生成增材制造指令的制作方法

增材制造技术可以通过构建材料的凝固在逐层的基础上生成三维物体。在这样的技术的示例中，以逐层的方式供应构建材料，并且凝固方法可以包括加热构建材料层以引起所选区域中的熔化。在其他技术中，可以使用其他凝固方法，诸如化学凝固方法或粘合材料。

与要生成的三维物体相关的数据可以被提供给增材制造装置并用于生成三维物体。在一些示例中，可以同时生成不止一个物体。

附图说明

现在将参考附图来描述非限制性示例，在所述附图中：

图1是用于生成增材制造指令的示例方法的流程图；

图2a至2d是图示根据一个示例的表示三维物体的一部分的数据的构成的示意图；

图3和4是处理装置的示例；以及

图5是示例增材制造装置的示意图。

具体实施方式

增材制造技术可以通过构建材料的凝固来生成三维物体。在一些示例中，构建材料可以是粉状颗粒材料，其可以例如是塑料、陶瓷或金属粉末。所生成的物体的性质可以取决于构建材料的类型和所使用的凝固机制的类型。可以例如在打印床上沉积并例如在制造室内逐层处理构建材料。

在一些示例中，通过定向施加能量，例如使用导致在施加定向能量的地方的构建材料的凝固的激光或电子束，来实现选择性凝固。在一些示例中，构建材料可以是树脂，其被用光或另一能源固化或凝固。光强度和/或波长的选择可能影响凝固的材料的性质。

在其他示例中，至少一种打印剂可以被选择性地施加到构建材料，并且在施加时可以是液体。例如，可以以从表示要生成的三维物体的切片的数据导出的图案(其可以例如从结构设计数据生成)将熔融剂(也称为“聚并剂”或“聚结剂”)选择性地分配到构建材料层的各部分上。熔融剂可具有吸收能量的构成，使得当能量(例如，热)被施加到层时，构建材料聚结并凝固以依照所述图案形成三维物体的切片。在其他示例中，可以以某个其他方式实现聚并。聚并改良剂(也称为改良剂或精细剂(detailingagent))，其动作以例如通过减少或增加聚并或帮助产生物体的特定光洁度(finish)或外观来改良熔融剂的效果，并且这样的试剂也在一些示例中用作打印剂。在一些示例中，着色剂(例如包括染料或色料)可用作熔融剂或改良剂，和/或用作打印剂以为物体提供特定颜色。

增材制造系统可以基于结构设计数据来生成物体。这可能涉及设计者例如使用计算机辅助设计(cad)应用而生成要生成的物体的三维模型。该模型可以定义物体的固体部分。为了使用增材制造系统从该模型生成三维物体，可以处理模型数据以生成模型的平行平面的切片。每个切片可以定义将通过增材制造系统凝固或使之聚结的构建材料的相应层的一部分。

在本文中阐述的一些示例中，可能意图在单个构建过程中打印多个物体。这可以例如增大增材制造装置的生产量并增大能量效率。在一些示例中，一个物体的存在可能对另一物体有影响，因此对于共享床的构建物体而言，打印剂的放置可能与物体被单独地构建时不同。

例如，考虑到热管理，在要生成单个物体的情况下，可以施加熔融剂，其导致当照射打印床时打印床材料的一般升温。如果在附近制造第二物体，这可能引起第一和第二物体之间的构建材料的附加加热，其可能使温度增加到熔融温度。

在一些示例中，可以定义“新物体”，其包括要同时生成的两个或所有物体。定义这样的物体是复杂的并且需要计算资源。此外，对一起生成的物体的构成或其相对放置的任何改变将导致模型废弃。

在本文中阐述的一些示例中，可以组成打印层的模型以包括与该层相交的构建作业的每个单独部分的内容。在一些示例中，定义了“边界框”。边界框可以包括物体的与被包围在矩形中的层相交的任何部分，所述矩形至少包围物体的对应于该层的切片，并且在一些示例中提供在物体的切片周围的缓冲区(buffer)。在一些示例中，当组成构建材料层时，对应于两个或更多个部分的边界框可能相交。

