處理將要由增材制造方法產(chǎn)生的物體的三維物體數(shù)據(jù)的制作方法
【專利摘要】根據(jù)一個(gè)示例，提供了一種用于處理表示將要由增材制造系統(tǒng)產(chǎn)生的三維物體的三維物體數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括處理器用以對(duì)三維物體數(shù)據(jù)執(zhí)行變換，并且從變換后的三維物體數(shù)據(jù)產(chǎn)生多個(gè)切片圖像。
【專利說明】
處理將要由増材制造方法產(chǎn)生的物體的三維物體數(shù)據(jù)
【背景技術(shù)】
[0001]已經(jīng)提出了基于逐層產(chǎn)生三維物體的增材制造系統(tǒng)作為制造三維物體的方便方式。
[0002]待產(chǎn)生的物體可以例如以合適的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)格式而數(shù)字地表示?？梢栽谔峁┲猎霾闹圃煜到y(tǒng)以產(chǎn)生物體之前處理待產(chǎn)生物體的數(shù)字表示。
【附圖說明】
[0003]現(xiàn)在將僅借由非限定性示例的方式、參照附圖描述示例，其中:
[0004]圖1是根據(jù)一個(gè)示例的物體處理器的方框圖；
[0005]圖2是根據(jù)一個(gè)示例的許多圖像切片的示意圖；
[0006]圖3是根據(jù)一個(gè)示例的增材制造系統(tǒng)的方框圖；
[0007]圖4是根據(jù)一個(gè)示例的物體處理器的方框圖；
[0008]圖5是根據(jù)一個(gè)示例的示出了物體處理器的實(shí)施方式的方框圖；
[0009]圖6是根據(jù)一個(gè)示例的幾何變換模塊的方框圖；
[0010]圖7是根據(jù)一個(gè)示例的犧牲結(jié)構(gòu)產(chǎn)生模塊的方框圖；
[0011 ]圖8是根據(jù)一個(gè)示例的虛擬物體產(chǎn)生模塊的方框圖；
[0012]圖9是根據(jù)一個(gè)示例的物體模型的示意圖；
[0013]圖10是根據(jù)一個(gè)示例的虛擬物體的示意圖；
[0014]圖11是根據(jù)一個(gè)示例的物體模型和虛擬物體的示意圖；
[0015]圖12是根據(jù)一個(gè)示例的中間切片產(chǎn)生模塊的方框圖；
[0016]圖13是根據(jù)一個(gè)示例的中間切片修改模塊的方框圖；
[0017]圖14是根據(jù)一個(gè)示例的切片數(shù)據(jù)產(chǎn)生器的方框圖；
[0018]圖15是根據(jù)一個(gè)示例的處理流水線的方框圖；以及
[0019]圖16是根據(jù)一個(gè)示例的增材制造系統(tǒng)的一部分的方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]—些增材制造系統(tǒng)通過諸如粉末狀構(gòu)造材料的構(gòu)造材料的連續(xù)多層的選擇性固化而產(chǎn)生三維物體。一些這種系統(tǒng)可以通過將試劑選擇性遞送至構(gòu)造材料層而固化構(gòu)造材料的一部分。一些系統(tǒng)例如可以使用液態(tài)粘合劑以化學(xué)地固化構(gòu)造材料。其他系統(tǒng)例如可以使用液態(tài)能量吸收劑或聚結(jié)劑，當(dāng)施加諸如紅外能量的合適能量時(shí)，該液態(tài)能量吸收劑或聚結(jié)劑使構(gòu)造材料固化。
[0021]這些過程的重復(fù)使得通過構(gòu)造材料的連續(xù)多層的一部分的選擇性固化而逐層產(chǎn)生三維物體。
[0022]也存在其他種類的增材制造系統(tǒng)，其中，包括熔融沉積模型(Π)Μ)系統(tǒng)，選擇性激光燒結(jié)(SLS)以及光聚合化系統(tǒng)。
[0023]根據(jù)一個(gè)示例，可以在提供至增材制造系統(tǒng)以產(chǎn)生物體之前處理待產(chǎn)生物體的數(shù)字表示諸如物體模型。處理的類型可以取決于例如待產(chǎn)生物體的增材制造系統(tǒng)的特征。
[0024]例如，增材制造系統(tǒng)可以非計(jì)劃地將變形引入其產(chǎn)生的物體。這可以導(dǎo)致所產(chǎn)生的三維物體并未如實(shí)地復(fù)制用于產(chǎn)生物體的三維物體模型。列舉少數(shù)，這些變形可以包括例如可以引起例如各種物體變形的幾何變形，諸如邊緣變形和表面變形。
[0025]根據(jù)在此所述的示例，可以對(duì)物體模型執(zhí)行不同種類的變換或處理以補(bǔ)償任何這些變形。增材制造系統(tǒng)可以隨后基于變換的物體模型而產(chǎn)生物體，并且制造準(zhǔn)確地匹配原始物體模型中所描述物體的物體。
[0026]處理可以例如也包括基于增材制造系統(tǒng)所使用固化工藝類型的特定處理。例如，由Hewlett-Packard開發(fā)公司于2014年I月16日提交的PCT申請(qǐng)PCT/EP2014/050841描述了用于產(chǎn)生三維物體的增材制造系統(tǒng)，在此將其內(nèi)容和教導(dǎo)整體地并入本文并且要求優(yōu)先權(quán)。所述系統(tǒng)能通過將多個(gè)試劑選擇性遞送至構(gòu)造材料的多層而通過構(gòu)造材料的連續(xù)多層的一部分的選擇性固化而產(chǎn)生三維物體。在一個(gè)示例中聚結(jié)劑和聚結(jié)改性劑可以選擇性遞送至構(gòu)造材料的多層。
