether or not an overlap has occurred in the three-dimensional grid collective model of the plurality of three-dimensional modeling models due to the temporary movement by the collective model moving unit 406. If the collective model overlap determining unit 407 determines an overlap, the collective model moving unit 406 stops the temporary movement, selects another movement, and repeats the temporary movement.
  • the collective model arrangement determining unit 408 has a predetermined condition 481 for determining that the appropriate arrangement of the three-dimensional grid collective model of the three-dimensional modeling model has been completed, and the sum of the distances from the target positions between the three-dimensional grid collective models. Is determined to be an appropriate arrangement.
  • the arrangement information output unit 409 outputs the data of the 3D modeling model including the arrangement data to the 3D modeling apparatus 320 via the communication control unit 311 when the collective model arrangement determination unit 408 determines that the arrangement is appropriate. To do.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration of the arrangement control algorithm table 451 according to the present embodiment.
  • the arrangement control algorithm table 451 stores a control algorithm for arranging the three-dimensional modeling model of the present embodiment in the virtual area. Note that the configuration of the placement control algorithm table 451 is not limited to FIG.
  • the arrangement control algorithm table 451 stores an arrangement processing condition 502 and an arrangement control program 503 in association with the arrangement control algorithm ID 501.
  • the arrangement processing condition 502 includes arrangement accuracy, arrangement speed, the number of three-dimensional modeling models, a three-dimensional modeling apparatus (3D printer) to be used, and the like.
  • the outline of the arrangement control algorithm is a process of generating a three-dimensional grid aggregate model including a three-dimensional modeling model and repeating the movement of the grid unit of the three-dimensional grid aggregate model.
  • An appropriate placement control program 503 is stored corresponding to the placement processing condition 502.
  • FIG. 6A is a diagram showing a configuration of the arrangement control parameter table 452 according to the present embodiment.
  • the placement control parameter table 452 stores parameters used in the placement control program 503. Such parameters include those that are automatically set corresponding to the 3D modeling apparatus 320 to be used, and those that are set by the operator from the operation unit 314.
  • the layered modeling virtual area 612 In association with the modeling model ID 611 that is the target of the layout control, the layered modeling virtual area 612, the final layout target position information 613, the initial layout position information 614, the grid size information 615, and the generated collective model
  • the control information 616 of the moving distance and moving direction is stored. Furthermore, a rotation permission / inhibition flag 617 indicating whether or not rotation is permitted and a predetermined condition 481 for determining whether or not an appropriate arrangement has been reached are stored.
  • the predetermined condition 481 includes a threshold value of the sum of distances from the target position and the number of movement processes.
  • the generated movement distance and movement direction control information 616 of the collective model stores X-axis direction information 661, Y-axis direction information 662, and Z-axis direction information 663.
  • Each information is a moving distance in grid units (in this example, one grid is used, but the moving distance is not limited.
  • the moving distance may be selected based on the convergence speed and convergence accuracy to the proper arrangement), and the movement in the center direction. , And priority of movement in the peripheral direction.
  • FIG. 6B and FIG. 6C show parameters for setting the priority in the direction of moving the collective area of the three-dimensional grid in the region equally divided into eight with the center of the XY plane of the virtual area as the target position.
  • FIG. 6D and FIG. 6E parameters for setting the priority in the direction of moving in the collective area of the three-dimensional grid in the area divided into 26 with the center of the virtual area (X, Y, Z) as the target position are shown. Show. In FIG.
  • the target position is the center of the virtual area, but it is desirable that the first target position of the three-dimensional modeling model be the bottom of the solid.
  • the weighting of the arrangement control parameter is not limited to the division examples and parameter examples in FIGS. 6B to 6E.
  • the movement in one grid unit includes the movement in the diagonal direction, but the movement unit may not be one grid, and the movement in the diagonal direction is omitted, and the one-way movement in the priority direction is performed.
  • the configuration may be simple and the movement can be easily synchronized.
  • FIG. 6B is a diagram showing a specific example of the virtual area for additive manufacturing according to the present embodiment.
  • the target position 621 is set in the center of the XY plane of the virtual area 620 for additive manufacturing.
  • the XY plane is divided into eight equally divided regions (a) to (h).
  • FIG. 6C is a diagram showing a specific example of the placement control parameters in the layered modeling virtual area 620 of FIG. 6B according to the present embodiment.
  • FIG. 6C shows the priority 630 of the movement direction in the XY direction in the virtual area 620 for additive manufacturing, and the movement control and rotation control 640 in the Z direction in the virtual area 620 for additive manufacturing.
  • the movement direction priority 630 in the XY direction stores the movement direction 632 in the priority order in the current region of the collective model according to the priority order 631 of “1” (highest) to “8” (lowest).
  • (x, y) indicates the number of moving grids in the X-axis direction and the number of moving grids in the Y-axis direction
  • “1” is one grid movement in the positive direction of each axis
  • “ ⁇ 1” is 1 grid movement in the minus direction of each axis
  • “0” indicates no movement in each axis direction.
  • x and y are not “0”, it represents a movement in an oblique direction.
  • the collective model moves as far as possible toward the center target position 621.
  • the movement control and rotation control 640 in the Z direction stores a permitted process 642 and a non-permitted process 643 in association with each movement process 641.
  • the movement in the Z direction first, assuming that the position of the current collective model in the Z-axis direction is “z”, the movement of “ ⁇ z” is attempted, and if it cannot be performed, “ ⁇ (z ⁇ 1)”, ..., try in order of 0.
  • the respective probabilities are “Ph” and “Pv”, and rotations of ⁇ 90 degrees and +90 degrees are tried randomly.
  • permission, non-permission, Ph, and Pv are explicitly instructed by the operator, but may be automatically set in the information processing apparatus 310.
  • FIG. 6D is a diagram illustrating another specific example of the virtual area of the layered manufacturing according to the present embodiment.
  • a target position 651 is set in the center of the layered modeling virtual area 650.
  • FIG. 6D shows nine regions (A) to (I) in the upper direction in the left diagram, eight regions (J) to (Q) in the middle in the middle, and nine regions in the lower direction in the right diagram. Regions (R) to (Z) are shown separately.
  • black circles and white circles indicate intersections closest to the corners when the outer surfaces of the virtual area 650 are equally divided into 16, and a straight line from the target position 651 to each intersection is a dividing line of the region.
  • a black circle is an intersection on the surface where the perspective view of the virtual area 650 can be seen, and a white circle is an intersection on the surface where the perspective view of the virtual area 650 is not visible.
  • the division in FIG. 6D is an example, and the present invention is not limited to this.
  • FIG. 6E is a diagram illustrating another specific example of the arrangement control parameter in the virtual area of the additive manufacturing according to the present embodiment.
  • the priority 660 of the moving direction in the XYZ direction in the virtual area 650 of additive manufacturing is shown.
  • the moving direction priority 660 in the XYZ direction stores the moving direction 662 in the priority order in the current region of the collective model according to the priority order 661 of “1” (highest) to “26” (lowest).
  • (x, y, z) indicates the number of moving grids in the X-axis direction, the number of moving grids in the Y-axis direction, and the number of moving grids in the Z-axis direction
  • “1” is a plus for each axis.
  • 1 grid movement in the direction “ ⁇ 1” indicates 1 grid movement in the minus direction of each axis
  • “0” indicates no movement in each axis direction.
  • Region (I) is a region directly above the target position
  • region (Z) is a region directly below the target position.
  • the initial target position of the 3D modeling model is the bottom of the solid Is desirable.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration of the three-dimensional modeling model file 453 according to the present embodiment.
  • the 3D modeling model file 453 stores data of the 3D modeling model acquired by the 3D modeling model acquisition unit 316.
  • the three-dimensional modeling model file 453 is associated with the three-dimensional modeling model ID 701, the data format 702 representing the three-dimensional modeling model, the range 703 of the stacking width, and the three-dimensional modeling model data 704 represented by the data format 702. And store.
  • the data format 702 includes, but is not limited to, STL (Standard Triangulated Language) and DXF (Drawing Exchange Format). In the processing of this embodiment, the STL format is used, and if it is another data format, it is converted.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the information processing apparatus 310 according to the present embodiment.
  • a CPU (Central Processing Unit) 810 is a processor for arithmetic control, and implements a functional configuration unit of the information processing apparatus 310 in FIG. 3 by executing a program.
  • a ROM (Read Only Memory) 820 stores initial data and fixed data such as a program.
  • the communication control part 311 communicates with another communication terminal and each server via a network.
  • the number of CPUs 810 is not limited to one, and may be a plurality of CPUs or a GPU (GraphicsGraphProcessing Unit) for image processing.
  • the communication control unit 311 has a CPU independent of the CPU 810 and writes or reads transmission / reception data in a RAM (Random Access Memory) 840 area.
  • the input / output interface 860 preferably has a CPU independent of the CPU 810 and writes or reads input / output data to / from the area of the RAM 840. Therefore, the CPU 810 recognizes that the data has been received or transferred to the RAM 840 and processes the data. Further, the CPU 810 prepares the processing result in the RAM 840 and leaves the subsequent transmission or transfer to the communication control unit 311, the DMAC, or the input / output interface 860.
  • DMAC Direct Memory Access Control
  • the RAM 840 is a random access memory that the CPU 810 uses as a work area for temporary storage.
