CN111770829A - 增材制造的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种使用至少一个处理器的增材制造的方法，该方法包括：确定3D对象的三维(3D)模型的第一切片层；根据所述第一切片层，确定所述3D模型的第二切片层，所述第二切片层紧接在所述第一切片层之后；和根据所述第二切片层和所述第一切片层之间的差异来确定所述3D模型的所述第二切片层的厚度和第三切片层的方向，所述第三切片层紧接在第二切片层之后。本发明还提供了对应的系统和用于增材制造的计算机程序产品。

Description

增材制造的方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请请求2018年2月19日提交的申请号为10201801323Y的新加坡申请的优先权，为了所有目的，其全文通过引用并入本申请。
技术领域
本发明总体上涉及一种用于增材制造的方法和系统，并且更具体地，涉及一种用于增材制造(或3D打印)3D对象的三维(3D)模型的切片的方法。
背景技术
三维(3D)模型(例如3D网格模型)是计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)中3D对象(例如3D零件)的数字表示。例如，包括连接的三角形面的.STL(立体光刻)模型是增材制造中3D模型的常见3D网格格式。可以通过将3D模型切成具有二维(2D)横截面形状的多层(也可以称为切片层或切片)来获得打印路径。
在现有的增材制造工艺中(例如，粉末层熔合，粘合剂喷射，光固化等)，通常的常规切片方法是具有恒定层厚度的均匀水平切片。在这种常规方法中，增材制造工艺中所有切片平面均平行于构建平台的水平基准表面(表示为X-Y平面)，并且任何邻接的或相邻的两切片平面之间的距离均为预设的恒定值，该值代表在增材制造工艺中的层厚度。由于阶梯效应，使用常规的均匀水平切片方法得到的增材制造的对象(例如，零件)尺寸精度低、表面光洁度差，特别表现在局部曲率大或斜率大的地方或区域。
另一类常规切片方法是自适应水平切片，其被开发来改善增材制造的对象(例如，零件)的表面质量。与上述传统的均匀水平切片方法相同，自适应水平切片中的所有切片平面均平行于X-Y平面。但是，相邻切片之间的层厚度不是恒定的，而是可以沿对象的Z方向(垂直或纵轴)变化。尽管已公开了各种常规的自适应水平切片技术，但是通用方法是在特殊的“感兴趣区域”(例如，具有大斜率，大曲率，转折点等的表面)上减小层厚度，以减小在这些区域的阶梯效应。
另一类型的常规切片方法是定向切片。在这种常规方法中，切片平面可能不彼此平行。切片平面的方向设置为与对象的轴向或“骨架”方向对准。例如，各种常规的定向切片方法确定投影到参考平面(例如X-Y平面)上的两个相邻切片的相交区域，然后根据相交区域的位置和大小来计算切片方向的相对位移。
然而，当在增材制造工艺中使用时，传统的3D切片方法具有各种局限性或不足之处，这会影响所打印的最终3D对象(即，增材制造的对象)的质量。例如，常规的均匀水平切片方法无法沿对象的轴向适应切片厚度和切片平面的方向；传统的自适应水平切片方法无法沿对象的轴向适应切片平面的方向。而常规的定向切片方法需要相邻的切片相交以便于计算切片平面方向的变化，并且无法沿对象的轴向适应切片的厚度，这都导致打印的3D对象(例如，特别是在局部曲率大或斜率大的地方或区域)的质量较差(例如，尺寸精度和表面光洁度)。此外，关于打印头的轨迹，常规方法无法适应对象表面的倾斜角的局部曲率，这进一步导致所打印的最终3D对象的质量较差。
因此，需要提供一种用于增材制造的方法和系统，其试图克服或至少改善与用于增材制造的常规方法和系统相关的一个或多个缺陷，例如为了提高所打印的最终3D对象(即，增材制造对象)的质量(例如，表面质量)。在这种背景下提出了本发明。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种使用至少一个处理器的增材制造的方法，该方法包括：
确定3D对象的三维(3D)模型的第一切片层；
根据所述第一切片层，确定所述3D模型的第二切片层，所述第二切片层紧接在所述第一切片层之后；和
根据所述第二切片层和所述第一切片层之间的差异来确定所述3D模型的所述第二切片层的厚度和第三切片层的方向，所述第三切片层紧接在所述第二切片层之后。
在各种实施例中，所述差异根据所述第二切片层的面积和所述第一切片层的面积确定，并且所述第二切片层的厚度根据所述第二切片层的面积和所述第一切片层的面积之间的差异确定。
在各种实施例中，根据具有确定的厚度的所述第二切片层确定所述第三切片层的方向。
在各种实施例中，上述确定所述第三切片层的方向包括：
根据具有确定的厚度的所述第二切片层的切片平面与所述3D模型之间的相交处，确定具有确定的厚度的所述第二切片层的轮廓；
确定所述轮廓的形心；和
根据所述轮廓的形心确定所述第三切片层的方向。
在各种实施例中，上述确定所述轮廓包括：
根据具有确定的厚度的所述第二切片层的切片平面与所述3D模型之间的相交处，确定交点集；和
根据所述交点集确定所述轮廓。
在各种实施例中，上述确定交点集包括：去除所述3D模型的每个表面部分，所述表面部分的所有顶点在所述第二切片层的切片平面之下，所述第二切片层的切片平面相对于坐标系具有确定的厚度。
在各种实施例中，上述确定所述第三切片层的方向还包括：根据所述交点集确定所述轮廓的面积；以及，根据确定的所述轮廓的面积确定所述轮廓的形心。
在各种实施例中，上述确定所述第二切片层的厚度和第三切片层方向包括：迭代地确定所述第二切片层的厚度和所述第三切片层的方向，其中，对于每次迭代，根据前一次迭代中确定的所述第二切片层的厚度与所述第一切片层的厚度之间的差异，重新确定所述第二切片层的厚度和所述第三切片层的方向。
在各种实施例中，所述3D模型为3D网格模型，所述方法还包括：
对于所述交点集中的每个交点，根据径向平面和所述第三切片层的轮廓之间的相交处确定在所述交点处进行打印的打印头的方向，所述径向平面包括所述交点，且所述径向平面与所述第二切片层的切片平面正交。
在各种实施例中，所述方法还包括：
获得所述3D对象的参数化表面模型；和
对于所述交点集中的每个交点，根据来自所述交点的所述参数化表面模型上的投影点，确定在所述交点处进行打印的打印头的方向，所述投影点是与所述交点最接近的所述参数化表面模型上的点。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于增材制造的系统，该系统包括：
存储器，和
至少一个处理器，所述处理器通信耦接所述存储器并被配置为：
确定3D对象的三维(3D)模型的第一切片层；
根据所述第一切片层，确定所述3D模型的第二切片层，所述第二切片层紧接在所述第一切片层之后；和
根据所述第二切片层和所述第一切片层之间的差异来确定所述3D模型的所述第二切片层的厚度和第三切片层的方向，所述第三切片层紧接在第二切片层之后。
在各种实施例中，所述差异根据所述第二切片层的面积和所述第一切片层的面积确定，并且所述第二切片层的厚度根据所述第二切片层的面积和所述第一切片层的面积之间的差异确定。
在各种实施例中，根据具有确定的厚度的所述第二切片层确定所述第三切片层的方向。
在各种实施例中，上述确定第三切片层的方向包括：
根据具有确定的厚度的所述第二切片层的切片平面与所述3D模型之间的相交处，确定具有确定的厚度的所述第二切片层的轮廓；
确定所述轮廓的形心；和
根据所述轮廓的形心确定所述第三切片层的方向。
在各种实施例中，上述确定具有确定的厚度的所述第二切片层的轮廓包括：
根据具有确定的厚度的所述第二切片层的切片平面与所述3D模型之间的相交处，确定交点集；和
根据所述交点集确定所述轮廓。
在各种实施例中，其中所述确定交点集包括去除所述3D模型的每个表面部分，所述表面部分的所有顶点在所述第二切片层的切片平面之下，所述第二切片层的切片平面相对于坐标系具有确定的厚度，并且上述确定所述第三切片层的方向还包括基于所述交点集来确定所述轮廓的面积，并且基于确定的所述轮廓的面积确定所述轮廓的形心。
在各种实施例中，上述确定所述第二切片层的厚度和所述第三切片层的方向包括：迭代地确定所述第二切片层的厚度和所述第三切片层的方向，其中，对于每次迭代，根据前一次迭代中确定所述第二切片层的厚度与所述第一切片层的厚度之间的差异，重新确定所述第二切片层的厚度和所述第三切片层的方向。
在各种实施例中，所述3D模型为3D网格模型，并且所述至少一个处理器还被配置为：
对于所述交点集中的每个交点，根据径向平面和所述第三切片层的轮廓之间的相交处确定在所述交点处进行打印的打印头的方向，所述径向平面包括所述交点，且所述径向平面与所述第二切片层的切片平面正交。
在各种实施例中，所述至少一个处理器还被配置为：
获得所述3D对象的参数化表面模型；和
对于所述交点集中的每个交点，根据来自所述交点的所述参数化表面模型上的投影点，确定在所述交点处进行打印的打印头的方向，所述投影点是与所述交点最接近的所述参数化表面模型上的点。
