JP6893632B2 - 複合物体、および複合物体の製造方法 - Google Patents

複合物体、および複合物体の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、３Ｄプリントを利用して作製される物体等に関するものである。
従来の技術として、オブジェクト選択手段により選択されたオブジェクトに対応する３Ｄ（３−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ）プリンタ用のデータを出力し、３Ｄプリントを実行させる３Ｄプリント処理手段を有するものが知られていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１５−１０１０４５７３号公報（第１頁、第１図等）
３Ｄプリントを利用することで、容易に複雑な構造の物体等を作成することが可能である。しかしながら、従来の技術においては、３Ｄプリントで作製される物体の内部が、全て３Ｄプリントに用いられる樹脂等の材料で埋められることとなるため、３Ｄプリントに利用する樹脂等の量が増加してしまい、材料費が高くなるという問題があった。特に、３Ｄプリントの材料は専用の材料であり高額であるため、材料費が高額にあるという問題があった。また、印刷に必要となる時間も長くなるため、一の物体を印刷するためにかかる時間が増加してしまい、その結果として製造コストが高くなるという問題があった。
また、物体の内部を空洞とした場合、作製する物体の形状や、プリントに利用する樹脂の種類等によっては、十分な強度を保つことができなくなり、品質のよい物体を製造することができない、という問題があった。
このように、従来の技術においては、３Ｄプリンタにより、高品質かつ低コストな物体を作製することが困難である、という課題があった。
本発明は、上記のような課題を解消するためになされたものであり、３Ｄプリンタを利用して高品質かつ低コストに作製することが可能な複合物体を提供することを目的とする。
本発明の複合物体は、第一の物体と、３Ｄプリントにより作製された一以上の部品で構成されており、第一の物体に対して、少なくとも表面の一部以外の部分を覆うよう取り付けられた第一の物体とは異なる第二の物体とを備えた複合物体である。
かかる構成により、３Ｄプリンタを利用して高品質かつ低コストに作製することができる。例えば、第一の物体を用いることで、３Ｄプリントで作製される第二の物体の量を減らすことができ、３Ｄプリントの材料を削減でき、プリントに要する時間を短縮でき、製造コストを削減できる。例えば、第一の物体が配置されることで、複合物体の強度を補強することができ、複合物体の強度を保って、複合物体を品質を高めることができる。
また、本発明の複合物体は、前記複合物体において、第二の物体は、第一の物体の少なくとも底面以外の部分を覆うよう取り付けられている複合物体である。
かかる構成により、３Ｄプリンタを利用して高品質かつ低コストに作製することができる。例えば、第一の物体を用いることで、３Ｄプリントで作製される第二の物体の量を減らすことができ、３Ｄプリントの材料を削減でき、プリントに要する時間を短縮でき、製造コストを削減できる。例えば、複合物体の内部に、第一の物体が配置されることで、複合物体の強度を補強することができ、複合物体の強度を保って、複合物体を品質を高めることができる。
また、本発明の複合物体は、前記複合物体において、第一の物体は、一以上の組立式の玩具用ブロックを有する物体である複合物体である。
かかる構成により、３Ｄプリンタを利用して高品質かつ低コストに作製することができる。例えば、第一の物体を用いることで、３Ｄプリントで作製される第二の物体の量を減らすことができ、３Ｄプリントの材料を削減でき、プリントに要する時間を短縮でき、製造コストを削減できる。また、例えば、複合物体の内部に、玩具用ブロックで構成される第一の物体が配置されることで、複合物体の強度を補強することができ、複合物体の強度を保って、複合物体を品質を高めることができる。また、第一の物体を玩具用ブロックを組み立てた構成とすることで、さまざまな外観やサイズの複合物体に柔軟に適応することができる。
また、本発明の複合物体は、前記複合物体において、第二の物体は、第一の物体とは材質が異なる複合物体である。
かかる構成により、３Ｄプリンタを利用して高品質かつ低コストに作製することができる。また、例えば、第一の物体として、３Ｄプリンタで利用できない材料、例えば３Ｄプリンタで作製するよりも強度の高い材料等を利用することも可能となる。
