背景技術(shù)：

作為產(chǎn)生三維物體的可能便利的途徑，已提出了通常被稱為“3d打印機(jī)”的三維物體生成設(shè)備。典型地，這些設(shè)備以物體模型的形式接收三維物體的定義。處理此物體模型以指示設(shè)備利用一個(gè)或多個(gè)材料組分產(chǎn)生該物體。這可逐層地進(jìn)行。存在許多不同類型的此種設(shè)備。物體模型的處理可隨著設(shè)備的類型和/或正實(shí)施的產(chǎn)生技術(shù)而變化。

附圖說(shuō)明

通過(guò)以下結(jié)合附圖的詳細(xì)說(shuō)明，本公開的各種特征將清楚易懂，該附圖共同僅以示例形式例示了本公開的特征，附圖中：

圖1是示出了根據(jù)實(shí)施例的一種生成用于三維打印設(shè)備的配置數(shù)據(jù)的方法的流程圖；

圖2是根據(jù)實(shí)施例的一種三維測(cè)試物體的示意圖；

圖3a是示出了根據(jù)實(shí)施例的一種基于體積覆蓋斜坡數(shù)據(jù)生成配置數(shù)據(jù)的方法的流程圖；

圖3b是示出了根據(jù)實(shí)施例的一種基于材料組分?jǐn)?shù)量生成配置數(shù)據(jù)的方法的流程圖；

圖4是根據(jù)實(shí)施例的一種在至少兩個(gè)維度中具有變量的三維測(cè)試物體的示意圖；

圖5是根據(jù)實(shí)施例的一種用于確定厚度的三維測(cè)試物體的示意圖；

圖6是根據(jù)實(shí)施例的一種被設(shè)置為產(chǎn)生三維物體的設(shè)備的示意圖；

圖7是示出了根據(jù)實(shí)施例的斜坡數(shù)據(jù)的基本原理的圖表；以及

圖8是示出了根據(jù)實(shí)施例、色差如何隨厚度變化的圖表

具體實(shí)施方式

在此描述的特定實(shí)施例涉及被設(shè)置為產(chǎn)生三維物體的設(shè)備。這些實(shí)施例使得能夠特征化此類設(shè)備的顏色屬性和材料屬性。這是通過(guò)生成用于該設(shè)備的配置數(shù)據(jù)而實(shí)現(xiàn)的，配置數(shù)據(jù)將至少一個(gè)顏色屬性映射到一個(gè)或多個(gè)材料體積覆蓋矢量值。在某些情況下，配置數(shù)據(jù)進(jìn)一步地和/或可替換地映射物體屬性而不是顏色屬性；例如，不映射顏色屬性，或者除了顏色屬性之外、還映射物體屬性。這允許設(shè)備使用適當(dāng)數(shù)量的材料產(chǎn)生三維物體的物體屬性，比如接收到的物體數(shù)據(jù)中定義的顏色。生成的配置數(shù)據(jù)還可用于特征化生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線可用于從三維物體的定義(例如，物體模型)移動(dòng)至制得的物體版本。這是在不知道設(shè)備所使用的材料的情況下執(zhí)行的。例如，不需要做出與材料和/或設(shè)備的操作相關(guān)的假設(shè)，因?yàn)樘卣骰峭ㄟ^(guò)產(chǎn)生測(cè)試物體部分并且測(cè)量這些部分的屬性而實(shí)現(xiàn)的。在此描述的某些實(shí)施例允許通過(guò)設(shè)備沉積適當(dāng)數(shù)量的材料以實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)期望的物體屬性。

通過(guò)利用在此描述的某些實(shí)施例教導(dǎo)的方案，對(duì)與設(shè)備可用的多個(gè)材料相關(guān)的先驗(yàn)信息的需求降到最低。此外，可避免和/或減少關(guān)于顏色和材料屬性的復(fù)雜假設(shè)，這可避免在將物體數(shù)據(jù)映射到用于供設(shè)備產(chǎn)生物體的控制數(shù)據(jù)的過(guò)程中出現(xiàn)中斷或其他問(wèn)題。

圖1示出了根據(jù)實(shí)施例的一種生成用于三維打印設(shè)備的配置數(shù)據(jù)的方法。設(shè)備可包括被設(shè)置以產(chǎn)生三維物體的任意設(shè)備。設(shè)備被設(shè)置為利用材料的集合產(chǎn)生此類三維物體。這些“材料”尤其可包括不同流體材料、不同試劑、不同粘合劑、不同基板材料(例如，充當(dāng)構(gòu)造材料基底的材料)、不同物體屬性改性劑以及不同墨水的任意組合。

在一種實(shí)施方式中，該設(shè)備可被設(shè)置為利用不同試劑，試劑以至少一個(gè)聚結(jié)試劑和至少一個(gè)聚結(jié)改性試劑的形式存在。使用這些試劑使得三維物體具有可變的材料屬性。其可與一個(gè)或多個(gè)構(gòu)造材料結(jié)合以生成具有可變的材料屬性的多色物體。例如，可對(duì)單一的粉末狀構(gòu)造材料應(yīng)用多色試劑以生成不同顏色的固化部分。這些物體可通過(guò)在構(gòu)造材料的層(例如，形成z平面切片的層)上至少沉積聚結(jié)試劑和/或聚結(jié)改性試劑而構(gòu)建。聚結(jié)改性試劑可用于修改構(gòu)造材料的一部分的固化，從而例如防止熱滲漏，或者可用于修改聚結(jié)度。在其他實(shí)施方式中，設(shè)備尤其可包括選擇性激光燒結(jié)系統(tǒng)、立體光刻系統(tǒng)、噴墨系統(tǒng)、熔融沉積建模系統(tǒng)、任意三維打印系統(tǒng)、噴墨沉積系統(tǒng)以及層壓物體制造系統(tǒng)中的一部分。這包括直接沉積可使用的流體材料、而不是所描述的那些采用各種試劑的設(shè)備。