根据本发明的第三方面，提供了一种体现在一个或多个非暂时性计算机可读存储介质中的计算机程序产品，包括由至少一个处理器执行的指令，用于实施增材制造的方法，该方法包括：
确定3D对象的三维(3D)模型的第一切片层；
根据所述第一切片层，确定所述3D模型的第二切片层，所述第二切片层紧接在所述第一切片层之后；和
根据所述第二切片层和所述第一切片层之间的差异来确定所述3D模型的所述第二切片层的厚度和第三切片层的方向，所述第三切片层紧接在第二切片层之后。
附图说明
以下书面描述仅作为示例，且结合附图将有利于本领域的普通技术人员理解本发明的实施例，其中：
图1描绘了根据本发明的各种实施例的使用至少一个处理器的增材制造方法的示意性流程图。
图2描绘了根据本发明的各种实施例的用于增材制造的系统的示意性框图，例如对应于关于图1所描述的增材制造的方法。
图3描绘了示例计算机系统，关于图2描述的系统可以体现在该示例计算机系统中。
图4A至图4D描绘了根据本发明的各种示例实施例的用于说明增材制造的方法的示意图，并且更具体地，涉及3D模型切片。
图5A和图5B描绘了根据本发明的各种示例性实施方式的用于说明增材制造方法的示意图，并且更具体地，涉及与确定沿着打印头轨迹的打印头方向有关的增材制造方法。
图6描绘了根据本发明的各个示例实施例的增材制造的另一示例方法的示意图，并且更具体地，与确定沿打印头轨迹的打印头方向有关。
图7A至图7C描绘了用于说明根据本发明的各个示例实施例的轴向对称3D对象的切片结果的示意图。
图8A和图8B分别示出了根据本发明的各个示例实施例的，以离散层和螺旋向上的样式或构造的，用于轴向对称3D对象的六自由度打印头轨迹的示意图；
图9A和图9B描绘了用于说明根据本发明的各种示例性实施方式的用于弯曲管的切片结果的示意图。
图10A和图10B分别描绘了用于说明根据本发明的各种示例性实施方式的用于离散管和螺旋式样式的弯曲管的六自由度打印头轨迹的示意图。
图11A和图11B描绘了用于说明根据本发明的各种示例性实施方式的扭曲对象的切片结果的示意图。
图12A和图12B分别描绘了根据本发明的各种示例性实施方式的离散层和螺旋上升型的扭曲对象的六自由度打印头轨迹的示意图；和
图13描绘了用于说明仿真场景的示意图，在仿真场景中，基于工业机器人的增材制造设备正在打印3D对象，该设备允许打印头进行六自由度运动。
具体实施方式
本发明的各种实施例提供了一种用于增材制造的方法(计算机执行方法)和系统，该系统包括存储器和至少一个通信耦接该存储器的处理器)，尤其是对用于增材制造(或3D打印)的3D对象的三维(3D)模型进行切片。
3D模型是计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)中3D对象(例如3D零件)的数字表示。换句话说，期望被打印的3D对象由3D模型数字化表示。在各种实施例中，3D模型是3D网格模型。在各种实施例中，3D网格模型可以是多边形网格模型，其包括通过其公共边连接的一组多边形面(也可以称为小面(facelets)或表面部分)。在各种实施例中，多边形网格模型是3D三角形网格模型，其包括通过其公共边连接的一组三角形面。每个三角形面可以由三个顶点定义(不在同一直线上)，每个顶点可以由三个坐标值(x，y，z)表示，并且可以由3D空间中的矢量定义。如果两个三角形面共享由两个顶点定义的公共边，则可以将它们视为已连接。3D模型可以以适当的文件格式存储。例如但不限于可以以STL(立体光刻)文件格式(.STL)存储3D三角形网格模型。
在增材制造中，为了打印3D对象，有必要将3D对象的3D模型切片为具有2D横截面形状的多层(一系列层，也可以称为切片层或切片)。如背景技术中所述，存在用于将3D模型切片为一系列层的各种常规切片方法，但是，它们遭受各种问题的影响，这些问题会影响最终所打印的3D对象的质量。本发明的各种实施例提供了一种用于增材制造的方法和系统，更具体地，用于切片用于增材制造(或3D打印)的3D对象的3D模型，其旨在提高质量(例如，表面质量，如减少或最小化阶梯效应)。另外，在各种实施例中，该方法和系统还产生或确定打印头轨迹(或打印头路径)，其旨在进一步提高最终所打印的3D对象的质量(例如，表面质量，诸如减少或最小化沉积在不正确位置和/或具有不期望的形式或形状的材料)，更具体地，通过确定(例如，设置或控制)打印头的方向(打印头方向)，以在沿着该系列切片层的轮廓的每个相应点处进行打印。在各种实施例中，打印头轨迹具有多个自由度(DoF)，并且在各种实施例中，具有至少六自由度。
图1描绘了使用至少一个处理器的增材制造的方法100(计算机执行的方法)的示意性流程图。方法100包括确定(或产生)3D对象的3D模型的第一切片层(步骤102)；根据第一切片层确定3D模型的第二切片层，第二切片层紧接在第一切片层之后(步骤104)；并且根据第二切片层和第一切片层之间的差异来确定第二切片层的厚度和3D模型的第三切片层的方向，第三切片层紧接在第二切片层之后(步骤106)。
因此，在用于对3D对象的3D模型进行切片以进行增材制造的本发明的各种实施例中，切片层的厚度和方向都被确定(例如，计算出来，而不是预先设定的值)，这有利地提高了最终打印所得的3D对象的质量(例如，表面质量，例如减少或最小化阶梯效应)。例如，对于上述第三切片层，其厚度是基于第三切片层与其紧接的前一切片层(第二切片层)之间的差异来确定的，并且其方向是基于其紧接的两个切片层(在第二切片层和第一切片层之间)之间的差异来确定的。例如，也以相同或相应的方式确定在第三切片层之后的每个切片层的厚度和方向。特别地，除非另有说明或上下文另外要求，否则本领域技术人员将理解，本文提及的第一、第二和第三切片层是指3D模型的一组切片层中的任何三个连续的切片层。
在各种实施例中，关于步骤106，确定第二切片层的厚度包括修改(或调整或更新)用于切片3D模型的预先定义的层厚度。例如，预先定义(或预先确定)的层厚度可以是在切片之前指定的标称层厚度，诸如由用户预先定义的或默认的层厚度。
在各种实施例中，可以根据切片层的切片平面上的点和紧接在前的切片层的切片平面上的对应点来确定(或计算)切片层的厚度(或高度)。在各种实施例中，这样的点可以是切片层在其切片平面中的形心。
在各种实施例中，关于步骤106，确定第三切片层的方向包括确定(例如，计算)用于切片3D模型的方向以获得第三切片层，使得第三切片层具有具有这一方向的切片平面。本领域技术人员将理解，方向可以由矢量定义或表示为矢量，例如，平面的方向可以由平面的法向量定义或表示为平面的法向量。例如，可以通过法向量来定义用于对3D模型进行切片的方向，以使3D模型沿着由法向量定义的切片平面进行切片。
在各种实施例中，切片层的方向可以由切片层的法向量(或切片层的切片平面的法向量)定义或表示。
在各种实施例中，关于步骤106，差异根据第二切片层的面积和第一切片层的面积得到。就这一点而言，根据第二切片层的面积与第一切片层的面积之间的差异来确定第二切片层的厚度。在各种实施例中，可以相对于其切片平面确定(例如，计算)切片层的面积。
在各种实施例中，可以根据函数(例如，厚度确定函数)来确定第二切片层的厚度，该函数取决于第二切片层的面积与第一切片层的面积之间的上述差异。在各种实施例中，函数可以被配置为使得所确定的厚度与上述差异成负相关(例如，成反比)。
在各种实施例中，根据具有确定的厚度的第二切片层来确定第三切片层的方向。例如，在如上所述的各种实施例中，确定第二切片层的厚度包括修改用于切片3D模型的预先定义的层厚度。在这样的实施例中，根据具有修改的厚度的第二切片层来确定第三切片层的方向。此外，如之后将在下面描述的，在各种实施例中，第二切片层的厚度和第三切片层的方向被迭代地确定(以迭代的方式)。在这样的实施例中，对于每次迭代，根据具有在当前迭代中确定(或修改)的厚度的第二切片层来确定第三切片层的方向。例如，在当前迭代中，第二切片层的厚度可以根据具有根据前一次(或上一个)迭代和第一个切片层所确定(或所修改)的厚度的第二切片层与第一切片层之间的上述差异来重新确定(例如，修改或更新)。就这一点而言，可以根据具有在当前迭代中所修改的厚度的第二切片层来重新确定第三切片层的方向。
在各种实施例中，关于步骤106，确定第三切片层的方向包括：根据第二切片层的切片平面之间的相交处，确定第二切片层的轮廓(具有确定的厚度)和3D模型；确定轮廓的形心；根据轮廓的形心确定第三切片层的方向。
在各种实施例中，轮廓(例如，长轴轮廓)可以为表示或限制2D形状的轮廓线，该轮廓线根据切片层的切片平面与3D模型的相交处(例如，根据上述在第二切片层(具有确定厚度)切片平面间的相交处)形成。例如，如果3D模型是三角形网格模型，则轮廓可以是由第二切片层的切片平面(具有确定的厚度)和3D模型之间的上述相交处形成的多边形。
