(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体物の形状を表す３次元形状データに基づいて、前記立体物を３Ｄプリンタにより積層造形する立体物造形手段と、
前記立体物造形手段によって積層造形された前記立体物に画像を投影する投影手段と、
前記投影手段から前記立体物に投影する画像を制御する投影制御手段と、
前記立体物造形手段における前記立体物の積層造形工程を管理する工程管理手段と、
を備え、
前記投影制御手段は、前記工程管理手段によって管理されている前記立体物の積層造形工程に対応する画像を前記投影手段によって前記立体物に投影することを特徴とする立体物製造装置。
【請求項２】
前記投影制御手段は、前記３次元形状データに基づいて、前記立体物の表面及び断面の少なくともいずれかの画像を前記立体物に投影することを特徴とする請求項１に記載の立体物製造装置。
【請求項３】
前記工程管理手段は、前記立体物造形手段における前記立体物の積層造形開始時に積層造形工程を停止し、
前記投影制御手段は、前記立体物が積層造形される位置及び範囲を、当該立体物が積層造形される台座上に投影し、
前記立体物造形手段は、前記立体物を積層造形する造形データ及びツールパスの少なくともいずれかの調整を受け付けることを特徴とする請求項１または２に記載の立体物製造装置。
【請求項４】
前記工程管理手段は、前記立体物造形手段における前記立体物の積層造形中に積層造形工程を停止し、
前記投影制御手段は、積層造形が停止された前記立体物の表面及び断面の少なくともいずれかの画像を、積層造形された前記立体物に投影し、
前記工程管理手段は、前記立体物造形手段における前記立体物の積層造形を再開することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の立体物製造装置。
【請求項５】
前記投影制御手段は、積層造形が停止された前記立体物に画像を投影した場合に、当該立体物に投影を行うための投影データの調整を受け付けることを特徴とする請求項４に記載の立体物製造装置。
【請求項６】
前記投影制御手段は、前記立体物の表面の画像または当該立体物に関連する情報を、積層造形が終了した前記立体物の表面または周囲に投影することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の立体物製造装置。
【請求項７】
前記投影制御手段は、積層造形が終了した前記立体物の表面に仮想物体の画像を投影し、
前記立体物造形手段は、前記仮想物体の積層造形が指示された場合に、当該仮想物体の形状を表す３次元形状データに基づいて、前記立体物に追加して当該仮想物体を積層造形することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の立体物製造装置。
【請求項８】
前記投影手段の投影光の経路を変更して、前記立体物に画像を投影する経路変更部材を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の立体物製造装置。
【請求項９】
立体物の形状を表す３次元形状データに基づいて、前記立体物を３Ｄプリンタにより積層造形する立体物造形ステップと、
前記立体物造形ステップにおいて積層造形された前記立体物に画像を投影する投影ステップと、
前記投影ステップにおいて前記立体物に投影する画像を制御する投影制御ステップと、
前記立体物造形ステップにおける前記立体物の積層造形工程を管理する工程管理ステップと、
を含み、
前記投影制御ステップでは、前記工程管理ステップにおいて管理されている前記立体物の積層造形工程に対応する画像を前記立体物に投影することを特徴とする立体物造形方法。
【請求項１０】
立体物の形状を表す３次元形状データに基づいて、前記立体物を３Ｄプリンタにより積層造形する立体物造形手段と、
前記立体物造形手段によって積層造形された前記立体物に画像を投影する投影手段と、を備える立体物製造装置を制御するコンピュータに、
前記投影手段から前記立体物に投影する画像を制御する投影制御機能と、
前記立体物造形手段における前記立体物の積層造形工程を管理する工程管理機能と、
を実現させ、
前記投影制御機能は、前記工程管理機能によって管理されている前記立体物の積層造形工程に対応する画像を前記投影手段によって前記立体物に投影することを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体物製造装置、立体物製造方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、立体物を製造する３Ｄプリンティングシステムにおいては、立体物の３次元データから、３Ｄプリンタヘッドのツールパスを表すスライスデータが生成され、スライスデータに従って３Ｄプリンタを駆動することにより、目的とする立体物を造形している。
なお、このような３Ｄプリンティングに関する技術は、例えば特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−０８６２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、熱溶解積層法等を用いた３Ｄプリンティングシステムにおいては、最終的な造形物を出力する機能が専ら追求され、造形中は出力結果を単に待つのみであった。一方、３Ｄプリンティングシステムは、完成された立体造形物そのものだけではなく、その造形過程や立体造形物の完成後等にも機能を活用できる可能性がある。
