特許 6603065 スライス画像作成装置、３次元造形システム、および、スライス画像作成方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6603065

(24)【登録日】2019年10月18日

(45)【発行日】2019年11月6日

(54)【発明の名称】スライス画像作成装置、３次元造形システム、および、スライス画像作成方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/386 20170101AFI20191028BHJP

   B29C 64/264 20170101ALI20191028BHJP

   G06T 15/00 20110101ALI20191028BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20191028BHJP

   B33Y 50/00 20150101ALI20191028BHJP

【ＦＩ】

   B29C64/386

   B29C64/264

   G06T15/00 501

   B33Y30/00

   B33Y50/00

【請求項の数】11

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2015-157092(P2015-157092)

(22)【出願日】2015年8月7日

(65)【公開番号】特開2017-35799(P2017-35799A)

(43)【公開日】2017年2月16日

【審査請求日】2018年7月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000116057

【氏名又は名称】ローランドディー．ジー．株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121500

【弁理士】

【氏名又は名称】後藤 高志

(74)【代理人】

【識別番号】100121186

【弁理士】

【氏名又は名称】山根 広昭

(74)【代理人】

【識別番号】100189887

【弁理士】

【氏名又は名称】古市 昭博

(72)【発明者】

【氏名】吉田 真

【審査官】 今井 拓也

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−２０８０７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１２０４５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１２４０７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０２１４１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０９１３３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６６５４６５６（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ６４／００ − ６４／４０

Ｇ０６Ｔ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

造形対象である対象造形物を造形する３次元造形装置において、前記対象造形物に対応した３次元モデルである対象造形物モデルを所定の間隔でスライスすることでスライスモデルである対象スライスモデルを作成し、前記対象スライスモデルのスライス画像である対象スライス画像を作成するスライス画像作成装置であって、
前記対象スライスモデルは、複数の線分を有する輪郭線を複数有し、かつ、前記複数の輪郭線のうち何れか２つ以上の前記輪郭線が交差する交点を有し、
前記輪郭線には、前記対象造形物の外郭の形状を示す島輪郭線と、前記対象造形物の穴の形状を示す穴輪郭線とが含まれ、
前記島輪郭線と前記穴輪郭線とに対して異なる周回方向を設定する周回方向設定部と、
前記対象スライスモデルの前記複数の輪郭線の前記複数の線分の中から、前記対象スライスモデルを前記３次元造形装置が造形する造形領域と、前記３次元造形装置が造形しない非造形領域とを区別するための輪郭線を得るピーリングを行う線分であるピーリング線分を設定するピーリング線分設定部と、
前記ピーリング線分の前記周回方向に向かって前記ピーリング線分上をピーリングするピーリング部と、
前記交点において交差した複数の輪郭線の線分を候補線分とし、前記ピーリング部によって前記ピーリング線分上をピーリングしているときに前記交点に到達した際、前記交点を中心に、前記ピーリング線分と、前記複数の候補線分とがそれぞれ成す角度であって、前記ピーリング線分から前記ピーリング線分の前記周回方向と同一の方向に向かって成す角度である交点角度を有する交点情報を取得する交点情報取得部と、
前記複数の候補線分のうち、最も角度が小さい前記交点角度を有し、かつ前記造形領域と前記非造形領域とを区別する線分であって前記複数の候補線分のうち最外殻に配置された前記候補線分を、前記交点において前記ピーリング線分から乗り移る線分とし、前記候補線分を新たなピーリング線分とする乗り移り部と、
前記ピーリング部によって連続してピーリングされた線分を１つの生成された輪郭線である生成輪郭線とし、前記生成輪郭線に基づいて、前記造形領域と前記非造形領域とに分割することで、前記対象スライス画像を作成する作成部と、
を備えた、スライス画像作成装置。

【請求項2】

前記交点情報は、前記候補線分の前記周回方向が前記交点に近づくＩｎ方向であるか、前記交点から遠ざかるＯｕｔ方向であるかに関する情報である周回方向情報を有し、
前記交点情報取得部は、前記候補線分の前記周回方向情報を取得し、
前記乗り移り部は、前記周回方向が前記Ｏｕｔ方向である前記候補線分のうち、最も角度が小さい前記交点角度を有し、かつ最外郭に配置された前記候補線分を前記新たなピーリング線分とする、請求項１に記載されたスライス画像作成装置。

【請求項3】

前記交点情報は、前記候補線分が前記ピーリング部によってピーリングされた線分か、前記ピーリング部によってピーリングされていない未ピーリング線分であるかに関する情報であるピーリング情報を有し、
前記交点情報取得部は、前記候補線分の前記ピーリング情報を取得し、
前記乗り移り部は、前記ピーリング情報において、前記未ピーリング線分である前記候補線分のうち、最も角度が小さい前記交点角度を有し、かつ最外郭に配置された前記候補線分を前記新たなピーリング線分とする、請求項１または２に記載されたスライス画像作成装置。

【請求項4】

前記対象スライスモデルは、前記交点を複数有し、
前記複数の交点のうち、互いの前記交点間の距離が所定の距離よりも短い交点を複数抽出し、前記抽出した交点を１つの交点である集約交点に集約する交点処理部を備えた、請求項１から３までの何れか一つに記載されたスライス画像作成装置。

【請求項5】

前記交点処理部は、前記抽出した交点からそれぞれ等しい距離の位置に前記集約交点を設定し、前記抽出した交点を削除する、請求項４に記載されたスライス画像作成装置。

【請求項6】

請求項１から５までの何れか一つに記載されたスライス画像作成装置と、
前記スライス画像作成装置によって作成された前記対象スライス画像に対応した断面形状を造形し、前記断面形状を積層して前記対象造形物を造形する３次元造形装置と、
を備えた、３次元造形システム。

【請求項7】

造形対象である対象造形物を造形する３次元造形装置において、前記対象造形物に対応した３次元モデルである対象造形物モデルを所定の間隔でスライスすることでスライスモデルである対象スライスモデルを作成し、前記対象スライスモデルのスライス画像である対象スライス画像を作成するスライス画像作成方法であって、
前記対象スライスモデルは、複数の線分を有する輪郭線を複数有し、かつ、前記複数の輪郭線のうち何れか２つ以上の前記輪郭線が交差する交点を有し、
前記輪郭線には、前記対象造形物の外郭の形状を示す島輪郭線と、前記対象造形物の穴の形状を示す穴輪郭線とが含まれ、
前記島輪郭線と前記穴輪郭線とに対して異なる周回方向を設定する周回方向設定工程と、
前記対象スライスモデルの前記複数の輪郭線の前記複数の線分の中から、前記対象スライスモデルを前記３次元造形装置が造形する造形領域と、前記３次元造形装置が造形しない非造形領域とを区別するための輪郭線を得るピーリングを行う線分であるピーリング線分を設定するピーリング線分設定工程と、
前記ピーリング線分の前記周回方向に向かって前記ピーリング線分上をピーリングするピーリング工程と、
前記交点において交差した複数の輪郭線の線分を候補線分とし、前記ピーリング工程において前記ピーリング線分上をピーリングしているときに前記交点に到達した際、前記交点を中心に、前記ピーリング線分と、前記複数の候補線分とがそれぞれ成す角度であって、前記ピーリング線分から前記ピーリング線分の前記周回方向と同一の方向に向かって成す角度である交点角度を有する交点情報を取得する交点情報取得工程と、
前記複数の候補線分のうち、最も角度が小さい前記交点角度を有し、かつ前記造形領域と前記非造形領域とを区別する線分であって前記複数の候補線分のうち最外殻に配置された前記候補線分を、前記交点において前記ピーリング線分から乗り移る線分とし、前記候補線分を新たなピーリング線分とする乗り移り工程と、
前記ピーリング工程において連続してピーリングした線分を１つの生成された輪郭線である生成輪郭線とし、前記生成輪郭線に基づいて、前記造形領域と前記非造形領域とに分割することで、前記対象スライス画像を作成する作成工程と、
を包含する、スライス画像作成方法。

