JP2018001655A

JP2018001655A - Shaping device, shaping method, and shaping processing program

Info

Publication number: JP2018001655A
Application number: JP2016133625A
Authority: JP
Inventors: 宜之夏川; Nobuyuki Natsukawa
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2016-07-05
Filing date: 2016-07-05
Publication date: 2018-01-11
Anticipated expiration: 2036-07-05
Also published as: JP6834198B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent deviation generated in a shaping start position when restarting shaping that is stopped temporarily so as to improve the shaping quality.SOLUTION: A shaping processing part controls a shaping part to produce a duplicate of a shaped article based on three-dimensional position information of the shaped article. An acquisition part acquires first position information showing three-dimensional position of the duplicate in interruption of shaping. A production part controls the shaping part to detect the three-dimensional position of the duplicate when restarting the shaping after the interruption and produces second position information showing the detected three-dimensional position of the duplicate. A correction part produces corrected position information acquired by correcting the first information so that the three-dimensional position shown by the first position information becomes a shaping restart position of the duplicate based on a difference between the first position information and the second position information. Then, a restart processing part controls the shaping part to restart the shaping of the duplicate at the three-dimensional position shown by the corrected position information.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、造形装置、造形方法、及び、造形処理プログラムに関する。 The present invention relates to a modeling apparatus, a modeling method, and a modeling processing program.

今日において、試作品等の複製物の造形（RP：Rapid Prototyping又はRM：Rapid Manufacturing)が可能となる３次元プリンタ装置（３Ｄプリンタ装置）が知られている。この３Ｄプリンタ装置は、ＣＡＤ（Computer Aided Design）等で作成した３ＤモデルデータをＳＴＬ（Standard Triangulated Language）ファイルに変換する。また、３Ｄプリンタ装置は、ＳＴＬファイルをＧコード（Gcode）に変換し、このＧコードに基づいて、軸の移動及び座標系の設定等を行いながら複製物を造形する。 2. Description of the Related Art Nowadays, a three-dimensional printer device (3D printer device) capable of modeling a replica such as a prototype (RP: Rapid Prototyping or RM: Rapid Manufacturing) is known. This 3D printer device converts 3D model data created by CAD (Computer Aided Design) or the like into an STL (Standard Triangulated Language) file. Further, the 3D printer apparatus converts the STL file into a G code (Gcode), and forms a copy while moving the axis and setting the coordinate system based on the G code.

また、近年、ＳＴＬファイルの他、ＡＭＦ（Additive Manufacturing File）ファイルも使用できる３Ｄプリンタ装置が知られている。また、３Ｄプリンタと３Ｄスキャンにより較正を検出して複製物を造形する、光造形のような造形手法も知られている。 In recent years, 3D printer apparatuses that can use AMF (Additive Manufacturing File) files in addition to STL files are known. A modeling technique such as stereolithography is also known, in which calibration is detected by a 3D printer and 3D scanning to model a replica.

また、自動停止機能を備えた３Ｄプリンタ装置において、３Ｄプリント時のプレビュー時に自動停止位置を入力して停止させた後、造形を再開する機能を備えた３Ｄプリンタ装置も知られている。このような自動停止機能を備えた３Ｄプリンタ装置は、造形を自動停止させて、複製物をインサートする等の処理を行うことができる。 A 3D printer apparatus having an automatic stop function is also known which has a function of restarting modeling after inputting and stopping an automatic stop position during preview during 3D printing. A 3D printer apparatus having such an automatic stop function can perform processing such as automatically stopping modeling and inserting a duplicate.

しかし、自動停止機能を備えた３Ｄプリンタ装置は、以下の問題がある。すなわち、造形の途中で複製物を３Ｄプリンタ装置から取り外し、再度、複製物を３Ｄプリンタ装置に設置して造形を再開する場合、複製物の元の設置位置と再設置位置との間に３次元位置のズレが生ずると、複製物の造形品質に悪影響を及ぼす問題がある。また、造形中の発熱等により複製物の設置位置にズレが生じた場合、複製物の造形品質に悪影響を及ぼす問題がある。 However, the 3D printer device having the automatic stop function has the following problems. That is, when the replica is removed from the 3D printer apparatus during modeling, and the replica is set again on the 3D printer apparatus and modeling is resumed, the three-dimensional pattern is placed between the original installation position and the re-installation position of the replica. When the position shift occurs, there is a problem that adversely affects the quality of the replica. In addition, when a deviation occurs in the installation position of the duplicate due to heat generation during modeling, there is a problem that adversely affects the modeling quality of the duplicate.

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、複製物の造形再開位置を高精度に調整し、造形品質を向上させることができる造形装置、造形方法、及び、造形処理プログラムの提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a modeling apparatus, a modeling method, and a modeling processing program that can adjust the modeling resuming position of a duplicate with high accuracy and improve modeling quality. With the goal.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、造形物の３次元位置情報に基づいて、造形物の複製物を生成するように造形部を制御する造形処理部と、造形中断時における複製物の３次元位置を示す第１の位置情報を取得する取得部と、造形中断後の造形再開時において、複製物の３次元位置を検出するように造形部を制御し、検出された複製物の３次元位置を示す第２の位置情報を生成する生成部と、第１の位置情報及び第２の位置情報の差異に基づいて、第１の位置情報で示される３次元位置が複製物の造形再開位置となるように、第１の情報を補正した補正位置情報を生成する補正部と、補正位置情報で示される３次元位置から複製物の造形を再開するように、造形部を制御する再開処理部とを有する。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a modeling processing unit that controls the modeling unit so as to generate a replica of the modeled object based on the three-dimensional position information of the modeled object, and modeling An acquisition unit that acquires first position information indicating the three-dimensional position of the duplicate at the time of interruption, and a modeling unit that detects the three-dimensional position of the duplicate at the time of resuming the modeling after the modeling interruption, and detection A three-dimensional position indicated by the first position information based on a difference between the first position information and the second position information, and a generation unit that generates second position information indicating the three-dimensional position of the copied material So as to resume the modeling of the replica from the three-dimensional position indicated by the correction position information and the correction unit that generates the corrected position information by correcting the first information so that A restart processing unit for controlling the unit.

本発明によれば、複製物の造形再開位置を高精度に調整し、造形品質を向上させることができるという効果を奏する。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, there exists an effect that the modeling resumption position of a replica can be adjusted with high precision and modeling quality can be improved.

図１は、第１の実施の形態の造形装置の外観を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an appearance of the modeling apparatus according to the first embodiment. 図２は、第１の実施の形態の造形装置のハードウェア構成図である。FIG. 2 is a hardware configuration diagram of the modeling apparatus according to the first embodiment. 図３は、第１の実施の形態の造形装置のソフトウェア構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a software configuration of the modeling apparatus according to the first embodiment. 図４は、第１の実施の形態の造形装置の機能ブロック図である。FIG. 4 is a functional block diagram of the modeling apparatus according to the first embodiment. 図５は、３Ｄスキャンデータ又は３Ｄモデルデータのフォーマットの一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a format of 3D scan data or 3D model data. 図６は、熱溶解積層法で造形物が造形されている様子を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which a model is modeled by the hot melt lamination method. 図７は、造形条件を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the modeling conditions. 図８は、造形物の積層ピッチを説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining a stacking pitch of a modeled object. 図９は、積層ピッチ及び造形方向の違いについて説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining the difference between the stacking pitch and the modeling direction. 図１０は、造形処理動作の流れを示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing the flow of the modeling process operation. 図１１は、マッチング処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart showing the flow of the matching process. 図１２は、第１の実施の形態の造形装置の造形部におけるスキャン動作を説明するための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining a scanning operation in the modeling unit of the modeling apparatus according to the first embodiment. 図１３は、第２の実施の形態の造形装置の造形部におけるスキャン動作を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining a scanning operation in the modeling unit of the modeling apparatus according to the second embodiment. 図１４は、第２の実施の形態の造形装置の造形部のカメラ装置で撮像された撮像画像を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a captured image captured by the camera device of the modeling unit of the modeling apparatus according to the second embodiment. 図１５は、第３の実施の形態の造形装置の造形部におけるスキャン動作を説明するための図である。FIG. 15 is a diagram for explaining a scanning operation in the modeling unit of the modeling apparatus according to the third embodiment.

以下、図面に基づいて実施の形態の造形装置の説明をする。 Hereinafter, the modeling apparatus of the embodiment will be described based on the drawings.

