CN111523198A - 生成cad模型用于在工件上增材打印的增材制造系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生成CAD模型用于在工件上增材打印的增材制造系统和方法。增材制造系统(100)可包括可操作地耦合到视觉系统(102)和增材制造机器(104)的控制器(2000)。控制器(2000)可配置成：在库‑CAD模型中确定横过与工件(116)对应的标称模型(852)的标称模型‑界面(854)；将库‑CAD模型(850)的标称模型‑界面(854)与工件(116)的工件‑界面(120)的数字表示比较，其中已使用视觉系统(102)获得数字表示；且至少部分地基于标称模型‑界面(854)生成延伸节段的模型(802)，其中延伸节段的模型(802)构造成被增材打印于工件(116)的工件‑界面(120)上。

Description

生成CAD模型用于在工件上增材打印的增材制造系统和方法
技术领域
本公开大体上涉及在工件上进行增材打印的增材制造系统和方法，并且更特别地涉及包括配置成对工件进行定位的视觉系统和构造成在工件上进行打印的增材制造机器的系统和方法。
背景技术
可利用增材制造机器或系统来根据三维计算机模型产生构件。构件的模型可使用计算机辅助设计(CAD)程序来构造，并且，增材制造机器或系统可根据模型而增材打印构件。在先前的增材制造机器或系统的情况下，典型地，构件被增材打印于构建板上和/或构建室内。在完成增材打印过程之后，从构建板和/或构建室移除构件以用于进一步处理。构建板和/或构建室并非正在增材打印的构件的部分，而是，构建板和构建室分别提供用以在增材打印过程期间支承构件的表面和/或媒介。结果，如果如CAD模型所预期的那样成功地打印构件，则最终增材打印的构件在构建板上和/或构建室内的具体位置可并非特别重要的。
然而，根据本公开，将合乎期望的是，利用增材制造机器或系统来增材打印到预先存在的工件上(包括作为单次构建的部分而增材打印到多个预先存在的工件上)。当增材打印到这样的工件上时，对于增材制造机器、系统以及方法而言将合乎期望的是，以足够的精度和准确度增材打印到预先存在的工件上，以便提供近净形构件。因此，需要改进的增材制造机器和系统以及在工件上进行增材打印的方法。
本公开所设想的工件包括原始制备的工件以及旨在修复、再构建、升级等的工件，诸如在其整个服务寿命期间可经历损伤、磨损和/或劣化的机器或装置构件。将合乎期望的是，在工件(诸如，机器或装置构件)上进行增材打印，以便对这样的构件进行修复、再构建或升级。还将合乎期望的是，在工件上进行增材打印，以便产生新的构件(诸如，可表现出增强的性能或服务寿命的构件)。
机器或装置构件的一个示例包括翼型件(诸如，在涡轮机中使用的压缩机叶片或涡轮叶片)。这些翼型件在其整个服务寿命期间频繁地经历损伤、磨损和/或劣化。例如，提供服务的翼型件(诸如，燃气涡轮发动机的压缩机叶片)在长期使用之后显示出侵蚀、缺陷和/或裂纹。具体地，例如，这样的叶片经受显著地高的应力和温度，显著地高的应力和温度不可避免地使叶片随时间推移而磨损(特别是在叶片的末梢附近)。例如，叶片末梢易受由下者引起的磨损或损伤：叶片末梢与涡轮机护罩之间的摩擦或擦挂(rub)、由热气体引起的化学劣化或氧化、由循环加载和卸载引起的疲劳、晶格的扩散蠕变等。
值得注意地，磨损或损伤的叶片如果未被校正，则可造成机器故障或性能劣化。具体地，这样的叶片可使涡轮机表现出降低的操作效率，这是因为叶片末梢与涡轮机护罩之间的间隙可允许气体通过涡轮机级而泄漏，而不会转换成机械能。当效率下降到规定水平之下时，涡轮机典型地停止服务以进行大修和修复。此外，削弱的叶片可造成发动机的完全断裂和灾难性故障。
结果，用于涡轮机的压缩机叶片典型地是频繁检查、修复或更换的目标。完全更换这样的叶片典型地是昂贵的，然而，可以以相对低的成本(与利用全新叶片来更换相比)修复一些叶片以用于延长寿命。尽管如此，传统的修复过程还是倾向于为劳动密集并且耗时的。
例如，传统的修复过程使用焊接/包覆技术，通过该技术，可将修复材料以粉末或线的形式供应到修复表面，并且，修复材料可使用聚焦的功率源(诸如，激光、电子束、等离子弧等)来熔化并且结合到修复表面。然而，利用这样的焊接/包覆技术来修复的叶片还经历繁琐的后处理，以实现目标几何形状和表面光洁度。具体地，由于结合到修复表面的焊接/包覆修复材料的庞大的特征尺寸，修复的叶片需要繁重的机加工来移除多余的材料，其随后是抛光，以实现目标表面光洁度。值得注意地，这样的机加工和抛光过程一次在单个叶片上执行，为劳动密集的并且繁琐的，并且造成单次修复的大的总体劳动成本。
备选地，其它直接能量沉积(DED)方法可用于叶片修复，例如，诸如冷喷涂，该方法引导高速金属粉末以轰击目标或基础构件，使得粉末变形并沉积于基础构件上。然而，这些DED方法都不适合于批处理或以省时的方式修复大量的构件，因此几乎不提供商业价值。
因此，将合乎期望的是，提供用于修复或再构建提供服务的构件的改进的系统和方法。更特别地，用于迅速地并且有效地再构建或修复磨损的压缩机叶片的增材制造机器和系统将是特别合乎期望的。
发明内容
方面和优点将在以下描述中得到部分阐述，或可根据描述而为显然的，或可通过实践目前公开的主题而了解。
在一个方面，本公开包含生成CAD模型的方法，该CAD模型包括与工件-界面相符的延伸节段。示例性方法可包括：在库-CAD模型中确定横过与工件对应的标称模型的标称模型-界面；将库-CAD模型的标称模型-界面与工件的工件-界面的数字表示比较，其中已使用视觉系统来获得数字表示，该视觉系统具有包括工件-界面的视场；以及至少部分地基于标称模型-界面而生成延伸节段的模型，其中延伸节段的模型构造成被增材打印于工件的工件-界面上。
在另一方面，本公开包含增材制造系统。示例性增材制造系统可包括控制器，控制器可操作地耦合到视觉系统和增材制造机器。控制器可包括一个或多个计算机可读介质和一个或多个处理器。一个或多个计算机可读介质可包括计算机可执行指令，计算机可执行指令在由一个或多个处理器执行时使增材制造系统生成包括与工件-界面相符的延伸节段的CAD模型。
通过示例的方式，增材制造系统可配置成在库-CAD模型中确定横过与工件对应的标称模型的标称模型-界面。增材制造系统还可配置成将库-CAD模型的标称模型-界面与工件的工件-界面的数字表示比较，其中已使用视觉系统来获得数字表示，该视觉系统具有包括工件-界面的视场。此外，增材制造系统可配置成至少部分地基于标称模型-界面而生成延伸节段的模型，其中延伸节段的模型构造成被增材打印于工件的工件-界面上。
在又一方面，本公开包含计算机可读介质，计算机可读介质包括计算机可执行指令，计算机可执行指令在由增材制造系统的一个或多个处理器执行时使增材制造系统生成包括与工件-界面相符的延伸节段的CAD模型。
示例性计算机可读介质可包括配置成使增材制造系统在库-CAD模型中确定横过与工件对应的标称模型的标称模型-界面的计算机可执行指令。示例性计算机可读介质还可包括配置成使增材制造系统将库-CAD模型的标称模型-界面与工件的工件-界面的数字表示比较的计算机可执行指令，其中已使用视觉系统来获得数字表示，该视觉系统具有包括工件-界面的视场。此外，示例性计算机可读介质还可包括配置成使增材制造系统至少部分地基于标称模型-界面而生成延伸节段的模型的计算机可执行指令，其中延伸节段的模型构造成被增材打印于工件的工件-界面上。
参考以下描述和所附权利要求书，这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。结合在本说明书中并构成其部分的附图例示了示例性实施例，并与描述一起用来阐释目前公开的主题的某些原理。
附图说明
在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的完整且充分的公开(包括其最佳模式)，在附图中：
图1A和图1B示意性地描绘了示例性增材制造系统；
图2A示意性地描绘了包括固定到构建板的多个工件的示例性工件-组件；
图2B示意性地描绘了图2A的示例性工件-组件，其具有通过将延伸节段增材打印于固定到构建板的多个工件上而形成的多个构件；
图3A和图3B分别描绘了与构建平面失准的多个工件和结果未能成功地将均匀的粉末层施加于整个构建平面上的再涂覆器；
图3C和图3D分别描绘了与构建平面对准的多个工件和成功地将均匀的粉末层施加于整个构建平面上的再涂覆器；
图4示出了描绘将延伸节段增材打印于工件的工件-界面上的示例性方法的流程图；
图5A和图5B分别示意性地描绘了在使工件经受减材修改之前和之后的示例性工件；
图5C示意性地描绘了通过将延伸节段增材打印于图5B中所描绘的工件上而形成的示例性构件；
图6A示意性地描绘了使用视觉系统来捕获的包括工件的视场的示例性数字表示；
图6B示意性地描绘了使用视觉系统来捕获的包括多个工件的一个或多个视场的示例性数字表示；
图7A示出了描绘确定工件、工件-界面和/或工件-界面周界的示例性方法的流程图；
图7B示出了描绘生成打印命令的示例性方法的流程图；
图8A示意性地描绘了包括多个延伸节段的模型的示例性延伸节段-CAD模型；
图8B示意性地描绘了包括多个标称工件的标称模型的示例性库-CAD模型；
图9A和图9B示出了描绘生成延伸节段-CAD模型的示例性方法的流程图；
图10A-10D示意性地描绘了诸如图9A和图9B中所描绘的示例性方法中的示例性变换操作，可执行该变换操作以便使标称模型-界面与工件-界面的数字表示相符；
图11A示意性地描绘了诸如来自库-CAD模型的示例性标称模型；
图11B示意性地描绘了诸如延伸节段-CAD模型中的延伸节段的示例性模型；
图12A-12D示出了描绘诸如图9A和图9B中所描绘的示例性方法中的使模型-界面延伸的示例性方法的流程图，可执行该方法以便限定从模型-界面沿z-方向延伸到标称延伸平面的延伸节段的模型；
图13示意性地描绘了用于增材打印多个延伸节段的切片的示例性打印命令；
图14示意性地描绘了示例性校准-CAD模型；
图15示意性地描绘了包括使用增材制造机器来打印的多个打印的校准标记的示例性校准表面；
图16示意性地描绘了已使用视觉系统来获得的包括多个校准标记的视场的示例性数字表示；
图17示意性地描绘了例示多个数字表示的校准标记中的相应的校准标记与多个模型校准标记中的对应的相应的模型校准标记的示例性比较的示例性比较表；
图18A示意性地描绘了诸如对于应用于视觉系统的校准调整而言在校准之前和在校准之后从视觉系统获得的工件-界面的示例性数字表示；
图18B示意性地描绘了诸如对于应用于增材制造机器的校准调整而言在校准之前和在校准之后使用增材制造机器来增材打印的延伸节段的示例性位置；
图18C示意性地描绘了诸如对于应用于延伸节段-CAD模型的校准调整而言在校准之前和在校准之后在延伸节段-CAD模型中的延伸节段的模型的示例性位置；
图19示出了描绘校准增材制造系统的示例性方法的流程图；以及
图20示出了描绘增材制造系统的示例性控制系统的框图；
本说明书和附图中的参考字符的重复使用旨在表示本公开的相同或相似的特征或元件。
具体实施方式
现在将详细地参考目前公开的主题的示例性实施例，其一个或多个示例在附图中例示。各个示例通过阐释的方式来提供，并且不应当被解释为限制本公开。实际上，对于本领域技术人员而言将为明显的是，可在本公开中作出多种修改和变型，而不脱离本公开的范围或精神。例如，作为一个实施例的部分而例示或描述的特征可与另一实施例一起使用以产生另外的其它实施例。因此，本公开旨在涵盖如归入所附权利要求书及其等同体的范围内的这样的修改和变型。
理解到，诸如“顶部”、“底部”、“向外”、“向内”等的用语是方便的词语，并且将不被解释为限制性的用语。如本文中所使用的，用语“第一”、“第二”和“第三”可以可互换地使用，以将一个构件与另一构件区分开，且不旨在表示单独构件的位置或重要性。用语“一”和“一种”不指示对量的限制，而是指示存在所引用的项中的至少一个。
在此并且在整个说明书和权利要求书中，范围限制组合且互换，并且，除非上下文或语言另外指示，否则这样的范围被标识，并且包括其中所包含的全部子范围。例如，本文中所公开的全部范围都包括端点，并且，端点可彼此独立地组合。
如本文中在整个说明书和权利要求书中使用的近似语言适用于修饰可容许变化的任何定量表示，而不会造成与其相关的基本功能的改变。因此，由诸如“大约”、“近似地”以及“基本上”的一个或多个用语修饰的值将不限于所规定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可对应于用于测量该值的仪器的精度或用于构造或制造构件和/或系统的方法或机器的精度。
如下文中详细地描述的，本主题的示例性实施例涉及增材制造机器或方法的使用。如本文中所使用的，用语“增材制造的”或“增材制造技术或过程”大体上指代如下的制造过程：其中(一种或多种)材料的连续层彼此上下地设置，以逐层地“建造”三维构件。连续层大体上熔合在一起以形成整体式构件，该整体式构件可具有多种一体的子构件。
如本文中所使用的，用语“近净形”指代具有非常接近于最终“净”形的如打印的形状的增材打印的特征。近净形构件可经历表面精加工(诸如，抛光、磨光等)，但不需要繁重的机加工以便实现最终“净”形。通过示例的方式，近净形与最终净形的差异可为大约1500微米或更小，诸如大约1000 µm或更小、诸如大约500 µm或更小、诸如大约250 µm或更小、诸如大约150 µm或更小、诸如大约100 µm或更小、诸如大约50 µm或更小或诸如大约25 µm或更小。
尽管本文中将增材制造工艺描述为通过典型地沿竖直方向逐点、逐层地构建物体来实现复杂物体的制备，但其它制备方法是可能的且处于本主题的范围内。例如，尽管本文中的论述涉及添加材料以形成连续层，但本领域技术人员将认识到，本文中所公开的方法和结构可与任何增材制造技术或制造工艺一起来实践。例如，本发明的实施例可使用层-增材过程、层-减材过程或混合过程。
根据本公开的合适的增材制造技术包括例如熔合沉积成型(FDM)、选择性激光烧结(SLS)、诸如通过喷墨和激光喷射(laserjet)的3D打印、立体光刻(SLA)、直接选择性激光烧结(DSLS)、电子束烧结(EBS)、电子束熔化(EBM)、激光工程化净成形(LENS)、激光净形制造(LNSM)、直接金属沉积(DMD)、数字光处理(DLP)、直接选择性激光熔化(DSLM)、选择性激光熔化(SLM)、直接金属激光熔化(DMLM)和其它已知的过程。
除了使用直接金属激光烧结(DMLS)或直接金属激光熔化(DMLM)过程(其中使用能量源来选择性地使粉末层的部分烧结或熔化)之外，应当认识到，根据备选实施例，增材制造过程还可为“粘合剂喷射”过程。在这方面，粘合剂喷射涉及以与上文中所描述的方式类似的方式连续地沉积添加粉末层。然而，代替使用能量源来产生能量束以选择性地使添加粉末熔化或熔合，粘合剂喷射涉及选择性地将液体粘合剂沉积到各个粉末层上。液体粘合剂可为例如可光固化聚合物或另一液体结合剂。其它合适的增材制造方法和变体旨在处于本主题的范围内。
本文中所描述的增材制造过程可用于使用任何合适的材料来形成构件。例如，材料可为塑料、金属、混凝土、陶瓷、聚合物、环氧树脂、光聚合物树脂，或可呈固体、液体、粉末、片材、线或任何其它合适形式的任何其它合适的材料。更具体地，根据本主题的示例性实施例，本文中所描述的增材制造的构件可部分地、完全地或以某一组合由包括但不限于下者的材料形成：纯金属、镍合金、铬合金、钛、钛合金、镁、镁合金、铝、铝合金、铁、铁合金、不锈钢和镍基或钴基超级合金(例如，可以以名称Inconel®(其可从Special MetalsCorporation获得)获得的超级合金)。这些材料是适合于在本文中所描述的增材制造过程中使用的材料的示例，且大体上可被称为“添加材料”。
另外，本领域技术人员将认识到，可使用用于结合那些材料的多种材料和方法且将其设想为处于本公开的范围内。如本文中所使用的，对“熔合”的引用可指代用于产生上文中的任何材料的结合层的任何合适的过程。例如，如果物体由聚合物制成，则熔合可指代在聚合物材料之间产生热固性结合。如果物体为环氧树脂，则结合可通过交联过程形成。如果材料为陶瓷，则结合可通过烧结过程形成。如果材料为粉末状金属，则结合可通过熔化或烧结过程形成。本领域技术人员将认识到，使材料熔合以通过增材制造来制作构件的其它方法是可能的，且目前公开的主题可与那些方法一起来实践。
另外，本文中所公开的增材制造过程允许由多种材料形成单个构件。因此，本文中所描述的构件可由上文中的材料的任何合适的混合物形成。例如，构件可包括使用不同材料、过程和/或在不同增材制造机器上形成的多个层、节段或部分。以此方式，可构造具有不同的材料和材料性质以用于满足任何特定应用的需求的构件。另外，尽管本文中所描述的构件完全通过增材制造过程构造，但应当认识到，在备选实施例中，这些构件中的全部或部分可经由铸造、机加工和/或任何其它合适的制造过程而形成。实际上，可使用材料和制造方法的任何合适的组合来形成这些构件。
