三维打印机的物体模型数据修改的制作方法

三维打印机的物体模型数据修改


背景技术：

1.在三维(3d)打印机中生成一个或多个打印物体的构建操作之后，打印物体可能经受后处理步骤。例如，在基于粉末的3d打印系统中，后处理步骤可以包括去除没有形成3d打印物体的一部分的任何未固化的粉末。
附图说明
2.图1是示出根据一个示例的系统的组件的示意图；图2是示出根据一个示例的生成经修改的物体模型数据的一个方法的流程图；图3是示出根据一个示例的确定第一物体是否可能被后处理装置不利影响的一个方法的流程图；图4是示出一个示例中的获得与第一物体有关的几何数据的一个方法的流程图；图5是示出根据一个示例的控制器和由控制器控制的预打印应用上的物体表示以及后处理装置的一部分的示意图；图6是示出根据一个示例的可以通过预打印应用对图5的物体表示进行的改变的示意图；图7是示出根据一个示例的可以通过预打印应用对图5的物体表示进行的改变的示意图；图8是示出一个示例中的获得与第一物体有关的经修改的物体模型数据的一个方法的流程图；图9是根据一个示例的包括用于生成修改的物体模型数据的指令的计算机可读介质的一个示例。
具体实施方式
3.在本公开的一个示例中，针对特定规范来产生3d打印物体的过程可以包括：(i)部件和构建准备；(ii)3d打印；和(iii)后处理。在部件和构建准备期间，可以由预打印应用生成或接收待打印的每个物体的数字模型，所述预打印应用可以由预打印控制器控制，该数字模型包括表示物体的物体模型数据。物体模型数据可以定义一个或多个3d几何模型和/或包括物体模型的3d变换矩阵，其可以将待打印的物体定位在3d打印机的可打印区域中。所述物体模型数据具有能够由能够执行3d打印构建操作的3d打印机读取和解译的格式。预打印控制器可以是可编程逻辑设备(pld)或可以执行指令的其它计算设备。控制器可以包括集成在单个设备中或分布在多个设备上的多个处理元件。
4.在基于粉末的3d打印中，在3d构建完成之后，构建室可以包括由通过3d打印机固化的构建材料形成的多个3d物体，连同来自构建操作中的未固化的构建粉末。为了去除未固化的粉末，可通过后处理装置对构建室进行后处理操作。在一个示例中，后处理装置可以仅去除未固化的粉末。在一些情况下，在后处理期间可能会对3d物体有不利影响。在一个示例中，一个不利影响可能是由后处理装置中的开口引起的，其中，3d物体可能与未固化的粉
末一起被无意地从构建室中取出，或者如果较大物体的一小部分被卡在开口中则可能会损坏。例如，开口可以是后处理装置中的孔或其它孔口，通过该孔或其它孔口可以去除残留在构建室中的未固化粉末。在另一示例中，后处理装置可以在打印之后处理3d物体，并且后处理过程可能会无意地损坏物体上的某些种类的物体或部分，例如，诸如低于特定尺寸的物体或物体的部分，以及具有易碎特征的物体。
5.在一个示例中，后处理操作是包括后处理装置的真空操作，该后处理装置是具有其中带有孔的网的真空吸尘器，通过所述孔可以从构建室中提取未固化的粉末。在其他示例中，后处理装置是具有网的振动平台，构建定位在该网上并且可以通过该网来提取未固化的粉末。其它后处理操作可包括例如粉末自动回收，其中，粉末将自动地从构建室中提取，并且快速冷却，其会产生可不利地影响小物体的状况。后处理操作的其它示例可包括喷丸或化学抛光。
6.所公开的示例涉及用于修改与要在预打印操作中3d打印的一个物体或多个物体相关的物体模型数据的系统和方法。可以获得定义要由3d打印机打印的物体模型数据。可以在预打印操作中自动确定与待打印物体的几何形状有关的信息，并且可以估计物体是否可能由于其几何形状而在后处理操作中受到不利影响。几何形状可以包括物体的尺寸或物体的一部分的尺寸。在示例中，不利影响可以包括由于物体的几何信息和与后处理装置有关的数据而在后处理操作期间穿过后处理装置的开口或被后处理装置损坏。如果多个物体中的一个物体将可能穿过开口或被损坏，则物体模型数据可以被修改以降低物体将穿过开口或被损坏的可能性。在一个示例中，修改物体模型数据，使得其包含基于物体的尺寸信息要3d打印的物体的布置。可以以高效和可靠的方式自动生成经修改的物体模型数据。
