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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2015-231744(P2015-231744A)
(43)【公開日】2015年12月24日
(54)【発明の名称】データ変換システム及び造形方法
(51)【国際特許分類】
   B29C 67/00 20060101AFI20151201BHJP
   B33Y 50/00 20150101ALI20151201BHJP
   G06F 17/50 20060101ALI20151201BHJP
【FI】
   B29C67/00
   B33Y50/00
   G06F17/50 606B
【審査請求】有
【請求項の数】8
【出願形態】OL
【全頁数】16
(21)【出願番号】特願2015-130820(P2015-130820)
(22)【出願日】2015年6月30日
(62)【分割の表示】特願2014-92461(P2014-92461)の分割
【原出願日】2010年11月10日
(71)【出願人】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100116665
【弁理士】
【氏名又は名称】渡辺 和昭
(74)【代理人】
【識別番号】100164633
【弁理士】
【氏名又は名称】西田 圭介
(74)【代理人】
【識別番号】100179475
【弁理士】
【氏名又は名称】仲井 智至
(72)【発明者】
【氏名】山田 紀彦
【テーマコード(参考)】
4F213
5B046
【Fターム(参考)】
4F213WA25
4F213WB01
4F213WL02
4F213WL62
4F213WL85
4F213WL95
5B046DA08
5B046FA16
5B046KA07
(57)【要約】      (修正有)
【課題】迅速かつ適切なデータ変換を実行することで迅速かつ適切な造形の実現に寄与する手段を提供する。
【解決手段】立体物を表した3次元モデルデータと複数の層を積層することにより造形を行う積層型の造形装置に関する特性情報とを取得する取得部S200と、上記3次元モデルデータを、上記複数の層を表した複数のスライスデータに変換する変換部S210と、上記スライスデータを上記造形装置に送信する送信部S230とを備え、上記変換部S210は、複数の異なる変換処理の中から上記特性情報に応じて選択した変換処理により、上記3次元モデルデータを上記造形装置による立体物の造形を可能とするスライスデータに変換するデータ変換装置とした。
【選択図】図5
【特許請求の範囲】
【請求項1】
立体物を表した3次元モデルデータと複数の層を積層することにより造形を行う積層型の造形装置に関する特性情報とを取得する取得部と、
上記3次元モデルデータを、上記複数の層を表した複数のスライスデータに変換する変換部と、
上記スライスデータを上記造形装置に送信する送信部とを備え、
上記変換部は、複数の異なる変換処理の中から上記特性情報に応じて選択した変換処理により、上記3次元モデルデータを上記造形装置による立体物の造形を可能とするスライスデータに変換することを特徴とするデータ変換装置。
【請求項2】
上記変換処理を実現するための演算装置を複数備え、
上記変換処理が異なるとは、使用する演算装置又は使用する演算装置の数が異なることである、請求項1に記載のデータ変換装置。
【請求項3】
上記変換部の機能を拡張するためのソフトウェアを複数備え、
上記変換処理が異なるとは、上記変換部が変換処理のために実行する上記ソフトウェアが異なることである、請求項1または請求項2に記載のデータ変換装置。
【請求項4】
上記特性情報には、上記造形装置の機種情報が含まれ、上記変換部は、少なくとも当該機種情報に応じて変換処理を選択することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載のデータ変換装置。
【請求項5】
上記特性情報には、立体物を造形するためのサポート形成の要否を示すサポート要否情報が含まれ、上記変換部は、当該サポート要否情報に応じて変換処理を選択することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載のデータ変換装置。
【請求項6】
上記特性情報には、上記造形装置が造形可能な立体物のサイズを示すサイズ情報が含まれ、上記変換部は、当該サイズ情報に応じて変換処理を選択することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載のデータ変換装置。
【請求項7】
上記特性情報には、上記造形装置の着色機能の有無を示す着色機能情報が含まれ、上記変換部は、当該着色機能情報に応じて変換処理を選択することを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載のデータ変換装置。
【請求項8】
立体物を表した3次元モデルデータと複数の層を積層することにより造形を行う積層型の造形装置に関する特性情報とを取得する取得工程と、
上記3次元モデルデータを、上記複数の層を表した複数のスライスデータに変換する変換工程と、
上記スライスデータを上記造形装置に送信する送信工程とを備え、
上記変換工程では、複数の異なる変換処理の中から上記特性情報に応じて選択した変換処理により、上記3次元モデルデータを上記造形装置による立体物の造形を可能とするスライスデータに変換することを特徴とするデータ変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、データ変換装置およびデータ変換方法に関する。
【背景技術】
【0002】
