背景技术
[0001] 通过
增材制造工艺生成的三维对象可以以逐层方式形成。在增材制造的一个
实施例中，通过
固化构造材料的层的各部分而生成对象。在各实施例中，构造材料可为粉末、液体或板材的形式。可通过将
试剂打印到构造材料的层上而实现预期的固化和/或物理特性。可对层施加
能量，并且经冷却后，已经施加了试剂的构造材料可聚结并固化。在另一些实施例中，可使用化学
粘合剂固化构造材料。在另一些实施例中，可通过使用
挤压成型塑料或
喷涂材料作为构造材料而生成三维对象，构造材料固化以形成对象。
[0002] 一些生成三维对象的打印工艺使用由三维对象的模型生成的数据。此数据例如可
指定对构造材料施加试剂的
位置或者可在何处放置构造材料本身，并且可指定待放置的量。可从待打印的对象的3D表示生成该数据。
[0003] 在特定打印过程或打印任务中，可在
打印机设备的制造腔内或构建体积内打印多个三维对象。
附图说明
[0004] 为了更完整的理解，现伴随附图参照以下说明，附图中：
[0005] 图1是一种用于补偿对象的收缩的示例性方法的
流程图；
[0006] 图2是一种对对象模型数据施加缩放以补偿对象的收缩的示例性方法的流程图；
[0007] 图3a是例示了打印机的构建床箱和可用构建体积的实施例；
[0008] 图3b是在可用构建体积内施加的、从原始
坐标系到变换后坐标系的第一变换的详细实施例；
[0009] 图4例示了一种在变换后坐标系中
定位于可用构建体积内的对象的实施例；
[0010] 图5是在可用构建体积内施加的、从变换后坐标系到原始坐标系的第二变换的实施例；
[0011] 图6例示了一种三维打印机的实施例；
[0012] 图7例示了一种三维打印机的实施例；以及
[0013] 图8例示了一种与处理器相关联的机器可读介质的实施例。
具体实施方式
[0014] 在此描述的一些实施例提供了用于处理与三维对象相关联的数据的设备和方法和/或生成可用于制造三维对象的数据的设备和方法。
[0015] 在特定打印过程或打印任务中，可在打印机设备的制造腔或可用构建体积内打印多个三维对象或制品。
[0016] 一些3D打印技术通过逐层堆叠地打印给定厚度的2D层而实现。可在例如打印台上沉积构造材料，然后在打印机的制造腔或可用构建体积内逐层处理构造材料。构造材料可为粉末状的颗粒材料，其例如可为塑料、陶瓷或
金属粉末。
[0017] 在一些实施例中，可选择性地对构造材料施加至少一个打印试剂，并且该打印试剂在被施加时可为液体。例如，可选择性地将
助熔剂(也被称为聚结剂或成聚结的剂)分配到从表示待生成的三维对象的切片(其例如可由结构设计数据生成)的数据获得的图案中的构造材料的层的各部分上。助熔剂可具有吸收能量的成分，以使得当对层施加能量(例如，热量)时，构造材料聚结并固化，以根据图案形成三维对象的切片。在另一些实施例中，可以以一些其他方式实现聚结。在一些实施例中，也可使用细化剂(其也被称为聚结改性剂或成聚结改性的剂)，其中该细化剂例如用于待打印的对象的近边缘表面。
[0018] 一旦形成一个或多个对象，或者在对象的成型过程中，
温度降低并且粉末固化以形成一个或多个最终对象。在此冷却过程中，打印的对象会经受收缩(shrinkage)。这种收缩可能取决于构造材料的类型、冷却速率和/或使用的打印试剂。
[0019] 这种收缩意味着最终打印的对象可能不代表由打印机接收到的对象模型数据描述的对象。
[0020] 可为打印机定义可用构建体积。该可用构建体积确定该打印机可物理地放置用于待打印的制品或对象的试剂
流体的边界。因此，打印机可拒绝要求在可用构建体积之外打印内容的对象模型数据。
[0021] 在一些实施例中，例如在打印之后或在打印过程中，对对象模型数据施加补偿或缩放，以补偿对象的收缩。换言之，在一些实施例中，打印出的对象以预定因子大于原始
请求的模型，以使得其经收缩后具有对象模型数据所需求的尺寸。
[0022] 图1是一种方法的实施例，该方法例如可能是在打印之后或者打印过程中补偿对象的收缩的方法，并且该方法可能是计算机实施的。图1的方法例如可通过三维打印机或者增材制造设备执行。在步骤框102中，该方法包括：接收要在打印机的可用构建体积内打印的原始坐标系中的对象模型数据。例如，对象模型数据可包括将对象定位在三维空间中的矢量。因此，用于定位这些对象的坐标系为原始坐标系。
[0023] 例如，可接收对象模型数据以作为输入打印机的打印配置的一部分，例如，作为打印请求文件的一部分。