（３Ｄプリンタのハードウェア構成）
図１は、実施の形態の造形装置の外観を示す図である。また、図２は、実施の形態の造形装置のハードウェア構成図である。図１及び図２に示す造形装置１は、ＣＰＵ２０、ＲＯＭ２１、ＲＡＭ２２、ＨＤＤ２３、入出力Ｉ／Ｆ２４、操作パネル２５、表示部２６及び造形部２７を備える。ＣＰＵ２０〜造形部２７は、それぞれバスライン２８を介して相互に接続されている。 (Hardware configuration of 3D printer)
FIG. 1 is a diagram illustrating an appearance of a modeling apparatus according to an embodiment. FIG. 2 is a hardware configuration diagram of the modeling apparatus according to the embodiment. The modeling apparatus 1 illustrated in FIGS. 1 and 2 includes a CPU 20, a ROM 21, a RAM 22, an HDD 23, an input / output I / F 24, an operation panel 25, a display unit 26, and a modeling unit 27. The CPU 20 to the modeling unit 27 are connected to each other via a bus line 28.

ＣＰＵ２０は、３Ｄプリンタ１２全体の動作を制御する。記憶部であるＲＯＭ２１、ＲＡＭ２２及びＨＤＤ２３は、後述するプログラム及びアプリケーション、ファイル、情報等を記憶する。また、ＲＡＭ２２は、ＣＰＵ２０に対して作業空間を提供する。 The CPU 20 controls the overall operation of the 3D printer 12. The ROM 21, RAM 22, and HDD 23, which are storage units, store programs and applications, files, information, and the like described later. The RAM 22 provides a work space for the CPU 20.

操作パネル２５は、ユーザによる造形開始、造形停止及び造形再開等の入力操作を受け付ける。表示部２６は、例えば液晶パネルとなっており、３Ｄスキャンデータ及び造形に使用する３Ｄモデルデータの他、操作メニュー及びメッセージ等を表示する。一例ではあるが、操作パネル２５及び表示部２６は、両者が一体的に形成された、いわゆるタッチパネルとなっている。造形部２７は、上述の熱溶解積層法、光造形法又は粉末法等を用いて造形物を造形する。 The operation panel 25 receives input operations such as modeling start, modeling stop, and modeling restart by the user. The display unit 26 is, for example, a liquid crystal panel, and displays operation menus, messages, and the like in addition to 3D scan data and 3D model data used for modeling. Although it is an example, the operation panel 25 and the display part 26 are what is called a touch panel in which both were integrally formed. The modeling unit 27 models a modeled object using the above-described hot melt lamination method, optical modeling method, powder method, or the like.

また、造形部２７は、３Ｄスキャン機能を備えており、複製元となる造形物を３Ｄスキャン処理し、造形物の複製物を形成するための３Ｄモデルデータを生成する。また、複製物の造形が一旦中断され、再開される際に、造形途中の複製物を３Ｄスキャン処理して３Ｄスキャンデータを生成する。なお、以下、複製元となる造形物を３Ｄスキャン処理して生成したデータを「３Ｄモデルデータ」という。また、複製物の造形を一旦中断し、再開時に複製物を３Ｄスキャン処理して生成したデータを「３Ｄスキャンデータ」という。 The modeling unit 27 has a 3D scanning function, and performs 3D scanning processing on a modeled object that is a replication source, and generates 3D model data for forming a replica of the modeled object. Further, when the modeling of the replica is temporarily interrupted and resumed, the replica in the middle of modeling is subjected to 3D scan processing to generate 3D scan data. Hereinafter, data generated by performing the 3D scan process on the modeled object as the replication source is referred to as “3D model data”. Also, data generated by temporarily suspending the modeling of the replica and performing the 3D scan process on the replica at the time of restart is referred to as “3D scan data”.

図３は、３Ｄプリンタ１２に記憶されているプログラム及び情報等を示す図である。この図３に示すように、３Ｄプリンタ１２には、オペレーションシステム（ＯＳ）、造形処理プログラム、３Ｄモデルデータ、３Ｄスキャンデータ、造形停止時位置情報、及び、造形再開時位置情報等が記憶される。 FIG. 3 is a diagram showing programs and information stored in the 3D printer 12. As shown in FIG. 3, the 3D printer 12 stores an operation system (OS), a modeling process program, 3D model data, 3D scan data, modeling stop position information, modeling restart position information, and the like. .

このようなプログラム及び情報の記憶場所は、任意でよい。一例として、この実施の形態の造形装置１の場合、ＯＳは、ＲＯＭ２１に記憶されている。また、造形処理プログラム、３Ｄモデルデータ、３Ｄスキャンデータ、造形停止時位置情報、及び、造形再開時位置情報は、ＨＤＤ２３に記憶される。なお、これらのプログラム及び情報を、造形装置１がアクセス可能な外部記憶装置、又は、ネットワークを介して通信可能な他の機器或いはデータベース等に記憶して用いてもよい。 The storage location of such a program and information may be arbitrary. As an example, in the case of the modeling apparatus 1 according to this embodiment, the OS is stored in the ROM 21. The modeling processing program, 3D model data, 3D scan data, modeling stop position information, and modeling restart position information are stored in the HDD 23. In addition, you may memorize | store and use these programs and information in the external storage device which the modeling apparatus 1 can access, the other apparatus or database etc. which can communicate via a network.

（造形装置の機能構成）
図４は、造形装置１の機能ブロック図である。造形装置１のＣＰＵ２０は、例えばＨＤＤ２３に記憶されている造形処理プログラムを実行することで、図４に示す各機能を実現する。具体的には、ＣＰＵ２０は造形処理プログラムを実行することで、第１の読み込み部３１、第２の読み込み部３２、制御部３３、スキャン制御部３４、位置情報処理部３５、補正部３６及び造形処理部３７を実現する。 (Functional configuration of modeling equipment)
FIG. 4 is a functional block diagram of the modeling apparatus 1. CPU20 of the modeling apparatus 1 implement | achieves each function shown in FIG. 4 by running the modeling process program memorize | stored in HDD23, for example. Specifically, the CPU 20 executes the modeling process program, thereby causing the first reading unit 31, the second reading unit 32, the control unit 33, the scan control unit 34, the position information processing unit 35, the correction unit 36, and the modeling. The processing unit 37 is realized.

第１の読み込み部３１は、これから複製物を形成する造形物の３ＤモデルデータをＨＤＤ２３から読み込む。また、第１の読み込み部３１は、複製物の造形を一旦停止した際に、複製物の位置情報（造形停止時位置情報）を取得する。複製物は、ＨＤＤ２３から読み込まれた３Ｄモデルデータに基づいて形成される。このため、第１の読み込み部３１は、複製物の造形が一旦停止された際に、複製物の造形に用いていた３Ｄモデルデータ（停止直前の３Ｄモデルデータ）を、造形停止時位置情報として取得する。 The first reading unit 31 reads from the HDD 23 the 3D model data of a model that will form a replica. In addition, the first reading unit 31 acquires the position information of the replica (position information at the time of modeling stop) when the modeling of the replica is temporarily stopped. The duplicate is formed based on the 3D model data read from the HDD 23. For this reason, the first reading unit 31 uses the 3D model data (3D model data immediately before the stop) used for modeling the replica as the modeling stop position information when the modeling of the replica is temporarily stopped. get.

第２の読み込み部３２は、複製物の造形を一旦停止し、造形を再開する際に、複製物を３Ｄスキャンすることで得られた３Ｄスキャンデータ（造形再開時位置情報）をＨＤＤ２３から読み込む。制御部３３は、操作パネル２５を介して指示される、造形開始指示、造形停止指示、及び、造形再開指示等に従って、造形開始処理、造形停止処理、及び、造形再開処理等を行う。 When the second reading unit 32 temporarily stops the modeling of the duplicate and restarts the modeling, the second reading unit 32 reads 3D scan data (position information at the time of modeling restart) obtained by performing the 3D scan of the replica from the HDD 23. The control unit 33 performs a modeling start process, a modeling stop process, a modeling restart process, and the like according to a modeling start instruction, a modeling stop instruction, a modeling restart instruction, and the like that are instructed via the operation panel 25.

