用于生成三维物体的数值表示的方法和设备，所述数值表示适用于通过立体光刻来制造所述三维物体技术

一种用于生成要通过立体光刻来制造的三维物体(11)的数值表示的计算机实现的方法，包括以下操作：准备表示物体(11)的几何结构的第一数据集合(1)；定义物体(11)的第一表面(13、13a)和面向第一表面(13、13a)的参考表面(14、14a)；定义第一表面(13、13a)上的相应的第一点(X1)、相应的参考表面(14、14a)上的相应的第二点(X2)以及用于定义相应的支承元件(15)的三维几何结构的相应的几何参数(P1、……、Pn)，所述支承元件(15)连接第一点(X1)与第二点(X2)；生成第三数据集合(3)，第三数据集合(3)包含每个支承元件(15)的第一点(X1)和第二点(X2)的坐标(7)以及几何参数(P1、……、Pn)的值(8)；基于第三数据集合(3)来生成每个支承元件(15)的数值表示；计算表示由物体(11)与支承元件(15)的结合所产生的几何结构的第二数据集合(2)。

A method and apparatus for generating a numerical representation of a three-dimensional object, which is applicable to the fabrication of a three-dimensional object by stereolithography

A method for generating three-dimensional objects produced by stereo lithography (11) method to realize the value of that computer, including the following: (11) to represent the object of the first data set of geometric structure (1); define the object (11) the first surface (13, 13a) and facing the first surface (13, 13a) of the reference surface (14, 14a); the definition of the first surface (13, 13a) corresponding to the first point (X1), the corresponding reference surface (14, 14a) corresponding to the second point (X2) and used to define the corresponding support element (15) corresponding geometric parameters the 3D geometric structure (P1,...... , Pn), the support element (15) connected to the first point (X1) and second (X2); the third generation data set (3), third (3) data set contains each of the support elements (15) of the first point (X1) and second (X2) (7) and geometric coordinates the parameters (P1,...... A value of 8 (Pn) is generated based on a data set of third (3) to generate a numerical representation of each of the support elements (15); a data set (2) representing a geometric structure generated by the combination of an object (11) and a support element (15) is calculated.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】说明本专利技术涉及用于生成表示要通过立体光刻来生产的三维物体的几何结构的数据集合的方法。本专利技术还涉及用于生成所述数据集合的设备，以及适合于被加载到计算机中以使得所述计算机适合于实现所述方法的计算机程序产品。已经知道，立体光刻处理包括通过顺序地叠置相同物体的若干个层来制造三维物体。经由将与用作支承件的先前固化的层接触的液态或浆态材料选择性地暴露于光辐射，通过固化来获得物体的每个层。通常，该处理要求提供支承元件，以将三维物体的一个或更多个表面与面向所述一个或更多个表面的相应参考表面连接。所述支承元件使得可以避免没有通过已经固化的层直接支承的那些要固化的新层的区域的坍塌和/或变形。由被提供了表示要生产的物体的几何结构的第一数据集合的计算机来控制所述处理。计算机执行程序，该程序几乎自动地添加支承元件并且生成表示由物体与支承元件的结合所产生的三维几何结构的第二数据集合。然后，由立体光刻装置使用所述第二数据集合，以实际制造物体。所述已知方法的缺点在于：通常以这种方式定义的支承元件不具有最优的几何结构。特别地，可能发生的是支持元件的抵抗横截面过大，从而除了在处理结束时清洁物体时产生更多困难之外，还造成材料的过度使用并且增加了制造物体所必需的时间。在其他情况下，例如在物体的尤其关键的区域的水平处，可能发生的是，各个支承元件的抵抗横截面不足，并且在制造物体期间造成对物体的损坏。此外，应当认为支承元件的几何结构还取决于用于制造三维物体的材料。因此，可能发生的是，当已经基于要使用的给定材料生成了支承元件时，操作员接着决定改变材料，因此使得必须修改支承元件。