[0027]能量的暫時(shí)施加可以使得其上已經(jīng)遞送或者滲入了聚結(jié)劑的構(gòu)造材料的一部分加熱至構(gòu)造材料的熔點(diǎn)之上并且聚結(jié)。一旦冷卻，已經(jīng)聚結(jié)的部分變?yōu)楣虘B(tài)并且形成了所產(chǎn)生的三維物體的一部分。聚結(jié)改性劑用于修改其上已經(jīng)遞送了或者滲入了聚結(jié)改性劑的構(gòu)造材料的一部分的聚結(jié)程度。
[0028]在一個(gè)示例中，所執(zhí)行處理的類型可以用于產(chǎn)生數(shù)據(jù)以確定每種試劑將要沉積在構(gòu)造材料層的哪些部分上。
[0029]具體地參照多試劑增材制造系統(tǒng)描述在此所述的示例。然而應(yīng)該理解的是，在此所述的示例絕非限制于用于多試劑增材制造系統(tǒng)，并且可以采用合適的改變而用于其他合適的增材制造系統(tǒng)。這些其他系統(tǒng)可以包括例如選擇性激光燒結(jié)(SLS)系統(tǒng)，選擇性抑制燒結(jié)(SIS)系統(tǒng)，以及熔融沉積模型(FDM)系統(tǒng)。
[0030]系統(tǒng)概述
[0031]圖1示出了根據(jù)一個(gè)示例的物體處理器100的方框圖。物體處理器100獲得表示將要由增材制造系統(tǒng)產(chǎn)生的三維物體的模型103的物體模型數(shù)據(jù)102。物體處理器100額外地獲得表示將要產(chǎn)生物體的增材制造系統(tǒng)的特征的數(shù)據(jù)106。
[0032]物體處理器100用于考慮特征數(shù)據(jù)106對(duì)所獲得物體模型數(shù)據(jù)102執(zhí)行一系列變換以產(chǎn)生變換物體模型，如以下進(jìn)一步所述。一旦執(zhí)行了變換，物體處理器100產(chǎn)生切片數(shù)據(jù)108。
[0033]所產(chǎn)生的切片數(shù)據(jù)108表示變換物體模型的多個(gè)切片，每個(gè)切片表示為圖像，如圖2中所示。圖2示出了許多圖像202a至202η，每個(gè)圖像表示變換物體模型的一個(gè)切片。應(yīng)該注意的是，圖2中所示圖像純粹是示意性的。
[0034]每個(gè)圖像202a至202η限定了將要由增材制造系統(tǒng)遞送試劑的構(gòu)造材料層的一部分或多個(gè)部分。例如，在使用諸如聚結(jié)劑和聚結(jié)改性劑的兩種試劑的增材制造系統(tǒng)中，每個(gè)圖像可以限定其上將要遞送聚結(jié)劑的構(gòu)造材料層的一部分或多個(gè)部分，并且可以限定其上將要遞送聚結(jié)改性劑的構(gòu)造材料層的一部分或多個(gè)部分。在使用多于兩種試劑的增材制造系統(tǒng)中，每個(gè)圖像可以限定其上將要遞送每種試劑的構(gòu)造材料層的一部分或多個(gè)部分。
[0035]在一個(gè)示例中，每個(gè)切片可以由單個(gè)圖像表示。例如，每個(gè)圖像可以包括多個(gè)間距或溝道，每個(gè)溝道限定了其上將要由增材制造系統(tǒng)沉積不同試劑的構(gòu)造材料層的一部分或多個(gè)部分。
[0036]在另一示例中，每個(gè)切片可以由多個(gè)圖像表示，其中切片的每個(gè)圖像限定了其上將要由增材制造系統(tǒng)沉積不同試劑的構(gòu)造材料層的一部分或多個(gè)部分。
[0037]示例性的增材制造系統(tǒng)302示出在圖3中。增材制造系統(tǒng)302獲得表示切片202a至202η的切片數(shù)據(jù)108，并且處理切片數(shù)據(jù)108以控制系統(tǒng)302以產(chǎn)生三維物體304。在一些示例中，增材制造系統(tǒng)302可以進(jìn)一步執(zhí)行對(duì)切片數(shù)據(jù)108的處理以產(chǎn)生數(shù)據(jù)用于控制增材制造系統(tǒng)302以產(chǎn)生三維物體304。
[0038]物體處理
[0039]現(xiàn)在參照?qǐng)D4，示出了根據(jù)一個(gè)示例的物體處理器400。
[0040]物體處理器400包括如以下詳細(xì)所述的一個(gè)或多個(gè)變換模塊402。
[0041 ] 在一個(gè)示例中，如圖5中所示，物體處理器400可以包括控制器502，諸如微處理器，通過合適的通信總線(未示出)而耦接至存儲(chǔ)器504。存儲(chǔ)器504可以存儲(chǔ)機(jī)器可讀指令506?？刂破?02可以執(zhí)行指令506以使得控制器502處理物體模型數(shù)據(jù)102以產(chǎn)生切片數(shù)據(jù)108。指令506可以限定將由在此所述變換模塊所執(zhí)行的處理操作。
[0042]在另一示例中每個(gè)變換模塊可以使用硬件、或者軟件和硬件的組合而實(shí)施。
[0043]幾何變換
[0044]在一個(gè)示例中，物體處理器400包括變換模塊，其是幾何變換模塊402a，如圖6中所示。幾何變換模塊402a可以如在此所述對(duì)物體模型數(shù)據(jù)102執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)幾何變換。例如可以應(yīng)用幾何變換以補(bǔ)償物體模型數(shù)據(jù)102中限定的物體103與由增材制造系統(tǒng)從物體模型所產(chǎn)生的物體304之間的差異。在一個(gè)示例中，除了以下進(jìn)一步所述的其他模塊之外或者替代地可以限定幾何變換模塊402a。
