JP2018001725A - ３次元データ生成装置、３次元造形装置、造形物の製造方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】最終的に出力をする第２の造形物の測定結果と第２の造形物の形状を規定する３次元データとの誤差に基づいて、第２の造形物を造形する際の補正量を算出する場合と比較して、短時間で３次元データを修正することができる３次元データ生成装置、３次元造形装置、造形物の製造方法及びプログラムを提供する。【解決手段】データ生成装置１００は、出力したテスト用造形物８００の形状を測定した測定結果を受け付ける測定結果受付部１１０と、測定結果受付部１１０が受け付けた測定結果の３次元データが規定する形状からの誤差に基づいて補正用データを算出する補正用データ算出部１１４と、補正用データ算出部１１４が算出した補正用データを用いて、出力用造形物９００の形状を規定する３次元データを補正する３次元データ補正部１２０とを有する。【選択図】図４

Description

本発明は、３次元データ生成装置、３次元造形装置、造形物の製造方法及びプログラムに関する。

特許文献１には、レーザ照射で形成される３次元構造物の寸法と当該３次元構造物のスキャンパスの設計値との差を最小化するためのデータを作成する技法であり、当該技法は、上記３次元構造物の製造プロセスをモデル化し、当該製造プロセスで使用される材料の収縮の定式化を行うこと、及び上記定式化した収縮モデルを用いて、上記材料の収縮後の３次元構造物の寸法と上記設計値との差を最小化する最適化計算を行ない、当該差を最小化するスキャン長さｘを算出することを含み、上記定式化を行うことは、上記レーザのスキャンパスのスキャン長さｘｉに応じて上記材料が収縮する場合に収縮関数を定式化することを含む技術が記載されている。

特許文献２には、その層の一部を選択的に硬化させた造形層を基礎平面上に積層することによって、前記硬化された部分を造形物として形成する積層造形装置で用いられるデータであって、前記造形物の形状を表す造形データを作成する造形データ作成システムであって、所望の構造物の形状を表す構造物データを入力する構造物データ入力部と、前記構造物を前記基礎平面上に配置し、前記配置された前記構造物を前記基礎平面に垂直に投影した投影面と、前記構造物との間の空間の外形を表す外形データを、前記構造物データを用いて生成する外形生成部と、前記空間の略全体を満たすように形成され、前記構造物を支持する支持部材の形状を表す支持部材データを生成する支持部材生成部と、前記支持部材と、前記構造物とで構成される造形物の、前記基礎平面に略平行な複数の平面それぞれにおける断面形状を表す断面データを、前記支持部材データおよび前記外形データに基づいて生成する断面生成部とを備える造形データ作成システムが記載されている。

特開２０１５−５８６７８号公報 特開２００７−６２０５０号公報

造形物の形状を規定する３次元データを用いて造形した造形物の形状に、３次元データが規定する形状からの誤差が生じることがある。このような誤差を低減するために、造形された造形物の形状を測定し、測定された誤差を低減するように３次元データを修正し、修正した３次元データに基づいて再び造形物を造形しようとすると、３次元データの修正に複雑な計算式を用いた計算が必要になることがあり、３次元データの修正に時間を要することがある。

本発明は、最終的に出力をする第２の造形物の測定結果と第２の造形物の形状を規定する３次元データとの誤差に基づいて、第２の造形物を造形する際の補正量を算出する場合と比較して、短時間で３次元データを修正することができる３次元データ生成装置、３次元造形装置、造形物の製造方法及びプログラムを提供することを目的とする。

請求項１に係る本発明は、第１の造形物の形状を規定する第１の３次元データを用いて出力装置が出力した第１の造形物の形状を測定した測定結果を受け付ける測定結果受付部と、前記測定結果受付部が受け付けた測定結果の第１の３次元データが規定する形状からの誤差に基づいて補正用データを算出する補正用データ算出部と、前記補正用データ算出部が算出した補正用データを用いて、第２の造形物の形状を規定する第２の３次元データを補正するデータ補正部と、を有する３次元データ生成装置である。

請求項２に係る本発明は、前記測定結果受付部は、第１の造形物の形状に応じて、第１の造形物における縦方向の長さ、横方向の長さ及び高さの少なくとも１つを測定結果として受け付ける請求項１記載の３次元データ生成装置である。

請求項３に係る本発明は、前記測定結果受付部は、縦方向の長さ、横方向の長さ、高さ及び傾斜面の角度の少なくとも１つが互いに異なる複数の第１の造形物をそれぞれに測定した複数の測定結果を受け付ける請求項１又は２記載の３次元データ生成装置である。

請求項４に係る本発明は、前記補正用データ算出部が算出した補正用データを記憶する補正用データ記憶部をさらに有し、前記データ補正部は、前記補正用データ記憶部に記憶されている補正用データを用いて、第２の３次元データを補正する請求項１から３のいずれかに記載の３次元データ生成装置である。

請求項５に係る本発明は、前記測定結果受付部は、予め定められた所定の条件を満たす場合に測定結果を受け付ける請求項１乃至４いずれか記載の３次元データ造形装置である。

請求項６に係る本発明は、第１の造形物の形状を規定する第１の３次元データを用いて出力装置が出力した第１の造形物の形状を測定した測定結果を受け付ける測定結果受付部と、前記測定結果受付部が受け付けた測定結果の第１の３次元データが規定する形状からの誤差に基づいて補正用データを算出する補正用データ算出部と、前記補正用データ算出部が算出した補正用データを用いて、第２の造形物の形状を規定する第２の３次元データを補正するデータ補正部と、第１の造形物を出力し、前記第データ補正部で補正されたデータを用いて第２の造形物を出力する出力部と、を有する３次元データ生成装置である。

