(57)【要約】【課題】所定の物性又は品質を有する部材を、３次元造形装置の材料の残存量内で造形できる情報処理システムを提供する。【解決手段】システムは、部材を造形する３次元造形装置と、入力部と、物性又は品質の異なる部材を造形する少なくとも１つの材料の材料残存量を取得する情報を検知するセンサと、物性又は品質の異なる部材の単位体積あたりに使用される各材料の使用量を記憶する記憶部と、少なくとも１つの材料の材料残存量と、部材の３次元形状情報と、部材の造形に使用される少なくとも１つの材料の使用量に基づいて、材料残存量内で造形可能な部材の候補を決定し、部材の候補を物性又は品質と共に通知する造形部材通知部と、入力部が入力した部材の候補を示す情報に基づいて、造形する部材を決定し、該部材を３次元造形装置に対して造形させる部材造形指示部を含む処理部と、を有する情報処理装置と、を備える。【選択図】図１
2018158467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部材を造形する３次元造形装置と、
入力部と、
前記３次元造形装置が物性又は品質の異なる前記部材を造形するための少なくとも１つの材料の材料残存量を表す情報を取得する残存量センサと、
物性又は品質の異なる前記部材の単位体積あたりに使用される前記少なくとも１つの材料の使用量を記憶する記憶部と、
前記残存量センサが検知した情報に基づいて取得された前記少なくとも１つの材料の前記材料残存量と、前記部材の３次元形状情報と、前記記憶部に記憶される前記少なくとも１つの材料の使用量とに基づいて、前記材料残存量内で造形可能な少なくとも１つの前記部材の候補を決定し、前記部材の候補を、前記部材の候補についての物性又は品質と共に通知する造形部材通知部と、
前記入力部が入力した前記部材の候補を示す情報に基づいて、造形する前記部材を決定し、該部材を前記３次元造形装置に対して造形させる部材造形指示部と、
を含む処理部と、
を有する情報処理装置と、
を備える情報処理システム。
【請求項２】
前記部材は、破損した部材を補修する部材であり、
前記処理部は、前記破損した部材の破損前の３次元形状情報と、前記破損した部材の３次元形状情報とに基づいて、前記破損した部材の破損箇所の３次元形状情報を、前記部材の３次元形状情報として生成する補修部材情報生成部を有する請求項１に記載の情報処理システム。
【請求項３】
前記処理部は、
前記部材の３次元形状情報に基づいて、前記部材の体積を求める体積計算部と、
前記部材の体積と、前記記憶部に記憶される前記少なくとも１つの材料の使用量との積に基づいて、前記少なくとも１つの材料を使用した場合に前記部材の造形に使用される前記材料使用量を求める材料使用量計算部と、
を有し、
前記造形部材通知部は、前記残存量センサが検知した情報に基づいて取得された前記少なくとも１つの材料の前記材料残存量と、前記材料使用量計算部が求めた前記少なくとも１つの材料を使用した場合の材料使用量とに基づいて、前記材料残存量内で造形可能な少なくとも１つの前記部材の候補を決定し、前記部材の候補を、前記部材の候補についての物性又は品質と共に通知する請求項１又は２に記載の情報処理システム。
【請求項４】
前記造形部材通知部は、前記残存量センサが検知した情報に基づいて取得された前記少なくとも１つの材料の前記材料残存量内で造形可能であり、且つ、所定の物性又は品質を有する前記部材の候補を通知する請求項１〜３の何れか一項に記載の情報処理システム。
【請求項５】
入力部と、
物性又は品質の異なる部材の単位体積あたりに使用される少なくとも１つの材料の使用量を記憶する記憶部と、
前記部材を造形するための前記少なくとも１つの材料の材料残存量と、前記部材の３次元形状情報と、前記記憶部に記憶される前記少なくとも１つの材料の使用量とに基づいて、前記材料残存量内で造形可能な少なくとも１つの前記部材の候補を決定し、前記部材の候補を、前記部材の候補についての物性又は品質と共に通知する造形部材通知部と、
前記入力部が入力した前記部材の候補を示す情報に基づいて、造形する前記部材を決定し、該部材を前記３次元造形装置に対して造形させる部材造形指示部と、
を有する処理部と、
を備える情報処理装置。
【請求項６】
物性又は品質の異なる部材の単位体積あたりに使用される少なくとも１つの材料の使用量と、前記部材を造形するための前記少なくとも１つの材料の材料残存量と、前記部材の３次元形状情報とに基づいて、前記材料残存量内で造形可能な少なくとも１つの前記部材の候補を決定し、前記部材の候補を、前記部材の候補についての物性又は品質と共に通知することと、
入力された前記部材の候補を示す情報に基づいて、造形する前記部材を決定し、該部材を前記３次元造形装置に対して造形させることと、
を備える情報処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部材を造形するための情報処理システム、情報処理装置及び情報処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、３Ｄプリンタ等の３次元造形装置を用いて、立体形状を有する部材を造形することが行われている。
【０００３】
３Ｄプリンタは、造形するべき部材の３次元ＣＡＤデータ等の３次元形状情報に基づいて、通常、材料を積層して立体形状の部材を造形する。３Ｄプリンタは、３次元形状情報があれば部材を造形できるので、操作者の技術力には依存せず、造形作業にも人手をあまり要さない。
【０００４】
また、３Ｄプリンタは、異なる材料を用いることにより、同じ形状を有し、異なる物性を有する部材を造形すること可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１６８６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