スキャン制御部３４は、造形部２７の３Ｄスキャン制御を行う。位置情報処理部３５は、造形停止時及び造形再開時における複製物の３次元の各位置を示す造形停止時位置情報及び造形再開時位置情報の記憶処理を行う。補正部３６は、造形停止時位置情報及び造形再開時位置情報の差分に基づいて、複製物の造形再開位置を補正するための補正情報を生成する。造形処理部３７は、複製物の造形処理及び３Ｄスキャン処理を行い、造形再開時には、補正部３６により算出された造形再開位置から複製物の造形を再開する。これにより、複製物の造形を一旦停止した後に造形を再開する場合でも、複製物の設置位置のズレから造形再開位置にズレを生じ、造形品質が下がる不都合を防止できる。 The scan control unit 34 performs 3D scan control of the modeling unit 27. The position information processing unit 35 performs storage processing of the position information at the time of modeling stop and the position information at the time of restart of modeling indicating the three-dimensional positions of the replica at the time of modeling stop and at the time of restart of modeling. The correction unit 36 generates correction information for correcting the modeling restart position of the duplicate based on the difference between the modeling stop position information and the modeling restart position information. The modeling processing unit 37 performs modeling processing and 3D scanning processing of the duplicate, and restarts modeling of the replica from the modeling restart position calculated by the correction unit 36 when modeling is resumed. Thereby, even when modeling is resumed after the modeling of the replica is temporarily stopped, it is possible to prevent a problem that the modeling quality is deteriorated due to a shift from the shift of the setting position of the replica to the modeling restart position.

なお、この例では、第１の読み込み部３１〜造形処理部３７は、造形処理プログラムにより、ソフトウェア的に実現されることとして説明を進める。しかし、第１の読み込み部３１〜造形処理部３７のうち、一部又は全部を、ＩＣ（Integrated Circuit）等のハードウェアで実現してもよい。 In this example, the first reading unit 31 to the modeling processing unit 37 are described as being realized by software by the modeling processing program. However, some or all of the first reading unit 31 to the modeling processing unit 37 may be realized by hardware such as an IC (Integrated Circuit).

また、造形処理プログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）等のコンピュータ装置で読み取り可能な記録媒体に記録して提供してもよい。また、造形処理プログラムは、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク（登録商標）、半導体メモリ等のコンピュータ装置で読み取り可能な記録媒体に記録して提供してもよい。ＤＶＤは、「Digital Versatile Disk」の略記である。また、造形処理プログラムは、インターネット等のネットワーク経由でインストールするかたちで提供してもよい。さらには、造形処理プログラムは、機器内のＲＯＭ等に予め組み込んで提供してもよい。 Further, the modeling processing program may be provided by being recorded on a recording medium readable by a computer device such as a CD-ROM or a flexible disk (FD) in an installable or executable format file. The modeling processing program may be provided by being recorded on a recording medium readable by a computer device such as a CD-R, a DVD, a Blu-ray disc (registered trademark), or a semiconductor memory. DVD is an abbreviation for “Digital Versatile Disk”. The modeling processing program may be provided in the form of being installed via a network such as the Internet. Furthermore, the modeling processing program may be provided by being incorporated in advance in a ROM or the like in the device.

（３Ｄモデルデータ及び３Ｄスキャンデータのフォーマット）
図５に、複製物を３Ｄスキャンすることで生成される３Ｄスキャンデータ、又は、複製元となる造形物を３Ｄスキャンすることで生成される３Ｄモデルデータの一例を示す。造形部２７は、複製元となる造形物の表面を３次元的に読み取り、造形物の表面形状の情報となる３Ｄスキャンデータを生成する。この３Ｄスキャンデータが、造形物の複製を形成するための３ＤモデルデータとしてＨＤＤ２３に記憶される。一例として、造形部２７は、例えば図５に示すように三次元の頂点の位置（座標）を指定した三角形データの集合によるＳＴＬ(Standard Triangulated Language)形式の３Ｄスキャンデータを生成する。 (Format of 3D model data and 3D scan data)
FIG. 5 shows an example of 3D scan data generated by performing 3D scanning on a replicated object, or 3D model data generated by performing 3D scanning on a modeled object to be replicated. The modeling unit 27 three-dimensionally reads the surface of the modeled object that is the replication source, and generates 3D scan data that is information on the surface shape of the modeled object. This 3D scan data is stored in the HDD 23 as 3D model data for forming a replica of the modeled object. As an example, the modeling unit 27 generates 3D scan data in STL (Standard Triangulated Language) format by a set of triangle data in which positions (coordinates) of three-dimensional vertices are designated as shown in FIG.

図５の例において、ＳＴＬ形式の３Ｄスキャンデータは、ファセット（ｆａｃｅｔ）からエンドファセット（ｅｎｄｆａｃｅｔ）で、１つの三角形データで表す。また、ノーマルファセット（ｎｏｒｍａｌｆａｃｅｔ）は、三角形の法線ベクトルを表す。また、３つの座標（ｖｅｒｔｅｘ）で三角形の各頂点の位置を表す。このような三角形データを繰り返し記述することで、三次元形状を表現する。ここでは、３Ｄスキャンデータについて説明したが、３Ｄモデルデータも同様に表現される。なお、３Ｄスキャンデータ及び３Ｄモデルデータは、三次元形状を表現していればＳＴＬ形式に限らず、どのような形式のデータであってもよい。 In the example of FIG. 5, the 3D scan data in the STL format is represented by one triangular data from facet to end facet. A normal facet represents a normal vector of a triangle. In addition, the position of each vertex of the triangle is represented by three coordinates (vertex). By describing such triangle data repeatedly, a three-dimensional shape is expressed. Although 3D scan data has been described here, 3D model data is also expressed in the same manner. The 3D scan data and the 3D model data are not limited to the STL format as long as they represent a three-dimensional shape, and may be data in any format.

制御部３３は、第１の読み込み部３１によりＨＤＤ２３から読み込まれた３Ｄモデルデータから、造形物を造形したときの造形条件を抽出する。造形条件は、造形物を造形したときに指定した積層ピッチ及び造形方向等である。積層ピッチは、粉末の樹脂や石膏等を積み重ねて造形する際の各層の厚さである。造形方向は、造形物を造形する際の層を積み重ねる方向（積層方向）である。以下、造形条件をこれら２つの情報として説明するが、造形条件はこれらに限定されるものではない。 The control unit 33 extracts a modeling condition when a modeled object is modeled from the 3D model data read from the HDD 23 by the first reading unit 31. The modeling conditions are a stacking pitch and a modeling direction specified when a modeled object is modeled. The stacking pitch is the thickness of each layer when a resin powder or gypsum is stacked and shaped. The modeling direction is a direction (stacking direction) in which layers when modeling a modeled object are stacked. Hereinafter, although modeling conditions are demonstrated as these two information, modeling conditions are not limited to these.

造形条件は、例えば図７に示すように項目及び各項目に対応する内容を含む。項目は、積層ピッチ及び造形方向である。内容は、各層の高さ（ｍｍ）及び積み重ねる方向である。積み重ねる方向は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に対する角度である。Ｘ軸は、造形装置１が備える造形槽を上から見た矩形の平面の一辺の方向、Ｙ軸は、その平面の該一辺に垂直な他の辺の方向、Ｚ軸は、Ｘ軸およびＹ軸に対して垂直で、造形槽の高さ方向である。 The modeling conditions include items and contents corresponding to the items as shown in FIG. 7, for example. Items are the stacking pitch and the forming direction. The contents are the height (mm) of each layer and the stacking direction. The stacking direction is an angle with respect to the X axis, the Y axis, and the Z axis. The X axis is the direction of one side of a rectangular plane when the modeling tank included in the modeling apparatus 1 is viewed from above, the Y axis is the direction of the other side perpendicular to the one side of the plane, and the Z axis is the X axis and Y It is perpendicular to the axis and is the height direction of the modeling tank.

図８に示す造形物を参照して、積層ピッチについて説明する。図８に示す造形物は、造形された円錐状の造形物で、円錐状にするために、一層毎に径が小さくなる円盤を積み重ねることにより造形されている。各円盤の厚さ（高さ）が各層の厚さであり、また、積層ピッチとなっている。 The stacking pitch will be described with reference to the modeled object shown in FIG. The modeled object shown in FIG. 8 is a modeled conical modeled object, and is modeled by stacking disks whose diameters are reduced for each layer in order to obtain a conical shape. The thickness (height) of each disk is the thickness of each layer, and is the stacking pitch.

積層ピッチがどの程度であるかは、複製元の造形物の表面を計測することにより求めることができる。これは、３Ｄプリンタ１２で造形した造形物が、層の積み重ねにより造形されたことに起因して、図９（ａ）に示すように、層の厚みの違いが、造形物の表面に現れるためである。この表面の計測は、画像解析により行うことができる。 The degree of the stacking pitch can be determined by measuring the surface of the replica of the modeled object. This is because the difference in layer thickness appears on the surface of the modeled object as shown in FIG. 9A because the modeled object modeled by the 3D printer 12 is modeled by stacking the layers. It is. This surface measurement can be performed by image analysis.