在各种实施例中，上述根据轮廓的形心来确定第三切片层的方向包括根据第二切片层(具有确定的厚度)的轮廓的形心来确定方向，以及确定紧接在前的切片层(例如，第一切片层)的轮廓的相应形心。在各种实施例中，根据从第一切片层的轮廓的形心指向(或穿过)第二切片层的轮廓的形心的法向矢量来确定第三切片层的该方向。
在各种实施例中，上述确定轮廓包括：根据第二切片层的切片平面(具有确定的厚度)和3D模型之间的相交处来确定交点集；并根据所述交点集确定轮廓。例如，在各种实施例中，轮廓可以由交点集形成或由交点集定义，例如通过连接或接合交点集(连接每对相邻交点的线)来形成。
在各种实施例中，上述确定交点集包括去除该3D模型的每个表面部分(也可以称为面或小面(facelet)，该表面部分的所有顶点关于坐标系(例如，全局坐标系统或框架)在第二切片层(具有确定的厚度)的切片平面以下。例如，如上所述，可以将3D模型存储在数据文件中(以适当的文件格式)。就这一点而言，从数据文件中删除存储在数据文件中的3D模型的每个表面部分，该表面部分的所有顶点关于全局坐标系在第二切片层的切片平面以下。通过从文件中删除3D模型的此类表面部分，它们将不会在切片过程中(例如，在后续切片过程中，例如在确定后续切片平面和3D模型之间的交点时)进行进一步处理或检查(例如，查询)，从而有利地提高了切片过程的效率(例如，减少了切片时间)，并节省了存储空间。
在各种实施例中，关于步骤106，确定第三切片层的方向还包括根据交点集来确定轮廓的面积。此后，可以根据所确定的轮廓的面积来确定轮廓的形心。
在各种实施例中，关于步骤106，确定第二切片层的厚度和第三切片层的方向包括迭代地(以迭代的方式)确定第二切片层的厚度和第三切片层的方向。特别地，对于每个迭代(或循环)，根据具有厚度(该厚度由紧接在前(前一个)的迭代确定)的第二切片层以及第一切片层之间的差异重新确定(例如：修改或更新)第二切片层的厚度以及第三切片层的方向。例如，在当前的迭代(或循环)中，第二切片层的厚度可以根据上述具有厚度(该厚度由紧接在前的迭代及第一切片层确定(或修改))的第二切片层与第一切片层之间的差异重新确定。且第三切片层的方向可以根据在当前迭代中具有所修改的厚度的第二切片层来重新确定。
在各种实施例中，用于确定第二切片层的厚度和第三切片层的方向的迭代可以继续直到满足一个或多个预先确定(或预先定义)的条件，例如达到预先定义的最大迭代次数和/或当前迭代和紧接在前的迭代之间确定的一个或多个参数(例如，确定的方向)的差异满足预先确定(或预先定义)的公差阈值。
在各种实施例中，可以以与上文所述相同或相似的方式确定3D模型的后续(或附加)切片层(例如，每个后续切片层)，以产生3D模型的一组切片层(例如，包括第一切片层，第二切片层，第三切片层和确定的每个后续切片层)。相应地，在各种实施例中，方法100包括：针对每个后续切片层，根据以下后续切片层以及先前切片层之间的差异(例如，如上文所述)，确定3D模型的后续切片层的厚度和第二后续切片层的方向。第二后续切片层紧接在后续切片层之后，并且后续切片层紧接在先前的切片层之后。即，先前切片层，后续切片层和第二个后续切片层是三个连续的切片层。本领域技术人员应理解，对于该组切片层中的最后一个切片层，没有必要确定任何其他后续切片层的方向，因为没有其他后续切片层。
因此，在对用于增材制造的3D对象的3D模型进行切片的本发明的各种实施例中，切片层的厚度和方向都被确定(例如，被计算，而不是预先定义)，其有利地提高了最终所打印的3D对象的质量(例如，表面质量，例如减少或最小化阶梯效应)。此外，在各种实施例中，由于迭代地确定切片层的厚度和方向(例如，在每次迭代中进行修改或更新，直到满足一个或多个预先确定的条件为止)，因此最终所打印的3D对象的质量进一步提高了(例如，进一步减少或最小化阶梯效应)。
如上文所述，在各种实施例中，方法100还包括确定(或产生)打印头轨迹(或打印头路径)，该打印头轨迹试图进一步提高最终所打印的3D对象的质量，更具体地，通过确定(例如，设置或控制)用于打印的打印头的方向(打印头方向)，以在沿着该系列切片层的轮廓的每个相应点处进行打印。在各种实施例中，打印头轨迹具有多个自由度，并且在各种实施例中，优选地具有至少六自由度。
在各种实施例中，3D模型是3D网格模型(例如，3D三角形网格模型)，并且方法100还包括针对交点集(与前述所确定的该组切片层相关联)，根据径向平面和所述第三切片层的轮廓之间的交点确定在交点处进行打印的打印头的方向，该径向平面包括交点并且与第二切片层的切片平面正交。在各种实施例中，可根据从沿着第二切片层的轮廓的交点到沿着与上述径向平面相交的第三切片层的轮廓的(或穿过)该点的矢量来确定用于在交点处进行打印的打印头的方向。
在各种其他实施例中，方法100进一步包括：获得3D对象的参数化表面(例如，非均匀理性基础样条曲线(NURBS))模型；对于交点集中的每个交点，基于来自该交点的参数表面模型上的投影点，确定用于在该交点处进行打印的打印头的方向，投影点是与所述交点最接近的参数化表面模型上的点。在各种实施例中，可以根据从沿着第二切片层的轮廓的交点到(或穿过)参数化表面模型上的投影点的矢量来确定用于在交点处进行打印的打印头的方向。
例如，根据各种实施例，通过以本文所述的方式确定用于在与切片层组相关联的每个交点处进行打印的打印头的方向(或打印头方向)，有利地，打印头的方向是能够适应各个交点的局部表面曲率，从而使或有利于从打印头投射(或喷射)的材料(例如粉末或金属丝形式)的集中准确地落在(沉积)先前的沉积层，从而减少或最小化沉积在不正确位置和/或具有不期望的形式/形状的材料。在各种实施例中，较佳的打印头方向为至少具有六自由度。
图2描绘了根据本发明的各种实施例的用于增材制造的系统200的示意性框图，该系统200例如对应于根据本发明的各种实施例的使用至少一个如上所述的处理器的增材制造的方法100。系统200包括存储器202，以及至少一个处理器204，该至少一个处理器204通信耦接到存储器202并且被配置为：确定3D对象的3D模型的第一切片层；以及基于第一切片层确定3D模型的第二切片层，第二切片层紧接在第一切片层之后；并基于第二切片层和第一切片层之间的差异来确定3D模型的第二切片层的厚度和第三切片层的方向，第三切片层紧接在第二切片层之后。
本领域技术人员应理解，至少一个处理器204可以被配置为通过由一组(多组)可执行指令(如，软件模块)执行所需要的功能和操作，且通过至少一个处理器204去执行所需要的功能和操作。因此，如图2所示，系统200可以进一步包括切片层确定模块(或切片层确定电路)208和参数确定模块(或参数确定电路)210。切片层确定模块208被配置为确定3D对象的3D模型的第一切片层，并根据第一切片层确定3D模型的第二切片层，第二切片层紧接在第一切片层之后。参数确定模块210被配置为根据第二切片层和第一切片层之间的差异来确定3D模型的第二切片层的厚度和第三切片层的方向。本领域技术人员应理解，系统200可以为设备或装置。
本领域技术人员应理解，上述模块不一定是单独的模块，并且在不背离本发明范围的前提下，一个或多个模块可以由一个功能模块(例如，电路或软件程序)实现或实现为一个所需要的或合适的功能模块(例如，电路或软件程序)。例如，切片层确定模块208和参数确定模块210可以被实现(例如，一起编译)为一个可执行软件程序(例如，软件应用或简称为“app”)，例如根据各种实施例，可以存储在存储器202中的并且可由至少一个处理器204执行以执行如本文所述的功能/操作。
在各种实施例中，系统200对应于如上文图1所述的方法100，因此，如图1所示，根据各种实施例，被配置为由至少一个处理器204执行的各种功能或操作可以对应于上文描述的方法100的各个步骤，因此，为了清楚和简洁起见，关于系统200，不需要重复。换句话说，本文在方法的上下文中描述的各种实施例对于相应的系统(例如，也可以体现为设备)类似地有效，反之亦然。
例如，在各种实施例中，存储器202可以在其中存储有切片层确定模块208和参数确定模块210，它们分别对应于根据各种实施例的如上文所述的方法100的各个步骤，其由至少一个处理器204执行以执行本文所述的相应功能/操作。
根据本公开中的各种实施例，可以提供计算系统、控制器、微控制器或提供处理能力的任何其他系统。可以认为这样的系统包括一个或多个处理器和一个或多个计算机可读存储介质。例如，上文描述的系统200可以包括处理器(或控制器)204和计算机可读存储介质(或存储器)202，其例如在本文所述的其中执行的各种处理中使用。在各种实施例中使用的存储器或计算机可读存储介质可以是易失性存储器，例如DRAM(动态随机存取存储器)或非易失性存储器，例如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除PROM))、EEPROM(电可擦除PROM)或闪存、例如浮栅存储器，电荷捕获存储器、MRAM(磁阻随机存取存储器)或PCRAM(相变随机存取存储器)。