现在将描述示例性增材制造过程。增材制造过程使用构件的三维(3D)信息(例如，三维计算机模型)来制备构件。因此，可在制造之前限定构件的三维设计模型。在这方面，可扫描构件的模型或原型来确定构件的三维信息。作为另一示例，可使用合适的计算机辅助设计(CAD)程序来构造构件的模型，以限定构件的三维设计模型。
设计模型可包括构件的整个构造(包括构件的外部表面和内部表面两者)的3D数字坐标。例如，设计模型可限定主体、表面和/或内部通路，诸如开口、支承结构等。在一个示例性实施例中，三维设计模型转换成例如沿着构件的中心(例如，竖直)轴线或任何其它合适的轴线的多个切片或节段。各个切片可针对切片的预先确定的高度而限定构件的薄横截面。多个连续横截面切片一起形成3D构件。然后逐个切片或逐层地“建造”构件，直到完成。
以此方式，可使用增材过程来制备本文中所描述的构件，或更具体地，例如通过使用激光能量或热使塑料熔合或聚合或通过使金属粉末烧结或熔化而连续地形成各个层。例如，特定类型的增材制造过程可使用能量束(例如，电子束或电磁辐射，诸如激光束)来使粉末材料烧结或熔化。可使用任何合适的激光和激光参数，包括相对于功率、激光束光点尺寸和扫描速率的考虑。构建材料可由针对增强的强度、耐用性和使用寿命(特别是在高温下)而选择的任何合适的粉末或材料形成。
各个连续层例如可在大约10 µm与200 µm之间，但根据备选实施例，厚度可基于任何数量的参数来选择，且可为任何合适的尺寸。因此，通过利用上文中所描述的增材成形方法，本文中所描述的构件可具有与在增材成形过程期间利用的相关联的粉末层的一个厚度(例如，10 µm)一样薄的横截面。
另外，通过利用增材过程，构件的表面光洁度和特征可取决于应用而如需要的那样变化。例如，可通过在增材过程期间选择适当的激光扫描参数(例如，激光功率、扫描速度、激光焦点尺寸等)(尤其是在横截面层的对应于零件表面的外围中)来调整表面光洁度(例如，使其较光滑或较粗糙)。例如，可通过增大激光扫描速度或减小形成的熔化池的尺寸来实现较粗糙的光洁度，且可通过减小激光扫描速度或增大形成的熔化池的尺寸来实现较光滑的光洁度。还可改变扫描图案和/或激光功率以改变所选择的区域中的表面光洁度。
在完成构件的制备之后，可将多种后处理程序应用于构件。例如，后处理程序可包括通过例如吹扫或抽真空来移除多余的粉末。其它后处理程序可包括应力解除过程。另外，可使用热、机械和/或化学后处理程序来对零件进行精加工，以实现期望的强度、表面光洁度和其它构件性质或特征。
值得注意地，在示例性实施例中，由于制造限制，本主题的若干方面和特征先前是不可能的。然而，本发明人已有利地利用增材制造技术中的当前进展来改进增材制造这样的构件的多种构件和方法。虽然本公开不限于使用增材制造来大体上形成这些构件，但增材制造确实提供了多种制造优点，包括制造的简易性、降低的成本、较高的准确度等。
并且，上文中所描述的增材制造方法实现以非常高的精度水平形成本文中所描述的构件的复杂得多且错综得多的形状和轮廓。例如，这样的构件可包括薄的增材制造层、横截面特征和构件轮廓。另外，增材制造过程实现具有不同材料的单个构件的制造，使得构件的不同部分可表现出不同的性能特性。制造过程的连续、增材本质实现这些新颖特征的构造。结果，使用本文中所描述的方法来形成的构件可表现出改进的性能和可靠性。
本公开大体上提供了构造成在预先存在的工件上进行增材打印的增材制造机器、系统以及方法。预先存在的工件可包括新的工件以及正在修复、再构建或升级的工件。目前公开的增材制造系统和方法利用视觉系统来捕获定位于视场中的一个或多个工件的数字表示，这些数字表示可呈数字图像等的形式。可使用视觉系统来确定各个工件的形状和位置，并且，可至少部分地基于一个或多个工件的数字表示而生成打印命令。打印命令可配置成使增材制造机器将延伸节段直接增材打印于一个或多个工件中的各个上。
工件可包括工件-界面，工件-界面指代增材制造机器可将延伸节段增材打印于其上的表面。对于一些工件而言，工件-界面可包括已经经历预处理以为增材打印作准备的表面。例如，可对表面进行机加工、磨削、刷涂、蚀刻、抛光或以其它方式实质性地修改以便提供工件-界面。这样的减材修改可移除表面的已磨损或损伤的至少部分，且/或可改进工件与增材打印的材料之间的结合。在先前使用的构件(诸如，压缩机叶片或涡轮叶片)的情况下，表面可在一定程度上损伤或磨损，包括诸如微裂纹、凹坑、磨蚀、缺陷、外来物质、沉积物、瑕疵等的后生物(artifact)。减材修改过程可移除这样的损伤或磨损，以为工件提供准备好用于增材打印的工件-界面。
一种示例性类型的工件包括用于涡轮机的翼型件，诸如压缩机叶片和/或涡轮叶片。典型的涡轮机包括：一个或多个压缩机区段，其中的各个可包括多个压缩机级；以及一个或多个涡轮区段，其中的各个可包括多个涡轮级。压缩机区段和涡轮区段典型地沿着旋转轴线取向，并且分别包括围绕相应的级沿周向设置并且由护罩沿周向环绕的一系列的翼型件。
典型地，针对从涡轮机移除以用于修复或再构建的成组的叶片的损伤或磨损的本质和程度从一个叶片到另一个叶片而变化。结果，在减材修改过程期间可需要移除以便准备工件-界面的材料的量可从一个叶片到下一个叶片而变化。另外，叶片中的一些可通过暴露于高应力和高温和/或通过由在护罩上擦挂而引起的损伤等而从其原始净形变形。结果，各个单独的叶片可以以从一个叶片到下一个叶片而变化的程度而与其原始净形不同。
另外，翼型件的尺寸和形状可从一个级到下一个级而不同，并且，翼型件的末梢提供相对小的工件-界面。作为示例，示例性高压压缩机叶片可为大约1至2英寸高，并且可具有带有大约0.5 mm至大约5 mm的横截面宽度的叶片末梢，这提供了特别小的工件-界面，这提供了特别小的工件-界面。其它示例性高压压缩机叶片以及低压压缩机叶片和来自涡轮区段的叶片(例如，高压涡轮叶片和低压涡轮叶片)可略微较大(诸如，最多达大约10英寸高)，但仍然提供小的工件-界面。
从一个工件到下一个工件的这种变化性(包括关于与原始净形的差异、不同的减材修改量和/或尺寸和形状的差异的变化性)提出了在这样的工件的工件-界面上进行增材打印的方面的若干关键挑战，通过本公开而解决这些挑战。特别地，本公开提供了以足够的精度和准确度将延伸节段增材打印于相应的工件的工件-界面上，以便提供近净形构件(即使相应的工件可由于这样的变化性来源中的一个或多个而彼此不同)。
在一些实施例中，本公开提供了如下的系统和方法：使工件固定到构建板和/或固定于构建室内，使得甚至在工件具有不同的尺寸或形状时，增材制造机器或系统也可作为共同构建的部分而增材打印到相应的工件的工件-界面上。例如，本公开提供了构建板，构建板包括：一个或多个偏压部件，其构造成使工件-界面彼此对准；以及一个或多个夹紧机构，其操作成使工件固定到构建板。可将工件在可由映射到坐标系的配准点标识的位置处固定到构建板，增材制造系统可利用配准点来对工件和/或其工件-界面进行定位。
在一些实施例中，本公开提供了确定或生成CAD模型的系统和方法，CAD模型包括与延伸节段将被增材打印于其上的一个或多个对应的工件的位置和形状相符的一个或多个延伸节段的模型(诸如，延伸节段-CAD模型)。可利用这样的延伸节段-CAD模型来生成针对增材制造机器的打印命令，从而允许增材制造机器以足以提供近净形构件的精度或准确度将延伸节段增材打印到工件-界面上。
本公开提供了例如根据包括一个或多个标称工件、构件或延伸节段的标称模型的库-CAD模型来确定和/或生成延伸节段CAD模型。可至少部分地基于从视觉系统获得的一个或多个工件-界面的视场的数字表示而从CAD模型的库选择库-CAD模型。可在库-CAD模型中确定横过标称模型的标称模型-界面，并且，可至少部分地基于标称模型-界面与工件-界面的数字表示的比较而选择和/或生成延伸节段的模型。可将一个或多个延伸节段的模型输出到延伸节段-CAD模型，并且，可使用延伸节段-CAD模型来生成针对增材制造机器的打印命令。
在一些实施例中，生成延伸节段的模型可包括：从标称模型提取标称模型-界面；至少部分地基于与工件-界面的数字表示的比较而使标称模型-界面变换；和/或使变换的模型-界面延伸，以便提供延伸节段的模型。另外或在备选方案中，可根据标称模型的三维部分来生成延伸节段的模型，这可包括使这样的三维部分变换，以便提供与工件-界面的数字表示相符的延伸节段的模型。
本公开还提供了如下的系统和方法：执行校准调整，以便防止或减轻可原本如在增材制造系统的一个或多个方面之间时常出现的差异性、偏差、失准、校准误差等。这样的校准调整可配置成解决视觉系统与增材制造机器之间、视觉系统与所生成的一个或多个CAD模型之间或一个或多个CAD模型与增材制造机器之间以及这些的组合的潜在的差异性、偏差、失准、校准误差等。
当将延伸节段增材打印于工件-界面上时，工件与延伸节段之间的失准可造成失败的构建或有缺陷的构件。先前的增材制造系统可表现出工具路径坐标与CAD模型的坐标之间的映射的系统偏差。这样的系统偏差可使增材打印的构件整体地移位，这对于先前的增材制造系统而言可影响不大。然而，本公开提供了近净形构件，使得延伸节段与工件的工件-界面的位置和形状相符。为了提供这样的近净形构件，不仅增材制造工具的精度是重要的，而且工件和对应的延伸节段的位置和形状准确地并且精确地彼此对准也是重要的。
在一些实施例中，用于延伸节段的添加材料可不同于工件的材料。材料的差异可提供延伸节段的相对于工件而不同的性质或性能特性(包括增强的抗磨损性，改进的硬度、强度和/或延性)。可根据本公开而对新的构件或从未用过的构件进行增材制造或升级，以便为延伸节段提供与工件的材料不同的材料。例如，可利用由表现得优异的材料形成的叶片末梢来对翼型件(诸如，压缩机叶片或涡轮叶片)进行升级。同样地，可使用与工件的材料不同的材料(例如，使用表现得优异的材料)来修复或再构建损伤或磨损的构件。
现在将更详细地描述本公开的示例性实施例。在图1A和图1B中示出了增材制造系统100的示例性实施例。示例性增材制造系统100包括视觉系统102、增材制造机器104以及控制系统106，控制系统106可操作地配置成控制视觉系统102和/或增材制造机器104。视觉系统102和增材制造机器104可作为单个集成式单元或作为分开的独立式单元来提供。视觉系统102和增材制造机器104可经由通信接口来彼此可操作地耦合，该通信接口利用可提供视觉系统102与增材制造机器104之间的直接连接的有线或无线通信线路。控制系统106可包括一个或多个控制系统106。例如，单个控制系统106可以可操作地配置成控制视觉系统102和增材制造机器104的操作，或分开的控制系统106可以可操作地配置成分别控制视觉系统102和增材制造机器104。控制系统106可实现为视觉系统102的部分、增材制造机器104的部分和/或与视觉系统102和/或增材制造机器104分开来提供的独立式单元。控制系统106可经由通信接口来与视觉系统102和/或增材制造机器104可操作地耦合，该通信接口利用可提供控制系统106与视觉系统102之间和/或控制系统106与增材制造机器104之间的直接连接的有线或无线通信线路。示例性增材制造系统100可任选地包括用户界面108和/或管理系统110。
在一些实施例中，第一控制系统106可确定延伸节段-CAD模型，至少部分地基于延伸节段-CAD模型而生成一个或多个打印命令，且/或将一个或多个打印命令传送到第二控制系统106，并且，第二控制系统106可使增材制造机器104至少部分地基于打印命令而增材打印延伸节段。第一控制系统106可实现为视觉系统102的部分，且/或第二控制系统106可实现为增材制造机器104的部分。备选地或另外，第一控制系统106和/或第二控制系统106可实现为与视觉系统102和/或增材制造机器104分开的独立式单元。
在一些实施例中，第一控制系统106可确定延伸节段-CAD模型并且将延伸节段-CAD模型传送到第二控制系统106，第二控制系统106可对延伸节段-CAD模型进行切片，以便生成一个或多个打印命令，并且同时地或随后将一个或多个打印命令传送到第三控制系统106，并且，第三控制系统可使增材制造机器104至少部分地基于一个或多个打印命令而增材打印延伸节段。第一控制系统106可实现为视觉系统102的部分，第二控制系统106可实现为独立式单元，并且，第三控制系统106可实现为增材制造机器104的部分。备选地或另外，第一控制系统106和/或第二控制系统106可实现为与视觉系统102和/或增材制造机器104分开的独立式单元。
视觉系统102可包括可以可操作地配置成获得包括一个或多个视场114的数字表示的图像数据的任何合适的一个或多个相机112或其它机器视觉装置。这样的数字表示有时可被称为数字图像或被称为图像；然而，将认识到，可在不以人类可见的形式呈现这样的数字表示的情况下实践本公开。尽管如此，在一些实施例中，对应于视场114的人类可见的图像还是可至少部分地基于一个或多个视场114的这样的数字表示而显示于用户界面108上。
视觉系统102允许增材制造系统100获得与一个或多个工件116有关的信息，一个或多个延伸节段可分别被增材打印到一个或多个工件116上。特别地，视觉系统102允许将一个或多个工件116定位并且限定成使得可指示增材制造机器104以适当地高的准确度和精度将一个或多个延伸节段打印于对应的一个或多个工件116上。一个或多个工件116可固定到构建板118，其中相应的工件116的工件-界面(例如，顶表面)120与构建平面122对准。
视觉系统102的一个或多个相机112可配置成获得二维或三维图像数据(包括视场114的二维数字表示和/或视场114的三维数字表示)。工件-界面120与构建平面122的对准允许一个或多个相机112获得较高质量的图像。例如，一个或多个相机112可具有调整或可调整到构建平面122的焦距。在一个或多个工件116的工件-界面120与构建平面122对准的情况下，一个或多个相机可容易地获得工件-界面120的数字图像。一个或多个相机112可包括包含固定到构建板118的一个或多个工件116中的全部或部分的视场114。例如，单个视场114可宽到足以包含多个工件116(诸如，固定到构建板118的多个工件中的各个)。备选地，视场114可较窄地聚焦于单独的工件116上，使得分开获得相应的工件116的数字表示。将认识到，可将分开获得的数字图像拼接(stitch)在一起，以获得多个工件116的数字表示。在一些实施例中，相机112可包括准直透镜，准直透镜配置成提供平坦的焦平面，使得朝向视场114的外围定位的工件或其部分未畸变。另外或在备选方案中，视觉系统102可利用畸变校正算法来解决任何这样的畸变。
由视觉系统102获得的图像数据(包括一个或多个工件116的数字表示)可被传送到控制系统106。控制系统106可配置成根据已由视觉系统102捕获的一个或多个视场114的一个或多个数字表示来确定多个工件116中的各个的工件-界面120，并且然后确定多个工件116中的相应的工件116的工件-界面120的一个或多个坐标。基于一个或多个数字表示，控制系统106可生成一个或多个打印命令，一个或多个打印命令可被传送到增材制造机器104，使得增材制造机器104可将多个延伸节段增材打印于多个工件116中的相应的工件116上。一个或多个打印命令可配置成增材打印多个延伸节段，其中多个延伸节段中的各个相应的延伸节段定位于对应的工件116的工件-界面120上。
增材制造机器104可利用任何期望的增材制造工艺。在示例性实施例中，增材制造机器可利用粉末床熔合(PBF)工艺，诸如直接金属激光熔化(DMLM)、电子束熔化(EBM)、选择性激光熔化(SLM)、定向金属激光烧结(DMLS)或选择性激光烧结(SLS)。增材制造机器104可包括任何这样的增材制造工艺，或还可使用任何其它合适的增材制造工艺。通过示例的方式，可使用粉末床熔合工艺来通过使粉末材料层熔化或熔合到工件-界面120而将多个延伸节段中的相应的延伸节段以逐层的方式增材打印于多个工件116中的对应的相应的工件116上。在一些实施例中，可通过使粉末状材料的单层熔化或熔合到工件-界面120而增材打印构件。另外或在备选方案中，随后的粉末材料层可顺序地彼此熔化或熔合。
仍然参考图1A和图1B，示例性增材制造机器104包括：粉末供应室124，其容纳成批的粉末126；以及构建室128。具有固定到其的一个或多个工件116的构建板118可定位于构建室128中，在构建室128中，可以以逐层的方式增材打印工件116。粉末供应室124包括粉末活塞130，在系统100的操作期间，粉末活塞130使粉末底面132升高。当粉末底面132升高时，粉末126的部分被迫离开粉末供应室124。
