背景技術(shù)：

增材制造或快速成型是用于生成各種種類的三維(3d)物體的通用過程，多種3d物體包括原型、替換部件和勞動工具。典型地使用諸如電子數(shù)據(jù)的數(shù)字表示來描述的3d物體，使用增材制造系統(tǒng)從一種或多種材料自動構(gòu)建，增材制造系統(tǒng)諸如3d打印機，其將若干打印平面層合并起來以形成所期望的物體。

層使用各種技術(shù)來制造。例如，在熔融沉積建模時，層通過擠壓材料滴以形成獨立的層而產(chǎn)生。某些其他方法包括將光敏聚合物材料、油墨或粘合劑濺射在層中的構(gòu)造托盤中，其中每一層例如用uv光固化。對應(yīng)的基于油墨的系統(tǒng)還可稱為油墨標記和固化系統(tǒng)。層對應(yīng)于正在形成的物體的截面。因此，打印是逐層執(zhí)行的，每一層表示最終所期望物體的截面。相鄰打印層可按預(yù)定義模式相互粘合，以構(gòu)建所期望的3d物體。

附圖說明

圖1示出根據(jù)一個示例的三維半色調(diào)化方法的流程圖；

圖2示出根據(jù)一個示例的用于從數(shù)字表示的物體快速成型的方法的另一流程圖；

圖3圖示根據(jù)一個示例的半色調(diào)矩陣的值和半色調(diào)矩陣的細分；以及

圖4a和圖4b示出根據(jù)又一示例的細分矩陣的值的表示。

具體實施方式

以下將描述各種示例。

本公開涉及用于三維半色調(diào)化的方法，包括：提供包括值的半色調(diào)矩陣，并且將該半色調(diào)矩陣細分為多個子矩陣，每個子矩陣包括半色調(diào)矩陣在各自子范圍中的值。針對物體三維表示的當前切片，該半色調(diào)矩陣的多個子矩陣中的子矩陣被選擇并且當前切片使用所選擇的子矩陣來半色調(diào)化。

物體典型地使用諸如浮點數(shù)的連續(xù)值或接近連續(xù)值表示，從而定義該物體的結(jié)構(gòu)、輪廓以及其他材料屬性。然而，增材制造或打印典型地是二進制或雙等級過程：該過程可在給定層沉積材料或油墨以定義離散結(jié)構(gòu)，或不沉積材料或油墨以使該結(jié)構(gòu)空白。針對尖銳的輪廓，這種謹慎的方法可能是理想的，但如果要建立更詳細的物體或甚至要生成固體材料結(jié)構(gòu)，則必須應(yīng)用用于建立中間密度區(qū)域的方法，如半色調(diào)或抖動。

半色調(diào)化是二維(2d)打印中已知的過程，在2d打印中，離散元素或像素的合適片段用材料或油墨覆蓋，使得各元素的平均外觀對應(yīng)于這些元素的初始連續(xù)定義。半色調(diào)化可包括閾值化、隨機抖動或圖案化，在閾值化中，每個像素值與固定閾值比較；在隨機抖動中，每個像素值與隨機閾值比較；圖案化針對每個輸入值在輸出中放置固定圖案。然而，這些方法是有限的，因為沒有考慮所生成物體的空間分布和3d結(jié)構(gòu)而是聚焦于所生成物體的獨立的層。

半色調(diào)化的進一步方法可包括誤差擴散技術(shù)，其表示將量化誤差擴散至相鄰像素的反饋過程。然而，誤差擴散技術(shù)也僅聚焦于該2d輸出，并且進一步需要逐行輸出的相當高成本和嚴格的按序處理。

該方法允許來自2d域的矩陣針對3d半色調(diào)化的應(yīng)用。通過將二維半色調(diào)矩陣細分為多個子矩陣(其獨立應(yīng)用于表示的各個切片)，該2d矩陣被有效擴展至三維以更好反映該物體的3d本質(zhì)。與每個切片的固定半色調(diào)矩陣的應(yīng)用相反，使用完全或部分補充的子矩陣，使得子矩陣的圖案在切片之間變化。這導(dǎo)致在最終打印3d物體中更好的材料分布和后續(xù)切片的連接。