【０００５】
本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたものであり、３Ｄプリンタの機能をより拡充することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一態様の立体物製造装置は、
立体物の形状を表す３次元形状データに基づいて、前記立体物を造形する立体物造形手段と、
前記立体物造形手段によって造形された前記立体物に画像を投影する投影手段と、
前記投影手段から前記立体物に投影する画像を制御する投影制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、３Ｄプリンタの機能をより拡充することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る立体物製造装置のハードウェア構成を示す模式図である。
【図２】立体物製造装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図３】立体物製造装置において、立体造形物に画像が投影された状態の一例を示す模式図である。
【図４】立体物製造装置が実行する立体物造形・投影処理の流れを説明するフローチャートである。
【図５】立体物製造装置が実行する立体物造形・投影処理の流れを説明するフローチャートである。
【図６】立体物製造装置が実行する立体物造形・投影処理の流れを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
［第１実施形態］
［構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る立体物製造装置１のハードウェア構成を示す模式図である。
図１に示すように、立体物製造装置１は、立体物造形データ生成部１０と、立体物造形部２０とを備えている。
立体物造形データ生成部１０は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）や組み込み型のマイコン等の情報処理装置によって構成される。本実施形態においては、立体物造形データ生成部１０をＰＣによって構成するものとする。
【００１０】
立体物造形データ生成部１０は、立体物の設計データであるＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｓｉｇｎ）データから、立体物造形部２０における３Ｄプリンタヘッドのツールパスを表すスライスデータを生成する。
【００１１】
具体的には、立体物造形データ生成部１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１３と、入力部１４と、出力部１５と、記憶部１６と、通信部１７と、を備えている。
【００１２】
ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２または記憶部１６に記憶されたプログラムに従って各種の処理を実行する。
ＲＯＭ１２は、立体物製造装置１を制御するための各種プログラムを記憶する。
ＲＡＭ１３には、ＣＰＵ１１が各種の処理を実行するためのデータ等が記憶される。
【００１３】
入力部１４は、キーボードあるいはマウス等のポインティングデバイスによって構成され、ユーザの指示操作に応じて各種情報を入力する。
出力部１５は、ディスプレイやスピーカによって構成され、ＣＰＵ１１の制御に従って、情報の表示や音声の出力を行う。
記憶部１６は、ハードディスク等の記憶装置によって構成され、立体物製造装置１で使用される各種データやプログラムを記憶する。
通信部１７は、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）ケーブル等の通信ケーブルや、インターネット等の通信ネットワークを介して他の装置との通信を行う。
【００１４】
立体物造形部２０は、熱溶解積層（ＦＤＭ：Ｆｕｓｅｄ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅｌｉｎｇ）方式あるいは光造形方式の３Ｄプリンタによって構成される。本実施形態においては、立体物造形部２０は、熱溶解積層方式の３Ｄプリンタであるものとする。
具体的には、立体物造形部２０は、基台部２１と、天板部２２と、上下動軸２３ａ〜２３ｃと、アーム２４ａ〜２４ｃと、ヘッド駆動部２２１と、３Ｄプリンタヘッド２２２と、プロジェクタ２２３ａ〜２２３ｄと、台座２２４と、台座駆動部２２５と、撮像部２２６ａ〜２２６ｄと、鏡部材２２７とを備えている。