  • the RAM 840 has an area for storing data necessary for realizing the present embodiment.
  • the three-dimensional grid aggregate model 841 is data converted into a grid aggregate of the number of three-dimensional modeling models.
  • the layered modeling virtual area data 842 is virtual area data representing the modeling area of the layered modeling unit 322 of the three-dimensional modeling apparatus 320.
  • the three-dimensional grid aggregate model 843 at the current position is current data after movement of each three-dimensional grid aggregate model.
  • the overlap determination flag 844 is a flag indicating an overlap determination result with another three-dimensional grid aggregate model when each three-dimensional grid aggregate model is temporarily moved.
  • the predetermined condition flag 845 is a flag indicating a determination result as to whether or not the arrangement of a plurality of three-dimensional grid aggregate models satisfies a predetermined condition.
  • the three-dimensional grid aggregate model 846 at the final position is data of the three-dimensional grid aggregate model when the predetermined condition flag 845 indicates that the predetermined condition is satisfied.
  • the input / output data 847 is data input / output via the input / output interface 860.
  • Transmission / reception data 848 is data transmitted / received via the communication control unit 311.
  • the storage 850 stores a database, various parameters, or the following data or programs necessary for realizing the present embodiment.
  • the placement control algorithm table 451 stores algorithms according to placement processing conditions.
  • the placement control parameter table 452 stores parameters used in the placement control algorithm.
  • the 3D modeling model file 453 stores data of a 3D modeling model whose arrangement is controlled.
  • the storage 850 stores the following programs.
  • the information processing device control program 851 is a control program that controls the entire information processing device 310.
  • the three-dimensional grid generation module 852 is a module that generates a three-dimensional grid for generating a three-dimensional grid aggregate model from the three-dimensional modeling model.
  • the three-dimensional grid aggregate model generation module 853 is a module that generates a three-dimensional grid aggregate model including the three-dimensional modeling model.
  • the collective model initial arrangement module 854 is a module that initially arranges the collective model in accordance with the arrangement control algorithm of the collective model of the three-dimensional grid.
  • the collective model movement module 855 is a module that controls movement of a collective model of a plurality of three-dimensional grids.
  • the arrangement information output module 856 is a module that determines whether the movement result of the collective model of a plurality of three-dimensional grids satisfies a predetermined condition, and outputs arrangement result information when satisfied.
  • the input / output interface 860 interfaces input / output data with input / output devices.
  • a display unit 313 and an operation unit 314 are connected to the input / output interface 860.
  • a storage medium control device 861 is connected.
  • RAM 840 and the storage 850 in FIG. 8 do not show programs and data related to general-purpose functions and other realizable functions that the information processing apparatus 310 has.
  • FIG. 9 is a diagram showing a configuration of the three-dimensional grid aggregate model generation table 900 according to the present embodiment.
  • the 3D grid aggregate model generation table 900 is generated in the RAM 840 of FIG. 8 and is used to generate a 3D grid aggregate model from the 3D modeling model.
  • the 3D grid aggregate model generation table 900 associates the 3D modeling model ID 901 with the 3D grid shape 902, the 3D grid size 903, and the generated 3D grid aggregate model data 904.
  • the other model 905 modeled together is memorize
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration of the combination search table 1000 according to the present embodiment.
  • the combination search table 1000 is generated by including the data of FIG. 8 in the RAM 840 of FIG. 8, and is used to search for an appropriate combination arrangement of a plurality of three-dimensional grid aggregate models.
  • the combination search table 1000 is associated with the first set model 1001 to the n-th set model 1002 which are a plurality of three-dimensional grid set models, the overlap determination result 1003 after the temporary movement, and the appropriate arrangement after the movement is completed.
  • a predetermined condition flag 1004 indicating that the event has occurred is stored.
  • Each of the first aggregate model 1001 to the n-th aggregate model 1002 stores model data before movement, a movement direction, and model data after movement. For the moving direction, for example, the moving direction shown in FIG. 6C is stored.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a procedure of the 3D modeling model arrangement process of the information processing apparatus 310 according to the present embodiment. This flowchart is executed by the CPU 810 in FIG. 8 using the RAM 840, and implements the functional components of the information processing apparatus 310 in FIG. 3, in particular, the three-dimensional modeling model placement unit 312.
  • step S1101 the information processing apparatus 310 replaces the three-dimensional modeling model with an N ⁇ N ⁇ N three-dimensional grid aggregate model (grid model generation process).
  • step S1103 the information processing apparatus 310 initially arranges all the three-dimensional grid aggregate models to be modeled together in the virtual area (modeling area) for layered modeling.
  • step S1105 the information processing apparatus 310 temporarily moves the three-dimensional grid aggregate model one grid at a time.
  • the moving direction is weighted so as to move to the place where the model in the modeling area is to be collected. For example, the priority order shown in FIG. 6C is followed.
  • step S1107 if the information processing apparatus 310 collides (overlaps) with another three-dimensional grid aggregate model as a result of the temporary movement, the information processing apparatus 310 cancels the temporary movement and tries again in another movement direction.
  • steps S1105 and S1107 are referred to as “combination search processing”.
  • the information processing apparatus 310 calculates a distance from the target position and obtains an evaluation value in step S1109. In step S1111, the information processing apparatus 310 stores the position information when the evaluation value is the best so far. In step S ⁇ b> 1113, the information processing apparatus 310 repeats until the evaluation value satisfies the set condition or is executed the designated number of times.
  • FIG. 12A is a flowchart showing a procedure of grid model generation processing (S1101) according to the present embodiment.
  • the information processing apparatus 310 repeats the processing from steps S1213 to S1217 for all three-dimensional modeling models in steps S1211 to S1219.
  • step S ⁇ b> 1213 the information processing apparatus 310 obtains the number of grids when the grid is divided into cubes that are three-dimensional grids from the external size of the three-dimensional modeling model.
  • step S1215 the information processing apparatus 310 prepares an array of three-dimensional grids corresponding to the number of grids.
  • step S1217 the information processing apparatus 310 performs an intersection determination between each grid and the three-dimensional modeling model, and “1” is set for the three-dimensional grid of the array element corresponding to the crossed grid, and “ Set to 0 ”. As a result, a collective model using a three-dimensional grid in which “1” is set is generated.
  • FIG. 12B is a flowchart showing the procedure of the combination search process (S1105 and S1107) according to this embodiment.
  • steps S1221 to S1235 the information processing apparatus 310 repeats the processing from steps S1223 to S1233 for all three-dimensional modeling models. Further, in steps S1223 to S1229, the information processing apparatus 310 repeats the processes of steps S1225 and S1227 until there is no movement pattern for each three-dimensional modeling model according to the weight (priority order) of the movement pattern (see FIG. 6C). .
  • step S1225 the information processing apparatus 310 temporarily moves in units of grids based on the movement pattern.
  • step S ⁇ b> 1227 the information processing apparatus 310 determines whether it collides (overlaps) with another three-dimensional grid aggregate model using the three-dimensional grid array. If there is a collision, the temporary movement is canceled and the movement in the direction of the next priority is repeated. If there is no collision, the information processing apparatus 310 determines the movement of the three-dimensional grid aggregate model in step S1233.
  • the information processing apparatus 310 proceeds from step S1229 to S1231, and the target three-dimensional grid aggregate model Give up moving and keep the original position.
  • a suitable arrangement is searched while moving by converting to a cubic grid aggregate model including each three-dimensional modeling model, a plurality of three-dimensional modeling models can be efficiently combined with simple processing. Can be arranged.
  • the three-dimensional modeling model arrangement according to the present embodiment is different from the second embodiment in that the cube grid is gradually reduced in size so that an accurate arrangement can be achieved with simple processing. Since other configurations and operations are the same as those of the second embodiment, the same configurations and operations are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • FIG. 13 is a diagram showing an outline of the operation of the three-dimensional modeling model arrangement 1300 according to this embodiment.
  • FIG. 13 like in FIG. 2A, the same reference numerals are given to the elements, and description thereof is omitted.
  • an arrangement 1310 with a reduced grid size is generated in order to realize a more appropriate arrangement.
  • the grid size in the second embodiment is halved and a desk three-dimensional grid set model 1311 and a chair three-dimensional grid set model 1312 are generated.
  • the temporary movement and the overlap determination are repeated to search for an appropriate combination arrangement.
  • the 3D modeling model 1322 of the chair that could not be arranged under the desk in the final arrangement 220 is included in the outer shape of the 3D modeling model 1321 of the desk. Can be arranged.
  • the stacking height is reduced to the height of the desk.
  • position which a chair is contained in the external shape of a desk like this example the distance of a chair and a desk can be brought close to the minimum distance which can be layered.
  • the grid size is gradually reduced, and a rough layout is initially performed, and then a detailed layout is sequentially performed, so that a search time for an appropriate combination layout can be shortened, and a final layout 1320 having a half size can be obtained.
  • the stacking volume by reducing the stacking volume and making it dense, the stacking material can be reduced and the stacking time can be shortened.
  • the reduction in grid size is not limited to half. Further, the number of stages of reduction of the grid size to the minimum size corresponding to the minimum distance between the three-dimensional structures is appropriately selected depending on the complexity of the shape of the three-dimensional structure. Also, the initial grid size changes depending on the number of steps.
  • FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a three-dimensional grid aggregate model generation table 1400 according to the present embodiment.
  • the same reference numerals are given to the same elements as those in FIG. 9, and the description thereof will be omitted.
  • the first size 1403,..., The nth size 1404 are stored in the 3D grid aggregate model generation table 1400.
  • the first size 1403 includes the grid size and data of the generated three-dimensional grid aggregate model.
  • the nth size 1404 includes the grid size and data of the generated three-dimensional grid aggregate model.
  • FIG. 15 is a flowchart illustrating a procedure of the 3D modeling model arrangement process of the information processing apparatus 310 according to the present embodiment. This flowchart is executed by the CPU 810 in FIG. 8 using the RAM 840, and implements the functional components of the information processing apparatus 310 in FIG. 3, in particular, the three-dimensional modeling model placement unit 312. In FIG. 15, steps similar to those in FIG. 11 are denoted by the same step numbers and description thereof is omitted.
  • step S1515 the information processing apparatus 310 reduces the grid size and repeats the model arrangement until the minimum distance between the three-dimensional structures can be formed.
  • a plurality of three-dimensional modeling models can be combined and arranged with high accuracy by simple processing.
  • the three-dimensional modeling model arrangement according to the present embodiment considers the relationship with the layered modeling direction of the three-dimensional modeled object in the arrangement of the three-dimensional modeling model, It is different in that the arrangement is suitable for additive manufacturing. Since other configurations and operations are the same as those of the second embodiment or the third embodiment, the same configurations and operations are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • FIG. 16 is a diagram showing an operation outline of the three-dimensional modeling model arrangement 1600 according to the present embodiment.
  • elements similar to those in FIG. 2A are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • FIG. 16 it is assumed that a precise pattern is applied to the back of the chair 202. In addition, it is assumed that it is preferable to stack the top of the desk first, rather than stacking the desk legs first.
  • the movement and overlap determination between the desk three-dimensional grid aggregate model and the chair three-dimensional grid aggregate model are repeated, resulting in a final arrangement 1620 in consideration of the characteristics of the three-dimensional structure.
  • the desk 3D modeling model 1621 is included in the top of the desk
  • the chair 3D modeling model 1622 is included in the outer shape of the desk
  • the backrest is in the direction of the lamination plane.
  • FIG. 17 is a diagram showing a configuration of the arrangement control parameter table 1700 according to the present embodiment.
  • the same elements as those in FIG. 6A are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the arrangement control parameter table 1700 stores arrangement direction condition information 1719 that is a condition of the arrangement direction.
  • the arrangement direction condition information 1719 includes a first model condition 1791 that is a stacking characteristic of the first three-dimensional modeling model, a second model condition 1792, and an nth model condition 1793.
  • Each model condition includes a preferred arrangement direction, a possible arrangement direction, and an impossible arrangement direction.
  • FIG. 18 is a diagram showing the configuration of the combination search table 1800 according to this embodiment.
  • the same elements as those in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the combination search table 1800 stores a first aggregate model 1801 and an nth aggregate model 1802.
  • Each collective model stores a preferential arrangement which is a preferential arrangement direction and an arrangement prohibition indicating an arrangement direction to be prohibited, and a moving direction including rotation of the three-dimensional grid aggregate model determined with reference to them is stored.
  • FIG. 19 is a flowchart illustrating the procedure of the 3D modeling model arrangement process of the information processing apparatus 310 according to the present embodiment. This flowchart is executed by the CPU 810 in FIG. 8 using the RAM 840, and implements the functional components of the information processing apparatus 310 in FIG. 3, in particular, the three-dimensional modeling model placement unit 312. In FIG. 19, steps similar to those in FIG. 11 are denoted by the same step numbers, and description thereof is omitted.
  • the information processing apparatus 310 After generating the three-dimensional grid aggregate model from the three-dimensional modeling model in step S1101, the information processing apparatus 310 considers priority arrangement and prohibition of arrangement in step S1903, and selects all three-dimensional grid aggregate models to be modeled together. Arrange in the virtual area (modeling area).