立体物の造形技術として幾つかの手法が知られている。具体的には、いわゆる光造形法(特許文献1参照)、選択的レーザー焼結法(特許文献2参照)、溶融堆積法(特許文献3参照)、粉末結合法(特許文献4参照)、シート積層法(特許文献5参照)、インクジェットによる材料の直接吐出による造形法(特許文献6参照)等の積層型の造形法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2008‐195069号公報
【特許文献2】特表2010‐510104号公報
【特許文献3】特表2009‐525207号公報
【特許文献4】特表2002‐507940号公報
【特許文献5】特開2001‐301060号公報
【特許文献6】特表2003‐535712号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
積層型の造形法を採用する造形装置においては、立体物を一定間隔でスライスしたときの各断面を表したスライスデータに基づいて層毎の造形が行なわれ、立体物が完成する。かかるスライスデータは、立体物を表した3次元モデルデータを造形装置が取り扱い可能なスライスデータに変換することにより得られる。ここで、造形の迅速化の観点から、3次元モデルデータからスライスデータへの迅速な変換が求められるが、このような迅速な変換を実現するには豊富なリソースが必要となる。また、造形装置の機種や機能などの特性によっては、その造形装置に必要なスライスデータを生成するために多くの処理を要することがあり、このような観点からも3次元モデルデータからスライスデータへの変換には豊富なリソースが必要となる。しかしながら、特に一般ユーザー向けの積層型の造形装置においては、製品のコスト等の観点から、かかる豊富なリソースを搭載できない場合がある。そのため、積層型の造形装置にとっては、当該造形装置の特性に応じた適切なスライスデータを迅速に取得する、ということが課題であった。
【0005】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、迅速かつ適切なデータ変換を実行することで迅速かつ適切な造形の実現に寄与することが可能なデータ変換装置およびデータ変換方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明にかかるデータ変換装置の態様の一つは、立体物を表した3次元モデルデータと複数の層を積層することにより造形を行う積層型の造形装置に関する特性情報とを取得する取得部と、上記3次元モデルデータを、上記複数の層を表した複数のスライスデータに変換する変換部と、上記スライスデータを上記造形装置に送信する送信部とを備え、上記変換部は、複数の異なる変換処理の中から上記特性情報に応じて選択した変換処理により、上記3次元モデルデータを上記造形装置による立体物の造形を可能とするスライスデータに変換する構成としてある。
【0007】
本発明によれば、3次元モデルデータからスライスデータへの変換を、造形装置ではなくデータ変換装置が実行する。そのため、計算資源(リソース)の少ない造形装置で当該変換を担当するよりも、造形の基となる3次元モデルデータが選択されてから造形装置による造形が完了するまでにかかる時間を短縮化することができる。また、データ変換装置では、複数の異なる変換処理の中から、造形装置の特性情報に応じて選択した変換処理により上記変換を実行する。そのため、スライスデータの送信を受ける造形装置において立体物の造形のために必要とする最適なスライスデータを、確実に当該造形装置に送信することができ、結果、適切な造形が実現される。
【0008】
本発明の態様の一つとして、データ変換装置は、上記変換処理を実現するための演算装置を複数備え、上記変換処理が異なるとは、使用する演算装置又は使用する演算装置の数が異なることである構成としてもよい。当該構成によれば、上記変換部は、造形装置の特性情報に応じて、使用する演算装置を一つ選択したり、使用する演算装置を複数選択し、選択した演算装置により変換処理を実行することで、造形装置にとって最適なスライスデータを取得する。
【0009】
本発明の態様の一つとして、データ変換装置は、上記変換部の機能を拡張するためのソフトウェアを複数備え、上記変換処理が異なるとは、上記変換部が変換処理のために実行する上記ソフトウェアが異なることである構成としてもよい。当該構成によれば、上記変換部は、造形装置の特性情報に応じて、追加的に実行するソフトウェアを選択し、選択したソフトウェアの機能によって変換処理を実行することで、造形装置にとって最適なスライスデータを取得する。
【0010】
上記特性情報の具体的内容は多岐に渡るが、一例として上記特性情報には、上記造形装置の機種情報が含まれ、上記変換部は、少なくとも当該機種情報に応じて変換処理を選択する構成としてもよい。当該構成によれば、造形装置の機種情報に対応した最適なスライスデータが得られる。
また、上記特性情報には、立体物を造形するためのサポート形成の要否を示すサポート要否情報が含まれ、上記変換部は、当該サポート要否情報に応じて変換処理を選択する構成としてもよい。当該構成によれば、サポート形成が必要な造形装置に対しては、サポート形成もさせるスライスデータが提供され、サポート形成が不要な造形装置に対しては、サポート形成に関する情報を持たないスライスデータが提供される。
【0011】
また、上記特性情報には、上記造形装置が造形可能な立体物のサイズを示すサイズ情報が含まれ、上記変換部は、当該サイズ情報に応じて変換処理を選択する構成としてもよい。当該構成によれば、造形装置のサイズ情報に対応した最適な大きさの立体物を造形させるスライスデータが得られる。
