CN112046005B - 在工件上进行预处理和增材打印的增材制造系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种在工件上增材打印延伸段的方法可以包括使用来自增材制造机器的能量束对工件的工件界面进行预处理，从而提供已经接收预处理的经预处理的工件界面，其中预处理修正工件和/或工件界面的异常特征。这种方法可以另外包括使用来自增材制造机器的能量束在经预处理的工件界面上增材打印延伸段。用于在工件上打印延伸段的示例性增材制造系统可以包括可操作地耦接到视觉系统和增材制造机器的控制器。

Description

在工件上进行预处理和增材打印的增材制造系统和方法
技术领域
本公开总体上涉及在工件上进行增材打印的增材制造系统和方法，并且更具体地涉及包括构造成定位工件的视觉系统和构造成对工件进行预处理并在经预处理的工件上进行增材打印的增材制造机器的系统和方法。
背景技术
可以利用增材制造机器或系统来根据三维计算机模型生产部件。可以使用计算机辅助设计(CAD)程序来构造部件的模型，并且增材制造机器或系统可以根据模型来增材打印部件。对于先前的增材制造机器或系统，通常，部件被增材打印在构建板上和/或构建室内。在完成增材打印过程后，将部件从构建板和/或构建室移走以进行进一步处理。构建板和/或构建室不是被增材打印的部件的一部分，而是在增材打印过程中，构建板和构建室分别提供表面和/或介质来支撑部件。结果，如果按照CAD模型的预期成功地打印了部件，则最终的增材打印部件在构建板上和/或在构建室内的特定位置可能不是特别重要。
然而，根据本公开，将期望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，包括作为单个构建的一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，系统和方法，期望以足够的精度和准确性增材打印到预先存在的工件上，以提供近净形部件。因此，需要改进的增材制造机器和系统以及在工件上增材打印的方法。
在本公开中，考虑到当在工件上进行增材打印时，期望在其上增材打印的材料与工件充分结合。在基于粉末的增材制造系统中，使用能量源将粉末的连续层彼此结合(例如，熔化或熔融)，该能量源的焦点通常对应于被熔化或熔融至紧靠粉末层下方的材料的该层的高度。但是，当在预先存在的工件上进行增材打印时，工件表面上的高度变化可能会导致散布在工件表面上的粉末以及工件表面和被熔化或熔融至其的连续粉末层之间的结合发生变化或中断。另外，预先存在的工件的表面可能具有氧化或其他表面特征，这可能会影响粉末与之的结合。因此，进一步需要改进的增材制造机器和系统，以及在工件上进行预处理和增材打印的方法。
本公开所预期的工件包括原始制造的工件，以及打算进行修理，重建，升级等的工件，例如可能在它们的整个使用寿命中遭受损坏，磨损和/或退化的机器或装置部件。期望在诸如机器或装置部件之类的工件上进行增材打印，以修理，重建或升级此类部件。还希望在工件上进行增材打印，以生产新的部件，例如可以表现出增强的性能或使用寿命的部件。
机器或装置部件的一个示例包括空气箔，例如涡轮机中使用的压缩机叶片或涡轮叶片。这些空气箔在其整个使用寿命中经常遭受损坏，磨损和/或退化。例如，长期使用后，提供过服务的空气箔，例如燃气涡轮发动机的压缩机叶片，会显示出腐蚀，缺陷和/或裂纹。具体地，例如，这种叶片承受很大的高应力和高温，这不可避免地导致叶片随着时间的推移而磨损，特别是在叶片的末端附近。例如，叶片末端很容易因叶片末端与涡轮机护罩之间的摩擦或刮蹭，热气体的化学降解或氧化，循环加载和卸载引起的疲劳，晶格的扩散蠕变等而磨损或损坏。
值得注意的是，如果不加以纠正，磨损或损坏的叶片可能会导致机器故障或性能下降。具体地，由于叶片末端和涡轮机护罩之间的间隙可允许气体泄漏通过涡轮机级而不转换成机械能，因此此类叶片可导致涡轮机表现出降低的操作效率。当效率降至规定水平以下时，通常将涡轮机停运以进行大修和维修。此外，薄弱的叶片可能会导致发动机完全断裂和灾难性故障。
结果，用于涡轮机的压缩机叶片通常是频繁检查，修理或更换的目标。完全更换这些叶片通常很昂贵，但是，某些叶片可以以相对较低的成本进行维修以延长使用寿命(与更换新叶片相比)。然而，传统的维修过程往往需要大量劳动和时间。
例如，传统的维修过程使用焊接/覆层技术，由此可以以粉末或线形式将维修材料供应至维修表面，并且可以使用诸如激光，电子束，等离子弧等的聚焦功率源将维修材料熔化并结合至维修表面。然而，用这种焊接/包层技术维修的叶片也经过繁琐的后处理，以达到目标几何形状和表面光洁度。具体地，由于结合到维修表面上的焊接/覆层维修材料的庞大特征尺寸，因此经维修的叶片需要大量机加工以去除多余的材料，然后进行抛光以达到目标表面光洁度。值得注意的是，这样的机加工和抛光过程一次在单个叶片上执行，劳动强度大且乏味，并且导致单次维修的总人工成本高。
替代地，可以将其他直接能量沉积(DED)方法用于叶片维修，例如冷喷涂，其引导高速金属粉末轰击目标或基础部件，从而使粉末变形并沉积在基础部件上。但是，这些DED方法都不适合用于批处理或以省时的方式维修大量部件，因此几乎没有或没有商业价值。
因此，期望提供一种用于维修或重建提供过服务的部件的改进的系统和方法。更特别地，将特别需要用于快速且有效地重建或维修磨损的压缩机叶片的增材制造机器和系统。
发明内容
方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或者可以从描述中变得明显，或者可以通过实践当前公开的主题来学习。
在一方面，本公开涵盖一种在工件上增材打印延伸段的方法。示例性方法可以包括使用来自增材制造机器的能量束对工件的工件界面进行预处理，从而提供已经接收预处理的经预处理的工件界面，其中预处理修正工件和/或工件界面的异常特征。示例性方法可以另外包括使用来自增材制造机器的能量束，在经预处理的工件界面上增材打印延伸段。
在另一方面，本公开涵盖一种增材制造系统。示例性增材制造系统可以包括控制器，控制器可操作地耦接至视觉系统和增材制造机器。控制器可以包括一个或多个计算机可读介质和一个或多个处理器，并且一个或多个计算机可读介质可以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，使增材制造系统对工件界面进行预处理，从而提供经预处理的工件界面，和/或在经预处理的工件界面上增材打印延伸段。对工件界面进行预处理可以使用来自增材制造机器的能量束来进行。对工件界面进行预处理可以包括对工件界面进行添加剂流平(additive-leveling)和/或对工件界面进行熔体流平(melt-leveling)。在经预处理的工件界面上增材打印延伸段可以使用来自增材制造机器的能量束来进行。
在又一方面，本公开涵盖一种计算机可读介质，其包括计算机可执行指令，当计算机可执行指令由增材制造系统的一个或多个处理器执行时，使增材制造系统使用来自增材制造机器的能量束对工件界面进行预处理，从而提供经预处理的工件界面，其中，对工件界面进行预处理包括对工件界面进行添加剂流平和/或对工件界面进行熔体流平。该计算机可读介质可以另外包括计算机可执行指令，当计算机可执行指令由增材制造系统的一个或多个处理器执行时，使增材制造系统使用来自增材制造机器的能量束在经预处理的工件界面上增材打印延伸段。
参考以下描述和所附权利要求，将更好地理解这些和其他特征，方面和优点。结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了示例性实施例，并且与说明书一起用于解释当前公开的主题的某些原理。
附图说明
在说明书中阐述了针对本领域的普通技术人员的完整且可行的公开内容，包括其最佳模式，其中参考了附图，其中：
图1A和1B示意性地描绘了示例性增材制造系统；
图2A示意性地描绘了示例性工件组件，该工件组件包括固定至构建板上的多个工件；
图2B示意性地描绘了图2A的示例性工件组件，具有通过在固定到构建板上的多个工件上增材打印延伸段而获得的多个部件；
图3A和图3B分别描绘了多个工件与构建平面未对准，并且重涂覆器因此未能成功地在构建平面上施加均匀的粉末层；
图3C和图3D分别描绘了多个工件与构建平面对准，并且重涂覆器成功地在构建平面上施加均匀的粉末层；
图4示出了描绘在工件的工件界面上增材打印延伸段的示例性方法的流程图；
图5A和5B分别示意性地描绘了对工件进行减法修改之前和之后的示例性工件；
图5C示意性地描绘了通过在图5B中描绘的工件上增材打印延伸段而形成的示例性部件；
图6A示意性地描绘了使用视觉系统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/或工件界面周边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段的模型的示例性延伸段-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9B示出了描绘生成延伸段-CAD模型的示例性方法的流程图；
图10A至图10D示意性地描绘了示例性变换操作，该变换操作可以被执行以使标称模型界面与工件界面的数字表示相符，例如在图9A和9B中描绘的示例性方法中；
图11A示意性地描绘了例如来自库-CAD模型的示例性标称模型；
图11B示意性地描绘了例如在延伸段-CAD模型中的延伸段的示例性模型；
图12A至图12D示出了描绘延伸模型界面的示例性方法的流程图，该示例性方法可以被执行以定义在z方向上从模型界面延伸至标称延伸平面的延伸段的模型，例如在图9A和9B中描绘的示例性方法中；
图13示意性地描绘了用于增材打印多个延伸段的切片的示例性打印命令；
图14示出了描绘生成预处理命令的示例性方法的流程图；
图15A至图15R示意性地描绘了分别彼此对应的示例性异常工件界面，示例性预处理-CAD模型以及示例性预处理工件界面；
图16A示意性地描绘了具有异常工件界面的多个工件的数字表示，其中工件位于工件对准系统中并且在其上施加了粉末的划痕涂层；
图16B示意性地描绘了在对其异常工件界面应用预处理之后位于工件对准系统中的多个工件的数字表示；
图17示意性地描绘了示例性经预处理的工件界面的放大图；
图18A和18B示出了描绘生成预处理-CAD模型的示例性方法的流程图；
图19示意性地描绘了用于预处理多个异常工件界面的示例性预处理命令；
图20示意性地描绘了示例性校准-CAD模型；
图21示意性地描绘了示例性校准表面，该校准表面包括使用增材制造机器打印的多个打印的校准标记；
图22示意性地描绘了已经使用视觉系统获得的包括多个校准标记的视场的示例性数字表示；
图23示意性地描绘了示例性比较表，该示例性比较表示出了多个数字表示的校准标记中的相应校准标记与多个模型校准标记中的对应的相应模型校准标记的示例性比较；
图24A示意性地描绘了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，例如用于应用于视觉系统的校准调整；
图24B示意性地描绘了在校准之前和校准之后使用增材制造机器增材打印的延伸段的示例性位置，例如用于应用于增材制造机器的校准调整；
图24C示意性地描绘了在校准之前和在校准之后延伸段-CAD模型中的延伸段的模型的示例性位置，例如用于应用于延伸段-CAD模型的校准调整；
图25示出了描绘校准增材制造系统的示例性方法的流程图；和
图26示出了描绘增材制造系统的示例性控制系统的框图。
在本说明书和附图中重复使用参考字符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
现在将详细参考当前公开的主题的示例性实施例，在附图中示出了其一个或多个示例。每个示例都是通过解释的方式提供的，并且不应被解释为限制本公开。实际上，对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离本公开的范围或精神的情况下，可以对本公开进行各种修改和变型。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一实施例一起使用以产生又一实施例。因此，本公开旨在覆盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的这种修改和变型。
应当理解，诸如“顶部”，“底部”，“向外”，“向内”等的术语是方便的词语，并且不应被解释为限制性术语。如本文所使用的，术语“第一”，“第二”和“第三”可以互换使用以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。术语“一”和“一种”不表示数量限制，而是表示存在至少一个所引用的项目。
在此以及整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合和互换，并且除非上下文或语言另有指示，否则这种范围被识别并且包括其中包含的所有子范围。例如，本文公开的所有范围包括端点，并且端点可彼此独立地组合。
如这里在整个说明书和权利要求书中所使用的，近似语言用于修改可以允许变化而不会导致与之相关的基本功能的变化的任何定量表示。因此，由诸如“大约”，“近似”和“基本上”的一个或多个术语修饰的值不限于所指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。
如以下详细描述的，本主题的示例性实施例涉及增材制造机器或方法的使用。如本文所使用的，术语“增材制造”或“增材制造技术或过程”通常是指这样的制造过程：其中材料的连续层被提供在彼此之上以逐层“构建”三维部件。连续层通常熔融在一起以形成整体部件，该整体部件可以具有多种完整的子部件。
如本文中所使用的，术语“近净形”指的是具有与最终“净”形非常接近的打印形状的增材打印的特征。近净形部件可以进行表面精加工，例如抛光，磨光等，但不需要进行隆起加工以获得最终“净”形。举例来说，近净形可以与最终净形相差约1,500微米或更小，例如约1,000μm或更小，例如约500μm或更小，例如约250μm或更小，例如约150μm或更小，例如约100μm或更小，例如约50μm或更小，或例如约25μm或更小。
尽管在此将增材制造技术描述为通过通常在竖直方向上逐点，逐层地构建物体来实现复杂物体的制造，但是其他制造方法也是可能的，并且在本主题的范围内。例如，尽管本文的讨论涉及添加材料以形成连续层，但是本领域的技术人员将理解，本文公开的方法和结构可以用任何增材制造技术或制造技术来实践。例如，本发明的实施例可以使用加层过程，减层过程或混合过程。
根据本公开的合适的增材制造技术包括，例如，熔融沉积建模(FDM)，选择性激光烧结(SLS)，诸如通过喷墨和激光喷墨的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)，激光工程净成形(LENS)，激光净成形制造(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)和其他已知过程。
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烧结或熔化粉末层的部分)之外，应了解，根据替代实施例，增材制造过程可以是“粘合剂喷射”过程。在这方面，粘合剂喷射涉及以与上述类似的方式连续沉积添加粉末的层。然而，代替使用能量源来产生能量束以选择性地熔化或熔融添加粉末，粘合剂喷射涉及将液体粘合剂选择性地沉积在粉末的每一层上。液体粘合剂可以是例如光固化聚合物或另一种液体粘合剂。其他合适的增材制造方法和变型旨在处于本主题的范围内。
本文所述的增材制造过程可用于使用任何合适的材料形成部件。例如，该材料可以是塑料，金属，混凝土，陶瓷，聚合物，环氧树脂，光聚合物树脂，或者可以是固体，液体，粉末，片材，线或任何其他合适形式的任何其他合适材料。更具体地，根据本主题的示例性实施例，本文描述的增材制造的部件可以部分地，整体地或以材料的某种组合形成，该材料包括但不限于纯金属，镍合金，铬合金，钛，钛合金，镁，镁合金，铝，铝合金，铁，铁合金，不锈钢以及镍或钴基超合金(例如，可从Special Metals Corporation获得的名称为
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的那些)。这些材料是适用于本文所述的增材制造过程的材料的示例，并且通常可称为“增材”。
另外，本领域的技术人员将理解，可以使用多种材料和用于结合这些材料的方法，并且这些材料和方法被认为在本公开的范围内。如本文所使用的，对“熔融”的引用可以指用于产生以上任何材料的结合层的任何合适的过程。例如，如果物体是由聚合物制成的，则熔融可指在聚合物材料之间建立热固性结合。如果物体是环氧树脂，则可以通过交联过程形成结合。如果材料是陶瓷，则可以通过烧结过程形成结合。如果材料是粉末状金属，则可以通过熔化或烧结过程形成结合。本领域的技术人员将理解，通过增材制造将材料熔融以制造部件的其他方法是可能的，并且可以使用那些方法来实践当前公开的主题。
另外，本文公开的增材制造过程允许单个部件由多种材料形成。因此，本文描述的部件可以由以上材料的任何合适的混合物形成。例如，部件可以包括使用不同的材料，过程和/或在不同的增材制造机器上形成的多个层，段或零件。以这种方式，可以构造具有不同材料和材料特性，以满足任何特定应用的需求的部件。另外，尽管本文描述的部件是通过增材制造过程构造的，但是应当理解，在替代实施例中，这些部件的全部或一部分可以通过铸造，机械加工和/或任何其他合适的制造过程来形成。实际上，可以使用材料和制造方法的任何合适的组合来形成这些部件。
现在将描述示例性增材制造过程。增材制造过程使用部件的三维(3D)信息(例如三维计算机模型)来制造部件。因此，可以在制造之前定义部件的三维设计模型。就这一点而言，可以扫描部件的模型或原型以确定部件的三维信息。作为另一示例，可以使用合适的计算机辅助设计(CAD)程序来构造部件的模型，以定义部件的三维设计模型。
设计模型可以包括包括部件的外表面和内表面的部件的配置的3D数字坐标。例如，设计模型可以定义主体，表面和/或内部通道，例如开口，支撑结构等。在一个示例性实施例中，将三维设计模型例如沿着部件的中心(例如，竖直)轴线或任何其他合适的轴线转换为多个切片或段。每个切片可以为切片的预定高度限定部件的薄横截面。多个连续的横截面切片一起形成3D部件。然后逐个切片或逐层“构建”部件，直到完成。
以这种方式，可以使用增材过程来制造本文所述的部件，或者更具体地，例如通过使用激光能量或热使塑料熔融或聚合，或者通过烧结或熔化金属粉末来连续地形成每个层。例如，特定类型的增材制造过程可以使用能量束(例如，电子束或电磁辐射，例如激光束)来烧结或熔化粉末材料。可以使用任何合适的激光和激光参数，包括关于功率，激光束光斑尺寸和扫描速度的考虑。可以由任何合适的粉末或为增强强度，耐久性和使用寿命(特别是在高温下)而选择的材料形成构建材料。
尽管根据替代实施例，可以基于任何数量的参数来选择厚度并且厚度可以是任何合适的尺寸，但是每个连续层可以例如在大约10μm与200μm之间。因此，利用上述增材形成方法，本文所述的部件可具有与在增材形成过程中利用的相关粉末层的一个厚度(例如10μm)一样薄的横截面。
另外，利用增材过程，部件的表面光洁度和特征可以根据需要根据应用而变化。例如，可以通过在增材过程中，特别是在对应于零件表面的横截面层的周边，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)来调整表面光洁度(例如，使其更平滑或更粗糙)。例如，可以通过增加激光扫描速度或减小所形成的熔池的尺寸来获得较粗糙的光洁度，而可以通过减小激光扫描速度或增大所形成的熔池的尺寸来实现较平滑的光洁度。扫描图案和/或激光功率也可以更改，以更改选定区域的表面光洁度。
在部件的制造完成之后，可以将各种后处理程序应用于部件。例如，后处理程序可包括通过例如吹扫或抽真空除去过量的粉末。其他后处理程序可能包括应力缓解过程。另外，可以使用热，机械和/或化学后处理程序对零件进行精加工，以获得所需的强度，表面光洁度和其他部件性质或特征。
显然，在示例性实施例中，由于制造限制，本主题的几个方面和特征以前是不可能的。然而，本发明人已经有利地利用了增材制造技术中的最新进展来改进各种部件以及增材制造这种部件的方法。尽管本公开一般不限于使用增材制造来形成这些部件，但是增材制造确实提供了多种制造优势，包括制造容易，成本降低，准确性更高等。
此外，上述增材制造方法使得能够以非常高水平的精度形成本文所述的部件的更加复杂和繁复的形状和轮廓。例如，这样的部件可以包括薄的增材制造层，横截面特征和部件轮廓。另外，增材制造过程使得能够制造具有不同材料的单个部件，使得部件的不同部分可以展现出不同的性能特性。制造过程的连续增材特性使这些新颖特征得以构造。结果，使用本文描述的方法形成的部件可以表现出改善的性能和可靠性。
本公开总体上提供了被构造为在预先存在的工件上进行预处理和增材打印的增材制造机器，系统和方法。预先存在的工件可以包括新的工件以及被修理，重建或升级的工件。当前公开的增材制造系统和方法利用视觉系统来捕获位于视场中的一个或多个工件的数字表示，该数字表示可以是数字图像等形式。可以使用视觉系统确定每个工件的形状和位置，并且可以至少部分地基于一个或多个工件的数字表示来生成预处理命令和/或打印命令。预处理命令可以被配置为使增材制造机器利用增材制造机器的能量源来预处理一个或多个工件，并且打印命令可以被配置为使增材制造机器直接在一个或多个工件中的每一个工件上增材打印延伸段。
工件可以包括工件界面，该工件界面是指可以使用来自增材制造机器的能量源进行预处理的表面，并且增材制造机器可以在其上增材打印延伸段。对于某些工件，工件界面可以包括在这样的预处理之前和准备进行增材打印之前已经进行过预处理的表面。例如，可以对表面进行机加工，研磨，刷涂，蚀刻，抛光或以其他方式进行实质性修改，以提供工件界面。这种减法修改可以去除已经磨损或损坏的表面的至少一部分，和/或可以改善工件与增材打印的材料之间的结合。在诸如压缩机叶片或涡轮叶片的先前使用的部件的情况下，表面可能被某种程度地损坏或磨损，包括诸如微裂纹，凹坑，擦伤，缺陷，异物，沉积物，瑕疵等的伪影。减法修改过程可以消除这种损坏或磨损，从而为工件提供准备好进行增材打印的工件界面。根据本公开，可以对由这种减法修改产生的工件界面进行预处理，并且可以将延伸段增材打印在经预处理的工件界面上。然而，在一些实施例中，例如当工件包括适于在其上进行增材打印的工件界面时，可以省略减法修改和/或预处理。当然，即使当工件包括合适的工件界面时，例如也可以执行减法修改和/或预处理，以提供改进的工件界面。
