JP7593180B2 - DATA OUTPUT APPARATUS, THREE-DIMENSIONAL PRODUCTION SYSTEM AND DATA OUTPUT METHOD - Google Patents
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Description
本発明は、立体造形に関し、より詳細には、データ出力装置、立体造形システムおよびデータ出力方法に関する。 The present invention relates to three-dimensional modeling, and more specifically to a data output device, a three-dimensional modeling system, and a data output method.
近年、金型などを用いずに立体造形物を造形する装置として、立体造形装置が知られている。例えば、国際公開第2017/163432号(特許文献1)は、造形の品質を推定する技術が開示されている。しかしながら、造形中の品質の推定にとどまり、完成した造形物(立体造形物)の品質保証に関しては考慮されていいない。 In recent years, three-dimensional modeling devices have become known as devices that can model three-dimensional objects without using a mold or the like. For example, International Publication No. 2017/163432 (Patent Document 1) discloses a technology for estimating the quality of a model. However, this technology is limited to estimating the quality during modeling, and does not take into consideration quality assurance of the completed model (three-dimensional model).
本開示は、立体造形物の品質情報を出力することが可能なデータ出力装置、立体造形システムおよびデータ出力方法を提供することを目的とする。 The present disclosure aims to provide a data output device, a three-dimensional modeling system, and a data output method capable of outputting quality information of a three-dimensional object.
本開示では、上記点に鑑み、下記特徴を有するデータ出力装置を提供する。本データ出力装置は、立体造形の際の所定の情報を取得する取得手段を含む。データ出力装置は、所定の情報に基づいて、立体造形により得られた立体造形物の品質情報を出力する出力手段を含む。 In view of the above, the present disclosure provides a data output device having the following characteristics. The data output device includes an acquisition means for acquiring specified information during three-dimensional modeling. The data output device includes an output means for outputting quality information of a three-dimensional object obtained by three-dimensional modeling based on the specified information.
上記構成により、立体造形物の品質情報を出力することが可能となる。 The above configuration makes it possible to output quality information about a three-dimensional object.
以下、本発明の実施形態を、特定の実施形態をもって説明するが、本発明は、後述する実施形態に限定されるものではない。なお、以下に参照する各図においては、共通する要素について同じ符号を用い、適宜その説明を省略するものとする。 The following describes the present invention using a specific embodiment, but the present invention is not limited to the embodiment described below. In addition, in each of the figures referred to below, the same reference numerals are used for common elements, and their description will be omitted as appropriate.
図1は、第1の実施形態における立体造形システム100の全体の概略構成を示す図である。なお、以下の説明では、主として熱溶解積層方式(FFF(Fused Filament Fabrication))方式の造形装置でもって説明するが、これに限定されるものではなく、他の実施形態では、光造形法、粉末焼結積層造形法およびバインダージェッティング法などの他の方式の造形法に適用することができる。また、以下では、説明の便宜上、造形物の高さ方向をZ軸方向とし、Z軸に直交する面をXY平面として説明する。 Figure 1 is a diagram showing the overall schematic configuration of a three-dimensional modeling system 100 in the first embodiment. In the following explanation, a modeling device using the Fused Filament Fabrication (FFF) method will be mainly described, but the present invention is not limited to this, and in other embodiments, the present invention can be applied to other modeling methods such as photolithography, powder sintering additive manufacturing, and binder jetting. In the following explanation, for ease of explanation, the height direction of the modeled object will be the Z-axis direction, and the plane perpendicular to the Z-axis will be the XY plane.
立体造形システム100には、図1(A)に示すように、立体造形手段として立体造形物を造形する立体造形装置110が含まれる。立体造形装置110は、例えば、情報処理装置150から、所望の立体造形物を造形するためのデータを受信し、当該データに基づいて、立体造形物を造形する。立体造形装置110は、立体造形物を生成する材料(以下、造形材料という。)を、指定された位置に吐出する機構を備える。また、情報処理装置150は、立体造形装置110が実行する処理を制御する制御装置として動作し得る。情報処理装置150上には、所望の立体造形物を表す3次元モデルを解釈し、その3次元モデルの向きや配置座標を変更する機能を備え、造形材料の吐出位置を生成するソフトウェアが動作する。なお、立体造形装置110の中に、情報処理装置150の機能が組み込まれていてもよい。 As shown in FIG. 1A, the three-dimensional modeling system 100 includes a three-dimensional modeling device 110 that models a three-dimensional object as a three-dimensional modeling means. The three-dimensional modeling device 110 receives data for modeling a desired three-dimensional object from, for example, an information processing device 150, and models the three-dimensional object based on the data. The three-dimensional modeling device 110 has a mechanism for discharging a material (hereinafter referred to as modeling material) for generating a three-dimensional object at a specified position. The information processing device 150 can also operate as a control device that controls the processing executed by the three-dimensional modeling device 110. On the information processing device 150, software operates that has a function of interpreting a three-dimensional model representing a desired three-dimensional object, changing the orientation and arrangement coordinates of the three-dimensional model, and generating a discharging position of the modeling material. Note that the function of the information processing device 150 may be incorporated into the three-dimensional modeling device 110.
FFF方式では、造形材料としてリール状になった樹脂製の細いフィラメントがエクストルーダでノズルに送られ、ヒータによる熱で溶解して液状になり、ヘッド112の高温のノズルから糸状に造形材料が吐出される。図1(B)に示すように、ヘッド112をXY平面と平行に移動させながら、ノズルから造形プレート114上に造形材料を吐出することによって、XY平面に造形層102が造形される。線描を、同一平面内に描画し、造形プレート114上で吐出材料が冷えて固まることで、立体造形物のうち1層分の造形層が造形される。その層が造形される。1層目の造形層が造形されると、造形プレート114は、Z軸に沿う方向に1層分の高さ(積層ピッチ)だけ下がる。その後、1層目と同様にヘッド112が駆動して、2層目の造形層が造形される。立体造形装置110は、これらの動作を繰り返すことで、造形層を積層し、最終的な立体造形物を造形する。なお、ヘッド112がXY平面を移動し、造形プレート114がZ軸方向を移動する構成を例に説明したが、上述した構成は本実施形態を限定するものではなく、これ以外の構成であってもよい。 In the FFF method, a thin resin filament in a reel shape as the modeling material is sent to a nozzle by an extruder, melted by heat from a heater and turned into a liquid, and the modeling material is extruded in thread form from the high-temperature nozzle of the head 112. As shown in FIG. 1B, the modeling layer 102 is formed on the XY plane by discharging the modeling material from the nozzle onto the modeling plate 114 while moving the head 112 parallel to the XY plane. A line drawing is drawn on the same plane, and the extruded material cools and hardens on the modeling plate 114 to form one modeling layer of a three-dimensional object. That layer is modeled. When the first modeling layer is modeled, the modeling plate 114 is lowered by the height of one layer (layer pitch) in the direction along the Z axis. After that, the head 112 is driven in the same way as the first layer, and the second modeling layer is modeled. The 3D modeling device 110 repeats these operations to stack modeling layers and form the final 3D object. Note that, although the configuration in which the head 112 moves in the XY plane and the modeling plate 114 moves in the Z-axis direction has been described as an example, the above-described configuration does not limit this embodiment, and other configurations may also be used.
図2は、第1の実施形態における立体造形システム100のシステム構成を示す。情報処理装置150は、例えば、パーソナルコンピュータなどとして構成されており、その上でスライサ・ソフトウェア252が動作する。 Figure 2 shows the system configuration of the three-dimensional modeling system 100 in the first embodiment. The information processing device 150 is configured as, for example, a personal computer, on which the slicer software 252 runs.
スライサ・ソフトウェア252には、3次元モデルデータ202が入力される。3次元モデルデータ202は、特に限定されるものではないが、STL(Standard Triangulated Language)フォーマットなどの所定の表現形式で3次元形状を表すデータである。スライサ・ソフトウェア252は、3次元モデルデータ202を読み込んで、3次元モデルをZ軸方向(高さ方向。造形時のZ軸方向と同じ。)にスライス処理し、スライスデータを作成し、スライスデータ毎にノズルが造形材料を吐出する軌跡となるツールパスを表現する制御データ204を出力する。 Three-dimensional model data 202 is input to the slicer software 252. The three-dimensional model data 202 is data that represents a three-dimensional shape in a predetermined expression format, such as, but not limited to, the STL (Standard Triangulated Language) format. The slicer software 252 reads the three-dimensional model data 202, slices the three-dimensional model in the Z-axis direction (height direction, the same as the Z-axis direction during modeling), creates slice data, and outputs control data 204 that represents a tool path, which is the trajectory of the nozzle discharging modeling material, for each slice data.
図3は、第1の実施形態の立体造形装置110における3次元モデルデータ、スライスデータおよびツールパスの関係を模式的に説明する。 Figure 3 illustrates the relationship between the 3D model data, slice data, and tool path in the 3D modeling device 110 of the first embodiment.
スライサ・ソフトウェア252は、3次元モデルデータ300が表現する3次元モデル302を、高さ(Z軸)方向に細かく輪切りにし、各Z座標における3次元モデル302の断面形状を取り出したスライスデータ312を生成する。積層造形では、スライスデータ312に基づいて、造形材料を吐出すべき位置が算出され、造形材料を吐出する軌跡がツールパス320となる。 The slicer software 252 slices the three-dimensional model 302 represented by the three-dimensional model data 300 into small slices in the height (Z-axis) direction, and generates slice data 312 that extracts the cross-sectional shape of the three-dimensional model 302 at each Z coordinate. In additive manufacturing, the position where the modeling material should be discharged is calculated based on the slice data 312, and the trajectory along which the modeling material is discharged becomes the tool path 320.
制御データ204は、ツールパスデータと温度制御などの造形時の立体造形装置110を制御する制御コードの集合のデータである。制御データ204の例としては、特に限定されるものではないが、Gコード(G-code)を挙げることができる。 The control data 204 is a set of control codes that control the 3D modeling device 110 during modeling, such as tool path data and temperature control. An example of the control data 204 is, but is not limited to, G-code.
再び図2を参照する。情報処理装置150と、立体造形装置110とは、所定の通信路を介して接続されている。通信路は、有線LAN(Local Area Network)、無線LAN、USB(Universal Serial Bus)ケーブルなどでノード間を接続し、通信を可能とする通信路である。なお、説明する実施形態では、通信路を介して、情報処理装置150と、立体造形装置110とがデータの授受を行うものとして説明するが、これに限定されるものではなく、通信路を用いずにUSBメモリやSD(登録商標)カードなどの不揮発性の記憶媒体を使用して、情報処理装置150と立体造形装置110との間のデータの授受が行われてもよい。 Refer to FIG. 2 again. The information processing device 150 and the three-dimensional modeling device 110 are connected via a predetermined communication path. The communication path is a communication path that connects nodes and enables communication using a wired LAN (Local Area Network), a wireless LAN, a USB (Universal Serial Bus) cable, or the like. In the embodiment described below, the information processing device 150 and the three-dimensional modeling device 110 exchange data via the communication path, but this is not limited to this. Data may be exchanged between the information processing device 150 and the three-dimensional modeling device 110 using a non-volatile storage medium such as a USB memory or an SD (registered trademark) card without using a communication path.
立体造形装置110は、情報処理装置150から受信した制御データ204に含まれる制御コードに基づいて、立体造形物を造形する。立体造形装置110は、蓄積部211と、システムコントローラ212と、エンジンコントローラ216とを備える。 The 3D modeling device 110 models a 3D object based on a control code included in the control data 204 received from the information processing device 150. The 3D modeling device 110 includes a storage unit 211, a system controller 212, and an engine controller 216.
システムコントローラ212は、通信路を経由して制御データ204を受信し、制御コードを抽出してエンジンコントローラ216に送信する。また、エンジンコントローラ216からセンサデータなどを受信して、品質不良の原因解析を行う。システムコントローラ212は、一般的にCPU(Central Processing Unit)やメモリなどの記憶装置で構成される。 The system controller 212 receives the control data 204 via the communication path, extracts a control code, and transmits it to the engine controller 216. It also receives sensor data and the like from the engine controller 216 and analyzes the cause of quality defects. The system controller 212 is generally composed of a storage device such as a CPU (Central Processing Unit) and memory.
蓄積部211は、取得したセンサデータなどを記憶する記憶領域であり、HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)などストレージで構成されている。 The accumulation unit 211 is a memory area that stores acquired sensor data, etc., and is composed of storage such as a hard disk drive (HDD) or a solid state drive (SSD).
エンジンコントローラ216は、システムコントローラ212から受信した制御コードを1命令ずつ抽出して解析し、立体造形装置110を制御するコントローラである。説明する実施形態によるエンジンコントローラ216は、同時に、制御コードの命令を発行した時刻と、その際のセンサデータを取得し、センサデータを時刻に関連付けて記憶する。エンジンコントローラ216は、一般的にCPUと、制御信号を出力するためのI/O(Input / Output)デバイスとを含み構成される。 The engine controller 216 is a controller that extracts and analyzes the control code received from the system controller 212 one command at a time, and controls the 3D modeling device 110. In the embodiment described below, the engine controller 216 simultaneously acquires the time when the control code command was issued and the sensor data at that time, and stores the sensor data in association with the time. The engine controller 216 generally includes a CPU and an I/O (Input/Output) device for outputting control signals.
立体造形装置110は、さらに、ノズル温度センサ220、モータ電流センサ222、モータ速度検知センサ224、フィラメント供給部226、ヒータ駆動部228、プレート駆動部230およびヘッド駆動部232を備える。これらの構成要素は、エンジンコントローラ216に接続されており、エンジンコントローラ216から出力された制御信号の入力を受けて動作し、センサの測定値をエンジンコントローラ216へ出力し、または両方を行う。 The three-dimensional modeling apparatus 110 further includes a nozzle temperature sensor 220, a motor current sensor 222, a motor speed detection sensor 224, a filament supply unit 226, a heater drive unit 228, a plate drive unit 230, and a head drive unit 232. These components are connected to the engine controller 216, and operate upon receiving control signals output from the engine controller 216, outputting sensor measurement values to the engine controller 216, or both.
ヒータ駆動部228は、造形材料を吐出するノズルおよび造形プレートを加熱するためのヒータおよび該ヒータを駆動するためのハードウェアおよびソフトウェアにより構成される。なお、立体造形装置110には、様々な位置に、種々のヒータが使用される。 The heater driving unit 228 is composed of a nozzle that ejects the modeling material, a heater for heating the modeling plate, and hardware and software for driving the heater. Note that various heaters are used in various positions in the 3D modeling device 110.
ノズル温度センサ220は、ヒータで加熱された部位の温度を検知するセンサである。ノズル温度センサ220は、一般的には、熱電対などで構成される。ノズル温度センサ220以外にも温度センサが設けられ、ヒータと対で用いられる。 The nozzle temperature sensor 220 is a sensor that detects the temperature of the area heated by the heater. The nozzle temperature sensor 220 is generally composed of a thermocouple or the like. In addition to the nozzle temperature sensor 220, other temperature sensors are provided and used in pairs with the heater.
ヘッド駆動部232は、ノズルやエクストルーダが搭載されたヘッド112をXY方向へ移動させるための駆動手段である。プレート駆動部230は、造形プレート114をZ方向へ移動させるための駆動手段である。ヘッド駆動部232およびプレート駆動部230は、それぞれ、駆動用のモータや駆動を伝えるための機械的機構(ベルト、ボールネジなど)や位置情報を検知するセンサなどを含み構成される。また、モータとしては、特に限定されるものではないが、サーボモータやステッピングモータが採用し得る。ヘッド駆動部232およびプレート駆動部230は、協働して、XYZの駆動手段を使用して造形位置であるノズル先端を3次元的に駆動し、造形を行うよう構成される。 The head drive unit 232 is a drive means for moving the head 112 on which the nozzle and extruder are mounted in the XY direction. The plate drive unit 230 is a drive means for moving the modeling plate 114 in the Z direction. The head drive unit 232 and the plate drive unit 230 each include a drive motor, a mechanical mechanism for transmitting drive (belt, ball screw, etc.), and a sensor for detecting position information. The motor is not particularly limited, but a servo motor or a stepping motor can be used. The head drive unit 232 and the plate drive unit 230 are configured to work together to drive the nozzle tip, which is the modeling position, in three dimensions using the XYZ drive means to perform modeling.
フィラメント供給部226は、造形に必要となる量のフィラメント(造形材料)をノズルへ送るための駆動手段である。フィラメント供給部226は、エクストルーダとも呼ばれ、フィラメントを噛んでおくるためのギアおよびギアを駆動するモータを含み構成される。 The filament supply unit 226 is a driving means for sending the amount of filament (modeling material) required for modeling to the nozzle. The filament supply unit 226 is also called an extruder, and is composed of a gear for gripping the filament and a motor for driving the gear.
モータ電流センサ222は、各モータの負荷を計測するためのモータ駆動電流を計測する電流センサである。モータ速度検知センサ224は、各モータの速度を検知する手段である。モータ速度検知センサ224は、エンコーダおよびタイマーなどを使用して一定時間でのモータの回転数などを計測することで速度を検知する。 The motor current sensor 222 is a current sensor that measures the motor drive current to measure the load of each motor. The motor speed detection sensor 224 is a means for detecting the speed of each motor. The motor speed detection sensor 224 detects the speed by measuring the number of rotations of the motor over a certain period of time using an encoder and a timer, etc.
なお、説明する実施形態では、情報処理装置150で3次元モデルデータ202から、スライサ・ソフトウェア252により、立体造形装置110で用いる制御コードを含む制御データ204に変換される。制御データ204は、通信路を介して、立体造形装置110へ送信される。立体造形装置110は、制御データ204に基づいて、ヒータやモータを制御して立体造形物を造形する。 In the embodiment described, the information processing device 150 converts the 3D model data 202 into control data 204 including a control code used by the 3D modeling device 110 by the slicer software 252. The control data 204 is transmitted to the 3D modeling device 110 via a communication path. The 3D modeling device 110 controls heaters and motors based on the control data 204 to model a 3D object.
しかしながら、上記実施形態に限定されるものではなく、立体造形装置110側で、制御データ204を生成するように構成することもできる、さらに、立体造形装置110および情報処理装置150に代えて、外部サーバで制御データ204を生成するような構成としてもよい。また、外部サーバで制御データ204を生成する構成の場合、オンプレミスの外部サーバとしてもよいし、クラウドとも参照される、インターネットを介して接続可能なサーバ上で制御データの生成処理を行ってもよい。 However, the present invention is not limited to the above embodiment, and the control data 204 may be generated on the 3D modeling device 110 side. Furthermore, instead of the 3D modeling device 110 and the information processing device 150, an external server may be configured to generate the control data 204. In addition, when the control data 204 is generated on an external server, the server may be an on-premise external server, or the control data generation process may be performed on a server that can be connected via the internet, also referred to as the cloud.