また、上記特性情報には、上記造形装置の着色機能の有無を示す着色機能情報が含まれ、上記変換部は、当該着色機能情報に応じて変換処理を選択する構成としてもよい。当該構成によれば、着色機能を有する造形装置に対しては、色情報も含むスライスデータが提供され、着色機能を有さない造形装置に対しては、色情報を持たないスライスデータが提供される。
【0012】
本発明の技術的思想は、データ変換装置以外によっても実現可能である。例えば、上述したデータ変換装置の各部に対応する各工程を備えるデータ変換方法や、当該各部に対応する機能をコンピューターに実行させるプログラムの発明も把握可能である。また、造形装置単独での発明や、データ変換装置と造形装置とを含むシステムや、当該造形装置による処理や当該システムを実現するための方法、プログラムも、発明として把握可能である。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1】造形システムを概略的に示す図である。
図2】造形装置の構成を示す図である。
図3】データ変換装置の構成を示す図である。
図4】造形装置側の処理を示すフローチャートである。
図5】データ変換装置側の処理を示すフローチャートである。
図6】オーバーハング形状を有する立体物の断面を例示する図である。
図7】第一変形例にかかる造形システムを概略的に示す図である。
図8】第二変形例にかかる造形システムを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
1.システムの概略
図1は、本実施形態にかかる立体物の造形システム10を概略的に示している。造形システム10は、造形装置20とデータ変換装置30とを含む。造形装置20は、積層型の造形法により立体物を造形可能な装置であり、装置を覆う筺体21の内部に処理用空間としてのチャンバー22を有している。造形装置20は、チャンバー22内に立体物を造形する。ユーザーは、造形装置20の前面側に形成された扉28を開けることで、チャンバー22内にアクセス可能であり、チャンバー22内に造形された立体物(造形物R)を造形装置20外へ取り出すことができる。造形装置20は、筺体21表面の所定位置に、ユーザーに対して情報を表示するための液晶パネル等の表示部21aや、ユーザーからの操作を受け付ける操作受付部21bとしてのスイッチやボタンやタッチパネル等や、可搬性の記憶媒体M(メモリーカード等)の接続を受けるためのメモリーインターフェイス(I/F)21c等を適宜備える。
【0015】
データ変換装置30は、例えば、一台のサーバー31で構成されていたり、複数台のサーバー31で構成されていたりする。図1では、データ変換装置30が複数台のサーバー31で構成される例を示しており、各サーバー31はネットワークNにより相互に通信可能に接続している。複数の造形装置20は、インターネット等のネットワークNによりデータ変換装置30と通信可能に接続しており、ネットワークNを介してデータ変換装置30による“データ変換サービス”の提供を受けることができる。データ変換サービスとは、概略的には、データ変換装置30が、造形装置20のユーザーによって指定された3次元モデルデータを造形装置20において取り扱い可能なスライスデータに変換し、そのスライスデータを造形装置20に送信する処理を言う。つまり図1の例では、造形システム10は、ネットワークN上の複数のサーバー31を活用したクラウドコンピューティングによるデータ変換サービスを、造形装置20のユーザーに提供する。
【0016】
図2は、造形装置20の構成を示している。造形装置20は、上述した構成の他に、制御部23や、通信部24や、造形部25を有する。制御部23は、CPU23aやメモリー23bなどを備え、CPU23aがメモリー23bに記憶された所定のプログラムに従って造形装置20内の各部を制御する。また造形装置20は、造形方法に応じた造形のための構造を備え、例えばチャンバー22の底面側に配設された略水平な台(プラットフォーム26)と、プラットフォーム26をチャンバー22内において造形装置20の上下方向(縦方向、Z軸方向とも言う。)に移動させることが可能なモーター等からなるプラットフォーム移動機構27を含む。
通信部24は、制御部23による制御下で、ネットワークNを介してデータ変換装置30との間で情報の送受信を実現する。
【0017】
造形部25は、制御部23による制御下で、スライスデータに基づいて造形物Rを造形可能な機構であり、上述したような積層型の造形法のいずれかにより造形を行なう。造形部25は、例えば造形のための可動部(造形ヘッド25a)や、造形ヘッド25aをチャンバー22内において例えば直交する2軸(X,Y軸)方向それぞれに移動させることが可能なモーター等からなるヘッド移動機構25b等を備える。X,Y軸方向は、上記Z軸方向に対して垂直な2軸であり、そのため造形ヘッド25aは当該2軸で定義される面(水平面)内を移動可能である。
【0018】
造形ヘッド25aは、チャンバー22内にてプラットフォーム26上をヘッド移動機構25bによってX,Y軸方向に移動させられながら、一層のスライスデータが示す形状に応じて所定の材料や光を発することで一層の造形を行なう。各種積層型の造形法は公知であるため造形法自体の詳細な説明は省くが、造形ヘッド25aは、光造形法、選択的レーザー焼結法、シート積層法などであればレーザー光をプラットフォーム26上の樹脂や粉末層やシート部材に対して照射するし、溶融堆積法であれば溶融させた樹脂をプラットフォーム26上に吐出(押し出し)するし、粉末結合法であれば結合材をプラットフォーム26上の粉末層に吐出するし、インクジェットによる材料の直接吐出による造形法であれば造形物Rの形成に用いられる材料をプラットフォーム26上に吐出する。このようなスライスデータに応じた一層分の造形と、Z軸方向に沿ったプラットフォーム26の当該一層分の移動(下降)とを繰り返すことで、プラットフォーム26上に層単位での造形結果が積層され、造形物Rが完成する。