【請求項8】

前記交点情報は、前記候補線分の前記周回方向が前記交点に近づくＩｎ方向であるか、前記交点から遠ざかるＯｕｔ方向であるかに関する情報である周回方向情報を有し、
前記交点情報取得工程では、前記候補線分の前記周回方向情報を取得し、
前記乗り移り工程では、前記周回方向が前記Ｏｕｔ方向である前記候補線分のうち、最も角度が小さい前記交点角度を有し、かつ最外郭に配置された前記候補線分を前記新たなピーリング線分とする、請求項７に記載されたスライス画像作成方法。

【請求項9】

前記交点情報は、前記候補線分が前記ピーリング工程においてピーリングした線分か、前記ピーリング工程においてピーリングしていない未ピーリング線分であるかに関する情報であるピーリング情報を有し、
前記交点情報取得工程では、前記候補線分の前記ピーリング情報を取得し、
前記乗り移り工程では、前記ピーリング情報において、前記未ピーリング線分である前記候補線分のうち、最も角度が小さい前記交点角度を有し、かつ最外郭に配置された前記候補線分を前記新たなピーリング線分とする、請求項７または８に記載されたスライス画像作成方法。

【請求項10】

前記対象スライスモデルは、前記交点を複数有し、
前記複数の交点のうち、互いの前記交点間の距離が所定の距離よりも短い交点を複数抽出し、前記抽出した交点を１つの交点である集約交点に集約する交点処理工程を包含する、請求項７から９までの何れか一つに記載されたスライス画像作成方法。

【請求項11】

前記交点処理工程では、前記抽出した交点からそれぞれ等しい距離の位置に前記集約交点を設定し、前記抽出した交点を削除する、請求項１０に記載されたスライス画像作成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スライス画像作成装置、３次元造形システム、および、スライス画像作成方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、所望の３次元造形物（以下、対象造形物という。）を造形する３次元造形装置が知られている。この種の３次元造形装置では、例えば、コンピュータ支援設計装置（以下、ＣＡＤ装置ともいう。）を用いて、対象造形物を造形するための３次元モデル（以下、対象造形物モデルという。）のデータを作成している（例えば、特許文献１参照）。そして、対象造形物モデルを所定の間隔でスライスすることで、対象造形物の断面形状に対応した２次元のスライスモデル（以下、対象スライスモデルという。）を複数作成している。

【0003】

対象スライスモデルは、対象造形物の輪郭線によって構成されており、輪郭線を境にして、造形する造形領域と、造形しない非造形領域に分割されている。そこで、ＣＡＤ装置は、例えば、対象スライスモデルの領域のうち、造形領域には白色を施し、非造形領域には黒色を施すことによって、対象スライスモデルの画像であるスライス画像（以下、対象スライス画像ともいう。）を作成している。なお、スライス画像は、造形領域と非造形領域とを区別するための輪郭線を有している。

【0004】

ところで、例えば、３次元造形装置は、開口が形成された台と、台の上に載置され、光硬化性樹脂を収容する槽と、槽の上方に配置された昇降自在なホルダと、台の下方に配置され、光を照射する光学装置とを備えている。光学装置から照射された光は、台の開口を通じて槽内の光硬化性樹脂に照射される。槽内に収容された光硬化性樹脂のうち、光が照射された部分は硬化する。光の照射位置を制御することによって、硬化する樹脂の位置を適宜変更し、対象スライス画像において、白色に施された領域（造形領域）に位置する光硬化性樹脂を硬化させ、黒色に施された領域（非造形領域）に位置する光硬化性樹脂を硬化させないようにする。このことによって、対象スライス画像に沿った断面形状を形成することができる。そして、ホルダを順次上昇させることによって、樹脂層が下方に向かって連続的に形成される。このようにして、所望の対象造形物が造形される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】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】

【0006】

ところで、造形する対象造形物が、１つの造形物（以下、単位造形物という。）を複数組み合わせた対象造形物（以下、全体対象造形物という。）であることがあり得る。例えば、図１３（ａ）は、上記全体造形物に対応した対象造形物モデル（以下、全体造形物モデルという。）１７０の斜視図である。図１３（ｂ）は、全体造形物モデル１７０の側面図である。図１３（ａ）に示すように、全体造形物モデル１７０は、複数の単位造形物に対応した単位造形物モデル１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃの輪郭線によって構成されている。図１４は、図１３（ｂ）の全体造形物モデル１７０を位置ＰＴ１００でスライスしたスライスモデル（以下、全体スライスモデルという。）１７２である。図１４に示すように、このような全体スライスモデル１７２は、全体造形物モデル１７０と同様に、複数の単位造形物モデル１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃの輪郭線１７３ａ、１７３ｂ、１７３ｃによって構成されている。全体スライスモデル１７２には、複数の輪郭線１７３ａ、１７３ｂ、１７３ｃが交差する交点１８４が存在することがあり得る。

【0007】

そこで、全体スライスモデル１７２のスライス画像（以下、全体スライス画像という。）を作成することに先立って、ＣＡＤ装置などによって、全体スライスモデル１７２の輪郭線上を追跡することで、複数の輪郭線１７３ａ、１７３ｂ、１７３ｃの中から、全体スライスモデル１７２の全体を示す輪郭線であって、造形領域と非造形領域とを区別するための輪郭線を得ること（以下、ピーリングともいう。）を行う。例えば、ＣＡＤ装置は、図１４の輪郭線１７３ａ上の矢印の向きに、輪郭線１７３ａ上を追跡している場合、交点１８４では、輪郭線１７３ａから他の輪郭線に乗り移ることが行われる。しかしながら、交点１８４では、乗り移ることが可能な輪郭線が複数存在する。具体的には、交点１８４において、乗り移ることが可能な輪郭線は、輪郭線１７３ｂおよび輪郭線１７３ｃの２つである。そのため、本来なら、輪郭線１７３ｃに乗り移るべきであるが、他の輪郭線である輪郭線１７３ｂに乗り移るおそれがあった。その輪郭線１７３ｂに乗り移った場合、全体スライスモデル１７２に関するピーリング（造形領域と非造形領域とを区別するための輪郭線を得ること）を正しく行うことができないため、所望の全体スライス画像を作成することができないおそれがあった。所望の全体スライス画像を作成できない場合、所望の全体造形物を造形することができない。なお、ピーリングとは、前述したように、造形領域と非造形領域とを区別するための輪郭線を得ることであり、「ピーリングする」とは、造形領域と非造形領域とを区別するための輪郭線を追跡することである。よって、ピーリングの途中で、乗り移る事が可能な輪郭線が複数存在する交点（例えば、交点１８４）に差し掛かった場合に、交点を通過後、次の造形領域と非造形領域とを区別するための輪郭線に乗り移る。これは、結果的に、常に造形領域の最外殻に位置する輪郭線を選択することになる。

【0008】

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、造形対象である対象造形物を造形する３次元造形装置において、所望のスライス画像を得ることが可能なスライス画像作成装置、３次元造形システム、および、スライス画像作成方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係るスライス画像作成装置は、造形対象である対象造形物を造形する３次元造形装置において、前記対象造形物に対応した３次元モデルである対象造形物モデルを所定の間隔でスライスすることでスライスモデルである対象スライスモデルを作成し、前記対象スライスモデルのスライス画像である対象スライス画像を作成するスライス画像作成装置である。前記対象スライスモデルは、複数の線分を有する輪郭線を複数有し、かつ、前記複数の輪郭線のうち何れか２つ以上の前記輪郭線が交差する交点を有する。前記輪郭線には、前記対象造形物の外郭の形状を示す島輪郭線と、前記対象造形物の穴の形状を示す穴輪郭線とが含まれる。前記スライス画像作成装置は、周回方向設定部と、ピーリング線分設定部と、ピーリング部と、交点情報取得部と、乗り移り部と、作成部とを備えている。前記周回方向設定部は、前記島輪郭線と前記穴輪郭線とに対して異なる周回方向を設定する。前記ピーリング線分設定部は、前記対象スライスモデルの前記複数の輪郭線の前記複数の線分の中から、前記対象スライスモデルを前記３次元造形装置が造形する造形領域と、前記３次元造形装置が造形しない非造形領域とを区別するための輪郭線を得るピーリングを行う線分であるピーリング線分を設定する。前記ピーリング部は、前記ピーリング線分の前記周回方向に向かって前記ピーリング線分上をピーリングする。前記交点情報取得部は、前記交点において交差した複数の輪郭線の線分を候補線分とし、前記ピーリング部によって前記ピーリング線分上をピーリングしているときに前記交点に到達した際、前記交点を中心に、前記ピーリング線分と、前記複数の候補線分とがそれぞれ成す角度であって、前記ピーリング線分から前記ピーリング線分の前記周回方向と同一の方向に向かって成す角度である交点角度を有する交点情報を取得する。前記乗り移り部は、前記複数の候補線分のうち、最も角度が小さい前記交点角度を有し、かつ前記造形領域と前記非造形領域とを区別する線分であって前記複数の候補線分のうち最外殻に配置された前記候補線分を、前記交点において前記ピーリング線分から乗り移る線分とし、前記候補線分を新たなピーリング線分とする。前記作成部は、前記ピーリング部によって連続してピーリングされた線分を１つの生成された輪郭線である生成輪郭線とし、前記生成輪郭線に基づいて、前記造形領域と前記非造形領域とに分割することで、前記対象スライス画像を作成する。