請求項７に係る本発明は、第１の造形物の形状を規定する第１の３次元データを用いて出力装置が出力した第１の造形物の形状を測定した測定結果を受け付ける測定結果受付工程と、前記測定結果受付工程で受け付けた測定結果の第１の３次元データが規定する形状からの誤差に基づいて補正用データを算出する補正用データ算出工程と、前記補正用データ算出工程で算出した補正用データを用いて、第２の造形物の形状を規定する第２の３次元データを補正するデータ補正工程と、を有する造形物の造形方法である。

請求項８に係る本発明は、第１の造形物の形状を規定する第１の３次元データを用いて出力装置が出力した第１の造形物の形状を測定した測定結果を受け付ける測定結果受付工程と、前記測定結果受付工程で受け付けた測定結果の第１の３次元データが規定する形状からの誤差に基づいて補正用データを算出する補正用データ算出工程と、前記補正用データ算出工程で算出した補正用データを用いて、第２の造形物の形状を規定する第２の３次元データを補正するデータ補正工程と、第１の造形物を出力し、前記第データ補正工程で補正されたデータを用いて第２の造形物を出力する出力工程と、を有する造形物の造形方法である。

請求項９に係る本発明は、第１の造形物の形状を規定する第１の３次元データを用いて出力装置が出力した第１の造形物の形状を測定した測定結果を受け付ける測定結果受付ステップと、前記測定結果受付ステップで受け付けた測定結果の第１の３次元データが規定する形状からの誤差に基づいて補正用データを算出する補正用データ算出ステップと、前記補正用データ算出ステップで算出した補正用データを用いて、第２の造形物の形状を規定する第２の３次元データを補正するデータ補正ステップと、をコンピュータに実行させるプログラムである。

請求項１０に係る本発明は、第１の造形物の形状を規定する第１の３次元データを用いて出力装置が出力した第１の造形物の形状を測定した測定結果を受け付ける測定結果受付ステップと、前記測定結果受付ステップで受け付けた測定結果の第１の３次元データが規定する形状からの誤差に基づいて補正用データを算出する補正用データ算出ステップと、前記補正用データ算出ステップで算出した補正用データを用いて、第２の造形物の形状を規定する第２の３次元データを補正するデータ補正ステップと、第１の造形物を出力し、前記第データ補正ステップで補正されたデータを用いて第２の造形物を出力する出力ステップと、をコンピュータに実行させるプログラムである。

請求項１に係る本発明によれば、最終的に出力をする第２の造形物の測定結果と第２の造形物の形状を規定する３次元データとの誤差に基づいて、第２の造形物を造形する際の補正量を算出する場合と比較して、短時間で３次元データを修正することができる３次元データ生成装置を提供することができる。

請求項２に係る本発明によれば、測定結果受付部が、第１の造形物における縦方向の長さ、横方向の長さ及び高さの全てを常に受け入れる技術と比較して、第１の造形物の測定を簡単にすることができる。

請求項３に係る本発明によれば、複数の第１の造形物の測定値を受け付けることで、受け付けた第１の造形物とは、縦方向の長さ、横方向の長さ、高さ及び傾斜面の角度が異なる第１の造形物を用いて算出した補正用データを予想することでき、予想された補正用データを用いて第２の造形物の形状を規定する３次元データを補正することができる。

請求項４に係る本発明によれば、補正用データ記憶部に記憶されているデータを用いることで、第２の３次元データを補正する際に、常に第１の造形物の形状を測定する必要をなくすことができ、常に補正用データを算出する必要がなくなる。

請求項５に係る本発明によれば、常に測定結果を受け付ける技術と比較して、造形に要する時間を短縮することができる。

請求項６に係る本発明によれば、最終的に出力をする第２の造形物の測定結果と第２の造形物の形状を規定する３次元データとの誤差に基づいて、第２の造形物を造形する際の補正量を算出する場合と比較して、短時間で３次元データを修正することができる３次元造形装置を提供することができる。

請求項７に係る本発明によれば、
最終的に出力をする第２の造形物の測定結果と第２の造形物の形状を規定する３次元データとの誤差に基づいて、第２の造形物を造形する際の補正量を算出する場合と比較して、短時間で３次元データを修正することができる造形物の製造方法を提供することができる。

請求項８に係る本発明によれば、最終的に出力をする第２の造形物の測定結果と第２の造形物の形状を規定する３次元データとの誤差に基づいて、第２の造形物を造形する際の補正量を算出する場合と比較して、短時間で３次元データを修正することができる造形物の製造方法を提供することができる。

請求項９に係る本発明によれば、最終的に出力をする第２の造形物の測定結果と第２の造形物の形状を規定する３次元データとの誤差に基づいて、第２の造形物を造形する際の補正量を算出する場合と比較して、短時間で３次元データを修正することができるプログラムを提供することができる。