【0019】
制御部23は、造形部25による造形時に、プラットフォーム移動機構27のモーターを数値制御することで、プラットフォーム26のZ軸方向の移動距離や移動速度を制御し、ヘッド移動機構25bのモーターを数値制御することで、造形ヘッド25aのX,Y軸方向の移動距離や移動速度を制御する。
【0020】
図3は、データ変換装置30の機能構成を概略的に示している。データ変換装置30は、立体物を表した3次元モデルデータと造形装置20に関する特性情報とを取得する取得部41と、当該取得した3次元モデルデータを立体物の断面であって所定の軸方向に垂直かつ当該軸方向において一定間隔である複数の断面を表した複数のスライスデータに変換する変換部42と、当該スライスデータを造形装置20に送信する送信部43とを備える。変換部42は、造形装置20の造形方法に応じた上記変換を実現するために、対応可能な造形装置の造形方法毎に複数の演算部42a,42b,42c…を含む。各演算部は、造形方法と1対1で用意していてもよいし、類似の処理を行なう造形方法は同一の演算部を用いるものとして対応可能な造形方法の数よりも少ない数の演算部であってもよい。その他にも、対応可能な造形装置の機能に応じた演算部を設けても良い。各演算部42a,42b,42c…は、図1に例示したようにデータ変換装置30が複数のサーバー31からなる場合には、各サーバー31がそれぞれに有する各演算機能に該当する。つまり、データ変換装置30の変換部42は、複数の演算装置(複数のサーバー31)で構成される。また、図1に例示したようにデータ変換装置30が複数のサーバー31からなる場合には、変換部42の一部、取得部41および送信部43は、各サーバー31のうちデータ変換サービスにおいて造形装置20との通信の窓口となるサーバー31aによって実現される。
【0021】
2.データ変換サービスを含む造形処理
図4は、造形システム10における造形装置20側の処理をフローチャートで示しており、図5は、造形システム10におけるデータ変換装置30側の処理をフローチャートにより示している。
図4に示すように、造形装置20では、ステップS100において、制御部23が3次元モデルデータの選択を受け付ける。例えばユーザーは、複数の3次元モデルデータを記録した記憶媒体MをメモリーI/F21cに装着させる。すると制御部23は、記憶媒体Mに記憶された3次元モデルデータを読み込むとともに、これら読み込んだ3次元モデルデータの中から任意のデータをユーザーに選択させるためのユーザーインターフェイス(UI)画面を表示部21aに表示させる。ユーザーは、UI画面の表示を参照しつつ操作受付部21bを操作することにより、3次元モデルデータを任意に選択する。制御部23は、このような操作による3次元モデルデータの選択を受け付ける。
【0022】
むろん、3次元モデルデータの選択は記憶媒体Mに記憶されたデータ内から選択する場合に限られず、造形装置20内のメモリーに保存済みのデータの中から選択してもよいし、記憶媒体M以外の手段により外部から造形装置20に提供されたデータを選択してもよい。また、表示部21aや操作受付部21bは、必ずしも造形装置20の一部として造形装置20と一体形成されている必要はなく、有線あるいは無線で造形装置20と接続された外部のモニターや操作機器(マウスやキーボード等)であってもよい。
【0023】
3次元モデルデータは、例えばSTLやOBJやIGES等の所定のフォーマットで立体を表現した、3次元CADやCGのソフトウェアによって生成されたファイルである。一例として3次元モデルデータがSTLフォーマットのファイルである場合、3次元モデルデータは、3つの頂点(座標値)を有する三角形の集合により立体を表現する。ここでいう座標値とは、互いに直交するX,Y,Zの3軸により定義された座標空間における座標値(X成分値、Y成分値、Z成分値)である。また、各三角形は面法線ベクトルを有し、各面法線ベクトルが向く方向は立体物の表面が向く方向を示している。
【0024】
ステップS110では、制御部23は、通信部24を制御することにより、上記ステップS100で受け付けた選択にかかる3次元モデルデータと造形装置20に関する特性情報とをネットワークNを介してデータ変換装置30に送信(アップロード)させる。特性情報とは、例えば、造形装置20の機種名の情報、造形装置20が搭載するファームウェアのバージョン情報、造形装置20が採用する造形法の情報、造形装置20が造形可能な立体物のサイズを示すサイズ情報、造形装置20が着色機能を有するか否かを示す着色機能情報、造形装置20が積層する各層の厚さであるスライス幅の情報、上記サポート形成を必要とするオーバーハング形状の角度の情報、などを直接的又は間接的に含む情報である。このような特性情報は予めメモリー23bに記憶されている。
ステップS120では、通信部24は、ネットワークNを介してデータ変換装置30からスライスデータを受信(ダウンロード)する。このスライスデータは、図5に示す処理によりデータ変換装置30から送信されたデータである。
【0025】
次に、ステップS130以降の説明をする前に、図5に示す処理について説明する。
ステップS200では、取得部41(サーバ31a)は、上記ステップS110において造形装置20から送信された3次元モデルデータと特性情報とを受信して取得する。ただしデータ変換装置30は、サーバー31内の所定のメモリーに、造形装置20の機種情報毎に上述したような特性情報を記述したテーブルを予め保存しているとしてもよい。そして上記ステップS110では、造形装置20は、3次元モデルデータとともに自機の機種情報(例えば機種名)を送信し、ステップS200では、取得部41は、造形装置20から受信した機種情報に応じて上記テーブルを検索し、当該機種情報に対応した特性情報を取得するようにしてもよい。
