本申請要求于2014年8月29日遞交的、題目為“修改表示三維物體的數(shù)據(jù)”的PCT申請第PCT/US2014/053405號的優(yōu)先權(quán)，該申請的整體內(nèi)容通過引用合并于此。

背景技術(shù)：

用于逐層地生成三維物體的很多不同類型的增材制造技術(shù)已為人所知。然而，這些技術(shù)中的很多通常緩慢，并且即使要生成小物體也可花費大量時間。

附圖說明

現(xiàn)在將參照附圖僅以非限制性示例的方式描述示例，附圖中：

圖1是根據(jù)一示例的系統(tǒng)100的示意圖；

圖2是根據(jù)一個示例的構(gòu)造體積管理器的框圖；

圖3是概述根據(jù)一個示例的方法的流程圖；

圖4是根據(jù)一個示例的構(gòu)造體積的例示；

圖5是根據(jù)一個示例的虛擬物體的例示；

圖6是根據(jù)一個示例的虛擬構(gòu)造體積的例示；以及

圖7是根據(jù)一個示例的時間線的例示。

具體實施方式

一些增材制造技術(shù)在構(gòu)造材料的體積(下文稱為構(gòu)造體積)內(nèi)生成三維物體。例如，一些技術(shù)在支撐平臺上形成諸如粉末或流體構(gòu)造材料之類的構(gòu)造材料的連續(xù)的層，然后，在形成構(gòu)造材料的后續(xù)層之前，對構(gòu)造材料的每一層的部分進(jìn)行選擇性固化。以這種方式生成三維對象的增材制造系統(tǒng)可包括例如選擇性激光燒結(jié)(SLS)系統(tǒng)、光固化立體造型(SLA)系統(tǒng)和粉末基三維打印系統(tǒng)。

為了生成三維物體，可將一個或多個虛擬物體在空間上布置在虛擬構(gòu)造體積內(nèi)。虛擬物體例如可以是要由增材制造系統(tǒng)生成的物體的數(shù)字模型。

虛擬構(gòu)造體積對應(yīng)于給定增材制造系統(tǒng)的可在其中生成物體的構(gòu)造體積。

增材制造系統(tǒng)對應(yīng)于虛擬構(gòu)造體積的各個切片而處理構(gòu)造材料的連續(xù)層，來在構(gòu)造體積內(nèi)生成物體。處理可例如包括根據(jù)在虛擬構(gòu)造體積的相應(yīng)切片中可呈現(xiàn)的物體橫截面，對構(gòu)造材料的每一層的部分進(jìn)行選擇性固化。

由于這樣的系統(tǒng)在構(gòu)造體積內(nèi)生成物體，所以一旦在構(gòu)造體積內(nèi)已經(jīng)生成了全部物體，就可將所生成的物體從構(gòu)造體積去除。

給定構(gòu)造體積的處理根據(jù)例如所使用的增材制造系統(tǒng)的類型以及該構(gòu)造體積的大小可能花費很多小時。相應(yīng)地，一旦增材制造系統(tǒng)已經(jīng)開始處理構(gòu)造體積，則增材制造系統(tǒng)就非常忙，直到已經(jīng)處理了整個構(gòu)造體積，或除非取消構(gòu)造處理。然而，取消構(gòu)造體積的處理可導(dǎo)致時間的很大浪費，且在構(gòu)造體積內(nèi)未完全生成的任何物體將是不完整的。進(jìn)一步，取消整個構(gòu)造體積的處理可導(dǎo)致構(gòu)造材料的很大浪費。

現(xiàn)在參照圖1，這里示出根據(jù)一示例的系統(tǒng)100的示意圖。系統(tǒng)100包括構(gòu)造體積管理器102，構(gòu)造體積管理器102用于對要由增材制造系統(tǒng)104在構(gòu)造體積112內(nèi)生成的物體的布置進(jìn)行管理。在一個示例中，構(gòu)造體積管理器102可生成可用于或直接或間接控制增材制造系統(tǒng)104的控制信號或數(shù)據(jù)103。

