用于三维打印的特征保护的制作方法

背景技术：

在三维打印中，三维物体可以例如通过在计算机控制下连续地添加材料层而形成。三维物体可以基于由三维打印机利用的三维模型。可以实现各种技术以确保三维物体的特征的质量。

附图说明

本公开的特征通过示例的方式被图示并且不被限制在以下特征中，其中，相同的附图标记指示相同的元件，其中：

图1图示用于三维打印的特征保护的装置和关联组件的示例布局；

图2图示图1的用于三维打印的特征保护的装置的运算的示例阶段；

图3图示可移除特征配置的示例，以图示图1的用于三维打印的特征保护的装置的运算；

图4图示非可移除特征配置的示例，以图示图1的用于三维打印的特征保护的装置的运算；

图5图示用于三维打印的特征保护的示例框图；

图6图示用于三维打印的特征保护的方法的示例流程图；并且

图7图示用于三维打印的特征保护的进一步的示例框图。

具体实施方式

为了简洁和说明性的目的，本公开通过主要参照示例来描述。在以下描述中，为了提供对本公开的透彻理解，阐述了许多特定细节。然而，将显而易见的是，本公开可以在没有对这些特定细节进行限制的情况下实践。在其他情况下，一些方法和结构未被详细地描述，以便不使本公开不必要地模糊。

贯穿整个本公开，术语“一”意在表示特定元件中的至少一个。如本文所使用的，术语“包括”意味着包括但不限于此，术语“包含”意味着包含但不限于此。术语“基于”意味着至少部分地基于。

本文公开了用于三维打印的特征保护的装置、用于三维打印的特征保护的方法以及非瞬态计算机可读介质，该非瞬态计算机可读介质具有存储在其上的机器可读指令，以提供用于三维打印的特征保护。本文公开的装置、方法和非瞬态计算机可读介质为三维物体(例如，人的头部、包括鳍的肋骨等)的可能不存在于三维物体的最终构造结果中的具体特征(例如，诸如头发、鳍等的相对薄的特征)提供选择性保存。例如，三维物体的具体特征可以在收缩(例如，腐蚀)三维物体的其他特征的同时，通过使特征增长(例如，增大头发的厚度等)或保持特征为相同尺寸而被保存。就这点而言，相对大的特征可以通过腐蚀而收缩、较小的特征可以通过膨胀而增长、或者腐蚀和膨胀两者的组合可以被应用于三维物体。

如本文所公开的，三维物体可以基于由三维打印机利用以生成三维物体的三维模型。在某些情况下，三维模型可能包括可能太薄以至于无法始终如一地打印而不破裂的特征。例如，三维模型可以代表人的头部并且包括可能相对薄(例如，一个体素薄)的头发。就这点而言，生成三维物体以准确地保留三维模型的相对薄的特征而相对薄的特征不破裂或很好地再现可能在技术上具有挑战性。根据另一示例，由三维打印形成的三维物体可能经受热膨胀。就这点而言，腐蚀可能被施加到三维物体的体素的外层以使三维物体收缩，从而抵消由于尺寸相关的温度效应而引起的尺寸变化。就这点而言，防止三维物体的相对薄的特征由于施加的腐蚀而引起的不期望的收缩和/或消减可能在技术上具有挑战性。在类似的方式下，相对于其中粘合剂液体可以“输送”到超出它被打印的粉末区域的“化学粘合剂”系统，防止粘合剂液体的不期望的输送可能在技术上具有挑战性。又进一步，相对于其中粘合剂试剂在打印机中被施加到粉末床上以生成“绿色零件”并且其中“绿色零件”随后在独立的烤箱/熔炉中熔融/固化的金属三维打印系统，准确地形成“绿色零件”在技术上具有挑战性。