[0024] 在步骤框104中，该方法包括：获取用于对象模型数据的至少一个补偿因子，以补偿打印之后或者打印过程中的对象的任意收缩。例如，还可从输入打印机的打印配置中再次获取该补偿因子。在另一些实施例中，该至少一个补偿因子可从打印机内获得。例如，特定类型的材料的预计收缩量可被存储在打印机内，并且可由该预计的收缩量获得至少一个补偿因子。
[0025] 在一实施例中，补偿因子可与用于打印工艺的构造材料和/或打印试剂相关联，打印试剂例如为聚结剂和/或聚结的剂。例如，已知特定材料在打印之后或者打印过程中可能沿第一方向以第一因子收缩，因此，在此实施例中，补偿因子可为第一方向上的第一因子。
[0026] 在一实施例中，该至少一个补偿因子可包括三个补偿因子，其可用于在对应于X方向、Y方向和Z方向的三个
正交方向上缩放。在另一些实施例中，该至少一个补偿因子可包括用于在任意三个正交方向上缩放的三个补偿因子。
[0027] 在步骤框106中，该方法包括：按照至少一个补偿因子缩放该对象模型数据，以提供可打印模型数据，其中缩放是参照打印机的可用构建体积的中心处的原点执行的。参照打印机的可用构建体积的中心处的原点执行缩放避免了朝着可用构建体积的一侧或另一侧偏移地打印，这会在X和Y轴定位方面影响一些打印的对象的制品
质量。其还可避免因施加缩放因子而导致的任何对象碰撞，例如，当参照对象本身的中心进行缩放时，可能会产生这种碰撞。
[0028] 而且，对于特定缩放因子，在一些实施例中，参照打印机的可用构建体积的中心处的原点缩放意味着：无论任务尺寸如何，用于该缩放因子的可打印内容的第一可容许Z坐标是相同的，其中Z轴是垂直夹层轴。这意味着不需要在任务内容之前增加任何不必要的空层。
[0029] 相反，如果缩放是从对象的中心施加的，那么可打印内容的第一Z坐标将随着进行打印的对象的原始尺寸而变化。
[0030] 例如，如果至少一个缩放因子包括即将在X方向上施加的补偿因子A，则该对象模型数据将从该可用构建体积的中心、沿X方向、被放大A倍。
[0031] 在另一实施例中，如果至少一个缩放因子包括即将分别在X、Y和Z方向上施加的三个补偿因子A、B和C，则对象模型数据将从该可用构建体积的中心、沿X方向被放大A倍、沿Y方向被放大B倍并且沿Z方向被放大C倍。
[0032] 将参照图2至图5的实施例更详细地描述缩放的施加。
[0033] 应理解的是，可使用任意数量的补偿因子、沿坐标系的不同方向、扩大该对象模型数据。
[0034] 图2是一种方法的实施例，该方法可以以是对对象模型数据施加缩放以例如在打印之后或者打印过程中补偿对象的收缩的方法，并且该方法可以以是计算机实施的。图2中的方法例如可通过三维打印机或者增材制造设备执行。
[0035] 图2中的方法更详细地描述了图1中的步骤框106的实施例。
[0036] 在步骤框202中，该方法可包括：接收至少一个补偿因子和对象模型数据。
[0037] 在步骤框204中，该方法可包括：施加第一变换，以将对象模型数据从原始坐标系变换为变换后坐标系，以使得可用构建体积的中心是变换后坐标系的原点。
[0038] 图3a示出了在此描述的可用构建体积的实施例。在诸如
3D打印机的打印机中，构建床箱301确定打印机可在何处物理地沉积打印试剂。可用构建体积302对应于可打印床箱，对象可被置于该可打印床箱处以获得最佳制品质量。例如，构建床箱301的末端可具有次优属性，因此其可用于避免使用这些区域打印对象。为此，打印机可拒绝包括位于此可用构建体积302之外的内容的任何打印任务请求。
[0039] 图3b更详细地例示了第一变换的实施例。为清楚起见，图3b例示了两个维度，然而应理解的是，所示出的变换可施加于三个维度。
[0040] 图3b中的可用构建体积由矩形框302表示。所示出的原始坐标系304的实施例包括具有原点303的X方向和Y方向。待打印的对象306定位在原始坐标系内，并且其中心位于：
[0041]
[0042] 其中l为可用构建体积沿X方向的长度，h为可用构建体积沿Y方向的高度。为简洁起见，在本实施例中，将可用构建体积与构建床箱之间的距离视为可忽略不计。然而，应理解的是，可用构建体积与构建床箱之间可能存在一些距离。第一变换由箭头308表示，其将原始坐标系变换为变换后坐标系，并且同时该变换后坐标系的原点位于该可用构建体积302的中心307处。可本地存储该第一变换以用于稍后
访问。