图1是方法的示例，其可以是用于定义打印指令的计算机实现方法，包括在框102中在处理器处获取第一数据模型和第二数据模型，其中第一数据模型包括第一物体的至少一部分的至少一个性质的表示，并且第二数据模型包括第二物体的至少一部分的至少一个性质的表示，并且将在共同的增材制造操作中生成第一和第二物体。

第一和第二数据模型可以描述至少一个物体性质。例如，第一和第二数据模型可以包括几何性质的表示，在该情况下第一数据模型可以包括第一几何模型并且第二数据模型可以包括第二几何模型，第一和第二几何模型分别表征第一和第二体积(volume)的几何形状。

在另一示例中，第一和第二数据模型可以包括(在一些示例中，除了几何模型之外)距离性质的表示，在该情况下第一数据模型可以包括第一距离模型和并且第二数据模型可以包括第二距离模型。每个距离模型表征包括被建模物体的至少一部分的体积内的多个位置距物体边界的距离。这样的距离模型可以例如包括“距离变换”或“距离图”。例如，位置可以包括物体内部或外部的体素(即，三维像素)。在一些示例中，距离可以是到物体边界的最近距离。为了考虑其中体积是包围物体的切片的边界框的示例，多个物体体素(因为切片至少近似二维，所以其对应于切片表面上的像素)可以被根据它们距物体表面的最小深度来描述。在体积内部但在物体外部的体素也可以根据它们距物体的外周界的距离来表征。

在其他示例中，第一和第二数据模型可以包括其他物体性质的表示，所述其他物体性质例如是物体颜色、电导率、弹性、表面光洁度、孔隙率、重量、强度等。

在一些示例中，第一和第二数据模型描述包围物体的至少一部分(并且在一些示例中，物体的切片)的体积上的一个或多个性质。在一些示例中，可以生成物体以使得体积重叠。在一些示例中，第一和第二数据模型中的每个表示物体的被包围在边界框中的一个或多个切片上的至少一个物体性质。当物体位于用于物体生成的预期相对位置中时，切片的边界框可能部分地彼此叠加。

物体可以是不同的或可以是相同的(例如，可以在单个增材制造操作中生成物体的多个副本)。在一些示例中，可以从本地存储器获取数据模型。在一些示例中，可以通过网络提供数据模型。

框104包括通过组合第一数据模型和第二数据模型的至少部分，使用处理器生成第一打印层模型和第二不同的打印层模型。

打印层模型可以包括预期打印或物体生成层的任何方面(例如，属性或性质)的数据模型。该层可以包括(或意图包括)第一和第二物体的至少一部分。例如，打印层模型可以对如下各项中的任何或任何组合进行建模：(i)层的几何性质(例如，层内的物体部分的位置)，(ii)相对几何性质(例如，模型可以表征物体之间的间隔)，(iii)层上任何性质或性质(例如颜色、电导率、强度、密度、孔隙率、半透明度等)的组合的变化；(iv)制造的状况，诸如层的热模型等。由打印层模型建模的一个或多个性质可以取决于(或在一些示例中，对应于)通过第一和第二数据模型(或其被组合的部分)描述的性质和/或取决于用于组合数据模型的函数。

可以在逐层的基础上生成打印层模型。在一些示例中，可以为物体生成中的每个层生成至少一个打印层模型。第一和第二打印层模型可以与物体生成的同一层相关。在一些示例中，可以通过向第一和第二数据模型的相同部分应用不同的函数来生成不同的打印层模型。在一些示例中，可以通过向第一和第二数据模型的不同部分应用相同或不同的函数来生成不同的打印层模型。数据模型的部分可以例如包括几何模型、距离模型和/或与其他物体性质(诸如机械或外观性质)相关的一个或多个模型。数据模型可以描述物体的一个或多个切片。在一些示例中，可以组合表示或描述共同性质的数据模型的各部分以形成打印床模型。

例如，可以通过组合两个物体的(例如，由边界框包围的)切片的几何模型来生成第一打印层模型，并且可以通过组合物体切片的距离模型来生成第二打印层模型。用于组合模型的函数可以是不同的或相同的。

