WO2024053281A1 - 制御情報生成装置、制御情報生成方法及びプログラム - Google Patents

制御情報生成装置、制御情報生成方法及びプログラム Download PDF

Info

Publication number
WO2024053281A1
WO2024053281A1 PCT/JP2023/027876 JP2023027876W WO2024053281A1 WO 2024053281 A1 WO2024053281 A1 WO 2024053281A1 JP 2023027876 W JP2023027876 W JP 2023027876W WO 2024053281 A1 WO2024053281 A1 WO 2024053281A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
feature points
control information
modeling
path
layered
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/027876
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
諭史 近口
Original Assignee
株式会社神戸製鋼所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社神戸製鋼所 filed Critical 株式会社神戸製鋼所
Publication of WO2024053281A1 publication Critical patent/WO2024053281A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/02—Seam welding; Backing means; Inserts
    • B23K9/032—Seam welding; Backing means; Inserts for three-dimensional seams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/04—Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/12—Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B23K9/127—Means for tracking lines during arc welding or cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes

Definitions

  • the present invention relates to a control information generation device, a control information generation method, and a program.
  • Patent Document 1 discloses a technique in which a three-dimensional model is disassembled to find a modeling path for forming a weld bead, and additive manufacturing is performed based on the information.
  • a shape model based on three-dimensional CAD data is sliced, and a modeling path (hereinafter also referred to as a "trajectory" or “path”) is used to form a weld bead for each sliced layer. Plan and form a bead layer while moving the torch along the planned path. A desired object is formed by laminating such bead layers.
  • the path to form a weld bead such as raster, polygonal, lattice, and concentric circles, but the more complex the shape of the object, the more difficult it is to generate the path itself.
  • the path PS for modeling the shaped object W is in the longitudinal direction. If the flow path is set along a certain flow path, efficient modeling becomes possible. However, generating such a path PS over the entire object W requires complicated calculations, which is often difficult in practice.
  • the present invention provides a control information generation device and a control information generation device for controlling an additive manufacturing apparatus so as to suppress the increase in the number of layers and the number of passes regardless of the shape of the object and to perform efficient additive manufacturing.
  • the purpose is to provide methods and programs.
  • the present invention consists of the following configuration.
  • a layered shape is created using a weld bead formed by adding molten processing material to the surface to be processed, and the layered shapes are stacked to form a three-dimensional
  • a control information generation device for generating control information for controlling the layered manufacturing device in a layered manufacturing device for manufacturing a shaped object comprising: a shape acquisition unit that acquires information about the three-dimensional shape of the object; a point group generation unit that generates a plurality of feature points along a specific direction within the layer in each layered body obtained by dividing the three-dimensional shape into a plurality of layers; The plurality of feature points generated in the same layered body are connected to the plurality of feature points generated in another layered body adjacent to the layered body, and a line connecting the connected feature points is a printing route setting section that sets the printing route; an output unit that outputs the control information including information on the set modeling route;
  • a control information generation device comprising: (2) While moving the processing position
  • a layered shape is created using a weld bead formed by adding molten processing material to the surface to be processed, and the layered shapes are stacked to form a three-dimensional
  • the program comprising: to the computer, a step of acquiring information on the three-dimensional shape of the object; a step of generating a plurality of feature points along a specific direction within the layer in each layered body obtained by dividing the three-dimensional shape into a plurality of layers; The plurality of feature points generated in the same layered body are connected to the plurality of feature points generated in another layered body adjacent to the layered body, and a line connecting the connected feature points is Procedures for setting the printing route, a step of outputting the control information including information on the set modeling route; A program to run.
  • the present invention it is possible to control the additive manufacturing apparatus so as to suppress increases in the number of layers and the number of passes regardless of the shape of the object, and to perform efficient additive manufacturing.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an additive manufacturing apparatus.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the control information generation device.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the control information generation procedure.
  • FIG. 4A is an explanatory diagram showing how a three-dimensional shape of a model is divided to generate a bead model.
  • FIG. 4B is an explanatory diagram showing how the three-dimensional shape of the object is divided to generate a bead model.
  • FIG. 5A is an explanatory diagram showing a step-by-step procedure for dividing an elongated target shape into layers to generate a plurality of feature points, and connecting each feature point in the dividing direction of each layer.
  • FIG. 5A is an explanatory diagram showing a step-by-step procedure for dividing an elongated target shape into layers to generate a plurality of feature points, and connecting each feature point in the dividing direction of each layer.
  • FIG. 5B is an explanatory diagram showing a step-by-step procedure for dividing an elongated target shape into layers, generating a plurality of feature points, and connecting each feature point in the dividing direction of each layer.
  • FIG. 5C is an explanatory diagram showing a step-by-step procedure for dividing an elongated target shape into layers to generate a plurality of feature points, and connecting each feature point in the dividing direction of each layer.
  • FIG. 5D is an explanatory diagram showing a step-by-step procedure for dividing an elongated target shape into layers, generating a plurality of feature points, and connecting each feature point in the dividing direction of each layer.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram in which the bottom regions of the six unit models shown in FIG.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing how a new path is generated by reconnecting the point group of feature points shown in FIG. 6 from the direction along the layer to the division direction of each layer.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing the generated new path in correspondence with FIG. 5C.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing a determination method for determining whether a generated path is appropriate.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram schematically showing the generated curved path in a plan view.
  • FIG. 11A is a graph showing a curve based on a sine function in the xy plane.
  • FIG. 11B is a graph showing the curvature distribution of the sine curve of FIG. 11A.
  • FIG. 12A is a graph showing the result of summing sin functions with different periods and amplitudes.
  • FIG. 12B is a graph showing the curvature distribution of the curve shown in FIG. 12A.
  • FIG. 13A is an explanatory diagram showing an ideal shaping path of a conventional shaped object having a semi-cylindrical flow path.
  • FIG. 13B is an explanatory diagram showing an actual shaping path of a conventional shaped object having a semi-cylindrical flow path.
  • the additive manufacturing apparatus shown here uses a heat source device to melt filler metal (welding wire) held by a manipulator based on a predetermined manufacturing plan, forming a weld bead, and then shaping the formed weld bead into a desired shape.
  • a modeled object is formed by stacking a plurality of weld beads.
  • the control information generation device determines a welding bead modeling path (path) when a molded object is formed using such a layered manufacturing device, and outputs a control signal for driving the layered manufacturing device.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an additive manufacturing apparatus.
  • Laminated manufacturing apparatus 100 includes a modeling control section 11 and a modeling section 13.
  • the control information generation device 200 may be connected to the modeling control unit 11 and constitute a part of the additive manufacturing device 100, or may be provided separately from the additive manufacturing device 100 and used for communication such as a network or a storage medium. It may be connected to the modeling control section 11 via.
  • the modeling section 13 includes a manipulator 17, a filler material supply section 19, a manipulator control section 21, and a heat source control section 23.
  • the manipulator control section 21 controls the manipulator 17 and the heat source control section 23.
  • a controller (not shown) is connected to the manipulator control section 21, and an operator can instruct any operation from the manipulator control section 21 via the controller.
  • the manipulator 17 is, for example, a multi-jointed robot, and a torch 25 provided on the tip shaft is supported so that the filler material M can be continuously supplied.
  • the torch 25 holds the filler metal M in a state protruding from its tip.
  • the position and orientation of the torch 25 can be arbitrarily set three-dimensionally within the degree of freedom of the robot arm that constitutes the manipulator 17.
  • the manipulator 17 preferably has six or more degrees of freedom, and is preferably capable of arbitrarily changing the axial direction of the heat source at its tip.
  • the manipulator 17 may take various forms, such as an articulated robot with four or more axes shown in FIG. 1, a robot with angle adjustment mechanisms on two or more orthogonal axes, and the like.
  • the torch 25 has a shield nozzle (not shown), and shield gas is supplied from the shield nozzle.
  • the shielding gas blocks the atmosphere and prevents oxidation and nitridation of the molten metal during welding, thereby suppressing welding defects.
  • the arc welding method used in this configuration may be either a consumable electrode type such as coated arc welding or carbon dioxide arc welding, or a non-consumable electrode type such as TIG (Tungsten Inert Gas) welding or plasma arc welding. The selection will be made accordingly.
  • gas metal arc welding will be explained as an example.
  • a contact tip is arranged inside the shield nozzle, and the filler metal M to which a current is supplied is held in the contact tip.
  • the torch 25 holds the filler metal M and generates an arc from the tip of the filler metal M in a shielding gas atmosphere.
  • the filler material supply section 19 supplies the filler material M toward the torch 25.
  • the filler material supply section 19 includes a reel 19a around which the filler material M is wound, and a feeding mechanism 19b that feeds out the filler material M from the reel 19a.
  • the filler material M is fed to the torch 25 by the feeding mechanism 19b while being fed in the forward or reverse direction as required.
  • the feeding mechanism 19b is not limited to a push type that is placed on the side of the filler material supply section 19 and pushes out the filler material M, but may be a pull type or push-pull type that is placed on a robot arm or the like.
  • the heat source control unit 23 is a welding power source that supplies the power required for welding by the manipulator 17.
  • the heat source control unit 23 adjusts the welding current and welding voltage supplied when forming a bead in which the filler metal M is melted and solidified. Further, the filler metal supply speed of the filler metal supply unit 19 is adjusted in conjunction with welding conditions such as welding current and welding voltage set by the heat source control unit 23.
  • the heat source for melting the filler metal M is not limited to the above-mentioned arc.
  • heat sources using other methods may be used, such as a heating method using a combination of an arc and a laser, a heating method using plasma, a heating method using an electron beam or a laser.
  • the amount of heating can be controlled more precisely, the state of the formed beads can be maintained more appropriately, and this can contribute to further improving the quality of the laminated structure.
  • the material of the filler metal M is not particularly limited.
  • the filler material used may be mild steel, high-strength steel, aluminum, aluminum alloy, nickel, or nickel-based alloy, depending on the characteristics of the shaped object W.
  • the types of M may be different.
  • the modeling control section 11 centrally controls each section described above.
  • the layered manufacturing apparatus 100 configured as described above operates according to a modeling program created based on a modeling plan for the object W.
  • the modeling program is composed of a large number of instruction codes, and is created based on an appropriate algorithm depending on various conditions such as the shape, material, and amount of heat input of the object.
  • a linear weld bead B which is a molten solidified body of the filler metal M, is formed on the base 27.