轉(zhuǎn)到圖1，在步驟塊110中：獲取覆蓋數(shù)據(jù)，覆蓋數(shù)據(jù)指示設(shè)備可用的材料集合的材料體積覆蓋矢量值的范圍。在此實(shí)施例中，材料體積覆蓋矢量表示：至少用于將被產(chǎn)生的三維物體的可尋址體積的材料集合的每個(gè)組合的比例。這些材料可包括試劑、墨水和粉末狀構(gòu)造材料中至少一個(gè)的組合。在一種情況下，材料可與試劑、墨水和粉末狀構(gòu)造材料之一相關(guān)，和/或，可與這些材料的子集合相關(guān)。由此，材料體積覆蓋矢量代表可用材料的概率分布，其包括那些材料的組合并且包括那些材料的缺失(“留空(blank)”組合)。材料體積覆蓋矢量可具有多個(gè)值，其中每個(gè)值定義三維物體的層的可尋址體積中一個(gè)或多個(gè)材料(“材料基元(materialprimary)”或mp)的每個(gè)組合的比例。例如，在具有兩個(gè)可用材料m1和m2(每種材料可獨(dú)立地沉積在三維物體的層的可尋址體積中)的設(shè)備中，給定材料體積覆蓋矢量中可存在2²(即，4)種比例：用于m1的第一比例，無(wú)m2；用于m2的第二比例，無(wú)m1；用于過(guò)沉積的m1和m2的第三比例，例如，m2沉積得比m1多，或反之亦然；第四比例，m1和m2均缺失。在此情況下，材料體積覆蓋矢量可為[m1，m2，m1m2，z]，或者具有示例性數(shù)值[0.2，0.2，0.5，0.1]，即，在z切片中的給定位置[x，y]處：具有20％的m1、無(wú)m2；具有20％的m2、無(wú)m1；具有50％的m1和m2并且10％留空。在此情況下，“留空”可表示處理過(guò)的層中不存在材料，例如，如果將試劑沉積在構(gòu)造材料的層上，則這可能表示處理過(guò)的層中不存在構(gòu)造材料，即使該構(gòu)造材料直到物體產(chǎn)生完成時(shí)才被移除。由于每個(gè)數(shù)值為比例并且數(shù)值集合表示可用材料的組合，每個(gè)矢量中的數(shù)值集合之和為1(對(duì)于0-1的范圍)或100％(對(duì)于百分比范圍)。

更一般而言，對(duì)于具有k個(gè)可用材料以及用于所述材料的l個(gè)離散沉積狀態(tài)的設(shè)備，材料體積覆蓋矢量包括l^k個(gè)矢量分量，每個(gè)矢量分量表示可用材料/沉積狀態(tài)的組合，包括任意材料的單獨(dú)使用、組合使用以及材料的缺乏。或者換言之，材料體積覆蓋矢量的矢量分量表示設(shè)備可用的所有材料及其組合，其為該設(shè)備可用的可能的構(gòu)造材料或沉積狀態(tài)的列舉。這些狀態(tài)為在此討論的“材料基元”。對(duì)此，材料體積覆蓋矢量具有代表這些狀態(tài)的維度，并且包含與每種狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的體積覆蓋(例如，概率)。或者換言之，材料體積覆蓋矢量(mvoc)包括材料基元的權(quán)重組合或概率。材料可包括，例如，不同構(gòu)造材料、不同基板、不同試劑、不同粘合劑、不同材料屬性改性劑、不同構(gòu)造粉末、不同試劑、不同環(huán)氧樹脂以及不同墨水的任意組合。在一種情況下，基于實(shí)施方式，“可用材料”可為材料的選定子集合，例如，可包括可針對(duì)具體產(chǎn)生工藝而激活或沉積的材料。

將此方法與具有代表可用材料的k個(gè)矢量分量、但不包括組合、留空狀態(tài)或不同沉積狀態(tài)的可比較方法進(jìn)行比較?？梢钥闯?，當(dāng)可在多個(gè)產(chǎn)生構(gòu)造狀態(tài)下使用多個(gè)材料時(shí)，本實(shí)施例和該可比較方法迅速偏離；材料體積覆蓋空間遠(yuǎn)大于可比較實(shí)施例中的材料呈現(xiàn)空間。其他區(qū)別在于，與該可比較方法相比，該材料體積覆蓋矢量可包含設(shè)備可用的任意材料，例如，這不必限于可用的彩色構(gòu)造材料。

在步驟塊120中，該設(shè)備用于產(chǎn)生三維測(cè)試物體部分的集合。這些可包括普通三維物體的部分和/或單獨(dú)的三維物體的部分。在一種情況下，單獨(dú)的三維物體的數(shù)量可取決于測(cè)試部分的數(shù)量，例如，每個(gè)物體可因空間約束而限于x個(gè)部分。在任何情況下，基于前述材料體積覆蓋矢量值的范圍內(nèi)的不同的材料體積覆蓋矢量值、產(chǎn)生每個(gè)測(cè)試物體部分。在一種情況下，材料體積覆蓋矢量值的范圍至少可包括上述可用材料基元的范圍，即，可用材料過(guò)沉積狀態(tài)的范圍，其包括一個(gè)或多個(gè)材料的沉積。在一種情況下，步驟塊120可包括：半色調(diào)化該材料體積覆蓋矢量值，以生成控制數(shù)據(jù)，從而用于指示一個(gè)或多個(gè)材料的沉積；例如，用于生成數(shù)據(jù)以指示一個(gè)或多個(gè)材料的一個(gè)或多個(gè)沉積狀態(tài)。此控制數(shù)據(jù)可為離散的，例如，可表示每個(gè)可尋址位置處的可用沉積狀態(tài)，比如每個(gè)可打印體素處。步驟塊120還可包括：將物體數(shù)據(jù)分裂為多個(gè)切片，例如，z平面切片；因此，體積覆蓋涉及該z平面切片的表面部分。