造形方向がどの方向であるかも、積層ピッチと同様、複製元の造形物の表面を計測することにより求めることができる。これは、造形装置１で造形した造形物が、層の積み重ねにより造形されることに起因して、図９（ｂ）に示すように、造形された向きの違いが造形物の表面に現れるためである。ちなみに、図９（ｂ）は、円盤を積み重ねて造形した円錐状の造形物と、直方体等を積み重ねることで造形した、９０度回転した円錐状の造形物を示している。 Which direction the modeling direction is can be determined by measuring the surface of the modeled object of the replication source, as with the stacking pitch. This is because, as shown in FIG. 9 (b), the modeled object modeled by the modeling apparatus 1 is modeled by stacking layers, so that the difference in the modeled direction appears on the surface of the modeled object. It is. Incidentally, FIG. 9B shows a conical shaped object formed by stacking disks and a conical shaped object rotated by 90 degrees formed by stacking rectangular parallelepipeds and the like.

造形処理部３７は、制御部３３から受け取った３Ｄモデルデータ、及び、３Ｄモデルデータから抽出した造形条件に基づき、造形部３７の造形処理を制御する。３Ｄモデルデータは、表面形状の情報のほか、内部構造の情報を含めてもよい。この場合、造形処理部３７は、内部構造を反映した造形物を造形することができる。造形処理部３７は、複製元の造形物と同じ造形条件で複製物を造形することで、同じ積層ピッチ及び造形方向で造形処理を行い、複製元となる造形物と同様の複製物を造形する。 The modeling processing unit 37 controls the modeling process of the modeling unit 37 based on the 3D model data received from the control unit 33 and the modeling conditions extracted from the 3D model data. The 3D model data may include internal structure information in addition to surface shape information. In this case, the modeling processing unit 37 can model a modeled object that reflects the internal structure. The modeling processing unit 37 models the replica under the same modeling conditions as the model of the replication source, thereby performing modeling processing with the same stacking pitch and modeling direction, and modeling the replica similar to the model of the replication source. .

（造形手法）
図６は、造形部２７において、屈曲した管状の複製物Ｂが、熱溶解積層法（FDM：Fused Deposition Modeling）で造形されている様子を示す図である。ヘッド部Ｈであるエクストルーダ（Extruder）は、ｘ−ｙ平面を移動し、溶融した樹脂を吐出して、ｚ軸に沿って造形物の各層を積層して造形物の複製物Ｂを造形する。すなわち、エクストルーダは、一つの層の造形が終了すると、z軸正方向に移動し、次の層の造形を行う動作を、造形物の複製物Ｂの造形が完了するまでの間、繰り返し行う。 (Modeling method)
FIG. 6 is a diagram showing a state where the bent tubular replica B is modeled by the hot melt lamination method (FDM: Fused Deposition Modeling) in the modeling unit 27. The Extruder, which is the head portion H, moves on the xy plane, discharges the molten resin, and stacks the layers of the modeled object along the z axis to model the replica B of the modeled object. That is, when the modeling of one layer is completed, the extruder moves in the z-axis positive direction and repeatedly performs the modeling of the next layer until the modeling of the replica B of the modeled object is completed.

（造形処理動作）
次に、図１０のフローチャートを用いて造形処理動作の流れを説明する。ユーザにより操作パネル２５が操作され、造形開始指示が行われると、ＣＰＵ２０は、例えばＨＤＤ２３等の記憶部に記憶されている造形処理プログラムに従って、図１０のフローチャートの各処理を実行する。 (Modeling operation)
Next, the flow of the modeling processing operation will be described using the flowchart of FIG. When the operation panel 25 is operated by the user and a modeling start instruction is performed, the CPU 20 executes each process of the flowchart of FIG. 10 according to a modeling process program stored in a storage unit such as the HDD 23, for example.

すなわち、ＣＰＵ２０は、ユーザから造形開始指示に従って造形を開始すると、図１０のフローチャートのステップＳ１から順に処理を開始する。ステップＳ１では、図４に示した制御部３３が、複製物の造形停止を示す造形停止情報が供給されたか否かを判別する（ステップＳ１）。造形停止情報が供給されない場合（ステップＳ１：Ｎｏ）、制御部３３は、ステップＳ１１に処理を進め、第１の読み込み部３１により３Ｄモデルデータサーバ１１から読み込まれた３Ｄモデルデータ、及び、３Ｄモデルデータから抽出した造形条件に基づいて造形処理部３７を制御することで、継続して複製物の造形制御を行う。そして、制御部３３は、ステップＳ１２において、複製物の造形が完了したか否かを判別し、造形が完了したものと判別した場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、図１０のフローチャートの処理を終了する。これに対して、複製物の造形が完了していないものと判別した場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、制御部３３は、ステップＳ１に処理を戻し、造形停止情報の有無を監視する。 That is, CPU20 will start a process in order from step S1 of the flowchart of FIG. 10, if modeling starts according to a modeling start instruction from a user. In step S1, the control unit 33 shown in FIG. 4 determines whether or not modeling stop information indicating the modeling stop of the duplicate is supplied (step S1). When modeling stop information is not supplied (step S1: No), the control part 33 advances a process to step S11, 3D model data read from the 3D model data server 11 by the 1st reading part 31, and 3D model By controlling the modeling processing unit 37 based on the modeling conditions extracted from the data, modeling control of the duplicate is continuously performed. And the control part 33 discriminate | determines whether modeling of the replica was completed in step S12, and when it discriminate | determines that modeling was completed (step S12: Yes), the process of the flowchart of FIG. 10 is complete | finished. . In contrast, when it is determined that the modeling of the duplicate has not been completed (step S12: No), the control unit 33 returns the process to step S1 and monitors the presence or absence of the modeling stop information.

次に、ステップＳ１において、造形停止情報が供給されたと判別すると（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、処理がステップＳ２に進む。ステップＳ２では、造形停止情報は、ユーザが操作パネル２５を介して複製物の造形の中断を指示する割り込み指示を行うことで操作パネル２５から発行された造形停止情報（造形停止割り込み情報）であるか否かを判別する。 Next, when it is determined in step S1 that modeling stop information has been supplied (step S1: Yes), the process proceeds to step S2. In step S 2, the modeling stop information is modeling stop information (modeling stop interrupt information) issued from the operation panel 25 when the user issues an interrupt instruction that instructs to interrupt the modeling of the replica via the operation panel 25. It is determined whether or not.

すなわち、複製物の造形を中断して、ユーザが複製物に所望の処理を施した後、再度、３Ｄプリンタ１２に複製物を設置して造形を再開する場合がある。一例ではあるが、この場合、ユーザが操作パネル２５を操作して、割り込み指示操作を行う。制御部３３は、この割り込み指示操作を示す造形停止割り込み情報が供給されたと判別した場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、ステップＳ３に処理を進める。 That is, after the modeling of the duplicate is interrupted and the user performs a desired process on the duplicate, the replica may be placed on the 3D printer 12 again to restart the modeling. In this case, the user operates the operation panel 25 to perform an interrupt instruction operation. When it is determined that the modeling stop interrupt information indicating the interrupt instruction operation is supplied (step S2: Yes), the control unit 33 advances the process to step S3.

これに対して、ユーザが割り込み作業は意図せずに、造形経過を確認するためだけに、造形の停止を指示することで、操作パネル２５から造形停止情報が供給される場合がある。さらに、造形時に発生した異常を検知した造形処理部３７から、制御部３３に対して造形を強制的に停止したことを示す造形停止情報が供給される場合もある。制御部１３は、ステップＳ２において、供給された造形停止情報は、造形停止割り込み情報ではないと判別した場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、ステップＳ１３に処理を進め、供給された造形停止情報は、造形時に異常が発生したことを示す造形停止情報であるか否かを判別する。 On the other hand, there is a case where modeling stop information is supplied from the operation panel 25 by instructing the stop of modeling only for confirming the modeling process without the user intending to interrupt. Further, modeling stop information indicating that modeling has been forcibly stopped may be supplied from the modeling processing unit 37 that has detected an abnormality that has occurred during modeling. When it is determined in step S2 that the supplied modeling stop information is not modeling stop interrupt information (step S2: No), the control unit 13 proceeds to step S13, and the supplied modeling stop information It is determined whether or not it is modeling stop information indicating that an abnormality has sometimes occurred.