  • Ru That is, the manipulator control section 21 drives the manipulator 17 and the heat source control section 23 based on a predetermined program provided from the modeling control section 11 .
  • the manipulator 17 moves the torch 25 to form the weld bead B while melting the filler metal M with an arc according to a command from the manipulator control unit 21 .
  • a shaped article W having a desired shape can be obtained.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the control information generation device 200.
  • the control information generation device 200 includes a shape acquisition section 31 , a point cloud generation section 33 , a modeling route setting section 35 , and an output section 37 . Further, the control information generation device 200 may further include a first determination section 39 and a second determination section 41. Details of each part will be described later, but the general functions are as follows.
  • the shape acquisition unit 31 acquires information about a three-dimensional shape to be modeled.
  • the point cloud generation unit 33 divides the acquired three-dimensional shape into a plurality of layers, and generates a plurality of feature points in each of the layered bodies obtained by the division along a specific direction within the layer.
  • the modeling path setting unit 35 connects a plurality of feature points generated on the same layered body to a plurality of feature points generated on another layered body adjacent to the layered body. Then, a line connecting the connected feature points is set as a modeling route. That is, a plurality of feature points within a layer are connected so as to connect the layered bodies, and the connecting line is set as a modeling path.
  • the output unit 37 outputs control information including information on the set modeling route.
  • the first determination unit 39 and the second determination unit 41 determine whether or not the set modeling paths are connected under different conditions. In this way, since the connecting lines are connected along the surface of the shaped object, even if the shaped object has a curved surface, a shaping path that matches the curved surface can be obtained.
  • control information output from the control information generation device 200 is output to the printing control unit 11 shown in FIG. Generate a modeling program.
  • the modeling control section 11 drives and controls the modeling section 13 based on this modeling plan, thereby making it possible to manufacture a shaped object using a more appropriate and efficient procedure.
  • the control information generation device 200 described above is configured by hardware using an information processing device such as a PC (Personal Computer), for example.
  • Each function of the control information generation device 200 is realized by a control unit (not shown) reading a program having a specific function stored in a storage device (not shown) and executing the program.
  • Examples of the control unit include a processor such as a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processor Unit), or a dedicated circuit.
  • Storage devices include RAM (Random Access Memory) which is a volatile storage area, ROM (Read Only Memory) which is a non-volatile storage area, HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), etc. storage can be exemplified.
  • control information generation device 200 may be configured with another computer that is connected to the modeling control unit 11 from a remote location via a network or the like, as described above.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the control information generation procedure.
  • the shape acquisition unit 31 acquires information on the three-dimensional shape of the object to be modeled, for example, from shape data such as CAD data (S1).
  • the shape acquisition unit 31 outputs the acquired three-dimensional shape information to the point cloud generation unit 33.
  • the point cloud generation unit 33 slices the input three-dimensional shape into layers and generates a point cloud in each layer (S2).
  • FIGS. 4A and 4B are explanatory diagrams showing how a three-dimensional shape of a model is divided to generate a bead model.
  • the shape of the obtained object is set as the target shape So of the object to be manufactured, and this target shape So is formed into a plurality of layers L1, L2, L3 according to the bead height H of a predetermined weld bead. , L4.
  • the number of divided layers, the direction of division, and the bead height can be set arbitrarily.
  • the specific method of dividing the target shape So is not particularly limited, and any known means can be employed.
  • the target shape So is divided into a plurality of layers in the vertical direction, but as shown in FIG. 13B, the target shape So may also be divided along the longitudinal direction.
  • Each of the divided layers L1, L2, L3, and L4 is divided into a plurality of rectangular bead models BM0 so as to correspond to the cross-sectional shape of the weld bead, as shown in FIG. 4B. Thereby, each layer L1, L2, L3, L4 is divided into a plurality of rectangular bead models BM0.
  • conditions may be specified, such as making the bead cross-sectional area in a cross section orthogonal to the bead longitudinal direction constant for each rectangular bead model BM0.
  • the plurality of divided rectangular bead models BM0 are applied to a simple geometric figure such as a trapezoid, a polygon, or a semicircle, and the target position of the welding bead is determined from the geometric figure and the torch is moved. Find the trajectory. This determines the path for additively manufacturing the modeled object using weld beads.
  • the basic path setting procedure described above can be suitably applied to a shaped object W extending vertically on the base 27, as shown in FIG.
  • the target shape So is an elongated shape that extends in the horizontal direction as shown in FIG. 13A
  • the area of each layer becomes large, and the process of dividing each layer into bead models becomes complicated.
  • the target shape So is first divided into layers with small areas, and each layer is once divided into bead models. Then, feature points of the bead model of each layer are extracted, and these feature points are connected in the dividing direction of each layer. If the connecting line of the feature points obtained in this way is set as a path for forming a weld bead, that is, a path for modeling the target shape So, a path along the longitudinal direction of the target shape So can be easily obtained.
  • FIGS. 5A to 5D are explanatory diagrams showing step-by-step the procedure of dividing the elongated target shape So into layers to generate a plurality of feature points, and connecting each feature point in the dividing direction of each layer.
  • the target shape So is an elongated shape that continues from the front side to the back side.
  • this target shape So is divided into a plurality of layered bodies along the longitudinal direction of the target shape So.
  • the layer is divided into layers L1, L2, L3, and L4.
  • each divided layer is further divided into a plurality of bead models.
  • each of the bead models BMa and BMb has a bead forming direction Da and Db indicated by arrows, respectively, and a bead cross section perpendicular to the bead forming direction is approximated by the hatched area shown in FIG. 5C.
  • a plurality of feature points are generated for the bead model BMa and bead model BMb along the bead formation directions Da and Db, respectively.
  • feature points are generated at each vertex of the model divided into three equal parts along the bead forming direction.
  • a plurality of feature points are similarly generated for each of the layers L2 to L4.
  • the point group generation unit 33 generates a point group consisting of a plurality of feature points along a specific direction (bead formation direction Db).
  • the modeling path setting unit 35 reconnects the connecting lines of each feature point in a direction along the plurality of layers L1, L2, L3, and L4, that is, in the dividing direction of the bead model described above.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram in which the bottom area Ab shown by dot hatching in FIG. 5D is displayed in a plane.
  • each feature point is regarded as a point on a grid coordinate
  • each intersection of grid lines is represented using an index specified by (i, j, k, l).
  • indexes i and j are indices representing the coordinates in the bottom area Ab
  • index k is an index (second index) representing the stacking order of multiple rows of bead models
  • index l is an index representing the stacking order of one bead model.
  • This is an index (first index) representing the chronological order in which the torch passes from the time when stacking starts to the time when stacking ends.
  • the point (1, 1, 1, 1) is a feature point at the left corner of the bead model BMb of the layer L1.
  • the point (1, 2, 1, 2) is a feature point located one point to the right from the left end corner in the bead model BMb of the layer L1.
  • Point (2, 1, 2, 1) is a feature point at the left end corner in the bead model of layer L2.
  • the index i represents the vertical position in FIG. 6, and the index j represents the horizontal position in FIG.
  • feature points having the same index k are feature points included in the same bead model, that is, feature points on the same path.
  • the index l represents the modeling order along the advancing direction of paths having the same index k.
  • the feature points (1, 1, 1, 1), (1, 2, 1, 2), (1, 3, 1, 3), (1, 4, 1, 4 ) are arranged in this order, and a connecting line connecting each feature point in this order becomes a path PS1.
  • feature points (2, 1, 2, 1), (2, 2, 2, 2), (2, 3, 2, 3), (2, 4, 2, 4) arranged in order in layer L2 ) is the path PS2.
  • the connecting line connecting the feature points (3, 1, 3, 1), (3, 2, 3, 2), (3, 3, 3, 3), (3, 4, 3, 4) is The path becomes PS3.
  • the above-described paths PS1, PS2, and PS3 are all along the bead forming direction Db shown in FIG. 5C, and are orthogonal to the longitudinal direction of the target shape So (the arrangement direction of the index i).
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing how a new path is generated by reconnecting the point group of feature points shown in FIG. 6 from the direction along the layer (bead formation direction Db) to the dividing direction of each layer.
  • the values of the index k and index l of the feature points of each unit model are exchanged.
  • feature points having the same index k are feature points on the same path
  • a layered body divided into multiple layers is created by exchanging the index k and index l as described above and connecting each feature point based on the updated k and l. Generate a line along the dividing direction. Set this line to a new path.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing the generated new path in correspondence with FIG. 5C.
  • Paths PS1 to PS4 shown in FIG. 8 are all paths along the aforementioned layer dividing direction intersecting the bead forming directions Da and Db shown in FIG. 5C.
  • the formed welding bead becomes the lowest layer forming the target shape So.
  • by further forming (laminating) welding beads on the lowermost bead layer in the same manner it is possible to efficiently manufacture a shaped article having the target shape So.
  • the original path shown in FIG. 6 can be easily changed to a path that intersects with the original path as shown in FIG. 7 without any complicated calculations. Therefore, there is no need for special operations such as finely slicing the target shape So or slicing while changing the dividing direction, and it is sufficient to simply change the connection partners of the feature points and reconnect them.
  • feature points shown here are just examples, and are not limited thereto.
  • geometrically characteristic points such as vertices that are corners existing in the set path, may be set as feature points.
  • the number of feature points may be adjusted according to the area of each layer, etc., or may be adjusted according to the path length.
  • the index given to each feature point may be used to total the number of feature points generated in each layer. The index may be used not only to identify each feature point within a layer, but also to separately identify information on the order in which the torch is moved along a path, connections between paths, and the like.
  • the indices i and j themselves may be used as indices for path setting. In that case, each feature point requires only two indices, i and j. Then, the distances between the feature points in different layers may be calculated, and the set with the smallest sum may be set as the connection destination of the feature points. For example, if the distance between adjacent feature points is shorter in the arrangement direction of index j than in the arrangement direction of index i, the feature points are connected along the arrangement direction of index j. By performing the above processing, even if the object has a curved surface, a smooth path along the curved surface can be generated.
  • the control information including the generated new path information is output from the output unit 37 to the modeling control unit 11 shown in FIG. 1, etc.
  • the modeling control unit 11 creates a stacking plan for modeling the object by a path along its longitudinal direction based on the new path information. Thereby, the modeling control section 11 can drive the modeling section 13 to form a molded object having a desired shape with high efficiency.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing a determination method for determining whether a generated path is appropriate. For example, when a path PS is generated along the longitudinal direction of the target shape So by the modeling path setting unit 35, the path length of the path PS is set as Ln1, and the straight line connecting the starting point Pst and the ending point Ped of the path PS is Let the length be Ln2.