在步驟塊130中，獲取測(cè)量數(shù)據(jù)，測(cè)量數(shù)據(jù)指示每個(gè)部分的至少一個(gè)屬性。在一種情況下，可采用諸如分光光度計(jì)的顏色測(cè)量裝置來(lái)提供每個(gè)測(cè)試部分的反射和/或透射屬性的量化測(cè)量，其為波長(zhǎng)的函數(shù)。在另一種情況下，可采用三色刺激值色度計(jì)，從而以一個(gè)或多個(gè)色度值的形式提供測(cè)量值，例如，基于國(guó)際照明委員會(huì)(cie)1931xyz顏色空間，其中三個(gè)變量(x、y和z，或三色刺激值)用于對(duì)顏色建模；或者，基于cie1976(l*、a*、b*-cielab或lab)顏色空間，其中三個(gè)變量表示亮度(“l(fā)”)和相對(duì)色維度(“a”和“b”)。此測(cè)量數(shù)據(jù)可通過(guò)集成在設(shè)備中的顏色測(cè)量裝置獲得，或者通過(guò)單獨(dú)的顏色測(cè)量裝置獲得；例如，在后一種情況下，可從除該設(shè)備之外的裝置和/或從計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)獲得或取回測(cè)量數(shù)據(jù)。在其他情況下，測(cè)量數(shù)據(jù)可涉及比如彈性、剛度、硬度、導(dǎo)電率等的物體屬性。

在某些情況下，測(cè)量數(shù)據(jù)可被處理以確定顏色屬性的值。例如，如果顏色屬性是色度值，比如xyz值，則分光光度計(jì)的輸出可被處理以將測(cè)量數(shù)據(jù)從光譜(例如，不同采樣波長(zhǎng)下反射測(cè)量值的陣列)轉(zhuǎn)換為三色刺激值。類似地，如果顏色屬性為rgb值，則可對(duì)色度值進(jìn)行額外處理以輸出rgb值。

在步驟塊140中，覆蓋數(shù)據(jù)和測(cè)量數(shù)據(jù)被處理以生成用于該設(shè)備的配置數(shù)據(jù)150。此處理包括：生成從該至少一個(gè)屬性的值到材料體積覆蓋矢量值的映射。此映射被存儲(chǔ)為該配置數(shù)據(jù)。然后，該設(shè)備可使用該配置數(shù)據(jù)將接收到的物體數(shù)據(jù)映射到材料體積覆蓋矢量上，從而用于產(chǎn)生三維物體。由此，該配置數(shù)據(jù)還表示該設(shè)備的至少顏色和/或材料屬性的特征化。該配置數(shù)據(jù)可被稱為色彩分離和/或材料分離。

圖2示出了根據(jù)實(shí)施例的一種三維測(cè)試物體200。在此實(shí)施例中，存在六個(gè)測(cè)試物體部分210a-f。在圖2的實(shí)施例中，每個(gè)三維測(cè)試物體部分包括至少一個(gè)多面體，其對(duì)半球進(jìn)行量化。在圖2的實(shí)施例中，每個(gè)多面體為梯形棱柱；然而，也可采用其他三維形狀，包括二十面體及其翻倍(例如，具有20、80和320個(gè)表面的形狀，取決于所應(yīng)用的量化水平)。每個(gè)多面體具有多個(gè)帶有預(yù)定角度的表面。在簡(jiǎn)單情況下，可提供兩個(gè)角度(例如，0°和90°)。在另一情況下，可提供四個(gè)角度，并且該角度與顏色測(cè)試相關(guān)，例如，0°、30°、60°和90°。在更復(fù)雜的情況下，可采用測(cè)地網(wǎng)格來(lái)提供近似各向同性的多面體測(cè)試部分，并且可容易地通過(guò)改變表面的數(shù)量和/或角度的數(shù)量而增加或降低分辨率。

當(dāng)采用類似于圖2所示的三維測(cè)試物體時(shí)，圖1中方法100的步驟塊130可適于獲取包括多個(gè)角度測(cè)量值的測(cè)量數(shù)據(jù)。例如，顏色屬性值，比如可測(cè)量每個(gè)測(cè)試部分的每個(gè)表面的光譜或色比值。然后，可記錄每個(gè)表面的預(yù)定角度以及關(guān)于該表面獲取的顏色屬性值。在一種情況下，可使用角分光光度計(jì)(goniospectrophotometer)、遠(yuǎn)距分光輻射度計(jì)(telespectroradiometer)和分光光度計(jì)中的一個(gè)對(duì)每個(gè)測(cè)試部分進(jìn)行測(cè)量(例如，采用旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)該測(cè)量裝置的機(jī)制)，其中該角分光光度計(jì)被設(shè)置為測(cè)量角度光譜反射率和色度中的一個(gè)或多個(gè)，該遠(yuǎn)距分光輻射度計(jì)在受控條件下對(duì)固定的角度集合進(jìn)行目標(biāo)采樣。在此實(shí)施例中，可采用半球或者對(duì)半球進(jìn)行量化，因?yàn)槠湓试S測(cè)量物體和觀測(cè)者的多個(gè)角度。在某些情況下，可關(guān)于常數(shù)法向矢量定義角度數(shù)據(jù)，常數(shù)法向矢量例如為平行于或垂直于z平面的矢量。在某些情況下，測(cè)量裝置可相對(duì)于制得的三維物體移動(dòng)，從而捕捉角度和顏色數(shù)據(jù)。

在一種情況下，材料體積覆蓋矢量的每個(gè)矢量分量可具有相關(guān)聯(lián)的測(cè)試物體部分。其可被設(shè)置在例如一個(gè)或多個(gè)測(cè)試物體的z平面上，形成測(cè)試物體部分的一個(gè)或多個(gè)圖表。在一種情況下，可基于對(duì)應(yīng)于適當(dāng)矢量分量的材料體積覆蓋矢量、產(chǎn)生每個(gè)測(cè)試部分。在此情況下，給定測(cè)試物體部分上的任意[x,y,z]位置被配置為具有相同的材料體積覆蓋矢量值。如上所述，這些矢量值可被半色調(diào)化，從而生成控制數(shù)據(jù)，以供設(shè)備用于產(chǎn)生每個(gè)測(cè)試物體部分。