再涂覆器134(诸如，辊子或刀片)将粉末126中的一些推过工作表面136并且推到构建平台138上。可利用卡盘系统140以构造成以足够高的准确度和精度将构建板118定位于构建平台138上和/或定位于构建室128内的方式来使构建板118固定到构建平台138。可在使构建板118固定到构建平台138之前使工件116固定到构建板118。再涂覆器134利用粉末126来填充构建室128，并且然后顺序地将粉末126的薄层分配于工件116的顶部附近的整个构建平面122上，以增材打印工件116的顺序层。例如，粉末126的薄层可为大约10至100微米厚，诸如大约20至80 µm厚、诸如大约40至60 µm厚或诸如大约20至50 µm厚或诸如大约10至30 µm厚。构建平面122表示对应于工件116的将由粉末126形成的下一层的平面。
为了在工件116上形成延伸节段的层(例如，界面层或随后的层)，能量源142将能量束144(诸如，激光或电子束)沿着构建平面122引导至粉末126的薄层上，以使粉末126熔化或熔合到工件116的顶部(例如，以使层熔化或熔合到工件-界面120和/或使随后的层熔化或熔合到该层)。扫描器146控制束的路径，以便仅使粉末126的层的将熔化或熔合到工件116的部分熔化或熔合。典型地，利用DMLM、EBM或SLM系统来使粉末126完全地熔化，其中利用能量束144的相应的经过来使相应的层熔化或再熔化。相反地，利用DMLS或SLS系统来使粉末126的层烧结，从而大体上在未达到粉末126的熔点的情况下使粉末126的颗粒彼此熔合。在粉末126的层熔化或熔合到工件116之后，构建活塞148使构建平台138以一定的增量逐渐地下降，从而针对粉末126的下一层而限定下一个构建平面122，并且，再涂覆器134将粉末126的下一层分配于整个构建平面122上。粉末126的顺序层可以以此方式熔化或熔合到工件116，直到完成增材打印过程。
参考图2A和图2B，示出了包括固定到构建板118的多个工件116的示例性工件-组件200。构建板118可构造成使工件116与相应的配准点202对准。配准点202可映射到坐标系。图2A示出了包括固定到构建板118的多个工件116的工件-组件200。图2A中所描绘的布置反映在将延伸节段增材打印到工件-界面120上之前的时间点。图2B示出了图2A的工件-组件200，但反映在增材打印过程之后的时间点。如图2B中所示出的，多个构件204固定到构建板118，在增材打印过程期间，通过将多个延伸节段206中的相应的延伸节段206增材打印到多个工件116中的相应的工件116上而形成多个构件204。
图2A和图2B中所示出的构建板118和/或工件-组件200可用于促进将延伸节段206增材打印于工件116上，包括将多个延伸节段206中的相应的延伸节段206增材打印于多个工件116中的相应的工件116上来作为单次构建的部分。在一些实施例中，构建板118可构造成使工件116与相应的配准点202对准，以便促进由视觉系统102捕获图像，以便促进CAD模型与工件116的对准(例如，使得可将如由CAD模型限定的延伸节段206适当地增材打印于工件116上)，且/或以便促进增材制造机器104的可操作性。
图2A和图2B中所示出的工件-组件200可保持任何数量的工件116。作为一个示例，所示出的工件-组件200可保持最多达20个工件116。作为另一示例，工件-组件200可构造成保持从2至100个工件116或更多，诸如从2至20个工件116、诸如从10至20个工件116、诸如从20至60个工件116、诸如从25至75个工件116、诸如从40至50个工件116、诸如从50至100个工件116、诸如从5至75个工件116、诸如从75至100个工件116、诸如至少2个工件116、诸如至少10个工件116、诸如至少20个工件116、诸如至少40个工件116、诸如至少60个工件116或诸如至少80个工件116。
在一些实施例中，例如，当工件116是翼型件(诸如，涡轮机的压缩机叶片或涡轮叶片)时，工件-组件200可构造成如可适用的那样保持与压缩机和/或涡轮的一个或多个级中的叶片的数量对应的数量的叶片。以此方式，可将涡轮和/或压缩机的给定的一个或多个级的叶片中的全部维持在一起，并且，可在一个单次构建中将延伸节段206增材打印于这些叶片上。将认识到，工件-组件200和构建板118反映一个示例性实施例，该实施例通过示例的方式来提供并且将并非限制性的。设想工件-组件200和/或构建板118的多种其它实施例，这些实施例也可允许工件116以合适的定位和对准固定，这些实施例中的全部都处于本公开的精神和范围内。
图2A和图2B中所示出的示例性工件-组件200包括构建板118，构建板118带有设置于其中的一个或多个工件隔区(bay)208。一个或多个工件隔区208中的各个可包括一个或多个工件坞(dock)210。一个或多个工件隔区208可另外包括操作成使一个或多个工件116固定到构建板118的一个或多个夹紧机构212。一个或多个工件坞210可构造成接纳一个或多个工件底座(shoe)214，并且，一个或多个工件靴214可分别构造成接纳工件116。一个或多个夹紧机构212可构造成将工件底座214在对应的工件坞210内夹紧就位。
工件坞210和/或工件底座214可包括一个或多个偏压部件(未示出)，偏压部件构造成在工件底座214与构建板118(诸如，工件坞210的底部)之间施加偏压力(例如，向上或竖直的偏压力)。偏压部件可包括可操作成施加这样的偏压力的一个或多个弹簧、一个或多个磁体对(例如，永磁体或电磁体)、一个或多个压电促动器等。由偏压部件施加的偏压力将工件底座214偏压，以便允许工件-界面120(例如，工件116的顶表面)彼此对准。通过示例的方式，对准板(未示出)可放置于工件116的顶部上，以便使偏压部件部分地压缩，并且使得工件-界面120(例如，工件116的顶表面)彼此对准。在一些实施例中，升高块(未示出)可放置于构建板118与对准板(未示出)之间，以辅助将工件116的顶部上的对准板定位于期望的高度处。在工件-界面120彼此对准的情况下，夹紧机构212可被上紧，以便使工件116固定到构建板118。
如图3A和图3B中所示出的，工件116相对于构建平面122的失准可引入打印故障。图3A示出了多个工件116，其包括：第一工件300，其定位成与构建平面122对准；第二工件302，其定位于构建平面122的下方；以及第三工件304，其定位于构建平面122的上方。当再涂覆器134将粉末126分配于整个构建平面122上时，将大体上预期第一工件300在其整个顶部部分上接纳粉末126的适当地厚的层。相比之下，第二工件302和第三工件304例示了相对于构建平面122的失准，该失准也许很可能引起打印故障。例如，第二工件302可表现出可归因于粉末126的过厚的层306的打印故障，诸如粉末126的层不充分地结合到第二工件302。这样的不充分的结合可由下者引起：粉末126或第二工件302的顶层(例如，工件-界面120)的不完全熔化，以及由陷入于层内的气体形成的空隙(其在充分熔化的情况下大体上将消除)。作为另一示例，第三工件304可表现出可归因于第三工件304的表面308的打印故障，表面308在构建平面122的上方突出，使得再涂覆器134可跳过第三工件304的突出表面308，且/或使得再涂覆器134可被第三工件妨碍，从而对再涂覆器134造成损伤或防止再涂覆器134移动越过突出表面308。
在一些实施例中，即使失准的工件116未引起完全的打印故障(诸如，妨碍再涂覆器134)，失准也可引起熔化、尺寸不准确度、显微硬度、拉伸性质和/或材料密度的变化。这些变化可在顺序层添加到工件116时传播。另外，带有这样的变化的构件204可在操作期间发生故障，从而可能引起对其它装备的损伤(包括灾难性故障)。例如，如果压缩机叶片或涡轮叶片发生故障，则该故障可对涡轮机的其它部分造成损伤，从而可能致使涡轮机立即不可操作。
然而，如图3C和图3D中所示出的，本公开提供了构造成使多个工件116的顶部部分与构建平面122对准的构建板118和/或工件-组件200。在示例性实施例中，工件116的顶部部分提供工件-界面120，该工件-界面120可至少部分地通过对工件116执行减材修改而准备。这样的工件-界面120可包括大体上对应于工件116在装载到构建板118中时的最高或最上面的部分的表面、平面、末梢等。在顶部部分对准的情况下，在保证再涂覆器134可在工件116中的各个上施加粉末126的均匀的层的同时，可使用粉末床熔合过程在共同的构建中将多个延伸节段206一起增材打印于对应的多个工件116上。在一些实施例中，构建板118可能够在100微米或更小(诸如80 µm或更小、诸如60 µm或更小、诸如40 µm或更小、诸如20 µm或更小或诸如10 µm或更小)的公差内使多个工件116与构建平面122对准。
由工件-组件200提供的对准可补偿相应的工件116的尺寸的差异。这样的尺寸差异可归因于具有起因于任何来源的尺寸变化的工件116，包括具有不同的原始构造的工件116和/或具有起因于为了在工件116上准备工件-界面120而执行的减材修改的尺寸变化的工件116。在一些实施例中，例如，当工件116是涡轮机的翼型件(诸如，压缩机叶片和/或涡轮叶片)时，即使相应的工件116可相对于彼此而具有不同的尺寸，来自涡轮机的不同的级的这样的翼型件也可固定于工件-组件200内，其中相应的工件-界面120(例如，工件116的顶表面)彼此对准。
现在参考图4，将描述将延伸节段206增材打印于工件116的工件-界面120上的示例性方法400。该示例性方法可由如本文中所描述的增材制造系统100(诸如，使用通信地耦合到视觉系统102和增材制造机器104的控制系统106)执行。示例性方法400包括在步骤402处根据已由视觉系统102捕获的视场114的数字表示来确定工件-界面120。确定工件116可包括确定工件-界面120。例如，该示例性方法可包括根据已由视觉系统102捕获的一个或多个视场114的一个或多个数字表示来确定多个工件116中的各个的工件-界面120。确定工件-界面120可包括确定(例如，多个工件116中的相应的工件116的)工件-界面120的一个或多个坐标。一个或多个视场114可包括定位于三维空间中的一个或多个工件，诸如二维视场114或三维视场114。例如，一个或多个视场114可包括一个或多个工件116单独的二维或三维俯视图和/或多个工件116共同的二维或三维俯视图，诸如一个或多个工件116单独的工件-界面120的二维或三维俯视图和/或多个工件116共同的工件-界面120的二维或三维俯视图。
在一些实施例中，示例性方法400可包括：在步骤404处，使用视觉系统102来获得视场114的数字表示，其中，视场114包括工件-界面120。这可包括使用视觉系统102来获得一个或多个视场114的一个或多个数字表示。备选地，示例性方法400可从已经从视觉系统102获得的一个或多个数字表示开始。
示例性方法400另外包括：在步骤406处，将配置成将延伸节段206增材打印于工件-界面120上的打印命令传送到增材制造机器104，其中打印命令已至少部分地基于视场114的数字表示而生成。打印命令可配置成将延伸节段206增材打印于工件-界面120上。一个或多个打印命令可被传送到增材制造机器104，并且，一个或多个打印命令可配置成增材打印多个延伸节段206，其中多个延伸节段206中的各个相应的延伸节段206定位于多个工件116中的对应的相应的一个工件116的工件-界面120上。
一个或多个打印命令可至少部分地基于一个或多个视场114的一个或多个数字表示而生成。示例性方法400可任选地包括：在步骤408处，至少部分地基于由视觉系统102捕获的视场114的数字表示而生成打印命令。这可包括至少部分地基于包括一个或多个工件116和/或其一个或多个工件-界面120的一个或多个视场114的一个或多个数字表示而生成一个或多个打印命令。备选地，可利用已经生成或已分开生成(诸如通过控制系统106或以其它方式)的一个或多个打印命令来执行示例性方法400。
示例性方法400可另外包括在步骤410处至少部分地基于打印命令而将延伸节段206增材打印于工件-界面120上。这可包括将多个延伸节段206中的相应的延伸节段206增材打印于多个工件116中的对应的相应的工件116上(诸如，多个工件116的多个工件-界面120中的对应的相应的工件-界面120上)。例如，一个或多个打印命令可配置成至少部分地基于相应的工件-界面120的一个或多个坐标而将多个延伸节段206中的相应的延伸节段206定位于多个工件116中的对应的相应的工件116的工件-界面120上。
可执行示例性方法400，以便通过将一个或多个延伸节段206增材打印到一个或多个工件116上而提供构件204。在一些实施例中，多个工件116可包括用于涡轮机的多个叶片(诸如，压缩机叶片和/或涡轮叶片)，并且，对应的多个延伸节段206可包括多个叶片末梢。可使用增材制造机器104来以逐层的方式增材打印构件204。例如，示例性方法400可包括将多个延伸节段206的第一层增材打印于多个工件116中的相应的工件116的工件-界面120上，其随后是将多个延伸节段206的第二层增材打印于多个延伸节段206的第一层上。第一层可为工件-界面120与将被增材打印于其上的延伸节段206之间的界面层。第二层可为延伸节段206的随后的层。在一些实施例中，可通过使粉末状材料的单个界面层熔化或熔合到工件-界面120而增材打印构件204。
现在参考图5A-5C，示出了示例性工件116(图5A和图5B)和示例性构件204(图5C)。示例性工件116和构件204可为翼型件(诸如，压缩机叶片或涡轮叶片)或任何其它工件116或构件204。如所示出的，工件116和构件204表示涡轮机的高压压缩机叶片(HPC-叶片)。工件116可为原始制备的工件以及正被修复、再构建等的工件116。
示例性方法400可包括使工件116经受减材修改，以便在其上提供工件-界面120。这可包括对工件116进行切割、磨削、机加工、放电机加工、刷涂、蚀刻、抛光或以其它方式实质性地修改，以便在其上提供工件-界面120。减材修改可包括移除减去部分500(图5A)，以便提供工件-界面120(图5B)。减材修改可包括移除工件116的表面的已磨损或损伤的至少部分。例如，如图5A中所示出的，工件116可包括后生物502，诸如微裂纹、凹坑、磨蚀、缺陷、外来物质、沉积物、瑕疵等。由于压缩机或涡轮叶片所经受的极端条件，这样的后生物502可通常出现于这样的叶片的顶表面上。可另外或备选地执行减材修改，以便改进工件116与延伸节段206之间的结合。
如图5A和图5B中所示出的，当工件116包括用于涡轮机的翼型件(诸如，压缩机叶片和/或涡轮叶片)时，减材修改可包括移除翼型件的末梢部分，例如以移除磨损或损伤的区域。备选地，在一些实施例中，构件204最初可如图5B中所示出的那样出现，而不需要减材修改，或不需要在减材修改期间移除构件204的大的部分。例如，工件116可为原始制备过程中的中间工件116。
在减材修改期间移除的材料的量可取决于工件116的本质(诸如，需要减去多少材料以便提供工件-界面120和/或移除磨损或损伤的材料)而变化。当减材修改旨在在不移除具有更大厚度的层的情况下准备工件-界面120时，或当对工件116的磨损或损伤限于薄的表面层时，所移除的材料的量可仅限于非常薄的表面层。备选地，诸如当工件116具有较大的裂纹、断裂或较深地穿透到工件116中的其它损伤时，从工件116移除的材料的量可包括工件116的大部分。
在一些实施例中，所移除的材料的量可为从大约1微米至1厘米，诸如从大约1 µm至大约1000 µm、诸如从大约1 µm至大约500 µm、诸如从大约1 µm至大约100 µm、诸如从大约1 µm至大约25 µm、诸如从大约100 µm至大约500 µm、诸如从大约500 µm至大约1000 µm、诸如从大约100 µm至大约5 mm、诸如从大约1 mm至大约5 mm、诸如从大约5 mm至大约1 cm。在另外的其它实施例中，所移除的材料的量可为从大约1厘米至大约10厘米，诸如从大约1cm至大约5 cm、诸如从大约2 cm至大约7 cm、诸如从大约5 cm至大约10 cm。
