产生用于生产三维对象的控制数据的装置、方法和存储介质制造方法及图纸

本文描述的某些实施例涉及生产三维对象的结构形成。在这些实施例中，将不同的结构形成分量或函数应用于三维对象的体积。这些结构形成分量或函数设置为有差别地产生半色调输出。通过处理三维对象的材料体积覆盖表示，产生半色调输出。半色调输出用于提供用于指令生产三维对象的控制数据。

Structure formation for 3D objects

Some embodiments described herein relate to the formation of structures for producing three-dimensional objects. In these embodiments, different structures are formed into components or functions applied to the volume of three-dimensional objects. These structures form components or functions that are set to differential raw halftone output. By processing the volume representation of the material of the 3D object, a halftone output is generated. Halftone output is used to provide control data for instructing the production of three-dimensional objects.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于三维对象的结构形成
技术介绍
产生三维对象的装置，包括通常称为“3D打印机”的那些，已经被建议作为潜在的生产三维对象的便捷方式。这些装置可以以对象模型的形式接收三维对象的定义。处理该对象模型，以指令装置使用一种或多种材料组分生产对象。这可以以逐层方式进行。可期望生产具有一种或多种特性，比如颜色、机械和/或结构特性的三维对象。对象模型的处理可基于装置的类型和/或实施的生产技术而改变。附图说明结合一起作为实施例阐释本公开特征的附图，本公开的各种特征从接下来的详细说明中将是显而易见的，并且其中：图1是根据实施例显示使用材料体积覆盖表示来产生用于生产三维对象的控制数据的装置的示意图；图2是根据实施例显示生产三维对象的装置的示意图；图3是根据实施例显示对象处理器的示意图；图4是根据实施例显示产生用于生产三维对象的控制数据的装置应用的处理顺序；图5是根据实施例显示用于产生用于装置的生产数据的方法的流程图；和图6是显示计算设备的示意图。
技术实现思路
在三维对象的生产，例如在所谓的“3D打印”中，存在着产生具有大量不同对象特性的对象的挑战。例如，可期望生产具有各种，例如一种或多种下述指定特性的可选择的和不同特征的对象：材料特性、机械特性、颜色、细节、挠性、粗糙度、导电性和磁性。也期望灵活和有效地产生这种变化。例如，可期望基于常见的对象模型改变特性和/或修饰生产参数以提供产生的输出的不断改善。例如，可期望生产具有第一选择组特性值的第一版对象并且然后进行测试和/或检查，生产具有不同的第二选择组特性值的第二版相同的对象，其中第二选择组特性值基于测试和/或检查的结果，包括修饰版的第一选择组特性值。本文所述的某些实施例确保了用于形成对象的材料组合物和设置成分材料的空间结构解耦。这接着允许独立地规定两个方面的变化。这通过如下实现：以材料体积覆盖表示的形式定义材料组合物和允许不同结构形成分量应用于三维对象的不同部分或部位。材料体积覆盖表示指可用于装置生产三维对象的材料的概率分布。其可以以一个或多个材料体积覆盖向量的形式定义，其中每个向量表示用于生产三维对象的材料和所述材料组合的比例体积覆盖。每个结构形成分量配置为处理至少一部分材料体积覆盖表示，以产生三维半色调输出。可合并多个结构形成分量的输出，以产生控制数据，其包括用于离散布置用于生产三维对象的所述材料的生产指令。生产指令可包括在三维空间中布置特定单元材料的指令。在一种情况下，生产指令可包括例如材料或试剂在材料基底上的沉积指令。沉积指令可结合三维对象的切片或z-平面定义。图1示意性显示了产生用于生产三维对象的控制数据的装置110的实施例100。