机器视觉辅助的增材制造的系统和方法与流程

本发明是在根据国家科学基金会授予的授权号IIS-1116296以及空间和海上作战系统中心授予的合同号N66001-12-1-4242的政府支持下进行的。政府对本发明具有一定的权力。

背景技术：

增材制造，例如3维(3D)打印提供了用于制造物体的技术，这通常是通过使建筑材料的部分在特定位置上固化和/或组合来进行的。增材制造技术可以包括立体光刻、选择性或熔融沉积成型、直接复合制造、层压物体的制造、选择性相区沉积、多相喷射固化、弹道颗粒制造、颗粒沉积、激光烧结、聚合物喷射或其组合。许多增材制造技术是通过形成通常是所需物体的横截面的连续层来构建各部分的。通常，形成每个层，以使得其粘附到之前形成的层或上面构建有物体的基材上。

技术实现要素：

根据一些实施例，提供了一种校准增材制造装置的方法，该增材制造装置包括构建平台、成像装置和一个以上打印头，且该方法包括至少部分地通过使用成像装置对位于构建平台上的校准图像进行成像来确定第一空间映射；使用一个以上打印头中的第一打印头来在构建平台上制造校准物体；至少部分地通过使用成像装置对制造的校准物体进行成像来确定第二空间映射；至少部分地基于第一和第二空间映射来确定从第一打印头到构建平台的空间映射；以及至少部分地基于确定的从第一打印头到构建平台的空间映射来调整与第一打印头相关联的一个以上设置。

根据一些实施例，提供了一种增材制造设备，其包括构建平台；至少第一打印头，该第一打印头具有一个以上设置；成像装置；以及至少一个处理器，其被配置成至少部分地通过使用成像装置对位于构建平台上的校准图像进行成像来确定第一空间映射；至少部分地通过使用成像装置对使用第一打印头形成的校准物体进行成像来确定第二空间映射；至少部分地基于第一和第二空间映射来确定从第一打印头到构建平台的空间映射；以及至少部分地基于确定的从第一打印头到构建平台的空间映射来调整第一打印头的一个以上设置中的至少一个。

根据一些实施例，提供了一种使用位于构建平台上方的成像装置对增材制造装置的构建平台进行调平的方法，该方法包括使用成像装置对位于构建平台上的校准图案中的至少一部分进行成像；确定所成像的校准图案中的至少一部分的多个焦点测量值；至少部分地基于多个焦点测量值来识别构建平台的取向；以及基于确定的取向来调整构建平台的取向。

根据一些实施例，提供了一种评估使用增材制造装置形成的物体的至少一部分的方法，该增材制造装置包括构建平台和成像装置，且该方法包括经增材制造在构建平台上形成物体的至少一部分；用成像装置扫描物体的至少一部分的表面区域，其中扫描包括用成像装置捕获物体的至少一部分的表面区域的第一图像，第一图像是当物体的至少一部分的表面区域在与成像装置相距第一距离时进行捕获的；以及用成像装置捕获物体的至少一部分的表面区域的第二图像，第二图像是当物体的至少一部分的表面区域在与成像装置相距不同于第一距离的第二距离时进行捕获的；以及至少部分地基于第一和第二图像来确定物体的至少一部分的表面区域的深度图。

根据一些实施例，提供了一种增材制造设备，其包括构建平台、至少一个打印头、成像装置和至少一个控制器，其被配置成操作至少一个打印头以在构建平台上形成物体的至少一部分；操作成像装置以捕获物体的至少一部分的表面区域的第一图像，第一图像是当物体的至少一部分的表面区域在与成像装置相距第一距离时进行捕获的；以及捕获物体的至少一部分的表面区域的第二图像，第二图像是当物体的至少一部分的表面区域在与成像装置相距不同于第一距离的第二距离时进行捕获的；以及至少部分地基于第一和第二图像来确定物体的至少一部分的表面区域的深度图。

根据一些实施例，提供了一种评估使用增材制造装置形成的物体的至少一部分的方法，该增材制造装置包括构建平台和成像装置，且该方法包括经增材制造在构建平台上形成物体的至少一部分；用成像装置扫描物体的至少一部分的表面区域，其中扫描包括在光的第一波长下用成像装置捕获物体的至少一部分的表面区域的第一图像；以及在不同于光的第一波长的光的第二波长下用成像装置捕获物体的至少一部分的表面区域的第二图像；以及至少部分地基于第一和第二图像来确定物体的至少一部分的表面区域的深度图。

根据一些实施例，提供了一种增材制造设备，其包括构建平台、至少一个打印头、成像装置和至少一个控制器，其被配置成操作至少一个打印头以在构建平台上形成物体的至少一部分；操作成像装置以在光的第一波长下捕获物体的至少一部分的表面区域的第一图像；以及在不同于光的第一波长的光的第二波长下捕获物体的至少一部分的表面区域的第二图像；以及至少部分地基于第一和第二图像来确定物体的至少一部分的表面区域的深度图。

根据一些实施例，提供了一种使用包括构建平台的增材制造装置来制造与第一物体相接触的第二物体的方法，该方法包括获得表示第二物体的三维模型；当第一物体位于构建平台上时，感测第一物体的至少一个三维表面区域；至少部分地基于该感测的结果来变换三维模型的至少一部分；以及至少部分地基于变换的三维模型经增材制造来制造与第一物体相接触的第二物体。

根据一些实施例，提供了一种增材制造设备，其包括构建平台、至少一个打印头、成像装置以及至少一个控制器，其被配置成当第一物体位于构建平台上时，经成像装置感测第一物体的至少一个三维表面区域；以及操作至少一个打印头以形成与第一物体相接触的第二物体，其中第二物体已被配置成至少部分地与第一物体的至少一个三维表面区域相匹配。

提供前面的概述仅用于说明且不旨在限制。

附图说明

附图不旨在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或几乎相同的组件是用相同的数字表示的。为了清楚起见，可能并非每个组件均在每个附图中进行标记。在附图中：

图1描绘了根据一些实施例的适于在增材制造装置内实践机器视觉的说明性系统；

图2描绘了根据一些实施例的适于实践机器视觉技术的系统的逻辑图；

图3描绘了根据一些实施例的在机器视觉辅助的增材制造装置的组件之间的空间映射的确定；

图4描绘了根据一些实施例的调整增材制造装置的一个以上设置的方法；

图5描绘了根据一些实施例的适于确定用于增材制造装置的空间映射的说明性用户界面；

图6A至B描绘了根据一些实施例的用于感测构建平台的取向的说明性技术；

图7描绘了根据一些实施例的调整构建平台的取向的方法；

图8描绘了根据一些实施例的确定表面的深度图的方法；

图9描绘了根据一些实施例的美国1美分硬币的说明性深度图；

图10A至B描绘了根据一些实施例的响应于对正制造的物体表面的感测执行增材制造的实例；

图11描绘了根据一些实施例的在物体制造期间形成校正层的方法；

图12A至D描绘了根据一些实施例的制造与辅助物体相接触的物体的说明性过程；

图13描绘了根据一些实施例的制造与辅助物体相接触的物体的方法；以及

图14描绘了上面可以实施本发明的各方面的计算系统环境的实例。

具体实施方式

本申请一般涉及使用机器视觉的系统和方法，以提供有关增材制造装置的一个以上方面的信息，诸如校准参数和/或由所述装置形成的或在由所述装置形成的过程中形成的物体。

增材制造装置通常必须进行校准以确保由装置制造的物体是物体的预期形式的准确表示。例如，增材制造装置通常在构建平台上制造物体，以使得在构建平台上形成物体的第一层并在之前形成的层上形成后续层。如果没有正确地定向构建平台，物体的所形成的层可能不具有一致的厚度和/或可能不恰当地粘附到构建平台和/或之前形成的层，这产生了不正确表示预期物体的所形成的物体。