【0010】

前記スライス画像作成装置によれば、ピーリング部によってピーリング線分をピーリング中に、複数の輪郭線が交差する交点に到達した場合、交点情報取得部は、ピーリング線分と複数の候補線分とがそれぞれ成す角度である交点角度に関する角度情報を取得している。交点において、ピーリング中のピーリング線分から次の乗り移る線分は、ピーリング線分からピーリング線分の周回方向と同一の方向に向かって最も近い位置に配置された線分である。本発明では、交点角度を取得し、最も角度が小さい交点角度を有し、かつ最外殻に配置された候補線分を、交点において、次に乗り移る線分にしている。よって、複数の輪郭線が交差する交点が存在する対象スライスモデルであっても、交点において、次に乗り移る線分を正確に決定することができる。したがって、対象スライスモデルにおいて、輪郭線のピーリングが正確にできるため、所望の輪郭線が得られる。その結果、所望の対象スライス画像を作成することができる。

【0011】

本発明の好ましい一態様によれば、前記交点情報は、前記候補線分の前記周回方向が前記交点に近づくＩｎ方向であるか、前記交点から遠ざかるＯｕｔ方向であるかに関する情報である周回方向情報を有する。前記交点情報取得部は、前記候補線分の前記周回方向情報を取得する。前記乗り移り部は、前記周回方向が前記Ｏｕｔ方向である前記候補線分のうち、最も角度が小さい前記交点角度を有し、かつ最外殻に配置された前記候補線分を前記新たなピーリング線分とする。

【0012】

上記態様によれば、交点情報取得部は、候補線分の周回方向情報を取得している。候補線分のうち周回方向がＩｎ方向である線分は、ピーリングする方向が逆になるため、交点において次に乗り移る線分とはならない。そこで、上記態様では、仮に、最も角度が小さい交点角度を有する候補線分が、周回方向がＩｎ方向である線分の場合、その候補線分を、次に乗り移る候補となる線分から除外することができる。よって、交点において、次に乗り移る線分をより正確に決定することができる。

【0013】

本発明の好ましい他の一態様によれば、前記交点情報は、前記候補線分が前記ピーリング部によってピーリングされた線分か、前記ピーリング部によってピーリングされていない未ピーリング線分であるかに関する情報であるピーリング情報を有する。前記交点情報取得部は、前記候補線分の前記ピーリング情報を取得する。前記乗り移り部は、前記ピーリング情報において、前記未ピーリング線分である前記候補線分のうち、最も角度が小さい前記交点角度を有し、最外殻に配置された前記候補線分を前記新たなピーリング線分とする。

【0014】

上記態様によれば、交点情報取得部は、候補線分のピーリング情報を取得している。候補線分のうち既にピーリングされた線分は、交点において次に乗り移る線分とはならない。そこで、上記態様では、仮に、最も角度が小さい交点角度を有する候補線分が既にピーリングされた線分である場合、その候補線分を、次に乗り移る候補となる線分から除外することができる。よって、交点において、次に乗り移る線分をより正確に決定することができる。

【0015】

本発明の好ましい他の一態様によれば、前記対象スライスモデルは、前記交点を複数有する。前記スライス画像作成装置は、前記複数の交点のうち、互いの前記交点間の距離が所定の距離よりも短い交点を複数抽出し、前記抽出した交点を１つの交点である集約交点に集約する交点処理部を備えている。

【0016】

複数の輪郭線が交差する交点が複数存在し、かつ、それら交点間の距離が所定の距離よりも短いような場合、コンピュータプログラムにおいて、交点を誤認識することによって、輪郭線のピーリングが失敗することがある。例えば、コンピュータプログラムにおいて、ピーリング中に、本来到達すべき交点ではなく、本来到達すべき交点に対して近傍した位置に配置された交点に到達したと誤認識することがあり得る。しかし、上記態様によれば、交点間の距離が所定の距離よりも短い位置に配置された複数の交点を１つの集約交点に集約している。よって、上述したような誤認識を事前に防止することができる。

【0017】

本発明の好ましい他の一態様によれば、前記交点処理部は、前記抽出した交点からそれぞれ等しい距離の位置に前記集約交点を設定し、前記抽出した交点を削除する。

【0018】

上記態様によれば、集約する複数の交点からそれぞれ等しい距離に位置するように集約交点を設定している。このことによって、集約交点と、集約する複数の交点とのそれぞれの距離をできるだけ短くすることができる。よって、造形対象である対象造形物の断面形状に近い対象スライス画像を作成することができる。

【0019】

本発明に係る３次元造形システムは、前記３次元造形装置と、上述した何れかに記載されたスライス画像作成装置と、を備えている。

【0020】

上記態様によれば、上述した何れかに記載されたスライス画像作成装置を備えた３次元造形システムを提供することができる。

【0021】

本発明に係るスライス画像作成方法は、造形対象である対象造形物を造形する３次元造形装置において、前記対象造形物に対応した３次元モデルである対象造形物モデルを所定の間隔でスライスすることでスライスモデルである対象スライスモデルを作成し、前記対象スライスモデルのスライス画像である対象スライス画像を作成するスライス画像作成方法である。前記対象スライスモデルは、複数の線分を有する輪郭線を複数有し、かつ、前記複数の輪郭線のうち何れか２つ以上の前記輪郭線が交差する交点を有する。前記輪郭線には、前記対象造形物の外郭の形状を示す島輪郭線と、前記対象造形物の穴の形状を示す穴輪郭線とが含まれる。前記スライス画像作成方法は、周回方向設定工程と、ピーリング線分設定工程と、ピーリング工程と、交点情報取得工程と、乗り移り工程と、作成工程とを包含する。前記周回方向設定工程では、前記島輪郭線と前記穴輪郭線とに対して異なる周回方向を設定する。前記ピーリング線分設定工程では、前記対象スライスモデルの前記複数の輪郭線の前記複数の線分の中から、前記対象スライスモデルを前記３次元造形装置が造形する造形領域と、前記３次元造形装置が造形しない非造形領域とを区別するための輪郭線を得るピーリングを行う線分であるピーリング線分を設定する。前記ピーリング工程では、前記ピーリング線分の前記周回方向に向かって前記ピーリング線分上をピーリングする。前記交点情報取得工程では、前記交点において交差した複数の輪郭線の線分を候補線分とし、前記ピーリング工程において前記ピーリング線分上をピーリングしているときに前記交点に到達した際、前記交点を中心に、前記ピーリング線分と、前記複数の候補線分とがそれぞれ成す角度であって、前記ピーリング線分から前記ピーリング線分の前記周回方向と同一の方向に向かって成す角度である交点角度を有する交点情報を取得する。前記乗り移り工程では、前記複数の候補線分のうち、最も角度が小さい前記交点角度を有し、かつ前記造形領域と前記非造形領域とを区別する線分であって前記複数の候補線分のうち最外殻に配置された前記候補線分を、前記交点において前記ピーリング線分から乗り移る線分とし、前記候補線分を新たなピーリング線分とする。前記作成工程では、前記ピーリング工程において連続してピーリングした線分を１つの生成された輪郭線である生成輪郭線とし、前記生成輪郭線に基づいて、前記造形領域と前記非造形領域とに分割することで、前記対象スライス画像を作成する。