在某些情況下，為了減小任意測(cè)試物體的尺寸，測(cè)試物體部分可被分裂為多個(gè)切片(例如，等同于球面楔)，其中每個(gè)切片與不同的材料組分狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。例如，量化的半球的單像素寬度切片可表示切片數(shù)量的上限。實(shí)際上，可采用等同于量化的半球的二分之一、三分之一、四分之一或八分之一的切片(例如，俯視時(shí)看到的扇形部分)來(lái)提供魯棒性測(cè)量；切片的寬度通常取決于顏色測(cè)量采取的精度和魯棒性。舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于可用的材料組分的四色集合(例如，具有青色、品紅色、黃色和黑色的構(gòu)造材料)，可采用兩個(gè)量化的半球(例如，80面體)作為測(cè)試物體部分，其中每個(gè)量化的半球被劃分為四個(gè)象限或者四分楔。此實(shí)施例中的每個(gè)象限涉及以下材料體積覆蓋矢量中的一個(gè)：青色、品紅色、黃色、黑色、紅色(品紅色和黃色的過(guò)沉積或組合)、綠色(青色和黃色的過(guò)沉積或組合)、藍(lán)色(品紅色和青色的過(guò)沉積或組合)以及合成黑色(青色、品紅色和黃色組合的結(jié)果)。不必將“留空”狀態(tài)明確地特征化。

圖3a和3b示出了在特征化上述設(shè)備時(shí)采用的兩種額外的方法。這些方法可在圖1的方法100之前執(zhí)行，從而確定該設(shè)備的適當(dāng)?shù)捏w積覆蓋和材料使用/數(shù)量范圍。

圖3a的方法提供一種用于該設(shè)備的體積覆蓋范圍特征化。該方法起始于步驟塊305：獲得物體屬性數(shù)據(jù)。此物體屬性數(shù)據(jù)指示將被產(chǎn)生的三維物體的期望的物體屬性值的范圍。例如，其可包括一個(gè)或多個(gè)期望的物體剛度和彈性的數(shù)值或數(shù)值范圍。

可對(duì)材料體積覆蓋矢量的每個(gè)矢量分量(例如，設(shè)備可用的每個(gè)材料基元或組合)應(yīng)用以下步驟塊310-330。在步驟塊310中，獲得斜坡數(shù)據(jù)，斜坡數(shù)據(jù)指示給定矢量分量的增加的體積覆蓋值。此斜坡數(shù)據(jù)可由初始預(yù)定最小體積覆蓋值和初始預(yù)定最大體積覆蓋值計(jì)算得到。例如，如果初始預(yù)定最小體積覆蓋值為15％(例如，最終生成的物體的單位體積的15％包括該矢量分量的材料)，并且初始預(yù)定最大體積覆蓋值為65％(例如，最終生成的物體的單位體積的65％包括該矢量分量的材料)，則可利用階梯函數(shù)計(jì)算斜坡數(shù)據(jù)，并且使用增加的5％的體積覆蓋作為階數(shù)。在其他情況下，可計(jì)算連續(xù)躍遷。在步驟塊315中，對(duì)斜坡數(shù)據(jù)應(yīng)用半色調(diào)化，以生成控制數(shù)據(jù)，從而用于生成具有代表增加的體積覆蓋值的維度的至少一個(gè)三維測(cè)試物體。例如，如果定義了三維物體的一個(gè)或多個(gè)z切片的斜坡數(shù)據(jù)，則可對(duì)每個(gè)z切片應(yīng)用閾值矩陣，這是半色調(diào)化操作的一部分。如果設(shè)備采用噴墨機(jī)制來(lái)沉積液體或熔融材料，則半色調(diào)化操作會(huì)生成離散輸出狀態(tài)數(shù)據(jù)，其可用于控制材料的離散沉積及其組合,例如，一個(gè)或多個(gè)材料的液滴。一個(gè)或多個(gè)z切片包括以此方式被半色調(diào)化的斜坡數(shù)據(jù)，其可被稱為“斑塊”。在一種情況下，三維閾值矩陣可用于在一次操作中執(zhí)行三個(gè)維度上的半色調(diào)化處理。

在步驟塊320中，采用該設(shè)備、根據(jù)步驟塊315輸出的控制數(shù)據(jù)、產(chǎn)生三維測(cè)試物體，例如上述“斑塊”。在步驟塊325中，獲得所述三維測(cè)試物體的至少一個(gè)維度上的一個(gè)或多個(gè)物體屬性的測(cè)量數(shù)據(jù)。例如，可采用機(jī)械測(cè)量設(shè)備測(cè)量“斑塊”的剛度和/或彈性。可沿制得的測(cè)試物體的維度的長(zhǎng)度進(jìn)行多次測(cè)量，其呈現(xiàn)出變化的體積覆蓋。例如，可對(duì)上述每個(gè)“階梯”進(jìn)行測(cè)量。

