(57)【要約】【課題】造形材料の材質を変更せずに三次元形状の物性を部分的に調整することができる。【解決手段】三次元形状データの生成装置１０は、三次元形状を複数のボクセルで表すと共に、複数のボクセルの各々に物性値が設定された三次元形状データを取得し、予め定めた基本形状に対応して閾値が三次元領域に配置された三次元閾値マトリクスを設定し、複数のボクセルの物性値と、三次元閾値マトリクスと、に基づいて、複数のボクセルの各々について造形の有無を算出する。【選択図】図１
2020037246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元形状を複数のボクセルで表すと共に、前記複数のボクセルの各々に物性値が設定された三次元形状データを取得する取得部と、
予め定めた基本形状に対応して閾値が三次元領域に配置された三次元閾値マトリクスを設定する設定部と、
前記複数のボクセルの物性値と、前記三次元閾値マトリクスと、に基づいて、前記複数のボクセルの各々について造形の有無を算出する算出部と、
を備えた三次元形状データの生成装置。
【請求項２】
前記基本形状に対応する位置の前記閾値が、前記閾値が取り得る値の範囲の最小値に設定されている
請求項１記載の三次元形状データの生成装置。
【請求項３】
前記基本形状に対応する位置以外の前記閾値は、前記三次元領域の中心から外側に向かうに従って大きくなるように設定されている
請求項１又は請求項２記載の三次元形状データの生成装置。
【請求項４】
前記三次元形状のエッジを抽出するエッジ抽出部
を備えた請求項１〜３の何れか1項に記載の三次元形状データの生成装置。
【請求項５】
前記設定部は、前記エッジ抽出部により抽出されたエッジ以外の部分に対応する第１のボクセルについては、第１の物性に対応した第１の三次元閾値マトリクスを設定し、前記エッジ抽出部により抽出されたエッジに対応する第２のボクセルについては、第１の物性よりも高い第２の物性に対応した第２の三次元閾値マトリクスを設定する
請求項４記載の三次元形状データの生成装置。
【請求項６】
前記複数のボクセルの各々の物性値を、前記三次元形状の物性が目標物性となる物性値に変換する変換部
を備えた請求項１〜５の何れか１項に記載の三次元形状データの生成装置。
【請求項７】
前記変換部は、変換表を用いて、前記三次元形状の物性が目標物性となる物性値に変換すると共に、前記三次元形状データに基づいて造形された三次元形状について測定された物性値を用いて前記変換表を更新する
請求項６記載の三次元形状データの生成装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載の三次元形状データの生成装置と、
前記生成装置により生成された三次元形状データに基づいて三次元形状を造形する造形部と、
を備えた三次元造形装置。
【請求項９】
コンピュータを、請求項１〜７の何れか１項に記載の三次元形状データの生成装置の各部として機能させるための三次元形状データの生成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元形状データの生成装置、三次元造形装置、及び三次元形状データの生成プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、造形対象の立体物、及び、該立体物を支持する支持部を構成するドットを形成するためのドット形成部と、形成されるドットによる前記立体物及び前記支持部の造形を制御する制御部と、を備える立体物造形装置であって、前記制御部は、前記支持部において、該支持部を表現するボクセル集合に含まれるボクセルにおけるドットの形成率を表す入力値とディザマスクとに基づいて、前記立体物を支持する支持構造が形成されるようにドットを前記ボクセル集合に配置する、立体物造形装置が開示されている。
【０００３】
特許文献２には、液体を吐出可能なヘッドユニットと、前記ヘッドユニットから吐出された液体を硬化させてドットを形成する硬化ユニットと、造形すべき立体物の形状をボクセル集合で表し、当該ボクセル集合のうち、決定部がドットを形成する対象として決定したボクセルにドットを形成することで、ドットの集合体として前記立体物が造形されるように前記ヘッドユニットの動作を制御する造形制御部と、を備え、前記決定部は、前記ボクセル集合のうち前記立体物の内部に位置するボクセルにおけるドットの形成率に応じた値である形成指標値と、ディザマスクの有する閾値との比較結果に応じて、ドットを形成する対象のボクセルを決定する、ことを特徴とする立体物造形装置が開示されている。