一种示例性类型的工件包括涡轮机的翼型件，例如压缩机叶片和/或涡轮叶片。典型的涡轮机包括一个或多个压缩机区段以及一个或多个涡轮区段，每个压缩机区段可以包括多个压缩机级，每个涡轮区段可以包括多个涡轮级。压缩机区段和涡轮区段通常沿旋转轴线定向，并且分别包括一系列围绕相应级周向布置并且被护罩周向围绕的翼型件。
通常，从涡轮机上移开用于维修或重建的一组叶片的损坏或磨损的性质和程度因叶片而异。结果，在减法修改过程期间可能需要去除以制备工件界面的材料量从一个叶片到下一叶片可以不同。另外，一些叶片可能会由于暴露于高应力和高温下和/或由于摩擦护罩等而损坏，从而从其原始的净形状变形。结果，每个单独的叶片从其原始净形状的变化程度从一个叶片到下一叶片可以不同。
另外，翼型件的尺寸和形状从一个级到下一级可以不同，并且翼型件的末端提供相对小的工件界面。作为示例，示例性的高压压缩机叶片可以是大约1至2英寸高，并且可以具有叶片末端，该叶片末端的横截面宽度为大约0.5mm至大约5mm，这提供了特别小的工件界面，提供了特别小的工件界面。其他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)可能略大，例如高达约10英寸高，但是仍然提供小的工件界面。
从一个工件到下一工件的这种可变性，包括关于与原始净形状的差异，不同的减法修改量和/或尺寸和形状的差异的可变性，在在这种工件的工件界面上增材打印方面提出了几个关键的挑战，其由本公开内容解决。特别地，本公开提供了以足够的精度和准确性将延伸段增材打印在相应工件的工件界面上，从而提供近净形部件，即使相应工件由于一个或多个这样的可变性来源而彼此不同。
在一些实施例中，本公开提供了如下的系统和方法：将工件固定到构建板上和/或构建室内，使得即使当工件具有不同的尺寸和形状时增材制造机器或系统也可以增材打印到相应工件的工件界面上，作为共同构建的一部分。例如，本公开提供了一种构建板，其包括构造成使工件界面彼此对准的一个或多个偏置构件，以及一个或多个夹紧机构，该夹紧机构操作以将工件固定到构建板上。可以将工件在可以通过配准点确定的位置处固定到构件板，配准点被映射到可以由增材制造系统用来定位工件和/或其工件界面的坐标系。
本公开提供预处理工件界面的系统和方法，工件界面例如具有一个或多个异常特征的那些。预处理可以修正异常特征和/或增强工件界面的一个或多个特征。例如，预处理可以整平工件界面的一个或多个区域和/或可以在工件界面的一个或多个区域上提供期望的冶金性能。预处理还可以改善工件与在预处理之后被增材打印在工件上的延伸段之间的结合。另外，预处理可以提高延伸段可以被增材打印在工件上的精度和/或准确性。示例性预处理可包括添加剂流平，熔体流平和/或热调节。在一些实施例中，可以使用包括添加剂流平和/或熔体流平的预处理来整平工件界面。另外地或替代地，预处理可以从工件界面120去除氧化，污染物，碎屑和/或减性修饰伪影(subtractive modification artifact)(例如，凹槽，划痕，毛刺等)。
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，该CAD模型包括一个或多个延伸段的模型，例如延伸段-CAD模型，其符合一个或多个对应的工件的位置和形状，延伸段将被增材打印在该工件上。这样的延伸段-CAD模型可以用于生成用于增材制造机器的打印命令，从而允许增材制造机器以足够的精度或准确性将延伸段增材打印到工件界面上，以提供近净形部件。
本公开提供了例如从库-CAD模型确定和/或生成延伸段CAD模型，该库-CAD模型包括一个或多个标称工件，部件或延伸段的标称模型。可以至少部分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，从CAD模型的库中选择库-CAD模型。可以在库-CAD模型中确定横穿标称模型的标称模型界面，并且可以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来选择和/或生成延伸段的模型。可以将一个或多个延伸段的模型输出到延伸段-CAD模型，并且可以使用延伸段-CAD模型生成用于增材制造机器的打印命令。
本公开另外提供了确定和/或生成预处理-CAD模型。举例来说，可以从延伸段-CAD模型和/或从包括一个或多个标称工件，部件或延伸段的标称模型的库-CAD模型确定或生成预处理-CAD模型。可以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来选择和/或生成预处理区域的模型。可以将一个或多个预处理区域的模型输出到预处理-CAD模型，并且可以使用预处理-CAD模型生成用于预处理工件界面的预处理命令。
在一些实施例中，生成延伸段的模型可以包括从标称模型中提取标称模型界面，至少部分基于与工件界面的数字表示的比较来变换标称模型界面，和/或延伸经变换的模型界面，以提供延伸段的模型。附加地或替代地，可以从标称模型的三维部分生成延伸段的模型，这可以包括对这种三维部分进行变换，以便提供符合工件界面的数字表示的延伸段的模型。类似地，生成预处理区域的模型可以包括从标称模型中提取标称模型界面，至少部分基于与工件界面的数字表示的比较来变换标称模型界面，和/或延伸经变换的模型界面，以提供预处理区域的模型。附加地或替代地，可以从标称模型的三维部分生成预处理区域的模型，这可以包括变换这样的三维部分，以便提供符合工件界面的数字表示的预处理区域的模型。
本公开还提供了执行校准调整，以防止或减轻否则可能将不时出现在增材制造系统的一个或多个方面之间的差异，偏差，未对准，校准误差等的系统和方法。这样的校准调整可以被配置为解决视觉系统与增材制造机器之间，视觉系统与生成的一个或多个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差异，偏差，未对准，校准误差等。
当在工件界面上增材打印延伸段时，在工件和延伸段之间的未对准可能导致失败的构建或有缺陷的部件。先前的增材制造系统可能在扫描路径坐标和CAD模型的坐标之间的映射中表现出系统性偏差。这种系统性偏差可能会导致增材打印的部件整体移位，这对于以前的增材制造系统可能影响不大。然而，本公开提供了近净形部件，使得延伸段符合工件的工件界面的位置和形状。为了提供这样的近净形部件，不仅重要的是增材制造工具的精度，而且重要的是，工件的位置和形状与对应的延伸段彼此精确且准确地对准。
在一些实施例中，用于延伸段的增材可以与工件的材料不同。材料上的差异可提供延伸段相对于工件的不同性质或性能特征，包括增强的耐磨性，改善的硬度，强度和/或延展性。新的或未使用的部件可以根据本公开被增材制造或升级，以向延伸段提供与工件的材料不同的材料。例如，诸如压缩机叶片或涡轮叶片的翼型件可以用性能优异的材料形成的叶片末端升级。同样，损坏或磨损的部件可以使用与工件不同的材料，例如使用性能优异的材料，进行维修或重建。此外，与预处理结合使用的材料可以不同于用于延伸段的材料和/或包括在工件中的材料。
现在将进一步详细描述本公开的示例性实施例。在图1A和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以及可操作地构造为控制视觉系统102和/或增材制造机器104的控制系统106。视觉系统102和增材制造机器104可以被提供为单个集成单元或分离的独立单元。视觉系统102和增材制造机器104可以经由利用有线或无线通信线路的通信接口彼此可操作地耦接，这可以在视觉系统102和增材制造机器104之间提供直接连接。控制系统106可以包括一个或多个控制系统106。例如，单个控制系统106可以可操作地配置为控制视觉系统102和增材制造机器104的操作，或者分离的控制系统106可以可操作地配置为分别控制视觉系统102和增材制造机器104。控制系统106可以实现为视觉系统102的一部分，增材制造机器104的一部分，和/或与视觉系统102和/或增材制造机器104分开设置的独立单元。控制系统106可以经由利用有线或无线通信线路的通信接口与视觉系统102和/或增材制造机器104可操作地耦接，这可以在控制系统106与视觉系统102之间和/或控制系统106和增材制造机器104之间提供直接连接。示例性增材制造系统100可以可选地包括用户界面108和/或管理系统110。
在一些实施例中，第一控制系统106可以确定延伸段-CAD模型，至少部分地基于延伸段-CAD模型来生成一个或多个打印命令，和/或发送一个或多个打印命令至第二控制系统106，并且第二控制系统106可以使增材制造机器104至少部分地基于打印命令来增材打印延伸段。第一控制系统106可以被实现为视觉系统102的一部分，和/或第二控制系统106可以被实现为增材制造机器104的一部分。替代地或另外，第一控制系统106和/或第二控制系统106可以被实现为与视觉系统102和/或增材制造机器104分离的独立单元。
在一些实施例中，第一控制系统106可以确定延伸段-CAD模型并将其发送给第二控制系统106，第二控制系统106可以对延伸段-CAD模型进行切片，以生成一个或多个打印命令，并同时或随后将一个或多个打印命令传输到第三控制系统106，并且第三控制系统可以使增材制造机器104至少部分地基于一个或多个打印命令来增材打印延伸段。第一控制系统106可以被实现为视觉系统102的一部分，第二控制系统106可以被实现为独立单元，并且第三控制系统106可以被实现为增材制造机器104的一部分。替代地或另外，第一控制系统106和/或第二控制系统106可以被实现为与视觉系统102和/或增材制造机器104分离的独立单元。
在一些实施例中，控制系统106可以确定预处理-CAD模型和/或至少部分基于预处理-CAD模型来生成一个或多个预处理命令。例如，第一控制系统106可以确定预处理-CAD模型和/或将预处理-CAD模型发送给第二控制系统106，并且第二控制系统106可以至少部分地基于预处理-CAD模型来生成一个或多个预处理命令，并且第二控制系统106还可以使增材制造机器104至少部分地基于预处理命令对延伸段进行预处理。作为另一示例，第一控制系统106可以确定预处理-CAD模型并将其发送给第二控制系统106，第二控制系统106可以至少部分地基于预处理-CAD模型生成一个或多个预处理命令，并且同时或随后将一个或多个预处理命令传输到第三控制系统106，并且第三控制系统可以使增材制造机器104至少部分地基于预处理命令来对延伸段进行预处理。第一控制系统106可以被实现为视觉系统102的一部分，第二控制系统106可以被实现为独立的单元，并且第三控制系统106可以实现为增材制造机器104的一部分。可替换地或者另外，第一控制系统106和/或第二控制系统106可以被实现为与视觉系统102和/或增材制造机器104分离的独立单元。
视觉系统102可以包括可以被可操作地配置为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或其他机器视觉装置。这种数字表示有时可以被称为数字图像或图像；然而，将意识到，可以在没有以人类可见的形式呈现这种数字表示的情况下实践本公开。然而，在一些实施例中，可以至少部分地基于一个或多个视场114的这种数字表示，在用户界面108上显示与视场114相对应的人类可见的图像。
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，可对工件116应用预处理和/或可分别增材打印一个或多个延伸段到工件116上。特别地，视觉系统102允许定位和限定一个或多个工件116，使得可以指示增材制造机器104以适当的高准确性和高精度对一个或多个工件的工件界面120进行预处理和/或以适当的高准确性和高精度在对应的一个或多个工件116上打印一个或多个延伸段。一个或多个工件116可以被固定到构建板118，其中相应的工件116的工件界面(例如，顶表面)120对准构建平面122。
视觉系统102的一个或多个相机112可以被构造为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获得更高质量的图像。例如，一个或多个相机112可具有调节或可调节到构建平面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可以包括视场114，其包含固定到构建板118的一个或多个工件116的全部或一部分。例如，单个视场114可以足够宽以包含多个工件116，例如固定到构建板118的多个工件中的每一个。替代地，视场114可以更狭窄地聚焦在单个工件116上，从而分别获得相应的工件116的数字表示。应当理解，可以将分别获得的数字图像缝合在一起，以获得多个工件116的数字表示。在一些实施例中，相机112可以包括被构造为提供平坦焦平面的准直透镜，使得朝向视场114的周边定位的工件或其部分不会畸变。附加地或替代地，视觉系统102可以利用畸变校正算法来解决任何这种畸变。
由视觉系统102获得的包括一个或多个工件116的数字表示的图像数据可以被传输到控制系统106。控制系统106可以被配置为从已由视觉系统102捕获的一个或多个视场114的一个或多个数字表示确定多个工件116中的每个工件116的工件界面120，然后确定多个工件116中的相应工件的工件界面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可以生成一个或多个打印命令和/或一个或多个预处理命令，其可以被传输到增材制造机器104，使得增材制造机器104可以在多个工件116中的相应的工件116上增材打印多个延伸段和/或在工件116上增材打印多个延伸段之前，对多个工件116进行预处理。一个或多个打印命令可以被配置为增材打印多个延伸段，其中多个延伸段中的每个相应的延伸段位于相应工件116的工件界面120上。预处理命令可以被配置为将工件116的工件界面120暴露于预处理，以便准备用于在其上增材打印延伸段的工件界面120。
增材制造机器104可以利用任何期望的增材制造技术。在示例性实施例中，增材制造机器可以利用粉末床熔融(PBF)技术，例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可以包括任何这样的增材制造技术，或者也可以使用任何其他合适的增材制造技术。举例来说，使用粉末床熔融技术，可以通过熔化或熔融粉末材料层至工件界面120，以逐层的方式将多个延伸段中的相应延伸段增材打印在多个工件116中的对应的相应工件116上。在一些实施例中，可以通过将单层粉末状材料熔化或熔融到工件界面120上来增材打印部件。另外，或者作为替代，随后的粉末材料层可以顺序地融化或熔融至彼此。可以使用用于增材打印延伸段的相同增材制造机器104来施加预处理。
仍然参考图1A和1B，示例性增材制造机器104包括粉末供应室124以及构建室128，粉末供应室124包含粉末供应部126。具有固定到其上的一个或多个工件116的构建板118可以位于构建室128中，其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，该粉末活塞在系统100的操作过程中将粉末底板132升高。随着粉末底板132的升高，一部分粉末126被压出粉末供应室124。
重涂覆器134，例如辊或刀片，将一些粉末126推过工作表面136并推到构建平台138上。构建板118可以利用卡盘系统140以构造成以足够高的准确性和精度将构建板118定位在构建平台138上和/或构建室128内的方式固定到构建平台138。可以在将构建板118固定至构建平台138之前将工件116固定至构建板118。重涂覆器134用粉末126填充构建室128，然后在工件116的顶部附近的构建平面122上连续分布粉末126的薄层，以增材打印工件116的连续层。例如，粉末126的薄层可为约10至100微米厚，诸如约20至80μm厚，诸如约40至60μm厚，或诸如约20至50μm厚，或诸如约10至30μm厚。构建平面122表示与将由粉末126形成的工件116的下一层相对应的平面。
为了在工件116上形成延伸段的层(例如，界面层或随后的层)，能量源142将诸如激光或电子束的能量束144沿着构建平面122引导到粉末126的薄层上，以将粉末126熔化或熔融到工件116的顶部(例如，将一层熔化或熔融到工件界面120和/或熔化或熔融其后的层)。扫描仪146控制能量束144的路径，以熔化或熔融粉末126层中将要熔化或熔融到工件116上的部分。通常，使用DMLM，EBM或SLM系统，粉末126被完全熔化，其中相应层随着能量束144的相应通过而熔化或重新熔化。相反地，使用DMLS或SLS系统，粉末126的层被烧结，使粉末126的颗粒相互熔融，而通常不会达到粉末126的熔点。在粉末126的一层熔化或熔融到工件116之后，构建活塞148使构建平台138逐渐降低一增量，从而为下一粉末层126和重涂覆器134限定下一构建平面122，以将下一粉末层126分布在构建平面122上。粉末126的连续层可以以这种方式被熔化或熔融到工件116上，直到完成增材打印过程为止。
延伸段可以以选择的能量密度被增材打印在相应工件116的工件界面120上，以便在工件界面120和形成延伸段206的熔化或熔融的粉末层126之间提供适当的结合。如本文所用，术语“能量密度”是指体积能量密度E，其可以具有焦耳/立方毫米(J/mm3)的单位，并且可以根据如下等式(1)进行描述：
Figure BDA0002529626990000161
(1)，其中P是能量束144的功率，单位为瓦(W)，ν是能量束144的扫描速度，单位为毫米/秒(mm/s)，h是相邻扫描路径通路之间的影线(hatch)间距，单位为毫米(mm)，t是以毫米(mm)为单位的增量层厚度，如通过在构建平面122上施加的粉末的连续层之间构建平台138降低的增量指示，ko是与相邻扫描路径通路之间的重叠量相对应的重叠常数，以及kr是对应于相邻层之间的再熔化量的再熔化常数。
影响能量密度的参数的变化可以极大地影响增材打印质量，并且在一些实施例中，可能适合于形成原始部件的能量密度和/或其各种参数可能不适合于在预先存在的工件116上增材打印延伸段。例如，用于在预先存在的工件116上增材打印延伸段的能量密度可以实质上大于用于增材打印原始部件的典型能量密度。能量密度可以实质上更大，例如以实现延伸段的期望的孔隙率。孔隙率可根据如下等式(2)参照相对密度而被描述：
Figure BDA0002529626990000162
(2)，其中，ρ*是增材打印的材料的密度，ρs是所使用的原料的密度。
应用到工件116上的诸如热处理的后处理和/或暴露于高温操作条件可以从工件116最初被形成时存在的相对密度改变工件116的相对密度(例如，通过晶粒生长，沉淀，孪晶等)。可以选择能量束144的能量密度，以便提供延伸段，该延伸段具有相对密度，晶体结构或对应于工件116的性质的其他性质，例如在考虑了这种后处理或操作条件对工件116的影响之后。例如，可能不希望对通过在工件116上增材打印延伸段而形成的部件进行某些后处理，例如热处理，因为工件116可能已经进行了这种后处理。结果，可能期望增材打印过程提供具有期望的相对密度，晶体结构等的延伸段，而没有诸如热处理的后处理的贡献。
在一些实施例中，延伸段的相对密度可以被选择以实质上匹配工件116的相对密度和/或等于或大于工件116的相对密度。在一些实施例中，延伸段的相对密度可以实质上大于工件的相对密度。举例来说，延伸段的相对密度可以为约0.950至0.9999，例如0.970至0.9999，例如0.990至0.9999，例如0.997至0.9999，例如至少0.990，例如至少0.995，例如至少0.997，例如至少0.998，例如至少0.9990，例如至少0.9995，例如至少0.9997，例如至少0.9998，例如至少0.9999。在一些实施例中，延伸段可表现出第一相对密度，而工件可表现出第二相对密度，其中第一相对密度超过第二相对密度约十分之一至约十万分之一，例如约十分之一至约八万分之一，例如大约十分之一至大约六万分之一，例如大约十分之一至大约四万分之一，例如大约十分之一至大约二万分之一，例如大约二十分之一至大约八万分之一，例如大约四十分之一至大约八万分之一，例如大约六十分之一到大约十万分之一。
为了获得这样的相对密度，用于在预先存在的工件116上增材打印延伸段的能量密度可以实质上大于典型的能量密度值。例如，尽管典型的能量密度值可以在大约20J/mm3至大约70J/mm3的范围内，但是用于在工件116上增材打印延伸段的示例性能量密度值可以在大约20J/mm3至大约200J/mm3的范围内，例如大约70J/mm3至大约200J/mm3，例如大约80J/mm3至大约200J/mm3，例如大约100J/mm3至大约160J/mm3，例如大约120J/mm3至大约140J/mm3，例如大约140J/mm3至大约180J/mm3，例如大约160J/mm3至大约200J/mm3。这种能量密度可以为至少约20J/mm3，例如至少约50J/mm3，例如至少约70J/mm3，例如至少约100J/mm3，例如至少约120J/mm3，例如至少约140J/mm3，例如至少约160J/mm3。这样的能量密度可以小于约200J/mm3，例如小于约160J/mm3，例如小于约140J/mm3，例如小于约120J/mm3。例如，在一些实施例中，当ko和kr的乘积为大约1.0，诸如大约0.2至大约2.0，诸如大约0.5至大约1.5，或诸如大约0.8至大约1.2，可以实现前述能量密度值。
在一些实施例中，可以对工件116(例如，工件界面120)进行预处理，该预处理可以在粉末126被施加到工件界面120和/或粉末126未被施加到工件界面120的情况下进行。为了进行预处理，能量源142沿着构建平面122将诸如激光或电子束之类的能量束144引导到工件界面120上和/或粉末126的薄层上。预处理可以在选择的能量密度下进行，以便提供所需的预处理效果，例如添加剂流平，熔体流平和/或热调节。当在粉末126施加到工件界面120上的情况下进行预处理时，可以根据上面的等式(1)描述能量密度。当在没有粉末126的情况下进行预处理时，例如在熔体流平预处理和/或热调节预处理的情况下，可以根据等式(1)描述能量密度，其中t等于1。影响能量密度的参数的变化也可能极大地影响预处理的特性和效果，并且在一些实施例中，可能适合于形成原始部件或将延伸段打印在预先存在的工件上的能量密度和/或其各种参数可能不适合进行预处理。例如，在一些实施例中，用于预处理工件界面120的能量密度可以实质上低于用于增材打印原始部件和/或延伸段的典型能量密度。例如，一些热调节预处理可以在不产生熔池的能量密度下进行。在一些实施例中，可以使用第一能量密度来预处理工件界面，该第一能量密度是用于在工件界面上增材打印延伸段的第二能量密度的大约10％至大约100％，例如第一能量密度是第二能量密度的大约10％至大约90％，例如第一能量密度是第二能量密度的大约10％至大约70％，例如第二能量密度的大约20％至大约50％，例如第二能量密度的大约40％至大约80％，或例如第二能量密度的大约60％至大约90％。这样的第一能量密度和/或这样的第二能量密度可以用于相应的预处理或增材打印操作的全部或一部分。