３Ｄプリンタは、完成品を造形することができるのと同様に、完成品を形成するための部品を造形することも可能である。
【０００７】
例えば、破損した部材を補修するための補修部材を、３Ｄプリンタを用いて造形することも考えられる。
【０００８】
ここで、補修部材としては、補修される部材に対応した物性又は品質が求められる場合がある。
【０００９】
また、３Ｄプリンタが部材を造形するために使用する材料が足りないと、部材を途中まで造形して作業が中断する場合がある。
【００１０】
そこで、本明細書では、所定の物性又は品質を有する補修部材を、３次元造形装置の材料の残存量内で造形して、作業効率を向上する情報処理システム、情報処理装置及び情報処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本明細書に開示する情報処理システムの一形態によれば、部材を造形する３次元造形装置と、入力部と、３次元造形装置が物性又は品質の異なる部材を造形するための少なくとも１つの材料の材料残存量を表す情報を取得する残存量センサと、物性又は品質の異なる部材の単位体積あたりに使用される少なくとも１つの材料の使用量を記憶する記憶部と、残存量センサが検知した情報に基づいて取得された少なくとも１つの材料の材料残存量と、部材の３次元形状情報と、記憶部に記憶される少なくとも１つの材料の使用量とに基づいて、材料残存量内で造形可能な少なくとも１つの部材の候補を決定し、部材の候補を、部材の候補についての物性又は品質と共に通知する造形部材通知部と、入力部が入力した部材の候補を示す情報に基づいて、造形する部材を決定し、該部材を３次元造形装置に対して造形させる部材造形指示部と、を含む処理部と、を有する情報処理装置と、を備える。
【００１２】
また、本明細書に開示する情報処理装置の一形態によれば、入力部と、物性又は品質の異なる部材の単位体積あたりに使用される少なくとも１つの材料の使用量を記憶する記憶部と、部材を造形するための少なくとも１つの材料の材料残存量と、部材の３次元形状情報と、記憶部に記憶される少なくとも１つの材料の使用量とに基づいて、材料残存量内で造形可能な少なくとも１つの部材の候補を決定し、部材の候補を、部材の候補についての物性又は品質と共に通知する造形部材通知部と、入力部が入力した部材の候補を示す情報に基づいて、造形する部材を決定し、該部材を３次元造形装置に対して造形させる部材造形指示部と、を有する処理部と、を備える。
【００１３】
更に、本明細書に開示する情報処理方法の一形態によれば、物性又は品質の異なる部材の単位体積あたりに使用される少なくとも１つの材料の使用量と、部材を造形するための少なくとも１つの材料の材料残存量と、部材の３次元形状情報とに基づいて、材料残存量内で造形可能な少なくとも１つの部材の候補を決定し、部材の候補を、部材の候補についての物性又は品質と共に通知することと、入力された部材の候補を示す情報に基づいて、造形する部材を決定し、該部材を３次元造形装置に対して造形させることと、を備える。
【発明の効果】
【００１４】
上述した本明細書に開示する形態の一側面によれば、作業効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本明細書に開示するシステムの一実施形態を示す図である。
【図２】破損した建設部材を補修部材を用いて補修することを説明する図である。
【図３】サーバのハードウェア構成図である。
【図４】（Ａ）は、処理部を説明する図であり、（Ｂ）は、記憶部を説明する図である。
【図５】材料表を説明する図である。
【図６】３Ｄプリンタのハードウェア構成図である。
【図７】３Ｄスキャナのハードウェア構成図である。
【図８】システムの動作を説明するフローチャート（その１）である。
【図９】システムの動作を説明するフローチャート（その２）である。
【図１０】（Ａ）は、補修部材の造形に使用される材料の材料使用量を説明する図であり、（Ｂ）は、材料残存量表を説明する図である。
【図１１】（Ａ）は、１階に配置される３Ｄプリンタが造形可能な補修部材の候補を示しており、（Ｂ）は、２階に配置される３Ｄプリンタが造形可能な補修部材の候補を示す。
【図１２】サーバの表示部に表示された造形可能な補修部材の候補を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本明細書で開示する情報処理システムの好ましい一実施形態を、図を参照して説明する。但し、本発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。
【００１７】
図１は、本明細書に開示する情報処理システムの一実施形態を示す図である。
【００１８】
本実施形態の情報処理システム１（以下、単にシステム１ともいう）は、建設現場Ｒに配置される２つの３次元造形装置としての３Ｄプリンタ２０ａ、２０ｂと、２つの３Ｄプリンタ２０ａ、２０ｂとネットワークＮを介して通信可能に接続されたサーバ１０を備える。
【００１９】
２つの３Ｄプリンタ２０ａ、２０ｂは、建設現場Ｒ内の異なる場所に配置される。本実施形態では、一の３Ｄプリンタ２０ａは、建設中の建物の一階に配置され、他の３Ｄプリンタ２０ｂは、建設中の建物の二階に配置される。なお、システム１が備える３Ｄプリンタの数は特に限定されるものではない。例えば、システム１は、１台の３Ｄプリンタ又は３台以上の３Ｄプリンタを備えていてもよい。
【００２０】
また、システム１は、サーバ１０とネットワークＮを介して通信可能に接続された３次元形状情報取得装置としての３Ｄスキャナ３０を備える。３Ｄスキャナ３０は、携帯可能であり、建設現場Ｒで作業する作業員が携帯して使用可能である。
