CN107206696B

CN107206696B - 三维物体子结构

Info

Publication number: CN107206696B
Application number: CN201580074662.6A
Authority: CN
Inventors: 彼得·莫罗维奇; 贾恩·莫罗维奇; 杰伊·S·贡德克; J·M·加西亚·雷耶罗·维纳斯
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2015-01-30
Publication date: 2020-04-24
Anticipated expiration: 2035-01-30
Also published as: EP3250366A4; EP3251330A1; US20180009168A1; CN107223085A; US10500790B2; US10857736B2; US20190381734A1; US10434716B2; WO2016119908A1; US20180001566A1; CN107223085B; WO2016122615A1; EP3250366A1; EP3251330B1; CN107206696A

Abstract

描述了与3D物体的子结构相关的方法和设备。在示例中，描述了用于提供三维半色调阈值矩阵的方法。该方法可包括：接收表示三维材料结构的子结构模型，以及用半色调阈值填充子结构模型中的、存在结构的每个位置。

Description

三维物体子结构

背景技术

通过增材制造工艺生成的三维物体可以以逐层方式形成。在增材制造的一个示例中，通过固化构造材料的层的部分来生成物体。在示例中，构造材料可以是粉末、流体或片状材料的形式。通过将试剂印刷在构造材料的层上，可获得预期的固化和/或物理属性。能量可被施加到该层，并且已施加试剂的构造材料可一经冷却就聚结和固化。在其它示例中，可通过将挤出的塑料或喷射的材料用作构造材料来生成三维物体，构造材料固化以形成物体。

一些生成三维物体的打印工艺使用从三维物体的模型生成的控制数据。该控制数据可例如指定向构造材料施加试剂的位置或构造材料自身可被放置的位置，以及要被放置的量。

附图说明

为了更完整的理解，现在参考结合附图进行的下述说明，其中：

图1是其中生成三维半色调阈值矩阵的方法的示例的流程图；

图2是其中生成三维半色调阈值矩阵的方法的示例的流程图；

图3是用于生成用于制作三维物体的控制数据的处理设备的示例的简化示意图；以及

图4是用于生成用于制作三维物体的控制数据的方法的示例。

具体实施方式

本文描述的一些示例提供用于生成可被用以制作三维物体的控制数据的装置和方法。一些示例允许对具有各种指定的物体属性的任意三维内容进行处理并将其用于生成三维物体。这些物体属性可以包括：外观属性(颜色、透明度、光泽度等)、电导率、密度、孔隙度和/或诸如强度等机械属性。

在本文的一些示例中，三维空间以“体素”即三维像素为特征，其中每个体素占据离散体积。在对三维物体进行数据建模时，给定位置处的体素可以具有至少一个特征。例如，它可以为空、或者可以具有特定的颜色、或可以表示特定的材料或特定的物体属性等。

在一些示例中，对表示三维物体的数据进行处理，以生成将被用于生成物体的控制数据。

在一些示例中，材料体积覆盖表示对打印材料数据进行定义，例如，对打印材料(例如，将被沉积到构造材料层上的试剂或者在一些示例中的构造材料自身)的量、以及若恰当则对打印材料的组合进行详细设计。在一些示例中，这可以被规定为比例体积覆盖率(proportional volume coverage)(例如，构造材料层的区域的X％应该具有施加于其上的试剂Y)。这种打印材料可以与诸如例如颜色、透明度、柔韧性、弹性、刚度、表面粗糙度、孔隙度、导电性、层间强度、密度等的物体属性相关、或者被选择以提供诸如例如颜色、透明度、柔韧性、弹性、刚度、表面粗糙度、孔隙度、导电性、层间强度、密度等的物体属性。

可以使用半色调(halftoning)技术来确定如控制数据中所指定的每种打印材料(例如，试剂的一滴)应被施加的实际位置。

例如，物体模型数据内的一组体素可以具有相关联的一组材料体积覆盖率矢量。在一个简单的情况下，这样的矢量可以指示三维空间的给定区域的X％应具有施加于其上的特定试剂，而(100-X)％应不用试剂。随后，材料体积覆盖表示可以提供用于“半色调”处理的输入，以生成可由增材制造系统用来制作三维物体的控制数据。例如，可以确定，为了产生特定的物体属性，构造材料层(或层的一部分)的25％应具有施加于其上的试剂。半色调处理例如通过对每个位置与在半色调阈值矩阵中提供的阈值进行比较，来确定试剂滴落在哪里，以便提供25％的覆盖率。