請求項１０に係る本発明によれば、最終的に出力をする第２の造形物の測定結果と第２の造形物の形状を規定する３次元データとの誤差に基づいて、第２の造形物を造形する際の補正量を算出する場合と比較して、短時間で３次元データを修正することができるプログラムを提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る３次元造形システムを示す図である。 図１に示す３次元造形システムが有する３次元造形装置を示す図である。 図２に示す３次元造形装置の制御部を示すブロック図である。 図１に示す３次元造形システムが有するデータ生成装置の機能的構成を示すブロック図である。 テスト用造形物に生じる誤差の第１の例を示し、図５（Ａ）はテスト用造形物の３次元データが規定する形状を示す図であり、図５（Ｂ）は３次元データが規定する形状からの誤差なしで出力されたテスト用造形物を示す図であり、図５（Ｃ）は３次元データが規定する形状からの誤差が生じたテスト用造形物を示す図である。 図６（Ａ）は図５に示したテスト用造形物の誤差の第１の例を示す図であり、図６（Ｂ）はテスト用造形物の誤差の第２の例を示す図であり、図６（Ｃ）はテスト用造形物の誤差の第３の例を示す図である。 図７（Ｄ）はテスト用造形物の誤差の第４の例を示す図であり、図７（Ｅ）はテスト用造形物の誤差の第５の例を示す図であり、図７（Ｆ）はテスト用造形物の誤差の第６の例を示す図であり、図７（Ｇ）はテスト用造形物の誤差の第７の例を示す図であり、図７（Ｈ）はテスト用造形物の誤差の第９の例を示す図である。 複数のテスト用造形物の第１の例を示す図である。 複数のテスト用造形物の第２の例を示す図である。 複数のテスト用造形物の第３の例を示す図である。 補正量算出部による補正量の算出を説明する図である。 出力用造形物を出力するまでの過程を説明するフローチャートである。 第２の実施形態に係る造形装置の機能的構成を示すブロック図である。

次に、本発明を実施するための形態を、図面を参照して説明する。図１には、本発明の第１の実施形態に係る３次元造形システム１０が示されている。３次元造形システム１０は、データ生成装置１００と、３次元造形装置５００と、３次元走査装置６００とを有し、これらがネットワーク７００に接続されている。

３次元造形システム１０は、テスト用造形物８００（例えば、図５を参照）を造形し、さらには、出力用造形物９００（図２を参照）を造形する。ここで、テスト用造形物８００は第１の造形物にあたり、出力用造形物９００は第２の造形物にあたる。また、テスト用造形物８００は、出力用造形物９００を造形するに先立ち、出力用造形物９００の３次元データを補正する補正用データを算出するために出力される造形物であり、出力用造形物９００は、操作者が出力を所望する最終的な造形物である。また、テスト用造形物８００は、第１の３次元データにあたるテスト用造形物８００の３次元データを用いて造形され、出力用造形物９００は、第２の３次元データにあたる出力用造形物９００の３次元データを用いて造形される。

データ生成装置１００としては、例えばパーソナルコンピュータを用いることができる。データ生成装置１００は、表示装置１５０と、操作装置１９０とを有する。表示装置１５０としては、例えば液晶表示パネルを用いることができ、操作装置１９０としては、例えばキーボードやマウスを用いることができる。表示装置１５０と操作装置１９０との機能を併せ持つものとして、タッチパネルを用いてもよい。データ生成装置１００の詳細は、後述する。

３次元走査装置６００は、所謂３Ｄスキャナであり、テスト用造形物８００の形状を測定する形状測定装置として用いられている。テスト用造形物８００の形状を測定する形状測定装置としては、３次元走査装置６００に替えて、例えば、ＣＴスキャン装置（コンピュータ断層撮影装置）等を用いることができる。また、３次元走査装置６００等の形状測定装置を用いずに、例えば、ノギスやスケールを用いて操作者がテスト用造形物８００の形状を測定するようにしてもよい。

図２には、３次元造形装置５００が示されている。３次元造形装置５００は、出力用造形物９００を出力し、テスト用造形物８００を出力する。以下の説明においては、３次元造形装置５００が出力用造形物９００を出力する場合を例として説明をするものの、３次元造形装置５００は、出力用造形物９００と同様にテスト用造形物８００を出力する。３次元造形装置５００は、所謂インクジェット法、より詳細には所謂インクジェット紫外線硬化型積層造形法を採用している。以下の説明においては、３次元造形装置５００として、インクジェット紫外線硬化型積層造形法を採用した場合を例として示すものの、３次元造形装置５００は、他の方式を採用したものであってもよい。すなわち、３次元造形装置５００は、例えば、ＦＤＭ（Fused Deposition Modeling）とも称される熱溶解積層法、ＳＬＳ（Selective Laser Sintering）とも称される粉末焼結法、粉末固着法、石膏積層法、ＳＴＬ（Stereo Lithography）とも称される光造形法、ＬＯＭ（Laminated Object Manufacturing）とも称されるシート材積層法等の方式を採用した３次元造形装置であってもよい。

図２に示すように、３次元造形装置５００は造形ステージ５１０を有する。３次元造形装置５００では、造形ステージ５１０の上側の面に造形材料が積層されるようにして出力用造形物９００が出力される。また、造形ステージ５１０の上側の面には、必要に応じてサポート剤が積層されることによりサポート材積層部９９０が出力される。サポート材積層部９９０は、例えば、出力用造形物９００の重力方向における下側に造形材料が積層されていない部分がある場合に、出力用造形物９００を重力方向における下側から支えるために形成される。サポート材積層部９９０は、出力用造形物９００の造形後に、例えば水洗いする等の方法で出力用造形物９００から除去される。

