(57)【要約】【課題】ズレの修正に要する時間を短縮でき、造形材料の廃棄量を低減することができる積層造形方法を提供する。【解決手段】積層造形方法では、形成された造形層の形状と予め設定された造形元パターンとを比較し、両者のズレ量が閾値Ａ以上になる場合には、造形作業を中止する。ズレ量が閾値Ａ未満であって且つ造形層の形状が造形元パターンよりも小さい場合には、造形層の不足部分を補う補正造形を行う。一方、ズレ量が閾値Ａ未満であって且つ造形層の形状が造形元パターンより大きい場合には、造形層における造形元パターンより大きい位置を報知する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体物の断面形状に関する情報に基づいて造形材料を積層し、該立体物を造形する積層造形方法であって、
前記造形材料を積層してなる造形層の形状と前記立体物の断面形状とを比較し、両者のズレ量が閾値以上になる場合には、造形作業を中止し、
前記ズレ量が前記閾値未満であって、且つ前記造形層の形状が前記立体物の断面形状よりも小さい場合には、前記造形層の不足部分を補う補正造形を行い、
前記ズレ量が前記閾値未満であって、且つ前記造形層の形状が前記立体物の断面形状よりも大きい場合には、前記造形層における前記立体物の断面形状より大きい位置を報知することを特徴とする積層造形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造形材料を積層することにより立体物を造形する積層造形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、例えば下記特許文献に記載されるものがある。特許文献１に記載の積層造形方法では、造形材料を積層してなる造形層が平坦化ローラに引き摺られる引き摺り現象、又は引き延ばされる膨張現象のいずれかを予め考慮し、それを考慮した造形データを作成し、それに基づいて立体物を造形する。このようにすることで、引き摺り現象や膨張現象の影響を抑制し、正確な形状の立体物を造形できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−７５３９１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、上述した積層造形方法では、造形作業中に造形層にズレが生じた場合であっても、修正を行わずにそのまま造形作業が最後まで進み、そして、立体物が完成した後に、ずれた場所を探して肉盛や切削等の修正加工を行う。このため、ずれた場所を探すのに時間がかかり、修正に要する時間が長くなってしまう。また、修正できないほどズレが大きい場合に、その立体物を廃棄せざるを得なくなるので、造形材料の無駄になる問題も生じている。
【０００５】
本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、ズレの修正に要する時間を短縮し、造形材料の廃棄量を低減することができる積層造形方法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】
【０００６】
本発明に係る積層造形方法は、立体物の断面形状に関する情報に基づいて造形材料を積層し、該立体物を造形する積層造形方法であって、前記造形材料を積層してなる造形層の形状と前記立体物の断面形状とを比較し、両者のズレ量が閾値以上になる場合には、造形作業を中止し、前記ズレ量が前記閾値未満であって、且つ前記造形層の形状が前記立体物の断面形状よりも小さい場合には、前記造形層の不足部分を補う補正造形を行い、前記ズレ量が前記閾値未満であって、且つ前記造形層の形状が前記立体物の断面形状よりも大きい場合には、前記造形層における前記立体物の断面形状より大きい位置を報知することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、造形層の形状と立体物の断面形状とのズレ量が閾値以上になる場合に造形作業を中止するので、立体物の造形後に修正不可能による廃棄の場合と比べて、造形材料の廃棄量を低減することができる。また、ズレ量が閾値未満であって且つ造形層の形状が立体物の断面形状より小さい場合に、その不足部分を補う補正造形を行う。このように造形層を適宜に修正することで、正確な形状を有する立体物を造形できると共に、補正せずに後に廃棄せざるを得ない場合と比べて造形材料の無駄を省くことができる。
【０００８】