在一些示例中，用于表示三维结构或物体的数据被“栅格化”，即被转换为一系列的离散位置。经栅格化的数据可以处于三维打印装置的可打印分辨率下，控制数据可以被提供至该3D打印装置。

在一些示例中，生成控制数据，使得根据该数据生成的物体具有子结构。例如，该物体可旨在具有开放的网格状结构，这可以使其较轻和/或耐冲击和/或减少材料的使用量。术语“子结构”被用于与物体模型的形状和形式区分开。

图1是用于生成三维半色调阈值矩阵的方法的示例。这样的矩阵可用来生成具有子结构的物体。

在块102中，接收表示三维材料结构的子结构模型。该材料结构可例如表示网状或晶格状结构。在体素的方面考虑，被材料结构占用的物理空间可包括相对大比例的未占用或空的体素。该结构可以是连续的规则结构，诸如由空间填充多面体或棱柱体((因此可以形成规则结构)形成的网格或三维晶格；或不规则(例如，分支状或静脉状)。该结构可以是一致的，或可在其体积上变化。

在一些示例中，子结构模型可以是明确的、完全定义的三维模型，例如被定义为矢量物体。在其它示例中，模型可以以数学或算法基础被定义，例如被定义为当被执行时能够构造或生成子结构模型的表示的计算机可读指令。

在块104中，子结构模型中的、存在结构的每个位置被半色调阈值填充，以提供三维半色调阈值矩阵。该半色调阈值矩阵可适合用于生成控制数据，该控制数据用于利用增材制造设备制造三维物体，例如使得所生成的物体具有由子结构模型指定的子结构。

图2是示出了生成三维半色调阈值矩阵的方法的第二示例。在块202中，接收指示要被生成的物体的信息。该信息例如可包括尺寸、形状、轮廓和分辨率的信息中的任何一个。在块204中，接收表示三维材料结构的子结构模型，例如上面关于块102所描述的。

在该示例中，在块206中，根据指示要被生成的物体的信息来缩放三维材料结构。这允许生成合适尺寸的子结构模型。

在一些示例中，缩放材料结构可包括：平铺(tile)或复制该结构的基本“种子”元素。在其它示例中，缩放材料结构可包括：缩放材料结构或其基本元素本身：例如，如果结构由立方结构组成，则立方体的尺寸可根据该信息来设置。缩放可包括匹配要被生成的物体的总尺寸(使得例如物体和材料结构是基本上相同的尺寸，或可用相同大小的体素阵列描述)。在其它示例中，缩放可包括匹配物体的部分的尺寸使其具有该子结构(即，子结构可根据所生成的物体而变化)。缩放可包括考虑要被生成的物体的最小特征的尺寸，并且确保这样的细节可用合适比例的材料结构表示。缩放还可包括考虑针对要被生成的物体指定的属性，诸如位于特定体积中的材料的量，以确保物体具有指定的强度。

缩放可自动或利用用户输入实现。在一些示例中，特定结构(例如，规则的立方晶格)可以以多个分辨率/比例被定义(例如，将不同尺寸的立方体用作基本元素)，使得缩放三维材料结构包括选择预定义的结构中的一个。

接着，生成具有(缩放的)材料结构的子结构模型的栅格化表示(块208)。在一些示例中，该表示可包括多个平面，每个平面被栅格化为离散位置。如上文概述，如果材料结构包括相对大比例的未占用体素的或空的体素，则每个平面可以是部分或稀疏地填充的值阵列。在一些示例中，阵列是二元的：结构存在于一位置或不存在。在一些示例中，阵列可以是多个二进制位图的形式，每个二进制位图表示材料结构的平面。