然而，在其他实施例中，用于预处理工件界面的能量密度可以与用于在工件116上增材打印延伸段的能量密度相当。例如，在一些实施例中，添加剂流平预处理和/或熔体流平预处理可以在与用于在经预处理的工件界面上增材打印延伸段的能量密度相当的能量密度下进行。然而，在其他实施例中，可以以与用于在经预处理的工件界面上打印延伸段的能量密度显著不同的能量密度进行添加剂流平预处理和/或熔体流平预处理。例如，可以选择用于进行添加剂流平预处理和/或熔体流平预处理的能量密度，以便在工件的工件界面处或附近提供期望的相对密度。例如，可以选择能量密度用于添加剂流平预处理和/或熔体流平预处理，以提供从工件的第一相对密度过渡到工件界面的第二相对密度的分级相对密度。
在另外的实施例中，为诸如添加剂流平预处理和/或熔体流平预处理之类的预处理选择的能量密度可以明显大于为在经预处理的工件界面上增材打印延伸段而选择的能量密度。例如，可以使用明显高于用于在经预处理的工件界面上增材打印延伸段的合适的能量密度值的能量密度来更有效地修正某些异常特征。在一些实施例中，可以使用第一能量密度来预处理工件界面，该第一能量密度是用于在工件界面上增材打印延伸段的第二能量密度的大约100％至大约300％，例如第一能量密度是第二能量密度的大约110％至大约300％，例如第一能量密度是第二能量密度的大约110％至大约200％，例如第二能量密度的大约110％至大约150％，例如第二能量密度的大约150％至大约200％，或例如第二能量密度的大约200％至大约300％。这样的第一能量密度和/或这样的第二能量密度可以用于相应的预处理或增材打印操作的全部或一部分。
在各种实施例中，预处理可以在没有粉末126被施加在工件界面120上的情况下进行，而在其它实施例中，薄层粉末126可施加在工件界面120的全部或一部分上。能量束144可以以与在工件界面上增材打印时所遵循的扫描路径大致相似的方式遵循工具路径；然而，取决于预处理的目的，与增材打印相比，能量束144可以表现出不同的特性和/或可以实现不同的效果。
不管是否在工件界面120上施加粉末126，能量束都可以在工件界面120上产生熔池路径和/或热处理路径。预处理可以制备工件界面120，用于随后在其上进行增材打印，例如通过修正工件116和/或工件界面120的异常特征和/或通过增强工件116和/或工件界面120的一个或多个特征，以为在工件界面120上增材打印延伸段做准备。有时可以将包括一个或多个异常特征的工件116和/或工件界面120分别称为异常工件116或异常工件界面120。举例来说，异常工件界面120可以相对于构建平面122至少部分地偏斜。另外或作为替代，异常工件界面120可包括相对于构建平面122和/或相对于彼此高度不同，和/或相对于彼此至少部分地偏斜的一个或多个区域。作为进一步的示例，异常工件116或工件界面120可以包括氧化，污染物，碎屑，减性修饰伪影(例如，凹槽，划痕，毛刺等)，不一致或不期望的晶粒结构和/或晶粒尺寸，位错，微裂纹和/或空隙。
预处理可以修正这样的异常特征和/或增强一个或多个特征。例如，在一些实施例中，预处理可以通过熔体流平和/或添加剂流平来对工件界面120进行平整。另外地或可替代地，预处理可从工件界面120去除氧化，污染物，碎屑和/或减性修饰伪影(例如，凹槽，划痕，毛刺等)。预处理可包括熔体流平和/或添加剂流平。另外地或替代地，预处理可以包括热调节。
包括熔体流平预处理的预处理可包括使用能量束在工件界面120的至少一部分上产生熔池。包括添加剂流平的预处理可包括在工件界面120的至少一部分上施加粉末126并且将粉末126熔化或熔融到工件界面的至少一部分，例如在工件界面的相对于构建平面122和/或相对于工件界面的一个或多个其他区域高度较低的一个或多个区域处。将理解的是，预处理可以单独地或组合地包括添加剂流平和/或熔体流平。例如，可以对工件界面120的第一区域进行熔体流平，并且可以对工件界面120的第二区域进行添加剂流平。附加地或替代地，可对工件界面120的至少一部分进行熔体流平，然后进行添加剂流平。
包括热调节的预处理可包括生成跨工件界面的至少一部分的热处理扫描路径和/或熔池扫描路径。热处理扫描路径和/或熔池扫描路径热调节预处理可以包括在工件界面120处或附近修改工件116的晶粒结构，例如，修正异常晶粒结构和/或晶粒尺寸，位错，微裂纹和/或空隙。热调节还可包括增强晶粒结构和/或晶粒尺寸，例如，提供更均匀的晶粒结构和/或具有增强的硬度，抗张强度和/或延展性的晶粒结构，提供较小或较大的晶粒尺寸，改变晶粒尺寸分布，和/或提供具有增强的硬度，抗张强度和/或延展性的晶粒尺寸或分布。这样的热调节预处理可以与熔体流平或添加剂流平同时提供或作为熔体流平或添加剂流平的结果提供。附加地或替代地，可以与熔体流平或添加剂流平预处理分开地提供热调节预处理。预处理可以包括单独地或与熔体流平和/或添加剂流平组合地进行热调节。
包括添加剂流平的预处理可以包括在工件界面120上施加一层或多层粉末126，并使用能量束144将粉末126熔化或熔融到工件116的顶部(例如，将一层熔化或熔融到工件界面120和/或熔化或熔融其后的层)，类似于在工件116上增材打印延伸段206。然而，作为预处理的一部分而熔化或熔融到工件116的粉末126的特性和/或作用可以与作为在工件116上增材打印延伸段206的一部分而熔化或熔融到工件116的粉末126的特性和/或作用区别开。例如，在一些实施例中，用于预处理的粉末126可以具有与用于增材打印延伸段206的粉末126不同的成分。另外，或者替代地，在一些实施例中，能量束144可以在预处理期间提供相对于增材打印延伸段206时所使用的能量密度更高或更低的能量密度。可提供在预处理期间熔化或熔融至工件界面的一个或多个粉末126层，以对工件界面进行添加剂流平和/或在工件界面120上提供理想的冶金性能。一个或多个粉末126层可以被施加到工件界面120的全部或一部分，并且预处理命令可以被配置成熔化或熔融粉末126至工件界面120的全部或一部分。预处理的这种特性和/或效果可以改善工件116和在预处理之后增材打印在工件上的延伸段206之间的结合。附加地或替代地，预处理的这种特性和/或效果可以提高精度和/或准确性，可以以该精度和/或准确性将延伸段202增材打印在工件116上。
在一些实施例中，当异常工件界面120相对于构建平面122和/或相对于各个区域表现出偏斜和/或不同的高度时，偏斜或不同的高度的范围可以从大约1微米(μm)到约500μm。例如，相对于构建平面122和/或相对于工件界面120的第二区域，工件界面120的第一区域可表现出偏斜和/或不同的高度，例如约1微米(μm)至约500μm，例如约25μm至约400μm，例如约50μm至约250μm，或例如约75μm至约150μm，例如至少10μm，例如至少25μm，例如至少50μm，例如至少75μm，例如至少150μm，例如至少250μm，或例如至少400μm。不管预处理是否包括添加剂流平或熔体流平，预处理都可以至少部分地平整工件界面120，从而减小这种偏斜和/或高度差。例如，异常工件界面120的偏斜和/或高度差可以减小50％至100％，例如减小75％至100％，例如减小90％至100％。预处理可以例如在工件界面120的第一区域到工件界面120的第二区域之间将工件界面120平整至约1μm至约75μm，例如约1μm至约50μm，例如约1μm至约25μm，例如约1μm至约10μm。
仍参考图1A和1B，为了执行预处理，扫描仪146控制能量束144的路径，以熔化或加热工件界面120的至少一部分和/或将粉末126层的至少一些部分熔化或熔融至工件界面120。在一些实施例中，在将一层粉末126熔化或熔融到工件116上之后，构建活塞148逐渐降低构建平台138一增量，从而为下一层粉末126限定下一构建平面122，然后重涂覆器134可将下一层粉末126分布在下一构建平面122上。可以以这种方式将粉末126的连续层熔化或熔融到工件116，直到完成预处理过程为止。
现在参考图2A和图2B，示出了示例性工件组件200，其包括固定至构建板118的多个工件116。构建板118可以构造成使工件116对准相应的配准点202。配准点202可以映射到坐标系。图2A示出了工件组件200，其包括固定至构建板118的多个工件116。图2A中描绘的布置反映了在将延伸段206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，但是反映了增材制造过程之后的时间点。如图2B所示，多个部件204被固定到构建板118，其在增材打印过程期间通过将多个延伸段206中的相应延伸段206增材打印到多个工件116中的相应工件上而形成。
图2A和图2B中所示的构建板118和/或工件组件200可以用于促进在工件116上增材打印延伸段206，包括作为单个构建的一部分在多个工件116中的相应工件116上增材打印多个延伸段206中的相应延伸段206。在一些实施例中，构建板118可以被构造为使工件116对准相应的配准点202，以便于由视觉系统102进行图像捕获，以便于促进CAD模型与工件116的对准(例如，使得由CAD模型定义的延伸段206可以被适当地增材打印在工件116上)，和/或以便于增材制造机器104的可操作性。
图2A和图2B所示的工件组件200可容纳任何数量的工件116。作为一个示例，所示的工件组件200可容纳多达20个工件116。作为另一示例，工件组件200可构造成容纳2至100个工件116，或更多，例如2至20个工件116，例如10至20个工件116，例如20至60个工件116，例如25至75个工件116，例如40至50个工件116，例如50至100个工件116，例如5至75个工件116，例如75至100个工件116，例如至少2个工件116，例如至少10个工件116，例如至少20个工件116，例如至少40个工件116，例如至少60个工件116，或例如至少80个工件116。
在一些实施例中，例如，当工件116是翼型件，例如涡轮机的压缩机叶片或涡轮叶片时，工件组件200可构造成容纳与压缩机和/或涡轮的一个或多个级中的叶片数量相对应的数量的叶片，如果适用的话。以这种方式，涡轮和/或压缩机的给定的一个或多个级的所有叶片可以保持在一起，并且延伸段206可以在一个单一构建中被增材打印在其上。将理解的是，工件组件200和构建板118反映了一个示例性实施例，该示例性实施例是作为示例而非限制地提供的。设想了工件组件200和/或构建板118的各种其他实施例，其也可以允许以合适的定位和对准来固定工件116，所有这些都在本公开的精神和范围内。
图2A和图2B所示的示例性工件组件200包括构建板118，该构建板118中布置有一个或多个工件托架(bay)208。一个或多个工件托架208中的每个可包括一个或多个工件基座210。一个或多个工件托架208可另外包括一个或多个夹紧机构212，该夹紧机构212操作以将一个或多个工件116固定到构建板118上。一个或多个工件基座210可被构造成接收一个或多个工件蹄214，并且一个或多个工件蹄214可被分别构造成接收工件116。一个或多个夹紧机构212可被构造成将工件蹄214夹紧在相应的工件基座210内的适当位置。
工件基座210和/或工件蹄214可包括一个或多个偏置构件(未示出)，该偏置构件构造成在工件蹄214和诸如工件基座210的底部的构建板118之间施加偏置力(例如，向上或竖直偏置力)。偏置构件可以包括一个或多个弹簧，一个或多个磁体对(例如，永磁体或电磁体)，一个或多个压电致动器等，其可操作以施加这种偏置力。由偏置构件施加的偏置力偏置工件蹄214，以允许工件界面120(例如，工件116的顶表面)彼此对准。举例来说，可将对准板(未示出)放置在工件116的顶部上，以便部分地压缩偏置构件并使工件界面120(例如，工件116的顶表面)彼此对准。在一些实施例中，升降块(未示出)可以被放置在构建板118与对准板(未示出)之间，以帮助将对准板以期望的高度定位在工件116的顶部上。在工件界面120彼此对准的情况下，夹紧机构212可以被紧固，以便将工件116固定到构建板118上。
如图3A和3B所示，工件116与构建平面122的未对准可能导致打印失败。图3A示出多个工件116，包括与构建平面122对准的第一工件300，位于构建平面122下方的第二工件302和位于构建平面122上方的第三工件304。当重涂覆器134在构建平面122上分布粉末126时，通常期望第一工件300在其顶部分接收适当厚度的粉末126的层。相比之下，第二工件302和第三工件304示出了与构建平面122的未对准，这可能导致打印失败。例如，第二工件302可能表现出可归因于粉末126的层306过厚的打印失败，例如粉末126层与第二工件302的结合不足。这种结合不足可能是由于粉末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捕获在层内的气体形成的空隙(在充分熔化的情况下通常将被消除)引起的。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突出到构建平面122上方的打印失败，使得重涂覆器134可能跳过第三工件304的突出表面308和/或使得重涂覆器134可能被第三工件阻挡，从而损坏重涂覆器134或防止重涂覆器134移动经过突出表面308。
在一些实施例中，即使未对准的工件116不引起诸如阻碍重涂覆器134的完全打印失败，该未对准也可能导致熔化，尺寸不准确性，显微硬度，抗张性质和/或材料密度的变化。这些变化可随着将连续层添加到工件116而传播。另外，具有这种变化的部件204可能在操作期间发生故障，潜在地导致对其他设备的损坏，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，则该故障可能损坏涡轮机的其他部分，从而可能使涡轮机立即无法操作。
然而，如图3C和3D所示，本公开提供了构建板118和/或工件组件200，其构造成将多个工件116的顶部分与构建平面122至少部分地对准。然后可以将预处理应用于多个工件116以使工件界面120进一步与构建平面122对准。在示例性实施例中，工件116的顶部分提供了工件界面120，该工件界面120可以至少部分地通过对工件116执行减法修改来制备。这样的工件界面120可以包括当被装载到构建板118中时通常对应于工件116的最高部分的表面，平面，末端等。在顶部分由工件组件200对准的情况下，在确保重涂覆器134可以在每个工件116上施加粉末126的均匀层的同时，使用粉末床熔融过程，多个延伸段206可以在共同的构建中一起被增材打印在对应的多个工件116上。在一些实施例中，构建板118可以能够在100微米或更小，例如80μm或更小，例如60μm或更小，例如40μm或更小，例如20μm或更小，或例如10μm或更小的公差内将多个工件116与构建平面122对准。
由工件组件200提供的对准可以补偿相应工件116的尺寸上的差异。这种尺寸上的差异可以归因于工件116的尺寸变化是由任何源引起的，包括工件116具有不同的原始构造，和/或工件116的尺寸变化是由于执行减法修改以在工件116上制备工件界面120而引起的。在一些实施例中，例如，当工件116是涡轮机的翼型件，例如压缩机叶片和/或涡轮叶片时，尽管相应的工件116可以相对于彼此具有不同的尺寸，来自涡轮机的不同级的这种翼型件可以在相应的工件界面120(例如，工件116的顶表面)彼此对准的情况下固定在工件组件200内。
现在参照图4，将描述在工件116的工件界面120上增材打印延伸段206的示例性方法400。该示例性方法可以例如使用通信地耦接至视觉系统102和增材制造机器104的控制系统106，由本文所述的增材制造系统100执行。示例性方法400包括在步骤402处从已经由视觉系统102捕获的视场114的数字表示确定工件界面120。确定工件116可以包括确定工件界面120。例如，该示例性方法可以包括从已经由视觉系统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中的每一个的工件界面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可包括位于三维空间中的一个或多个工件，例如二维视场114或三维视场114。例如，一个或多个视场114可以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，例如一个或多个工件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可以包括，在步骤404处，使用视觉系统102获得视场114的数字表示，其中视场114包括工件界面120。这可以包括使用视觉系统102获得一个或多个视场114的一个或多个数字表示。替代地，示例性方法400可以以已经从视觉系统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，将打印命令传输到增材制造机器104，该打印命令被配置为在工件界面120上增材打印延伸段206，其中已至少部分地基于视场114的数字表示生成打印命令。打印命令可以被配置为在工件界面120上增材打印延伸段206。一个或多个打印命令可以被传送到增材制造机器104，并且一个或多个打印命令可以被配置为增材打印多个延伸段206，其中多个延伸段206中的每个相应的延伸段206位于多个工件116中的对应的相应工件116的工件界面120上。
可以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来生成一个或多个打印命令。示例性方法400可以可选地包括，在步骤408，至少部分地基于视觉系统102捕获的视场114的数字表示生成打印命令。这可以包括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来生成一个或多个打印命令，一个或多个视场114包括一个或多个工件116和/或其一个或多个工件界面120。替代地，示例性方法400可以利用已经诸如由控制系统106或其他方式生成或分别生成的一个或多个打印命令来执行。
示例性方法400可另外包括，在步骤410，至少部分地基于打印命令，在工件界面120上增材打印延伸段206。这可以包括在多个工件120中的对应的相应工件120上，例如在其多个工件界面120中的对应的相应工件界面120上，增材打印多个延伸段206中的相应的延伸段206。例如，一个或多个打印命令可被配置为至少部分地基于相应工件界面120的一个或多个坐标，将多个延伸段206中的相应延伸段定位在多个工件116中的对应的相应工件的工件界面120上。
在一些实施例中，示例性方法400可包括将工件界面120暴露于预处理，例如使用来自增材制造机器104的能量束144。示例性方法400可包括在步骤412处，将预处理命令传输至增材制造机器104，预处理命令被配置为将工件界面120暴露于预处理。例如，在步骤402处已经确定了工件界面120之后，可以执行步骤412。可以至少部分基于视觉系统102已经捕获的视场114的数字表示来生成预处理命令。在一些实施例中，示例性方法400可以可选地包括，在步骤414，至少部分地基于视场114生成预处理命令。
示例性方法400可以另外包括，在步骤416，至少部分地基于预处理命令将工件界面120暴露于预处理。这可以包括将多个工件界面120中的相应工件界面暴露于多个对应的预处理中的相应预处理。例如，一个或多个预处理命令可以被配置为至少部分地基于相应工件界面120的一个或多个坐标，将多个工件界面120中的相应工件界面暴露于对应的预处理。
在使工件界面120暴露于预处理之后，示例性方法400可以继续进行以在步骤410在工件界面120上增材打印延伸段206。替代地，在一些实施例中，在使工件界面120暴露于预处理之后，示例性方法400可以返回到步骤404，以使用视觉系统102获得视场114的数字表示，其中视场114包括经预处理的工件界面120。在一些实施例中，包括经预处理的工件界面120的数字表示可以更适合于在步骤402处确定工件界面。例如，经预处理的工件界面120可以允许视觉系统102在步骤402更准确和/或更精确地确定工件界面120。这又可以允许在步骤408生成更准确和/或精确的打印命令，和/或在步骤410更准确和/或更精确地将延伸段增材打印在工件界面120上。
可以执行示例性方法400，以通过将一个或多个延伸段206增材打印到一个或多个工件116上来提供部件204。在一些实施例中，多个工件116可以包括涡轮机的多个叶片，例如压缩机叶片和/或涡轮叶片，并且相应的多个延伸段206可包括多个叶片末端。可以使用增材制造机器104以逐层的方式增材打印部件204。例如，示例性方法400可包括在多个工件116中的相应工件的工件界面120上增材打印多个延伸段206的第一层，随后在多个延伸段206的第一层上增材打印多个延伸段206的第二层。第一层可以是工件界面120和要被增材打印在其上的延伸段206之间的界面层。第二层可以是延伸段206的后续层。在一些实施例中，可以通过将粉末状材料的单个界面层熔融或熔化到工件界面120来增材打印部件204。
现在参照图5A-5C，示出了示例性工件116(图5A和5B)和示例性部件204(图5C)。示例性工件116和部件204可以是翼型件，例如压缩机叶片或涡轮叶片，或任何其他工件116或部件204。如图所示，工件116和部件204代表涡轮机的高压压缩机叶片(HPC-叶片)。工件116可以是原始制造的工件，也可以是维修，重建等的工件116。
示例性方法400可以包括对工件116进行减法修改，以便在其上提供工件界面120。这可以包括切割，磨削，机械加工，电火花加工，刷涂，蚀刻，抛光或以其他方式实质性地修改工件116，以便在其上提供工件界面120。减法修改可以包括去除减法部分500(图5A)，以便提供工件界面120(图5B)。减法修改可以包括去除工件116的已经磨损或损坏的表面的至少一部分。例如，如图5A所示，工件116可以包括伪影502，例如微裂纹，凹坑，磨蚀，缺陷，异物，沉积，瑕疵等。由于这些叶片经受的极端条件，这种伪影502通常可出现在压缩机或涡轮叶片的顶表面上。可以附加地或替代地执行减法修改，以改善工件116与延伸段206之间的结合。