在上面所描述的情况中，根据已知技术，操作员通过在与支承元件对应的区域中添加或去除材料来修改添加支承元件之后产生的物体的几何结构，这些操作借助于将相应修改传送至第二数据集合的合适的3D建模器来实施。上面刚刚所提及的操作造成以下缺点：该操作相当复杂，并且需要相当长的计算时间。已知替选方案包括：在定义支承元件之前修改由程序使用以生成支承元件的参数，并且接着重新生成第二数据集合。然而，所述替选方案要求在任何情况下首先生成第二数据集合，此外，不允许单独修改支承元件。本专利技术旨在克服上面所提及的属于现有技术的缺点。具体地，本专利技术的目的是提供一种用于生成设置有支承元件的三维物体的数值表示的方法，该方法使得操作员能够容易地修改支承元件。本专利技术的另一目的是提供一种使得操作员能够在生成数据库之前修改支承元件的方法，所述数据库定义表示物体与支承件的结合的三维几何结构。本专利技术的又一目的是提供一种使得操作员能够独立于其他支承元件来容易地修改每个支承元件的方法。通过根据权利要求1所述的方法来获得所述物体。在相关从属权利要求中描述作为本专利技术的主题的方法的另外的特征和细节。还通过根据权利要求12所述的设备以及通过根据权利要求13所述的计算机程序产品来获得所述物体。有利地，当已经定义了支承元件时并且在生成第二数据库之前容易地修改支承元件的可能性使得操作员能够更加快速地设计相同的支承元件。进一步有利地，操作员可以容易地优化支承元件的几何结构，以这种方式来限制通过立体光刻来制造三维物体所必需的时间和在所述处理中使用的材料。下面根据参照附图对通过非限制性示例方式所提供的本专利技术的优选实施方式的描述，所述目的和优点以及本文所强调的其他目的和优点将变得清楚，在附图中：-图1示意性地示出了本专利技术的方法；-图2示意性地示出了在本专利技术的方法中所使用的数据的结构；-图3示出了三维物体；-图4示出了通过将图3所示的三维物体与多个支承元件结合而获得的三维物体；-图5示出了图4所示的三维物体的放大细节；以及-图6示意性地示出了被细分成层的图4中的三维物体。图1示意性地呈现了作为本专利技术的主题、旨在生成要通过立体光刻来制造的三维物体11的数值表示的方法，并且该方法包括下面描述的操作。首先，该方法包括以下操作：准备表示要制造的三维物体11的几何结构的第一数据集合1，图3示出了三维物体11的仅指示性示例。接着，定义三维物体11的一个或更多个第一表面13、13a，一个或更多个第一表面13、13a需要被支承并且在图4中通过示例的方式被指示。显然，可以借助于数学算法以及通过由操作员执行的手动选择来定义第一表面13、13a。类似地，定义面向所述第一表面13、13a的参考表面14、14a，并且参考表面14、14a适合于支承第一表面13、13a。可以将参考表面14、14a定义为三维物体11的相应数目的表面，或者定义为与三维物体11本身分离的表面。第一选项优选地用于属于在三维物体11的内部产生的腔体的第一表面13。在这种情况下，相应参考表面14是属于相同腔体的相对表面。第二选项优选地用于当第一表面13a在三维物体11的外部时。在该第二种情况下，相应参考表面14a被定义成使得参考表面14a被定位在距初始三维物体11一定距离处。在这种情况下，所述参考表面14a优选地属于在三维物体11外部生成的支承基底21。图4指示的所述支承基底21用于在三维物体本身的生产期间将物体置于立体光刻机的建模平台上，其目的是提高物体与平台本身的结合。方法还包括以下操作：定义图4中通过示例的方式说明的多个支承元件15，多个支承元件15连接第一表面13、13a与相应参考表面14、14a。方法还包括以下操作：计算第二数据集合2，第二数据集合2表示由三维物体11与多个如上面所定义的多个支承元件15以及与支承基底21(如果有的话)的结合所产生的经修改的三维物体12。根据本专利技术，通过相应几何参数来定义支承元件15。更准确地，针对每个支承元件15定义了以下内容：在相应第一表面13、13a上的第一点X1，在相应参考表面14、14a上的第二点X2，以及适合于基于支承元件的常规描述来完整定义支承元件15本身的三维几何结构的n个几何参数P1、……、Pn。明显地，基于将要用于描述支承元件15的自由度的数目，n可以从一变化为任何数目。进一步提供了可用的几何参数的示例。可以理解的是，通过端点X1和X2的坐标7并且通过定义每个支承元件15的三维伸展的几何参数P1、……、Pn来完整定义每个支承元件15。具体地，定义支承元件15包括：生成第三数据集合3，第三数据集合3包含所述坐标7以及每个支承元件15的几何参数P1、……、Pn的值8。所述第三数据集合3用于生成每个支承元件15的数值表示，每个支承元件15的数值表示然后被用于计算第二数据集合2。图2示意性地呈现了上面所描述的数据的结构，在图2中，已经通过括号中的索引1至m常规地标识出点X1和X2的坐标以及与每个支承元件15对应的几何参数P1、……、Pn，其中，m是支承元件15的数目。换言之，通过X1(i)、X2(i)和P1(i)、……、Pn(i)来常规地指示第i个支承元件的端点的坐标和几何参数。可以理解的是，所述数据结构使得可以通过修改相关几何参数P1(i)、……、Pn(i)来修改任何第i个支承元件15。这使得甚至可以在支承元件15已经被定义之后在计算第二数据集合2之前以简单、快速和交互式方式来修改支承元件15的几何结构。此外，通过具体几何参数来定义每个支承元件15的这一事实使得支承元件能够独立于其他支承元件15而被修改，因此实现了本专利技术的另一目的。因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生成要通过立体光刻来制造的三维物体(11)的数值表示的计算机实现的方法，包括以下操作：‑准备表示所述三维物体(11)的几何结构的第一数据集合(1)；‑定义所述三维物体(11)的一个或更多个第一表面(13、13a)和面向所述第一表面(13、13a)中的每一个的一个或更多个参考表面(14、14a)；‑定义连接所述第一表面(13、13a)与相应的所述一个或更多个参考表面(14、14a)的多个支承元件(15)；‑计算第二数据集合(2)，以使得所述第二数据集合(2)表示由所述三维物体(11)与所述多个支承元件(15)的结合所产生的几何结构；其特征在于，定义所述多个支承元件(15)的操作包括以下操作：‑针对所述支承元件(15)中的每一个定义相应的所述第一表面(13、13a)上的属于所述支承元件(15)的相应的第一点(X1)、相应的所述参考表面(14、14a)上的属于所述支承元件(15)的相应的第二点(X2)，以及适合于完整定义所述支承元件(15)的三维配置的相应的一个或更多个几何参数(P1、……、Pn)；‑生成第三数据集合(3)，所述第三数据集合(3)包含所述支承元件(15)中的每一个的所述第一点(X1)和所述第二点(X2)的坐标(7)以及所述几何参数(P1、……、Pn)的值(8)；计算所述第二数据集合(2)的操作包括：基于所述第三数据集合(3)来生成针对每个支承元件(15)的数值表示。