在增材制造或3d打印時，非常類似于2d打印，必須關(guān)于放置的材料或油墨數(shù)量和位置作出選擇，從而實現(xiàn)所期望的結(jié)果。例如，必須要確定粉末材料層上的油墨的量和位置。在2d打印時，這可由半色調(diào)完成，由此油墨或紐介堡基色的特定百分比等級組合可被解釋為該2d基板上墨滴狀態(tài)的空間和/或統(tǒng)計分布。在3d打印時，半色調(diào)優(yōu)選地在單材料類型打印和多材料(或多油墨)系統(tǒng)兩者中必須考慮材料屬性。例如，打印材料可擴展并且完全覆蓋可導(dǎo)致過多的材料被沉積。3d半色調(diào)可類似于2d半色調(diào)，因為針對給定結(jié)構(gòu)/材料質(zhì)量以及所期望的顏色，材料/墨滴的特定組合必須確定。因此，根據(jù)本公開的方法將2d半色調(diào)擴展至3d應(yīng)用。

該方法進一步允許半色調(diào)化結(jié)果的有效和快速的計算，因為每個獨立切片的處理可對應(yīng)于2d處理，但具有通過考慮3d信息而選擇的半色調(diào)矩陣。該方法是高度靈活的，因為多種2d半色調(diào)矩陣可被應(yīng)用和擴展以用于處理3d。因此，該方法可通過提供并調(diào)整所期望的2d半色調(diào)矩陣而完全參數(shù)化，并適用于后續(xù)增材制造或3d打印過程和硬件的獨立約束和需求以及最終物體的材料/油墨屬性和所期望的特性。

半色調(diào)矩陣可以是如2d半色調(diào)化時使用的任何合適的半色調(diào)或閾值矩陣，其可以是分散點類型的矩陣(諸如白噪聲或空閑和聚類)，或聚類點類型矩陣(諸如綠噪聲，類似am加網(wǎng)的圖案或其他)。該半色調(diào)矩陣的值可以是閾值。該值可分布在預(yù)定義粒度的范圍，諸如從0到4095的12比特整數(shù)值。然而，還可使用其他任何范圍或粒度，諸如8比特、9比特、10比特的整數(shù)或浮點數(shù)，以及其他。

該半色調(diào)矩陣被細分為多個子矩陣，其中每個子矩陣包括該半色調(diào)矩陣的各值的范圍的子范圍的值。因此，第一子矩陣可僅包括該半色調(diào)矩陣在第一子范圍中的各值，第二子矩陣可僅包括該半色調(diào)矩陣在第二子范圍中的各值，并且每個后續(xù)子矩陣可包括該半色調(diào)矩陣在相應(yīng)后續(xù)子范圍中的各值。因此，在處理期間，該子矩陣可被打亂，但該子矩陣的直方圖可基本保持相同。

優(yōu)選地，該子矩陣具有與該半色調(diào)矩陣相同的大小，并包括該半色調(diào)矩陣在相應(yīng)值子范圍中的各值。因此，該半色調(diào)矩陣和該多個子矩陣可為全部相同的大小，但可具有與用在用于半色調(diào)化的給定切片處的各自子范圍的其本質(zhì)屬性不同的位置。例如，該半色調(diào)矩陣可以是256×256矩陣并且多個子矩陣中的每一個可以是256×256矩陣。因此，可以使用256×256半色調(diào)矩陣，就好像是根據(jù)獨立值子范圍的相同大小的多個矩陣。針對每個獨立的子矩陣，對應(yīng)于其他子范圍的子矩陣的相應(yīng)部分可留空。即使該半色調(diào)矩陣和該多個子矩陣已經(jīng)以特定大小描述，但也可包含半色調(diào)矩陣的和多個子矩陣的其他大小，諸如512×512、1024×1024以及更大的或更小的矩陣，并且本公開在這方面不加限定。