[0045]例如，一些增材制造系統(tǒng)可以在三維物體的產(chǎn)生期間非計(jì)劃地引入幾何變形，諸如大小變形，邊緣變形，表面變形等等。這可以導(dǎo)致所產(chǎn)生的三維物體并未如實(shí)地復(fù)制用于產(chǎn)生物體的三維物體模型。
[0046]關(guān)于任何這種變形的細(xì)節(jié)可以包括在特征數(shù)據(jù)106中或者可以從其得出。在一個(gè)示例中從增材制造系統(tǒng)302獲得特征數(shù)據(jù)106。在另一示例中可以從遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)站獲得特征數(shù)據(jù)106，諸如制造者的網(wǎng)站，或者以任何其他合適的方式。
[0047]例如，通過試驗(yàn)可以確定的是，增材制造系統(tǒng)302非計(jì)劃地產(chǎn)生沿特定軸線或多軸線小給定百分比的三維物體。這可以例如是由于構(gòu)造材料在三維物體產(chǎn)生期間收縮造成的。該數(shù)據(jù)可以反映在特征數(shù)據(jù)106中。因此，當(dāng)物體處理器400用于處理物體模型數(shù)據(jù)102時(shí)，變換模塊可以獲得特征數(shù)據(jù)106并且可以將合適的幾何縮放因子應(yīng)用于物體模型數(shù)據(jù)102。以該方式，由增材制造系統(tǒng)產(chǎn)生的物體304可以更好地符合物體模型數(shù)據(jù)102中所限定的物體模型103。
[0048]在另一示例中，由于諸如構(gòu)造材料的加熱和構(gòu)造材料的冷卻的因素，變形可以被非計(jì)劃地引入由增材制造系統(tǒng)302所產(chǎn)生的三維物體中。如果這種變形可以被量化，它們可以包括在特征數(shù)據(jù)106中并且由變換模塊使用以執(zhí)行合適的幾何變換模塊以補(bǔ)償任何變形。在一個(gè)示例中，特征數(shù)據(jù)可以包括查找表。
[0049]在一個(gè)示例中，特征數(shù)據(jù)106可以聯(lián)系至環(huán)境或其他條件。例如，可以確定，當(dāng)環(huán)境溫度為20攝氏度時(shí)，第一縮放因子將要應(yīng)用于給定軸線或多軸線，而當(dāng)環(huán)境溫度為30攝氏度時(shí)將要應(yīng)用第二縮放因子。
[0050]在一個(gè)示例中，特征數(shù)據(jù)106可以限定將要由增材制造系統(tǒng)使用的構(gòu)造材料的特征。例如，特征數(shù)據(jù)106可以包括關(guān)于構(gòu)造材料的物理特征、構(gòu)造材料的年限、構(gòu)造材料的濕度水平、構(gòu)造材料的類型、構(gòu)造材料的平均顆粒大小(對(duì)于粉末狀構(gòu)造材料)、構(gòu)造材料的純度等等的數(shù)據(jù)。
[0051]在一個(gè)示例中特征數(shù)據(jù)106可以限定在增材制造系統(tǒng)中所使用的諸如聚結(jié)劑和聚結(jié)改性劑的試劑的特征。
[0052]換言之，特征數(shù)據(jù)106可以包括在由增材制造系統(tǒng)所產(chǎn)生物體中引起直接或間接非計(jì)劃幾何變換的任何合適的數(shù)據(jù)。
[0053]在一個(gè)示例中變換可以包括應(yīng)用全局縮放因子至物體模型數(shù)據(jù)102中所述的物體模型。在其他示例中，變換可以包括基于以下因素的復(fù)合變換:物體模型幾何結(jié)構(gòu);物體模型表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);物體模型結(jié)構(gòu)；以及物體模型內(nèi)結(jié)構(gòu)特征的近似。
[0054]在一個(gè)示例中物體模型數(shù)據(jù)102可以以合適的向量格式描述，其可以使用例如幾何基元，諸如點(diǎn)、線條、曲線、多邊形等，其一些或全部可以是基于數(shù)學(xué)表達(dá)式。對(duì)該向量數(shù)據(jù)執(zhí)行變換能夠使復(fù)合物體變換被執(zhí)行而并未降低原始數(shù)據(jù)的質(zhì)量。
[0055]犧牲結(jié)構(gòu)產(chǎn)生
[0056]在一個(gè)示例中，物體處理器400包括變換模塊，其是犧牲結(jié)構(gòu)產(chǎn)生(SSG)模塊402b，如圖7中所示。在一個(gè)示例中，除了在此所述其他變換模塊402之外或者替代地，SSG模塊402b可以出現(xiàn)在物體處理器400中。
[0057]SSG模塊402b產(chǎn)生添加至物體模型103的新特征。新特征是在原始物體模型103中并未包括的特征。新特征可以是當(dāng)由增材制造系統(tǒng)302產(chǎn)生物體時(shí)將與物體304—起產(chǎn)生但是在所產(chǎn)生物體304確信為最終物體之前可以移除的結(jié)構(gòu)特征。例如，可以在手工或自動(dòng)后處理操作期間移除至少一些犧牲結(jié)構(gòu)。