また、図2に示す実施形態においては、情報処理装置150上のウェブブラウザ254は、立体造形装置110のシステムコントローラ212にアクセスし、各種設定や、後述する品質データを参照するために用いることができる。 In addition, in the embodiment shown in FIG. 2, the web browser 254 on the information processing device 150 can be used to access the system controller 212 of the three-dimensional modeling device 110 and to refer to various settings and quality data described below.
図4は、第1の実施形態の立体造形装置110に含まれるハードウェア構成を示す。図4に示すハードウェア構成は、例えば、上述したシステムコントローラ212やエンジンコントローラ216のものである。 Figure 4 shows the hardware configuration included in the three-dimensional modeling device 110 of the first embodiment. The hardware configuration shown in Figure 4 is, for example, that of the system controller 212 and engine controller 216 described above.
コントローラ212,216は、主要な構成として、CPU12、ROM14、RAM16、補助記憶装置18、記憶媒体読取装置20、入力装置22、表示装置24および通信装置26を含み構成される。 The controllers 212, 216 are primarily comprised of a CPU 12, a ROM 14, a RAM 16, an auxiliary storage device 18, a storage medium reading device 20, an input device 22, a display device 24, and a communication device 26.
CPU12は、マイクロプロセッサおよびその周辺回路から構成され、装置全体を制御する回路である。ROM14は、CPU12で実行される所定の制御プログラムを格納するメモリである。RAM16は、CPU12がROM14に格納された所定の制御プログラムを実行して各種の制御を行う際の作業領域として使用するメモリである。 The CPU 12 is a circuit that is composed of a microprocessor and its peripheral circuits and controls the entire device. The ROM 14 is a memory that stores a specific control program executed by the CPU 12. The RAM 16 is a memory that the CPU 12 uses as a working area when executing the specific control program stored in the ROM 14 and performing various controls.
補助記憶装置18は、汎用のOSや各種プログラムを含む各種情報を格納する装置であり、例えばHDDやSSD、SD(登録商標)カードなどの不揮発性の記憶装置である。図2に示した蓄積部211は、補助記憶装置18にて代替され得る。記憶媒体読取装置20は、CD(Compact Disk)やDVD(Digital Versatile Disc)、USB(Universal Serial Bus)メモリなどの外部記憶媒体から情報を入力する装置である。 The auxiliary storage device 18 is a device that stores various information including a general-purpose OS and various programs, and is a non-volatile storage device such as an HDD, SSD, or SD (registered trademark) card. The accumulation unit 211 shown in FIG. 2 can be replaced by the auxiliary storage device 18. The storage medium reading device 20 is a device that inputs information from an external storage medium such as a CD (Compact Disk), DVD (Digital Versatile Disc), or USB (Universal Serial Bus) memory.
入力装置22は、ユーザが各種入力操作を行うための装置であり、マウス、キーボード、表示装置24の表示画面上に重畳するように設けられたタッチパネルスイッチなどを含む。表示装置24は、各種データを表示画面に表示する装置である。表示装置24は、例えばLCD(Liquid Crystal Display)や有機ELディスプレイ、CRT(Cathode Ray Tube)などから構成される。通信装置26は、ネットワークを介して他の機器との通信を行う装置である。有線ネットワークや無線ネットワークなど含む各種ネットワーク形態に応じた通信をサポートする。 The input device 22 is a device that allows the user to perform various input operations, and includes a mouse, a keyboard, and a touch panel switch that is superimposed on the display screen of the display device 24. The display device 24 is a device that displays various data on the display screen. The display device 24 is composed of, for example, an LCD (Liquid Crystal Display), an organic EL display, or a CRT (Cathode Ray Tube). The communication device 26 is a device that communicates with other devices via a network. It supports communication according to various network forms, including wired networks and wireless networks.
なお、図4を参照して、システムコントローラ212およびエンジンコントローラ216のハードウェア構成について説明したが、情報処理装置150についても、同様のハードウェア構成にて実現可能であり、搭載したソフトウェアに応じて様々な処理が実現可能となる。 Note that while the hardware configuration of the system controller 212 and the engine controller 216 has been described with reference to FIG. 4, the information processing device 150 can also be realized with a similar hardware configuration, and various processes can be realized depending on the installed software.
以下、図5を参照しながら、立体造形装置110を構成するヘッド112および造形プレート114を制御する機構について説明する。図5は、第1の実施形態の立体造形装置110が備えるノズル周りの構成を説明する構成図である。なお、図5には、図2において示した各種センサ222,224が、代表的なモータ毎に示されている点に留意されたい。 The mechanism for controlling the head 112 and modeling plate 114 that constitute the 3D modeling device 110 will be described below with reference to FIG. 5. FIG. 5 is a configuration diagram that explains the configuration around the nozzles provided in the 3D modeling device 110 of the first embodiment. Please note that in FIG. 5, the various sensors 222, 224 shown in FIG. 2 are shown for each representative motor.
ヘッド112は、ノズル115と、フィラメント供給部226と、ヒートシンク116と、ファン118とを含み構成される。ヘッド112は、ヘッド駆動部232によりXY平面で駆動される。 The head 112 includes a nozzle 115, a filament supply unit 226, a heat sink 116, and a fan 118. The head 112 is driven in the XY plane by a head drive unit 232.
ノズル115は、特に限定されるものではないが、ステンレスや真鍮などの金属を加工して構成されており、内部が空洞になった管状の形状を有する。ノズル115の先端部は、内径が絞られており、吐出用の小さな穴(限定されないが、0.3~0.5mm程度の径である。)が開口する。ノズル115の先端部(フィラメント106の送り方向で下流側)とそれ以外のパイプ部分とは、分離される場合もあるが、ここでは、先端部およびパイプ部分を含めて、ノズル115と参照する。 Nozzle 115 is made by processing metal such as stainless steel or brass, but is not limited to this, and has a tubular shape with a hollow interior. The tip of nozzle 115 has a narrowed inner diameter, and a small hole for ejection (with a diameter of about 0.3 to 0.5 mm, but is not limited to this) is opened. The tip of nozzle 115 (downstream in the feed direction of filament 106) and the rest of the pipe part may be separated, but here, the tip and pipe part are referred to as nozzle 115.
ノズル115の先端部の付近には、加熱ブロック120がノズル115と密着するように配置されている。加熱ブロック120内には、加熱手段であるヒータ229が配置されており、ヒータ229の熱をノズル115に伝導するように構成されている。また、加熱ブロック120にはノズル温度センサ220も配置されており、コントローラ(エンジンコントローラ216または他の温度制御用のコントローラ)が、センサからの温度を表す信号を読み取りながら、ヒータ229を制御してフィラメントの材料の種類やノズル形状に応じて定まる所定温度までノズル115を加熱する制御を行う。 A heating block 120 is disposed near the tip of the nozzle 115 so as to be in close contact with the nozzle 115. A heater 229, which is a heating means, is disposed within the heating block 120, and is configured to transfer heat from the heater 229 to the nozzle 115. A nozzle temperature sensor 220 is also disposed in the heating block 120, and a controller (the engine controller 216 or another temperature control controller) controls the heater 229 to heat the nozzle 115 to a predetermined temperature determined according to the type of filament material and the nozzle shape while reading a signal indicating the temperature from the sensor.
一方、ノズル115には加熱ブロック120と対向する端部側(後端側という。フィラメント106の送り方向で上流側)に冷却ブロック122がノズル115と密着するように配置されている。一例として、冷却ブロック122は、ヒートシンク116と接続されており、ヒートシンク116には電動式のファン118で送風して冷却する空冷の構造が付加されている。 On the other hand, a cooling block 122 is arranged on the end side of the nozzle 115 facing the heating block 120 (referred to as the rear end side; the upstream side in the feed direction of the filament 106) so as to be in close contact with the nozzle 115. As an example, the cooling block 122 is connected to a heat sink 116, and an air-cooling structure is added to the heat sink 116, which cools by blowing air with an electric fan 118.
フィラメント106は、ノズル115の後端側から、エクストルーダによってノズル115内に挿入され、ノズル115の加熱によって先端部で溶解して、液状の造形材料104が吐出される。エクストルーダ用のモータとしては、種々の方式を採用し得るが、フィラメントの送り量を精密に制御する観点から、サーボモータおよびステッピングモータが採用され得る。 The filament 106 is inserted into the nozzle 115 from the rear end side by the extruder, and melts at the tip by heating the nozzle 115, and liquid modeling material 104 is extruded. Various types of motors can be used for the extruder, but a servo motor or a stepping motor can be used from the viewpoint of precisely controlling the amount of filament feed.
サーボモータの場合、モータ軸と連結されたエンコーダによって動作量と回転速度を検知し、フィードバック制御することでモータの回転数、ひいてはフィラメントのフィード速度を制御することができる。また、モータへ流す電流値を計測することによってモータの負荷を定量することができる。また、ステッピングモータを用いる場合は、エンコーダを付与して、上記と同様の構成を得ることができる。 In the case of a servo motor, the amount of movement and rotation speed are detected by an encoder connected to the motor shaft, and feedback control is used to control the motor rotation speed and, ultimately, the filament feed speed. In addition, the motor load can be quantified by measuring the current value flowing to the motor. In addition, when using a stepping motor, an encoder can be added to obtain a configuration similar to that described above.
ノズル115は、先端側が加熱され後端側が冷却されるため、ノズル115内では、加熱ブロック120付近を最高温度とし、冷却ブロック122付近を最低温度として、温度勾配が生成される。ノズル115内に挿入されるフィラメント106は、樹脂であるため、材料毎に融点が定まっているところ、融点以上の温度領域では、フィラメントは、液体となり、融点以下では固体となるが、実際にはある程度の温度幅を持って半固形の状態となり得る。ノズル115の先端では液状(流動性のある状態)とするため、加熱ブロック周辺からノズル115の先端部では融点よりも高い温度に設定される。そこから、ノズル115の後端部の方向に近づくにつれてノズル内温度は低下し、フィラメントが溶解しない状態となる境界である「液面」の位置が定まる。液面では、材料は固形に近い半固形の状態となっており、その半固形の樹脂が、液状の樹脂にふたをする状態となっている。 The nozzle 115 is heated at the tip and cooled at the rear, so a temperature gradient is generated within the nozzle 115, with the highest temperature near the heating block 120 and the lowest temperature near the cooling block 122. The filament 106 inserted into the nozzle 115 is a resin, and so the melting point is determined for each material. In the temperature range above the melting point, the filament becomes liquid, and below the melting point, it becomes solid, but in reality, it can be in a semi-solid state with a certain temperature range. In order to make the tip of the nozzle 115 liquid (fluid state), the temperature is set higher than the melting point from the periphery of the heating block to the tip of the nozzle 115. From there, the temperature inside the nozzle decreases as it approaches the rear end of the nozzle 115, and the position of the "liquid surface" is determined, which is the boundary where the filament does not melt. At the liquid surface, the material is in a semi-solid state close to solid, and the semi-solid resin is in a state of capping the liquid resin.
吐出中は、フィラメント106をノズル115先端方向へ送ることによって半固形のふたが押され、液状化した材料を圧縮するように力を加えることによって、液状の樹脂104をノズル115の先端の穴から外へ吐出することができる。これにより、造形プレート114上に造形物102が造形される。 During ejection, the semi-solid lid is pushed by sending the filament 106 toward the tip of the nozzle 115, and by applying a force to compress the liquefied material, the liquid resin 104 can be ejected out from the hole at the tip of the nozzle 115. In this way, the model 102 is formed on the modeling plate 114.
立体造形装置は、種々の利点を備えるが、造形物の内部の検査がしにくく、得られた立体造形物の外側からは見えない内部の品質がどう維持されているかを保証することが難しい。 Although 3D modeling devices have many advantages, they make it difficult to inspect the inside of the model, and it is difficult to ensure that the internal quality of the resulting 3D model, which cannot be seen from the outside, is being maintained.
立体造形装置において、造形が失敗してしまう場合があるところ、失敗を簡単に見分けることができず、内部を調査して品質が目標に達していないなどの失敗の事由が判明する場合がある。立体造形には、一定の時間がかかるため、長時間造形をした後で品質不良であることが判明した場合、材料だけでなく造形に費やした時間が無駄になり、コストおよび生産性に影響を与える。エラーや品質不良の原因解析が十分ではない場合は、品質不良が頻発し得る。 In 3D modeling devices, modeling can sometimes fail, but the failure cannot be easily identified and the reason for the failure, such as not reaching the target quality, may become clear after an internal investigation. 3D modeling takes a certain amount of time, so if it is discovered that the quality is poor after a long period of modeling, not only the material but also the time spent on modeling is wasted, which affects costs and productivity. If the cause of errors or quality defects is not adequately analyzed, quality defects can occur frequently.
しかしながら、従来技術の立体造形装置においては、品質に関しては、カメラなどを使用して造形中のスライス面や造形物全体を撮影した画像を取得して検知したり、特定のセンサ値を取得して判断したりする技術が知られている。一方、これらの技術のみでは、品質不良の原因を解析し特定することが難しかった。そして、立体造形物(完成したもの)の品質を充分に考慮することができなかった。 However, in the case of conventional 3D modeling devices, there are known techniques for detecting quality by using a camera or the like to capture images of the sliced surface or the entire model during modeling, or by acquiring and judging specific sensor values. However, using these techniques alone, it is difficult to analyze and identify the cause of poor quality. Furthermore, it is not possible to fully consider the quality of the 3D model (finished product).
そこで、本実施形態による立体造形装置110は、造形品質不良の原因を解析し特定するための所定の情報として、立体造形の際の複数のセンサデータを取得する。そして、立体造形装置110は、所定の情報に基づいて、立体造形により得られた立体造形物の品質情報を出力する。好ましくは、複数のセンサデータは、その取得タイミングと、造形に供する入力データの局所的なデータ(各制御コードやその中の各命令や命令群)との対応関係が保持されて記録される。これにより、立体造形装置110において、造形物の品質不良を評価し、その評価結果を出力することができるとともに、品質不良を検知した際に、その原因を詳しく解析することが可能となる。立体造形装置110は、品質情報を出力するデータ出力方法を実行する、本実施形態におけるデータ出力装置を構成する。 The 3D modeling device 110 according to this embodiment acquires multiple sensor data during 3D modeling as predetermined information for analyzing and identifying the cause of poor modeling quality. The 3D modeling device 110 then outputs quality information of the 3D object obtained by 3D modeling based on the predetermined information. Preferably, the multiple sensor data are recorded with a correspondence between the acquisition timing and local data of the input data used for modeling (each control code and each command or command group therein). This allows the 3D modeling device 110 to evaluate poor quality of the object and output the evaluation results, and when poor quality is detected, to analyze the cause in detail. The 3D modeling device 110 constitutes a data output device in this embodiment that executes a data output method for outputting quality information.
上述したセンサデータとしては、例えば、図4に示したヘッド駆動部232のX電流センサ222x、Y電流センサ222y、X速度センサ224xおよびY速度センサ224y、プレート駆動部230のZ電流センサ222zおよびZ速度センサ224z、並びにフィラメント供給部226のエクストルーダ電流センサ222eおよびエクストルーダ速度センサ224eなどの測定手段により測定される測定情報を挙げることができる。 The above-mentioned sensor data can include, for example, measurement information measured by measuring means such as the X current sensor 222x, Y current sensor 222y, X speed sensor 224x, and Y speed sensor 224y of the head drive unit 232 shown in FIG. 4, the Z current sensor 222z and Z speed sensor 224z of the plate drive unit 230, and the extruder current sensor 222e and extruder speed sensor 224e of the filament supply unit 226.
なお、説明する実施形態において、造形中の各層を「造形層」と参照し、造形中の造形済みの複数の層の集合体を「造形物」と参照し、造形処理が完了した完成後の構造体を「立体造形物」と参照するものとする。 In the embodiment described below, each layer being modeled will be referred to as a "modeling layer", the assembly of multiple layers that have been modeled will be referred to as a "modeled object", and the completed structure after the modeling process is completed will be referred to as a "three-dimensional modeled object".
以下、図6を参照しながら、品質データを取得しながら立体造形するための機能構成を説明する。図6は、第1の実施形態による立体造形装置110を構成するシステムコントローラ212およびエンジンコントローラ216のより詳細な構成を示す機能ブロック図である。 The functional configuration for performing 3D modeling while acquiring quality data will be described below with reference to FIG. 6. FIG. 6 is a functional block diagram showing a more detailed configuration of the system controller 212 and engine controller 216 that constitute the 3D modeling device 110 according to the first embodiment.
図6に示すように、システムコントローラ212は、より具体的には、分析部213と、品質データ記録部214と、品質データ出力部215とを含み構成される。エンジンコントローラ216は、センサ情報取得部217と、エラー判定部218と、品質データ送信部219とを含み構成される。 As shown in FIG. 6, the system controller 212, more specifically, includes an analysis unit 213, a quality data recording unit 214, and a quality data output unit 215. The engine controller 216 includes a sensor information acquisition unit 217, an error determination unit 218, and a quality data transmission unit 219.
エンジンコントローラ216は、システムコントローラ212から受信した制御コードを1命令ずつ抽出して解析し、造形処理を実行する。本実施形態において、エンジンコントローラ216は、造形処理中、好ましくはリアルタイムに取得したセンサデータに基づいて、造形処理のエラーの発生を判定する。 The engine controller 216 extracts and analyzes the control code received from the system controller 212 one command at a time, and executes the modeling process. In this embodiment, the engine controller 216 determines whether an error has occurred during the modeling process, based on sensor data acquired, preferably in real time, during the modeling process.
より具体的には、センサ情報取得部217は、各種センサ(220,222,224)などのセンサデータを取得する。センサデータは、各センサにより測定値の複数の時点にわたる時系列データである。センサ情報取得部217は、本実施形態において、センサデータを、立体造形の際の所定の情報として取得する取得手段を構成する。 More specifically, the sensor information acquisition unit 217 acquires sensor data from various sensors (220, 222, 224) and the like. The sensor data is time-series data covering multiple points in time of measured values by each sensor. In this embodiment, the sensor information acquisition unit 217 constitutes an acquisition means for acquiring the sensor data as predetermined information for three-dimensional modeling.