要進行半色調(diào)化的物體的表示可根據(jù)后續(xù)增材制造或3d打印過程的表示或?qū)拥墓裁媲衅瑏硖幚?。如貫穿說明書所使用的術(shù)語“切片”可指代該3d物體的三維模型或表示的平面交叉或截面。術(shù)語“層”可指代形成于相應(yīng)增材制造或3d打印過程的3d物體的平面交叉或截面。3d物體模型的切片可對應(yīng)于3d物體的一層或3d物體的多個層。并且，3d物體的層可對應(yīng)于3d物體模型的切片或3d物體的模型的多個切片。此外或作為可替代的，基于增材制造或3d打印處理的當前處理層，可確定3d物體模型的對應(yīng)切片，該確定可包括基于3d物體模型的切片的計算。根據(jù)當前處理的切片或?qū)?，可選擇子矩陣中的一個，從而執(zhí)行當前切片的半色調(diào)化。具體地，相鄰的切片可使用不同的和互補的子矩陣處理，由此得到改進的結(jié)構(gòu)屬性。

根據(jù)一個示例，該半色調(diào)矩陣的多個子矩陣的后續(xù)的子矩陣被選擇用于后續(xù)切片，并且后續(xù)切片使用后續(xù)子矩陣來半色調(diào)化。后續(xù)和任何進一步切片的子矩陣的選擇可根據(jù)預(yù)定義圖案或根據(jù)用于選擇半色調(diào)矩陣的多個子矩陣中的子矩陣的圖或公式來執(zhí)行。

在一個示例中，多個子矩陣根據(jù)子范圍按序排列。該按序排列的子矩陣可被編號以基于當前切片簡化該子矩陣的選擇。

在又一示例中，所述選擇用于當前切片或后續(xù)切片的子矩陣包括，基于當前切片的編號或后續(xù)切片的編號，以該子矩陣的總數(shù)為模選擇該子矩陣。因此，該半色調(diào)矩陣可被細分為相同大小的n個子矩陣，并且針對當前切片j，當前所選擇子矩陣i的數(shù)量可被計算為i＝j(luò)modn。因此，當前子矩陣的選擇可被有效地執(zhí)行。該半色調(diào)矩陣可基于任何數(shù)量的子范圍而細分為多個子矩陣，其可為相等大小或不同大小的不相交的子范圍或重疊子范圍。

根據(jù)一個示例，該半色調(diào)矩陣的各值的范圍被劃分為多個相等而不相交的子范圍。因此，獨立的子矩陣的子范圍對應(yīng)于所述相等且不相交的子范圍。通過定義不相交的子范圍，獨立子矩陣是互補的，其可改進最終3d物體的結(jié)構(gòu)屬性。

在又一示例，該子范圍可為相等且重疊子范圍，例如，根據(jù)重疊值。

圖1圖示根據(jù)一個示例的用于三維半色調(diào)化的方法的流程圖。

方法100可開始于條目102并進行至條目104，其中可提供包括值(諸如閾值)的半色調(diào)矩陣。在條目106，半色調(diào)矩陣可細分為與半色調(diào)矩陣相同大小的多個子矩陣，然而，每個子矩陣在對應(yīng)位置處可僅包括半色調(diào)矩陣的在相應(yīng)子范圍的值。例如，半色調(diào)矩陣可細分為(100/n)-百分比部分。針對n＝10，這將導(dǎo)致半色調(diào)矩陣的值的第一子范圍0％-10％，用于第一子矩陣，半色調(diào)矩陣的值的第二子范圍10％-20％，用于第二子矩陣，直到半色調(diào)矩陣的值的第十子范圍90％-100％，用于第十子矩陣。換言之，如果針對位置(x，y)相應(yīng)半色調(diào)矩陣的值落入第一子范圍，則半色調(diào)矩陣的值包括在第一子矩陣中的同一位置(x，y)處，如果值落入第二子范圍，則值包括在第二子矩陣中的位置(x，y)處，以此類推，并且如果值落入第十子范圍，則半色調(diào)矩陣在位置(x，y)處的值包括在第十子矩陣中的位置(x，y)處。第一，第二，...，第十子矩陣的剩余部分可留出空白或為空。