  • the first determination unit 39 shown in FIG. 2 determines that a break has occurred in the middle of the path PS when the distance Ln1 is shorter than the distance Ln2.
  • the first determination unit 39 calculates the path length of the path set by the modeling path setting unit 35, and determines whether or not the feature points are connected to each other based on the path length.
  • the modeling route setting unit 35 changes the conditions as appropriate and rearranges the connection of the feature points again. Repeat this process until the connection is appropriate. As a result, success or failure of the connection can be determined mechanically, eliminating the need for detailed manual checks.
  • the success or failure of the connection may be determined by the second determining unit 41.
  • the second determination unit 41 calculates the curvature distribution of the path set by the modeling path setting unit 35, and determines whether or not the feature points are connected to each other based on the curvature distribution.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram schematically showing the generated path PS in a plan view.
  • Discontinuous unevenness 43 and 45 exist in a part of this path PS.
  • Such local unevenness 43, 45, a meandering path in a short section, or an irregularly shaped path are likely to cause defects and are unsuitable for laminating weld beads. Therefore, it is desirable to modify such paths.
  • the second determination unit 41 determines the distribution of curvature along the path PS and compares the slope of the curvature with a predetermined threshold. Since the specific method of determining the curvature distribution of the path PS is publicly known, detailed explanation thereof will be omitted here. If the slope exceeds the threshold, it is determined that the reconnected paths are not smooth, the paths are oscillating, or are not properly connected. This determination may be based not only on the slope of curvature, but also on the number of maximum values and minimum values in the curvature distribution, for example. Regarding the number of maximum and minimum peaks, an appropriate threshold value may be set based on the outer surface shape of the object, experience, etc., and the success or failure of connection may be determined by comparing with this threshold value.
  • FIG. 11A is a graph showing a curve based on a sine function in the xy plane.
  • FIG. 11B is a graph showing the curvature distribution of the sin curve in FIG. 11A. As shown by the curvature distribution in FIG. 11B, even in a simple curve, the shape of its maximum value and minimum value appears as a remarkable feature.
  • FIG. 12A is a graph showing the result of summing sin functions with different periods and amplitudes.
  • FIG. 12B is a graph showing the curvature distribution of the curve shown in FIG. 12A. As shown in the curvature distribution in FIG. 12B, when the curve includes minute irregularities, the fluctuations in curvature become severe due to the irregularities.
  • the determination based on the curvature distribution can easily detect subtle changes in the shape, such as irregular meandering phenomena, vibrations, twists, etc. of the path. can be reliably extracted and the judgment accuracy can be improved.
  • the present invention is not limited to the embodiments described above, and those skilled in the art can modify and apply them based on the mutual combination of the configurations of the embodiments, the description of the specification, and well-known techniques. It is also contemplated by the present invention to do so, and is within the scope for which protection is sought.
  • a control information generation device for generating control information for controlling the layered manufacturing device in a layered manufacturing device for manufacturing a shaped object, comprising: a shape acquisition unit that acquires information about the three-dimensional shape of the object; a point group generation unit that generates a plurality of feature points along a specific direction within the layer in each layered body obtained by dividing the three-dimensional shape into a plurality of layers; The plurality of feature points generated in the same layered body are connected to the plurality of feature points generated in another layered body adjacent to the layered body, and a line connecting the connected feature points is a printing route setting section that sets the printing route; an output unit that outputs the control information including information on the set modeling route;
  • a control information generation device comprising: According to this
  • a plurality of feature points are connected between feature points of adjacent layered bodies, and this connected line is set as a modeling path.
  • the modeling path is set along the longitudinal direction of the object. Therefore, the additive manufacturing apparatus can be controlled to suppress increases in the number of layers and the number of passes regardless of the shape of the object, and to perform efficient additive manufacturing.
  • the modeling route setting section includes: Each of the plurality of feature points is assigned an independent first index in order along the specific direction in the layered body, and a second index is assigned to each of the plurality of feature points in order along the dividing direction of the plurality of layered bodies. grant, The control information generation according to (1), wherein a line connecting feature points having the same first index among the plurality of feature points in the order of the second index is set as the modeling route. Device. According to this control information generation device, reconnection can be mechanically performed by a simple process of connecting feature points having the same first index in the order of the second index.
  • the specific direction is the longitudinal direction of the weld bead when each shape of the layered body is formed by one weld bead or by a plurality of weld beads.
  • the control information generation device according to (1).
  • the lines connected along the dividing direction of the layered body is the longitudinal direction of the object that extends in one direction.
  • a shaping path is found that forms a weld bead along the longitudinal direction of a shaped article that is formed to extend in one direction.
  • the device according to (1) further comprising a first determination unit that calculates a path length of the modeling route set by the modeling route setting unit and determines success or failure of connection of the feature points based on the path length.
  • control information generation device According to this control information generation device, when the combination of connected feature points is inappropriate, the connections between other feature points can be rearranged again.
  • the device further comprising a second determination unit that calculates a curvature distribution of the modeling route set by the modeling route setting unit and determines whether or not the feature points are connected to each other based on the curvature distribution.
  • control information generation device According to this control information generation device, when a combination of connected feature points is inappropriate for laminating a weld bead, the connections between other feature points can be rearranged again.
  • a layered shape is created using a weld bead formed by adding molten processing material to the surface to be processed, and the layered shapes are stacked to form a three-dimensional
  • a control information generation method for generating control information for controlling the additive manufacturing apparatus in an additive manufacturing apparatus that creates a shaped object, the method comprising: obtaining information on the three-dimensional shape of the object; generating a plurality of feature points along a specific direction within the layer in each layered body obtained by dividing the three-dimensional shape into a plurality of layers; The plurality of feature points generated in the same layered body are connected to the plurality of feature points generated in another layered body adjacent to the layered body, and a line connecting the connected feature points is Set it to the printing route, outputting the control information including information on the set modeling route; Control information generation method.
  • the three-dimensional shape of the obtained object is divided into a plurality of layers, and a plurality of feature points are generated along a specific direction within the layers of the obtained layered body.
  • a plurality of feature points are connected between feature points of adjacent layered bodies, and this connected line is set as a modeling path.
  • Setting the modeling route includes: Each of the plurality of feature points is assigned an independent first index in order along the specific direction within the layered body, and a second index is assigned each independent second index in order along the division direction of the plurality of layered bodies.
  • the method according to (6) including the step of setting a line connecting feature points having the same first index among the plurality of feature points in the order of the second index as the modeling route.
  • Control information generation method According to this control information generation method, reconnection can be mechanically performed by a simple process of connecting feature points having the same first index in the order of the second index.
  • the specific direction is the longitudinal direction of the weld bead when each shape of the layered body is formed by one weld bead or by a plurality of weld beads.
  • the control information generation method according to (6) is the assumed longitudinal direction of the weld bead when the layered body is divided into the weld bead shapes, so that the lines connected along the dividing direction of the layered body are is the longitudinal direction of the object that extends in one direction.
  • a shaping path is found that forms a weld bead along the longitudinal direction of a shaped article that is formed to extend in one direction.
  • the control information generation method according to (6) including the step of calculating a path length of the modeling path and determining success or failure of connection of the feature points based on the path length. According to this control information generation method, when the combination of connected feature points is inappropriate, the connections between other feature points can be rearranged again.
  • a layered shape is created using a weld bead formed by adding molten processing material to the surface to be processed, and the layered shapes are stacked to form a three-dimensional
  • the program comprising: to the computer, a step of acquiring information on the three-dimensional shape of the object; a step of generating a plurality of feature points along a specific direction within the layer in each layered body obtained by dividing the three-dimensional shape into a plurality of layers; The plurality of feature points generated in the same layered body are connected to the plurality of feature points generated in another layered body adjacent to the layered body, and a line connecting the connected feature points is Procedures for setting the printing route, a step of outputting the control information including information on the set modeling route; A program to run.
  • the three-dimensional shape of the obtained object is divided into a plurality of layers, and a plurality of feature points are generated along a specific direction within the layers of the obtained layered body.
  • a plurality of feature points are connected between feature points of adjacent layered bodies, and this connected line is set as a modeling path.
  • the procedure for setting the modeling route is as follows: Each of the plurality of feature points is assigned an independent first index in order along the specific direction in the layered body, and a second index is assigned to each of the plurality of feature points in order along the dividing direction of the plurality of layered bodies. grant, The method according to (11), including the step of setting a line connecting feature points having the same first index among the plurality of feature points in the order of the second index as the modeling route. program. According to this program, the reconnection can be mechanically performed by a simple process of connecting feature points having the same first index in the order of the second index.
  • the specific direction is the longitudinal direction of the weld bead when each shape of the layered body is formed by one weld bead or by a plurality of weld beads.
  • the program described in (11). since the specific direction is the assumed longitudinal direction of the weld bead when the layered body is further divided into weld bead shapes, the lines connected along the dividing direction of the layered body are This is the longitudinal direction of the shaped object that extends in one direction. As a result, a shaping path is found that forms a weld bead along the longitudinal direction of a shaped article that is formed to extend in one direction.
  • Modeling control section 13 Modeling section 17
  • Manipulator 19 Filler material supply section 19a Reel 19b Feeding mechanism 21
  • Manipulator control section 23 Heat source control section 25 Torch 27
  • Shape acquisition section 33 Point group generation section 35
  • Modeling path setting section 37 Output section 39
  • First determination section 41 Second determination section 43, 45
  • Unevenness 100 Additive manufacturing apparatus 200
  • Control information generation device Ab Bottom area B Weld bead BM0 Rectangular bead model BMa, BMb Bead model Da, Db Bead formation direction H Bead height L1, L2 , L3, L4 Layers Ln1, Ln2 Distance M