另外，一些类型的增材制造装置利用具有一个以上可调整自由度，诸如一个以上位置和/或取向的组件的给料机(通常称为“打印头”)。通过调整这些自由度，可以调整由每个打印头形成材料的方式。在利用多个打印头的增材制造装置，打印头可能需要相对于彼此进行调整以确保由每个打印头产生的材料沉积在所需位置上。例如，增材制造装置可以包括多个打印头，每一个均具有将材料指引到构建平台和/或正制造的物体的喷嘴。为了精确地从一个打印头在从另一个打印头产生的材料顶部上产生材料，喷嘴必须相对于彼此进行适当地对齐。然而，这个校准过程可能执行起来既耗时又昂贵，通常需要有经验的技术人员来执行该过程。

甚至在已对增材制造装置进行一次校准后，还会在物体的制造期间出现进一步的问题。温度的微小变化和/或将外来颗粒(例如，灰尘)引入制造过程会导致所制造物体的缺陷(例如，在所制造物体和物体的预期形式之间的差异)。然而，在制造期间，这些缺陷通常是难以或不可能检测到的，且即使能检测到，通常也不能指导增材制造装置执行至少部分地补偿这些缺陷的后续动作。因此，制造的物体是否成功地表示预期的物体往往基于在开始制造前的装置是如何彻底地进行校准的和/或制造环境干净的程度。

最终，增材制造装置通常限于在平的构建平台上制造物体。由于增材制造装置以小尺度(例如，在0.01μm和500μm之间)形成材料，因此要在其上面形成材料的任何表面必须大致按材料形成的尺度进行理解。否则，制造的物体将经受构建平台的高度变化且将产生不均匀的层。因此，制造的物体必须包括其中物体的初始层形成在平的构建平台上的至少一个完全平的表面上。这限制了能够成功地进行增材制造的物体的范围。置于构建平台上的给定物体可能不用作制造物体的基座，除非将物体的表面结构大致按物体上的材料形成的尺度进行理解之外。

本发明人已经认识和意识到可以通过在增材制造装置内使用机器视觉以在一个以上的制造阶段(包括制造前和/或制造后)期间向增材制造装置提供反馈来缓解上述问题。这种机器视觉系统可以在装置的校准期间提供反馈，可以在制造物体之前和/或制造物体期间提供反馈和/或可以提供有关制造的物体的反馈。机器视觉系统可以能够感测三维表面，例如构建平台、正制造的物体、制造的物体和/或非制造的物体的三维表面。

在一些实施例中，可以基于对表面(例如，构建平台、正制造的物体的表面、制造的物体的表面、非制造的物体的表面等)进行感测的一个以上结果调整增材制造系统和/或过程的一个以上方面。例如，在增材制造装置的校准期间，机器视觉系统可以感测构建平台的取向，这可以允许构建平台适当地进行重新定向。系统可以额外地或可替代地感测制造的校准物体的表面，其可以指示如何调整一个以上打印头以更准确地制造后续物体。

在由增材制造装置进行制造期间，机器视觉系统可以通过感测正制造的物体的表面来提供有关制造过程中的缺陷的反馈。该反馈可以用于，例如调整制造过程以补偿观察到的缺陷。另外或可替代地，有关制造的物体的一个以上表面的反馈可以提供有关物体容差的信息。在由增材制造装置进行制造之前，可以感测辅助物体(即，除了正制造的物体以外的物体，其可能或可能不是通过增材制造而产生的)的一个以上表面。例如，这可以允许由增材制造装置来制造与辅助物体相接触的物体。

在一些实施例中，机器视觉系统可以包括具有高光学分辨率，诸如50μm以下的分辨率的装置。装置可以按任何合适的方式，包括通过感测从装置到表面的距离和/或通过感测表面的形状来感测表面。例如，装置可以包括高分辨率深度扫描仪，诸如太赫兹成像器或光学相干断层扫描(OCT)系统，和/或可以包括适于与镜面反射面形和/或变焦测深技术一起使用的一个以上成像装置。在一些实施例中，机器视觉系统可以被配置成在几秒钟内感测表面。

在一些实施例中，可以在物体的制造前由机器视觉系统感测构建平台。构建平台的位置和/或取向可以指示在开始制造之前如何移动和/或重新定向构建平台以适当地校准构建平台。例如，感测从机器视觉系统到构建平台的垂直距离(例如，沿平行于机器视觉系统的光学轴线的轴线距离)可以指示构建平台相对于增材制造装置的轴的斜率。因此，可以通过基于观察到的斜率调整构建平台的取向来调平构建平台。在一些使用情况下，可以通过一个以上致动器(例如，步进马达)来调整构建平台的取向，其可以例如由确定如何调整构建平台的取向的计算机或其他装置进行控制。在一些实施例中，感测构建平台可以用于识别机器视觉系统与构建平台的相对位置。

在一些实施例中，可以基于感测制造的物体来调整增材制造装置的配置的一个以上方面。通过制造具有可识别特性(例如，网格)的校准物体并感测物体，可以评价增材制造装置的准确制造物体的能力。因此，可以基于评估调整装置配置的一个以上方面。例如，感测校准物体可以指示用于形成校准物体的打印头与用于感测物体的机器视觉系统的相对定位。在一些实施例中，该信息和机器视觉系统与上面形成有校准物体的构建平台的相对定位的组合可以指示校准物体与预期物体的偏差。例如，组合信息可以指示打印头的一个方面(例如，喷嘴方向)应进行调整以产生在预期位置上和/或按预期形状产生校准物体。

在一些实施例中，在物体的制造期间，可以基于对物体的感测由增材制造装置形成材料。如上面所讨论的，在其制造期间对物体表面的感测可以指示制造中的缺陷和/或误差。通过识别该缺陷和/或误差，可以产生后续材料(例如，在制造期间，在后续材料层中)，其至少在一些程度上对缺陷和/或误差进行了补偿。例如，在其中已基于制造过程沉积了比预期更多的材料的区域中，可以产生一个以上的后续材料层，其具有比原本已置于该区域中的材料更少的材料。类似地，在已沉积了比预期更少的材料的区域中，一个以上的后续层可以产生除了原本已产生的材料以外的额外材料。在一些实施例中，二元掩模可以用于将上述分析限制于正制造的物体表面的特定区域(其可以或可以不是连续区域)。

在一些实施例中，可以感测和分析部分制造或制造的物体的一个以上表面。感测制造物体的表面可以允许计算物体的容差，诸如用于工程规格中。在一些使用情况下，可以通过在其制造期间和/或之后确定在物体模型和制造的物体之间的体积差异。在一些使用情况下，可以通过在其制造期间感测物体的表面以及在如果表面的容差不满足客观标准的情况下终止制造来终止物体的制造。在其制造期间感测物体可以提供有关难以检查和/或一旦完成制造则不可见的物体的区域的信息。例如，物体的内腔(即，由材料完全围绕的容腔)将不可能在不通过物体的本体进行层析成像或分解物体的情况下进行检查。然而，通过在其制造期间感测物体，可以获得有关内腔的信息(例如，大小、形状)。

在一些实施例中，可以感测辅助物体的一个以上表面，且可以制造与一个以上表面相接触的物体。如上所述，本文所述的技术可以允许制造与辅助物体(除了制造物体以外的物体，其可以或可以不是已进行增材制造的)相接触的(例如，在其顶部)物体。通过感测辅助物体的表面，可以指导增材制造装置如何通过例如，变换选择物体的模型以使其提供与辅助物体相接触的所需界面来制造与表面相接触的选择物体，其可以包括缩放、旋转和/或平移模型和/或可以包括从选择物体的模型移除材料以使得形成所需界面。在一些实施例中，可以自动变换选择物体的模型以使得其与辅助物体的感测表面通过界面接合。

在一些实施例中，可以感测在其上可以制造物体的构建表面。因此，可以调整构建表面的取向和/或位置以提供在其上执行制造的所需平台。例如，可以调整构建表面，以使得其相关于重力基本上为平的和/或相关于增材制造装置的一个以上元件基本上为平的(例如，框架、打印头的运动方向等)。额外地或可替代地，通过感测构建表面，可以指导增材制造装置如何制造与表面相接触的选择物体，诸如通过在物体的初始层的形成期间填补表面中的小缺陷来进行。