本実施形態における立体物造形部２０は、基台部２１から天板部２２に向けて垂直に起立する３つの上下動軸２３ａ〜２３ｃに沿って、３Ｄプリンタヘッド２２２を支持するアーム２４ａ〜２４ｃが上下動することにより、立体物を積層造形するデルタ型の３Ｄプリンタである。また、立体物造形部２０は、立体物造形データ生成部１０によって生成された制御データに基づいて、ヘッド駆動部２２１の制御の下、３Ｄプリンタヘッド２２２から造形材料を吐出し、立体造形物を出力（立体物を製造）する。さらに、立体物造形部２０は、投影制御部１１５（後述）の制御に従って、プロジェクタ２２３ａ〜２２３ｄから直接的にあるいは鏡部材２２７に反射させて、台座２２４に造形された立体造形物に対して各種画像を投影する。なお、立体物造形部２０において、台座２２４は台座駆動部２２５によって水平面に対する傾きや垂直方向の位置等が調整される。また、各プロジェクタ２２３ａ〜２２３ｄには、投影された画像を撮像可能な撮像部２２６ａ〜２２６ｄが設置されている。
立体物造形部２０の構成については、以下の機能的構成の説明において詳述する。
【００１５】
［立体物製造装置１の機能的構成］
次に、立体物製造装置１の機能的構成について説明する。
図２は、立体物製造装置１の機能的構成を示すブロック図である。
図２に示すように、立体物製造装置１において、立体物造形データ生成部１０は、ＣＰＵ１１の機能として、３Ｄデータ取得部１１１と、ＳＴＬデータ生成部１１２と、スライスデータ生成部１１３と、工程管理部１１４と、投影制御部１１５と、台座制御部１１６とを備えている。また、立体物造形部２０は、上述したように、ヘッド駆動部２２１と、３Ｄプリンタヘッド２２２と、プロジェクタ２２３ａ〜２２３ｄと、台座２２４と、台座駆動部２２５と、撮像部２２６ａ〜２２６ｄと、鏡部材２２７とを備えている。
【００１６】
３Ｄデータ取得部１１１は、立体物製造装置１において作成されたＣＡＤデータあるいは不図示のネットワーク等を介して他の装置から送信されたＣＡＤデータを取得する。
ＳＴＬデータ生成部１１２は、３Ｄデータ取得部１１１によって取得されたＣＡＤデータに基づいて、サーフェス（立体物の表面）を多角形メッシュで近似するＳＴＬ形式のデータ（立体物の造形データであるＳＴＬデータ）を生成する。
スライスデータ生成部１１３は、ＳＴＬデータ生成部１１２によって生成されたＳＴＬデータに基づいて、３Ｄプリンタヘッド２２２のツールパスを表すスライスデータを生成する。
具体的には、スライスデータ生成部１１３は、開始点設定部１３１と、ツールパスデータ生成部１３２と、ヘッド制御データ生成部１３３とを備えている。
【００１７】
開始点設定部１３１は、３Ｄプリンタヘッド２２２が造形材料の吐出を開始する開始点の位置を設定する。本実施形態において、開始点設定部１３１は、ユーザによる指定を受け付けることにより、開始点の位置を設定する。
【００１８】
ツールパスデータ生成部１３２は、ＳＴＬデータ生成部１１２によって生成されたＳＴＬデータに基づいて、３Ｄプリンタヘッド２２２のツールパスを表すスライスデータを生成する。
ヘッド制御データ生成部１３３は、ツールパスデータ生成部１３２によって生成されたスライスデータに基づいて、立体造形物の各部分を積層造形するための３Ｄプリンタヘッド２２２の制御データ（ヘッド制御データ）を生成する。
【００１９】
工程管理部１１４は、立体物製造装置１における立体物造形・投影処理（後述）の各工程を管理する。具体的には、工程管理部１１４は、立体物造形・投影処理における立体物造形の実行、中断、継続及び終了を管理する。
【００２０】
投影制御部１１５は、造形前の台座２２４や、造形途中または造形完了後の立体造形物に対して、プロジェクタ２２３ａ〜２２３ｄによって各種画像を投影する。
具体的には、投影制御部１１５は、プロジェクタ２２３ａ〜２２３ｄの位置と、立体造形物のＣＡＤデータとに基づいて、造形前の台座２２４に立体造形物が造形される範囲や、造形途中または造形完了後の立体造形物にプロジェクションマッピングにより内部構造や表面の画像を投影する。このとき、投影制御部１１５は、台座制御部１１６により台座２２４の傾き、回転及び位置が変化されると、それに対応して、立体造形物に投影する画像を変化させる。また、投影制御部１１５は、投影される画像を回転させるユーザインターフェース（例えば、タッチパネルあるいは手等のジェスチャを撮影することによる入力等）を介して、ユーザが画像を回転させる指示を行うと、それに対応して、立体造形物に投影する画像を回転させる。この場合、投影される画像の回転に応じて、台座制御部１１６が台座２２４の傾き、回転及び位置を変化させる。なお、立体造形物のＣＡＤデータは、立体造形物の表面や内部構造の画像を表示するために用いたり、立体造形物の形状を把握し、画像の投影位置を決定するために用いたりすることができる。
【００２１】
例えば、投影制御部１１５は、立体造形物の断面や表面の画像を投影して観察したり、立体造形物に光を当てて、ライトアップや影の状態を確認したり、特定の色の光を投射して立体造形物の色味や質感を変化させたり、立体造形物に関する画像（静止画像あるいは動画像）を投影したり、あるいは、立体造形物の台座回りに立体造形物の関連情報（説明文等）を投影することができる。これにより、立体造形物に関する各種の状態の鑑賞や、状況確認、シミュレーション等が可能となる。また、それらの情報を基に、立体造形物の最終出力の形状や色等の検討を行うことにより、その後の出力データ（ツールパスデータや吐出材料等）の変更が可能となる。
【００２２】
なお、投影制御部１１５によって投影する画像は、立体物造形・投影処理における各工程に応じて異なるものとすることができる。