在一個示例中，如圖2中所示，構(gòu)造體積管理器102包括例如通過通信總線(未示出)聯(lián)接至非瞬時性計算機可讀存儲器204的處理器202，例如微處理器或微控制器。存儲器204存儲構(gòu)造體積管理指令206，構(gòu)造體積管理指令206為當(dāng)由處理器202執(zhí)行時促使構(gòu)造體積管理器102管理增材制造系統(tǒng)的構(gòu)造體積的機器可讀指令，如本文各種示例中所描述的。

現(xiàn)在將另外參照圖3的流程圖描述系統(tǒng)100的操作。

在302處，構(gòu)造體積管理器102生成虛擬構(gòu)造體積108。虛擬構(gòu)造體積108包括要由增材制造系統(tǒng)104在構(gòu)造體積112內(nèi)生成的諸如虛擬物體106a和106b之類的一個或多個虛擬三維物體的空間布置。在一個示例中，構(gòu)造體積管理器102從表示一個或多個三維物體的數(shù)據(jù)生成表示虛擬構(gòu)造體積的空間布置的數(shù)據(jù)。

每個虛擬物體可例如以任何合適的數(shù)據(jù)格式，例如向量數(shù)據(jù)格式，來定義。每個虛擬三維物體可例如從合適的計算機輔助設(shè)計(CAD)應(yīng)用、從三維掃描儀或從任何合適的源來生成。

在一個示例中，構(gòu)造體積管理器102可以被實施為軟件驅(qū)動器或其它軟件應(yīng)用，用戶用其來發(fā)送定義要由增材制造系統(tǒng)生成的一個或多個物體的三維打印工作。

在一個示例中，構(gòu)造體積管理器可獲得要由增材制造系統(tǒng)104生成的多個虛擬物體，例如物體106a和106b。構(gòu)造體積管理器102可基于各種標(biāo)準(zhǔn)確定所獲得的虛擬物體中的一個或多個在虛擬構(gòu)造體積108內(nèi)的空間布置。空間布置可包括虛擬構(gòu)造體積108內(nèi)的每個物體的定向和位置。這樣的標(biāo)準(zhǔn)可非限制地包括：物體構(gòu)造期限；物體優(yōu)先級；物體內(nèi)部依賴關(guān)系；一部分的特定定向所需要的結(jié)構(gòu)特征；一部分的特定定向的可接受的幾何容差；便于后處理操作的物體的空間布置，以及構(gòu)造體積的體積優(yōu)化。

在一個示例中，構(gòu)造體積管理器102可通過確定虛擬構(gòu)造體積108的體積優(yōu)化來確定空間布置。例如，構(gòu)造體積管理器102可執(zhí)行物體的諸如旋轉(zhuǎn)、平移等的一種或多種幾何操作，來獲得有效的空間布置，同時遵循適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，例如，非限制性的：最小的物體間間隔；適當(dāng)?shù)臒衢g隔(依據(jù)所采用的增材制造技術(shù))；以及期望的強度軸。構(gòu)造體積管理器102可例如使用有限元分析(FEA)來輔助一部分的定向的確定，以例如滿足期望的物體強度特征。

在一個示例中，構(gòu)造體積管理器102確定何時控制增材制造系統(tǒng)104開始處理虛擬構(gòu)造體積108以生成構(gòu)造體積112。在另一示例中，用戶可確定構(gòu)造體積管理器102何時開始處理虛擬構(gòu)造體積108以生成構(gòu)造體積112。

在框304處，構(gòu)造體積管理器102控制增材制造系統(tǒng)104開始在虛擬構(gòu)造體積108內(nèi)生成虛擬物體106a和106b。在一個示例中，增材制造系統(tǒng)104對應(yīng)于虛擬構(gòu)造體積108的切片而處理構(gòu)造材料的連續(xù)層。

在一個示例中，構(gòu)造體積管理器102處理虛擬構(gòu)造體積108，并將對應(yīng)的控制數(shù)據(jù)103發(fā)送至增材制造系統(tǒng)104。