【0022】

本発明の好ましい他の一態様によれば、前記交点情報は、前記候補線分の前記周回方向が前記交点に近づくＩｎ方向であるか、前記交点から遠ざかるＯｕｔ方向であるかに関する情報である周回方向情報を有する。前記交点情報取得工程では、前記候補線分の前記周回方向情報を取得する。前記乗り移り工程では、前記周回方向が前記Ｏｕｔ方向である前記候補線分のうち、最も角度が小さい前記交点角度を有し、かつ最外郭に配置された前記候補線分を前記新たなピーリング線分とする。

【0023】

本発明の好ましい他の一態様によれば、前記交点情報は、前記候補線分が前記ピーリング工程においてピーリングした線分か、前記ピーリング工程においてピーリングしていない未ピーリング線分であるかに関する情報であるピーリング情報を有する。前記交点情報取得工程では、前記候補線分の前記ピーリング情報を取得する。前記乗り移り工程では、前記ピーリング情報において、前記未ピーリング線分である前記候補線分のうち、最も角度が小さい前記交点角度を有し、かつ最外殻に配置された前記候補線分を前記新たなピーリング線分とする。

【0024】

本発明の好ましい他の一態様によれば、前記対象スライスモデルは、前記交点を複数有する。前記スライス画像作成方法は、前記複数の交点のうち、互いの前記交点間の距離が所定の距離よりも短い交点を複数抽出し、前記抽出した交点を１つの交点である集約交点に集約する交点処理工程を包含する。

【0025】

本発明の好ましい他の一態様によれば、前記交点処理工程では、前記抽出した交点からそれぞれ等しい距離の位置に前記集約交点を設定し、前記抽出した交点を削除する。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、造形する対象造形物に対応する所望の対象スライス画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】第１実施形態に係る３次元造形システムの断面図である。

【図2】３次元造形システムの平面図である。

【図3】対象造形物モデル（全体造形物モデル）の例を示す図であり、対象造形物モデルの斜視図である。

【図4】図３の対象造形物モデルの対象スライスモデルの一例を示す図である。

【図5】図４の対象スライスモデルの一部を拡大した拡大図である。

【図6】図６（ａ）は、対象スライスモデルの一例を示す図であり、対象スライスモデルの一部を拡大した拡大図である。図６（ｂ）は、近傍している交点を集約交点に集約した状態を示す図である。

【図7】スライス画像作成装置のブロック図である。

【図8】対象スライス画像を作成する手順を示したフローチャートである。

【図9】交点において、ピーリング線分から他の輪郭線の線分に乗り換える手順を示したフローチャートである。

【図10】ピーリング後の対象スライスモデルを示す図である。

【図11】不要な輪郭線を削除した後の対象スライスモデルを示す図である。

【図12】対象スライス画像を示す図である。

【図13】図１３（ａ）は、従来技術における全体造形物モデルの斜視図であり、図１３（ｂ）は、全体造形物モデルの側面図である。

【図14】図１３（ｂ）の全体造形物モデルを位置ＰＴ１００でスライスした全体スライスモデルを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るスライス画像作成装置を備えた３次元造形システムについて説明する。なお、ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。また、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は適宜省略または簡略化する。

【0029】

図１は、本実施形態に係る３次元造形システム１０の断面図である。図２は、３次元造形システム１０の平面図である。なお、図面中の符号Ｆ、Ｒｒ、Ｌ、Ｒは、それぞれ前、後、左、右を示している。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、３次元造形システム１０の設置態様を何ら限定するものではない。

【0030】

３次元造形システム１０は、３次元造形物を造形するシステムである。図１に示すように、３次元造形システム１０は、３次元造形装置１０Ａと、スライス画像作成装置１００（図７参照）とを備えている。３次元造形装置１０Ａは、３次元造形物の断面形状を用意し、液体の光硬化性樹脂を硬化させて断面形状に対応した形状の樹脂層を順次積層することによって、３次元造形物を造形する装置である。ここで、「断面形状」とは、３次元造形物を所定の厚み（例えば、０．１ｍｍ）ごとにスライスしたときの断面の形状である。「光硬化性樹脂」とは、所定の波長を含む光が照射されると、硬化する樹脂である。３次元造形装置１０Ａは、台１１と、槽１２と、ホルダ１３と、光学装置１４と、制御装置１６とを備えている。

【0031】

台１１は、ケース２５に支持されている。台１１には、光硬化性樹脂２３に照射する光を通過させる開口２１が形成されている。槽１２は、液体の光硬化性樹脂２３を収容する。槽１２は、台１１上に取り付け可能に載置されている。図２に示すように、槽１２は、台１１に載置された状態において、台１１の開口２１を覆う。槽１２は、光を透過させることのできる材料、例えば、透明な材料によって形成されているとよい。

【0032】

図１に示すように、ホルダ１３は、槽１２の上方、かつ、台１１の開口２１の上方に配置されている。ホルダ１３は、下降したときに槽１２内の光硬化性樹脂２３に浸漬し、上昇するときに、光が照射されて硬化した光硬化性樹脂２３を吊り上げるように昇降自在に構成されている。ここでは、台１１には、上下方向に延びた支柱４１が設けられている。支柱４１の前方には、スライダ４２が取り付けられている。スライダ４２は、支柱４１に沿って昇降自在であり、モータ４３によって上方または下方に移動する。ここでは、ホルダ１３は、スライダ４２に取り付けられており、支柱４１の前方に配置されている。ホルダ１３は、モータ４３によって上方または下方に移動する。

【0033】

光学装置１４は、台１１の下方に配置されている。光学装置１４は、槽１２内に収容された液体の光硬化性樹脂２３に所定の波長からなる光を照射する装置である。光学装置１４は、台１１の下方に設けられたケース２５に収容されている。光学装置１４は、プロジェクタ３１と、ミラー３２とを備えている。プロジェクタ３１は、光を発する光源であり、台１１の前部の下方に配置されている。プロジェクタ３１は、ホルダ１３よりも前方に配置されている。プロジェクタ３１の後部には、レンズ（図示せず）が配置されている。プロジェクタ３１は、レンズを通じて前方から後方に向かって光を発する。ミラー３２は、プロジェクタ３１から発せられた光を槽１２に向かって反射させる部材である。ミラー３２は、台１１に形成された開口２１の下方、かつ、プロジェクタ３１の後方に配置されている。プロジェクタ３１から発せられた光は、ミラー３２によって反射され、台１１の開口２１を通じて槽１２内の光硬化性樹脂２３に照射される。

【0034】

制御装置１６は、ホルダ１３が取り付けられたスライダ４２を昇降自在に制御するモータ４３、および、光学装置１４のプロジェクタ３１に接続されている。制御装置１６は、モータ４３を駆動することによって、スライダ４２およびホルダ１３を上方または下方に移動させる。制御装置１６は、プロジェクタ３１から発せられる光のエネルギー、光度、光量、光の波長帯域、光の形状、光を照射させる位置および光を発するタイミングなどを制御する。なお、制御装置１６の構成は特に限定されない。例えば、制御装置１６は、コンピュータであり、中央演算処理装置（以下、ＣＰＵという。）と、ＣＰＵが実行するプログラムなどを格納したＲＯＭと、ＲＡＭなどを備えていてもよい。

【0035】

以上、本実施形態に係る３次元造形装置１０Ａの構成について説明した。３次元造形装置１０Ａにおいて、造形対象である対象造形物を造形する際、ＣＡＤ装置などを用いて対象造形物に対応した対象造形物モデルが作成される。そして、対象造形物モデルを所定の間隔でスライスすることで、対象造形物の断面形状に対応した対象スライスモデルを複数作成する。ここでは、対象スライスモデルのデータとは、ＳＴＬデータのことである。

【0036】

対象スライスモデルは、造形する造形領域と、造形しない非造形領域とに分割される。ここでは、造形領域と非造形領域とにおいて、それぞれ異なる色を施すことによって、対象スライスモデルの対象スライス画像を作成する。例えば、造形領域には白色を施し、非造形領域には黒色を施すことによって、対象スライス画像を作成する。