更に、ズレ量が閾値未満であって且つ造形層の形状が立体物の断面形状よりも大きい場合に、造形層における立体物の断面形状より大きい位置を報知することで、作業者が簡単にずれた位置を把握し修正することができる。その結果、ズレの修正に要する時間を短縮することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る積層造形システムの構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態に係る積層造形方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明に係る積層造形方法の実施形態について説明する。図１は実施形態に係る積層造形システムの構成を示すブロック図である。本実施形態の積層造形システム１は、主に、立体物の造形に用いられる積層装置２と、積層装置２の近傍に設置されたカメラ３、画像処理部４、演算部５、制御部６及び報知部７とを備えている。
【００１１】
積層装置２は、立体物の断面形状を含む情報（例えば、立体物の３次元データ）に基づいて該立体物を造形するものである。積層装置２は、主に、ステージ２ａを有する造形台と、ステージ２ａに造形材料を供給する材料供給部と、ステージ２ａに造形液を供給するヘッドとを備えている。
【００１２】
カメラ３は、積層装置２のステージ２ａに向くように設置され、該ステージ２ａに形成された造形層の様子を撮像している。本実施形態の造形層は、立体物の各断面形状に関するデータに基づき、積層装置２のステージ２ａで造形材料と造形液とを混合し固化してなる立体物の断面層のことである。また、カメラ３は、撮像した造形層を画像として保存し、更にその画像を画像処理部４に出力する。なお、カメラ３は、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の撮像素子から構成されている。
【００１３】
画像処理部４は、カメラ３に接続され、カメラ３から入力された撮像画像に対して画像認識処理などを行う。演算部５は、画像処理部４に接続されており、積層造形に関する各演算処理を行う。例えば、ステージ２ａで形成された造形層の形状が造形元のパターンとの間にズレが生じた場合に、この画像処理部４はズレ量を画像数や解像度で数値化する。そして、演算部５は、その演算処理の結果を制御部６に出力する。
【００１４】
制御部６は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されており、予め記憶された各プログラムに基づいて積層造形システム１の各制御を行っている。例えば、制御部６は、記憶されたプログラムに基づき、積層装置２の自動運転をコントロールし、更にカメラ３、画像処理部４、演算部５及び報知部７の動作をそれぞれ制御している。この制御部６には、各プログラムのほか、立体物の各断面形状に関するデータ、造形しようとする立体物の造形元パターンなどを含む情報も記憶されている。
【００１５】
また、制御部６は、積層造形に関する各判定も行う。例えば、この制御部６は、演算部５で算出した結果に基づき、ステージ２ａに形成された造形層が立体物の造形元パターンと一致するか否かの判定を行う。また、形成された造形層が造形元パターンと一致せずに両者の間にズレ量が生じた場合には、制御部６は、そのズレ量と閾値との比較を行う。
【００１６】
報知部７は、制御部６の制御信号に基づき、積層造形システム１の運転に関する各メッセージを作業者に報知するためのものである。報知部７は、例えばディスプレー、スピーカー及び表示灯から構成されている。また、この報知部７は、形成された造形層と造形元パターンとのズレ量が閾値未満であって、且つ造形層の形状が造形元パターンより大きい場合に、造形層における造形元パターンより大きい位置をディスプレーに表示すると共に、音声又は／及び光で作業者に報知する。
【００１７】
図２は実施形態に係る積層造形方法を示すフローチャートである。以下、図２に基づいて本実施形態の積層造形方法を説明する。
【００１８】
初めに、ステップＳ１０では、造形層の形成が行われる。このとき、積層装置２は、制御部６から入力された立体物の断面形状（１層目の断面形状）に関するデータに基づいて、ステージ２ａに造形材料及び造形液を供給して１層目の造形層を形成する。カメラ３は、ステージ２ａに形成された造形層を撮像し、その画像を画像処理部４に出力する。そして、画像処理部４は、その造形層の画像に画像認識処理を施し、その結果を制御部６に出力する。
【００１９】
ステップＳ１０に続くステップＳ１１では、照合が行われる。具体的には、制御部６は、画像処理部４からの造形層のデータと、予め設定された造形元パターンとの照合を行う。ここでの造形元パターンは、１層目の造形層の基準パターンのことである。更に、制御部６は、照合の結果に基づき、形成された造形層の形状が造形元パターンと一致するか否かの判定を行う（ステップＳ１２）。
【００２０】
