CN112810140A - 数据处理方法、系统、存储介质及3d打印设备、控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种数据处理方法、系统、存储介质及3D打印设备、控制方法。其中，所述数据处理方法包括：根据预设的对应各成型面的打印约束，在至少一个成型面所对应的虚拟成型面内，确定至少一个三维数据模型的位置和姿态；其中，所述打印约束是根据包含多个能量辐射系统的3D打印设备的打印过程而设置的；每个能量辐射系统对应一个所述成型面；基于所有确定了位置和姿态的各三维数据模型，生成供所述3D打印设备处理的打印文件。本申请通过以多光机3D打印设备高效率地批量制造三维物体为目的，而生成打印文件以及按照打印文件进行逐层制造，能够利用多光机3D打印设备的大幅面的优势批量制造小零件。

Description

数据处理方法、系统、存储介质及3D打印设备、控制方法

技术领域

本申请涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种数据处理方法、系统、存储介质及3D打印设备、控制方法。

背景技术

3D打印设备通常采用逐层加工的方式制造3D物品，其利用经预先处理的打印文件中所提供的每一层打印数据执行相应的控制操作。

随着3D打印设备在个性化产品、异形产品、定制类产品等方面发挥了越来越多的作用，利用3D打印设备来批量打印上述物品，对于3D打印设备在工业化场景下使用，是相应领域的使用者所期望的。然而，这将随之带来很多问题。比如，如何提高3D打印设备的效率问题等。

发明内容

鉴于以上所述相关技术的缺点，本申请的目的在于提供一种数据处理方法、系统、存储介质及3D打印设备、控制方法，用于解决具备多个能量辐射系统的3D打印设备如何高效地执行批量制造的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请第一方面提供一种用于3D打印的数据处理方法，包括：根据预设的对应各成型面的打印约束，在至少一个成型面所对应的虚拟成型面内，确定至少一个三维数据模型的位置和姿态；其中，所述打印约束是根据包含多个能量辐射系统的3D打印设备的打印过程而设置的；每个能量辐射系统对应一个所述成型面；基于所有确定了位置和姿态的各三维数据模型，生成供所述3D打印设备处理的打印文件。

本申请第二方面提供一种计算机设备，包括：至少一个存储器，用于存储至少一个程序；至少一个处理器，与所述至少一个存储器相连，用于执行所述至少一种程序执行如第一方面所述的用于3D打印的数据处理方法。

本申请第三方面提供一种3D打印设备，包括：容器，盛放待成型材料；多个能量辐射系统，其中，每个能量辐射系统用于向其成型面辐射能量，以在所述成型面处的待成型材料形成相应的图案横截层；构件平台，设置在所述容器内，用于在各成型面所拼成的整体成型面处逐层累积图案横截层，以制造三维物体；Z轴驱动机构，连接所述构件平台，用于移动所述构件平台；控制系统，分别连接所述Z轴驱动机构、和能量辐射系统，用于获取如第一方面所述的用于3D打印的数据处理方法所得到的打印文件，以及按照所述打印文件中的各切片层信息，控制所述Z轴驱动机构和能量辐射系统进行逐层打印，以得到相应的各三维物体。

本申请第四方面提供一种控制方法，该控制方法用于控制包含多个能量辐射系统的3D打印设备制造三维物体，其中，所述控制方法包括：按照打印文件中切片层信息中的层高，调整Z轴驱动机构，以使构件平台与整体成型面之间填充有待成型材料；按照所述切片层信息中的切片图像，控制能量辐射系统选择性辐射能量，以将所填充的待成型材料固化成相应的图案固化层；按照所述打印文件中的切片层信息所提供的切片层顺序，重复上述各步骤直至得到所述各三维物体；其中，所打印出的三维物体的位置和姿态是按照预设的打印约束而确定的；其中，所述打印约束是至少依据于各成型面所拼成的整体成型面中的位置优先级而设置的。

本申请第五方面提供一种3D打印设备的控制系统，包括：至少一存储器，用于存储至少一个程序、以及打印文件；至少一个处理器，用于调用所述至少一个程序以及打印文件，以按照所述打印文件执行如第四方面所述的控制方法。

本申请第六方面提供一种3D打印设备，包括：容器，盛放待成型材料，其中，所盛放的待成型材料达到成型面；多个能量辐射系统，其中，每个能量辐射系统用于向其成型面辐射图案化能量，以在所述成型面处形成相应的图案横截层；构件平台，设置在所述容器内，用于在各成型面所拼成的整体成型面处逐层累积图案横截层，以制造三维物体；Z轴驱动机构，连接所述构件平台，用于移动所述构件平台；控制系统，分别连接所述Z轴驱动机构、和能量辐射系统，用于执行如第六方面所述的控制方法。

本申请第七方面提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储至少一种程序，所述至少一种程序在被调用时执行并实现如第一方面所述的用于3D打印的数据处理方法、或者如第四方面所述的控制方法。

