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三次元構造物の製造方法、三次元構造物の製造装置、及び、プログラム UPDATE 新技術説明会 実績あり

国内特許コード P200016571
掲載日 2020年2月14日
出願番号 特願2013-080862
公開番号 特開2014-203366
登録番号 特許第6198107号
出願日 平成25年4月8日(2013.4.8)
公開日 平成26年10月27日(2014.10.27)
登録日 平成29年9月1日(2017.9.1)
発明者
  • 萩原 一郎
  • マリア サブチェンコ
  • ユウ ボウ
  • 篠田 淳一
出願人
  • 学校法人明治大学
発明の名称 三次元構造物の製造方法、三次元構造物の製造装置、及び、プログラム UPDATE 新技術説明会 実績あり
発明の概要 【課題】メッシュモデルデータが示す立体物により近い三次元構造物を製造すること。
【解決手段】三次元空間において表現される仮想的な立体物を二次元平面の多角形である複数のメッシュ要素で表した3Dメッシュモデルデータを入力し、入力した3Dメッシュモデルデータに基づき、複数のメッシュ要素の集合であって、各組立部材に対応する立体物の一部である複数の3Dセグメントを作成するセグメンテーション工程と、3Dセグメントを複数の3D帯状領域に分割し、分割した3D帯状領域に含まれる複数のメッシュ要素の法線ベクトルが全て同一となるよう複数のメッシュ要素の位置を変更して、3D帯状領域を2D帯状領域に変換する帯状分割工程と、3Dメッシュモデルデータに基づき、立体物における位置関係に応じて2D帯状領域を結合して2Dセグメントを作成する結合工程と、を備える。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要

三次元構造物を製造するため、平面素材を切り貼りせずに展開図の折線に従って折ることで、三次元構造物を組立てることのできる展開図を1枚の平面から作成するものがある(例えば、特許文献1参照)。

産業上の利用分野

この発明は、3Dメッシュモデルに基づき三次元構造物を製造する製造方法、製造装置、及び、プログラムに関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
三次元構造物の製造装置が、
三次元空間において表現される仮想的な立体物を二次元平面の多角形である複数のメッシュ要素で表した3Dメッシュモデルデータを入力し、入力した前記3Dメッシュモデルデータに基づき、前記複数のメッシュ要素の集合であって、各組立部材に対応する前記立体物の一部である複数の3Dセグメントを作成するセグメンテーション工程と、
前記3Dセグメントを複数の3D帯状領域に分割し、分割した前記3D帯状領域に含まれる前記複数のメッシュ要素の法線ベクトルが全て同一となるよう前記複数のメッシュ要素の位置を変更して、前記3D帯状領域を2D帯状領域に変換する帯状分割工程と、
前記3Dメッシュモデルデータに基づき、前記立体物における位置関係に応じて前記2D帯状領域を結合して2Dセグメントを作成する結合工程と、
を実行する三次元構造物の製造方法。

【請求項2】
前記メッシュ要素が三角形である場合、
前記三次元構造物の製造装置が、前記帯状分割工程において、
当該三角形の三辺のうち、前記3Dセグメントの輪郭線の一部を構成する辺を有する第1のメッシュ要素を選択する工程と、
前記3Dセグメントの輪郭線の一部を構成する辺以外の前記第1のメッシュ要素の二辺であって、他の前記メッシュ要素と辺を共有している2つの共有辺のうち、いずれか長い方の前記共有辺を三角形の一辺とする前記他のメッシュ要素を第2のメッシュ要素と決定する工程と、
前記第1のメッシュ要素との共有辺以外の前記第2のメッシュ要素の二辺であって、他の前記メッシュ要素と辺を共有している2つの共有辺のうち、いずれか長い方の前記共有辺を三角形の一辺とする前記他のメッシュ要素を第3のメッシュ要素と決定する工程と、
前記第1~3のメッシュ要素を含む領域を前記3D帯状領域として、前記3Dセグメントから分割する工程と、
を実行する請求項1に記載の三次元構造物の製造方法。