当工件116包括涡轮机的翼型件时，诸如压缩机叶片和/或涡轮叶片，如图5A和5B所示，减法修改可以包括去除翼型件的末端部分，例如以去除磨损或损坏的区域。替代地，在一些实施例中，部件204可以如图5B所示最初出现，不需要减法修改，或者不需要在减法修改期间去除部件204的实质部分。例如，在原始制造过程中，工件116可以是中间工件116。
在减法修改期间去除的材料量可以根据工件116的性质而变化，例如需要减去多少材料以便提供工件界面120和/或去除磨损或损坏的材料。当减法修改意在制备工件界面120而不去除更大厚度的层时，或者当工件116的磨损或损坏限于薄表面层时，去除的材料的量可以仅限于非常薄的表面层。替代地，从工件116去除的材料的量可以包括工件116的大部分，例如当工件116具有更大的裂纹，破裂或更深地渗透到工件116中的其他损坏时。
在一些实施例中，去除的材料的量可以为大约1微米至1厘米，例如大约1μm至大约1,000μm，例如大约1μm至大约500μm，例如大约1μm至大约100μm，例如大约1μm至大约25μm，例如大约100μm至大约500μm，例如大约500μm至大约1,000μm，例如大约100μm至大约5mm，例如大约1mm至大约5mm，例如大约5mm至大约1cm。在更进一步的实施例中，去除的材料的量可以为大约1厘米至大约10厘米，例如大约1cm至大约5cm，例如大约2cm至大约7cm，例如大约5cm至大约10cm。
不管工件116的性质如何，如图5C所示，可以通过在工件116上增材打印延伸段206来形成近净形部件204。近净形部件204可以包括与工件116(和/或工件界面周边504)基本一致的延伸段206，以使延伸段206以足够的一致性与工件116(和/或工件界面周边504)对准，从而可以提供近净形部件204，而无需随后的减法修改，除了例如抛光，磨光等的表面精加工。延伸段206可以被增材打印在相应的工件界面120上，使得延伸段206与工件116和/或工件界面120基本一致。例如，工件界面120可以具有工件界面周边504(图5B)，并且延伸段206可以被增材打印在相应的工件界面120上，使得延伸段206与工件界面周边504基本一致。延伸段206可以包括与工件界面120基本一致的界面层，包括与工件界面周边504基本一致的界面层周边。在示例性实施例中，当工件116是具有月牙形形式的工件界面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的数字表示来确定的月牙形状时，可以认为增材打印在工件界面120上的延伸段206与工件116(和/或工件界面周边504)基本一致。
在一些实施例中，如图5C所示，部件204可以包括悬突部506，使得延伸段206悬突于工件界面120(例如，工件界面周边504)。尽管存在悬突部506，但是部件204可以被认为是近净形部件204，和/或延伸段206可以被认为与工件116(和/或工件界面周边504)基本一致，例如当悬突部506不需要后续的减法修改(除了诸如抛光，磨光等的表面精加工)时。悬突部506的目的例如可以是留下一小部分可用于这种表面精加工的材料，表面精加工包括抛光，磨光等。可以基于精加工过程的性质来选择悬突部506的尺寸。在这样的精加工过程之后，悬突部506可以被基本上去除。
举例来说，在一些实施例中，悬突部506可以为大约1微米至1,000微米，例如大约1μm至500μm，例如大约1μm至100μm，例如大约1μm至50μm，例如大约1μm至25μm，例如大约10μm至50μm，例如大约25μm至50μm，例如大约50μm至100μm，例如大约50μm至250μm，例如大约250μm至500μm，例如大约500μm至1,000μm，例如大约1,000μm以下，例如大约500μm以下，例如大约250μm以下，例如大约100μm以下，例如大约，例如大约50μmm以下，或例如大约25μm以下。在示例性实施例中，多个延伸段206中的相应延伸段可以悬突于多个工件116中的相应工件的对应的工件界面120，其中悬突部506的最大悬突距离为大约1500微米或更小，例如大约1,000μm或更小，例如大约500μm或更小，或例如大约100μm或更小或例如大约50μm或更小或例如大约25μm或更小。在一些实施例中，当延伸段206包括最大悬突距离为大约1,500微米或更小，例如大约1,000μm或更小，例如大约500μm或更小，或例如大约100μm或更小或例如大约50μm或更小或例如大约25μm或更小的悬突部506时，延伸段206可被认为与工件116和/或工件界面周边504基本一致。
尽管工件界面120可以相对较小，但是增材制造机器104仍可以在其上增材打印延伸段206，以提供近净形部件204。例如，如图5B所示，工件116可以具有工件界面120，其具有横截面宽度w和高度hw，使得工件116的高度与横截面宽度的比率可以为大约1：1至1,000：1，例如大约1：1至500：1，例如大约1：1至250：1，例如大约1：1至大约100：1，例如大约1：1至大约75：1，例如大约1：1至大约65：1，例如大约1：1至大约35：1，例如大约2：1至大约100：1，例如大约5：1至大约100：1，例如大约25：1至大约100：1，例如大约50：1至大约100：1，例如75：1至大约100：1，例如至少5：1，例如至少10：1，例如至少25：1，例如至少50：1，例如至少75：1，例如至少100：1，例如至少250：1，例如至少500：1，例如至少750：1。
如图5C所示，延伸段206可具有高度he，使得工件116的横截面宽度w与延伸段206的高度he的比可为大约1：1,000至大约1,000：1，例如大约1：1,000至大约1：500，例如大约1：500至大约1：100，例如大约1：100至大约1：1，例如大约1:10至大约1：1，例如大约1:10至大约10：1，例如大约1：1至大约1：1,000，例如大约1：1至大约1:10，例如大约1：1至100：1，例如大约1：1至大约500：1，或例如大约500：1至大约1,000：1。
工件116的高度hw与延伸段206的高度he,的比可以为大约2：1至大约10,000：1，例如大约10：1至大约1,000：1，例如大约100：1至大约10,000：1，例如大约100：1至大约500：1，例如大约500：1至大约1,000：1，例如大约1,000：1至大约10,000：1，例如大约500：1至大约5,000：1，例如大约2,500：1至大约7,500：1，例如至少2：1，例如至少100：1，例如至少500：1，例如至少1,000：1，例如至少5,000：1，或例如至少7,000：1。
在一些实施例中，工件116的横截面宽度可以为大约0.1毫米至大约10厘米，诸如大约0.1mm至大约5cm，诸如0.2mm至大约5cm，诸如大约0.5mm至大约5cm，例如大约0.5mm至大约1cm，例如大约0.1mm至大约0.5mm，例如大约0.1mm至大约5mm，例如大约0.5mm至大约10mm，例如大约0.5mm至大约5mm，诸如大约0.5mm至大约3mm，诸如大约1mm至大约5mm，诸如大约3mm至大约10mm，诸如大约1cm至大约10cm，诸如大约10cm或更小，例如大约5cm或更小，例如大约3cm或更小，例如大约1cm或更小，例如大约5mm或更小，例如大约3mm或更小，例如大约1mm或更小，例如大约0.5mm或更小。在其他实施例中，工件116可具有相对较大的横截面宽度，例如大约1cm至大约25cm，例如大约5cm至大约15cm，例如大约5cm至大约10cm，例如至少约1cm，例如至少约5cm，例如至少约10cm，例如至少约15cm，或例如至少约20cm。
在一些实施例中，工件116可具有高度hw，大约0.5厘米至大约25厘米，诸如大约0.5cm至大约5cm，诸如大约0.5cm至大约3cm，诸如大约1cm至大约3cm，诸如大约1cm至大约10cm，诸如大约10cm至大约15cm，诸如大约15cm至大约25，诸如至少约0.5cm，诸如至少1cm，诸如至少3cm，诸如至少5cm，诸如至少约10cm，诸如至少约20cm，诸如约25cm或更小，诸如大约20cm或更小，诸如大约15cm或更小，诸如大约10cm或更小，诸如大约5cm或更小，诸如大约3cm或更小，或诸如大约1cm或更小。
在一些实施例中，延伸段206可具有高度he，大约10微米至大约20厘米，例如大约10μm至大约1,000μm，例如大约20μm至大约1,000μm，例如大约50μm至大约500μm，例如大约100μm至大约500μm，例如大约100μm至大约1,000μm，例如大约100μm至大约500μm，例如大约250μm至大约750μm，例如大约500μm至大约1,000μm，例如大约1mm至大约1cm，例如大约1mm至大约5mm，例如大约1cm至大约20cm，例如大约1cm至大约5cm，例如大约5cm至大约10cm，例如大约10cm至大约20cm，例如大约20cm或更小，例如大约10cm或更小，例如大约5cm或更小，例如大约1cm或更小，例如大约5mm或更小，例如大约3mm或更小，例如大约1mm或更小，例如大约500μm或更小，例如大约250μm或更小。
在示例性实施例中，工件116可具有大约1cm至5cm的高度hw和大约0.1mm至大约5mm的横截面宽度w，并且增材打印在其上的延伸段206的高度he可为大约10μm至大约5mm，例如大约100μm至大约1mm，或例如大约1mm至大约5mm。示例性工件116的工件116的高度hw与延伸段206的高度he的比可以为大约2：1至大约10,000：1，例如大约2：1至大约10：1，例如大约10：1至大约50：1，例如大约50：1至大约100：1，例如大约100：1至大约1,000：1，例如大约1,000：1至5,000：1，例如大约10：1至大约10,000：1，例如大约2：1至大约100：1，例如大约50：1至大约5,000：1，例如大约100：1至大约1,000：1，例如大约1,000：1至大约5,000：1，例如大约1,000：1至大约10,000：1，例如大约5,000：1至大约10,000：1，例如至少2：1，例如至少10：1，例如至少50：1，例如至少100：1，例如至少500：1，例如至少1,000：1，例如至少5,000：1。
示例性工件116的工件116的横截面宽度w与延伸段206的高度he的比率可以为大约1:50至大约1,000：1，例如大约1:10至大约1：1，例如大约1：5至大约1：1，例如大约1：1至大约5：1，例如大约5：1至大约10：1，例如大约10：1至大约50：1，例如大约50：1至大约100：1，例如大约100：1至大约500：1，例如大约500：1至大约1,000：1，例如大约2：1至大约1,000：1，例如大约1：2至大约1：1，例如大约1：1至1,000：1，例如大约2：1至大约10：1，例如大约5：1至大约500：1，例如大约10：1至大约100：1，例如大约100：1至500：1，例如大约100：1至1,000：1，例如大约500：1至1,000：1，例如至少2：1，例如至少10：1，例如至少50：1，例如至少100：1，例如至少500：1。
再次参考图1A和1B，将讨论使用视觉系统102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可以捕获工件116的数字图像，其中工件116固定在构建板118上，并且构建板118固定在构建平台138上。卡盘系统140可以以高水平的精度和精确性将构建板118定位并对准在构建室128内且在构建平台138上，这也由此将工件116对准并定位在构建室128内。数字图像也可以在将构建板118放置在构建室128中并固定到构建平台138之前被捕获；然而，通常优选利用卡盘系统140提供的定位和对准。当视觉系统102未与增材制造机器104集成时，可以在将构建板118放置在构建室128中并固定在构建平台138上之前捕获数字图像，例如在视觉系统102作为与增材制造机器104分开的单元提供的情况下。
可以在将粉末126添加到构建室128期间或之后捕获工件116的数字图像。在工件界面120和感兴趣区域600的包围部分之间(和/或工件界面周边504和感兴趣区域600的包围部分之间)(例如，图6A和6B)的良好对比度可以改善边缘检测算法的性能。在一些实施例中，可以在将粉末126一直分配到构建平面122和/或工件界面120上之前捕获数字图像。在一些实施例中，可以通过将粉末层126引入到构建室128中恰好位于构建平面122下方和/或恰好在工件界面120下方(这有时被称为“划痕涂层”)来改善图像捕获。例如，粉末126可提供改进的背景(例如，更好的对比度，反射少，更均匀性等)，其允许一个或多个相机112更好地聚焦在工件界面120上。另外，或替代地，在一些实施例中，可以在工件界面120上施加一层粉末126，以便确定相应工件界面120的高度变化。例如，具有较高高度的工件界面120的区域可以从粉末126层的高度突出，而粉末层可以覆盖具有较低高度的工件界面120的区域。当生成预处理命令时，可以利用这种高度变化。然而，覆盖工件界面120的一部分的粉末126可能遮盖工件界面120的周边，从而可能降低数字图像的质量和/或可能影响控制系统106在确定相应工件界面120时的可靠性。
在一些实施例中，可以在捕获工件116的数字图像之前，将一层粉末126添加到构建室128中，使其刚好位于构建平面122下方和/或恰好位于工件界面120下方。可以在这样一层粉末126到位的情况下捕获数字图像。在捕获数字图像之前，可以将任何杂散粉末126从工件界面120上刷掉。在这样的一层粉末126刚好位于构建平面122下方和/或恰好位于工件界面120下方的情况下已经捕获数字图像之后，可以添加额外的粉末并且可以捕获另外的数字图像以确定相应工件界面120的高度变化和/或生成预处理命令。在另外的实施例中，可以利用裙部(未示出)，该裙部包括用于使工件界面120滑过的狭缝。当将裙部固定到构建板118上时，可以将裙部放置在工件116上，从而使工件界面120暴露以获得数字图像，然后可以在增材打印之前去除裙部。
在图6A和6B中示意性地描绘了使用视觉系统102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。可以从单个视场114捕获图6B中描绘的数字表示，或者可以将多个视场114缝合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所示，视场114可以包括与工件界面120和/或工件116相对应的感兴趣区域600(图6A)或者分别与多个工件界面120和/或工件116相对应的多个感兴趣区域600(图6B)。不管视场114是否包括一个或多个感兴趣区域600，感兴趣区域600可以对应于视场114内的工件界面120和/或工件116的预期位置。例如，可以基于映射到坐标系的配准点202(图2A和2B)确定预期位置。控制系统106可以被配置为仅处理视场114内的一个或多个感兴趣区域600，以减少处理时间。如图所示，感兴趣区域600包括位于其中的工件116的数字表示。所示的视场114可以反映工件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，其可以包括工件界面周边504的数字表示。
现在参照图7A，将讨论确定工件116，工件界面120和/或工件116的工件界面周边504的示例性方法。示例性方法700包括在步骤702处确定视场114内的感兴趣区域600。感兴趣区域600可以对应于视场114内的工件116，工件界面120和/或工件界面周边504的预期位置。可以至少部分基于视场114的坐标到工件116的配准点202的映射来确定感兴趣区域。
示例性方法700可以进一步包括在步骤704中确定感兴趣区域600内的工件界面周边504。可以使用边缘检测算法来确定工件界面周边504。示例性边缘检测算法可以通过确定视场114的数字表示内具有不连续性(例如亮度或对比度的变化)的像素来确定工件界面周边504。可以基于使用边缘检测算法确定的工件界面周边504来确定工件界面120和/或工件116。可以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，阈值算法，微分算法，模糊逻辑算法等。也可以使用边缘细化，高斯滤波器等对数字图像进行滤波。示例性边缘检测算法可以以亚像素精度确定工件界面周边504。
示例性方法700可以包括，在步骤706中，生成与工件界面周边504，工件界面120和/或工件116相对应的点云602。点云可以包括与工件界面周边504，工件界面120和/或工件116相对应的任何期望数量的点。可以基于期望的点云602的分辨率水平来选择点的数量。图6A和6B中示出了示例性点云602。在一些实施例中，如图6A中所示，点云602可以偏移偏移量604，该偏移量604对应于工件界面周边504和要在其上增材打印的延伸段206之间的预期悬突距离。当在点云602中提供这种偏移时，生成点云602的步骤706可以包括确定偏移量604，并且将点云602的一系列点偏移该偏移量604。在一些实施例中，该偏移量可以在沿着周边504的第一点和沿着周边504的第二点之间变化。例如，偏移量可以被配置为根据增材制造工具的曲率和/或扫描路径而变化。
如参考图4所讨论的，在增材打印延伸段206的示例性方法400中，从视场114的数字表示确定工件界面120之后，示例性方法400可包括在步骤406处传输打印命令至增材制造机器104，打印命令被配置为在工件界面120上增材打印延伸段206，并且可选地，示例性方法400可以包括在步骤408处至少部分地基于视场114来生成打印命令。在一些实施例中，示例性方法400可以包括在步骤412处将被配置为将工件界面120暴露于预处理的预处理命令传输到增材制造机器104，并且可选地，示例性方法400可以包括在步骤414处，至少部分地基于视场114生成预处理命令。例如，参照图7B至图12描述生成打印命令的示例性方法。例如，参考图14-19描述示例性预处理，生成预处理命令的示例性方法以及预处理工件界面120的示例性方法。
在一些实施例中，打印命令和/或预处理命令可以至少部分地基于CAD模型，诸如延伸段-CAD模型，其包括被配置为被增材打印在一个或多个工件116上，例如在相应的工件界面120上的一个或多个延伸段206的模型。示例性方法400可以包括确定延伸段-CAD模型和/或生成延伸段-CAD模型。附加地或替代地，至少部分基于视觉系统102捕获的视场114生成打印命令的步骤408可以包括确定延伸段-CAD模型和/或生成延伸段-CAD模型。进一步附加地或替代地，至少部分地基于视觉系统102捕获的视场114生成预处理命令的步骤414可以包括确定延伸段-CAD模型和/或生成延伸段-CAD模型。
现在参照图7B，将描述生成打印命令的示例性方法750。示例性方法750可以例如结合图4中所示的增材打印延伸段206的示例性方法400中的步骤408来执行。示例性方法750可以包括，在步骤752，确定和/或生成延伸段-CAD模型；在步骤754，对延伸段-CAD模型进行切片；以及在步骤756，针对延伸段-CAD模型的每个切片确定扫描路径和增材打印区域。在针对延伸段-CAD模型的切片确定扫描路径和增材打印区域之后，在步骤756，示例性方法750可以在步骤758继续进行以确定是否存在另一切片，如果是，则示例性方法750可以前进至步骤756，提供针对延伸段-CAD模型800(例如，图8A)的下一切片确定扫描路径和增材打印区域。当不存在可以针对其确定扫描路径和增材打印区域的另外的切片时，示例性方法750可以在步骤760处结束。切片的数量可以取决于延伸段-CAD模型中的延伸段的尺寸(例如高度，厚度)，以及可以使用以增材打印延伸段的粉末126或其他材料的层的期望厚度。
图8A示出了示例性延伸段-CAD模型800。示例性延伸段-CAD模型800可以包括一个或多个延伸段206的模型。如图所示，延伸段-CAD模型800包括延伸段802的多个模型。延伸段802的模型分别符合在其上多个延伸段206将被分别增材打印的多个对应的工件116的位置和形状。例如，延伸段802的相应模型可以与分别对应于固定到构建板118上的多个工件116的配准点202的坐标对准，和/或延伸段802的模型可以包括基本上与对应工件116的工件界面120一致的模型界面804。模型界面804可以由模型界面周边806定义，并且模型界面周边806可以与相应工件116的工件界面周边504基本上一致。延伸段802的模型可以包括从模型界面804延伸到顶表面808的高度he,。
在一些实施例中，要在其上打印延伸段206的多个工件116可以彼此不同，然而延伸段-CAD模型800仍然可以包括符合多个工件116中的相应工件的位置和形状的多个延伸段802的模型。模型可以包括一个或多个与对应的工件界面120基本一致的模型界面804和/或与对应的工件界面周边50基本一致的一个或多个模型界面周边806。延伸段-CAD模型800可以至少部分地基于CAD模型，例如从数据库或CAD模型库中选择的库-CAD模型，被确定和/或生成。数据库或CAD模型库可以包括多个库-CAD模型，可以从中确定和/或生成延伸段-CAD模型800。
在图8B中示出了示例性库-CAD模型。库-CAD模型850可以包括一个或多个标称工件116，部件204或延伸段206的标称模型。例如，如图8B所示，库-CAD模型850可以包括旨在被修理，重建和/或升级的一个或多个部件204的标称模型852。如图所示，库-CAD模型850可以包括多个标称部件204的标称模型852。库-CAD模型850可以替代地包括单个标称部件204。另外地或替代地，库-CAD模型850可以包括标称延伸段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模型库可以包括一个或多个延伸段-CAD模型800，其可以包括一个或多个先前确定的和/或先前生成的延伸段-CAD模型800，从中可以确定和/或生成后续的延伸段-CAD模型800。
如图8B所示，标称模型界面854可从标称模型852来确定。标称模型界面854可以对应于与库-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可以由标称模型界面周边856定义，并且标称模型界面周边856可以或可以不与相应工件116的工件界面周边504基本一致。标称模型界面854可以位于标称模型的任何z方向位置，包括直到标称模型852的标称顶表面858。