【００２１】
建設現場Ｒでは、建設作業中に建設部材を誤って破損することがある。新しい建設部材を建設現場Ｒに取り寄せることには、時間及び費用が発生する。そこで、建設現場Ｒにおいて、破損した建設部材を補修する補修部材を造形することが好ましい。
【００２２】
システム１は、建設現場Ｒにおいて破損した建設部材を補修するための補修部材を、３Ｄプリンタ２０ａ、２０ｂを用いて造形する。破損した建設部材は、造形した補修部材を用いて、補修される。
【００２３】
図２は、破損した建設部材を補修部材を用いて補修することを説明する図である。
【００２４】
例えば、建設現場Ｒにおいて、作業中に建設部材４０が破損したとする。作業員は、３Ｄスキャナ３０を用いて、破損した建設部材４０の３次元形状情報を取得して、ネットワークＮを介して３次元形状情報をサーバ１０へ送信する。サーバ１０は、破損した建設部材４０の３次元形状情報に基づいて、建設部材を補修する補修部材の３次元形状情報を生成し、ネットワークＮを介して３次元形状情報を３Ｄプリンタ２０ａ、２０ｂへ送信する。３Ｄプリンタ２０ａ、２０ｂは、受信した補修部材の３次元形状情報に基づいて、補修部材４１を造形する。作業員は補修部材４１を用いて破損した建設部材４０を補修して、補修された建設部材４２が得られる。
【００２５】
図３は、サーバのハードウェア構成図である。
【００２６】
サーバ１０は、処理部１１と、記憶部１２と、表示部１３と、操作部１４と、通信部１５を有する。
【００２７】
処理部１１は、一つまたは複数のプロセッサと、周辺回路とを有する。処理部１１は、記憶部１２に予め記憶されている所定のプログラム１２ａに従い、サーバ１０の各ハードウェア構成要素の制御及び各種処理を行い、処理中に生じるデータを一時的に保存するために記憶部１２を利用する。
【００２８】
図４（Ａ）は、処理部を説明する図である。
【００２９】
処理部１１は、補修部材情報生成部１１ａと、体積計算部１１ｂと、材料使用量計算部１１ｃと、造形部材通知部１１ｄと、部材造形指示部１１ｅを有する。
【００３０】
処理部１１が有するこれらの各部は、例えば、処理部１１が有するプロセッサ上で動作するコンピュータプログラムにより実現される機能モジュールである。なお、処理部１１が有するこれらの各部は、それぞれ、別個の回路として、サーバ１０に実装されてもよい。各部の説明については後述する。
【００３１】
記憶部１２は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）若しくはリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）等の半導体メモリ、又は磁気ディスク若しくはフラッシュメモリ等の不揮発性メモリを有していてもよい。また、記憶部１２は、所定のプログラム１２ａを記憶する非一時的な記憶媒体を読み出し可能なドライブとして、ディスクドライブ（図示せず）を用いてもよい。
【００３２】
図４（Ｂ）は、記憶部を説明する図である。
【００３３】
記憶部１２は、所定のプログラム１２ａと、建設部材の３次元形状情報表１２ｂと、材料表１２ｃと、材料残存量表１２ｄを記憶する。
【００３４】
建設部材の３次元形状情報表１２ｂには、建設現場Ｒで用いられる複数の建設部材の３次元形状情報が、各建設部材を識別する識別番号と関連づけられて登録される。建設部材の３次元形状情報として、例えば、３次元ＣＡＤデータを用いることができる。
【００３５】
図５は、材料表を説明する図である。
【００３６】
材料表５００には、物性としての引っ張り強度及び品質としての粗密度が異なる補修部材を造形する時に、補修部材の単位体積あたりに使用される複数の材料それぞれの使用量が登録される。
【００３７】
引っ張り強度の水準として、鉄鋼材用の極強の強度と、ガラス用の強の強度と、木材用の中の強度と、紙材用の弱の強度がある。
【００３８】
粗密度の水準として、粗いと、標準と、滑らかとがある。
【００３９】
材料表５００は、引っ張り強度の水準に対応して、極強の強度の列５０１と、強の強度の列５０２と、中の強度の列５０３と、弱の強度の列５０４を有する。
【００４０】
材料表５００は、粗密度の水準に対応して、粗いの行５０５と、標準の行５０６と、滑らかの行５０７を有する。
【００４１】
引っ張り強度の列と、粗密度の行とが交差する欄には、それぞれの引っ張り強度及び粗密度を有する補修部材の単位体積あたりに使用される材料の使用量が登録される。
【００４２】
例えば、極強の強度の引っ張り強度及び粗い粗密度を有する補修部材の単位体積あたりに使用される材料の使用量は、１２４ｍｇ／ｃｍ３である。また、極強の強度の引っ張り強度及び標準の粗密度を有する補修部材の単位体積あたりに使用される材料の使用量は、２３５ｍｇ／ｃｍ３である。更に、極強の強度の引っ張り強度及び滑らかな粗密度を有する補修部材の単位体積あたりに使用される材料の使用量は、３６７ｍｇ／ｃｍ３である。
【００４３】
極強の強度の引っ張り強度を有する補修部材を造形する材料は、粗密度の水準が異なっても同じであるが、補修部材を造形するときの材料の密度が異なるので、粗密度の水準によって補修部材の単位体積あたりに使用される材料の使用量が異なっている。例えば、補修部材の粗密度の水準は、３Ｄプリンタを用いて積層状に補修部材を造形する時の積層幅を変化させることにより調整される。積層幅が狭い程、粗密度は滑らかになり密度が高くなる。一方、積層幅が広い程、粗密度は粗くなり密度は低くなる。この説明は、他の引っ張り強度を有する補修部材を造形する材料に対しても適用される。
【００４４】
一方、異なる引っ張り強度を有する補修部材を造形する材料は異なる。即ち、同じ粗密度を有する補修部材を造形する材料は、引っ張り強度の水準によって異なる。