指示在块210中，接收到半色调阈值数据。在一个示例中，该数据可以作为半色调阈值矩阵接收。在一个示例中，阈值矩阵可以包括与三维子结构模型自身相同的维度(即，为三维阈值矩阵)。在其他示例中，阈值数据可以以不同的形式(例如，可以使用更大的阈值矩阵中的部分)来供应、或者可以根据存储的计算机可读指令来生成、等等。

在该示例中，半色调数据包括阈值阵列。在一个示例中，阈值用于执行半色调操作，该半色调操作将阈值矩阵的值与用于指示打印材料(例如试剂(多个试剂)或试剂组合)的概率分布的值(例如表示为Mvoc(材料体积覆盖率)矢量)进行比较。这将根据阈值来选择单个的“状态”(可能的材料或材料组合中的一个)。

打印材料体积覆盖率可以在物体内部发生变化，并且在构建半色调阈值数据的时候可以对该种变化加以考虑。例如，本来具有“连续色调”阈值的阈值矩阵(或多个矩阵)可以被格式化以具有局部变异性。在一些示例中，材料体积覆盖率可以在平面之间发生变化。

在块212中，用半色调阈值来填充材料结构的存在子结构模型的每个位置。在子结构模型已经被栅格化为一系列阵列的示例中，该系列因此而提供(如果视为堆栈)三维半色调阈值矩阵，该三维半色调阈值矩阵携带子结构模型的结构：由于矩阵在表征结构的位置之外的所有位置中为空，所以无论针对该位置指定的体积覆盖率如何，应用该矩阵都将导致在该空位置处不使用打印材料。该阈值矩阵可以被应用于物体模型数据，以生成用于制作三维物体的控制数据(块214)。

半色调阈值可以根据诸如空隙和群集矩阵、误差扩散技术、基于抖动的技术、AM-屏幕、群集点型图案等半色调技术来确定。在其他示例中，不是提供三维矩阵并使用它来填充子结构模型，而是可以使用例如根据这些技术之一而确定的半色调数据，来直接填充子结构模型。

图3示出可以被用于生成用于制作三维物体的控制数据的处理装置300的示例。该示例中的装置300包括：接口302、图像处理器304、映射模块306、半色调发生器308、以及子结构模块310。

在图3的示例中，用于表示三维模型物体312的数据包括：物体模型数据316以及物体属性数据318。物体模型数据316可以对模型物体312的至少一部分的三维模型进行定义。在图3中，物体312是简单的立方体，但是将会理解，物体可以具有其他更为复杂的形式。模型物体312可以对三维坐标系统中的物体的全部或部分的形状和范围(例如，物体的实心部分)进行定义。物体模型数据316可以通过计算机辅助设计(CAD)应用来生成。物体属性数据318对将要生成的三维物体的至少一个物体属性进行定义。在一种情况下，物体属性数据318可以包括：针对将要生成的物体的至少一部分的颜色、柔性、弹性、刚度、表面粗糙度、孔隙度、层间强度、密度、导电性等。物体属性数据318例如可以针对将要生成的物体的整体来定义(例如，全局属性数据)、或者针对将要生成的物体的一个或多个部分来定义(例如，局部属性数据)。物体属性数据318还可以被用于针对物体的一部分或多个部分来定义多个物体属性。

当用于生成三维物体时，控制数据314将基于输入物体数据316、318以及子结构模型310中指定的结构来生成物体。

更详细而言，接口302接收用于表示三维模型物体312的数据316、318。在一些示例中，接口302可以将物体模型数据316和物体属性数据318作为单个文件来接收；在其他示例中，接口302可以将物体模型数据316和/或物体属性数据318的部分作为多个数据对象来接收，其中物体模型数据316和物体属性数据318分布在多个相关联的数据结构中。在一个示例中，物体模型数据316可以包括在三维(本文中也称为[x，y，z])空间中定义的体素。给定的体素可以具有用于指示模型物体312的一部分是否存在于该位置的相关数据。如上所述，物体属性数据318可以包括全局的物体属性数据和局部的物体属性数据，例如，如在物体属性数据318中定义的某些物体属性值可以与用于定义物体的每个体素相关联，和/或，某些物体属性值可以与一组体素(例如，范围从单个体素到与该物体相关联的所有体素)相关联。在一种情况下，用于表示三维物体的数据包括三维物体的模型，该三维物体的模型具有在模型内的每个位置(例如，在每个[x，y，z]坐标)处指定的至少一个物体属性。