【0026】
ステップS210では、変換部42が上記変換を行なう。この場合、上記ステップS200で取得した3次元モデルデータの断面形状であってZ軸方向に垂直な断面形状(XY平面における形状)を演算により取得する。変換部42は、このような断面形状をZ軸方向において上記スライス幅(なお、スライス幅は一定でなくてもよい。)間隔で取得する。このようなスライス幅毎の断面形状を表した2次元データが複数のスライスデータである。ただしステップS210では、変換部42は、複数の異なる変換処理及び複数の演算部42a,42b,42c…の中から上記ステップS200で取得した特性情報に応じて選択した変換処理及び演算部により、3次元モデルデータを造形装置20による立体物の造形を可能とするスライスデータに変換する。
【0027】
変換処理が異なるとは、変換処理のアルゴリズムが異なるということである。演算部に着目して説明するならば、例えば、変換に使用される演算部が異なる又は変換に使用される演算部の数が異なることを意味する。図1に例示したようにデータ変換装置30が複数のサーバー31からなる場合には、スライスデータへの変換に使用されるサーバー31が特性情報に応じて選択される。例えば、各サーバー31はそれぞれが異なる積層型の造形法のためのスライスデータの生成に対応しているとする。この場合、変換部42(の一部)としてのサーバー31aは、上記取得した特性情報のうち造形法を特定可能な機種情報(造形装置20の機種名、造形装置20が搭載するファームウェアのバージョン情報、造形装置20が採用する造形法、などの情報)に応じて、サーバー31aを含めた各サーバー31の中から造形法が対応するサーバー31を選択し、選択したサーバー31に上記変換を実行させる。この結果、造形装置20が採用する造形法に応じた適切なスライスデータが得られる。
【0028】
あるいは、サポートを含むスライスデータの生成が可能なサーバー31と、サポートを含まないスライスデータの生成が可能なサーバー31とがあるとする。“サポート”とは、3次元モデルデータが表す立体物の表面のうち上層が下層よりも張り出しているオーバーハング形状となっている表面に下方から当接して支持するための部材であり、造形装置20が採用する造形法によってはサポートを造形物Rとともに造形しなければオーバーハング形状を造形できないことがある。サーバー31aはまず、造形装置20がサポート形成を必要とする造形法を採用しているか否かを、上記取得した特性情報のうちサポート要否情報(造形装置20が採用する造形法などの情報)に基づいて判定する。サポート形成を必要とする造形法は、光造形法や溶融堆積法やインクジェットによる材料の直接吐出による造形法などであり、一方、サポート形成が不要な造形法は、シート積層法や粉末結合法などである。そして、サポート形成を必要とする造形法である場合には、サーバー31aは、上記取得した3次元モデルデータおよび上記特性情報としての角度情報に基づいて、当該3次元モデルデータが表す立体物が実際にサポートを必要としているか否かを判定する。
【0029】
図6Aは、造形時にサポートを必要とするオーバーハング形状を有する立体物F1を立体物の断面により例示し、図6Bは、サポートを必要としないオーバーハング形状を有する立体物F2を立体物の断面により例示している。立体物F1,F2はいずれも、面法線ベクトルVの方向がZ軸に対して垂直な方向よりも下側(Z軸の−側)を向いている表面(太線で示した表面)を有しており、かかる表面がオーバーハング形状に該当する。また、立体物F1のオーバーハング形状に該当する表面の面法線ベクトルVとZ軸に垂直な方向とがなす角度θは、立体物F2のオーバーハング形状に該当する表面の面法線ベクトルVとZ軸に垂直な方向とがなす角度θよりも大きい。つまり、サポート形成を必要とする造形法が採用される場合であっても、オーバーハング形状であれば全てサポートを必要とする訳ではなく、角度θがある程度小さい場合にはサポートを形成すること無く立体物を造形可能である。上記角度情報は、このような角度θに対するしきい値である。
【0030】
サーバー31aは、当該3次元モデルデータが表す立体物がオーバーハング形状を有しており、かつ、そのオーバーハング形状の角度θが、上記角度情報が示す角度より大きい場合に、当該3次元モデルデータが表す立体物がサポートを必要としていると判定する。当該3次元モデルデータが表す立体物がサポートを必要としている場合、サーバー31aは、サーバー31aを含めた各サーバー31の中からサポートを含むスライスデータの生成が可能なサーバー31を選択し、選択したサーバー31に上記変換を実行させる。この結果、当該3次元モデルデータが表す立体物の断面形状だけでなく当該断面形状に当接するサポートの断面形状も表現したスライスデータが得られる。
【0031】
あるいは、各サーバー31の中に、スライスデータの拡大縮小を実行可能なサーバー31があるとする。この場合、サーバー31aは、上記取得した3次元モデルデータに基づく造形物Rを当該3次元モデルデータが示す大きさのまま(倍率1/1のまま)造形装置20によって造形可能か否かを、上記取得した特性情報のうち上記サイズ情報を参照して判定する。サーバー31aは、サイズ情報が示す最大造形サイズ(造形装置20が造形可能な立体物の最大サイズ)が当該3次元モデルデータの1/1サイズを下回っている場合には、上記スライスデータの拡大縮小を実行可能なサーバー31を選択する。そして、当該選択したサーバー31に上記変換およびスライスデータの上記最大造形サイズに応じた縮小処理を実行させる。この結果、造形装置20が造形可能なサイズの立体物を造形するためのスライスデータが得られる。あるいは、サーバー31aは、あるサーバー31を選択して上記変換をさせ、この変換により得られたスラースデータを、上記拡大縮小を実行可能なサーバー31に提供し、スライスデータについて上記最大造形サイズに応じた縮小処理を実行させるとしてもよい。また、ユーザーが指定する場合には、上記拡大縮小を実行可能なサーバー31に拡大処理を実行させるとしてもよい。