在各种实施例中，“电路”可以理解为任何种类的逻辑实现实体，其可以是专用电路或执行存储在存储器、固件或其任何组合中的软件的处理器。因此，在一个实施例中，“电路”可以是硬线逻辑电路或可编程逻辑电路，例如可编程处理器，例如微处理器(例如，复杂指令集计算机(CISC)处理器或精简指令集计算机(RISC)处理器)。“电路”还可以是处理器，该处理器执行软件，例如，任何种类的计算机程序，例如，使用虚拟机代码(例如，Java)的计算机程序。根据各种替代实施例，将在下面更详细描述的各个功能的任何其他种类的实现方式也可以被理解为“电路”。类似地，“模块”可以是根据本发明的各种实施例的系统的一部分，并且可以包含如上所述的“电路”，或者可以被理解为是其中的任何种类的逻辑实现实体。
根据对计算机存储器内的数据的操作的算法和功能或符号表示来明确地或隐含地呈现本公开的某些部分。这些算法描述和功能或符号表示是数据处理领域的技术人员用来将其工作的实质最有效地传达给本领域其他技术人员的手段。这里，算法通常被认为是导致所需结果的步骤的自洽序列。这些步骤是需要对物理量进行物理操纵的步骤，例如能够存储、传输、组合、比较和以其他方式操纵的电、磁或光信号。
除非另有明确说明，并且从以下内容显而易见，否则将理解，在整个说明书中，利用诸如“确定”、“修改”、“调整”、“计算”、“更新”或此类表述，是指计算机系统(例如，也可以体现为电子设备)的动作和过程，其将表示为计算机系统内物理量的数据操作并转换为其他数据，类似地表示为计算机系统内的物理量或其他信息存储、传输或显示设备的数据。
本说明书还公开了一种用于执行本文所述方法的操作/函数的系统(例如，也可以体现为设备或装置)。这样的系统可以被特别构造用于所需目的，或者可以包括通用计算机或由存储在计算机中的计算机程序选择性地激活或重新配置的其他设备。本文提出的算法与任何特定计算机或其他设备没有固有的关联。根据本文的教导，各种通用机器可以与计算机程序一起使用。可替代地，用于执行所需方法步骤的更专门的设备的构造是适合所需目的的。
另外，本说明书还至少隐含地公开了一种计算机程序或软件/功能模块，因为对于本领域技术人员而言显而易见的是，通过计算机代码，可以实现本文描述的方法的各个步骤。该计算机程序不旨在局限于任何特定的编程语言及其实现。将理解的是，各种编程语言及其编码可以用于实现本文所包含的本公开的教导。而且，计算机程序不旨在局限于任何特定的控制流程。计算机程序还有许多其他变体，它们可以使用不同的控制流程而不会背离本发明的精神或范围。本领域技术人员应理解，本文描述的各种模块(例如，切片层确定模块208和/或参数确定模块210)可以是由计算机程序或指令组实现的软件模块，指令组可由计算机处理器执行以执行所需功能，或者可以是硬件模块，所述硬件模块是被设计为执行所需功能的功能硬件单元。还应当理解，可以实现硬件和软件模块的组合。
此外，本文描述的计算机程序/模块或方法的一个或多个步骤可以并行而不是顺序地执行。这样的计算机程序可以存储在任何计算机可读介质上。该计算机可读介质可以包括诸如磁盘或光盘，存储芯片的存储设备，或者适合于与通用计算机接口的其他存储设备。当计算机程序在这样的通用计算机上加载并执行时，有效地导致了实现本文所述方法的步骤的设备。
在各种实施例中，提供了一种计算机程序产品，其体现在一个或多个计算机可读存储介质(非暂时性计算机可读存储介质)中，其包括指令(例如，对应于切片层确定模块208和参数确定模块210)可由一个或多个计算机处理器执行以执行如上图1所述的增材制造方法100。因此，本文描述的各种计算机程序或模块可以被存储在系统可接受的计算机程序产品中，例如图2所示的系统200，以由系统200的至少一个处理器204执行以完成所请求或所需的功能。
本文描述的软件或功能模块也可以被实现为硬件模块。更特别地，在硬件意义上，模块是被设计为与其他组件或模块一起使用的功能硬件单元。例如，可以使用分离的电子组件来实现模块，或者可以形成诸如专用集成电路(ASIC)之类的整个电子电路的一部分。存在许多其他可能性。本领域技术人员将理解，本文描述的软件或功能模块也可以被实现为硬件和软件模块的组合。
本领域技术人员将理解，系统200可以体现为单独的(独立的)单元，或者体现为装置或设备(例如，机器)的功能单元/组件，例如增材制造装置或设备，包括机器人手臂和布置在机器人手臂一端的末端执行器，该末端执行器是打印头或包括打印头(例如，也可以称为打印头末端执行器)。在各种实施例中，基于如本文所述根据各种实施例所确定的打印头轨迹，可以经由机械臂将打印头移动/定位和定向以具有至少六自由度。
在各种实施例中，系统200可以由包括以下在内的任何计算机系统(例如，便携式或台式计算机系统，如平板计算机、膝上型计算机、移动通信设备(例如，智能手机)等)来实现，包括至少一个处理器和存储器，例如图3中示意性示出的计算机系统300，图3仅作为示例并且没有限制。各种方法/步骤或功能模块(例如，切片层确定模块208和参数确定模块210)可以被实现为软件，例如在计算机系统300内执行并指示计算机系统300(特别是其中的一个或多个处理器)的计算机程序，来执行本文所述的各种实施例的方法/功能。计算机系统300可以包括计算机模块302，诸如键盘304和鼠标306之类的输入模块，以及诸如显示器308之类的多个输出设备和打印机310。计算机模块302可以通过合适的收发器设备314连接至计算机网络312，以使得能够访问例如因特网或诸如局域网(LAN)或广域网(WAN)之类的其他网络系统。该示例中的计算机模块302可以包括用于执行各种指令的处理器318，随机存取存储器(RAM)320和只读存储器(ROM)322。计算机模块302还可以包括多个输入/输出(I/O)接口，例如到显示器308的I/O接口324，和到键盘304的I/O接口326。计算机模块302的组件通常通过互连的总线328并以相关领域的技术人员已知的方式进行通信。
本领域技术人员应理解，本文中使用的术语仅出于描述各种实施例的目的，并且不旨在限制本发明。如本文所用，单数形式“一”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指出。将进一步理解的是，当在本说明书中使用术语“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”时，其指定了所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除存在或一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或其组的添加。
为了使本发明易于理解并付诸实践，在下文中将仅通过示例而非限制的方式来描述本发明的各种示例实施例。本领域技术人员应理解，然而，本发明可以以各种不同的形式或构造来实施，并且不应被解释为局限于下文阐述的示例实施例。相反，提供这些示例实施例以使得本公开将是透彻和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。
特别地，为了更好地理解本发明并且在不限制或失去一般性的情况下，现在将针对作为3D网格模型的3D模型和具有六自由度的打印头来描述本发明的各种示例实施例。
本发明的各种示例实施例提供了用于增材制造的自适应定向3D网格切片和六自由度打印头轨迹规划方法。特别地，各种示例实施例提供了一种用于自动切片3D网格模型并产生六自由度打印头轨迹以进行增材制造的方法(计算机执行的方法)。
例如，对于常规切片方法，存在以下问题：当相邻层的轮廓之间不存在相交处时(当投影到X-Y平面上时)，层厚度恒定和/或无法计算切片层方向的变化。例如，常规的定向切片方法可以基于投影在参考平面(例如X-Y平面)上的相邻切片(相邻层的轮廓)之间的相交区域的几何形状来计算切片平面方向的变化。然而，在这种常规的定向切片方法中，当相邻切片之间没有相交处(例如，仅扭曲或尺寸变化)时，不能计算切片方向偏移。此外，这种常规的定向切片方法无法适应沿对象轴向的切片厚度。相反，例如，各种示例实施例以迭代的方式确定切片层的厚度和方向(例如，被计算，而不是预先定义)，这有利地提高了最终所打印的3D对象的质量。
常规方法也不适用于对象表面上每个点的局部倾斜角曲率。因此，从打印头投射的材料(例如粉末或金属丝形式)的可能不正确地集中沉积在先前的沉积层上。例如，一定数量的投射材料可能会绕过先前的沉积层并落在预期的构建区域之外。相反，例如，各种示例实施例提供了一种方法，用于确定(例如，计算)沿着打印头轨迹路径的每个点(例如，对应于上文所述的“交点”)处的六自由度打印头方向，以确保或至少促进投射材料正确集中在先前沉积层的顶部。
此外，在用于增材制造的常规切片方法中，可以在切片的每一层期间检查或处理3D网格模型中的所有面，这可能很耗时。相反，本发明的各种实施例执行从最低层到最高层的切片，并且当前层以下的所有面都从原始网格文件中删除。因此，将不会在所有随后的切片层中进一步检查或处理这样去除的这种面，从而有利地提高切片过程的效率(例如，减少切片时间)，并节省存储空间。