在该示例中，图像处理器304从接口302接收物体模型数据316和物体属性数据318。图像处理器304至少对物体模型数据316进行处理，并且生成三维物体的栅格化表达。在示例中，图像处理器304可以生成随后被栅格化的三维物体的模型的平行平面的切片。每个切片可以涉及增材制造系统中的构造材料的相应层的一部分。在使用三坐标的系统(例如使用[x，y，z]坐标)的三维空间中，这些平行平面可以是z切片、是平行于x轴和y轴(或xy平面)的平面。每个z切片可以包括具有公共z坐标并在x和y维度上延伸的模型的部分。z切片的数量可以取决于z维度的细节的分辨率和/或构造材料的层的输出分辨率。

在该示例中，图像处理器304输出多个二维栅格对象320，每个二维栅格对象320表示在其中定义了模型物体312的三维空间的平面。这些二维栅格对象中的每一个二维栅格对象可以包括诸如位图等的图像。

在该示例中，图像处理器304将至少一个物体属性值与栅格对象中的每个位置相关联。例如，每个栅格对象可以包括在x和y维度上延伸的一组像素；然后可以将每个像素与至少一个物体属性值相关联。在物体属性中的一个定义了颜色的情况下，可以在色彩空间中定义颜色，诸如：单色连续色调空间(例如，灰度级)；红色、绿色、蓝色(RGB)色彩空间；国际照明委员会(CIE)1931XYZ色彩空间，其中使用三个变量('X'，′Y'和'Z'或三色的值)来对一颜色进行建模；CIE 1976(L*，a*，b*-CIELAB or'LAB')色彩空间，其中三个变量表示亮度('L')和相对的颜色尺寸('a'和'b')；或任何其他色彩空间或被导出的色彩空间。这些色彩空间中的颜色值可以包括连续色调值，例如预定义的数值范围内的值。例如，在简单的情况下，RGB颜色值可以包括三个8比特的值，因此，每个红色值、绿色值和蓝色值可以在0至255的范围内。可以隐式地和/或显式地定义物体属性，并且物体属性可以包括尤其以下中的任何一个：灵活性值；弹性值；刚度值；表面粗糙度值；孔隙度值；强度值和密度值。

映射模块306接收图像处理器304的输出，并将由图像处理器304生成的栅格化表达映射到三维物体的体积覆盖表示。在该示例中，映射模块306接收如上所述的栅格对象。这些可以逐个地(例如以表示物体的上升高度的顺序)接收，或作为集合(例如，模型物体的所有切片)接收。在一个示例中，映射模块306将物体属性映射到材料体积覆盖率(Mvoc)矢量。在一些示例中，映射模块306可以从接口302直接地接收物体模型数据316和物体属性数据318。

Mvoc矢量可以具有多个值，其中每个值针对三维物体的层中的可寻址位置中的每种打印材料或打印材料的每种组合定义一个比例。例如，在具有两种可用的打印材料(例如，试剂)M1和M2的增材制造系统中，其中每种打印材料可以独立地沉积在三维物体的层的可寻址区域中，在给定的Mvoc矢量中可以存在22(即，四个)比例：没有M2时针对M1的第一比例；没有M1时针对M2的第二比例；针对M1和M2过度沉积(即，组合)时的第三比例(例如，M2沉积在M1上，或者反之亦然)；以及针对不存在M1和M2时的第四比例。在这种情况下，Mvoc矢量可以是：[M1，M2，M1M2，Z]、或者具有示例值[0.2，0.2，0.5，0.1]，即，在z切片中给定的[x，y]位置处，没有M2时的20％的M1，没有M1时的20％的M2，50％的M1和M2，以及10％的空。由于每个值都是一个比例，并且值集合表示可用的材料组合，所以每个矢量中的值的集合总和为1或100％。