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Abstract

制御情報生成装置は、造形部の三次元形状の情報を取得する形状取得部と、三次元形状を複数の層に分割した層状体のそれぞれに、層内の特定方向に沿って複数の特徴点を生成する点群生成部と、同一の層状体に生成された複数の特徴点を、その層状体に隣接する他の層状体に生成された複数の特徴点に連結し、連結した特徴点同士を結ぶ線を造形経路に設定する造形経路設定部と、設定された造形経路の情報を含む制御情報を出力する出力部と、を備える。

Description

制御情報生成装置、制御情報生成方法及びプログラム
　本発明は、制御情報生成装置、制御情報生成方法及びプログラムに関する。
　近年、３Ｄプリンタを用いた積層造形による部品製造のニーズが高まっており、金属材料を用いた造形の実用化に向けて研究開発が進められている。例えば特許文献１には、三次元モデルを分解して溶接ビードを形成する造形経路を求め、その情報を基にして積層造形を実施する技術が開示されている。
米国特許第６２７４８３９号明細書
　一般に、三次元の造形においては、三次元のＣＡＤデータに基づく形状モデルをスライスし、そのスライスした層毎に溶接ビードを形成する造形経路（以下、「軌道」又は「パス」ともいう。）を計画し、計画したパスに沿ってトーチを移動させながらビード層を形成する。このようなビード層を積層することで所望の造形物が造形される。
　溶接ビードを形成するパスについては、ラスタ状、折れ線状、格子状、同心円状等の様々なスタイルが知られているが、造形物が複雑な形状である程、パス自体の生成が難しくなる。例えば、図１３Ａに示すように半円筒状の流路の外表面に沿いつつ、かつ流路のうねりにも沿うような造形物Ｗの場合、その造形物Ｗを造形するパスＰＳは、長手方向である流路に沿って設定すると効率の良い造形が可能となる。しかし、このようなパスＰＳを造形物Ｗ全体にわたって生成するには煩雑な計算が必要となり、現実的には困難な場合が多い。一方、このような形状を特許文献１の技術でパスを求めると、図１３Ｂに示すように積層方向（流路の長手方向）に垂直な断面で機械的にスライスし、得られた層Ｌｙの各層内にパスを生成することになる。これによれば比較的小さな面積の層内で容易にパスを生成できるが、その反面、層数及びパス数が極端に増加するため、生産性の観点からは好ましくない。
　そこで本発明は、造形物の形状によらずに層数及びパス数の増加を抑制して、効率のよい積層造形が行えるように積層造形装置を制御するための制御情報生成装置、制御情報生成方法及びプログラムの提供を目的とする。
　本発明は、下記の構成からなる。
（１）　造形経路に沿って加工位置を移動させながら、溶融した加工材料を加工対象面に付加して形成される溶接ビードを用いて層形状を造形し、前記層形状を積層して三次元形状の造形物を造形する積層造形装置において、前記積層造形装置を制御するための制御情報を生成する制御情報生成装置であって、
　前記造形物の三次元形状の情報を取得する形状取得部と、
　前記三次元形状を複数の層に分割した層状体のそれぞれに、前記層内の特定方向に沿って複数の特徴点を生成する点群生成部と、
　同一の前記層状体に生成された前記複数の特徴点を、当該層状体に隣接する他の層状体に生成された前記複数の特徴点に連結し、連結した前記特徴点同士を結ぶ線を前記造形経路に設定する造形経路設定部と、
　前記設定された前記造形経路の情報を含む前記制御情報を出力する出力部と、
を備える制御情報生成装置。
（２）　造形経路に沿って加工位置を移動させながら、溶融した加工材料を加工対象面に付加して形成される溶接ビードを用いて層形状を造形し、前記層形状を積層して三次元形状の造形物を造形する積層造形装置において、前記積層造形装置を制御するための制御情報を生成する制御情報生成方法であって、
　前記造形物の三次元形状の情報を取得し、
　前記三次元形状を複数の層に分割した層状体のそれぞれに、前記層内の特定方向に沿って複数の特徴点を生成し、
　同一の前記層状体に生成された前記複数の特徴点を、当該層状体に隣接する他の層状体に生成された前記複数の特徴点に連結し、連結した前記特徴点同士を結ぶ線を前記造形経路に設定し、
　前記設定された前記造形経路の情報を含む前記制御情報を出力する、
制御情報生成方法。
（３）　造形経路に沿って加工位置を移動させながら、溶融した加工材料を加工対象面に付加して形成される溶接ビードを用いて層形状を造形し、前記層形状を積層して三次元形状の造形物を造形する積層造形装置において、前記積層造形装置を制御するための制御情報を生成するプログラムであって、
　コンピュータに、
　前記造形物の三次元形状の情報を取得する手順と、
　前記三次元形状を複数の層に分割した層状体のそれぞれに、前記層内の特定方向に沿って複数の特徴点を生成する手順と、
　同一の前記層状体に生成された前記複数の特徴点を、当該層状体に隣接する他の層状体に生成された前記複数の特徴点に連結し、連結した前記特徴点同士を結ぶ線を前記造形経路に設定する手順と、
　前記設定された前記造形経路の情報を含む前記制御情報を出力する手順と、
を実行させるためのプログラム。
　本発明によれば、造形物の形状によらずに層数及びパス数の増加を抑制して、効率のよい積層造形が行えるように積層造形装置を制御できる。
図１は、積層造形装置の全体構成を示す概略図である。 図２は、制御情報生成装置の機能ブロック図である。 図３は、制御情報の生成手順を示すフローチャートである。 図４Ａは、造形物の三次元形状を分割してビードモデルを生成する様子を示す説明図である。 図４Ｂは、造形物の三次元形状を分割してビードモデルを生成する様子を示す説明図である。 図５Ａは、細長の目標形状を層分割して複数の特徴点を生成し、各特徴点を各層の分割方向に連結する手順を段階的に示す説明図である。 図５Ｂは、細長の目標形状を層分割して複数の特徴点を生成し、各特徴点を各層の分割方向に連結する手順を段階的に示す説明図である。 図５Ｃは、細長の目標形状を層分割して複数の特徴点を生成し、各特徴点を各層の分割方向に連結する手順を段階的に示す説明図である。 図５Ｄは、細長の目標形状を層分割して複数の特徴点を生成し、各特徴点を各層の分割方向に連結する手順を段階的に示す説明図である。 図６は、図５Ｄに示す６つの単位モデルにおける底面領域を平面表示した説明図である。 図７は、図６に示す特徴点の点群を層内に沿った方向から各層の分割方向に繋ぎ替えて、新たなパスを生成する様子を示す説明図である。 図８は、生成された新たなパスを図５Ｃに対応させて示す説明図である。 図９は、生成したパスが適切であるか否かを判定する判定方法を示す説明図である。 図１０は、生成した曲線パスを平面視で模式的に示す説明図である。 図１１Ａは、ｘ-ｙ平面におけるｓｉｎ関数によるカーブを示すグラフである。 図１１Ｂは、図１１Ａのサインカーブの曲率分布を示すグラフである。 図１２Ａは、周期及び振幅の異なるｓｉｎ関数同士を合算した結果を示すグラフである。 図１２Ｂは、図１２Ａに示す曲線の曲率分布を示すグラフである。 図１３Ａは、従来の半円筒状の流路を有する造形物の理想的な造形パスを示す説明図である。 図１３Ｂは、従来の半円筒状の流路を有する造形物の実際の造形パスを示す説明図である。
　以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。ここで示す積層造形装置は、あらかじめ定めた造形計画に基づいて、マニピュレータに保持された溶加材（溶接ワイヤ）を熱源装置によって溶融させて溶接ビードを形成し、形成される溶接ビードを所望の形状に繰り返し積層することで、複数の溶接ビードが積層されてなる造形物を造形する。制御情報生成装置は、このような積層造形装置により造形物を造形する際の、溶接ビードの造形経路（パス）を決定して、積層造形装置を駆動させための制御信号を出力する。
＜積層造形装置の構成＞
　上記の制御情報生成装置により生成された制御情報に基づいて動作させる積層造形装置の一構成例を説明する。
　図１は、積層造形装置の全体構成を示す概略図である。積層造形装置１００は、造形制御部１１と造形部１３とを備える。また、制御情報生成装置２００は、造形制御部１１に接続されて積層造形装置１００の一部を構成してもよく、積層造形装置１００とは離隔して設けられ、ネットワーク等の通信又は記憶媒体を介して造形制御部１１に接続されてもよい。
　造形部１３は、マニピュレータ１７と、溶加材供給部１９と、マニピュレータ制御部２１と、熱源制御部２３とを含んで構成される。
　マニピュレータ制御部２１は、マニピュレータ１７と熱源制御部２３を制御する。マニピュレータ制御部２１には不図示のコントローラが接続されて、マニピュレータ制御部２１からの任意の操作がコントローラを介して操作者から指示可能となっている。
　マニピュレータ１７は、例えば多関節ロボットであり、先端軸に設けたトーチ２５には、溶加材Ｍが連続供給可能に支持される。トーチ２５は、溶加材Ｍを先端から突出した状態に保持する。トーチ２５の位置及び姿勢は、マニピュレータ１７を構成するロボットアームの自由度の範囲で３次元的に任意に設定可能となっている。マニピュレータ１７は、６軸以上の自由度を有するものが好ましく、先端の熱源の軸方向を任意に変化させられるものが好ましい。マニピュレータ１７は、図１に示す４軸以上の多関節ロボットの他、２軸以上の直交軸に角度調整機構を備えたロボット等、種々の形態でもよい。
　トーチ２５は、不図示のシールドノズルを有し、シールドノズルからシールドガスが供給される。シールドガスは、大気を遮断し、溶接中の溶融金属の酸化、窒化などを防いで溶接不良を抑制する。本構成で用いるアーク溶接法としては、被覆アーク溶接又は炭酸ガスアーク溶接等の消耗電極式、ＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接又はプラズマアーク溶接等の非消耗電極式のいずれであってもよく、造形対象に応じて適宜選定される。ここでは、ガスメタルアーク溶接を例に挙げて説明する。消耗電極式の場合、シールドノズルの内部にはコンタクトチップが配置され、電流が給電される溶加材Ｍがコンタクトチップに保持される。トーチ２５は、溶加材Ｍを保持しつつ、シールドガス雰囲気で溶加材Ｍの先端からアークを発生する。