综上所述，本申请提供的一种数据处理方法、系统、存储介质及3D打印设备、控制方法，具有以下有益效果：本请所提供的数据处理方式以及多光机3D打印设备的控制方式，通过以多光机3D打印设备高效率地批量制造三维物体为目的，而生成打印文件以及按照打印文件进行逐层制造，能够利用多光机3D打印设备的大幅面的优势批量制造小零件，由此实现比单个能量辐射系统的3D打印设备高效更多的方式来进行批量制造。

附图说明

本申请所涉及的具体特征如所附权利要求书所显示。通过参考下文中详细描所述的示例性实施方式和附图能够更好地理解本申请所涉及的特点和优势。对附图简要说明书如下：

图1显示为本申请中底面曝光的多光机3D打印设备的结构示意图。

图2显示为本申请中顶面曝光的多光机3D打印设备的结构示意图。

图3显示为本申请中在批量制造的三维物体时，一种有助于提高打印效率的打印三维物体的确定位置方式。

图4显示为本申请中在包含四个能量辐射系统的3D打印设备中高效地批量制造三维物体时，有助于提高打印效率的打印三维物体的另一种确定位置方式。

图5显示为本申请中用于多光机3D打印设备的数据处理方法的流程图。

图6显示为本申请中在与图4所示的整体成型面对应的整体虚拟成型面中，在打印约束下可放置三维数据模型的位置优先级的示意图。

图7显示为本申请中利用上述图6示例所提供的打印约束而排布的多个三维数据模型的示意图。

图8显示为本申请中利用上述图6示例所提供的打印约束而排布的多个三维数据模型的又一示意图。

图9显示为本申请中界面的一种示例。

图10显示为本申请中一种控制方法的流程示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。

在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本公开的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描所述的实施例仅仅是本申请一部分是实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

3D打印设备所读取的打印文件是利用可处理三维数据的软件工具对待制造成三维物体的三维数据模型进行处理后等到的。其中，该处理过程包括适当的增加支撑数据模型，以防止在打印过程中已制造出的成型部分因应力、重力、或打印过程中产生的其他的力而引起畸变；该处理过程还包括利用切片层信息描述所述的待制造的三维数据模型和可能增加的支撑数据模型。其中，技术人员应当理解所述切片层信息、三维数据模型、和支撑数据模型均为由数据描述并以文件形式保存，其也可能通过可视化方式显示在界面中。其中，该打印文件，其文件格式举例包括：STL、OBJ、AMF、或3DMF等。

作为可批量制造三维物体的3D打印设备来说，其需要确保所打印的三维物体在空间上无重叠，即所制造的各三维物体无粘连。为了满足这一基本需要，在对三维数据模型进行上述处理的过程中，还包括为批量制造而确定各三维数据模型在虚拟成型面中的位置的步骤。其中，所述虚拟成型面对应于3D打印设备中能量辐射系统所辐射的成型面。该虚拟成型面通过将一坐标系中的预设坐标区域设置成对应成型面幅面的物理尺寸、或对应成型面幅面的比例，以描述虚拟成型面与成型面的映射关系。例如，虚拟成型面中的虚拟长度单位与物理长度单位具有映射关系，以及在预设有成型面的幅面的物理尺寸的情况下，利用映射关系，数据处理系统确定虚拟成型面的幅面的虚拟尺寸，以及将虚拟成型面中任何位置映射到成型面中相应位置。又如，预设100％虚拟成型面对应成型面的幅面的物理尺寸，按照预设精度均分虚拟成型面的方式，确定虚拟成型面中任何位置映射到成型面中相应位置。通过在虚拟成型面内确定多个三维数据模型的各坐标区域，并将其提供给3D打印设备，由此得到相应的三维物体。

在一些包含单个能量辐射系统的3D打印设备的示例中，为了提高批量打印的效率，设计人员利用设计软件，对所导入的多个三维数据模型在虚拟成型面中的位置进行手动处理。由于虚拟成型面的幅面较小，所能确定的三维数据模型的位置有限，因此手动处理的效率并不低。

与上述示例的包含单一能量辐射系统的3D打印设备不同的是，对于包含多个能量辐射系统的3D打印设备来说，各能量辐射系统所各自对应成型面拼接之后形成的整体成型面的幅面更大，这严重增加了手动处理的负担，以及增加了各三维数据模型之间间距不合理的可能性。另外，与三维数据模型所对应的三维物体的需求相关地，涉及各相邻成型面的拼接处的打印策略，三维数据模型的位置和姿态是否需要配合打印策略是需要预先设置的。因此，如何针对包含多个能量辐射系统的3D打印设备的打印过程来配置待批量制造的各三维物体的位置和姿态，使得利用这类打印设备既能够批量制造排满整体成型面的多个三维物体，也能制造少量的三维物体。

