JP7164295B2 - 3dプリンティングのための現実の物体の向き付け - Google Patents
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Description
・前記1つまたは複数の向きを決定することは、向きの有限離散集合の各向きについて、張り出しボリュームを算出することと、前記算出した張り出しボリュームが最適となるような、前記3Dモデル化オブジェクトの1つまたは複数の向きを特定することとを含む。
・前記向きの離散集合は、すべての向きの領域の一定密度サンプリングに対応する。
・前記1つまたは複数の向きを決定することは、さらに、前記算出した張り出しボリュームが最適であるような前記特定した向きのうちの1つまたは複数について、前記3Dモデル化オブジェクトのスナッピングに対応する、前記3Dモデル化オブジェクトの1つまたは複数の他の向きを決定することと、前記1つまたは複数の他の向きのそれぞれについて、張り出しボリュームを算出することと、前記算出した張り出しボリュームが最適となるような、前記3Dモデル化オブジェクトの1つまたは複数の他の向きを特定することとをさらに含む。
・前記離散集合の各向きについて張り出しボリュームを算出することは、前記3Dモデル化オブジェクトを当該向きまたは反対の向きに位置決めすることと、張り出し区間を決定することと、前記張り出し区間の長さを合計することとを含む。
・前記向きの離散集合は、向きおよびそれと反対の向きを含む少なくとも1つの対を含み、前記3Dモデル化オブジェクトの位置決めは、当該対について一度だけ実行する。
・前記対における両方の向きについて少なくとも1つの同じ張り出し区間を決定し、前記同じ張り出し区間は当該対について一度だけ決定する。
・前記張り出し区間を決定することは、鉛直線と前記3Dモデル化オブジェクトの交点を決定することと、張り出しに対応する鉛直線の区間を決定することとを含む。
・前記3Dモデル化オブジェクトは多角形メッシュを含む。
・前記鉛直線は前記3Dモデル化オブジェクトを覆う。かつ/あるいは、
・前記鉛直線と前記3Dモデル化オブジェクトの交点を決定することは、水平面上に前記3Dモデル化オブジェクトを投影することと、前記水平面上に投影した前記3Dモデル化オブジェクトの境界ボックスを決定することと、前記境界ボックス内に点からなるグリッドを定義することと、前記点からなるグリッドに基づき、前記鉛直線を定義することとを含む。
本方法は、3Dモデル化オブジェクトのスナッピングに対応する、3Dモデル化オブジェクトの1つまたは複数の他の向きを決定すること(S52)を含む。各スナッピングは、S40で出力された向きで3Dモデル化オブジェクトを配置し、(多角形メッシュの)隣接面が水平になるように、3Dモデル化オブジェクトを、その最も低い頂点(そのような一意の頂点がある場合。これは一般的なケースである。)の周りに回転させることからなる。新たに得られた向きは、最適な張り出しボリュームを提供する方法で出力される、新たな候補となる。このオプションがS40の結果を改善させることが実際に確認されている。すなわち、このオプションは、1つまたは複数の他の向きのそれぞれについて張り出しボリュームを算出すること(S54)と、次いで、算出した張り出しボリュームが最適となるような、3Dモデル化オブジェクトの1つまたは複数の他の向きを特定すること(S56)とを含む。オプションS52~S56は、S40によって出力された向きのそれぞれ、および最も低い頂点に隣接する面のそれぞれについて実行してもよい。
実施例の方法は、以下の長所を特徴とする。支持ボリュームを最小にすることにより、対象形状に用いられる材料の量が削減され、よって製造時間が短縮される。また、支持体の削除だけのための後処理時間も短縮される。要するに、支持ボリュームを最小にすることにより、全体的な製造コストを削減することになる。
入力される立体は、CADシステムの立体モデリング対話機能を用いて設計することができる。なお、Sとその境界面は∂Sで表され、これは三角形からなる面であってもよい。点Q∈∂Sにおける外側法線ベクトルはN(Q)で表される。立体Sは、CADシステムの立体モデリング機能を使用して設計できるものできれば、その形状に制約はない。
張り出しの閾値は、
方向Vとオフセット距離d≧0が与えられるとき、接触面Pは、点AとベクトルVによって、
形式的には、H(S,V,α)で示される、角度αに応じた方向Vにおける立体Sの張り出しボリュームは、
Xi(Z)=Z-λi(Z)Vであり、またλi(Z)の順序づけにより、
よって、
また、
力まかせアルゴリズムは、目的関数
また、さらに、半直線の開始点Z∈Pの領域は、方形グリッド