例えば、立体造形物の造形開始前には、立体造形される範囲（積層の階層毎の範囲等）を画像で事前に示したり、ツールパス（造形の方向及び位置）等を台座２２４の上に示して調節したり、投影される画像の色を適切なものとするために造形材料（樹脂材料）のサンプルの色と環境光とのキャリブレーションを行ったりすることができる。
【００２３】
また、立体造形物の造形中には、造形の進捗に合わせて、立体造形物の質感や色彩あるいは断面に対応した構造（例えば、地形の立体造形物における深さ毎の地層の構造）等の詳細な画像を表面や断面に投影したり、台座２２４に立体造形物（地形、文化財あるいは人物等）の説明や関連情報を投影したりすることができる。このとき、立体造形物の断面に対する画像の投影と、立体造形物の断面の積層とを交互に繰り返すこと等が可能である。
【００２４】
さらに、立体造形物の造形中断中あるいは造形完了後には、立体造形物の表面に動きのある画像、色や光を投影したり（即ち、人物の顔の立体造形物に表情や年齢を変化させた顔の画像を投影する、あるいは、地形の立体造形物に流水や建築物の画像を投影する等）、立体造形物を載置した台座２２４を回転させて、立体造形物の回転に対応した画像を計算して、立体造形物に投影したりすることができる。また、色味や質感の演出を行ったり、太陽等の光源に対する仮想的な「影」を形成する等のシミュレーションを行ったりすることも可能である。さらに、台座２２４に立体造形物（地形、文化財あるいは人物等）の説明や関連情報を投影したり、データを追加・修正する等して造形を継続（街や地形の上に追加して建物を建てる等）したりすることもできる。
【００２５】
また、本実施形態において、複数のプロジェクタ２２３ａ〜２２３ｄによって投影される画像がオーバーラップする部分については、各プロジェクタからの画像が重畳表示されることにより適切な画像となるよう、投影制御部１１５が輝度等のパラメータを調整して画像を投影する。なお、複数のプロジェクタ２２３ａ〜２２３ｄによって投影される画像がオーバーラップする部分は、プロジェクタ２２３ａ〜２２３ｄ単体で投影する部分よりも最大輝度が高くなることから、高い輝度に適した画像（例えば、爆発や噴火の画像等）を投影する部分が含まれるように、台座２２４を回転させて投影範囲を調整することとしてもよい。
【００２６】
台座制御部１１６は、台座駆動部２２５に駆動指令信号を出力することにより、台座２２４の水平面に対する傾きや水平面内における回転、及び、垂直方向の位置を制御する。例えば、台座制御部１１６は、投影制御部１１５が画像を投影する場合に、立体造形物の位置等と、プロジェクタ２２３ａ〜２２３ｄから投影される画像とが対応するように、台座２２４を制御する。
具体的には、台座制御部１１６は、投影制御部１１５によって投影される画像に合わせて、台座２２４の傾き、回転及び位置を制御することにより、プロジェクタ２２３ａ〜２２３ｄから投影される画像と立体造形物の姿勢及び位置を対応させる。このとき、投影される画像を回転させるユーザインターフェースを介して、ユーザが画像を回転させることに合わせて、台座制御部１１６が台座２２４の傾き、回転及び位置を制御することができる。また、台座制御部１１６は、立体造形物を視認する方向を変化させるために、ユーザが台座２２４を回転させる指示を行うと、その指示に従い、台座２２４を回転させる。この場合、台座２２４の回転に応じて、投影制御部１１５によって、立体造形物に投影される画像が回転される。
【００２７】
立体物造形部２０のヘッド駆動部２２１は、ヘッド制御データ生成部１３３によって生成された制御データに基づいて、３Ｄプリンタヘッド２２２の移動と、ノズルからの造形材料の吐出量とを制御する。
３Ｄプリンタヘッド２２２は、上下動軸２３ａ〜２３ｃに沿って上下方向に移動可能な３つのアームに支持され、ヘッド駆動部２２１の制御に従って、ノズルから造形材料を吐出する。
【００２８】
プロジェクタ２２３ａ〜２２３ｄは、投影制御部１１５の制御に従って各種画像を投影するプロジェクタであり、台座２２４に造形された立体物の方向に向けて画像（静止画像あるいは動画像）を投影可能に設置されている。具体的には、立体物造形部２０の基台部２１、３つのアーム２４ａ〜２４ｃの各上下動軸２３ａ〜２３ｃ及び天板部２２に囲まれた空間（以下、「造形空間」と呼ぶ。）において、プロジェクタ２２３ａは天板部２２の下面（台座２２４の垂直上方）、プロジェクタ２２３ｂ，２２３ｃは上下動軸２３ｂ，２３ｃ、プロジェクタ２２３ｄは基台部２１の上面（台座２２４の垂直下方）に設置されている。そのため、プロジェクタ２２３ａは立体造形物の主に上面、プロジェクタ２２３ｂ，２２３ｃは立体造形物の主に側面、プロジェクタ２２３ｄは立体造形物の主に下面に画像を投影可能である。なお、プロジェクタ２２３ａ〜２２３ｄは、鏡部材２２７を介して立体造形物に画像を投影することも可能であり、この場合、鏡部材２２７を介して投影される画像は左右反転された上でプロジェクタ２２３ａ〜２２３ｄから出力される。
【００２９】