【０００４】
特許文献３には、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が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１０９４２７号公報
【特許文献２】特開２０１７−３０１７７号公報
【特許文献３】特開２０１８−１７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、三次元造形装置で造形される三次元形状の強度等の物性を所望の物性にしたい場合、所望の物性に対応する材質の造形材料を用いる場合があった。この場合、物性を変更する場合は造形材料を変更しなければならないので、簡便に物性を調整したり、部分的に物性を変えたりするのが困難であった。
【０００７】
また、三次元形状の内部構造の粗密を調整することで所望の物性に調整する場合がある。
【０００８】
しかしながら、内部構造の粗密を調整するだけでは、三次元形状の物性を精度良く所望の物性に調整するのが困難である。
【０００９】
本発明は、三次元形状の物性を内部構造の粗密で制御する場合と比較して、三次元形状の物性を精度良く調整することができる三次元形状データの生成装置、三次元造形装置、及び三次元形状データの生成プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の発明の三次元形状データの生成装置は、三次元形状を複数のボクセルで表すと共に、前記複数のボクセルの各々に物性値が設定された三次元形状データを取得する取得部と、予め定めた基本形状に対応して閾値が三次元領域に配置された三次元閾値マトリクスを設定する設定部と、前記複数のボクセルの物性値と、前記三次元閾値マトリクスと、に基づいて、前記複数のボクセルの各々について造形の有無を算出する算出部と、を備える。
【００１１】
請求項２記載の発明は、前記基本形状に対応する位置の前記閾値が、前記閾値が取り得る値の範囲の最小値に設定されている。
【００１２】
請求項３記載の発明は、前記基本形状に対応する位置以外の前記閾値は、前記三次元領域の中心から外側に向かうに従って大きくなるように設定されている。
【００１３】
請求項４記載の発明は、前記三次元形状のエッジを抽出するエッジ抽出部を備える。
【００１４】
請求項５記載の発明は、前記設定部は、前記エッジ抽出部により抽出されたエッジ以外の部分に対応する第１のボクセルについては、第１の物性に対応した第１の三次元閾値マトリクスを設定し、前記エッジ抽出部により抽出されたエッジに対応する第２のボクセルについては、第１の物性よりも高い第２の物性に対応した第２の三次元閾値マトリクスを設定する。
【００１５】
請求項６記載の発明は、前記複数のボクセルの各々の物性値を、前記三次元形状の物性が目標物性となる物性値に変換する変換部を備える。
【００１６】
請求項７記載の発明は、前記変換部は、変換表を用いて、前記三次元形状の物性が目標物性となる物性値に変換すると共に、前記三次元形状データに基づいて造形された三次元形状について測定された物性値を用いて前記変換表を更新する。
【００１７】
請求項８記載の発明の三次元造形装置は、請求項１〜６の何れか１項に記載の三次元形状データの生成装置と、前記生成装置により生成された三次元形状データに基づいて三次元形状を造形する造形部と、を備える。
【００１８】
請求項９記載の発明の三次元形状データの生成プログラムは、コンピュータを、請求項１〜７の何れか１項に記載の三次元形状データの生成装置の各部として機能させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１、８、９記載の発明によれば、三次元形状の物性を内部構造の粗密で制御する場合と比較して、三次元形状の物性を精度良く調整することができる、という効果を有する。
【００２０】
請求項２記載の発明によれば、基本形状が存在しない部分が生じるのを防ぐことができる、という効果を有する。
【００２１】
請求項３記載の発明によれば、三次元領域の中心から外側に向かうに従って物性を高くすることができる、という効果を有する。
【００２２】
請求項４記載の発明によれば、エッジとエッジ以外の部分とで異なる三次元閾値マトリクスを設定することができる、という効果を有する。
【００２３】
請求項５記載の発明によれば、エッジの物性をエッジ以外の部分の物性よりも高くすることができる、という効果を有する。
【００２４】