在某些情况下，装置110可形成单机增材制造装置的一部分；在其他情况下，装置110可为增材制造装置提供控制数据，以确保生产对象。装置110包括对象处理器120和生产控制器130。对象处理器120设置为获得对象定义140。对象定义140包括定义要生产的对象的电子数据。在本实施例100中，对象处理器120配置为获得三维对象的材料体积覆盖表示和结构表征。材料体积覆盖表示包括三维对象的至少一个体积的至少一个材料体积覆盖向量。每个材料体积覆盖向量表示用于生产三维对象的材料和所述材料组合的比例体积覆盖。结构表征指示至少一个体积的结构。在某些情况下，材料体积覆盖表示可包括各自多个定义体积，例如定义体积元素或体素的多个材料体积覆盖向量。类似地，结构表征可包括多个结构值，每个结构值与各自多个定义的体积或体积元素之一相关联。在一种情况下，材料体积覆盖表示和结构表征可结合常见的分辨率来定义，例如可根据包含要生产的三维对象的一组体素来定义。在其他情况下，可基于不同的体积或体积元素组来定义三维对象的材料体积覆盖表示和结构表征，例如立方体的对象定义可包括27个体素的栅格化组(例如3x3x3)，同时具有两个结构表征(例如一个用于划分立方体的两个四面体的每一个)。由材料体积覆盖向量定义的材料和材料组合可与许多不同的材料类型，例如建筑材料、装饰材料、支撑或支架材料、试剂和粉末和打印流体(包括油墨、清漆和亮漆(glosses))，包括材料的分开使用、材料的联合使用，以及任何材料的缺少相关联。在一种情况下，对象处理器120可配置为接收直接包括材料体积覆盖向量和结构表征的对象定义，例如结合给定的对象和/或其组成部分。在另一种情况下，对象处理器120可配置为接收对象定义，其包括对象和/或其组成部分的至少一种对象特性值。参考图3更详细描述了这后一种情况。在这后一种情况下，材料体积覆盖向量和结构表征可由对象处理器120基于接收的对象特性值的函数推导。在图1中，生产控制器130与对象处理器120通信连接并且设置为使用材料体积覆盖表示和结构表征，以产生用于生产三维对象的控制数据150。控制数据150包括用于以生产分辨率离散排列用于生产三维对象的材料的生产指令。为了产生控制数据150，生产控制器130配置为进行许多操作。从定义的体积的结构表征，生产控制器130，基于结构表征的值，从体积的多个可用的结构形成分量选择结构形成分量。每个结构形成分量配置为处理至少一部分材料体积覆盖表示，以产生三维半色调输出。生产控制器130将选择的结构形成分量应用于材料体积表示并且使用该操作的输出，以构建控制数据150。在一种情况下，材料体积覆盖表示包括三维对象的栅格表示的至少体积形成部分的材料体积覆盖向量。这样，每个材料体积覆盖向量可与本文称为“体素”的一系列单位体积相关联，与二维图像被分成称为“像素”的单位面积的方式类似。在一种情况下，立方体积可与体素的高度、宽度和深度的每一个的常见值一起使用。在其他情况下，可以定义定制单位体积或体素，例如其中单位体积是非立方的和/或高度、宽度和深度的值彼此不同(尽管每个体素具有与栅格表示中的其他体素相同的高度、宽度和深度)。在某些情况下，单位体积或体素可以是非标准的或定制定义的三维形状，例如体素可基于三角划分(例如填充对象的四面体)或任何其他填充空间的多面体。在该情况下，材料体积覆盖表示可存储为一组元组(例如以数组类型结构)，元组的一个组分表示三维中的体素坐标(例如质心或底角)并且元组的另一组分表示材料体积覆盖向量。为了解释材料体积覆盖向量的组分，可考虑简单的实施例。在该简单的实施例中，装置设置为使用两种材料来生产三维对象：M1和M2。这些可以是沉积在基底或床面上的流体建筑材料，例如排出的或喷射的熔融聚合物，或它们可包括沉积在一层或多层粉状建筑材料上的两种可沉积的着色剂。在后一种情况下，在生产的三维对象中，每种“材料”可相当于固化的可沉积试剂和粉状建筑材料的组合。在前一种情况下，在生产的三维对象中，每种“材料”可相当于排出的或喷射的聚合物的凝固部位。无论如何，每种“材料”可通过增材制造装置沉积来产生输出三维对象的定义的体积(例如以生产分辨率)。在该简单的实施例中，如果增材制造装置设置为沉积离散量的每种材料，例如在双元沉积中，存在四种不同的材料组合状态：沉积M1没有M2的第一状态；沉积M2没有M1的第二状态；沉积M1和M2的第三状态，例如M2沉积在M1上或反之亦然；和M1和M2都缺少的第四状态，例如“空白”(Z)或抑制剂。在该情况下，材料体积覆盖向量具有四个向量分量：[本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，其设置为产生用于生产三维对象的控制数据，所述装置包括：获得对象定义的对象处理器，所述对象处理器配置为基于所述对象定义，获得所述三维对象的材料体积覆盖表示和结构表征，所述材料体积覆盖表示包括所述三维对象的至少一个体积的至少一个材料体积覆盖向量，每个材料体积覆盖向量表示用于生产所述三维对象的材料和所述材料组合的比例体积覆盖，所述结构表征指示所述至少一个体积的结构；生产控制器，其与所述对象处理器通信连接，以产生用于生产所述三维对象的控制数据，其中所述生产控制器配置为：基于所述至少一个体积的所述结构表征，从所述至少一个体积的多个可用的结构形成分量选择结构形成分量，每个结构形成分量配置为处理所述材料体积覆盖表示的至少一部分，以产生三维半色调输出；和将所选择的结构形成分量应用于所述材料体积覆盖表示并且将所述选择的结构形成分量的输出提供为所述控制数据，所述控制数据包括用于离散排列用于以生产分辨率生产所述三维对象的所述材料的生产指令。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装置，其设置为产生用于生产三维对象的控制数据，所述装置包括：获得对象定义的对象处理器，所述对象处理器配置为基于所述对象定义，获得所述三维对象的材料体积覆盖表示和结构表征，所述材料体积覆盖表示包括所述三维对象的至少一个体积的至少一个材料体积覆盖向量，每个材料体积覆盖向量表示用于生产所述三维对象的材料和所述材料组合的比例体积覆盖，所述结构表征指示所述至少一个体积的结构；生产控制器，其与所述对象处理器通信连接，以产生用于生产所述三维对象的控制数据，其中所述生产控制器配置为：基于所述至少一个体积的所述结构表征，从所述至少一个体积的多个可用的结构形成分量选择结构形成分量，每个结构形成分量配置为处理所述材料体积覆盖表示的至少一部分，以产生三维半色调输出；和将所选择的结构形成分量应用于所述材料体积覆盖表示并且将所述选择的结构形成分量的输出提供为所述控制数据，所述控制数据包括用于离散排列用于以生产分辨率生产所述三维对象的所述材料的生产指令。2.根据权利要求1所述的装置，其中，对于用于生产所述三维对象的k种材料和所述材料的L种离散排列状态，所述材料覆盖向量包括Lk个向量分量，每个向量分量具有相关联的概率值，并且其中所述控制数据包括来自一组L*k可用指令值的生产指令，对于所述k种材料中的每一种，以生产分辨率的每个元素具有L个排列状态指令中的一个。3.根据权利要求1所述的装置，其包括：沉积机构，其与所述生产控制器通信连接，以根据所产生的控制数据沉积用于生产所述三维对象的所述材料，用于生产的所述材料的所述离散排列包括所述材料的离散沉积。4.根据权利要求3所述的装置，其包括：基底供应机构，其与所述生产控制器通信连接，以供应至少一个基底层，在所述基底层上通过所述沉积机构沉积用于生产的所述材料。5.根据权利要求1所述的装置，其中所述对象处理器配置为：获得所述三维对象的对象模型和对象特性的至少一个值；处理所述对象模型，以产生所述三维对象的栅格表示，所述栅格表示包括包含所述三维对象的多个定义的体积；对于所述多个定义的体积中的每个定义的体积，基于所述定义的体积的所述对象特性的所述至少一个值，确定与所述定义的体积相关联的材料体积覆盖向量的一组向量分量的值和所述定义的体积的结构表征。6.根据权利要求1所述的装置，其中所述对象定义包括定义所述材料体积覆盖表示和所述三维对象的所述结构表征的数据。7.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个可用的结构形成分量包括：三维半色调分量；三维误差扩散分量；和材料结构选择分量。8.一种用于为装置产生生产数据的方法，所述装置设置为生产三维对象，所述方法包括：获得多个材料体积覆盖向量的数据值，所述多个材料体积覆盖向量参考一组相应的体积元素定义，所述体积元素组包含所述三维对象的表示，每个材料体积覆盖向量表示用于生产所述三维对象的装置可用的材料的概率分布；确定所述三维对象的多个部分；基于与所述多个部分的每一个相关联的至少一个对象特...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾恩·莫罗维奇，彼得·莫罗维奇，J·M·加西亚雷耶罗·维纳斯，
申请(专利权)人：惠普发展公司有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：美国,US