方法可進行至條目108，在該處，針對3d物體的模型或數(shù)字表示的當前切片，可選擇半色調(diào)矩陣的多個子矩陣中的子矩陣，其可用于條目110中當前切片的半色調(diào)化。因此，3d半色調(diào)化可變成物體表示的值(諸如用于油墨/材料的區(qū)域覆蓋矢量)和當前過程所處的切片序列號的組合。只要條目112確定存在更多要處理的切片，方法100就可重復(fù)條目108。

在以上示例，在半色調(diào)化過程的切片0處，可選擇具有子范圍0％-10％的第一子矩陣，在切片1處，可選擇具有子范圍10％-20％的第二子矩陣，直到切片9，其中可選擇具有子范圍90％-100％的第十子矩陣。在切片10，這可通過選擇第一子矩陣而重新開始。這對應(yīng)于第三維度中半色調(diào)矩陣的平鋪。然而，方法100仍使用單個2d半色調(diào)矩陣來生成對應(yīng)于(100/n)百分比部分的互補子矩陣。因此，可能不存在重疊放置，導(dǎo)致材料和/或油墨在后續(xù)增材制造或3d打印過程中所處位置的均勻性，其有利于所形成的3d物體的熱耗散和結(jié)構(gòu)均勻性。

如果不存在要處理的進一步切片，方法100可在條目114結(jié)束。

即使方法100已描述為條目的序列，但應(yīng)當理解，相應(yīng)條目可以以不同的順序執(zhí)行，并且特定條目還可并發(fā)執(zhí)行。此外，并非所有條目在描述的所有示例中都是需要的。

在又一示例，二維半色調(diào)矩陣可基于每個值的影響直徑來優(yōu)化。對應(yīng)優(yōu)化方法可分析半色調(diào)矩陣和/或子矩陣的值和結(jié)構(gòu)并可優(yōu)化半色調(diào)矩陣，從而保證在給定影響直徑和等級的優(yōu)先權(quán)時，編碼范圍(或子范圍)上的每個值以相等頻率表示并且盡可能統(tǒng)一(但不規(guī)則)地分布，其中優(yōu)先權(quán)被給予具有更好的屬性的矩陣等級。在空閑和聚類情況下，某些等級可具有理想屬性而其他等級可與他們脫離。例如，可應(yīng)用空閑和聚類算法，如在r.ulichney的“用于抖動陣列生成的空閑和聚類方法”，spie1913學(xué)報，第332-343頁，1993年中所述?？臻e和聚類方法可開始于給定等級，諸如第0級，并可在表示矩陣的網(wǎng)格上放置點或?qū)?yīng)值。其后，可在第二個等級(第1級)進行放置。等級可指代半色調(diào)矩陣中的值。因此，8比特矩陣可具有255級。隨著等級增加，根據(jù)開始等級，更多或更少的自由度是可用的，使得存在更多或更少的可能性來生成均勻(但不規(guī)則)的圖案或具有所期望特性的圖案。典型地，空閑和聚類矩陣可僅在有限等級范圍(或子范圍)具有所期望的圖案。

根據(jù)另一示例，可確定當前處理參數(shù)并且半色調(diào)矩陣可基于當前處理參數(shù)優(yōu)化。處理參數(shù)可以是底層增材制造或打印系統(tǒng)的處理參數(shù)并可包括關(guān)于增材制造或打印系統(tǒng)的配置信息，諸如打印頭配置，包括多個噴嘴、打印速度或甚至缺陷，缺陷諸如缺少或堵塞噴嘴。例如，某些油墨或材料的液滴可被聚集以補償系統(tǒng)中丟失的噴嘴。處理參數(shù)還可考慮所處理的材料和/或油墨的屬性。例如，熱耗散或材料強度可作為空閑和聚類算法的直接輸入以優(yōu)化矩陣。例如，這些參數(shù)可反映區(qū)域(在其上沉積材料的單個液滴或在該處放置材料/油墨)的大小，該區(qū)域的大小在增材制造或3d打印過程期間當干燥/固化時，還獲得足夠的熱量和/或材料強度。因此，2d半色調(diào)矩陣可基于特定3d參數(shù)優(yōu)化和/或反映當前處理參數(shù)。這導(dǎo)致改進的增材制造或3d打印結(jié)果，并且甚至可補償潛在的系統(tǒng)缺陷。