また、本発明の複合物体は、前記複合物体において、第一の物体を構成する玩具用ブロックのそれぞれは、他のブロックと結合するための結合手段を有しており、第一の物体の表面には一以上の結合手段が位置しており、第二の物体は、第一の物体の表面に位置する一以上の結合手段に対向する位置に、一以上の結合手段と結合可能な形状を有している複合物体である。
かかる構成により、第一の物体と、第二の物体とを結合手段で結合させることができ、複合物体の作製を容易に行なうことが可能となるとともに、第一の物体と第二の物体との取り付け強度を高めることができる。
また、本発明の複合物体は、前記複合物体において、第二の物体は、一の被写体の３Ｄモデリングデータが示す表面形状を有している複合物体である。
かかる構成により、複合物体の表面形状を、容易に、実空間の被写体に応じた形状とすることができる。
また、本発明の複合物体は、前記複合物体において、第二の物体は、複数の部品で構成され、第二の物体を構成する複数の部品は、それぞれ、隣接する部品に対して嵌合する嵌合構造を有している複合物体である。
かかる構成により、第二の物体を構成する複数の部品を、容易に組み合わせることができるとともに、部品間の取り付け強度を高めることができる。
また、本発明の複合物体は、前記複合物体において、第二の物体は、第一の物体に対して嵌合する形状を有している複合物体である。
かかる構成により、第一の物体と第二の物体との組み合わせを容易に行なうことができるとともに、第一の物体と第二の物体との取り付け強度を高めることができる。
本発明によれば、３Ｄプリンタを利用して高品質かつ低コストに作製することが可能な複合物体を提供することができる。
本発明の実施の形態における複合物体の一例を示す斜視図（図１（ａ））、複合物体の取り付け前の状態を示す図（図１（ｂ）） 同複合物体の第一の物体を構成する玩具用ブロックの一例を示す情報から見た斜視図（図２（ａ））、下方から見た斜視図（図２（ｂ）、二つの玩具用ブロックを組み立てた状態の一例を示す上方から見た斜視図（図２（ｃ））、および下方から見た斜視図（図２（ｄ）） 同複合物体の製造方法について説明するフローチャート 同複合物体の製造方法を説明するための、撮影時の状態を示す模式図（図４（ａ））、および撮影された画像を示す図（図４（ｂ）） 同複合物体の製造方法を説明するための３Ｄモデリングデータの表示例を示す図（図５（ａ），図５（ｂ）） 同複合物体の製造方法を説明するための３Ｄモデリングデータの表示例を示す図（図６（ａ），図６（ｂ））
以下、複合物体等の実施形態について図面を参照して説明する。なお、実施の形態において同じ符号を付した構成要素は同様の動作を行うので、再度の説明を省略する場合がある。
（実施の形態）
図１は、本実施の形態における複合物体１の一例を示す斜視図（図１（ａ））、および第二の物体２０を構成する複数の部品を、第一の物体１０に取り付ける前の状態の一例を示す図（図１（ｂ））である。
図２は、第一の物体１０を構成するために用いられる玩具用ブロック１０１の一例を示す上方から見た斜視図（図２（ａ））、および下方から見た斜視図（図２（ｂ）、二つの玩具用ブロック１０１を組み立てた状態の一例を示す上方から見た斜視図（図２（ｃ））、および下方から見た斜視図（図２（ｄ））である。
複合物体１は、第一の物体１０と、第二の物体２０とを備える。複合物体とは、例えば、複数の物体により構成される物体である。複合物体を構成する複数の物体は、同じ材質の物体であっても異なる材質の物体であっても良い。
第一の物体１０は、例えば、一または二以上の組立式の玩具用ブロック１０１（以下、ブロック１０１と称す）を有する物体である。例えば、一または二以上の組立式の玩具用ブロック１０１で組み立てられた物体である。第一の物体１０は、複合物体１を補強するための物体と考えてもよい。第一の物体１０を構成するブロック１０１が一つの場合も、一つのブロックで組み立てられていると考えるようにしてもよい。一または二以上のブロック１０１で組立可能な形状であれば、第一の物体１０の形状は問わない。一の第一の物体１０を構成する２以上のブロック１０１は、通常、後述する結合手段１０１１を結合させることで組み立てられる。なお、一の第一の物体１０を構成する２以上のブロック１０１は、結合手段１０１１で結合させるとともに、さらに、接着剤等で接着するようにしても良い。