在一個示例中，構(gòu)造體積管理器102可生成并發(fā)送表示虛擬構(gòu)造體積108的獨立切片110a至110n的數(shù)據(jù)，這里每個切片對應(yīng)于要由增材制造系統(tǒng)104在構(gòu)造體積112內(nèi)處理的構(gòu)造材料的層114a至114n。在一個示例中，每個切片110a至110n對應(yīng)于構(gòu)造材料114a至114n的單個層。在其它示例中，多個切片可對應(yīng)于構(gòu)造材料的單個層。

在一個示例中，構(gòu)造體積管理器102可生成并向增材制造系統(tǒng)104發(fā)送表示虛擬構(gòu)造體積108的所有切片110a至110n的數(shù)據(jù)。在另一示例中，構(gòu)造體積管理器102可生成并發(fā)送表示虛擬構(gòu)造體積108的單個切片的數(shù)據(jù)，并可在增材制造系統(tǒng)102請求時，發(fā)送表示虛擬構(gòu)造體積108的后續(xù)切片的數(shù)據(jù)。

在一個示例中，控制數(shù)據(jù)103可由構(gòu)造體積管理器102基于增材制造系統(tǒng)104的特征來調(diào)整。

在框306處，構(gòu)造體積管理器102等待接收或者獲得修改虛擬構(gòu)造體積108的請求。如果例如通過向構(gòu)造體積管理器102的合適的輸入而接收到這樣的請求，則在框308處，構(gòu)造體積管理器102確定能否滿足該請求。

修改虛擬構(gòu)造體積108的請求可采用不同的形式，并可非限制地包括以下中的一個或多個：取消生成物體的請求；添加新物體的請求；使物體移位的請求；用一個物體代替另一物體的請求；復(fù)制物體的請求；以及修改諸如顏色特征的特征或者諸如強度特征、光滑度特征等等之類的物體特性特征的請求。

構(gòu)造體積管理器102的關(guān)于可否滿足修改虛擬構(gòu)造體積108的請求的確定可依據(jù)請求的類型，并可還依據(jù)構(gòu)造體積112的已經(jīng)由增材制造系統(tǒng)104處理的層的數(shù)目。

例如，為了滿足向虛擬構(gòu)造體積108中添加新物體的請求，構(gòu)造體積管理器102要確定在構(gòu)造體積112的未處理部分中是否有足夠的空間來容納新物體。例如，為了滿足取消構(gòu)造體積112中的物體的生成、移動物體或修改物體特征的請求，構(gòu)造體積管理器102要確定構(gòu)造體積112內(nèi)，物體是否已經(jīng)生成，或至少部分地生成。

在一個示例中，構(gòu)造體積管理器102從增材制造系統(tǒng)104確定構(gòu)造體積112的當(dāng)前正被處理的層。這使得構(gòu)造體積管理器102能確定已由增材制造系統(tǒng)104處理的層的數(shù)目。然而，在其他示例中，構(gòu)造體積管理器102可從增材制造系統(tǒng)104獲得當(dāng)前層之外的層，例如處理過的最后完整層、要處理的下一層或任何其它合適的層。該層也可稱為z-計數(shù)，因為其表示被處理的構(gòu)造材料的當(dāng)前層在z軸上的偏移。

通過知曉構(gòu)造體積112的已由增材制造系統(tǒng)104處理的層的數(shù)目，使得構(gòu)造體積管理器102能確定能否滿足一請求。

圖4例示構(gòu)造體積112，構(gòu)造體積112的包括構(gòu)造材料的層116a至116e的部分402已由增材制造系統(tǒng)104處理?？梢钥闯?，已經(jīng)在構(gòu)造體積112內(nèi)生成與虛擬物體106a對應(yīng)的物體406的部分，而還沒有生成與虛擬物體106b對應(yīng)的物體。還可以看出，構(gòu)造體積112的部分404還未被處理。

相應(yīng)地，如果請求是要修改物體406，則該請求不能得到滿足。然而，如果請求是要取消虛擬物體106b的生成，則該請求能得到滿足。類似地，通過知曉每層的高度和構(gòu)造體積112的最大高度，或通過知曉構(gòu)造體積112內(nèi)的構(gòu)造材料的層的數(shù)目，構(gòu)造體積管理器102能夠確定構(gòu)造體積112中的可用空間的量，在可用空間內(nèi)可對物體的空間布置進(jìn)行修改。

