特許7400259三次元形状データの生成装置、三次元造形装置、及び三次元形状データの生成プログラム
(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】
(24)【登録日】2023-12-11
(45)【発行日】2023-12-19
(54)【発明の名称】三次元形状データの生成装置、三次元造形装置、及び三次元形状データの生成プログラム
(51)【国際特許分類】
G06F 30/10 20200101AFI20231212BHJP
B29C 64/386 20170101ALI20231212BHJP
B33Y 50/00 20150101ALI20231212BHJP
G06T 17/20 20060101ALI20231212BHJP
G06F 113/10 20200101ALN20231212BHJP
【ＦＩ】
G06F30/10
B29C64/386
B33Y50/00
G06F30/10 100
G06T17/20
G06F113:10
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2019148917
(22)【出願日】2019-08-14
(65)【公開番号】P2021033357
(43)【公開日】2021-03-01
【審査請求日】2022-07-21
(73)【特許権者】
【識別番号】000005496
【氏名又は名称】富士フイルムビジネスイノベーション株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】横山 優樹
(72)【発明者】
【氏名】高橋 智也
【審査官】合田 幸裕
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２２４７５５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００７－３２３２５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－１２６０３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－２８７５２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１７６５９７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０６Ｆ ３０／１０
Ｂ２９Ｃ ６４／３８６
Ｂ３３Ｙ ５０／００
Ｇ０６Ｔ １７／２０
Ｇ０６Ｆ １１３／１０
ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ
ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
プロセッサを備え、前記プロセッサは、
三次元形状が複数の三次元要素で表されると共に前記複数の三次元要素の各々に属性が付与された三次元形状データを取得し、
前記属性に応じて前記三次元形状を複数の部分形状に分割することにより、複数の三次元形状データを生成し、
前記部分形状の三次元形状データをマーチングキューブ法を用いてメッシュデータに変換する場合、分割前はエッジではなく分割後にエッジとなる三次元要素については、前記マーチングキューブ法により設定される第１の面に代えて、分割前の形状を表す第２の面を設定することにより、メッシュデータに変換する
三次元形状データの生成装置。
【請求項2】
前記プロセッサは、分割前は前記三次元形状の内部であった三次元要素については、前記マーチングキューブ法により設定される前記第１の面を設定することにより、メッシュデータに変換する
請求項１記載の三次元形状データの生成装置。
【請求項3】
前記プロセッサは、閾値を受け付け、前記属性の属性値と前記閾値との比較結果に応じて前記三次元形状を複数の部分形状に分割することにより、複数の三次元形状データを生成する
請求項１又は請求項２記載の三次元形状データの生成装置。
【請求項4】
前記プロセッサは、複数の前記閾値を受け付ける
請求項３記載の三次元形状データの生成装置。
【請求項5】
前記プロセッサは、前記属性の属性値のヒストグラムを表示部に表示させる
請求項１～４の何れか１項に記載の三次元形状データの生成装置。
【請求項6】
前記プロセッサは、前記ヒストグラム上で閾値を受け付ける
請求項５記載の三次元形状データの生成装置。
【請求項7】
前記プロセッサは、前記ヒストグラム上で前記閾値を前記表示部に表示させる