Claims (15)
- 現実の物体の3Dプリンティングの向き付けを行う、コンピュータにより実施される方法であって、
前記現実の物体を表す3Dモデル化オブジェクトを提供するステップ(S10)と、
張り出しボリュームが最適となるような、前記3Dモデル化オブジェクトの1つまたは複数の向きを決定するステップ(S40、S56)と
を含み、
前記張り出しボリュームが、当該張り出しボリュームにペナルティを課す最適化プログラムの結果と少なくとも実質的に対応する値を有する
ことを特徴とする方法。 - 前記1つまたは複数の向きを決定するステップは、
有限な、向きの離散集合の各向きについて、張り出しボリュームを算出するステップと、
前記算出した張り出しボリュームが最適となるような、前記3Dモデル化オブジェクトの1つまたは複数の向きを特定するステップ(S40)と
を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記向きの離散集合は、すべての向きの領域の一定密度サンプリングに対応する
ことを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 前記1つまたは複数の向きを決定するステップは、さらに、前記算出した張り出しボリュームが最適であるような前記特定した向きのうちの1つまたは複数について、
前記3Dモデル化オブジェクトのスナッピングに対応する、前記3Dモデル化オブジェクトの1つまたは複数の他の向きを決定するステップ(S52)と、
前記1つまたは複数の他の向きのそれぞれについて、張り出しボリュームを算出するステップ(S54)と、
前記算出した張り出しボリュームが最適となるような、前記3Dモデル化オブジェクトの1つまたは複数の他の向きを特定するステップ(S56)と
を含むことを特徴とする請求項2または3に記載の方法。 - 前記向きの離散集合の各向きについて張り出しボリュームを算出するステップは、
前記3Dモデル化オブジェクトを、所定のフレーム内において当該向きまたは反対の向きに位置決めするステップ(S21)と、
張り出し区間を決定するステップと、
前記張り出し区間の長さを合計するステップ(S34)と
を含むことを特徴とする請求項2、3または4に記載の方法。 - 前記向きの離散集合は、向きおよびそれと反対の向きを含む少なくとも1つの対を含み、
前記所定のフレームは、前記対をなす2つの向きに対応する2つの水平フレームを含み、
前記3Dモデル化オブジェクトの位置決めは、当該対について一度だけ実行される
ことを特徴とする請求項5に記載の方法。 - 前記対における両方の向きについて少なくとも1つの同じ張り出し区間を決定し、前記同じ張り出し区間は当該対について一度だけ決定する
ことを特徴とする請求項6に記載の方法。 - 前記張り出し区間を決定するステップは、
定義された鉛直線と前記3Dモデル化オブジェクトの交点を決定するステップ(S26)と、
張り出しに対応する鉛直線の区間を決定すること(S32)と
を含むことを特徴とする請求項5、6、または7に記載の方法。 - 前記3Dモデル化オブジェクトは多角形メッシュを含む
ことを特徴とする請求項8に記載の方法。 - 前記鉛直線は前記3Dモデル化オブジェクトを覆う
ことを特徴とする請求項8または9に記載の方法。 - 前記鉛直線と前記3Dモデル化オブジェクトの交点を決定するステップは、
水平面上に前記3Dモデル化オブジェクトを投影すること(S22)と、
前記水平面上に投影した前記3Dモデル化オブジェクトの境界ボックスを決定するステップ(S23)と、
前記境界ボックス内に点からなるグリッドを定義するステップ(S24)と、
前記点からなるグリッドに基づき、前記鉛直線を定義するステップ(S25)と
を含むことを特徴とする請求項10に記載の方法。 - 現実の物体の3Dプリンティングのためにコンピュータが行う処理であって、
請求項1~11のいずれかに記載の方法によって前記現実の物体の3Dプリンティングの向き付けを行うステップと、
前記現実の物体の3Dプリンティングを、前記決定した1つまたは複数の向きのうち1つの向きで行うステップと
を含むことを特徴とする処理。 - 請求項1~11のいずれかに記載の方法、および/または、請求項12に記載の処理をコンピュータに実行させるための命令を含むコンピュータプログラム。
- 請求項13に記載のコンピュータプログラムを記録したデータ記憶媒体。
- 請求項13に記載のコンピュータプログラムを記録したメモリに接続されたプロセッサを備えるシステム。
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