請求項６記載の発明によれば、複数のボクセルの各々の物性値をそのまま用いて三次元形状を造形する場合と比較して、精度良く三次元形状の物性を目標物性にすることができる、という効果を有する。
【００２５】
請求項７記載の発明によれば、変換表を更新しない場合と比較して、精度良く三次元形状の物性を目標物性にすることができる、という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】三次元造形システムの構成図である。
【図２】三次元形状データの生成装置の構成図である。
【図３】ボクセルデータで表された三次元形状の一例を示す図である。
【図４】三次元造形装置の構成図である。
【図５】三次元形状データの生成プログラムによる処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】三次元閾値マトリクスの一例を示す図である。
【図７】三次元閾値マトリクスを構成する閾値テーブルの一例を示す図である。
【図８】造形材料の吐出の有無について説明するための図である。
【図９】基本形状の一例を示す図である。
【図１０】造形材料の吐出の有無について説明するための図である。
【図１１】基本形状の一例を示す図である。
【図１２】入力強度値と実際の強度との関係の一例を示す図である。
【図１３】強度変換ＬＵＴの変換特性の一例を示す図である。
【図１４】エッジ抽出フィルタの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態例を詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本実施形態に係る三次元造形システム１の構成図である。図１に示すように、三次元造形システム１は、三次元形状データの生成装置１０及び三次元造形装置１００を備える。
【００２９】
次に、図２を参照して、第１実施形態に係る三次元形状データの生成装置１０の構成について説明する。
【００３０】
生成装置１０は、例えばパーソナルコンピュータ等で構成され、コントローラ１２を備える。コントローラ１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２Ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２Ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２Ｃ、不揮発性メモリ１２Ｄ、及び入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）１２Ｅを備える。そして、ＣＰＵ１２Ａ、ＲＯＭ１２Ｂ、ＲＡＭ１２Ｃ、不揮発性メモリ１２Ｄ、及びＩ／Ｏ１２Ｅがバス１２Ｆを介して各々接続されている。
【００３１】
また、Ｉ／Ｏ１２Ｅには、操作部１４、表示部１６、通信部１８、及び記憶部２０が接続されている。なお、ＣＰＵ１２Ａは、取得部、設定部、算出部、エッジ抽出部、及び変換部の一例である。
【００３２】
操作部１４は、例えばマウス及びキーボードを含んで構成される。
【００３３】
表示部１６は、例えば液晶ディスプレイ等で構成される。
【００３４】
通信部１８は、三次元造形装置１００等の外部装置とデータ通信を行うためのインターフェースである。
【００３５】
記憶部２０は、ハードディスク等の不揮発性の記憶装置で構成され、後述する三次元形状データの生成プログラム、三次元形状データ（ボクセルデータ）、後述する三次元閾値マトリクス、及び強度変換ルックアップテーブル（ＬＵＴ）等を記憶する。ＣＰＵ１２Ａは、記憶部２０に記憶された三次元形状データの生成プログラムを読み込んで実行する。
【００３６】
図３には、三次元形状をボクセルの集合で表した三次元形状データ（ボクセルデータ）によって表された三次元形状３２を示した。図３に示すように、三次元形状３２は、複数のボクセル３４で構成される。
【００３７】
ここで、ボクセル３４は、三次元形状３２の基本要素であり、例えば直方体が用いられるが、直方体に限らず、球又は円柱等を用いてもよい。ボクセル３４を積み上げることで所望の三次元形状が表現される。
【００３８】
また、本実施形態では、各ボクセルには、物性値としてボクセルの強度を表す強度値が各々設定されている。
【００３９】
三次元形状を造形する三次元造形法としては、例えば熱可塑性樹脂を溶かし積層させることで三次元形状を造形する熱溶解積層法（FDM:Fused Deposition Modeling）、粉末状の金属材料にレーザービームを照射し、焼結することで三次元形状を造形するレーザー焼結法（ＳＬＳ法：Selective Laser Sintering）等が適用されるが、他の三次元造形法を用いても良い。本実施形態では、熱溶解積層法を用いて三次元形状を造形する場合について説明する。