請求項６記載の三次元形状データの生成装置。
【請求項8】
請求項１～７の何れか１項に記載の三次元形状データの生成装置により生成された三次元形状データに基づいて三次元形状を造形する造形部を備えた三次元造形装置。
【請求項9】
コンピュータに、三次元形状が複数の三次元要素で表されると共に前記複数の三次元要素の各々に属性が付与された三次元形状データを取得し、
前記属性に応じて前記三次元形状を複数の部分形状に分割することにより、複数の三次元形状データを生成し、
前記部分形状の三次元形状データをマーチングキューブ法を用いてメッシュデータに変換する場合、分割前はエッジではなく分割後にエッジとなる三次元要素については、前記マーチングキューブ法により設定される第１の面に代えて、分割前の形状を表す第２の面を設定することにより、メッシュデータに変換する
処理を実行させるための三次元形状データの生成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、三次元形状データの生成装置、三次元造形装置、及び三次元形状データの生成プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、立体造形用データ生成方法であって、コンピュータが、複数のポリゴンで３次元形状を表した造形対象物の３次元形状データを取得するステップと、コンピュータが、前記造形対象物を複数のパーツに分割するため、前記造形対象物の３次元形状データを前記パーツごとの３次元形状データに加工するステップと、コンピュータが、前記パーツごとの３次元形状データと造形材料の種類を指定するデータとを対応づける立体造形用データを生成するステップと、を含むことを特徴とする立体造形用データ生成方法が開示されている。
【0003】
特許文献２には、三次元モデル分割装置が、入力された三角形メッシュで表現される三次元モデルに含まれる、三角形同士が接続し、且つ、該三角形の法線方向が共通または相反する三角形を集めた平面を検出する平面検出ステップと、前記平面検出ステップによって検出された平面から、該平面の各三角形の各辺のうち、１つの三角形のみに属する境界辺同士を接続して前記三次元モデルの輪郭である輪郭図形を抽出する輪郭図形抽出ステップと、前記輪郭図形抽出ステップによって抽出された輪郭図形を重ならない複数の子図形に分割する輪郭図形分割ステップと、前記輪郭図形分割ステップによって分割された子図形毎に、それぞれが三角形メッシュで表現される三次元実体を再構成する三次元実体再構成ステップとを実行することを特徴とする三次元モデル分割方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１７－１５９５８８号公報
【文献】特開２０１０－１８６４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、複数の三次元要素で表される三次元形状を任意の複数の部分形状に分割することができる三次元形状データの生成装置、三次元造形装置、及び三次元形状データの生成プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
第１態様に係る三次元形状データの生成装置は、プロセッサを備え、前記プロセッサは、三次元形状が複数の三次元要素で表されると共に前記複数の三次元要素の各々に属性が付与された三次元形状データを取得し、前記属性に応じて前記三次元形状を複数の部分形状に分割することにより、複数の三次元形状データを生成する。
【0007】
第２態様に係る三次元形状データの生成装置は、第１態様に係る三次元形状データの生成装置において、前記プロセッサは、前記部分形状の三次元形状データを予め定めた方法を用いてメッシュデータに変換する場合、分割前はエッジではなく分割後にエッジとなる三次元要素については、前記予め定めた方法により設定される第１の面に代えて、分割前の形状を表す第２の面を設定することにより、メッシュデータに変換する。
【0008】
第３態様に係る三次元形状データの生成装置は、第２態様に係る三次元形状データの生成装置において、前記プロセッサは、分割前は前記三次元形状の内部であった前記三次元要素については、前記予め定めた方法により設定される前記第１の面を設定することにより、メッシュデータに変換する。
【0009】
第４態様に係る三次元形状データの生成装置は、第１～第３態様の何れかの態様に係る三次元形状データの生成装置において、前記プロセッサは、閾値を受け付け、前記属性の属性値と前記閾値との比較結果に応じて前記三次元形状を複数の部分形状に分割することにより、複数の三次元形状データを生成する。