  • FIG. 20 is a flowchart showing the procedure of the combination search process (S1105 and S1107) according to this embodiment. In FIG. 20, the same steps as those in FIG.
  • step S2024 the information processing apparatus 310 selects a movement pattern in consideration of priority arrangement and prohibition arrangement.
  • a combination arrangement suitable for the 3D modeling can be obtained by a simple process. can do.
  • a device that generates a three-dimensional modeling model a device that arranges the three-dimensional model for a three-dimensional modeling device (information processing device), and a three-dimensional creation device (3D printer)
  • the information processing apparatus generates a 3D modeling model from data representing the 3D modeling object, and the 3D modeling data based on the data of the 3D modeling model and the arrangement data thereof.
  • a modeling data transmitting unit that generates modeling data for the object and transmits the data to the additive manufacturing apparatus for the three-dimensional model.
  • the present invention may be applied to a system composed of a plurality of devices, or may be applied to a single device. Furthermore, the present invention can also be applied to a case where an information processing program that implements the functions of the embodiments is supplied directly or remotely to a system or apparatus. Accordingly, in order to realize the functions of the present invention on a computer, a program including a 3D modeling model arrangement program installed in the computer, a medium storing the program, and a WWW (World Wide Web) server for downloading the program are also included.
  • a non-transitory computer readable medium storing a program for causing a computer to execute the processing steps included in the above-described embodiments is included in the scope of the present invention.

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Abstract

　本発明の装置は、複数の３次元造形モデルを簡単な処理で効率的に組み合わせ配置する情報処理装置である。この情報処理装置は、３次元の仮想エリアを所定サイズ単位で分割して３次元グリッドを生成するグリッド生成部と、複数の３次元造形モデルを、各３次元造形モデルを包含する３次元グリッドの集合モデルに変換する変換部と、集合モデルを、互いに重ならないように相対的に移動させる移動部と、集合モデルの配置が所定条件を満足した場合に、集合モデルの配置を複数の３次元造形モデルの配置とする配置判定部と、を備える。

Description

３次元造形システム、情報処理装置、３次元造形モデル配置方法および３次元造形モデル配置プログラム
　本発明は、３次元造形モデルを配置するための技術に関する。
　上記技術分野において、非特許文献１には、２次元平面の詰め込み問題を、図形を正方形の集合で近似してＮＦ(Next-fit Algorithm)法、ＢＬＦ(Bottom-Left-Fill)法を用いて解決する技術が開示されている。また、特許文献１には、３次元プリンタにおいて、複数の３次元造形モデルそのものをワークスペース上で移動することにより、組み合わせ配置する技術が開示されている。
特許第５６１５６６８号公報
野澤貴博、詰め込み問題における近似アルゴリズムの研究、法政大学大学院デザイン工学研究科紀要 Vol.3(2014年3月）
　しかしながら、上記文献に記載の技術では、複数の３次元造形モデルを簡単な処理で効率的に組み合わせ配置することができなかった。
　本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明に係る情報処理装置は、
　３次元の仮想エリアを所定サイズ単位で分割して３次元グリッドを生成するグリッド生成手段と、
　複数の３次元造形モデルを、各３次元造形モデルを包含する前記３次元グリッドの集合モデルに変換する変換手段と、
　前記集合モデルを、互いに重ならないように相対的に移動させる移動手段と、
　前記集合モデルの配置が所定条件を満足した場合に、前記集合モデルの配置を前記複数の３次元造形モデルの配置とする配置判定手段と、
　を備える。
　上記目的を達成するため、本発明に係る３次元造形モデル配置方法は、
　３次元の仮想エリアを所定サイズ単位で分割して３次元グリッドを生成するグリッド生成ステップと、
　複数の３次元造形モデルを、各３次元造形モデルを包含する前記３次元グリッドの集合モデルに変換する変換ステップと、
　前記集合モデルを、互いに重ならないように相対的に移動させる移動ステップと、
　前記集合モデルの配置が所定条件を満足した場合に、前記集合モデルの配置を前記複数の３次元造形モデルの配置とする配置判定ステップと、
　を含む。
　上記目的を達成するため、本発明に係る３次元造形モデル配置プログラムは、
　３次元の仮想エリアを所定サイズ単位で分割して３次元グリッドを生成するグリッド生成ステップと、
　複数の３次元造形モデルを、各３次元造形モデルを包含する前記３次元グリッドの集合モデルに変換する変換ステップと、
　前記集合モデルを、互いに重ならないように相対的に移動させる移動ステップと、
　前記集合モデルの配置が所定条件を満足した場合に、前記集合モデルの配置を前記複数の３次元造形モデルの配置とする配置判定ステップと、
　をコンピュータに実行させる。
　上記目的を達成するため、本発明に係る３次元造形システムは、
　３次元造形物を表わすデータから３次元造形モデルを生成するモデル生成手段と、
　前記３次元造形物を造形する造形エリアに対応する３次元の仮想エリアに、複数の前記３次元造形モデルを配置するモデル配置手段と、
　前記モデル配置手段による複数の前記３次元造形モデルの配置結果に従って、前記造形エリアにおいて複数の前記３次元造形物を造形する積層造形手段と、
　を備え、
　前記モデル配置手段は、
　　前記３次元の仮想エリアを所定サイズ単位で分割して３次元グリッドを生成するグリッド生成手段と、
　　複数の前記３次元造形モデルを、各３次元造形モデルを包含する前記３次元グリッドの集合モデルに変換する変換手段と、
　　前記集合モデルを、互いに重ならないように相対的に移動させる移動手段と、
　　前記集合モデルの配置が所定条件を満足した場合に、前記集合モデルの配置を前記複数の３次元造形モデルの配置とする配置判定手段と、
　を有する。
　本発明によれば、複数の３次元造形モデルを簡単な処理で効率的に組み合わせ配置することができる。
本発明の第１実施形態に係る情報処理装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る３次元造形モデル配置の動作概要を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る３次元造形システムの機能構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る３次元造形モデル配置部の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る配置制御アルゴリズムテーブルの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る配置制御パラメータテーブルの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る積層造形の仮想エリアの具体例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る積層造形の仮想エリアにおける配置制御パラメータの具体例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る積層造形の仮想エリアの他の具体例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る積層造形の仮想エリアにおける配置制御パラメータの他の具体例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る３次元造形モデルファイルの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る情報処理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る３次元グリッド集合モデル生成テーブルの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る組み合わせ探索テーブルの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る情報処理装置の３次元造形モデル配置処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る置換処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る組み合わせ探索処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る３次元造形モデル配置の動作概要を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る３次元グリッド集合モデル生成テーブルの構成を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る情報処理装置の３次元造形モデル配置処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第４実施形態に係る３次元造形モデル配置の動作概要を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る配置制御パラメータテーブルの構成を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る組み合わせ探索テーブルの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る情報処理装置の３次元造形モデル配置処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第４実施形態に係る組み合わせ探索処理の手順を示すフローチャートである。