例如，在试剂有色的情况下，Mvoc矢量可随后被确定以生成选择试剂组合，该选择试剂组合生成与提供的物体属性(例如提供的RGB值)之间的匹配。该匹配可在映射中隐含。

半色调模块308和子结构模块310对体积覆盖表示(例如包括至少一个Mvoc矢量)直接且独立地进行操作，或已被结合使得子结构被半色调模块308填充以提供半色调阈值矩阵。子结构模块310的材料结构可包括任何结构，诸如规则三维格子(例如，基于诸如立方体和八面体等的任何空间填充多面体的蜂窝状结构)、空间填充多面体或仿生学形状(例如，脉状或树枝状设计)。这些子结构类型中的每个可被称为子结构模型。在一些示例中，子结构模型可通过具有输入三维模型来明确地定义和/或使用CAD程序设计，该输入三维模型描述其整体的几何结构，例如在矢量域。在其它示例中，子结构模型的结构可隐式地或分析地定义，例如就是基于规则格子、空间填充多面体或分形，或者根据机器可读指令生成。在一些示例中，子结构模型可由可铺排的元素组成，使得结构(例如立方体结构或八面体结构，或树枝状元素)可在形成子结构模型时重复。这种可铺排的元素可用作种子以提供要被生成的物体的子结构。在一些示例中，子结构模块310可平铺基本元素或种子，例如立方体或其它形状，以提供子结构模型322。在一些示例中，子结构模块310可生成子结构模型322的栅格化表示。

半色调模块308和子结构模块310或直接且独立地、或组合地对体积覆盖表示(例如包括至少一个Mvoc矢量)进行操作，从而通过半色调模块308对子结构进行填充，以提供半色调阈值矩阵。子结构模块310的材料结构可以包括任何结构，诸如常规的三维晶格(例如，基于任何空间填充多面体(诸如立方体和八面体等)的蜂窝状结构)、空间填充的多面体、或生物模拟的形式(例如静脉或分支状的设计)等。这些子结构类型中的每一种类型可以被称为子结构模型。在一些示例中，子结构模型可以通过具有例如在矢量域中描述其整体几何形状的输入三维模型来明确地定义、和/或使用CAD程序来设计。在其他示例中，子结构模型的结构可以例如基于规则晶格、填充空间多面体或分形体来隐式地或解析地定义、或者另外根据机器可读指令来生成。在一些示例中，子结构模型可以由可平铺(tile-able)元素形成，使得结构(例如立方体结构、或八面体结构、或分支状元素)在形成子结构模型的过程中可以被重复。可以使用这样的可平铺元素作为种子来提供将要生成的物体的子结构。在一些示例中，子结构模块310可平铺基本元素或种子(例如立方体或其它形状)，以提供子结构模型322。在一些示例中，子结构模块310可生成子结构模型322的栅格化表示。

在一些示例中，子结构模块310可改变基本单元或种子的大小。这可确保物体的特征，诸如更精细的特征可被表示在所生成的物体中。

在图3的示例中，子结构模型322包括堆叠的立方体网格或其占用的体积相对稀疏的立方晶格结构。子结构模块310可有效地复制或平铺表示多个立方体或立方体网格的数据，直至子结构模型322占用与模型物体312相同的体积。在其它示例中，其它形状或形态可被复制和平铺以形成子结构模型322，或者子结构模型可以例如通过空间填充多面体作为一个整体例如填充预定体积来“生长”，该预定体积可以与模型物体312的体积相同。

半色调模块308提供半色调阈值数据，在一个示例中该半色调阈值数据具有至少一个存储的半色调阈值矩阵。

半色调模块308和子结构模块310一起生成半色调阈值矩阵，其填充有指令以选择性地使打印材料被沉积在存在子结构的位置上，并且该半色调阈值矩阵例如可以以针对平面中的像素的一组离散打印材料选择的形式，应用于体积覆盖表示(例如，Mvoc矢量)以生成控制数据，其中跨越该平面的区域的离散值可表示体积覆盖表示中所述的比例。在一些示例中，子结构模型322在被填充之前被栅格化。在图3的示例中，物体的一些平面将具有方格网状图案，而其它平面将包含稀疏矩阵，表示堆叠的立方体的向上延伸侧的横截面。

