快速原型方法和设备技术

本发明专利技术涉及用于生产产品的方法，其中针对待被确定位于对象之内或之外的每个工作点（11；30）执行下面的步骤，该对象典型地对应于待生产的产品或对应于待生产的产品的一部分（一层，一片），即：在与专用于工作点（11；30）的计数器相关联的经过该工作点的线与专用于工作点的图像（31）的计数器相关联的经过该工作点的图像（31）的线之中确定至少一个线（12）；在每个基本表面上，（i）搜索基本表面（15）与来自经过工作点（11；30）的线（12）和经过工作点的图像（31）的线中的一个线之间的交叉点，以及（ii）如果该交叉点存在，则修改计数器，以重复的方式执行步骤（i）和（ii）；以及根据专用于工作点（11；30）的计数器确定工作点位于对象之内或之外。本发明专利技术适于在快速原型和立体平板印刷中使用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于生产产品的方法，诸如原型。本专利技术还涉及用于实现根据本专利技术的方法的设备和通过根据本专利技术的方法或设备获得的产品。本专利技术尤其能够对叠置的层进行几次连续平版印刷以生产三维的产品。本专利技术的领域因此更具体地但是非限制地为快速原型(rapid prototyping)和立体平版印刷。
技术介绍
用于通过堆叠多个层来生产三维产品的工艺(典型地为原型)是已知的，例如立体平版印刷或丝沉积(或用于“熔融沉积成型”的FDM)。立体平版印刷原理如下: I)将至少一个投影图像投影到光反应层，所述光反应层在投影有投影图像的区域固化；然后2)将被固化的层覆盖新的光反应树脂层；然后3)再次将至少一个投影图像投影到该新的光反应层，将步骤2)和3)重复所需的次数以制造三维的产品。通常，每层的投影图像不同。例如，为了制造球，此图像由直径从球的第一顶点向球的中心增加然后从球的中心向球的第二顶点减小的盘构成。这种技术使得在不需要机械加工的情况下直接由光聚合性树脂制成三维的产品。层的正在固化的图像或待固化的图像也称为定位点图像。投影图像可远小于待固化的区域。对于同一层，因此需要若干次投影。例如，对于由边为30厘米的正方形构成的定位点图像，由边为10厘米的正方形构成的投影图像被相继且并排地投影9次。通过丝沉积进行的快速原型存在于熔化穿过在高温下加热的喷嘴的树脂(通常为塑料)，以使从喷嘴出来由树脂熔化的丝(10分之一毫米量级)并且沉积此丝以将其熔化粘合在先前沉积的层上。在通过堆叠多个层(与材料去除操作的加工工具不同)生产三维(3D)产品的处理中，存在将三维(3D)信息转换成表示各层的一系列二维(2D)截面信息的步骤。这些层在例如立体平版印刷中可以是平坦的，或者例如在丝沉积的情况下可以是弯曲的。用于将3D文件转换成2D文件的传统技术包括计算与生产期间的一堆实际的层对应的一堆数学截面。一旦表示待生产产品的截面的几何信息可获得，则对2D截面信息进行进一步的处理，并因此针对每个层获得适于所用技术的生产2D信息。例如，在具有激光器和检流计镜的原型机(立体平板印刷、激光烧结)中可将路径定义成矢量(轮廓矢量、填充矢量)。对于利用丝沉积进行的生产，方法类似但是最佳路径是不同的，因为将材料沉积的物理头的动力学非常不同于由镜子偏转的光影响的动力学。在其它示例中，例如在具有直射光投影(或用于“数字光处理”的DLP)或具有带喷嘴的印刷头的原型机的情况下，可使用矩阵定义而非矢量定义。处理一个层包括定义该层的位于待生产的产品的材料中的像素。为此，参照图1应用下面的算法(“扫描线填充”)。对于待处理的每个截面:-将网格I应用于层2，-对于网格的每行3(也可对列重复): 从该行的末尾开始向截面的其它边缘(图1中从左到右)，通过更新初始值为“0”的计数器“材料中入口 /出口的数量”(考虑到网格的边缘处没有材料):每当用于进入材料的界线4相交时，计数器增加1，每当用于离开材料的界线5相交时，计数器减去I ; 每当像素相交时，计数器的状态如下:如果计数器大于0，则像素被标记为处于由轮廓4、5限定的对象内，在其它情况下，像素被标记为处于由轮廓4、5限定的对象外。图中的网格I更一般地可以是具有例如蜂窝形式的任何铺设。