7.物体模型数据可以至少定义要由3d打印机打印的物体。在一些示例中，物体模型数据可以包括要打印的多个物体。所述物体将在3d打印机的构建室中被打印。为了帮助构建的准备，可以修改物体模型数据以包括构建封包（envelope），要打印的物体将被布置在该构建封包内。在一个示例中，构建封包可与构建室中的可打印区域的尺寸和配置非常相似。物体和构建封包可以在诸如显示屏的图形用户界面上表示。物体可以在构建封包内可移动以允许物体重新配置，使得物体可以被重新布置以适合在构建封包内。为了生成物体模型数据，可以存在不同的准则来优化用于高效和可靠打印的不同方面。这可以包括物体的打包（packing）密度、物体之间的距离等。
8.根据本文的示例，一个准则可以是确定或估计构建封包中的任何物体是否可能在后处理操作期间受到不利影响，例如，穿过后处理装置中的开口或以一些其他方式被损坏。
9.在不利影响是穿过后处理装置中开口的一个示例中，开口可以是诸如真空吸尘器的后处理装置中的孔，其具有可以使用抽吸机构通过其接收诸如构建粉末的颗粒的多个孔。所述孔可以位于设在真空吸尘器的软管中的网上。网中的每个孔可以具有足够大的尺寸，以允许来自例如构建室的未固化粉末适合通过孔并被从构建室中提取出来。可以存储与真空吸尘器的网中的孔的尺寸相关的数据。数据可以包括孔的横截面尺寸，诸如孔横截面的直径和面积。在一个示例中，尺寸数据可以被手动输入，使得其由预打印应用通过手动数据输入来接收。如果所有孔不是相同尺寸的，则可以获得最大孔尺寸数据或能够表示后处理装置中的最大孔的尺寸的其它数据。特别地，孔的横截面阈值尺寸xv可以在打印之前预先确定并存储在内部配置文件中。横截面阈值尺寸xv可以是表示后处理装置的配置参数
的数据形式。在一个示例中，横截面阈值尺寸xv可以表示为直径的长度值(以mm为单位)和/或表面的面积值(以mm2为单位)。
10.预打印应用可以接收与待打印的物体相关的信息，并且获得与后处理装置相关的数据，在一个示例中，该数据是真空吸尘器装置中的开口的尺寸。然后可以自动地确定与待打印的物体的几何数据相关。可以基于几何数据进行在后处理操作期间物体将受到不利影响的检测。在一个示例中，检测可以是物体是否将穿过后处理装置中的开口。如果在预打印应用中的物体的尺寸小于在后处理期间使用的诸如真空吸尘器的后处理装置中的开口，则检测为肯定的，在该情况下，物体可以被分类为小物体。在一个示例中，这可以通过确定物体的模型尺寸和/或形状是否将小于孔的横截面尺寸xv来实现。
11.一旦对要打印的所有物体执行了基于几何数据的后处理操作期间物体将受到不利影响的检测，就可以生成包括物体尺寸的分类的物体列表，该列表包括第一组物体和第二组物体，第一组物体是可能被后处理装置不利影响的物体，第二组物体包括其余物体，即，可能不会受到后处理装置不利影响的物体。该列表可以显示在显示单元上，并且每个组中的物体可以在显示单元上被突出显示和/或可由用户选择。
12.如果检测到一个或多个物体是可能受到后处理装置不利影响的物体，则可以修改物体模型数据以防止该物体穿过孔，其中在后处理装置是一个具有用于接收未固化粉末的孔的后处理装置的示例中，所述物体小于后处理装置的孔。
13.在一个示例中，可以通过将结构添加到所识别的物体的物体模型数据来修改物体模型数据，以创建包括该结构和第一组中的物体的经修改的物体，该经修改的物体具有在后处理操作期间将不会受到后处理装置不利影响的几何形状，诸如尺寸。该结构可以是由预打印应用自动生成和建议的和/或由用户在预打印应用中数字创建的预定结构的数字表示。
14.在一个示例中，在添加结构之前，物体中的全部或一些可以相对于彼此移动，例如，使得在第一组中并且相对于彼此空间布置的那些物体可以移动到彼此更接近的范围内。这可以使所述的小物体紧密地打包在一起，从而使它们占据的体积最小化。
15.在一个示例中，所述结构可以是保护性外壳或笼或框架，其围绕小到足以穿过后处理装置中的孔的一些或所有物体。所述结构可以部分地围绕着物体，但是要达到足够的程度以将物体保持在结构内并且防止物体在后处理操作期间被后处理装置不利影响。所创建的经修改的物体可包括来自第一组的物体和结构。该经修改的物体可以具有与第一组中的每个物体不同的几何形状，使得在后处理操作期间，该经修改的物体将不会被后处理装置不利影响。在其中后处理装置包括用于从构建室接收和提取粉末的孔的一个示例中，经修改的物体将具有较大的尺寸，或者将具有使得其将不会穿过后处理装置中的孔的几何形状。