エラー判定部218は、センサ情報取得部217が取得したセンサデータに基づいて、簡易エラー判定を行う判定手段である。ここで、エラー判定部218が行う簡易エラー判定は、ユーザに危険を及ぼさないことや機械へのダメージを低減することを目的としており、センサ値に基づいて瞬時にエラー判定を行うことが望ましい。そのため、複数のセンサ値を参照して複雑な判断を行うよりも、所定のセンサ値に対して、エラーとみなす閾値を設定した閾値判定や、所定のセンサ値が閾値を上回る事象を所定回数以上超えるといった簡便な判定条件を用いて判定を行う。 The error determination unit 218 is a determination means that performs simple error determination based on the sensor data acquired by the sensor information acquisition unit 217. Here, the simple error determination performed by the error determination unit 218 aims to avoid danger to the user and reduce damage to the machine, and it is desirable to perform error determination instantly based on the sensor value. Therefore, rather than performing complex determination by referring to multiple sensor values, the determination is performed using simple determination conditions such as threshold determination in which a threshold value that is regarded as an error is set for a specified sensor value, or an event in which a specified sensor value exceeds the threshold value a specified number of times or more.
品質データ送信部219は、センサ情報取得部217が取得したセンサデータに基づいて、システムコントローラ212に品質データを送信する。ここで、品質データは、立体造形物の品質に関連し得るあらゆるデータを総称するものである。品質データには、入力された制御コードの各命令に基づいて立体造形を行った際にセンサ情報取得部217が取得したセンサデータ、および、造形処理に使用した制御コードが含まれ得る。センサデータにおける1または複数の時点の各測定値、制御コードまたは該制御コードを構成する1または複数の命令は、タイムスタンプなどの時間情報によって関連付けられる。 The quality data transmission unit 219 transmits quality data to the system controller 212 based on the sensor data acquired by the sensor information acquisition unit 217. Here, quality data is a general term for all data that may relate to the quality of a three-dimensional object. The quality data may include the sensor data acquired by the sensor information acquisition unit 217 when three-dimensional modeling is performed based on each command of the input control code, and the control code used in the modeling process. Each measurement value at one or more points in time in the sensor data, the control code, or one or more commands that constitute the control code are associated with each other by time information such as a timestamp.
関連付けは、上述した時刻のほか、立体造形における所定の時点(例えば造形開始時点)を基準とした相対的な時間またはセンサデータと制御コードとの対応関係を示す情報に基づいてもよい。対応関係を示す情報に関しては、例えば、所定の時間間隔のフレーム単位で、フレーム区間内で測定されたセンサデータと、フレーム区間内で実行された制御コードとを関連付けて記録してもよい。 The association may be based on the above-mentioned time, or on information indicating a relative time based on a predetermined point in the three-dimensional modeling (e.g., the start time of modeling) or on information indicating the correspondence between the sensor data and the control code. Regarding the information indicating the correspondence, for example, the sensor data measured within a frame section may be recorded in association with the control code executed within the frame section in frame units of a predetermined time interval.
センサデータには、立体造形装置110が備える1以上のモータの電流、立体造形装置110が備える1以上のモータの速度および立体造形装置110における1以上の部位の温度からなる群から選択された少なくとも1つの測定値が含まれる。 The sensor data includes at least one measurement value selected from the group consisting of the current of one or more motors equipped in the 3D modeling device 110, the speed of one or more motors equipped in the 3D modeling device 110, and the temperature of one or more parts of the 3D modeling device 110.
図2には、他の実施形態による立体造形装置110の構成も描かれており、立体造形装置110は、破線で囲まれる撮像装置234、一点鎖線で囲まれる3次元計測装置236、またはこれらの両方を備えてもよい。その場合、センサデータには、さらに、撮像装置234により造形中の造形物を撮影した画像情報および3次元計測装置236により造形中の造形物を3次元計測した3次元計測情報が含まれてもよい。 2 also illustrates the configuration of the 3D modeling apparatus 110 according to another embodiment, which may include an imaging device 234 surrounded by a dashed line, a 3D measurement device 236 surrounded by a dashed line, or both. In this case, the sensor data may further include image information obtained by photographing the object being modeled by the imaging device 234 and 3D measurement information obtained by 3D measuring the object being modeled by the 3D measurement device 236.
また、品質データには、センサデータおよび制御コードの他、上述した簡易エラー判定の判定結果、立体造形の設定情報、造形中の装置状態情報が含まれてもよい。ここで、立体造形装置の設定情報は、装置の造形を開始した時刻、初期値として設定されている各種手段の速度、温度および回転数が含まれ得る。また、エラーがあった場合に、エラーに伴って変更した設定情報が、立体造形装置の設定情報に含まれてもよい。 In addition to the sensor data and control code, the quality data may also include the results of the simplified error determination described above, setting information for 3D modeling, and device status information during modeling. Here, the setting information for the 3D modeling device may include the time when modeling began, and the speed, temperature, and rotation speed of various means that are set as initial values. Furthermore, in the event of an error, the setting information that has been changed as a result of the error may be included in the setting information for the 3D modeling device.
システムコントローラ212は、制御データ204から制御コードを抽出してエンジンコントローラ216に送信する。また、エンジンコントローラ216から品質データを受信して、品質データを事後的な解析のために蓄積するとともに、品質不良の原因解析を行う。システムコントローラ212は、エンジンコントローラ216よりも長周期でセンサデータを取得して、解析し、造形中の造形物および造形処理が完了した完成後の構造体、つまり立体造形物の品質情報を生成する。 The system controller 212 extracts a control code from the control data 204 and transmits it to the engine controller 216. It also receives quality data from the engine controller 216, accumulates the quality data for later analysis, and analyzes the cause of quality defects. The system controller 212 acquires and analyzes sensor data at longer intervals than the engine controller 216, and generates quality information for the object being modeled and the completed structure after the modeling process is completed, that is, the three-dimensional object.
システムコントローラ212の分析部213は、受信した品質データを分析し、造形中の造形物および立体造形物の品質の合否を判定する。立体造形物の品質の合否の判定結果である品質情報および造形中の各時点での造形物の品質の合否の判定結果は、蓄積する品質データに含められる。ここで、立体造形物の品質の合否は、立体造形物の全体、立体造形物を構成する1または複数の部分、またはこれらの組み合わせに対する品質の評価を含み得る。分析部213は、本実施形態における分析手段を構成する。 The analysis unit 213 of the system controller 212 analyzes the received quality data and judges whether the quality of the object being modeled and the three-dimensional object is acceptable or unacceptable. The quality information, which is the result of the judgment as to whether the quality of the three-dimensional object is acceptable or unacceptable, and the judgment result as to whether the quality of the object is acceptable or unacceptable at each point during modeling, are included in the accumulated quality data. Here, the pass/fail quality of the three-dimensional object may include an evaluation of the quality of the entire three-dimensional object, one or more parts that make up the three-dimensional object, or a combination of these. The analysis unit 213 constitutes the analysis means in this embodiment.
上述したように、エンジンコントローラ216でのエラー判定は、即時性が求められる一方で、システムコントローラ212は、適当なタイミングにて品質データを受信し、品質不良があるか否かを分析する。品質不良については、好適には、機械的なエラーには検知されないが、造形品質に影響がある現象が対象とされる。 As described above, while the engine controller 216 is required to make an error judgment immediately, the system controller 212 receives quality data at an appropriate timing and analyzes whether or not there is a quality defect. The quality defect is preferably a phenomenon that is not detected as a mechanical error but has an effect on the molding quality.
分析方法としては、特に限定されるものではないが、説明する実施形態において、分析部213による分析は、エンジンコントローラ216のエラー判定部218による簡易エラー判定と比較して、より長期の情報に基づくものであり、かつ、より複雑な分析処理を含むものであることを特徴としている。例えば、エラー判定が、単一の閾値条件や、閾値条件を満たした事象の回数に対する閾値条件である場合に、センサ値に対する閾値条件や回数に対する閾値条件を複数組み合わせた論理和や論理積の条件によって判定する方法を挙げることができる。あるいは、機械学習や人工知能の技術を適用して、予め品質不良になる場合にセンサデータ中で観測されたパターンをモデルに学習させて、学習済みのモデルを用いて判断する方法を挙げることができる。なお、条件や学習モデルへの入力としては、センサデータに限定されず、対象の制御コードを入力に加えてもよいし、エンジンコントローラ216の判定結果や、立体造形の設定情報および装置状態情報、画像情報および3次元計測情報を含めてもよい。 Although the analysis method is not particularly limited, in the embodiment described below, the analysis by the analysis unit 213 is characterized by being based on longer-term information and including more complex analysis processing compared to the simplified error judgment by the error judgment unit 218 of the engine controller 216. For example, when the error judgment is a single threshold condition or a threshold condition for the number of events that satisfy the threshold condition, a method of judging based on a logical sum or logical product condition that combines multiple threshold conditions for the sensor value or threshold conditions for the number of times can be mentioned. Alternatively, a method of applying machine learning or artificial intelligence technology to make a model learn patterns observed in the sensor data in advance when quality is poor, and making a judgment using the learned model can be mentioned. Note that the input to the condition or learning model is not limited to sensor data, and the target control code can be added to the input, and may include the judgment result of the engine controller 216, setting information and device status information for the three-dimensional modeling, image information, and three-dimensional measurement information.
品質データ記録部214は、エンジンコントローラ216から送信された品質データ送信部219を受信して、蓄積部211に記録する。また、品質データ記録部214は、分析部213による分析結果も品質データに含めて蓄積部211に記録する。 The quality data recording unit 214 receives the quality data transmitted by the engine controller 216 from the quality data transmission unit 219 and records it in the storage unit 211. The quality data recording unit 214 also records the analysis results by the analysis unit 213 in the quality data in the storage unit 211.
品質データ出力部215は、少なくとも立体造形物の品質情報を、例えば、表示装置24に出力して表示したり、通信装置26を介して外部装置へ出力したり、接続される画像形成装置(プリンタや複合機)から出力したりすることができる。品質データ出力部215は、立体造形物の品質情報と合わせて、センサデータや制御コードなどを含めて品質データの全体または一部を出力することもできる。品質データ出力部215は、本実施形態における出力手段を構成する。 The quality data output unit 215 can output at least the quality information of the three-dimensional object, for example, to the display device 24 for display, output to an external device via the communication device 26, or output from a connected image forming device (printer or multifunction device). The quality data output unit 215 can also output all or part of the quality data, including sensor data and control codes, together with the quality information of the three-dimensional object. The quality data output unit 215 constitutes the output means in this embodiment.
以下、図7~図10を参照しながら、第1の実施形態の立体造形システム100で実行される造形処理について説明する。図7は、第1の実施形態の立体造形システム100で実行される造形処理の全体フローを示すフローチャートである。図8は、第1の実施形態の立体造形装置110が実行する、品質データを取得しながら造形を行う処理を示すフローチャートである。 The modeling process executed by the three-dimensional modeling system 100 of the first embodiment will be described below with reference to Figs. 7 to 10. Fig. 7 is a flowchart showing the overall flow of the modeling process executed by the three-dimensional modeling system 100 of the first embodiment. Fig. 8 is a flowchart showing the process of modeling while acquiring quality data, executed by the three-dimensional modeling device 110 of the first embodiment.
図7に示す造形処理は、ユーザからの指示に応答して、ステップS100から開始される。なお、図7に示すフローチャートでは、情報処理装置150が実行する処理は左側に、立体造形装置110が実行する処理は右側に配置されている点に留意されたい。 The modeling process shown in FIG. 7 starts at step S100 in response to an instruction from a user. Note that in the flowchart shown in FIG. 7, the process performed by the information processing device 150 is on the left side, and the process performed by the 3D modeling device 110 is on the right side.
ステップS101では、情報処理装置150は、スライサ・ソフトウェア252に、指定された3次元モデルデータ202を読み込ませる。3次元モデルデータ202の指定は、例えば、ステップS100でのユーザからの指示中に含まれる。ステップS102では、情報処理装置150は、スライサ・ソフトウェア252により、読み込んだ3次元モデルデータ202が規定する3次元モデルをスライスし、ツールパスを含む制御データ204を生成する。ステップS103では、情報処理装置150は、制御データ204を、立体造形装置110に転送する。 In step S101, the information processing device 150 causes the slicer software 252 to read the specified three-dimensional model data 202. The designation of the three-dimensional model data 202 is included, for example, in the instruction from the user in step S100. In step S102, the information processing device 150 slices the three-dimensional model defined by the read three-dimensional model data 202 using the slicer software 252, and generates control data 204 including a tool path. In step S103, the information processing device 150 transfers the control data 204 to the three-dimensional modeling device 110.
ステップS104では、立体造形装置110は、情報処理装置150から送信された制御データを受信する。ステップS105では、立体造形装置110は、例えば立体造形装置110が備えるタッチパネルを介したユーザからの造形処理の開始の指示を待ち受け、指示があるまでステップS105をループして待機する。ステップS105で、ユーザからの造形開始指示があったと判定された場合(YES)は、ステップS106へ処理が進められる。ステップS106では、立体造形装置110は、品質データを取得しながら立体造形を行い、ステップS107で、本処理を終了させる。 In step S104, the 3D modeling device 110 receives control data transmitted from the information processing device 150. In step S105, the 3D modeling device 110 waits for an instruction to start modeling processing from the user via, for example, a touch panel provided on the 3D modeling device 110, and loops through step S105 until the instruction is received. If it is determined in step S105 that an instruction to start modeling has been received from the user (YES), the process proceeds to step S106. In step S106, the 3D modeling device 110 performs 3D modeling while acquiring quality data, and ends this process in step S107.
図8に示す処理は、図7に示す全体フローにおけるステップS106の処理で呼び出されて、ステップS200から開始される。なお、図8に示すフローチャートでは、立体造形装置110において、システムコントローラ212が担当する処理は左側に、エンジンコントローラ216が担当する処理は右側に配置されている点に留意されたい。 The process shown in FIG. 8 is called by the process of step S106 in the overall flow shown in FIG. 7, and starts from step S200. Note that in the flowchart shown in FIG. 8, the processes handled by the system controller 212 in the 3D modeling device 110 are on the left side, and the processes handled by the engine controller 216 are on the right side.
ステップS201では、システムコントローラ212は、エンジンコントローラ216へ造形開始を指示するとともに制御コードを送信する。ステップS202では、エンジンコントローラ216は、造形を開始する。ステップS203では、エンジンコントローラ216は、制御コードから次に実行すべきコードを抽出する。 In step S201, the system controller 212 instructs the engine controller 216 to start modeling and transmits a control code. In step S202, the engine controller 216 starts modeling. In step S203, the engine controller 216 extracts the next code to be executed from the control code.
図9は、第1の実施形態の立体造形装置110が処理する制御コードのデータ構造を例示する。図9に示す制御コード330は、Gコードである場合を例示しており、1行分が1つもコマンド(命令)を形成しており、制御コード330には複数行含まれ得る。図9中、「G1」は、コマンドであり、ノズル(ヘッド)を現状位置から直線的に(X、Y、Z、E)座標で表された座標位置への移動を規定する。なお、単一は、mmである。なお、Eは、フィラメントの一次元座標を表している。Fは、ノズル(ヘッド)移動速度を表し、単位はmm/分である。 Figure 9 illustrates an example of the data structure of the control code processed by the three-dimensional modeling apparatus 110 of the first embodiment. The control code 330 illustrated in Figure 9 illustrates a case where the control code 330 is a G-code, with each line forming one command (instruction), and the control code 330 may include multiple lines. In Figure 9, "G1" is a command that specifies the linear movement of the nozzle (head) from its current position to a coordinate position represented by the (X, Y, Z, E) coordinate system. Note that unit is mm. Note that E represents the one-dimensional coordinate of the filament. F represents the nozzle (head) movement speed, and is expressed in mm/min.
再び図8を参照する。ステップS204では、エンジンコントローラ216は、動作させるコードを時刻と共に品質データとして記録し、該コードを実行する。ステップS205では、エンジンコントローラ216は、コードの実行中、センサデータを取得し、取得したセンサデータを時刻と共に品質データとして記録する。 Referring again to FIG. 8, in step S204, the engine controller 216 records the code to be executed together with the time as quality data, and executes the code. In step S205, the engine controller 216 acquires sensor data while the code is being executed, and records the acquired sensor data together with the time as quality data.
ステップS206では、エンジンコントローラ216は、簡易エラー判定を行う。ステップS206で、エラーが無いと判定された場合(エラー無し)は、ステップS207へ処理を進める。ステップS207では、エンジンコントローラ216は、現在のコードの実行が完了したか否かを判定する。ステップS207で、コードの実行が未だ完了していないと判定された場合(NO)は、ステップS205へ処理が戻され、センサデータの取得を継続する。一方、ステップS207で、コードの実行が完了したと判定された場合(YES)は、ステップS208へ処理を進める。また、ステップS206で、エラーが有ると判定された場合(エラー有り)も、ステップS208へ処理を分岐させる。 In step S206, the engine controller 216 performs a simple error determination. If it is determined in step S206 that there is no error (no error), the process proceeds to step S207. In step S207, the engine controller 216 determines whether or not the execution of the current code has been completed. If it is determined in step S207 that the execution of the code has not yet been completed (NO), the process returns to step S205, and the acquisition of sensor data continues. On the other hand, if it is determined in step S207 that the execution of the code has been completed (YES), the process proceeds to step S208. Also, if it is determined in step S206 that there is an error (error present), the process branches to step S208.
ステップS208では、エンジンコントローラ216は、記録した品質データをシステムコントローラ212へ送信する。この品質データには、上述したように実行した制御コード、センサデータ、簡易エラー判定結果およびこれらの情報を紐付ける時間情報が含まれ得る。 In step S208, the engine controller 216 transmits the recorded quality data to the system controller 212. This quality data may include the executed control code, sensor data, simple error determination results, and time information linking these pieces of information, as described above.
ステップS209では、システムコントローラ212は、エンジンコントローラ216から受信した品質データを蓄積部211に蓄積する。ステップS210では、システムコントローラ212は、分析部213により、受信した品質データに基づいて分析を行う。ステップS211では、システムコントローラ212は、ステップS210での分析の結果、品質不良があるか否かを判定する。ステップS211で、品質不良があると判定された場合(YES)は、ステップS212へ処理を分岐させる。ステップS212では、システムコントローラ212は、品質不良をエンジンコントローラ216へ通知し、ステップS213へ処理を進める。一方、ステップS211で、品質不良が無いと判定された場合(NO)は、品質良好の旨の通知を適宜行って、ステップS213へ直接処理が進められる。 In step S209, the system controller 212 accumulates the quality data received from the engine controller 216 in the accumulation unit 211. In step S210, the system controller 212 performs an analysis based on the received quality data using the analysis unit 213. In step S211, the system controller 212 determines whether or not there is a quality defect as a result of the analysis in step S210. If it is determined in step S211 that there is a quality defect (YES), the process branches to step S212. In step S212, the system controller 212 notifies the engine controller 216 of the quality defect and proceeds to step S213. On the other hand, if it is determined in step S211 that there is no quality defect (NO), a notification of good quality is appropriately given, and the process proceeds directly to step S213.