在又一示例中，涉及當前處理結(jié)果的反饋被接收并且當前或后續(xù)切片的物體的所述表示根據(jù)反饋來調(diào)整。反饋可表示使用半色調(diào)化的結(jié)果的沉積過程或打印過程的結(jié)果，并可用于確定實際結(jié)果和所期望的結(jié)果之間的偏差，并且響應(yīng)于該確定，當前或后續(xù)切片的物體的當前表示可被調(diào)整從而改進結(jié)果。例如，可針對后續(xù)切片調(diào)節(jié)表示的值以反映打印期間冷卻過程的變型。因此，更多或更少的油墨和/或材料可在特定位置添加，以改進材料屬性和生成物體的改進表示。

在進一步示例中，優(yōu)選地在3d打印過程中，材料根據(jù)切片的所述半色調(diào)化而被沉積在層上。3d打印機可鋪設(shè)流體、液體，或材料(諸如油墨或聚合物)的連續(xù)層，以從一系列截面構(gòu)造物體。層可對應(yīng)于來自所期望的物體的數(shù)字表示或模型的切片或虛擬截面，并可連接或自動熔融以建立3d物體的最終形狀。然而應(yīng)當理解，根據(jù)本公開的3d半色調(diào)化方法可與任何其他雙等級處理技術(shù)一起使用，任何其他雙等級處理技術(shù)使基于物體表示的半色調(diào)化的切片能夠以層構(gòu)造3d物體。

根據(jù)一個示例，物體的所述表示包括在每個切片上的物體元素的多個值，并且所述半色調(diào)化包括使用相應(yīng)子矩陣的對應(yīng)值來閾值化切片。元素可以是相應(yīng)切片或體素上的像素，其可定義油墨/材料在元素位置處的屬性。為了實現(xiàn)閾值化，元素的值與各個子矩陣的閾值相比較，各個子矩陣的閾值針對特定切片選擇，從而確定是否在層上將材料沉積在元素位置處。

在又一示例中，用于物體元素的表示的每個值指示在元素位置處要沉積至層上的相應(yīng)材料的量。優(yōu)選地，所述多個值對應(yīng)于針對物體的相應(yīng)元素定義的多個區(qū)域覆蓋矢量。區(qū)域覆蓋矢量可用于描述油墨和/或材料在切片內(nèi)或打印序列的對應(yīng)層上的每個獨立的元素或像素位置處的所期望的區(qū)域覆蓋。在2d打印時，紐介堡基色可用于將顏色定義為區(qū)域覆蓋矢量。所需要的材料屬性(其可以是切片內(nèi)以及切片間的常量或變量)可表示為相應(yīng)的區(qū)域覆蓋矢量。無論使用油墨標記加固化技術(shù)還是直接材料沉積技術(shù)作為增材制造或3d打印過程，所需要的材料可表達為指示每種材料/油墨有多少要沉積在3d打印的給定層處的區(qū)域覆蓋矢量。一旦材料/油墨的量以這種方式表達，其分布就是材料/油墨的空間排列問題，其考慮屬于3d的附加的自由和約束。例如，針對油墨標記加固化打印方法，區(qū)域覆蓋可被確定為一滴特定油墨(例如黑色)的10％，而區(qū)域覆蓋矢量可寫成[k1：0.10，w：0.90]，其可被解釋為10％的元素以黑色墨滴覆蓋，而90％的區(qū)域被留出為空白。根據(jù)另一示例，使用3d打印的cmy顏色油墨，區(qū)域覆蓋矢量可被定義為[10％青色，5％青色和洋紅色套印，10％洋紅色，75％空白]。由于在雙等級打印中，無論材料和/或油墨被沉積與否，區(qū)域覆蓋都為常量，并且因此在每個位置處沉積的材料和/或油墨的量始終相同，故區(qū)域覆蓋矢量可還被解釋為元素被打印與否的概率或不同的材料/油墨及其組合要被打印與否的概率分布。在上述前一示例，元素將以0.1的概率被材料和/或油墨覆蓋，并且元素將以0.9的概率不被覆蓋。