如本文所公开的，本文公开的装置、方法和非瞬态计算机可读介质通过选择性地保存三维物体的可能另外不存在于三维物体的最终构造结果中的具体特征(例如，相对薄的特征)以解决至少前述技术挑战。例如，三维物体的具体特征可以通过使特征增长或保持特征为相同尺寸而被保存或保持。就这点而言，三维物体的其他特征可能被收缩(例如，通过腐蚀)。例如，在三维物体的三维模型被分成体素(例如，三维像素)层(例如，通过切片)后，本文公开的装置、方法和非瞬态计算机可读介质可以被实现为保留相对小的特征或使相对小的特征增长，相对小的特征可能太薄或易碎而无法在三维物体已经被打印完存在。就这点而言，相对小的特征也可以取决于三维打印机的准确度而被保留或增长(例如，本文公开的腐蚀和膨胀技术可以应用于低于相对尺寸阈值的特征)。本文公开的装置、方法和非瞬态计算机可读介质可以识别三维模型的框架(例如，构架)，并且然后选择性的膨胀(例如，与腐蚀相反)框架以将它添加回原始的三维模型中。

本文公开的装置、方法和非瞬态计算机可读介质可以对三维物体的三维模型提供相对小的特征的保护的实现方式。就这点而言，小的特征可能任意增长以便确保它们最终存在于打印后的三维物体中。

如本文所公开的，本文公开的装置、方法和非瞬态计算机可读介质可以通过利用在腐蚀体素时提供连通性的切割顶点查找表而为三维物体的具体特征提供选择性保存。

本文公开的装置、方法和非瞬态计算机可读介质可以通过对特定半径设定最小特征尺寸而为三维物体的具体特征提供选择性保存。

如本文所述，对于本文公开的装置、方法和非瞬态计算机可读介质，模块可以是硬件和执行各个模块功能的编程的任意组合。在本文所述的一些示例中，硬件和编程的组合可以以多种不同的方式实现。例如，用于模块的编程可以是存储在非瞬态机器可读存储介质上的处理器可执行指令，并且用于模块的硬件可以包括执行这些指令的处理资源。在这些示例中，实现这些模块的计算设备可以包括存储指令的机器可读存储介质和执行指令的处理资源，或机器可读存储介质可以被独立存储并且可被计算设备和处理资源访问。在一些示例中，一些模块可以以电路实现。

图1图示用于三维打的特征保护的印装置(下文中也被称为“装置100”)的示例布局。

参照图1，装置100可以包括查明要被打印的三维物体106的三维模型104的三维模型分析模块102。例如，三维物体106可以由三维打印机108打印。

特征配置分析模块110可以确定三维模型104的三维模型特征112的配置是否与来自可移除特征配置114组中的可移除特征配置相匹配。

基于确定三维模型104的三维模型特征112的配置与来自可移除特征配置114组中的可移除特征配置相匹配，三维模型修改模块116可以从三维模型104中移除三维模型特征112以生成修改后的三维模型。就这点而言，三维物体生成模块118可以基于不具有已被移除的三维模型特征112的体素的、修改后的三维模型而使三维物体106被打印。

特征配置分析模块110可以进一步确定三维模型104的三维模型特征112的配置是否与来自非可移除特征配置120组中的非可移除特征配置相匹配。

基于确定三维模型104的三维模型特征112的配置与来自非可移除特征配置120组中的非可移除特征配置相匹配，三维模型修改模块116可以保留三维模型104中的三维模型特征112。就这点而言，三维物体生成模块118可以基于包括已保留的三维模型特征112的体素的三维模型104而使三维物体106被打印。

三维模型特征半径分析模块122可以识别修改后的三维模型104的不包括最小特征半径124的三维模型特征。就这点而言，三维模型特征半径分析模块122可以将所识别的三维模型特征的半径增大到最小特征半径124。