无论工件116的本质如何，如图5C中所示出的，近净形构件204都可通过将延伸节段206增材打印于工件116上而形成。近净形构件204可包括延伸节段206，延伸节段206与工件116(和/或工件-界面周界504)基本上一致，使得延伸节段206与工件116(和/或工件-界面周界504)以充分的一致性对准，以便可在不需要除了表面精加工(诸如，抛光、磨光等)之外的随后的减材修改的情况下提供近净形构件204。可将延伸节段206增材打印于相应的工件-界面120上，使得延伸节段206与工件116和/或工件-界面120基本上一致。例如，工件-界面120可具有工件-界面周界504(图5B)，并且，可将延伸节段206增材打印于相应的工件-界面120上，使得延伸节段206与工件-界面周界504基本上一致。延伸节段206可包括与工件-界面120基本上一致的界面层，包括与工件-界面周界504基本上一致的界面层周界。在示例性实施例中，当工件116是具有呈新月形形状的形式的工件-界面120的翼型件(例如，压缩机叶片或涡轮叶片)，并且，延伸节段206也具有至少部分地基于工件116的工件-界面120的数字表示而确定的新月形形状时，被增材打印于工件-界面120上的延伸节段206可被视为与工件116(和/或工件-界面周界504)基本上一致。
在一些实施例中，如图5C中所示出的，构件204可包括伸出部506，使得延伸节段206伸出于工件-界面120(例如，工件-界面周界504)之外。尽管存在伸出部506，诸如当伸出部506不需要除了表面精加工(诸如，抛光、磨光等)之外的随后的减材修改时，构件204还是可被视为近净形构件204，且/或延伸节段206还是可被视为与工件116(和/或工件-界面周界504)基本上一致。伸出部506的目的可为例如留有可用于这样的表面精加工(包括抛光、磨光等)的小部分的材料。伸出部506的尺寸可基于精加工过程的本质而选择。在这样的精加工过程之后，伸出部506可基本上被移除。
通过示例的方式，在一些实施例中，伸出部506可为从大约1微米至1000微米，诸如从大约1 µm至500 µm、诸如从大约1 µm至100 µm、诸如从大约1 µm至50 µm、诸如从大约1 µm至25 µm、诸如从大约10 µm至50 µm、诸如从大约25 µm至50 µm、诸如从大约50 µm至100 µm、诸如从大约50 µm至250 µm、诸如从大约250 µm至500 µm、诸如从大约500 µm至1000 µm、诸如大约1000 µm或更小、诸如大约500 µm或更小、诸如大约250 µm或更小、诸如大约100 µm或更小、诸如大约、诸如大约50 µm或更小或诸如大约25 µm或更小。在示例性实施例中，多个延伸节段206中的相应的延伸节段206可伸出于多个工件116中的相应的工件116的对应的工件-界面120之外，其中伸出部506具有大约1500微米或更小(诸如大约1000 µm或更小、诸如大约500 µm或更小，或诸如大约100 µm或更小，或诸如大约50 µm或更小，或诸如大约25 µm或更小)的最大伸出距离。在一些实施例中，当延伸节段206包括具有大约1500微米或更小(诸如大约1000 µm或更小、诸如大约500 µm或更小，或诸如大约100 µm或更小，或诸如大约50 µm或更小，或诸如大约25 µm或更小)的最大伸出距离的伸出部506时，延伸节段206可被视为与工件116和/或工件-界面周界504基本上一致。
虽然工件-界面120可为相对小的，但增材制造机器104仍然可将延伸节段206增材打印于工件-界面120上，以便提供近净形构件204。例如，如图5B中所示出的，工件116可具有带有横截面宽度w和高度hw的工件-界面120，使得工件116的高度与横截面宽度的比可为从大约1:1至1000:1，诸如从大约1:1至500:1、诸如从大约1:1至250:1、诸如从大约1:1至大约100:1、诸如从大约1:1至大约75:1、诸如从大约1:1至大约65:1、诸如从大约1:1至大约35:1、诸如从大约2:1至大约100:1、诸如从大约5:1至大约100:1、诸如从大约25:1至大约100:1、诸如从大约50:1至大约100:1、诸如从75:1至大约100:1、诸如至少5:1、诸如至少10:1、诸如至少25:1、诸如至少50:1、诸如至少75:1、诸如至少100:1、诸如至少250:1、诸如至少500:1、诸如至少750:1。
如图5C中所示出的，延伸节段206可具有高度he，使得工件116的横截面宽度w与延伸节段206的高度he的比可为从大约1:1000至大约1000:1，诸如大约1:1000至大约1:500、诸如大约1:500至大约1:100、诸如大约1:100至大约1:1、诸如大约1:10至大约1:1、诸如大约1:10至大约10:1、诸如大约1:1至大约1:1000、诸如大约1:1至大约1:10、诸如大约1:1至100:1、诸如大约1:1至大约500:1或诸如大约500:1至大约1000:1。
工件116的高度hw与延伸节段206的高度he的比可为从大约2:1至大约10000:1，诸如从大约10:1至大约1000:1、诸如从大约100:1至大约10000:1、诸如从大约100:1至大约500:1、诸如从大约500:1至大约1000:1、诸如从大约1000:1至大约10000:1、诸如从大约500:1至大约5000:1、诸如从大约2500:1至大约7500:1、诸如至少2:1、诸如至少100:1、诸如至少500:1、诸如至少1000:1、诸如至少5000:1或诸如至少7000:1。
在一些实施例中，工件116可具有从大约0.1毫米至大约10厘米(诸如大约0.1 mm至大约5 cm、诸如0.2 mm至大约5 cm、诸如大约0.5 mm至大约5 cm、诸如大约0.5 mm至大约1 cm、诸如大约0.1 mm至大约0.5 mm、诸如大约0.1 mm至大约5 mm、诸如大约0.5 mm至大约10 mm、诸如大约0.5 mm至大约5 mm、诸如大约0.5 mm至大约3 mm、诸如大约1 mm至大约5mm、诸如大约3 mm至大约10 mm、诸如大约1 cm至大约10 cm、诸如大约10 cm或更小、诸如大约5 cm或更小、诸如大约3 cm或更小、诸如大约1 cm或更小、诸如大约5 mm或更小、诸如大约3 mm或更小、诸如大约1 mm或更小、诸如大约0.5 mm或更小)的横截面宽度。在其它实施例中，工件116可具有相对较大的横截面宽度，诸如从大约1 cm至大约25 cm、诸如从大约5cm至大约15 cm、诸如从大约5 cm至大约10 cm、诸如至少大约1 cm、诸如至少大约5 cm、诸如至少大约10 cm、诸如至少大约15 cm或诸如至少大约20 cm。
在一些实施例中，工件116可具有从大约0.5厘米至大约25厘米(诸如大约0.5 cm至大约5 cm、诸如大约0.5 cm至大约3 cm、诸如大约1 cm至大约3 cm、诸如大约1 cm至大约10 cm、诸如大约10 cm至大约15 cm、诸如大约15 cm至大约25、诸如至少大约0.5 cm、诸如至少1 cm、诸如至少3 cm、诸如至少5 cm、诸如至少大约10 cm、诸如至少大约20 cm、诸如大约25 cm或更小、诸如大约20 cm或更小、诸如大约15 cm或更小、诸如大约10 cm或更小、诸如大约5 cm或更小、诸如大约3 cm或更小或诸如大约1 cm或更小)的高度hw。在其它实施例中，工件116可具有相对较大的横截面宽度，诸如从大约1 cm至大约25 cm、诸如从大约5 cm至大约15 cm、诸如从大约5 cm至大约10 cm、诸如至少1 cm、诸如至少5 cm、诸如至少10cm、诸如至少15 cm或诸如至少20 cm。
在一些实施例中，延伸节段206可具有从大约10微米至大约20厘米(诸如大约10 µm至大约1000 µm、诸如大约20 µm至大约1000 µm、诸如大约50 µm至大约500 µm、诸如大约100 µm至大约500 µm、诸如大约100 µm至大约1000 µm、诸如大约100 µm至大约500 µm、诸如大约250 µm至大约750 µm、诸如大约500 µm至大约1000 µm、诸如大约1 mm至大约1 cm、诸如大约1 mm至大约5 mm、诸如大约1 cm至大约20 cm、诸如大约1 cm至大约5 cm、诸如大约5 cm至大约10 cm、诸如大约10 cm至大约20 cm、诸如大约20 cm或更小、诸如大约10 cm或更小、诸如大约5 cm或更小、诸如大约1 cm或更小、诸如大约5 mm或更小、诸如大约3 mm或更小、诸如大约1 mm或更小、诸如大约500 µm或更小、诸如大约250 µm或更小)的高度he。
在示例性实施例中，工件116可具有从大约1 cm至5 cm的高度hw和从大约0.1 mm至大约5 mm的横截面宽度w，并且，被增材打印于工件116上的延伸节段206可具有从大约10µm至大约5 mm(诸如从大约100 µm至大约1 mm或诸如从大约1 mm至大约5 mm)的高度he。示例性工件116可具有从大约2:1至大约10000:1(诸如大约2:1至大约10:1、诸如大约10:1至大约50:1、诸如大约50:1至大约100:1、诸如大约100:1至大约1000:1、诸如大约1000:1至5000:1、诸如大约10:1至大约10000:1、诸如大约2:1至大约100:1、诸如大约50:1至大约5000:1、诸如大约100:1至大约1000:1、诸如大约1000:1至大约5000:1、诸如大约1000:1至大约10000:1、诸如大约5000:1至大约10000:1、诸如至少2:1、诸如至少10:1、诸如至少50:1、诸如至少100:1、诸如至少500:1、诸如至少1000:1、诸如至少5000:1)的工件116的高度hw与延伸节段206的高度he的比。
示例性工件116可具有从大约1:50至大约1000:1(诸如大约1:10至大约1:1、诸如大约1:5至大约1:1、诸如大约1:1至大约5:1、诸如大约5:1至大约10:1、诸如大约10:1至大约50:1、诸如大约50:1至大约100:1、诸如大约100:1至大约500:1、诸如大约500:1至大约1000:1、诸如大约2:1至大约1000:1、诸如大约1:2至大约1:1、诸如大约1:1至1000:1、诸如大约2:1至大约10:1、诸如大约5:1至大约500:1、诸如大约10:1至大约100:1、诸如大约100:1至500:1、诸如大约100:1至1000:1、诸如大约500:1至1000:1、诸如至少2:1、诸如至少10:1、诸如至少50:1、诸如至少100:1、诸如至少500:1)的工件116的横截面宽度w与延伸节段206的高度he的比。
再次参考图1A和图1B，将论述使用视觉系统102来获得视场114的数字表示的示例性方法。当视觉系统102与增材制造机器104集成时，视觉系统102可在工件116固定到构建板118并且构建板118固定到构建平台138的情况下捕获工件116的数字图像。卡盘系统140可使构建板118在构建室128内并且在构建平台138上以高水平的精度和准确度定位并且对准，这因此也使工件116在构建室128内对准并且定位。还可在构建板118已放置于构建室128中并且固定到构建平台138之前捕获数字图像；然而，大体上，利用由卡盘系统140提供的定位和对准将是优选的。当视觉系统102不与增材制造机器104集成时，可在构建板118已放置于构建室128中并且固定到构建平台138之前捕获数字图像(诸如在作为与增材制造机器104分开的单元来提供的视觉系统102的情况下)。
可在将粉末126添加到构建室128期间或之后捕获工件116的数字图像。然而，典型地在将粉末126一直分配到构建平面122和/或分配于整个工件-界面120上之前捕获数字图像。在一些实施例中，环绕工件116但未覆盖工件-界面120的粉末126的层可有助于视觉系统102获得工件-界面120的较好的数字图像。例如，粉末126可提供允许一个或多个相机112较好地聚焦于工件-界面120上的改进的背景(例如，较好的对比度、较少的反射、较大的均匀性等)。然而，覆盖工件-界面120的部分的粉末126可降低数字图像的质量，并且可影响控制系统106在确定相应的工件-界面120的方面的可靠性。在一些实施例中，在捕获工件116的数字图像之前，可将粉末126的层添加到构建室128，该层在构建平面122的正下方和/或工件-界面120的正下方。可在粉末126的这样的层就位的情况下捕获数字图像。在捕获数字图像之前，可将任何杂散粉末126从工件-界面120刷除。
在图6A和图6B中示意性地描绘了使用视觉系统102来捕获的一个或多个视场114的示例性数字表示。图6A描绘了包括一个工件116的视场114的数字表示，并且，图6B描绘了包括多个工件116的一个或多个视场114的数字表示。图6B中所描绘的数字表示可从单个视场114捕获，或多个视场114可拼接在一起，以提供包括多个工件116的一个或多个视场114的数字表示。
如图6A和图6B中所示出的，视场114可包括对应于工件-界面120和/或工件116的所关心的区域600(图6A)或分别对应于多个工件-界面120和/或工件116的多个所关心的区域600(图6B)。无论视场114是包括一个还是多个所关心的区域600，所关心的区域600都可对应于工件-界面120和/或工件116在视场114内的预期位置。预期位置可例如基于映射到坐标系的配准点202(图2A和图2B)而确定。控制系统106可配置成仅处理视场114内的一个或多个所关心的区域600，以便缩短处理时间。如所示出的，所关心的区域600包括定位于其中的工件116的数字表示。所示出的视场114可反映工件116的俯视图，使得工件116的数字表示包括工件-界面120的数字表示，工件-界面120的数字表示可包括工件-界面周界504的数字表示。
现在参考图7A，将论述确定工件116、工件-界面120和/或工件116的工件-界面周界504的示例性方法。示例性方法700包括在步骤702处在视场114内确定所关心的区域600。所关心的区域600可对应于工件116、工件-界面120和/或工件-界面周界504在视场114内的预期位置。可至少部分地基于视场114的坐标到用于工件116的配准点202的映射而标识所关心的区域。
示例性方法700可进一步包括在步骤704处在所关心的区域600内确定工件-界面周界504。可使用边缘检测算法来确定工件-界面周界504。示例性边缘检测算法可通过标识视场114的数字表示内的具有不连续性(诸如，亮度或对比度的改变)的像素而标识工件-界面周界504。工件-界面120和/或工件116可基于使用边缘检测算法来确定的工件-界面周界504而确定。可利用任何合适的边缘检测算法(包括一阶或二阶运算)。示例性边缘检测算法包括Canny算法、Sobel算法、Prewitt算法、Roberts算法、阈值化算法、差分算法、模糊逻辑算法等。还可使用边缘细化、Gaussian滤波等来对数字图像进行滤波。示例性边缘检测算法可以以子像素准确度确定工件-界面周界504。
工件-界面120与所关心的区域600的周围部分之间(和/或工件-界面周界504与所关心的区域600的周围部分之间)的良好的对比度可改进边缘检测算法的性能。在一些实施例中，可通过向构建室128引入在构建平面122的正下方和/或工件-界面120的正下方的粉末126的层(其有时被称为“划痕(scratch)涂层”)而改进图像捕获。另外或在备选方案中，在一些实施例中，可利用包括用于使工件-界面120滑过的狭缝的裙状部(skirt)(未示出)。裙状部在工件116固定到构建板118时可放置于工件116的上方，从而出于获得数字图像的目的而使得工件-界面120暴露，并且然后，裙状部可在增材打印之前被移除。
示例性方法700可包括在步骤706处生成对应于工件-界面周界504、工件-界面120和/或工件116的点云602。点云可包括对应于工件-界面周界504、工件-界面120和/或工件116的任何期望数量的点。点的数量可基于点云602的期望的分辨率水平而选择。在图6A和图6B中示出了示例性点云602。在一些实施例中，如图6A中所示出的，点云602可以以对应于工件-界面周界504与将被增材打印于其上的延伸节段206之间的预期的伸出距离的偏移量604偏移。当在点云602中提供这样的偏移时，生成点云602的步骤706可包括确定偏移量604且使点云602的一系列的点以偏移量604偏移。在一些实施例中，偏移量可如在沿着周界504的第一点与沿着周界504的第二点之间变化。例如，偏移量可配置成根据增材制造工具的曲率和/或工具路径而变化。
如参考图4而论述的，在增材打印延伸节段206的示例性方法400中，在根据视场114的数字表示来确定工件-界面120之后，示例性方法400可包括在步骤406处将配置成将延伸节段206增材打印于工件-界面120上的打印命令传送到增材制造机器104，并且任选地，示例性方法400可包括在步骤408处至少部分地基于视场114而生成打印命令。