【００４５】
補修部材の物性は、引っ張り強度に限定されるものではなく、補修部材に求められる性能に応じて適宜設定され得る。補修部材の物性として、例えば、曲げ強度、硬度、剛性率、弾性率、粘性、粘弾性率等が挙げられる。
【００４６】
材料残存量表１２ｄには、各３Ｄプリンタ２０ａ、２０ｂが物性の異なる補修部材を造形するための複数の材料の材料残存量が、３Ｄプリンタ２０ａ、２０ｂと関連づけられて登録される。
【００４７】
また、補修部材の品質は、粗密度に限定されるものではなく、補修部材に求められる性能に応じて適宜設定され得る。
【００４８】
表示部１３は、処理部１１に制御されて、サーバ１０の動作に伴う各種の情報を表示可能である。表示部１３として、例えば、液晶ディスプレイを用いることができる。
【００４９】
操作部１４は、サーバ１０の操作者により操作されて、操作を入力可能である。サーバ１０は、操作部１４として、例えばキーボード又はマウスを用いることができる。サーバ１０の操作者として、例えば、建設現場Ｒの作業を管理する管理者が挙げられる。
【００５０】
通信部１６は、ネットワークＮを介して、３Ｄプリンタ２０ａ、２０ｂ及び３Ｄスキャナ３０との間で情報の送受信を行う。通信部１６は、送受信を行う通信回路及び通信線を有し得る。
【００５１】
図６は、３Ｄプリンタのハードウェア構成図である。
【００５２】
３Ｄプリンタ２０ａ、２０ｂは、サーバ１０から受信した補修部材の３次元形状情報に基づいて、破損した建設部材を補修する補修部材を造形する。
【００５３】
３Ｄプリンタ２０ａ、２０ｂは、処理部２１と、記憶部２２と、表示部２３と、操作部２４と、造形部本体２５と、残存量センサ２６と、通信部２７を有する。
【００５４】
処理部２１は、一つまたは複数のプロセッサと、周辺回路とを有する。処理部２１は、記憶部２２に予め記憶されている所定のプログラムに従い、３Ｄプリンタ２０ａ、２０ｂの各ハードウェア構成要素の制御及び各種処理を行い、処理中に生じるデータを一時的に保存するために記憶部２２を利用する。
【００５５】
処理部２１は、例えば、補修部材の３次元形状情報としての３次元ＣＡＤデータに基づいて、補修部材のポリゴンデータを生成し、ポリゴンデータに基づいてＳＴＬデータを生成した後に、ＳＴＬデータに基づいてスライスデータを生成する。処理部２１は、スライスデータに基づいて、造形部本体２５に対して部材を造形させる。
【００５６】
また、処理部２１は、３Ｄプリンタ２０ａ、２０ｂが物性又は／及び品質の異なる補修部材を造形するための複数の材料の材料残存量を取得する残存量取得部２１ａを有する。残存量取得部２１ａは、例えば、処理部２１が有するプロセッサ上で動作するコンピュータプログラムにより実現される機能モジュールである。なお、残存量取得部２１ａは、別個の回路として、３Ｄプリンタ２０ａ、２０ｂに実装されてもよい。残存量取得部２１ａの説明については後述する。
【００５７】
記憶部２２は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）若しくはリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）等の半導体メモリ、又は磁気ディスク若しくはフラッシュメモリ等の不揮発性メモリを有していてもよい。また、記憶部２２は、所定のプログラムを記憶する非一時的な記憶媒体を読み出し可能なドライブとして、ディスクドライブ（図示せず）を用いてもよい。
【００５８】
表示部２３は、処理部２１に制御されて、３Ｄプリンタ２０ａ、２０ｂの動作に伴う各種の情報を表示可能である。表示部２３として、例えば、液晶ディスプレイを用いることができる。
【００５９】
操作部２４は、３Ｄプリンタ２０ａ、２０ｂの操作者により操作されて、操作を入力可能である。３Ｄプリンタ２０ａ、２０ｂは、操作部２４として、例えば表示部２３と一体に形成されるタッチパネルを用いることができる。３Ｄプリンタ２０ａ、２０ｂの操作者として、例えば、建設現場Ｒで作業を行う作業員が挙げられる。
【００６０】
造形部本体２５は、処理部２１に制御されて、補修部材等の部材を造形する。造形部本体２５は、例えば、部材を造形する材料を押し出すノズル（図示せず）と、造形された部材を載置する台座（図示せず）を有する。また、造形部本体２５は、台座を高さ方向に移動させる台座駆動装置（図示せず）と、ノズルを台座に対して水平方向に移動させるノズル駆動装置（図示せず）と、部材を造形する材料を保持する材料保持部２５ａを有する。
【００６１】
材料保持部２５ａに保持される材料としては、例えば、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂、石膏パウダ、液状コンクリート及び金属塊等が挙げられる。材料保持部２５ａは、複数の物性又は／及び品質の異なる補修部材を造形するための複数の材料を保持し得る。熱可塑性樹脂及び光硬化性樹脂は、フィラメント、粉体、液体の形状で保持され得る。
【００６２】
残存量センサ２６は、材料保持部２５ａに保持される、物性又は／及び品質の異なる補修部材を造形するための複数の材料の残存量を取得するために使用される情報を検知して、処理部２１へ通知する。
【００６３】
処理部２１の残存量取得部２１ａは、残存量センサ２６から通知された情報に基づいて、材料の残存量を取得する。材料の残存量は、材料保持部２５ａに保持されている材料の量、又は材料の使用量に基づいて求めることができる。
【００６４】