【0010】
第５態様に係る三次元形状データの生成装置は、第４態様に係る三次元形状データの生成装置において、前記プロセッサは、複数の前記閾値を受け付ける。
【0011】
第６態様に係る三次元形状データの生成装置は、第１～第５態様の何れかの態様に係る三次元形状データの生成装置において、前記プロセッサは、前記属性の属性値のヒストグラムを表示部に表示させる。
【0012】
第７態様に係る三次元形状データの生成装置は、第６態様に係る三次元形状データの生成装置において、前記プロセッサは、前記ヒストグラム上で閾値を受け付ける。
【0013】
第８態様に係る三次元形状データの生成装置は、第７態様に係る三次元形状データの生成装置において、前記プロセッサは、前記ヒストグラム上で前記閾値を前記表示部に表示させる。
【0014】
第９態様に係る三次元造形装置は、第１～第８態様の何れかの態様に係る三次元形状データの生成装置により生成された三次元形状データに基づいて三次元形状を造形する造形部を備える。
【0015】
第１０態様に係る三次元形状データの生成プログラムは、コンピュータを、第１～第８態様の何れかの態様に係る三次元形状データの生成装置の各部として機能させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【0016】
第１、第９、第１０態様によれば、複数の三次元要素で表される三次元形状を任意の複数の部分形状に分割することができる、という効果を有する。
【0017】
第２態様によれば、分割前はエッジではなく分割後にエッジとなる三次元要素について、予め定めた方法により設定される第１の面を設定する場合と比較して、元の形状から変化してしまうのを抑制することができる、という効果を有する。
【0018】
第３態様によれば、分割前はエッジではなく分割後にエッジとなる三次元要素についてのみ第２の面を設定すればよい、という効果を有する。
【0019】
第４態様によれば、閾値が固定の場合と比較して、より任意に三次元形状を複数の部分形状に分割することができる、という効果を有する。
【0020】
第５態様によれば、閾値を一つしか受け付けない場合と比較して、三次元形状を３個以上に分割することができる、という効果を有する。
【0021】
第６態様によれば、三次元要素の属性値の傾向を容易に認識することができる、という効果を有する。
【0022】
第７態様によれば、閾値の設定が容易となる、という効果を有する。
【0023】
第８態様によれば、設定した閾値を容易に認識することができる、という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】三次元造形システムの構成図である。
【図2】三次元形状データの生成装置の構成図である。
【図3】三次元形状データの生成装置の機能構成を示すブロック図である。
【図4】ボクセルデータで表された三次元形状の一例を示す図である。
【図5】三次元造形装置の構成図である。
【図6】三次元形状データの生成プログラムによる処理の流れを示すフローチャートである。
【図7】三次元形状の表示の一例を示す図である。
【図8】閾値設定画面の一例を示す図である。
【図9】三次元形状を閾値に応じて色分けして表示した例を示す図である。
【図10】部分形状の一例を示す図である。
【図11】部分形状の一例を示す図である。
【図12】エッジ部の鈍りについて説明するための図である。
【図13】エッジ部の鈍りについて説明するための図である。
【図14】部分形状をメッシュデータに変換した場合に発生する溝について説明するための図である。
【図15】マーチングキューブ法で設定される第１の面について説明するための図である。
【図16】分割前の形状を表す第２の面について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態例を詳細に説明する。
【0026】
【0027】
次に、図２を参照して、本実施形態に係る三次元形状データの生成装置１０の構成について説明する。
【0028】
生成装置１０は、例えばパーソナルコンピュータ等で構成され、コントローラ１２を備える。コントローラ１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２Ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２Ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２Ｃ、不揮発性メモリ１２Ｄ、及び入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）１２Ｅを備える。そして、ＣＰＵ１２Ａ、ＲＯＭ１２Ｂ、ＲＡＭ１２Ｃ、不揮発性メモリ１２Ｄ、及びＩ／Ｏ１２Ｅがバス１２Ｆを介して各々接続されている。なお、ＣＰＵ１２Ａは、プロセッサの一例である。
【0029】
また、Ｉ／Ｏ１２Ｅには、操作部１４、表示部１６、通信部１８、及び記憶部２０が接続されている。
【0030】
操作部１４は、例えばマウス及びキーボードを含んで構成される。
【0031】
表示部１６は、例えば液晶ディスプレイ等で構成される。
【0032】
通信部１８は、三次元造形装置１００等の外部装置とデータ通信を行うためのインターフェースである。
【0033】
記憶部２０は、ハードディスク等の不揮発性の記憶装置で構成され、後述する三次元形状データの生成プログラム、及び三次元形状データ等を記憶する。ＣＰＵ１２Ａは、記憶部２０に記憶された三次元形状データの生成プログラムを読み込んで実行する。
【0034】
次に、ＣＰＵ１２Ａの機能構成について説明する。
【0035】
図３に示すように、ＣＰＵ１２Ａは、機能的には、取得部５０、生成部５２、変換部５４、受付部５６、及び制御部５８を備える。
【0036】
取得部５０は、三次元形状が複数のボクセルで表されると共に複数のボクセルの各々に属性が付与された三次元形状データ、すなわちボクセルデータを取得する。なお、ボクセルは、三次元要素の一例である。また、属性は、ボクセルの有無、色、強度、及び材料比等のボクセルの性質を表す属性を少なくとも１つ含むが、属性の種類はこれらに限られるものではない。
【0037】
生成部５２は、属性に応じて三次元形状を複数の部分形状に分割することにより、複数の三次元形状データを生成する。
【0038】
変換部５４は、部分形状の三次元形状データを予め定めた方法を用いてメッシュデータに変換する。ここで、予め定めた方法とは、ボクセルデータをメッシュデータに変換するための方法である。また、メッシュデータとは、三角形等の多角形（ポリゴン）で表された複数のメッシュで三次元形状を表したデータである。本実施形態は、予め定めた方法の一例としてマーチングキューブ法を用いた場合について説明するが、これに限られるものではない。マーチングキューブ法では、２×２×２の隣接する８個のボクセルの集合におけるボクセルの有無のパターンに応じて予め定めた面を設定することによりメッシュデータに変換する方法である。
【0039】
変換部５４は、部分形状の三次元形状データを、マーチングキューブ法を用いてメッシュデータに変換する際に、分割前はエッジではなく分割後にエッジとなる三次元要素については、マーチングキューブ法により設定される第１の面に代えて、分割前の形状を表す第２の面を設定することにより、メッシュデータに変換する。
【0040】
また、変換部５４は、分割前は三次元形状の内部であった三次元要素については、マーチングキューブ法により設定される第１の面を設定することにより、メッシュデータに変換する。
【0041】
受付部５６は、三次元要素に付与された属性に応じて三次元形状を複数の部分形状に分割するための閾値を受け付ける。生成部５２は、属性と受付部５６が受け付けた閾値との比較結果に応じて三次元形状を複数の部分形状に分割することにより、複数の三次元形状データを生成する。また、受付部５６は、複数の閾値を受け付ける。
【0042】
制御部５８は、三次元形状を表す複数のボクセルの属性の属性値のヒストグラムを表示部１６に表示させる。この場合、受付部５６は、ヒストグラム上で閾値を受け付けてもよい。また、制御部５８は、ヒストグラム上で閾値を表示部１６に表示させてもよい。
【0043】
【0044】
ここで、ボクセル３４は、三次元形状３２の基本要素であり、例えば直方体が用いられるが、直方体に限らず、球又は円柱等を用いてもよい。ボクセル３４を積み上げることで所望の三次元形状が表現される。
【0045】
三次元形状を造形する三次元造形法としては、例えば熱可塑性樹脂を溶かし積層させることで三次元形状を造形する熱溶解積層法（FDM:Fused Deposition Modeling）、粉末状の金属材料にレーザービームを照射し、焼結することで三次元形状を造形するレーザー焼結法（ＳＬＳ法：Selective Laser Sintering）等が適用されるが、他の三次元造形法を用いても良い。本実施形態では、熱溶解積層法を用いて三次元形状を造形する場合について説明する。
【0046】
次に、三次元形状データの生成装置１０により生成された三次元形状データを用いて三次元形状を造形する三次元造形装置について説明する。
【0047】
図５には、本実施の形態に係る三次元造形装置１００の構成を示した。三次元造形装置１００は、熱溶解積層法により三次元形状を造形する装置である。
【0048】
図５に示すように、三次元造形装置１００は、吐出ヘッド１０２、吐出ヘッド駆動部１０４、造形台１０６、造形台駆動部１０８、取得部１１０、及び制御部１１２を備える。なお、吐出ヘッド１０２、吐出ヘッド駆動部１０４、造形台１０６、及び造形台駆動部１０８は造形部の一例である。
【0049】
吐出ヘッド１０２は、三次元形状４０を造形するための造形材料を吐出する造形材吐出ヘッドと、サポート材を吐出するサポート材吐出ヘッドと、を含む。サポート材は、三次元形状のオーバーハング部分（「張り出し部分」ともいう）を、造形が完了するまで支持する用途で用いられ、造形完了後に除去される。
【0050】
吐出ヘッド１０２は、吐出ヘッド駆動部１０４によって駆動され、ＸＹ平面上を二次元に走査される。また、造形材吐出ヘッドは、複数種類の属性（例えば色）の造形材料に対応して複数の吐出ヘッドを備える場合がある。
【0051】
造形台１０６は、造形台駆動部１０８によって駆動され、Ｚ軸方向に昇降される。
【0052】
取得部１１０は、三次元形状データの生成装置１０が生成した三次元形状データ及びサポート材データを取得する。
【0053】
制御部１１２は、取得部１１０が取得した三次元形状データに従って造形材料が吐出されると共に、サポート材データに従ってサポート材が吐出されるように、吐出ヘッド駆動部１０４を駆動して吐出ヘッド１０２を二次元に走査させると共に、吐出ヘッド１０２による造形材料及びサポート材の吐出を制御する。
【0054】
また、制御部１１２は、各層の造形が終了する毎に、造形台駆動部１０８を駆動して造形台１０６を予め定めた積層間隔分降下させる。これにより、三次元形状データに基づく三次元形状が造形される。
【0055】
次に、図６を参照して、本実施の形態に係る生成装置１０の作用を説明する。ＣＰＵ１２Ａにより三次元形状データの生成プログラムを実行させることで、図６に示す生成処理が実行される。なお、図６に示す生成処理は、例えば、ユーザーの操作により生成プログラムの実行が指示された場合に実行される。また、本実施形態では、サポート材データの生成処理については説明を省略する。
【0056】
ステップＳ１００では、ＣＰＵ１２Ａが、造形対象の三次元形状に対応するボクセルデータを受け付ける。例えばユーザーの操作によりボクセルデータを受け付ける受付画面を表示部１６に表示させ、ユーザーが指定したボクセルデータを受け付ける。
【0057】
ステップＳ１０２では、ＣＰＵ１２Ａが、ステップＳ１００で受け付けたボクセルデータを例えば記憶部２０から読み出すことにより取得する。なお、通信部１８を介して外部装置からボクセルデータを通信により取得してもよい。また、ステップＳ１００でメッシュデータを受け付け、ステップＳ１０２でメッシュデータをボクセルデータに変換することによりボクセルデータを取得してもよい。
【0058】
ステップＳ１０４では、ＣＰＵ１２Ａが、ステップＳ１０２で取得したボクセルデータから三次元形状の表示データを生成し、表示部１６に表示させる。このとき、図７に示すように、三次元形状６０を構成する各ボクセル６２に設定された属性の属性値の大きさが視覚的に認識される態様で表示する。図７の例では、ボクセルの色が濃いほど属性値が大きく、色が薄いほど属性値が小さいことを表している。例えば属性が強度の場合、ボクセルの色が濃いほど強度が高く、色が薄いほど強度が小さいことを表している。これにより、各ボクセルに設定されている属性の属性値が把握しやすくなる。
【0059】
ステップＳ１０６では、ＣＰＵ１２Ａが、ユーザーの操作によって三次元形状６０を分割するよう指示されたか否かを判定する。そして、分割を指示された場合はステップＳ１０８へ移行し、分割を指示されていない場合にはステップＳ１２０へ移行する。
【0060】
ステップＳ１０８では、三次元形状６０を分割するための閾値をユーザーから受け付けて設定するための閾値設定処理を実行する。具体的には、まず図８に示すような閾値設定画面６４を表示部１６に表示させる。
【0061】
図８に示すように、閾値設定画面６４は、属性を設定するための属性選択欄６６、閾値を設定するための閾値設定欄６８、属性値のヒストグラムを表示するヒストグラム表示領域７０、三次元形状６０の分割の実行を指示するための実行ボタン７２、及び分割の実行を取り消すためのキャンセルボタン７４を含んで構成される。