造形ステージ５１０にはＺ軸方向移動機構５２０が連結されている。造形ステージ５１０は、Ｚ軸方向移動機構５２０を駆動させることでＺ軸方向（上下方向）に移動することができるようになっている。

３次元造形装置５００は、ヘッド部５３０をさらに有し、ヘッド部５３０はヘッド部本体５３２を有する。ヘッド部本体５３２には、Ｘ軸方向移動機構５３４が連結されている。ヘッド部５３０は、Ｘ軸方向移動機構５２０を駆動させることでＸ軸方向（図2における左右方向）に移動することができるようになっている。また、ヘッド部本体５３２には、Ｙ軸方向移動機構５３６が連結されている。ヘッド部５３０は、Ｙ軸方向移動機構５３６を駆動させることでＹ軸方向（図2における紙面と交わる方向）に移動することができるようになっている。

ヘッド部５３０は、造形材料射出ノズル５４０をさらに有する。造形材料射出ノズル５４０は、造形材料貯蔵部５４２に貯蔵されている造形材料を造形ステージ５１０に向けて射出する。造形材料としては、光硬化性樹脂を用いることができる。

ヘッド部５３０は、サポート材射出ノズル５５０をさらに有する。サポート材射出ノズル５５０は、サポート材貯蔵部５５２に貯蔵されているサポート材を造形ステージに向けて射出する。

ヘッド部５３０は、平滑化装置５６０をさらに有する。平滑化装置５６０は、造形ステージ５１０へと射出された造形材料とサポート材とを平滑化する。平滑化装置５６０は、過剰な造形材料と過剰なポート材とを掻き取るように回転する回転部材５６２を有する。

ヘッド部５３０は、光照射装置５７０をさらに有する。光照射装置５７０は、光を照射することで造形ステージ５１０に射出された造形材料を硬化させ、サポート材を硬化させる。

図３は、３次元造形装置５００が有する制御部５８０を示すブロック図である。図３に示すように、制御部５８０は制御回路５８２を有し、制御回路５８２に、ネットワーク７００（図１を参照）と通信インターフェイス５８４とを介し、データ生成装置１００（図１を参照）で生成されたテスト用造形物８００の断面形状データや、出力用造形物９００の断面形状データが入力される。

また、３次元造形装置５００において、制御回路５８２からの出力によりＸ軸方向移動機構５３４と、Ｙ軸方向移動機構５３６と、Ｚ軸方向移動機構５２０と、造形材料射出ノズル５４０と、サポート材射出ノズル５５０と、平滑化装置５６０と、光照射装置５７０とが制御される。

以上のように構成された３次元造形装置５００で出力用造形物９００を造形するには、制御回路５８２は、Ｘ軸方向移動機構５３４にヘッド部５３０を図６における右側へと移動させつつ、造形材料射出ノズル５４０に造形ステージ５１０へと造形材料を射出させ、サポート材射出ノズル５５０に造形ステージ５１０へとサポート材を射出される。そして、制御回路５８２は、Ｘ軸方向移動機構５３４にヘッド部５３０を図６における左側へと移動させつつ、平滑化装置５６０に造形材料とサポート材とを平滑化させ、さらには光照射装置５７０に第１の造形材とサポート材とを硬化させる。以上のようにして、制御回路５８２は、主走査方向（Ｘ軸方向）における一定幅の造形をさせる。

そして、主走査方向における一定幅の造形を終了させると、制御回路５８２は、Ｙ軸方向移動機構５３６に、ヘッド部５３０を副操作方向に（Ｙ軸方向）に移動させ、さらには主走査方向における一定幅方向の造形をさせる。

以上の動作を繰り返させることにより、一層分の出力用造形物９００の造形を完了させると、制御回路５８２は、Ｚ軸方向移動機構５２０に、造形ステージ５１０を、下方向（Ｚ軸方向）に出力用造形物９００等の一層の厚さ分だけ下降させる。そして、制御回路５８２は、出力用造形物９００の既に造形がなされた部分に積層させるようにして、次の層の造形をさせる。以上の動作を繰り返すことにより、３次元造形装置５００は、硬化させた造形材料を積層させるようにして出力用造形物９００や、テスト用造形物８００を造形する。

図４は、データ生成装置１００の機能的構成を示すブロック図である。図４に示すように、データ生成装置１００は測定結果受付部１１０を有する。測定結果受付部１１０は、テスト用造形物８００の形状を規定するテスト用造形物８００の３次元データを用いて３次元造形装置５００が出力したテスト用造形物８００の形状を測定した結果を受け付ける。ここで、テスト用造形物８００の形状の測定は、例えば先述の３次元走査装置６００によりなされる。また、テスト用造形物８００の造形には、後述する３次元データ記憶部１１２に記憶されているテスト用造形物８００の３次元データを用いる。