一または二以上のブロック１０１は、それぞれ、他の一または二以上のブロック１０１と結合するために用いられる一または二以上の結合手段１０１１を有している。また、各ブロック１０１は、例えば、結合手段１０１１に係合する一または二以上の係合手段１０１２を有しており、一のブロック１０１の少なくとも一の結合手段１０１１が、他のブロック１０１の少なくとも一の係合手段１０１２と係合することで、例えば、図２（ｃ）や、図２（ｄ）に示すように、一のブロック１０１と他のブロック１０１とが結合される。このようにブロック１０１が結合されて、第一の物体１０が組み立てられる。結合手段１０１１は、例えば、図２（ａ）に示すような、ブロック１０１に設けられた突起である。突起は、円柱形状であっても良く、四角柱形状であっても良く、その形状やサイズ等は問わない。係合手段１０１２は、例えば、図２（ｂ）に示すような、この結合手段１０１１である突起と係合する凹部や、溝や、間隙等である。ブロック１０１は、通常、その上面側に結合手段１０１１を備え、その底面側に係合手段１０１２を備えている。
一または二以上のブロック１０１の材質や色等は問わない。ブロック１０１の材質は、例えば樹脂である。また、ブロック１０１のサイズ等は問わない。
ブロック１０１の立体形状は問わない。例えば、ブロック１０１の立体形状は、直方体や、立方体である。第一の物体１０を構成する複数のブロック１０１は、同じ立体形状を有するブロックであっても良く、異なる立体形状を有するブロックであっても良い。一以上のブロック１０１は、板状の部材上に、一以上の結合手段１０１１を有するブロックであっても良い。例えば、このようなブロック１０１は、第一の物体１０の土台や、載置台として利用可能である。第一の物体１０の組立に用いられる２以上のブロック１０１は、立体形状が同じであるか否かには関わらず、通常、共通するサイズの結合手段１０１１と、共通するサイズの係合手段１０１２とを備えていることが好ましい。あるいは、互換性を有する係合手段１０１１と係合手段１０１２とを備えているようにしても良い。
なお、本実施の形態においては、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、第一の物体１０が、平面形状が長方形である三つのブロック１０１ａと、平面形状が、ブロック１０１ａを長手方向に垂直な方向に二分割した矩形形状である二つのブロック１０１ｂとで組み立てられている場合を例に挙げて説明する。
なお、組立式の玩具用ブロック１０１としては、通常利用されている組立式の玩具用ブロックが利用可能である。例えば、組立式の玩具用ブロック１０１としては、実公昭３７−１８８４７号公報に示されているブロック等が利用可能である。
なお、本実施の形態においては、第一の物体１０が、一以上の組立式の玩具用ブロック１０１で組み立てられた物体である場合を例に挙げて説明しているが、第一の物体１０は、ブロック１０１で組み立てられた物体以外の物体であっても良い。第一の物体１０は、例えば、金型を用いた成型や、射出成型等で成型された物体であっても良く、切削加工等で作製された物体であっても良い。また、第一の物体１０は、内部が空洞となるよう作製された後述する第二の物体の、その空洞の部分に充填された材料（例えば、樹脂等）で構成される物体であっても良い。第一の物体１０の材質は問わない。例えば、第一の物体１０の材質としては、樹脂や金属、木材等が利用可能である。なお、第一の物体１０は、３Ｄプリントで作製された物体を除く物体であることが好ましい。
第二の物体２０は、第一の物体１０とは異なる物体でって、第一の物体１０に対して、少なくとも表面の一部以外の部分を覆うよう取り付けられる物体である。少なくとも表面の一部以外の部分を覆うとは、例えば、第一の物体１０の少なくとも表面の一部以外の表面を覆うことである。例えば、第二の物体２０は、第一の物体１０の表面全体を覆うように取り付けられる物体であってもよい。第二の物体２０は、例えば、第一の物体１０に対して、少なくとも底面以外の部分を覆うよう取り付けられる物体であってもよい。例えば、第二の物体２０は、第一の物体１０の底面も含む表面全体を覆うように取り付けられる物体であってもよい。第一の物体１０の底面とは、例えば、第一の物体１０を構成する一以上のブロック１０１のうちの、最も下方に配置される一以上のブロック１０１の底面である。第一の物体１０の底面とは、例えば、複合物体１を平面上に載置した場合に、第一の物体１０の最下面となる面である。ここでの第一の物体１０と異なる物体とは、例えば、第一の物体１０が、少なくとも３Ｄプリントで作製された物体でないことを意味すると考えてもよい。