【0032】
あるいは、各サーバー31の中に、色情報を有する立体物を表現した3次元モデルデータから色情報(スライスデータが表現する2次元画像の位置毎の色情報)を有するスライスデータに変換可能なサーバー31があるとする。この場合、サーバー31aは、造形装置20が造形物Rへの着色を伴う造形が可能か否か(着色機能を有するか否か)を、上記取得した特性情報のうち上記着色機能情報を参照して判定する。サーバー31aは、着色機能情報が“着色機能有り”を示している場合には、上記色情報を有するスライスデータに変換可能なサーバー31を選択する。そして、当該選択したサーバー31に上記変換を実行させる。この結果、色情報を有するスライスデータ、すなわち造形に際して造形物Rへの着色も造形装置20に実行させるスライスデータが得られる。
【0033】
上述したように、データ変換装置30は一台のサーバー31で構成されていてもよい。データ変換装置30が一台のサーバー31からなる場合、変換部42が有する複数の演算部42a,42b,42c…は、例えば、当該一台のサーバー31に搭載された上記変換を実現するための複数の処理用IC(複数の演算装置)に該当するようにしても良いし、1つの処理用ICが兼ねても良い。複数の処理用ICを用いる場合には、ステップS210では、変換部42は、複数の処理用ICの中から上記ステップS200で取得した特性情報に応じて選択した単数または複数の処理用ICに、3次元モデルデータを造形装置20による立体物の造形を可能とするスライスデータに変換させる。
【0034】
或いは、データ変換装置30としてのサーバー31は、変換部42の基本的機能(3次元モデルデータを複数のスライスデータへ変換する機能)によって実現されていても良いし、基本的機能を拡張するための複数のソフトウェア(プラグインソフトウェア)によって実現されていてもよい。基本的機能によって実現される場合、変換部42が有する複数の演算部42a,42b,42c…は、この基本的機能のソフトウェアを実行する処理回路に該当する。複数のプラグインソフトウェアによって実現される場合、変換部42が有する複数の演算部42a,42b,42c…は、これら複数のプラグインソフトウェアを実行する処理回路に該当する。そしてステップS210では、変換部42は、複数のプラグインソフトウェアの中から変換部42の機能を拡張するため(例えば、スライスデータにサポート形成のための情報を付加したり、スライスデータが示す断面形状を拡大縮小したり、スライスデータに色情報を付加したりするため)に追加的に実行するソフトウェアを上記ステップS200で取得した特性情報に応じて単数または複数選択する。そして、変換部42は、選択したソフトウェアも実行することで、3次元モデルデータを造形装置20による立体物の造形を可能とするスライスデータに変換する。
【0035】
ここで、下からi層目のスライスデータをスライスデータSiとしたとき、スライスデータSiに隣接する(Z軸方向において前後する)スライスデータSi-1やスライスデータSi+1は、一般的にスライスデータSiとの差異が小さい(相関が大きい)。そこでステップS220では、変換部42は、上記ステップS210の変換によって得られた複数のスライスデータ(変換データ)を圧縮符号化する。具体的には、変換部42は、変換データにおける複数のスライスデータを複数のフレームとみなし、動画圧縮に用いられるフレーム間予測を応用して複数のスライスデータを圧縮符号化する。フレーム間予測としては様々な方法を採用することが可能である。一例としては、変換部42は、前後に隣接するフレーム(上下に隣接するスライスデータ)間の差分および動きベクトルを符号化する。そして、フレーム内符号化されたIピクチャー、一方向でのフレーム間予測によって符号化されたPピクチャー、および双方向でのフレーム間予測によって符号化されたBピクチャーが生成され、複数のスライスデータが圧縮される。
【0036】
スライスデータの圧縮符号化は、変換部42が備える複数の演算部42a,42b,42c…のうち特定の演算部によって実行されるとしてもよい。従って、変換部42が実行する上記ステップS210およびステップS220の処理は、複数の演算部の協同により実現されると言える。
ステップS230では、送信部43(サーバ31a)は、上記ステップS220で圧縮符号化されたスライスデータを造形装置20に対して送信する。これは、造形装置20側から見れば、ステップS120においてデータ変換装置30からスライスデータを受信する処理にあたる。
【0037】
次に、図4のステップS130以降について説明する。
ステップS130では、制御部23は、上記ステップS120において通信部24により受信された、圧縮符号化されたスライスデータを復号化し、上記スライス幅毎の複数のスライスデータを取得する。ステップS130の復号化処理を実行する点で、制御部23は復号化部として機能すると言える。
【0038】
ステップS140では、制御部23は、造形部25に対して上記ステップS130の復号化により取得した各スライスデータに基づく造形実行を指示し、当該指示に応じて造形部25は造形ヘッド25aを駆動させて造形を実行する。このとき、制御部23は、造形ヘッド25aおよびプラットフォーム26を移動させる制御も行なう。ここでは一例として、造形部25は溶融堆積法により積層して造形を行なうものとする。ステップS140の結果、プラットフォーム26上にはスライスデータに応じて押し出された樹脂の各層が積み重なり、上記ステップS100で選択された3次元モデルデータが表す立体物としての造形物Rが完成する。
【0039】