在此，如无特别说明，后续各示例中所提及的多光机3D打印设备均用来指代包含多个能量辐射系统的3D打印设备，而非包含单个能量辐射系统的3D打印设备。

根据本申请中的各种示例的描述，所述多光机3D打印设备包括底面曝光的多光机3D打印设备或顶面曝光的多光机3D打印设备。

其中，请参阅图1，其显示为底面曝光的多光机3D打印设备的结构示意图，其中，底面曝光的多光机3D打印设备包括：具有透明底面的容器11，位于容器底面下方的多个能量辐射系统14、15(如投影机、LED阵列、或LCD显示屏等)、构件平台12、Z轴驱动机构13。其中，各能量辐射系统14、15可借由按照投影范围拼接、或者显示屏拼接等方式，在容器底面处形成由无缝衔接的多个成型面组成的整体成型面。

其中，请参阅图2，其显示为顶面曝光的多光机3D打印设备的结构示意图，其中，顶面曝光的多光机3D打印设备包括：容器31，位于容器上方的多个能量辐射系统33、34(如扫描激光束的光学系统、投影机、LED阵列、或LCD显示屏等)、构件平台32、Z轴驱动机构35。其中，各能量辐射系统33、34可借由按照投影范围拼接、显示屏拼接、或者激光束扫描范围拼接等方式，在相距容器31底面一预设高度的待固化材料的一液位处形成由无缝衔接的多个成型面组成的整体成型面。

为便于对适用于不同类型的多光机3D打印设备中共同功能的术语描述，现将顶面曝光的多光机3D打印设备中的相应液位处和底面曝光的多光机3D打印设备中的容器底面均称为整体成型面，其用于提供与能量接触并在接触期间使待成型材料固化的作用。

在此，多光机3D打印设备的打印效率包括打印速度和打印质量。在批量制造三维物体时，所制造的三维物体通常针对其整体在成型面内的投影面在相应成型面的幅面以内。例如，成型面的幅面为600×500mm，所制造的三维物体的整体在成型面内的投影面的外接矩形大约为25×15mm；由此可见，考虑三维物体之间的间隙，在不考虑以特定姿态布置的情况下，在一个成型幅面内可制造大约10-20个类似尺寸的三维物体。考虑利用多光机的3D打印设备批量制造如齿件、挂件等整体在成型面内的投影面的尺寸远小于成型面的三维物体，且所批量制造的三维物体是同类的、尺寸差别不大的，一些提高多光机的3D打印设备制造这类物体的打印效率的方式包括：使各能量辐射系统采用不拼接、独立制造各自成型面内的三维物体的方式。

若在多光机3D打印设备的整体成型幅面内制造三维物体的打印质量均能满足三维物体的品质需要，则优先考虑提高多光机3D打印设备的打印速度。

多光机3D打印设备的打印速度不仅与所批量制造的三维物体的体积相关，还与各硬件系统之间的配合方式相关。例如，各能量辐射系统独立地、并行地执行选择性固化操作的速度高于各能量辐射系统按照先后顺序配合地固化拼接处的速度。又如，如图2所示，一些顶面曝光的多光机3D打印设备还包括刮刀系统36，其用于抚平整体成型面内整体成型面处的待成型材料。这类打印设备在打印过程中，刮刀系统36在整体成型面内的行程距离越短，耗费在抚平操作上的时长越短，进而，有利于提高多光机3D打印设备的打印速度。另外，多光机3D打印设备一次批量制造的三维物体之间的间距，也是影响多光机3D打印设备批量处理速度的因素之一。例如，对于能量辐射系统为激光扫描式的光学系统为例，所述间距越近，光学系统中振镜的转动幅度越小，由此减少了选择性辐射所花费的时间。

在批量制造的三维物体的数量不足以排满整体成型面时，整体考虑到多光机3D打印设备在整体成型面内分散/聚集放置多个三维物体对应不同的打印效率，一些兼顾多光机3D打印设备的打印品质和打印速度的方式还包括以下至少一种：在尽量少的成型面中制造尽量多数量的三维物体；在各成型面的高打印品质区域内制造尽量多数量的三维物体；基于刮刀系统在多个成型面内移动以统一抚平页面的操作方式，在其行程尽量短的范围内制造尽量多数量的三维物体等。