【0037】

３次元造形装置１０Ａは、作成した対象スライス画像を用いて、光学装置１４のプロジェクタ３１から発せられた光の照射位置を制御する。例えば、硬化する光硬化性樹脂２３の位置を適宜変更することで、造形領域に位置する光硬化性樹脂２３を硬化させ、非造形領域に位置する光硬化性樹脂２３を硬化させないようにする。このことによって、対象スライス画像に沿った断面形状を造形することができる。そして、ホルダ１３を順次上昇させることによって、硬化した樹脂層が下方に向かって連続的に形成されることで、所望の対象造形物が造形される。

【0038】

ところで、上述したように、図１４に示した輪郭線１７３ａ上の矢印の方向に輪郭線１７３ａ上をピーリングしている場合、複数の輪郭線が交差する交点１８４では、輪郭線１７３ａから他の輪郭線に乗り移ることが行われる。しかしながら、交点１８４では、乗り移ることが可能な輪郭線が複数存在する。具体的には、交点１８４において、乗り移ることが可能な輪郭線は、輪郭線１７３ｂ、１７３ｃの２つである。そのため、本来なら、輪郭線１７３ｃに乗り移るべきであるが、他の輪郭線である輪郭線１７３ｂに乗り移るおそれがあった。仮に、その輪郭線１７３ｂに乗り移った場合、全体スライスモデル１７２に関するピーリングを正しく行うことができないため、所望の全体スライス画像を作成することができないおそれがあった。所望の全体スライス画像を作成できない場合、所望の全体造形物を造形することができない。

【0039】

そこで、本実施形態では、全体スライスモデルの輪郭線上のピーリングを正確に行うことが可能なスライス画像作成装置１００を提供する。

【0040】

本願出願人は、輪郭線のピーリングが失敗する原因について検討した。検討した結果、本願出願人は、上述したような交点１８４のように、複数の輪郭線１７３ａ、１７３ｂ、１７３ｃが１つの点で交差するとき、次に乗り移る輪郭線が明確に決定されていなかったため、ピーリングが正しく行うことができないことがあり得ることを見出した。そこで、本願出願人は、複数の輪郭線１７３ａ、１７３ｂ、１７３ｃが交差する交点１８４において、複数の輪郭線１７３ａ、１７３ｂ、１７３ｃと交点１８４とのそれぞれの情報（以下、交点情報という。）を取得することで、交点１８４において、乗り移る輪郭線を明確に決定することができることを見出した。具体的な交点情報は、以下の通りである。

【0041】

ここでは、まず、対象造形物モデルを構成する輪郭線について説明する。図３は、対象造形物モデル１１０の例を示す図であり、対象造形物モデル１１０の斜視図である。図４は、図３の対象造形物モデル１１０の対象スライスモデル１２０の一例を示す図である。図３に示す対象造形物モデル１１０は、４つの単位造形物モデル１１１、１１２、１１３、１１４を組み合わせた全体造形物モデルである。図４に示すように、対象スライスモデル１２０を構成する輪郭線は、島輪郭線１２１、１２２、１２３、１２４と、穴輪郭線１２５とを有している。ここで、「島輪郭線」とは、３次元造形装置１０Ａが造形する造形領域の外郭を示す輪郭線のことである。「穴輪郭線」とは、穴の形状を示す輪郭線のことである。コンピュータプログラムにおいて、島輪郭線１２１〜１２４と穴輪郭線１２５とを識別するために、それぞれの輪郭線において周回方向を設定する。例えば、図４の対象スライスモデル１２０では、島輪郭線１２１〜１２４の周回方向が時計回りであり、穴輪郭線１２５の周回方向が反時計回りである。なお、島輪郭線１２１〜１２４の周回方向と穴輪郭線１２５の周回方向とは異なっていればよい。例えば、島輪郭線１２１〜１２４の周回方向が反時計回りであり、穴輪郭線１２５の周回方向が時計回りであってもよい。ここでは、設定した周回方向は、ピーリングを行う際にピーリングする方向でもある。

【0042】

なお、輪郭線は、複数の線分によって構成されている。ここでは、線分は、交点と交点とを結ぶ線である。例えば、輪郭線１２４の線分１２４ａは、交点１３１と交点１３４とを結ぶ線である。図５は、図４の対象スライスモデル１２０の範囲Ａを拡大した拡大図である。図５に示すように、例えば、島輪郭線１２１は、少なくとも線分１２１ａ、１２１ｂを有している。島輪郭線１２２は、少なくとも線分１２２ａ、１２２ｂを有している。

【0043】

次に、上述した交点情報について詳述する。対象スライスモデル１２０では、３つの輪郭線１２１、１２２、１２４が交差する交点１３１が存在する。例えば、ピーリングしている線分（以下、ピーリング線分という。）が輪郭線１２４の線分１２４ａであるとする。このとき、ピーリング線分１２４ａ上を周回方向の向きでピーリングし、交点１３１に到達した場合、次に乗り移る候補となる輪郭線の線分（以下、候補線分という。）は、輪郭線１２１の線分１２１ａ、１２１ｂ、輪郭線１２２の線分１２２ａ、１２２ｂ、輪郭線１２４の線分１２４ｂである。ここでは、各輪郭線の候補線分１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２２ｂ、１２４ｂに関する交点情報を取得することで、次に乗り移る輪郭線の線分の候補を決定することができる。具体的には、本実施形態では、交点情報は、「角度情報」、「周回方向情報」および「ピーリング情報」を有する。

【0044】

交点１３１において、次に乗り移る線分は、ピーリング線分１２４ａからピーリング線分１２４ａの周回方向と同一の方向（輪郭線１２４の周回方向であり、この場合、時計回りの方向）に向かって最も近い線分である。図５では、交点１３１において、ピーリング線分１２４ａから乗り移るべき線分は、線分１２１ｂである。そこで、ピーリング線分１２４ａの周回方向と同一の方向において、ピーリング線分１２４ａから最も近い位置に配置された線分を求めるために「角度情報」を使用する。「角度情報」とは、交点において、ピーリング線分と、複数の候補線分とがそれぞれ成す角度（以下、交点角度という。）に関する情報である。この交点角度は、ピーリング中のピーリング線分からピーリング線分の周回方向に向かって成す角度のことである。例えば、図５において、交点１３１を中心にして、ピーリング線分１２４ａと候補線分１２１ｂとの交点角度は、θ１である。同様に、交点１３１を中心にして、ピーリング線分１２４ａと、候補線分１２２ｂ、１２４ｂ、１２１ａ、および１２２ａとのそれぞれの交点角度は、θ２、θ３、θ４、およびθ５である。

【0045】

また、交点１３１において、次に乗り移る線分は、候補線分の周回方向が交点１３１から遠ざかる方向である線分である。そこで、「周回方向情報」を使用する。ここで、「周回方向情報」とは、候補線分の周回方向が、交点に近づく方向（以下、Ｉｎ方向）であるか、交点から遠ざかる方向（Ｏｕｔ方向）であるかに関する情報のことである。図５では、周回方向がＩｎ方向である候補線分は、線分１２１ａ、１２２ａである。周回方向がＯｕｔ方向である候補線分は、線分１２１ｂ、１２２ｂ、１２４ｂである。そのため、周回方向情報によって、Ｉｎ方向である線分１２１ａ、１２２ａが次に乗り移る線分の候補から外される。

【0046】

また、交点１３１において、次に乗り移る線分は、まだピーリングされていない線分である。そこで、「ピーリング情報」を使用する。ここで、「ピーリング情報」とは、候補線分が既にピーリングされた線分か否かに関する情報のことである。以下、既にピーリングされた線分をピーリング済み線分といい、まだピーリングされていない線分を未ピーリング線分ともいう。例えば、図５では、全ての候補線分１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２２ｂ、１２４ｂが未ピーリング線分であるとする。

【0047】

本実施形態では、以上の３つの交点情報を使用して、複数の候補線分の中から次に乗り移る線分を決定する。具体的には、複数の候補線分のうち、Ｏｕｔ方向に周回方向が設定され、かつ、未ピーリング線分である線分のうち、ピーリング線分からピーリング線分の周回方向と同一の方向に向かって最も近い位置に配置されている線分、すなわち、最も小さい交点角度を有する線分が次に乗り移る線分である。例えば、図５に示すように、ピーリング線分１２４ａをピーリング中に、交点１３１に到達したとき、周回方向がＯｕｔ方向に設定され、未ピーリング線分であって、かつ、最も小さい交点角度θ１を有する候補線分１２１ｂに乗り移る。