　以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素は単なる例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
　［第１実施形態］
　本発明の第１実施形態としての情報処理装置１００について、図１を用いて説明する。情報処理装置１００は、３次元造形モデルを配置する装置である。
　図１に示すように、情報処理装置１００は、グリッド生成部１０１と、変換部１０２と、移動部１０３と、配置判定部１０４と、を含む。グリッド生成部１０１は、３次元の仮想エリアを所定サイズ単位で分割して３次元グリッドを生成する。変換部１０２は、複数の３次元造形モデルを、各３次元造形モデルを包含する３次元グリッドの集合モデルに変換する。移動部１０３は、集合モデルを、互いに重ならないように相対的に移動させる。配置判定部１０４は、集合モデルの配置が所定条件を満足した場合に、集合モデルの配置を複数の３次元造形モデルの配置とする。
　本実施形態によれば、各３次元造形モデルを包含する３次元グリッドの集合モデルに基づいて配置するので、複数の３次元造形モデルを簡単な処理で効率的に組み合わせ配置することができる。
　［第２実施形態］
　次に、本発明の第２実施形態に係る情報処理装置における３次元造形モデル配置について説明する。本実施形態に係る３次元造形モデル配置においては、３次元造形モデルを所定サイズの立方体をグリッドとする集合モデルに変換し、集合モデルが重ならないように移動して、積層造形において効率的な３次元造形モデルの組み合わせ配置を生成する。
　《３次元造形モデル配置の動作概要》
　図２は、本実施形態に係る３次元造形モデル配置２００の動作概要を示す図である。図２には、机と椅子の２つの３次元造形モデルから適切な配置を探索する処理を示している。ここで、適切な配置とは、本実施形態において、積層造形を効率的に実現する配置であり、例えば、積層方向（Ｚ方向）が短いこと、３次元造形モデル間の空間が少なく密に造形できること、などが挙げられる。このような適切な配置をすれば、少ない積層材料によりかつ造形時間を短くすることができる。
　図２において、３次元造形モデルを３次元グリッドの集合で表わすためのＮ×Ｎ×Ｎのグリッド集合体２１０が準備される。各グリッドは所定サイズの立方体である。所定サイズは、３次元造形モデルの構成部位を包含可能であり、かつ、他の３次元造形モデルの構成部位との距離を積層造形において必要な距離以上に維持できる、サイズである。
　机２０１と椅子２０２とは、かかる立方体のグリッドが３次元造形モデルを包含するように、それぞれ机の集合モデル２１１と椅子の集合モデル２１２とに変換される。そして、机の集合モデル２１１と椅子の集合モデル２１２とは、積層造形の仮想エリア内に初期配置される。その後、集合モデル２１１および２１２は、所定のアルゴリズムに従って相対的な移動処理が行なわれ、積層方向（Ｚ方向）が短いこと、３次元造形モデル間の空間が少なく密に造形できること、などを条件として、最終配置２２０が決定される。
　最終配置２２０の集合モデル２１１および２１２に包含される机２０１および椅子２０２の３次元造形モデルデータが３次元造形装置に供給されて、机２２１と椅子２２２とが同時に積層造形される。このように、机２２１と椅子２２２とは積層方向（Ｚ方向）を短く空間が少なく密に造形できるので、少ない積層材料によりかつ造形時間が短くなる。
　《３次元造形システムの機能構成》
　図３は、本実施形態に係る３次元造形システム３００の機能構成を示すブロック図である。
　３次元造形システム３００は、本実施形態の３次元造形モデルの配置を行なうための情報処理装置３１０と、情報処理装置３１０からの３次元造形モデルの配置を含むデータに基づいて３次元造形物を積層造形する３次元造形装置３２０と、を有する。なお、図示しないが、３次元造形システム３００は、３次元造形物のデータから３次元造形モデルを生成するモデル生成装置を有する。かかるモデル生成装置は、情報処理装置３１０に含まれてもよい。
　情報処理装置３１０は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの汎用コンピュータでよい。情報処理装置３１０は、通信制御部３１１と、３次元造形モデル配置部３１２と、表示部３１３と、操作部３１４と、３次元造形用ファイル３１５と、３次元造形モデル取得部３１６と、を備える。なお、情報処理装置３１０が３次元造形モデルの生成機能を含む場合、３次元造形モデル取得部３１６は３次元造形モデル生成部となる。
　通信制御部３１１は、外部装置である３次元造形装置３２０またはモデル生成装置との通信を制御する。３次元造形モデル配置部３１２は、表示部３１３に表示された操作指示に従い操作部３１４からのオペレータによる入力あるいは操作に従って、３次元造形用ファイル３１５に格納されたデータを用いて、３次元造形モデルを積層造形の仮想エリアに配置する。表示部３１３は、情報処理装置３１０の状況を報知すると共に、オペレータに対して３次元造形モデルの配置に必要となるパラメータの入力を要請する。操作部３１４は、キーボード、ポインティングデバイス、タッチバネルなどを含み、表示部３１３に表示された指示に従い、オペレータからの入力や操作指示を受け付ける。３次元造形用ファイル３１５は、３次元造形モデル配置部３１２が３次元造形モデルを配置するために用いるデータである、３次元造形モデルのデータ、配置アルゴリズム、配置パラメータなどを格納する。３次元造形モデル取得部３１６は、モデル生成装置から提供される３次元造形モデルを、通信制御部３１１を介して、あるいは、記憶媒体などからＩ／Ｏインタフェースを介して取得する。
　３次元造形装置３２０は、いわゆる３Ｄプリンタであり、造形制御部３２１と、積層造形部３２２と、を備える。造形制御部３２１は、情報処理装置３１０から受信した配置データを含む３次元造形モデルのデータに従って、積層造形部３２２における３次元造形物の造形処理を制御する。例えば、造形制御部３２１は、各積層パターンに従って、材料提供制御、積層幅制御、材料硬化制御などを実行する。積層造形部３２２は、造形制御部３２１に従い、３次元造形装置３２０の造形方式に基づく３次元造形物の積層造形を実現する。
　《３次元造形モデル配置部の機能構成》
　図４は、本実施形態に係る情報処理装置３１０の３次元造形モデル配置部３１２の機能構成を示すブロック図である。なお、図４では、例えば、３次元造形用ファイル３１５のデータを使用する機能構成部への接続線は全てを示していない。また、図４には、３次元造形モデル配置部３１２に接続する機能構成部も図示されている。
　３次元造形モデル配置部３１２は、表示制御部４０１と、パラメータ取得部４０２と、積層造形仮想エリア生成部４０３と、３次元グリッド生成部４０４と、集合モデル初期配置部４０５と、集合モデル移動部４０６と、集合モデル重なり判定部４０７と、集合モデル配置判定部４０８と、配置情報出力部４０９と、を備える。また、３次元造形モデル配置部３１２に接続された３次元造形用ファイル３１５には、配置制御アルゴリズムテーブル４５１と、配置制御パラメータテーブル４５２と、３次元造形モデルファイル４５３と、が含まれる。
　表示制御部４０１は、表示部３１３に３次元造形モデルの配置状態やオペレータ指示を表示させる。パラメータ取得部４０２は、操作部３１４からオペレータにより入力された３次元造形モデルの配置に必要となるパラメータを取得する。パラメータには、例えば、３次元造形モデルの仮想エリア内の配置目標位置、配置完了を判断するための閾値や処理回数など、が含まれる。さらに、グリッド形状、グリッドサイズ、移動サイズ、回転不可方向、などがオペレータにより設定されてもよい。
　積層造形仮想エリア生成部４０３は、３次元造形用ファイル３１５の配置制御パラメータテーブル４５２に格納されている３次元造形装置３２０の積層造形部３２２に対応して、３次元造形モデルの配置の対象領域となる積層造形の仮想エリアを生成する。仮想エリアは、３次元造形モデルを包含する３次元グリッドと同じサイズの仮想グリッドに分割されるのが望ましい。３次元グリッド生成部４０４は、配置制御アルゴリズムテーブル４５１に格納されたアルゴリズムに従って、配置制御パラメータテーブル４５２に格納されている配置制御用パラメータを用い、仮想エリアに収まる３次元造形モデルを包含するための３次元グリッドを生成する。
　集合モデル初期配置部４０５は、配置制御パラメータテーブル４５２に格納されている配置制御用パラメータに従って、組み合わせ配置する複数の３次元造形モデルを包含する３次元グリッド集合モデルとして初期配置する。例えば、初期配置を仮想エリアの周辺として、仮想エリアの中央を目標位置として移動したり、初期配置を仮想エリアの中央として、仮想エリアの周辺に向かって移動したりする。集合モデル移動部４０６は、配置制御アルゴリズムテーブル４５１に格納されたアルゴリズムに従って、配置制御パラメータテーブル４５２に格納されている配置制御用パラメータを用い、複数の３次元造形モデルの３次元グリッド集合モデルを初期配置からグリッド単位に移動する。集合モデル重なり判定部４０７は、集合モデル移動部４０６による仮移動によって、複数の３次元造形モデルの３次元グリッド集合モデルに重なりが発生したか否かを判定する。集合モデル重なり判定部４０７が重なりを判定すれば、集合モデル移動部４０６は、仮移動を中止して別の移動を選択して仮移動を繰り返す。
　集合モデル配置判定部４０８は、３次元造形モデルの３次元グリッド集合モデルの適切な配置が終了したことを判定する所定条件４８１を有し、３次元グリッド集合モデル間の目標位置からの距離の和が閾値以内になった場合の配置や、所定回数の移動処理を行なった場合の配置などを、適切な配置として判定する。配置情報出力部４０９は、集合モデル配置判定部４０８が適切な配置と判定した場合に、その配置データを含む３次元造形モデルのデータを、通信制御部３１１を介して３次元造形装置３２０に出力する。
　（配置制御アルゴリズムテーブル）
　図５は、本実施形態に係る配置制御アルゴリズムテーブル４５１の構成を示す図である。配置制御アルゴリズムテーブル４５１は、本実施形態の３次元造形モデルを仮想エリア内に配置する制御アルゴリズムを格納する。なお、配置制御アルゴリズムテーブル４５１の構成は、図５に限定されない。