下面是与在一个以上制造阶段期间在增材制造装置内使用机器视觉来提供反馈相关的各种概念及其实施例的更详细的描述。应理解的是本文所述的各个方面可按多种方式中的任一种来进行实施。本文提供了特定实施方案的实例以仅用于说明。另外，下面在实施例中描述的各个方面可以单独地或以任何组合进行使用，且不限于本文明确所述的组合。

图1描绘了根据一些实施例的适于在增材制造装置内实践机器视觉的说明性系统。系统100包括机器视觉系统110、构建平台120和打印头组件130。在图1的实例中，在构建平台120上描绘了制造物体140以说明制造物体在系统100中的一个可能的位置。然而，物体140是仅作为说明性元件而提供的且系统100通常可以用于感测当在构建平台上不具有物体(例如，构建平台本身可以经机器视觉进行分析)时的表面，这是通过感测存在于构建平台上的部分制造的物体和/或通过感测存在于构建平台上的辅助物体(例如，不是经增材制造而形成的物体)来进行的。本文称为“部分制造的物体”可以包括由增材制造装置形成的任何数量的材料，其不需要是整数的材料层且可以包括少于一层的材料。

在图1的实例中，机器视觉系统110是光学相干断层扫描(OCT)仪并且包括光源111、偏振器112和113、分束器114、镜子115和成像装置118。光源111可以发射固定波长的光和/或可以被配置成进行控制以使得所发射的光的波长可以发生变化。来自光源111的光由偏振器112偏振并由分束器114分开，以使得光的一部分(例如，一半)被反射到制造物体140且使得另一部分被透射到镜子115。反射到制造物体的光的该部分中的至少一些被透射回成像装置118(例如，通过反射)。同时，透射通过分束器114的光从镜子115进行反射且由分束器反射以在成像装置118进行接收。当两个光路的路径长度匹配时，在成像装置处将具有相长干涉。

在一些使用情况下，从成像装置到制造物体上的一个以上点的距离可以通过改变到制造物体的距离并识别发生相长干涉的深度(例如，通过使用成像装置118产生图像并通过检查具有变化距离的图像像素的亮度的变化来进行)来确定。在其他使用情况下，从成像装置到制造物体上的一个以上点的距离可以通过改变从光源111发射的光的波长且同时保持从装置到固定的制造物体的距离来确定。这两种用于确定从成像装置到制造物体上的一个以上点的距离的技术(即，改变相对位置的技术和改变波长的技术)可以独立地或结合使用，且系统100可以被配置成利用其中任一或两种技术。

机器视觉系统110可以具有任何合适的位置(例如，x和/或y)和/或深度(例如，z)分辨率，但是优选为具有与用于系统100中的增材制造技术的分辨率相当或更小的分辨率。例如，如果增材制造技术具有约为30μm的分辨率，机器视觉系统110的分辨率则可以具有任何合适的尺寸，但是优选为大约30μm或更小。在一些实施例中，机器视觉系统110具有在5μm和30μm之间的分辨率，包括在10μm和20μm之间，诸如12.7μm。

机器视觉系统110可以在给定时间从表面的任何合适的区域接收表面感测数据，该区域不需要具有表面的整体尺寸。例如，机器视觉系统110可以从表面的一部分接收表面感测数据，可以相对于彼此移动机器视觉系统和表面(例如，通过移动其中的任一个或两个)且随后可以从表面的另一个位置接收表面感测数据。在这种使用情况下，所感测的区域可以具有任何合适的尺寸，包括在50mm³和500mm³之间，包括在100mm³和200mm³之间。在一些实施例中，所感测的区域是具有直径为15mm的圆形区域。在一些实施例中，机器视觉系统根据由二元掩模(binary mask)定义的表面的区域确定表面感测数据。

在一些实施例中，至少部分地通过向和/或远离机器视觉系统110移动构建平台来改变在成像装置和所感测的表面(例如，构建平台120、制造的物体140等)之间的距离。例如，可以通过在±z方向(见图1中的轴线)上移动构建平台来向和/或远离成像装置118移动构建平台。构建平台可以按任何合适的方式移动，包括通过使用机械联接到构建平台的一个以上致动器(例如，马达，诸如步进马达)来进行。

在一些实施例中，至少部分地通过向和/或远离构建平台移动机器视觉系统110来改变在成像装置和所感测的表面之间的距离。例如，机器视觉系统110可以安装到一结构(未在图1中示出)，从而使得可以在±z方向上移动机器视觉系统。机器视觉系统可以按任何合适的方式移动，包括通过使用一个以上致动器来进行。

不管是否移动了机器视觉系统和/或构建平台，在由成像装置118捕获的图像之间移动的距离可以是任何合适的距离。在一些实施例中，多个图像是由成像装置捕获的，其中在图像之间以1μm和10μm之间的步长，诸如2μm的步长来调整在机器视觉系统和构建平台之间的距离。

光源111可以包括用于OCT扫描的任何合适的光源。在一些实施例中，光源111为发光二极管(LED)。光源可以发射在任何合适的波长范围上的光，其在一些使用情况下，可以基于机器视觉系统的所需分辨率进行选择。例如，发射相对较宽波长范围的光源可以允许进行如在相对较宽距离范围内的对在成像装置和正感测的表面之间距离的确定，但是可以具有相对较大的分辨率(即，在距离测量中的更大的步长)。类似地，发射相对较窄波长范围的光源可以允许进行如在相对较窄距离范围内的对在成像装置和正感测的表面之间距离的确定，但是可以具有相对较小的分辨率(即，在距离测量中的更小的步长)。在一些实施例中，由光源111发射的光的光谱可以在表面的扫描之间发生变化。在一些实施例中，由光源111发射的光的光谱包括不可见辐射(例如，红外线、紫外线、x射线等)。

偏振器112和113可以减少由光源111产生和/或由成像装置118接收的光密度。成像装置可以是任何合适的光传感器，诸如有源像素传感器或电荷耦合器件(CCD)，并且可以具有任何合适的分辨率。在一些使用情况下，成像装置118可以用于在不激活光源111的情况下感测表面，例如，通过使用另一光源，诸如环境光源来对表面，诸如构建平台和/或制造物体进行拍照来进行。因此，一些确定深度，诸如变焦测深技术(depth from focus)可以在不进行修改的情况下使用系统100来执行。

打印头组件130包括打印头131，其包括喷嘴132。在图1的实例中，描绘了通常用于喷墨增材制造技术中的打印头，但是将理解的是，通常可以使用本文所述的机器视觉技术来实践任何类型的增材制造技术。此外，本文所述的机器视觉技术可以与包括任何数量的打印头的增材制造装置一起使用，且所描绘的打印头组件130被示为具有三个打印头，这仅用作实例。

打印头组件130可以联接到一结构(未示出)，该结构能够使打印头在一个以上方向上，诸如在±x、±y和/或±z方向上移动。例如，打印头组件可以联接到在±x方向上对齐的轨道且可以使用一个以上致动器沿轨道进行移动。另外，打印头131中的每一个可以联接到电气系统，其致动打印头以使得打印头产生材料。例如，打印头131可以包括改变尺寸和/或形状的压电材料，且从而当向压电材料施加电压时导致在打印头内部的压力变化。因此，位于打印头内的墨能够通过相应的喷嘴压出。在一些使用情况下，电压可以控制喷射的墨滴的尺寸和/或速度。在一些实施例中，由打印头喷射出体积为在6pL和26pL之间的液滴。

构建平台120可以是在其上可以制造物体的任何合适的表面。构建平台120可以基本上是平的，以使得可以在增材制造期间在具有均匀尺寸的层中形成材料层。在一些实施例中，构建平台120可以被配置成在一个以上方向上移动。例如，如上面所讨论的，构建平台可以被配置成在±z方向上移动(例如，用于在感测表面期间调整在构建平台和机器视觉系统110之间的距离)。额外地或可替代地，构建平台120可以被配置成在一个以上额外的方向上移动。例如，构建平台120可以在±x和/或±y方向上移动。