[0043] 图4例示了变换后坐标系402中定位于可用构建体积302内的同一对象306的实施例。变换后坐标系402包括关于可用构建体积302的中心403处的原点的+/-X和+/-Y方向。如图可见，对象306(即，缩放之前)的中心此时位于变换后坐标系402中的
[0044]
[0045] 转向图2，在步骤框206中，该方法可包括：按照至少一个补偿因子在变换后坐标系内缩放该对象模型数据，以提供缩放后对象模型数据。在图4所示实施例中，在X方向上施加补偿因子A，例如，在全局上沿X方向将对象模型数据扩大A倍。在Y方向上施加补偿因子B，例如，在全局上沿Y方向将对象模型数据扩大B倍。这种参照可用构建体积302的中心403处的原点的全局扩大生成了缩放后对象模型数据对象404(如图4所示)。因此，缩放后对象模型数据中对象404的中心将为
[0046]
[0047] 对象模型数据中的所有点将以相同方式、参照可用构建体积的中心处的原点被缩放。
[0048] 在图2中示例性方法的步骤框208中，该方法可包括；对缩放后对象模型数据施加第二变换，以将该缩放后对象模型数据变换回原始坐标系，以提供可打印对象模型数据。因此，可打印对象模型数据中对象404的中心为
[0049]
[0050] 图5例示了第二变换的实施例的更多细节。由箭头502表示的第二变换将变换后坐标系402变换回原始坐标系304。然后，在原始坐标系304中描述该缩放的对象404，以作为准备进行打印的可打印对象模型数据。
[0051] 如前所述，对于Z坐标，通过参照可用构建体积的中心进行缩放，无论任务尺寸如何，可用于可打印内容的第一Z坐标对于特定缩放因子而言都一样。例如，对于在原始坐标系中沿Z方向从10mm延伸至300mm的可用构建体积以及例如关于热补偿的3％的缩放因子，即将在Z方向上从10mm打印至20mm的对象的缩放任务内容将为从5.65mm打印至15.95mm，而且即将在Z方向上从10mm打印至200mm的对象的缩放任务内容将为从5.65mm打印至201.35mm。因此，在此实施例中，无论打印任务的尺寸如何，对于3％的缩放因子，最小Z值为
5.65mm。
[0052] 相反，对于上述实施例，如果是从对象的中心、而不是如上所述从可用构建体积的中心开始施加缩放，那么对于即将在Z方向上从10mm打印至20mm的对象，缩放任务内容将为从9.85mm打印至20.15mm，并且对于即将在Z方向上从10mm打印至200mm的对象，缩放任务内容将为从7.15mm打印至202.85mm。因此，最小Z值取决于待打印的对象的尺寸。
[0053] 图6例示了三维打印机600的实施例。三维打印机600包括
接口模
块602和补偿模块604。接口模块接收要在打印机的可用构建体积内打印的原始坐标系中的对象模型数据，并且获取用于该对象模型数据的至少一个补偿因子，以补偿对象的任意收缩。
[0054] 补偿模块604按照至少一个补偿因子缩放该对象模型数据，以提供可打印对象模型数据，其中缩放是参照三维对象生成设备的可用构建体积的中心处的原点执行的。
[0055] 图7例示了三维打印机700的实施例。三维打印机700接收用于打印任务的打印请求文件提交702。
[0056] 在一些实施例中，打印请求文件可将打印任务指定为代表待打印的对象的模型的集合，其中每个对象包括例如变换矩阵，变换矩阵将对象定位在构建床箱(图3a中的301)中。在此类请求的组成过程中，可将需要置于可用构建体积内的内容考虑在内，而无需理会确定打印机坐标原点的该构建床箱。
[0057] 在一些实施例中，当打印任务被提交时，例如通过确定打印任务票是否有效来在验证模块704中验证此打印任务。然后，可获得打印请求文件提交中指定的打印配置的热补偿因子706。然后，可在语法分析模块708中对打印请求文件进行语法分析，以将每个单独的对象模型数据分成分离的中间文件710。可存储这些中间文件710稍后使用。中间文件710存储由打印请求文件提交702定义的、该对象的几何表示。
[0058] 在一些实施例中，模型补偿模块712可对中间文件施加补偿因子，如上所述生成可打印对象模型数据。为此，例如，模型补偿模块还可接收关于打印机的台车系统714的可用构建体积的尺寸的信息。由于打印机可能因此拒绝需要在可用构建体积之外打印内容的对象模型数据，该模型补偿模块可确保所施加的补偿不会导致该对象模型数据被缩放至超出该可用构建体积的边界。