隨后在步驟塊325中，對(duì)獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)連同斜坡數(shù)據(jù)一起進(jìn)行處理，以生成配置數(shù)據(jù)350，其指示給定適量矢量分量的體積覆蓋值的范圍，其呈現(xiàn)了步驟塊305中獲得的期望的物體屬性值的范圍。例如，可在步驟塊305中獲得期望的最小剛度值。然后，可分析在步驟塊325中獲得測(cè)量數(shù)據(jù)，以確定沿該至少一個(gè)維度的、滿足此最小剛度值的位置。然后，可將這些位置映射到斜坡數(shù)據(jù)中的體積覆蓋值上，從而確定滿足期望的最小剛度值的最小和/或最大體積覆蓋值。在一種情況下，可設(shè)定容差范圍以及期望的物體屬性值。在一種情況下，確定滿足多個(gè)物體屬性標(biāo)準(zhǔn)的最小和最大體積覆蓋值，例如，滿足彈性和剛度標(biāo)準(zhǔn)。在另一種情況下，可確定每個(gè)單獨(dú)的、期望的物體屬性的最小和最大體積覆蓋值。在此情況下，可分別使用這些體積覆蓋值和/或?qū)⑵浣M合，以生成平均值供使用。在任何情況下，所定義的體積覆蓋范圍作為配置數(shù)據(jù)的一部分而用于特征化該設(shè)備。

圖3b的方法提供設(shè)備的材料使用或數(shù)量范圍特征化。該方法類似于圖3a中的方法。圖3b的方法可獨(dú)立于圖3a的方法使用，或者可在圖3a的方法之后使用。類似于圖3a的步驟塊305，圖3b的方法起始于步驟塊355：獲得物體屬性數(shù)據(jù)。如果圖3b的方法在圖3a的方法之后執(zhí)行，則此步驟塊可省略并且可采用來(lái)自步驟塊305的數(shù)據(jù)。同樣地，其可包括一個(gè)或多個(gè)期望的物體剛度和彈性的數(shù)值或數(shù)值范圍。

可對(duì)設(shè)備可用的每個(gè)材料基元(例如，每個(gè)矢量分量)應(yīng)用以下步驟塊360-375。如果圖3b的方法在圖3a的方法之后執(zhí)行，則也可在圖3a的方法生成的體積覆蓋值范圍內(nèi)應(yīng)用步驟塊360-375。

在步驟塊360中，生成用于設(shè)備的控制數(shù)據(jù)，該控制數(shù)據(jù)指示材料體積覆蓋矢量值的范圍。這可包括計(jì)算斜坡數(shù)據(jù)，斜坡數(shù)據(jù)代表材料使用的增加：從單個(gè)材料到多個(gè)組合的或過(guò)沉積的材料。

圖7中示出了此斜坡數(shù)據(jù)的示例性基本原理。圖7示出了點(diǎn)710、720、730和740，其分別指示不同的材料體積覆蓋矢量。在此實(shí)施例中，存在可用的四個(gè)材料組合。這些組合是基于品紅色構(gòu)造材料(“m”)、黃色構(gòu)造材料(“y”)以及構(gòu)造材料留空(例如，留空“b”)。例如，可用的材料組合，即，材料體積覆蓋矢量的分量為：[m，y，my，b]。點(diǎn)710指示具有值[m＝0.125，y＝0.125，my＝0，b＝0.75]的材料體積覆蓋矢量；點(diǎn)720指示具有值[m＝0，y＝0，my＝0.25，b＝0.75]的材料體積覆蓋矢量；點(diǎn)730指示具有值[m＝0.25，y＝0.25，my＝0，b＝0.5]的材料體積覆蓋矢量；點(diǎn)740指示具有值[m＝0，y＝0，my＝0.5，b＝0.5]的材料體積覆蓋矢量。在y軸上標(biāo)繪“材料使用”，而在x軸上標(biāo)繪“體積覆蓋”。然后，可在這些點(diǎn)之間生成斜坡數(shù)據(jù)，以將單獨(dú)采用m和y的情況與采用my組合的情況進(jìn)行比較。例如，軌跡715上的點(diǎn)710與720之間的變化或者軌跡735上的點(diǎn)730與740之間的變化是保持體積覆蓋不變、但材料使用改變(從25％的my變?yōu)?2.5％的m和12.5％的y，或者從50％的my變?yōu)?5％的m和25％的y)。點(diǎn)720與730之間的變化是保持材料使用不變、但體積覆蓋改變(從25％的my變?yōu)?5％的m和25％的y)。最后，點(diǎn)720與740之間或者點(diǎn)710與730之間，對(duì)于單獨(dú)使用各個(gè)材料(從12.5％的m和12.5％的y變?yōu)?5％的m和25％的y)或其組合(從25％的my變?yōu)?0％的my)，材料使用和體積覆蓋均發(fā)生變化。舉例來(lái)說(shuō)，基于軌跡715和745的斜坡數(shù)據(jù)在測(cè)試物體或斑塊中顯眼地呈現(xiàn)為物體(軌跡745)頂部上16個(gè)階梯(2x8個(gè)碼塊)中從25％的my(75％留空)到50％的my(50％留空)的離散躍遷，或者顯眼地呈現(xiàn)為物體(軌跡715)頂部上16個(gè)階梯(2x8個(gè)碼塊)中從25％的my(75％留空)到12.5％的m和12.5％的y(75％留空)的離散躍遷。

此斜坡數(shù)據(jù)可包括一連串的不同碼塊。步驟塊360可包括：如先前所述地半色調(diào)化該斜坡數(shù)據(jù)，以生成控制數(shù)據(jù)。在步驟塊365中，采用該設(shè)備、基于所述控制數(shù)據(jù)產(chǎn)生至少一個(gè)三維測(cè)試物體。在此實(shí)施例中，該至少一個(gè)三位測(cè)試物體具有至少一個(gè)代表材料體積覆蓋矢量值的范圍的維度。

圖3b的方法中的步驟塊370和375類似于圖3a中的步驟塊325和330。在步驟塊370中，獲得所述三維測(cè)試物體的至少一個(gè)維度上的一個(gè)或多個(gè)物體屬性的測(cè)量數(shù)據(jù)；并且在步驟塊375中，生成配置數(shù)據(jù)350，其指示呈現(xiàn)了期望的物體屬性值的范圍的、材料體積覆蓋矢量值的范圍。圖3b中方法的輸出包括呈現(xiàn)了期望的物體屬性值的、最小和/或最大材料使用值。