【0048】

以上のように、交点情報を取得することで、複数の輪郭線が交差する交点が存在している対象スライスモデルであっても、輪郭線の乗り換えが正確に行われるため、輪郭線のピーリングの失敗を回避することができる。

【0049】

本願出願人は、輪郭線のピーリングが失敗する原因についてさらに検討した。検討した結果、本願出願人は、複数の輪郭線が交差する交点が複数存在し、かつ、それら交点が互いに近傍している場合、コンピュータプログラムにおいて、交点が誤認識されることによって、輪郭線のピーリングが失敗することを発見した。図６（ａ）は、対象スライスモデル１４０の一例を示す図であり、対象スライスモデル１４０の一部を拡大した図である。例えば、図６（ａ）では、複数の交点１４５、１４６、１４７が存在する。これら交点１４５〜１４７が互いに近傍しているとする。ここで、例えば、ピーリング線分１４１ａをピーリングしているとき、交点１４５に到達し、次にピーリング線分１４１ａから他の線分に乗り移ることが行われる。しかしながら、交点１４５〜１４７が互いに近傍しているため、コンピュータプログラムにおいて、ピーリング中に到達した交点を正しく認識することができないことがある。例えば、本来ならば交点１４５に到達したのにも関わらず、交点１４６または交点１４７に到達したと認識することがあり得る。その結果、線分の乗り移りが正しく行われないため、ピーリングが正しく行われない場合がある。

【0050】

そこで、本願出願人は、複数の交点１４５〜１４７が互いに近傍している場合、それら交点１４５〜１４７を１つの交点に集約することで、到達した交点の誤認識を防止することができることを見出した。互いに近傍している複数の交点を１つの交点（以下、集約交点という。）に集約する手順は特に限定されない。例えば、図６（ａ）に示すように、交点１４５〜１４７のうち２つの交点間の距離ｄ１、ｄ２、ｄ３は、何れも所定の距離よりも短いとする。このように、交点１４５〜１４７同士の距離ｄ１、ｄ２、ｄ３が所定の距離よりも短い場合、該当する交点１４５〜１４７同士は近接している判定し、それら交点１４５〜１４７を１つの交点に集約する。このとき、例えば、図６（ｂ）に示すように、交点１４５〜１４７を集約交点１４８に集約し、集約交点１４８に、交点１４５〜１４７に接続されていた線分１４１ａ、１４１ｂ、１４２ａ、１４２ｂ、１４３ａ、１４３ｂを接続する。そして、図６（ａ）の交点１４５〜１４７は削除される。なお、集約交点１４８は、削除する前の交点１４５〜１４７のそれぞれから距離が等しい点である。ただし、集約交点は、交点１４５〜１４７の何れかであってもよい。例えば、集約交点が交点１４５である場合、他の交点１４６、１４７は削除され、交点１４６、１４７に接続されていた線分１４１ｂ、１４２ａ、１４２ｂ、１４３ａは、交点１４５に接続される。なお、ここでは、「近接」とは、交点同士が接している場合も含む。

【0051】

以上のことによって、ピーリング中に到達した交点を、近傍に位置する交点と誤認識することを回避することができる。

【0052】

本実施形態では、スライス画像作成装置１００は、上述したように、交点において交点情報を取得することで乗り移り先の線分を決定する機能、および、近傍している複数の交点を１つの集約交点に集約する機能を有している。

【0053】

次に、本実施形態に係るスライス画像作成装置１００について詳細に説明する。図７は、スライス画像作成装置１００のブロック図である。スライス画像作成装置１００は、３次元造形装置１０Ａと別体であってもよいし、３次元造形装置１０Ａに内蔵されていてもよい。例えば、スライス画像作成装置１００は、コンピュータであり、ＣＰＵと、ＣＰＵが実行するプログラムなどを格納したＲＯＭと、ＲＡＭなどを備えていてもよい。ここでは、コンピュータ内に保存されたプログラムを使用して、対象スライス画像を作成する。スライス画像作成装置１００は、３次元造形装置１０Ａの制御装置１６（図１参照）に接続されている。スライス画像作成装置１００は、３次元造形システム１０のための専用のコンピュータであってもよく、汎用のコンピュータであってもよい。

【0054】

スライス画像作成装置１００は、記憶部５２と、前処理部５４と、スライスモデル作成部５６と、周回方向設定部５８と、交点処理部６０と、ピーリング線分設定部６２と、ピーリング部６４と、交点情報取得部６６と、乗り移り部６８と、輪郭線判定部７０と、作成部７２と
を備えている。なお、上述した各部は、ソフトウェアによって構成されていてもよいし、ハードウェアによって構成されていてもよい。

【0055】

図８は、対象スライス画像を作成する手順を示したフローチャートである。ここでは、図３の対象造形物モデル１１０をスライスして、図４の対象スライスモデル１２０を作成し、その後、対象スライスモデル１２０の対象スライス画像１６０（図１２参照）を作成する手順について、図８のフローチャートを用いて説明する。

【0056】

なお、ここでは、記憶部５２には、対象造形物に対応する対象造形物モデル１１０（図３参照）のデータが予め記憶されているものとする。対象造形物モデル１１０のデータは、例えば、ユーザの操作によって、記憶媒体または他のコンピュータ（図示せず）から記憶部５２に読み込まれる。対象造形物モデル１１０は、例えば、ＸＹＺ直交座標系の複数の点の集合で特定されるものであり、３次元モデルである。対象造形物モデル１１０では、複数のポリゴンを組み合わせることで、対象造形物を再現している。

【0057】

まず、ステップＳ１０１では、前処理部５４は、記憶部５２に記憶された対象造形物モデル１１０に対して、前処理を行う。対象造形物モデル１１０は、造形対象である対象造形物の３次元形状を忠実に再現した詳細なデータであることが多い。対象造形物モデル１１０をそのまま用いると、スライス画像作成装置１００における対象スライス画像１６０（図１２参照）の作成処理に多大な時間を要することがある。そこで、前処理部５４は、対象造形物モデル１１０に対して前処理を行うことで、対象造形物モデル１１０のデータ量を小さくすることが好ましい。ここでは、前処理部５４は、対象造形物モデル１１０に対して平滑化処理を行う。例えば、平滑化処理として、対象造形物モデル１１０を構成するポリゴンの数を減少させ、データ量を小さくする処理を行えばよい。平滑化処理の方法は特に限定されず、例えば、従来公知の平滑化処理の方法を適用することができる。例えば、平滑化処理の方法として、ガウス関数を使用してもよい。ここでは、平滑化処理が行われた対象造形物モデル１１０のデータは、記憶部５２に記憶される。なお、ステップＳ１０１の前処理は、省略することが可能である。

【0058】

次に、ステップＳ１０２では、例えば、スライスモデル作成部５６は、図４に示すような対象スライスモデル１２０を作成する。ここでは、スライスモデル作成部５６は、図３の対象造形物モデル１１０を所定の間隔で水平方向にスライスすることによって、対象造形物の断面形状に沿った２次元の対象スライスモデルを複数作成する。ただし、スライスする方向は、水平方向に限定されず、垂直方向であってもよい。なお、上記所定の間隔は、予め決められた値であり、記憶部５２に予め記憶されている値である。図４の対象スライスモデル１２０は、作成した複数の対象スライスモデルのうちの１つである。上述したように、対象スライスモデル１２０は、島輪郭線１２１〜１２４と、穴輪郭線１２５とから構成されている。スライスモデル作成部５６によって作成された対象スライスモデル１２０は、記憶部５２に記憶される。

【0059】

次に、ステップＳ１０３では、周回方向設定部５８は、対象スライスモデル１２０の各輪郭線において、周回方向を設定する。周回方向設定部５８は、島輪郭線と穴輪郭線とについて、互いに異なる周回方向を設定する。図４の対象スライスモデル１２０では、島輪郭線は、輪郭線１２１〜１２４であり、穴輪郭線は、輪郭線１２５である。ここでは、周回方向設定部５８は、島輪郭線１２１〜１２４の周回方向を時計回りに設定し、穴輪郭線１２５の周回方向を反時計回りに設定する。