【0062】
属性選択欄６６は、例えばプルダウンメニュー等により表示された属性の一覧からユーザーが選択した属性が表示される。図８の例では、属性として強度が設定された場合を表している。以下では、属性として強度が設定された場合について説明する。
【0063】
閾値設定欄６８は、閾値の下限値を入力する下限値入力欄６８Ａ、閾値の上限値を入力するための上限値入力欄６８Ｂ、三次元形状を分割した部分形状を識別するための識別名称を入力するための識別名称入力欄６８Ｃを含む。そして、下限値入力欄６８Ａ、上限値入力欄６８Ｂ、及び識別名称入力欄６８Ｃは、それぞれ複数設けられている。すなわち、閾値設定画面６４では、複数の閾値を受け付け、三次元形状６０を３つ以上に分割する設定も可能である。
【0064】
図８の例では、選択された強度が８ビットで表現可能な「０」～「２５５」の範囲の数値をとり得る場合を表している。そして、閾値の下限値「０」以上で且つ閾値の上限値「１００」未満の強度を有するボクセルの集合で表される部分形状について識別名称「ＡＡＡ」を設定している。また、閾値の下限値「１００」以上で且つ閾値の上限値「２００」未満の強度を有するボクセルの集合で表される部分形状について識別名称「ＢＢＢ」を設定している。また、閾値の下限値「２００」以上で且つ閾値の上限値「２５５」以下の強度を有するボクセルの集合で表される部分形状について識別名称「ＣＣＣ」を設定している。すなわち、この例では、２つの閾値「１００」、「２００」を受け付け、三次元形状６０を３つの部分形状ＡＡＡ、ＢＢＢ、ＣＣＣに分割する設定となっている。
【0065】
ヒストグラム表示領域７０には、設定された属性の属性値、すなわち強度値のヒストグラム７０Ａが表示される。ヒストグラム７０Ａは、横軸が強度値、縦軸がボクセル数である。このとき、ヒストグラム７０Ａ上で閾値「１００」、「２００」が表示される。なお、下限値入力欄６８Ａ及び上限値入力欄６８Ｂに閾値を直接入力するのではなく、ヒストグラム７０Ａの横軸上でユーザーが指定した位置を閾値として設定してもよい。例えばヒストグラム７０Ａの横軸上で属性値「１００」、「２００」をユーザーが指定した場合、その値が下限値入力欄６８Ａ及び上限値入力欄６８Ｂに自動で入力されるようにしてもよい。また、例えば閾値「１００」、「２００」の位置を示すバー７６Ａ、７６Ｂを横軸に沿って左右に移動させる操作をユーザーが行った場合は、その操作に連動して閾値が自動で下限値入力欄６８Ａ及び上限値入力欄６８Ｂに入力されるようにしてもよい。
【0066】
なお、図８に示す閾値設定画面６４では、受け付ける属性が１つだけであるが、複数の属性を受け付けるようにしてもよい。この場合、属性毎に閾値の設定及びヒストグラムの表示を行うようにしてもよい。
【0067】
ステップＳ１１０では、ＣＰＵ１２Ａが、実行ボタン７２が選択されたか否かを判定する。そして、実行ボタン７２が選択された場合はステップＳ１１２へ移行し、実行ボタン７２が選択されていない場合はステップＳ１１６へ移行する。
【0068】
ステップＳ１１２では、各ボクセルの属性の属性値とステップＳ１０８で設定された閾値との比較結果に応じて三次元形状６０を複数の部分形状に分割することにより、複数のボクセルデータを生成する。例えば図８に示すように、閾値「１００」、「２００」が設定されていた場合、強度値が「０」以上で且つ「１００」未満のボクセルの集合で表される部分形状について識別名称「ＡＡＡ」を付与したボクセルデータを生成する。また、強度値が「１００」以上で且つ上限値「２００」未満のボクセルの集合で表される部分形状について識別名称「ＢＢＢ」を付与したボクセルデータを生成する。また、強度値が「２００」以上で且つ「２５５」以下のボクセルの集合で表される部分形状について識別名称「ＣＣＣ」を付与したボクセルデータを生成する。なお、生成したボクセルデータは、記憶部２０に記憶する。
【0069】
また、図９には、一例として強度値がとり得る範囲の「０」～「２５５」の中央値「１２７」に設定した場合に、強度値が閾値以上のボクセルの集合である部分形状６０Ａと、強度値が閾値未満のボクセルの集合である部分形状６０Ｂと、を色分けして表した。また、図１０には部分形状６０Ａのみを表し、図１１には部分形状６０Ｂのみを表した。
【0070】
ステップＳ１１３では、ＣＰＵ１２Ａが、分割後の複数のボクセルデータをメッシュデータに変換するか否かをユーザーが指示するための画面を表示部１６に表示させ、ユーザーの操作によって分割後の複数のボクセルデータをメッシュデータに変換するよう指示されたか否かを判定する。そして、変換を指示された場合はステップＳ１１４へ移行し、変換を指示されていない場合にはステップＳ１２０へ移行する。