また、データ生成装置１００は、３次元データ記憶部１１２を有する。３次元データ記憶部１１２は、例えば複数のテスト用造形物８００の３次元データを記憶している。より具体的には、３次元データ記憶部１１２は、縦方向の長さ、横方向の長さ、厚さ、斜面角度、形成されている凸部の高さ、形成されている凹部の深さ等の少なくとも１つが互いに異なる複数のテスト用造形物８００の３次元データを記憶している。３次元データ記憶部１１２に記憶されている３次元データについては、後にさらに説明をする。

また、データ生成装置１００は、補正用データ算出部１１４を有する。補正用データ算出部１１４は、測定結果受付部１１０が受け付けたテスト用造形物８００の形状の測定結果の３次元データ記憶部１１２に記憶されているテスト用造形物８００の３次元データが規定する形状からの誤差に基づいて算出されるデータである補正用データを算出する。この補正用データは、出力されたテスト用造形物８００の３次元データからの誤差を低減させるデータである。

例えば、テスト用造形物８００が３次元データの規定する形状よりも大きく出力された場合に、補正用データ算出部１１４は、次に出力されるテスト用造形物８００が小さくなるような補正用データを算出する。また、例えば、テスト用造形物８００が３次元データの規定する形状よりも厚く造形された場合に、補正用データ算出部１１４は、次に造形されるテスト用造形物８００の厚さが薄くなるような補正用データを算出する。

また、データ生成装置１００は、補正用データ記憶部１１６を有する。補正用データ記憶部１１６は、補正用データ算出部１１４で算出された補正用データを記憶する。この際、補正用データは、横方向の長さ、縦方向の長さ、厚さ、斜面角度、形成されている凸部の高さ、形成されている凹部の深さ等の少なくとも１つに関連付けて補正用データ記憶部１１６に記憶されることが望ましい。また、補正用データは、テスト用造形物８００が造形された際の環境に関する情報である３次元造形装置５００内の温度と湿度との少なくとも１つと関連付けて補正用データ記憶部１１６記憶されることが望ましい。

また、データ生成装置１００は、３次元データ受付部１１８を有する。３次元データ受付部１１８は、出力用造形物９００形状を規定する３次元データを受け付ける。この実施形態では、３次元データ受付部１１８が、３次元データとしてＳＴＬ（Standard Triangulated Language）データを受け付ける構成を例として説明をするものの、３次元データ受付部１１８で３次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）のデータ、３次元ＣＧ（computer graphics）のデータ、３Ｄスキャナによるデータ等を受け付けて、受け付けたデータを、データ生成装置１００側でＳＴＬデータに変換するようにしてもよい。

ここで、ＳＴＬデータとは、３次元形状を表現するデータを保存するファイルフォーマットの一つであるＳＴＬフォーマットのデータであり、３次元データを、多数の三角形の頂点の座標と、これらの多数の三角形の面の法線ベクトルとで示すデータである。

データ生成装置１００は、３次元データ補正部１２０をさらに有する。３次元データ補正部１２０は、補正用データ算出部１１４が算出し、補正用データ記憶部１１６に記憶されている補正用データを用いて、３次元データ受付部１１８が受け付けた出力用造形物９００の形状を規定する３次元データを補正する。この際、３次元データ補正部１２０は、３次元データ受付部１１８が受け付けた出力用造形物９００の形状等に応じて、補正用データ記憶部１１６に記憶されている形状等が類似した単数又は複数の補正用データを選択し、選択した補正用データを用いて出力用造形物９００の３次元データを補正する。

データ生成装置１００は、断面形状データ生成部１２２をさらに有する。断面形状データ生成部１２２は、３次元データ補正部１２０で補正された出力用造形物９００の形状を規定する３次元データから断面形状データ（積層データ）を生成する。また、断面形状データ生成部１２２は、３次元データ記憶部１１２に記憶されているテスト用造形物８００の形状を規定する３次元データから断面形状データを生成する。

データ生成装置１００は、出力指示部１２４をさらに有する。出力指示部１２４は、断面形状データ生成部１２２で生成された出力用造形物９００の断面形状データに基づく出力用造形物９００の造形を３次元造形装置５００に指示する。また、出力指示部１２４は、断面形状データ生成部１２２で生成されたテスト用造形物８００の断面形状データに基づくテスト用造形物８００の造形を３次元造形装置５００に指示する。

図５には、テスト用造形物８００に生じる誤差の第１の例が示されている。先述のように出力されるテスト用造形物８００の形状には、３次元データ記憶部１１２に記憶されている３次元データが規定する形状からの誤差が生じことがある。例えば、この誤差の第１の例では、図５（Ａ）に示す３次元データが記憶するテスト用造形物８００の形状８１０からの誤差なしで、図５（Ｂ）に示すようにテスト用造形物８００が造形されることもあれば、図５（Ｃ）に示すように、３次元データが記憶するテスト用造形物８００の形状８１０からの誤差が生じたテスト用造形物８００が造形されることもある。

図５に示す誤差の第１の例においては、テスト用造形物８００に反りが生じている。

図６（Ａ）は、図５に示したテスト用造形物８００の誤差の第１の例を示す図である。また、図６（Ｂ）は、テスト用造形物８００の誤差の第２の例を示す図である。また、図６（Ｃ）は、テスト用造形物８００の誤差の第３の例を示す図である。これらの図に示すように、第１の例と比較すると、第２の例のテスト用造形物８００は横方向の長さが長く、第１の例と比較すると、第３の例のテスト用造形物８００は厚さが厚い。