根據(jù)一個示例，物體表示的切片上的每個元素對應(yīng)于要打印在對應(yīng)層上的子元素區(qū)域。例如，切片上物體表示的像素可被打印在k×k子像素，如4×4子像素。然而應(yīng)當理解，子像素的其他任何其他大小和數(shù)量可用于表示輸入的單個像素。其可得到輸出層上連續(xù)值的更好的表示，然而是以增加的分辨率為代價。

在進一步示例中，子范圍根據(jù)重疊值的重疊子范圍。這可導(dǎo)致對子矩陣的互補需求的放寬，因為半色調(diào)矩陣的值可包括于兩個或多個相鄰的子矩陣中。例如，如果針對每個子范圍的統(tǒng)一10％的覆蓋和2％的重疊被定義，則子范圍可被定義為0％-10％、8-18％、16-26％等。

本公開進一步涉及一種用于從物體的數(shù)字表示生成物體的增材制造方法，所述方法包括確定物體的數(shù)字表示的每個切片上的每個像素的區(qū)域覆蓋矢量，并將包括閾值的二維半色調(diào)矩陣細分為多個按序排列的子矩陣，每個子矩陣包括相應(yīng)子范圍中的半色調(diào)矩陣的閾值。針對按序制造序列的每一層，執(zhí)行如下步驟：確定對應(yīng)于層的物體的數(shù)字表示的切片，基于切片的編號以按序排列的子矩陣總數(shù)為模選擇多個按序排列的子矩陣中的子矩陣，使用所選擇的子矩陣的相應(yīng)閾值半色調(diào)化切片的區(qū)域覆蓋矢量，并根據(jù)切片的區(qū)域覆蓋矢量的所述半色調(diào)化的結(jié)果，在層上沉積材料。

增材制造可使用3d打印機執(zhí)行。優(yōu)選地，所述沉積材料包括沉積構(gòu)造材料和/或打印流體。所述沉積還可包括沉積多種材料和/或多種流體，諸如多種油墨。

根據(jù)一個示例，所述二維半色調(diào)矩陣是空閑和聚類矩陣。原型可基于任何2d半色調(diào)矩陣執(zhí)行，其被細分為與半色調(diào)矩陣相同大小的子矩陣，然而，僅具有相應(yīng)值子范圍中的半色調(diào)矩陣閾值。因此，2d半色調(diào)矩陣被平鋪以反映增材制造過程的3d本質(zhì)。

在又一示例中，增材制造序列的當前參數(shù)被確定并且物體的二維半色調(diào)矩陣和區(qū)域覆蓋矢量的至少一個基于當前處理參數(shù)被優(yōu)化以用于后續(xù)切片。

圖2示出根據(jù)一個示例用于從物體的數(shù)字表示生成物體的方法的流程圖。

方法200可開始于條目202并可確定條目204中物體的數(shù)字表示或模型的每個切片上的每個像素的區(qū)域覆蓋矢量。區(qū)域覆蓋矢量可以是僅有一個元素的矢量，其可標識單個油墨/材料沉積在特定位置處的量或概率。例如，材料矢量[x]可表示x％的油墨/材料被沉積或油墨/材料以概率x沉積。然而，區(qū)域覆蓋矢量還可包括多個分量，用于油墨/材料a1，a2，...和/或其套印組合，如相應(yīng)紐介堡基色，而材料矢量[x1，x2，...，xm]可被解釋為x1％的材料/油墨a1，x2％的材料/油墨a2等，或相應(yīng)概率。因此，單個油墨/材料方法可容易地升級至多個材料，其中xi的總和為x。累積概率，即多材料區(qū)域覆蓋矢量的獨立組件xi的總和可作為選擇器，以確定材料和/或油墨是否被打印。其可通過使用半色調(diào)矩陣的子矩陣實現(xiàn)，而與多個材料和/或油墨無關(guān)。因此，所有材料/油墨在單個操作中被半色調(diào)化。