　溶加材供給部１９は、トーチ２５に向けて溶加材Ｍを供給する。溶加材供給部１９は、溶加材Ｍが巻回されたリール１９ａと、リール１９ａから溶加材Ｍを繰り出す繰り出し機構１９ｂとを備える。溶加材Ｍは、繰り出し機構１９ｂによって必要に応じて正方向又は逆方向に送られながらトーチ２５へ送給される。繰り出し機構１９ｂは、溶加材供給部１９側に配置されて溶加材Ｍを押し出すプッシュ式に限らず、ロボットアーム等に配置されるプル式、又はプッシュ－プル式であってもよい。
　熱源制御部２３は、マニピュレータ１７による溶接に要する電力を供給する溶接電源である。熱源制御部２３は、溶加材Ｍを溶融、凝固させるビード形成時に供給する溶接電流及び溶接電圧を調整する。また、熱源制御部２３が設定する溶接電流及び溶接電圧等の溶接条件に連動して、溶加材供給部１９の溶加材供給速度が調整される。
　溶加材Ｍを溶融させる熱源としては、上記したアークに限らない。例えば、アークとレーザーとを併用した加熱方式、プラズマを用いる加熱方式、電子ビーム又はレーザーを用いる加熱方式等、他の方式による熱源を採用してもよい。電子ビーム又はレーザーにより加熱する場合、加熱量を更に細かく制御でき、形成するビードの状態をより適正に維持して、積層構造物の更なる品質向上に寄与できる。また、溶加材Ｍの材質についても特に限定するものではなく、例えば、軟鋼、高張力鋼、アルミ、アルミ合金、ニッケル、ニッケル基合金など、造形物Ｗの特性に応じて、用いる溶加材Ｍの種類が異なっていてもよい。
　造形制御部１１は、上記した各部を統括して制御する。
　上記した構成の積層造形装置１００は、造形物Ｗの造形計画に基づいて作成された造形プログラムに従って動作する。造形プログラムは、多数の命令コードにより構成され、造形物の形状、材質、入熱量等の諸条件に応じて、適宜なアルゴリズムに基づいて作成される。この造形プログラムに従って、トーチ２５を移動させつつ、送給される溶加材Ｍを溶融及び凝固させると、溶加材Ｍの溶融凝固体である線状の溶接ビードＢがベース２７上に形成される。つまり、マニピュレータ制御部２１は、造形制御部１１から提供される所定のプログラムに基づいて、マニピュレータ１７と熱源制御部２３を駆動させる。マニピュレータ１７は、マニピュレータ制御部２１からの指令により、溶加材Ｍをアークで溶融させながらトーチ２５を移動させて溶接ビードＢを形成する。このようにして溶接ビードＢを順次に形成、積層することで、目的とする形状の造形物Ｗが得られる。
＜制御情報生成装置の構成＞
　図２は、制御情報生成装置２００の機能ブロック図である。制御情報生成装置２００は、形状取得部３１と、点群生成部３３と、造形経路設定部３５と、出力部３７とを備える。また、制御情報生成装置２００は、第一判定部３９及び第二判定部４１を更に備えてもよい。各部の詳細については後述するが、概略的な機能は次の通りである。
　形状取得部３１は、造形しようとする三次元形状の情報を取得する。点群生成部３３は、取得した三次元形状を複数の層に分割し、分割して得られた層状体のそれぞれに、層内の特定方向に沿って複数の特徴点を生成する。造形経路設定部３５は、同一の層状体に生成された複数の特徴点を、その層状体に隣接する他の層状体に生成された複数の特徴点に連結する。そして、連結した特徴点同士を結ぶ線を造形経路に設定する。つまり、層内の複数の特徴点が、層状体間を繋ぐように連結され、その連結線が造形経路として設定される。出力部３７は、設定された造形経路の情報を含む制御情報を出力する。第一判定部３９及び第二判定部４１は、設定された造形経路の連結の成否をそれぞれ異なる条件で判定する。このように、連結線が造形物の有する面に沿って連結されるため、曲面を有する造形物でもその曲面に合わせた造形経路が得られる。
　制御情報生成装置２００から出力された制御情報は、例えば、図１に示す造形制御部１１に出力されることで、造形制御部１１は、新たに設定された造形経路に更新した造形計画に基づく造形プログラムを生成する。造形制御部１１が、この造形計画に基づいて造形部１３を駆動制御することで、より適正で効率のよい手順で造形物の製造が可能となる。
　上記の制御情報生成装置２００は、例えば、ＰＣ（Personal Computer）などの情報処理装置を用いたハードウェアにより構成される。制御情報生成装置２００の各機能は、不図示の制御部が不図示の記憶装置に記憶された特定の機能を有するプログラムを読み出し、これを実行することで実現される。制御部としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）等のプロセッサ、又は専用回路等を例示できる。記憶装置としては、揮発性の記憶領域であるＲＡＭ（Random Access Memory）、不揮発性の記憶領域であるＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等のストレージを例示できる。
　また、制御情報生成装置２００は、上記した形態のほか、前述したように、ネットワーク等を介して遠隔地から造形制御部１１に接続される他のコンピュータで構成してもよい。
　次に、制御情報生成装置２００による制御情報の生成手順について詳細に説明する。
　図３は、制御情報の生成手順を示すフローチャートである。まず、形状取得部３１は、造形しようとする造形物の三次元形状の情報を、例えばＣＡＤデータ等の形状データから取得する（Ｓ１）。形状取得部３１は、取得した三次元形状の情報を点群生成部３３に出力する。点群生成部３３は、入力された三次元形状を層状にスライスして、各層内に点群を生成する（Ｓ２）。
　図４Ａ，図４Ｂは、造形物の三次元形状を分割してビードモデルを生成する様子を示す説明図である。図４Ａに示すように、取得した造形物の形状を、作製する造形物の目標形状Ｓｏとし、この目標形状Ｓｏを所定の溶接ビードのビード高さＨに応じた複数の層Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４にスライスする。分割の層数、分割方向及びビード高さは任意に設定できる。また、目標形状Ｓｏを分割する具体的な方法は特に限定されず、公知の手段を採用できる。ここでは、目標形状Ｓｏを鉛直方向に複数の層に分割しているが、図１３Ｂに示すように、目標形状Ｓｏの長手方向に沿って分割する場合もある。
　分割した各層Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を、図４Ｂに示すように、溶接ビードの断面形状に対応するように、複数の矩形ビードモデルＢＭ０に分割する。これにより、それぞれの層Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４が複数の矩形ビードモデルＢＭ０に分割される。この矩形ビードモデルＢＭ０の分割時においては、各矩形ビードモデルＢＭ０でビード長手方向の直交断面におけるビード断面積を一定にする等、条件を指定してもよい。
　次に、分割された複数の矩形ビードモデルＢＭ０を、例えば、台形形状、多角形形状、半円形状等の単純な幾何図形に当てはめ、その幾何図形から溶接ビードの狙い位置を求めてトーチの移動軌跡を求める。これにより、造形物を溶接ビードで積層造形する際のパスを決定する。
　上記した基本的なパスの設定手順は、図１に示すように、ベース２７上で鉛直方向に延びる形状の造形物Ｗの場合には好適に適用できる。しかし、目標形状Ｓｏが例えば図１３Ａに示す水平方向に長く延びる細長形状である場合、目標形状Ｓｏを鉛直方向に層分割すると各層の面積が大きくなり、各層をビードモデルに分割する処理が煩雑になる。そこで、図１３Ｂに示すように、目標形状Ｓｏを水平方向に直交する方向に層分割して、各層の面積を小さくするのが好ましいが、分割した各層内における溶接ビードの長さは短くなる。その結果、ビード形成を頻繁に断続させる必要が生じ、必ずしも効率のよい造形手順にはならない。
　このようなことから、本構成の制御情報生成装置２００では、目標形状Ｓｏを最初に小さな面積の層に分割し、各層内で一旦ビードモデルに分割する。そして、各層のビードモデルの特徴点を抽出し、これら特徴点を各層の分割方向に連結する。こうして得られた特徴点の連結線を、溶接ビードを形成するパス、即ち、目標形状Ｓｏを造形するパスとして設定すれば、目標形状Ｓｏの長手方向に沿ったパスが簡単に求められる。
　図５Ａ～図５Ｄは、細長の目標形状Ｓｏを層分割して複数の特徴点を生成し、各特徴点を各層の分割方向に連結する手順を段階的に示す説明図である。図５Ａに示すように、目標形状Ｓｏが手前側から奥側に向けて連続する細長形状であるとする。この目標形状Ｓｏを図５Ｂに示すように、目標形状Ｓｏの長手方向に沿って複数の層状体に分割する。ここでは一例として層Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に分割した例を示す。そして、図５Ｃに示すように、分割した各層を更に複数のビードモデルに分割する。ここでは上下２段のビードモデルＢＭａ，ＢＭｂに分割している。各ビードモデルＢＭａ，ＢＭｂは、それぞれ矢印で示すＤａ，Ｄｂをビード形成方向とし、ビード形成方向と直交するビード断面が図５Ｃに示す斜線部領域で近似されるものとする。
　次に、図５Ｄに示すように、ビードモデルＢＭａとビードモデルＢＭｂに対して、ビード形成方向Ｄａ，Ｄｂに沿ってそれぞれ複数の特徴点を生成する。ここでは、ビード形成方向に沿ってモデルを均等に３分割した各頂点に特徴点を生成している。図示は省略するが、同様に層Ｌ２～Ｌ４についてもそれぞれ複数の特徴点を生成する。
　上記のように点群生成部３３は、複数の特徴点からなる点群を特定方向（ビード形成方向Ｄｂ）に沿って生成する。次に、造形経路設定部３５は、各特徴点の連結線を、複数の層Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に沿った方向、即ち、上記したビードモデルの分割方向に繋ぎ替える。