そして、テスト用造形物８００の第１の例、テスト用造形物８００の第２の例、テスト用造形物８００の第３の例のいずれにも誤差として反りが生じているものの、誤差である反りが生じる程度は、第１の例、第２の例、第３の例で互いに異なっている。このように、テスト用造形物８００の生じる誤差は、テスト用造形物８００の長さ、厚さ等の形状によって生じ方が異なる。

図７（Ｄ）には、テスト用造形物８００に生じる誤差の第４の例が示されている。この例では、テスト用造形物８００は直方体であり、テスト用造形物８００は、３次元データが規定する形状８１０よりも長く、膨張して出力されている。

図７（Ｅ）には、テスト用造形物８００に生じる誤差の第５の例が示されている。この例では、テスト用造形物８００は円柱形状であり、テスト用造形物８００は３次元データが規定する形状８１０よりも大きく、膨張して出力されている。

図７（Ｆ）には、テスト用造形物８００に生じる誤差の第６の例が示されている。この例では、テスト用造形物８００は円錐形状であり、テスト用造形物８００は３次元データが規定する形状８１０よりも大きく、膨張して出力されている。

図７（Ｇ）には、テスト用造形物８００に生じる誤差の第７の例が示されている。この例では、テスト用造形物８００は円錐形状であり、テスト用造形物８００は３次元データが規定する形状８１０よりも小さく、縮小して出力されている。

図７（Ｈ）には、テスト用造形物８００に生じる誤差の第８の例が示されている。この例では、テスト用造形物８００は設置面に対して傾斜した傾斜面８０２を有する立体であり、テスト用造形物８００は、３次元データが規定する形状８１０よりも設置面に対する傾斜面８０２の傾きが小さくなっている、

以上で例を示したように、テスト用造形物８００に生じる誤差は、テスト用造形物の形状により生じ方が異なり、テスト用造形物８００に生じる誤差は、テスト用造形物８００横方向の長さ、厚さのみなず、縦方向の長さ、凹部が形成されている場合の凹部の深さ、凸部が形成されている場合の凸部の高さ、設置面に対する傾斜面の傾き等に応じて異なる生じ方をする。このため、テスト用造形物８００を測定し、テスト用造形物８００の３次元データが規定する形状からのデータを誤差に基づいて補正用データを算出するには、互いに異なる形状である複数のテスト用造形物８００を用いることが望ましい。

図８には、補正用データを算出するために用いるテスト用造形物８００の第１の例が示されている。この例においては、横方向の長さが異なる３個のテスト用造形物８００が補正用データを算出するために用いられる。このように、横方向の長さが互いに異なる複数のテスト用造形物８００を用いて複数の補正用データを算出することで、複数の補正用データの中から適当な補正用データを選択することができるようになり、横方向の長さの違いによる誤差の生じ方の変化を把握しつつ、出力用造形物９００の３次元データの補正をすることができるようになる。

図９には、補正用データを算出するために用いるテスト用造形物８００の第２の例が示されている。この例においては、厚さが異なる３個のテスト用造形物８００が、補正用データを算出するために用いられる。このように、厚さが互いに異なる複数のテスト用造形物８００を用いて複数の補正用データを算出することで、複数の補正用データの中から適当な補正用データを選択することができるようになり、厚さの違いによる誤差の生じ方の変化を把握しつつ、出力用造形物９００の３次元データの補正をすることができる。

図１０には、補正用データを算出するために用いるテスト用造形物８００の第３の例が示されている。この例においては、設置面に対する傾斜面８０２の角度が互いに異なる３個のテスト用造形物８００が、出力用造形物９００の３次元データの補正に用いられる。このように、設置面に対する傾斜面８０２の角度が互いに異なる複数のテスト用造形物８００を用いて補正用データを算出することで、複数の補正用データの中から適当な補正用データを選択することができるようになり、設置面に対する傾斜面８０２の角度の違いによる誤差の生じ方の変化を把握しつつ、出力用造形物９００の３次元データの補正をすることができる。

図１１には、補正用データ算出部１１４による補正用データの算出が説明されている。補正用データ算出部１１４は、テスト用造形物８００の３次元データが規定する形状８１０からの誤差ｄを低減させるように３次元データを修正するデータを補正用データとして算出する。

図１２は、３次元造形システム１０における出力用造形物９００を出力するまでの過程を説明するフローチャートである。図１２に示すように、最初のステップＳ１２で、データ生成装置１００は、補正用データ記憶部１１６に記憶されている補正用データの変更条件が成立するか否かの判別をする。ここで、補正用データを変更するか否かの判別は、例えば、３次元造形装置５００が停止した状態から３次元造形装置５００の電源がオンとされて新たに造形を開始するタイミングであるか否により判別され、例えば、新たに造形を開始するタイミングにおいては、補正用データ変更の条件が成立したとの判別をする。

また、補正用データを変更するか否かの判別は、例えば、判別時に補正用データ記憶部１１６に記憶されている補正用データを算出した時点から３次元造形装置５００の設置されている場所の温度、湿度等の環境条件が変化したか否かにより判断され、例えば、環境条件が変化した場合は、補正用データ変更の条件が成立したとの判別をする。