在图4中列出了生成用于制作三维物体的控制数据的方法的示例。在块402中，获取三维位图，该三维位图包括表示三维模型物体(其可以是物体的全部或一部分)的M×N×L体素阵列，其中M、N和L是正整数，并且其中每个体素位于唯一的三维位置。在一些示例中，M×N×L体素阵列是围绕(enclose)三维模型物体的至少一部分(并且在一些示例中是全部)的长方体。在块404，将表示三维物体的每个体素映射到体积覆盖表示，体积覆盖表示在一位置处将打印材料指定为一组可用打印材料的比例。在一些示例中，在被如此映射之前，可将模型物体栅格化为多个平面。使用的平面的数量可取决于若干因素中的一个任意因素，例如，提供属性和/或表面处理的构造材料的类型、聚结剂的类型、所使用的聚结改性剂的类型、每层的厚度等。

在块406中，获取子结构模型，该子结构模型包括表示材料结构的M×N×L体素阵列。这种子结构模型可以遵循预定的原则，以种子或基本元素(诸如立方体或其他空间填充多面体等)为基础，或通过种子或基本元素(诸如立方体或其他空间填充多面体等)来生长。可存在多个子结构模型，并且获取子结构模型可包括选择子结构模型。子结构可以是相对开放的网格结构。子结构可能会随其体积而变化。子结构模型被半色调数据填充以提供三维半色调阈值矩阵。在一些示例中，在被填充之前，子结构可被栅格化为平面。平面的数量可与作为模型物体的切片的数量相同。

接着，将体积覆盖表示与表示相同三维位置的阈值矩阵的阈值进行比较，以生成控制数据，该控制数据用于基于模型物体打印三维物体并且具有根据子结构模型的材料子结构(块408)。

在本文中的一些示例中，模型物体以物体可被生成的顺序被提供。但是，所生成的物体预期具有不作为模型物体数据但是作为半色调操作的一部分来提供的子结构。这允许子结构随后在设计流程中被指定和/或应用，并因此新的或不同的子结构可更容易地应用于要被生成的物体。

本公开中的示例可以被提供为方法、系统或机器可读指令，诸如软件、硬件、固件等的任何组合。这种机器可读指令可被包括在其中或其上具有计算机可读程序代码的计算机可读存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM，光学存储器等)上。

参考根据本公开的示例的方法、设备和系统的流程图和/或框图来描述本公开。虽然以上描述的流程图显示特定的执行顺序，但执行顺序可以与所描述的不同。关联一个流程图而描述的块可以与另一流程图的那些块相组合。应当理解，流程图和/或框图中的每个流程和/或块、以及流程图和/或框图中的流程和/或图形的组合可以通过机器可读指令来实现。

机器可读指令可以例如由通用计算机、专用计算机、嵌入式处理器或其它可编程数据处理设备的处理器来执行，以实现说明和附图中所描述的功能。具体地，诸如处理装置300等处理器或处理装置可以执行机器可读指令。因此，装置和设备的功能模块可以由执行在存储器中存储的机器可读指令的处理器、或者根据嵌入在逻辑电路中的指令进行操作的处理器来实现。术语“处理器”应被广义地解释为包括CPU、处理单元、ASIC、逻辑单元或可编程门阵列等。方法和功能模块可以全部由单个处理器执行、或者在多个处理器之间分配。

这种机器可读指令还可以存储在计算机可读存储器中，该计算机可读存储器可以引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定模式进行操作。

这种机器可读指令还可以被加载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得计算机或其他可编程数据处理设备执行一系列的操作以产生计算机实现的处理，因此在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供了用于实现由流程图中的流程和/或框图中的块所指定的功能的手段。

此外，本文的教导可以以计算机软件产品的形式来实现，计算机软件产品被存储在存储介质中并且包括多个指令，该多个指令用于使计算机设备实现本公开的示例中所述的方法。

虽然已经参考某些示例描述了方法、装置和相关方面，但是在不脱离本公开的精神的情况下，可以进行各种修改、改变、省略和替换。应当注意，上述示例用于说明而非限制本文所描述的内容，并且本领域技术人员将能够在不脱离所附权利要求的范围的情况下设计许多备选实现。特别地，来自一个示例的特征或块可以与另一示例的特征/块组合或被其替代。