在一些实施例中，库-CAD模型850或延伸段-CAD模型800可以是实际的CAD模型，从其最初制造一个或多个部件204，或者库-CAD模型可以是副本或从其最初制造一个或多个部件204的CAD模型的修改版本。虽然库-CAD模型850通常可以对应于一个或多个工件116，延伸段206将被增材打印到该工件上，但一个或多个工件116可以从一个工件116到另一个工件116在不同程度上不同于其原始净形状。例如，当工件116已经变形或损坏时，例如由于暴露于极端温度的操作条件下和/或由于异物摩擦或冲击，可能会出现与这种原始净形状的差异。由于为在工件116上准备工件界面120而执行的减法修改中的变化，原始净形状也可能存在差异。然而，本公开提供了生成延伸段-CAD模型800，其包括分别与多个工件116的位置和形状相符的多个延伸段802的模型，多个延伸段206将分别基于延伸段-CAD模型800和/或其中的延伸段802的模型而被增材打印在多个工件116上。
在图9A和9B中示出了生成延伸段-CAD模型800的示例性方法。如图9A所示，可以针对多个工件116中的每一个执行生成延伸段-CAD模型800的示例性方法900。示例性方法900可以包括，在步骤902中，在库-CAD模型中确定横穿(traversing)对应于多个工件116中的相应工件的标称模型的标称模型界面854。标称模型可以包括标称部件204的模型，例如工件116可能源自的部件204的模型。然而，工件116可能不同于已经根据标称模型被增材制造的部件204，例如，由于工件116由于使用部件204的环境而引起的损坏或磨损,和/或由于为准备工件116以在其上增材打印延伸段206而进行的减法修改。标称模型可以附加地或可替代地包括标称工件的模型，例如通过对标称部件204进行减法修改过程以提供工件界面120而产生的工件116的标称模型。标称模型可以附加地或可替代地包括标称延伸段802的模型，例如对应于标称工件116的延伸段802的标称模型。
确定标称模型界面854可以包括确定在确定的高度横穿库-CAD模型的平面。所确定的高度可以对应于标称工件116的工件界面120的预期位置的高度。作为示例，库-CAD模型可以包括与工件相对应的标称部件204的模型，并且工件116可能已经进行了减法修改，例如以提供工件界面120。可以至少部分地基于减法修改的性质，例如基于由于减法修改而导致的预期材料去除量或工件116的所得高度变化来确定工件界面120的预期位置。
附加地或替代地，所确定的高度可以对应于根据工件116的数字表示所确定的工件界面120的高度。可以至少部分地基于从工件的数字表示获得的工件116的一个或多个尺寸测量工件界面120的高度，并且可以至少部分地基于所测量的高度来确定标称模型界面854。另外地或替代地，可以至少部分地基于在视场114中捕获的工件对准系统200的一个或多个尺寸来测量工件界面120的高度。例如，可以至少部分地基于工件蹄214的高度，或者至少部分地基于工件界面120的高度与工件蹄214的高度之间的差，或者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，来确定工件界面120的高度。
在一些实施例中，可以使用最佳拟合算法来确定标称模型界面854。确定横穿库-CAD模型850的标称模型界面854可以包括确定横穿库-CAD模型的平面，该平面满足与针对工件界面120的数字表示应用的最佳拟合算法相关联的度量。最佳拟合算法可以将横穿库-CAD模型的一个或多个平面与工件界面120的数字表示进行比较，直到比较的平面满足最佳拟合度量。标称模型界面854可以至少部分地基于满足最佳拟合度量的平面来确定。例如，可以将满足最佳拟合度量的平面确定为标称模型界面854。
仍参照图9A，确定和/或生成延伸段-CAD模型800的示例性方法900可以包括，在步骤904，将库-CAD模型的标称模型界面854与多个工件16中的相应工件的工件界面120的数字表示进行比较。数字表示可能已经使用具有包括多个工件116中的相应工件的工件界面120的视场114的视觉系统102预先获得或同时获得。可以使用图像匹配算法来执行比较。在一些实施例中，将标称模型界面854与工件界面120的数字表示进行比较可以包括，在步骤906，确定标称模型界面854和工件界面120的数字表示是否彼此充分匹配。然而，在一些实施例中，不需要包括匹配步骤906。
当被包括时，匹配步骤906可以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进行比较，并确定它们之间的一个或多个差异。比较步骤904可以附加地或可替代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进行比较，并确定它们之间的一个或多个差异。配准点202可以对应于多个工件116中的相应工件的位置，多个延伸段206中的相应延伸段将使用增材制造机104被增材打印到该工件上。比较步骤904和匹配步骤906可以单独执行或作为同一步骤的一部分一起执行。在一些实施例中，匹配步骤906可以确定在标称模型界面854和工件界面120之间是否存在部分匹配，紧密匹配或不存在匹配。替代地，匹配步骤906可以确定在标称模型界面854和工件界面120之间是否存在任何匹配(例如，至少部分匹配)或不匹配。
当匹配步骤906确定标称模型界面854和工件界面120之间至少存在部分匹配时，示例性方法900可以进行到步骤908，以提供至少部分地基于标称模型界面854生成延伸段802的模型。步骤908提供了延伸段802的模型，该延伸段802的模型符合多个工件116中相应工件的工件界面120的数字表示，从而延伸段802的模型被配置为被增材打印在多个工件116中的相应工件的工件界面120上。
当匹配步骤906确定标称模型界面854和工件界面120之间没有至少部分匹配时，示例性方法900可以返回到步骤902，以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的数字表示进行比较。可以从相同的库-CAD模型或不同的库-CAD模型中选择不同的标称模型界面854。
在一些实施例中，匹配步骤906可以包括确定在标称模型界面854和工件界面120之间是否存在不止部分匹配，例如紧密匹配。当匹配步骤906确定在标称模型界面854和工件界面120之间是紧密匹配时，示例性方法900可以包括在步骤910中至少部分地基于比较从库-CAD模型中选择标称模型界面854和/或标称模型的至少三维部分。例如，比较可以确定从库-CAD模型中所选择的标称模型界面854和/或标称模型符合多个工件116中的相应工件的工件界面120的数字表示，从而所选择的标称模型界面854可以与对应于工件界面120的数字表示的坐标对准，和/或所选择的标称模型界面854可以与工件界面120的数字表示基本一致。在各种示例性实施例中，步骤910可以包括：针对相应工件选择标称模型；针对相应工件116选择标称模型的三维部分(其可以包括标称模型界面854)；和/或针对相应工件116仅选择标称模型界面854。
当在步骤908选择标称模型或其三维部分时，示例性方法900可以包括从库-CAD模型确定延伸段-CAD模型。例如，在步骤910，912，可以确定包括标称延伸段206的库-CAD模型充分匹配工件界面120，从而可以在不需要变换或延伸标称模型界面854的情况下将延伸段206增材打印在工件界面120上。另一方面，当库-CAD模型包括标称部件204的模型或标称工件116的模型，而不是标称延伸段206的模型时，示例性方法900可以继续进行以在步骤908生成延伸段802的模型，例如，以便提供延伸段802的模型，而不是部件204或工件116的模型。在步骤908生成的延伸段802的模型可以配置为被增材打印在多个工件116中的相应工件的工件界面120上，而即使标称模型界面854与工件界面120紧密匹配，也不会如此配置部件204或工件116的模型。
在不包括匹配步骤906的示例性方法900中，示例性方法可以在已在步骤904处将标称模型界面854与工件界面120的数字表示进行比较之后，继续在步骤908至少部分地基于标称模型界面854来生成延伸段802的模型。在一些实施例中，步骤904和908可以组合为单个步骤，以使得将标称模型界面854与工件界面120的数字表示进行比较可以是至少部分基于标称模型界面854生成延伸段802的模型的过程的一部分。
在步骤908，910中已经生成和/或选择延伸段802的模型之后，示例性方法900可在步骤912中确定多个工件116是否包括另一工件116。当有另一工件时，示例性方法900可以包括重复确定步骤902以及随后的步骤直到步骤912。当步骤912指示不存在另外的工件116时，示例性方法900可以进行步骤914，该步骤提供输出多个延伸段802的模型，多个延伸段802分别被构造成被增材打印在多个工件116中的相应工件的对应的工件界面120上。该模型可以是延伸段-CAD模型800，并且该模型可以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。
多个延伸段802的模型可以与在步骤908、910生成和/或选择每个另外的工件116同时地在步骤914输出或在步骤908、910生成和/或选择每个另外的工件116之后在步骤914输出。在一些实施例中，输出模型可以包括将多个模型缝合在一起，多个模型是例如已分别针对多个工件116中的相应工件选择和/或变换和生成的模型。虽然已经关于多个延伸段206描述了确定和/或生成延伸段-CAD模型800的示例性方法900，但是应当理解，也可以针对单个延伸段206确定和/或生成延伸段-CAD模型800。例如，可以针对单个延伸段206执行示例性方法900。
现在参照图9B，将描述一个或多个步骤，其可以包括在生成延伸段802的模型的步骤908(图9A)中。图9B中所示的步骤可以单独地或与一个或多个其他步骤一起被包括。当生成延伸段802的模型时，图9B中所示的一个或多个步骤可以被执行，并且所执行的特定步骤可以至少部分取决于在步骤906(图9A)标称模型界面854是提供部分匹配还是紧密匹配，和/或在步骤910(图9A)标称模型界面854或标称模型的至少三维部分是否被选择。
如图9B所示，在步骤908生成延伸段802的模型可以包括提取步骤916，使得可以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来生成延伸段206。替代地，例如，可以省略提取步骤916，使得标称模型本身可以被配置为被增材打印在工件界面120上。生成延伸段802的模型的步骤908可以附加地或替代地包括变换步骤918，使得标称模型界面854可以符合工件界面120的数字表示。可替代地，例如，当标称模型界面854已经符合工件界面120的数字表示时，可以省略变换步骤918。生成延伸段802的模型的步骤908可以进一步附加地或替代地包括延伸步骤920，使得标称模型界面854或经变换的模型界面804可以被延伸以便提供延伸段802的三维模型。可替换地，例如，当从标称模型的三维部分生成延伸段802的模型时，可以省略延伸步骤920。
在一些实施例中，在步骤916，生成延伸段802的模型可以可选地包括至少部分地基于步骤904、906的比较，从标称模型中提取标称模型界面854和/或对应于标称模型界面854的标称模型的三维部分。提取步骤可以在比较步骤904之后，在匹配步骤906之后或在选择步骤910之后执行。
在一些实施例中，生成延伸段802的模型可以可选地包括，在步骤918，至少部分地基于在步骤904、906的比较，变换标称模型界面854，以便提供符合多个工件116中的相应工件的工件界面120的数字表示的经变换的模型界面804。变换步骤可以包括一个或多个变换操作，包括对准，改变，修改，扭曲，变形，失真，校正，调整，修订，矫直，倾斜，旋转，弯曲，扭转或编辑，以及这些的组合。可以至少部分地基于比较来选择特定的变换操作，使得变换操作使标称模型界面854符合工件界面120的数字表示。
变换步骤918可以在比较步骤904之后和/或在匹配步骤906之后执行。另外，或者替代地，变换步骤918可以在提取步骤916之后执行。示例性方法900可以包括从标称模型中提取标称模型界面854，然后进行到步骤918，提供至少部分地基于在步骤904、906的比较，对标称模型界面854进行变换，以便提供符合多个工件116中的相应工件的工件界面120的数字表示的经变换的模型界面804。
在一些实施例中，生成延伸段802的模型可以可选地包括，在步骤920，延伸经变换的模型界面804，使得延伸段206被配置为被增材打印在多个工件116中的相应工件的工件界面120上。可以在步骤918中已经变换标称模型界面854之后执行步骤920。可替换地，在一些实施例中，延伸步骤920可以与变换步骤918相结合。
此外，或者作为替代，步骤918可以在步骤910(图9A)之后，以提供对已经在步骤910选择的标称模型界面854进行延伸。例如，当标称模型界面854紧密匹配工件界面120的数字表示时，例如可以在步骤906确定的，可以从步骤908的生成延伸段802的模型的步骤中省略变换步骤918。不管标称模型界面854是否在步骤918处被变换或在省略了变换步骤918的情况下在步骤910处被选择，由延伸步骤912产生的延伸段206可以被构造成被增材打印在多个工件116中的相应工件的工件界面120上。
在示例性实施例中，在步骤908生成延伸段802的模型可以包括：在步骤916至少部分基于标称模型界面854与工件界面120的数字表示的比较，从标称模型中提取；在步骤918，至少部分地基于比较来变换标称模型界面854，以便提供符合工件界面120的数字表示的经变换的模型界面804；在步骤920，延伸经变换的模型界面804，以提供被构造为被增材打印在工件界面120上的延伸段206。
仍然参照图9B，在另一个实施例中，生成标称延伸段206的模型的步骤908可以包括，在步骤916，从标称模型中提取标称模型的三维部分。三维部分可以对应于标称模型界面854。例如，三维部分可以包括标称模型界面854上方的标称模型的部分，并且可以包括标称模型界面854。三维界面下方的标称模型的部分可以从标称模型中删除和/或可以保持未提取。三维部分的高度可以对应于在步骤908处生成的延伸段206的高度。
在一些实施例中，生成延伸段802的模型可以可选地包括：在步骤922，至少部分地基于步骤904、906的比较，变换对应于标称模型界面854的标称模型的三维部分，以提供与多个工件116中的相应工件的工件界面120的数字表示相符的延伸段802的模型。如此提供的延伸段802的模型可以被配置成被增材打印在多个工件116中的相应工件的工件界面120上。在步骤922变换的标称模型的三维部分可以包括在步骤916提取的三维部分或在步骤910(图9A)选择的标称模型的至少三维部分。在一些实施例中，在步骤910处选择的标称模型的至少三维部分可以整体上包括标称模型，诸如当标称模型是标称延伸段206的模型时。
变换三维部分的步骤922可包括变换三维部分的标称模型界面854，并可包括一个或多个变换操作，包括对准，改变，修改，扭曲，变形，失真，校正，调整，修订，矫直，倾斜，旋转，弯曲，扭转或编辑，以及这些的组合。可以至少部分地基于比较来选择步骤922处的特定变换操作，使得变换操作使标称模型界面854符合工件界面120的数字表示。另外地或替代地，变换三维部分的步骤922可以包括延伸标称模型界面854，以便提供与多个工件116的相应工件的工件界面的数字表示相符的延伸段206。
现在参照图10A-10D，将描述示例性变换操作1000，其可以在生成延伸段-CAD模型800的示例性方法900中的步骤910处执行。可以执行任何一个或多个变换操作1000以使标称模型界面854与工件界面120的数字表示相符。可以在变换标称模型界面854时执行这样的变换操作1000，例如，作为增材打印延伸段206的示例性方法400和/或确定和/或生成延伸段-CAD模型800的示例性方法900中的变换步骤910的一部分。
标称模型界面854可以不同于工件界面120的数字表示，例如，因为在使用中工件116的形状发生了变化，或由于工件界面120和从中选择标称模型界面854的库-CAD模型之间的任何其他差异。附加地或可替代地，即使标称模型对应于部件204，标称模型界面854也可以以与工件界面120的高度不同的高度选择。这种高度差可能导致标称模型界面854和工件界面120之间的对应差。可以执行变换操作1000以补偿标称模型界面854和工件界面120之间的差异，而不管这种差异的潜在来源如何。
图10A示出了示例性的变换操作1000，其包括移动标称模型界面854的至少一部分，以使标称模型界面854与工件界面120的数字表示相符。如图10A所示，标称模型界面854向右移动。然而，将理解的是，变换操作1000可以包括在包括沿着360度轴的任何方向的任何方向上移动标称模型界面854。
图10B示出了示例性的变换操作1000，其包括旋转标称模型界面854的至少一部分，以使标称模型界面854与工件界面120的数字表示相符。如图10B所示，标称模型界面854逆时针旋转。然而，将意识到，变换操作1000可以包括在任何方向上旋转标称模型界面854。
图10C示出了示例性的变换操作1000，该变换操作1000包括弯曲标称模型界面854的至少一部分，以使标称模型界面854与工件界面120的数字表示相符。如图10C所示，作为示例，标称模型界面854大体在中间区域与工件界面120对准，而向外区域经受弯曲变换操作。然而，将意识到，变换操作1000可以包括在任何方向上弯曲标称模型界面854的一部分。
图10D示出了示例性的变换操作1000，其包括缩放标称模型界面854的至少一部分，以使标称模型界面854与工件界面120的数字表示相符。如图10D所示，作为示例，标称模型界面854被向下缩放以符合工件界面120。然而，将理解的是，变换操作1000可以附加地或替代地包括向上缩放标称模型界面854。
可以单独地或彼此组合地，并且关于标称模型界面854的全部或一部分，执行任何一个或多个变换操作。在一些实施例中，变换标称模型界面854，例如在示例性方法900的步骤910处，可包括将标称模型界面854的至少一部分与工件界面120的数字表示对准。这种对准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对准。作为示例，可以至少部分地使用如参考图10A-10D所述的移动，旋转，弯曲和/或缩放变换操作来执行这种对准。另外地或可替代地，变换标称模型界面854可以包括第一变换操作，该第一变换操作被选择为使标称模型界面854的至少第一部分与工件界面120的数字表示对准，例如使用如参照图10A和10B所述的移动和/或旋转变换操作，第一变换操作后是第二变换操作，该第二变换操作被选择为将标称模型界面854的至少第二部分与工件界面120的数字表示对准，例如使用如参考图10C和10D所述的弯曲和/或缩放变换操作。
可以选择第一变换操作以将标称模型界面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以被选择以将标称模型界面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以包括标称模型界面854的中心点的坐标和/或沿着标称模型界面854的标称模型界面周边856的一个或多个坐标，例如沿着标称模型界面周边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以包括工件界面120的中心点的坐标和/或沿着工件界面120的工件界面周边504的一个或多个坐标，例如工件界面周边504的最大或最小X坐标或最大或最小Y坐标。第一变换操作可以被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，和/或使沿着标称模型界面周边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边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以包括沿着标称模型界面854的标称模型界面周边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以包括沿着工件界面周边504的一个或多个坐标。可以基于工件界面120的比较来选择标称模型界面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。这样的比较可以例如在第一变换操作之后进行。
可以基于沿着标称模型界面周边856的点的坐标相比于沿着工件界面周边504的对应点的坐标之间的差异，来选择用于第二变换操作的坐标。例如，当坐标相差阈值量时，可以选择这样的点的坐标。阈值量可以至少部分地基于当增材打印至少部分地基于一个或多个变换操作而与工件界面120相符的延伸段206时足以提供近净形部件204的相符程度来选择。以此方式，一旦根据第一变换操作使标称模型界面854与工件界面120对准，就可以如通过相对于该阈值量的这种比较所确定地执行一个或多个第二变换操作。
可以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充分符合以获得近净形部件204所需的程度。在一些实施例中，沿着标称模型界面周边856的一个或多个点的坐标相对于沿着工件界面周边504的对应点的坐标之间可能存在差异，同时仍然使标称模型界面854与工件界面120充分符合以提供近净形部件204。例如，这种差异可以是至少小于悬突部506的悬突距离的量。
在一些实施例中，变换操作可以在工件界面120和模型界面804之间提供悬突部506，使得模型界面804以悬突距离悬突于工件界面120。例如，变换操作可以包括确定偏移量604，并且以偏移量604变换标称模型界面854的至少一部分。偏移量604可以对应于延伸段206的至少一部分的悬突距离。
现在参考图11A和11B以及图12A-12D，将描述延伸模型界面804的示例性方法。图11A示出了诸如来自库-CAD模型850的标称模型。图11B示出了例如在延伸段-CAD模型800中的延伸段802的模型，延伸段802的模型诸如在包括延伸标称模型界面854的步骤中至少部分地基于标称模型界面854而生成。图12示出了描绘延伸模型界面804以提供延伸段802的模型的示例性方法的流程图，该延伸段802被配置为被增材打印在相应工件116的工件界面120上。
可以从标称或经变换的模型界面804和/或标称模型的三维部分开始执行延伸模型界面804的示例性方法。如参照图9A和9B所述，生成延伸段-CAD模型800的示例性方法900可以包括在步骤920处延伸所选的标称模型界面854或经变换的模型界面804。另外，变换三维部分的步骤922可以包括延伸标称模型界面854。这样的标称模型界面854可以已从标称模型中提取，或者当延伸标称模型界面854时可以保留为标称模型的一部分。当标称模型界面854和/或标称模型的三维部分在延伸时保留为标称模型的一部分时，可以从标称模型中提取所得延伸段206，例如，通过如参考步骤916所述的提取对应于标称模型界面854的标称模型的三维部分。