ステップS213では、エンジンコントローラ216は、造形を終了させるか否かを判定する。ステップS213で、造形を終了させないと判定された場合(NO)は、ステップS203へ処理をループさせ、次のコードの処理に進める。一方、ステップS213で、造形を終了させると判定された場合(YES)、ステップS214へ処理を分岐させる。 In step S213, the engine controller 216 determines whether or not to end the modeling. If it is determined in step S213 that the modeling is not to be ended (NO), the process loops to step S203 and proceeds to processing of the next code. On the other hand, if it is determined in step S213 that the modeling is to be ended (YES), the process branches to step S214.
ここで、実行を完了させたコードが最終コードであった場合であって、品質不良が通知されていない場合は、成功裏に造形が完了したものとして、造形が終了する。また、動作中にエンジンコントローラ216が、取得したセンサ値を元にエラーが生じたか否かを判定しているところ、エラーが生じた場合は、品質データがシステムコントローラ212へ送信され、蓄積された後、ステップS213の造形終了の判定で、造形終了と判断され造形終了となる。また、ステップS210の分析の結果、品質不良が見つかった場合も、ステップS213の造形終了の判定で、造形終了と判断され造形終了となる。 Here, if the code that has completed execution is the final code and no quality defect has been notified, the modeling is deemed to have been completed successfully, and the modeling ends. Also, during operation, the engine controller 216 determines whether an error has occurred based on the acquired sensor values. If an error occurs, quality data is sent to the system controller 212 and accumulated, and then the modeling is determined to have ended in the modeling end determination in step S213, and modeling ends. Also, if a quality defect is found as a result of the analysis in step S210, the modeling is determined to have ended in the modeling end determination in step S213, and modeling ends.
ただし、立体造形装置110は、複数のモデルを一回で造形することがしばしば行われており、1つの造形物が品質不良と判定されても他の造形物は、そのまま造形処理を継続できることが好ましい。複数の造形物を並列に造形する場合に、品質不良の特定の造形物についての以降の造形処理を中止する一方、品質が良好な他の造形物の造形処理を継続することが好ましい。また、品質にも程度があるため、軽度の品質低下については、その旨を記録する一方で、造形処理を継続するようにしてもよい。 However, since the three-dimensional printing device 110 often prints multiple models at a time, it is preferable that even if one object is determined to be of poor quality, the printing process can continue for the other objects. When printing multiple objects in parallel, it is preferable to stop subsequent printing processes for a specific object with poor quality, while continuing printing processes for other objects with good quality. Also, since there are degrees of quality, in the case of a slight deterioration in quality, it is possible to record this fact while continuing printing processes.
ステップS214では、エンジンコントローラ216は、システムコントローラ212に造形終了を通知する。ステップS215では、システムコントローラ212は、造形完了処理を行うとともに、品質情報を出力し、ステップS216で本処理を終了し、図7に示す処理に制御を戻す。 In step S214, the engine controller 216 notifies the system controller 212 of the end of modeling. In step S215, the system controller 212 performs modeling completion processing and outputs quality information, and in step S216, the processing ends and control is returned to the processing shown in FIG. 7.
上述したように、品質不良を発生させずに最後まで立体造形物が造形された場合は、品質が合格した旨を示す品質情報が出力される。上述したような立体造形物の部分的な品質低下が記録された場合は、品質低下を示す情報が品質情報に含められてもよい。また、エラーの発生や品質不良が発生し、立体造形物の造形が最後まで行われずに中止された場合は、不合格の品質情報が出力される。また、不合格の品質情報に加えて、人手などより高度な解析を行って原因を特定するために、蓄積した品質データ(例えば品質不良発生時近傍のデータ)を出力することもできる。 As described above, if the three-dimensional object is modeled to the end without any quality defects, quality information indicating that the quality has passed is output. If a partial quality deterioration of the three-dimensional object as described above is recorded, information indicating the quality deterioration may be included in the quality information. Furthermore, if an error or quality defect occurs and the modeling of the three-dimensional object is stopped before it is completed, failing quality information is output. Furthermore, in addition to failing quality information, accumulated quality data (e.g. data around the time when the quality defect occurred) can also be output in order to identify the cause by performing a more advanced analysis than manual analysis.
なお、品質情報は、立体造形装置110が備えるタッチパネルや、立体造形装置110に接続される情報処理装置150のディスプレイなどの表示装置に表示されても良いし、紙の品質保証書として印刷してもよし、また、立体造形物にIDタグやQR(登録商標)コードのシートなどの識別媒体を付与し、識別媒体に品質情報を記憶させてもよい。また、造形終了の通知と同時に出力しても良いし、造形終了の通知の前または後に出力しても良い。 The quality information may be displayed on a display device such as a touch panel provided on the 3D modeling device 110 or a display of the information processing device 150 connected to the 3D modeling device 110, or may be printed as a paper quality guarantee certificate. Alternatively, an identification medium such as an ID tag or a QR (registered trademark) code sheet may be attached to the 3D object, and the quality information may be stored in the identification medium. The quality information may also be output simultaneously with the notification of the completion of modeling, or may be output before or after the notification of the completion of modeling.
図10は、第1の実施形態の立体造形装置110が記録する品質データ340のデータ構造を例示する。図10に示す品質データ340は、造形処理の進行に応じて取得したデータを時系列的に並べたものである。品質データ340は、番号フィールド341と、時刻フィールド342と、種別フィールド343と、値フィールド344と、単位フィールド345とを含み構成される。 Figure 10 illustrates an example of the data structure of quality data 340 recorded by the three-dimensional modeling device 110 of the first embodiment. The quality data 340 shown in Figure 10 is a chronological arrangement of data acquired as the modeling process progresses. The quality data 340 includes a number field 341, a time field 342, a type field 343, a value field 344, and a unit field 345.
時刻フィールド342には、時:分:秒:ミリ秒の形式で時刻情報が入力されている。しかしながら、時刻については、造形開始時を基準(0)としたタイマー値でも良く、通常の時刻を用いても良い。種別フィールド343には、そのレコードが、コマンド(命令)を表すのか、いずれのセンサの測定値を表すのかを識別する種別が入力される。値フィールド344には、コマンド(命令)の内容またはセンサの測定値が入力される。単位フィールド345は、必要に応じて、値フィールド344に入力された数値の単位の情報が入力される。 In the time field 342, time information is entered in the format of hours:minutes:seconds:milliseconds. However, the time may be a timer value with the start of modeling as the reference (0), or normal time may be used. In the type field 343, a type is entered that identifies whether the record represents a command or a sensor measurement value. In the value field 344, the content of the command or the sensor measurement value is entered. In the unit field 345, information on the unit of the numerical value entered in the value field 344 is entered as necessary.
造形不良が生じた場合、その原因を解析することが以降の造形処理の生産性を改善することにつながる。システムコントローラ212には、品質データとして、造形毎にセンサデータおよび制御コードが時系列で参照できるように蓄積されている。エラーまたは品質不良が生じた箇所を特定し、エラーや品質不良が生じた時点、またはエラーや品質不良が生じる前一定期間の制御コードを参照することで、どのような造形パターンを形成した際に品質不良が発生したか、その時のモータやヒータの状態はどうだったかという点を事後的に解析することが可能となる。また、解析についても機会学習や人工知能を利用可能である。 When a molding defect occurs, analyzing the cause leads to improved productivity in subsequent molding processes. The system controller 212 stores sensor data and control codes for each molding as quality data so that they can be referenced in chronological order. By identifying the location where the error or quality defect occurred and referencing the control code at the time the error or quality defect occurred, or for a certain period of time before the error or quality defect occurred, it becomes possible to retroactively analyze what molding pattern was formed when the quality defect occurred and what the state of the motor and heater was at that time. Machine learning and artificial intelligence can also be used for the analysis.
また、分析部213で、造形中の品質不良を検知した場合に、品質不良にかかる造形物の以降の造形処理を中止することで、品質不良のまま立体造形物を完成させてしまい、材料および造形に費やした時間が無駄になることも防止することができ、コストおよび生産性の観点で有利となる。 In addition, if the analysis unit 213 detects a quality defect during modeling, it is possible to stop further modeling processing of the object with the defective quality, thereby preventing the completion of a three-dimensional object with poor quality, which would result in the waste of materials and time spent on modeling, and is advantageous in terms of cost and productivity.
なお、品質データは、システムコントローラ212が蓄積部211に蓄積することとしているが、容量が大きくなる場合は、品質データを圧縮して蓄積したり、品質に問題無いデータを間引いて蓄積してもよい。また、蓄積した品質データは、システムコントローラ212にウェブサーバやファイルサーバなどの機能をもたせて、ネットワークを介して取得できるように構成することが好ましい。例えば、図2に示すウェブブラウザ254は、立体造形装置110のシステムコントローラ212のウェブサーバにアクセスし、品質データを取得するために用いることができる。 The quality data is stored in the storage unit 211 by the system controller 212, but if the volume becomes large, the quality data may be compressed and stored, or data with no quality problems may be thinned out and stored. It is also preferable to configure the system controller 212 to have functions such as a web server or file server so that the stored quality data can be obtained via a network. For example, the web browser 254 shown in FIG. 2 can be used to access the web server of the system controller 212 of the 3D modeling device 110 and obtain the quality data.
図11は、他の実施形態の立体造形装置110が記録する品質データ350のデータ構造を例示する。図11に示す品質データ350は、図10に示す品質データ340に対し、造形中の装置状態情報であるログ情報356a~356dを追加したものである。ログ情報356a~356dを追加したことで、ソフトウェア起因のエラーや、センサデータだけでは捉えられないエラーや品質不良の原因解析が可能となる。センサデータとソフトウェアの動作を関連付けることで、さらに解析が容易となる。また、エンジンおよびエンジンコントローラ216の状態をテキストにて把握することが可能となり、データの可読性が向上し、ユーザインターフェースの改善が見込まれる。また、エラーの直前のセンサ情報の把握などが可能となりエラーの要因解析が容易となる。なお、ログ情報は、エンジンコントローラ216の上述したエラー判定を含む状態判定を起因として出力されものであり、”build Start”などのイベントも含まれ得る。 Figure 11 illustrates an example of the data structure of quality data 350 recorded by the three-dimensional modeling apparatus 110 of another embodiment. The quality data 350 shown in Figure 11 is obtained by adding log information 356a to 356d, which is device status information during modeling, to the quality data 340 shown in Figure 10. By adding the log information 356a to 356d, it becomes possible to analyze the cause of software-induced errors and errors and quality defects that cannot be detected by sensor data alone. By associating the sensor data with the operation of the software, analysis becomes even easier. In addition, it becomes possible to grasp the status of the engine and engine controller 216 in text, which improves the readability of the data and is expected to improve the user interface. In addition, it becomes possible to grasp the sensor information immediately before the error, which makes it easier to analyze the cause of the error. Note that the log information is output due to the status judgment, including the above-mentioned error judgment, of the engine controller 216, and may also include events such as "build Start".
図12は、さらに他の実施形態の立体造形装置が記録する品質データ360のデータ構造を例示する。図12に示す品質データ360は、図10に示す品質データ350に対し、設定値情報366a,366bを追加した例である。この設定値情報366a,366bは、品質不良の原因解析に利用することができる。また、エラーが発生した場合に、エラーに伴って変更した設定情報が記録されてもよい。設定値を解析対象とすることで、さらに分析の精度を向上させることが可能となる。 Figure 12 illustrates an example of the data structure of quality data 360 recorded by a three-dimensional modeling apparatus in yet another embodiment. The quality data 360 shown in Figure 12 is an example in which setting value information 366a, 366b is added to the quality data 350 shown in Figure 10. This setting value information 366a, 366b can be used to analyze the cause of poor quality. Furthermore, if an error occurs, setting information that has been changed as a result of the error may be recorded. By including setting values in the analysis, it is possible to further improve the accuracy of the analysis.
以下、図2、図7、図13~図16を参照しながら、第2の実施形態による立体造形システム100について説明する。第2の実施形態では、図2において、破線で示す撮像装置234を備えるものである。なお、第2の実施形態につき、特段の説明が無い事項については、第1の実施形態と同様な構成が採用されるものとする。 The 3D modeling system 100 according to the second embodiment will be described below with reference to Figs. 2, 7, and 13 to 16. The second embodiment includes an imaging device 234 shown by the dashed line in Fig. 2. Note that, for matters not specifically described in the second embodiment, the same configuration as in the first embodiment is adopted.
図13は、第2の実施形態による立体造形装置が備えるノズル周りの構成を説明する。図13に示すように撮像装置234は、ヘッド112に設けられており、造形処理中、任意のタイミングで、造形層を上方から撮像し、造形面の画像データ(画像情報)を取得するよう構成されている。 Figure 13 explains the configuration around the nozzle of the three-dimensional modeling apparatus according to the second embodiment. As shown in Figure 13, the imaging device 234 is provided in the head 112 and is configured to capture an image of the modeling layer from above at any timing during the modeling process and obtain image data (image information) of the modeling surface.
図14は、第2実施形態の立体造形装置が実行する、品質データを取得しながら造形を行う処理を示すフローチャートである。なお、第2の実施形態でも、図7に示すものと同様の全体的な処理が行われる。 Figure 14 is a flowchart showing the process of modeling while acquiring quality data, which is executed by the three-dimensional modeling device of the second embodiment. Note that the second embodiment also performs the same overall process as that shown in Figure 7.
図14に示す処理は、図7に示す全体フローにおけるステップS106の処理で呼び出されて、ステップS300から開始される。なお、図14に示すフローチャートでも、図8と同様に、システムコントローラ212が担当する処理は左側に、エンジンコントローラ216が担当する処理は右側に配置されている。 The process shown in FIG. 14 is called by the process of step S106 in the overall flow shown in FIG. 7, and starts from step S300. Note that in the flowchart shown in FIG. 14, as in FIG. 8, the processes handled by the system controller 212 are on the left side, and the processes handled by the engine controller 216 are on the right side.
ステップS301~S307の処理は、ステップS306およびステップS307での分岐先を除き、図8に示したステップS201~S207の処理と同様であるため、以下、説明は割愛する。 The processing in steps S301 to S307 is the same as the processing in steps S201 to S207 shown in FIG. 8, except for the branching destinations in steps S306 and S307, so a detailed explanation will be omitted below.
ステップS307で、コードの実行が完了したと判定された場合(YES)は、ステップS308へ処理が進められる。ステップS308では、エンジンコントローラ216は、1層分の造形処理が終了したか否かを判定する。ステップS308で、1層分の造形処理が終了したと判定された場合(YES)は、ステップS309へ処理が進められる。 If it is determined in step S307 that the execution of the code has been completed (YES), the process proceeds to step S308. In step S308, the engine controller 216 determines whether the modeling process for one layer has been completed. If it is determined in step S308 that the modeling process for one layer has been completed (YES), the process proceeds to step S309.
ステップS309では、エンジンコントローラ216は、撮像装置234により撮像を行い、造形面の画像情報を品質データ(センサデータ)として取得する。ステップS310では、エンジンコントローラ216は、記録した品質データをシステムコントローラ212へ送信する。この品質データには、上述したように実行した制御コード、センサデータおよび簡易エラー判定結果に加えて、造形面の画像情報が含まれ得る。また、ステップS306で、エラーが有ると判定された場合(エラー有り)、および、ステップS308で、1層分の造形が未だ完了していないと判定された場合(NO)も、ステップS310へ処理を分岐させる。 In step S309, the engine controller 216 captures an image using the imaging device 234, and acquires image information of the printing surface as quality data (sensor data). In step S310, the engine controller 216 transmits the recorded quality data to the system controller 212. This quality data may include image information of the printing surface in addition to the control code, sensor data, and simple error determination result executed as described above. Also, if it is determined in step S306 that an error has occurred (Error Present), and if it is determined in step S308 that printing of one layer has not yet been completed (NO), the process branches to step S310.
ステップS311では、システムコントローラ212は、エンジンコントローラ216から受信した品質データを蓄積部211に蓄積する。ステップS312では、システムコントローラ212は、分析部213により、受信した、品質データに基づいて分析を行う。ステップS312での分析は、造形面の画像情報を対象とした分析が含まれ得る。 In step S311, the system controller 212 accumulates the quality data received from the engine controller 216 in the accumulation unit 211. In step S312, the system controller 212 performs an analysis based on the received quality data using the analysis unit 213. The analysis in step S312 may include an analysis of the image information of the printing surface.
ステップS313~S318は、図8に示したステップS211~S216の処理と同様であるため、説明は割愛する。 Steps S313 to S318 are similar to the processing of steps S211 to S216 shown in Figure 8, so a detailed explanation will be omitted.
図8に示した実施形態のフローと、図14に示した実施形態のフローとの相違は、主に、1層造形する毎に造形層の画像データ(造形面の画像情報)を撮像装置234によって取得してシステムコントローラ212にて、造形面の画像情報に基づいて品質不良の分析を行うことである。なお、造形面の画像情報に基づいて品質不良を判定することとしているが、分析は、図8に示した実施形態と同様に、センサデータに基づく分析と組み合わせて行われてもよい。 The difference between the flow of the embodiment shown in FIG. 8 and the flow of the embodiment shown in FIG. 14 is mainly that image data of the modeling layer (image information of the modeling surface) is acquired by the imaging device 234 each time one layer is modeled, and the system controller 212 performs an analysis of quality defects based on the image information of the modeling surface. Note that, although quality defects are determined based on the image information of the modeling surface, the analysis may be performed in combination with an analysis based on sensor data, as in the embodiment shown in FIG. 8.
図15は、第2の実施形態の立体造形装置が記録する品質データ370のデータ構造を例示する。第2の実施形態において、画像情報は、別ファイルとして蓄積部211に蓄積されており、品質データ370中には、画像データを取得した時刻とその時の画像データの識別子のレコード376が記録される。その場合、種別フィールド373に画像であることを示す種別が入力され、値フィールド374に識別子が入力される。 Figure 15 illustrates an example of the data structure of quality data 370 recorded by the three-dimensional modeling apparatus of the second embodiment. In the second embodiment, image information is stored in the storage unit 211 as a separate file, and the quality data 370 records a record 376 of the time the image data was acquired and the identifier of the image data at that time. In this case, a type indicating that it is an image is entered in the type field 373, and an identifier is entered in the value field 374.