【００４０】
次に、三次元形状データの生成装置１０により生成された三次元形状データを用いて三次元形状を造形する三次元造形装置について説明する。
【００４１】
図４には、本実施の形態に係る三次元造形装置１００の構成を示した。三次元造形装置１００は、熱溶解積層法により三次元形状を造形する装置である。
【００４２】
図４に示すように、三次元造形装置１００は、吐出ヘッド１０２、吐出ヘッド駆動部１０４、造形台１０６、造形台駆動部１０８、取得部１１０、制御部１１２、及び強度センサ１１４を備える。なお、吐出ヘッド１０２、吐出ヘッド駆動部１０４、造形台１０６、及び造形台駆動部１０８は造形部の一例である。
【００４３】
吐出ヘッド１０２は、三次元形状４０を造形するための造形材料を吐出する造形材吐出ヘッドと、サポート材を吐出するサポート材吐出ヘッドと、を含む。サポート材は、三次元形状のオーバーハング部分（「張り出し部分」ともいう）を、造形が完了するまで支持する用途で用いられ、造形完了後に除去される。
【００４４】
吐出ヘッド１０２は、吐出ヘッド駆動部１０４によって駆動され、ＸＹ平面上を二次元に走査される。また、造形材吐出ヘッドは、複数種類の属性（例えば色）の造形材料に対応して複数の吐出ヘッドを備える場合がある。
【００４５】
造形台１０６は、造形台駆動部１０８によって駆動され、Ｚ軸方向に昇降される。
【００４６】
取得部１１０は、三次元形状データの生成装置１０が生成した三次元形状データ及びサポート材データを取得する。
【００４７】
制御部１１２は、取得部１１０が取得した三次元形状データに従って造形材料が吐出されると共に、サポート材データに従ってサポート材が吐出されるように、吐出ヘッド駆動部１０４を駆動して吐出ヘッド１０２を二次元に走査させると共に、吐出ヘッド１０２による造形材料及びサポート材の吐出を制御する。
【００４８】
また、制御部１１２は、各層の造形が終了する毎に、造形台駆動部１０８を駆動して造形台１０６を予め定めた積層間隔分降下させる。
【００４９】
強度センサ１１４は、三次元形状の強度を測定する。強度センサとしては、例えば光を三次元形状に照射して反射光を測定することにより強度を測定するセンサが挙げられる。
【００５０】
制御部１１２は、生成装置１０からテストパターンの三次元形状の造形を指示された場合に、テストパターンの三次元形状が造形されるように吐出ヘッド駆動部１０４等を制御する。また、造形されたテストパターンの三次元形状の強度の測定を強度センサ１１４に指示し、測定結果を生成装置１０に送信する。
【００５１】
次に、図５を参照して、本実施の形態に係る生成装置１０の作用を説明する。ＣＰＵ１２Ａにより三次元形状データの生成プログラムを実行させることで、図５に示す生成処理が実行される。なお、図５に示す生成処理は、例えば、ユーザーの操作により生成プログラムの実行が指示された場合に実行される。また、本実施形態では、サポート材データの生成処理については説明を省略する。
【００５２】
ステップＳ１００では、造形対象の三次元形状に対応するボクセルデータを例えば記憶部２０から読み出すことにより取得する。なお、通信部１８を介して外部装置からボクセルデータを通信により取得してもよい。
【００５３】
ステップＳ１０２では、ステップＳ１００で取得したボクセルデータから三次元形状の表示データを生成し、表示部１６に表示させる。
【００５４】
ステップＳ１０４では、各ボクセルの造形の有無を算出する際に用いられる三次元閾値マトリクスを設定する。三次元閾値マトリクスには、予め定めた基本形状に対応して閾値が三次元領域に配置されている。
【００５５】
図６には、一例として三次元閾値マトリクスＭを示した。図６に示すように、三次元閾値マトリクスＭは、７層の閾値テーブルＺ１〜Ｚ７から構成されている。
【００５６】
図７には、閾値テーブルＺ１〜Ｚ７の一例を示した。後述するように、各ボクセルの造形の有無を算出する際には、閾値テーブルＺ１〜Ｚ７をディザマトリクスとして、各閾値テーブルに対応する各層のボクセルデータに対してハーフトーン処理を実行する。すなわち、閾値テーブルの各閾値と、対応するボクセルの強度値と、を比較し、強度値が閾値以上であれば、そのボクセルの造形を「有り」とし、強度値が閾値未満の場合は、そのボクセルの造形を「無し」とする。ここで、本実施形態では、強度値が取り得る値が「１」以上であるものとする。この場合、閾値が「１」の場合は、その閾値に対応するボクセルの造形は必ず「有り」となる。従って、閾値が「１」の部分が基本形状に相当することとなる。