第二の物体２０の表面形状や、色等は問わない。第二の物体２０は、例えば、一の被写体の３Ｄモデリングデータが示す表面形状を有していてもよい。例えば、第二の物体２０は、一の被写体を異なる向きから撮影して得られた一以上の画像を用いて作成された３Ｄモデリングデータが示す表面形状を有していてもよい。３Ｄモデリングデータは、例えば、仮想三次元空間における物体の形状等を定義するデータである。３Ｄモデリングデータは、物体の表面のテクスチャや色等の情報や、物体の各部の材質や色等の情報を有していても良い。３Ｄモデリングデータは、３Ｄデータや、３Ｄモデル等とも呼ばれることがある。また、３Ｄモデリングデータの作成に用いられる一以上の画像は、二以上の画像であることが好ましい。一の被写体を異なる向きから撮影して得られた一以上の画像は、一以上の静止画像であっても良く、一の被写体を異なる向きから撮影した動画像を構成する一以上のフレーム画像であっても良い。また、ここでの撮影して得られた一以上の画像は、３Ｄスキャナ等で撮影した画像であっても良い。実空間における物体を撮影した一以上の画像から、その物体の外観を有する３Ｄモデリングデータを取得する技術は、公知技術であるため、ここでは、詳細な説明は省略する。例えば、以下の特許文献２を参考にされたい（特許文献２：特開２００１−１６６８０９号公報（第１頁、第１図等））。また、ここで用いられる３Ｄモデリングデータの形式やファイルタイプ等は問わない。なお、３Ｄモデリングデータは、ＣＴスキャン等の断層撮影等により取得された３Ｄモデリングデータであってもよい。
例えば、このようにして取得した３Ｄモデリングデータを用いて、第二の物体２０を構成する一または二以上の部品２０１のモデリングデータを作成し、このモデリングデータを用いて、後述する３Ｄプリントにより第二の物体２０を構成する部品２０１が作製される。
第二の物体２０の表面形状は、どのような表面形状であっても良い。例えば、第二の物体２０の表面形状は、人間や、ペット等の動物や、植物の外観を示す形状であっても良く、自動車や飛行機等の物品や、家屋や、城や、タワー等の建造物の外観を示す形状であっても良い。また、臓器等の外観や断面等を示す形状であってもよい。また、第二の物体２０の色等は問わない。例えば、第二の物体２０は、プリントに用いられる材料が示す色を有する物体であっても良く、二以上の色でそれぞれ着色された材料でプリントされた物体であっても良く、表面が一以上の色で塗装された物体であっても良い。
第二の物体２０の形状は、複合物体１を平面上に載置した場合に、完全に第一の物体１０が隠れるような形状であることが好ましい。例えば、第二の物体２０を、第一の物体１０の少なくとも底面以外の部分を覆うよう取り付けることが好ましい。また、第二の物体２０については、内部の第一の物体１０が見えないようにするために、不透明な材質や、不透明となるような着色、あるいは不透明な塗装を行なうことが好ましい、このようにすることで、第一の物体１０を、内部の補強材として用いることができるとともに、複合物体１を平面上に載置した状態においては、第一の物体１０が外側から見えないようにして、第一の物体１０が複合物体１の外観に与える影響を最小限に抑えることができる。
第二の物体２０は、３Ｄプリントにより作製された一または二以上の部品２０１で構成されている。例えば、第二の物体２０を構成する二以上の部品２０１を、それぞれが予め指定された場所に配置されるように組合わせることで、第一の物体１０の底面以外の部分を覆う形状を有する第二の物体２０となる。この実施の形態においては、一例として、第二の物体２０を構成する部品２０１が、第一の部品２０１ａと第二の部品２０１ｂとの２つの部品である場合を例に挙げて説明する。
３Ｄプリントにより作製された部品２０１とは、３Ｄプリンタ（図示せず）を用いて作製された（例えば、印刷された）部品２０１である。部品２０１の作製に利用される３Ｄプリントの方式等は問わない。例えば、３Ｄプリントの方式としては、例えば、光学造形方式、粉末焼結造形、粉末石膏造形、熱溶解積層法、インクジェット方式等が知られている。３Ｄプリントに用いられる第二の物体２０を構成する各部品の３Ｄモデリングデータは、予め用意された３Ｄモデリングデータであっても良く、後述するように、被写体を撮影した画像等を用いて作成された３Ｄモデリングデータであっても良い。
第二の物体２０を構成する各部品２０１は、３Ｄプリントで作製されるため、各部品２０１の材質は、３Ｄプリンタで作製可能な材質となる。３Ｄプリンタで作製可能な材質は、例えば、３Ｄプリンタが利用するいわゆるフィラメントやトナー、インク、硬化用の液体等の材質で決定される。例えば、３Ｄプリントでは、樹脂や、金属等の材質の部品をプリント可能であるため、作製される部品２０１の材質は、例えば、樹脂や、金属等である。