図16は、第2の実施形態の立体造形装置において行われる画像情報に基づく分析処理を説明する。分析では、まず、上述したスライスデータ380およびツールパスデータ382に基づいて3次元描画が使用されて、理想通り出力された品質良好な場合の造形面の画像データ384が生成される。そして、分析では、実際に取得された造形面の画像情報386と、生成した品質良好な場合の造形面の画像データ384とが比較されて、造形中の造形層の品質が判定される。図16に示す実際に取得した造形面の画像情報386では、ディフェクト388があり、この場合、品質不良と判定される。 Figure 16 explains the analysis process based on image information performed in the three-dimensional modeling apparatus of the second embodiment. In the analysis, first, three-dimensional drawing is used based on the slice data 380 and tool path data 382 described above, and image data 384 of the modeling surface when ideal output is good quality is generated. Then, in the analysis, the actually acquired image information 386 of the modeling surface is compared with the generated image data 384 of the modeling surface when good quality is generated, and the quality of the modeling layer being modeled is determined. In the actually acquired image information 386 of the modeling surface shown in Figure 16, there is a defect 388, and in this case, it is determined that the quality is poor.
このような分析は、機械学習やニューラルネットワークなどの人工知能を適用して好適に実施することが可能である。ただし、画像を判定する処理の負荷が大きいため、図8に示す実施形態と同様に、複数のセンサ値に対する閾値条件の論理和などの分析で品質不良の分析を行い、画像情報は、人手で判断するためのエビデンスとして蓄積するという運用も企図される。 Such analysis can be suitably carried out by applying artificial intelligence such as machine learning or neural networks. However, since the processing load of judging the image is large, it is also contemplated to carry out the analysis of quality defects by performing an analysis such as the logical sum of threshold conditions for multiple sensor values, as in the embodiment shown in FIG. 8, and to accumulate image information as evidence for manual judgment.
画像情報を分析対象として用いることで、立体造形物の品質不良の原因を解析する精度を向上させることが可能となる。 By using image information as the subject of analysis, it is possible to improve the accuracy of analyzing the causes of quality defects in three-dimensional objects.
図2、図7、図13~図16を参照して説明した第2の実施形態では、撮像装置234を用いて画像情報を品質データ(センサデータ)として取得するものであった。しかしながら、撮像装置234と共に、または、撮像装置234に代えて、図2において、一点鎖線で示す3次元計測装置236を備えることもできる。その場合、品質データ(センサデータ)には、造形中の造形物を3次元計測した3次元計測情報が含まれ、3次元計測情報に基づいて品質不良の分析を行うことができる。 In the second embodiment described with reference to Figures 2, 7, and 13 to 16, image information is acquired as quality data (sensor data) using the imaging device 234. However, a three-dimensional measuring device 236 shown by a dashed line in Figure 2 can be provided together with the imaging device 234 or instead of the imaging device 234. In that case, the quality data (sensor data) includes three-dimensional measurement information obtained by three-dimensionally measuring the object being modeled, and quality defects can be analyzed based on the three-dimensional measurement information.
3次元計測装置236は、レーザ光や複眼を用いたステレオビジョンなどを使用して、センサからの深度情報を得る装置である。深度情報および画像情報を組み合わせて3次元画像を生成することができるが、簡便には、二次元の座標に対応する深度情報が得られれば充分である。3次元計測装置236は、撮像素子を包含しているものもあるため、撮像装置234を省略することができる。なお、3次元計測装置236も、図13に示した撮像装置234と同様に、ヘッド112に設けられる。 The three-dimensional measuring device 236 is a device that obtains depth information from a sensor using laser light, stereo vision using compound eyes, or the like. A three-dimensional image can be generated by combining the depth information and image information, but for simplicity, it is sufficient to obtain depth information corresponding to two-dimensional coordinates. Some three-dimensional measuring devices 236 include an imaging element, so the imaging device 234 can be omitted. The three-dimensional measuring device 236 is also provided in the head 112, similar to the imaging device 234 shown in FIG. 13.
第2の実施形態では、上述したスライスデータ380およびツールパスデータ382に基づいて品質良好な場合の造形面の二次元の画像情報384を生成していたが、3次元計測装置236を用いる場合は、3次元画像を生成する。そして、実際に取得された造形面の画像情報382も3次元計測した3次元画像として取得されているため、両者を比較することができる。好適には、処理を簡便とするために、品質良好の場合の3次元画像および3次元計測された3次元画像のXY座標位置を合わせて、Zの値のみを比較する形で判定することができる。 In the second embodiment, two-dimensional image information 384 of the printing surface in the case of good quality was generated based on the slice data 380 and tool path data 382 described above, but when the three-dimensional measuring device 236 is used, a three-dimensional image is generated. And since the image information 382 of the actually acquired printing surface is also acquired as a three-dimensional image measured in three dimensions, the two can be compared. Preferably, to simplify the process, the XY coordinate positions of the three-dimensional image in the case of good quality and the three-dimensional image measured in three dimensions are aligned, and a judgment can be made by comparing only the Z value.
3次元計測情報を分析対象として用いることで、立体造形物の品質不良の原因を解析する精度を向上させることが可能となる。 By using 3D measurement information as the subject of analysis, it is possible to improve the accuracy of analyzing the causes of quality defects in 3D objects.
以下、図17および図18を参照しながら、第3の実施形態による立体造形システム100について説明する。第3の実施形態は、図2においてあった情報処理装置150および立体造形装置110に加えて、サーバ装置170を備えるものである。なお、第3の実施形態につき、特段の説明が無い事項については、第1の実施形態または第2の実施形態と同様な構成が採用されるものとする。 The following describes a three-dimensional modeling system 100 according to the third embodiment with reference to Figs. 17 and 18. The third embodiment includes a server device 170 in addition to the information processing device 150 and three-dimensional modeling device 110 shown in Fig. 2. Note that, for matters not specifically described in the third embodiment, the same configuration as in the first or second embodiment is adopted.
図17は、第3の実施形態における立体造形システムのシステム構成を示す。図17に示すサーバ装置170は、インターネットを介したクラウド上のサーバまたはオンプレミスのサーバであり、立体造形装置110とは、ネットワークなどの通信路を介して接続されている。サーバ装置170のハードウェア構成は、図4を参照して説明したものと同一の構成を採用することができる。 Fig. 17 shows the system configuration of a 3D modeling system in the third embodiment. The server device 170 shown in Fig. 17 is a cloud server or an on-premise server via the internet, and is connected to the 3D modeling device 110 via a communication path such as a network. The hardware configuration of the server device 170 can be the same as that described with reference to Fig. 4.
なお、図17では、サーバ装置170は、単一の立体造形装置のみと接続されているように描かれているが、サーバ装置170は、好ましくは複数の立体造形装置110と接続されており、複数の立体造形装置110で行われる造形処理の際に取得される品質データを収集し、蓄積部272に蓄積する。 Note that in FIG. 17, the server device 170 is depicted as being connected to only a single 3D modeling device, but the server device 170 is preferably connected to multiple 3D modeling devices 110, and collects quality data acquired during modeling processing performed by the multiple 3D modeling devices 110, and stores the data in the storage unit 272.
説明する実施形態においては、上述した品質データに基づく品質不良の分析は、システムコントローラ212およびサーバ装置170の双方でを行われる。システムコントローラ212では、エンジンコントローラ216程ではないにせよ、ある程度の分析の即時性が求められている。一方、サーバ装置170では、即時性よりも分析の正確性が求められる。 In the embodiment described, analysis of quality defects based on the above-mentioned quality data is performed by both the system controller 212 and the server device 170. The system controller 212 requires a certain degree of immediacy in analysis, although not to the same extent as the engine controller 216. On the other hand, the server device 170 requires accuracy of analysis rather than immediacy.
図18は、第3実施形態の立体造形装置が実行する、品質データを取得しながら造形を行う処理の一部を示すフローチャートである。なお、図18に示すフローチャートは、図14に示したフローチャートの破線で囲まれた、ステップS311~S314に対応する部分を示したものであり、以下、図14を合わせて参照して、説明する。 Fig. 18 is a flowchart showing part of the process of modeling while acquiring quality data, which is executed by the three-dimensional modeling apparatus of the third embodiment. Note that the flowchart shown in Fig. 18 shows the part that corresponds to steps S311 to S314 surrounded by dashed lines in the flowchart shown in Fig. 14, and the following explanation will be given with reference to Fig. 14 as well.
ステップS310で、エンジンコントローラ216が品質データを送信すると、ステップS311で、システムコントローラ212は、エンジンコントローラ216から受信した品質データを蓄積部211に蓄積する。ステップS312では、システムコントローラ212は、分析部213により、受信した品質データに基づいて分析を行う。 When the engine controller 216 transmits the quality data in step S310, the system controller 212 accumulates the quality data received from the engine controller 216 in the accumulation unit 211 in step S311. In step S312, the system controller 212 performs an analysis based on the received quality data using the analysis unit 213.
一方で、品質データを受信した後、ステップS312での分析と並列に、ステップS400では、システムコントローラ212は、受信した品質データを、サーバ装置170へ送信する。 Meanwhile, after receiving the quality data, in parallel with the analysis in step S312, in step S400, the system controller 212 transmits the received quality data to the server device 170.
ステップS401では、サーバ装置170は、システムコントローラ212から受信した品質データを蓄積部272に蓄積する。ステップS402では、サーバ装置170は、受信した品質データに基づいて分析を行う。ステップS402での分析方法としては、特に限定されるものではないが、分析部213による分析と比較して、より長期の情報に基づくものであり、かつ、より複雑な分析処理(より計算資源を必要とする)を含むものであってよい。 In step S401, the server device 170 accumulates the quality data received from the system controller 212 in the accumulation unit 272. In step S402, the server device 170 performs analysis based on the received quality data. The analysis method in step S402 is not particularly limited, but may be based on longer-term information and include more complex analysis processing (requiring more computational resources) compared to the analysis by the analysis unit 213.
ステップS403では、サーバ装置170は、ステップS402での分析の結果、品質不良があるか否かを判定する。ステップS403で、品質不良があると判定された場合(YES)は、ステップS404へ処理を分岐させる。ステップS404では、サーバ装置170は、品質不良を立体造形装置110のシステムコントローラ212へ通知する。一方、ステップS403で、品質不良が無いと判定された場合(NO)は、適宜、品質不良が無い旨の通知をシステムコントローラ212へ行う。 In step S403, the server device 170 determines whether or not there is a quality defect based on the results of the analysis in step S402. If it is determined in step S403 that there is a quality defect (YES), the process branches to step S404. In step S404, the server device 170 notifies the system controller 212 of the 3D modeling device 110 of the quality defect. On the other hand, if it is determined in step S403 that there is no quality defect (NO), the server device 170 appropriately notifies the system controller 212 that there is no quality defect.
ステップS405では、システムコントローラ212は、サーバ装置170から品質の判定結果を受信する。ステップS313では、システムコントローラ212は、ステップS312およびステップS402での分析の結果、品質不良があるか否かを判定する。ステップS313で、品質不良があると判定された場合(YES)は、ステップS314へ処理を分岐させる。 In step S405, the system controller 212 receives the quality judgment result from the server device 170. In step S313, the system controller 212 judges whether or not there is a quality defect based on the results of the analysis in steps S312 and S402. If it is judged in step S313 that there is a quality defect (YES), the process branches to step S314.
ステップS314では、システムコントローラ212は、品質不良をエンジンコントローラ216へ通知し、図14に示したステップS315へ処理を進める。一方、ステップS313で、品質不良が無いと判定された場合(NO)は、図14に示したステップS315へ直接処理が進められる。以降の処理については、図8に示したS213~S216および図14に示したステップS315~318の処理と同様であるため、割愛する。 In step S314, the system controller 212 notifies the engine controller 216 of the quality defect, and the process proceeds to step S315 shown in FIG. 14. On the other hand, if it is determined in step S313 that there is no quality defect (NO), the process proceeds directly to step S315 shown in FIG. 14. The subsequent processes are the same as those in steps S213 to S216 shown in FIG. 8 and steps S315 to S318 shown in FIG. 14, and therefore will not be repeated.
なお、図18に示したフローチャートでは、サーバ装置170で分析を行い、立体造形装置110側に品質判定の結果をフィードバックするものとして説明した。しかしながら、他の実施形態では、フィードバックを省略し、サーバ装置170で蓄積部272へ蓄積するだけにとどめてもかまわない。 In the flowchart shown in FIG. 18, the analysis is performed by the server device 170, and the quality judgment results are fed back to the 3D modeling device 110. However, in other embodiments, the feedback may be omitted, and the server device 170 may simply store the results in the storage unit 272.
サーバ装置170は、より精度の高い品質判定を行うため、および、立体造形装置110の経時劣化を加味するために用いられる。また、サーバ装置170は、蓄積容量および計算能力などの計算資源に対する制約が、立体造形装置110や情報処理装置150よりも緩やかである可能性が高く、多くの資源を利用できる可能性がある。そのため、サーバ装置170の豊富な計算資源を活用することで、立体造形装置110側ではできないような詳細な分析が可能となる。 The server device 170 is used to perform more accurate quality assessments and to take into account deterioration over time of the 3D modeling device 110. In addition, the server device 170 is likely to have fewer constraints on computational resources, such as storage capacity and computing power, than the 3D modeling device 110 and the information processing device 150, and may be able to utilize more resources. Therefore, by utilizing the abundant computational resources of the server device 170, detailed analysis that is not possible on the 3D modeling device 110 side becomes possible.
また、サーバ装置170は、複数の立体造形装置110から多くの情報を収集可能な環境にある。この、特に機械学習や人工知能などの学習を必要とするメカニズムにおいて好適である。また、同一の立体造形装置110の経時的な変化を蓄積し、過去の情報と比較することによって、立体造形装置110の故障診断や故障の徴候を事前検知することができる。これにより、予め予防的な措置をとることにより、立体造形装置110のダウンタイムを軽減できる。 The server device 170 is also in an environment where it can collect a large amount of information from multiple 3D modeling devices 110. This is particularly suitable for mechanisms that require learning, such as machine learning and artificial intelligence. Furthermore, by accumulating changes over time in the same 3D modeling device 110 and comparing it with past information, it is possible to diagnose faults in the 3D modeling device 110 and detect signs of faults in advance. This allows preventive measures to be taken in advance, reducing downtime for the 3D modeling device 110.
上述までの実施形態において、品質データは、立体造形の設定情報および造形中の装置状態情報を含み得るものであった。一方で、これら設定値情報および装置状態情報の取得は、何らかの手段で装置状態情報や設定値情報のログが取得できることを前提とする。しかしながら、立体造形装置110に接続される周辺機器は、その工程毎に立体造形装置110とは異なる製造元で製造されている装置を使用することが多く、解析に必要な情報をログなどに組み込んで取得することが困難なこともある。 In the above-described embodiments, the quality data can include setting information for 3D modeling and device status information during modeling. On the other hand, acquisition of this setting value information and device status information is premised on the ability to acquire logs of device status information and setting value information by some means. However, peripheral devices connected to the 3D modeling device 110 often use devices manufactured by a manufacturer different from that of the 3D modeling device 110 for each process, and it can be difficult to incorporate the information required for analysis into logs, etc.
以下、解析に必要な情報をログなどに組み込んで取得することが困難な場合でも、周辺機器の装置状態情報や設定値情報を品質データとして取得可能とする第4の実施形態について説明する。 The following describes a fourth embodiment that makes it possible to obtain device status information and setting value information of peripheral devices as quality data, even when it is difficult to obtain the information required for analysis by incorporating it into a log or the like.
図19は、第4の実施形態における立体造形システム400の全体の概略構成を示す図である。立体造形システム400は、図19に示すように、立体造形物を造形する立体造形装置110と、1以上の周辺機器410A,410Bと、それぞれ周辺機器410毎に設けられた1以上の監視装置420A、420Bと、管理装置450とを含み構成される。 Fig. 19 is a diagram showing a schematic configuration of the entire 3D modeling system 400 in the fourth embodiment. As shown in Fig. 19, the 3D modeling system 400 includes a 3D modeling device 110 that models a 3D object, one or more peripheral devices 410A, 410B, one or more monitoring devices 420A, 420B provided for each peripheral device 410, and a management device 450.
立体造形装置110は、所望の立体造形物を造形するためのデータを受信し、該データに基づいて、立体造形物を造形する。周辺機器410は、立体造形装置110の後段に接続される機器であり、立体造形装置110にて生成された成果物をさらに処理する装置である。立体造形装置110と周辺機器410とは、適切な搬送経路で接続されており、搬送経路を介して立体造形装置110の成果物が各周辺機器410に受け渡される。 The 3D modeling device 110 receives data for forming a desired 3D object, and forms the 3D object based on the data. The peripheral devices 410 are devices connected downstream of the 3D modeling device 110, and are devices that further process the products generated by the 3D modeling device 110. The 3D modeling device 110 and the peripheral devices 410 are connected via an appropriate transport path, and the products of the 3D modeling device 110 are delivered to each peripheral device 410 via the transport path.
周辺機器410としては、溶媒乾燥装置、余剰粉除去装置、脱脂焼結装置などを挙げることができるが、これに限定されるものではなく、立体造形中または立体造形処理の後処理で用いられるいかなる処理を行う装置であってよい。周辺機器410は、工程ごとに立体造形装置110とは別の製造元で製造されているものであってよいが、これに限定されるものではない。 Examples of peripheral equipment 410 include, but are not limited to, a solvent drying device, an excess powder removal device, a degreasing and sintering device, and the like, and may be any device that performs any processing used during 3D modeling or in post-processing of the 3D modeling process. Peripheral equipment 410 may be manufactured by a manufacturer separate from 3D modeling device 110 for each process, but is not limited to this.
管理装置450と、立体造形装置110および監視装置420とは、有線や無線での接続やネットワークで接続される。監視装置420A,420Bは、対応する周辺機器410に近接して設けられており、対応する周辺機器410の表示部の画像を取得し、そこに含まれる情報を管理装置450に送信する。管理装置450は、監視装置420から、対応する周辺機器410から取得した情報を取得し、管理する。 The management device 450 is connected to the 3D modeling device 110 and the monitoring device 420 via a wired or wireless connection or a network. The monitoring devices 420A and 420B are provided close to the corresponding peripheral devices 410, and acquire images of the display units of the corresponding peripheral devices 410 and transmit the information contained therein to the management device 450. The management device 450 acquires and manages the information acquired from the corresponding peripheral devices 410 from the monitoring device 420.
管理装置450には、立体造形装置110から出力される品質データが入力されている。管理装置450は、品質データに含まれる品質情報が品質不良であることを示す場合に、立体造形装置110に接続されている周辺機器410A,410Bの監視装置420A,420Bに対し、設定情報および装置状態情報の取得要求を行う(1)。監視装置420は、接続されている周辺機器410のディスプレイやダイアルといった設定情報が示される箇所を画像として取得し(2)、取得した画像を管理装置450へ通知する(3)。管理装置450は、取得した情報と、立体造形装置110から取得した入力データと紐づけて保持、管理する。 The management device 450 receives quality data output from the 3D modeling device 110. When the quality information included in the quality data indicates poor quality, the management device 450 requests the monitoring devices 420A and 420B of the peripheral devices 410A and 410B connected to the 3D modeling device 110 to obtain setting information and device status information (1). The monitoring device 420 obtains images of the locations of the connected peripheral devices 410 that indicate setting information, such as the display and dial (2), and notifies the management device 450 of the obtained images (3). The management device 450 associates the obtained information with the input data obtained from the 3D modeling device 110, and stores and manages them.