多個材料/油墨可例如用于以不同的顏色提供3d打印，其中“3d位置+顏色到材料/油墨區(qū)域覆蓋”的映射可用于映射至合適的有色油墨混合。例如，某些c/m/y油墨組合的復(fù)合油墨區(qū)域覆蓋可逐漸增加以接近物體的邊緣，以實現(xiàn)給定物體位置的所期望的顏色。

方法200可進行至條目206，其中包括閾值的二維半色調(diào)矩陣可細分為多個按序排列的與半色調(diào)矩陣相同大小的子矩陣，每個子矩陣包括半色調(diào)矩陣在相應(yīng)值子范圍的閾值。子矩陣可根據(jù)值子范圍的順序排列來排列，值子范圍可以是例如相等大小或變化大小的不相交或重疊子范圍。

方法可進行至條目208，其中對于按序制造序列的每個層，以及表示的對應(yīng)切片，條目210、212、214可被執(zhí)行。

在條目210，多個按序排列的子矩陣中的子矩陣可基于多個切片以按序排列的子矩陣的總數(shù)為模而選擇。然后，在條目212，切片的區(qū)域覆蓋矢量可使用選擇的子矩陣的各個閾值進行半色調(diào)化并且油墨/材料可根據(jù)條目214中區(qū)域覆蓋矢量的所述半色調(diào)化的結(jié)果而沉積在層上。

在條目216，方法200可確定當前切片是否有后續(xù)切片，并可在這種情況下重新循環(huán)條目210、212、214。如果當前切片為最后的物體切片，方法200可在條目218結(jié)束。

即使方法200已描述為條目的序列，應(yīng)當理解，相應(yīng)條目可以以不同的順序、循環(huán)地，和/或并行執(zhí)行。此外，并非方法200的所有條目在本公開的示例的每個描述都是需要的。

圖1方法100和圖2方法200的獨立的條目可根據(jù)如下示例實現(xiàn)，其可接受物體表示作為輸入，包括物體在切片z、z1、z2、…的多個光柵切片以及半色調(diào)矩陣t，其可為具有[0-100]編碼的空閑和聚類矩陣。假設(shè)區(qū)域覆蓋矢量可被定義用于每個切片zi的每個像素，例如用于像素的[25％的材料，75％留空]。應(yīng)當理解，具有不同的每像素值和參數(shù)的其他半色調(diào)矩陣以及其他變化的區(qū)域覆蓋矢量可被使用。半色調(diào)矩陣t可具有與獨立的切片zi相同的大小，使得針對切片zi中的每個位置[x，y]可存在半色調(diào)矩陣t(x，y)的對應(yīng)位置。

3d半色調(diào)化和后續(xù)增材制造可根據(jù)如下偽碼實現(xiàn)：

方法100和/或200可以以軟件或?qū)Ｓ糜布崿F(xiàn)于3d打印設(shè)備的處理器或處理部件上。

此外，方法100和/或200以及本公開的示例可提供為具有存儲其上的指令的計算機可讀介質(zhì)，其中所述指令響應(yīng)于由處理器執(zhí)行，使所述處理器執(zhí)行根據(jù)本公開的示例之一的相應(yīng)方法。