例えば、材料がフィラメントの形状を有する場合には、残存量センサ２６は、使用後のフィラメントの質量を計測する質量計測装置である。残存量センサ２６は、使用後のフィラメントの質量を取得して、残存量取得部２１ａへ通知する。材料が粉体である場合には、残存量センサ２６は、使用後の粉体の質量を計測する質量計測装置である。残存量センサ２６は、使用後の粉体の質量を取得して、残存量取得部２１ａへ通知する。液体の材料がチューブ状の材料保持部２５ａに保持されている場合には、残存量センサ２６は、材料保持部２５ａの質量を計測する質量計測装置である。残存量センサ２６は、材料を使用後の材料保持部２５ａの質量を取得して、残存量取得部２１ａへ通知する。残存量取得部２１ａは、材料保持部２５ａの質量に基づいて、材料保持部２５ａの内部に保持されている材料の残存量を取得する。また、材料が容器状の材料保持部２５ａに収容される液体の場合には、残存量センサ２６は、液体の水面の位置を測定する水位測定装置であってもよい。残存量取得部２１ａは、残存量センサ２６により通知された液体の水面の位置に基づいて、材料保持部２５ａに収容される液体の量を取得する。
【００６５】
本実施形態では、残存量センサ２６は、取得した材料の残存量を、質量であるｍｇの単位に変換して処理部２１へ通知する。
【００６６】
なお、材料保持部及び／又は残存量センサは、３Ｄプリンタとは別体の装置として配置されてもよい。
【００６７】
通信部２７は、ネットワークＮを介して、サーバ１０との間で情報の送受信を行う。通信部２７は、例えば、サーバ１０から補修部材の３次元形状情報を受信する。通信部２７は、送受信を行う通信回路及び通信線又はアンテナを有し得る。
【００６８】
図７は、３Ｄスキャナのハードウェア構成図である。
【００６９】
３Ｄスキャナ３０は、破損した建設部材の表面の３次元形状情報を非接触式に取得する。本実施形態では、３Ｄスキャナ３０は、破損した建設部材の３次元形状情報として、点群データを取得する。
【００７０】
３Ｄスキャナ３０は、処理部３１と、記憶部３２と、操作部３３と、走査部３４と、通信部３５を有する。
【００７１】
処理部３１は、一つまたは複数のプロセッサと、周辺回路とを有する。処理部３１は、記憶部３２に予め記憶されている所定のプログラムに従い、３Ｄスキャナ３０の各ハードウェア構成要素の制御及び各種処理を行い、処理中に生じるデータを一時的に保存するために記憶部３２を利用する。
【００７２】
記憶部３２は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）若しくはリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）等の半導体メモリ、又は磁気ディスク若しくはフラッシュメモリ等の不揮発性メモリを有していてもよい。
【００７３】
操作部３３は、建設現場Ｒの作業員により操作されて、操作を入力可能である。３Ｄスキャナ３０は、操作部３３として、例えばタッチパネルを用いることができる。
【００７４】
走査部３４は、例えば、破損した建設部材の表面に対してレーザを照射し走査して、走査したデータを処理部３１へ出力する。処理部３１は、走査したデータに基づいて、破損した建設部材の破損した建設部材の３次元形状情報としての点群データを作成する。
【００７５】
通信部３５は、無線通信を用いて、図示しない無線ルータ及びネットワークＮを介して、サーバ１０との間で情報の送受信を行う。通信部３５は、例えば、破損した建設部材の３次元形状情報としての点群データを、サーバ１０へ送信する。通信部２７は、送受信を行う通信回路及びアンテナを有し得る。
【００７６】
次に、本実施形態のシステム１の動作例を、図８及び図９に示すフローチャートを参照しながら、以下に説明する。
【００７７】
まず、ステップＳ８０１において、建設現場Ｒの作業員は、３Ｄスキャナ３０を用いて、破損した建設部材の３次元形状情報としての点群データを取得する。そして、作業員は、３Ｄスキャナ３０を用いて、破損した建設部材の３次元形状情報及び破損した建設部材を識別する識別番号を、ネットワークＮを介して、サーバ１０へ送信する。サーバ１０は、破損した建設部材の３次元形状情報及び識別番号を受信する。
【００７８】
次に、ステップＳ８０３において、サーバ１０の処理部１１の補修部材情報生成部１１ａは、破損した建設部材の破損前の３次元形状情報と、破損した建設部材の３次元形状情報とに基づいて、補修部材を造形するための破損箇所の３次元形状情報を生成する。具体的には、補修部材情報生成部１１ａは、識別番号に基づいて、記憶部１２に記憶されている建設部材の３次元形状情報表１２ｂを参照して、識別番号と関連づけられて登録されている３次元形状情報（破損前の建設部材の３次元ＣＡＤデータ）を読み出す。そして、補修部材情報生成部１１ａは、破損した建設部材の３次元形状情報である点群データに基づいて、破損した建設部材の３次元ＣＡＤデータを生成する。そして、補修部材情報生成部１１ａは、破損した建設部材の３次元ＣＡＤデータと、破損前の建設部材の３次元ＣＡＤデータとの間で、パターンマッチングを行って、破損前の建設部材に対する破損箇所を求める。そして、補修部材情報生成部１１ａは、破損前の建設部材の３次元ＣＡＤデータと、破損した建設部材の３次元ＣＡＤデータとの差分として、破損箇所の３次元形状情報である３次元ＣＡＤデータを生成する。
【００７９】
なお、補修部材情報生成部１１ａは、識別番号を用いることなく、破損した建設部材の３次元ＣＡＤデータと、記憶部１２に記憶されている建設部材の３次元形状情報表１２ｂに登録されている破損前の建設部材の３次元ＣＡＤデータとの間で、パターンマッチングを行って、破損前の建設部材を特定してもよい。
【００８０】
次に、ステップＳ８０５において、サーバ１０の処理部１１の体積計算部１１ｂは、破損箇所の３次元形状情報である３次元ＣＡＤデータに基づいて、補修部材の体積を求める。
【００８１】