圖4例示了可用于將圖3a和3b的方法組合為一個(gè)過(guò)程的測(cè)試物體。在此情況下，基于材料體積覆蓋矢量的一個(gè)或多個(gè)矢量分量的、變化的體積覆蓋和變化的使用值的矩陣，產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)測(cè)試物體，其中所述值在該矩陣的兩個(gè)維度上發(fā)生變化。如上所述，可對(duì)該矩陣半色調(diào)化以生成指示所述矩陣的控制數(shù)據(jù)。基于所述控制數(shù)據(jù)產(chǎn)生至少一個(gè)三維測(cè)試物體，其中該至少一個(gè)三維測(cè)試物體的兩個(gè)維度代表該矩陣的兩個(gè)維度。這如圖4中測(cè)試物體400所示。在此情況下，體積覆蓋隨著x維度410而變化，材料數(shù)量或使用隨著y維度420而變化。在此情況下，獲得所述三維測(cè)試物體的至少兩個(gè)維度上的一個(gè)或多個(gè)物體屬性的測(cè)量數(shù)據(jù)，并且基于該矩陣和所述測(cè)量數(shù)據(jù)生成配置數(shù)據(jù)。這種情形下的配置數(shù)據(jù)指示呈現(xiàn)了期望的物體屬性值的范圍的、體積覆蓋和材料數(shù)量或使用值的各自的范圍。

圖5示出了至少一個(gè)測(cè)試物體部分500的示意性配置，其可用于特征化底紋(underprint)，例如，當(dāng)某些材料組分在測(cè)試物體的表面下方沉積為一層或多層時(shí)，該測(cè)試物體的表面如何顯現(xiàn)。圖5示出了測(cè)試物體部分500的側(cè)視圖，例如，截面(例如，垂直方向?yàn)閦軸，水平方向?yàn)閤和y軸之一)。

在圖5中，測(cè)試物體部分500具有表面層510。其可為該三維物體的給定切片，比如給定的、高度為一個(gè)體素的z平面。這可由代表材料體積覆蓋矢量的其中一個(gè)矢量分量的材料形成。在第一欄520中，存在三個(gè)第二材料基元層，第二材料基元不同于表面層510所用的材料基元。在第二欄530中，存在兩個(gè)連續(xù)的表面層材料基元層以及兩個(gè)第二材料基元層。在第三欄540中，存在三個(gè)連續(xù)的表面層材料基元層以及一個(gè)第二材料基元層。最后，在第四欄中，存在四個(gè)連續(xù)的表面層材料基元層。

通過(guò)獲得厚度范圍數(shù)據(jù)生成圖5中的測(cè)試物體部分510，該厚度范圍數(shù)據(jù)指示給定矢量分量(即，材料基元)的厚度的范圍。例如，在圖5中，表面層的厚度范圍為從520欄的一個(gè)體素到550欄的四個(gè)體素?？梢杂脴?biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度測(cè)量單位測(cè)量該厚度，例如，毫米或厘米；和/或，也可以用層數(shù)或z平面的數(shù)量進(jìn)行測(cè)量。圖5的實(shí)施例測(cè)量層數(shù)作為厚度，其中每層為一個(gè)體素深度；在其他實(shí)施例中，各層的厚度可為不同數(shù)量的體素。然后，該厚度范圍數(shù)據(jù)可用于生成控制數(shù)據(jù)，例如，通過(guò)半色調(diào)化該厚度范圍數(shù)據(jù)。然后，用代表厚度范圍的至少一個(gè)維度來(lái)產(chǎn)生測(cè)試物體部分510，例如，在圖5中，其為x/y或水平維度。

圖5所示測(cè)試物體部分可用于確定使期望的顏色足夠清晰而不會(huì)受其下方層影響所需的層數(shù)。以與步驟塊130類似的方式，可獲得測(cè)量數(shù)據(jù)，該測(cè)量數(shù)據(jù)指示在具有變化的底層厚度的至少一個(gè)維度上測(cè)得的至少一個(gè)顏色屬性的值。如前文所述，可使用分光光度計(jì)或色度計(jì)測(cè)量測(cè)試物體的表面，從而獲得該測(cè)量數(shù)據(jù)。然后，可處理此測(cè)量數(shù)據(jù)并且處理厚度范圍數(shù)據(jù)，以生成指示厚度的配置數(shù)據(jù)，其呈現(xiàn)期望的顏色屬性值。例如，測(cè)得的顏色屬性可在x/y維度上(例如，在測(cè)試物體部分510的表面上)發(fā)生變化。當(dāng)顏色屬性的導(dǎo)數(shù)低于給定閾值時(shí)，例如超出了使顏色屬性不會(huì)再發(fā)生明顯變化的、重復(fù)的底層的特定數(shù)量時(shí)，可選擇最小厚度，例如，表面材料基元的最小厚度。例如，在540欄與550欄之間測(cè)得的色差可能較小，但在540欄與530欄之間測(cè)得的色差較大；在此情況下，最小厚度可被配置為三層，例如，z方向上的三個(gè)體素。

圖8示出了三色構(gòu)造材料(即，三種材料基元)的示例性圖表：黑色構(gòu)造材料810；綠色構(gòu)造材料820；以及黃色構(gòu)造材料830。圖表示出了該圖表y軸上的色差(在此情況下為常數(shù)表面材料體積覆蓋矢量下測(cè)得的ciede2000標(biāo)準(zhǔn)值)如何隨通過(guò)x軸上z層的數(shù)量(例如，每層為一個(gè)體素深度)測(cè)得的厚度發(fā)生變化。如果選擇0.5或更低的色差作為可配置閾值，則該圖表顯示可滿足此閾值的厚度近似為：三個(gè)黑色構(gòu)造材料層、四個(gè)黑色構(gòu)造材料層和五個(gè)黑色構(gòu)造材料層的厚度。