在一些实施例中，配置构建平台120以使得可以在±z方向上升高和/或降低构建平台的一部分。例如，构建平台的一个角可以独立地升高和/或降低，从而提供用于调整构建平台的平面取向的机构。可以提供用于调整构建平台的任何数量的这种独立机构，以使得能够调整构建平台以具有在某个取向约束范围内的任意取向。在一些使用情况下，调整构建平台120以与x和y轴线都平行。

如上面所讨论的，由机器视觉系统110感测在构建平台120上的部分制造的物体或制造的物体可以指示增材制造装置的准确性。因此，可以通过感测部分制造的物体或制造的物体并基于感测结果确定如何调整一个以上方面来调整打印头131的一个以上的方面。例如，感测制造的物体可以指示在制造的物体中的材料位于与预期不同的位置上。其结果是，可以调整形成制造的物体的打印头以在预期的位置上产生材料，诸如通过调整打印头的喷嘴的位置和/或取向来进行。

机器视觉系统110(包括其组件中的任一个)、构建平台120、打印头组件130、打印头131和/或喷嘴132中的任何一个以上可以由一个以上控制器(未在图1中示出)进行控制。一个以上控制器可以联接到任何数量的上述元件。例如，成像装置118可以由不同于控制机器视觉系统110的位置的控制器(且其可以或可以不彼此联接)进行控制或可以由相同的控制器进行控制。而且，任何数量的控制器可以执行本文所述的任何计算和/或确定，诸如如何调整元件的一个以上位置和/或配置，如下面进一步描述的。

图2描绘了根据一些实施例的适于实践机器视觉技术的系统的逻辑图。系统200包括计算机210、机器视觉系统220、打印头230、构建平台240、温度/进给控件250和UV固化模块260。图2描绘了说明性喷墨增材制造系统，其包括一个以上打印头230且具有用于在制造期间移动组件并经机器视觉系统220感测表面的特定说明性配置。

计算机210可以包括任何合适的计算系统环境，下面关于图14讨论其实例。计算机210可以获得与增材制造相关的数据，包括但不限于表示要制造的一个以上物体的一个以上的三维模型、温度参数(例如，打印头的温度，构建平台，如何冷却正制造的物体等)、马达操作参数(例如，用于步进马达的步长/mm，运动速度/加速度等)或其组合。任何获得的数据均可以从外部装置(例如，另一计算机)获得和/或从计算机可访问的存储装置(例如，本地和/或远程存储器)读取。计算机210通过经任何合适的有线和/或无线技术向那些组件提供信号来控制系统200的其他元件。例如，系统200元件中的任何一个以上可以与经USB、以太网和/或Wi-Fi联接至其的元件进行通信。

在图2的实例中，分别由马达231和232在x和y方向(例如，如在图1中所示)上移动打印头230(其可以包括一个以上打印头)。另外，由计算机210操作温度/进给控件250以从打印头230中的一个以上产生材料(例如，通过致动马达和/或通过提供穿过压电材料的电压来进行)。

在图2的实例中，构建平台240被配置成使用马达241按两种方式在z方向上移动。首先，构建平台被配置成在±z方向上线性移动(即，在构建平台上的所有点在±z方向上同时出现相同量的移位)。另外，构建平台被配置成由一个以上的马达倾斜，以使得调整构建平台相关于z-轴线的取向。例如，构建平台可以联接到多个螺杆驱动器，每个螺杆驱动器均联接到步进马达，其可以是独立进行致动的以调整构建平台的取向。

在图2的实例中，喷墨增材制造装置经打印头230产生液体光敏聚合物，其通过暴露于UV辐射而固化成固体形式。控制UV固化模块260以固化由打印头230产生的光敏聚合物。

图3描绘了根据一些实施例的在机器视觉辅助的增材制造装置的组件之间的空间映射的确定。如上面所讨论的，经由机器视觉系统对构建平台上的已知制造物体进行的感测可以指示与预期要形成的制造物体的情况相比，实际形成的制造物体的情况。图3描绘了用于理解当由打印头产生时，由机器视觉系统做出的构建平台上的制造物体的观察的说明性技术。由机器视觉系统做出的观察可以指示在某个坐标系统中所观察的材料所在的位置，但该坐标系统不一定与打印头用于四处移动以及沉积材料的坐标系统相同。因此，为了理解打印头是否按预期产生材料，可以确定在打印头、机器视觉系统和构建平台的坐标系统之间的关系。

系统300包括机器视觉系统310、打印头320和构建平台330。可以通过感测在构建平台上的已知图案和/或物体来确定指示机器视觉系统在构建平台的坐标系统中的位置的映射1。例如，可以由机器视觉系统(例如，使用成像装置，诸如摄像头)来对具有图案(例如，棋盘式图案)的一张纸进行成像，且映射是基于所观察到的图案的位置、大小和/或焦点状态来确定的。额外地或可替代地，可以由机器视觉系统310感测具有已知大小和形状的物体(例如，增材制造的物体)，且映射是基于所观察到的物体的位置、大小和/或焦点状态来确定的。可以按任何合适的方式，诸如使用单应性矩阵来描述下述的映射1以及映射2和3。而且，可以基于本文所述的任何数量的测量来确定映射1至3。例如，在一些使用情况下，执行如本文所述的多个测量以及执行测量的平均水平或其他数值组合以确定映射可能是有益的。

映射2指示在打印头320和机器视觉系统310之间的映射。一旦已确定映射1和2，则能够计算映射3以确定打印头320在构建平台的坐标系统中的位置。为了确定映射2，可以使用打印头320在构建平台上制造已知的物体。例如，可以用任何数量的材料层来制造具有已知大小的网格。随后，可以由机器视觉系统310(例如，通过对一个以上表面进行拍照和/或感测其形状/位置来进行)感测网格且用于确定制造的物体位于机器视觉系统的坐标系统中的何处。这使得能够通过使用映射1变换制造物体的确定位置来确定映射3。

在一些实施例中，打印头320可以是在增材制造装置中的多个打印头中的一个。在这种情况下，可以为打印头中的每一个重复进行确定映射2和3的上述过程以确定用于打印头中的每一个的相应映射。可替代地，在已知配置中存在有超过两个打印头的情况下，可以使用上述过程为打印头中的一部分执行确定映射3的过程，且可以通过插入用于该部分的映射来确定用于打印头中的剩余部分的映射3。例如，对于一行打印头来说，可以通过上述过程确定用于该行中的第一和最后一个打印头的映射，且可以通过基于在该行中每个打印头的位置在用于第一和最后一个打印头的映射之间进行插入来确定用于其他打印头中的每一个的映射。

一旦已确定用于打印头330的映射(以及用于其他打印头的映射，如果有的话)，则可以基于确定的映射来调整与打印头相关联的一个以上的设置。如果映射指示打印头未在预期位置形成材料，则可以调整增材制造装置以按预期方式产生材料。例如，可以进行机械调整，诸如移动和/或重新定向打印头330的喷嘴以调整打印头沉积材料处。额外地或可替代地，可以调整存储在计算机可读介质中以及由控制增材制造装置的一个以上控制器访问的一个以上的设置，以使得后续制造按预期产生材料。

在一些实施例中，可以至少部分地基于由用户经用户界面提供的输入来确定映射1和2中的一个以上。虽然可以基于由机器视觉系统获得的数据来自动确定映射中的每一个，但也可以至少部分地基于源于用户的输入来确定映射。例如，用户可以经用户界面指示校准物体的已知方面位于何处。当确定映射1和/或映射2时，这些指示可以单独使用或与自动识别的物体的特性相结合使用。

图4描绘了根据一些实施例的调整增材制造装置的一个以上设置的方法。可以由包括机器视觉系统，包括但不限于分别在图1和2中示出的系统100和200的任何增材制造装置来执行方法400。方法400执行校准过程，诸如上面相关于图3所述的，其中在打印头和机器视觉系统之间确定空间映射，且基于空间映射调整增材制造装置的一个以上的设置。

在动作402中，确定第一空间映射。第一空间映射可以是从机器视觉系统到可以由机器视觉系统进行感测的表面，诸如构建平台或在构建平台上的物体(例如，纸张、制造的物体)的映射。在动作404中，由增材制造装置的打印头制造校准物体。校准物体可以是具有至少一个已知空间特征，诸如至少一个已知长度的任何物体。