【００５７】
図７の例では、全ての層の中心に閾値「１」が設定され、Ｚ軸方向において中央の層である４層目の閾値テーブルＺ４は、ＸＹ平面において十字形状に閾値「１」が設定されている。すなわち、基本形状に対応する位置の閾値が、閾値が取り得る値の範囲の最小値に設定されている。従って、三次元閾値マトリクスＭが設定された場合において、例えば各ボクセルの強度値が全て「１」であったとすると、図８に示すように、「■」で示す位置に造形材料が吐出されることとなる。従って、三次元閾値マトリクスＭの基本形状は、図９に示すような基本形状Ｋとなる。
【００５８】
なお、図７に示すように、閾値テーブルＺ１〜Ｚ７の基本形状に対応した位置以外の閾値は全て「３５」以上となっている。このため、例えば各ボクセルの強度値が全て「３５」未満の場合は、全て図９に示すような基本形状Ｋとなる。また、例えば各ボクセルの強度値が全て「５０」であった場合は、図１０に示すように、「■」で示す位置に造形材料が吐出されることとなる。従って、三次元閾値マトリクスＭの基本形状は、図１１に示すように、図９に示す基本形状Ｋを太らせた基本形状Ｋ２となる。
【００５９】
また、図７に示すように、閾値テーブルＺ１〜Ｚ７に設定された閾値のうち、基本形状に対応する位置以外の閾値は、中心から外側に向かうに従って大きくなるように設定されている。従って、三次元閾値マトリクスＭに設定された各閾値は、三次元閾値マトリクスＭで示される三次元領域の中心から外側に向かうに従って大きくなるように設定されている。すなわち、三次元閾値マトリクスＭに設定された各閾値は、三次元閾値マトリクスＭで示される三次元領域の中心から外側に向かうに従って、造形が「有り」となるボクセルの割合が少なくなるように設定されている。換言すれば、三次元閾値マトリクスＭで示される三次元領域の中心に向かうに従って強度が高くなるように閾値が設定されている。なお、三次元閾値マトリクスのサイズが小さくなるに従って、基本形状のサイズは小さくなり三次元形状が密な構造となるため硬くなる。一方、三次元閾値マトリクスのサイズが大きくなるに従って、基本形状のサイズは大きくなり三次元形状が粗な構造となるため柔らかくなる。従って、硬くしたい部分については、サイズが小さい三次元閾値マトリクスを設定し、柔らかくしたい部分については、サイズが大きい三次元閾値マトリクスを設定してもよい。
【００６０】
本実施形態では、記憶部２０には、様々な種類の基本形状に対応した三次元閾値マトリクスが記憶されている。ユーザーは、操作部１４を操作して、所望の基本形状、すなわち三次元閾値マトリクスを選択する。なお、選択する三次元閾値マトリクスは１つに限らず、三次元形状の部分毎に複数の三次元閾値マトリクスを選択してもよい。
【００６１】
ステップＳ１０６では、記憶部２０から強度変換ＬＵＴを読み出し、読み出した強度変換ＬＵＴを用いて、ステップＳ１００で取得したボクセルデータの強度値を、三次元形状の強度が目標強度となる強度値に変換する。
【００６２】
三次元造形装置１００に入力される各ボクセルの強度値と実際の強度との関係は線形の特性になるのが理想であるが、実際は図１２に示すように非線形の特性Ｔ１となる場合がある。そこで、三次元造形装置１００に入力される各ボクセルの強度値と実際の強度との関係が線形の特性となるように、強度値を変換するための変換表が強度変換ＬＵＴである。例えば三次元造形装置１００に入力される各ボクセルの強度値と実際の強度との関係が図１２に示すような特性Ｔ１であった場合、強度変換ＬＵＴの変換特性を図１３に示すような変換特性Ｔ２とする。すなわち、特性Ｔ１の逆特性を変換特性Ｔ２とする。これにより、変換後の強度値と実際の強度との関係が線形の特性となる。
【００６３】
ステップＳ１０８では、ボクセルデータで表される複数のボクセルの各々に設定された強度値と、ステップＳ１０４で設定された三次元閾値マトリクスと、に基づいて、複数のボクセルの各々について造形の有無を算出する。具体的には、前述したように、閾値テーブルＺ１〜Ｚ７をディザマトリクスとして、各閾値テーブルに対応する各層のボクセルデータに対してハーフトーン処理を各々実行する。すなわち、閾値テーブルの閾値と、閾値に対応する位置のボクセルの強度値と、を比較し、強度値が閾値以上であれば、そのボクセルの造形を「有り」とし、強度値が閾値未満の場合は、そのボクセルの造形を「無し」とする処理を閾値テーブルの各閾値について行う。