16.在另一示例中，所述结构包括连接到第一组中的物体的可去除部分。该可去除部分可以是一个或多个连接器，例如主流道，以便可脱离地将第一组中的物体中的至少两个物体连接在一起。替代地，第一组中的至少一个物体可以与诸如第二组中的一个的较大物体连接，连接到另一自动生成的物体，或者多于两个物体可以连接在一起。
17.参考图1，示出了根据本公开的一个示例性系统。在该示例中，系统100包括控制器110。控制器110可以包括多个组件，其中的一些组件在下面描述。控制器可以是可编程逻辑
设备(pld)或能够执行指令的其它计算设备。控制器可以包括集成在如以下示例中描述的单个设备中或跨多个设备分布的多个处理元件。
18.系统100的控制器110可以包括数据输入/输出接口单元111，以从外部组件(例如，用户输入设备(未示出))接收输入数据，从而允许用户与系统100交互。单元111还可以将数据从控制器110输出到其它外部组件，例如显示单元(未示出)。
19.控制器110还可以包括处理器112，以管理控制器110内的所有组件，并且处理控制器110内的组件之间的所有数据流。处理器可以是中央处理单元、基于半导体的微处理器、专用集成电路(asic)和/或适于指令的提取和执行的其它设备中的任何一个。
20.控制器110还可以包括存储装置或存储器单元120，以存储可能需要由例如处理器112访问的任何数据或指令。存储器单元120可以是能够存储可执行指令的任何形式的存储设备，诸如非瞬态计算机可读介质，例如随机存取存储器(ram)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、存储驱动器、光盘等。
21.在一个示例中，存储器单元120包括指令，诸如用于以下的指令：获得121定义将由三维打印机生成的第一物体的物体模型数据，基于将生成的第一物体的几何形状确定122第一物体是否是在后处理期间可能受到后处理装置不利影响的物体，并且如果确定是肯定的，则通过将结构添加到物体模型数据来修改123物体模型数据以创建包括第一物体和该结构的经修改的物体，该经修改的物体具有与第一物体不同的几何形状，以便在后处理期间不受后处理装置不利影响。如果确定是否定的，则控制器可以分析另一物体并且执行针对该另一物体的确定。经修改的物体模型数据可以被存储以供3d打印机将来使用。
22.图2示出了用于生成包括物体和结构的经修改的物体模型数据的方法200的一个示例，所述结构有助于防止所述物体在后处理操作期间受到后处理装置不利影响。在示例中，后处理操作可以是解结块操作、喷丸（bead
‑
blasting）操作和/或化学抛光操作。经修改的物体模型数据可以从可以由图1中所示的控制器110控制的预打印应用输出。所述方法包括获得201定义将由三维打印机生成的第一物体的物体模型数据。数据可以以任何适当的方式存储在例如包含与包括要打印的第一物体的物体有关的信息的电子文件中。电子文件可以从外部设备或本地数据存储获得。所述方法还包括基于要生成的第一物体的几何形状来确定202第一物体是否是在后处理期间可能会受到后处理装置不利影响的物体。在一个示例中，不利影响可以是物体穿过后处理装置中的开口。在另一示例中，不利影响可能是由于物体较小和/或具有易碎特征而造成的损坏。在203，通过将结构添加到物体模型数据以创建包括第一物体和该结构的经修改的物体，可以生成经修改的物体模型数据，经修改的物体具有与第一物体不同的几何形状，以便在后处理期间不会受到后处理装置不利影响。经修改的物体模型数据可以用于在预打印应用中生成切片，该切片然后可以被发送到3d打印机，或者所述切片可以基于经修改的物体模型数据在打印机本身内生成。打印机可以基于经修改的物体模型数据执行3d打印操作。
23.图3示出了方法300，其包括与图2的框202相关的更详细的示例，该示例可以由图1的控制器110执行，并且是确定第一物体是否是在后处理期间可能受到后处理装置不利影响的物体的一个示例。所述方法包括识别301要三维打印的第一物体。在302，获得与第一物体的全部或部分的几何形状有关的几何数据。在303，将几何数据与表示可能受到将用于处理第一物体的后处理装置不利影响的物体或物体部分的预定阈值几何形状xv进行比较。在