如图11B所示，延伸段802的模型可包括从模型界面804延伸到顶表面808的高度he。延伸段802的高度he可以从标称模型852来确定。例如，延伸段206的高度he可以对应于从标称模型界面854到标称模型852的标称顶表面858的z方向距离。可替代地，延伸段206的高度he可以独立于标称模型852指定。延伸段802的示例性模型可以从模型界面804延伸到标称模型852的标称顶表面858。
在一些实施例中，延伸段802的模型可以包括从模型界面804延伸到模型的顶表面808的区域。附加地或可替代地，如图11B所示，延伸段802的模型可以包括在模型界面804与模型的顶表面808之间的多个延伸段切片1100。延伸段切片1100可以对应于标称模型852中的标称模型切片1102。标称模型切片1102和/或延伸段切片1100可以具有任何期望的z方向间隔。标称模型切片1102可以包括标称模型界面854和/或一个或多个标称延伸平面1104。标称模型切片1102可以对应于标称模型的z方向分辨率，并且延伸段切片1100可以对应于延伸段802的模型的z方向分辨率。在一些实施例中，延伸段802的模型的z方向分辨率可以与标称模型852的z方向分辨率不同。例如，相对于标称模型852的z方向分辨率，可以增加或减少延伸段802的模型的z方向分辨率。
如图12A所示，延伸模型界面804的示例性方法1200可以包括：在步骤1202，至少部分地基于包括至少一部分工件的视场114的数字表示来确定工件116的高度；在步骤1204，确定要被增材打印在工件116的工件界面120上的延伸段206的高度；以及在步骤1206，将模型界面804在z方向上延伸对应于延伸段206的高度的量。模型界面804可以在z方向上在标称模型内被延伸，然后所得到的延伸段802的模型可被从中提取。替代地，可以从标称模型中提取模型界面804，然后可以在z方向上将模型界面804延伸与生成的延伸段802的模型内的延伸段206的高度相对应的量。
在图12B-12D中示出了在步骤1206处延伸模型界面804的示例性方法。如图12B所示，在z方向上延伸模型界面804可以包括：在步骤1208，将模型界面804定位在与增材制造机器104的构建平面122相对应的高度处；在步骤1210，将模型界面的副本定位在模型界面804上方的z方向上的距离处，该距离对应于延伸段206的高度；在步骤1212，定义在z方向上从模型界面804向模型界面804的副本延伸的延伸段802的模型。
如图12C所示，在z方向上延伸模型界面804可以包括：在步骤1214，将模型界面804定位在与增材制造机器104的构建平面122相对应的高度处；在步骤1216，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，并将标称模型的标称延伸平面1104定位在模型界面804上方的z方向上的距离处，该距离对应于延伸段206的高度；在步骤1218，定义在z方向上从模型界面804向标称延伸平面1104延伸的延伸段802的模型。
如图12D所示，在z方向上延伸模型界面804可以包括：在步骤1220，将模型界面804定位在与构建平面122对应的高度处；在步骤1222，确定延伸段802的模型的延伸平面1104的切片高度；在步骤1224，确定标称模型中的标称延伸平面1104，标称延伸平面1104处于与延伸段802的模型的切片高度相对应的高度；在步骤1226，将标称延伸平面1104定位在模型界面804上方的z方向上的距离处，该距离与切片高度相对应。
在一些实施例中，在z方向上延伸模型界面804可以包括：在步骤1228，变换标称延伸平面1104，提供经变换的延伸平面1104。标称延伸平面1104的变换可以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，或替代地，标称延伸平面1104的变换可以至少部分基于相对于延伸段206的高度的模型界面804上方的标称延伸平面1104的位置。在步骤1228处的变换可以包括一个或多个变换操作，包括图10A-10D中所示的那些，或任何其他变换操作，例如对准，改变，修改，扭曲，变形，失真，校正，调整，修订，矫直，倾斜，旋转，弯曲，扭转或编辑，以及这些的组合。
在步骤1228的一个或多个特定变换操作可以至少部分地基于标称延伸平面1104和/或标称延伸平面1104的位置的比较来选择。在一些实施例中，变换操作可以包括平滑因子，该平滑因子可以被配置为提供从模型界面804到经变换的延伸平面1104的渐变过渡。例如，延伸平面1104可以具有与模型界面周边806不同的周边，并且平滑因子可以被配置为在它们之间提供渐变过渡。平滑因子可以根据延伸平面1104的z方向位置按比例调整变换量。
在与延伸段206的高度相对应的z方向位置处的延伸平面1104可以不被变换，使得延伸段802的模型可以沿着z方向从与工件界面120相符的模型界面804逐渐过渡到与标称模型852的顶表面858相符的延伸平面1104。附加地或可替代地，可以利用应用于该变换的平滑因子来变换在模型界面804和延伸段808的顶表面之间的z方向位置处的延伸平面1104，以便提供与模型界面804的周边和标称模型852的顶表面的周边之间的部分周边相符的经变换的延伸平面1104。而且，在一些实施例中，对应于延伸段206的高度的z方向位置处的延伸平面1104例如可以被变换，以提供与标称模型的顶表面不同的延伸段206的顶表面808。
仍参照图12D，可以针对任何数量的切片执行在z方向上延伸模型界面804的步骤。如图12D所示，示例性方法1200可以包括，在步骤1230处，确定延伸段802的模型是否可以包括另一切片。切片的数量可以是预定的，例如基于延伸段802的模型的预期高度和z方向切片间隔。Z方向切片间隔可以取决于延伸段802的模型的期望的Z方向分辨率。当存在另一个切片时，示例性方法1200可以包括重复步骤1222至1230。当步骤1230指示不存在另外的切片时，示例性方法1200可以进行到步骤1232，该步骤提供定义在z方向上从模型界面804延伸通过每个标称或经变换的延伸平面1104的延伸段802的模型，其中模型延伸到延伸段206的高度。延伸段802的模型可以与在步骤1224、1226和1228处确定、定位和/或变换每个延伸平面同时地在步骤1232处定义或在步骤1224、1226和1228处确定、定位和/或变换每个延伸平面之后在步骤1232处定义。
再次参照图9A，可以在步骤914处输出多个延伸段802的模型，诸如至图8A所示的延伸段-CAD模型800。延伸段802的每个模型可以包括在z方向上与延伸段-CAD模型800中的界面平面对准的模型界面804。延伸段-CAD模型800中的界面平面可以对应于增材打印机器104的构建平面122。以这种方式，多个延伸段206可以作为相同构建的一部分被增材打印在相应工件116的工件界面120上，其中每个延伸段206在z方向与构建平面122适当地对准。再次参照图4，增材打印延伸段206的示例性方法400包括，在步骤408处，至少部分地基于视觉系统捕获的视场114的数字表示来生成打印命令。图7B示出了针对一个或多个延伸段206的多个切片生成打印命令的示例性方法750。
现在参照图13，以图形方式描绘了用于多个延伸段206的切片的示例性打印命令1300。如图13所示，用于增材打印延伸段206的切片的示例性打印命令1300可以包括分别对应于切片的多个扫描路径1302。在示例性实施例中，打印命令1300可以用于切片，该切片包括与多个延伸段206的模型界面804相对应的扫描路径。如参考图7B所述，可以针对每个相应的切片生成附加的打印命令1300。切片的数量可以取决于延伸段-CAD模型800中的延伸段206的尺寸(例如，高度，厚度)，以及粉末126或可用于增材打印延伸段206的其他材料的层的期望厚度。
在示例性实施例中，延伸段-CAD模型800可以包括多个延伸段802的模型，其中第一延伸段802的至少第一模型与第二延伸段802的至少第二模型不同。第一延伸段802的第一模型可以符合第一工件116的第一工件界面120并且可以基本上与第一工件116的第一工件界面120一致，并且第二延伸段802的第二模型可以符合第二工件116的第二工件界面120并且可以基本上与第二工件116的第二工件界面120一致。打印命令1300可以包括与第一延伸段206的第一切片相对应的第一扫描路径和与第二延伸段206的第二切片相对应的第二扫描路径，并且第一扫描路径可以不同于第二扫描路径。例如，第一扫描路径可以限定第一延伸段周边，第二扫描路径可以限定第二延伸段周边，其中第一延伸段周边不同于第二延伸段周边，例如在曲率，表面积和/或几何形状方面。
现在参照图14-19，将进一步描述示例性预处理，确定和/或生成预处理命令的方法以及对工件界面120进行预处理的方法。
图14示出了生成预处理命令的示例性方法1400，该示例性方法可以例如在图4中所示的增材打印延伸段206的示例性方法400中的步骤414处执行。示例性方法1400可以包括，在步骤1402，确定和/或生成预处理-CAD模型。预处理-CAD模型可以提供预处理区域的二维或三维模型。当预处理-CAD模型提供预处理区域的二维模型时，示例性方法1400可以前进至步骤1404，提供确定延伸段-CAD模型的预处理区域和扫描路径。当预处理-CAD模型提供了预处理区域的三维模型时，示例性方法1400可以进行到步骤1406，提供对预处理-CAD模型进行切片，然后进行步骤1404，提供确定延伸段-CAD模型的每个切片的预处理区域和扫描路径。在步骤1404中确定延伸段-CAD模型的切片的预处理区域和扫描路径之后，示例性方法1400可以继续进行，在步骤1408中确定是否存在另一切片，如果是，则示例性方法1400可以返回到步骤1404，提供确定预处理-CAD模型的下一切片的预处理区域和扫描路径。当不存在可以针对其确定预处理区域和扫描路径的另外的切片时，示例性方法1400可以在步骤1410处结束。
预处理-CAD模型中的切片数量可能取决于要提供的预处理的性质。例如，在一些实施例中，用于包括添加剂流平的预处理的预处理-CAD模型可以比用于熔体流平或热调节的预处理-CAD模型包括更多的切片。作为另一示例，当预处理包括对工件界面进行热调节或熔体流平而不进行添加剂流平时，预处理-CAD模型可以仅包括一个切片，尽管这样的预处理-CAD模型可以包括多个切片。此外，尽管包括添加剂流平的预处理可以利用包括多个切片的预处理-CAD模型，但是也可以使用仅包括一个切片的预处理-CAD模型来提供添加剂流平。举例来说，预处理-CAD模型可包括1至20个切片，例如1至10个切片，例如1至5个切片，例如5至10个切片，或例如10至20个切片，取决于要提供的预处理的性质。在示例性实施例中，预处理-CAD模型可包括1至5个切片，例如1至3个切片，或例如1至2个切片。
现在转向图15A-15R，将描述示例性预处理-CAD模型1500。图15A，15D，15G，15J，15M和15P示出了从视觉系统102的视场114获得的异常工件界面1502的示例性数字表示。图15B，图15E，图15H，图15K，图15N和图15Q示出了示例性的预处理-CAD模型1500，其分别对应于图15A，15D，15G，15J，15M和15P中所示的异常工件界面1502的数字表示。预处理-CAD模型1500可以包括添加剂流平预处理，熔体流平预处理和/或热调节预处理。图15C，图15F，图15I，图15L，图15O和图15R示出了示例性的经预处理的工件界面1504，该经预处理的工件界面1504是通过根据图15B，15E，15H，15K，15N和15Q中所示的对应的预处理-CAD模型1500来预处理图15A，15D，15G，15J，15M和15P中所示的相应异常工件界面120而得到的。
如图15A，15D，15G和15J所示，工件界面120可包括一个或多个一致区域1506和一个或多个异常区域1508。一个或多个一致区域1506可表现出不存在异常特征。可替代地，如图15M和15P所示，异常区域1508可以包含全部或基本上全部的工件界面120。当异常特征被隔离到一个或多个异常区域1508时，可以仅对工件界面120的异常区域1508执行预处理。可替代地，可以在全部或基本上全部的工件界面120上执行预处理。例如，当异常区域1508广泛分布时，可能希望在全部或基本上全部的工件界面120上进行预处理，而不是将预处理隔离到特定的异常区域1508。另外地或替代地，例如，当预处理可以整体上增强工件界面120时，诸如当预处理可以提供更一致的工件界面120，可以总体上增强工件界面120时，和/或当可能存在异常特征但无法用视觉系统120检测到或视觉系统还未检测到时，可能希望在全部或基本上全部的工件界面120上执行预处理，而不管异常区域1508是隔离的还是广泛的。
例如，当尚未在工件界面120的数字表示的一个或多个区域中直接确定异常特征时，可以根据从视觉系统102获得的工件界面120的数字表示直接确定一个或多个一致区域1506中不存在异常特征，或者可以推断地确定不存在异常特征。一个或多个异常区域1508可表现出一个或多个异常特征。可以从工件界面120的数字表示直接确定一个或多个异常区域1508中的异常特征的存在，或者可以推断地确定异常特征的存在，例如，当尚未从工件界面120的数字表示直接确定不存在异常特征时。
图15B示出了针对图15A所示的异常工件界面1502确定和/或生成的示例性预处理-CAD模型1500。如图所示，预处理-CAD模型1500可以包括与异常工件界面1502的工件界面周边504具有实质一致性的模型界面周边806，使得预处理-CAD模型1500可以被配置为向全部或基本上全部的工件界面120施加预处理。例如，即使图15A中所示的异常工件界面1502可确定为仅在一个或多个异常区域1508中展现出异常特征(例如，直接确定或推论确定)，图15B中所示的预处理-CAD模型1500也可被选择。
图15C示出了通过根据图15B中所示的预处理-CAD模型1500对图15A中所示的异常工件界面1502进行预处理而得到的经预处理的工件界面1504。如图所示，经预处理的工件界面1504可包括与工件界面周边504具有实质一致性的经预处理的表面，从而可对全部或基本上全部的工件界面120进行预处理。预处理可包括修正异常特征和/或增强工件116和/或工件界面120的一个或多个特征，以准备在工件界面120上增材打印延伸段。
图15E示出了另一示例性预处理-CAD模型1500。可以针对图15D所示的异常工件界面1502确定和/或生成图15E所示的预处理-CAD模型1500。如图15E所示，预处理-CAD模型1500可以包括与异常工件界面120的预处理区域1510具有实质一致性的模型界面周边806。可以由预处理区域周边1512限定预处理区域1510。在一些实施例中，可以将预处理-CAD模型1500配置为将预处理隔离到工件界面120的异常区域1508。例如，当在图15D中所示的异常工件界面1502可以被确定为仅在一个或多个异常区域1508中表现出异常特征(例如，直接确定或推论确定)时，可以选择图15E中所示的预处理-CAD模型1500。
图15F示出了通过根据图15E中所示的预处理-CAD模型1500预处理图15D中所示的异常工件界面1502而得到的经预处理的工件界面1504。如图所示，经预处理的工件界面1504可以包括与由预处理区域周边1512限定的预处理区域1510具有实质一致性的经预处理的表面，从而可以将预处理隔离到工件界面120的异常区域1508。预处理可包括修正异常特征和/或增强工件116和/或工件界面120的一个或多个特征，以准备在工件界面120上增材打印延伸段。
在一些实施例中，图15C和15F中所示的预处理可以包括添加剂流平。例如，图15C和15F中所示的异常区域1508可以相对于构建平面122和/或相对于一致区域1506表现出偏斜和/或较低的高度。在其他实施例中，预处理可包括熔体流平。例如，图15G和15J示出了具有异常区域1508的示例性异常工件界面1502，该异常区域1508相对于构建平面122和/或相对于一致区域1506表现出偏斜和/或更高的高度。图15G和15J所示的异常工件界面1502可以接收包括熔体流平的预处理，该预处理根据图15H和15K中分别所示的预处理-CAD模型1500进行。然而，将理解的是，图15C和15F中所示的预处理还可以包括熔体流平，作为添加剂流平的补充或替代。同样，图15G和15J所示的预处理也可以包括添加剂流平，作为熔体流平的补充或替代。
图15H中所示的示例性预处理-CAD模型1500针对图15G所示的异常工件界面1502确定和/或生成，例如，以便提供与异常工件界面120的工件界面周边504具有实质一致性的模型界面周边806。图15K所示的预处理-CAD模型1500可以针对图15J中所示的异常工件界面1502确定和/或生成，例如，以便提供与异常工件界面120的预处理区域1510具有实质一致性的模型界面周边806，从而将预处理隔离至工件界面120的异常区域1508。例如，即使图15G中所示的异常工件界面1502可以被确定为仅在一个或多个异常区域1508中表现出异常特征(例如，直接确定或推论确定)时，也可以选择图15H中所示的预处理-CAD模型1500。例如，当图15DJ中所示的异常工件界面1502可以被确定为仅在一个或多个异常区域1508中表现出异常特征(例如，直接确定或推论确定)时，也可以选择图15K中所示的预处理-CAD模型1500。
图15I示出了通过根据图15H中所示的预处理-CAD模型1500对图15G中所示的异常工件界面1502施加预处理而得到的经预处理的工件界面1504。该预处理可以提供包括与工件界面周边504具有实质一致性的经预处理的表面的经预处理的工件界面1504。图15L示出了通过根据图15E中所示的预处理-CAD模型1500预处理图15J中所示的异常工件界面1502而得到的经预处理的工件界面1504，提供与由预处理区域周边1512限定的预处理区域1510具有实质一致性的经预处理的表面，以将预处理隔离到工件界面120的异常区域1508。图15I和/或15L中所示的预处理可包括修正异常特征和/或增强工件116和/或工件界面120的一个或多个特征，以准备在工件界面120上增材打印延伸段。
虽然在图15A，15D，15G和15J中所示的实施例中的异常工件界面1502包括一个或多个异常区域1508，在其他实施例中，异常工件界面1502可包括广泛的异常区域1508和/或可直接或推论确定异常区域1508涵盖全部或基本上全部的工件界面周边504。例如，图15M和15P示出了异常工件界面1502的示例性实施例，其中由工件界面周边504限定的区域是异常区域1508。如图15N和15Q所示，预处理-CAD模型1500可以包括模型界面边界806，其与相应的异常工件界面120的工件界面周边504具有实质一致性，从而可以将预处理-CAD模型1500配置为对全部或基本上全部的工件界面120施加预处理。图15N示出了预处理-CAD模型1500，其被配置为提供包括添加剂流平的预处理，并且图15O示出了通过根据图15N中所示的预处理-CAD模型1500对图15M中所示的异常工件界面1502进行预处理而得到的经预处理的工件界面1504。图15Q示出了预处理-CAD模型1500，其被配置为提供包括熔体流平的预处理，并且图15R示出了通过根据图15Q中所示的预处理-CAD模型1500对图15P中所示的异常工件界面1502进行预处理而得到的经预处理的工件界面1504。将理解的是，图15O中所示的预处理还可以包括熔体流平预处理和/或热调节预处理，并且图15R中所示的预处理还可以包括熔体流平预处理和/或热调节预处理。
现在参照图16A和16B，将讨论具有异常工件界面1502的示例性工件116和具有经预处理的工件界面1504的相应工件。图16A示出了具有异常工件界面1502的多个工件116的示例性数字表示。该数字表示可以使用视觉系统102来获得，例如，如参考图6A和6B所描述的。如图所示，粉末126的划痕涂层已被施加到多个工件上，部分覆盖了一些异常工件界面1502。在一些实施例中，粉末126可以覆盖异常工件界面1502的异常区域1508，该异常区域的高度低于划痕涂层的高度。暴露在粉末上方的异常工件界面1502的部分可以是一致区域1506和/或异常区域1508。虽然在图16A中示出的所有工件界面120被识别为异常工件界面1502，有时可能存在不包括异常区域1508的工件界面。
视场114的数字表示中的全部工件界面120或工件界面120的子集可以根据预处理-CAD模型进行预处理。预处理-CAD模型可以包括与多个工件界面120中的相应工件界面对应的多个模型。预处理-CAD模型内的相应模型可以在相应工件界面120之间不同，例如，以便对工件界面120中的相应工件界面施加定制的预处理。可替换地，预处理-CAD模型可以包括仅在其坐标方面不同的多个模型，以便在多个工件界面120中的相应工件界面之间施加共同的预处理。然而，即使当预处理-CAD中的模型仅在其坐标方面不同，由这样的预处理-CAD模型产生的预处理也可能在工件界面120中的相应工件界面之间有所不同。例如，在如图16A所示施加了粉末126的划痕涂层的情况下，预处理-CAD模型可以对由粉末126的划痕涂层覆盖的异常工件界面1502的部分(例如，一致区域1606或异常区域1508)施加添加剂流平预处理，而异常工件界面1502突出于粉末126的划痕涂层上方的部分(例如，一致区域1506或异常区域1508)可以接受熔体流平预处理。
在一些实施例中，预处理-CAD模型不需要在异常工件界面1502的将要接受添加剂流平预处理的部分和工件界面1502的要接收熔体流平预处理的部分之间区别开。而是，由粉末126的划痕涂层覆盖的异常工件界面1502的那些部分可以接收添加剂流平预处理，而从粉末126的划痕涂层突出的异常工件界面1502的那些部分可以接收熔体流平预处理，无论在由划痕涂层覆盖的部分和从划痕涂层突出的部分之间哪里可能存在过渡。替代地，在一些实施例中，可以将添加剂流平预处理专门施加于被划痕涂层覆盖的异常区域1508和/或可以将熔体流平预处理专门施加于从划痕涂层突出的异常区域1508。
图16B示出了在已对其施加了预处理以使得工件具有经预处理的工件界面1504之后的多个工件116的示例性数字表示。图16B中示出的经预处理的工件界面1504可反映施加到图16A中示出的异常工件界面1502的预处理。如图所示，经预处理的工件界面1504可具有与工件界面周边504基本一致的一致区域1506。例如，由于添加剂流平和/或熔体流平预处理，经预处理的工件界面1504可与粉末126的划痕涂层基本齐平。