【請求項3】
前記三次元構造物の製造装置が、前記帯状分割工程において、
前記第2のメッシュ要素との共有辺以外の前記第3のメッシュ要素の二辺であって、他の前記メッシュ要素と辺を共有している2つの共有辺のうち、いずれか長い方の前記共有辺を三角形の一辺とする前記他のメッシュ要素を第4のメッシュ要素と決定するとともに、いずれか短い方の前記共有辺を三角形の一辺とする前記他のメッシュ要素を第5のメッシュ要素と決定する第1工程と、
前記第1のメッシュ要素から前記第2のメッシュ要素への第1の方向ベクトルと、前記第2のメッシュ要素から前記第3のメッシュ要素への第2の方向ベクトルと、前記第3のメッシュ要素から前記第4のメッシュ要素への第3の方向ベクトルと、前記第3のメッシュ要素から前記第5のメッシュ要素への第4の方向ベクトルと、を計算する第2工程と、
前記第2の方向ベクトルから前記第1の方向ベクトルを減算した第5の方向ベクトルと、前記第3の方向ベクトルから前記第2の方向ベクトルを減算した第6の方向ベクトルと、前記第4の方向ベクトルから前記第2の方向ベクトルを減算した第7の方向ベクトルと、を計算する第3工程と、
前記第5の方向ベクトルと前記第6の方向ベクトルのなす第1の角と、前記第5の方向ベクトルと前記第7の方向ベクトルのなす第2の角とを計算する第4工程と、
前記第1の角及び前記第2の角のうち、90°より大きく270°より小さくなる方の角がどちらであるかを判定し、前記第1の角が90°より大きく270°より小さくなる場合、前記第4のメッシュ要素を次のメッシュ要素と決定し、前記第2の角が90°より大きく270°より小さくなる場合、前記第5のメッシュ要素を次のメッシュ要素と決定する第5工程と、
を実行する請求項2に記載の三次元構造物の製造方法。

【請求項4】
前記三次元構造物の製造装置が、
前記次のメッシュ要素と決定したメッシュ要素を前記第3のメッシュ要素に置き換えるとともに、前記第1~3工程における前記第3,2のメッシュ要素をそれぞれ前記第2,1に置き換えて、前記第1~5工程を繰り返す第6工程と、
前記第6工程において前記次のメッシュ要素を決定できなくなるまで前記第1~5工程を繰り返し、前記次のメッシュ要素を決定できなくなった場合、前記第1~3のメッシュ要素と前記次のメッシュ要素として決定されたメッシュ要素とを含む領域を前記3D帯状領域として、前記3Dセグメントから分割する第7工程と、
を実行する請求項3に記載の三次元構造物の製造方法。

【請求項5】
前記三次元構造物の製造装置が、前記セグメンテーション工程において、
(i)プラトン立体を用いる方法、(ii)メッシュセグメントの曲面型の同定を用いる方法、(iii)領域成長法を用いる方法のうち、少なくともいずれか一つを用いて、前記立体物のメッシュモデルから前記複数の3Dセグメントを分割する請求項1から4のうちいずれか一項に記載の三次元構造物の製造方法。

【請求項6】
前記三次元構造物の製造装置が、
前記2Dセグメントを前記組立部材として、前記立体物を組み立てるための2D展開図を作成し、作成した2D展開図を平面材に出力する製作化工程をさらに実行する請求項1から5のうちいずれか一項に記載の三次元構造物の製造方法。

【請求項7】
前記三次元構造物の製造装置が、
前記立体物と前記2Dセグメントとの誤差評価、又は、前記2D帯状領域の結合の最適化についての評価のうち、少なくともいずれか一方を評価する評価工程をさらに実行する請求項1から6のうちいずれか一項に記載の三次元構造物の製造方法。

【請求項8】
三次元空間において表現される仮想的な立体物を二次元平面の多角形である複数のメッシュ要素で表した3Dメッシュモデルデータを入力し、入力した前記3Dメッシュモデルデータに基づき、前記複数のメッシュ要素の集合であって、各組立部材に対応する前記立体物の一部である複数の3Dセグメントを作成するセグメンテーション部と、
前記3Dセグメントを複数の3D帯状領域に分割し、分割した前記3D帯状領域に含まれる前記複数のメッシュ要素の法線ベクトルが全て同一となるよう前記複数のメッシュ要素の位置を変更して、前記3D帯状領域を2D帯状領域に変換する帯状分割部と、
前記3Dメッシュモデルデータに基づき、前記立体物における位置関係に応じて前記2D帯状領域を結合して2Dセグメントを作成する結合部と、
を備えることを特徴とする三次元構造物の製造装置。

【請求項9】
コンピュータに、
三次元空間において表現される仮想的な立体物を二次元平面の多角形である複数のメッシュ要素で表した3Dメッシュモデルデータを入力し、入力した前記3Dメッシュモデルデータに基づき、前記複数のメッシュ要素の集合であって、各組立部材に対応する前記立体物の一部である複数の3Dセグメントを作成するセグメンテーション工程、
前記3Dセグメントを複数の3D帯状領域に分割し、分割した前記3D帯状領域に含まれる前記複数のメッシュ要素の法線ベクトルが全て同一となるよう前記複数のメッシュ要素の位置を変更して、前記3D帯状領域を2D帯状領域に変換する帯状分割工程、
前記3Dメッシュモデルデータに基づき、前記立体物における位置関係に応じて前記2D帯状領域を結合して2Dセグメントを作成する結合工程、
を実行させるためのプログラム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2013080862thum.jpg
出願権利状態 登録
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