304，基于比较结果获得物体的几何形状的指示，诸如物体是否是在后处理期间可能会受到后处理装置不利影响的物体。在一个示例中，该指示可以是物体的尺寸小于预定阈值几何形状，使得所述物体被分类为小物体。在另一示例中，该指示可以是物体的尺寸大于预定阈值几何形状并且所述物体被分类为不是小物体。
24.图4示出了方法400，其包括与图3的框302相关的更详细的示例，其可以由图1的控制器110执行，并且示出了如何获得与第一物体相关的几何数据。相同的方法可以用于每个物体。在401，确定第一物体或第一物体的部分的任意取向的边界框。在一个示例中，边界框可以是立方体，并且可以是相对于第一物体的最小任意取向的边界框。在另一示例中，边界框可以是相对于第一物体稍微更大的边界框。边界框可以具有多个面。可计算边界框的每个面的面积。在402，可以确定多个面中的哪个面与其他面相比具有最小或相对小的面积。在一个示例中，可确定相对于所述面中的每一个的面积具有最小面积的边界框的边界框面。在一个示例中，可以确定三对面的面积而不是边界框的所有六个面的面积，因为对于诸如矩形立方体之类的特定类型的边界框来说，每对的两个面的大小可以是相同的。在403，可通过选择与具有最小面积的边界框面正交的方向来获得最小尺寸边界框面的方向。在404，使用距最小面积边界框面不同高度或距离处的平面来执行第一物体在正交方向上的多个切片，以便生成与第一物体的全部或部分的几何形状有关的几何数据xi，在一个示例中，其可以指示第一物体或第一物体的一部分的尺寸。可以使用在每个不同高度处具有不同取向的平面来执行多个切片。在一个示例中，几何数据xi可以表示为以mm为单位的直径的长度值和/或以mm2为单位的表面的面积值。可以确定每个平面的直径和面积值。在执行在框303的比较时，控制器110可以判断对于在后处理期间将被后处理装置不利地影响的物体，在一个示例中，其可以是判断物体或物体的部分可能穿过开口，满足以下条件：xi≤xv其中，xi是表示为物体的部分的横截面几何形状的估计的值，并且xv是预定阈值，在一个示例中，所述预定阈值可以是后处理装置中的开口的横截面几何形状的近似。
25.可以将在图4 的404中获得的几何数据xi与在图3的303处的预定阈值xv进行比较。在一个示例中，该比较可以包括比较在方法400中获得的第一物体或第一物体的部分的切片是否大于预定阈值，并且其中，如果切片大于预定阈值，则图3的步骤304中的指示将确定第一物体将不会受到将用于在后处理操作期间处理第一物体的后处理装置不利影响。如果在方法400中获得的第一物体或第一物体的部分的切片不大于预定阈值，则在正交方向上切片物体的不同高度，并在图3的303处进行比较。可以从正被分析的第一物体或第一物体的部分的最小面积边界框面开始，跨不同高度重复该过程。如果所有分析的切片不大于预定阈值xv，则这可以提供正被分析的第一物体或第一物体的部分可能受到将用于处理第一物体的后处理装置不利影响的指示。
26.在其他示例中可以使用获得几何数据的其他方式。在替代示例中，控制器可以从用户接收输入几何数据，或者控制器可以从其内部存储器中的预定位置或通过访问来自另一外部位置的数据来接收几何数据。
27.图5示出了控制器110和待打印物体的例如在显示单元505上的3d虚拟表示500的简化示意图。还示出了后处理装置的一部分的顶部透视图，所述后处理装置诸如为具有在后处理操作期间接收未固化粉末的开口的真空吸尘器。在该示例中，存在由物体模型数据
定义的多个物体，并且在图5所示的简化示例中，第一物体510和第二物体520将被打印并且由控制器110在预打印应用中的物体模型数据中定义。简化图示出了两个物体，但是在其他示例中可以提供更多物体。物体模型数据还可以包括与虚拟构建包封530相关的数据，该虚拟构建包封是包括要被打印的物体510、520的构建单元中的构建室的虚拟表示。控制器110可以使显示器在空间上布置第一物体510和第二物体520。控制器110可以基于第一物体510的几何形状和要生成的第二物体520的几何形状来确定在后处理期间第一物体510和第二物体520是否将通过后处理装置550的开口540。该图示出了包括十五个开口的后处理装置，但是可以提供其它数量的开口，并且开口的数量、尺寸和/或构建将取决于特定的后处理装置。