　配置制御アルゴリズムテーブル４５１は、配置制御アルゴリズムＩＤ５０１に対応付けて、配置処理条件５０２と、配置制御プログラム５０３と、を記憶する。配置処理条件５０２としては、配置精度、配置速度、３次元造形モデルの数、使用する３次元造形装置（３Ｄプリンタ）、などが含まれる。本実施形態において、配置制御アルゴリズムの概要は、３次元造形モデルを包含する３次元グリッドの集合モデルを生成して、３次元グリッド集合モデルのグリッド単位の移動を繰り返す処理であるが、その中で配置処理条件５０２に対応して適切な配置制御プログラム５０３を格納する。
　（配置制御パラメータテーブル）
　図６Ａは、本実施形態に係る配置制御パラメータテーブル４５２の構成を示す図である。配置制御パラメータテーブル４５２は、配置制御プログラム５０３で使用するパラメータを格納する。かかるパラメータは、使用する３次元造形装置３２０などに対応して自動的に設定されるものと、オペレータが操作部３１４から設定したものと、を含む。
　配置制御の対象となる造形モデルＩＤ６１１に対応付けて、積層造形の仮想エリア６１２、最終的な配置目標位置の情報６１３、初期配置位置の情報６１４、グリッドサイズの情報６１５、生成された集合モデルの移動距離および移動方向の制御情報６１６と、を格納する。さらに、回転を許すか否かの回転可否フラグ６１７と、適切な配置に到達したか否かを判定する所定条件４８１と、を格納する。所定条件４８１には、本実施形態においては、目標位置からの距離の和の閾値と、移動処理の回数と、を含む。
　生成された集合モデルの移動距離および移動方向の制御情報６１６は、Ｘ軸方向の情報６６１と、Ｙ軸方向の情報６６２と、Ｚ軸方向の情報６６３と、を格納する。各情報は、グリッド単位の移動距離（本例では、１グリッドとするが限定されない。移動距離は、適正配置への収束速度や収束精度に基づいて選択されてよい。）、中心方向への移動の優先順位、周辺方向への移動の優先順位、を含む。
　（配置制御パラメータの具体例）
　図６Ｂ～図６Ｅを参照して、図６Ａの配置制御パラメータテーブル４５２の具体的な例を説明する。図６Ｂおよび図６Ｃには、仮想エリアのＸＹ平面の中心を目標位置として、８つに等分された領域内の３次元グリッドの集合エリアを移動する方向の優先順位を設定するパラメータを示す。図６Ｄおよび図６Ｅには、仮想エリア（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の中心を目標位置として、２６に分割された領域内の３次元グリッドの集合エリアを移動する方向の優先順位を設定するパラメータを示す。図６Ｄにおいて、目標位置を仮想エリアの中央としたが、３次元造形モデルの最初の目標位置は立体の底面とするのが望ましい。なお、配置制御パラメータの重み付けは、図６Ｂ～図６Ｅの分割例やパラメータ例に限定されるのもではない。例えば、図６Ｂ～図６Ｅにおいては、１グリッド単位の移動で斜め方向の移動も含めたが、移動単位が１グリッドでなくてもよく、斜め方向の移動を省いて優先方向への１方向移動を繰り返す、単純で移動の同期が容易な構成であってもよい。
　図６Ｂは、本実施形態に係る積層造形の仮想エリアの具体例を示す図である。
　積層造形の仮想エリア６２０のＸＹ平面の中央には、目標位置６２１が設定されている。ＸＹ平面は８つの等分された領域（ａ）～（ｈ）に分割されている。
　図６Ｃは、本実施形態に係る図６Ｂの積層造形の仮想エリア６２０における配置制御パラメータの具体例を示す図である。図６Ｃには、積層造形の仮想エリア６２０におけるＸＹ方向における移動方向の優先度６３０と、積層造形の仮想エリア６２０におけるＺ方向における移動制御および回転制御６４０と、を示す。
　ＸＹ方向における移動方向の優先度６３０は、“１”（最高）～“８”（最低）の優先度順位６３１に従って、集合モデルの現在領域における優先順の移動方向６３２を格納する。ここで、（ｘ，ｙ）は、Ｘ軸方向の移動グリッド数と、Ｙ軸方向の移動グリッド数と、を示し、“１”は各軸のプラス方向の１グリッド移動、“－１”は各軸のマイナス方向の１グリッド移動、“０”は各軸方向の移動なし、を示す。なお、ｘおよびｙが“０”でない場合は斜め方向の移動を表わす。本実施形態においては、まず、“１”（最高）の優先度の方向に仮移動し、衝突すれば（仮移動で重なれば）次の優先度の方向に仮移動する。ＸＹ方向における移動方向の優先度６３０に従えば、集合モデルは可能な限り中央の目標位置６２１に向かって移動することになる。
　Ｚ方向における移動制御および回転制御６４０は、各移動処理６４１に対応付けて、許可する処理６４２と、不許可の処理６４３と、を格納する。例えば、Ｚ方向の移動においては、まず、現在の集合モデルのＺ軸方向の位置を“ｚ”とすると、“－ｚ”の移動を試みて、できなければ“-(ｚ-1)”，…，０と順に試行する。また、水平回転、垂直回転においては、それぞれの確率を“Ph”、“Pv”として、ランダムに-90度、+90度の回転を試みる。なお、図６Ｃの具体例では、許可、不許可、Ph、Pvはオペレータが明示的に指示することを想定しているが、情報処理装置３１０において自動的に設定されてもよい。
　図６Ｄは、本実施形態に係る積層造形の仮想エリアの他の具体例を示す図である。
　積層造形の仮想エリア６５０の中央には、目標位置６５１が設定されている。ＸＹＺ立体は目標位置６５１の周囲の８方向と、上方向および下方向の１８個（＝２×９）に分割された領域（Ａ）～（Ｚ）に分割されている。なお、複雑さを避けるため、図６Ｄには、左図に上方向の９領域（Ａ）から（Ｉ）、中央に周囲の８領域（Ｊ）から（Ｑ）、右図に下方向の９領域（Ｒ）から（Ｚ）、が分けて示されている。図中、黒丸および白丸は、仮想エリア６５０の各外面を１６等分した場合の角から一番近い交点を示し、目標位置６５１から各交点への直線が領域の分割線である。黒丸は仮想エリア６５０の斜視図の見える面上の交点であり、白丸は仮想エリア６５０の斜視図の見えない面上の交点である。図６Ｄの分割は一例であり、これに限定されない。
　図６Ｅは、本実施形態に係る積層造形の仮想エリアにおける配置制御パラメータの他の具体例を示す図である。図６Ｅには、積層造形の仮想エリア６５０におけるＸＹＺ方向における移動方向の優先度６６０を示す。
　ＸＹＺ方向における移動方向の優先度６６０は、“１”（最高）～“２６”（最低）の優先度順位６６１に従って、集合モデルの現在領域における優先順の移動方向６６２を格納する。ここで、（ｘ，ｙ，ｚ）は、Ｘ軸方向の移動グリッド数と、Ｙ軸方向の移動グリッド数と、Ｚ軸方向の移動グリッド数と、を示し、“１”は各軸のプラス方向の１グリッド移動、“－１”は各軸のマイナス方向の１グリッド移動、“０”は各軸方向の移動なし、を示す。なお、ｘ，ｙ，ｚの２つ以上が“０”でない場合は斜め方向の移動を表わす。本実施形態においては、まず、“１”（最高）の優先度の方向に仮移動し、衝突すれば（仮移動で重なれば）次の優先度の方向に仮移動する。ＸＹＺ方向における移動方向の優先度６６０に従えば、集合モデルは可能な限り中央の目標位置６６１に向かって移動することになる。
　例えば、領域（Ａ）から（Ｉ）においてはＺ軸の下方移動が優先、領域（Ｊ）から（Ｑ）においてはＺ軸方向の維持が優先、領域（Ｒ）から（Ｚ）においてはＺ軸の上方移動が優先、である。領域（Ｉ）は目標位置の真上領域、領域（Ｚ）は目標位置の真下領域である。
　なお、３次元造形モデルの配置は造形速度や材料消費量の観点から、積層造形部３２２の造形エリアの下層から配置されるのが望ましいので、３次元造形モデルの最初の目標位置は立体の底面とするのが望ましい。
　（３次元造形モデルファイル）
　図７は、本実施形態に係る３次元造形モデルファイル４５３の構成を示す図である。３次元造形モデルファイル４５３は、３次元造形モデル取得部３１６が取得した３次元造形モデルのデータを格納する。
　３次元造形モデルファイル４５３は、３次元造形モデルＩＤ７０１に対応付けて、３次元造形モデルを表わすデータ形式７０２と、積層幅の範囲７０３と、データ形式７０２で表わされた３次元造形モデルデータ７０４と、を格納する。なお、データ形式７０２には、ＳＴＬ(Standard Triangulated Language)やＤＸＦ(Drawing Exchange Format)などがあるが、これに限定されない。本実施形態の処理においては、ＳＴＬ形式が使用され、他のデータ形式であれば変換されることになる。
　《情報処理装置のハードウェア構成》
　図８は、本実施形態に係る情報処理装置３１０のハードウェア構成を示すブロック図である。
　図８で、ＣＰＵ(Central Processing Unit)８１０は演算制御用のプロセッサであり、プログラムを実行することで図３の情報処理装置３１０の機能構成部を実現する。ＲＯＭ(Read Only Memory)８２０は、初期データおよびプログラムなどの固定データを記憶する。また、通信制御部３１１は、ネットワークを介して他の通信端末や各サーバと通信する。なお、ＣＰＵ８１０は１つに限定されず、複数のＣＰＵであっても、あるいは画像処理用のＧＰＵ(Graphics Processing Unit)を含んでもよい。また、通信制御部３１１は、ＣＰＵ８１０とは独立したＣＰＵを有して、ＲＡＭ(Random Access Memory)８４０の領域に送受信データを書き込みあるいは読み出しするのが望ましい。また、ＲＡＭ８４０とストレージ８５０との間でデータを転送するＤＭＡＣ(Direct Memory Access Control)を設けるのが望ましい（図示なし）。さらに、入出力インタフェース８６０は、ＣＰＵ８１０とは独立したＣＰＵを有して、ＲＡＭ８４０の領域に入出力データを書き込みあるいは読み出しするのが望ましい。したがって、ＣＰＵ８１０は、ＲＡＭ８４０にデータが受信あるいは転送されたことを認識してデータを処理する。また、ＣＰＵ８１０は、処理結果をＲＡＭ８４０に準備し、後の送信あるいは転送は通信制御部３１１やＤＭＡＣ、あるいは入出力インタフェース８６０に任せる。
　ＲＡＭ８４０は、ＣＰＵ８１０が一時記憶のワークエリアとして使用するランダムアクセスメモリである。ＲＡＭ８４０には、本実施形態の実現に必要なデータを記憶する領域が確保されている。３次元グリッド集合モデル８４１は、３次元造形モデル数のグリッド集合に変換されたデータである。積層造形仮想エリアデータ８４２は、３次元造形装置３２０の積層造形部３２２の造形エリアを表わした仮想エリアのデータである。現在位置の３次元グリッド集合モデル８４３は、各３次元グリッド集合モデルの移動後の現在のデータである。重なり判定フラグ８４４は、各３次元グリッド集合モデルを仮移動したときの他の３次元グリッド集合モデルとの重なり判定結果を示すフラグである。所定条件フラグ８４５は、複数の３次元グリッド集合モデルの配置が所定条件を満たすか否かの判定結果を示すフラグである。最終位置の３次元グリッド集合モデル８４６は、所定条件フラグ８４５が所定条件を満たすことを示した場合の、３次元グリッド集合モデルのデータである。入出力データ８４７は、入出力インタフェース８６０を介して入出力されるデータである。送受信データ８４８は、通信制御部３１１を介して送受信されるデータである。
　ストレージ８５０には、データベースや各種のパラメータ、あるいは本実施形態の実現に必要な以下のデータまたはプログラムが記憶されている。配置制御アルゴリズムテーブル４５１は、配置処理条件に従うアルゴリズムを格納する。配置制御パラメータテーブル４５２は、配置制御アルゴリズムで使用されるパラメータを格納する。３次元造形モデルファイル４５３は、配置制御される３次元造形モデルのデータを格納する。