第二の物体２０が複数の部品２０１で構成される場合、第二の物体２０を構成する複数の部品２０１は、それぞれ、隣接する部品２０１に対して嵌合する一または二以上の嵌合構造２０１２を備えていてもよい。例えば、嵌合構造２０１２は、第二の物体２０を構成する複数の部品２０１を組み合わせた場合に隣接する二つの部品２０１の接触する部分、例えば接触面にそれぞれ設けられている。嵌合構造２０１２は、例えば、一の部品２０１に設けられた突起部（図示せず）や凸部と、この一の部品に隣接する部品２０１の、一の部品の突起部や凹部等に対向する位置に設けられた、この突起部や凸部に嵌合する凹部（図示せず）とで構成される。例えば、図１（ｂ）においては、第一の部品２０１ａに設けられた突起部２０１２ａと、第二の部品２０１ｂに設けられており突起部２０１２ａに嵌合する凹部２０１２ｂとが、嵌合構造２０１２を構成している。
第二の物体２０は、第一の物体１０に対して嵌合する形状を有していることが好ましい。例えば、第二の物体２０を構成する二以上の各部品２０１は、内側に、第一の物体１０に対して嵌合する形状を有する凹部２０２（以下、嵌合凹部と称す）を有しており、部品２０１を組合わせて、第二の物体２０を形成することにより、各部品２０１の嵌合凹部２０２も組み合わされて、この嵌合凹部２０２を組合わせた部分が第一の物体１０に対して嵌合する形状となる。また、第二の物体２０が一の部品２０１により構成される場合、嵌合凹部２０２は、例えば、第二の物体２０を構成する一の部品２０１に対して底面が開口するよう設けられ、第一の物体１０に嵌合する凹部となる。嵌合凹部２０２は、この嵌合凹部２０２に嵌め合わされる第一の物体１０が有する結合手段１０１１に対して嵌合する形状を有していることが好ましい。嵌合凹部２０２は、例えば、第一の物体１０の表面に位置する結合手段１０１１である一以上の突起に嵌合する一以上の凹部２０２１や溝（図示せず）を有していても良い。
図３は、複合物体１の製造方法を示すフローチャートである。
図４は、複合物体１の製造方法を説明するための図（図４（ａ），図４（ｂ））である。
図５は、複合物体１の製造方法を説明するための表示例（図５（ａ），図５（ｂ））である。
図６は、複合物体１の製造方法を説明するための表示例（図６（ａ），図６（ｂ））である。
図５（ａ），図５（ｂ），図６（ａ），および図６（ｂ）は、例えば、３Ｄモデリングデータを作成するソフトウェア等を実行させたコンピュータ等のモニタに表示される３Ｄモデリングデータの表示例である。
次に、複合物体１の製造方法の一例について図３のフローチャートと、図４、図５および図６の表示例とを用いて説明する。ここでは、図１に示すような複合物体１を作製する場合を例に挙げて説明する。
（ステップＳ１０１）ユーザが、一の被写体を撮影した一以上の画像を取得する。例えば、ユーザが、カメラ等の撮像装置を用いて、一の被写体を、異なる二以上の方向から撮影して、二以上の写真の画像を取得する。例えば、図４（ａ）に示すように、一の被写体４０を複数方向からカメラ４１で撮影して、図４（ｂ）に示すような複数の画像４２−４４等を取得する。
（ステップＳ１０２）ステップＳ１０１で取得した画像を用いて、画像から３Ｄモデリングデータを作成するためのソフトウェア等をコンピュータに実行させて、複合物体１の表面形状を示す３Ｄモデリングデータを取得する。このデータは、複合物体１の表面境界を定義するデータと考えてもよい。例えば、図５（ａ）に示すような３Ｄモデリングデータ５１を取得できたとする。この３Ｄモデリングデータは、例えば、一の仮想平面上に載置されているものとする。なお、３Ｄモデリングデータの出力サイズ等は、ユーザが設定できるようにしても良く、デフォルト等で設定されていてもよい。また、この出力サイズは、３Ｄモデリングデータは、ユーザの指示等に応じて適宜変更できるようにしてもよい。
（ステップＳ１０３）ステップＳ１０２で取得した３Ｄモデリングデータの内側に、一以上のブロック１０１の３Ｄモデリングデータを配置する。ブロック１０１の３Ｄモデリングデータの配置は、例えば、３Ｄモデリングデータを作成するソフトウェア等を実行させたコンピュータ等を用いてユーザ等により行なわれる。かかることは、以下のステップＳ１０４からステップＳ１０８についても同様である。例えば、ユーザが図示しない入力デバイス等に対して行なう操作に応じて、ステップＳ１０２で取得した３Ｄモデリングデータの内側に、ブロック１０１の３Ｄモデリングデータが配置される。