为此，请参阅图3，其显示为在批量制造的三维物体时，一种有助于提高打印效率的打印三维物体的确定位置方式，其包括：以刮刀系统从其初始位置开始移动的方向为纵向(y)、与纵向垂直的方向为横向(x)，按照刮刀系统从其初始位置(如图3中的虚线Ly附近的位置)开始沿纵向y方向由近到远(如图3中从H_1到L_11，以及从H_1到L_12)的位置关系，其优先级依次降低，其中，根据L_11和L_12各自的位置分别与H_1之间的距离，位置L_11的优先级高于位置L_12；以及按照激光扫描式的光机系统扫描路径最短的位置开始(如图3中的点划线Lx附近的位置)在横向x方向上由短至长(如图3中从H_2到L_21，以及从H_2到L_22)的位置关系，其优先级依次降低。其中，根据L_21和L_22各自的位置分别与H_2之间的距离，位置L_21可与位置L_22的优先级相同，或者为了确定唯一的优先级而交替设置(或随机设置)从位置H_2到L21以及从位置H_2到L_22之间的各位置优先级。所述位置关系包括：在成型面内预先所划分的栅格在成型面内的位置之间的关系；或者，以优先级最高/最低的位置为基准，通过确定待制造的三维物体的位置与基准位置之间的距离而确定的关系。由图3中可见，在包含两个能量辐射系统的3D打印设备中，综合上述两个优先级而确定的在成型面A11内优先级最高的位置为P11，而在成型面A12内优先级最高的位置为P12，其中，考虑兼顾能够制造三维物体的情况，该整体成型面内优先级最高的位置为P11，次之为位置P12，其他位置基于与该两个位置的位置关系而确定各自的位置优先级。

若一多光机3D打印设备的能量辐射系统的数量更多，则还可以整体考虑各能量辐射系统可以在各自的成型面内并行制造同品质的三维物体，由此重新确定以高效制造为目的的制造三维物体的位置。请参阅图4，其显示为在包含四个能量辐射系统的3D打印设备中高效地批量制造三维物体时，有助于提高打印效率的打印三维物体的另一种确定位置方式，其中，与图3中纵向y和横向x的各位置的优先级规则相似，纵向的位置优先级是基于刮刀在整体成型面中的行程距离来考虑的。例如，在图4中，从刮刀的初始位置H_1到L_11，以及从H_1到L_12的各位置优先级为由高到低。横向的位置优先级是按照激光扫描式的光机系统在各自成型面内扫描路径由短到长来考虑的。例如，在图4中，对于成型面A11和A12来说，从初始位置H_21到L_21，以及从H_21到L_23的各位置优先级为由高到低；对于成型面A21和A22来说，从初始位置H_22到L_22，以及从H_22到L_24的各位置优先级为由高到低。由此综合上述各优先级而设定：在成型面A11内优先级最高的位置为P11，在成型面A12内优先级最高的位置为P12，以及在成型面A21内优先级最高的位置为P21，其中，考虑兼顾能够制造单件三维物体的情况，该整体成型面内优先级最高的位置为P11(或P21)，次之为位置P12，其他位置基于与该两个位置的位置关系而确定各自的位置优先级。

需要说明的是，基于上述各示例所提供的打印效率而确定的打印各三维物体的位置可基于不同成型面而配置的多个相同的位置优先级而确定的，或基于同一成型面中的方向(如纵向或横向)而配置的多个相同的位置优先级而确定的，再或者，综合打印效率中多种因素考虑而得到的整体成型面而配置的唯一位置优先级而确定的。其中，可采用随机方式将三维物体对应到同一位置优先级的多个位置中的某一位置处。

综合上述各示例所提及的影响多光机3D打印设备的打印效率，为了使多光机3D打印设备所制造的三维物体的位置对应于上述各示例中提及的基于打印过程中打印效率的考虑而放置的位置，以实现无论批量打印排满整体成型面内的多个三维物体，或者批量打印未能排满成型面内的多个三维物体，多光机3D打印设备都能以高效的打印方式执行逐层制造的目的。

本申请提供了一种用于3D打印的数据处理方法，其用于配置有数据处理系统的计算机设备。其中，所述数据处理系统为一种可提供人机交互界面以及对图形化数据进行处理的软件工具，其借助计算机设备中的硬件装置以及操作系统所提供的运行环境，对图形化数据进行数据处理，得到可供多光机3D打印设备使用的打印文件。其中，所述图形化数据包括所述三维数据模型、虚拟成型面等。其中，对应多个能量辐射系统所辐射的各成型面的幅面及其彼此的位置关系，各成型面所拼接成的整体成型面对应于各虚拟成型面所拼接成的整体虚拟成型面。考虑多光机3D打印设备采用不拼接的方式进行逐层制造的方式，则各虚拟成型面的幅面是依据相应能量辐射系统所负责辐射的成型面的范围而确定；对应的，相邻虚拟成型面的拼接处为线重叠。为了便于可视化，例如，两相邻的虚拟成型面之间的边界的线，显示以与背景色明显区别的第一颜色；整体虚拟成型面的边界的线，显示以与背景色明显区别的第二颜色。

在此，所述计算机设备为一种能够对数据进行数字计算、逻辑处理、和信息处理的电子设备，其包括但不限于：个人电脑、服务器、服务器集群、智能终端、基于云架构的服务器系统等。所述计算机设备至少包括存储装置和处理装置，可选地还可以包括与处理装置数据连接的接口装置和/或网络通信装置，以及通过所述接口装置或网络通信装置而数据连接的显示装置、输入装置等。