在另一示例中，可以通过使用“and(与)”函数组合两个物体的(例如，由边界框包围的)切片的几何模型来生成第一打印层模型，而可以通过使用“or(或)”函数组合切片的几何模型来生成第二打印层模型。

下面描述了函数的其他示例。

在一些示例中，可以预先确定用于物体生成的物体(或层中的物体切片)的相对放置。在其他示例中，可以假设“试验”相对放置，并且可以执行多个这样的试验来确定相对放置。可以基于在物体生成期间物体的预期(或试验)相对放置来执行所述组合。

在一些示例中，虽然物体可以是相同的，但是被组合以形成打印层模型的表示物体的数据可以是不同的。例如，可能意图使物体的一个实例的生成至少比物体的另一实例的生成更早地开始，并且被组合以形成打印层模型的数据可以表示物体内的不同高度处的切片。在其他示例中，对于两个物体模型，被组合的数据可以是相同的。

在一些示例中，可以使用组合函数来组合第一和第二数据模型，所述组合函数被选取用来通知制造过程的至少一个方面，例如打印剂的放置。例如，如上面已经指出的，彼此靠近的物体可能引起相对加热。可以通过考虑物体的相对接近度和/或它们的相对尺寸来探索一个物体引起另一物体中的加热和/或反之亦然的可能性。

在一些示例中，可能存在诸如打印剂之类的打印材料渗出到周围区域中的可能性。例如，有色打印剂可以使在要被着色的物体的周界外部的构建材料变色。在其他示例中，可以利用渗出，例如以在物体表面处提供半透明或“褪色”效果。可以例如使用“α混合”对这样的渗出的程度进行建模。可以应用函数以例如基于在表征物体的信息中指定的颜色来标识颜色的可能扩散。这样的效果可能不是线性的，并且因此可以基于取决于距离但是以非线性方式变化的函数来确定可能存在于位置处的打印剂的量，其中该函数可以基于被建模的行为或测量到的行为。

所施加的打印剂可能影响其他性质，例如导电性、密度、弹性、孔隙率、物体强度等，所述打印剂可能延伸到相邻区域中。在一些示例中，可能存在将打印剂吸到邻近区域中的可能性，使得为了实现预期的浓度，应当施加额外的打印剂。

框106包括基于打印层模型生成增材制造指令。在一些示例中，这些可以包括用于生成层或相应物体的增材制造指令，并且过程可以利用与物体生成的其他预期层相关的数据来迭代。

通过在逐层的基础上生成模型，可以使处理保持简单，并且可以在数据处理周期后期组合数据，从而保持灵活性。在一些示例中，(一个或多个)打印层模型可以暴露在物体生成期间物体可以彼此交互或影响的方式，并且可以利用打印剂的适当施加来抵消这样的影响。

例如，如果一个物体易于引起另一物体的过热，或者在物体之间可能看到过热，则这可以通过在物体之间施加熔融还原剂来抵消。在另一示例中，当一个物体的颜色易于使另一物体变色时，这可以例如通过减少向物体边界内部或物体边界处的物体施加的打印剂的量或浓度或者通过生成允许向物体施加可接受的颜色而不过度影响(一个或多个)其他物体的颜色混合来抵消。例如，可以使用对两个物体的颜色求平均的颜色(其可以是加权平均)，或采用较浅的颜色。在另一示例中，可以在要渗透的物体周界内部使用较浓厚颜色的打印剂以给表面提供预期的颜色，同时减小物体外部的渗出效应的周界。

图2a示出了包围物体200的切片的体积的示例，其中黑色指示物体200的存在并且白色指示物体200的不存在。该体积包括“边界框”202。可以在三维物体建模中使用边界框以简化某些建模任务。在一些示例中，可以定义“最小边界框”，其包括可以包含物体的最小长方体，但是其他边界框可以至少包括围绕物体的周界，并且在一些示例中，边界框可以显著大于物体。图2a的模型可以被称为物体的“几何模型”，因为它表征了其几何形状。