むろん、ステップS140で用いられるスライスデータは、データ変換装置30が造形装置20の特性情報に応じて変換生成したスライスデータであり、スライスデータ間のZ軸方向の距離(一枚のスライスデータで造形する一層の厚み、すなわちスライス幅)を始めとして造形装置20が採用する造形法に最適なデータであり、サポートとともに造形物Rを造形させるものであったり、着色された造形物Rを造形させるものであったり、造形装置20の最大造形サイズに応じた大きさの造形物Rを造形させるものであったりする。上記ステップS140の後、制御部23は、完成した造形物Rを造形装置20外へ取り出す旨を外部(ユーザー)に対して音声出力やメッセージ出力などにより催促したり、サポートの除去作業の実行をユーザーに音声出力やメッセージ出力などにより催促したりする。
【0040】
このように本実施形態によれば、処理負担の大きい3次元モデルデータからスライスデータへの変換を、造形装置20ではなくデータ変換装置30が実行するとした。つまり、製造コスト低減等の観点からリソースが豊富ではない構成となっている造形装置20で当該変換を担当するよりも、リソースの豊富なサーバー31からなるデータ変換装置30で当該変換を実行する方が、当該変換が迅速に行なわれるため、3次元モデルデータが選択されてから造形装置20による造形が完了するまでにかかる時間を短縮化することができる。また、データ変換装置30では、複数の異なる変換処理の中から、造形装置20の特性情報に応じて選択した最適な変換処理により上記変換を実行する。そのため、スライスデータの送信を受ける造形装置20において立体物の造形のために必要とする最適なスライスデータを確実に造形装置20に送信することができ、結果、適切な造形が実現される。
【0041】
また本実施形態によれば、データ変換装置30は、3次元モデルデータから変換したスライスデータを圧縮符号化することで情報量を減らした上で、造形装置20に送信する。そのため、データ変換装置30から造形装置20へのスライスデータの転送が高速化され、結果、3次元モデルデータが選択されてから造形装置20による造形が完了するまでにかかる時間をより短縮化することができる。
本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。以下に、本発明の変形例を幾つか説明する。各変形例には上記実施形態の内容を適宜適用することができるし、各変形例の内容を適宜組み合わせることも可能である。
【0042】
3.第一変形例
図7は、第一変形例にかかる造形システム11を概略的に示している。造形システム10(図1)と造形システム11との違いは、前者では造形装置20からデータ変換装置30に対して3次元モデルデータが送信されていたが、後者ではユーザーが操作するPC50からデータ変換装置30に対して3次元モデルデータが送信される点である。ユーザーはデータ変換装置30とネットワークNで接続されたPC50を操作することにより、PC50のメモリー等に保存された3次元モデルデータを任意に選択し、当該選択された3次元モデルデータがPC50からデータ変換装置30に送信される。この場合、PC50は、ユーザーの操作によりスライスデータの送信先となる造形装置20を特定する情報(送信先情報)や当該送信先となる造形装置20の特性情報も添付した上で、3次元モデルデータを送信する。PC50からデータ変換装置30へのデータ送信は、例えば、電子メール等によって実現される。
【0043】
データ変換装置30は、PC50から送信された3次元モデルデータおよび特性情報(あるいはデータ変換装置30自身が保持していた造形装置20についての特性情報)に基づいて、上述したように3次元モデルデータからスライスデータへの変換を行なう。そしてデータ変換装置30は、上記送信先情報に基づいてネットワークN上に存在する造形装置20を探索し呼び出し、造形装置20との間でセッションを確立する。そして、当該セッションを確立した造形装置20に対してスライスデータ(圧縮符号化されたスライスデータ)を送信する。なお、データ変換装置30が造形装置20に直接スライスデータを送信するのではなく、PC50経由で間接的にスライスデータを送信しても良い。
第一変形例によれば、ユーザーは、PC50を操作するだけで離れた場所にある造形装置20内に所望の造形物Rを出現させることができる。また、PC50では、電子メール等で3次元モデルデータ等の情報をデータ変換装置30に送信するだけなので、特別なドライバーなどを必要とすることなく、極めて容易に所望の造形装置20に所望の造形物Rを造形させることができる。
【0044】
4.第二変形例
図8は、第二変形例にかかる造形システム12を概略的に示している。造形システム10(図1)と造形システム12との違いは、前者では造形装置20からデータ変換装置30に対して3次元モデルデータが送信されていたが、後者ではデータ変換装置30が保存している3次元モデルデータのデータベースDBの中からユーザーによって任意に3次元モデルデータが選択される点である。ユーザーが操作受付部21bを操作することで、造形装置20がネットワークN上のデータ変換装置30にアクセスし、ユーザーが操作受付部21bを操作することで、データベースDBに登録されている複数の3次元モデルデータの中から所望の3次元モデルデータが選択される。データ変換装置30は、造形装置20によって選択された3次元モデルデータおよび造形装置20の上記特性情報に基づいて、上述したように3次元モデルデータからスライスデータへの変換を行なう。
第二変形例によればユーザーは、自身で所持していない3Dコンテンツ(3次元モデルデータ)をインターネット上(データ変換サービスを提供するサーバー31内)で自由に検索して選択し、選択した3Dコンテンツを対象としてデータ変換サービスを受けることで、所望の造形物Rを得ることができる。このようなデータ変換装置30が保存している複数の3次元モデルデータの中からユーザーによって任意に3次元モデルデータが選択される構成は、上記第一変形例においても適用可能である。