台座２２４は、透明な部材（例えば、ガラスあるいは樹脂）によって構成され、立体造形物が積層造形される台座となる。また、台座２２４は、台座駆動部２２５によって、水平面に対する傾きや水平面内における回転、及び、垂直方向の位置が調整される。台座２２４が透明な部材によって構成されているため、プロジェクタ２２３ｄから立体造形物の下面に画像を投影することができる。なお、立体造形物の関連情報等を投影するため、台座２２４の一部を半透明の領域としておくこととしてもよい。また、立体造形物を造形する際に、台座２２４に半透明あるいは不透明のシートを設置することとしてもよい。
【００３０】
台座駆動部２２５は、基台部２１と台座２２４との間に設置され、雲台機構によって台座２２４を支持している。また、台座駆動部２２５は、基台部２１に対して台座２２４を垂直方向に移動させる伸縮機構を備えている。そして、台座駆動部２２５は、雲台機構及び伸縮機構を駆動するアクチュエータを備え、台座制御部１１６から入力される駆動指令信号に従って、台座２２４の水平面に対する傾きや水平面内における回転、及び、垂直方向の位置を調整する。なお、台座駆動部２２５は、立体物製造装置１の設計上、必要に応じて設置することができる。
【００３１】
撮像部２２６ａ〜２２６ｄは、プロジェクタ２２３ａ〜２２３ｄにそれぞれ設置（ここでは内蔵）され、プロジェクタ２２３ａ〜２２３ｄによって立体造形物や台座２２４に投影された画像を撮像する。なお、投影された画像以外にも、撮像部２２６ａ〜２２６ｄによって、立体造形物自体の色等を撮像することができる。
【００３２】
鏡部材２２７は、凹面鏡等の光を反射可能な部材によって構成され、プロジェクタ２２３ａ〜２２３ｄによって投影された画像を反射することにより、プロジェクタ２２３ａ〜２２３ｄの投影光が直接届かない部分に対する画像の投影を可能とする。なお、鏡部材２２７は、立体物製造装置１の設計上、必要に応じて設置することができ、プロジェクタ２２３ａ〜２２３ｄによって立体造形物全体に画像を直接的に投影可能な場合であっても、投影のバリエーションを増加させる等の目的で設置することができる。また、鏡部材２２７に代えて、プリズムや光ファイバを用いて投影光の経路を変更することとしてもよい。
【００３３】
図３は、立体物製造装置１において、立体造形物に画像が投影された状態の一例を示す模式図である。図３においては、造形途中の立体造形物（ここでは火山）の断面及び表面を表す画像が投影された状態を示している。なお、図３における破線は等高線を示している。
図３に示すように、造形途中の立体造形物においては、造形材料によって構成された内部構造に対して、プロジェクタ２２３ａ〜２２３ｄを用いて断面の画像（ここでは旧火口及び熱水溜り）を投影したり、表面の画像（ここでは溶岩流の痕）を投影したりすることができる。また、これらの構造に関する説明を台座２２４に投影することもできる。
【００３４】
［動作］
次に、立体物製造装置１の動作を説明する。
図４〜６は、立体物製造装置１が実行する立体物造形・投影処理の流れを説明するフローチャートである。
立体物造形・投影処理は、立体物製造装置１において、立体物造形・投影処理の実行を指示する操作が行われることに対応して開始される。
立体物造形・投影処理が開始されると、まず、立体造形物の造形開始前に行われる工程（以下、「造形前工程」と呼ぶ。）に移行する。
【００３５】
ステップＳ１において、工程管理部１１４は、立体物製造装置１を起動し、各部の初期化を行う。
ステップＳ２において、スライスデータ生成部１１３はＳＴＬデータ生成部１１２によって生成されたＳＴＬデータを取得し、スライスデータを生成する。このとき、投影制御部１１５は、スライスデータの元となったＣＡＤデータの内部構造及び表面を表す画像データを取得する。この画像データは、ＣＡＤデータから生成したり、投影用の画像データとして予め用意しておいたりすることが可能である。
【００３６】
ステップＳ３において、投影制御部１１５は、造形サイズの確認のために、立体造形物が造形される範囲の画像を台座２２４に投影し、入力部１４からユーザによる承認の入力が行われたか否かを判定する。
造形サイズを承認する旨の入力が行われた場合、ステップＳ３においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ５に移行する。
一方、造形サイズを承認しない旨の入力が行われた場合、ステップＳ３においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ４に移行する。
【００３７】
ステップＳ４において、ＳＴＬデータ生成部１１２は、造形サイズを調整するためのＳＴＬデータの修正を行う。具体的には、ユーザによって造形サイズを縮小する旨の入力が行われた場合、ＳＴＬデータ生成部１１２は、造形サイズを縮小するようにＳＴＬデータを修正する。反対に、ユーザによって造形サイズを拡大する旨の入力が行われた場合、ＳＴＬデータ生成部１１２は、造形サイズを拡大するようにＳＴＬデータを修正する。ステップＳ４の後、処理はステップＳ３に移行する。
ステップＳ３及びステップＳ４を経て、ＳＴＬデータが確定され、このＳＴＬデータを基に、スライスデータ生成部１１３によってスライスデータが生成される。
【００３８】
ステップＳ５において、投影制御部１１５は、立体造形物の造形の開始点及び方向の確認のために、現在設定されているツールパスの画像を台座２２４に投影し、入力部１４からユーザによる承認の入力が行われたか否かを判定する。