例如，可接收到要取消虛擬物體106b的生成的請求，以及要生成如圖5中所示新物體502的請求。

構(gòu)造體積管理器102確定(框308)虛擬物體106b還沒有生成或部分生成，因此可通過合適地修改(框312)虛擬構(gòu)造體積108來滿足要取消其生成的請求。構(gòu)造體積管理器102還確定(框308)可在構(gòu)造體積112的未處理的部分404中生成新的虛擬物體502，因此修改(框312)與構(gòu)造體積112的部分404對應(yīng)的虛擬構(gòu)造體積108，如圖6中所示。由于虛擬物體106a在構(gòu)造體積中僅部分地生成，因此在虛擬構(gòu)造體積108中不對其進(jìn)行修改。

如先前所提到的，構(gòu)造體積管理器102可對新的虛擬物體502執(zhí)行一個或多個幾何操作，或?qū)€未被處理的其它虛擬物體執(zhí)行任何操作，例如物體的旋轉(zhuǎn)、平移等，來獲得有效的空間布置，同時遵循任何合適的標(biāo)準(zhǔn)，例如先前提到的那些標(biāo)準(zhǔn)，來確定可否滿足該請求。例如，構(gòu)造體積管理器102可嘗試確定物體在虛擬構(gòu)造體積108內(nèi)的新的空間布置，這種新的空間布置會允許新的虛擬物體包括在虛擬構(gòu)造體積108中。與要取消物體的生成不同，已經(jīng)被部分處理的任何物體(例如物體106a)可無法被修改。

在框304處，構(gòu)造體積管理器102控制增材制造系統(tǒng)104，例如通過向其發(fā)送合適的數(shù)據(jù)或控制信號，來處理修改后的虛擬構(gòu)造體積108。

在一個示例中，構(gòu)造體積管理器102指令增材制造系統(tǒng)104不理會任何先前接收的控制數(shù)據(jù)，并指令增材制造系統(tǒng)104來處理表示虛擬構(gòu)造體積108的未處理的部分604的新數(shù)據(jù)。

在一個示例中，構(gòu)造體積管理器102可發(fā)送表示與虛擬構(gòu)造體積108的未處理的部分604對應(yīng)的所有切片的數(shù)據(jù)至增材制造系統(tǒng)104。

在另一示例中，構(gòu)造體積管理器102可發(fā)送表示虛擬構(gòu)造體積108的單個切片的數(shù)據(jù)，并可在增材制造系統(tǒng)102請求時，發(fā)送表示虛擬構(gòu)造體積108的后續(xù)切片的數(shù)據(jù)。

在又一示例中，構(gòu)造體積管理器102可發(fā)送表示只是那個物體的切片，例如連同在構(gòu)造體積內(nèi)的偏移。

一些增材制造技術(shù)，例如選擇性激光燒結(jié)和粉末基三維打印系統(tǒng)，可對構(gòu)造材料的連續(xù)層的處理之間引入的延遲敏感。例如，層間物體強度可與構(gòu)造材料的各層或構(gòu)造材料的層的不同部分被維持所處的溫度相關(guān)。相應(yīng)地，在一個示例中，構(gòu)造體積管理器102不中斷由增材制造系統(tǒng)104對構(gòu)造體積112的層的處理，直至其確定能否滿足修改構(gòu)造體積112的請求以及已經(jīng)后續(xù)生成了新的控制數(shù)據(jù)或信號來控制增材制造系統(tǒng)104。

如果用來處理該請求所花費的時間大于增材制造系統(tǒng)104處理構(gòu)造體積112中的構(gòu)造材料的層的時間，則當(dāng)構(gòu)造體積管理器102在處理該請求時，被處理的構(gòu)造材料的任何層都可能需要被考慮在內(nèi)。例如如果請求涉及添加新的物體或修改構(gòu)造體積內(nèi)的物體的空間布置，就可能是這種情況。