形成された造形層の形状が造形元パターンと一致すると判定された場合には、後述のステップＳ１７に進む。一方、造形元パターンと一致しないと判定された場合、すなわち、形成された造形層の形状と造形元のパターンとの間にズレがあると判定された場合には、ズレ量が閾値Ａ未満か否かの判定が更に行われる（ステップＳ１３）。このとき、画像処理部４は、ズレ量を画像数や解像度で数値化し、その結果を制御部６に出力する。制御部６は、画像処理部４により数値化されたズレ量を予め設定された閾値Ａと比較し、ズレ量が閾値Ａ未満かを判定する。ここで、ズレ量とは、形成された造形層から造形元のパターンを差し引いた結果のことを意味している。
【００２１】
ズレ量が閾値Ａ以上であると判定された場合には、制御部６は、修正不可能と判定し、立体物の造形作業を中止する（ステップＳ１４）。一方、ズレ量が閾値Ａ未満であると判定された場合には、そのズレ量が負であるか否かの判定が更に行われる（ステップＳ１５）。ここで、ズレ量が負であるとは、形成された造形層の形状が造形元のパターンより小さいことである。すなわち、造形元のパターンと比べて、形成された造形層には不足部分（例えば、凹形状となった部分）がある。これに対し、ズレ量が正であるとは、形成された造形層の形状が造形元のパターンより大きいことである。すなわち、造形元のパターンと比べて、形成された造形層には突出部分（例えば、凸形状部分）がある。
【００２２】
そして、ステップＳ１５でズレ量が負であると判定された場合には、補正造形が行われる（ステップＳ１６）。このとき、制御部６は、積層装置２に補正指令を出力すると共に、補正造形に関するデータも出力する。積層装置２は、補正造形に関するデータに基づき、形成された造形層の不足部分に更に造形材料及び造形液を供給し、ズレ量がゼロになるように補正修正を実施する。
【００２３】
一方、ステップＳ１５でズレ量が負でない（すなわち、ズレ量が正である）と判定された場合には、ステップＳ１７に進む。このとき、報知部７は、形成された造形層における造形元パターンより大きい位置をディスプレーに表示すると共に、音声又は／及び光で作業者に報知する。
【００２４】
ステップＳ１６に続くステップＳ１７では、ズレ量が閾値Ｂ未満か否かの判定が行われる。ここで、閾値Ｂは、ズレ量が正である（すなわち、形成された造形層に突出部分がある）場合の判定を行うための数値である。これに対し、上述の閾値Ａは、ズレ量が負である（すなわち、形成された造形層に不足部分がある）場合の判定を行うための数値である。そして、形成された造形層に不足部分があった場合、補正可能なため、閾値Ａを比較的大きな値（例えば１．０ｍｍ）と設定することができる。一方、閾値Ｂを大きく設定すると、突出部分の切削修正が必要か否かを判定し難いため、閾値Ｂを許容可能な比較的小さい値（例えば０．２ｍｍ）と設定することが好ましい。ステップＳ１７で、ズレ量が閾値Ｂ未満でないと判定された場合には、制御部６は、設備停止を行う（ステップＳ１８）。一方、ズレ量が閾値Ｂ未満であると判定された場合には、造形完了か否かの判定が更に行われる（ステップＳ１９）。
【００２５】
造形完了でないと判定された場合には、次の造形層の形成が行われる（ステップＳ２０）。ここで、積層装置２のステージ２ａにおいて、２層目の造形層が形成される。カメラ３は、２層目の造形層を撮像し、撮像した画像を画像処理部４に出力する。以下、造形完了までは、上述のステップＳ１１〜ステップＳ１９が繰り返される。そして、ステップＳ１９で造形完了と判定された場合に、立体物の造形作業は終了する。
【００２６】
上述の積層造形方法では、造形層が形成される都度、その造形層の形状と立体物の造形元パターンとを比較し、両者のズレ量が閾値Ａ以上であると判定された場合、その造形作業を中止する。このようにすることで、立体物造形後に修正不可能とされ廃棄される場合と比べて、造形材料の廃棄量を大幅に低減することができる。
【００２７】
また、ズレ量が閾値Ａ未満であって且つ造形層の形状が造形元パターンより小さいと判定された場合には、その不足部分を補う補正造形を行う。このように造形途中で造形層を適宜に修正することにより、正確な形状を有する立体物を造形できると共に、補正せずに後に廃棄せざるを得ない場合と比べて造形材料の無駄を省くことができる。
【００２８】
更に、ズレ量が閾値Ａ未満であって且つ造形層の形状が造形元パターンより大きいと判定された場合、報知部７は、形成された造形層における造形元パターンより大きい位置をディスプレーに表示すると共に、音声又は／及び光で作業者に報知する。このため、作業者が簡単にずれた位置を把握できるので、ズレの修正に要する時間を短縮することが可能になる。
【００２９】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
【符号の説明】
【００３０】
１    積層造形システム
２    積層装置
２ａ    ステージ
３    カメラ
４    画像処理部
５    演算部
６    制御部
７    報知部
【図１】
2017144602.tif 000003
【図２】
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