然后不对“行”或“列”进行重复而是沿着所用铺设的优选轴进行重复。这种处理具有一些缺陷。首先，它需要相当长的计算时间。为了不使生产机器在此处理中固定，并且由于此处理的复杂性，此处理应该在独立于生产机器的专用计算机上执行，这实际上意味着将信息从计算器传递至生产机器的另一控制计算机的另一步骤。而且，由此这个传递步骤，生产信息应该被约束在一定量内以阻止传递花费太多的时间，因而限制了待生产产品的空间分辨率。最后，此处理的自然并行化易于实现:对于每个截面的处理可独立地且并行地进行。这些处理对于层与层之间非常可能花费不同的时间，例如随着各层的进入和离开界线的数量而变化。因此，在一般的情况下，一层与另一层的处理将具有不同的持续时间并且必须使用每层处理内部的迭代机制，并且层处理之间具有复杂的同步。通过相似的方式，在这些处理的一个中，从区域的一端到另一端的路径线可并行执行(上述的步骤2)。这是与界面处理可比较的情况:线将比其它的情况更复杂，随着进入和离开线相交数量而变化，并且具有迭代算法和复杂的同步。因此能够想到应用复杂但非“大量的”并行性，其仅为“MMD” (“MultipleInstruction on Multiple Data (多指令多数据)，，)类型而不为 “SIMD” (“SingleInstruction on Multiple Data (单指令多数据)”)类型,然而认为，SIMD算法可能更有效，但是被限制为适用于特别简单的操作。提醒一下，SIMD并行性是由Flynn分类定义的四种操作模式之一，并且指定若干计算单元并行操作的操作模式，使得相同的指令随时间并行地应用于若干数据以产生若干结果。本专利技术的目的是提供能够解决上述缺陷中的至少一个的平版印刷方法或装置。
技术实现思路
此目的由用于生产产品的方法实现，该方法包括(典型地从对象的描述性数据)确定有限空间的点位于被分解成基本表面的对象之内或之外，该对象通常对应于待生产的产品或对应于待生产的产品的一部分或一层或一片，其特征在于，对于尝试确定位于对象之内或之外的每个工作点，该方法包括:-在与专用于工作点的 计数器相关联的经过工作点的线、以及与专用于工作点的图像的计数器相关联的经过工作点的图像(平移、旋转、平移和旋转的组合等)的线之中确定至少一个线；以及-在每个基本表面上重复进行以下操作: 搜索基本表面与经过工作点的线和经过工作点的图像的线中的一个线之间的交叉点， 如果交叉点存在，则修改计数器；以及-根据专用于工作点的计数器确定工作点位于对象之内或之外。每条线可以是直线或曲线。在第一替代方式中，根据本专利技术的方法的特征在于:-确定至少一个线的步骤包括确定与专用于工作点的计数器相关联的、经过工作点的线；和/或-重复步骤包括，在每个基本表面上重复以下操作: 搜索该基本表面与经过工作点的线之间的交叉点； 如果该交叉点存在，则修改计数器；以及-确定工作点位于对象之内或之外的步骤包括根据专用于工作点的计数器的值确定工作点位于对象之内或之外。在此第一替代方式 中，线可经过原点，并且修改计数器的步骤可包括: 如果交叉点相对于线的原点位于工作点之后，对计数器不进行修改；以及 如果交叉点相对于线的原点不在工作点之后，根据线的交叉点相对于原点对应于线进入对象的入口或对应于线离开对象的出口，不同地修改计数器。在第二替代方式中，根据本专利技术的方法的特征在于:-确定至少一个线的步骤包括确定与专用于工作点的计数器相关联的经过工作点的线以及与专用于工作点的图像的计数器相关联的经过工作点的图像的线；和/或-方法还包括将基本表面分离成两个不同的组，即，相对于运动方向进入对象的一组表面和离开对象的一组表面；和/或-重复步骤包括在每个基本表面上重复以下操作: 如果表面为进入表面，则搜索该基本表面与经过工作点的线之间的交叉点，并且如果该交叉点存在，则修改与工作点相关联的计数器； 如果表面为离开表面，则搜索该基本表面与经过工作点的图像的线之间的交叉点，并且如果本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈卢克·阿拉尼克，
申请(专利权)人：菲迪亚斯技术公司，
类型：
国别省市：