在一些实施例中，打印命令可至少部分地基于CAD模型，诸如，包括构造成被增材打印于一个或多个工件116上(诸如，相应的工件-界面120上)的一个或多个延伸节段206的模型的延伸节段-CAD模型。示例性方法400可包括确定延伸节段-CAD模型和/或生成延伸节段-CAD模型。另外或在备选方案中，至少部分地基于由视觉系统102捕获的视场114而生成打印命令的步骤408可包括确定延伸节段-CAD模型和/或生成延伸节段-CAD模型。
图7B示出了诸如在图4中所示出的增材打印延伸节段206的示例性方法中的步骤408处生成打印命令的示例性方法750。示例性方法750包括：确定和/或生成延伸节段-CAD模型752；对延伸节段-CAD模型754进行切片；以及针对延伸节段-CAD模型756的各个切片而确定工具路径和增材打印区域。在针对延伸节段-CAD模型756的切片而确定工具路径和增材打印区域之后，示例性方法750确定是否存在另一切片758，并且如果是这样，则示例性方法750可前进到步骤756，从而提供针对延伸节段-CAD模型800的下一个切片而确定工具路径和增材打印区域。当不存在额外的切片(可针对其而确定工具路径和增材打印区域)时，示例性方法750可结束。切片的数量可取决于延伸节段-CAD模型中的(一个或多个)延伸节段的尺寸(例如，高度、厚度)以及可用于增材打印(一个或多个)延伸节段的粉末126或其它材料的层的期望厚度。
图8A示出了示例性延伸节段-CAD模型800。示例性延伸节段-CAD模型800可包括一个或多个延伸节段206的模型。如所示出的，延伸节段-CAD模型800包括延伸节段的多个模型802。延伸节段的模型802分别与多个延伸节段206将分别被增材打印于其上的多个对应的工件116的位置和形状相符。例如，延伸节段的相应的模型802可与分别对应于固定到构建板118的多个工件116的配准点202的坐标对准，且/或延伸节段的模型802可包括与对应的工件116的工件-界面120基本上一致的模型-界面804。模型-界面804可由模型-界面周界806限定，并且，模型-界面周界806可与相应的工件116的工件-界面周界504基本上一致。延伸节段的模型802可包括从模型-界面804延伸到顶表面808的高度he。
在一些实施例中，延伸节段206将打印到其上的多个工件116可彼此不同，并且，然而，延伸节段-CAD模型800仍然可包括与多个工件116中的相应的工件116的位置和形状相符的多个延伸节段的模型802。模型可包括与对应的工件-界面120基本上一致的一个或多个模型-界面804和/或与对应的工件-界面周界504基本上一致的一个或多个模型-界面周界806。延伸节段-CAD模型800可至少部分地基于CAD模型(诸如，从数据库或CAD模型库选择的库-CAD模型)而确定和/或生成。数据库或CAD模型库可包括多个库-CAD模型，可根据这些库-CAD模型来确定和/或生成延伸节段-CAD模型800。
在图8B中示出了示例性库-CAD模型。库-CAD模型850可包括一个或多个标称工件116、构件204或延伸节段206的标称模型。例如，如图8B中所示出的，库-CAD模型850可包括旨在修复、再构建和/或升级的一个或多个构件204的标称模型852。如所示出的，库-CAD模型850可包括多个标称构件204的标称模型852。库-CAD模型850可备选地包括单个标称构件204。另外或在备选方案中，库-CAD模型850可包括标称延伸节段206的一个或多个标称模型852和/或标称工件116的一个或多个标称模型852。在一些实施例中，CAD模型库可包括一个或多个延伸节段-CAD模型800，一个或多个延伸节段-CAD模型800可包括一个或多个先前确定和/或先前生成的延伸节段-CAD模型800，可根据一个或多个先前确定和/或先前生成的延伸节段-CAD模型800来确定和/或生成随后的延伸节段-CAD模型800。
如图8B中所示出的，标称模型-界面854可根据标称模型852来确定。标称模型-界面854可对应于与库-CAD模型850相关联的标称工件116的工件-界面120的预期位置。标称模型-界面854可由标称模型-界面周界856限定，并且，标称模型-界面周界856可与相应的工件116的工件-界面周界504基本上一致或可不与其基本上一致。标称模型-界面854可定位于标称模型的任何z-方向位置(包括高达标称模型852的标称顶表面858)处。
在一些实施例中，库-CAD模型850或延伸节段-CAD模型800可为原始制备一个或多个构件204所根据的实际CAD模型，或库-CAD模型可为原始制备一个或多个构件204所根据的CAD模型的副本或修改版本。虽然库-CAD模型850可大体上对应于延伸节段206将被增材打印到其上的一个或多个工件116，但一个或多个工件116可从一个工件116到下一个工件116而以变化的程度与其原始净形不同。例如，当工件116诸如由于暴露于极端温度操作条件和/或由于来自外来物体的擦挂或碰撞而已变形或损伤时，可存在与这样的原始净形的差异。由于为了在工件116上准备工件-界面120而执行的减材修改的变化，也可存在原始净形的差异。然而，本公开提供了生成延伸节段-CAD模型800，延伸节段-CAD模型800包括分别与多个工件116的位置和形状相符的延伸节段的多个模型802，将基于延伸节段-CAD模型800和/或其中的延伸节段的模型802而将多个延伸节段206分别增材打印于多个工件116上。
在图9A和图9B中示出了生成延伸节段-CAD模型800的示例性方法。如图9A中所示出的，可针对多个工件116中的各个而执行生成延伸节段-CAD模型800的示例性方法900。示例性方法900可包括在步骤902处在库-CAD模型中确定横过对应于多个工件116中的相应的一个工件116的标称模型的标称模型-界面854。标称模型可包括标称构件204的模型，诸如工件116可起源于的构件204的模型。然而，例如，由于工件116所遭受的损伤或磨损(由于使用构件204的环境且/或由于为了准备工件116以用于将延伸节段206增材打印于工件116上而执行的减材修改)，工件116可不同于已根据标称模型而增材制造的构件204。标称模型可另外或备选地包括标称工件的模型，诸如通过使标称构件204经受减材修改过程以提供工件-界面120而产生的工件116的标称模型。标称模型可另外或备选地包括标称延伸节段的模型802，诸如对应于标称工件116的延伸节段的标称模型802。
确定标称模型-界面854可包括确定在所确定的高度处横过库-CAD模型的平面。所确定的高度可对应于针对标称工件116的工件-界面120的预期位置的高度。通过示例的方式，库-CAD模型可包括对应于工件的标称构件204的模型，并且，工件116可已经经受减材修改，诸如以提供工件-界面120。可至少部分地基于减材修改的本质(诸如，基于所移除的材料的预期量或由于减材修改而得到的工件116的高度的改变)而确定工件-界面120的预期位置。
另外或在备选方案中，所确定的高度可对应于如根据工件116的数字表示来确定的工件-界面120的高度。工件-界面120的高度可至少部分地基于从工件的数字表示获得的工件116的一个或多个尺寸而测量，并且，标称模型-界面854可至少部分地基于所测量的高度而确定。另外或在备选方案中，工件-界面120的高度可至少部分地基于在视场114中捕获的工件对准系统200的一个或多个尺寸而测量。例如，工件-界面120的高度可至少部分地基于工件底座214的高度而确定，或至少部分地基于工件-界面120的高度与工件底座214的高度之间的差异而确定，或至少部分地基于工件-界面120的高度与构建板118的高度之间的差异而确定。
在一些实施例中，标称模型-界面854可使用最佳拟合算法来确定。确定横过库-CAD模型850的标称模型-界面854可包括确定满足与相对于工件-界面120的数字表示而应用的最佳拟合算法相关联的度量的横过库-CAD模型的平面。最佳拟合算法可将横过库-CAD模型的一个或多个平面与工件-界面120的数字表示比较，直到所比较的平面满足最佳拟合度量。标称模型-界面854可至少部分地基于满足最佳拟合度量的平面而确定。例如，满足最佳拟合度量的平面可被确定为标称模型-界面854。
仍然参考图9A，确定和/或生成延伸节段-CAD模型800的示例性方法900可包括：在步骤904处，将库-CAD模型的标称模型-界面854与多个工件116中的相应的工件116的工件-界面120的数字表示比较。可先前或同时地使用视觉系统102来获得数字表示，视觉系统102具有包括多个工件116中的相应的一个工件116的工件-界面120的视场114。可使用成像匹配算法来执行该比较。在一些实施例中，将标称模型-界面854与工件-界面120的数字表示比较可包括在步骤906处确定标称模型-界面854与工件-界面120的数字表示是否彼此充分地匹配。然而，在一些实施例中，不需要包括匹配步骤906。
当包括匹配步骤906时，匹配步骤906可包括将标称模型-界面854的一个或多个坐标与工件-界面120的数字表示的一个或多个坐标比较并且确定其之间的一个或多个差异。比较步骤904可另外或备选地包括将一个或多个配准点202的一个或多个坐标与库-CAD模型的标称模型-界面854的对应的一个或多个坐标比较并且确定其之间的一个或多个差异。配准点202可对应于将使用增材制造机器104来将多个延伸节段206中的相应的延伸节段206增材打印到其上的多个工件116中的相应的工件116的位置。比较步骤904和匹配步骤906可分开执行或作为同一步骤的部分而一起执行。在一些实施例中，匹配步骤906可确定在标称模型-界面854与工件-界面120之间是存在部分匹配、紧密匹配还是不匹配。备选地，匹配步骤906可确定在标称模型-界面854与工件-界面120之间是存在任何匹配(例如，至少部分匹配)还是不匹配。
当匹配步骤906确定在标称模型-界面854与工件-界面120之间存在至少部分匹配时，示例性方法900可前进到步骤908，从而提供至少部分地基于标称模型-界面854而生成延伸节段的模型802。步骤908提供与多个工件116中的相应的一个工件116的工件-界面120的数字表示相符的延伸节段的模型802，使得延伸节段的模型802构造成被增材打印于多个工件116中的相应的一个工件116的工件-界面120上。
当匹配步骤906确定在标称模型-界面854与工件-界面120之间不存在至少部分匹配时，示例性方法900可返回到步骤902，以便确定不同的标称模型-界面854并且将不同的标称模型-界面854与工件-界面120的数字表示比较。可从相同的库-CAD模型或不同的库-CAD模型选择不同的标称模型-界面854。
在一些实施例中，匹配步骤906可包括确定在标称模型-界面854与工件-界面120之间是否存在不止部分匹配(诸如，紧密匹配)。当匹配步骤906确定在标称模型-界面854与工件-界面120之间存在紧密匹配时，示例性方法900可包括在步骤910处至少部分地基于比较而从库-CAD模型选择标称模型-界面854和/或标称模型的至少三维部分。例如，该比较可确定从库-CAD模型选择的标称模型-界面854和/或标称模型与多个工件116中的相应的一个工件116的工件-界面120的数字表示相符，使得所选择的标称模型-界面854可与对应于工件-界面120的数字表示的坐标对准，且/或所选择的标称模型-界面854可与工件-界面120的数字表示基本上一致。在多种示例性实施例中，步骤910可包括针对相应的工件而选择整个标称模型，针对相应的工件116而选择标称模型的三维部分(其可包括标称模型-界面854)，和/或针对相应的工件116而仅选择标称模型-界面854。
当在步骤908处选择标称模型或其三维部分时，示例性方法900可包括根据库-CAD模型来确定延伸节段-CAD模型。例如，包括标称延伸节段206的库-CAD模型可被确定为充分地匹配工件-界面120，使得可在不需要在步骤910、912处使标称模型-界面854变换或延伸的情况下将延伸节段206增材打印于工件-界面120上。另一方面，当库-CAD模型包括标称构件204的模型或标称工件116的模型而非标称延伸节段206的模型时，示例性方法900可继续在步骤908处生成延伸节段的模型802，例如以便提供延伸节段的模型802而非构件204或工件116的模型。在步骤908处生成的延伸节段的模型802可构造成被增材打印于多个工件116中的相应的一个工件116的工件-界面120上，然而，即使标称模型-界面854紧密地匹配工件-界面120，构件204或工件116的模型也将不会如此构造。
在不包括匹配步骤906的示例性方法900中，在已在步骤904处将标称模型-界面854与工件-界面120的数字表示比较之后，示例性方法可前进到在步骤908处至少部分地基于标称模型-界面854而生成延伸节段的模型802。在一些实施例中，步骤904和908可组合成单个步骤，使得将标称模型-界面854与工件-界面120的数字表示比较可为至少部分地基于标称模型-界面854而生成延伸节段的模型802的过程的部分。
在已在步骤908、910处生成和/或选择延伸节段的模型802之后，示例性方法900可在步骤912处确定多个工件116是否包括另一工件116。当存在另一工件时，示例性方法900可包括重复确定步骤902和随后的步骤直到步骤912。当步骤912指示不存在额外的工件116时，示例性方法900可继续进行步骤914，步骤914提供了输出分别构造成被增材打印于多个工件116中的相应的工件116的对应的工件-界面120上的多个延伸节段的模型802。模型可为延伸节段-CAD模型800，并且，模型可至少部分地基于从库-CAD模型选择和/或变换标称模型-界面854和/或标称模型。
可与在步骤908、910处生成和/或选择各个额外的工件116同时地或在此之后随后在步骤914处输出多个延伸节段的模型802。在一些实施例中，输出模型可包括将多个模型(诸如，已分别针对多个工件116中的相应的工件116而选择和/或变换并且生成的模型)拼接在一起。虽然已相对于多个延伸节段206而描述确定和/或生成延伸节段-CAD模型800的示例性方法900，但将认识到，还可针对单个延伸节段206而确定和/或生成延伸节段-CAD模型800。例如，可针对单个延伸节段206而执行示例性方法900。
现在参考图9B，将描述可被包括在生成延伸节段的模型802的步骤908(图9A)中的一个或多个步骤。图9B中所示出的步骤可单独地被包括或与一个或多个其它步骤一起被包括。当生成延伸节段的模型802时，可执行图9B中所示出的一个或多个步骤，并且，所执行的特定步骤可至少部分地取决于在步骤906(图9A)处标称模型-界面854是提供部分匹配还是提供紧密匹配和/或在步骤910(图9A)处是选择标称模型-界面854还是选择标称模型的至少三维部分。
如图9B中所示出的，在步骤908处生成延伸节段的模型802可包括提取步骤916，使得可至少部分地基于标称模型-界面854和/或对应于标称模型-界面854的标称模型的三维部分而生成延伸节段206。备选地，可省略提取步骤916，例如使得标称模型本身可构造成被增材打印于工件-界面120上。生成延伸节段的模型802的步骤908可另外或备选地包括变换步骤918，使得标称模型-界面854可与工件-界面120的数字表示相符。备选地，例如当标称模型-界面854已经与工件-界面120的数字表示相符时，可省略变换步骤918。生成延伸节段的模型802的步骤908可进一步另外或备选地包括延伸步骤920，使得可使标称模型-界面854或变换的模型-界面804延伸，以便提供延伸节段802的三维模型。备选地，例如当从标称模型的三维部分生成延伸节段的模型802时，可省略延伸步骤920。
在一些实施例中，在步骤916处，生成延伸节段的模型802可任选地包括至少部分地基于在步骤904、906处的比较而从标称模型提取标称模型-界面854和/或对应于标称模型-界面854的标称模型的三维部分。可在比较步骤904之后、在匹配步骤906之后或在选择步骤910之后执行提取步骤。
在一些实施例中，生成延伸节段的模型802可任选地包括：在步骤918处，至少部分地基于在步骤904、906处的比较而使标称模型-界面854变换，以便提供与多个工件116中的相应的一个工件116的工件-界面120的数字表示相符的变换的模型-界面804。变换步骤可包括一个或多个变换操作，其包括对准、变更、修改、扭曲、畸变、变形、校正、调整、修正、矫直、倾斜、旋转、弯曲、扭转或编辑以及这些操作的组合。(一个或多个)特定变换操作可至少部分地基于比较而选择，使得(一个或多个)变换操作使标称模型-界面854与工件-界面120的数字表示相符。
可在比较步骤904之后和/或在匹配步骤906之后执行变换步骤918。另外或在备选方案中，可在提取步骤916之后执行变换步骤918。示例性方法900可包括从标称模型提取标称模型-界面854并且然后前进到步骤918，从而提供至少部分地基于在步骤904、906处的比较而使标称模型-界面854变换，以便提供与多个工件116中的相应的一个工件116的工件-界面120的数字表示相符的变换的模型-界面804。