【0060】

次に、ステップＳ１０４では、交点処理部６０は、対象スライスモデル１２０に対して交点処理を行う。上述したように、例えば、図６（ａ）の対象スライスモデル１４０では、交点１４５〜１４７が存在し、交点１４５〜１４７のうち２つの交点間の距離ｄ１、ｄ２、ｄ３は、何れも所定の距離よりも短い。このように、交点同士の距離ｄ１、ｄ２、ｄ３が所定の距離よりも短い場合、交点処理部６０は、該当する交点１４５〜１４７同士は近接している判定し、交点１４５〜１４７を抽出する。そして、抽出した交点１４５〜１４７を１つの交点に集約する。この所定の距離は、予め定められている値であり、記憶部５２に予め記憶されている値である。図６（ａ）の対象スライスモデル１４０では、交点１４５〜１４７は、互いに近接している。そのため、交点処理部６０は、交点１４５〜１４７を１つの集約交点１４８（図６（ｂ）参照）に集約し、交点１４５〜１４７を削除する。そして、交点処理部６０は、集約交点１４８に、交点１４５〜１４７に接続されていた線分１４１ａ、１４１ｂ、１４２ａ、１４２ｂ、１４３ａ、１４３ｂを接続する。なお、図４の対象スライスモデル１２０では、互いの交点間の距離は所定の距離以上の長さである。そのため、対象スライスモデル１２０では、交点処理部６０によって複数の交点が１つの集約交点に集約される処理は行われない。

【0061】

次に、ステップＳ１０５では、ピーリング線分設定部６２は、ピーリングを開始するピーリング線分を設定する。ここでは、ピーリング線分設定部６２は、対象スライスモデル１２０の輪郭線の線分のうち、まだピーリングしていない線分の中で最外郭に位置する輪郭線の線分を、ピーリング線分に設定する。なお、ステップＳ１０５の処理を最初に行う際、まだ輪郭線の線分のピーリングは行われていないため、ピーリング線分は、最外郭に位置する輪郭線の線分の何れかである。例えば、図４の対象スライスモデル１２０では、輪郭線１２１が最外郭に位置する輪郭線の１つである。よって、ステップＳ１０５の処理を最初に行う場合、ピーリング線分設定部６２は、例えば、輪郭線１２１の線分１２１ｂをピーリング線分に設定する。

【0062】

次に、ステップＳ１０６において、ピーリング部６４は、ピーリング線分１２１ｂのピーリングを開始する。ここでは、ピーリング部６４は、ピーリング線分１２１ｂの周回方向、すなわち、線分１２１ｂを有する輪郭線１２１の周回方向に向かってピーリングを開始する。図４の対象スライスモデル１２０では、ピーリング線分１２１ｂを有する輪郭線１２１は、島輪郭線であり、輪郭線１２１の周回方向は、時計回りの方向である。そこで、ピーリング部６４は、時計回りの方向に向かって、ピーリング線分１２１ｂのピーリングを開始する。ところで、図５に示すように、ピーリング線分が線分１２４ａであり、線分１２４ａをピーリングしている場合、複数の輪郭線１２１、１２２、１２４が交差する交点１３１に到達する。このように、交点１３１に到達した場合、現在のピーリング線分１２４ａから他の線分に乗り移ることが行われる。図９は、ピーリング線分１２４ａから他の線分に乗り換える手順を示したフローチャートである。ここでは、ピーリング線分１２４ａから他の線分に乗り換える手順は、図９のステップＳ２０１〜Ｓ２０３に示す通りである。

【0063】

本実施形態では、交点１３１において、ピーリング線分１２４ａから、次にどの線分に乗り移るかの決定は、交点情報に基づいて行われる。そのため、まず、ステップＳ２０１では、交点情報取得部６６は、乗り移る候補である候補線分１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２２ｂ、１２４ｂに関する交点情報を取得する。ここでは、交点情報は、「角度情報」、「周回方向情報」および「ピーリング情報」を有する。上述したように、角度情報とは、交点において、ピーリング中のピーリング線分１２４ａと、複数の候補線分１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２２ｂ、１２４ｂとがそれぞれ成す交点角度θ１、θ２、θ３、θ４、θ５に関する情報である。周回方向情報とは、候補線分１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２２ｂ、１２４ｂの周回方向が、交点１３１に近づくＩｎ方向か、交点１３１から遠ざかるＯｕｔ方向かに関する情報のことである。ピーリング情報とは、候補線分１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２２ｂ、１２４ｂが既にピーリングされた線分か否かに関する情報のことである。例えば、交点１３１における候補線分１２１ｂにおいて、角度情報である交点角度はθ１であり、周回方向情報における周回方向は、Ｏｕｔ方向であり、ピーリング情報では未ピーリング線分である。

【0064】

ステップＳ２０１において、交点１３１における複数の候補線分１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２２ｂ、１２４ｂに関するそれぞれの交点情報を取得した後、ステップＳ２０２では、乗り移り部６８は、交点１３１において、次に乗り移る線分を決定する。ここでは、乗り移り部６８は、複数の候補線分１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２２ｂ、１２４ｂの中から、周回方向がＯｕｔ方向であり、かつ、まだピーリングされていない未ピーリング線分である線分の中で交点角度が最も小さい線分を、次に乗り移る線分とする。なお、次に乗り移る線分は、複数の候補線分のうち最外郭に位置する線分でもある。図４の対象スライスモデル１２０では、交点１３１において、次に乗り移る線分は、線分１２１ｂである。そして、ステップＳ２０３では、ピーリング部６４は、線分１２１ｂを新たなピーリング線分に設定し、ピーリング線分１２１ｂの周回方向に向かってピーリングを再開する。

【0065】

なお、図４の対象スライスモデル１２０では、輪郭線１２１の線分１２１ｂからピーリングを開始する。そして、線分１２１ｂをピーリング中に交点１３２に到達する。交点１３２において、線分１２１ｂから輪郭線１２２の線分１２２ｃに乗り移る。線分１２２ｃをピーリング中に交点１３３に到達し、交点１３３において、線分１２２ｃから線分１２３ａに乗り移る。その後、もう一度、交点１３３に到達し、線分１２３ａから線分１２２ｄに乗り移る。次に、交点１３４に到達し、交点１３４において、線分１２２ｄから線分１２４ａに乗り移る。その後、上述したように、交点１３１において、線分１２４ａから線分１２１ｂに乗り移って、輪郭線のピーリングが終了する。ここでは、連続してピーリングされた線分を１つの輪郭線１５１（図１０参照）とする。

【0066】

次に、ステップＳ１０７において、まだピーリングしていない線分（輪郭線）が存在するか否かを判定する。まだピーリングしていない線分、すなわち、ピーリングすべき線分が存在する場合、ステップＳ１０５に戻り、ピーリング線分設定部６２が、次にピーリングを開始する輪郭線の線分を設定する。以上のようにして、全ての輪郭線の線分をピーリングするまで、ステップＳ１０５〜Ｓ１０７を繰り返し行う。ステップＳ１０７において、ピーリングしていない線分が存在しない場合、次にステップＳ１０８に進む。

【0067】

図１０は、ピーリング後（ピーリングが行われた後）の対象スライスモデル１２０を示す図である。図１０に示すように、対象スライスモデル１２０では、ピーリングを行った結果、連続してピーリングされた線分を１つの生成された輪郭線とし、合計４つの輪郭線１５１〜１５４が生成されている。ここでは、各輪郭線１５１〜１５４において、ピーリングした方向が周回方向となる。そのため、輪郭線１５１、１５３、１５４の周回方向は時計回りのため、輪郭線１５１、１５３、１５４は、島輪郭線である。一方、輪郭線１５２の周回方向は反時計回りであるため、輪郭線１５２は、穴輪郭線である。なお、本実施形態では、輪郭線１５１〜１５４は、本発明の「生成輪郭線」に対応する。