[0058]在一個(gè)示例中SSG模塊402b處理原始物體模型數(shù)據(jù)102，例如當(dāng)對(duì)物體模型數(shù)據(jù)102不執(zhí)行幾何變換時(shí)。在另一示例中SSG模塊402b處理修改后的物體模型數(shù)據(jù)，該修改后的物體模型是幾何變換模塊402a對(duì)其執(zhí)行幾何變換的結(jié)果。
[0059]將要由SSG模塊402b添加至物體模型數(shù)據(jù)102的犧牲結(jié)構(gòu)的類型可以至少部分地取決于特征數(shù)據(jù)106。例如，特征數(shù)據(jù)106可以限定犧牲結(jié)構(gòu)可以添加至物體模型數(shù)據(jù)102的條件或情況。
[0060]SSG模塊402b可以隨后添加合適的特征至物體模型數(shù)據(jù)102。
[0061]例如，特征數(shù)據(jù)106可以限定有助于添加錨定特征至物體模型數(shù)據(jù)102的條件以幫助確保在物體產(chǎn)生期間物體被合適地支撐或錨定在增材制造系統(tǒng)的構(gòu)建支撐構(gòu)件上。
[0062]SSG模塊402b可以隨后添加合適的特征至物體模型數(shù)據(jù)102。
[0063]例如，特征數(shù)據(jù)106可以限定有助于添加額外結(jié)構(gòu)元素至物體模型數(shù)據(jù)102的條件以幫助確保物體模型103的某些特征的結(jié)構(gòu)完整性。
[0064]SSG模塊402b可以隨后添加合適的特征至物體模型數(shù)據(jù)102。
[0065]例如，特征數(shù)據(jù)106可以限定有助于在物體103的一部分附近添加“儲(chǔ)熱器”的條件以幫助控制熱量的累加并因此控制熱致應(yīng)力對(duì)所產(chǎn)生物體的影響。儲(chǔ)熱器可以包括例如額外的物體，諸如固體或其他非固體物體，其在物體模型103附近并且用于在三維物體產(chǎn)生期間吸收或釋放熱量。
[0066]例如，當(dāng)物體模型具有懸掛結(jié)構(gòu)時(shí)，SSG模塊402b可以添加犧牲物體至物體模型。例如，添加的犧牲物體可以具有與懸掛結(jié)構(gòu)相同或相似的形狀輪廓并且位于懸掛結(jié)構(gòu)物體之下但是并未連接至懸掛結(jié)構(gòu)物體。當(dāng)物體模型由增材制造系統(tǒng)產(chǎn)生時(shí)，添加的犧牲物體可以用作熱源并且可以幫助減小由懸掛結(jié)構(gòu)所經(jīng)歷的熱梯度。這可以例如幫助減少懸掛結(jié)構(gòu)的變形。相同的技術(shù)也可以用于除了懸掛結(jié)構(gòu)之外的其他結(jié)構(gòu)特征。
[0067]SSG模塊402b可以隨后添加合適的特征至物體模型數(shù)據(jù)102。
[0068]虛擬物體產(chǎn)生
[0069]如上所述的PCT申請(qǐng)PCT/EP2014/050841中描述的增材制造系統(tǒng)可以允許產(chǎn)生在單個(gè)產(chǎn)生的物體內(nèi)具有可控地可變的、或者不同的物體屬性的三維物體。這可以允許物體具有例如一個(gè)或多個(gè)可變的屬性，其可以包括:可變準(zhǔn)確性屬性;可變表面粗糙性屬性;可變強(qiáng)度屬性;可變物體多孔性屬性;可變層間強(qiáng)度屬性;可變物體彈性屬性;可變密度屬性；以及其他可變的機(jī)械或物理屬性。例如，所產(chǎn)生的物體可以包括具有第一表面粗糙性水平的一個(gè)部分，以及具有第二表面粗糙性水平的第二部分?？梢酝ㄟ^在構(gòu)造材料層上沉積聚結(jié)劑和聚結(jié)改性劑的合適圖形而在所產(chǎn)生物體內(nèi)產(chǎn)生可變物體屬性。
[0070]物體屬性可以由物體屬性數(shù)據(jù)限定。物體屬性數(shù)據(jù)可以例如在物體模型數(shù)據(jù)102內(nèi)限定，或者可以例如使用外部物體屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行限定。物體模型數(shù)據(jù)可以限定例如物體的一部分或整體預(yù)期具有某種物體屬性，諸如某種表面平滑性。物體屬性數(shù)據(jù)也可以限定物體的一部分或多部分的多個(gè)物體屬性。
[0071]例如通過調(diào)制用于產(chǎn)生物體的增材制造系統(tǒng)遞送諸如聚結(jié)劑和聚結(jié)改性劑的試劑至構(gòu)造材料的多層的方式，能夠產(chǎn)生具有可控可變屬性的三維物體。
[0072]為了產(chǎn)生可變屬性物體，物體處理器400可以包括變換模塊，其是虛擬物體產(chǎn)生(VOG)模塊402c，如圖8中所示。除了在此所述其他模塊之外或者替代地，VOG模塊402c可以存在于物體處理器400中。
[0073]VOG模塊402c基于物體屬性數(shù)據(jù)802產(chǎn)生在虛擬物體數(shù)據(jù)804中所限定的新“虛擬”物體。在一個(gè)示例中虛擬物體可以并入物體模型數(shù)據(jù)102中，或者并入如上所述之前變換后的物體模型數(shù)據(jù)中。虛擬物體是并未由增材制造系統(tǒng)物理地產(chǎn)生、但是可以使得所產(chǎn)生物體的一個(gè)或多個(gè)部分具有不同物體屬性的物體。在一個(gè)示例中，虛擬物體可以修改產(chǎn)生切片數(shù)據(jù)108的方式。