在动作406中，通过使用机器视觉系统感测制造的校准物体来确定第二空间映射。例如，机器视觉系统可以识别校准物体的一个以上已知空间特征的位置。在动作408中，基于第一和第二空间映射来确定在打印头和机器视觉系统之间的空间映射。在动作410中，基于在动作408中确定的空间映射来调整增材制造装置的一个以上的设置，其实例在上面进行了讨论。

图5描绘了根据一些实施例的适于确定用于增材制造装置的空间映射的说明性用户界面。如上面所讨论的，可以至少部分地基于由用户经用户界面提供的输入来确定映射。图5描绘了说明性用户界面，其中显示了校准物体的图像(例如，通过经机器视觉系统感测校准物体来实现)，且用户可以经光标指示校准物体的已知空间特征位于何处。

界面500包括校准物体510的图像，其中校准物体包括网格形状。用户操纵光标510以使网格510的网格线相交并通过用在该位置的光标提供输入(例如，点击鼠标按钮)来指示其位置。在图5的实例中，已由用户识别交叉点511、512和513。一旦用户已识别一些交叉点，则可以确定制造网格线的打印头到构建平台的映射，如上所述。

图6A至B描绘了根据一些实施例的用于感测构建平台的取向的说明性技术。如上所述，机器视觉系统可以通过在构建平台上形成图案的图像来感测构建平台的取向。图6A描绘了包括成像装置610和构建平台620的说明性增材制造装置。在构建平台620上的是校准图案630，其在图6A至B的实例中为棋盘式图案。图6B描绘了从上面(例如，从成像装置的角度)观看的构建平台620。

校准图案630可以是具有已知尺寸和/或形状的已知图案的任何合适的物体。在图6A至B的实例中，校准图案630可以是一张纸或可以是增材制造的物体。校准图案630优选为在z方向上具有恒定的厚度。

包括成像装置610的机器视觉系统可以按任何合适的方式确定构建平台620的取向，包括通过检测校准图案630的图像的一个以上区域的焦点来进行。例如，如果图像的第一区域失焦且图像的第二区域焦点对准，则暗示第一区域比第二区域更接近或更远离成像装置。通过调整构建平台的取向并获得进一步的图像，可以调整构建平台直到其垂直于在成像装置和构建平台之间的轴线。

图7描绘了根据一些实施例的调整构建平台的取向的方法。可以由包括机器视觉系统，包括但不限于分别在图1和2中示出的系统100和200的任何增材制造装置来执行方法700。方法700执行校准过程，诸如上面相关于图6所述的，其中确定构建平台的取向且基于确定的取向调整取向。

在动作702中，由机器视觉系统感测校准表面。可以感测任何合适的校准表面，以使得可以根据一个以上感测结果来获得关于构建平台取向的信息。感测校准表面的实例包括但不限于：具有各种色调和/或颜色且通过对校准表面拍照来感测的校准表面(例如，可以是在其上形成有图像的一张纸或塑料)；校准表面是位于构建平台上的物体的表面，且表面可以由机器视觉系统进行感测；和/或校准表面可以是构建平台且可以由机器视觉系统来感测到构建平台的距离。

在动作704中，至少部分地基于动作702的结果来识别构建平台的取向。可以使用任何合适的技术以识别构建平台的取向，其可以取决于在动作702中执行的感测类型。例如，在动作702中对具有各种色调和/或颜色的校准表面进行拍照的情况下，对照片焦点的一个以上的测量值可用于确定是否按预期对校准表面且从而对构建平台进行了定向。例如，在校准表面为位于构建平台上的物体或构建平台本身的表面时，可以分别获得构建平台或表面的深度图且用于识别构建平台的取向。额外地或可替代地，可以使用镜面反射面形技术(a shape from specularity technique)来观察光是如何从物体上的一个以上的点进行反射的并基于所观察的反射光(如果有的话)来识别物体的取向。

可以选择任何合适的取向以作为预期取向，然而，优选地，预期的取向为其中构建平台平行于增材制造装置的一个以上的打印头沿其移动的轴线的取向。这种取向确保了可以由一个以上的打印头来形成具有恒定厚度的层。

在动作706中，可以调整构建平台的取向。可以经任何合适的方式，包括一个以上的人工操作的致动器(例如，螺杆)或一个以上的马达驱动的致动器(例如，由马达驱动的驱动螺杆)来调整取向。

图8描绘了根据一些实施例的确定物体的表面区域的深度图的方法。可以由包括机器视觉系统，包括但不限于分别在图1和2中示出的系统100和200的任何增材制造装置来执行方法800。方法800执行一个过程，其中在从机器视觉系统的成像装置到物体的两个不同的相对距离处对经增材制造而制造的物体进行成像；并至少基于两个图像来确定深度图。

在动作802中，经增材制造来制造物体。方法800的后续动作可以使用包括机器视觉系统的增材制造装置。在这种情况下，动作802可以由增材制造装置或由任何其他合适的增材制造装置来执行。例如，经增材制造而制造的物体可以是随后由具有机器视觉系统的增材制造装置来感测的辅助物体，该增材制造装置可以是除了用于制造辅助物体之外的不同的增材制造装置。

在动作804中，捕获在动作802中制造的物体的表面区域的第一图像。该图像可以按任何合适的方式捕获且可以基于从物体的表面区域导向到机器视觉系统的成像装置的任何合适的辐射。在一些实施例中，将源于光源的光导向到物体的表面区域并至少部分地反射到成像装置。例如，可以使用镜面反射面形的技术，其中在照明下取得表面区域的图像。额外地或可替代地，可以使用断层扫描技术，诸如太赫兹成像和/或OCT以捕获第一图像。例如，诸如在图1中所描绘的OCT扫描仪可以将光指引到物体的表面区域并基于除了沿着到成像装置的替代路径(例如，经由镜子)的光之外的反射光在成像装置捕获图像。在一些实施例中，表面区域的第一图像可以是在与成像装置相距相同距离处捕获的表面区域的多个图像中的一个。例如，在镜面反射面形的技术中，可以捕获表面区域的一些图像，且同时改变表面区域的照明。在动作804和806中成像的表面区域可以是物体的外部且无需包括物体的平坦表面，也不需要包括邻接表面。额外地或可替代地，表面区域可以是在该区域(例如，平坦表面的一部分)的外部延伸的表面区域。

在动作806中，捕获物体的表面区域的第二图像，其中从捕获该图像的成像装置到物体的表面区域的距离不同于在捕获第一图像时在其之间的距离。该距离可以按任何合适的方式并使用任何合适的机构，包括通过移动成像装置和/或通过移动物体(其可以包括移动上面搁置或以其他方式附接物体的平台或其他结构)来进行改变。在一些实施例中，在动作804和806之间调整距离包括在平行于成像装置的主轴线的方向上移动物体和/或成像装置。然而，一般来说，可以按任何合适的方式改变在表面区域和成像装置之间的距离。在一些实施例中，表面区域的第二图像可以是在与成像装置相距相同距离处捕获的表面区域的多个图像中的一个。

在动作808中，至少基于第一和第二图像来确定深度图。深度图可以指示在表面区域内的多个位置上从图像装置到在动作804和806中成像的物体的表面区域的距离。因此，在一些使用情况下，深度图可以由图像表示，该图像的每个像素具有指示与物体的表面的相关联的点的深度的亮度和/或颜色。

在一些实施例中，可以应用二元掩模以确定深度图，以使得在应用到在机器视觉系统的感测范围内的点时，仅感测二元掩模内的位置。该技术可以用于减少确定深度图所用的时间，其中仅关注由二元掩模限定的特定区域。

作为在动作808中确定深度图的非限制性实例，OCT扫描仪可以照明物体的表面区域(例如，表面的圆形区域)并基于该表面区域捕获第一图像。可以移动在OCT扫描仪和表面之间的距离，且至少基于相同的表面区域的第二图像可以在不同的距离处进行成像。如上面所讨论的，发生相长干涉的距离可以指示在表面区域中到相应位置的距离。因此，深度图可以通过检查表面区域的多个图像，至少包括第一和第二图像来进行确定。