【００６４】
ステップＳ１１０では、ステップＳ１０８で算出した各ボクセルの造形の有無を表すデータをボクセルデータとして三次元造形装置１００に送信する。
【００６５】
三次元造形装置１００の取得部１１０は、三次元形状データの生成装置１０から送信されたボクセルデータを取得する。また、制御部１１２は、取得部１１０が取得したボクセルデータに従って造形材料が吐出されるように、吐出ヘッド駆動部１０４を駆動して吐出ヘッド１０２を二次元に走査させると共に、吐出ヘッド１０２による造形材料の吐出を制御する。これにより、三次元形状が造形される。
【００６６】
ステップＳ１１２では、テストパターンの三次元形状の強度を測定するタイミングか否かを判定する。強度を測定するタイミングとしては、一例として画像形成前又は予め定めた期間毎とすることが挙げられるが、これらに限られるものではない。
【００６７】
そして、ステップＳ１１２の判定が肯定された場合は、ステップＳ１１４へ移行し、ステップＳ１１２の判定が否定された場合は、本ルーチンを終了する。
【００６８】
ステップ１１４では、テストパターンの三次元形状のボクセルデータであるテストパターンデータを記憶部２０から読み出して三次元造形装置１００へ送信し、テストパターンの三次元形状の造形及び造形されたテストパターンの三次元形状の強度の測定を指示する。ここで、テストパターンの三次元形状は、強度の測定がしやすい形状とすることが好ましい。例えばテストパターンの三次元形状を直方体形状とし、一方の端部から他方の端部に向かうに従って強度が一定間隔で段階的に高くなるような形状としてもよい。この場合、直方体形状を複数のボクセルに分割し、直方体形状の一方の端部から他方の端部に向かうに従って強度値が大きくなるように各ボクセルに強度値を設定する。例えば、強度値が取り得る値の範囲が「１」〜「１００」である場合、「１０」、「２０」、・・・「１００」のように、１０刻みで強度値を設定する。なお、強度値の設定は、これに限らず、実際の強度の特性が判るように適宜設定すればよい。
【００６９】
これにより、三次元造形装置１００では、テストパターンの三次元形状を造形し、造形した三次元形状の強度を強度センサ１１４により測定する。前述したようにテストパターンの三次元形状が直方体形状の場合は、強度センサ１１４により、直方体形状の一方の端部から他方の端部までの強度を一定間隔で順次測定する。そして、三次元造形装置１００は、強度の測定結果を生成装置１０に送信する。なお、造形対象の三次元形状の造形と同じタイミングで造形台１０６の別の領域にテストパターンの三次元形状を造形してもよい。
【００７０】
ステップＳ１１６では、三次元造形装置１００から測定結果を取得する。
【００７１】
ステップＳ１１８では、ステップＳ１１６で取得した強度の測定結果を用いて強度変換ＬＵＴを更新する。すなわち、ステップＳ１１６で取得した強度の測定結果を用いて、各ボクセルの強度値と実際の強度との関係が線形の関係になるように、強度変換ＬＵＴを更新する。例えば、テストパターンの三次元形状の各ボクセルの強度値と実際の強度との関係が図１２に示すような特性Ｔ１であった場合、強度変換ＬＵＴの変換特性を図１３に示すような変換特性Ｔ２とする。すなわち、強度変換ＬＵＴの変換特性を特性Ｔ１の逆特性とする。これにより、変換後の強度値と実際の強度との関係が線形の特性となる。
【００７２】
以上、各実施形態を用いて本発明について説明したが、本発明は各実施形態に記載の範囲には限定されない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で各実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、当該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００７３】
例えば、ステップＳ１００で取得したボクセルデータに対して、図１４に示すような、縦エッジを抽出するエッジ抽出フィルタＦ１及び横エッジを抽出するエッジ抽出フィルタＦ２を用いて三次元形状のエッジ部分を抽出するようにしてもよい。この場合、ステップＳ１０４では、例えばエッジ抽出フィルタにより抽出されたエッジ以外の部分に対応する第１のボクセルについては、予め定めた第１の強度に対応した第１の三次元閾値マトリクスを設定し、エッジ抽出フィルタにより抽出されたエッジに対応する第２のボクセルについては、第１の強度よりも高い予め定めた第２の強度に対応した第２の三次元閾値マトリクスを設定するようにしてもよい。