供給された造形停止情報が、造形時に異常が発生したことを示す造形停止情報ではないと判別した場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、制御部３３は、ステップＳ２に処理を戻し、上述の造形停止割り込み情報の供給の有無を監視する。これに対して、供給された造形停止情報が、造形時に異常が発生したことを示す造形停止情報であると判別した場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、制御部３３は、ステップＳ１４に処理を進め、例えばエラーメッセージ及び（又は）異常警告アラーム等により、異常発生をユーザに報知する制御を行い、図１０のフローチャートの処理を終了する。 When it is determined that the supplied modeling stop information is not modeling stop information indicating that an abnormality has occurred during modeling (step S13: No), the control unit 33 returns the processing to step S2 and performs the above-described modeling stop interrupt. Monitor the presence of information. On the other hand, when it is determined that the supplied modeling stop information is modeling stop information indicating that an abnormality has occurred during modeling (step S1: Yes), the control unit 33 advances the process to step S14. For example, control for notifying the user of the occurrence of an abnormality is performed by an error message and / or an abnormality warning alarm, and the processing of the flowchart of FIG.

一方、供給された造形停止情報が、造形停止割り込み情報であると判別（ステップＳ２：Ｙｅｓ）することで、ステップＳ３に処理を進めると、制御部３３が、造形処理部３７に対して、造形停止を指示する。造形処理部３７は、ステップＳ４において、複製物の造形を停止する。また、ステップＳ３では、制御部３３が、造形を停止する位置に対応するＸＹＺの軸の３次元位置情報を位置情報処理部３５に供給する。すなわち、制御部３３は、第１の読み込み部３１で読み込まれた３Ｄモデルデータに基づいて、複製物の造形制御を行っている。取得部の一例である位置情報処理部３５は、制御部３３から供給される、造形を停止した位置に対応する３Ｄモデルデータ（第１の情報の一例）をＨＤＤ２３の記憶領域に記憶する。 On the other hand, by determining that the supplied modeling stop information is modeling stop interrupt information (step S2: Yes) and proceeding to step S3, the control unit 33 performs modeling with respect to the modeling processing unit 37. Instruct to stop. The modeling process part 37 stops modeling of a replica in step S4. In step S 3, the control unit 33 supplies the position information processing unit 35 with the three-dimensional position information of the XYZ axes corresponding to the position where the modeling is stopped. That is, the control unit 33 performs modeling control of the duplicate based on the 3D model data read by the first reading unit 31. The position information processing unit 35, which is an example of an acquisition unit, stores 3D model data (an example of first information) that is supplied from the control unit 33 and corresponds to the position where the modeling is stopped in the storage area of the HDD 23.

次に、ユーザは、複製物の造形を一旦停止させると、一例ではあるが、造形装置１から複製物を取り出して所望の処理を施し、再度、造形装置１に複製物を設置する。そして、ユーザは、操作パネル２５を操作して、複製物の造形の再開を指定する。一例ではあるが、この実施の形態の造形装置１の場合、ユーザから複製物の造形の再開が指示されると、制御部３３が、造形再開の準備状態（造形再開レディ状態）に移行する。 Next, when the user once stops the modeling of the replica, as an example, the user takes out the replica from the modeling apparatus 1, performs a desired process, and installs the replica in the modeling apparatus 1 again. Then, the user operates the operation panel 25 and designates resumption of modeling of the duplicate. Although it is an example, in the case of the modeling apparatus 1 of this embodiment, if the restart of modeling of a replica is instruct | indicated from the user, the control part 33 will transfer to the preparation state (modeling restart ready state) of modeling restart.

ステップＳ６は、制御部３３が、上述の造形再開レディ状態に移行したか否かを判別する。造形再開レディ状態に移行していない場合は（ステップＳ６：Ｎｏ）、造形再開レディ状態に移行するまで待機状態となる。これに対して、造形再開レディ状態に移行した場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、制御部３３は、ステップＳ７に処理を進める。 Step S6 discriminate | determines whether the control part 33 transfered to the above-mentioned modeling resumption ready state. When it has not shifted to the modeling resumption ready state (step S6: No), it enters a standby state until it shifts to the modeling resumption ready state. On the other hand, when it transfers to modeling resumption ready state (step S6: Yes), the control part 33 advances a process to step S7.

ステップＳ７では、制御部３３が、スキャン制御部３４に対して、造形物の３Ｄスキャンを指示する。生成部の一例であるスキャン制御部３４は、この３Ｄスキャンの指示に従って、造形部２７をスキャン制御する。このスキャンにより造形部２７により生成された３Ｄスキャンデータ（第２の位置情報の一例）は、ＲＡＭ２２又はＨＤＤ２３等の記憶部に一旦記憶される。第２の読み込み部３２は、ＲＡＭ２２等に記憶された３Ｄスキャンデータを読み出し、制御部３３を介して位置情報処理部３５に転送する。位置情報処理部３５は、転送された３Ｄスキャンデータを、ＨＤＤ２３の記憶領域に記憶する。 In step S 7, the control unit 33 instructs the scan control unit 34 to perform 3D scanning of the modeled object. The scan control unit 34, which is an example of a generation unit, scans the modeling unit 27 in accordance with the 3D scan instruction. 3D scan data (an example of second position information) generated by the modeling unit 27 by this scanning is temporarily stored in a storage unit such as the RAM 22 or the HDD 23. The second reading unit 32 reads 3D scan data stored in the RAM 22 or the like, and transfers it to the position information processing unit 35 via the control unit 33. The position information processing unit 35 stores the transferred 3D scan data in the storage area of the HDD 23.

図１２は、造形部２７において、再設置された複製物Ｂがスキャンされている様子を示す図である。この図１２の例の場合、造形部２７は、ｘ軸方向及びｚ軸方向に移動可能な一つ又は複数のレーザダイオードＬＤを有している。また、造形部２７は、Ｘ軸に沿って連設され、それぞれＺ軸に沿って移動可能とされたレーザ光のセンサＳを有している。この図１２からわかるように、造形部２７は、レーザダイオードＬＤをｘ軸方向及びｚ軸方向に移動させながら複製物をレーザ光でスキャン（走査）し、複製物の外形に応じて受光可能となるレーザ光を各センサＳで受光する。これにより、造形部２７に再設置された複製物の３次元位置に対応する３Ｄスキャンデータが得られることとなる。なお、レーザダイオードＬＤで複製物をスキャンするのではなく、ポリゴンミラーを使用して複製物をスキャンしてもよい。 FIG. 12 is a diagram illustrating a state in which the reconstructed copy B is being scanned in the modeling unit 27. In the case of the example of FIG. 12, the modeling unit 27 includes one or a plurality of laser diodes LD that can move in the x-axis direction and the z-axis direction. The modeling unit 27 includes a laser beam sensor S that is continuously provided along the X-axis and is movable along the Z-axis. As can be seen from FIG. 12, the modeling unit 27 scans the replica with a laser beam while moving the laser diode LD in the x-axis direction and the z-axis direction, and can receive light according to the outer shape of the replica. Are received by each sensor S. As a result, 3D scan data corresponding to the three-dimensional position of the duplicate re-installed in the modeling unit 27 is obtained. Instead of scanning the replica with the laser diode LD, the replica may be scanned using a polygon mirror.

次に、図１０のフローチャートの説明に戻り、３ＤスキャンデータをＨＤＤ２３の記憶領域に記憶すると、ステップＳ８に処理が進む。ステップＳ８では、補正部３６が、造形停止時における複製物の３次元の設置位置と、造形再開直前における複製物の３次元の設置位置との誤差判定を行い、この誤差が、許容範囲内であるか否かを判別する（スキャン結果のパターンマッチング処理）。このスキャン結果のパターンマッチング処理は、後述する。 Next, returning to the description of the flowchart of FIG. 10, when the 3D scan data is stored in the storage area of the HDD 23, the process proceeds to step S 8. In step S8, the correction unit 36 determines an error between the three-dimensional installation position of the duplicate when the modeling is stopped and the three-dimensional installation position of the duplicate just before the modeling is resumed, and this error is within an allowable range. It is determined whether or not there is (scanning pattern matching processing). This scan result pattern matching processing will be described later.

補正部３６により、誤差が許容範囲内であると判別された場合（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、処理がステップＳ９に進む。これに対して、誤差が許容範囲外であると判別された場合（ステップＳ８：Ｎｏ）、処理がステップＳ１０に進み、造形停止前の３次元位置から複製物の造形を再開可能な３Ｄモデルデータを再生成し、ステップＳ９に処理を進める。この再生成された３Ｄモデルデータは、複製物の造形を一旦停止した３次元位置を、造形再開位置に補正したデータとなる。 If the correction unit 36 determines that the error is within the allowable range (step S8: Yes), the process proceeds to step S9. On the other hand, when it is determined that the error is outside the allowable range (step S8: No), the process proceeds to step S10, and the 3D model data capable of restarting the modeling of the replica from the three-dimensional position before the modeling is stopped Is regenerated, and the process proceeds to step S9. The regenerated 3D model data is data obtained by correcting the three-dimensional position where the modeling of the replica is temporarily stopped to the modeling resuming position.