現在設定されているツールパスを承認する旨の入力が行われた場合、ステップＳ５においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ７に移行する。
一方、現在設定されているツールパスを承認しない旨の入力が行われた場合、ステップＳ５においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ６に移行する。
【００３９】
ステップＳ６において、スライスデータ生成部１１３は、ツールパスを修正するためにスライスデータの修正を行う。具体的には、ユーザによって入力されたツールパスの修正内容（立体造形物の造形の開始点及び方向の変更内容）に応じて、スライスデータを修正する。ステップＳ６の後、処理はステップＳ５に移行する。
ステップＳ５及びステップＳ６を経て、スライスデータが確定され、３Ｄプリンタヘッド２２２のツールパスが確定する。
【００４０】
ステップＳ７において、投影制御部１１５は、ホワイトバランスの調整のために台座２２４に設置される造形材料のサンプルに対して、基準色の光（ここでは白色光）を投影し、入力部１４からホワイトバランスを承認する旨の入力が行われたか否かを判定する。
ホワイトバランスを承認する旨の入力が行われた場合、ステップＳ７においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ９に移行する。
一方、ホワイトバランスを承認しない旨の入力が行われた場合、ステップＳ７においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ８に移行する。
【００４１】
ステップＳ８において、投影制御部１１５は、入力部１４からのユーザの操作に応じてホワイトバランスの調整を行う。ステップＳ８の後、処理はステップＳ７に移行する。
ステップＳ９において、工程管理部１１４は、ツールパスに従って３Ｄプリンタヘッド２２２を駆動させて、立体造形物の造形を開始する。
この後、立体造形物を造形しながら、画像を投影する工程（以下、「造形中工程」と呼ぶ。）に移行する。
【００４２】
ステップＳ１０において、投影制御部１１５は、立体造形物の積層高さに対応する投影位置の調整を行う。即ち、造形途中の立体造形物の形状に対応した位置に画像の投影位置が調整される。
ステップＳ１１において、工程管理部１１４は、３Ｄプリンタヘッド２２２を駆動させて、立体造形物の上面（断面）の積層を実行する。
ステップＳ１２において、投影制御部１１５は、立体造形物の上面（断面）及び表面に画像を投影する。
【００４３】
ステップＳ１３において、投影制御部１１５は、台座２２４おける立体造形物の周囲の位置に、造形中の立体造形物の関連情報（説明文や関連する各種情報等）を投影する。なお、台座２２４の半透明の領域等に立体造形物の関連情報を投影することで、より視認し易いものとできる。
この後、立体造形物の中断または終了と継続を行いながら、画像を投影する工程（以下、「中断・継続工程」と呼ぶ。）に移行する。
【００４４】
ステップＳ１４において、工程管理部１１４は、立体造形物の造形を中断する。立体造形物の中断は、例えば、入力部１４を介してユーザによる中断の指示が入力された場合に実行される。ステップＳ１４において、立体造形物の造形を中断する場合、工程管理部１１４は、実行中の立体造形物の造形に関するデータ（造形の進捗度、中断された際の３Ｄプリンタヘッド２２２の位置あるいは吐出されている造形材料の種類等）をＲＡＭ１３に退避させる。
ステップＳ１５において、工程管理部１１４は、アーム２４ａ〜２４ｃを垂直上方に移動させる。
ステップＳ１６において、台座制御部１１６は、台座２２４を回転させ、立体造形物の向きを調整する。なお、台座２２４の回転は、入力部１４からユーザによる回転の指示が入力された場合に実行される。
【００４５】
ステップＳ１７において、投影制御部１１５は、立体造形物の表面に、所定の色、所定の光あるいは画像（表面の画像あるいは仮想物体の画像等）を投影し、入力部１４からユーザによって、色味や質感の調整あるいは画像の切り替えの入力（投影データの調整）が行われていないか否かを判定する。
色味や質感の調整あるいは画像の切り替えの入力が行われていない場合、ステップＳ１７においてＹＥＳと判定され、処理はステップＳ１９に移行する。
一方、色味や質感の調整あるいは画像の切り替えの入力が行われている場合、ステップＳ１７においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ１８に移行する。
ステップＳ１８において、投影制御部１１５は、入力部１４からの入力に応じて、プロジェクタ２２３ａ〜２２３ｄからの投影光における色味や質感の調整あるいは画像の切り替えを行う。
【００４６】
ステップＳ１９において、工程管理部１１４は、入力部１４から立体造形物の造形の中断を終了する指示が入力されたか否かを判定する。
立体造形物の造形の中断を終了する指示が入力された場合、ステップＳ１９においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ２０に移行する。