所述存储装置用于存储至少一个程序，所述至少一个程序可供所述处理装置执行所述数据处理方法。所述存储装置还存储至少一个三维数据模型。其中，所述至少一个程序包括用于供技术人员操作的可视化界面的程序，以及基于可视化界面的触发而调取执行所述数据处理方法的程序等。

在此，存储装置包括但不限于：只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、非易失性存储器(Nonvolatile RAM，简称NVRAM)。例如，存储装置包括闪存设备或其他非易失性固态存储设备。在某些实施例中，存储装置还可以包括远离一个或多个处理装置的存储器，例如经由RF电路或外部端口以及通信网络访问的网络附加存储器，其中所述通信网络可以是因特网、一个或多个内部网、局域网、广域网、存储局域网等，或其适当组合。存储器控制器可控制设备的诸如CPU和外设接口之类的其他组件对存储器的访问。

所述接口装置包含至少一个接口单元，各接口单元分别用于输出可视化界面、接收按照技术人员的操作而产生的人机交互事件等。例如，所述接口装置包括但不限于：如HDMI接口或USB接口的串行接口，或并行接口等。

所述网络通信装置为利用有线或无线网络进行数据传输的装置，其举例包括但不限于：包含网卡的集成电路、如WiFi模块、或蓝牙模块等局域网络模块、如移动网络等广域网络模块等。

所述显示装置用于显示数据处理系统运行时所呈现的可视化界面，即一种操作界面。所述显示装置举例包括显示器，所述显示器在集成有触摸感应器的情况下，可作为显示和产生输入事件的硬件装置。所述显示装置可通过接口装置中的接口单元(如HDMI接口)、或网络通信装置(如WiFi模块)等与处理装置数据连接。

所述输入装置用于供技术人员操作，其基于技术人员操作而产生的信号被处理装置所处理后可触发对一些程序的调用，以执行相应步骤。所述输入装置举例包括鼠标、键盘、输入板等。

根据计算机设备实际包含的硬件装置，处理装置与所述接口装置、存储装置、显示装置和输入装置相连。所述处理装置包括一个或多个处理器。处理装置可操作地与存储装置执行数据读写操作。处理装置执行诸如对确定各三维数据模型所对应的位置及姿态，以及增加支撑、执行切片处理等。

所述处理装置包括一个或多个通用微处理器、一个或多个专用处理器(ASIC)、一个或多个数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、一个或多个现场可编程逻辑阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、或它们的任何组合。

所述处理装置按照所存储的至少一程序来协调各硬件装置执行数据处理方法。为便于描述，处理装置协调各硬件装置执行数据处理方法的过程也称为数据处理系统执行数据处理方法的过程，或者计算机设备执行数据处理方法的过程。

技术人员可通过逐个导入的方式，或者批量导入方式加载待通过批量打印的三维数据模型。例如，数据处理系统所接收的三维数据模型的数量为一个。又如，数据处理系统所接收的三维数据模型的数量为多于1个。在所导入的三维数据模型的数量为多个的情况下，通过显示界面，各三维数据模型的初始位置可堆叠在一起，或者基于同一侧边界彼此具有一交错地堆叠在一起，再或者以初始姿态平铺在所述显示界面内(无论重叠与否)，以便查看。

在导入待批量打印的三维数据模型后，数据处理系统执行后续操作。请参阅图5，其显示为本申请的用于多光机3D打印设备的数据处理方法的流程图。

在步骤S110中，根据预设的对应各成型面的打印约束，在至少一个成型面所对应的虚拟成型面内，确定至少一个三维数据模型的位置和姿态。

换言之，所述数据处理系统按照根据所述多光机3D打印设备的打印过程而设置的打印约束，将所选中的一个或多个三维数据模型放置在由多个虚拟成型面所构成的整体虚拟成型面中。

其中，一次批量处理的三维数据模型通常为基于同一产品制造需求而提供的属于同类商品的三维数据模型。同类商品的三维数据模型至少包含体积和/或形状大致相同，细节可能各不相同的特点。例如，待批量处理的各三维数据模型的形状均为U型的三维数据模型，如齿件三维数据模型等，其中，各齿件三维数据模型来自于不同病患的口腔扫描数据，故而各齿件三维数据模型虽然体积和/或形状大致相同，但每颗牙齿都不一样。类似齿件三维数据模型的U型的三维数据模型还举例包括：U型手板等。

待批量处理的各三维数据模型在虚拟成型面的投影面均小于单一虚拟成型面的幅面尺寸。例如，虚拟成型面的幅面为600×500mm，各三维数据模型的整体在虚拟成型面内的投影面的外接矩形大约为25×15mm；由此可见，考虑各三维数据模型之间的间隙，在不考虑以特定姿态布置的情况下，在一个虚拟成型幅面内可放置大约10-20个类似尺寸的三维数据模型。

所述打印约束包括：以提高打印效率为目的而设置待批量处理的各三维数据模型的位置的方式，以及若干布置参数。其中，所述布置参数可以是常数或变量，用于参与确定位置的逻辑计算。

所述打印约束与所对应的多光机3D打印设备中各能量辐射系统的辐射方式相关。其中，所述辐射方式包括以提高打印效率为目的而确定的各能量辐射系统之间的配合方式，和/或确定的至少一个能量辐射系统在相应成型面内独立执行固化操作的位置顺序。基于上述辐射方式对三维物体的位置的需要而设置相应的打印约束。

在各能量辐射系统之间无配合地对拼接处的待固化材料进行固化的情况下，多光机3D打印设备中的各能量辐射系统可独立地、并行地向各自的成型面内进行选择性辐射。通过该种辐射方式，能有效提高批量制作三维物体的打印效率。为此，在所导入的至少一个三维数据模型向虚拟成型面的投影面可位于单个虚拟成型面的幅面内的情况下，为了提高打印效率，所述打印约束包括按照各能量辐射系统之间无配合地拼接打印的方式，将各三维数据模型完整地放置在单一的虚拟成型面内的约束。具体地，所述打印约束至少包括以下至少一种：针对单一成型面的打印边界的约束Constr_1，针对单一成型面内的打印位置优先级的约束Constr_2，以及针对所制造的各三维物体的姿态和间距的约束Constr_3。

所述约束Constr_1举例包括：表示预设距离阈值Bound_thd的布置参数，以及所导入的三维数据模型在虚拟成型面上的投影面与虚拟成型面之间的最短距离D_min与该距离阈值Bound_thd之间的警戒关系，如D_min≥Bound_thd。若多光机3D打印设备采用不拼接固化的方式进行一次批量制造三维物体，则约束Constr_1约束三维数据模型与各虚拟成型面的四个方向的边界之间的距离。若多光机3D打印设备采用拼接固化的方式进行一次批量制造三维物体，则约束Constr_1约束三维数据模型与各虚拟成型面中对应整体虚拟成型面的四个方向的边界之间的距离。

所述约束Constr_2举例包括：基于成型面内的位置优先级映射在单一虚拟成型面内而选择的一虚拟基准位置(为又一种布置参数)。例如，所述虚拟基准位置是综合考虑相应成型面内的位置优先级最高/最低、以及相应成型面在整体成型面中的位置优先级而在相应虚拟成型面内设置的。又如，所述虚拟基准位置是基于相应成型面内的位置优先级最高/最低而在相应虚拟成型面内设置的。

所述约束Constr_3举例包括：待制造的三维物体所对应的三维数据模型之间的间距为预设的固定值Ad_inter_thd(为又一种布置参数)，以及各三维数据模型的有利于打印的姿态(为又一种布置参数)。例如，各三维数据模型的有利于打印的姿态举例为基于打印耗材最少、和/或打印速度最快等对三维数据模型进行姿态调整后而确定的姿态，或者举例为导入各三维数据模型时的初始姿态。其中，打印耗材最少举例以额外增加的支撑数据模型最少。打印速度最快举例为批量打印时的打印总层数最少、或打印总面积最少等。其中，所述约束Constr_3中相邻三维数据模型之间的间距可利用至少一个布置参数来表示。例如，直接利用距离的布置参数来表示。又如，根据计算相邻三维数据模型之间间隔的算法所需的一个或多个布置参数来描述相邻三维数据模型之间的间距。其中，所述算法将在后续详述。

在一些以预设的栅格划分整体虚拟成型面的示例中，所述打印约束中的约束Constr_1和Constr_3均可基于三维数据模型的投影面之间、和投影面与边界之间未共同占用一个栅格为约束，以实现既能完整打印又能无重叠打印的目的。其中，栅格尺寸、和栅格位置等均可由不同的布置参数来描述。

所述打印约束与所对应的多光机3D打印设备中刮刀系统的行程距离相关。其中，所述刮刀系统举例包括横跨整体成型面的刮刀，其可在多光机3D打印设备的整体成型面的直线区间内移动。所述刮刀系统还举例包括横跨整体成型面的多个刮刀，其中每个刮刀在单一成型面的直线区间内移动。所述打印约束包括以下至少一种：按照刮刀系统往复移动的行程距离，将各三维数据模型放置在使行程距离尽量短的至少一个虚拟成型面内的约束Constr_4、约束Constr_1、和约束Constr_3。