根據(jù)一個示例，構(gòu)造體積管理器102可用作增材制造系統(tǒng)的動態(tài)物體隊列管理器。

以下將另外參照圖7描述示例場景。

在時間t0，構(gòu)造體積管理器102接收構(gòu)造虛擬物體702和虛擬物體704的請求。虛擬物體702具有與虛擬物體702相關(guān)聯(lián)的指示需要時間rt1的數(shù)據(jù)，并且虛擬物體704具有與虛擬物體704相關(guān)聯(lián)的指示需要時間rt3的數(shù)據(jù)。

在時間t1處，構(gòu)造體積管理器102生成包括虛擬物體702和704的虛擬構(gòu)造體積706，并且在時間t2處，發(fā)送表示虛擬構(gòu)造體積706的至少一部分的數(shù)據(jù)至增材制造系統(tǒng)104。在時間t3處，增材制造系統(tǒng)104開始處理構(gòu)造體積。

在時間t4處，構(gòu)造體積管理器102接收構(gòu)造又一物體708的請求。虛擬物體702具有與虛擬物體702相關(guān)聯(lián)的指示需要時間rt2的數(shù)據(jù)。

構(gòu)造體積管理器102確定通過將虛擬物體704從虛擬構(gòu)造體積706移除，并將物體708添加到虛擬構(gòu)造體積706，可滿足該請求。

在時間t5處，構(gòu)造體積管理器102修改虛擬構(gòu)造體積的還未被增材制造系統(tǒng)104處理的部分，來生成修改后的虛擬構(gòu)造體積710。

在時間t6處，構(gòu)造體積管理器102將表示修改后的虛擬構(gòu)造體積710的至少一部分的數(shù)據(jù)發(fā)送至增材制造系統(tǒng)104。

在時間t7處，增材制造系統(tǒng)104完成構(gòu)造體積的處理，因此所生成的與虛擬物體702和708對應(yīng)的物體可從處理的構(gòu)造體積去除。

在時間t8處，構(gòu)造體積管理器102可生成包含虛擬物體704的新的虛擬構(gòu)造體積，使得虛擬物體704可由增材制造系統(tǒng)104在虛擬物體704所需的時間rt3內(nèi)生成。

顯而易見的是，本文描述的構(gòu)造體積管理器可以多種方式使用，并可在以由增材制造系統(tǒng)以動態(tài)方式管理物體的生成方面尤其有用。由于使得能夠基本實時地修改增材制造系統(tǒng)處理的構(gòu)造體積，而不需要等待整個構(gòu)造體積被處理，因此這可以是特別方便的。

在所示的示例中，構(gòu)造體積管理器102與增材制造系統(tǒng)104分離。在一個示例中，構(gòu)造體積管理器102可以是在本地或遠(yuǎn)程連接的處理設(shè)備(例如計算機服務(wù)器上)運行的應(yīng)用。

在另一示例中，構(gòu)造體積管理器102可與增材制造系統(tǒng)104集成。

可想到，本文所描述的示例可以硬件、軟件或硬件和軟件的組合的形式來實現(xiàn)。任何這樣的軟件可以以易失性或非易失性儲存器的形式存儲，例如，諸如像ROM的儲存設(shè)備，不管是否是可擦除的或可重寫的，或者以諸如例如RAM之類的存儲芯片、器件或集成電路之類的存儲器的形式存儲，或者可存儲在光學(xué)或磁可讀介質(zhì)，例如諸如CD、DVD、磁盤或磁帶上。可以想到，儲存設(shè)備和儲存介質(zhì)是適于存儲當(dāng)被執(zhí)行時刻實施本文描述的示例的程序的機器可讀儲存器。相應(yīng)地，一些示例提供用于實施本文描述的系統(tǒng)或方法的包括編碼的程序，以及存儲這樣程序的機器可讀儲存器。

在本申請文件(包括任何所附權(quán)利要求書、摘要和附圖)中公開的所有的特征，和/或如此公開的任何方法或處理的所有步驟，可以以任何組合方式被組合，除非這些特征和/或步驟中的至少一些的組合彼此排斥。

本申請文件(包括任何所附的權(quán)利要求、摘要和附圖)中所公開的每個特征，可由充當(dāng)相同、等同或類似目的的替代特征取代，除非另有明確說明。因此，除非另有明確說明，否則所公開的每個特征僅為等同或類似特征的通用系列的一個示例。