[0074]在一個(gè)示例中VOG模塊402c可以處理原始的物體模型數(shù)據(jù)102。在另一示例中VOG模塊402c可以處理之前由變換模塊處理后的物體模型數(shù)據(jù)。
[0075]圖9示出了將要由諸如系統(tǒng)302的增材制造系統(tǒng)產(chǎn)生的物體的物體模型103。
[0076]響應(yīng)于與物體模型103相關(guān)聯(lián)的物體屬性數(shù)據(jù)，VOG模塊402c可以產(chǎn)生諸如虛擬物體1002的虛擬物體，如圖1O中所示。
[0077]所產(chǎn)生虛擬物體的一部分或整體可以與物體模型103的一部分或整體在空間上重合。在一些示例中虛擬物體也可以不與物體模型103的一部分在空間上重合，但是可以與其相鄰。
[0078]如圖11中所示，所產(chǎn)生的虛擬物體與物體模型103的部分在空間上重合。在所示的示例中可以看到虛擬物體1002與在物體103的垂直外側(cè)邊周圍的物體103的薄層在空間上重合。這可以例如是限定了物體103的垂直外側(cè)邊具有與物體103的水平側(cè)邊不同的物體屬性的物體屬性數(shù)據(jù)的結(jié)果。例如，對(duì)于從物體模型103產(chǎn)生的物體可以有計(jì)劃地設(shè)計(jì)的是在其垂直側(cè)邊上具有第一表面平滑性水平，并且在其外部水平側(cè)邊上具有第二表面平滑性水平。
[0079]切片產(chǎn)生
[0080]在一個(gè)示例中，物體處理器400包括變換模塊，其是中間切片產(chǎn)生模塊402d，如圖12中所示。中間切片變換模塊402d可以將物體模型數(shù)據(jù)102(或者如果其已經(jīng)被另一變換模塊修改則為修改后的物體模型數(shù)據(jù))變換為中間切片數(shù)據(jù)1202 ο在一個(gè)示例中切片表示為合適的向量圖的形式，僅以二維表示。每個(gè)中間切片可以表示修改后的物體模型的切片以及所產(chǎn)生的任何重合虛擬物體的對(duì)應(yīng)切片。在一個(gè)示例中，除了在此所述其他模塊之外或者替代地，切片產(chǎn)生模塊402d可以存在于物體處理器400中。
[0081 ]然而應(yīng)該注意的是，由切片產(chǎn)生模塊402d所產(chǎn)生的中間切片并非是物體處理器400輸出的切片數(shù)據(jù)108 ο每個(gè)產(chǎn)生的中間切片表示修改后的物體模型數(shù)據(jù)102的切片，并且每個(gè)中間切片可以表示具有預(yù)定厚度的修改后的物體模型的切片。每個(gè)產(chǎn)生的中間切片的厚度可以例如是基于特征數(shù)據(jù)106。在一個(gè)示例中，特征數(shù)據(jù)106限定了由增材制造系統(tǒng)302所處理的構(gòu)造材料的每個(gè)層的厚度。在一個(gè)示例中，每個(gè)產(chǎn)生的中間切片的厚度可以展現(xiàn)約50至200微米范圍內(nèi)的厚度，取決于增材制造系統(tǒng)302的性質(zhì)。在一些示例中每個(gè)產(chǎn)生的中間切片可以展現(xiàn)其他厚度。
[0082 ]在另一示例中每個(gè)產(chǎn)生的中間切片的厚度可以小于由增材制造系統(tǒng)302所處理的每個(gè)層的厚度。在一個(gè)示例中，每個(gè)產(chǎn)生的切片的厚度可以在約10至50微米的范圍內(nèi)。如果產(chǎn)生的中間切片比由增材制造系統(tǒng)304所處理的構(gòu)造材料的每個(gè)層的厚度更薄，則增材制造系統(tǒng)304可以在處理構(gòu)造材料的切片之前組合多個(gè)切片。該切片的“過度取樣”可以使得增材制造系統(tǒng)304改進(jìn)所產(chǎn)生物體的質(zhì)量，例如通過使能在相鄰切片之間內(nèi)插數(shù)據(jù)。這可以是有益的，例如，如果物體模型103的特征與構(gòu)造材料的兩個(gè)層之間的邊界重合。以該方式，增材制造系統(tǒng)可以使用多個(gè)切片圖像以確定哪一個(gè)或多個(gè)試劑的圖形可以遞送至構(gòu)造材料層。
[0083]可以從特征數(shù)據(jù)106確定由物體處理器100產(chǎn)生的中間切片的數(shù)目。
[0084]切片修改
[0085]在一個(gè)示例中，物體處理器400包括變換模塊，其是中間切片修改(ISM)模塊402e，如圖13中所示。在一個(gè)示例中，除了在此所述其他模塊之外或者替代地，ISM模塊402e可以存在于物體處理器400中。
[0086]在存在ISM模塊402e的示例中，切片修改模塊402e可以對(duì)中間切片數(shù)據(jù)1202執(zhí)行幾何變換以產(chǎn)生修改后的中間切片數(shù)據(jù)1302。由ISM模塊402e執(zhí)行的變換雖然在二維切片中、可以本質(zhì)上類似于參照幾何變換模塊402a如上所述的幾何變換。因此，當(dāng)物體處理器400用于處理物體模型數(shù)據(jù)102時(shí)，切片修改模塊402e可以獲得特征數(shù)據(jù)106并且對(duì)合適的切片數(shù)據(jù)應(yīng)用合適的幾何變換。通過該方式，增材制造系統(tǒng)產(chǎn)生的物體304可以更好地符合物體模型數(shù)據(jù)102中限定的物體模型103。