其中，所述约束Constr_4举例包括：以预设的刮刀系统中刮刀的初始位置为整体虚拟成型面的虚拟基准位置(为一种布置参数)，以及基于整体虚拟成型面中其他位置与该虚拟基准位置的距离远近而设置的位置优先级。其中，所述虚拟基准位置可以为整体虚拟成型面(或单一虚拟成型面)中的位置点、位置块、或位置线等，如虚拟基准位置为图3或图4中整体成型面中虚线Ly对应到虚拟成型面内的位置。

所述打印约束还可以配置成结合了前述各示例而设置的与多光机3D打印设备的整体优化打印效率相关的约束。例如，所述打印约束包括：以预设的一个虚拟成型面中的中心位置为整体虚拟成型面的位置优先级最高的虚拟基准位置，基于该虚拟基准位置和约束Constr_2、Constr_4而确定整体虚拟成型面中的位置优先级的顺序；以及所述约束Constr_1和Constr_3。

例如，请参阅图6，其显示为在与图4所示的整体成型面对应的整体虚拟成型面中，在打印约束下可放置三维数据模型的位置优先级的示意图。其中，虚拟成型面A21’对应图4中成型面A21，虚拟成型面A22’对应图4中成型面A22，虚拟成型面A11’对应图4中成型面A11，虚拟成型面A12’对应图4中成型面A12。所述打印约束包括：在虚拟成型面A21’、A22’、A11’、A12’所构成的整体虚拟成型面中设置优先级最高的虚拟基准位置，按照各位置栅格的纵向y按照数字由小到大的顺序，位置优先级依次降低；以及以各位置栅格的纵向x按照数字由小到大的顺序，位置优先级依次降低。

需要说明的是，图6仅为一表示在打印约束下设置以高效打印为目的的可放置各三维数据模型的位置优先级。显然，该示例中的各优先级均可依据虚拟成型面的数量及其相邻关系、所选取的虚拟基准位置等进行调整。

请参阅图7，其显示为利用上述图6示例所提供的打印约束而排布的多个三维数据模型的示意图，其中，所获取的多个所述三维数据模型被分布在不同虚拟成型面内；其中，该不同虚拟成型面内具有放置三维数据模型的剩余空间。当该不同虚拟成型面中所放置的多个所述三维数据模型是在其中的部分虚拟成型面无放置三维数据模型的空间时，请参阅图8，其显示为利用上述图6示例所提供的打印约束而排布的多个三维数据模型的又一示意图，即在该不同虚拟成型面中所放置的多个所述三维数据模型是在其中的部分虚拟成型面无放置三维数据模型的空间的基础上，从排满的虚拟成型面向其中空闲的剩余虚拟成型面延伸被放置的。

在上述各示例中，约束Constr_1和约束Constr_3中是通过设置固定值或设置栅格边界的方式来设置相应约束中的各布置参数。在另一些示例中，在导入三维数据模型之前、或之后，所述数据处理系统还执行步骤S100(未予图示)，以便通过手动输入的方式设置打印约束中的布置参数。由此便于调整三维数据模型与边界的间隔、三维数据模型之间的疏密程度、三维数据模型的姿态等，从而增加/减少一次批量打印的三维物体的数量，使之有效调整分批次打印的效率，以整体提高多光机3D打印设备在至少一个批次打印的打印效率。

在步骤S100中，从包含约束选项的界面中，获取所选择的约束选项所对应的布置参数；其中，所述布置参数用于配置到所述打印约束中，以确定位于其中至少一个虚拟成型面内的各所述三维数据模型的姿态，以确定相邻所述三维数据模型之间的间距，以及以确定各所述三维数据模型与各虚拟成型面之间的边界距离中的至少一种。

其中，所述界面中显示的约束选项包含有用于输入布置参数的输入框，和/或用于选择布置参数的选择项。其中，所述界面所提供的约束选项是针对整体虚拟成型面内所放置的所有三维数据模型的。技术人员利用输入装置确定至少一个约束选项所对应的布置参数，则数据处理系统获取相应的布置参数，由此与预存于数据处理系统中各约束的方式构成可对至少一个三维数据模型的位置和姿态进行确定的打印约束。其中，所述约束选项包括以下至少一种：三维数据模型与边界之间的距离阈值选项、基于三维数据模型所对应的产品类型而确定的三维数据模型的姿态选项、与计算三维数据模型之间间距相关的各种阈值选项、以及基于所导入的三维数据模型的产品类型而设置的可布置数量的最大值等。

请参阅图9，其显示为界面的一种示例，其中，间距和精度对应于与计算三维数据模型之间间距相关的各种阈值选项；边界距离对应于三维数据模型与边界之间的距离阈值选项；排列方式中常规和交叉为单选项，是否调整方向也为单选项，二个单选项配合对应于姿态选项。

在设定了打印约束后，数据处理系统按照打印约束对所导入的各三维数据模型进行位置和姿态处理，使得各三维数据模型以有利于多光机3D打印设备高效打印的姿态，排列在至少一个虚拟成型面内的各位置上。