図20は、第4の実施形態における立体造形システム400のシステム構成を示す図である。図20に示す立体造形システム400は、図2に示したシステム構成と共通するものを備えており、以下、相違点を中心に説明する。 Figure 20 is a diagram showing the system configuration of a 3D modeling system 400 in the fourth embodiment. The 3D modeling system 400 shown in Figure 20 has parts in common with the system configuration shown in Figure 2, and the following description will focus on the differences.
図20に示すように、立体造形システム400は、立体造形装置110と、情報処理装置150と、周辺機器410と、監視装置420と、管理装置450とを含み構成される。第1の実施形態と同様に、情報処理装置150上では、スライサ・ソフトウェア252が動作する。立体造形装置110は、蓄積部211と、システムコントローラ212と、エンジンコントローラ216と、各種センサ群220~236とを備える。システムコントローラ212は、第1の実施形態と同様に、エンジンコントローラ216からセンサデータなどを受信して、品質不良の原因解析を行い、結果を管理装置450に出力する。 As shown in FIG. 20, the 3D modeling system 400 includes a 3D modeling device 110, an information processing device 150, a peripheral device 410, a monitoring device 420, and a management device 450. As in the first embodiment, slicer software 252 runs on the information processing device 150. The 3D modeling device 110 includes a storage unit 211, a system controller 212, an engine controller 216, and various sensors 220 to 236. As in the first embodiment, the system controller 212 receives sensor data and the like from the engine controller 216, analyzes the cause of quality defects, and outputs the results to the management device 450.
周辺機器410は、立体造形装置110にて生成された成果物をさらに処理する装置である。周辺機器410は、より具体的には、入力部412と、制御部414と、表示部416とを含み構成される。 The peripheral device 410 is a device that further processes the product generated by the three-dimensional modeling device 110. More specifically, the peripheral device 410 includes an input unit 412, a control unit 414, and a display unit 416.
入力部412は、周辺機器410を制御するための情報の入力を受ける。入力される情報としては、センサ情報、操作部入力情報、画像、動作検知などを挙げることができる。ユーザ入力以外にもセンサによる検知情報なども入力され得る。 The input unit 412 receives input of information for controlling the peripheral device 410. Examples of information to be input include sensor information, operation unit input information, images, motion detection, etc. In addition to user input, information detected by a sensor may also be input.
制御部414は、入力部412により入力された情報に基づいて、周辺の動作を制御する。制御部414による制御により、周辺機器410の備えている各種機能が実現される。周辺機器410が脱脂・焼結機であれば、脱脂部、焼結部などが含まれ得る。制御部414は、また、機器の状態や設定された情報を表示部416に通知する。 The control unit 414 controls the operation of the peripherals based on the information input by the input unit 412. Various functions of the peripheral device 410 are realized by the control by the control unit 414. If the peripheral device 410 is a degreasing/sintering machine, it may include a degreasing section, a sintering section, etc. The control unit 414 also notifies the display unit 416 of the device status and set information.
表示部416は、周辺機器の機器状態や情報、入力部412により入力された値を表示する。説明する実施形態では、表示部416は、周辺機器410の状態や入力された設定情報をディスプレイに表示出力するものとして説明するが、ディスプレイ以外にも物理スイッチやダイアル、メータなど設定内容や状態が目視判断可能なものを含み得る。物理スイッチやダイアルは、現在設定されている値を表示するほか、ユーザの入力時にも使用されるので、入力部412も構成し得る。 The display unit 416 displays the device status and information of the peripheral device, and the values input by the input unit 412. In the embodiment described, the display unit 416 is described as displaying and outputting the status of the peripheral device 410 and the input setting information on a display, but in addition to the display, it may also include physical switches, dials, meters, and other items that allow the setting contents and status to be visually determined. The physical switches and dials not only display the currently set values, but are also used when the user enters values, so they may also constitute the input unit 412.
監視装置420は、周辺機器410の機器動作の監視や設定情報および装置状態情報の取得を行う。なお、監視装置420は、周辺機器410の外部に設けられてもよいし、周辺機器410へ内蔵されていてもよい。監視装置420は、より具体的には、監視部422と、取得部424とを含み構成される。 The monitoring device 420 monitors the device operation of the peripheral device 410 and acquires setting information and device status information. The monitoring device 420 may be provided outside the peripheral device 410 or may be built into the peripheral device 410. More specifically, the monitoring device 420 includes a monitoring unit 422 and an acquisition unit 424.
監視部422は、立体造形装置110に接続された周辺機器410を監視し、さらに立体造形装置110または他の周辺機器410に対応する監視装置420と連携する。監視部422は、立体造形装置110または管理装置450からの指示を受けて、接続されている周辺機器410の監視を行う。 The monitoring unit 422 monitors the peripheral devices 410 connected to the 3D modeling device 110, and further cooperates with the monitoring device 420 corresponding to the 3D modeling device 110 or other peripheral devices 410. The monitoring unit 422 monitors the connected peripheral devices 410 upon receiving instructions from the 3D modeling device 110 or the management device 450.
取得部424は、周辺機器410の表示部416にて表示される情報を画像として取得する。なお、監視や情報の取得の方法は、特に限定されるものではないが、例えばカメラを用いた可動部の制御状況や画面、物理スイッチの撮影、センサやデバイスの通信が含まれ得る。また、取得部424は、取得した画像から、設定情報や装置状態情報を抽出することもでき、取得部424は、抽出部として機能し得る。設定情報や装置状態情報というような表現を用いるが、設定情報のみであってもよいし、装置状態情報のみであってもよいし、両方を含んでいてもよく、設定情報および装置状態情報の少なくとも一方をいうものとする。なお、抽出処理を、管理装置450ではなく各監視装置420にて行うことで、データ保持の負荷、処理の負荷を分散することが可能となる。 The acquisition unit 424 acquires information displayed on the display unit 416 of the peripheral device 410 as an image. The method of monitoring and acquiring information is not particularly limited, but may include, for example, capturing images of the control status and screen of a moving part using a camera, a physical switch, and communication with a sensor or device. The acquisition unit 424 can also extract setting information and device status information from the acquired image, and can function as an extraction unit. Expressions such as setting information and device status information are used, but they may be only setting information, only device status information, or both, and refer to at least one of setting information and device status information. By performing the extraction process in each monitoring device 420 instead of the management device 450, it is possible to distribute the load of data storage and processing.
説明する実施形態において、監視装置420の監視部422および取得部424は、周辺機器410を監視し、周辺機器410の表示部416に表示している情報を画像として取得する監視部を構成する。 In the embodiment described, the monitoring unit 422 and acquisition unit 424 of the monitoring device 420 constitute a monitoring unit that monitors the peripheral device 410 and acquires the information displayed on the display unit 416 of the peripheral device 410 as an image.
管理装置450は、立体造形装置110や周辺機器410の監視装置420と接続され、これらと連携する。管理装置450は、より具体的には、管理部452と、取得部454と、保存部466と、比較部458とを含み構成される。 The management device 450 is connected to the monitoring device 420 of the 3D modeling device 110 and the peripheral device 410, and cooperates with them. More specifically, the management device 450 includes a management unit 452, an acquisition unit 454, a storage unit 466, and a comparison unit 458.
管理部452は、監視装置420および立体造形装置110と接続し、立体造形装置110からの情報を受けて、周辺機器410の監視装置420を操作し、これらを管理することができる。管理部452は、また、取得部454にて取得した、画像から抽出された設定情報や装置状態情報および画像またはこれらのいずれか一方を付加して、入力データと紐づけて記録し、管理することもできる。 The management unit 452 is connected to the monitoring device 420 and the 3D modeling device 110, and can receive information from the 3D modeling device 110 to operate the monitoring device 420 of the peripheral device 410 and manage them. The management unit 452 can also add setting information, device status information, and/or images extracted from images acquired by the acquisition unit 454, link them to the input data, record them, and manage them.
なお、管理部452は、複数の監視装置420から情報を取得することができる。管理部452は、さらに、さらに保持する設定情報や装置状態情報のの保持可能数を管理することができる。管理部452は、さらに、後述する比較部458にて比較された結果に応じて、品質異常可能性フラグを入力データと紐づけて管理することもできる。 The management unit 452 can acquire information from multiple monitoring devices 420. The management unit 452 can further manage the number of pieces of setting information and device status information that can be retained. The management unit 452 can also manage a quality abnormality possibility flag in association with the input data according to the results of comparison by the comparison unit 458 described below.
取得部454は、監視装置420の取得部424で取得された画像や、設定情報や装置状態情報を取得することができる。画像として取得された場合は、画像から設定情報、装置状態情報を抽出することができ、取得部454は、抽出部として機能し得る。取得部454は、監視装置420から周辺機器410の表示部416に表示している情報を取得する取得部を構成する。 The acquisition unit 454 can acquire images acquired by the acquisition unit 424 of the monitoring device 420, setting information, and device status information. If the information is acquired as an image, the setting information and device status information can be extracted from the image, and the acquisition unit 454 can function as an extraction unit. The acquisition unit 454 constitutes an acquisition unit that acquires information displayed on the display unit 416 of the peripheral device 410 from the monitoring device 420.
保存部466は、不揮発性メモリであり、設定情報や装置状態情報の項目ごとの値の許容範囲の情報を保持する。比較部458は、取得部454にて取得された設定情報や装置状態情報の項目の値と、保存部466に保存されている対応する許容範囲を比較し、比較結果を管理部452へ通知する。また比較部458は、保存部へ新たに該当の設定情報や装置状態情報の項目の許容範囲の情報が保持された際に、許容範囲と、対応する設定情報または装置状態情報の項目の値とを比較することもできる。 The storage unit 466 is a non-volatile memory, and holds information on the allowable range of values for each item of the setting information and device status information. The comparison unit 458 compares the values of the items of the setting information and device status information acquired by the acquisition unit 454 with the corresponding allowable ranges stored in the storage unit 466, and notifies the management unit 452 of the comparison result. The comparison unit 458 can also compare the allowable ranges with the values of the corresponding items of the setting information or device status information when information on the allowable ranges of the items of the setting information or device status information is newly stored in the storage unit.
図21は、第4の実施形態における立体造形システム400において周辺機器410の表示画面の情報を品質データとして取得する処理を示すフローチャートである。図21に示す処理は、ステップS500から開始し、ステップS501では、品質不良ありで造形終了したものとする。 Figure 21 is a flowchart showing the process of acquiring information on the display screen of the peripheral device 410 as quality data in the 3D modeling system 400 in the fourth embodiment. The process shown in Figure 21 starts from step S500, and in step S501, modeling ends with the presence of quality defects.
ステップS502では、管理装置450は、実行されている造形が、接続されている周辺機器410を使用する造形であるか否かを判定し、判定結果によって処理を分岐させる。ステップS502で、周辺機器410を使用しない造形であると判定された場合(NO)は、ステップS511へ処理が分岐されて本処理を終了させる。一方、実行されている造形が、周辺機器410を使用するものであると判定された場合(YES)は、ステップS503へ処理が進められる。 In step S502, the management device 450 determines whether the modeling being performed uses the connected peripheral device 410, and branches the process depending on the determination result. If it is determined in step S502 that the modeling does not use the peripheral device 410 (NO), the process branches to step S511 and ends this process. On the other hand, if it is determined that the modeling being performed uses the peripheral device 410 (YES), the process proceeds to step S503.
ステップS503では、管理装置450は、監視装置420に要求して、周辺機器410の表示部416の表示画像を取得する。ステップS504では、管理装置450は、後続にさらに周辺機器410が接続されているか否かを判定する。ステップS504で、後続のものが存在すると判定された場合(YES)は、ステップS503へ処理が戻されて、最終端の周辺機器410の表示部416の表示画面が取得できるまで処理を繰り返す。一方、ステップS504で、後続にはもう周辺機器410が接続されていないと判定された場合(NO)は、ステップS505へ処理が進められる。ステップS505では、管理装置450は、これまで取得した周辺機器410の表示部416の表示画像を、品質データと紐付ける。品質データ(ひいては入力データ)と紐づけて管理することで、品質不良時の解析スピードの向上が期待できる。ステップS506では、取得した表示部416の表示画像から設定情報や装置状態情報を抽出する。 In step S503, the management device 450 requests the monitoring device 420 to acquire the display image of the display unit 416 of the peripheral device 410. In step S504, the management device 450 determines whether or not there is another peripheral device 410 connected to the rear. If it is determined in step S504 that there is a subsequent one (YES), the process returns to step S503, and the process is repeated until the display screen of the display unit 416 of the final peripheral device 410 can be acquired. On the other hand, if it is determined in step S504 that there is no more subsequent peripheral device 410 connected (NO), the process proceeds to step S505. In step S505, the management device 450 links the display image of the display unit 416 of the peripheral device 410 acquired so far to the quality data. By linking and managing the quality data (and thus the input data), it is expected that the analysis speed at the time of quality defects will be improved. In step S506, setting information and device status information are extracted from the acquired display image of the display unit 416.
図22は、第4の実施形態による立体造形システムにおいて、表示部416の表示画像から設定情報を抽出する処理を説明する図である。図22(A)に示すように、周辺機器410の表示部416に表示されている画像500が取得される。なお、表示部416は、上述したように液晶ディスプレイ、物理スイッチ、ダイアル、メータなどを含み得る。ここでは、カメラにより、このような表示部416を視野に含めて撮像した画像として、表示画像が取得される。図22(A)に示す画像500から、画像処理を行い、図22(B)に示すような加工後の画像510に含まれる、設定項目および設定値512などを読み取ることができる。 Figure 22 is a diagram for explaining the process of extracting setting information from the display image of the display unit 416 in the three-dimensional modeling system according to the fourth embodiment. As shown in Figure 22 (A), an image 500 displayed on the display unit 416 of the peripheral device 410 is acquired. As described above, the display unit 416 may include a liquid crystal display, a physical switch, a dial, a meter, etc. In this case, a display image is acquired as an image captured by a camera with such a display unit 416 included in its field of view. Image processing is performed from the image 500 shown in Figure 22 (A), and setting items and setting values 512, etc., included in the processed image 510 shown in Figure 22 (B) can be read.
設定情報は、温度や時間など周辺機器で設定可能な値であってよく、装置状態情報は、現在温度や稼働値など周辺機器の状態を表す数値であってよい。なお、上述した実施形態では、画像から情報を抽出する方法は、特に言及していないが、既知の技術を使用することができ、監視装置520、管理装置450のいずれで実施されてもよい。このように、周辺機の表示画面を取得することで、ログとして取得が困難な場合でも、表示画像から情報の取得を行い、必要な情報を取得することができ、品質不良時の解析時に原因の特定を支援することが可能となる。このように、画像ではなく数値などに変換することで、ツールなどの解析ソフトへの転用の場合の手間を減らすことが可能となる。 The setting information may be a value that can be set by the peripheral device, such as temperature or time, and the device status information may be a numerical value that indicates the status of the peripheral device, such as the current temperature or operating value. In the above-described embodiment, a method for extracting information from an image is not specifically mentioned, but known technology can be used and may be implemented by either the monitoring device 520 or the management device 450. In this way, by acquiring the display screen of the peripheral device, even if it is difficult to acquire it as a log, it is possible to acquire information from the displayed image and obtain the necessary information, which makes it possible to assist in identifying the cause when analyzing quality defects. In this way, by converting it into numerical values instead of images, it is possible to reduce the effort required when converting it into analysis software such as a tool.
ステップS507では、管理装置450は、値の許容範囲の情報を保持しているか否かを判定する。ここでは、管理装置450および監視装置420にて、設定情報や装置状態情報の各項目の値の許容範囲の情報が予め保持されているものとする。ステップS507で値の許容範囲の情報を保持していないと判定された場合(NO)は、ステップS511で本処理を終了させる。一方、ステップ507で、値の許容範囲の情報を保持していると判定された場合(YES)は、ステップS508へ処理が分岐される。 In step S507, the management device 450 determines whether or not it holds information on the acceptable range of values. Here, it is assumed that the management device 450 and the monitoring device 420 hold information on the acceptable range of values for each item of the setting information and device status information in advance. If it is determined in step S507 that information on the acceptable range of values is not held (NO), the process ends in step S511. On the other hand, if it is determined in step 507 that information on the acceptable range of values is held (YES), the process branches to step S508.
ステップS508では、管理装置450は、抽出した設定情報や装置状態情報と、保持している値の範囲とを比較する。ステップS509では、管理装置450は、比較の結果、値が範囲外であるか否かを判定する。ステップS509で、値の範囲内であると判定された場合(NO)は、ステップS511で本処理を終了させる。一方、ステップ509で、値が範囲外であると判定された場合(YES)は、ステップS510へ処理を分岐させる。 In step S508, the management device 450 compares the extracted setting information and device status information with the range of values stored. In step S509, the management device 450 determines whether the value is outside the range as a result of the comparison. If it is determined in step S509 that the value is within the range (NO), the process ends in step S511. On the other hand, if it is determined in step 509 that the value is outside the range (YES), the process branches to step S510.
ステップS510では、管理装置450は、品質データに対し、品質異常の可能性がある旨を示す品質異常可能性フラグを紐付けて、ステップS511で本処理を終了させる。ここで、許容範囲は、取得した設定情報、装置状態情報ごとに保持可能であり、この範囲外となる場合に品質異常の原因の可能性があるものと判断し、品質データにさらに品質異常可能性フラグを紐づける。これにより、ユーザの操作ミスや設定ミスなどによる原因を特定し易くすることが可能となる。 In step S510, the management device 450 links the quality data with a quality abnormality possibility flag indicating the possibility of a quality abnormality, and ends this process in step S511. Here, an acceptable range can be stored for each acquired setting information and device status information, and if it is outside this range, it is determined that there is a possibility that the cause of the quality abnormality is, and a quality abnormality possibility flag is further linked to the quality data. This makes it easier to identify causes such as user operation errors or setting errors.