现在转向图17，示出了示例性经预处理的工件界面1504的放大图。经预处理的工件界面可以包括由能量源142的扫描路径产生的轮廓线1700。轮廓线1700可以反映添加剂流平，熔体流平和/或热调节，反映出一个或多个异常特征已被修正和/或工件界面120的一个或多个特征已被增强。例如，轮廓线1700可以增强工件116和在预处理之后增材打印在工件界面120上的延伸段206之间的结合。
现在转向图18A和18B，将描述确定和/或生成预处理-CAD模型的示例性方法。如图18A所示，可以针对多个工件116中的每一个执行生成预处理-CAD模型的示例性方法1850。示例性方法1850可以包括，在步骤1852，在库-CAD模型中确定横穿对应于多个工件116中的相应工件的标称模型的标称模型界面854。标称模型可以包括标称部件204的模型，例如工件116可能源自的部件204的模型。然而，工件116可能不同于已经根据标称模型被增材制造的部件204，例如，由于工件116由于使用部件204的环境而引起的损坏或磨损和/或由于为准备工件116以在其上增材打印延伸段206而进行的减法修改。标称模型可以附加地或可替代地包括标称工件的模型，例如通过对标称部件204进行减法修改处理以提供工件界面120而产生的工件116的标称模型。标称模型可以附加地或可替代地包括标称预处理区域1510的模型，例如与标称工件116相对应的预处理区域1510的标称模型。
确定标称模型界面854可以包括确定在确定的高度横穿库-CAD模型的平面。所确定的高度可以对应于标称工件116的工件界面120的预期位置的高度。作为示例，库-CAD模型可以包括与工件116相对应的标称部件204的模型，并且工件116可能已经进行了减法修改，以便提供工件界面120。可以至少部分地基于减法修改的性质，诸如基于去除的材料的预期量或由于减法修改导致的工件116的高度变化，来确定工件界面120的预期位置。
另外地或可替代地，所确定的高度可以对应于如从工件116的数字表示所确定的工件界面120的高度。可以至少部分基于从工件的数字表示获得的工件116的一个或多个尺寸来测量工件界面120的高度，并且可以至少部分地基于所测量的高度来确定标称模型界面854。另外地或替代地，可以至少部分地基于在视场114中捕获的工件对准系统200的一个或多个尺寸来测量工件界面120的高度。例如，可以至少部分地基于工件蹄214的高度，或者至少部分地基于工件界面120的高度与工件蹄214的高度之间的差，或者至少部分地基于工件界面120的高度与构建板118的高度之间的差来确定工件界面120的高度。
在一些实施例中，可以使用最佳拟合算法来确定标称模型界面854。确定横穿库-CAD模型850的标称模型界面854可以包括确定横穿库-CAD模型的平面，该平面满足与针对工件界面120的数字表示应用的最佳拟合算法相关联的度量。最佳拟合算法可以将横穿库-CAD模型的一个或多个平面与工件界面120的数字表示进行比较，直到比较的平面满足最佳拟合度量。标称模型界面854可以至少部分地基于满足最佳拟合度量的平面来确定。例如，可以将满足最佳拟合度量的平面确定为标称模型界面854。
仍参照图18A，确定和/或生成预处理-CAD模型的示例性方法1850可以包括，在步骤1854，将库-CAD模型的标称模型界面854与多个工件116中的相应工件的工件界面120的数字表示进行比较。数字表示可能已经使用具有包括多个工件116中的相应工件的工件界面120的视场114的视觉系统102预先获得或同时获得。可以使用图像匹配算法来执行比较。在一些实施例中，将标称模型界面854与工件界面120的数字表示进行比较可以包括，在步骤1856，确定标称模型界面854和工件界面120的数字表示是否充分匹配。然而，在一些实施例中，不需要包括匹配步骤1856。
当被包括时，匹配步骤1856可以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进行比较，并确定它们之间的一个或多个差异。比较步骤1854可以附加地或可替代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进行比较，并确定它们之间的一个或多个差异。配准点202可以对应于多个工件116中的相应工件的位置，多个延伸段206中的相应延伸段将使用增材制造机104被增材打印到该工件上。比较步骤1854和匹配步骤1856可以单独执行或作为同一步骤的一部分一起执行。在一些实施例中，匹配步骤1856可以确定在标称模型界面854和工件界面120之间是否存在部分匹配，紧密匹配或不存在匹配。替代地，匹配步骤1856可以确定在标称模型界面854和工件界面120之间是否存在任何匹配(例如，至少部分匹配)或不匹配。
当匹配步骤1856确定标称模型界面854和工件界面120之间至少存在部分匹配时，示例性方法1850可以进行到步骤1858，以提供至少部分地基于标称模型界面854生成预处理区域1510的模型，其中预处理区域1510的模型被配置为使多个工件116中的相应工件的工件界面120暴露于预处理。
当匹配步骤1856确定标称模型界面854和工件界面120之间没有至少部分匹配时，示例性方法1850可以返回到步骤1852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的数字表示进行比较。可以从相同的库-CAD模型或不同的库-CAD模型中选择不同的标称模型界面854。
在一些实施例中，匹配步骤1856可以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，例如紧密匹配。当匹配步骤1856确定在标称模型界面854和工件界面120之间存在紧密匹配，则示例性方法1850可以包括在步骤1860中至少部分地基于比较从库-CAD模型中选择标称模型界面854和/或标称模型的至少三维部分。例如，比较可以确定从库-CAD模型中所选择的标称模型界面854和/或标称模型符合多个工件116中的相应工件的工件界面120的数字表示，从而所选择的标称模型界面854可以与对应于工件界面120的数字表示的坐标对准，和/或所选择的标称模型界面854可以与工件界面120的数字表示基本一致。在各种示例性实施例中，步骤1860可以包括：针对相应工件整体上选择标称模型；针对相应工件116选择标称模型的三维部分(其可以包括标称模型界面854)；和/或针对相应工件116仅选择标称模型界面854。
当在步骤1858选择标称模型或其三维部分时，示例性方法1850可以包括从库-CAD模型确定预处理-CAD模型。例如，在步骤1860、1862中，可以确定包括标称预处理区域1510的库-CAD模型以充分匹配工件界面120，使得可以对工件116进行符合工件界面120的预处理，而无需变换或延伸标称模型界面854。在其他实施例中，示例性方法1850可以继续进行，例如，在步骤1858，至少部分地基于包括标称部件204的模型，标称工件116的模型或标称延伸段206的模型的库-CAD模型生成预处理区域1510的模型。在步骤1858生成的预处理区域1510的模型可以被配置为将多个工件116中的相应工件的工件界面120暴露于预处理。
在不包括匹配步骤1856的示例性方法1850中，示例性方法可以在步骤1854处将标称模型界面854与工件界面120的数字表示进行比较之后在步骤1858继续至少部分地基于标称模型界面854来生成预处理区域1510的模型。在一些实施例中，步骤1854和1858可以组合成单个步骤，从而将标称模型界面854与工件界面120的数字表示进行比较可以是至少部分基于标称模型界面854生成预处理区域1510的模型的过程的一部分。
已经在步骤1858，1860中生成和/或选择预处理区域1510的模型之后，示例性方法1850可在步骤1862确定多个工件116是否包括另一工件116。当有另一工件时，示例性方法1850可以包括重复确定步骤1852以及随后的步骤直到步骤1862。当步骤1862指示没有另外的工件116时，示例性方法1850可以继续进行步骤1864，该步骤提供输出分别对应于多个工件116中的相应工件的工件界面120的多个预处理区域1510的模型。该模型可以是预处理-CAD模型，并且该模型可以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。
多个预处理区域1510的模型可以与在步骤1858、1860处生成和/或选择每个另外的预处理区域1510同时地或在步骤1858、1860处生成和/或选择每个另外的预处理区域1510之后在步骤1864处输出。在一些实施例中，输出模型可以包括将多个模型缝合在一起，多个模型是例如已经分别针对多个工件116中的相应工件选择和/或变换和生成的模型。虽然已经关于多个预处理区域1510描述了确定和/或生成预处理-CAD模型的示例性方法1850，应当理解，还可以针对单个预处理区域1510确定和/或生成预处理-CAD模型。例如，可以针对单个工件116执行示例性方法1850。
现在参考图18B，将进一步描述在步骤1858(图18A)生成预处理区域1510的模型的示例性实施例。当生成预处理区域1510的模型时，图18B中所示的一个或多个步骤可以被执行，并且执行的特定步骤可以至少部分取决于在步骤1856(图18A)处标称模型界面854是提供部分匹配还是紧密匹配，和/或在步骤1860(图18A)是否选择标称模型界面854或标称模型的至少三维部分。
如图18B所示，在步骤1858处生成预处理区域1510的模型可以包括提取步骤1866，使得可以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来生成预处理区域1510。替代地，例如，可以省略提取步骤1866，使得标称模型本身可以被配置为对工件界面120进行预处理。生成预处理区域1510的模型的步骤1858可以附加地或可替代地包括变换步骤1868，使得标称模型界面854可以符合工件界面120的数字表示。可替代地，例如，当标称模型界面854已经符合工件界面120的数字表示时，可以省略变换步骤1868。生成预处理区域1510的模型的步骤1858可以进一步附加地或替代地包括延伸步骤1870，使得标称模型界面854或经变换的模型界面804可以被延伸以便提供三维预处理区域1510。可替代地，例如，当从标称模型的三维部分生成预处理区域1510的三维模型时，可以省略延伸步骤1870。
在一些实施例中，在步骤1866，生成预处理区域1510的模型可以可选地包括至少部分地基于步骤1854、1856的比较，从标称模型中提取标称模型界面854和/或对应于标称模型界面854的标称模型的三维部分。提取步骤可以在比较步骤1854之后，在匹配步骤1856之后或在选择步骤1860之后执行。
在一些实施例中，生成预处理区域1510的模型可以可选地包括，在步骤1868，至少部分地基于在步骤1854、1856的比较来变换标称模型界面854，以便提供符合多个工件116中的相应工件的工件界面120的数字表示的经变换的模型界面804。变换步骤可以包括一个或多个变换操作，包括对准，改变，修改，扭曲，变形，失真，校正，调整，修订，矫直，倾斜，旋转，弯曲，扭转或编辑，以及这些的组合。可以至少部分地基于比较来选择特定的变换操作，使得变换操作使标称模型界面854符合工件界面120的数字表示。
变换步骤1868可以在比较步骤1854之后和/或在匹配步骤1856之后执行。另外，或者替代地，变换步骤1868可以在提取步骤1866之后执行。示例性方法1850可以包括从标称模型中提取标称模型界面854，然后进行到步骤1868，提供至少部分地基于步骤1854、1856的比较，变换标称模型界面854，从而提供符合多个工件116中的相应工件的工件界面120的数字表示的经变换的模型界面804。
在一些实施例中，生成预处理区域1510的模型可以可选地包括，在步骤1870，延伸经变换的模型界面804，以提供三维预处理区域1510。步骤1870可以在步骤1868中变换标称模型界面854之后进行。可选地，在一些实施例中，延伸步骤1870可以与变换步骤1868组合。
此外，或者替代地，步骤1868可以在步骤1860(图18A)之后，以提供对已经在步骤1860选择的标称模型界面854进行延伸。例如，当标称模型界面854紧密匹配工件界面120的数字表示时，例如可以在步骤1856确定的，可以从在步骤1858生成预处理区域1510的模型的步骤中省略变换步骤1868。不管标称模型界面854是在步骤1868处被变换还是在省略了变换步骤1868的情况下在步骤1860中被选择，由延伸步骤1862产生的延伸段206可以被构造为增材打印在多个工件116中的相应工件的工件界面120上。
在示例性实施例中，在步骤1858生成预处理区域1510的模型可以包括，在步骤1866，至少部分基于标称模型界面854与工件界面120的数字表示的比较，从标称模型中提取；在步骤1868，至少部分地基于比较来变换标称模型界面854，以便提供符合工件界面120的数字表示的经变换的模型界面804；在步骤1870，延伸经变换的模型界面804，以提供与工件116的工件界面120相符的预处理区域1510的模型。
仍然参照图18B，在另一个实施例中，生成预处理区域1510的模型的步骤1858可以包括，在步骤1866，从标称模型中提取标称模型的三维部分。三维部分可以对应于标称模型界面854。例如，三维部分可以包括标称模型界面854上方和/或下方的标称模型的一部分，并且可以包括标称模型界面854。在标称模型界面854下方的标称模型的三维部分可以对应于要进行添加剂流平的工件界面120的至少一部分。标称模型界面854上方的标称模型的三维部分可以对应于结合预处理的施加至工件界面的粉末126的预处理层。
在一些实施例中，生成预处理区域1510的模型可以可选地包括，在步骤1872，至少部分地基于步骤1854、1856的比较，变换对应于标称模型界面854的标称模型的三维部分，以便提供符合多个工件116中的相应工件的工件界面120的数字表示的预处理区域1510的模型。预处理区域1510的模型可以配置为将多个工件116中的相应工件的工件界面120暴露于预处理。在步骤1872变换的标称模型的三维部分可以包括在步骤1866提取的三维部分或在步骤1860(图18A)选择的标称模型的至少三维部分。在一些实施例中，诸如在标称模型是标称预处理区域1510的模型时，在步骤1860处选择的标称模型的至少三维部分可以整体上包括标称模型。
变换三维部分的步骤1872可以包括变换三维部分的标称模型界面854，并且可以包括一个或多个变换操作，包括对准，改变，修改，扭曲，变形，失真，校正，调整，修订，矫直，倾斜，旋转，弯曲，扭转或编辑，以及这些的组合。可以至少部分地基于比较来选择步骤1872处的特定变换操作，使得变换操作使标称模型界面854符合工件界面120的数字表示。附加地或可替代地，变换三维部分的步骤1872可以包括延伸标称模型界面854，以便提供符合多个工件116中的相应工件的工件界面120的数字表示的预处理区域1510。
现在参考图19，以图形方式示出了用于预处理多个异常工件界面1502的示例性预处理命令1900。如图19所示，用于预处理多个异常工件界面1502的预处理命令1900可以包括分别与多个异常工件界面1502相对应的多个扫描路径1902。在示例性实施例中，预处理命令1900包括与多个工件界面120(例如，多个标称工件界面120或多个异常工件界面1502)的模型界面804对应的扫描路径。可以如参考图14所述的针对预处理的每个相应切片生成附加的预处理命令1900。
在示例性实施例中，预处理-CAD模型1500可包括多个预处理命令1900的模型，其中第一预处理区域1510的至少第一模型不同于第二预处理区域1510的至少第二模型。第一预处理区域1510的第一模型可以符合第一工件116的第一工件界面120(例如，第一异常工件界面1502)并且可以与第一工件116的第一工件界面120(例如，第一异常工件界面1502)基本一致，并且第二预处理区域1510可以符合第二工件116的第二工件界面120(例如，第二异常工件界面1502)并且与第二工件116的第二工件界面120(例如，第二异常工件界面1502)基本一致。预处理命令1900可以包括与第一预处理区域1510的第一切片相对应的第一扫描路径和与第二预处理区域1510的第二切片相对应的第二扫描路径，并且第一扫描路径可以不同于第二扫描路径。例如，第一扫描路径可以限定第一预处理区域1510周边，第二扫描路径可以限定第二预处理周边，其中第一预处理周边与第二预处理区域1510周边不同，例如在曲率，表面积和/或几何形状方面。
现在参照图20-26，在一些实施例中，示例性增材制造系统100可以被配置为执行校准调整，以防止或减轻否则可能会不时出现在增材制造系统100的一个或多个方面之间的差异，偏差，未对准，校准误差等。例如，校准调整可以被配置为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获得的一个或多个数字图像生成的一个或多个CAD模型(例如，延伸段-CAD模型和/或预处理-CAD模型)之间，或者一个或多个CAD模型与增材制造机器104之间以及这些的组合的差异，偏差，未对准，校准误差等。
可以利用校准-CAD模型来校准增材制造系统100，例如通过执行校准调整。图20示出了示例性校准-CAD模型2000。校准-CAD模型2000包括一个或多个模型校准标记2002。一个或多个模型校准标记2002可以分别采取配准点202的模型的形式，或者包括配准点202的模型。例如，模型校准标记2002可以包括定义配准点202的模型的点或其他标记。一个或多个模型校准标记2002可以分别位于与多个配准点202(图2A和2B)中的相应配准点相对应的CAD-模型坐标处。配准点202可以对应于当在多个工件116中的相应工件的相应的工件界面120上增材打印时该相应工件将所处的位置。
一个或多个工件基座210可以分别被配置为将多个工件116固定到构建板118，并且配准点202可以提供当将工件116固定到构建板118上并安装在视觉系统102和/或增材制造机器104中时期望将工件定位在何处的指示。增材制造机器104可以利用校准-CAD模型2000以在对应于配准点202的位置处，例如在当固定在构建板118上时工件116预期所处的位置处，增材打印模型校准标记2002。例如，由模型校准标记2002表示的配准点202可以对应于构建板118的一个或多个工件基座的位置。
在示例性实施例中，多个模型校准标记2002中的相应模型校准标记可以具有与多个配准点202中的相应配准点对应的CAD-模型坐标。模型校准标记2002可以包括几何形状或图案，并且几何形状或图案的至少一部分可以具有对应于相应配准点202的CAD模型-坐标。在又一示例性实施例中，模型校准标记2002可以包括与延伸段802的模型的周边(例如模型界面周边806)相对应的轮廓，并且该轮廓可以具有与工件116的位置相对应的CAD模型坐标，延伸段206可基于延伸段802的模型被增材打印在工件116上。
图21示出了示例性校准表面2100，该示例性校准表面2100包括使用增材制造机器104打印在校准表面2100上的多个打印的校准标记2102。打印的校准标记2102可能已经至少部分地基于诸如图20中所示的校准-CAD模型2000的校准-CAD模型2000打印在校准表面2100上。校准表面2100可以包括构建板118和/或应用到构建板118的校准片。示例性校准片可以包括转印纸，复写纸或适合于增材制造机器104在其上打印校准标记2102的其他材料。在示例性实施例中，可以使用诸如激光器的增材制造工具来打印打印的校准标记2102，但是不利用粉末126或其他增材。例如，增材制造机器104可以包括能量源142，例如激光器，其被配置为通过使用能量源142标记校准表面2100来增材打印多个延伸段206。
图22示出了视场114的示例性数字表示2200，其包括已经使用视觉系统102获得的多个数字表示的校准标记2202。视场114中的数字表示的校准标记2202的数字表示2200可以使用边缘检测算法确定。示例性边缘检测算法可以通过确定视场114的数字表示2200内具有不连续性(例如亮度或对比度的变化)的像素来确定数字表示的校准标记2202。如图22所示，可以将视场114的数字表示2200与校准-CAD模型2000进行比较。例如，可以将多个数字表示的校准标记2202中的相应校准标记与对应的多个模型校准标记2002中的相应模型校准标记进行比较。
图23示出了示例性比较表2300，该示例性比较表2300图示了多个数字表示的校准标记2202中的相应校准标记与多个模型校准标记2002中的对应的相应模型校准标记的示例性比较。如图23所示，这样的比较可以包括确定模型校准标记2002的标称坐标2302和确定数字表示的校准标记2202的测量坐标2304。这样的比较可以另外包括确定系统偏移2306，例如相应数字表示的校准标记2202和对应的模型校准标记2002之间的差。可以针对每个模型校准标记2002，诸如针对每个对应的配准点202，获得比较数据。
系统偏移2306可以指示差异，偏差，未对准，校准误差等。可以响应于比较来执行校准调整。校准调整可以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，或者替代地，校准调整可以应用于一个或多个CAD模型，包括库-CAD模型和/或延伸段-CAD模型800。例如，可以将应用于CAD模型的校准调整配置为将CAD模型的坐标与增材制造系统100的坐标(例如视觉系统坐标和/或增材制造机器的坐标)对准。该校准调整可被应用于任何一个或多个模型校准标记2002，以便将每个模型校准标记2002与对应的配准点202对准。例如，当系统偏移2306超过阈值偏移值时，校准调整可以被应用于模型校准标记2002。
校准调整的示例性结果在图24A-24C中示意性地示出。图24A示出了在校准2402之前和在校准2404之后从视觉系统102获得的工件界面120的示例性数字表示2400，例如用于应用于视觉系统102的校准调整。图24B示出了在校准2412之前和在校准2414之后使用增材制造机器104增材打印的延伸段2410的示例性位置，例如用于施加到增材制造机器104的校准调整。图24C示出了在校准2422之前和在校准2424之后在延伸段-CAD模型中的延伸段2420的模型的示例性位置，例如用于应用于延伸段-CAD模型的校准调整。