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.24 IT VI2014A0000671.一种用于生成要通过立体光刻来制造的三维物体(11)的数值表示的计算机实现的方法，包括以下操作：-准备表示所述三维物体(11)的几何结构的第一数据集合(1)；-定义所述三维物体(11)的一个或更多个第一表面(13、13a)和面向所述第一表面(13、13a)中的每一个的一个或更多个参考表面(14、14a)；-定义连接所述第一表面(13、13a)与相应的所述一个或更多个参考表面(14、14a)的多个支承元件(15)；-计算第二数据集合(2)，以使得所述第二数据集合(2)表示由所述三维物体(11)与所述多个支承元件(15)的结合所产生的几何结构；其特征在于，定义所述多个支承元件(15)的操作包括以下操作：-针对所述支承元件(15)中的每一个定义相应的所述第一表面(13、13a)上的属于所述支承元件(15)的相应的第一点(X1)、相应的所述参考表面(14、14a)上的属于所述支承元件(15)的相应的第二点(X2)，以及适合于完整定义所述支承元件(15)的三维配置的相应的一个或更多个几何参数(P1、……、Pn)；-生成第三数据集合(3)，所述第三数据集合(3)包含所述支承元件(15)中的每一个的所述第一点(X1)和所述第二点(X2)的坐标(7)以及所述几何参数(P1、……、Pn)的值(8)；计算所述第二数据集合(2)的操作包括：基于所述第三数据集合(3)来生成针对每个支承元件(15)的数值表示。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下操作：在计算所述第二数据集合(2)的操作之前，修改所述第三数据集合(3)，以便修改与所述多个支承元件(15)中的至少一个支承元件(15)对应的一个或更多个几何参数(P1、……、Pn)的值(8)，而跟与其他支承元件(15)对应的几何参数(P1、……、Pn)无关。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：-定义所述多个支承元件(15)的操作包括：生成第四数据集合(4)，所述第四数据集合(4)包含用于所述几何参数(P1、……、Pn)中的每一个的参考值(9)；-生成所述第三数据集合(3)包括：将所述参考值(9)赋值给每个支承元件(15)的相应的几何参数(P1、……、Pn)。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，定义所述多个支承元件(15)的操作包括以下操作：-修改所述第四数据集合(4)，以修改与所述几何参数(P1、……、Pn)中的至少一个对应的参考值(9)；-修改所述第三数据集合(3)，以将经修改的参考值(9)赋值给所述支承元件(15)中的至少两个的几何参数(P1、……、Pn)中的至少一个几何参数。5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下操作：-识别适用于通过立体光刻来生产所述三维物体(11)的多种材料；-针对所述材料中的每一种来定义第五数据集合(5)，所述第五数据集合(5)包含所述几何参数(P1、……、Pn)的相应的预定义参考值集合(10)；生成所述第四数据集合(4)包括：选择属于所述多种材料的材料；以及将与所述材料对应的预定义参考值(10)赋值给所述第四数据集合(4)。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下操作：将所述第一数据集合(1)、所述第二数据集合(2)以及所述第三数据集合(3)存储在计算机的存储器支持中。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述几何参数(P1、……、Pn)包括以下参数中的一个或更多个：-支承元件(15)的横向尺寸；-支承元件(15)的横向尺寸与支承元件(15)的长度之间的比率；-定义支承元件(15)的末端中的至少一个的球体(16)的尺寸；-所述球体(16)在相应的所述第一表面(13、13a)中或在相应的所述参考表面(14、14a)中的相互贯穿深度(17)；-支承元件(15)在所述末端中的至少一个的水平处的分支(18)的最大数目；-所述分支(18)相对于支承元件(15)的伸展方向(20)的最大倾角(19)。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述参考表面(14)中的至少一个是所述三维物体(11)的表面。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述参考表面(14a)中的至少一个是与所述三维物体(11)分离的表面。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，计算所述第二数据集合(2)包括以下操作：-定义包括至少一个所述参考表面(14、14a)的支承基底(21)；-计算所述第二数据集合(2)，以使得所述第二数据集合(2)表示由所...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山德罗·马罗津，
申请(专利权)人：DWS有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT