本发明专利技术是一种由具有确定的特性的基础材料设计和制造具有期望特性的材料。在物体生成系统中，在表征过程中表征可用的基础材料，其中所述物体生成系统能够使用多个如此表征的基础材料。通过使用计算机或计算设备，处理表示所期望的物体和所述所期望的物体的一组特性的用户输入，用以得出所述多个基础材料的部分的放置的位置的映射，以便当所述映射被提供给物体生成器时，所生成的物体近似所述表示所述所期望的物体和所述一组特性的用户输入。基础材料的所述表征可以包括所述基础材料的弹性，所述用户输入可以是所期望的形状和弹性，所述物体生成器可以是3D多材料打印机并且作为由所述打印机所使用的所述多种材料构造而成的结果，所述所生成的物体可以至少近似所述所期望的形状和所述所期望的弹性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术大体上涉及一种物体制造系统，并且特别地，涉及使用多种基础材料的物体制造，以及能够根据计算机或者电子设备的命令放置基础材料的设备。
技术介绍
许多物体具有依赖于构造其的材料的属性。例如，大理石雕像是硬的，而羽毛枕是软的。通常，物体的属性被假定为是固定的，并由其构造决定。例如，预期一个面包的颜色为白色、褐色或棕色。其形状也通常由制作方法决定——面包通常是圆形的或者是条状的， 外面硬而里面软，这都是由于盛面包的盘子的需要以及烤炉加热外表面多于加热内部的事实。在计算机图形领域早已已知，计算机模型和图像生成器能够使用户摆脱物理约束一一易于生成说话的动物、漂浮的面包、不可能的物理现象等的视频。因此，通过提供合适的指令，动画系统能够输出完全由指令创建的视频序列，并因此不受物理构造方法的约束ο计算机图形学对电影所做的，3D打印机对物体也做了。虽然有一些约束，但是有可能向3D打印机发送一组计算机指令以打印任意形状的物体，甚至打印使用诸如铸造、雕刻、铣削等手工的物体制造技术无法制造的一些物体。3D打印机已经被用于生成样机、模型和古董，但是其被限制于，尽管物体的最终形状能够由计算机(或使用至3D打印机的计算机接口的用户)任意地指定，但是物体将是均勻的，因为它是由特定的打印机所使用的任何的输出材料(树脂、塑料等)制成的。当然， 不存在完全的自由，因为如果没有足够的支持，一些指令可能导致物体的部分的坍塌。一些物体是弹性地可变形的，并且它们作为物体的引人之处在于它们具有那些属性。例如，不弹性变形的英式足球就英式足球本身而言并不吸引人。其他例子包括衣服和鞋子、家具、植物或甚至人体组织或动物组织。在动画环境和在真实世界物体制造环境中， 重要的在于了解获得正确的物体特性、确定所采用的材料的特性和其他特性。在动画中，问题较容易，因为虚拟物体的行为不需要符合物理定律，然而物理物体的行为需要符合物理定律，并且其行为非常受其构造限制——虚拟的弹跳球能够由石头制成，但是由石头制成的物理物体球完全不能弹跳。变形效应能够以从分子相互作用到全局支持的响应函数的非常多样的尺度被建模，以及通过连续弹性法或者集总参数模型被建模。如最近由数值粗化(coarsen)和均勻化的研究表明，能够通过中尺度的均勻材料来近似具有微尺度的非均勻性的材料的行为。在一些3D打印机中，有一种可用材料(橡胶、塑料、树脂等)并且输出物体100% 由那种可用材料制成。然而，最近的发展包括多材料3D打印机例如OBJECT Cormex 系列 3D打印机。这些打印西能够“打印”物体，该物体包括由第一材料制成的组件和由第二材料制成的组件，其中两种(或更多)材料在一些参数例如密度、弹性、硬度等方面不同。计算机图形领域已经贡献了用于设计和制造虚拟服装、毛绒物体、纸艺物体、或表面微观地理学 的系统。需要的是由计算机指令创建可变形的物体(或具有其他特性组的物体)以匹配某些所期望的用户指定的特性。当然，如果所期望的特性是由可用材料提供的特性，问题就是简单的，但是通常用户有更复杂的需求。在计算机图形背景中，已知使用有限元模型仿真柔软组织，如可变形虚拟材料的数据驱动建模。在中示出计算机图形学中变形模型的最近研究。计算机图形中用于准确地建模可变形材料的常用方案使用连续弹性法以及有限元模型。这种方案能够建模大范围的材料，包括具有非线性非均勻变形行为的材料。通常，必须选择能够覆盖材料行为的范围的本构(constructive)材料模型， 然后，在给定某物体和本构模型的情况下，调整材料参数以拟合经验数据。这一方案由 引入至计算机图形学中的生物-机械建模，并随后被应用于身体部分诸如脸、手、颈、躯干、或整个上半身，应用于断裂效应的仿真；或甚至在模型还原步骤之后的交互仿真。为了达到高真实性，连续弹性法依赖包括几何的准确建模以及参数微调的复杂过程。一些研究人员设计了根据真实物体的测量自动识别本构模型的参数的方法。这些基于测量的建模方案覆盖了参数的估计，诸如杨氏模量、杨氏模量与泊松比、非线性内插的杨氏模量与泊松比、可塑性参数、或者非线性粘弹性参数。其他的基于测量的建模方案直接拟合全局支持的函数作为材料描述，而不是估计局部参数。Pai et al. 介绍了用于在统一的框架内采集物体的形状、弹性、粗糙度特征的系统。他们采用格林函数矩阵表示以描述变形模型。此后， 其他人扩展了 Pai以及其他人的研究，以增加鲁棒性并处理粘弹效应。最近在计算机图像中的研究旨在，即便离散化的分辨率十分差，也建模高分辨率的非均勻体。公知为均勻化的这一过程，试图找出以低分辨率采样的本构模型的参数值，以使得物体的行为最佳地匹配均勻材料。然而，创建仅在屏幕上可视的物体是一回事，创建物理物体是另一回事。参考文献BARBI C, J. , AND JAMES, D. 2005. Real-time subspace integrationfor St.Venant-Kirchhoff deformable models. ACM Trans. Graph. 24，3 (Aug.)，982-990.BATHE,K.J.1995.Finite Element Procedures. Prentice Hall.BECKER, Μ. , AND TESCHNER, M. 2007. Robust and efficient estimation of elasticity parameters using thelinear finite element method. In Sim Vis,15-28.BICKEL, B.，B A CHER, M.，OTADUY, Μ. Α.，MATUSIK, W.， PFISTER, H. , AND GROSS, Μ. 2009.Capture andmodeling of non-linear heterogeneous soft tissue. ACM Trans. Graph. 28,3(July),89 :1-89 :9.DIL0RENZ0, P. c.，Z0RDAN, V. B.，ANDSANDERS, B. L. 2008. Laughing out loud Control for modelinganatomicalIy inspired laughter using audio. ACM Trans. Graph. 27, 5 (Dec.), 125 :1-125 :8. JAMES, D. L. ,AND PAI, D. K. 1999. Artdefo-accurate real time deformable objects. In Proc. of SIGGRAPH99, Computer Graphics Proceedings, 65-72. KAJBERG, J. , AND LINDKVIST, G. 2004. Characterisation of materials subjected to large strains by inversemodellng based on in-plane displacement fields. Inter nationa本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种使用计算机的方法，用于生成用于生成物理物体的配方的方法，所述方法包括：确定多种基础材料的特性；确定待生成的物体的所期望的一组特性；计算所述多种基础材料的部分的位置，其至少近似所述待生成物体的所述所期望的一组特性；以及输出用于根据所述多种基础材料的所定位的部分来生成物体的指令。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：B·比克尔，W·马图斯克，M·A·奥塔戴，M·格罗斯，H·菲斯特，
申请(专利权)人：迪士尼企业公司，
类型：发明
国别省市：US
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