现在参照图25，将描述校准增材制造系统100的示例性方法。示例性方法2500可以包括，在步骤2502处，将一个或多个数字表示的校准标记2202的数字表示与校准-CAD模型2000进行比较。校准-CAD模型2000可以包括一个或多个模型校准标记2002。可以已经使用视觉系统102获得一个或多个数字表示的校准标记2202的数字表示，并且可以已经使用增材制造机器104，根据校准-CAD模型2000，将一个或多个打印的校准标记2102打印在校准表面2100上。在一些实施例中，示例性方法2500可包括使用视觉系统102获得一个或多个数字表示的校准标记2202的数字表示。
响应于步骤2502，可以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2500可以包括，在步骤2504，至少部分基于比较，将校准调整应用于一个或多个CAD模型。校准调整可将一个或多个CAD模型与增材制造系统100的一个或多个坐标，例如视觉系统坐标和/或增材制造机器坐标，对准。例如，校准调整可将一个或多个模型校准标记2002的坐标与增材制造机器104的坐标对准。附加地或替代地，示例性方法2500可以包括，在步骤2506处，至少部分地基于比较，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的校准调整可被配置为将视觉系统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2500可以包括使用增材制造机器104根据校准-CAD模型2000在校准表面2100上打印一个或多个模型校准标记2002。模型校准标记2002可以根据校准-CAD模型2000在多个配准点202处打印在校准表面2100上。配准点202可以具有分别与当将多个延伸段206中的相应延伸段增材打印到多个工件116中的相应工件上时多个工件116中的相应工件将被定位的位置对应的CAD-模型坐标。
可至少部分地基于模型校准标记2002和数字表示的校准标记2202的坐标和/或尺寸，将数字表示的校准标记2202的数字表示与校准-CAD模型2000中的模型校准标记2002进行比较。例如，将一个或多个数字表示的校准标记2202的数字表示与校准-CAD模型2000中的模型校准标记2002进行比较可以包括将一个或多个数字表示的校准标记2202在其数字表示中的一个或多个坐标与模型校准标记2002在校准-CAD模型2000中的对应的一个或多个坐标进行比较，并且确定它们之间的一个或多个差异。一个或多个坐标可以包括多个配准点202中的相应配准点的坐标，其分别对应于多个工件116中的相应工件的位置，多个延伸段206中的相应延伸段将使用增材制造机器104被增材打印在相应工件上。另外地或替代地，将一个或多个数字表示的校准标记2202的数字表示与校准-CAD模型2000中的模型校准标记2002进行比较可以包括将一个或多个数字表示的校准标记2202在其数字表示中的一个或多个尺寸与一个或多个模型校准标记2002在校准-CAD模型2000中的对应的一个或多个尺寸进行比较，并且确定它们之间的一个或多个差异。
仍参照图25，将校准调整应用于一个或多个CAD模型的步骤2504可包括至少部分基于步骤2502的比较来变换一个或多个CAD模型的至少一部分。该变换可包括使一个或多个CAD模型的至少一部分旋转，弯曲，扭曲，移动，缩放，平滑，对准，偏移和/或变形。
在示例性实施例中，一个或多个CAD模型可以包括延伸段-CAD模型800，其具有多个延伸段802的模型，多个延伸段802分别位于与多个配准点202中的相应配准点对应的CAD模型坐标处，多个配准点202分别对应于当将多个延伸段206中的相应延伸段增材打印到多个工件116中的相应工件时，多个工件116中的相应工件所处的位置。在一些实施例中，在步骤2504将校准调整应用于一个或多个CAD模型可以包括至少部分地基于比较来变换延伸段-CAD模型800的至少一部分，以便将延伸段-CAD模型800的延伸段802的多个模型中的相应模型与增材制造系统100的多个配准点202中的相应配准点对准。
在又一示例性实施例中，在步骤2504将校准调整应用于一个或多个CAD模型可包括生成延伸段-CAD模型800。所生成的延伸段-CAD模型800可包括被配置为被增材打印到多个工件116中的相应工件上的多个延伸段802的模型，并且延伸段802的多个模型可以分别位于至少部分基于校准调整而确定的CAD模型坐标处。延伸段802的多个模型可以与增材制造系统100的多个配准点202中的相应配准点对准。多个配准点202可以对应于当将多个延伸段206中的相应延伸段增材打印到多个工件116中的相应工件上时多个工件116中的相应工件所处的位置。
现在参照图26，将描述增材制造系统100的其他特征。如图26所示，示例性增材制造系统100可以包括控制系统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通信地耦接的控制器2600。控制器2600也可以与用户界面108和/或管理系统110通信地耦接。
控制器2600可以包括一个或多个计算设备2602，其可以相对于增材视觉系统102和/或增材制造机器104位于本地或远程。一个或多个计算设备2602可以包括一个或多个处理器2604和一个或多个存储设备2606。一个或多个处理器2604可以包括任何合适的处理设备，例如微处理器，微控制器，集成电路，逻辑设备和/或其他合适的处理设备。一个或多个存储设备2606可以包括一个或多个计算机可读介质，包括但不限于非暂时性计算机可读介质，RAM，ROM，硬盘驱动器，闪存驱动器和/或其他存储设备。
一个或多个存储设备2606可以存储一个或多个处理器2604可访问的信息，包括可以由一个或多个处理器2604执行的机器可执行指令2608。指令2608可以包括任何一组指令，当由一个或多个处理器2604执行时，该任何一组指令使一个或多个处理器2604执行操作。在一些实施例中，指令2608可以被配置为使一个或多个处理器2604执行控制器2600和/或一个或多个计算设备2602被配置用于的操作。这样的操作可以包括控制视觉系统102和/或增材制造机器104，包括例如使得视觉系统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来生成一个或多个打印命令1300，以及使增材制造机器104在多个工件116中的对应的相应工件上增材打印多个延伸段206中的相应延伸段。例如，这样的指令2608可以包括一个或多个打印命令1300，当其被增材制造机器104执行时，使增材制造工具相对于包括多个扫描路径坐标的扫描路径定向，并且在扫描路径的某些部分处增材打印，以便增材打印多个延伸段206的层。多个延伸段206的层可以对应于延伸段-CAD模型800的切片。这样的操作可以附加地或替代地包括校准增材制造系统100。
这样的操作可以进一步附加地或可替代地包括从视觉系统102，增材制造机器104，用户界面108和/或管理系统110接收输入。这样的操作可以附加地或替代地包括至少部分地基于输入控制视觉系统102和/或增材制造机器104。可以根据控制模型2610提供的控制命令来执行这样的操作。作为示例，示例性控制模型2610可以包括：被配置为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中的每一个的工件界面120的一个或多个控制模型2610；被配置为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来确定和/或生成延伸段-CAD模型800的一个或多个控制模型2610；和/或被配置为将延伸段-CAD模型800切片为多个切片和/或针对多个切片中的每一个确定或生成扫描路径和增材打印区域的一个或多个控制模型2610。机器可执行指令2608可以是用任何合适的编程语言编写的软件，或者可以以硬件实现。另外，和/或可替代地，指令2608可以在处理器2604上的逻辑和/或虚拟分离线程中执行。
存储设备2606可存储可由一个或多个处理器2604访问的数据2612。数据2612可包括当前或实时数据，过去的数据或其组合。数据2612可以存储在数据库2614中。作为示例，数据2612可以包括与增材制造系统100相关联或由增材制造系统100生成的数据，包括与控制器2600，视觉系统102，增材制造机器104，用户界面108，管理系统110和/或计算设备2602相关联或由其生成的数据2612。数据2612还可包括与增材制造系统100相关联的其他数据集，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相关联的那些数据集，参数，输出，信息。
一个或多个计算设备2602还可包括通信接口2616，其可用于经由有线或无线通信线路2620与通信网络2618进行通信。通信接口2616可包括用于与一个或多个网络接口的任何合适的部件，包括例如发射机，接收机，端口，控制器，天线和/或其他合适的部件。通信接口2616可以允许计算设备2602与视觉系统102，增材制造机器104通信。通信网络2618可以包括例如局域网(LAN)，广域网(WAN)，SATCOM网络，VHF网络，HF网络，Wi-Fi网络，WiMAX网络，gatelink网络，和/或用于通过通信线路2620向控制器2600发送消息和/或从控制器2600发送消息的任何其他合适的通信网络。通信网络2618的通信线路2620可以包括数据总线或有线和/或无线通信链路的组合。
通信接口2616可以附加地或替代地允许计算设备2602与用户界面108和/或管理系统110通信。管理系统110可以包括服务器2622和/或数据仓库2624。作为示例，数据2612的至少一部分可以被存储在数据仓库2624中，并且服务器2622可以被配置为从数据仓库2624向计算设备2602发送数据2612，和/或从计算设备2602接收数据2612，并将接收到的数据2612存储在数据仓库2624中以用于进一步的目的。服务器2622和/或数据仓库2624可以被实现为控制系统106的一部分。
该书面描述使用示例性实施例来描述当前公开的主题，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实践这种主题，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何合并的方法。当前公开的主题的可专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这样的其他示例包括与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果这样的其他示例包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等效结构元件，则这样的其他示例意图在权利要求的范围内。
本发明的进一步方面通过以下条项的主题提供：
1.一种在工件上增材打印延伸段的方法，所述方法包括：使用来自增材制造机器的能量束对工件的工件界面进行预处理，从而提供已经接收预处理的经预处理的工件界面，所述预处理修正所述工件和/或所述工件界面的异常特征；和使用来自所述增材制造机器的所述能量束，在所述经预处理的工件界面上增材打印延伸段。
2.根据权利要求1所述的方法，包括：根据已由视觉系统捕获的一个或多个视场的一个或多个数字表示确定工件界面；和向增材制造机器发送一个或多个预处理命令，所述一个或多个预处理命令被配置为使所述工件界面暴露于所述预处理。
3.根据权利要求2所述的方法，包括：向增材制造机器发送一个或多个打印命令，所述一个或多个打印命令被配置为在所述经预处理的工件界面上增材打印所述延伸段。
4.根据权利要求2所述的方法，包括：至少部分地基于所述一个或多个视场的所述一个或多个数字表示来生成所述一个或多个预处理命令；和/或至少部分地基于所述一个或多个视场的所述一个或多个数字表示来生成所述一个或多个打印命令。
5.根据权利要求2所述的方法，包括：根据已由视觉系统捕获的一个或多个视场的一个或多个数字表示，确定经预处理的工件界面；和向增材制造机器发送一个或多个打印命令，所述一个或多个打印命令被配置为在所述经预处理的工件界面上增材打印所述延伸段。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预处理包括：对所述工件界面的至少一部分进行添加剂流平和/或对所述工件界面的至少一部分进行熔体流平。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预处理包括：对所述工件界面的至少一部分进行热调节。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预处理包括：从所述工件界面的至少一部分去除氧化，污染物，碎屑和/或减性修饰伪影。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预处理包括：在所述工件界面处或附近对所述工件的晶粒结构进行修改。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预处理包括：对所述工件界面的第一部分进行添加剂流平；和对所述工件界面的第二部分进行熔体流平。
11.根据权利要求1所述的方法，包括：使用能量束以第一能量密度对所述工件界面进行预处理，并且使用所述能量束以第二能量密度将所述延伸段增材打印在所述经预处理的工件界面上，其中所述第一能量密度为所述第二能量密度的大约10％至大约100％。
12.根据权利要求1所述的方法，包括：使用能量束以第一能量密度对所述工件界面进行预处理，并且使用所述能量束以第二能量密度将所述延伸段增材打印在所述经预处理的工件界面上，其中所述第一能量密度为所述第二能量密度的大约100％至大约300％。
13.根据权利要求1所述的方法，包括：使用大约70J/mm3到大约200J/mm3的能量密度在所述经预处理的工件界面上增材打印所述延伸段。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述延伸段表现出大约0.950至大约0.9999的相对密度。
15.根据权利要求1所述的方法，包括：至少部分地基于预处理-CAD模型来对所述工件界面进行预处理，其中至少部分地基于所述一个或多个视场的所述一个或多个数字表示来生成和/或确定所述预处理-CAD模型；和/或至少部分地基于延伸段-CAD模型来在所述经预处理的工件界面上增材打印所述延伸段，其中至少部分地基于所述一个或多个视场的所述一个或多个数字表示来生成和/或确定所述延伸段-CAD模型。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个工件包括涡轮机的多个压缩机叶片和/或涡轮叶片，并且其中，所述多个延伸段包括多个叶片末端。
17.一种增材制造系统，包括：控制器，所述控制器可操作地耦接至视觉系统和增材制造机器，所述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，所述一个或多个计算机可读介质包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在由所述一个或多个处理器执行时，使所述增材制造系统：使用来自所述增材制造机器的能量束对工件界面进行预处理，从而提供经预处理的工件界面，其中，对所述工件界面进行预处理包括对所述工件界面进行添加剂流平和/或对所述工件界面进行熔体流平；并且使用来自所述增材制造机器的所述能量束，在所述经预处理的工件界面上增材打印延伸段。
18.根据权利要求17所述的系统，包括：视觉系统，所述视觉系统被配置为捕获所述一个或多个视场的所述一个或多个数字表示。
19.根据权利要求17所述的系统，包括：增材制造机器，所述增材制造机器被配置为，使用所述能量束来对所述工件界面进行预处理，并且使用所述能量束来在所述经预处理的工件界面上增材打印所述延伸段。
20.一种计算机可读介质，包括计算机可执行指令，所述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，使所述增材制造系统：使用来自所述增材制造机器的能量束对工件界面进行预处理，从而提供经预处理的工件界面，其中，对所述工件界面进行预处理包括对所述工件界面进行添加剂流平和/或对所述工件界面进行熔体流平；并且使用来自所述增材制造机器的所述能量束，在所述经预处理的工件界面上增材打印延伸段。

Claims (18)

1.一种在工件上增材打印延伸段的方法，其特征在于，所述方法包括：
使用来自增材制造机器的能量束对工件的工件界面进行预处理，从而提供已经接收预处理的经预处理的工件界面，所述预处理修正所述工件和/或所述工件界面的异常特征；和
使用来自所述增材制造机器的所述能量束，在所述经预处理的工件界面上增材打印延伸段；
所述预处理包括：
对所述工件界面的至少一部分进行添加剂流平和/或对所述工件界面的至少一部分进行熔体流平。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：
根据已由视觉系统捕获的一个或多个视场的一个或多个数字表示确定工件界面；和
向增材制造机器发送一个或多个预处理命令，所述一个或多个预处理命令被配置为使所述工件界面暴露于所述预处理。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，包括：
向增材制造机器发送一个或多个打印命令，所述一个或多个打印命令被配置为在所述经预处理的工件界面上增材打印所述延伸段。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，包括：
至少部分地基于所述一个或多个视场的所述一个或多个数字表示来生成所述一个或多个预处理命令；和/或
至少部分地基于所述一个或多个视场的所述一个或多个数字表示来生成所述一个或多个打印命令。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，包括：
根据已由视觉系统捕获的一个或多个视场的一个或多个数字表示，确定经预处理的工件界面；和
向增材制造机器发送一个或多个打印命令，所述一个或多个打印命令被配置为在所述经预处理的工件界面上增材打印所述延伸段。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，所述预处理包括：
对所述工件界面的至少一部分进行热调节。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，所述预处理包括：
在所述工件界面处或附近对所述工件的晶粒结构进行修改。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，所述预处理包括：
对所述工件界面的第一部分进行添加剂流平；和
对所述工件界面的第二部分进行熔体流平。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：
使用能量束以第一能量密度对所述工件界面进行预处理，并且使用所述能量束以第二能量密度将所述延伸段增材打印在所述经预处理的工件界面上，其中所述第一能量密度为所述第二能量密度的10％至100％。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：
使用能量束以第一能量密度对所述工件界面进行预处理，并且使用所述能量束以第二能量密度将所述延伸段增材打印在所述经预处理的工件界面上，其中所述第一能量密度为所述第二能量密度的100％至300％。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：
使用70 J/mm3到200 J/mm3的能量密度在所述经预处理的工件界面上增材打印所述延伸段。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，所述延伸段表现出0.950至0.9999的相对密度；
其中所述相对密度是增材打印的材料的密度与所使用的原料的密度比。
13.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，包括：
至少部分地基于预处理-CAD模型来对所述工件界面进行预处理，其中至少部分地基于所述一个或多个视场的所述一个或多个数字表示来生成和/或确定所述预处理-CAD模型；和/或
至少部分地基于延伸段-CAD模型来在所述经预处理的工件界面上增材打印所述延伸段，其中至少部分地基于所述一个或多个视场的所述一个或多个数字表示来生成和/或确定所述延伸段-CAD模型。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，所述工件包括涡轮机的多个压缩机叶片和/或涡轮叶片，并且其中，所述多个延伸段包括多个叶片末端。
15.一种增材制造系统，其特征在于，包括：
控制器，所述控制器可操作地耦接至视觉系统和增材制造机器，所述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，所述一个或多个计算机可读介质包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在由所述一个或多个处理器执行时，使所述增材制造系统：
使用来自所述增材制造机器的能量束对工件界面进行预处理，从而提供经预处理的工件界面，其中，对所述工件界面进行预处理包括对所述工件界面进行添加剂流平和/或对所述工件界面进行熔体流平；并且
使用来自所述增材制造机器的所述能量束，在所述经预处理的工件界面上增材打印延伸段。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，包括：
视觉系统，所述视觉系统被配置为捕获所述一个或多个视场的所述一个或多个数字表示。
17.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，包括：
增材制造机器，所述增材制造机器被配置为，使用所述能量束来对所述工件界面进行预处理，并且使用所述能量束来在所述经预处理的工件界面上增材打印所述延伸段。
18.一种计算机可读介质，包括计算机可执行指令，其特征在于，所述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，使所述增材制造系统：
使用来自增材制造机器的能量束对工件界面进行预处理，从而提供经预处理的工件界面，其中，对所述工件界面进行预处理包括对所述工件界面进行添加剂流平和/或对所述工件界面进行熔体流平；并且
使用来自所述增材制造机器的所述能量束，在所述经预处理的工件界面上增材打印延伸段。
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