圖3示出了根據(jù)一個示例的半色調(diào)矩陣和某些子矩陣。半色調(diào)矩陣302可以是空閑和聚類矩陣的表示，其可使用最小低頻分量對噪聲調(diào)整并且沒有集中的能量尖峰，如藍噪聲，而子矩陣304a，…，304e可表示半色調(diào)矩陣302細分成五個子范圍的結(jié)果，每個占據(jù)20％的半色調(diào)矩陣302的范圍。例如，矩陣302和子矩陣304a，…，304d可為12位的1024×1024矩陣。因此，半色調(diào)矩陣302可包括從1至4095范圍的值，矩陣304a可包括從1至819的值，矩陣304b值從820至1638，矩陣304c的值從1639至2457，矩陣304d的值從2458至3276，并且矩陣304e的值從3277至4095。在圖3中，子矩陣304a，…，304e以二進制形式示出，其中如果相應(yīng)矩陣包括來自矩陣202的值，像素為黑色，否則為白色。正如所見，在切片之間存在圖案差別，其允許改進得到的制造或打印的3d物體的結(jié)構(gòu)屬性。半色調(diào)矩陣302可應(yīng)用于本公開的示例，如圖1的方法100中以及圖2的方法200中，并且子矩陣304a，...，304e可以是對應(yīng)處理結(jié)果，諸如圖1和2的相應(yīng)條目106和206。

圖4a和圖4b示出了根據(jù)一個示例的半色調(diào)矩陣以及各個子范圍不同的視圖。表示的值可對應(yīng)于圖3半色調(diào)矩陣的值302。

圖4a示出了半色調(diào)矩陣400的3d表示，其中值相對于z軸繪制，同時示出了3d半色調(diào)矩陣的擴展以及導(dǎo)致獨立的子矩陣的獨立子范圍選擇的可視化，其可以是如圖3中所示的相同的子范圍和子矩陣。

z軸可對應(yīng)于打印層z軸，然而，以子矩陣的數(shù)量為模以使圖4a的表示用于五個層的3d打印。因此，z軸的值不表示打印的層，但表示半色調(diào)矩陣的值，其被細分為各個子范圍，由此導(dǎo)致獨立的子矩陣。例如，如果以12比特的粒度，n＝5子范圍的細分被使用，則針對第一切片的1至819的值范圍，針對第二切片的820至1638的值范圍等將被使用，以將3d物體的表示進行半色調(diào)化。

圖4b對應(yīng)于圖4a投影于xy平面的視圖，以說明子范圍和各個子矩陣的補充性。

對應(yīng)于半色調(diào)矩陣的粒度和范圍的半色調(diào)矩陣的大小，可直接涉及等級在后續(xù)切片的補充性。例如，如果少量切片具有補充性是有用的，則半色調(diào)矩陣足以具有覆蓋后續(xù)切片的數(shù)量的大小和粒度，然后以半色調(diào)矩陣重復(fù)處理。并且，應(yīng)當理解，更大的半色調(diào)矩陣可被構(gòu)造。在這種情況下，半色調(diào)矩陣的大小可直接關(guān)聯(lián)于矩陣位-深度，如8位、10位、12位等。

根據(jù)本公開的示例的3d半色調(diào)化方法和打印系統(tǒng)定義了總體框架，其允許任何2d半色調(diào)矩陣設(shè)計用于三維。該方法可高速運行，因為不需要誤差擴散但以元素或像素為基礎(chǔ)操作。方法自然地參與單個切片和逐個切片所使用的可變材料/油墨比例，其可表達為例如基于紐介堡基色的材料區(qū)域覆蓋矢量。該方法還可使用能在切片中和切片間變化的油墨或區(qū)域覆蓋矢量而用于多油墨3d彩色打印。

盡管示例已使用半色調(diào)矩陣的變化的大小和粒度以及特定數(shù)量的子矩陣的細分來描述，應(yīng)當理解，本公開不限于這種情況，而其他值和參數(shù)可被使用。盡管某些示例已被詳細描述，應(yīng)當理解，本公開的方面可采用多種形式。特別地，示例可用不同方式實施或?qū)崿F(xiàn)并且所描述的特征和特性可以以任何組合實施或?qū)崿F(xiàn)。