在一些实施例中，生成延伸节段的模型802可任选地包括：在步骤920处，使变换的模型-界面804延伸，使得延伸节段206构造成被增材打印于多个工件116中的相应的一个工件116的工件-界面120上。可在已在步骤918处使标称模型-界面854变换之后执行步骤920。备选地，在一些实施例中，延伸步骤920可与变换步骤918组合。
此外，另外或在备选方案中，步骤918可在步骤910(图9A)之后，从而提供使已在步骤910处选择的标称模型-界面854延伸。例如，当标称模型-界面854紧密地匹配诸如可在步骤906处确定的工件-界面120的数字表示时，可从在步骤908处生成延伸节段的模型802的步骤省略变换步骤918。无论是在步骤918处使标称模型-界面854变换还是在省略变换步骤918的情况下在步骤910处选择标称模型-界面854，由延伸步骤912造成的延伸节段206都可构造成被增材打印于多个工件116中的相应的一个工件116的工件-界面120上。
在示例性实施例中，在步骤908处生成延伸节段的模型802可包括：在步骤916处，至少部分地基于标称模型-界面854与工件-界面120的数字表示的比较而从标称模型提取；在步骤918处，至少部分地基于比较而使标称模型-界面854变换，以便提供与工件-界面120的数字表示相符的变换的模型-界面804；以及在步骤920处，使变换的模型-界面804延伸，以便提供构造成被增材打印于工件-界面120上的延伸节段206。
仍然参考图9B，在另一实施例中，生成延伸节段206的模型的步骤908可包括在步骤916处从标称模型提取标称模型的三维部分。三维部分可对应于标称模型-界面854。例如，三维部分可包括标称模型的位于标称模型-界面854的上方的部分，并且可包括标称模型-界面854。标称模型的位于三维界面的下方的部分可从标称模型删除且/或可依然未被提取。三维部分可具有与在步骤908处生成的延伸节段206的高度对应的高度。
在一些实施例中，生成延伸节段的模型802可任选地包括：在步骤922处，至少部分地基于在步骤904、906处的比较而使对应于标称模型-界面854的标称模型的三维部分变换，以便提供与多个工件116中的相应的一个工件116的工件-界面120的数字表示相符的延伸节段的模型802。如此提供的延伸节段的模型802可构造成被增材打印于多个工件116中的相应的一个工件116的工件-界面120上。在步骤922处变换的标称模型的三维部分可包括在步骤916处提取的三维部分或在步骤910(图9A)处选择的标称模型的至少三维部分。在一些实施例中，诸如当标称模型是标称延伸节段206的模型时，在步骤910处选择的标称模型的至少三维部分可包括整个标称模型。
使三维部分变换的步骤922可包括使三维部分的标称模型-界面854变换，并且可包括一个或多个变换操作，其包括对准、变更、修改、扭曲、畸变、变形、校正、调整、修正、矫直、倾斜、旋转、弯曲、扭转或编辑以及这些操作的组合。在步骤922处的(一个或多个)特定变换操作可至少部分地基于比较而选择，使得(一个或多个)变换操作使标称模型-界面854与工件-界面120的数字表示相符。另外或在备选方案中，使三维部分变换的步骤922可包括使标称模型-界面854延伸，以便提供与多个工件116中的相应的一个工件116的工件-界面的数字表示相符的延伸节段206。
现在参考图10A-10D，将描述示例性变换操作1000，可在生成延伸节段-CAD模型800的示例性方法900中的步骤910处执行变换操作1000。可执行任何一个或多个变换操作1000以便使标称模型-界面854与工件-界面120的数字表示相符。当使标称模型-界面854变换时，这样的变换操作1000可例如作为增材打印延伸节段206的示例性方法400中和/或确定和/或生成延伸节段-CAD模型800的示例性方法900中的变换步骤910的部分而执行。
例如，由于对工件116在服务中时的形状的改变或工件-界面120与标称模型-界面854所选自的库-CAD模型之间的任何其它差异，标称模型-界面854可不同于工件-界面120的数字表示。另外或在备选方案中，即使标称模型对应于构件204，也可在与工件-界面120的高度不同的高度处选择标称模型-界面854。这样的高度差异可造成标称模型-界面854与工件-界面120之间的对应的差异。可执行变换操作1000，以便无论针对这样的差异的根本来源如何都补偿标称模型-界面854与工件-界面120之间的差异。
图10A示出了如下的示例性变换操作1000：其包括使标称模型-界面854的至少部分移位，以便使标称模型-界面854与工件-界面120的数字表示相符。如图10A中所示出的，标称模型-界面854向右移位。然而，将认识到，变换操作1000可包括使标称模型-界面854沿任何方向(包括沿着360度轴线的任何方向)移位。
图10B示出了如下的示例性变换操作1000：其包括使标称模型-界面854的至少部分旋转，以便使标称模型-界面854与工件-界面120的数字表示相符。如图10B中所示出的，标称模型-界面854逆时针方向旋转。然而，将认识到，变换操作1000可包括使标称模型-界面854沿任何方向旋转。
图10C示出了如下的示例性变换操作1000：其包括使标称模型-界面854的至少部分弯曲，以便使标称模型-界面854与工件-界面120的数字表示相符。如图10C中所示出的，通过示例的方式，标称模型-界面854在中间区域处与工件-界面120大体上对准，而外部区域经受弯曲变换操作。然而，将认识到，变换操作1000可包括使标称模型-界面854的部分沿任何方向弯曲。
图10D示出了如下的示例性变换操作1000：其包括使标称模型-界面854的至少部分缩放，以便使标称模型-界面854与工件-界面120的数字表示相符。如图10D中所示出的，通过示例的方式，标称模型-界面854向下缩放，以便与工件-界面120相符。然而，将认识到，变换操作1000可另外或备选地包括使标称模型-界面854向上缩放。
任何一个或多个变换操作都可单独地实施或彼此组合来实施，并且关于标称模型-界面854的全部或部分而实施。在一些实施例中，诸如在示例性方法900的步骤910处使标称模型-界面854变换可包括使标称模型-界面854的至少部分与工件-界面120的数字表示对准。这样的对准可包括使标称模型-界面854的一个或多个坐标与工件-界面120的数字表示的一个或多个坐标对准。通过示例的方式，可至少部分地使用如参考图10A-10D而描述的移位、旋转、弯曲和/或缩放变换操作来执行这样的对准。另外或在备选方案中，使标称模型-界面854变换可包括第一变换操作，第一变换操作被选择成诸如使用如参考图10A和图10B而描述的移位和/或旋转变换操作来使标称模型-界面854的至少第一部分与工件-界面120的数字表示对准，第一变换操作随后是第二变换操作，第二变换操作被选择成诸如使用如参考图10C和图10D而描述的弯曲和/或缩放变换操作来使标称模型-界面854的至少第二部分与工件-界面120的数字表示对准。
第一变换操作可被选择成使标称模型-界面854的第一一个或多个坐标与工件-界面120的数字表示的第一一个或多个坐标对准，并且，第二变换操作可被选择成使标称模型-界面854的第二一个或多个坐标与工件-界面120的数字表示的第二一个或多个坐标对准。
标称模型-界面854的第一一个或多个坐标可包括针对标称模型-界面854的中心点的坐标和/或沿着标称模型-界面854的标称模型-界面周界856的一个或多个坐标(诸如，沿着标称模型-界面周界856的最大或最小X坐标或最大或最小Y坐标)。工件-界面120的第一一个或多个坐标可包括针对工件-界面120的中心点的坐标和/或沿着工件-界面120的工件-界面周界504的一个或多个坐标(诸如，工件-界面周界504的最大或最小X坐标或最大或最小Y坐标)。第一变换操作可配置成使标称模型-界面854的中心点与工件-界面120的中心点对准，且/或使沿着标称模型-界面周界856的最大或最小X坐标或最大或最小Y坐标与沿着工件-界面周界504的对应的最大或最小X或Y坐标对准。
标称模型-界面854的第二一个或多个坐标可包括沿着标称模型-界面854的标称模型-界面周界856的一个或多个坐标，并且，工件-界面120的第二一个或多个坐标可包括沿着工件-界面周界504的一个或多个坐标。标称模型-界面854的第二一个或多个坐标和/或工件-界面120的第二一个或多个坐标可基于工件-界面120的比较而选择。可例如在第一变换操作之后执行这样的比较。
可基于针对沿着标称模型-界面周界856的点的坐标相比于沿着工件-界面周界504的对应点的坐标之间的差异而针对第二变换操作选择坐标。例如，当坐标的差异达阈值量时，可选择针对这样的点的坐标。当至少部分地基于一个或多个变换操作而增材打印与工件-界面120相符的延伸节段206时，可至少部分地基于足以提供近净形构件204的相符程度而选择阈值量。以此方式，一旦已根据第一变换操作而使标称模型-界面854与工件-界面120对准，就可如通过相对于这样的阈值量的这样的比较而确定的那样执行一个或多个第二变换操作。
可执行一个或多个第二变换操作以达到使标称模型-界面854与工件-界面120充分地相符以便获得近净形构件204所需要的程度。在一些实施例中，在仍然使标称模型-界面854与工件-界面120充分地相符以便提供近净形构件204的同时，可在沿着标称模型-界面周界856的一个或多个点的坐标相对于沿着工件-界面周界504的对应点的坐标之间存在差异。例如，这样的差异可为至少小于针对伸出部506的伸出距离的量。
在一些实施例中，变换操作可在工件-界面120与模型-界面804之间提供伸出部506，使得模型-界面804以伸出距离伸出于工件-界面120之外。例如，变换操作可包括确定偏移量604并且使标称模型-界面854的至少部分以偏移量604变换。偏移量604可对应于针对延伸节段206的至少部分的伸出距离。
现在参考图11A和图11B以及图12A-12D，将描述使模型-界面804延伸的示例性方法。图11A示出了诸如来自库-CAD模型852的标称模型。图11B示出了诸如在延伸节段-CAD模型800中的延伸节段的模型802，诸如在包括使标称模型-界面854延伸的步骤中至少部分地基于标称模型-界面854而生成延伸节段的模型802。图12示出了描绘使模型-界面804延伸以便提供构造成被增材打印于相应的工件116的工件-界面120上的延伸节段的模型802的示例性方法的流程图。
可从标称或变换的模型-界面804和/或标称模型的三维部分开始来执行使模型-界面804延伸的示例性方法。如参考图9A和图9B而描述的，生成延伸节段-CAD模型800的示例性方法900可包括在步骤920处使所选择的标称模型-界面854或变换的模型-界面804延伸。另外，使三维部分变换的步骤922可包括使标称模型-界面854延伸。当使标称模型-界面854延伸时，这样的标称模型-界面854可已被从标称模型提取或可依然为标称模型的部分。当在延伸时标称模型-界面854和/或标称模型的三维部分依然为标称模型的部分时，例如可通过如参考步骤916而描述的那样提取对应于标称模型-界面854的标称模型的三维部分而从标称模型提取得到的延伸节段206。
如图11B中所示出的，延伸节段的模型802可包括从模型-界面804延伸到顶表面808的高度he。针对延伸节段802的高度he可根据标称模型852来确定。例如，延伸节段206的高度he可对应于从标称模型852的标称模型-界面854到标称顶表面858的z-方向距离。备选地，延伸节段206的高度he可独立于标称模型852而规定。延伸节段的示例性模型802可从标称模型852的模型-界面804延伸到标称顶表面858。
在一些实施例中，延伸节段的模型802可包括从模型的模型-界面804延伸到顶表面808的区域。另外或在备选方案中，如图11B中所示出的，延伸节段的模型802可包括模型的模型-界面804到顶表面808之间的多个延伸节段切片1100。延伸节段切片1100可对应于标称模型852中的标称模型切片1102。标称模型切片1102和/或延伸节段切片1100可具有任何期望的z-方向间距。标称模型切片1102可包括标称模型-界面854和/或一个或多个标称延伸平面1104。标称模型切片1102可对应于标称模型的z-方向分辨率，并且，延伸节段切片1100可对应于延伸节段的模型802的z-方向分辨率。在一些实施例中，延伸节段的模型802的z-方向分辨率可不同于标称模型852的z-方向分辨率。例如，延伸节段的模型802的z-方向分辨率可相对于标称模型852的z-方向分辨率而增大或减小。
如图12A中所示出的，使模型-界面804延伸的示例性方法1200可包括：在步骤1202处，至少部分地基于包括工件的至少部分的视场114的数字表示而确定工件116的高度；在步骤1204处，确定针对将被增材打印于工件116的工件-界面120上的延伸节段206的高度；以及在步骤1206处，使模型-界面804沿z-方向以对应于针对延伸节段206的高度的量延伸。可使模型-界面804在标称模型内沿z-方向延伸，并且然后，可从标称模型提取延伸节段的得到的模型802。备选地，可从标称模型提取模型-界面804，并且然后，可使模型-界面804在正在生成的延伸节段的模型802内沿z-方向以对应于针对延伸节段206的高度的量延伸。
在图12B-12D中示出了在步骤1206处使模型-界面804延伸的示例性方法。如图12B中所示出的，使模型-界面804沿z-方向延伸可包括：在步骤1208处，使模型-界面804定位于对应于增材制造机器104的构建平面122的高度处；在步骤1210处，使模型-界面的副本定位成沿z-方向在模型-界面804的上方对应于针对延伸节段206的高度的距离；以及在步骤1212处，限定从模型-界面804沿z-方向延伸到模型-界面804的副本的延伸节段的模型802。
如图12C中所示出的，使模型-界面804沿z-方向延伸可包括：在步骤1214处，使模型-界面804定位于对应于增材制造机器104的构建平面122的高度处；在步骤1216处，确定对应于标称模型的顶表面的标称模型的标称延伸平面1104，并且使标称模型的标称延伸平面1104定位成沿z-方向在模型-界面804的上方对应于针对延伸节段206的高度的距离；以及在步骤1218处，限定从模型-界面804沿z-方向延伸到标称延伸平面1104的延伸节段的模型802。
如图12D中所示出的，使模型-界面804沿z-方向延伸可包括：在步骤1220处，使模型-界面804定位于对应于构建平面122的高度处；在步骤1222处，确定针对延伸节段的模型802的延伸平面1104的切片高度；在步骤1224处，在标称模型中确定标称延伸平面1104，标称延伸平面1104处于与针对延伸节段的模型802的切片高度对应的高度处；以及在步骤1226处，使标称延伸平面1104定位成沿z-方向在模型-界面804的上方对应于切片高度的距离。
在一些实施例中，使模型-界面804沿z-方向延伸可包括：在步骤1228处，使标称延伸平面1104变换，从而提供变换的延伸平面1104。标称延伸平面1104的变换可至少部分地基于标称延伸平面1104与模型-界面804的比较。另外或在备选方案中，标称延伸平面1104的变换可至少部分地基于标称延伸平面1104相对于针对延伸节段206的高度在模型-界面804上方的位置。在步骤1228处的变换可包括一个或多个变换操作，其包括图10A-10D中所示出的变换操作或任何其它变换操作，诸如对准、变更、修改、扭曲、畸变、变形、校正、调整、修正、矫直、倾斜、旋转、弯曲、扭转或编辑以及这些操作的组合。
在步骤1228处的(一个或多个)特定变换操作可至少部分地基于标称延伸平面1104的比较和/或标称延伸平面1104的位置而选择。在一些实施例中，变换操作可包括平滑化因子，平滑化因子可配置成提供从模型-界面804到变换的延伸平面1104的逐渐过渡。例如，延伸平面1104可具有与模型-界面周界806不同的周界，并且，平滑化因子可配置成提供其之间的逐渐过渡。平滑化因子可取决于延伸平面1104的z-方向位置而以比例量调节变换。
处于对应于延伸节段206的高度的z-方向位置处的延伸平面1104可未变换，使得延伸节段的模型802可从与工件-界面120相符的模型-界面804沿着z-方向逐渐地过渡到与标称模型852的顶表面858相符的延伸平面1104。另外或在备选方案中，处于模型-界面804与延伸节段的顶表面808之间的z-方向位置处的延伸平面1104可利用应用于变换的平滑化因子来变换，以便提供与部分地位于模型-界面804的周界与标称模型852的顶表面的周界之间的周界相符的变换的延伸平面1104。并且，在一些实施例中，处于对应于延伸节段206的高度的z-方向位置处的延伸平面1104可变换，例如以提供与标称模型的顶表面不同的延伸节段206的顶表面808。