因此，本发明的各个示例实施例对3D网格模型进行切片，并产生六自由度打印头轨迹，以用于直接能量沉积增强制造设备(例如粉末/进给丝增强制造设备)和其他5(或更多)轴3D打印机。针对每一层(每个切片层)以迭代方式(例如，除了前两个切片层(在此情况下，例如，最低或最底的两个切片层))计算(或更新)切片平面方向和层厚度。就这一点而言，本领域技术人员应理解，第一切片层(在这种情况下，例如，最低或最底的切片层)可能没有确定(例如，计算出)其厚度和方向，且由于第一切片层不具有任何先前的层，基于该先前的层确定其厚度和方向，以及第二切片层不具有两个先前的层，基于该两个先前的层确定其方向，因此第二切片层(在此上下文中，例如，第二最低或最底部的切片层)可能没有以上述方式确定(例如，计算出)其方向。因此，第一切片层可以具有预先定义的厚度和方向，并且第二切片层可以具有与第一切片相同的预先定义的方向。此外，在各种示例实施例中，沿着打印头轨迹的打印头位置和方向适合于3D对象的局部表面曲率。
通过说明性示例而非限制，现在将在下面根据本发明的各种示例实施例进行描述使用至少一个处理器(例如，如图2所示的系统200的处理器204)的增材制造(网格切片和轨迹生成)的示例方法。
(1)读取3D网格模型。例如，要打印的3D对象(例如，3D零件)可以由包括三角形面的3D网格模型(例如.STL格式)表示。每个面由不在同一直线上的三个顶点定义，并且每个顶点可以由三个坐标值(x，y，z)表示，并且可以由3D空间中的向量定义。在这方面，如果两个面共享由两个顶点定义的公共边，则认为它们是连接的。例如，在静态全局坐标系中，X轴和Y轴定义水平面，而Z轴则垂直指向上(垂直于水平面)。例如，可以通过查询顶点的坐标来获得3D网格模型的最小Z值(Zmin)。标称层厚度(H)可以在切片之前被指定，并且例如可以由用户预先确定或预先定义，或者可以是默认层厚度。
在各种示例实施例中，可以创建或提供用于存储切片平面的交点和3D网格模型的1-D阵列(切片阵列(SlicesArray))，可以创建或提供1-D阵列(C_Array)来存储由交点形成的多边形的质心(C)，可以创建或提供1-D阵列(N_Array)来存储切片平面的法向量(N)。例如，可以将切片阵列，C_Array和N_Array初始化为仅包含零值。
(2)可以按照以下方式从3D网格模型404切出第一层(在这种情况下，例如，最低层或最底层)。
(2.1)初始化表示切片过程中的当前层数(或计数)(L)的变量或参数，例如，L＝1。
(2.2)第一层408的初始切片平面(SP)406可以由其法向量(N)和该平面上的点P来定义，例如，其中N＝(0，0，1)并且P＝(0，0，z0)。例如，取决于用户的选择，z0可以设置为Zmin或(Zmin+H)。
(2.3)可以确定(例如，计算出)SP 406与3D网格模型404的三角形面相交的点(例如，对应于如上文所述根据各种实施例的“交点集”)，并且存储在临时n×3矩阵(M)中，其中n是交点总数。每个三元素行都包含第i个交点的(xi，yi，zi)坐标，其中i＝1、2，…，n。
(2.4)在搜索交点期间，具有低于SP 406的所有三个顶点的三角形面被从网格文件中移除，因此将不会在随后的切片层中查询它们，以减少切片时间和减少计算量。
(2.5)由临时矩阵M中的交点形成的多边形的面积A可以通过下述公式计算：
Figure BDA0002640623530000211
M中交点形成的多边形的形心C＝(xc，yc，zc)可以通过下述公式计算：
Figure BDA0002640623530000212
例如，可以将A和C值分别分配给全局变量Alast和Clast。
(2.6)包括交点的临时矩阵M可以存储在1-D阵列(切片矩阵)中。N和C可以分别存储在N_Array和C_Array中。
(2.7)然后，层数L可以增加1，即L＝L+1。
(3)可以按照以下方式从3D网格模型404切片后续的层(从第二层412开始(在此上下文中，例如，从第二最低或最底层开始))。
图4A描绘了示出“预切片”阶段的示意图，将在下面的步骤3.1和3.2中描述的。
(3.1)切片平面SP 410可以由法向量N和更新的点P定义。就这一点而言，可以通过将H的距离(例如，标称层厚度)与上一个切片的形心在法向矢量的方向上相加得到，即：
Figure BDA0002640623530000221
(3.2)执行“预切片”以确定(例如，定位)SP410与3D模型404相交的点。然后，可以在矩阵M中存储或更新交点。
图4B描绘了示出“更新切片”阶段的示意图，如下文将在步骤3.3至3.6中所述。
(3.3)可以计算由“预切片”阶段产生的，由矩阵M中的交点形成的多边形的面积A。在各种示例实施例中，为了计算A，可以旋转多边形(例如，如果多边形不水平或不平行于全局X-Y平面)，以使其水平或平行于全局X-Y平面(或正交于(0，0，1)正Z方向)。在示例实施例中，从N到(0，0，1)的“轴角”旋转可以通过下述公式计算：
Figure BDA0002640623530000222
可以使用罗德里格斯(Rodrigues)的旋转公式根据k和a计算从N到(0，0，1)的3×3旋转矩阵R：
Figure BDA0002640623530000231
为了旋转多边形，矩阵M中的每个交点(xi，yi，zi)可以通过R变换为(xi'，yi'，zi')：
[xi' yi' zi']T＝R[xi yi zi]T (6)
然后，多边形面积A可以计算为：
Figure BDA0002640623530000232
(3.4)多边形(A)的面积与前一个切片的多边形(Alast)的面积之差可以计算为：ΔA＝|A-Alast|。然后可以基于ΔA和预定义的H来确定(例如计算或估算)层厚度h，如下所示：
Figure BDA0002640623530000233
(3.5)然后可以使用上面的等式(3)来计算进一步更新的点P'，但是用h代替H：
Figure BDA0002640623530000234
然后，更新后的切片平面SP 414可以由法线向量N和进一步更新后的P'来定义。
(3.6)可以执行“更新切片”阶段以确定(例如，定位)更新的切片平面SP 414与3D模型404的三角形面相交的点。然后可以在矩阵M中存储或更新交点。
(3.7)在交点搜索期间，可以从网格文件中删除所有三个顶点都低于SP的三角形面，因此将不会在随后的切片层中查询它们，以减少切片时间和减少计算量。
图4C描绘了图示N和C的更新的示意图，将在下面的步骤3.8至3.12中描述。
(3.8)可以计算出由“更新切片”阶段产生的质心C和由M中的交点形成的多边形的面积A。
质心C＝(xc，yc，zc)的(xc，yc)坐标可以使用上面的公式(2)计算。形心的zc值可以通过下述公式计算：
Figure BDA0002640623530000241
由“更新切片”阶段产生的，由M中的交点形成的多边形的面积A可以使用上面的等式(4)至(7)来计算。
(3.9)N可以被更新，并且可以用作法向量以在下一个切片层420中定义新的(紧接的)切片平面(SP)418。N从前一层(Clast)408的形心指向(或穿过)当前层(C)412的形心，如，
N＝C-Clast (11)
(3.10)然后可以使用当前或更新的A和C值分别更新全局变量Alast和Clast。
(3.11)包括由“更新切片”阶段产生的交点的临时矩阵M可以存储在切片矩阵的下一个空位置(数据字段)中。切片矩阵的每个占用位置(或非零元素)都是一个矩阵，其中包括在上一层中获得的交点。类似地，最新的N和C可以分别存储在N_Array和C_Array的下一个空位置中。
(3.12)可以重复(以迭代的方式)步骤3.1至3.11，并在每个迭代(或循环)中更新N和C。当预先定义的最大循环数完成时，和/或当N和C都收敛到其最终值时，例如，当前循环与前一个循环之间的N(或C)之差小于预先定义的公差εN(或εC)，可以停止迭代。
(3.13)然后，层数L可以增加1，即L＝L+1。
图4D描绘了示意图，其示出了切片的下一(紧邻的)层420的开始，这将在下面的步骤3.14中进行描述。
(3.14)可以依次对每个紧邻的切片层重复步骤3.1-3.13，直到切片的最后一层为止，例如，直到网格文件中没有剩余的三角形面为止。
(4)关于确定打印头的轨迹，可以计算在步骤2和3中获得的切片矩阵中每个交点的方向。例如，在3D空间中所有交点的位置和方向都可能构成用于直接能量沉积增材制造工艺的六自由度轨迹。
(4.1)从切片过程得到的总层数可以表示为NumL，其中NumL＝L–1。第一层408(更具体地，在第一层408的切片平面406上)的所有点的打印头方向(tij)可以设置为垂直向上(即，tij＝(0,0,1))。