　ここでは説明を簡単にするため、層Ｌ１と、層Ｌ２に着目して、パスの組み替えを説明する。
　図６は、図５Ｄにドットハッチで示す底面領域Ａｂを平面表示した説明図である。図６においては、各特徴点を格子座標上の点として捉え、格子線の各交点を（ｉ，ｊ，ｋ，ｌ）で特定した指標（インデックス）を用いて表している。ここで、指標ｉ，ｊは底面領域Ａｂにおける座標を表す指標であり、指標ｋは複数列のビードモデルの積層順を表す指標（第二インデックス）であり、指標ｌは１本のビードモデルを積層開始する時点から終了する時点に至るまでに、トーチが通過する時系列順を表す指標（第一インデックス）である。
　つまり、点（１，１，１，１）は、層Ｌ１のビードモデルＢＭｂにおける左端角部の特徴点である。点（１，２，１，２）は、層Ｌ１のビードモデルＢＭｂにおける左端角部から１つ右方に配置された特徴点である。点（２，１，２，１）は、層Ｌ２のビードモデルにおける左端角部の特徴点である。
　このように、指標ｉは図６における縦方向の位置を表し、指標ｊは図６における横方向の位置を表す。また、同一の指標ｋを有する特徴点同士は、同じビードモデルに含まれる特徴点、即ち同じパス上の特徴点である。指標ｌは、同一の指標ｋを有するパスの進行方向に沿った造形順を表す。
　したがって、図６においては、層Ｌ１における特徴点（１，１，１，１）、（１，２，１，２）、（１，３，１，３）、（１，４，１，４）がこの順で配置され、この順で各特徴点を連結した連結線がパスＰＳ１となる。同様に、層Ｌ２において順に配置された特徴点（２，１，２，１）、（２，２，２，２）、（２，３，２，３）、（２，４，２，４）を連結した連結線がパスＰＳ２となる。同様に、特徴点（３，１，３，１）、（３，２，３，２）、（３，３，３，３）、（３，４，３，４）を連結した連結線がパスＰＳ３となる。上記したパスＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３は、いずれも図５Ｃに示すビード形成方向Ｄｂに沿った方向であり、目標形状Ｓｏの長手方向（指標ｉの配列方向）に直交する方向である。
　図７は、図６に示す特徴点の点群を層内に沿った方向（ビード形成方向Ｄｂ）から各層の分割方向に繋ぎ替えて、新たなパスを生成する様子を示す説明図である。ここでは、各単位モデルの特徴点の指標ｋと指標ｌとの値を互いに入れ替える。そうすると、同一の指標ｋを有する特徴点同士が同じパス上の特徴点であり、指標ｌは同一の指標ｋを有するパスの進行方向に沿った造形順を表す。そのため、指標ｋ＝１のパスＰＳ１、ｋ＝２のパスＰＳ２、ｋ＝３のパスＰＳ３，ｋ＝４のパスＰＳ４は、いずれも目標形状Ｓｏの長手方向（指標ｉの配列方向）に沿った新たなパスとなる。つまり、異なる層の点群同士を連結して新たなパスが生成される（Ｓ３）。
　上記のように指標ｋと指標ｌとの入れ替えを行い、更新されたｋ，ｌに基づいて各特徴点をつなぐことによって、複数の層に分割した層状体（層Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４）の分割方向に沿った線を生成する。この線を新たなパスに設定する。
　図８は、生成された新たなパスを図５Ｃに対応させて示す説明図である。図８に示すパスＰＳ１～ＰＳ４は、いずれも図５Ｃに示すビード形成方向Ｄａ，Ｄｂに交差した前述の層の分割方向に沿ったパスとなる。ここで示すパスＰＳ１～ＰＳ４に沿って溶接ビードを形成する場合、形成される溶接ビードは目標形状Ｓｏを造形する最下層となる。そして、最下層のビード層の上に、更に同様にして溶接ビードを形成（積層）することで、効率よく目標形状Ｓｏの造形物を製造できる。
　このように、図６に示す当初のパスを、複雑な演算を伴うことなく図７に示すように当初のパスと交差するパスに簡単に変更できる。このため、目標形状Ｓｏを細かくスライスしたり、分割方向を変更しながらスライスしたりする特別な操作を要することなく、単純に特徴点の連結相手を変更して繋ぎ替えるだけで済む。
　なお、ここで示した特徴点は一例であって、これに限らない。例えば、設定されたパス中に存在する角部となる頂点等、幾何学的に特徴となる点を特徴点に設定してもよい。特徴点の個数は各層の面積等に応じて調整してもよく、パス長に応じて調整してもよい。また、各特徴点に付与される指標は、各層に生成した特徴点の個数等を集計するために使用してもよい。指標は、層内における各特徴点を識別するだけでなく、パスに沿ってトーチを移動させる順序情報、及びパス同士の繋がり等を別途識別するために使用してもよい。
　更に、上記した指標ｋ，ｌによって特徴点の連結方向を決定することに代えて、指標ｉ，ｊ自体をパス設定用の指標としてもよい。その場合、各特徴点の指標はｉ，ｊの２つで済む。そして、異なる層同士の特徴点間の距離を計算して、その合計が最小となる組を特徴点の繋ぎ先に設定してもよい。例えば、隣接する特徴点同士の距離が指標ｉの配列方向よりも指標ｊの配列方向の方が短い場合、指標ｊの配列方向に沿って特徴点同士を連結する。以上のような処理を行うことで、例えば造形物が曲面を有する場合でも、その曲面に沿った滑らかなパスを生成できる。
　生成した新たなパスの情報を含む制御情報は、出力部３７から図１に示す造形制御部１１等に出力される。造形制御部１１は、新たなパスの情報から、造形物をその長手方向に沿ったパスにより造形する積層計画を作成する。これにより、造形制御部１１は、造形部１３を駆動して、所望の形状の造形物を高効率で造形できるようになる。
　以上の特徴点同士を繋ぎ替えて生成したパスに対して、適切に特徴点同士が連結されているかを判定する工程を実施してもよい。
　図９は、生成したパスが適切であるか否かを判定する判定方法を示す説明図である。例えば、パスＰＳが造形経路設定部３５によって目標形状Ｓｏの長手方向に沿って生成された場合、そのパスＰＳの経路長をＬｎ１とし、パスＰＳの始点Ｐｓｔと終点Ｐｅｄとを結ぶ直線の長さをＬｎ２とする。図２に示す第一判定部３９は、距離Ｌｎ１が距離Ｌｎ２より短い場合、パスＰＳの途中で破断が生じていると判定する。また、距離Ｌｎ１が距離Ｌｎ２と比較して、あらかじめ定めた差分以上に長い場合、パスＰＳが滑らかに繋がっておらず、繋がれた特徴点同士の組み合わせが不適切であると判定する。つまり、第一判定部３９は、造形経路設定部３５が設定したパスの経路長を算出して、その経路長に基づき特徴点同士の連結の成否を判定する。
　第一判定部３９が特徴点同士の連結が不適であると判定した場合、造形経路設定部３５は、適宜に条件を変更して特徴点の連結を再度組み替え直す。この処理を連結が適切になるまで繰り返す。これにより、機械的に連結の成否が判定でき、人手により細かくチェックする必要がなくなる。
　また、第一判定部３９に代えて、又は第一判定部３９と並行して、第二判定部４１による連結の成否を判定してもよい。第二判定部４１は、造形経路設定部３５が設定したパスの曲率分布を算出して、その曲率分布に基づき特徴点同士の連結の成否を判定する。
　図１０は、生成したパスＰＳを平面視で模式的に示す説明図である。このパスＰＳの一部には、不連続な凹凸４３，４５が存在する。このような局所的な凹凸４３，４５、又は短い区間で蛇行するようなパス、或いはいびつな形状のパスは、欠陥形状を生じやすく溶接ビードの積層には不向きである。そのため、このようなパスは修正するのが望ましい。
　そこで、第二判定部４１は、パスＰＳに沿って曲率の分布を求めて、その曲率の傾きを予め定めた閾値と比較する。パスＰＳの曲率分布を求める具体的な手法については公知であるため、ここではその詳細な説明は省略する。傾きが閾値を超える場合は、繋ぎ替えたパスが滑らかではなく、パスが振動している等、適切に繋がっていないと判定する。この判定は、曲率の傾きだけでなく、例えば、曲率分布の極大値、極小値の個数に基づいてもよい。極大、極小のピークの個数については、造形物の外表面形状、又は経験等に基づいて適宜な閾値を設定しておき、この閾値と比較して連結の成否を判定してもよい。
　上記した曲率分布による判定は、パスの形状をより正確に反映した判定が可能となる。
　図１１Ａは、ｘ-ｙ平面におけるｓｉｎ関数によるカーブを示すグラフである。図１１Ｂは、図１１Ａのｓｉｎカーブの曲率分布を示すグラフである。図１１Ｂの曲率分布が示すように、単純なカーブであっても、その極大値、極小値の形状が顕著な特徴となって現れる。
　図１２Ａは、周期及び振幅の異なるｓｉｎ関数同士を合算した結果を示すグラフである。図１２Ｂは図１２Ａに示す曲線の曲率分布を示すグラフである。図１２Ｂの曲率分布が示すように、曲線に微小な凹凸が含まれる場合、その凹凸に起因して曲率の変動が激しくなる。
　上記のように、曲率分布による判定は、パスＰＳの形状を直接的に評価する場合と比較して、より微弱な形状変化を容易に検出できるため、パスのいびつな蛇行現象、振動、ねじれ等を確実に抽出でき、判定精度を向上できる。
　このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせること、及び明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
　以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１）　造形経路に沿って加工位置を移動させながら、溶融した加工材料を加工対象面に付加して形成される溶接ビードを用いて層形状を造形し、前記層形状を積層して三次元形状の造形物を造形する積層造形装置において、前記積層造形装置を制御するための制御情報を生成する制御情報生成装置であって、
　前記造形物の三次元形状の情報を取得する形状取得部と、
　前記三次元形状を複数の層に分割した層状体のそれぞれに、前記層内の特定方向に沿って複数の特徴点を生成する点群生成部と、
　同一の前記層状体に生成された前記複数の特徴点を、当該層状体に隣接する他の層状体に生成された前記複数の特徴点に連結し、連結した前記特徴点同士を結ぶ線を前記造形経路に設定する造形経路設定部と、
　前記設定された前記造形経路の情報を含む前記制御情報を出力する出力部と、
を備える制御情報生成装置。