　ストレージ８５０には、以下のプログラムが格納される。情報処理装置制御プログラム８５１は、本情報処理装置３１０の全体を制御する制御プログラムである。３次元グリッド生成モジュール８５２は、３次元造形モデルから３次元グリッドの集合モデルを生成するための３次元グリッドを生成するモジュールである。３次元グリッド集合モデル生成モジュール８５３は、３次元造形モデルからそれを内包する３次元グリッドの集合モデルを生成するモジュールである。集合モデル初期配置モジュール８５４は、３次元グリッドの集合モデルの配置制御アルゴリズムに従って、集合モデルを初期配置するモジュールである。集合モデル移動モジュール８５５は、複数の３次元グリッドの集合モデルの移動を制御するモジュールである。配置情報出力モジュール８５６は、複数の３次元グリッドの集合モデルの移動結果が所定条件を満足したかを判定して、満足した場合に配置結果の情報を出力するモジュールである。
　入出力インタフェース８６０は、入出力機器との入出力データをインタフェースする。入出力インタフェース８６０には、表示部３１３、操作部３１４、が接続される。また、記憶媒体制御装置８６１が接続される。
　なお、図８のＲＡＭ８４０やストレージ８５０には、情報処理装置３１０が有する汎用の機能や他の実現可能な機能に関連するプログラムやデータは図示されていない。
　（３次元グリッド集合モデル生成テーブル）
　図９は、本実施形態に係る３次元グリッド集合モデル生成テーブル９００の構成を示す図である。３次元グリッド集合モデル生成テーブル９００は、図８のＲＡＭ８４０に生成され、３次元造形モデルから３次元グリッド集合モデルを生成するために使用される。
　３次元グリッド集合モデル生成テーブル９００は、３次元造形モデルＩＤ９０１に対応付けて、３次元グリッドの形状９０２と、３次元グリッドのサイズ９０３と、生成された３次元グリッド集合モデルのデータ９０４と、を記憶する。さらに、一緒に造形する３次元造形モデルの関係を示すために、一緒に造形する他のモデル９０５を記憶する。
　（組み合わせ探索テーブル）
　図１０は、本実施形態に係る組み合わせ探索テーブル１０００の構成を示す図である。組み合わせ探索テーブル１０００は、図８のＲＡＭ８４０に図８のデータを含んで生成され、複数の３次元グリッド集合モデルの適切な組み合わせ配置を探索するために使用される。
　組み合わせ探索テーブル１０００は、複数の３次元グリッド集合モデルである第１集合モデル１００１～第ｎ集合モデル１００２に対応付けて、仮移動後の重なり判定結果１００３と、移動が終了して適切な配置となったことを示す所定条件フラグ１００４と、を記憶する。第１集合モデル１００１～第ｎ集合モデル１００２は、それぞれ移動前のモデルデータと、移動方向と、移動後のモデルデータと、を記憶する。移動方向については、例えば、図６Ｃに示された移動方向を記憶する。
　《情報処理装置の３次元造形モデル配置処理》
　図１１は、本実施形態に係る情報処理装置３１０の３次元造形モデル配置処理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、図８のＣＰＵ８１０がＲＡＭ８４０を使用して実行し、図３の情報処理装置３１０の機能構成部、特に、３次元造形モデル配置部３１２を実現する。
　情報処理装置３１０は、ステップＳ１１０１において、３次元造形モデルをＮ×Ｎ×Ｎの３次元グリッド集合モデルに置き換える（グリッドモデル生成処理）。次に、情報処理装置３１０は、ステップＳ１１０３において、一緒に造形する全ての３次元グリッド集合モデルを積層造形の仮想エリア（造形エリア）に初期配置する。
　情報処理装置３１０は、ステップＳ１１０５において、３次元グリッド集合モデルを１つずつグリッド単位に仮移動する。移動方向は、造形エリアのモデルを集めたい場所に移動するように重み付けをする。例えば、図６Ｃの優先順に従う。次に、情報処理装置３１０は、ステップＳ１１０７において、仮移動の結果、他の３次元グリッド集合モデルに衝突する（重なった）場合は、仮移動を取り消し他の移動方向で再試行する。かかるステップＳ１１０５およびＳ１１０７を「組み合わせ探索処理」と称する。
　全てのモデルの移動が終わったら、情報処理装置３１０は、ステップＳ１１０９において、目標位置からの距離を計算し、評価値を求める。そして、情報処理装置３１０は、ステップＳ１１１１において、今までで評価値が最もよい場合は、その位置情報を保存する。情報処理装置３１０は、ステップＳ１１１３において、評価値が設定した条件を満たすか、指定された回数実行するまで、繰り返す。
　（グリットモデル生成処理）
　図１２Ａは、本実施形態に係るグリットモデル生成処理（Ｓ１１０１）の手順を示すフローチャートである。
　情報処理装置３１０は、ステップＳ１２１１からＳ１２１９において、全ての３次元造形モデルに対して、ステップＳ１２１３～Ｓ１２１７までの処理を繰り返す。情報処理装置３１０は、ステップＳ１２１３において、３次元造形モデルの外形サイズから３次元グリッドである立方体にグリッド分割したときの、グリッドの個数を求める。情報処理装置３１０は、ステップＳ１２１５において、グリッドの個数分の３次元グリッドの配列を用意する。そして、情報処理装置３１０は、ステップＳ１２１７において、各グリッドと３次元造形モデルとの交差判定を行い、交差したグリッドに対応する配列要素の３次元グリッドには“１”、そうでないものには“０”を設定する。その結果、“１”が設定された３次元グリッドによる集合モデルが生成される。
　（組み合わせ探索処理）
　図１２Ｂは、本実施形態に係る組み合わせ探索処理（Ｓ１１０５およびＳ１１０７）の手順を示すフローチャートである。
　情報処理装置３１０は、ステップＳ１２２１からＳ１２３５において、全ての３次元造形モデルに対して、ステップＳ１２２３～Ｓ１２３３までの処理を繰り返す。また、情報処理装置３１０は、ステップＳ１２２３からＳ１２２９において、各３次元造形モデルに対して、移動パターンの重み付け（優先順位）に従って移動パターンが無くなるまでステップＳ１２２５およびＳ１２２７の処理を繰り返す（図６Ｃ参照）。
　情報処理装置３１０は、ステップＳ１２２５において、移動パターンに基づいてグリッド単位に仮移動する。そして、情報処理装置３１０は、ステップＳ１２２７において、他の３次元グリッド集合モデルに衝突したか（重なったか）を、３次元グリッドの配列を用いて判定する。衝突すれば、仮移動を取り消して次の優先順位の方向への移動を繰り返す。衝突がなければ、情報処理装置３１０は、ステップＳ１２３３において、３次元グリッド集合モデルの移動を確定する。
　なお、衝突して、仮移動を取り消して次の優先順位の方向への移動を繰り返し、移動パターンが無くなれば、情報処理装置３１０は、ステップＳ１２２９からＳ１２３１に進んで、対象の３次元グリッド集合モデルの移動をあきらめて元の位置を保つ。
　全ての３次元グリッド集合モデルの移動が完了すると、リターンする。
　本実施形態によれば、各３次元造形モデルを包含する立方体グリッドの集合モデルに変換して移動しながら適切な配置を探索するので、複数の３次元造形モデルを簡単な処理で効率的に組み合わせ配置することができる。
　［第３実施形態］
　次に、本発明の第３実施形態に係る情報処理装置における３次元造形モデル配置について説明する。本実施形態に係る３次元造形モデル配置は、上記第２実施形態と比べると、立方体グリッドのサイズを漸次に縮小することにより、簡単な処理で精度のよい配置をする点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
　《３次元造形モデル配置の動作概要》
　図１３は、本実施形態に係る３次元造形モデル配置１３００の動作概要を示す図である。なお、図１３において、図２Ａと同様に要素には同じ参照番号を付して、説明を省略する。
　第２実施形態の処理に従って机と椅子との３次元グリッド集合モデルが配置された最終配置２２０から、さらに適切な配置を実現するために、グリッドサイズを縮小した配置１３１０を生成する。配置１３１０おいては、第２実施形態におけるグリッドサイズを半分にして、机の３次元グリッド集合モデル１３１１と椅子の３次元グリッド集合モデル１３１２とを生成した例を示す。そして、３次元グリッド集合モデル１３１１と３次元グリッド集合モデル１３１２とに基づいて、第２実施形態と同様に、仮移動と重なり判定とを繰り返して適切な組み合わせ配置を探索する。
　半分サイズの最終配置１３２０においては、例えば、最終配置２２０ではグリッドが重なって机の下に配置できなかった椅子の３次元造形モデル１３２２が、机の３次元造形モデル１３２１の外形内部に含まれるように配置することができる。かかる半分サイズの最終配置１３２０においては、積層する高さが机の高さにまで減少している。なお、本例のように、回転をして椅子を机の外形内部に含まれるような配置ができなくとも、椅子と机との距離を積層造形可能な最小距離にまで近付けることができる。
　上記のように、グリッドサイズを漸次に縮小して、最初は概略の配置をし、順次に詳細な配置をすることによって、適切な組み合わせ配置の探索時間を短縮できると共に、半分サイズの最終配置１３２０のように、積層体積を縮小して密にすることで積層材料を少なく、かつ、積層時間の短縮を図ることができる。
　なお、グリッドサイズの縮小は半分に限らない。また、３次元造形物間の最小距離に対応する最小サイズまでのグリッドサイズの縮小の段階数は、３次元造形物の形状の複雑さなどにより適宜に選択される。また、段階数によって、最初のグリッドサイズも変化する。
　（３次元グリッド集合モデル生成テーブル）
　図１４は、本実施形態に係る３次元グリッド集合モデル生成テーブル１４００の構成を示す図である。なお、図１４において、図９と同様の要素には同じ参照番号を付して、説明は省略する。
　３次元グリッド集合モデル生成テーブル１４００には、第１サイズ１４０３と、…、第ｎサイズ１４０４とが記憶される。第１サイズ１４０３は、そのグリッドサイズと、生成された３次元グリッド集合モデルのデータと、を含む。第ｎサイズ１４０４は、そのグリッドサイズと、生成された３次元グリッド集合モデルのデータと、を含む。
　《情報処理装置の３次元造形モデル配置処理》
　図１５は、本実施形態に係る情報処理装置３１０の３次元造形モデル配置処理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、図８のＣＰＵ８１０がＲＡＭ８４０を使用して実行し、図３の情報処理装置３１０の機能構成部、特に、３次元造形モデル配置部３１２を実現する。なお、図１５において、図１１と同様のステップには同じステップ番号を付して、説明を省略する。
　あるグリッドサイズでの配置が完了すると、情報処理装置３１０は、ステップＳ１５１５において、３次元造形物間が造形可能な最小距離になるまでグリッドサイズを縮小して、モデル配置を繰り返す。
　本実施形態によれば、立方体グリッドのサイズを漸次に縮小することにより、複数の３次元造形モデルを簡単な処理で精度よい組み合わせ配置をすることができる。
　［第４実施形態］
　次に、本発明の第４実施形態に係る情報処理装置における３次元造形モデル配置について説明する。本実施形態に係る３次元造形モデル配置は、上記第２実施形態および第３実施形態と比べると、３次元造形モデルの配置において３次元造形物の積層造形方向との関係を考慮することにより、積層造形に適した配置をする点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態または第３実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
　《３次元造形モデル配置の動作概》