在该示例中，要生成的物体200至少在其一个层中具有圆形形式。在一些示例中，可以在三维中描述要生成的物体。在一些示例中，可以将三维模型“栅格化”以形成切片，或者可以使用坐标(按照惯例，这可以是z坐标，其中物体层位于xy平面中)来标识与特定切片相关的模型数据。

图2b示出了针对包括图2a中所示的物体200的切片的体积的距离模型204。这示出了，对于由边界框包围的切片内的每个位置，每个像素距物体边界多近。在该示例中，图的亮度随距离而增加。

在图2b的示例中，没有关于内部和外部体素做出的区别。然而，在一些示例中，外部体素可以与距离模型中的负值相关联，并且内部体素可以与正值相关联(或反之亦然)。

在该示例中，意图制造两个相同的物体，但是在其他示例中，将在单个打印操作中制造的物体可以彼此不同，和/或可以存在任何数目的物体。

图2c示出了在第一打印层模型206a中重叠的两个距离模型204。在该示例中，已经根据“最小函数”组合了距离模型204，以确定像素/体素何时与和距第二物体边界的距离相同的距第一物体边界的距离相关联。“最小”函数可以保持两个距离值中的较低者，直到可以标识出中线轮廓(mid-linecontour)208。以该方式，轮廓208可以被标识为相等地靠近两个物体。这样的轮廓可以例如确定这两个物体之间的斜坡函数的中点，并因此通知打印剂的布置。

在另一示例中，可以应用随距离非线性变化的函数，例如“α混合”函数。这样的函数可以例如估计向物体周围或物体内的体积的区域中的颜色渗出或任何其他性质转变。

在又一示例中，可以使用阈值函数来组合距离模型，例如以标识在一个或两个物体的阈值距离内的任何特征(其中对于不同的物体，阈值可能相同或可能不同)。

可以根据感兴趣的性质，例如基于该性质的模型随距物体的距离或在物体内部的距离而变化，来使用其他函数。

可以单独地或组合地使用这样的函数。

在一些示例中，可以从物体的几何模型确定距离模型。也可以组合这样的几何模型以提供几何打印层模型206b，如图2d中所示，在该示例中使用逐像素(pixel-wise)or函数以根据打印床的体素来表征物体的存在或不存在。

尽管图2考虑了二维切片，但是可以例如使用指示不同方向上的距离的距离模型在打印床平面外检查距离。例如，其他距离模型可以表示在一个或两个z方向(向上和/或向下方向)上和/或在(例如，标识任何方向上的最近边界的)xyz维度中到边界的距离。可以组合针对给定方向和针对不同物体的距离模型以产生打印层模型。

可以逐像素地(或者等效地在平面中，逐体素地)执行单独的物体的性质向打印层模型中的组合。例如，可以执行定义将在增材制造过程的单个层中制造的第一和第二物体的一部分的数据的逐像素或逐体素(voxel-wise)组合。

在一个示例中，可以将该组合表达为：

bij＝op(bij，[pij]1-n)，其中b表示全床尺寸图像缓冲区，并且p表示要组合的数据模型的部分，例如由其边界框包围的物体切片的几何或距离模型。

因此，给定在物体生成期间物体的预期相对放置，可以将初始打印层模型bij与要生成的每个物体的层的距离、几何和/或其他模型组合。

下标ij对应于过程中的每个像素的x和y坐标。针对给定物体n(或实际上物体集合)的pn对于每个ij像素处的每个物体可能不存在(和/或对于边界框外部的位置可能为零)。

可以基于要暴露的特征(例如，用于颜色的α混合、用来确定分离中线的另一函数、热扩散模型函数等)来选取操作符函数op()。例如，应用最小操作bij＝min(bij，[pij]1-n)可以标识指示物体之间的最小间隔的轮廓。这样的操作符可以应用于至少一个距离模型。

在框106中生成增材制造打印指令可以包括生成与用于放置熔融增强打印剂的位置、用于放置熔融还原打印剂的位置、将在至少一个位置处施加的至少一种打印剂的量；将在至少一个位置处施加的打印剂的至少一个类型；将在物体制造中使用的构建材料的类型、至少一个制造温度、至少一个制造时间、至少一个光强度；和/或至少一个辐射波长相关的指令中的任何或任何组合。例如在固化树脂时，波长和强度可能是感兴趣的。