在某些情況下，第二材料基元可包括填充材料或被配置為填充三維物體內(nèi)部的材料的組合?？舍槍?duì)每個(gè)材料基元生成并測(cè)量比如510的測(cè)試物體部分。在某些情況下，還可針對(duì)圖3a中方法輸出的、作為配置數(shù)據(jù)的、最小和最大體積覆蓋值生成并測(cè)量比如510的測(cè)試物體部分，例如，每個(gè)矢量分量/材料基元可具有兩個(gè)相應(yīng)的測(cè)試部分。

在一個(gè)實(shí)施例中，可在圖1的顏色和材料特征化方法之前、按順序執(zhí)行體積覆蓋特征化、材料使用或數(shù)量特征化以及底紋特征化。在此情況下，圖1中方法100的步驟塊110中獲得的覆蓋數(shù)據(jù)可包括材料體積覆蓋矢量，該矢量的值落入由圖3a和/或3b的方法輸出的范圍內(nèi)。在圖1的步驟塊120中產(chǎn)生的三維測(cè)試物體部分還可被配置為使其厚度大于如圖5所示處理測(cè)試物體部分時(shí)輸出的最小厚度。如參照?qǐng)D4所述，在某些情況下，來(lái)自每個(gè)不同特征化過(guò)程的測(cè)試物體部分可在一個(gè)或多個(gè)測(cè)試物體上結(jié)合；例如，測(cè)試物體可具有用于一個(gè)或多個(gè)特征化過(guò)程中每個(gè)特征化過(guò)程的部分。

在一個(gè)實(shí)施例中，由上述任一實(shí)施例生成的配置數(shù)據(jù)用于校準(zhǔn)該設(shè)備從而產(chǎn)生三維物體。此類三維物體的產(chǎn)生可包括：獲得指示將被生成的三維物體的物體數(shù)據(jù)，該物體數(shù)據(jù)包括指示該物體的一個(gè)或多個(gè)顏色屬性值的數(shù)據(jù)；基于該配置數(shù)據(jù)，將該物體的一個(gè)或多個(gè)顏色屬性值映射到一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的材料體積覆蓋矢量值；半色調(diào)化該一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的材料體積覆蓋矢量值，以生成用于產(chǎn)生該三維物體的控制數(shù)據(jù)；以及利用該設(shè)備、基于該控制數(shù)據(jù)產(chǎn)生該三維物體。

在某些情況下，該配置數(shù)據(jù)提供從與將被產(chǎn)生的物體相關(guān)聯(lián)的色度數(shù)據(jù)(例如，xyz或lab數(shù)據(jù)，或者在其他情況下為rgb數(shù)據(jù))到材料體積覆蓋矢量值的映射。如果測(cè)得角度信息，例如，參照?qǐng)D2所述，則該映射可針對(duì)角度集合進(jìn)行?？稍跍y(cè)得的角度之間和/或在圖1步驟塊140中生成的節(jié)點(diǎn)映射之間使用插值。在某些情況下，可計(jì)算一個(gè)或多個(gè)表面的表面法線并且將該角度插值到可用的色度-覆蓋矢量映射之中，從而對(duì)該物體數(shù)據(jù)中定義的連續(xù)色調(diào)、矢量三維物體進(jìn)行處理。在此情況下，確定具體設(shè)備的角度、顏色和材料體積覆蓋之間的關(guān)系，并且將其編碼為配置數(shù)據(jù)以供該設(shè)備使用。

圖6示出了被設(shè)置為生成三維物體690的設(shè)備600的實(shí)施例。設(shè)備600包括：數(shù)據(jù)接口610，被設(shè)置為接收用于三維物體的物體數(shù)據(jù)620；控制器630，可通信地連接至數(shù)據(jù)接口610；以及存儲(chǔ)器640，被設(shè)置為存儲(chǔ)配置數(shù)據(jù)645。在當(dāng)前實(shí)施例中，物體數(shù)據(jù)620包括：模型數(shù)據(jù)625，例如，三維物體的矢量表示；以及屬性數(shù)據(jù)635，屬性數(shù)據(jù)635指定用于三維物體的顏色和/或物體屬性數(shù)據(jù)。在某些情況下，模型數(shù)據(jù)625和屬性數(shù)據(jù)635可結(jié)合。配置數(shù)據(jù)645提供從物體數(shù)據(jù)620到用于產(chǎn)生三維物體的控制數(shù)據(jù)的映射。

在圖6中，控制器630還可以可通信地連接至設(shè)備的被設(shè)置為構(gòu)造該三維物體的其他方面。這些方面包括構(gòu)造機(jī)制650和供應(yīng)機(jī)制660、665。在圖6的示范性實(shí)施例中，供應(yīng)機(jī)制660、665包括兩個(gè)組件：第一組件660，用于供應(yīng)第一材料(例如，如上所述的構(gòu)造材料m1)；以及第二組件665，用于供應(yīng)第二材料(例如，如上所述的構(gòu)造材料m2)。此實(shí)施例中示出了兩個(gè)材料以簡(jiǎn)化說(shuō)明，但可供應(yīng)任意數(shù)量的材料。構(gòu)造機(jī)制650被設(shè)置為沉積一個(gè)或多個(gè)材料的組合(這些組合為材料基元或矢量分量)以產(chǎn)生三維物體690。在圖6的實(shí)施例中，三維物體690是在壓盤670上逐層構(gòu)造的。圖6中所示各方面和組件的布置并非限制性的；每個(gè)設(shè)備的精確布置將隨所實(shí)施的產(chǎn)生技術(shù)以及設(shè)備的模型而變化。