[0087]例如，可以對(duì)已產(chǎn)生的切片執(zhí)行變換以執(zhí)行包括幾何縮放和變形補(bǔ)償?shù)牟僮?。在一個(gè)示例中除了對(duì)物體模型數(shù)據(jù)102執(zhí)行的變換之外，可以做出應(yīng)用于已產(chǎn)生的切片的變換。在其他示例中，可以從對(duì)物體模型數(shù)據(jù)102執(zhí)行的變換中省略對(duì)已產(chǎn)生的切片執(zhí)行的至少一些變換。
[0088]最終切片數(shù)據(jù)產(chǎn)生
[0089]在一個(gè)示例中，物體處理器400進(jìn)一步包括變換模塊，其是最終切片數(shù)據(jù)產(chǎn)生(FSDG)模塊402f，如圖14中所示。
[0090]在一個(gè)示例中FSDG模塊402f處理修改后的中間切片數(shù)據(jù)1302以考慮特征數(shù)據(jù)106而產(chǎn)生最終切片數(shù)據(jù)108。在一個(gè)示例中FSDG模塊402f處理未修改中間切片數(shù)據(jù)1202以考慮特征數(shù)據(jù)106而產(chǎn)生最終切片數(shù)據(jù)108。
[0091]如前所述，最終切片數(shù)據(jù)108表示變換后的物體模型的多個(gè)切片，每個(gè)切片表示為圖像，如圖2中所示。在一個(gè)示例中，每個(gè)切片圖像被產(chǎn)生為以表示多個(gè)溝道或間距的合適的位圖或光柵化格式表示的連續(xù)色調(diào)或“綜合色調(diào)”圖像，每個(gè)具有合適的位深度的。在一個(gè)示例中合適的位深度可以是8位，盡管在其他示例中可以使用其他位深度。
[0092]對(duì)于每個(gè)切片，綜合色調(diào)圖像的產(chǎn)生可以包括例如基于為每個(gè)切片限定的幾何結(jié)構(gòu)將每個(gè)切片的向量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為立體和非立體區(qū)域。
[0093]在一個(gè)示例中，每個(gè)產(chǎn)生的綜合色調(diào)圖像可以為綜合色調(diào)圖像的每個(gè)像素限定將要沉積在構(gòu)造材料層上對(duì)應(yīng)位置處的試劑的密度或數(shù)量。例如，在具有8位的位深度的綜合色調(diào)圖像中，綜合色調(diào)圖像的每個(gè)像素可以代表256(零至255)等級(jí)之一。在構(gòu)造材料層上不同位置處施加不同試劑量可以產(chǎn)生具有可變物體屬性的物體，如上所述。
[0094]為每個(gè)切片產(chǎn)生的綜合色調(diào)圖像，對(duì)于增材制造系統(tǒng)302中可應(yīng)用的每個(gè)試劑，限定了將要由增材制造系統(tǒng)302遞送每種試劑的構(gòu)造材料層的一部分。例如，如果增材制造系統(tǒng)302使用諸如聚結(jié)劑和聚結(jié)改性劑的兩種試劑，圖像的一個(gè)溝道或間距可以用于表示將要沉積第一試劑的構(gòu)造材料層的那些部分，圖像的一個(gè)溝道或間距可以用于表示將要沉積第二試劑的構(gòu)造材料層的那些部分。
[0095]對(duì)于每個(gè)圖像切片，不同溝道的產(chǎn)生可以是例如基于修改后的物體模型的一部分以及虛擬物體的一部分的存在。
[0096]例如，如果修改后的中間圖像切片僅包括修改后的物體模型的一部分，F(xiàn)SDG模塊402f可以產(chǎn)生僅包括對(duì)應(yīng)于將要沉積聚結(jié)劑的構(gòu)造材料層的的一部分的綜合色調(diào)圖像的圖像切片。
[0097]然而，如果修改后的中間圖像切片包括修改后的物體模型和虛擬物體的空間重疊部分，F(xiàn)SDG模塊402f可以產(chǎn)生圖像切片，該圖像切片包括對(duì)應(yīng)于將要沉積聚結(jié)劑的構(gòu)造材料層的一部分的綜合色調(diào)圖像，以及對(duì)應(yīng)于將要沉積聚結(jié)改性劑的構(gòu)造材料層的一部分的綜合色調(diào)圖像。
[0098]例如，如果虛擬物體的空間重疊部分指示了計(jì)劃設(shè)計(jì)特定的物體屬性，F(xiàn)SDG模塊402f將確定其中將要在構(gòu)造材料層上沉積聚結(jié)劑和聚結(jié)改性劑的合適的圖形。以該方式，當(dāng)增材制造系統(tǒng)302產(chǎn)生物體時(shí)，所產(chǎn)生物體的該部分將具有計(jì)劃設(shè)計(jì)的物體屬性。
[0099]例如可以根據(jù)特征數(shù)據(jù)106或者根據(jù)任何合適的來源，確定用于產(chǎn)生不同物體屬性的聚結(jié)劑和聚結(jié)改性劑在沉積在構(gòu)造材料層上時(shí)的圖形、比例、密度等具體方式。
[0100]示例性流水線
[0101]如上所述，物體處理器100可以包括許多不同類型的變換模塊402。物體處理器100的確切配置可以取決于數(shù)個(gè)因素。物體處理器100可以因此在一個(gè)示例中用作處理流水線，其中不同變換模塊可以連續(xù)地處理物體模型數(shù)據(jù)以產(chǎn)生切片數(shù)據(jù)從而驅(qū)動(dòng)增材制造系統(tǒng)切片。圖15示出了根據(jù)一個(gè)示例的處理流水線1500的方框圖。