なお、ブロック１０１の３Ｄモデリングデータを積み上げる際には、例えば、一のブロック１０１の３Ｄモデリングデータの一以上の結合手段１０１１に相当する部分が、積み上げられるブロック１０１の３Ｄモデリングデータの係合手段１０１２に相当する部分に係合されるようにする。また、ステップＳ１０２で取得した３Ｄモデリングデータ内に配置される二以上のブロック１０１の３Ｄモデリングデータは、全てが結合手段１０１１等により連結されているようにすることが好ましい。このようにして配置された一以上のブロックの３Ｄのモデリングデータで構成されるデータは、第一の物体１０の構造を設定するモデリングデータと考えてもよく、複合物体１の内部構造体となる第一の物体１０についての構造を定義するデータと考えてもよい。
ブロック１０１の３Ｄモデリングデータを積み上げる際には、例えば、ステップＳ１０２で取得した３Ｄモデリングデータの表面境界から、いずれのブロック１０１の３Ｄモデリングデータの表面境界もはみ出すことがないようにすることが好ましい。ただし、最下部に配置される一以上のブロック１０１の３Ｄモデリングデータの底面は、ステップＳ１０２で取得した３Ｄモデリングデータの底面と一致するように配置してもよい。このようにすることで、後述するステップＳ１０９において、第一の物体１０の少なくとも底面以外を覆うよう配置される第二の物体２０を構成する複数の部品を、３Ｄプリントで取得することができる。
ここでは、例えば、図５（ｂ）に示すように、三つのブロック１０１ａにそれぞれ対応する３つの３Ｄモデリングデータ５２ａと、二つのブロック１０１ｂとにそれぞれ対応する２つの３Ｄモデリングデータ５２ｂとが、配置されたとする。この３Ｄモデリングデータ５２ａと、３Ｄモデリングデータ５２ｂとを合わせたものが、第一の物体１０の３Ｄモデリングデータである。
なお、玩具用ブロックを示す３Ｄモデリングデータを、ブロックと同様に、３Ｄモデリングデータ同士を結合手段を用いて結合させながら積み上げていく技術等は、公知技術であるため、ここでは、詳細な説明は省略するが、例えば、以下のＵＲＬ等を参考にされたい（ｈｔｔｐ：／／ｌｄｄ．ｌｅｇｏ．ｃｏｍ／ｊａ−ｊｐ／）。
（ステップＳ１０４）ステップＳ１０２で取得した３Ｄモデリングデータと、ステップＳ１０３で取得した第一の物体１０の３Ｄモデリングデータとの差分を示す３Ｄモデリングデータを取得する。例えば、ステップＳ１０２で取得した３Ｄモデリングデータから、ステップＳ１０３で取得した第一の物体１０の３Ｄモデリングデータを減算する。即ち、３Ｄモデリングデータ５２ａおよび３Ｄモデリングデータ５２ｂを減算する。このようにして取得される差分の３Ｄモデリングデータは、第二の物体２０の構造を設定する３Ｄモデリングデータ５３である。この３Ｄモデリングデータ５３は、複合物体１の外部構造体となる第二の物体２０についての構造を定義するデータと考えてもよい。差分は、例えば、ユーザに指示等に応じて取得されても良く、自動で取得されても良い。なお、３Ｄモデリングデータ５２ａおよび３Ｄモデリングデータ５２ｂが配置されていた部分は、嵌合凹部に対応する部分５５となる。
（ステップＳ１０５）ステップＳ１０４で取得した第二の物体２０についての３Ｄモデリングデータ５３を、二以上の３Ｄモデリングデータに分割する。例えば、ユーザが指示する位置において、３Ｄモデリングデータ５３を複数に分割する。例えば、図６（ａ）に示すように、差分を示す３Ｄモデリングデータ５３が、縦に二分割されたとする。図において、線５４は、分割位置を示す線である。なお、第二の物体２０を複数の部品２０１に分割する必要がない場合、この処理は省略してよい。なお、分割は、例えば、ユーザが指定する面等により行なっても良い。
（ステップＳ１０６）ステップＳ１０５で分割された３Ｄモデリングデータの、分割された部分に嵌合構造２０１２を設ける。例えば、分割された２つの部品２０１の、一方の分割された面に、予め用意された突起部２０１２ａの形状を設け、他方の分割された面には、突起部２０１２ａに対向する位置に、突起部２０１２ａに嵌合する予め用意された凹部２０１２ｂの形状を設ける。嵌合構造２０１２を設ける位置は、例えば、ユーザが図示しない入力デバイス等を用いて指定する。例えば、図６（ｂ）に示すように、分割された位置に嵌合構造２０１２が設けられる。
（ステップＳ１０７）ステップＳ１０６により、嵌合構造を設けた各部品２０１の３Ｄモデリングデータを出力する。ここでの出力は、例えば、図示しない３Ｄプリンタへの送信や、データの図示しない記録媒体等への書き込みであっても良い。