[0059] 在一些实施例中，以最大尺寸创建打印请求文件提交702，该最大尺寸允许施加最大可能补偿因子，例如，5％或1.05，并且不会导致对象模型数据延伸到可用构建体积的边界之外。
[0060] 一旦已生成可打印对象模型数据，，例如在体积
渲染器716中处理该可打印对象模型数据，以提供打印就绪内容。这种包含打印就绪内容718的文件还可被存储以供稍后使用。
[0061] 然后，可转发该打印就绪内容718以进行打印。
[0062] 由于打印机既知晓中间文件710、也知晓打印就绪内容718，其既知晓打印请求文件提交中模型的尺寸、又知晓用于补偿收缩的缩放后模型的尺寸。通过知晓打印请求文件提交中用户定义的尺寸，打印机可提供与用户更相关的信息，因为其可将用户定义的尺寸与原始模型的尺寸进行比较。按照知晓缩放后模型尺寸，打印机可更好地控制可用构建体积中使用的尺寸，并且还可提供更好的消耗估算。
[0063] 关于原始模型和缩放后模型的信息还可用于计算任务统计并向与打印机相关联的任意
云服务提供更丰富的信息。
[0064] 图8例示了一种与处理器804相关联的机器可读介质802的实施例。机器可读介质802存储指令806，当由处理器804运行时，该指令使得处理器804实施某些
进程。在此实施例中，指令806包括指令，该指令用以：接收原始坐标系中的对象模型数据以在三维打印机的可用构建体积内打印；接收用于对象模型数据的至少一个补偿因子以补偿例如打印之后或打印过程中的对象的任意收缩；以及按照至少一个补偿因子缩放该对象模型数据，以提供可打印对象模型数据，其中缩放是参照可用构建体积的中心处的原点执行的。
[0065] 在一些实施例中，机器可读介质802还可包括以下指令：当由处理器运行时，该指令可使得处理器打印该可打印对象模型。
[0066] 本公开中的实施例可通过方法、系统或机器可读指令提供，比如
软件、
硬件、
固件等的任意组合。此类机器可读指令可被包含在其内或其上具有计算机可读程序代码的机器可读存储介质(包括但不限于磁盘存储、CD-ROM、光存储等等)上。
[0067] 参照根据本公开的实施例的方法、装置和系统的流程图和
框图描述了本公开。尽管上述流程图示出了特定的运行顺序，运行顺序可与描绘的不同。关于一个流程图描述的步骤框可与另一流程图的步骤框组合。应理解的是，可通过机器可读指令实现流程图和/或框图中的至少一些流程和/或步骤框，以及流程图和/或框图中的流程和/或步骤框的组合。
[0068] 例如，可通过通用计算机、专用计算机、嵌入式处理器或其他可编程
数据处理装置的处理器运行该机器可读指令，以实现在
说明书和图中描述的功能。具体地，处理器或处理
电路可运行该机器可读指令。由此，可通过运行存储在
存储器中的机器可读指令的处理器或者通过根据
逻辑电路中嵌入的指令而操作的处理器来实施该设备的功能模块(例如，补偿模块604)。术语“处理器”将广义地解读为包括CPU、处理单元、ASIC、逻辑电路或者可编程
门阵列等等。该方法和功能模块均都可通过单个处理器执行或者可在若干处理器之间划分。
[0069] 此类机器可读指令还可存储在计算机可读存储中，其可引导计算机或其他可编程数据处理装置以特定模式操作。
[0070] 机器可读指令还可被加载到计算机或其他可编程数据处理装置上，以使得该计算机或其他可编程数据处理装置执行一系列操作，以生成计算机实施的处理运算，由此，在该计算机或其他可编程数据处理装置上运行的该指令实现由流程图中的流程和/或框图中的步骤框指定的功能。
[0071] 而且，在此的教导可以以以计算机软件产品的形式实施，该计算机软件产品存储在存储介质中并且包括多个指令，该多个指令用于使得计算机装置实施本公开的实施例中陈述的该方法。
[0072] 虽然已参照某些实施例描述了方法、设备和相关方面，可在不脱离本公开的精神的前提下做出各种不同的
修改、变化、省略和替换。因此，旨在通过以下
权利要求书及其等同物的范围来限制该方法、设备和相关方面。应注意的是，上述实施例例示而非限制在此描述的内容，并且本领域技术人员将能够在不脱离随附权利要求书的范围的前提下设计出许多替换的实施方式。关于一个实施例描述的特征可与另一实施例的特征组合。
[0073] 词语“包括”不排除权利要求书中列出的元素之外的其他元素的存在，“一”或“一个”不排除多个，并且单个处理器或其他单元可实现权利要求书中陈述的若干单元的功能。
[0074] 任意
从属权利要求中的特征可与任意
独立权利要求或者其他从属权利要求中的特征以任意组合方式进行组合。