图9描绘了根据一些实施例的美国1美分硬币的说明性深度图。如上面所讨论的，在一些实施例中，深度图可以指示源于用于物体表面上的多个位置的机器视觉系统(和/或机器视觉系统的物体组件，诸如成像装置)的距离。图9描绘了美国1美分硬币的说明性深度图，其中深度图的每个像素的相对亮度指示在基线高度以上的高度。例如，林肯总统的头是最亮的，且因此是硬币的最高的区域。显示为黑色的区域是深度图的最低区域。说明性深度图900可以经本文所述的任何合适的技术来产生，其包括但不限于光学相干断层扫描，镜面反射面形，太赫兹成像等。

图10A至B描绘了根据一些实施例的响应于对正制造的物体表面的感测执行增材制造的实例。如上面所讨论的，在制造期间对物体表面的感测可以告知该物体的后续制造。特别地，在已形成比预期更少的材料的情况下，可以在一个以上的后续层中提供额外的材料，和/或在已形成比预期更多的材料的情况下，可以在一个以上的后续层中提供更少的材料。图10A至B描绘了制造物体的一部分，感测物体的表面并响应于对表面的感测形成额外的材料的说明性过程。图10A和10B均描绘了在制造期间构建平台和物体的横截面。

在图10A中，增材制造装置包括上面已形成物体1010的一部分的构建平台1020。已在层(未示出)中形成物体部分1010，然而如所描绘的物体部分1010也可以表示任何数量的材料层。水平面1030为在构建平台上方的高度，预期在制造过程所描绘的阶段中物体部分1010的上表面处在该高度。然而，区域1011和1013具有比预期更多的材料，且因此到达比水平面1030更高的位置，且区域1012具有比预期更少的材料且未到达水平面1030。

物体部分1010的上表面可以由任何合适的机器视觉系统进行感测，其实例在本文中进行了描述。因此，可以确定在部分物体中的预期量的材料和在区域1011至1013中实际沉积材料之间的差异。其结果是，可以按其他方式执行以继续进行物体制造的材料的后续形成可以进行调整以对任何观察到的差异进行补偿。例如，在一个以上的后续层中，可以在原本以其他方式已形成的区域1011上方形成更少的材料。类似地，在一个以上的后续层中，可以在原本以其他方式已形成的区域1012上方形成更多的材料。

在一些实施例中，可以形成一个以上的层，如果不是用于观察差异其本来是不会产生的。例如，如果差异大于材料层的厚度，则形成一个以上的层以解决差异则可能是有益的，例如，如果在水平面1030下方的区域1012的深度大致等于或大于层的厚度，可以在区域1012中形成一个以上的层以在形成物体的额外层(其可以包括基于此和/或其他差异而进行调整的进一步的层)之前增加其朝向水平面1030的深度。

在图10B中，已形成一个以上的额外层，其被描绘为物体部分1040。水平面1050为在构建平台上方的高度，预期在制造过程所描绘的阶段中物体部分1040的上表面处于在该高度。已形成物体部分10040，以使得包括在区域1012中的额外材料以及在区域1011和1013中的减少的材料。因此，物体部分1040具有处在水平面1050的均匀高度。

提供图10A至B以作为制造物体的一部分，感测物体的表面并响应于对表面的感测形成额外材料的一个说明性过程。一般来说，可以在物体的制造期间执行该过程任何次数。另外，如在图10A至B中所描绘的正制造的物体具有矩形横截面以在描述附图中提供清晰性。然而，将理解的是，一般来说，物体具有任何任意的横截面和/或形状。

图11描绘了根据一些实施例的在物体的制造期间形成校正层的方法。可以由包括机器视觉系统，包括但不限于分别在图1和2中示出的系统100和200的任何增材制造装置来执行方法1100。在物体的制造期间可以执行方法1100以计算可以形成的一个以上的校正层，以使得将沉积在部分制造的物体中的材料量标准化到预期水平面。校正层可以包括通过调整原本已形成的但却用于感测表面的层而形成的层和/或可以包括仅形成为对材料量进行标准化的层。

在动作1102中，确定层掩模。为了减少感测部分制造的物体的表面所用的时间量，可以确定二元掩模以将对表面的感测限制于在包括材料的上表面的机器视觉系统下方的区域。层掩模可以经任何合适的技术进行确定且可以至少部分地基于对正制造的物体的呈现来进行确定。例如，由于在层中制造物体，因此增材制造装置和/或增材制造装置的一个以上的控制器可以定位在部分制造的物体的最近形成的层中形成材料的位置。因此，可以基于那些位置确定二元掩模。

在动作1104中，在由层掩模限定的物体表面的区域内确定部分制造的物体的深度图。可以使用本文所述的任何合适的技术来确定深度图。

在动作1106中，通过将深度图中的每个点的确定深度与表面的预期深度(其将通常具有均匀的深度)进行比较来确定校正层。在深度图中的每个点可以与在增材制造装置的坐标系统中的位置相关联(例如，通过确定在图3中描绘的映射来进行)且因此可以确定至少部分地校正在预期深度和测量深度之间的任何差异的校正层。

可以确定任何数量的校正层以校正任何观察到的差异或多个差异。在一些使用情况下，差异可以大于由增材制造装置产生的层的厚度。在这种情况下，可以确定多个校正层以至少部分校正该差异。例如，在物体的区域中已形成不足材料的情况下，可以确定多个校正层以填充该区域直到其大致位于预期高度为止。类似地，在物体的区域中已形成过多材料的情况下，可以确定多个校正层以不在区域中形成材料直到物体的剩余部分已大致达到区域的高度为止。

在动作1108中，在物体上形成在动作1106中确定的一个以上的校正层。在物体的制造期间可以基于形成的层的数量来执行方法1100任何次数，包括一次或周期性地进行。例如，在已形成物体的每十五层之后可以将方法1100执行一次。

图12A至D描绘了根据一些实施例的制造与辅助物体相接触的物体的说明性过程。可以由包括机器视觉系统，包括但不限于分别在图1和2中示出的系统100和200的任何增材制造装置来执行在图12A至D中所描绘的过程。如上面所讨论的，通过感测辅助物体的表面，可以制造与该物体相接触的物体。图12A至D描绘了由增材制造装置在辅助物体上形成材料的顺序。

图12A描绘了位于构建平台1210上的辅助物体1220的横截面视图。可以使用如本文所述的机器视觉系统经任何合适的技术来感测辅助物体的上表面。在图12B-D中示出的经增材制造进行的材料的后续形成可以至少部分地基于对辅助物体1220的表面的感测。

在图12B中，已形成与辅助物体1220相接触的一个以上的材料层1230。如何形成一个以上的材料层可以基于对正制造的物体(在这种情况下，为长方体)的表示以及辅助物体的深度图。在一些实施例中，正制造的物体在不进行修改的情况下被直接制造到辅助物体上。在一些实施例中，可以基于辅助物体的感测的三维结构来修改正制造的物体。例如，可以通过基于深度图从目标物体减去材料(例如，通过对目标物体的几何形状执行一个以上的布尔运算)和/或拉伸、调整大小和/或平移模型来获得要在辅助物体上制造的物体的模型。

不管是如何确定一个以上的材料层的，其可以在辅助物体上形成，如由一个以上的层1230、一个以上的层1240(在图12C中)以及一个以上的层1250(在图12D中)示出的。因此，如在图12D中所示，可以通过增材制造与具有非矩形横截面的辅助物体相接触的物体来形成具有矩形横截面的物体。

图13描绘了根据一些实施例的制造与辅助物体相接触的物体的方法。可以由包括机器视觉系统，包括但不限于分别在图1和2中示出的系统100和200的任何增材制造装置来执行方法1300。如上面所讨论的，在制造物体之前，可以变换要制造的与辅助物体相接触的物体模型。图13的实例描绘了用于执行这种变换的说明性过程。