(4.2)从切片过程导出的多边形闭合路径的所有层的方向(顺时针或逆时针)可以设置为一致的。从路径的当前层(ith)的起点指向同一路径的第二点的向量可以表示为wi 1 -to-2(i＝2、3，…，NumL)。从路径的先前相邻层的第(i-1)层的起点指向同一路径的第二点的向量可以表示为wi11-to-2。如果wi 1-to-2·wi-1 1-to-2＜0，则在路径的第i层中的点的顺序可以被翻转。然后，原始序列中的第m个点可以位于翻转序列中的第(Mi-m+1)个位置(Mi是路径的第i层中的点总数)。
图5A描绘了示出用于确定rij、bij和RPij的方法的示意图，如将在下面的步骤4.3中描述的。
(4.3)第i层504中的第j个交点可以表示为pij。第i层504中的多边形的形心(Ci)和法向量(Ni)可以分别从C_Array和N_Array取得。rij是从Ci到pij的向量。bij是由rij，Ni和pij(或Ci)形成的“径向平面(RPij)”508的单位法向量。bij也平行于第i个切片504。例如，rij和bij可通过下列公式计算：
Figure BDA0002640623530000261
图5B描绘了用于确定打印头方向tij的方法的示意图，将在下面的步骤4.4至4.7中所述。
(4.4)径向平面RPij 508与多边形的下一个第(i+1)层512的交点可以通过查询每对相邻点第i+1层512中的(p(i+1)j和p(i+1)(j+1))。v1和v2分别表示从pij指向p(i+1)j和p(i+1)的向量。d1和d2分别表示从径向平面RPij508到p(i+1)j和p(i+1)(j+1)的标记的距离。例如，v1，v2，d1和d2可计算为：
Figure BDA0002640623530000262
(4.5)如果特定(kth)对相邻点p(i+1)k和p(i+1)(k+1)在RPij的不同侧，即d1×d2<0，p(i+1)k和p(i+1)(k+1)之间的线段516与RPij相交。例如，RPij和第(i+1)个多边形可能有两个相交位置(因此有两对p(i+1)k和p(i+1)(k+1)点)，可以选择更接近pij(具有较短的v1和v2长度)的那一个。
(4.6)RPij与(p(i+1)k-pi+1)(k+1))线段516的交点(pij')可以通过下述方式计算：
Figure BDA0002640623530000271
(4.7)可以根据下列公式计算点pij的方向(单位矢量tij)：
Figure BDA0002640623530000272
对于最后(NumLth)层中的点pNumLj，可以使用RPij平面和先前的((NumL-1)th)多边形的相交位置(交点)来计算其方向。例如，等式(12)至(15)仍然适用，但是p(i+1)k和p(i+1)(k+1)点被p(NumL-1)k和p(NumL-1)(k+1)代替。方向(单位矢量tNumLj)可以计算为：
Figure BDA0002640623530000273
(4.8)例如，如果启用了“向上螺旋”选项，则生成向上螺旋的连续轨迹(而不是轨迹的多个离散层)。可以基于原始pij及其对应的方向tij计算螺旋上升轨迹上的点(pij Spiral)，如下所示：
Figure BDA0002640623530000281
(4.9)随后，所有六自由度轨迹点的位置和方向可以保存到数据文件中，例如，以六元素矩阵的以下形式：
Figure BDA0002640623530000282
(5)在各种示例实施例中，如果3D对象的参数化表面(例如NURBS表面)可用，则可以将它们用于确定(例如计算)沿着打印头轨迹的打印头方向。例如，参数曲面可以在大多数计算机辅助设计(CAD)软件中生成，并且可以以各种数据格式保存，例如但不限于STEP和IGES。现在将在下面根据本发明的各种示例实施例描述基于参数表面确定打印头方向的方法。由于网格模型是由CAD软件生成的参数化表面模型的几何近似，因此这种方法可以在确定打印头方向时获得良好的精度。
图6描述了示出了基于参数化表面确定打印头方向tij的方法示意图，这将在以下步骤5.1至步骤5.6中进行描述。
(5.1)可以将第一层上所有点的打印头方向(tij)设置为垂直向上(tij＝(0,0,1))。
(5.2)对于属于当前层的外轮廓的轨迹上的每个点pij(i∈[1,2,…,NumL],j∈[1,2,…,Mi])，可以通过确定最小距离来确定(例如，定位)其在最近的参数表面上的投影点(pij Proj)在pij和参数化表面之间。本领域技术人员应理解，确定pij Proj的方法可以取决于参数表面的实际类型。例如，对于NURBS表面，在Oh,Y.T.等“有效点投影到自由形式的曲线和表面”，计算机辅助几何设计，卷29(5)，第242-254页，2012年(“Efficient point-projection to freeform curves and surfaces”,Computer Aided Geometric Design,Vol.29(5),pages 242-254,2012)(出于所有目的通过引用将其全部内容合并于此)中描述的方法可以应用于本发明实施例，。pij Proj和pij之间的距离可能很小(例如，有时为零)，因为网格模型的顶点可能紧邻参数表面(或位于参数表面上)。
(5.3)点pij Proj和pij Proj上的表面的法向量kij一起定义了参数表面在点pij Proj处的切线平面604。应理解的是，可以根据本领域中已知的技术来确定pij Proj的表面的法向量kij，因此，为了简洁起见，此处无需重复。仅作为示例，如果pij Proj-pij不为零，则可以通过kij＝pij Proj-pij确定kij。切线平面604可以由元组sij＝(pij Proj，kij)表示。
(5.4)在各个示例实施例中，矢量(0,0,1)在切平面sij 604上的投影(Tij)可以计算为：
Figure BDA0002640623530000291
(5.5)然后可以将打印头方向(tij)计算为Tij的单位向量：
Figure BDA0002640623530000292
(5.6)如果需要螺旋上升轨迹，则可以将计算出的打印头方向(tij)输入到步骤4.8和4.9。
仅出于举例说明的目的，但不限于通过图7至图13说明在切片不同的3D对象(或3D零件)，根据本发明各种实施例的增材制造方法的各种应用和/或结果。
图7A至图7C示出了根据本发明的各个示例实施例的轴向对称3D对象的切片结果。可以看出，实际的层厚度适应于对象表面的局部斜率。例如，在具有较大斜率的区域中，实际层厚度较小。
图8A和8B分别示出了在离散层样式和螺旋上升样式或构造中的上述轴向对称3D对象的六自由度打印头轨迹。短的投影线表示确定的打印头的方向。可以观察到，方向是沿着将当前层连接到先前的下层的线的，因此从打印头喷嘴投射的材料可以准确地落在(沉积)在先前的层上。为了更清楚的可视化，将图8A和8B中的标称层厚度设置成大于图7A至7C。
图9A和9B示出了根据本发明的各种示例实施例的弯曲管的切片结果。例如，可以观察到切片平面的方向(由图9B中的形心处的短/虚线表示)适应于管的弯曲形状。图10A和10B分别示出了离散层和螺旋上升型的弯曲管的六自由度打印头轨迹。类似地，短的投影线表示打印头的方向。
图11A和11B示出了根据本发明的各种示例实施例的扭曲的对象或零件的切片结果。图12A和12B分别示出了离散层和螺旋向上样式中的扭曲部分的六自由度打印头轨迹。类似地，短的投影线表示打印头的方向。
图13示出了仿真场景，其中通过基于工业机器人的增材制造设备来打印3D对象，该设备允许打印头的六自由度运动。例如，可以观察到适应在具有不同曲率/倾斜度的位置处的打印头方向。还可以观察到，实心部分的填充处的打印头方向可以相对于构建平台保持垂直。
因此，本发明的各种实施例提供了一种两阶段切片(“预切片”和“更新切片”阶段)方法或算法，用于通过迭代方式计算切片中的切片方向(N)和层厚度(h)，例如上述步骤3.1至3.14中所述。
在切片过程中，在各种实施例中，去除切片平面下方的三角形表面以减少后续迭代中的搜索时间，例如步骤3.7中所述。
各种实施例提供了一种方法或算法，该方法或算法用于基于径向平面与下一个相邻多边形的相交处来计算对象外表面上的打印头方向(tij)，例如步骤4.1至4.7中所述。
各种实施例提供了一种方法或算法，该方法或算法用于基于各层外轮廓附近的参数自由形式表面(如果有)的局部法向量来计算打印头方向(tij)，例如步骤5.1至步骤5.6中所述。
各种实施例提供一种用于生成螺旋上升轨迹点(pij Spiral)的方法，例如步骤4.8中所述。
在根据各种实施例的3D网格切片方法或算法中，层厚度、形心位置和切片平面方向都适应于对象的一般拓扑和局部表面坡度。
在各种实施例中，计算沿着轨迹的每个点处的打印头方向。六自由度轨迹可用于将直接能量沉积增材制造设备中，以确保可以将材料和能量源(例如激光束)投射到先前构建的层的表面上。
在各种实施例中，计算六自由度螺旋上升轨迹，使得不需要在离散层之间暂停材料和能量投影。
在根据各种实施例的切片方法或算法中，从网格文件中删除了切片平面下方的三角形面，因此在随后的切片层中不对其进行查询，这已被发现可以加快切片过程。