【００７４】
そして、ステップＳ１０８では、エッジ以外の部分に対応するボクセルについては第１の三次元閾値マトリクスを用いてボクセルの造形の有無を算出し、エッジに対応するボクセルについては第１の三次元閾値マトリクスを用いてボクセルの造形の有無を算出する。
【００７５】
これにより、三次元形状のエッジ部分を硬くし、エッジ以外の部分、例えば三次元形状の内部を柔らかくする等、強度の調整がしやすくなる。
【００７６】
なお、図１２に示したエッジ抽出フィルタは所謂プレヴィットフィルタであるが、これに限らずゾーベルフィルタ等の他のエッジ抽出フィルタを用いても良い。
【００７７】
また、エッジとエッジ以外の部分とで異なる三次元閾値マトリクスを用いる場合に限らず、任意の部分で異なる三次元閾値マトリクスを設定してもよい。
【００７８】
また、本実施形態では、図５のステップＳ１０６において、強度変換ＬＵＴを用いて、各ボクセルの強度値を変換する場合について説明したが、各ボクセルの強度値と実際の強度との関係が線形の特性であれば、ステップＳ１０６の処理を省略してもよい。
【００７９】
また、図５のステップＳ１１８で強度変換ＬＵＴを更新しても所望の強度にならない場合は、ユーザーの設定により強度変換ＬＵＴを直接更新するようにしてもよい。
【００８０】
また、弾性率が異なる複数の造形材料を用いて、強度値に応じて造形材料を切り替えて三次元形状を造形してもよい。また、三次元形状の内側を弾性率の低い造形材料で造形し、三次元形状の表面を三次元形状の内側の弾性率よりも高い弾性率の造形材料で造形してもよい。
【００８１】
また、本実施形態では、物性が強度の場合について説明したが、他の物性であってもよい。例えば、密度、熱伝導率、比熱、熱膨張率、電気抵抗率、誘電率、圧電率、透磁率、屈折率、複屈折率、旋光係数、光吸収率、及び音響インピーダンスなどでもよい。
【００８２】
また、本実施形態では、強度センサ１１４によりテストパターンの三次元形状の強度を測定する場合について説明したが、強度そのものではなく、強度と相関のある物理量を測定してもよい。例えば非定常法細線加熱法を用いて電気伝導度を測定してもよい。また、渦電流法を用いて電気抵抗を測定してもよい。また、分光測色計を用いて色を測定してもよい。
【００８３】
また、本実施形態では、三次元形状データを生成する生成装置１０と三次元形状データに基づいて三次元形状を造形する三次元造形装置１００とが別個の構成の場合について説明したが、三次元造形装置１００が生成装置１０の機能を備えた構成としてもよい。
【００８４】
すなわち、三次元造形装置１００の取得部１１０がボクセルデータを取得し、制御部１１２が図５の生成処理を実行して三次元形状データを生成してもよい。
【００８５】
また、例えば、図５に示した三次元形状データの生成処理をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウエアで実現するようにしてもよい。この場合、ソフトウエアで実現する場合に比べて、処理の高速化が図られる。
【００８６】
また、各実施形態では、三次元形状データの生成プログラムが記憶部２０にインストールされている形態を説明したが、これに限定されるものではない。本実施形態に係る三次元形状データの生成プログラムを、コンピュータ読取可能な記憶媒体に記録した形態で提供してもよい。例えば、本発明に係る三次元形状データの生成プログラムを、ＣＤ(Compact Disc)−ＲＯＭ及びＤＶＤ(Digital Versatile Disc)−ＲＯＭ等の光ディスクに記録した形態、若しくはＵＳＢ(Universal Serial Bus)メモリ及びメモリカード等の半導体メモリに記録した形態で提供してもよい。また、本実施形態に係る三次元形状データの生成プログラムを、通信部１８に接続された通信回線を介して外部装置から取得するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１     三次元造形システム
１０   生成装置
１２   コントローラ
３２、４０    三次元形状
３４   ボクセル
１００ 三次元造形装置
１１４ 強度センサ
Ｋ     基本形状
Ｍ     三次元閾値マトリクス
Ｆ１、Ｆ２    エッジ抽出フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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