仍然参考图12D，可针对任何数量的切片而执行使模型-界面804沿z-方向延伸的步骤。如图12D中所示出的，示例性方法1200可包括在步骤1230处确定延伸节段的模型802是否可包括另一切片。切片的数量可诸如基于延伸节段的模型802的预期高度和z-方向切片间隔而预先确定。z-方向切片间隔可取决于延伸节段的模型802的期望的z-方向分辨率。当存在另一切片时，示例性方法1200可包括重复步骤1222至1230。当步骤1230指示不存在额外的切片时，示例性方法1200可继续进行步骤1232，步骤1232提供了限定从模型-界面804沿z-方向延伸通过各个标称或变换的延伸平面1104的延伸节段的模型802，其中模型延伸到针对延伸节段206的高度。在步骤1232处，可与在步骤1224、1226以及1228处对各个延伸-平面进行确定、定位和/或变换同时地或在此之后随后限定延伸节段的模型802。
再次参考图9A，在步骤914处，可将多个延伸节段的模型802输出到诸如如图8A中所示出的延伸节段-CAD模型800。延伸节段的模型802中的各个可包括与延伸节段-CAD模型800中的界面平面沿z-方向对准的模型-界面804。延伸节段-CAD模型800中的界面平面可对应于增材打印机器104的构建平面122。以此方式，多个延伸节段206可作为同一次构建的部分而被增材打印于相应的工件116的工件-界面120上，其中各个延伸节段206与构建平面122沿z-方向适当地对准。再次参考图4，增材打印延伸节段206的示例性方法400包括在步骤408处至少部分地基于由视觉系统捕获的视场114的数字表示而生成打印命令。图7B示出了针对一个或多个延伸节段206的多个切片而生成打印命令的示例性方法750。现在参考图13，以图形的方式描绘了针对多个延伸节段206的切片的示例性打印命令1300。如图13中所示出的，用于增材打印延伸节段206的切片的示例性打印命令1300可包括分别对应于切片的多个工具路径1302。在示例性实施例中，打印命令1300可针对包括对应于多个延伸节段206的模型-界面804的工具路径的切片。如参考图7B而描述的，可针对各个相应的切片而生成额外的打印命令1300。切片的数量可取决于延伸节段-CAD模型800中的(一个或多个)延伸节段206的尺寸(例如，高度、厚度)以及可用于增材打印(一个或多个)延伸节段206的粉末126或其它材料的层的期望厚度。
在示例性实施例中，延伸节段-CAD模型800可包括多个延伸节段的模型802，其中，第一延伸节段的至少第一模型802不同于第二延伸节段的至少第二模型802。第一延伸节段的第一模型802可与第一工件116的第一工件-界面120相符并且可与其基本上一致，并且，第二延伸节段的第二模型802可与第二工件116的第二工件-界面120相符并且可与其基本上一致。打印命令1300可包括对应于第一延伸节段206的第一切片的第一工具路径和对应于第二延伸节段206的第二切片的第二工具路径，并且，第一工具路径可不同于第二工具路径。例如，第一工具路径可限定第一延伸节段周界，并且，第二工具路径可限定第二延伸节段周界，其中，诸如关于曲率、表面面积和/或几何形状，第一延伸节段周界不同于第二延伸节段周界。
现在参考图14-19，在一些实施例中，示例性增材制造系统100可配置成执行校准调整，以便防止或减轻原本可如在增材制造系统100的一个或多个方面之间时常出现的差异性、偏差、失准、校准误差等。例如，校准调整可配置成防止或减轻视觉系统102与增材制造机器104之间、视觉系统102与至少部分地基于使用视觉系统102来获得的一个或多个数字图像而生成的一个或多个CAD模型之间或一个或多个CAD模型与增材制造机器104之间以及这些的组合的差异性、偏差、失准、校准误差等。
可利用校准-CAD模型来诸如通过执行校准调整而校准增材制造系统100。图14示出了示例性校准-CAD模型1400。校准-CAD模型1400包括一个或多个模型校准标记1402。一个或多个模型校准标记1402可分别采取配准点202的模型的形式或包括配准点202的模型。例如，模型校准标记1402可包括限定配准点202的模型的圆点或其它标记。一个或多个模型校准标记1402可分别定位于与多个配准点202(图2A和图2B)中的相应的配准点202对应的CAD-模型坐标处。配准点202可对应于多个工件116中的相应的工件116在增材打印于其相应的工件-界面120上时将定位的位置。
一个或多个工件坞210可分别构造成使多个工件116固定到构建板118，并且，配准点202可提供预期工件116在固定到构建板118并且安装于视觉系统102和/或增材制造机器104中时定位的位置的指示。增材制造机器104可利用校准-CAD模型1400来将模型校准标记1402增材打印于对应于配准点202的位置处(诸如，预期工件116在固定到构建板118时定位的位置处)。例如，由模型校准标记1402表示的配准点202可对应于构建板118的一个或多个工件坞的位置。
在示例性实施例中，多个模型校准标记1402中的相应的模型校准标记1402可具有对应于多个配准点202中的相应的配准点202的CAD模型-坐标。模型校准标记1402可包括几何形状或图案，并且，几何形状或图案的至少部分可具有对应于相应的配准点202的CAD模型-坐标。在又一示例性实施例中，模型校准标记1402可包括对应于延伸节段的模型802的周界(诸如，模型-界面周界806)的轮廓，并且，轮廓可具有对应于可基于延伸节段的模型802而将延伸节段206增材打印到其上的工件116的位置的CAD模型-坐标。
图15示出了示例性校准表面1500，校准表面1500包括使用增材制造机器104来打印于校准表面1500上的多个打印的校准标记1502。可已至少部分地基于校准-CAD模型1400(诸如，图14中所示出的校准-CAD模型1400)而将打印的校准标记1502打印于校准表面1500上。校准表面1500可包括构建板118和/或应用于构建板118的校准片。示例性校准片可包括适合于使增材制造机器104将校准标记1502打印于其上的转印纸、碳纸或其它材料。在示例性实施例中，打印的校准标记1502可使用增材制造工具(诸如，激光器)来打印，但不利用粉末126或其它添加材料。例如，增材制造机器104可包括能量源142(诸如，激光器)，其配置成通过使用能量源142来对校准表面1500进行标记而增材打印多个延伸节段206。
图16示出了已使用视觉系统102来获得的包括多个数字表示的校准标记1602的视场114的示例性数字表示1600。视场114中的数字表示的校准标记1602的数字表示1600可使用边缘检测算法来标识。示例性边缘检测算法可通过标识视场114的数字表示1600内的具有不连续性(诸如，亮度或对比度的改变)的像素而标识数字表示的校准标记1602。如图16中所示出的，视场114的数字表示1600可与校准-CAD模型1400比较。例如，多个数字表示的校准标记1602中的相应的校准标记1602可与对应的多个模型校准标记1402中的相应的模型校准标记1402比较。
图17示出了示例性比较表1700，比较表1700例示了多个数字表示的校准标记1602中的相应的校准标记1602与多个模型校准标记1402中的对应的相应的模型校准标记1402的示例性比较。如图17中所示出的，这样的比较可包括针对模型校准标记1402而确定标称坐标1702并且针对数字表示的校准标记1602而确定所测量的坐标1704。这样的比较可另外包括确定系统偏移1706，诸如相应的数字表示的校准标记1602与对应的模型校准标记1402之间的差异。可针对各个模型校准标记1402(诸如，针对各个对应的配准点202)而获得比较数据。
系统偏移1706可指示差异性、偏差、失准、校准误差等。可响应于比较而执行校准调整。校准调整可应用于增材制造系统100的任何方面(包括视觉系统102、增材制造机器104或控制系统106)。另外或在备选方案中，校准调整可应用于一个或多个CAD模型(包括库-CAD模型和/或延伸节段-CAD模型800)。例如，应用于CAD模型的校准调整可配置成使CAD模型的坐标与增材制造系统100的坐标(诸如，视觉系统坐标和/或增材制造机器坐标)对准。可关于模型校准标记1402中的任何一个或多个而如此应用校准调整，以便使各个模型校准标记1402与对应的配准点202对准。例如，当系统偏移1706超过偏移阈值时，可关于模型校准标记1402而应用校准调整。
在图18A-18C中示意性地例示了校准调整的示例性结果。图18A示出了诸如对于应用于视觉系统102的校准调整而言在校准之前1802和在校准之后1804从视觉系统102获得的工件-界面120的示例性数字表示1800。图18B示出了诸如对于应用于增材制造机器104的校准调整而言在校准之前1812和在校准之后1814使用增材制造机器104来增材打印的延伸节段1810的示例性位置。图18C示出了诸如对于应用于延伸节段-CAD模型的校准调整而言在校准之前1822和在校准之后1824的在延伸节段-CAD模型中的延伸节段1820的模型的示例性位置。
现在参考图19，将描述校准增材制造系统100的示例性方法。示例性方法1900可包括在步骤1902处将一个或多个数字表示的校准标记1602的数字表示与校准-CAD模型1400比较。校准-CAD模型1400可包括一个或多个模型校准标记1402。可已使用视觉系统102来获得一个或多个数字表示的校准标记1602的数字表示，并且，可已使用增材制造机器104来根据校准-CAD模型1400将一个或多个打印的校准标记1502打印于校准表面1500上。在一些实施例中，示例性方法1900可包括使用视觉系统102来获得一个或多个数字表示的校准标记1602的数字表示。
可响应于步骤1902而应用一个或多个校准调整。例如，在一些实施例中，示例性方法1900可包括在步骤1904处至少部分地基于比较而将校准调整应用于一个或多个CAD模型。校准调整可使一个或多个CAD模型与增材制造系统100的一个或多个坐标(诸如，视觉系统坐标和/或增材制造机器坐标)对准。例如，校准调整可使一个或多个模型校准标记1402的坐标与增材制造机器104的坐标对准。另外或在备选方案中，示例性方法1900可包括在步骤1906处至少部分地基于比较而将校准调整应用于增材制造系统100。应用于增材制造系统100的校准调整可配置成使视觉系统102的一个或多个坐标与增材制造机器104的一个或多个坐标对准。
在示例性实施例中，校准增材制造系统100的方法1900可包括使用增材制造机器104来根据校准-CAD模型1400将一个或多个模型校准标记1402打印于校准表面1500上。可根据校准-CAD模型1400而将模型校准标记1402在多个配准点202处打印于校准表面1500上。配准点202可具有分别对应于在将多个延伸节段206中的相应的延伸节段206增材打印到多个工件116中的相应的工件116上时多个工件116中的相应的工件116将定位的位置的CAD-模型坐标。
可至少部分地基于模型校准标记1402和数字表示的校准标记1602的坐标和/或尺寸而将数字表示的校准标记1602的数字表示与校准-CAD模型1400中的模型校准标记1402比较。例如，将一个或多个数字表示的校准标记1602的数字表示与校准-CAD模型1400中的模型校准标记1402比较可包括：将一个或多个数字表示的校准标记1602在其数字表示中的一个或多个坐标与校准-CAD模型1400中的模型校准标记1402的对应的一个或多个坐标比较并且确定其之间的一个或多个差异。一个或多个坐标可包括分别与将使用增材制造机器104来将多个延伸节段206中的相应的延伸节段206增材打印到其上的多个工件116中的相应的工件116的位置对应的多个配准点202中的相应的配准点202的坐标。另外或在备选方案中，将一个或多个数字表示的校准标记1602的数字表示与校准-CAD模型1400中的模型校准标记1402比较可包括：将一个或多个数字表示的校准标记1602在其数字表示中的一个或多个尺寸与校准-CAD模型1400中的一个或多个模型校准标记1402的对应的一个或多个尺寸比较并且确定其之间的一个或多个差异。
仍然参考图19，将校准调整应用于一个或多个CAD模型的步骤1904可包括在步骤1902处至少部分地基于比较而使一个或多个CAD模型的至少部分变换。变换可包括使一个或多个CAD模型的至少部分旋转、弯曲、扭转、移位、缩放、平滑化、对准、偏移和/或变形。
在示例性实施例中，一个或多个CAD模型可包括延伸节段-CAD模型800，延伸节段-CAD模型800具有分别定位于对应于多个配准点202中的相应的配准点202的CAD模型-坐标处的多个延伸节段的模型802，多个配准点202分别对应于在将多个延伸节段206中的相应的延伸节段206增材打印到多个工件116中的相应的工件116上时多个工件116中的相应的工件116将定位的位置。在一些实施例中，在步骤1904处将校准调整应用于一个或多个CAD模型可包括至少部分地基于比较而使延伸节段-CAD模型800的至少部分变换，以便使延伸节段-CAD模型800的延伸节段的多个模型802中的相应的模型802与增材制造系统100的多个配准点202中的相应的配准点202对准。
在另外的另一示例性实施例中，在步骤1904处将校准调整应用于一个或多个CAD模型可包括生成延伸节段-CAD模型800。所生成的延伸节段-CAD模型800可包括构造成被增材打印到多个工件116中的相应的工件116上的多个延伸节段的模型802，并且，延伸节段的多个模型802可分别定位于至少部分地基于校准调整而确定的CAD模型-坐标处。延伸节段的多个模型802可与增材制造系统100的多个配准点202中的相应的配准点202对准。多个配准点202可对应于在将多个延伸节段206中的相应的延伸节段206增材打印到多个工件116中的相应的工件116上时多个工件116中的相应的工件116将定位的位置。
现在参考图20，将描述增材制造系统100的另外的特征。如图20中所示出的，示例性增材制造系统100可包括控制系统106。示例性控制系统106包括与视觉系统102和/或增材制造机器104通信地耦合的控制器2000。控制器2000还可与用户界面108和/或管理系统110通信地耦合。
控制器2000可包括可相对于增材视觉系统102和/或增材制造机器104而在本地或远程地定位的一个或多个计算装置2002。一个或多个计算装置2002可包括一个或多个处理器2004和一个或多个存储器装置2006。一个或多个处理器2004可包括任何合适的处理装置，诸如微处理器、微控制器、集成电路、逻辑装置和/或其它合适的处理装置。一个或多个存储器装置2006可包括一个或多个计算机可读介质，其包括但不限于非暂时性计算机可读介质、RAM、ROM、硬盘驱动器、闪盘驱动器和/或其它存储器装置。
一个或多个存储器装置2006可存储可由一个或多个处理器2004存取的信息，其包括可由一个或多个处理器2004执行的机器可执行指令2008。指令2008可包括在由一个或多个处理器2004执行时使一个或多个处理器2004执行操作的任何指令集。在一些实施例中，指令2008可配置成使一个或多个处理器2004执行配置控制器2000和/或一个或多个计算装置2002所针对的操作。这样的操作可包括控制视觉系统102和/或增材制造机器104，包括例如：使视觉系统102捕获包括一个或多个工件116的工件-界面120的视场114的数字表示；至少部分地基于一个或多个视场114的一个或多个数字表示而生成一个或多个打印命令1300；以及使增材制造机器104将多个延伸节段206中的相应的延伸节段206增材打印于多个工件116中的对应的相应的工件116上。例如，这样的指令2008可包括一个或多个打印命令1300，一个或多个打印命令1300在由增材制造机器104执行时使增材制造工具相对于包括多个工具路径坐标的工具路径而取向并且增材打印于工具路径的某些部分处，以便增材打印多个延伸节段206的层。多个延伸节段206的层可对应于延伸节段-CAD模型800的切片。这样的操作可另外或备选地包括校准增材制造系统100。