　この制御情報生成装置によれば、取得した造形物の三次元形状を複数層に分割して、得られた層状体の層内の特定方向に沿って複数の特徴点を生成する。次に、複数の特徴点を、隣接する層状体の特徴点同士で連結し、この連結した線を造形経路に設定する。これにより、一方向に延びて形成される造形物であっても、その長手方向に沿って造形経路が設定される。よって、造形物の形状によらずに層数及びパス数の増加を抑制し、効率のよい積層造形が行えるように積層造形装置を制御できる。
（２）　前記造形経路設定部は、
　前記複数の特徴点に、前記層状体内の前記特定方向に沿って順番にそれぞれ独立した第一インデックスを付与するとともに、複数の前記層状体の分割方向に沿って順番にそれぞれ独立した第二インデックスを付与し、
　前記複数の特徴点のうち、付与された前記第一インデックスが共通な特徴点同士を、前記第二インデックスの順番で連結した線を前記造形経路に設定する、（１）に記載の制御情報生成装置。
　この制御情報生成装置によれば、同じ第一インデックスを有する特徴点を第二インデックスの順番で連結する簡単な処理により、機械的に繋ぎ替えを実施できる。
（３）　前記特定方向は、前記層状体のそれぞれの形状を１本の前記溶接ビードで形成する場合、又は複数本の前記溶接ビードで形成する場合を想定したときの前記溶接ビードの長手方向である、（１）に記載の制御情報生成装置。
　この制御情報生成装置によれば、特定方向が、層状体を溶接ビードの形状に分割した際に想定される溶接ビードの長手方向であることで、層状体の分割方向に沿って接続される線が、一方向に延びる造形物の長手方向となる。これにより、一方向に延びて形成される造形物をその長手方向に沿って溶接ビードを形成する造形経路が求められる。
（４）　前記造形経路設定部が設定した前記造形経路の経路長を算出して、前記経路長に基づき前記特徴点同士の連結の成否を判定する第一判定部を備える、（１）に記載の制御情報生成装置。
　この制御情報生成装置によれば、繋がれた特徴点同士の組合せが不適切である場合に、他の特徴点同士の連結を再度組み替え直すことができる。
（５）　前記造形経路設定部が設定した前記造形経路の曲率分布を算出して、前記曲率分布に基づき前記特徴点同士の連結の成否を判定する第二判定部を備える、（１）に記載の制御情報生成装置。
　この制御情報生成装置によれば、繋がれた特徴点同士の組合せが溶接ビードの積層に不適切である場合に、他の特徴点同士の連結を再度組み替え直すことができる。
（６）　造形経路に沿って加工位置を移動させながら、溶融した加工材料を加工対象面に付加して形成される溶接ビードを用いて層形状を造形し、前記層形状を積層して三次元形状の造形物を造形する積層造形装置において、前記積層造形装置を制御するための制御情報を生成する制御情報生成方法であって、
　前記造形物の三次元形状の情報を取得し、
　前記三次元形状を複数の層に分割した層状体のそれぞれに、前記層内の特定方向に沿って複数の特徴点を生成し、
　同一の前記層状体に生成された前記複数の特徴点を、当該層状体に隣接する他の層状体に生成された前記複数の特徴点に連結し、連結した前記特徴点同士を結ぶ線を前記造形経路に設定し、
　前記設定された前記造形経路の情報を含む前記制御情報を出力する、
制御情報生成方法。
　この制御情報生成方法によれば、取得した造形物の三次元形状を複数層に分割して、得られた層状体の層内の特定方向に沿って複数の特徴点を生成する。次に、複数の特徴点を、隣接する層状体の特徴点同士で連結し、この連結した線を造形経路に設定する。これにより、一方向に延びて形成される造形物であっても、その長手方向に沿って造形経路が設定される。よって、造形物の形状によらずに層数及びパス数の増加を抑制し、効率のよい積層造形が行えるように積層造形装置を制御できる。
（７）　前記造形経路の設定には、
　前記複数の特徴点に、前記層状体内の前記特定方向に沿って順番にそれぞれ独立した第一インデックスを付与するとともに、複数の前記層状体の分割方向に沿って順番にそれぞれ独立した第二インデックスを付与し、
　前記複数の特徴点のうち、付与された前記第一インデックスが共通な特徴点同士を、前記第二インデックスの順番で連結した線を前記造形経路に設定する工程を含む、（６）に記載の制御情報生成方法。
　この制御情報生成方法によれば、同じ第一インデックスを有する特徴点を第二インデックスの順番で連結する簡単な処理により、機械的に繋ぎ替えを実施できる。
（８）　前記特定方向は、前記層状体のそれぞれの形状を１本の前記溶接ビードで形成する場合、又は複数本の前記溶接ビードで形成する場合を想定したときの前記溶接ビードの長手方向である、（６）に記載の制御情報生成方法。
　この制御情報生成方法によれば、特定方向が、層状体を溶接ビードの形状に分割した際に想定される溶接ビードの長手方向であることで、層状体の分割方向に沿って接続される線が、一方向に延びる造形物の長手方向となる。これにより、一方向に延びて形成される造形物をその長手方向に沿って溶接ビードを形成する造形経路が求められる。
（９）　前記造形経路の経路長を算出して、前記経路長に基づき前記特徴点同士の連結の成否を判定する工程を含む、（６）に記載の制御情報生成方法。
　この制御情報生成方法によれば、繋がれた特徴点同士の組合せが不適切である場合に、他の特徴点同士の連結を再度組み替え直すことができる。
（１０）　前記造形経路の曲率分布を算出して、前記曲率分布に基づき前記特徴点同士の連結の成否を判定する工程を含む、（６）に記載の制御情報生成方法。
　この制御情報生成方法によれば、繋がれた特徴点同士の組合せが溶接ビードの積層に不適切である場合に、他の特徴点同士の連結を再度組み替え直すことができる。
（１１）　造形経路に沿って加工位置を移動させながら、溶融した加工材料を加工対象面に付加して形成される溶接ビードを用いて層形状を造形し、前記層形状を積層して三次元形状の造形物を造形する積層造形装置において、前記積層造形装置を制御するための制御情報を生成するプログラムであって、
　コンピュータに、
　前記造形物の三次元形状の情報を取得する手順と、
　前記三次元形状を複数の層に分割した層状体のそれぞれに、前記層内の特定方向に沿って複数の特徴点を生成する手順と、
　同一の前記層状体に生成された前記複数の特徴点を、当該層状体に隣接する他の層状体に生成された前記複数の特徴点に連結し、連結した前記特徴点同士を結ぶ線を前記造形経路に設定する手順と、
　前記設定された前記造形経路の情報を含む前記制御情報を出力する手順と、
を実行させるためのプログラム。
　このプログラムによれば、取得した造形物の三次元形状を複数層に分割して、得られた層状体の層内の特定方向に沿って複数の特徴点を生成する。次に、複数の特徴点を、隣接する層状体の特徴点同士で連結し、この連結した線を造形経路に設定する。これにより、一方向に延びて形成される造形物であっても、その長手方向に沿って造形経路が設定される。よって、造形物の形状によらずに層数及びパス数の増加を抑制し、効率のよい積層造形が行えるように積層造形装置を制御できる。
（１２）　前記造形経路を設定する手順は、
　前記複数の特徴点に、前記層状体内の前記特定方向に沿って順番にそれぞれ独立した第一インデックスを付与するとともに、複数の前記層状体の分割方向に沿って順番にそれぞれ独立した第二インデックスを付与し、
　前記複数の特徴点のうち、付与された前記第一インデックスが共通な特徴点同士を、前記第二インデックスの順番で連結した線を前記造形経路に設定する手順を含む、（１１）に記載のプログラム。
　このプログラムによれば、同じ第一インデックスを有する特徴点を第二インデックスの順番で連結する簡単な処理により、機械的に繋ぎ替えを実施できる。
（１３）　前記特定方向は、前記層状体のそれぞれの形状を１本の前記溶接ビードで形成する場合、又は複数本の前記溶接ビードで形成する場合を想定したときの前記溶接ビードの長手方向である、（１１）に記載のプログラム。
　このプログラムによれば、特定方向が、層状体を更に溶接ビードの形状に分割した際に想定される溶接ビードの長手方向であることで、層状体の分割方向に沿って接続される線が、一方向に延びる造形物の長手方向となる。これにより、一方向に延びて形成される造形物をその長手方向に沿って溶接ビードを形成する造形経路が求められる。
（１４）　コンピュータに、
　前記造形経路の経路長を算出して、前記経路長に基づき前記特徴点同士の連結の成否を判定する手順をさらに実行させる、（１１）に記載のプログラム。
　このプログラムによれば、繋がれた特徴点同士の組合せが不適切である場合に、他の特徴点同士の連結を再度組み替え直すことができる。
（１５）　コンピュータに、
　前記造形経路の曲率分布を算出して、前記曲率分布に基づき前記特徴点同士の連結の成否を判定する手順をさらに実行させる、（１１）に記載のプログラム。
　このプログラムによれば、繋がれた特徴点同士の組合せが溶接ビードの積層に不適切である場合に、他の特徴点同士の連結を再度組み替え直すことができる。
　なお、本出願は、２０２２年９月９日出願の日本特許出願（特願２０２２－１４３９４４）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。
１１　造形制御部
１３　造形部
１７　マニピュレータ
１９　溶加材供給部
１９ａ　リール
１９ｂ　繰り出し機構
２１　マニピュレータ制御部
２３　熱源制御部
２５　トーチ
２７　ベース
３１　形状取得部
３３　点群生成部
３５　造形経路設定部
３７　出力部
３９　第一判定部
４１　第二判定部
４３，４５　凹凸
１００　積層造形装置
２００　制御情報生成装置
Ａｂ　底面領域
Ｂ　溶接ビード
ＢＭ０　矩形ビードモデル
ＢＭａ，ＢＭｂ　ビードモデル
Ｄａ，Ｄｂ　ビード形成方向
Ｈ　ビード高さ
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４　層
Ｌｎ１，　Ｌｎ２　距離
Ｍ　溶加材
ＰＳ，ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３，ＰＳ４　パス
Ｐｓｔ　始点
Ｐｅｄ　終点
Ｓｏ　目標形状
Ｗ　造形物