　図１６は、本実施形態に係る３次元造形モデル配置１６００の動作概要を示す図である。なお、図１６において、図２Ａと同様の要素には同じ参照番号を付して、説明を省略する。
　図１６においては、椅子２０２の背もたれに緻密な模様が施されることを前提にしている。また、机の脚を先に積層造形するよりも、机の天板を先に積層する方が望ましいと仮定している。
　これら上記条件を考慮して、机の３次元グリッド集合モデルと椅子の３次元グリッド集合モデルとの移動と重なり判定とを繰り返した結果、３次元造形物の特性を考慮した最終配置１６２０となる。特性を考慮した最終配置１６２０においては、机の３次元造形モデル１６２１は天板が下に、椅子の３次元造形モデル１６２２は机の外形内部に含まれ、かつ、背もたれが積層平面の方向となるように配置されている。
　（配置制御パラメータテーブル）
　図１７は、本実施形態に係る配置制御パラメータテーブル１７００の構成を示す図である。なお、図１７において、図６Ａと同様の要素には同じ参照番号を付して、説明を省略する。
　配置制御パラメータテーブル１７００には、配置方向の条件である配置方向条件情報１７１９が記憶される。配置方向条件情報１７１９は、第１の３次元造形モデルの積層特性である第１モデル条件１７９１と、第２モデル条件１７９２と、第ｎモデル条件１７９３と、を含む。各モデル条件には、優先する配置方向、可能な配置方向、不可の配置方向が含まれる。
　（組み合わせ探索テーブル）
　図１８は、本実施形態に係る組み合わせ探索テーブル１８００の構成を示す図である。なお、図１８において、図１０と同様の要素には同じ参照番号を付して、説明を省略する。
　組み合わせ探索テーブル１８００は、第１集合モデル１８０１と、第ｎ集合モデル１８０２と、を記憶する。各集合モデルには、優先的な配置方向である優先配置および禁止する配置方向を示す配置禁止が記憶され、それらを参照して決定された３次元グリッド集合モデルの回転を含む移動方向が記憶される。
　《情報処理装置の３次元造形モデル配置処理》
　図１９は、本実施形態に係る情報処理装置３１０の３次元造形モデル配置処理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、図８のＣＰＵ８１０がＲＡＭ８４０を使用して実行し、図３の情報処理装置３１０の機能構成部、特に、３次元造形モデル配置部３１２を実現する。なお、図１９において、図１１と同様のステップには同じステップ番号を付して、説明を省略する。
　ステップＳ１１０１において３次元造形モデルから３次元グリッド集合モデルを生成した後、情報処理装置３１０は、ステップＳ１９０３において、優先配置および配置禁止を考慮して、一緒に造形する全ての３次元グリッド集合モデルを仮想エリア（造形エリア）に配置する。
　（組み合わせ探索処理）
　図２０は、本実施形態に係る組み合わせ探索処理（Ｓ１１０５およびＳ１１０７）の手順を示すフローチャートである。なお、図２０において、図１２Ｂと同様のステップには同じステップ番号を付して、説明を省略する。
　情報処理装置３１０は、ステップＳ２０２４において、優先配置および禁止配置を考慮して、移動パターンを選択する。
　本実施形態によれば、３次元造形モデルの配置において３次元造形物の積層造形方向との関係を考慮することにより、複数の３次元造形モデルを簡単な処理で積層造形に適した組み合わせ配置をすることができる。
　［他の実施形態］
　上記実施形態においては、３次元グリッドを立方体としたが、積層造形する３次元造形対象物によっては直方体や他の多面体を用いてもよい。また、立方体、直方体、あるいは、他の多面体を組み合わせた集合モデルであってもよい。
　また、上記実施形態においては、３次元造形モデルを内包する集合モデルをグリッド単位に移動する、あるいは、移動方向に優先度や重み付けをして移動する簡単な例を示した。さらに、例えば、遺伝的アルゴリズムのような「組み合わせ問題の最適化」の手法、あるいは、「最適解への最短経路選定」の手法を取り入れることで、より適切な３次元造形モデルの組み合わせの解に、より高速に収束させることができる。
　また、上記実施形態の３次元造形システムにおいては、３次元造形モデルを生成する装置と、３次元モデルを３次元造形装置用に配置する装置（情報処理装置）と、３次元造成装置（３Ｄプリンタ）と、を別個に備えるシステムを示したが、これらの装置が１つまたは２つの装置から構成されても、異なる機能配置により構成されても、同様の効果を奏することができる。その場合には、例えば、情報処理装置が、３次元造形物を表わすデータから３次元造形モデルを生成するモデル生成部と、３次元造形モデルのデータとその配置データとに基づいて、３次元造形物の造形用データを生成して、３次元造形物の積層造形装置に送信する造形用データ送信部と、を備えることになる。
　また、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。
　また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされる３次元造形モデル配置プログラムを含むプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるＷＷＷ(World Wide Web)サーバも、本発明の範疇に含まれる。特に、少なくとも、上述した実施形態に含まれる処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）は本発明の範疇に含まれる。

Claims (16)

  1. 　３次元の仮想エリアを所定サイズ単位で分割して３次元グリッドを生成するグリッド生成手段と、
    　複数の３次元造形モデルを、各３次元造形モデルを包含する前記３次元グリッドの集合モデルに変換する変換手段と、
    　前記集合モデルを、互いに重ならないように相対的に移動させる移動手段と、
    　前記集合モデルの配置が所定条件を満足した場合に、前記集合モデルの配置を前記複数の３次元造形モデルの配置とする配置判定手段と、
    　を備える情報処理装置。
  2. 　前記３次元グリッドは、立方体である請求項１に記載の情報処理装置。
  3. 　前記変換手段は、前記３次元造形モデルが前記３次元グリッドの集合に包含されるように、前記仮想エリア内に初期配置する初期配置手段を有し、
    　前記移動手段は、前記複数の集合モデルを前記仮想エリア内で前記３次元グリッドのサイズ単位に相対的に所定の方向に移動し、前記複数の集合モデルが重ならない場合に移動を確定する、請求項１または２に記載の情報処理装置。
  4. 　前記初期配置手段は、前記複数の集合モデルを前記仮想エリアの周辺に初期配置して、
    　前記移動手段は、前記複数の集合モデルを前記仮想エリアの中心方向に移動する、請求項３に記載の情報処理装置。
  5. 　前記初期配置手段は、前記複数の集合モデルを前記仮想エリアの中央に初期配置して、
    　前記移動手段は、前記複数の集合モデルを前記仮想エリアの周辺方向に移動する、請求項３に記載の情報処理装置。
  6. 　前記初期配置手段は、各３次元造形物の優先的な造形方向および禁止された造形方向を考慮して、前記各３次元造形物を前記仮想エリアに初期配置し、
    　前記移動手段は、前記優先的な造形方向および禁止された造形方向を考慮して、前記複数の集合モデルを前記仮想エリア内で互いに重ならないように相対的に移動させる、請求項３乃至５のいずれか１項に記載の情報処理装置。
  7. 　前記移動手段は、前記集合モデルの移動方向に対して優先順位を付けるための重み付けを行なう、請求項３乃至６のいずれか１項に記載の情報処理装置。
  8. 　前記移動手段は、前記集合モデルを前記３次元グリッドの単位で回転する回転手段を含む、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の情報処理装置。
  9. 　前記回転手段は、前記集合モデルを±９０度あるいは１８０度、回転する、請求項８に記載の情報処理装置。
  10. 　前記所定条件は、前記仮想エリア内の所定の位置から前記複数の集合モデルへの距離が、第１閾値より短くなった場合、あるいは、前記移動手段による移動の回数が第２閾値を超えた場合、を含む請求項１乃至９のいずれか１項に記載の情報処理装置。
  11. 　前記３次元グリッドのサイズを漸次に縮小する縮小手段を、さらに備え、
    　前記縮小手段により前記３次元グリッドのサイズを漸次に縮小しながら、前記変換手段と、前記移動手段と、前記配置判定手段と、の処理を繰り返す、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の情報処理装置。
  12. 　前記３次元の仮想エリアは、３次元造形物を造形する積層造形装置の造形エリアに対応し、
    　前記３次元造形モデルは、前記積層造形装置が造形する前記３次元造形物を表わすデータからなる、請求項１乃至１１に記載の情報処理装置。
  13. 　３次元造形物を表わすデータから前記３次元造形モデルを生成するモデル生成手段と、
    　前記３次元造形モデルのデータと前記配置のデータとに基づいて、前記３次元造形物の造形用データを生成して、前記積層造形装置に送信する造形用データ送信手段と、
    　をさらに備える請求項１２に記載の情報処理装置。
  14. 　３次元の仮想エリアを所定サイズ単位で分割して３次元グリッドを生成するグリッド生成ステップと、
    　複数の３次元造形モデルを、各３次元造形モデルを包含する前記３次元グリッドの集合モデルに変換する変換ステップと、
    　前記集合モデルを、互いに重ならないように相対的に移動させる移動ステップと、
    　前記集合モデルの配置が所定条件を満足した場合に、前記集合モデルの配置を前記複数の３次元造形モデルの配置とする配置判定ステップと、
    　を含む３次元造形モデル配置方法。
  15. 　３次元の仮想エリアを所定サイズ単位で分割して３次元グリッドを生成するグリッド生成ステップと、
    　複数の３次元造形モデルを、各３次元造形モデルを包含する前記３次元グリッドの集合モデルに変換する変換ステップと、
    　前記集合モデルを、互いに重ならないように相対的に移動させる移動ステップと、
    　前記集合モデルの配置が所定条件を満足した場合に、前記集合モデルの配置を前記複数の３次元造形モデルの配置とする配置判定ステップと、
    　をコンピュータに実行させる３次元造形モデル配置プログラム。
  16. 　３次元造形物を表わすデータから３次元造形モデルを生成するモデル生成手段と、
    　前記３次元造形物を造形する造形エリアに対応する３次元の仮想エリアに、複数の前記３次元造形モデルを配置するモデル配置手段と、
    　前記モデル配置手段による複数の前記３次元造形モデルの配置結果に従って、前記造形エリアにおいて複数の前記３次元造形物を造形する積層造形手段と、
    　を備え、
    　前記モデル配置手段は、
    　　前記３次元の仮想エリアを所定サイズ単位で分割して３次元グリッドを生成するグリッド生成手段と、
    　　複数の前記３次元造形モデルを、各３次元造形モデルを包含する前記３次元グリッドの集合モデルに変換する変換手段と、
    　　前記集合モデルを、互いに重ならないように相対的に移動させる移動手段と、
    　　前記集合モデルの配置が所定条件を満足した場合に、前記集合モデルの配置を前記複数の３次元造形モデルの配置とする配置判定手段と、
    　を有する３次元造形システム。
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