次に、ステップＳ８０７において、サーバ１０の処理部１１の体積計算部１１ｂは、補修部材の体積が、破損した建設部材の破損前の建設部材の体積に対して、所定の割合以上であるか否かを判断する。
【００８２】
体積計算部１１ｂは、補修部材の体積が所定の割合以上である場合（ステップＳ８０７においてＹｅｓ）には、補修部材を破損前の建設部材と同一として、補修部材の３次元ＣＡＤデータを、破損前の建設部材の３次元ＣＡＤデータに置き換える（ステップＳ８０９）。これは、建設部材の破損が大きい場合には、補修では建設部材に求められる性能が得られないおそれがあるので、補修ではなく部材自体を新しいものと交換するためである。ここで、所定の割合は、例えば、補修部材の体積が、破損した建設部材の破損前の建設部材の体積に対して、３０〜５０％とすることができる。
【００８３】
次に、ステップＳ８１１において、サーバ１０の処理部１１の材料使用量計算部１１ｃは、補修部材の体積と、記憶部１２に記憶される材料表１２ｃに登録される複数の材料それぞれの使用量との積に基づいて、各材料を使用した場合に補修部材の造形に使用される材料の材料使用量を求める。（ステップＳ８０７においてＮｏの場合又はステップＳ８０９からステップＳ８１１へ進んだ時）
【００８４】
図１０（Ａ）は、補修部材の造形に使用される材料の材料使用量を説明する図である。
【００８５】
図１０（Ａ）は、補修部材の体積が５００ｃｍ３である場合に、記憶部１２に記憶される材料表１２ｂに登録される各材料を用いて、引っ張り強度及び粗密度が異なる補修部材を造形する時に、補修部材の造形に使用される複数の材料それぞれの材料使用量を示す。
【００８６】
次に、ステップＳ９０１において、サーバ１０の処理部１１の造形部材通知部１１ｄは、２つの３Ｄプリンタ２０ａ、２０ｂから、各３Ｄプリンタが保持する複数の材料の材料残存量を取得して、記憶部１２の材料残存量表１２ｄに登録する。各３Ｄプリンタ２０ａ、２０ｂの処理部２１の残存量取得部２１ａは、残存量センサ２６が検知した情報に基づいて、複数の材料の材料残存量を取得し、取得した複数の材料の材料残存量を通信部２７を用いて、ネットワークＮを介してサーバ１０へ送信する。サーバ１０は、各３Ｄプリンタが保持する複数の材料の材料残存量を受信して、記憶部１２が記憶する材料残存量表１２ｄに登録する。
【００８７】
図１０（Ｂ）は、材料残存量表の例を説明する図である。
【００８８】
サーバ１０の記憶部１２に記憶される材料残存量表１２ｄは、３Ｄプリンタを識別する識別番号欄１００１を有する。識別番号欄１００１には、３Ｄプリンタ２０ａを識別する識別番号２０ａと、３Ｄプリンタ２０ｂを識別する識別番号２０ｂが登録される。また、材料残存量表１２ｄは、鉄鋼材用の極強の材料の欄１００２と、ガラス用の強の強度の欄１００３と、木材用の中の強度の欄１００４と、紙材用の弱の強度の欄１００５を有する。各欄には、３Ｄプリンタ２０ａ、２０ｂそれぞれが保持する材料の材料残存量が登録される。
【００８９】
次に、ステップＳ９０３において、サーバ１０の処理部１１の造形部材通知部１１ｄは、３Ｄプリンタ２０ａ、２０ｂから取得した複数の材料の材料残存量と、材料使用量計算部１１ｃが求めた各材料を使用した場合の材料の材料使用量とに基づいて、材料残存量内で造形可能な補修部材の候補の有無を判断する。
【００９０】
図１１（Ａ）は、１階に配置される３Ｄプリンタ２０ａが有する材料残存量内で造形可能な補修部材の候補を示しており、図１１（Ｂ）は、２階に配置される３Ｄプリンタ２０ｂが有する材料残存量内で造形可能な補修部材の候補を示す。
【００９１】
図１１（Ａ）に示すように、１階に配置される３Ｄプリンタ２０ａは、引っ張り強度が極強であり、粗密度が粗い又は標準の補修部材と、引っ張り強度が強であり、粗密度が粗い、標準又は滑らかの補修部材を造形可能である。このようにして、３Ｄプリンタ２０ａにおいて、材料残存量内で造形可能な補修部材の候補が決定される。
【００９２】
また、図１１（Ｂ）に示すように、２階に配置される３Ｄプリンタ２０ｂは、引っ張り強度が極強であり、粗密度が粗い、標準又は滑らかの補修部材と、引っ張り強度が強であり、粗密度が粗い又は標準の補修部材を造形可能である。このようにして、３Ｄプリンタ２０ｂにおいて、材料残存量内で造形可能な補修部材の候補が決定される。
【００９３】
ここで、サーバ１０の処理部１１の造形部材通知部１１ｄは、３Ｄプリンタ２０ａ、２０ｂから取得した複数の材料の材料残存量内で造形可能な補修部材の候補であって、所定の物性又は／及び品質を有する造形可能な補修部材の候補を通知してもよい。記憶部１２に記憶される材料表に対して、建設部材に求められる物性又は／及び品質を関連づけて登録しておいて、登録された物性又は／及び品質を有する補修部材を造形可能な材料を通知してもよい。本実施形態では、補修部材の品質である粗密度が、標準又は滑らかである造形可能な補修部材の候補を通知する。
【００９４】
次に、ステップＳ９０５において、サーバ１０の処理部１１の造形部材通知部１１ｄは、決定された材料を用いて造形可能な一又は複数の補修部材の候補を、補修部材の候補についての物性又は／及び品質と共に通知する。なお、上述したように、補修部材の体積が、破損した建設部材の破損前の建設部材の体積に対して、所定の割合以上の場合には、造形部材通知部１１ｄは、破損前の部材自体を、部材の候補として決定する。
【００９５】
具体的には、図１２に示すように、造形部材通知部１１ｄは、サーバ１０の表示部１３に、材料残存量内で造形可能な補修部材の候補を、補修部材の引っ張り強度及び粗密度と共に表示して、サーバ１０の操作者に通知する。
【００９６】