这样的操作可进一步另外或备选地包括从视觉系统102、增材制造机器104、用户界面108和/或管理系统110接收输入。这样的操作可另外或备选地包括至少部分地基于输入而控制视觉系统102和/或增材制造机器104。这样的操作可根据由控制模型2010提供的控制命令而实施。作为示例，示例性控制模型2010可包括：配置成根据一个或多个视场114的一个或多个数字表示来确定多个工件116中的各个的工件-界面120的一个或多个控制模型2010；配置成至少部分地基于一个或多个视场114的一个或多个数字表示而确定和/或生成延伸节段-CAD模型800的一个或多个控制模型2010；和/或配置成将延伸节段-CAD模型800切成多个切片和/或针对多个切片中的各个而确定或生成工具路径和增材打印区域的一个或多个控制模型2010。机器可执行指令2008可为以任何合适的编程语言编写的软件或可在硬件中实施。另外和/或备选地，可在处理器2004上的在逻辑上和/或实质上分开的线程中执行指令2008。
存储器装置2006可存储可由一个或多个处理器2004存取的数据2012。数据2012可包括当前或实时的数据、过去的数据或其组合。数据2012可存储于数据库2014中。作为示例，数据2012可包括与增材制造系统100相关联或由其生成的数据，其包括与控制器2000、视觉系统102、增材制造机器104、用户界面108、管理系统110和/或计算装置2002相关联或由其生成的数据2012。数据2012还可包括与增材制造系统100相关联的其它数据集、参数、输出、信息，诸如与视觉系统102、增材制造机器104、用户界面108和/或管理系统110相关联的其它数据集、参数、输出、信息。
一个或多个计算装置2002还可包括通信接口2016，通信接口2016可用于经由有线或无线通信线路2020来与通信网络2018通信。通信接口2016可包括用于与一个或多个网络对接的任何合适的构件，其包括例如传送器、接收器、端口、控制器、天线和/或其它合适的构件。通信接口2016可允许计算装置2002与视觉系统102、增材制造机器104通信。通信网络2018可包括例如用于通过通信线路2020而将消息传送到控制器2000和/或从控制器2000传送消息的局域网(LAN)、广域网(WAN)、SATCOM网络、VHF网络、HF网络、Wi-Fi网络、WiMAX网络、门链路(gatelink)网络和/或任何其它合适的通信网络。通信网络2018的通信线路2020可包括数据总线或有线和/或无线通信链路的组合。
通信接口2016可另外或备选地允许计算装置2002与用户界面108和/或管理系统110通信。管理系统110可包括服务器2022和/或数据仓库2024。作为示例，数据2012的至少部分可存储于数据仓库2024中，并且，服务器2022可配置成将数据2012从数据仓库2024传送到计算装置2002和/或从计算装置2002接收数据2012并且将所接收的数据2012存储于数据仓库2024中以用于另外的目的。服务器2022和/或数据仓库2024可作为控制系统106的部分而实施。
通过以下条款的主题而提供本发明的另外的方面：
一种生成CAD模型的方法，该CAD模型包括与工件-界面相符的延伸节段，该方法包括：在库-CAD模型中确定横过与工件对应的标称模型的标称模型-界面；将库-CAD模型的标称模型-界面与工件的工件-界面的数字表示比较，已使用视觉系统来获得数字表示，该视觉系统具有包括工件-界面的视场；以及至少部分地基于标称模型-界面而生成延伸节段的模型，延伸节段的模型构造成被增材打印于工件的工件-界面上。
根据任何前述条款的方法，其中，生成延伸节段的模型包括：从标称模型提取标称模型-界面。
根据任何前述条款的方法，其中，生成延伸节段的模型包括：至少部分地基于比较而使标称模型-界面变换，从而提供与工件-界面的数字表示相符的变换的模型-界面；以及使变换的模型-界面延伸，从而提供构造成被增材打印于工件-界面上的延伸节段的模型。
根据任何前述条款的方法，其中，使标称模型-界面变换包括：使标称模型-界面的至少部分旋转、弯曲、扭转、移位、缩放、平滑化、对准、偏移和/或变形。
根据任何前述条款的方法，其中，使标称模型-界面变换包括：执行被选择成使标称模型-界面的至少第一部分与工件-界面的数字表示对准的第一变换操作，第一变换操作包括移位和/或旋转变换操作；以及执行被选择成使标称模型-界面的至少第二部分与工件-界面的数字表示对准的第二变换操作，第二变换操作包括弯曲和/或缩放变换操作。
根据任何前述条款的方法，其中，使变换的模型-界面延伸包括：至少部分地基于视场的数字表示而确定工件的高度；确定针对将被增材打印于工件的工件-界面上的延伸节段的高度；使模型-界面沿z-方向以与针对延伸节段的高度对应的量延伸。
根据任何前述条款的方法，其中，使模型-界面沿z-方向以与针对延伸节段的高度对应的量延伸包括：使模型-界面定位于与增材制造机器的构建平面对应的高度处；使模型-界面的副本定位成沿z-方向在模型-界面的上方与针对延伸节段的高度对应的距离；以及将延伸节段的模型限定为从模型-界面沿z-方向延伸到模型-界面的副本。
根据任何前述条款的方法，其中，使模型-界面沿z-方向以与针对延伸节段的高度对应的量延伸包括：使模型-界面定位于与增材制造机器的构建平面对应的高度处；确定与标称模型的顶表面对应的标称模型的标称延伸平面，并使标称模型的标称延伸平面定位成沿z-方向在模型-界面的上方与针对延伸节段的高度对应的距离；以及将延伸节段的模型限定为从模型-界面沿z-方向延伸到标称延伸平面。
根据任何前述条款的方法，其中，使模型-界面沿z-方向以与针对延伸节段的高度对应的量延伸包括：使模型-界面定位于与增材制造机器的构建平面对应的高度处；确定针对延伸节段的模型的延伸平面的切片高度；在标称模型中确定标称延伸平面，标称延伸平面处于与针对延伸节段的模型的切片高度对应的高度处；使标称延伸平面定位成沿z-方向在模型-界面的上方与切片高度对应的距离；使标称延伸平面变换，从而提供变换的延伸平面，标称延伸平面的变换至少部分地基于标称延伸平面与模型-界面的比较且/或基于标称延伸平面相对于针对延伸节段的高度在模型-界面的上方的位置；以及将延伸节段的模型限定为从模型-界面沿z-方向延伸到标称延伸平面。
根据任何前述条款的方法，包括：将延伸节段的模型输出到延伸节段-CAD模型。
根据任何前述条款的方法，包括：使用视觉系统来获得工件-界面的数字表示。
根据任何前述条款的方法，其中，工件包括用于涡轮机的压缩机叶片或涡轮叶片，并且其中，延伸节段包括叶片末梢。
根据任何前述条款的方法，包括生成包括构造成分别被增材打印于对应的多个工件上的多个延伸节段的CAD模型，对于多个工件中的各个相应的一个工件而言，该方法包括：在库-CAD模型中确定横过与多个工件中的相应的一个工件对应的标称模型的标称模型-界面；将库-CAD模型的标称模型-界面与多个工件中的相应的一个工件的工件-界面的数字表示比较，已使用视觉系统来获得数字表示，视觉系统具有包括多个工件中的相应的一个工件的工件-界面的视场；以及至少部分地基于与多个工件中的相应的一个工件对应的标称模型-界面而生成与多个工件中的相应的一个工件对应的延伸节段的模型，延伸节段的模型构造成被增材打印于多个工件中的相应的一个工件的工件-界面上。
根据任何前述条款的方法，其中，生成延伸节段的模型包括：从标称模型提取与多个工件中的相应的一个工件对应的标称模型-界面。
根据任何前述条款的方法，其中，生成延伸节段的模型包括：至少部分地基于比较而使与多个工件中的相应的一个工件对应的标称模型-界面变换，从而提供与多个工件中的相应的一个工件的工件-界面的数字表示相符的变换的模型-界面；以及使变换的模型-界面延伸，从而提供构造成被增材打印于多个工件中的相应的一个工件的工件-界面上的延伸节段的模型。
根据任何前述条款的方法，包括：将分别构造成被增材打印于多个工件中的相应的工件的对应的工件-界面上的多个延伸节段的模型输出到延伸节段-CAD模型。
根据任何前述条款的方法，包括：将库-CAD模型的标称模型-界面与第一工件的第一工件-界面的第一数字表示比较，已使用视觉系统来获得第一数字表示，视觉系统具有包括第一工件-界面的视场；至少部分地基于比较而使标称模型-界面变换，从而提供与第一数字表示相符的第一变换的模型-界面；使第一变换的模型-界面延伸，从而提供构造成被增材打印于第一工件的第一工件-界面上的第一延伸节段的第一模型；将库-CAD模型的标称模型-界面与第二工件的第二工件-界面的第二数字表示比较，已使用视觉系统来获得第二数字表示，视觉系统具有包括第二工件-界面的视场；至少部分地基于比较而使标称模型-界面变换，从而提供与第二数字表示相符的第二变换的模型-界面；使第二变换的模型-界面延伸，从而提供构造成被增材打印于第二工件的第二工件-界面上的第二延伸节段的第二模型；以及将第一延伸节段的第一模型和第二延伸节段的第二模型输出到延伸节段-CAD模型。
一种增材制造系统，包括：控制器，其可操作地耦合到视觉系统和增材制造机器，控制器包括一个或多个计算机可读介质和一个或多个处理器，一个或多个计算机可读介质包括计算机可执行指令，计算机可执行指令在由一个或多个处理器执行时使增材制造系统：在库-CAD模型中确定横过与工件对应的标称模型的标称模型-界面；将库-CAD模型的标称模型-界面与工件的工件-界面的数字表示比较，已使用视觉系统来获得数字表示，该视觉系统具有包括工件-界面的视场；并且至少部分地基于标称模型-界面而生成延伸节段的模型，延伸节段的模型构造成被增材打印于工件的工件-界面上。
根据任何前述条款的系统，包括：视觉系统，其配置成捕获工件-界面的数字表示；和/或增材制造机器，其构造成将延伸节段增材打印于工件上。
一种计算机可读介质，包括计算机可执行指令，计算机可执行指令在由增材制造系统的一个或多个处理器执行时使增材制造系统：在库-CAD模型中确定横过与工件对应的标称模型的标称模型-界面；将库-CAD模型的标称模型-界面与工件的工件-界面的数字表示比较，已使用视觉系统来获得数字表示，该视觉系统具有包括工件-界面的视场；并且至少部分地基于标称模型-界面而生成延伸节段的模型，延伸节段的模型构造成被增材打印于工件的工件-界面上。
本书面描述使用示例性实施例来描述目前公开的主题(包括最佳模式)，并且还使本领域中的任何技术人员能够实践这样的主题(包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何结合的方法)。目前公开的主题的可专利性范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例包括不异于权利要求书的字面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等同结构元件，则这样的其它示例旨在处于权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种生成CAD模型的方法，所述CAD模型包括与工件-界面(120)相符的延伸节段(206)，所述方法包括：
在库-CAD模型(850)中确定横过与工件(116)对应的标称模型(852)的标称模型-界面(854);
将所述库-CAD模型(850)的所述标称模型-界面(854)与所述工件(116)的工件-界面(120)的数字表示比较，已使用视觉系统(102)来获得所述数字表示，所述视觉系统(102)具有包括所述工件-界面(120)的视场(114)；以及
至少部分地基于所述标称模型-界面(854)而生成延伸节段的模型(802)，所述延伸节段的所述模型(802)构造成被增材打印于所述工件(116)的所述工件-界面(120)上。
2.根据任一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，生成延伸节段的模型(802)包括：
从所述标称模型(852)提取所述标称模型-界面(854)。
3.根据任一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，生成延伸节段的模型(802)包括：
至少部分地基于所述比较而使所述标称模型-界面(854)变换，从而提供与所述工件-界面(120)的所述数字表示相符的变换的模型-界面(804)；以及
使所述变换的模型-界面(804)延伸，从而提供构造成被增材打印于所述工件-界面(120)上的所述延伸节段的模型(802)。
4.根据任一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，使所述标称模型-界面(854)变换包括：
使所述标称模型-界面(854)的至少部分旋转、弯曲、扭转、移位、缩放、平滑化、对准、偏移和/或变形。
5.根据任一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，使所述标称模型-界面(854)变换包括：
执行被选择成使所述标称模型-界面(854)的至少第一部分与工件-界面(120)的所述数字表示对准的第一变换操作(1000)，所述第一变换操作(1000)包括移位和/或旋转变换操作(1000)；以及
执行被选择成使所述标称模型-界面(854)的至少第二部分与所述工件-界面(120)的所述数字表示对准的第二变换操作(1000)，所述第二变换操作(1000)包括弯曲和/或缩放变换操作(1000)。
6.根据任一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，使所述变换的模型-界面(804)延伸包括：
至少部分地基于所述视场(114)的所述数字表示而确定所述工件(116)的高度；
确定针对将被增材打印于所述工件(116)的所述工件-界面(120)上的所述延伸节段(206)的高度；
使所述变换的模型-界面(804)沿z-方向以与针对所述延伸节段(206)的所述高度对应的量延伸。
7.根据任一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，使所述变换的模型-界面(804)沿所述z-方向以与针对所述延伸节段(206)的所述高度对应的量延伸包括：
使所述变换的模型-界面(804)定位于与增材制造机器(104)的构建平面(122)对应的高度处；
使所述变换的模型-界面(804)的副本定位成沿所述z-方向在所述变换的模型-界面(804)的上方与针对所述延伸节段(206)的所述高度对应的距离；以及
将所述延伸节段的所述模型(802)限定为从所述变换的模型-界面(804)沿所述z-方向延伸到所述变换的模型-界面(804)的所述副本。
8.根据任一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，使所述变换的模型-界面(804)沿所述z-方向以与针对所述延伸节段(206)的所述高度对应的量延伸包括：
使所述变换的模型-界面(804)定位于与增材制造机器(104)的构建平面(122)对应的高度处；
确定与所述标称模型(852)的顶表面对应的所述标称模型(852)的标称延伸平面(1104)，并使所述标称模型(852)的所述标称延伸平面(1104)定位成沿所述z-方向在所述变换的模型-界面(804)的上方与针对所述延伸节段(206)的所述高度对应的距离；以及
将所述延伸节段的所述模型(802)限定为从所述变换的模型-界面(804)沿所述z-方向延伸到所述标称延伸平面(1104)。
9.根据任一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，使所述变换的模型-界面(804)沿所述z-方向以与针对所述延伸节段(206)的所述高度对应的量延伸包括：
使所述变换的模型-界面(804)定位于与增材制造机器(104)的构建平面(122)对应的高度处；
确定针对所述延伸节段的所述模型(802)的延伸平面的切片高度；
在所述标称模型(852)中确定标称延伸平面(1104)，所述标称延伸平面(1104)处于与针对所述延伸节段的所述模型(802)的所述切片高度对应的高度处；
使所述标称延伸平面(1104)定位成沿所述z-方向在所述变换的模型-界面(804)的上方与所述切片高度对应的距离；
使所述标称延伸平面(1104)变换，从而提供变换的延伸平面，所述标称延伸平面(1104)的所述变换至少部分地基于所述标称延伸平面(1104)与所述变换的模型-界面(804)的比较且/或基于所述标称延伸平面(1104)相对于针对所述延伸节段(206)的所述高度在所述变换的模型-界面(804)的上方的位置；以及
将所述延伸节段的所述模型(802)限定为从所述变换的模型-界面(804)沿所述z-方向延伸到所述标称延伸平面(1104)。
10.根据任一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
将所述延伸节段的所述模型(802)输出到延伸节段-CAD模型(800)。
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