【0071】
ステップＳ１１４では、ＣＰＵ１２Ａが、ステップＳ１１２で生成した各部分形状のボクセルデータを、マーチングキューブ法を用いてメッシュデータに変換する。このとき、分割前はエッジではなく分割後にエッジとなるボクセルについては、マーチングキューブ法により設定される第１の面に代えて、分割前の形状を表す第２の面を設定することにより、メッシュデータに変換する。ここで、エッジとは、メッシュデータで表される三次元形状を構成する面（メッシュ）の各辺において、対象となる辺を共有する２つの面の成す角（０～３６０°）が、予め定めた範囲（例えば０～９０°および２７０～３６０°）外となる辺をいう。
【0072】
一般に、例えば図１２に示すような直方体の三次元形状８０を複数のボクセル８２で表したボクセルデータを、マーチングキューブ法を用いてメッシュデータに変換すると、直方体のエッジ部のボクセル８２には、マーチングキューブ法により予め定められた面８４が設定されるため、角部が取れて横から見た場合に斜めの形状となってしまう。すなわちエッジ部が鈍ってしまう。ちなみに、図１２に示す三次元形状８０を、図１３に示すように、内側の直方体の部分形状８０Ａと、部分形状８０Ａを包含する外側の部分形状８０Ｂと、に分割したとする。この場合、部分形状８０Ａと部分形状８０Ｂとの境界部分は元々三次元形状８０の内部であるため、部分形状８０Ａをメッシュデータに変換した場合に角部８２Ａにエッジ部の鈍りが生じたとしても、部分形状８０Ｂの内面についてもエッジ部の鈍りが発生するため、部分形状８０Ａと部分形状８０Ｂとの境界部分に隙間が発生することはなく、特に問題はない。
【0073】
このように、マーチングキューブ法を用いると、分割前はエッジではなく分割後にエッジとなるボクセルについては、エッジ部の鈍りが生じるため、マーチングキューブ法により設定される第１の面ではなく、分割前の形状を表す第２の面を設定する。
【0074】
図１４には、図９に示す三次元形状６０を部分形状６０Ａ、６０Ｂに分割し、メッシュデータに変換した後の底面の一部分を拡大した図を示した。図１４に示すように、メッシュデータに変換後の部分形状６０Ａと部分形状６０Ｂとの境界部分に溝６１が発生している。図１５には、図１４の溝６１を三次元形状６０の側方から見た図を示した。
【0075】
図１５に示すように、部分形状６０Ａのボクセル６２Ａは、分割前はエッジではなく、分割後にエッジとなるボクセルである。また、部分形状６０Ｂのボクセル６２Ｂも同様に、分割前はエッジではなく、分割後にエッジとなるボクセルである。すなわち、ボクセル６２Ａ、６２Ｂは、分割前後で形状が変化する部分のボクセルである。
【0076】
従って、部分形状６０Ａ、６０Ｂのボクセルデータをメッシュデータに変換する場合に、ボクセル６２Ａ、６２Ｂに対してマーチングキューブ法により予め定めた第１の面６３Ａ、６３Ｂが設定されると、エッジ部の鈍りが発生し、元の形状から変化してしまうこととなる。そこで、図１６に示すように、ボクセル６２Ａ、６２Ｂについては、分割前の形状を表す第２の面６７Ａ、６７Ｂをボクセル６２Ａ、６２Ｂにそれぞれ設定する。これにより、分割後の部分形状６０Ａ、６０Ｂのボクセルデータをメッシュデータに変換した場合にエッジ部の鈍りが発生することが抑制され、部分形状６０Ａと部分形状６０Ｂとの間で隙間が発生するのが抑制される。
【0077】
一方、分割前は三次元形状６０の内部であったボクセルについては、マーチングキューブ法により設定される第１の面を設定することにより、メッシュデータに変換する。換言すれば、分割前は三次元形状６０の内部であったボクセルについては、分割前の形状を表す第２の面を設定しない。例えば図１５のボクセル６５Ａ、６５Ｂは、分割前は三次元形状６０の内部であったボクセルであるため、第２の面は設定せず、マーチングキューブ法により設定される第１の面を設定する。
【0078】
ステップＳ１１６では、ＣＰＵ１２Ａが、キャンセルボタン７４が選択されたか否かを判定する。そして、キャンセルボタン７４が選択された場合はステップＳ１１８へ移行し、キャンセルボタン７４が選択されていない場合はステップＳ１２０へ移行する。
【0079】
ステップＳ１１８では、ＣＰＵ１２Ａが、閾値設定画面６４に入力された情報をリセットする。
【0080】
ステップＳ１２０では、ＣＰＵ１２Ａが、本ルーチンを終了するか否かを判定する。例えば画面を閉じる操作がされたか否かを判定することにより本ルーチンを終了するか否かを判定する。そして、本ルーチンを終了すると判定された場合は本ルーチンを終了し、本ルーチンを終了すると判定されていない場合はステップＳ１０６へ移行して上記の処理を繰り返す。