また、補正用データを変更するか否かの判別は、例えば、判別時に補正用データ記憶部１１６に記憶されている補正用データを算出した時点から３次元造形装置５００の設置場所が変わったか否か（３次元造形装置５００が移設されたか否か）により判別され、例えば、３次元造形装置５００の設置場所が変わった場合は、補正用データ変更の条件が成立したとの判別をする。

また、補正用データを変更するか否かの判別は、例えば、判別時に補正用データ記憶部１１６に記憶されている補正用データを算出した時点から３次元造形装置５００の部品が交換されたか否かにより判別され、例えば、３次元造形装置５００の部品が交換された場合は、補正用データ変更の条件が成立したとの判別をする。

また、補正用データを変更するか否かの判別は、例えば、判別時に補正用データ記憶部１１６に記憶されている補正用データを算出した時点から造形に用いる材料が交換されたか否かにより判別され、例えば、造形に用いる材料が交換された場合は、補正用データ変更の条件が成立したとの判別をする。

また、補正用データを変更するか否かの判別は、例えば、判別時に補正用データ記憶部１１６に記憶されている補正用データを算出した時点から３次元造形装置５００のメンテナンスが行われたか否かにより判別され、例えば、３次元造形装置５００のメンテナンスが行われた場合は、補正用データ変更の条件が成立したとの判別をする。

上述のステップＳ１２で補正用データ変更の条件が成立したとの判別をした場合は、ステップＳ１４に進み、補正用データ変更の条件が成立しないとの判別をした場合は、ステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１４においては、テスト用造形物８００の出力がなされる。すなわち、３次元データ記憶部１１２に記憶されているテスト用造形物８００の３次元データから断面形状データ生成部１２２がテスト用造形物８００の断面形状データを生成し、この断面形状データに基づく出力を出力指示部１２４が３次元造形装置５００に指示し、３次元造形装置５００がテスト用造形物８００の出力をする。

次のステップであるステップＳ１６では、測定結果受付部１１０が、ステップＳ１４で出力されたテスト用造形物８００の測定結果を受け付ける。すなわち、例えば、３次元走査装置６００がステップＳ１４で出力されたテスト用造形物８００の形状を測定し、測定されたテスト用造形物８００の形状データが測定結果受付部１１０に送信される。

次のステップであるステップＳ１８では、ステップＳ１６で測定結果受付部１１０が受け付けたテスト用造形物８００の測定結果を用いて、補正用データ算出部１１４が補正用データを算出する。

次のステップであるステップＳ２０では、補正用データ記憶部１１６に記憶されている補正用データをステップＳ１８で算出された補正用データに変更するように、ステップＳ１８で算出された補正用データを補正用データ記憶部１１６に記憶させる。

以上で説明をしたステップＳ１４、ステップＳ１６、ステップＳ１８、ステップＳ２０は、補正用データの変更を要するテスト用造形物８００の数だけ繰り返される。

ステップＳ１０２では、３次元データ補正部１２０が、補正用データ記憶部１１６に記憶されている補正用データを用いて、３次元データ受付部１１８が受け付けた出力用造形物９００の３次元データを修正する。

次のステップＳ１０４では、ステップＳ１０２で補正された３次元データを用いて、出力用造形物９００が出力される。すなわち、ステップＳ１０２で補正された３次元データから断面形状データ生成部１２２が出力用造形物９００の３次元データを生成し、生成された３次元データを用いて出力用造形物９００の出力を出力指示部１２４が３次元造形装置５００に指示し、指示に応じて３次元造形装置５００が出力用造形物９００を造形する。

次のステップであるステップＳ２０２で電源かオフとされたことが確認されると、一連の制御、動作が終了され、ステップＳ２０２で電源がオフとされない場合、ステップＳ１２に戻り、以上で説明をした制御、動作が繰り返される。

次に本発明の第２の実施形態に係る３次元造形システム１０について説明する。先述の第１の実施形態においては、３次元造形装置５００は、データ生成装置１００と共に３次元造形システム１０を構成し、データ生成装置１００で生成されたデータに基づいてテスト用造形物８００や出力用造形物９００を出力していた。これに対して、この第２の実施形態においては、３次元造形装置５００が３次元データの生成をし、さらにはテスト用造形物８００や出力用造形物９００の出力をする。

図１２は、第２の実施形態に係る３次元造形システム１０が有する３次元造形装置５００の機能的構成を示すブロック図である。図１２に示されているように、測定結果受付部１１０、３次元データ記憶部１１２、補正用データ算出部１１４、補正用データ記憶部１１６、３次元データ受付部１１８、３次元データ補正部１２０、断面形状データ生成部１２２、出力指示部１２４との第１の実施形態においては、データ生成装置１００が有していた構成を、この第２の実施形態では３次元造形装置５００が有している。

また、この第２の実施形態においては、３次元造形装置５００は、出力部５９０を有している。出力部５９０は、出力指示部１２４からの指示を受けて、テスト用造形物８００や出力用造形物９００を出力する。出力部５９０は、例えば、造形ステージ５１０、ヘッド部５３０等の第１の実施形態に係る３次元造形装置５００有する全ての構成を有している。

以上で説明をしたように、本発明の実施形態に係る３次元造形システム１０においては、最終的に出力をする出力用造形物９００とは別のテスト用造形物８００の測定結果とテスト用造形物８００の形状を規定する第１の３次元データとの誤差に基づいて補正用データを算出し、算出された補正用データを用いて出力用造形物９００の３次元データが補正される。このため、出力用造形物９００を出力し、出力した出力用造形物９００の形状を測定し、出力用造形物９００の形状を測定した測定結果に基づいて出力用造形物９００の３次元データを補正する技術と比較して、短時間で出力用造形物の３次元データを修正することができる