Claims (15)

  1. 　造形経路に沿って加工位置を移動させながら、溶融した加工材料を加工対象面に付加して形成される溶接ビードを用いて層形状を造形し、前記層形状を積層して三次元形状の造形物を造形する積層造形装置において、前記積層造形装置を制御するための制御情報を生成する制御情報生成装置であって、
    　前記造形物の三次元形状の情報を取得する形状取得部と、
    　前記三次元形状を複数の層に分割した層状体のそれぞれに、前記層内の特定方向に沿って複数の特徴点を生成する点群生成部と、
    　同一の前記層状体に生成された前記複数の特徴点を、当該層状体に隣接する他の層状体に生成された前記複数の特徴点に連結し、連結した前記特徴点同士を結ぶ線を前記造形経路に設定する造形経路設定部と、
    　前記設定された前記造形経路の情報を含む前記制御情報を出力する出力部と、
    を備える制御情報生成装置。
  2. 　前記造形経路設定部は、
    　前記複数の特徴点に、前記層状体内の前記特定方向に沿って順番にそれぞれ独立した第一インデックスを付与するとともに、複数の前記層状体の分割方向に沿って順番にそれぞれ独立した第二インデックスを付与し、
    　前記複数の特徴点のうち、付与された前記第一インデックスが共通な特徴点同士を、前記第二インデックスの順番で連結した線を前記造形経路に設定する、
    請求項１に記載の制御情報生成装置。
  3. 　前記特定方向は、前記層状体のそれぞれの形状を１本の前記溶接ビードで形成する場合、又は複数本の前記溶接ビードで形成する場合を想定したときの前記溶接ビードの長手方向である、
    請求項１に記載の制御情報生成装置。
  4. 　前記造形経路設定部が設定した前記造形経路の経路長を算出して、前記経路長に基づき前記特徴点同士の連結の成否を判定する第一判定部を備える、
    請求項１に記載の制御情報生成装置。
  5. 　前記造形経路設定部が設定した前記造形経路の曲率分布を算出して、前記曲率分布に基づき前記特徴点同士の連結の成否を判定する第二判定部を備える、
    請求項１に記載の制御情報生成装置。
  6. 　造形経路に沿って加工位置を移動させながら、溶融した加工材料を加工対象面に付加して形成される溶接ビードを用いて層形状を造形し、前記層形状を積層して三次元形状の造形物を造形する積層造形装置において、前記積層造形装置を制御するための制御情報を生成する制御情報生成方法であって、
    　前記造形物の三次元形状の情報を取得し、
    　前記三次元形状を複数の層に分割した層状体のそれぞれに、前記層内の特定方向に沿って複数の特徴点を生成し、
    　同一の前記層状体に生成された前記複数の特徴点を、当該層状体に隣接する他の層状体に生成された前記複数の特徴点に連結し、連結した前記特徴点同士を結ぶ線を前記造形経路に設定し、
    　前記設定された前記造形経路の情報を含む前記制御情報を出力する、
    制御情報生成方法。
  7. 　前記造形経路の設定には、
    　前記複数の特徴点に、前記層状体内の前記特定方向に沿って順番にそれぞれ独立した第一インデックスを付与するとともに、複数の前記層状体の分割方向に沿って順番にそれぞれ独立した第二インデックスを付与し、
    　前記複数の特徴点のうち、付与された前記第一インデックスが共通な特徴点同士を、前記第二インデックスの順番で連結した線を前記造形経路に設定する工程を含む、
    請求項６に記載の制御情報生成方法。
  8. 　前記特定方向は、前記層状体のそれぞれの形状を１本の前記溶接ビードで形成する場合、又は複数本の前記溶接ビードで形成する場合を想定したときの前記溶接ビードの長手方向である、
    請求項６に記載の制御情報生成方法。
  9. 　前記造形経路の経路長を算出して、前記経路長に基づき前記特徴点同士の連結の成否を判定する工程を含む、
    請求項６に記載の制御情報生成方法。
  10. 　前記造形経路の曲率分布を算出して、前記曲率分布に基づき前記特徴点同士の連結の成否を判定する工程を含む、
    請求項６に記載の制御情報生成方法。
  11. 　造形経路に沿って加工位置を移動させながら、溶融した加工材料を加工対象面に付加して形成される溶接ビードを用いて層形状を造形し、前記層形状を積層して三次元形状の造形物を造形する積層造形装置において、前記積層造形装置を制御するための制御情報を生成するプログラムであって、
    　コンピュータに、
    　前記造形物の三次元形状の情報を取得する手順と、
    　前記三次元形状を複数の層に分割した層状体のそれぞれに、前記層内の特定方向に沿って複数の特徴点を生成する手順と、
    　同一の前記層状体に生成された前記複数の特徴点を、当該層状体に隣接する他の層状体に生成された前記複数の特徴点に連結し、連結した前記特徴点同士を結ぶ線を前記造形経路に設定する手順と、
    　前記設定された前記造形経路の情報を含む前記制御情報を出力する手順と、
    を実行させるためのプログラム。
  12. 　前記造形経路を設定する手順は、
    　前記複数の特徴点に、前記層状体内の前記特定方向に沿って順番にそれぞれ独立した第一インデックスを付与するとともに、複数の前記層状体の分割方向に沿って順番にそれぞれ独立した第二インデックスを付与し、
    　前記複数の特徴点のうち、付与された前記第一インデックスが共通な特徴点同士を、前記第二インデックスの順番で連結した線を前記造形経路に設定する手順を含む、
    請求項１１に記載のプログラム。
  13. 　前記特定方向は、前記層状体のそれぞれの形状を１本の前記溶接ビードで形成する場合、又は複数本の前記溶接ビードで形成する場合を想定したときの前記溶接ビードの長手方向である、
    請求項１１に記載のプログラム。
  14. 　コンピュータに、
    　前記造形経路の経路長を算出して、前記経路長に基づき前記特徴点同士の連結の成否を判定する手順をさらに実行させる、
    請求項１１に記載のプログラム。
  15. 　コンピュータに、
    　前記造形経路の曲率分布を算出して、前記曲率分布に基づき前記特徴点同士の連結の成否を判定する手順をさらに実行させる、
    請求項１１に記載のプログラム。
PCT/JP2023/027876 2022-09-09 2023-07-28 制御情報生成装置、制御情報生成方法及びプログラム WO2024053281A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022143944A JP2024039412A (ja) 2022-09-09 2022-09-09 制御情報生成装置、制御情報生成方法及びプログラム
JP2022-143944 2022-09-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024053281A1 true WO2024053281A1 (ja) 2024-03-14

Family

ID=90192416

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/027876 WO2024053281A1 (ja) 2022-09-09 2023-07-28 制御情報生成装置、制御情報生成方法及びプログラム

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2024039412A (ja)
WO (1) WO2024053281A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019147171A (ja) * 2018-02-27 2019-09-05 株式会社神戸製鋼所 積層造形物の造形手順設計方法、積層造形物の造形方法及び製造装置、並びにプログラム
WO2020250446A1 (ja) * 2019-06-14 2020-12-17 三菱電機株式会社 制御情報生成装置および制御情報生成方法
WO2022176578A1 (ja) * 2021-02-19 2022-08-25 株式会社神戸製鋼所 積層計画作成方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019147171A (ja) * 2018-02-27 2019-09-05 株式会社神戸製鋼所 積層造形物の造形手順設計方法、積層造形物の造形方法及び製造装置、並びにプログラム
WO2020250446A1 (ja) * 2019-06-14 2020-12-17 三菱電機株式会社 制御情報生成装置および制御情報生成方法
WO2022176578A1 (ja) * 2021-02-19 2022-08-25 株式会社神戸製鋼所 積層計画作成方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2024039412A (ja) 2024-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017141639A1 (ja) 積層制御装置、積層制御方法及びプログラム
JP7186512B2 (ja) ハイブリッド溶着速度のニアネットシェイプ積層造形のための方法及びシステム
WO2019107506A1 (ja) 積層造形物の設計方法、製造方法、及び製造装置、並びにプログラム
JP7120774B2 (ja) 積層造形物の造形手順設計方法、積層造形物の造形方法及び製造装置、並びにプログラム
CN114007794A (zh) 层叠造型方法、层叠造型装置以及控制器
WO2022019013A1 (ja) 機械学習装置、積層造形システム、溶接条件の機械学習方法、溶接条件の決定方法、およびプログラム
WO2024053281A1 (ja) 制御情報生成装置、制御情報生成方法及びプログラム
WO2022064941A1 (ja) 造形条件の設定方法、積層造形方法、積層造形システム、およびプログラム
WO2022149426A1 (ja) 積層造形物の製造方法
JP7384760B2 (ja) 機械学習装置、積層造形システム、溶接条件の機械学習方法、溶接条件の調整方法、およびプログラム
WO2024095596A1 (ja) 積層造形装置の制御情報修正方法、制御情報修正装置及びプログラム
JP2023178726A (ja) 造形計画支援装置およびプログラム
JP2024013527A (ja) 軌道計画支援装置、軌道計画支援方法及びプログラム
WO2024029276A1 (ja) 制御情報修正方法、制御情報修正装置及びプログラム
WO2022064942A1 (ja) 造形条件の設定方法、積層造形方法、積層造形システム、およびプログラム
JP2024058958A (ja) 造形物の製造方法及び積層計画方法
WO2022270251A1 (ja) 積層造形支援装置、積層造形装置、積層造形支援方法、及びプログラム
JP2024025180A (ja) 制御情報生成装置、制御情報生成方法、プログラム及び積層造形方法
JP2024021423A (ja) 造形計画支援装置、造形計画支援方法及びプログラム
WO2023204113A1 (ja) 制御情報生成装置、積層造形システム及びプログラム
JP2020001075A (ja) 積層造形物の積層造形計画設計方法、製造方法、及び製造装置、並びにプログラム
WO2024018803A1 (ja) 画像情報生成装置及び画像情報生成方法、画像処理装置及び画像処理方法、欠陥予測装置及び欠陥予測方法、並びにプログラム
JP7311481B2 (ja) 積層造形方法及び積層造形装置、並びにモデル表示装置
JP2024067333A (ja) 造形物の製造方法および造形物
JP2024013526A (ja) 制御情報修正方法、制御情報修正装置及びプログラム

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23862824

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1