28.参考图6，如果确定是肯定的，则控制器110可以修改与虚拟构建封包相关的数据，以将第一物体510和第二物体520相对于彼此移动，诸如彼此更靠近，以生成第一经修改的物体模型数据。在如图6所示的这个示例中，第二物体520已经在箭头的方向上移动到虚拟构建封包内的不同位置。控制器110然后可改变物体表示，并通过将可围绕第一物体510和第二物体520的结构560添加到物体模型数据来修改第一经修改的物体模型数据。这可以创建包括经修改的物体570的第二经修改的物体模型数据，该经修改的物体具有在后处理操作期间不会受到后处理装置不利影响的尺寸。在一个示例中，经修改的物体570的几何形状可以使得它将不会通过图5所示的后处理装置550的开口540。在另一示例中，结构560可以在后处理期间防止损坏和保护包含在结构560内的物体510、520。在一些示例中，可以在不使物体相对于彼此移动的情况下创建结构560。
29.在一些示例中，结构560可以是由预打印应用自动生成和建议和/或由用户在预打印应用中数字地创建的预定结构的数字表示。
30.在一个示例中，所述结构可以是保护性外壳或笼或框架，其封装了足够小以在后处理操作期间受到后处理装置不利影响的一些或所有物体。
31.参考图7，在另一示例中，与图6一样，如果确定是肯定的，则控制器110可修改与虚拟构建封包相关的数据，以使第一物体510和第二物体520相对于彼此移动，诸如彼此更靠近，以生成第一经修改的物体模型数据。在该示例中，如图7所示，第二物体520已经在箭头的方向上移动到虚拟构建封包内的不同位置。在该示例中，所述结构包括一个连接器580，诸如注入口，以可去除地连接至少两个物体，诸如第一物体510和第二物体520，并且在一个取向上创建第二经修改的物模型数据，该第二经修改的物模型数据包括经修改的物体590，该经修改的物体具有在后处理操作期间不会受到后处理装置不利影响的几何形状。在一个示例中，经修改的物体的几何形状可以使得它将不通过图5所示的后处理装置550的开口540。在图8所示的示例中，连接器垂直于物体的表面。在另一示例中，连接器可以相对于物体的表面成锐角或钝角。在又一示例中，（多个）连接器可以将至少一个物体连接到更大的物体，或者可以将多于两个物体连接在一起以创建经修改的物体，该经修改的物体具有在后处理操作期间将不会受到后处理装置不利影响的几何形状。在已经执行后处理操作之后，可以从打印物体去除连接器580。在其他示例中，多个连接器可以可去除地连接到一个或多个物体。在一些示例中，可以在不使物体相对于彼此移动的情况下创建连接器。
32.在已经生成经修改的物体590之后，其可以与位于构建封包530中的任何其他物体(未示出)一起打包为构建数据，并且构建数据可以被发送到3d打印装置以用于基于构建数
据打印物体。因此，由于根据本文所述的示例执行的预打印过程，可以减小或去除了在后处理操作期间不利地影响物体的可能性。
33.在如图8所示的另一示例方法600中，在601，获得定义将由三维打印机生成的第一物体的物体模型数据。在602，确定要打印的第一物体的几何数据。在603，获得与后处理装置有关的数据。在一个示例中，数据可以是后处理装置的一部分的开口的几何形状。在604，基于要生成的第一物体的几何数据和后处理装置数据，检测在后处理期间是否可能不利地影响第一物体。在605，修改的物体模型数据以创建具有在后处理期间将不会受到不利影响的几何形状的经修改的物体。
34.图9示出了存储器700，其是存储指令710、711、712的计算机可读介质的一个示例，所述指令当由可通信地耦合到计算设备的处理器720执行时可以使处理器720根据上述示例或流程图中的任一个来生成经修改的物体模型数据。计算机可读介质可以是能够存储可执行指令的任何形式的存储设备，诸如非瞬态计算机可读介质，例如随机存取存储器(ram)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、存储驱动器、光盘等。
35.除了以上详细描述的示例之外，本领域普通技术人员应当认识到，本文描述的各种特征可以被修改和/或与附加特征组合，并且可以在不脱离本公开的系统的范围的情况下实现所得到的附加示例，因为本说明书仅阐述了所要求保护的解决方案的许多可能的示例性配置和实现中的一些。