（ステップＳ１０８）３Ｄモデリングデータを作成するソフトウェア等を実行させたコンピュータ等により、ステップＳ１０３で配置したブロック１０１の３Ｄモデリングデータが示す各ブロック１０１を特定する情報と、この情報が示す各ブロック１０１が配置される位置を示す情報を出力する。ブロック１０１を特定する情報は、ブロックの型番等の識別子や、ブロックの種類を示す情報であっても良く、ブロックのサイズや形状等を示す情報であってもよい。また、ステップＳ１０６で嵌合構造を設けた各部品２０１が配置される位置を示す情報を出力する。ここで出力する情報は、複合物体１の組み立て方、あるいは組み合わせ方をユーザに示す情報、例えば組み立て方法を示す情報と考えてもよい。ここでの位置を示す情報は、ブロック１０１間や、部品２０１間、ブロック１０１と部品２０１間における相対的な位置関係を示す情報であっても良い。ブロック１０１や部品２０１が配置される位置を示す情報としては、例えば、ステップＳ１０３で配置した一以上のブロック１０１の３Ｄモデリングデータや、ステップＳ１０６で取得した各部品２０１の３Ｄモデリングデータを、ワイヤフレームでレンダリングした画像を出力しても良い。出力する画像から使用するブロックのサイズが特定可能な場合、ブロック１０１を特定する情報は出力しないようにしてもよい。また、複合物体１を構成するブロック１０１や部品２０１のそれぞれを示す３Ｄモデリングデータを、例えば、接触しているブロック１０１や部品２０１同士が予め指定された距離以上離れるように移動させ、移動させた各３Ｄモデリングデータをワイヤフレームや、テクスチャを配置してレンダリングした画像を出力するようにしてもよい。ここでの画像の表示は、画像の図示しないモニタ等への表示や、プリンタによる印刷等である。なお、各ブロック１０１が配置される位置を示す情報や、各部品２０１が配置される位置を示す情報は、例えば、ステップＳ１０３で配置したブロック１０１の３Ｄモデリングデータや、ステップＳ１０６で取得した各部品２０１の３Ｄモデリングデータを用いて、ユーザが、作成した情報である。
（ステップＳ１０９）３Ｄプリンタ（図示せず）を用いて、ステップＳ１０７で出力された各部品２０１の３Ｄモデリングデータを用いて、３Ｄプリンタ（図示せず）により各部品２０１を３Ｄプリントする。これにより、図１（ｂ）に示すような部品２０１ａと、部品２０１ｂとが得られる。
なお、ステップＳ１０３においてブロック１０１の３Ｄモデリングデータを積み上げる際には、ステップＳ１０２で取得した３Ｄモデリングデータの表面境界から、ブロック１０１の３Ｄモデリングデータの少なくとも一部の表面境界がはみ出さないようにしてもよい。そして、このようにして得られた各部位の３Ｄモデリングデータを用いて、３Ｄプリントを行なうようにしても良い。このようにすることで、第一の物体１０の少なくとも表面の一部以外を覆うよう配置される第二の物体２０を構成する複数の部品を、３Ｄプリントで取得することができる。
（ステップＳ１１０）ステップＳ１０８で取得した情報を参照して、この情報が示す一以上のブロック１０１を入手し、入手したブロック１０１を積み上げて、図１（ｂ）に示すような第一の物体１０を作製する。更に、ステップＳ１０８で取得した情報を参照して、ステップＳ１０９で得られた部品２０１を、第一の物体１０に取り付けていく。部品２０１を第一の物体１０に取り付ける際には、第一の物体１０の一以上の結合手段１０１１に対向する位置に設けられた部品２０１の嵌合凹部２０２内の凹部２０２１が、対向する一以上の結合手段１０１１と嵌合させるようにする。なお、第二の物体２０が複数の部品２０１で構成される場合、全ての部品２０１を嵌合構造２０１２が嵌合するよう組み合わせて、第二の物体２０を形成した後、第一の物体１０に第二の物体を取り付けてもよく、この場合も、第一の物体１０に部品２０１を取り付けることと考えてよい。ブロック１０１を積み上げる際には、ブロック１０１間を接着剤等を用いて接着してもよい。また、第二の物体２０を構成する部品２０１間や、この部品２０１と、第一の物体１０との間も、接着剤等を用いて接着するようにしても良い。これにより、図１（ａ）に示すような複合物体１が作製される。
なお、ステップＳ１０７で出力する３Ｄモデリングデータを出力するユーザと、ステップＳ１０９で３Ｄプリント等を行なうユーザは、異なるユーザであっても良い。
以上、本実施の形態によれば、３Ｄプリントを利用して高品質かつ低コストに作製することが可能な複合物体を提供することができる。
例えば、本実施の形態によれば、同じ外観およびサイズの物体を作製する場合であっても、物体の内部の一部に第一の物体を配置することで、３Ｄプリントする部分を減らすことができ、３Ｄプリントに用いられる材料を削減できるとともに、プリントに要する時間を短縮でき、製造コストを削減できる。