在一些示例中，该方法可以包括在模型被组合之前向第一和/或第二数据模型的至少一部分应用函数。在其他示例中，该方法可以包括在应用函数之前组合第一和第二数据模型的至少部分。在两个情况下，数据模型可以被作为有区别的数据文件来维持，直到物体生成数据处理流水线相对后期。这允许多功能性，因为可以移除单独的物体和/或添加新物体，一直到物体生成的点。例如，在要生成同一物体的多个副本的情况下，这意味着不需要在早期阶段对物体的合成物进行完全建模：可以多次使用与单个物体相关的数据。

此外，一些数据可能相对容易地在“每一物体”的基础上确定，但是如果完整的合成模型被构建，则可能被模糊。例如，可以使用单独物体的几何模型来确定针对每个层的每个单独部分的区域和周界。这可以用于计算在生成该部分中要使用的构建材料和打印剂，其可用于估计该部分的成本。

在一些示例中，该方法还包括根据增材制造指令生成物体。

图3是包括接口302和合成模块304的处理装置300的示例。接口302将接收表示第一和第二体积的数据，第一和第二体积分别描述将在共同的增材制造操作中生成的第一和第二物体的至少一部分。针对每个体积的数据包括如下各项中的至少一个：(i)表征每个体积的几何形状的几何模型，以及(ii)表征每个体积内的多个位置距物体边界的距离的距离模型。在一些示例中，体积可以是由边界框包围的物体切片。

合成模块304被配置成通过组合表示第一和第二体积的数据的至少部分来生成第一打印层模型和第二不同的打印层模型。例如，合成模块304可以(i)通过组合第一和第二体积的距离模型来生成第一打印层模型；并且(ii)通过组合针对第一和第二体积的几何模型来生成第二打印层模型。

如上面已经指出的，在一些示例中，可以通过使用不同的函数来组合距离模型而确定多个打印层模型。此外，在一些示例中，可以提供表征不同方向的多个距离模型，并且可以通过组合针对不同方向的距离模型来确定至少一个打印层模型。

还可以提供表征其他物体性质的数据，并且可以组合所述数据以产生打印层模型。

图4是处理装置400的另一示例，其(除了图3的处理装置400的组件之外，所述组件标有相同的数字)包括打印指令模块402和控制模块404。

打印指令模块402被配置成基于打印层模型确定打印指令。例如，所述指令可以是用来控制至少一种打印剂的放置或用来控制制造温度等的指令。在一些示例中，打印指令可以包括用来修改用于一个物体或物体集合的现有打印指令的指令。控制模块404被配置成控制增材制造装置至少部分地基于打印指令生成第一和第二物体。

图5示出了增材制造装置500的示例，其包括处理电路502、增材制造控制单元504和打印剂分配器506。

处理电路502被配置成获取第一数据模型和第二数据模型，其中第一数据模型包括第一物体的至少一部分的表示并且第二数据模型包括第二物体的至少一部分的表示，并且将在共同的增材制造操作中生成第一和第二物体。数据模型可以表示几何形状和/或至少一个性质，和/或包括每个物体的层或切片的距离模型。处理电路502还被配置成通过向第一数据模型和第二数据模型应用分析函数来确定指示第一物体的存在对第二物体的至少一个性质的影响的打印层模型。在一些示例中，该影响是对第一物体的生成(例如，物体生成的温度)的影响。在一些示例中，该影响是在被生成时对第一物体的至少一个性质(例如，颜色)的影响。另外，处理电路502可以被配置成确定至少一个物体生成指令来抵消该影响。

在一些示例中，数据模型包括几何模型和/或距离模型和/或其他物体性质模型。在一些示例中，可以从几何模型导出距离模型。在一些示例中，通过应用来确定第一物体的存在对第二物体的至少一个性质的影响的指示可以包括确定至少两个打印层模型。