ステップＳ９では、制御部３３が、造形処理部３７に対して造形再開指示を行う。造形処理部３７は、ステップＳ１１において、複製物の造形を再開するように造形部２７を制御する。これにより、造形を停止した３次元の位置と同じ位置（上述の許容範囲内の位置）から複製物の造形が再開される。ステップＳ１２では、制御部３３が、３Ｄモデルデータに対応する複製物の造形が完了したか否かを判別する。複製物の造形が完了していないと判別した場合には（ステップＳ１２：Ｎｏ）、ステップＳ１に処理を戻し、上述の各処理を繰り返し実行する。また、制御部３３が、３Ｄモデルデータに対応する複製物の造形が完了した場合には（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、そのまま図１０のフローチャートの処理を終了する。 In step S 9, the control unit 33 instructs the modeling processing unit 37 to restart modeling. In step S 11, the modeling processing unit 37 controls the modeling unit 27 to resume modeling of the duplicate. Thereby, modeling of a replica is restarted from the same position (position within the above-described allowable range) as the three-dimensional position where modeling is stopped. In step S12, the control unit 33 determines whether or not the modeling of the duplicate corresponding to the 3D model data is completed. When it is determined that modeling of the duplicate has not been completed (step S12: No), the process returns to step S1, and the above-described processes are repeated. Moreover, when the control part 33 completes modeling of the replica corresponding to 3D model data (step S12: Yes), the process of the flowchart of FIG. 10 is complete | finished as it is.

（パターンマッチング処理）
図１１のフローチャートは、図１０のフローチャートのステップＳ７〜ステップＳ１０の処理となるパターンマッチング処理の詳細を示すフローチャートである。この図１１のフローチャートは、図１０のフローチャートのステップＳ６で、制御部３３が、造形再開レディ状態に移行したと判別することで、ステップＳ２１から処理が開始される。ステップＳ２１では、スキャン制御部３４が、造形部２７を３Ｄスキャン制御する。この３Ｄスキャンにより造形部２７により生成された３Ｄスキャンデータは、ＲＡＭ２２に一旦記憶される。第２の読み込み部３２は、ＲＡＭ２２に記憶された３Ｄスキャンデータを読み出し、制御部３３を介して位置情報処理部３５に転送する。位置情報処理部３５は、転送された３Ｄスキャンデータを、ＨＤＤ２３の記憶領域に記憶する。 (Pattern matching process)
The flowchart of FIG. 11 is a flowchart showing details of the pattern matching process that is the process of steps S7 to S10 of the flowchart of FIG. In the flowchart of FIG. 11, the process is started from step S 21 by determining that the control unit 33 has shifted to the modeling resumption ready state in step S 6 of the flowchart of FIG. 10. In step S 21, the scan control unit 34 performs 3D scan control of the modeling unit 27. The 3D scan data generated by the modeling unit 27 by this 3D scan is temporarily stored in the RAM 22. The second reading unit 32 reads the 3D scan data stored in the RAM 22 and transfers it to the position information processing unit 35 via the control unit 33. The position information processing unit 35 stores the transferred 3D scan data in the storage area of the HDD 23.

ステップＳ２２では、補正部３６が、位置情報処理部３５によりＨＤＤ２３の記憶領域から読み出された造形停止時における複製物の３次元の設置位置、及び、造形再開直前における複製物の３次元の設置位置の誤差判定（パターンマッチング処理）を行う。そして、誤差が許容範囲内であれば（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、ステップＳ２５において複製物の造形を再開する。また、誤差が許容範囲外の場合は（ステップＳ２３：Ｎｏ）、ステップＳ２４において、造形停止前の３次元位置から複製物の造形を再開可能な３Ｄモデルデータを再生成して造形位置の補正処理を行い、この補正した３Ｄモデルデータを用いて、ステップＳ２５で複製物の造形を再開する。 In step S 22, the correction unit 36 reads the three-dimensional installation position of the replica when the modeling is stopped, read from the storage area of the HDD 23 by the position information processing unit 35, and the three-dimensional installation of the replica just before the modeling is resumed. Position error determination (pattern matching processing) is performed. If the error is within the allowable range (step S23: Yes), the modeling of the duplicate is resumed in step S25. If the error is outside the allowable range (step S23: No), in step S24, 3D model data capable of resuming modeling of the replica from the three-dimensional position before the modeling stop is regenerated to correct the modeling position. Then, using this corrected 3D model data, the modeling of the duplicate is resumed in step S25.

例えば、
停止時の３Ｄモデルデータ：（ｘ，ｙ，ｚ）＝（１．００，１．００,１．００）
再開直前の３Ｄスキャンデータ：（ｘ，ｙ，ｚ）＝（３．００，３．００，３．００）
誤差：（ｘ，ｙ，ｚ）＝（２．００，２．００，２．００）
距離：２√３＝３．４６
誤差許容値＝４．００
である場合、誤差に対応する距離が誤差許容値よりも小さな値であるため（３．４６＜４．００）、制御部３３は、３Ｄモデルデータを再生成することなく、複製物の造形を再開する。これにより、造形停止前後で同じ位置から複製物の造形を再開できる。なお、ｘｙｚ座標系の位置情報を例に用いて説明を進めているが、円筒座標系等を用いてもよい。 For example,
3D model data when stopped: (x, y, z) = (1.00, 1.00, 1.00)
3D scan data immediately before restart: (x, y, z) = (3.00, 3.00, 3.00)
Error: (x, y, z) = (2.00, 2.00, 2.00)
Distance: 2√3 = 3.46
Error tolerance = 4.00
, Since the distance corresponding to the error is smaller than the allowable error value (3.46 <4.00), the control unit 33 forms the replica without regenerating the 3D model data. Resume. Thereby, modeling of a replica can be restarted from the same position before and after the modeling is stopped. In addition, although description is advanced using the positional information of the xyz coordinate system as an example, a cylindrical coordinate system or the like may be used.

これに対して、
停止時の３Ｄモデルデータ：（ｘ，ｙ，ｚ）＝（１．００，１．００，１．００）
再開直前の３Ｄスキャンデータ：（ｘ，ｙ，ｚ）＝（３．００，３．００，３．００）
誤差：（ｘ，ｙ，ｚ）＝（２．００，２．００，２．００）
距離：２√３＝３．４６
誤差許容値３．５０
誤差許容値丸め処理設定：小数点以下２桁切り捨て設定（３．５０→３.００）
である場合、誤差に対応する距離が誤差許容値よりも大きな値となる（３．４６＞３．００）。このため、補正部３６が、停止時の３ＤモデルデータのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を、上述の誤差である（ｘ，ｙ，ｚ）＝（２．００，２．００，２．００）分シフトさせた３Ｄモデルデータを再生成することで、補正した造形再開位置に対応する３Ｄモデルデータを生成する。そして、この補正した３Ｄモデルデータを用いて複製物の造形を再開する。これにより、造形を停止した３次元位置から複製物の造形を再開することができ、複製物の造形品質を向上させることができる。 On the contrary,
3D model data when stopped: (x, y, z) = (1.00, 1.00, 1.00)
3D scan data immediately before restart: (x, y, z) = (3.00, 3.00, 3.00)
Error: (x, y, z) = (2.00, 2.00, 2.00)
Distance: 2√3 = 3.46
Error tolerance 3.50
Error tolerance rounding setting: 2 digits after the decimal point are rounded down (3.50 → 3.00)
In this case, the distance corresponding to the error is larger than the allowable error value (3.46> 3.00). For this reason, the correction unit 36 converts the X-axis, Y-axis, and Z-axis of the 3D model data at the time of stop to the above-described error (x, y, z) = (2.00, 2.00, 2.00). ) By regenerating 3D model data shifted by an amount, 3D model data corresponding to the corrected modeling restart position is generated. Then, modeling of the duplicate is resumed using the corrected 3D model data. Thereby, modeling of a replica can be restarted from the three-dimensional position where modeling is stopped, and the modeling quality of the replica can be improved.