以上で説明をしたように、本発明は、３次元データ生成装置、３次元造形装置、造形物の製造方法及びプログラムに適用することができる。

１０・・・３次元造形システム
１００・・・データ生成装置
１１０・・・測定結果受付部
１１２・・・３次元データ記憶部
１１４・・・補正用データ算出部
１１６・・・補正用データ記憶部
１２０・・・３次元データ補正部
５００・・・３次元造形装置
５８０・・・制御部
５９０・・・出力部
８００・・・テスト用造形物
９００・・・出力用造形物

Claims (10)

1. 第１の造形物の形状を規定する第１の３次元データを用いて出力装置が出力した第１の造形物の形状を測定した測定結果を受け付ける測定結果受付部と、
   前記測定結果受付部が受け付けた測定結果の第１の３次元データが規定する形状からの誤差に基づいて補正用データを算出する補正用データ算出部と、
   前記補正用データ算出部が算出した補正用データを用いて、第２の造形物の形状を規定する第２の３次元データを補正するデータ補正部と、
   を有する３次元データ生成装置。
2. 前記測定結果受付部は、第１の造形物の形状に応じて、第１の造形物における縦方向の長さ、横方向の長さ及び高さの少なくとも１つを測定結果として受け付ける請求項１記載の３次元データ生成装置。
3. 前記測定結果受付部は、縦方向の長さ、横方向の長さ、高さ及び傾斜面の角度の少なくとも１つが互いに異なる複数の第１の造形物をそれぞれに測定した複数の測定結果を受け付ける請求項１又は２記載の３次元データ生成装置。
4. 前記補正用データ算出部が算出した補正用データを記憶する補正用データ記憶部をさらに有し、
   前記データ補正部は、前記補正用データ記憶部に記憶されている補正用データを用いて、第２の３次元データを補正する請求項１から３のいずれかに記載の３次元データ生成装置。
5. 前記測定結果受付部は、予め定められた所定の条件を満たす場合に測定結果を受け付ける請求項１乃至４いずれか記載の３次元データ造形装置。
6. 第１の造形物の形状を規定する第１の３次元データを用いて出力装置が出力した第１の造形物の形状を測定した測定結果を受け付ける測定結果受付部と、
   前記測定結果受付部が受け付けた測定結果の第１の３次元データが規定する形状からの誤差に基づいて補正用データを算出する補正用データ算出部と、
   前記補正用データ算出部が算出した補正用データを用いて、第２の造形物の形状を規定する第２の３次元データを補正するデータ補正部と、
   第１の造形物を出力し、前記第データ補正部で補正されたデータを用いて第２の造形物を出力する出力部と、
   を有する３次元データ生成装置。
7. 第１の造形物の形状を規定する第１の３次元データを用いて出力装置が出力した第１の造形物の形状を測定した測定結果を受け付ける測定結果受付工程と、
   前記測定結果受付工程で受け付けた測定結果の第１の３次元データが規定する形状からの誤差に基づいて補正用データを算出する補正用データ算出工程と、
   前記補正用データ算出工程で算出した補正用データを用いて、第２の造形物の形状を規定する第２の３次元データを補正するデータ補正工程と、
   を有する造形物の造形方法。
8. 第１の造形物の形状を規定する第１の３次元データを用いて出力装置が出力した第１の造形物の形状を測定した測定結果を受け付ける測定結果受付工程と、
   前記測定結果受付工程で受け付けた測定結果の第１の３次元データが規定する形状からの誤差に基づいて補正用データを算出する補正用データ算出工程と、
   前記補正用データ算出工程で算出した補正用データを用いて、第２の造形物の形状を規定する第２の３次元データを補正するデータ補正工程と、
   第１の造形物を出力し、前記第データ補正工程で補正されたデータを用いて第２の造形物を出力する出力工程と、
   を有する造形物の造形方法。
9. 第１の造形物の形状を規定する第１の３次元データを用いて出力装置が出力した第１の造形物の形状を測定した測定結果を受け付ける測定結果受付ステップと、
   前記測定結果受付ステップで受け付けた測定結果の第１の３次元データが規定する形状からの誤差に基づいて補正用データを算出する補正用データ算出ステップと、
   前記補正用データ算出ステップで算出した補正用データを用いて、第２の造形物の形状を規定する第２の３次元データを補正するデータ補正ステップと、
   をコンピュータに実行させるプログラム。
10. 第１の造形物の形状を規定する第１の３次元データを用いて出力装置が出力した第１の造形物の形状を測定した測定結果を受け付ける測定結果受付ステップと、
    前記測定結果受付ステップで受け付けた測定結果の第１の３次元データが規定する形状からの誤差に基づいて補正用データを算出する補正用データ算出ステップと、
    前記補正用データ算出ステップで算出した補正用データを用いて、第２の造形物の形状を規定する第２の３次元データを補正するデータ補正ステップと、
    第１の造形物を出力し、前記第データ補正ステップで補正されたデータを用いて第２の造形物を出力する出力ステップと、
    をコンピュータに実行させるプログラム。

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