【0081】
このように、本実施形態では、属性に応じて三次元形状を複数の部分形状に分割することにより、複数の三次元形状データを生成する。また、部分形状の三次元形状データをマーチングキューブ法を用いてメッシュデータに変換する際に、分割前はエッジではなく分割後にエッジとなるボクセルについては、マーチングキューブ法により設定される第１の面に代えて、分割前の形状を表す第２の面を設定することにより、メッシュデータに変換する。このため、分割前後で形状が変化するのが抑制される。
【0082】
次に、三次元形状データの生成装置１０により生成された三次元形状データに基づいて三次元形状を造形する場合について説明する。
【0083】
三次元造形装置１００の取得部１１０は、三次元形状データの生成装置１０から送信されたボクセルデータ又はメッシュデータを取得する。また、制御部１１２は、取得部１１０が取得したボクセルデータ又はメッシュデータに従って造形材料が吐出されるように、吐出ヘッド駆動部１０４を駆動して吐出ヘッド１０２を二次元に走査させると共に、吐出ヘッド１０２による造形材料の吐出を制御する。これにより、三次元形状が造形される。
【0084】
以上、各実施形態を用いて本発明について説明したが、本発明は各実施形態に記載の範囲には限定されない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で各実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、当該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【0085】
例えば、本実施形態では、三次元形状データを生成する生成装置１０と三次元形状データに基づいて三次元形状を造形する三次元造形装置１００とが別個の構成の場合について説明したが、三次元造形装置１００が生成装置１０の機能を備えた構成としてもよい。
【0086】
すなわち、三次元造形装置１００の取得部１１０がボクセルデータを取得し、制御部１１２が図６の生成処理を実行して三次元形状データを生成してもよい。
【0087】
なお、本実施形態において、プロセッサとは、広義的なプロセッサを指し、例えば ＣＰＵ（ Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の汎用的なプロセッサや、例えば ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、及びプログラマブル論理デバイス等の専用のプロセッサを含むものである。
【0088】
また、上記各実施形態におけるプロセッサの動作は、１つのプロセッサによって成すのみでなく、物理的に離れた位置に存在する複数のプロセッサが協働して成すものであってもよい。また、プロセッサの各動作の順序は上記各実施形態において記載した順序のみに限定されるものではなく、適宜変更してもよい。
【0089】
また、本実施形態では、三次元形状データの生成プログラムが記憶部２０にインストールされている形態を説明したが、これに限定されるものではない。本実施形態に係る三次元形状データの生成プログラムを、コンピュータ読取可能な記憶媒体に記録した形態で提供してもよい。例えば、本発明に係る三次元形状データの生成プログラムを、ＣＤ(Compact Disc)－ＲＯＭ及びＤＶＤ(Digital Versatile Disc)－ＲＯＭ等の光ディスクに記録した形態、若しくはＵＳＢ(Universal Serial Bus)メモリ及びメモリカード等の半導体メモリに記録した形態で提供してもよい。また、本実施形態に係る三次元形状データの生成プログラムを、通信部１８に接続された通信回線を介して外部装置から取得するようにしてもよい。
【符号の説明】
【0090】
１ 三次元造形システム
１０ 三次元形状データの生成装置
１２ コントローラ
５０ 取得部
５２ 生成部
５４ 変換部
５６ 受付部
５８ 制御部
６０ 三次元形状
６０Ａ、６０Ｂ 部分形状
１００ 三次元造形装置
１０ 三次元形状データの生成装置
１２ コントローラ
５０ 取得部
５２ 生成部
５４ 変換部
５６ 受付部
５８ 制御部
６０ 三次元形状
６０Ａ、６０Ｂ 部分形状
１００ 三次元造形装置
【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】
【図15】
【図16】