根据示例，非可移除特征配置可以包括三维模型104的居中布置的体素，并且三维模型104的该居中布置的体素可以被布置在三维模型104的另外两个体素之间。

根据示例，可移除特征配置可以包括三维模型104的居中布置的体素，并且三维模型104的该居中布置的体素可以被居中布置并且与三维模型104的另外三个体素邻近。

根据示例，可移除特征配置可以包括三维模型104的四体素组中的体素，该组四体素可以相对于三维模型104形成正方形(或另一类型的形状)。

参照图1至图3进一步详细地描述装置100的运算。就这点而言，图2图示装置100的运算的示例阶段。进一步，图3图示可移除特征配置的示例，以图示装置100的运算。

参照图1，如本文所公开的，三维物体的具体特征可以在收缩(例如，腐蚀)三维物体的其他特征的同时，通过使特征增长(例如，增大头发的厚度等)或保持特征为相同尺寸而被保存。就这点而言，参照图2，要打印的三维物体106的三维模型104可以由i表示，如在200处所示。例如，三维模型104可以由二维构建元件n4、n8等、三维构建元件n26、或其他类型的二维和/或三维构建元件形成，也如图2中所示。

可以确定三维模型104的框架。例如，如图2中所示，三维模型104的框架可以通过内部体素214表示，然而三维模型104的外壳可以由外部体素204表示。体素202可以表示对在200处的三维模型腐蚀的结果。

在206处，腐蚀后的三维模型104可以包括全部外部体素的腐蚀。就这点而言，全部外部体素的腐蚀可导致在208处六个体素的消除。

可替代地，在210处，膨胀后的三维模型104可以包括从在200处的原始的三维模型104的外部体素中的每一个的膨胀。

针对装置100，代替如在206处所示的腐蚀或如在210处所示的膨胀，“安全腐蚀”可以如在212处所示被执行。针对在212处的“安全腐蚀”，如本文所公开的，三维模型分析模块102可以识别三维模型104的不是“开(opening)”的特征。开运算可以被描述为腐蚀物体并且然后对腐蚀后的结果进行膨胀的顺序操作。“开”可以用以下针对二维构建元件n4的运算表示，其中，表示腐蚀，表示膨胀：

进一步，三维模型分析模块102可以确定三维模型104的外壳(例如，在204处)，其中，某些特征可能被移除。

如本文所公开的，特征配置分析模块110可以确定三维模型104的三维模型特征112的配置是否与来自可移除特征配置114组中的可移除特征配置相匹配。基于确定三维模型104的三维模型特征112的配置与来自可移除特征配置114组中的可移除特征配置相匹配，三维模型修改模块116可以从三维模型104中移除三维模型特征112以生成修改后的三维模型。就这点而言，三维模型修改模块116可以从三维模型104中移除在外壳中并且不是切割顶点(例如，连接其他体素的体素)的体素。也就是说，三维模型修改模块116可以移除外壳的不是切割顶点的外角。进一步，一旦外壳的不是切割顶点的外角被移除，三维模型修改模块116就可以移除外壳中的不是切割顶点的剩余体素。参照图3，在300、302和304处示出了可以被移除的特征的示例。移除运算可以由以下运算表示：

iδb＝i&(～b)

移除运算可以找到属于i的一部分且不属于b的一部分的体素的交集。

如本文所公开的，特征配置分析模块110可以进一步确定三维模型104的三维模型特征112的配置是否与来自非可移除特征配置120组中的非可移除特征配置相匹配。基于确定三维模型104的三维模型特征112的配置与非可移除特征配置120组中的一个非可移除特征配置相匹配，三维模型修改模块116可以保留三维模型104中的三维模型特征112。就这点而言，图4中示出非可移除特征的示例，其中，在400、402和404处的特征可以不被移除。

不在“开”中的特征的特征识别(下文中也被表示为“非开特征识别”)可以针对特定次数(例如，2次、3次等)递归执行。就这点而言，递归识别和后续移除的执行次数可以取决于诸如三维模型104的类型、三维物体106的类型等因素。进一步，递归识别和后续移除的执行次数也可以取决于诸如原始的三维模型104的特定数量的消耗的因素。

如本文所公开的，三维模型特征半径分析模块122可以识别修改后的三维模型104的不包括最小特征半径124的三维模型特征。就这点而言，三维模型特征半径分析模块122可以将所识别的三维模型特征的半径增大到最小特征半径124。因此，三维模型特征半径分析模块122可以从“非开特征识别”中实现产生的三维模型的膨胀(下文中也被表示为“产生的三维模型膨胀”)，并且可以将从“非开特征识别”中膨胀的产生的三维模型添加到原始的(或腐蚀后的)三维模型中。相对于“产生的三维模型”的膨胀可以将最小特征半径124设定为n的值，其表示所有小的特征要被膨胀到的半径。例如，相对于“产生的三维模型膨胀”，膨胀可以将在214处的单一体素的最小特征半径124设定为1的增加值，如在216处所示。

图5至图7分别图示用于三维打印的特征保护的示例框图500、方法600的示例流程图和进一步的示例框图700。框图500、方法600和框图700可以通过示例且非限制的方式在上述参照图1的装置100上实现。可以在其他装置中实践框图500、方法600和框图700。除了示出框图500之外，图5示出装置100的可以执行框图500的指令的硬件。硬件可以包括处理器502和存储有机器可读指令的存储器504(即，非瞬态计算机可读介质)，指令在由处理器502执行时，使得处理器执行框图500的指令。存储器504可以表示非瞬态计算机可读介质。图6可以表示用于三维打印的特征保护的方法。图7可以表示具有机器可读指令存储在其上的非瞬态计算机可读介质702，以提供用于三维打印的特征保护。机器可读指令在被执行时，使得处理器704执行也在图7中示出的框图700的指令。

图5的处理器502和/或图7的处理器704可以包括单个或多个处理器或其他硬件处理电路，以执行本文所述的方法、功能和其他过程。这些方法、功能和其他过程可以体现为存储在计算机可读介质上的机器可读指令，计算机可读介质可以是非瞬态的(例如，图7的非瞬态计算机可读介质702)，诸如硬件存储设备(例如，ram(随机读取存储器)、rom(只读存储器)、eprom(可擦除可编程rom)、eeprom(电可擦除可编程rom)、硬件驱动器和闪存)。存储器504可以包括ram，用于处理器的机器可读指令和数据可以在运行时期间驻留。

参照图1至图5并且具体地参照图5中示出的框图500，存储器504可以包括查明要打印的三维物体106的三维模型104的指令506。

处理器502可以获取、解码和执行指令508以确定三维模型104的三维模型特征112的配置是否与来自可移除特征配置114组中的可移除特征配置相匹配。

基于确定三维模型104的三维模型特征112的配置与来自可移除特征配置114组中的可移除特征配置相匹配，处理器502可以获取、解码和执行指令510以从三维模型104中移除三维模型特征112，从而生成修改后的三维模型。

参照图1至图4和图6，并且具体参照图6，针对方法600，在框602处，方法可以包括：查明要打印的三维物体106的三维模型104。

在框604处，方法可以包括：确定表示三维模型104的外部三维模型特征的外壳(例如，参见图2)。

在框606处，方法可以包括：针对外壳，确定三维模型104的三维模型特征的配置是否与来自可移除特征配置114组中的可移除特征配置相匹配。

在框608处，基于确定三维模型104的三维模型特征的配置与来自可移除特征配置114组中的可移除特征配置相匹配，方法可以包括：从三维模型104中移除该三维模型特征以生成修改后的三维模型。

参照图1至图4和图7，并且具体参照图7，针对框图700，非瞬态计算机可读介质702可以包括：查明要打印的三维物体106的三维模型104的指令706。

处理器704可以获取、解码和执行指令708以确定表示三维模型104的外部三维模型特征的外壳。

处理器704可以获取、解码和执行指令710以针对外壳确定三维模型104的三维模型特征的配置是否与来自非可移除特征配置120组中的非可移除特征配置相匹配。

基于确定三维模型104的三维模型特征的配置与来自非可移除特征配置120组中的非可移除特征配置相匹配，处理器704可以获取、解码和执行指令712以保留三维模型104中的三维模型特征，并且基于三维模型104使得三维物体106被打印。

本文已经描述和图示的是示例及其变型中的一些。本文所使用的术语、描述和图通过说明的方式被阐述并且不意味着限制。在意在由所附权利要求及其等同物限定的主题的精神和范围内，许多变型是可能的，其中，所有术语都以它们的最宽泛合理含义表示，除非另外指示。