ここで、造形部材通知部１１ｄは、３Ｄスキャナ３０が配置される位置に対して、最も近い位置に配置される３Ｄプリンタを選択して、補修部材を造形することをサーバ１０の表示部１３に表示する。これにより、破損した建設部材に対して最も近い位置に配置される３Ｄプリンタを用いて補修部材を造形できる。
【００９７】
例えば、造形部材通知部１１ｄは、３Ｄスキャナ３０が接続しているルータの位置に基づいて、３Ｄスキャナ３０が配置される位置を推定し、３Ｄスキャナ３０が配置される位置に対して、最も近い位置に配置される３Ｄプリンタを選択してもよい。また、記憶部１２に記憶される建設部材の３次元形状情報表１２ｂに、各建設部材が使用される建設中の建物内の位置が関連付けられて登録されている場合には、造形部材通知部１１ｄは、破損した建設部材の３次元形状情報に基づいて、この建設部材が使用される建設中の建物内の位置を求め、求められた建物内の位置に対して、最も近い位置に配置される３Ｄプリンタを選択してもよい。なお、サーバ１０は、３Ｄプリンタ２０ａ、２０ｂの位置を記憶部１２に記憶している。
【００９８】
次に、ステップＳ９０７において、サーバ１０の操作者は、操作部１４を用いて、表示部１３に表示された補修部材の候補の内から造形する補修部材の候補を選択する。サーバ１０の処理部１１の部材造形指示部１１ｅは、選択された補修部材の候補を示す情報を入力する。
【００９９】
次に、ステップＳ９０９において、サーバ１０の処理部１１の部材造形指示部１１ｅは、操作部１４が入力した補修部材の候補を示す情報に基づいて、造形する補修部材を決定する。部材造形指示部１１ｅは、補修部材情報生成部１１ａが生成した破損箇所の３次元形状情報に基づいて、選択された造形可能な補修部材を、３Ｄプリンタ２０ａ、２０ｂを用いて造形する。
【０１００】
上述した本実施形態のシステムによれば、所定の物性又は／及び品質を有する補修部材を、３Ｄプリンタの材料の残存量内で造形できる。従って、建設現場において、迅速に破損した建設部材を、補修部材を用いて補修して作業効率を向上できる。
【０１０１】
本発明では、上述した実施形態の情報処理システム、情報処理装置及び情報処理方法は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。
【０１０２】
例えば、３Ｄプリンタの材料残存量が足りない材料については、サーバ１０は、ネットワークＮを介して、材料を発注できるようにしてもよい。
【０１０３】
また、サーバ１０が、ＢＰＭ（ビジネスプロセスマネージメント）に基づいて、建設現場Ｒの工程を管理している場合には、３Ｄプリンタの材料残存量が足りないために、補修部材の造形をすぐに行わない時には、破損した建設部材を含む工程を中断して、他の工程を先に進めるように工程管理をしてもよい。
【０１０４】
更に、サーバ１０は、補修部材に対して、補修情報（日時、素材情報、建設部材内の位置）を記録するようにしてもよい。例えば、３Ｄプリンタを用いて、補修情報を含む１次元コード又は２次元コードを、補修部材の表面に造形するようにしてもよい。
【０１０５】
更にまた、上述した実施形態では、記憶部１２は、物性又は／及び品質の異なる補修部材を造形する時に、補修部材の単位体積あたりに使用される複数の材料それぞれの使用量を記憶していた。記憶部１２は、少なくとも物性の異なる補修部材を造形する時に、補修部材の単位体積あたりに使用される少なくとも１つの材料の使用量を記憶していればよい。また、記憶部１２は、少なくとも品質の異なる補修部材を造形する時に、補修部材の単位体積あたりに使用される少なくとも１つの材料の使用量を記憶していればよい。
【０１０６】
また、上述した実施形態の情報処理システム、情報処理装置及び情報処理方法は、補修部材を造形するのではなくてもよい。上述した実施形態の情報処理システム、情報処理装置及び情報処理方法は、物性が異なる部材又は品質の異なる部材を造形するものであってもよい。
【０１０７】
ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、読者が、発明者によって寄与された発明及び概念を技術を深めて理解することを助けるための教育的な目的を意図する。ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、そのような具体的に述べられた例及び条件に限定されることなく解釈されるべきである。また、明細書のそのような例示の機構は、本発明の優越性及び劣等性を示すこととは関係しない。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、その様々な変更、置き換え又は修正が本発明の精神及び範囲を逸脱しない限り行われ得ることが理解されるべきである。
【０１０８】
以上の上述した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１０９】
（付記１）
部材を造形する３次元造形装置と、
入力部と、
前記３次元造形装置が物性又は品質の異なる前記部材を造形するための少なくとも１つの材料の材料残存量を表す情報を取得する残存量センサと、
物性又は品質の異なる前記部材の単位体積あたりに使用される前記少なくとも１つの材料の使用量を記憶する記憶部と、
前記残存量センサが検知した情報に基づいて取得された前記少なくとも１つの材料の前記材料残存量と、前記部材の３次元形状情報と、前記記憶部に記憶される前記少なくとも１つの材料の使用量とに基づいて、前記材料残存量内で造形可能な少なくとも１つの前記部材の候補を決定し、前記部材の候補を、前記部材の候補についての物性又は品質と共に通知する造形部材通知部と、
前記入力部が入力した前記部材の候補を示す情報に基づいて、造形する前記部材を決定し、該部材を前記３次元造形装置に対して造形させる部材造形指示部と、
を含む処理部と、