【0068】

ステップＳ１０８では、ピーリング、すなわち、輪郭線のピーリングによって得られた輪郭線１５１〜１５４の判定を行う。ここでは、輪郭線判定部７０は、輪郭線１５１〜１５４が必要な輪郭線であるか否かを判定する。そして、不要であると判定された輪郭線を削除する。具体的には、輪郭線判定部７０は、島輪郭線のうち、最も隣接した位置で外側から囲む島輪郭線が設定されている島輪郭線が不要な輪郭線であると判定する。換言すると、輪郭線判定部７０は、対象となる島輪郭線において、対象となる島輪郭線を囲む輪郭線のうち、最も近い位置で囲む輪郭線が島輪郭線である場合、その対象となる島輪郭線は不要な輪郭線であると判定する。例えば、図１０において、島輪郭線１５３は、最も隣接した位置で島輪郭線１５１に囲まれている。そのため、島輪郭線１５３は、不要な輪郭線であると判定される。同様に、島輪郭線１５４は、最も隣接した位置で島輪郭線１５３に囲まれているため、不要な輪郭線であると判定される。なお、島輪郭線１５１は、他の島輪郭線に囲まれていないため、対象スライスモデル１２０の外郭を示す輪郭線であるといえる。よって、輪郭線判定部７０は、島輪郭線１５１は、必要な輪郭線であると判定する。輪郭線１５２は、穴輪郭線であり、穴の形状を示す輪郭線である。そのため、輪郭線判定部７０は、穴輪郭線１５２は必要な輪郭線であると判定する。

【0069】

図１１は、不要な輪郭線を削除した後の対象スライスモデル１２０を示す図である。以上のようにして、図１１に示すように、輪郭線判定部７０は、島輪郭線１５３、１５４は不必要な輪郭線であると判定し、島輪郭線１５３、１５４を削除する。一方、輪郭線判定部７０は、島輪郭線１５１、および、穴輪郭線１５２は必要な輪郭線であると判定する。よって、島輪郭線１５１、および、穴輪郭線１５２は残された状態となる。

【0070】

次に、ステップＳ１０９では、作成部７２は、対象スライス画像１６０（図１２参照）を作成する。具体的には、まず、作成部７２は、図１１の対象スライスモデル１２０を造形領域と非造形領域とに分ける。ここでは、作成部７２は、島輪郭線１５１に囲まれた領域のうち、穴輪郭線１５２によって囲まれた領域を除いた領域を造形領域１５６ａに設定する。一方、作成部７２は、造形領域１５６ａ以外の領域、すなわち、穴輪郭線１５２によって囲まれた領域と、島輪郭線１５１によって囲まれていない領域を非造形領域１５６ｂに設定する。そして、作成部７２は、造形領域１５６ａ内のピクセルを白色に変換し、非造形領域１５６ｂ内のピクセルを黒色に変換することで、図１２に示すような対象スライス画像１６０を作成する。なお、図１２において、黒色に施された領域は、斜線で表現されている。

【0071】

なお、３次元造形装置１０Ａは、以上のようにして作成された対象スライス画像に沿った対象造形物を造形する。例えば、図１２の対象スライス画像１６０を使用して、対象スライス画像１６０に対応した断面形状を造形する。具体的には、造形領域１５６ａである白色に施された領域に位置する光硬化性樹脂２３にプロジェクタ３１から発せられた光を照射させることで、造形領域１５６ａに対応する領域に位置する光硬化性樹脂２３を硬化させる。一方、非造形領域１５６ｂである黒色に施された領域に位置する光硬化性樹脂２３には、プロジェクタ３１から発せられた光を照射させない。このことによって、非造形領域１５６ｂに対応する位置には、造形させないようにする。

【0072】

以上のように、本実施形態では、図５に示すように、ピーリング部６４によってピーリング線分１２４ａをピーリング中に、複数の輪郭線１２１、１２２、１２４が交差する交点１３１に到達した場合、交点情報取得部６６は、ピーリング線分１２４ａと複数の候補線分１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２２ｂ、１２４ｂとがそれぞれ成す角度である交点角度θ１〜θ５に関する角度情報を取得している。交点１３１において、ピーリング中のピーリング線分１２４ａから次の乗り移る線分は、ピーリング線分１２４ａからピーリング線分１２４ａの周回方向と同一の方向に向かって最も近い位置に配置された線分である。図５の対象スライスモデル１２０では、交点１３１において、交点角度θ１〜θ５を取得し、最も角度が小さい交点角度θ１を有する候補線分１２１ｂを、次に乗り移る線分にしている。よって、複数の輪郭線１２１、１２２、１２４が交差する交点１３１が存在する対象スライスモデル１２０であっても、交点１３１において、次に乗り移る線分を正確に決定することができる。したがって、対象スライスモデル１２０において、輪郭線のピーリングが正確にできるため、図１１のような所望の輪郭線１５１、１５２が得られる。その結果、図１２に示すような所望の対象スライス画像１６０を作成することができる。

【0073】

本実施形態では、交点情報取得部６６は、図５に示すように、候補線分１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２２ｂ、１２４ｂの周回方向が交点１３１に近づくＩｎ方向であるか、交点１３１から遠ざかるＯｕｔ方向であるかに関する候補線分の周回方向情報を取得している。候補線分１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２２ｂ、１２４ｂのうち周回方向がＩｎ方向である線分１２１ａ、１２２ａは、ピーリングする方向が逆になるため、交点１３１において次に乗り移る線分とはならない。よって、例えば、最も角度が小さい交点角度を有する候補線分が、周回方向がＩｎ方向である線分の場合、その候補線分を、次に乗り移る候補となる線分から除外することができる。よって、交点において、次に乗り移る線分をより正確に決定することができる。

【0074】

また、本実施形態では、交点情報取得部６６は、候補線分１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２２ｂ、１２４ｂのピーリング情報を取得している。候補線分１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２２ｂ、１２４ｂのうち既にピーリングされた線分は、交点１３１において次に乗り移る線分とはならない。よって、例えば、最も角度が小さい交点角度を有する候補線分が既にピーリングされた線分である場合、その候補線分を、次に乗り移る候補となる線分から除外することができる。よって、交点において、次に乗り移る線分をより正確に決定することができる。

【0075】

図６（ａ）に示すように、複数の輪郭線１４１〜１４３が交差する複数の交点１４５〜１４７が存在し、かつ、それら交点１４５〜１４７間の距離が所定の距離よりも短いような場合、コンピュータプログラムにおいて、交点を誤認識することによって、輪郭線のピーリングが失敗することがある。例えば、コンピュータプログラムにおいて、ピーリング中に、交点１４５に到達したと認識すべきところ、交点１４６または交点１４７に到達したと誤認識することがあり得る。しかし、本実施形態では、交点処理部６０は、図６（ｂ）に示すように、交点間の距離が所定の距離よりも短い位置に配置された複数の交点１４５〜１４７を１つの集約交点１４８に集約している。よって、上述したような誤認識を事前に防止することができる。

【0076】

本実施形態では、交点処理部６０は、集約交点１４８を、集約すべき複数の交点１４５〜１４７からそれぞれ等しい距離の位置に設定する。そして、交点処理部６０は、複数の交点１４５〜１４７を削除する。このことによって、集約交点１４８と、集約すべき複数の交点１４５〜１４７とのそれぞれの距離をできるだけ短くすることができる。よって、造形対象である対象造形物の断面形状に近い対象スライス画像１６０を作成することができる。

【0077】

なお、前述したように、スライス画像作成装置１００の記憶部５２、前処理部５４、スライスモデル作成部５６、周回方向設定部５８、交点処理部６０、ピーリング線分設定部６２、ピーリング部６４、交点情報取得部６６、乗り移り部６８、輪郭線判定部７０、および作成部７２は、ソフトウェアにより構成されていてもよい。すなわち、上記各部は、コンピュータプログラムがコンピュータに読み込まれることにより、当該コンピュータによって実現されるようになっていてもよい。本発明には、コンピュータを上記各部として機能させるためのコンピュータプログラムが含まれる。また、本発明には、当該コンピュータプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体が含まれる。

【符号の説明】

【0078】

１０ ３次元造形システム
１０Ａ ３次元造形装置
５２ 記憶部
５４ 前処理部
５６ スライスモデル作成部
５８ 周回方向設定部
６０ 交点処理部
６２ ピーリング線分設定部
６４ ピーリング部
６６ 交点情報取得部
６８ 乗り移り部
７０ 輪郭線判定部
７２ 作成部
１００ ３次元造形システム
１１０ 対象造形物モデル
１２０ 対象スライスモデル
１６０ 対象スライス画像

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】