[0102]示例性的處理流水線1500包括獲得物體模型數(shù)據(jù)102的幾何變換器1502。幾何變換器1502可以如上所述對(duì)物體數(shù)據(jù)102執(zhí)行幾何變換。
[0103]幾何變換器1502的輸出可以隨后由虛擬物體產(chǎn)生器1504處理，如上所述，可以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)虛擬物體。
[0104]虛擬物體產(chǎn)生器1504的輸出隨后可以由切片產(chǎn)生器1508處理，如上所述，用以產(chǎn)生輸出切片數(shù)據(jù)108。
[0105]模塊1502、1504和1506中的一個(gè)或多個(gè)可以利用特征數(shù)據(jù)106，如上所述。
[0106]在其他示例中可以使用處理流水線的其他體系架構(gòu)，例如包括比處理流水線1500更多或更少的變換模塊。
[0107]最終步驟
[0108]所產(chǎn)生的切片數(shù)據(jù)108可以隨后被提供至增材制造系統(tǒng)以產(chǎn)生由此表示的三維物體。增材制造系統(tǒng)可以例如對(duì)切片數(shù)據(jù)執(zhí)行額外的處理，例如作為增材制造系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理流水線的一部分。在一些示例中，本質(zhì)上類似于噴墨打印系統(tǒng)中數(shù)據(jù)處理流水線，該數(shù)據(jù)處理流水線可以執(zhí)行額外的處理，其包括半色調(diào)操作、打印掩蔽操作、條帶切割操作等等。
[0109]圖16示出了包括數(shù)據(jù)處理流水線1602的增材制造系統(tǒng)302的一部分。增材制造系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理流水線1602獲得切片圖像數(shù)據(jù)106并且將切片圖像數(shù)據(jù)106變換為適用于控制增材制造系統(tǒng)根據(jù)切片圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生三維物體的數(shù)據(jù)。
[0110]在一個(gè)示例中數(shù)據(jù)處理流水線1502可以包括半色調(diào)模塊1604和打印掩蔽模塊1606。在其他示例中數(shù)據(jù)處理流水線1602可以包括額外的或備選的處理模塊。
[0111]半色調(diào)模塊1604可以例如將每個(gè)切片的綜合色調(diào)圖像轉(zhuǎn)換為半色調(diào)數(shù)據(jù)，該半色調(diào)數(shù)據(jù)限定了試劑液滴將要沉積在構(gòu)造材料層上的位置或圖形。
[0112]打印掩蔽模塊1606可以例如將半色調(diào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為限定了增材制造系統(tǒng)302何時(shí)沉積那些試劑液滴的時(shí)間的數(shù)據(jù)。這可以例如取決于用于沉積試劑液滴的機(jī)制是否使用例如打印頭噴嘴的頁寬陣列或者掃描打印頭。
[0113]在一個(gè)示例中物體處理器400可以集成至增材制造系統(tǒng)諸如增材制造系統(tǒng)302中。
[0114]應(yīng)該知曉的是可以以硬件、軟件、或者硬件與軟件組合的形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例。任何這種軟件可以以易失性或非易失性存儲(chǔ)諸如例如類似R0M、不論是否可擦除或可重寫的存儲(chǔ)裝置的形式存儲(chǔ)，或者以諸如例如RAM、存儲(chǔ)器芯片、器件或集成電路的形式存儲(chǔ)，或者存儲(chǔ)在諸如例如CD、DVD、磁盤或磁帶的光學(xué)或磁性可讀媒介上。應(yīng)該知曉的是存儲(chǔ)裝置和存儲(chǔ)媒介是適用于存儲(chǔ)當(dāng)執(zhí)行時(shí)實(shí)施在此所述示例的程序或多個(gè)程序的機(jī)器可讀存儲(chǔ)裝置的實(shí)施例。因此，實(shí)施例提供了一種程序，包括用于實(shí)施如任何之前權(quán)利要求中請(qǐng)求保護(hù)的系統(tǒng)或方法的代碼，以及一種存儲(chǔ)該程序的機(jī)器可讀存儲(chǔ)裝置。另外，可以經(jīng)由任何媒介諸如承載在有線或無線連接之上的通信信號(hào)以及合適地包括其的實(shí)施例而電子地傳輸本發(fā)明的實(shí)施例。
[0115]本說明書(包括任何所附權(quán)利要求、摘要和附圖)中所公開的所有特征、和/或所公開的任何方法或過程的所有步驟可以以任何組合而組合，除了其中這些特征和/或步驟的至少一些互相排斥的組合之外。