を有する情報処理装置と、
を備える情報処理システム。
【０１１０】
（付記２）
前記部材は、破損した部材を補修する部材であり、
前記処理部は、前記破損した部材の破損前の３次元形状情報と、前記破損した部材の３次元形状情報とに基づいて、前記破損した部材の破損箇所の３次元形状情報を、前記部材の３次元形状情報として生成する補修部材情報生成部を有する付記１に記載の情報処理システム。
【０１１１】
（付記３）
前記部材造形指示部は、前記補修部材の体積が、前記破損した部材の破損前の部材の体積に対して、所定の割合以上の場合には、破損前の部材を、前記部材の候補として決定する付記２に記載の情報処理システム。
【０１１２】
（付記４）
前記破損した部材の３次元形状情報を取得する３次元形状情報取得部を備える付記２又は３に記載の情報処理システム。
【０１１３】
（付記５）
互いに異なる位置に配置される複数の前記３次元造形装置を備え、
前記部材造形指示部は、前記３次元形状情報取得部が配置される位置に対して、最も近い位置に配置される一の前記３次元造形装置に対して、前記部材を造形させる付記３に記載の情報処理システム。
【０１１４】
（付記６）
前記処理部は、
前記部材の３次元形状情報に基づいて、前記部材の体積を求める体積計算部と、
前記部材の体積と、前記記憶部に記憶される前記少なくとも１つの材料の使用量との積に基づいて、前記少なくとも１つの材料を使用した場合に前記部材の造形に使用される前記材料使用量を求める材料使用量計算部と、
を有し、
前記造形部材通知部は、前記残存量センサが検知した情報に基づいて取得された前記少なくとも１つの材料の前記材料残存量と、前記材料使用量計算部が求めた前記少なくとも１つの材料を使用した場合の材料使用量とに基づいて、前記材料残存量内で造形可能な少なくとも１つの前記部材の候補を決定し、前記部材の候補を、前記部材の候補についての物性又は品質と共に通知する付記１〜５の何れか一項に記載の情報処理システム。
【０１１５】
（付記７）
前記造形部材通知部は、前記残存量センサが検知した情報に基づいて取得された前記少なくとも１つの材料の前記材料残存量内で造形可能であり、且つ、所定の物性又は品質を有する前記部材の候補を通知する付記１〜６の何れか一項に記載の情報処理システム。
【０１１６】
（付記８）
前記物性は、引っ張り強度、硬度、剛性率、弾性率、粘弾性率又は密度を含む付記１〜７の何れか一項に記載の情報処理システム。
【０１１７】
（付記９）
前記品質は、粗密度を含む付記１〜８の何れか一項に記載の情報処理システム。
【０１１８】
（付記１０）
入力部と、
物性又は品質の異なる部材の単位体積あたりに使用される少なくとも１つの材料の使用量を記憶する記憶部と、
前記部材を造形するための前記少なくとも１つの材料の材料残存量と、前記部材の３次元形状情報と、前記記憶部に記憶される前記少なくとも１つの材料の使用量とに基づいて、前記材料残存量内で造形可能な少なくとも１つの前記部材の候補を決定し、前記部材の候補を、前記部材の候補についての物性又は品質と共に通知する造形部材通知部と、
前記入力部が入力した前記部材の候補を示す情報に基づいて、造形する前記部材を決定し、該部材を前記３次元造形装置に対して造形させる部材造形指示部と、
を有する処理部と、
を備える情報処理装置。
【０１１９】
（付記１１）
物性又は品質の異なる部材の単位体積あたりに使用される少なくとも１つの材料の使用量と、前記部材を造形するための前記少なくとも１つの材料の材料残存量と、前記部材の３次元形状情報とに基づいて、前記材料残存量内で造形可能な少なくとも１つの前記部材の候補を決定し、前記部材の候補を、前記部材の候補についての物性又は品質と共に通知することと、
前記入力部が入力した前記部材の候補を示す情報に基づいて、造形する前記部材を決定し、該部材を前記３次元造形装置に対して造形させることと、
を備える情報処理方法。
【符号の説明】
【０１２０】
１    システム
１０    サーバ（情報処理装置）
１１    処理部
１１ａ    補修部材情報生成部
１１ｂ    体積計算部
１１ｃ    材料使用量計算部
１１ｄ    造形部材通知部
１１ｅ    部材造形指示部
１２    記憶部
１２ａ    プログラム
１２ｂ    建設部材の３次元形状情報
１２ｃ    材料表
１２ｄ    材料残存量表
１３    表示部
１４    操作部（入力部）
１５    通信部
２０ａ、２０ｂ    ３Ｄプリンタ（３次元造形部）
２１    処理部
２１ａ    残存量取得部
２２    記憶部
２３    表示部
２４    操作部
２５    造形部本体
２６    残存量センサ
２７    通信部
３０    ３Ｄスキャナ（３次元形状情報取得部）
３１    処理部
３２    記憶部
３３    操作部
３４    走査部
３５    通信部
４０    破損した建設部材
４１    補修部材
４２    補修された建設部材
Ｎ    ネットワーク
Ｒ    建設現場
【図１】
2018158467.tif 000003
【図２】
2018158467.tif 000004
【図３】
2018158467.tif 000005
【図４】
2018158467.tif 000006
【図５】
2018158467.tif 000007
【図６】
2018158467.tif 000008
【図７】
2018158467.tif 000009
【図８】
2018158467.tif 000010
【図９】
2018158467.tif 000011
【図１０】
2018158467.tif 000012
【図１１】
2018158467.tif 000013
【図１２】
2018158467.tif 000014