在动作1302中，获得物体的模型。模型可以是要制造的物体的任何合适的计算表示。在动作1304中，感测辅助物体的表面。辅助物体可以位于包括执行该感测的机器视觉系统的增材制造装置的构建平台上。可以感测辅助物体的任何表面区域，包括上表面的全部或一部分。例如，在要在辅助物体的一部分上制造物体的情况下，可能不需要感测辅助物体的整个表面。

在动作1306中，至少部分地基于动作1304中执行的感测结果来变换物体的模型。物体可以按任何合适的方式，包括移除部分或将部分添加到物体和/或拉伸、倾斜、调整大小和/或平移模型来进行变换。在一些实施例中，可以对物体的一部分应用变换，同时对物体的剩余部分执行不同的变换或不执行变换。

在一些实施例中，用户界面可以用于执行至少部分地确定如何变换物体的动作。例如，希望将物体的外围与辅助物体的外围相对齐的用户可以使用用户界面以在辅助物体的图像(例如，深度图)的上方调整大小并平移模型直到外围对齐为止。除了进一步的变换外，可以由计算机自动执行这些动作。

在动作1308中，制造与辅助物体相接触的已在动作1306中进行变换的物体。

图14描绘了上面可以实施本发明的各方面的合适的计算系统环境1400的实例。例如，计算系统环境1400可以用于操作增材制造装置的机器视觉系统和/或任何组件。这种计算环境可以表示家用计算机、平板电脑、移动装置、服务器和/或任何其他计算装置。

计算系统环境1400仅是合适的计算环境的一个实例且不旨在建议任何关于本发明的用途或功能范围的限制。计算环境1400不应被解释为具有任何关于在说明性操作环境1400中所示的组件中的任一个或组合的依赖性或要求。

本发明的各方面是用许多其他通用或专用计算系统环境或配置进行操作的。可以适于与本发明一起使用的公知的计算系统、环境和/或配置的实例包括但不限于个人计算机、服务器计算机、手持式或膝上型装置、多处理器系统、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程消费电子产品、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括上述系统或装置中的任一个的分布式计算环境等。

计算环境可以执行计算机可执行指令，诸如程序模块。一般地，程序模块包括例程、程序、对象、组件、数据结构等，其进行特定任务并实施特定抽象数据类型。本发明还可以在分布式计算环境中进行实践，在该环境中，任务是由通过通信网络链接的远程处理装置执行的。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储器存储装置的本地和远程计算机存储介质中。

参照图14，用于实施本发明的各方面的说明性系统包括采用计算机1410形式的通用计算装置。计算机1410的组件可以包括但不限于处理单元1420、系统存储器1430和将包括系统存储器的各种系统组件联接至处理单元1420的系统总线1421。系统总线1421可以采用几种类型的总线结构中的任一种类型，包括使用多种总线架构中的任一种的存储器总线或存储器控制器、外围总线和本地总线。通过示例而非限制的方式，这种架构包括工业标准架构(ISA)总线、微通道体系(MCA)总线、增强型ISA(EISA)总线、视频电子标准协会(VESA)本地总线和也被称为夹层总线的外围组件互连(PCI)总线。

计算机1410通常包括多种计算机可读介质。计算机可读介质能够是能够由计算机1410存取的且包括易失性和非易失性介质、可移动和不可移动介质的任何可用介质。通过示例而非限制的方式，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括易失性和非易失性介质、可移动和不可移动介质，其是按用于信息存储的任何方法或技术，诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据予以实施的。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其它光盘存储器、磁带盒、磁带、磁盘存储器或其他磁存储装置或可用于存储所需信息并可通过计算机1410存取的任何其他介质。通信介质通常在调制数据信号，诸如载波或其他传输机制中包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据并包括任何信息传递介质。术语“调制数据信号”表示具有其特征组中的一个以上或按一种方式进行改变以在信号中对信息进行编码的信号。通过示例而非限制的方式，通信介质包括有线介质，诸如有线网络或直接有线连接和无线介质，诸如声学、RF、红外和其他无线介质。上述任一组的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。

系统存储器1430包括采用易失性和/或非易失性存储器诸如只读存储器(ROM)1431和随机存取存储器(RAM)1432的形式的计算机存储介质。包含有助于在计算机1410的元件之间传递信息，诸如在启动期间进行的基本例程的基础输入/输出系统1433(BIOS)通常被存储在ROM 1431中。RAM 1432通常包含可由处理单元1420立即存取的和/或当前在处理单元1020上进行操作的数据和/或程序模块。通过示例而非限制的方式，图14示出操作系统1434、应用程序1435、其他程序模块1436和程序数据1437。

计算机1410还可以包括其他可移动/不可移动、易失性/非易失性计算机存储介质。仅通过示例的方式，图14示出硬盘驱动器1441，其从不可移动的非易失性磁介质进行读取或写入其中；磁盘驱动器1451，其从可移动的非易失性磁盘1452进行读取或写入其中；和光盘驱动器1455，其从可移动的非易失性光盘1456，诸如CD ROM或其他光学介质进行读取或写入其中。能够在说明性操作环境中使用的其他可移动/不可移动、易失性/非易失性计算机存储介质包括但不限于磁带盒、闪存卡、数字多功能盘、数字录影带、固态RAM、固态ROM等。硬盘驱动器1441通常通过不可移动的存储器接口，诸如接口1440被连接至系统总线1421且磁盘驱动器1451和光盘驱动器1455通常通过可移动存储器接口，诸如接口1450被连接至系统总线1421。

如上所讨论的且在图14示出的驱动器及其相关联的计算机存储介质提供了对用于计算机1410的计算机可读指令、数据结构、程序模块和其他数据的存储。在图14中，例如，硬盘驱动器1441被示为存储操作系统1444、应用程序1445、其它程序模块1446和程序数据1447。要注意的是，这些组件能够与操作系统1434、应用程序1435、其他程序模块1436和程序数据1437相同或与其不同。在这里，对操作系统1444、应用程序1445、其他程序模块1446和程序数据1447给出不同的标号以在最低限度上示出其为不同的副本。用户可以通过输入装置，诸如键盘1462和指示装置1461，其通常被称为鼠标、轨迹球或触摸板将命令和信息输入计算机1410中。其他输入装置(未示出)可以包括麦克风、操纵杆、游戏手柄、碟形卫星天线、扫描仪等。这些和其它输入装置通常通过被耦合至系统总线的用户输入接口1460被连接至处理单元1420，但也可以通过其他接口和总线结构，诸如并行端口、游戏端口或通用串行总线(USB)进行连接。监视器1491或其他类型的显示装置也经接口，诸如视频接口1490被连接至系统总线1421。除了监视器外，计算机还可以包括其他外围输出装置，诸如扬声器1497和打印机1496，其可以通过一个输出外围接口1495相连。

计算机1410可以在使用至一个以上的远程计算机，诸如远程计算机1480的逻辑连接的联网环境中进行操作。远程计算机1480可以是个人计算机、服务器、路由器、网络PC、对等装置或其他常用网络节点且通常包括上面关于计算机1410所述的许多或所有元件，然而在图14中仅示出了一个存储器存储装置1481。在图14中所示的逻辑连接包括局域网(LAN)1471和广域网(WAN)1473，但也可以包括其他网络。这样的联网环境常见于办公室、企业范围的计算机网络、内联网和互联网中。

当用于LAN联网环境中时，计算机1410通过网络接口或适配器1470被连接至LAN 1471。当用于WAN联网环境中时，计算机1410通常包括调制解调器1472或其它用于在WAN 1473，诸如互联网上建立通信的工具。可以是内置或外置的调制解调器1472可以经用户输入接口1460或其他适当的机构被连接至系统总线1421。在联网环境中，关于计算机1410或其部分描述的程序模块可以被存储在远程存储器存储装置中。通过示例而非限制的方式，图14将远程应用程序1485示为驻留在存储器装置1481上。将理解的是所示的网络连接是说明性的且可以使用在计算机之间建立通信链路的其他工具。