例如，根据各种实施例的3D网格切片和六自由度轨迹规划方法或算法可以使用在利用5轴或更多轴打印头的运动的各种能直接将能量沉积或其他增材制造/3D打印过程中。例如但不限于，各种应用包括3D零件的制造、维修、和用于航空，汽车和船舶部件的表面熔覆。
尽管已经参考特定实施例具体示出和描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员应当理解，可以在不脱离本发明范围的情况下在形式和细节上对由所附权利要求书定义进行各种改变。因此，本发明的范围由所附的权利要求书指示，并且因此意图包括落入权利要求书的等同含义和范围内的所有改变。

Claims (20)

1.一种使用至少一个处理器的增材制造的方法，所述方法包括：
确定3D对象的3D模型的第一切片层；
根据所述第一切片层，确定所述3D模型的第二切片层，所述第二切片层紧接在所述第一切片层之后；和
根据所述第二切片层和所述第一切片层之间的差异来确定所述3D模型的所述第二切片层的厚度和第三切片层的方向，所述第三切片层紧接在第二切片层之后。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述差异根据所述第二切片层的面积和所述第一切片层的面积确定，并且所述第二切片层的厚度根据所述第二切片层的面积和所述第一切片层的面积之间的差异确定。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述第三切片层的方向根据具有确定的厚度的所述第二切片层确定。
4.如权利要求3所述的方法，其中，所述确定所述第三切片层的方向包括：
根据具有确定的厚度的所述第二切片层的切片平面与所述3D模型之间的相交处，确定具有确定的厚度的所述第二切片层的轮廓；
确定所述轮廓的形心；和
根据所述轮廓的形心确定所述第三切片层的方向。
5.如权利要求4所述的方法，其中，
所述确定所述轮廓包括：
根据具有确定的厚度的所述第二切片层的切片平面与所述3D模型之间的相交处，确定交点集；和
根据所述交点集确定所述轮廓。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述确定交点集包括：去除所述3D模型的每个表面部分，所述表面部分的所有顶点在所述第二切片层的切片平面之下，所述第二切片层的切片平面相对于坐标系具有确定的厚度。
7.如权利要求5所述的方法，其中，所述确定所述第三切片层的方向还包括：根据所述交点集确定所述轮廓的面积；以及，根据确定的所述轮廓确定所述轮廓的形心。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述确定所述第二切片层的厚度和第三切片层方向包括：迭代地确定所述第二切片层的厚度和所述第三切片层的方向，其中，对于每次迭代，根据前一次迭代中确定的所述第二切片层的厚度与所述第一切片层的厚度之间的差异，重新确定所述第二切片层的厚度和所述第三切片层的方向。
9.如权利要求5所述的方法，其中，所述3D模型为3D网格模型，所述方法还包括：
对于所述交点集中的每个交点，根据径向平面和所述第三切片层的轮廓之间的相交处确定在所述交点处进行打印的打印头的方向，所述径向平面包括所述交点，且所述径向平面与所述第二切片层的切片平面正交。
10.如权利要求5所述的方法，还包括：
获得所述3D对象的参数化表面模型；和
对于所述交点集中的每个交点，根据来自所述交点的所述参数化表面模型上的投影点，确定在所述交点处进行打印的打印头的方向，所述投影点是与所述交点最接近的所述参数化表面模型上的点。
11.一种用于增材制造的系统，所述系统包括：
存储器，和
至少一个处理器，所述处理器通信耦接所述存储器并被配置为：
确定3D对象的3D(三维)模型的第一切片层；
根据所述第一切片层，确定所述3D模型的第二切片层，所述第二切片层紧接在所述第一切片层之后；和
根据所述第二切片层和所述第一切片层之间的差异来确定所述3D模型的所述第二切片层的厚度和第三切片层的方向，所述第三切片层紧接在第二切片层之后。
12.如权利要求11所述的系统，其中，所述差异根据所述第二切片层的面积和所述第一切片层的面积确定，并且所述第二切片层的厚度根据所述第二切片层的面积和所述第一切片层的面积之间的差异确定。
13.如权利要求11所述的系统，其中，所述第三切片层的方向根据具有确定的厚度的所述第二切片层确定。
14.如权利要求13所述的系统，其中，所述确定第三切片层的方向包括：
根据具有确定的厚度的所述第二切片层的切片平面与所述3D模型之间的相交处，确定具有确定的厚度的所述第二切片层的轮廓；
确定所述轮廓的形心；和
根据所述轮廓的形心确定所述第三切片层的方向。
15.如权利要求14所述的系统，其中，
所述确定所述轮廓包括：
根据具有确定的厚度的所述第二切片层的切片平面与所述3D模型之间的相交处，确定交点集；和
根据所述交点集确定所述轮廓。
16.如权利要求15所述的系统，其中所述确定交点集合包括去除所述3D模型的每个表面部分，所述表面部分的所有顶点在所述第二切片层的切片平面之下，所述第二切片层的切片平面相对于坐标系具有确定的厚度，并且
所述确定所述第三切片层的方向还包括基于所述交点集来确定所述轮廓的面积，并且基于确定的所述轮廓的面积确定所述轮廓的形心。
17.如权利要求11所述的系统，其中，所述确定所述第二切片层的厚度和所述第三切片层的方向包括：迭代地确定所述第二切片层的厚度和所述第三切片层的方向，其中，对于每次迭代，根据前一次迭代中确定的所述第二切片层的厚度与所述第一切片层的厚度之间的差异，重新确定所述第二切片层的厚度和所述第三切片层的方向。
18.如权利要求15所述的系统，其中，所述3D模型为3D网格模型，并且所述至少一个处理器还被配置为：
对于所述交点集中的每个交点，根据径向平面和所述第三切片层的轮廓之间的相交处确定在所述交点处进行打印的打印头的方向，所述径向平面包括所述交点，且所述径向平面与所述第二切片层的切片平面正交。
19.如权利要求15所述的系统，其中，所述至少一个处理器还被配置为：
获得所述3D对象的参数化表面模型；和
对于所述交点集中的每个交点，根据来自所述交点的所述参数化表面模型上的投影点，确定在所述交点处进行打印的打印头的方向，所述投影点是与所述交点最接近的所述参数化表面模型上的点。
20.一种体现在一个或多个非暂时性计算机可读存储介质中的计算机程序产品，包括由至少一个处理器执行的指令，以用于实施增材制造的方法，所述方法包括：
确定3D对象的三维(3D)模型的第一切片层；
根据所述第一切片层，确定所述3D模型的第二切片层，所述第二切片层紧接在所述第一切片层之后；和
根据所述第二切片层和所述第一切片层之间的差异来确定所述3D模型的所述第二切片层的厚度和第三切片层的方向，所述第三切片层紧接在第二切片层之后。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112846446A (zh) * 2020-12-31 2021-05-28 南京英尼格玛工业自动化技术有限公司 一种曲面金属结构连续生长的电弧增材制造方法、装置、设备及计算机存储介质

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102035454B1 (ko) * 2019-04-24 2019-10-22 전자부품연구원 양자화 오류 문제를 해결하기 위한 3d 프린팅 슬라이싱 방법
WO2020222765A1 (en) * 2019-04-29 2020-11-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Agent formulation determination based on surface orientations of 3d models
EP3733379B1 (en) * 2019-04-29 2023-11-22 DENTSPLY SIRONA Inc. Method of determining layer thicknesses of 3d models for additive manufacturing
CN110355365B (zh) * 2019-06-13 2020-11-10 西安交通大学 一种协同840d数控系统的ebm变方向成形动态切片方法
WO2021195267A1 (en) 2020-03-25 2021-09-30 Opt Industries, Inc. Systems, methods and file format for 3d printing of microstructures
CN113681898B (zh) * 2021-09-17 2023-03-21 珠海赛纳三维科技有限公司 三维物体打印方法、数据处理装置及计算机设备