さらに具体的に説明すると、ＨＤＤ２３の記憶領域の各情報に対する割り当ては、以下のようになっている。
アドレス０ｘ００→３Ｄモデルデータの第１の記憶領域
アドレス０ｘ０１→３Ｄスキャンデータの第１の記憶領域
アドレス０ｘ０２→誤差の第２の記憶領域
アドレス０ｘ１０→３Ｄモデルデータの第２の記憶領域
アドレス０ｘ１１→３Ｄスキャンデータの第２の記憶領域
アドレス０ｘ１２→誤差の第２の記憶領域
アドレス０ｘ２０→３Ｄモデルデータの第３の記憶領域
アドレス０ｘ２１→３Ｄスキャンデータの第３の記憶領域
アドレス０ｘ２２→誤差の第３の記憶領域
アドレス０ｘ８０→誤差許容値丸め処理設定情報の記憶領域
アドレス０ｘ８１→補正した３Ｄモデルデータの記憶領域
アドレス０ｘ１００→造形停止情報と造形再開情報の記憶領域（造形停止ＯＮ／ＯＦＦ） More specifically, the allocation of each information in the storage area of the HDD 23 is as follows.
Address 0x00 → first storage area address of 3D model data 0x01 → first storage area address of 3D scan data 0x02 → second storage area address of error 0x10 → second storage area address of 3D model data 0x11 → 3D Scan data second storage area address 0x12 → error second storage area address 0x20 → 3D model data third storage area address 0x21 → 3D scan data third storage area address 0x22 → error third Storage area address 0x80 → Error tolerance rounding setting information storage area address 0x81 → Corrected 3D model data storage area address 0x100 → Modeling stop information and modeling restart information storage area (modeling stop ON / OFF)

アドレス０ｘ８０の記憶領域に記憶される「誤差許容値丸め処理設定情報」は、誤差の丸め処理を行うか否かの設定、及び、誤差の丸め処理を行う場合に、端数の処理の仕方（小数点以下の切り上げ又は切り捨て）を、ユーザが任意に設定可能となっている。端数の処理に関しては、四捨五入の形式でもよいし、ＩＥＥＥ（米国電気電子学会）７５４準拠の丸め規則を適用してもよい。 The “error tolerance rounding processing setting information” stored in the storage area at the address 0x80 is used to set whether or not to perform error rounding and how to process fractions when performing error rounding (decimal point). The user can arbitrarily set the following rounding up or down). Regarding rounding, rounding may be applied, or a rounding rule based on IEEE (American Institute of Electrical and Electronics Engineers) 754 may be applied.

また、一対の３Ｄモデルデータ及び３Ｄスキャンデータの誤差を用いて３Ｄモデルデータの補正を行う場合には、３Ｄモデルデータ及び３Ｄスキャンデータの第２、第３の記憶領域は、用いられない。複数の３Ｄモデルデータ及び３Ｄスキャンデータの誤差を用いて３Ｄモデルデータの補正を行う場合には、第１〜第３の記憶領域に記憶された３Ｄモデルデータ及び３Ｄスキャンデータの誤差を用いて３Ｄモデルデータの補正が行われる。 In addition, when the 3D model data is corrected using an error between the pair of 3D model data and 3D scan data, the second and third storage areas of the 3D model data and the 3D scan data are not used. When correction of 3D model data is performed using errors of a plurality of 3D model data and 3D scan data, 3D model data and 3D scan data stored in the first to third storage areas are used to perform 3D The model data is corrected.

（第１の実施の形態の効果）
以上の説明から明らかなように、第１の実施の形態の造形装置１は、造形停止前後の複製物の３次元位置の誤差（差分）に基づいて、造形停止時の３次元位置から造形再開が可能となるように補正した３次元位置情報（補正した３Ｄモデルデータ）を生成する。そして、この補正した３次元位置情報を用いて、複製物の造形を再開する。これにより、複製物の造形を再開する際に、造形を停止した３次元位置から造形を再開可能なように、造形開始位置を高精度に調整できる。このため、造形される複製物の造形品質を向上させることができる。また、複雑な形状の複製物である場合でも、造形品質を向上させることができる。 (Effects of the first embodiment)
As is apparent from the above description, the modeling apparatus 1 according to the first embodiment resumes modeling from the three-dimensional position at the time of modeling stop based on the error (difference) of the three-dimensional position of the replica before and after the modeling is stopped. 3D position information (corrected 3D model data) corrected so as to be possible is generated. Then, using this corrected three-dimensional position information, the modeling of the duplicate is resumed. Thereby, when resuming modeling of a replica, the modeling start position can be adjusted with high accuracy so that modeling can be resumed from the three-dimensional position where modeling is stopped. For this reason, the modeling quality of the replica to be modeled can be improved. Moreover, even if it is a replica of a complicated shape, modeling quality can be improved.

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態の造形装置の説明をする。第１の実施の形態の造形装置は、造形部２７において、図１２に示したようにレーザダイオードＬＤからのレーザ光をセンサＳで受光する構成で、複製物のスキャンを行う例であった。これに対して、第２の実施の形態の造形装置は、造形部２７において、左右のカメラ装置で撮像した撮像画像に基づいて、複製物Ｂのスキャンを行う例である。なお、第１の実施の形態と第２の実施の形態とでは、この点のみが異なる。このため、以下、両者の差異のみ説明し、重複した説明は省略する。 (Second Embodiment)
Next, the modeling apparatus of 2nd Embodiment is demonstrated. The modeling apparatus according to the first embodiment is an example in which a replica is scanned in the modeling unit 27 with a configuration in which the laser light from the laser diode LD is received by the sensor S as illustrated in FIG. On the other hand, the modeling apparatus according to the second embodiment is an example in which the modeling unit 27 scans the duplicate B based on the captured images captured by the left and right camera apparatuses. Note that the first embodiment and the second embodiment are different only in this point. For this reason, only the difference between the two will be described below, and redundant description will be omitted.

すなわち、第２の実施の形態の造形装置の場合、造形部２７は、図１３に示すように、それぞれ所定の設置間隔で配置された右目用カメラ装置ＣＲ及び左目用カメラ装置ＣＬを有している。なお、この例では、２つのカメラ装置ＣＲ，ＣＬを用いることとしたが、一つ（単眼）又は３つ以上のカメラ装置を用いてもよい。第２の実施の形態の造形装置の場合、造形部２７は、右目用カメラ装置ＣＲ及び左目用カメラ装置ＣＬで複製物Ｂを撮像する。これにより、図１４に示すように、右目用カメラ装置ＣＲで撮像した複製物Ｂの撮像画像ＢＧ、及び、左目用カメラ装置ＣＬで撮像した複製物Ｂの撮像画像ＢＧが得られる。 That is, in the case of the modeling apparatus according to the second embodiment, the modeling unit 27 includes a right-eye camera device CR and a left-eye camera device CL that are arranged at predetermined installation intervals, as shown in FIG. Yes. In this example, two camera devices CR and CL are used, but one (monocular) or three or more camera devices may be used. In the case of the modeling apparatus according to the second embodiment, the modeling unit 27 images the duplicate B with the right-eye camera device CR and the left-eye camera device CL. As a result, as shown in FIG. 14, a captured image BG of the replica B captured by the right-eye camera device CR and a captured image BG of the replica B captured by the left-eye camera device CL are obtained.

制御部３３は、各撮像画像ＢＧを重ね合わせることで、複製物Ｂの測定点Ｐの位置を検出し、三角測量の演算を行う。これにより、複製物Ｂの三次元の各位置情報を得ることができ、上述の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。 The control unit 33 detects the position of the measurement point P of the duplicate B by superimposing the captured images BG, and performs triangulation calculation. Thereby, each three-dimensional position information of the replica B can be obtained, and the same effect as that of the first embodiment described above can be obtained.

（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態の造形装置の説明をする。第３の実施の形態の造形装置は、造形部２７において、圧電素子を複製物に接触させ、電圧の偏差を検出して複製物の３次元の位置を検出する例である。なお、上述の各実施の形態と第３の実施の形態とでは、この点のみが異なる。このため、以下、両者の差異のみ説明し、重複した説明は省略する。 (Third embodiment)
Next, the modeling apparatus of 3rd Embodiment is demonstrated. The modeling apparatus according to the third embodiment is an example in which, in the modeling unit 27, a piezoelectric element is brought into contact with a duplicate, and a voltage deviation is detected to detect a three-dimensional position of the duplicate. It should be noted that only the above points are different between the above-described embodiments and the third embodiment. For this reason, only the difference between the two will be described below, and redundant description will be omitted.

すなわち、第３の実施の形態の造形装置の場合、造形部２７は、図１５に示すように、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸に沿って移動可能であると共に、斜め方向も自在に移動可能な圧電素子ＰＥを有する。圧電素子ＰＥとしては、例えばピエゾ素子を用いることができる。 That is, in the case of the modeling apparatus according to the third embodiment, the modeling unit 27 can move along the X axis, the Y axis, and the Z axis as shown in FIG. A piezoelectric element PE is provided. For example, a piezoelectric element can be used as the piezoelectric element PE.