[0116]該說明書(包括任何所附權(quán)利要求、摘要和附圖)中所公開的每個(gè)特征可以由用于相同、等價(jià)或類似目的的備選特征替代，除非另外明確地陳述。因此，除非另外明確地陳述，所公開每個(gè)特征僅是普通一系列等價(jià)或類似特征的一個(gè)示例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于處理表示將要由增材制造系統(tǒng)產(chǎn)生的三維物體的三維物體數(shù)據(jù)的方法，所述系統(tǒng)包括處理器用以: 對(duì)所述三維物體數(shù)據(jù)執(zhí)行變換；以及 從變換后的三維物體數(shù)據(jù)產(chǎn)生多個(gè)切片圖像。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所執(zhí)行的變換基于用于產(chǎn)生所述三維物體的所述增材制造系統(tǒng)的特征。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器用以對(duì)所述三維物體數(shù)據(jù)執(zhí)行幾何變換以補(bǔ)償在所述三維物體的產(chǎn)生期間由所述增材制造系統(tǒng)引入的變形。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器用于添加犧牲結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)至所述三維物體，所述犧牲結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)表示當(dāng)被產(chǎn)生時(shí)不計(jì)劃形成所述三維物體的一部分的犧牲結(jié)構(gòu)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器用以: 基于物體屬性數(shù)據(jù)產(chǎn)生虛擬物體數(shù)據(jù)；以及 將所述虛擬物體數(shù)據(jù)合并至所述三維物體數(shù)據(jù)中。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器用于產(chǎn)生限定將要在構(gòu)造材料層上沉積聚結(jié)劑和聚結(jié)改性劑的圖形的切片圖像，所述圖形基于所述虛擬物體數(shù)據(jù)以及處理后的三維物體數(shù)據(jù)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，由所述處理器產(chǎn)生的所述切片的厚度基于所述增材制造系統(tǒng)的特征。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)被合并至增材制造系統(tǒng)中。9.一種處理表示將要由增材制造系統(tǒng)產(chǎn)生的三維物體的物體數(shù)據(jù)的方法，包括: 獲得所述增材制造系統(tǒng)的特征數(shù)據(jù)； 基于所述特征數(shù)據(jù)對(duì)所述物體數(shù)據(jù)執(zhí)行幾何變換以產(chǎn)生修改的物體數(shù)據(jù)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括: 產(chǎn)生用于所述修改的物體數(shù)據(jù)的犧牲結(jié)構(gòu)以產(chǎn)生進(jìn)一步修改的物體數(shù)據(jù)，所述犧牲結(jié)構(gòu)部分地基于所述物體數(shù)據(jù)并且部分地基于所述特征數(shù)據(jù)。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括: 從所述進(jìn)一步修改的物體數(shù)據(jù)產(chǎn)生中間切片數(shù)據(jù)。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括: 對(duì)所述中間切片數(shù)據(jù)執(zhí)行變換。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括: 從變換后的中間切片數(shù)據(jù)產(chǎn)生最終切片數(shù)據(jù)。14.一種用于處理表示將要產(chǎn)生的三維物體的物體數(shù)據(jù)的物體處理流水線，包括: 幾何變換器，用于基于將要產(chǎn)生所述物體的增材制造系統(tǒng)的特征數(shù)據(jù)而執(zhí)行幾何變換； 虛擬物體產(chǎn)生器，用于基于物體屬性數(shù)據(jù)產(chǎn)生所述物體數(shù)據(jù)的虛擬物體；以及切片產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生切片圖像以限定增材制造系統(tǒng)將要在構(gòu)造材料層上沉積聚結(jié)劑和聚結(jié)改性劑的圖形，所述圖形基于所述虛擬物體數(shù)據(jù)和所述三維物體數(shù)據(jù)。15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的物體處理流水線，進(jìn)一步包括犧牲結(jié)構(gòu)產(chǎn)生器，用于添加犧牲結(jié)構(gòu)至所述物體數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】B29C67/00GK105916666SQ201480073361
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2014年4月30日
【發(fā)明人】亞歷杭德羅·曼紐爾·德·佩尼亞, S·科特斯, J·希拉爾特
【申請(qǐng)人】惠普發(fā)展公司，有限責(zé)任合伙企業(yè)