以下、図23を参照しながら、具体的な数値範囲の比較処理について説明する。図23は、第4の実施形態による立体造形システムにおいて、抽出した設定情報・装置状態情報と、数値範囲とを比較する処理について説明する図である。図23に示すように、管理装置450または監視装置420は、取得可能な設定情報や装置状態情報の項目に合わせて、最大値、最小値、許容値を保持することができる。そして、保持している値それぞれに対して以下の条件となる場合に、品質異常可能性フラグを品質データに紐づけてセットすることができる。
(1)最大値:最大値に設定されている数値より取得した設定値が大きい場合
最大値 < 取得した設定情報・装置状態情報の値
(2)最小値:最小値に設定されている数値より取得した設定値が小さい場合
最小値 > 取得した設定情報・装置状態情報の値
(3)許容値:許容値に設定されている値と取得した設定値が異なる場合
許容値 ≠ 取得した設定情報・装置状態情報の値
A specific comparison process of numerical ranges will be described below with reference to Fig. 23. Fig. 23 is a diagram for explaining a process of comparing extracted setting information and apparatus status information with a numerical range in a three-dimensional modeling system according to the fourth embodiment. As shown in Fig. 23, the management device 450 or the monitoring device 420 can hold maximum values, minimum values, and allowable values according to the items of setting information and apparatus status information that can be acquired. Then, when the following conditions are met for each of the held values, a quality abnormality possibility flag can be set in association with the quality data.
(1) Maximum value: If the acquired setting value is greater than the maximum value
Maximum value < acquired setting information/device status information value (2) Minimum value: When the acquired setting value is smaller than the value set in the minimum value
Minimum value > Value of acquired setting information/device status information (3) Tolerance value: When the value set in the tolerance value differs from the acquired setting value
Permissible value ≠ Value of acquired setting information/device status information
なお、図23に例示するものは一例にすぎず、設定や状態の項目により具体的な設定値や状態知などは異なることに留意されたい。また、管理装置450で比較を行う場合は、周辺機器410および監視装置420の組ごと上述した値の許容範囲情報を保持することができる。 Please note that the example shown in FIG. 23 is merely an example, and the specific setting values and status information will vary depending on the setting and status items. In addition, when the comparison is performed by the management device 450, the allowable range information of the above-mentioned values can be stored for each pair of the peripheral device 410 and the monitoring device 420.
図24は、第4の実施形態における立体造形システムにおいて、設定情報および装置状態情報と範囲情報と比較する処理を示すフローチャートである。図21のフローチャートに示す処理は、設定情報や装置状態情報を取得した際に数値範囲情報があらかじめ保持されている場合の処理である。設定情報または装置状態情報を取得した際に設定値範囲が保持されていない場合は、図24に示すフローチャートで説明する処理により、範囲情報が保持された時点で比較を行うことが可能となる。 Figure 24 is a flowchart showing the process of comparing setting information and device status information with range information in a 3D modeling system in the fourth embodiment. The process shown in the flowchart in Figure 21 is a process when numerical range information is already stored when setting information or device status information is acquired. If the setting value range is not stored when setting information or device status information is acquired, the process described in the flowchart in Figure 24 makes it possible to perform a comparison at the point when the range information is stored.
図24に示す処理は、ステップS600から開始され、ステップS601では、管理装置450は、設定情報や装置状態情報の値の許容範囲情報がセットされるものとする。ステップS602では、管理装置450は、該当する設定情報や装置状態情報が保持されているか否かを判定する。ステップS602で、該当する情報を保持していないと判定された場合(NO)は、ステップS606で本処理を終了させる。一方、ステップS602で、該当する設定情報や装置状態情報が保持されていると判定された場合(YES)は、ステップS603へ処理が分岐される。 The process shown in FIG. 24 starts at step S600, and in step S601, the management device 450 sets the allowable range information for the values of the setting information and device status information. In step S602, the management device 450 determines whether the corresponding setting information or device status information is held. If it is determined in step S602 that the corresponding information is not held (NO), the process ends in step S606. On the other hand, if it is determined in step S602 that the corresponding setting information or device status information is held (YES), the process branches to step S603.
ステップS603では、管理装置450は、該当する設定情報や装置状態情報の項目の値と、保持している許容範囲とを比較する。ステップS604では、管理装置450は、比較の結果、値が範囲外であるか否かを判定する。ステップS604で、値の範囲内であると判定された場合(NO)は、ステップS606で本処理を終了させる。一方、ステップ604で、数値が範囲外であると判定された場合(YES)は、ステップS605へ処理を分岐させる。ステップS605では、管理装置450は、品質データに対し、異常の候補である旨を示す品質異常可能性フラグを紐付けて、ステップS606で本処理を終了させる。 In step S603, the management device 450 compares the value of the corresponding setting information or device status information item with the tolerance range stored. In step S604, the management device 450 determines whether the value is outside the range as a result of the comparison. If it is determined in step S604 that the value is within the range (NO), the process ends in step S606. On the other hand, if it is determined in step S604 that the numerical value is outside the range (YES), the process branches to step S605. In step S605, the management device 450 associates a quality anomaly possibility flag, which indicates that the quality data is a candidate for an anomaly, with the quality data, and ends the process in step S606.
このように、比較部458は、保存部456へ新たに該当の設定情報および装置状態情報の少なくとも一方の項目の許容範囲が保持された場合に、許容範囲と、該当する設定情報または装置状態情報の少なくとも一方の項目の値とを比較し、必要な場合に品質異常可能性フラグを品質データに含めることができる。すでに保持している設定情報や装置状態情報に対しても許容範囲の比較を適応できることで、許容範囲の設定ミスや設定値のパターン調査などを容易にすることが可能となる。 In this way, when the storage unit 456 stores new acceptable ranges for at least one of the items of the corresponding setting information and device status information, the comparison unit 458 can compare the acceptable ranges with the values of at least one of the items of the corresponding setting information or device status information, and include a quality abnormality possibility flag in the quality data if necessary. By being able to apply the comparison of acceptable ranges to setting information and device status information that are already stored, it becomes possible to easily investigate errors in setting acceptable ranges and patterns of setting values.
以下、図25を参照しながら、周辺機の表示画面の情報を品質データとして取得する他の処理について説明する。図25は、第4の実施形態における立体造形システムにおいて周辺機の表示画面の情報を品質データとして取得する他の処理を示すフローチャートである。 Below, with reference to FIG. 25, another process for acquiring information on the display screen of a peripheral device as quality data will be described. FIG. 25 is a flowchart showing another process for acquiring information on the display screen of a peripheral device as quality data in a three-dimensional modeling system in the fourth embodiment.
図25に示す処理は、ステップS700から開始し、ステップS701では、品質不良ありで造形終了するものとする。ステップS702では、管理装置450は、実行されている造形が、接続されている周辺機器410を使用する造形であるか否かを判定し、判定結果によって処理を分岐させる。ステップS702で、周辺機器410を使用しない造形であると判定された場合(NO)は、ステップS711へ処理が分岐されて本処理を終了させる。一方、実行されている造形が、周辺機器410を使用するものであると判定された場合(YES)は、ステップS703へ処理が進められる。 The process shown in FIG. 25 starts from step S700, and in step S701, the modeling ends with a quality defect. In step S702, the management device 450 determines whether the modeling being performed is a modeling that uses the connected peripheral device 410, and branches the process depending on the determination result. If it is determined in step S702 that the modeling is a modeling that does not use the peripheral device 410 (NO), the process branches to step S711 and ends this process. On the other hand, if it is determined that the modeling being performed uses the peripheral device 410 (YES), the process proceeds to step S703.
ステップS703では、管理装置450は、監視装置420に要求して、周辺機器410の表示部416の表示画像を取得する。ステップS704では、管理装置450は、後続にさらに周辺機器410が接続されているか否かを判定する。ステップS704で、後続のものが存在すると判定された場合(YES)は、ステップS703へ処理が戻す。一方、ステップS704で、後続にはもう周辺機器410が接続されていないと判定された場合(NO)は、ステップS705へ処理が進められる。ステップS705では、管理装置450は、これまで取得した周辺機器410の表示部416の表示画像を、品質データと紐付ける。ステップS706では、取得した表示部416の表示画像から設定情報および装置状態情報を取得する。 In step S703, the management device 450 requests the monitoring device 420 to acquire the display image of the display unit 416 of the peripheral device 410. In step S704, the management device 450 determines whether or not there is another peripheral device 410 connected to the subsequent device. If it is determined in step S704 that there is a subsequent device (YES), the process returns to step S703. On the other hand, if it is determined in step S704 that there is no other peripheral device 410 connected to the subsequent device (NO), the process proceeds to step S705. In step S705, the management device 450 links the display image of the display unit 416 of the peripheral device 410 acquired so far with the quality data. In step S706, the setting information and device status information are acquired from the display image of the display unit 416 acquired.
ステップS707では、管理装置450は、取得した数値が前回の値と異なるか否かを判定する。ここでは、管理装置450および監視装置420にて、前回の数値が保持されているものとする。ステップS707で値の前回の数値と同一であると判定された場合(NO)は、ステップS711で本処理を終了させる。一方、ステップ707で、前回の数値と異なっていると判定された場合(YES)は、ステップS708へ処理が分岐される。 In step S707, the management device 450 determines whether the acquired numerical value is different from the previous value. Here, it is assumed that the previous numerical value is stored in the management device 450 and the monitoring device 420. If it is determined in step S707 that the value is the same as the previous numerical value (NO), the process ends in step S711. On the other hand, if it is determined in step 707 that the value is different from the previous numerical value (YES), the process branches to step S708.
ステップS708では、管理装置450は、抽出した設定情報や装置状態情報を保持する。ステップS709では、管理装置450は、保持している情報が設定可能数を超えているか否かを判定する。ステップS709で、設定可能数を超えていないと判定された場合(NO)は、ステップS711で本処理を終了させる。一方、ステップ509で、設定可能数を超えていると判定された場合(YES)は、ステップS710へ処理を分岐させる。ステップS710では、管理装置450は、一番古い情報を破棄し、ステップS711で本処理を終了させる。 In step S708, the management device 450 retains the extracted setting information and device status information. In step S709, the management device 450 determines whether the retained information exceeds the settable number. If it is determined in step S709 that the settable number has not been exceeded (NO), the process ends in step S711. On the other hand, if it is determined in step S509 that the settable number has been exceeded (YES), the process branches to step S710. In step S710, the management device 450 discards the oldest information and terminates the process in step S711.
図26は、第4の実施形態による立体造形システムにおいて、抽出した設定情報の保持および破棄処理について説明する図である。図26に示すように、取得した設定情報や装置状態情報の項目の値は、管理装置450または監視装置420にて保持することができる。ここで、保持形態として、図26(A)および図26(B)に示す二つの態様がある。図26(A)に示す態様は、周辺機器410が有する設定情報および装置状態情報のうちどれか一つの項目の値が前回保存した値と異なっている場合にすべての設定情報および機器情報を日時と併せて保持するというものである。これに対して、図26(B)に示す態様は、周辺機器410が有する設定情報および装置状態情報の各設定項目(図26(B)では温度のものが示されている。)に対し、前回保存した値と異なっている場合に日時と併せて値を保持するというものである。 Figure 26 is a diagram for explaining the retention and discarding process of extracted setting information in the 3D modeling system according to the fourth embodiment. As shown in Figure 26, the values of the items of the acquired setting information and device status information can be retained in the management device 450 or the monitoring device 420. Here, there are two retention forms, as shown in Figures 26(A) and 26(B). The form shown in Figure 26(A) is for retaining all setting information and device information together with the date and time if the value of any one item of the setting information and device status information held by the peripheral device 410 is different from the previously saved value. In contrast, the form shown in Figure 26(B) is for retaining the value of each setting item (temperature is shown in Figure 26(B)) of the setting information and device status information held by the peripheral device 410 together with the date and time if the value is different from the previously saved value.
図26(A)の態様では、周辺機器410の状態毎に情報がすぐわかるようになる反面、頻繁に変更される設定情報および装置状態情報が存在すると保持されるデータの更新頻度が上がってしまい、参照したい値が破棄されてしまう可能性が高くなる。一方、図26(B)の態様では、設定情報および装置状態情報の項目毎に保持するため、周辺機器410の状態毎の情報は各データの日時を照らし合わせて確認する必要があり手間となる。一方で、更新頻度の高い設定値があったとしても影響を受けず値を保持できる可能性が高くなる利点がある。上記のいずれの態様とするか、保持可能数は、システムの性能(例えば、保存領域の容量、取得速度など)やユーザによる設定により変更可能とすることができる。これにより、保持できる数を機器のスペックまたはユーザ設定にて決定することで複数保持することが可能となる。 In the embodiment of FIG. 26(A), the information for each state of the peripheral device 410 can be known immediately, but if there is frequently changed setting information and device status information, the frequency of updates to the stored data increases, and the possibility of discarding the value you want to refer to increases. On the other hand, in the embodiment of FIG. 26(B), since the setting information and device status information are stored for each item, it is necessary to check the date and time of each data to confirm the information for each state of the peripheral device 410, which is time-consuming. On the other hand, there is an advantage that even if there is a setting value that is frequently updated, it is more likely that the value can be stored without being affected. Which of the above embodiments is used, and the number that can be stored can be changed depending on the system performance (e.g., storage area capacity, acquisition speed, etc.) and user settings. This makes it possible to store multiple values by determining the number that can be stored by the device specifications or user settings.
このように、管理部452は、取得した設定情報や装置状態情報が変更されているか否かを判断する判断部を備える。管理部452は、さらに、変更されていると判断した場合に、保持している設定情報や装置状態情報とあわせて、変更されている設定情報や装置状態情報を管理する。変更された差分を取得できることで、品質異常の原因特定がしやすくなる。なお、差分に限定されるものではなく、最終画像のみを保持することとしてもよい。 In this way, the management unit 452 includes a judgment unit that judges whether the acquired setting information and device status information have been changed. If the management unit 452 judges that the information has been changed, it manages the changed setting information and device status information together with the setting information and device status information that it holds. Being able to acquire the changed difference makes it easier to identify the cause of quality abnormalities. Note that this is not limited to the difference, and only the final image may be held.
以上説明した第4の実施形態による立体造形システム400によれば、解析に必要な情報をログなどに組み込んで取得することが困難な場合でも、周辺機器410の装置状態情報や設定値情報を品質データとして取得することが可能となる。これにより、操作部の設定情報を取得して品質不良の原因解析を行うことが可能となる。接続された複数の周辺機器410の表示画面を取得して情報を取り出すことで、ログから情報が取得できない機器や、ネットワークで接続されていない機器であっても解析に必要な情報を取得することが可能となる。 According to the 3D modeling system 400 according to the fourth embodiment described above, even when it is difficult to obtain the information required for analysis by incorporating it into a log or the like, it is possible to obtain device status information and setting value information of the peripheral device 410 as quality data. This makes it possible to obtain setting information of the operation unit and analyze the cause of quality defects. By obtaining the display screens of multiple connected peripheral devices 410 and extracting the information, it is possible to obtain the information required for analysis even for devices whose information cannot be obtained from a log or devices that are not connected via a network.
以上説明した第4の実施形態による立体造形システム400では、立体造形装置110から出力された品質情報が入力される管理装置450が設けられ、管理装置450に、周辺機器410の表示部416の表示画面やそこから抽出される情報が集められ、管理装置450において管理されていた。つまり、第4の実施形態において、管理装置450が、複数の周辺機器410や監視装置420から情報を集める取得部およびその取得した情報を管理する管理部を備えている。 In the 3D modeling system 400 according to the fourth embodiment described above, a management device 450 is provided to which quality information output from the 3D modeling device 110 is input, and the display screen of the display unit 416 of the peripheral device 410 and information extracted therefrom are collected and managed in the management device 450. In other words, in the fourth embodiment, the management device 450 includes an acquisition unit that collects information from multiple peripheral devices 410 and monitoring devices 420 and a management unit that manages the acquired information.
一方で、他の実施形態では、別途管理装置450を設けずに、品質データに表示画面やそこから抽出される情報を紐付けて管理をすることもできる。以下、図27および再度図20を参照しながら、別途管理装置450を設けない第5の実施形態による立体造形システム600について説明する。 On the other hand, in other embodiments, it is also possible to manage the quality data by linking it to the display screen and the information extracted therefrom, without providing a separate management device 450. Below, with reference to FIG. 27 and again to FIG. 20, we will explain a three-dimensional modeling system 600 according to a fifth embodiment in which a separate management device 450 is not provided.
図27に示す第5の実施形態は、管理装置がない場合であり、管理装置450にて実施していた処理を監視装置にて実施する。図27に示すように、立体造形システム600は、立体造形物を造形する立体造形装置110と、1以上の周辺機器610A,610Bと、それぞれ周辺機器610毎に設けられた1以上の監視装置620A、620Bとを含み構成される。 The fifth embodiment shown in FIG. 27 is a case where there is no management device, and the processing that was performed by the management device 450 is performed by a monitoring device. As shown in FIG. 27, the 3D modeling system 600 includes a 3D modeling device 110 that models a 3D object, one or more peripheral devices 610A, 610B, and one or more monitoring devices 620A, 620B provided for each peripheral device 610.
立体造形装置110は、所望の立体造形物を造形するためのデータを受信し、当該データに基づいて、立体造形物を造形する。周辺機器610は、立体造形装置110の後段に接続される機器であり、立体造形装置110にて生成された成果物をさらに処理する装置である。立体造形装置110と周辺機器610とは、適切な搬送経路で接続されており、搬送経路を介して立体造形装置110の成果物が各周辺機器610に受け渡される。 The 3D modeling device 110 receives data for forming a desired 3D object, and forms the 3D object based on the data. The peripheral devices 610 are devices connected downstream of the 3D modeling device 110, and are devices that further process the products generated by the 3D modeling device 110. The 3D modeling device 110 and the peripheral devices 610 are connected via an appropriate transport path, and the products of the 3D modeling device 110 are delivered to each peripheral device 610 via the transport path.
説明する実施形態において、立体造形システム600は、さらに、周辺機器610毎に設けられる監視装置620A,420Bを含み構成される。立体造形装置110と監視装置620とは、有線や無線での接続やネットワークで接続される。 In the embodiment described, the 3D modeling system 600 further includes monitoring devices 620A and 420B provided for each peripheral device 610. The 3D modeling device 110 and the monitoring device 620 are connected via a wired or wireless connection or a network.
立体造形装置110は、入力データ、設定情報、装置状態情報を取得し(1)、取得した情報を後続の周辺機器610Aの監視装置620Aに通知する(2)。監視装置620Aは、対応する周辺機器610Aの表示部の画像を取得し(3)、そこに含まれる情報を、立体造形装置110から受信した品質データに付加して、後段の監視装置620Bに送信する(4)。後段の監視装置620Bは、自身に対応する周辺機器610Bの表示部の画像を取得し、それまでの1以上の監視装置620が対応する周辺機器410から取得した情報が付加された品質データにさらに情報を付加し(3)、管理する。 The 3D modeling device 110 acquires input data, setting information, and device status information (1), and notifies the acquired information to the monitoring device 620A of the subsequent peripheral device 610A (2). The monitoring device 620A acquires an image of the display unit of the corresponding peripheral device 610A (3), adds the information contained therein to the quality data received from the 3D modeling device 110, and transmits it to the subsequent monitoring device 620B (4). The subsequent monitoring device 620B acquires an image of the display unit of the peripheral device 610B corresponding to itself, and adds further information to the quality data to which the information acquired from the corresponding peripheral device 410 by one or more previous monitoring devices 620 has been added (3), and manages it.