【0045】
5.他の変形例
スライスデータは、フレーム間予測を用いて圧縮を行いサーバーから造形装置に送信するものとしているが、その他の動画圧縮技術を用いたり、その他のデータ圧縮技術を用いたりして圧縮して送信しても良いし、圧縮せずに送信することも可能である。
これまでは、造形装置20はスライスデータに基づく造形機能を有する装置として説明したが、造形装置20自身が立体物の3次元測定機能を有していてもよい。つまり造形装置20は、チャンバー22に載置された測定対象物としての立体物を3次元測定して3次元モデルデータを取得可能な測定部60(図2参照)を有するとしてもよい。測定部60は、公知の非接触型の3次元デジタイザを含めて種々の構成を採ることができ、例えば、照射光を発する光源、光源から照射された照射光の測定対象物からの反射光を読み取るイメージセンサー、イメージセンサーによる読み取り結果(点群データ)に基づいて上記所定のフォーマットの3次元モデルデータを生成するファイル生成部などを備える。このような測定部60も備えることで、造形装置20は、測定部60によって生成された3次元モデルデータをデータ変換装置30に送信してデータ変換サービスの提供を受けることができる。
また、上述の実施例や変形例を組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【0046】
10,11,12…造形システム、20…造形装置、21…筺体、21a…表示部、21b…操作受付部、21c…メモリーI/F、22…チャンバー、23…制御部、24…通信部、25…造形部、25a…造形ヘッド、25b…ヘッド移動機構、30…データ変換装置、31,31a…サーバー、41…取得部、42…変換部、42a,42b,42c…演算部、43…送信部、50…PC。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
【手続補正書】
【提出日】2015年7月10日
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
データ変換装置から送信されたスライスデータに基づいて造形装置により立体物を造形する造形システムであって、
前記造形装置は、
前記造形装置に関する特性情報を前記データ変換装置に送信する送信部と、
前記造形装置による造形が可能な各断面を表した前記スライスデータを前記データ変換装置から受信する受信部と、
ネットワーク上の3次元モデルデータのデータベースに接続する通信部と、を備え、
前記データ変換装置は、
3次元モデルデータを前記スライスデータに変換する変換部と、
前記造形装置に関する特性情報を取得する取得部と、
前記スライスデータを前記造形装置に送信する送信部と、を備え、
前記変換部は、複数の異なる変換処理の中から前記特性情報に応じて選択した変換処理により、前記造形装置からネットワークを介して選択された前記3次元モデルデータを前記造形装置による立体物の造形が可能な前記スライスデータに変換することを特徴とする造形システム。
【請求項2】
前記データ変換装置は、前記変換処理を実現するための演算装置を複数備え、
前記変換処理が異なるとは、使用する演算装置又は使用する演算装置の数が異なること
である、請求項1に記載の造形システム。
【請求項3】
前記データ変換装置は、前記変換部の機能を拡張するためのソフトウェアを複数備え、
前記変換処理が異なるとは、前記変換部が変換処理のために実行する前記ソフトウェア
が異なることである、請求項1に記載の造形システム。
【請求項4】
前記特性情報には、前記造形装置の機種情報が含まれ、前記変換部は、少なくとも当該
機種情報に応じて変換処理を選択することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに
記載の造形システム。
【請求項5】
前記特性情報には、立体物を造形するためのサポート形成の要否を示すサポート要否情
報が含まれ、前記変換部は、当該サポート要否情報に応じて変換処理を選択することを特
徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の造形システム。
【請求項6】
前記特性情報には、前記造形装置が造形可能な立体物のサイズを示すサイズ情報が含ま
れ、前記変換部は、当該サイズ情報に応じて変換処理を選択することを特徴とする請求項
1〜請求項5のいずれかに記載の造形システム。
【請求項7】
前記特性情報には、前記造形装置の着色機能の有無を示す着色機能情報が含まれ、前記
変換部は、当該着色機能情報に応じて変換処理を選択することを特徴とする請求項1〜請
求項6のいずれかに記載の造形システム。
【請求項8】
データ変換装置から送信されたスライスデータに基づいて造形装置により立体物を造形する造形方法であって、
ユーザーが前記造形装置からネットワーク上の3次元モデルデータのデータベースに接続し、選択する工程と、
前記造形装置が、特性情報を前記データ変換装置に送信する工程と、
前記スライスデータを前記データ変換装置から受信する工程と、を有し
前記データ変換装置が、前記特性情報を取得する工程と、
前記ユーザーが選択したネットワーク上に保存されている3次元モデルデータを、各断面を表した前記スライスデータに変換する工程と、
前記スライスデータを前記造形装置に送信する工程と、を有し
前記データ変換装置は、複数の異なる変換処理の中から前記特性情報に応じて選択した変換処理により、前記3次元モデルデータを前記造形装置による造形が可能な前記スライスデータに変換することを特徴とする造形方法。