一方、立体造形物の造形の中断を終了する指示が入力されていない場合、ステップＳ１９においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ１５に移行する。
【００４７】
ステップＳ２０において、工程管理部１１４は、入力部１４から立体造形物の造形を継続する指示が入力されたか否かを判定する。
立体造形物の造形を継続する指示が入力された場合、ステップＳ２０においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ２１に移行する。
一方、立体造形物の造形を継続する指示が入力されていない場合、ステップＳ２０においてＮＯと判定されて、立体物造形・投影処理は終了となる。
【００４８】
ステップＳ２１において、３Ｄデータ取得部１１１は、入力部１４からの入力に応じて、立体造形物のＣＡＤデータに対する修正あるいは追加を行う。これにより、投影結果を参照して、立体造形物の設計を変更したり、立体造形物が一旦造形された後であっても、追加して立体造形物を造形したりすることができる。
ステップＳ２１の後、処理はステップＳ１に移行する。
【００４９】
以上のように、本実施形態に係る立体物製造装置１によれば、立体造形物の断面や表面の画像を投影して観察したり、立体造形物に光を当てて、ライトアップや影の状態を確認したり、特定の色の光を投射して立体造形物の色味や質感を変化させたり、立体造形物に関する画像（静止画像あるいは動画像）を投影したり、あるいは、立体造形物の台座回りに立体造形物の関連情報（説明文等）を投影することができる。これにより、立体造形物に関する各種の状態の鑑賞や、状況確認、シミュレーション等が可能となる。また、それらの情報を基に、立体造形物の最終出力の形状や色等の検討を行うことにより、その後の出力データ（ツールパスデータや吐出材料等）の変更が可能となる。
したがって、３Ｄプリンタの機能をより拡充することができる。
【００５０】
［変形例１］
上述の実施形態において、立体造形物を載置した台座２２４を回転させて、立体造形物の回転に対応した画像を計算し、立体造形物に投影する場合について説明したが、台座２２４の水平面に対する傾きに応じて、立体造形物の傾きに対応した画像を計算して、立体造形物に投影することができる。
また、このとき、立体造形物の傾きに応じて、重力や摩擦等の物理量を算入して、立体造形物に仮想的に備えられた物体の動きの画像をプロジェクタ２２３ａ〜２２３ｄによって投影することとしてもよい。
例えば、水道管のモデルを立体造形物として造形する際に、台座２２４を傾けることにより、水道管内を水が流れる様子を投影すること等が可能である。
これにより、立体造形物に対する作用によって生じる物理現象を仮想的に表示することが可能となる。
【００５１】
以上のように構成される立体物製造装置１は、立体物造形部２０と、プロジェクタ２２３ａ〜２２３ｄと、投影制御部１１５とを備えている。
立体物造形部２０は、立体物の形状を表す３次元形状データに基づいて、立体物を造形する。
プロジェクタ２２３ａ〜２２３ｄは、立体物造形部２０によって造形された立体物に画像を投影する。
投影制御部１１５は、プロジェクタ２２３ａ〜２２３ｄから立体物に投影する画像を制御する。
これにより、立体物製造装置１で製造される立体造形物に、その立体造形物の３次元形状データに基づいて画像を投影することができる。即ち、３次元形状データが示す立体造形物の表面や内部構造の画像を投影したり、３次元形状データが示す形状に合わせて、立体造形物の各部に画像を投影したりすることができる。
したがって、３Ｄプリンタの機能をより拡充することが可能となる。
【００５２】
投影制御部１１５は、３次元形状データに基づいて、立体物の表面及び断面の少なくともいずれかの画像を立体物に投影する。
これにより、立体造形される立体物の３次元形状データを活用して、表面や断面の色味や質感、詳細な形状等を立体物に投影することが可能となる。
【００５３】
また、立体物製造装置１は、工程管理部１１４を備える。
工程管理部１１４は、立体物造形部２０における立体物の造形工程を管理する。
投影制御部１１５は、工程管理部１１４によって管理されている立体物の造形工程に対応する画像をプロジェクタ２２３ａ〜２２３ｄによって立体物に投影する。
これにより、立体物の造形前、造形中、造形中断中及び造形後等の種々のタイミングで、立体物の造形工程に応じた画像を立体物に投影し、立体物に関する各種情報を提示することが可能となる。
【００５４】
工程管理部１１４は、立体物造形部２０における立体物の造形開始時に造形工程を停止する。
投影制御部１１５は、立体物が造形される位置及び範囲を、当該立体物が造形される台座２２４上に投影する。
立体物造形部２０は、立体物を造形する造形データ及びツールパスの少なくともいずれかの調整を受け付ける。
これにより、立体物を造形するのに先立ち、立体物の各積層部分の位置や大きさを確認することができ、立体物の造形をより適切に行うことが可能となる。
【００５５】
工程管理部１１４は、立体物造形部２０における立体物の造形中に造形工程を停止する。
投影制御部１１５は、造形が停止された立体物の表面及び断面の少なくともいずれかの画像を、造形された立体物に投影する。
工程管理部１１４は、立体物造形部２０における立体物の造形を再開する。