本文概述的各种方法或过程可以在任何合适的硬件中实施。额外地，本文概述的各种方法或过程可以结合在采用多种操作系统或平台中的任一个的一个以上的处理器上可执行的硬件和软件来进行实施。例如，各种方法或过程可以利用软件来指示处理器计算层掩模，变换对象的模型，操作一个以上的致动器以移动机器视觉系统、打印头、构建平台等或其组合。上面描述了这些方式的实例。然而，可以采用硬件和软件的任何合适的组合以实现本文所讨论的实施例中的任一个。

在这个方面，各种发明概念可以被具体化至少一个非临时性计算机可读存储介质(例如，计算机存储器、一个以上的软盘、压缩盘、光盘、磁带、闪速存储器、在现场可编程门阵列中的电路配置或其他半导体装置等)，其是用一个以上的程序进行编码的，当在一个以上的计算机或其他处理器上执行时，该程序执行本发明的各种实施例。非临时性计算机可读存储介质可以是可传输的，从而使存储在其上面的程序可以被加载至任何计算机资源上以执行如上面所讨论的本发明的各个方面。

术语“程序”或“软件”在本文中是按一般的意义使用的以指代任何类型的计算机代码或计算机可执行指令组，其能够被用于对计算机或其他处理器进行编程以执行如上面所讨论的实施例的各个方面。额外地，应理解的是根据一个方面，当被执行时进行本发明的方法的一个以上的计算机程序不需要存在于单个计算机或处理器上，但却可以按模块化的方式分布在不同的计算机或处理器中以实现本发明的各个方面。

计算机可执行指令可以采用许多形式，诸如程序模块，其是通过一个以上的计算机或其他装置执行的。一般地，程序模块包括例程、程序、对象、组件、数据结构等，其进行特定任务并实施特定抽象数据类型。通常，在各种实施例中，程序模块的功能可以按需要进行组合或分布。

已在本文中描述了几个实施例，本申请的实施例的几个优点应当是显而易见的。一个优点是可以基于任何数量的可用材料设计物体，以使得在制造时，物体表现出一个以上的所需特性。用于本文所述实施例的可以使用的应用的非限制性列表包括形成微透镜阵列、光纤束、超颖材料(meta-materials)(包括多材料超颖材料)、可印刷织物、基于目标的焦散、在电子组件上形成的物体(例如，在移动装置上形成隐私屏幕)及其组合。

虽然已在一些情况下在光学相干断层扫描的背景下描述了本文所述的机器视觉的技术，但将理解的是本文所述的技术不限于任何特定类型的机器视觉技术且可以与任何合适类型的机器视觉一起使用。可以与本文所述的技术一起使用的机器视觉技术包括但不限于光学相干断层扫描(OCT)、立体三角测量、太赫兹成像、镜面反射面形、聚焦深度法、共焦显微镜术、飞行时间或其组合。

一般来说，可以使用至少沿一个轴线提供了分辨率的任何合适类型的机器视觉系统，该分辨率大致小于或等于正使用的增材制造装置的分辨率。例如，如果增材制造装置具有在x、y和/或z轴线上的30μm分辨率，则可以使用可以在平面上解析30μm大小的细节或更小细节的机器视觉系统。

而且，在一些实施例中，机器视觉技术可以基于在感测特定材料方面上的技术有效性来进行使用。例如，一些技术(例如，基于干涉测量的技术)在感测光学透明材料时可能提供相对较好的准确性，但在感测深色或黑色材料时则可能提供相对较差的准确性。其他技术，诸如镜面反射面形，在感测光照射到材料时会产生镜面高光的材料时可能提供相对较好的准确性。

适于与本文所述的技术一起使用的机器视觉系统可以利用任何数量的图像传感器，其可以在实践本文所述的任何方法和过程中单独或结合使用。而且，本文所述的技术可以按任何组合进行使用且不限于本文所述的独特的过程。例如，在使用本文所述的技术对增材制造装置进行校准之后，可以由增材制造装置来制造与辅助物体相接触的物体。

如本文所使用的，术语“机器视觉”包括其中执行基于成像的表面检查的任何技术、过程和/或方法且可以包括一个以上的计算机视觉和/或图像处理技术、过程和/或方法。例如，机器视觉系统可以形成表示物体表面的深度的图像并在执行基于表面的深度图的本文所述的技术之前对图像执行一个以上的图像处理操作。一般来说，当实践本文所述的技术时可以按任何合适的顺序执行基于图像的技术的任何合适的组合。

描述适于使用增材制造装置进行制造的三维物体的数据可以使用任何合适的格式来描述，包括限定三维几何形状(例如，通过限定顶点、法线和/或面的位置来进行)的任何数据格式。用于输入形状的合适格式的非限制性列表可以包括立体光刻(STL)、波前OBJ、增材制造文件格式(AMF)、ObjDF、Stratasys SLC、Zmodeler Z3D、光波LWO、Autodesk Maya和/或3D Studio Max等。

虽然已在一些情况下在喷墨增材制造的背景下描述了本文所述的技术，但将理解的是本文所述的技术不限于设计要使用喷墨增材制造的物体且可以与任何合适类型的制造技术一起使用。例如，在这里所述的技术可以与增材制造技术一起使用，增材制造技术包括但不限于立体光刻、选择性或熔融沉积成型、直接复合制造、层压物体的制造、选择性相区沉积、多相喷射固化、弹道颗粒制造、颗粒沉积、激光烧结、聚合物喷射或其组合。

各种发明概念可以具体化为一个以上的方法，已提供了这些方法的实例。作为本文所述的任何方法的一部分而执行的动作可以按任何合适的方式进行排序。因此，可以构造按不同于所示顺序的顺序来执行动作的实施例，其可以包括同时进行一些即使在所示的实施例中被示为连续动作的动作。

如本文定义和使用的所有定义应被理解为控制字典定义、通过引用并入的文档中的定义和/或所定义术语的普通含义。

除非清楚地进行相反指示外，如本文所使用的不定冠词“一”和“一个”被应理解为表示“至少一个”。

如本文所使用的，参考一个以上元素的列表的短语“至少一个”应被理解为表示选自在元素列表中的任何一个以上元素的至少一个元素，但不一定包括在元素列表内具体列出的每个元素中的至少一个，且并不排除在元素列表中的元素的任何组合。该定义还允许除了在短语“至少一个”所指的元素列表内具体标识的元素外，可选地可以存在有元素，而无论其是否与具体标识的那些元素相关或不相关。

如本文所使用的短语“和/或”应被理解为表示这样结合的元素，即在一些情况下连接存在的且在其他情况下为分离存在的元素中的“任一个或两个”。用“和/或”列出的多个元素应按相同的方式进行解释，即，这样结合的元素中的“一个以上”。除了由“和/或”子句具体标识的元素外，可选地，可以存在有其他元素，而无论其是否与具体标识的那些元素相关或不相关。因此，作为非限制性实例，当与开放式语言，诸如“包括”相结合使用时，对“A和/或B”的参考在一个实施例中能够仅指A(可选地，包括除了B以外的元素)；在另一个实施例中，仅指B(可选地，包括除了A以外的元素)；在另一个实施例中，指A和B(可选地，包括其他元素)；等等。

如本文所使用的，“或”应被理解为与如上面所定义的“和/或”具有相同的含义。例如，当分离列表中的项目时，“或”或“和/或”应被解释为包含性的，即，包含一些或一个列表的元素，且可选的为额外的未列明项目中的至少一个，但也可以包括其中的一个以上。仅清楚地指示相反情况的术语，诸如“其中的仅一个”或“其中的恰好一个”将指包含一些或一个列表的元素中的正好一个元素。一般来说，当前面有排他性术语，诸如“任一个”、“其中的一个”、“其中的仅一个”或“其中的恰好一个”时，如本文所使用的术语“或”应仅被解释为指示排他性替代物(即，一个或另一个，但却并非两个)。

本文所使用的措辞和术语用于描述且不应被认为是限制。使用“包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“涉及”及其变型表示含有之后所列的项目以及额外的项目。

已经详细地描述了本发明的几个实施例，本领域的技术人员将很容易地想到各种修改和改进。这种修改和改进旨在落在本发明的精神和范围之内。因此，前面的描述仅仅是示例性的，而不旨在限制。