增材制造控制单元504被配置成根据(一个或多个)物体生成指令来控制物体生成。

物体生成指令将经由打印剂分配器506来控制打印剂的分配。打印剂分配器506可以例如包括至少一个打印头，其可以相对于构建材料的表面行进。在一些示例中，可以在制造室(其可以是增材制造装置的一部分，或者可以是分离的装置的一部分)内的打印床上形成构建材料的层，并且向该层施加打印剂。可以用能量照射该层以引起选择性凝固，并且可以在其上形成构建材料的新层，其中该过程一层又一层地重复直到物体被形成。增材制造装置500和/或任何被耦合装置可以包括附加组件，诸如加热器、辐射能量源、清洁装置、构建材料分配器、机械组件等。

通过在增材制造装置500上提供处理电路502，可以在数据处理流水线的结束处将物体组合到单个构建操作中，这增加了流水线的多功能性并且避免了不必要的处理，例如如果预期的“批构建”工作改变一直到制造点的话。

在一些示例中，可能有超过两个物体将被生成，并且处理电路502可以被配置成接收第三数据模型，其中第三数据模型是第三物体的至少一部分的表示，并且被配置成通过向第一、第二和第三数据模型应用分析函数来确定其他物体的存在对第一、第二和第三物体中的每个的相互影响的指示。

处理电路502可以具有处理装置300、400的任何特征，并且反之亦然。处理电路502和/或处理装置300、400可以被配置成执行图1的方法。

可以将本公开中的示例提供为方法、系统或机器可读指令，诸如软件、硬件、固件等的任何组合。可以将这样的机器可读指令包括在在其中或其上具有计算机可读程序代码的计算机可读存储介质(包括但不限于磁盘贮存器、cd-rom、光学贮存器等)上。

参考根据本公开的示例的方法、设备和系统的流程图和框图描述了本公开。尽管上面描述的流程图示出了特定执行顺序，但是执行顺序可以与所描绘的执行顺序不同。关于一个流程图描述的框可以与另一流程图的那些组合。应理解，至少一些流和框及其组合可以由机器可读指令实现。

机器可读指令可以例如由通用计算机、专用计算机、嵌入式处理器或其他可编程数据处理设备的处理器执行，以实现在说明书和图中描述的功能。特别地，处理器或处理装置可以执行机器可读指令。因此，装置和设备的功能模块(例如，处理装置300、400、接口302、合成模块304、打印指令模块402、控制模块404和/或处理电路502)可以由执行存储在存储器中的机器可读指令的处理器或依照嵌入在逻辑电路中的指令操作的处理器来实现。术语“处理器”要被宽泛地解释为包括cpu、处理单元、asic、逻辑单元或者可编程门阵列等。方法和功能模块可以全部由单个处理器执行，或者在若干处理器之间划分。

还可以将这样的机器可读指令存储在计算机可读贮存器中，所述计算机可读贮存器可以引导计算机或其他可编程数据处理设备在特定模式中操作。

还可以将这样的机器可读指令加载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得该计算机或其他可编程数据处理设备实行一系列操作以产生计算机实现处理，因此在该计算机或其他可编程设备上执行的指令实现由流程图中的(一个或多个)流和/或框图中的(一个或多个)框指定的功能。

另外，可以以计算机软件产品的形式来实现本文中的教导，该计算机软件产品被存储在存储介质中并且包括用于使计算机设备实现在本公开的示例中叙述的方法的多个指令。

虽然已经参考某些示例描述了方法、装置和相关方面，但是可以在不脱离本公开的精神的情况下做出各种修改、改变、省略和替换。因此，意图该方法、装置和相关方面仅由以下权利要求及其等同方案的范围所限制。应当注意，上面提及的示例说明而非限制本文中描述了什么，并且本领域技术人员将能够在不脱离所附权利要求的范围的情况下设计许多替代实现。可以将关于一个示例描述的特征与另一示例的特征组合。

词语“包括”不排除除了在权利要求中列出的那些元素之外的元素的存在，“一”或“一个”不排除多个，并且单个处理器或其他单元可以履行在权利要求中叙述的若干单元的功能。

可以将任何从属权利要求的特征与独立权利要求或其他从属权利要求中的任何权利要求的特征组合。