造形部２７は、圧電素子Ｐを移動させて複製物Ｂに接触させ、圧電素子ＰＥでの電圧の偏差を検出し、複製物Ｂの３次元の位置を検出する。これにより、複製物Ｂの三次元の各位置情報を得ることができ、上述の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、圧電素子Ｐは、第１の実施の形態で説明したレーザダイオードＬＤ及びセンサＳと併用してもよいし、第３の実施の形態で説明したカメラ装置ＣＲ、ＣＬと併用してもよい。 The modeling unit 27 moves the piezoelectric element P to contact the replica B, detects a voltage deviation at the piezoelectric element PE, and detects a three-dimensional position of the replica B. Thereby, each three-dimensional position information of the replica B can be obtained, and the same effect as that of the first embodiment described above can be obtained. The piezoelectric element P may be used in combination with the laser diode LD and the sensor S described in the first embodiment, or may be used in combination with the camera devices CR and CL described in the third embodiment. .

最後に、上述の各実施の形態は、一例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することは意図していない。例えば、上述の各実施の形態の説明では、複製元となる造形物を３Ｄスキャン処理して生成した３Ｄモデルデータを用いて、造形物の複製物を形成することとした。しかし、３Ｄスキャン処理行わずに、単に、予め取得した３Ｄモデルデータを用いて造形物の複製物を形成してもよい。 Finally, each of the above-described embodiments has been presented as an example, and is not intended to limit the scope of the present invention. For example, in the description of each embodiment described above, a replica of a modeled object is formed using 3D model data generated by performing a 3D scan process on a modeled object as a replication source. However, instead of performing the 3D scanning process, a replica of the modeled object may be formed simply using the 3D model data acquired in advance.

この新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことも可能である。また、各実施の形態は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 The novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. Each embodiment is included in the scope and gist of the invention, and is included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

１造形装置
２３ＨＤＤ
２７造形部
３１第１の読み込み部
３２第２の読み込み部
３３制御部
３４スキャン制御部
３５位置情報処理部
３６補正部
３７造形処理部 1 Modeling device 23 HDD
27 Modeling Unit 31 First Reading Unit 32 Second Reading Unit 33 Control Unit 34 Scan Control Unit 35 Position Information Processing Unit 36 Correction Unit 37 Modeling Processing Unit

特表平０４−５０６１１０号公報Japanese Translation of National Publication No. 04-506110

Claims

造形物の３次元位置情報に基づいて、前記造形物の複製物を生成するように造形部を制御する造形処理部と、
造形中断時における前記複製物の３次元位置を示す第１の位置情報を取得する取得部と、
前記造形中断後の造形再開時において、前記複製物の３次元位置を検出するように前記造形部を制御し、検出された前記複製物の３次元位置を示す第２の位置情報を生成する生成部と、
前記第１の位置情報及び前記第２の位置情報の差異に基づいて、前記第１の位置情報で示される３次元位置が前記複製物の造形再開位置となるように、前記第１の情報を補正した補正位置情報を生成する補正部と、
前記補正位置情報で示される３次元位置から前記複製物の造形を再開するように、前記造形部を制御する再開処理部と
を有する造形装置。 Based on the three-dimensional position information of the modeled object, a modeling processing unit that controls the modeled unit to generate a replica of the modeled object,
An acquisition unit for acquiring first position information indicating a three-dimensional position of the duplicate at the time of modeling interruption;
Generation of generating second position information indicating the detected three-dimensional position of the replica, by controlling the modeling unit so as to detect the three-dimensional position of the replica at the time of resuming the modeling after the interruption of modeling. And
Based on the difference between the first position information and the second position information, the first information is set so that the three-dimensional position indicated by the first position information becomes the modeling restart position of the duplicate. A correction unit that generates corrected correction position information;
The modeling apparatus which has a restart process part which controls the said modeling part so that modeling of the said replica may be restarted from the three-dimensional position shown by the said correction | amendment position information.

前記造形部は、
前記複製物にレーザ光を照射するレーザ発光部と、
前記レーザ発光部に対して相対向して設けられ、前記複製物の外形に応じて得られるレーザ光を受光するセンサとを有し、
前記生成部は、前記センサの出力に基づいて、前記第２の位置情報を生成すること
を特徴とする請求項１に記載の造形装置。 The modeling part is
A laser emitting section for irradiating the replica with a laser beam;
A sensor that is provided opposite to the laser emission unit and that receives a laser beam obtained according to the outer shape of the replica,
The modeling apparatus according to claim 1, wherein the generation unit generates the second position information based on an output of the sensor.

前記造形部は、前記複製物を撮像する一つ又は複数のカメラ装置を有し、
前記生成部は、前記カメラ装置の撮像画像に基づいて、前記第２の位置情報を生成すること
を特徴とする請求項１に記載の造形装置。 The modeling unit has one or a plurality of camera devices for imaging the duplicate,
The modeling device according to claim 1, wherein the generation unit generates the second position information based on a captured image of the camera device.

前記造形部は、前記複製物を接触走査する圧電素子を有し、
前記生成部は、前記圧電素子が前記複製物に接触した際に電圧の偏差に基づいて、前記第２の位置情報を生成すること
を特徴とする請求項１に記載の造形装置。 The modeling unit has a piezoelectric element that contacts and scans the duplicate,
The modeling apparatus according to claim 1, wherein the generation unit generates the second position information based on a voltage deviation when the piezoelectric element contacts the replica.

造形処理部が、造形物の３次元位置情報に基づいて、前記造形物の複製物を生成するように造形部を制御する造形処理ステップと、
取得部が、造形中断時における前記複製物の３次元位置を示す第１の位置情報を取得する取得ステップと、
生成部が、前記造形中断後の造形再開時において、前記複製物の３次元位置を検出するように前記造形部を制御し、検出された前記複製物の３次元位置を示す第２の位置情報を生成する生成ステップと、
補正部が、前記第１の位置情報及び前記第２の位置情報の差異に基づいて、前記第１の位置情報で示される３次元位置が前記複製物の造形再開位置となるように、前記第１の情報を補正した補正位置情報を生成する補正ステップと、
再開処理部が、前記補正位置情報で示される３次元位置から前記複製物の造形を再開するように、前記造形部を制御する再開処理ステップと
を有する造形方法。 A modeling processing step in which the modeling processing unit controls the modeling unit to generate a duplicate of the modeled object based on the three-dimensional position information of the modeled object,
An acquisition step in which the acquisition unit acquires first position information indicating a three-dimensional position of the duplicate at the time of modeling interruption;
Second position information indicating the detected three-dimensional position of the replica, wherein the generating unit controls the modeling unit so as to detect the three-dimensional position of the replica when resuming modeling after the modeling interruption. A generation step for generating
Based on the difference between the first position information and the second position information, the correction unit causes the three-dimensional position indicated by the first position information to be the modeling restart position of the duplicate. A correction step for generating corrected position information obtained by correcting the information of 1;
A resuming process step of controlling the modeling unit so that the resuming processing unit resumes modeling of the duplicate from the three-dimensional position indicated by the correction position information.

コンピュータを、
造形物の３次元位置情報に基づいて、前記造形物の複製物を生成するように造形部を制御する造形処理部と、
造形中断時における前記複製物の３次元位置を示す第１の位置情報を取得する取得部と、
前記造形中断後の造形再開時において、前記複製物の３次元位置を検出するように前記造形部を制御し、検出された前記複製物の３次元位置を示す第２の位置情報を生成する生成部と、
前記第１の位置情報及び前記第２の位置情報の差異に基づいて、前記第１の位置情報で示される３次元位置が前記複製物の造形再開位置となるように、前記第１の情報を補正した補正位置情報を生成する補正部と、
前記補正位置情報で示される３次元位置から前記複製物の造形を再開するように、前記造形部を制御する再開処理部として機能させること
を特徴とする造形処理プログラム。 Computer
Based on the three-dimensional position information of the modeled object, a modeling processing unit that controls the modeled unit to generate a replica of the modeled object,
An acquisition unit for acquiring first position information indicating a three-dimensional position of the duplicate at the time of modeling interruption;
Generation of generating second position information indicating the detected three-dimensional position of the replica, by controlling the modeling unit so as to detect the three-dimensional position of the replica at the time of resuming the modeling after the interruption of modeling. And
Based on the difference between the first position information and the second position information, the first information is set so that the three-dimensional position indicated by the first position information becomes the modeling restart position of the duplicate. A correction unit that generates corrected correction position information;
A modeling processing program that functions as a restart processing unit that controls the modeling unit so as to restart modeling of the duplicate from the three-dimensional position indicated by the correction position information.