在圖6的實(shí)施例中，控制器被設(shè)置為將配置數(shù)據(jù)645應(yīng)用到由數(shù)據(jù)接口610接收的物體數(shù)據(jù)620上，以生成用于利用構(gòu)造機(jī)制650產(chǎn)生三維物體690的控制數(shù)據(jù)。在圖6的實(shí)施例中，該設(shè)備還包括測(cè)量裝置680，其被設(shè)置為測(cè)量制得的三維物體690的至少一個(gè)顏色。在其他實(shí)施例中，測(cè)量裝置680可獨(dú)立于設(shè)備600。在操作過(guò)程中，控制器630被配置為實(shí)施特征化例程。由此，控制器630被配置為：指示產(chǎn)生三維測(cè)試物體部分的集合，其中基于包括相應(yīng)的材料體積覆蓋矢量的集合的控制數(shù)據(jù)而指示每個(gè)部分；從測(cè)量裝置680接收測(cè)量數(shù)據(jù)以用于所述三維測(cè)試物體部分；以及基于接收到的測(cè)量數(shù)據(jù)，更新存儲(chǔ)器中的配置數(shù)據(jù)。由此，特征化例程可包括將由終端用戶實(shí)施的校準(zhǔn)例程。

測(cè)量裝置680可包括以下中的一個(gè)或多個(gè)：分光光度計(jì)、色度計(jì)、角分光光度計(jì)以及遠(yuǎn)距分光輻射度計(jì)。在一種情況下，控制器630被配置為由該物體數(shù)據(jù)確定角度數(shù)據(jù)和顏色數(shù)據(jù)，并且將該配置數(shù)據(jù)應(yīng)用到所述角度數(shù)據(jù)和顏色數(shù)據(jù)從而生成控制數(shù)據(jù)。在此情況下，每個(gè)三維測(cè)試物體部分可包括至少一個(gè)多面體，其是對(duì)半球的量化，每個(gè)多面體具有帶預(yù)定角度的面，并且測(cè)量裝置被設(shè)置為測(cè)量所述多面體的角度光譜反射率。在一種情況下，控制器630被配置為指示產(chǎn)生三維測(cè)試物體部分的集合，包括：基于體積覆蓋值范圍的體積覆蓋特征化部分；基于材料使用值范圍的材料使用特征化部分；以及基于厚度范圍的底紋特征化部分?？刂破?30還可被配置為：利用該配置數(shù)據(jù)645、將從物體數(shù)據(jù)620導(dǎo)出的色度數(shù)據(jù)映射到材料體積覆蓋矢量的集合；以及，半色調(diào)化該材料體積覆蓋矢量的集合，以生成用于構(gòu)造機(jī)制650的離散沉積指令。

在此描述的某些實(shí)施例使得能夠?qū)Ρ辉O(shè)置為產(chǎn)生三維物體的設(shè)備(例如，所謂的“3d打印機(jī)”)進(jìn)行特征化和/或校準(zhǔn)。如果給定可用材料的集合，可生成配置數(shù)據(jù)，配置數(shù)據(jù)可表示可供設(shè)備用于重復(fù)生產(chǎn)的顏色或色域的體積。在某些實(shí)施例中，配置數(shù)據(jù)還將該體積與適當(dāng)?shù)捏w積覆蓋和材料組分使用范圍進(jìn)行關(guān)聯(lián)，例如，對(duì)體積進(jìn)行配置也可在制得的三維物體中生成期望的材料屬性。

在此描述的某些實(shí)施例提供配置數(shù)據(jù)，該配置數(shù)據(jù)構(gòu)成材料分離資源的集合。在某些實(shí)施例中，這些資源包括用于不同角度的、從色度值到材料體積覆蓋矢量的一系列映射。這使得設(shè)備的控制器能夠在遵守色度的同時(shí)處理任意圖像內(nèi)容。配置數(shù)據(jù)還提供顏色校準(zhǔn)，其允許顏色/材料空間中的線性變遷。在此描述的某些實(shí)施例可能不知道使用了什么材料。這使得能夠利用該實(shí)施例、用多個(gè)材料配置任意設(shè)備，例如，多個(gè)墨水和構(gòu)造材料。

在某些情況下，配置數(shù)據(jù)可包括rgb-mvoc查詢表。這是在裝置的rgb域中操作的。然后，可以在標(biāo)準(zhǔn)rgb空間(比如，srgb)中描述物體模型。然后，可建立國(guó)際色彩協(xié)會(huì)(icc)檔案以將色度轉(zhuǎn)換為rgb，反之亦然。然后，這可用于向cielab或xyz數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，后者隨后被映射到裝置rgb值上。然后，可利用配置數(shù)據(jù)將該物體映射到mvocs上，從而允許生成遵守初始定義的色度的物體。

在此描述的某些方法可通過(guò)一個(gè)或多個(gè)處理器實(shí)施，該處理器處理由非暫態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)取回的計(jì)算機(jī)程序代碼。例如，圖1的方法可通過(guò)構(gòu)成圖6中控制器630一部分的一個(gè)或多個(gè)處理器實(shí)施，或者由連接至被設(shè)置為產(chǎn)生三維物體的設(shè)備的計(jì)算機(jī)裝置的一個(gè)或多個(gè)處理器實(shí)施。在某些情況下，一個(gè)或多個(gè)處理器可構(gòu)成嵌入式計(jì)算裝置的一部分，例如，適于在控制增材制造系統(tǒng)的過(guò)程中使用。非暫態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)可為包含、存儲(chǔ)或維持供指令運(yùn)行系統(tǒng)使用或與其連接的程序和數(shù)據(jù)的任意介質(zhì)。機(jī)器可讀介質(zhì)可包括許多物理介質(zhì)中的任意一種，比如，電、磁、光、電磁或半導(dǎo)體介質(zhì)。適當(dāng)?shù)臋C(jī)器可讀介質(zhì)的更具體的實(shí)施例包括但不限于：硬盤驅(qū)動(dòng)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)、只讀存儲(chǔ)器(rom)、可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器或者便攜式光盤等等。

前述說(shuō)明用于例示并且解釋所描述的原理的實(shí)施例。此說(shuō)明不旨在具有排他性或?qū)⑦@些原理限于所公開的任何精確形式。鑒于上述教導(dǎo)，許多修改和變型是可行的。