また、例えば、作製する物体の内部に第一の物体を配置することで、第一の物体が物体を内部から補強することとなり、作製される物体の強度を保つことができ、高品質な物体を作製することができる。例えば、作製する物体の内部に一または二以上のブロックを積み上げたものを配置することで、ブロックが物体を内部から補強することとなり、作製される物体の強度を保つことができる。
また、作製する物体の内部に配置するものとして、一または二以上のブロックを有する物体、具体的には、一または二以上のブロックを積み上げたものを用いるようにしたことで、内部に配置するものの形状を、積み上げるブロックの種類や数、積み上げ方を変えることで容易に変更することができ、内部に配置する第一の物体の形状を、作製する物体の形状やサイズに合わせて柔軟に設定することができる。また、玩具用のブロックとしては、同一の結合手段で結合可能なさまざま形状やサイズのものが、広く流通しているため、入手が容易であるため、さまざま形状やサイズの第一の物体を容易に作成することができる。また、第一の物体をブロックを組み立てた物体とすることにより、補強等に用いられる第一の物体を、専用の装置等を用いることなく、ユーザが手を使って容易に作製することができる。
本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。
以上のように、本発明にかかる複合物体等は、３Ｄモデリングデータ等を用いて作製される物体等として適しており、特に、３Ｄプリントを利用して作製される物体等として有用である。
１ 複合物体
１０ 第一の物体
２０ 第二の物体
４０ 被写体
４１ カメラ
４２ 画像
５４ 線
１０１、１０１ａ、１０１ｂ 玩具用ブロック
２０１ 部品
２０１ａ 第一の部品
２０１ｂ 第二の部品
２０１２ｂ、２０２１ 凹部
２０２ 嵌合凹部
１０１１ 結合手段
１０１２ 係合手段
２０１２ 嵌合構造
２０１２ａ 突起部

Claims (5)

  1. 一以上の組立式の玩具用ブロックにより構成される第一の物体と、
    ３Ｄプリントにより作製された一以上の部品で構成されており、前記第一の物体の底面以外の部分を覆うよう取り付けられた前記第一の物体とは異なる第二の物体とを備え、
    前記第二の物体の底面には、前記第一の物体に嵌合する嵌合凹部を有しており、
    当該嵌合凹部の内部に前記第一の物体が嵌合するよう、前記第一の物体に前記第二の物体を構成する１以上の部品を取り付けて形成される複合物体であって、
    前記第一の物体を構成する玩具用ブロックのそれぞれは、他のブロックと結合するための結合手段を有しており、
    前記第一の物体の表面には一以上の結合手段が位置しており、
    前記第二の物体は、前記第一の物体の表面に位置する一以上の結合手段に対向する位置に、当該一以上の結合手段と結合可能な形状を有している複合物体。
  2. 前記第二の物体は、前記第一の物体とは材質が異なる請求項１記載の複合物体。
  3. 前記第二の物体は、一の被写体の３Ｄモデリングデータが示す表面形状を有している請求項１または請求項２記載の複合物体。
  4. 前記第二の物体は、複数の部品で構成され、当該第二の物体を構成する複数の部品は、それぞれ、隣接する部品に対して嵌合する嵌合構造を有している請求項１から請求項３いずれか一項記載の複合物体。
  5. 一以上の組立式の玩具用ブロックにより構成される第一の物体の底面以外を覆うよう配置される当該第一の物体とは異なる第二の物体を構成する１以上の部品を、それぞれ３Ｄプリントする工程と、
    前記３Ｄプリントする工程により作製された一以上の部品を、前記第一の物体に取り付ける工程と、を備え、
    前記第二の物体の底面には、前記第一の物体に嵌合する嵌合凹部を有しており、
    前記１以上の部品を取り付ける工程は、前記嵌合凹部の内部に前記第一の物体が嵌合するよう、前記第一の物体に前記第二の物体を構成する１以上の部品を取り付けて行われる複合物体の製造方法であって、
    前記第一の物体を構成する玩具用ブロックのそれぞれは、他のブロックと結合するための結合手段を有しており、
    前記第一の物体の表面には一以上の結合手段が位置しており、
    前記第二の物体は、前記第一の物体の表面に位置する一以上の結合手段に対向する位置に、当該一以上の結合手段と結合可能な形状を有している複合物体の製造方法。
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