これにより、造形中の立体物に応じた表面や断面の画像を適宜確認することができると共に、確認結果を受けて、立体物の造形を再開することができる。
したがって、立体物に関する画像の表示内容にバリエーションを持たせることができると共に、造形過程における画像の確認を容易に行うことが可能となる。
【００５６】
投影制御部１１５は、造形が停止された立体物に画像を投影した場合に、当該立体物に投影を行うための投影データの調整を受け付ける。
これにより、立体物に投影される色や光、画像等をより適切なものとすることができる。
【００５７】
投影制御部１１５は、立体物の表面の画像または当該立体物に関連する情報を、造形が終了した立体物の表面または周囲に投影する。
これにより、立体物製造装置１において製造された立体物の３次元形状データを活用して、立体物に関する情報を提示することができるため、立体物製造装置１の機能を拡充することができる。
【００５８】
投影制御部１１５は、造形が終了した立体物の表面に仮想物体の画像を投影する。
立体物造形部２０は、仮想物体の造形が指示された場合に、当該仮想物体の形状を表す３次元形状データに基づいて、立体物に追加して当該仮想物体を造形する。
これにより、仮想物体を立体物に投影し、ユーザが必要とする場合に、立体物の造形後であっても、その仮想物体を立体物に追加して造形することができる。
したがって、立体物製造装置１の活用の幅をさらに広げることができる。
【００５９】
また、立体物製造装置１は、鏡部材２２７を備える。
鏡部材２２７は、プロジェクタ２２３ａ〜２２３ｄの投影光の経路を変更して、立体物に画像を投影する。
これにより、プロジェクタ２２３ａ〜２２３ｄの投影光が直接的に届かない部分にも画像を投影することが可能となる。
【００６０】
なお、本発明は、本発明の効果を奏する範囲で変形、改良等を適宜行うことができ、上述の実施形態に限定されない。
例えば、上述の実施形態において、立体物製造装置１はデルタ型の３Ｄプリンタであるものとして説明したが、立体造形物に画像を投影することができる構造のものであれば、他の形式の３Ｄプリンタ（例えば、３Ｄプリンタヘッドが互いに直交するＸＹＺ軸方向に移動する３軸型の３Ｄプリンタ等）によって構成することも可能である。
また、上述の実施形態において、立体物製造装置１は、垂直方向や水平方向あるいは他の方向の断面を有する立体造形物を造形することができ、また、これらの断面で接する複数の部分を組み合わせた立体造形物（例えば、完成物が垂直断面で分離された構造の立体造形物等）を造形することも可能である。
また、上記実施形態及び各変形例を適宜組み合わせて、本発明を実施することが可能である。
【００６１】
上述の実施形態における処理は、ハードウェア及びソフトウェアのいずれにより実行させることも可能である。
即ち、上述の処理を実行できる機能が立体物製造装置１に備えられていればよく、この機能を実現するためにどのような機能構成及びハードウェア構成とするかは上述の例に限定されない。
上述の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータにネットワークや記憶媒体からインストールされる。
【００６２】
プログラムを記憶する記憶媒体は、装置本体とは別に配布されるリムーバブルメディア、あるいは、装置本体に予め組み込まれた記憶媒体等で構成される。リムーバブルメディアは、例えば、磁気ディスク、光ディスク、または光磁気ディスク等により構成される。光ディスクは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ−Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ），ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ），Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（登録商標）等により構成される。光磁気ディスクは、ＭＤ（Ｍｉｎｉ−Ｄｉｓｋ）等により構成される。また、装置本体に予め組み込まれた記憶媒体は、例えば、プログラムが記憶されているＲＯＭやハードディスク等で構成される。
【符号の説明】
【００６３】
１  立体物製造装置、１０  立体物造形データ生成部、１１  ＣＰＵ、１２  ＲＯＭ、１３  ＲＡＭ、１４  入力部、１５  出力部、１６  記憶部、１７  通信部、１１１  ３Ｄデータ取得部、１１２  ＳＴＬデータ生成部、１１３  スライスデータ生成部、１３１  開始点設定部、１３２  ツールパスデータ生成部、１３３  ヘッド制御データ生成部、２０  立体物造形部、２１  基台部、２２  天板部、２３ａ〜２３ｃ  上下動軸、２４ａ〜２４ｃ  アーム、２２１  ヘッド駆動部、２２２  ３Ｄプリンタヘッド、２２３ａ〜２２３ｄ  プロジェクタ、２２４  台座、２２５  台座駆動部、２２６ａ〜２２６ｄ  撮像部、２２７  鏡部材
【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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