これを繰り返し、末尾の監視装置620(図27の例えは620B)には、立体造形装置110に接続されている周辺機器610A,610Bの監視装置620A,620Bからの情報が集まる。末尾の監視装置620は、取得した情報と、立体造形装置110から取得した品質データと紐づけて保持、管理する。 By repeating this process, the last monitoring device 620 (620B in the example in FIG. 27) collects information from the monitoring devices 620A, 620B of the peripheral devices 610A, 610B connected to the 3D modeling device 110. The last monitoring device 620 links the acquired information with the quality data acquired from the 3D modeling device 110, and stores and manages it.
図20には、第5の実施形態による立体造形システムの構成が破線で示されている。図20に示す第5の実施形態による監視装置620は、監視部622および取得部624に加えて、監視管理部626と、監視保存部628と、監視比較部630とを含み構成される。第5の実施形態において、管理装置450は、設けられず、監視装置620が、周辺機器610の表示部616の表示している設定情報や装置状態情報を画像として取得し、画像から設定情報、装置状態情報を抽出するとともに、後続の監視装置620が有する監視部622へ取得した画像データおよび設定情報、装置状態情報を送信する。 In FIG. 20, the configuration of a three-dimensional modeling system according to the fifth embodiment is shown by dashed lines. The monitoring device 620 according to the fifth embodiment shown in FIG. 20 includes a monitoring management unit 626, a monitoring storage unit 628, and a monitoring comparison unit 630 in addition to a monitoring unit 622 and an acquisition unit 624. In the fifth embodiment, the management device 450 is not provided, and the monitoring device 620 acquires the setting information and device status information displayed on the display unit 616 of the peripheral device 610 as an image, extracts the setting information and device status information from the image, and transmits the acquired image data, setting information, and device status information to the monitoring unit 622 of the subsequent monitoring device 620.
監視管理部626は、管理装置が存在しない構成において、管理部452と類似の動作をする。監視管理部626は、取得部624にて取得した画像を品質データと紐づけて管理する。また、末尾の周辺機器610に接続されている監視装置620の監視管理部626であれば、受信した他周辺機器の設定情報や装置状態情報も併せて品質データと紐づけて管理する。監視管理部626は、監視比較部630にて比較された結果に応じて品質異常可能性フラグを併せて品質データと紐づけて管理する。 In a configuration in which a management device is not present, the monitoring management unit 626 operates similarly to the management unit 452. The monitoring management unit 626 manages the images acquired by the acquisition unit 624 by linking them to quality data. Furthermore, if the monitoring management unit 626 is a monitoring device 620 connected to the last peripheral device 610, it also links the received setting information and device status information of other peripheral devices to the quality data and manages them together. The monitoring management unit 626 also links the quality data to a quality abnormality possibility flag depending on the results of the comparison made by the monitoring comparison unit 630 and manages them together.
監視保存部628は、管理装置が存在しない構成において、保存部456と類似の動作をする。監視保存部628は、不揮発性メモリであり、管理装置が存在しない構成において、設定情報および装置状態情報の項目ごとの値の許容範囲の情報を保持する。 In a configuration in which no management device exists, the monitoring storage unit 628 operates similarly to the storage unit 456. The monitoring storage unit 628 is a non-volatile memory, and in a configuration in which no management device exists, it holds information on the allowable range of values for each item of setting information and device status information.
監視比較部630は、管理装置が存在しない構成において、比較部458と類似の動作し、取得部624にて取得された設定情報や装置状態情報の項目の値と、監視保存部628に保存されている対応する許容範囲とを比較し、比較結果を監視管理部626へ通知する。 In a configuration in which no management device exists, the monitoring comparison unit 630 operates similarly to the comparison unit 458, comparing the values of the items of setting information and device status information acquired by the acquisition unit 624 with the corresponding allowable ranges stored in the monitoring storage unit 628, and notifying the monitoring management unit 626 of the comparison results.
上記第5の実施形態によれば、管理装置がない構成であっても、品質データと紐づけて周辺機器の表示画面の情報を保持および管理することが可能となる。 According to the fifth embodiment, even in a configuration without a management device, it is possible to retain and manage information on the display screen of a peripheral device by linking it to quality data.
上述した第4および第5の実施形態において、複数の周辺機器からの情報を紐づけてまとめて管理することで、解析の効率化を図ることが可能となる。この際に、まとめて管理する方式として、第4の実施形態のように管理装置450を用いて管理する方式としてもよいし、第5の実施形態のように、周辺機器610に搭載または接続されるエッジデバイスとしての監視装置620同士がデータを送信し、最後尾の監視装置620に集約してまとめて保持する方式としてもよい。いずれの方式であっても、周辺機器の表示部の設定情報や装置状態情報を取得し、品質データに付加することで品質不良の原因解析を支援することが可能となる。特に、ログから情報が取得できない機器や、ネットワークで接続されていない機器であっても解析に必要な情報を取得することが可能となる。 In the fourth and fifth embodiments described above, by linking and collectively managing information from multiple peripheral devices, it is possible to improve the efficiency of analysis. In this case, as a method of collectively managing the information, it may be a method of managing the information using the management device 450 as in the fourth embodiment, or a method in which the monitoring devices 620 as edge devices mounted on or connected to the peripheral devices 610 transmit data to each other and the data is collected and stored in the last monitoring device 620 as in the fifth embodiment. In either method, it is possible to assist in the analysis of the cause of quality defects by acquiring the setting information and device status information of the display unit of the peripheral device and adding it to the quality data. In particular, it is possible to acquire the information necessary for analysis even from devices whose information cannot be acquired from logs or from devices that are not connected to a network.
以上、本実施形態について説明したが、上述した実施形態によれば、立体造形物の品質情報を出力することが可能なデータ出力装置、立体造形システムおよびデータ出力方法を提供することができる。 The present embodiment has been described above. According to the above-described embodiment, it is possible to provide a data output device, a three-dimensional modeling system, and a data output method capable of outputting quality information of a three-dimensional object.
好ましい実施形態によれば、立体造形装置において、造形物の品質不良を検知した際に、その原因を解析することを可能とするためのセンサデータなどの品質データを収集し、蓄積し、提供することが可能となる。品質データは、品質保証を行うために出力することができる。好ましくは、複数のセンサデータは、その取得タイミングと、造形に供する入力データの局所的なデータ(各制御コードやその中の各命令や命令群)との対応関係が保持されて記録される。これにより、立体造形装置110において、造形物の品質不良を評価し、その評価結果を出力することができるとともに、品質不良を検知した際に、その原因を詳しく解析することが可能となる。 According to a preferred embodiment, the 3D modeling device is capable of collecting, storing, and providing quality data such as sensor data that allows for analysis of the cause when a quality defect in a modeled object is detected. The quality data can be output for quality assurance. Preferably, the multiple sensor data are recorded while maintaining a correspondence between the acquisition timing and local data of the input data used for modeling (each control code and each command or group of commands therein). This allows the 3D modeling device 110 to evaluate quality defects in the modeled object and output the evaluation results, as well as to perform a detailed analysis of the cause when a quality defect is detected.
上述した本発明の各実施形態の各機能は、C、C++、C#、Java(登録商標)等で記述された装置実行可能なプログラムにより実現でき、本実施形態のプログラムは、ハードディスク装置、CD-ROM、MO、DVD、フレキシブルディスク、EEPROM、EPROM等の装置可読な記録媒体に格納して頒布することができ、また他装置が可能な形式でネットワークを介して伝送することができる。 The functions of each of the above-mentioned embodiments of the present invention can be realized by a device-executable program written in C, C++, C#, Java (registered trademark), etc., and the program of this embodiment can be stored and distributed on a device-readable recording medium such as a hard disk drive, CD-ROM, MO, DVD, flexible disk, EEPROM, EPROM, etc., and can also be transmitted over a network in a format that can be used by other devices.
以上、本発明について実施形態をもって説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、当業者が推考しうる実施態様の範囲内において、本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。 Although the present invention has been described above with reference to an embodiment, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and as long as the function and effect of the present invention are achieved within the scope of the embodiment that a person skilled in the art can imagine, it is included in the scope of the present invention.
100…立体造形システム、110…立体造形装置、112…ヘッド、114…造形プレート、115…ノズル、116…ヒートシンク、118…ファン、120…加熱ブロック、122…冷却ブロック、150…情報処理装置、170…サーバ装置、202…3次元モデルデータ、204…制御データ、211…蓄積部、212…システムコントローラ、213…分析部213、214…品質データ記録部、215…品質データ出力部、216…エンジンコントローラ、217…センサ情報取得部、218…エラー判定部、219…品質データ送信部、220…ノズル温度センサ、222…モータ電流センサ、224…モータ速度検知センサ、226…フィラメント供給部、228…ヒータ駆動部、229…ヒータ、230…プレート駆動部、232…ヘッド駆動部、234…撮像装置、236…3次元計測装置、252…スライサ・ソフトウェア、400,600…立体造形システム、410,610…周辺機器、412,612…入力部、414,614…制御部、416,616…表示部、420,620…監視装置、422,622…監視部、424,624…取得部、450…管理装置、452…管理部、454…取得部、456…保存部、458…比較部、626…監視管理部、628…管理保存部、630…監視比較部 100...3D modeling system, 110...3D modeling device, 112...head, 114...modeling plate, 115...nozzle, 116...heat sink, 118...fan, 120...heating block, 122...cooling block, 150...information processing device, 170...server device, 202...3D model data, 204...control data, 211...storage unit, 212...system controller, 213...analysis unit 213, 214...quality data recording unit, 215...quality data output unit, 216...engine controller, 217...sensor information acquisition unit, 218...error determination unit, 219...quality data transmission unit, 220...nozzle temperature sensor, 222...motor current sensor, 224 ...Motor speed detection sensor, 226...Filament supply unit, 228...Heater drive unit, 229...Heater, 230...Plate drive unit, 232...Head drive unit, 234...Imaging device, 236...3D measurement device, 252...Slicer software, 400, 600...3D modeling system, 410, 610...Peripheral equipment, 412, 612...Input unit, 414, 614...Control unit, 416, 616...Display unit, 420, 620...Monitoring device, 422, 622...Monitoring unit, 424, 624...Acquisition unit, 450...Management device, 452...Management unit, 454...Acquisition unit, 456...Storage unit, 458...Comparison unit, 626...Monitoring management unit, 628...Management storage unit, 630...Monitoring comparison unit
Claims (21)
前記取得手段で取得した所定の情報を分析し、前記立体造形により得られた立体造形物の品質の合否を判定する分析手段と、
前記取得手段で取得した所定の情報に基づいてエラー判定を行う判定手段と、
前記所定の情報に基づいて、前記立体造形により得られた立体造形物の品質情報を出力する出力手段と
を含み、
前記品質情報は、前記立体造形により得られた立体造形物の前記品質の合否の判定結果を含み、
前記分析手段による分析は、前記判定手段によるエラー判定と比較して、より長期の情報に基づいており、かつ、より複雑な分析処理を含むことを特徴とする、
データ出力装置。 An acquisition means for acquiring predetermined information for three-dimensional modeling;
an analysis means for analyzing the predetermined information acquired by the acquisition means and judging whether or not the quality of the three-dimensional object obtained by the three-dimensional modeling is acceptable;
A determination means for determining an error based on the predetermined information acquired by the acquisition means;
and an output unit that outputs quality information of the three-dimensional object obtained by the three-dimensional modeling based on the predetermined information ,
the quality information includes a result of a judgment as to whether the quality of the three-dimensional object obtained by the three-dimensional modeling is acceptable or not,
The analysis by the analysis means is based on longer-term information and includes more complicated analysis processing compared to the error determination by the determination means.
Data output device.
請求項1または2に記載のデータ出力装置。 The predetermined information includes measurement information measured by a measuring means when a three-dimensional object is formed based on input data, and the measurement information is recorded in association with a portion of the input data.
3. The data output device according to claim 1.
前記所定の情報に基づいて、前記立体造形により得られた立体造形物の品質情報を出力する出力手段と
を含み、
前記所定の情報は、入力データに基づいて立体造形を行った際に測定手段で測定される測定情報を含み、前記測定情報は、前記入力データの部分に関連付けられて記録され、
前記測定情報と前記入力データの部分との関連付けは、時刻、前記立体造形における所定の時点を基準とした時間または前記測定情報と前記入力データの部分との対応関係を示す情報に基づく、データ出力装置。 An acquisition means for acquiring predetermined information for three-dimensional modeling;
an output unit that outputs quality information of the three-dimensional object obtained by the three-dimensional modeling based on the predetermined information;
Including,
the predetermined information includes measurement information measured by a measuring means when three-dimensional modeling is performed based on input data, the measurement information being recorded in association with a portion of the input data;
A data output device, wherein the association between the measurement information and the portion of the input data is based on time, time relative to a predetermined point in time in the three-dimensional modeling , or information indicating a correspondence between the measurement information and the portion of the input data.
をさらに含む、請求項1~7のいずれか1項に記載のデータ出力装置。 The data output device according to any one of claims 1 to 7 , further comprising a transmitting means for transmitting the predetermined information to an external device.
前記立体造形の際の所定の情報を取得する取得手段と、
前記取得手段で取得した所定の情報を分析し、前記立体造形により得られた立体造形物の品質の合否を判定する分析手段と、
前記取得手段で取得した所定の情報に基づいてエラー判定を行う判定手段と、
前記所定の情報に基づいて、前記立体造形により得られた立体造形物の品質情報を出力する出力手段と
を含み、
前記品質情報は、前記立体造形により得られた立体造形物の前記品質の合否の判定結果を含み、
前記分析手段による分析は、前記判定手段によるエラー判定と比較して、より長期の情報に基づいており、かつ、より複雑な分析処理を含むことを特徴とする、
立体造形システム。 A three-dimensional modeling means for executing three-dimensional modeling based on input data;
An acquisition means for acquiring predetermined information during the three-dimensional modeling;
an analysis means for analyzing the predetermined information acquired by the acquisition means and judging whether or not the quality of the three-dimensional object obtained by the three-dimensional modeling is acceptable;
A determination means for determining an error based on the predetermined information acquired by the acquisition means;
and an output unit that outputs quality information of the three-dimensional object obtained by the three-dimensional modeling based on the predetermined information ,
the quality information includes a result of a judgment as to whether the quality of the three-dimensional object obtained by the three-dimensional modeling is acceptable or not,
The analysis by the analysis means is based on longer-term information and includes more complicated analysis processing compared to the error determination by the determination means.
Three-dimensional modeling system.
前記取得部が取得した情報を管理する管理部と
を含む、請求項10に記載の立体造形システム。 an acquisition unit that acquires information displayed on a display unit of an apparatus performing processing during or after the three-dimensional modeling from the monitoring unit;
The three-dimensional object fabrication system according to claim 10 , further comprising: a management unit that manages the information acquired by the acquisition unit.
前記管理部は、前記判断部にて変更されていると判断した場合に、保持している設定情報および装置状態情報とあわせて、変更されている設定情報および装置状態情報の少なくとも一方を管理する、請求項13に記載の立体造形システム。 a determination unit that determines whether or not at least one of the setting information and the device status information acquired by the extraction unit has been changed;
The three-dimensional modeling system according to claim 13, wherein when the judgment unit determines that the setting information and device status information have been changed, the management unit manages at least one of the changed setting information and device status information together with the setting information and device status information that it holds.
許容範囲と、対応する設定情報および装置状態情報の少なくとも一方の項目の値とを比較する比較部と
を含み、前記比較部での結果、許容範囲を外れた場合に、品質異常可能性フラグが、前記入力データと紐付けられる、請求項13~15のいずれか1項に記載の立体造形システム。 a storage unit for storing a tolerance range for each item of at least one of the setting information and the device status information;
A three-dimensional modeling system according to any one of claims 13 to 15, further comprising: a comparison unit that compares the allowable range with the value of at least one of the items of the corresponding setting information and the device status information, and if the result of the comparison unit shows that the input data is outside the allowable range , a quality abnormality possibility flag is linked to the input data.
対応する立体造形中または立体造形後の処理を行う装置を監視する前記監視部を備える1以上の監視装置と
を含む、請求項12~17のいずれか1項に記載の立体造形システム。 a management device to which the quality information output by the output means is input, the management device including the acquisition unit and the management unit;
and one or more monitoring devices each having the monitoring unit for monitoring a device performing a process during or after the corresponding three - dimensional modeling .
立体造形中または立体造形後の処理を行う装置を監視している監視部によって画像として取得された前記立体造形中または立体造形後の処理を行う装置の表示部に表示している情報を取得する取得部と、
前記取得部が取得した情報を管理する管理部と
含む、装置。 An apparatus for receiving the quality information from the data output apparatus according to any one of claims 1 to 8 ,
an acquisition unit that acquires information displayed on a display unit of an apparatus performing a process during or after the three-dimensional modeling, the information being acquired as an image by a monitoring unit that monitors the apparatus performing a process during or after the three-dimensional modeling ;
a management unit that manages the information acquired by the acquisition unit.
立体造形の際の所定の情報を取得するステップと、
前記取得するステップで取得した所定の情報を分析し、前記立体造形により得られた立体造形物の品質の合否を判定するステップと、
前記取得するステップで取得した所定の情報に基づいてエラー判定を行うステップと、
前記所定の情報に基づいて、前記立体造形により得られた立体造形物の品質情報を出力するステップと
を実行し、
前記品質情報は、前記立体造形により得られた立体造形物の前記品質の合否の判定結果を含み、
前記判定するステップにおける分析は、前記エラー判定を行うステップにおけるエラー判定と比較して、より長期の情報に基づいており、かつ、より複雑な分析処理を含むことを特徴とする、
データ出力方法。 The computer
A step of acquiring predetermined information for three-dimensional modeling;
a step of analyzing the predetermined information acquired in the acquiring step and determining whether or not the quality of the three-dimensional object obtained by the three-dimensional modeling is acceptable;
performing an error determination based on the predetermined information acquired in the acquiring step;
and outputting quality information of the three-dimensional object obtained by the three-dimensional modeling based on the predetermined information .
the quality information includes a result of a judgment as to whether the quality of the three-dimensional object obtained by the three-dimensional modeling is acceptable or not,
The analysis in the determining step is based on longer-term information and includes a more complicated analysis process than the error determination in the error determination step.
Data output method.
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