用语“包括”并不排除存在除了权利要求中所列出的元素之外的元素，“一”或“一个”不排除多个，并且单个处理器或其他单元可以实现权利要求中所述的几个单元的功能。

任何从属权利要求的特征可以与任何独立权利要求或其他从属权利要求的特征相组合。

Claims

1.一种处理设备，包括：

接口，用于接收表示三维模型物体的数据，所述数据包括物体模型数据和物体属性数据；

映射模块，用于将所接收的数据映射到与在给定位置处的物体属性数据相关的体积覆盖表示；

半色调模块，用于提供半色调阈值数据；

子结构模块，用于定义要生成的三维物体的子结构；

其中，所述半色调模块和所述子结构模块生成半色调阈值矩阵，所述半色调阈值矩阵被应用于所述体积覆盖表示，以生成用于制作具有所述子结构的三维物体的控制数据。

2.根据权利要求1所述的处理设备，其中所述子结构模块用于将所述子结构定义为第一子结构模型和不同的第二子结构模型中的一个。

3.根据权利要求1所述的处理设备，其中所述子结构模块用于定义子结构平面，每个平面与所述三维物体的平面相关，并且所述半色调模块用于使用半色调阈值数据填充栅格化子结构平面。

4.根据权利要求1所述的处理设备，其中所述半色调模块用于填充所述子结构以提供具有子结构的三维半色调阈值矩阵，并且所述半色调阈值矩阵被应用于所述体积覆盖表示以生成所述控制数据。

5.根据权利要求1所述的处理设备，其中所述子结构模块用于缩放和/或复制一结构以定义所述子结构。

6.一种生成用于生成三维物体的控制数据的方法，包括：

获取三维位图，所述三维位图包括表示三维模型物体的M×N×L体素阵列，每个体素位于唯一的三维位置处；

将表示所述三维模型物体的每个体素映射到体积覆盖表示，所述体积覆盖表示通过在一位置处将打印材料指定为一组可用打印材料的比例来定义要被施加的打印材料的量；

获取子结构模型以提供半色调阈值矩阵，所述子结构模型包括表示材料结构的M×N×L体素阵列，并且填充有半色调阈值；

将所述体积覆盖表示与表示相同三维位置的所述阈值矩阵的阈值进行比较，以生成用于生成具有根据所述子结构模型的子结构的三维物体的控制数据。

7.根据权利要求6所述的方法，其中获取所述子结构模型包括：从多个子结构模型中选择。

8.根据权利要求6所述的方法，其中获取所述子结构模型包括：缩放或复制子结构模型以提供M×N×L体素阵列。

9.一种用于提供三维半色调阈值矩阵的方法，包括：

接收表示三维材料结构的子结构模型；并且

用半色调阈值填充所述子结构模型中的、存在所述结构的每个位置，以提供携带所述子结构模型的所述结构的三维半色调阈值矩阵；所述三维半色调阈值矩阵适用于生成用于制造三维物体的控制数据，使得所述三维物体具有由所述子结构模型指定的子结构。

10.根据权利要求9所述的方法，包括：将所述子结构模型的栅格化表示生成为值的阵列，每个值与所述材料结构中的位置对应。

11.根据权利要求9所述的方法，其中所述材料结构包括：

a.至少一个空间填充多面体；

b.规则结构；和/或

c.开放的网格结构。

12.根据权利要求9所述的方法，包括：接收半色调阈值数据，以及使用所述半色调阈值数据来填充所述材料结构中存在所述子结构的每个位置。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述半色调阈值数据包括半色调阈值矩阵。

14.根据权利要求13所述的方法，包括：使用所述半色调阈值矩阵来填充一平面内存在所述子结构的每个位置。

15.根据权利要求9所述的方法，其中所述半色调阈值矩阵用于生成用于制作三维物体的控制数据，所述方法包括：接收指示要生成的物体的信息以及根据所述信息缩放所述材料结构。