CN116921701B (zh) * 2023-09-15 2023-12-12 苏州融速智造科技有限公司 异形金属结构件的多层单道打印路径规划方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104503711A (zh) * 2014-11-17 2015-04-08 杭州先临三维科技股份有限公司 一种3d打印的自适应分层方法
CN104708824A (zh) * 2015-03-12 2015-06-17 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 一种保留模型特征的3d打印自适应切片方法
CN105904729A (zh) * 2016-04-22 2016-08-31 浙江大学 一种基于倾斜分层的无支撑三维打印方法
JP2016198990A (ja) * 2015-04-13 2016-12-01 株式会社ミマキエンジニアリング 立体物造形方法及び３次元プリンタ
CN106202687A (zh) * 2016-07-05 2016-12-07 河海大学常州校区 一种基于模型面积变化率的自适应分层处理方法
EP3127635A1 (en) * 2015-08-06 2017-02-08 TRUMPF Laser-und Systemtechnik GmbH Additive manufacturing of down-skin layers
CN106671422A (zh) * 2016-12-20 2017-05-17 华南理工大学 一种制备生物支架的自适应直接切片方法
US20170176979A1 (en) * 2014-08-29 2017-06-22 Microsoft Technology Licensing, Llc Fabricating Three Dimensional Objects
CN106898050A (zh) * 2017-02-07 2017-06-27 浙江大学 一种基于环形邻域参照轮廓线的网格模型自适应分层方法
US20170297264A1 (en) * 2014-10-03 2017-10-19 X Development Llc Continuous Pull Three-Dimensional Printing
CN107571506A (zh) * 2017-08-30 2018-01-12 华中科技大学 一种自适应分层的増材制造方法
WO2018025181A1 (en) * 2016-08-04 2018-02-08 Politecnico Di Milano Method and system for the addictive generation of objects

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1989010256A1 (en) * 1988-04-18 1989-11-02 3D Systems, Inc. Cad/cam stereolithographic data conversion
US20060155418A1 (en) 2003-04-14 2006-07-13 Therics, Inc. Apparatus, method and article for direct slicing of step based nurbs models for solid freeform fabrication
EP1475220A3 (en) 2003-05-09 2009-07-08 FUJIFILM Corporation Process for producing three-dimensional model, and three-dimensional model
US10220569B2 (en) * 2013-12-03 2019-03-05 Autodesk, Inc. Generating support material for three-dimensional printing
CN103777911B (zh) 2014-01-14 2016-08-17 浙江大学 3d打印中的自适应分层方法
US10061870B2 (en) * 2014-03-18 2018-08-28 Palo Alto Research Center Incorporated Automated metrology and model correction for three dimensional (3D) printability
US10409932B2 (en) 2014-09-19 2019-09-10 Siemens Product Lifecyle Management Software Inc. Computer-aided simulation of multi-layer selective laser sintering and melting additive manufacturing processes
CN104331933B (zh) 2014-10-22 2017-03-15 西安电子科技大学 一种分层方向自适应快速选取方法
KR102306601B1 (ko) * 2014-12-23 2021-09-29 주식회사 케이티 슬라이싱 단면의 복잡도에 따라 슬라이싱 두께를 변경하는 가변형 슬라이싱 방법, 슬라이서 및 컴퓨팅 장치

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170176979A1 (en) * 2014-08-29 2017-06-22 Microsoft Technology Licensing, Llc Fabricating Three Dimensional Objects
US20170297264A1 (en) * 2014-10-03 2017-10-19 X Development Llc Continuous Pull Three-Dimensional Printing
CN104503711A (zh) * 2014-11-17 2015-04-08 杭州先临三维科技股份有限公司 一种3d打印的自适应分层方法
CN104708824A (zh) * 2015-03-12 2015-06-17 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 一种保留模型特征的3d打印自适应切片方法
JP2016198990A (ja) * 2015-04-13 2016-12-01 株式会社ミマキエンジニアリング 立体物造形方法及び３次元プリンタ
EP3127635A1 (en) * 2015-08-06 2017-02-08 TRUMPF Laser-und Systemtechnik GmbH Additive manufacturing of down-skin layers
CN105904729A (zh) * 2016-04-22 2016-08-31 浙江大学 一种基于倾斜分层的无支撑三维打印方法
CN106202687A (zh) * 2016-07-05 2016-12-07 河海大学常州校区 一种基于模型面积变化率的自适应分层处理方法
WO2018025181A1 (en) * 2016-08-04 2018-02-08 Politecnico Di Milano Method and system for the addictive generation of objects
CN106671422A (zh) * 2016-12-20 2017-05-17 华南理工大学 一种制备生物支架的自适应直接切片方法
CN106898050A (zh) * 2017-02-07 2017-06-27 浙江大学 一种基于环形邻域参照轮廓线的网格模型自适应分层方法
CN107571506A (zh) * 2017-08-30 2018-01-12 华中科技大学 一种自适应分层的増材制造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112846446A (zh) * 2020-12-31 2021-05-28 南京英尼格玛工业自动化技术有限公司 一种曲面金属结构连续生长的电弧增材制造方法、装置、设备及计算机存储介质

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Publication number Publication date
CN111770829B (zh) 2022-12-27
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