根据前述的一些示例中提及的，各三维数据模型的姿态是基于打印耗材最少、和/或打印速度最快等对三维数据模型进行姿态调整后而确定的，或者举例为导入各三维数据模型时的初始姿态。例如，数据处理系统以增加最少支撑数据模型为收敛条件对各三维数据模型进行旋转处理，以便依据增加支撑数据模型的条件确定相应三维数据模型在不同旋转姿态下所需增加的支撑数据模型数量，直至满足收敛条件时，确定相应三维数据模型的姿态。又如，数据处理系统以各三维数据模型的高度最低为目标调整各三维数据模型的姿态，以便使多光机3D打印设备按照最少的切片层数来执行批量打印，由此减少如Z轴驱动机构的移动操作所花费的时长。再如，数据处理系统以各三维数据模型的横截面最低为目标调整各三维数据模型的姿态，以便使多光机3D打印设备按照选择性固化时长最短、或按照抚平操作时长最短的方式，来执行一层打印，由此降低制作单层固化层所花费的时长。

在另一些示例中，各三维数据模型的姿态是依据界面所提供的约束选项而确定的。以图9所显示的界面中的约束选项为例，其中，调整方向选项表示通过改变至少部分三维数据模型的姿态以适应虚拟成型面中的布置空间。常规选项表示所导入的各三维数据模型按照数据处理系统预设的姿态约束来进行姿态调整，如前述示例所提供的任一种方式。交叉选项表示按照预设的同一产品类型(或形状类型)所对应的三维数据模型的形状特征，以互补方式进行姿态调整。该交叉选项也表示默认调整方向。常规选项与调整方向选项组合表示按照预设的同一产品类型(或形状类型)所对应的三维数据模型的形状特征，将各三维数据模型调整成相同的姿态。未予图示地，该同一产品类型(或形状类型)也可以设置在界面中的选项中，或预设在数据处理系统中。

以所导入的多个三维数据模型为U型的三维数据模型为例，数据处理系统获取界面的布置参数，以及按照基于所述布置参数而确定的所有打印约束，对各三维数据模型进行姿态调整。其中，若布置参数包含常规选项与调整方向选项所提供的布置参数，则按照预设的形状类型，将各三维数据模型的姿态调整成开口方向一致。其中，若布置参数包含交叉选项与调整方向选项所提供的布置参数，则按照预设的形状类型，将各三维数据模型调整成两类姿态，其中属于同一类姿态的开口方向一致，不同类姿态的开口方向相反。

需要说明的是，上述各确定姿态的方式还可以在综合考虑各三维数据模型在不同姿态下的平均高度，或者平均横截层面积的情况下，调整各自的姿态，以便以整体打印效率最高的方式，确定供多光机3D打印设备按照相应姿态来制造各三维物体。

在上述各调整姿态的各示例中，数据处理系统调整姿态的方式举例包括：提取三维数据模型在虚拟成型面中的投影面的轮廓图像中的轮廓特征；依据各三维数据模型中轮廓特征中相似特征的姿态偏差在预设偏差范围内的调整条件，来调整各三维数据模型，使得各三维数据模型的姿态满足打印约束中对应姿态的约束。所述调整条件包括：不同三维数据模型的各相似特征之间的距离偏差最短，和/或不同三维数据模型的各相似特征为水平/垂直对称等。其中，所述轮廓特征举例包括投影面图像的轮廓形状，投影面所占的平面范围，和/或轮廓上的特征点、或特征线等。其中，考虑投影面图像的边缘并非规则，为便于计算，所述轮廓形状和投影面所占的平面范围可利用至少一个外包轮廓像的几何图案来描述。例如，利用外包投影面图像边缘的矩形图案、或圆形图案等来描述投影面图像边缘。又如，利用外包投影面图像边缘的多个几何图案拼接而成的几何图案来描述投影面图像边缘。

与上述姿态调整方式大致相似地，数据处理系统调整姿态的方式还举例包括：提取三维数据模型的三维轮廓中的轮廓特征；依据各三维数据模型中轮廓特征中相似特征在三维空间中的姿态偏差在预设偏差范围内的条件，来调整各三维数据模型，使得各三维数据模型的姿态满足打印约束中对应姿态的约束。与三维空间相关地，三维轮廓中的轮廓特征举例包括三维轮廓的轮廓形状，三维轮廓所占的空间范围，和/或轮廓上的特征点、或特征线等。其中，考虑三维轮廓的边缘并非规则，为便于计算，所述轮廓形状和空间范围可利用至少一个外包轮廓像的立体几何结构来描述。例如，利用外包三维轮廓边缘的立方体结构、或球形结构等来描述三维轮廓边缘。又如，利用外包三维轮廓边缘的多个立体几何结构拼接而成的立体结构来描述三维轮廓边缘。

数据处理系统还按照打印约束中与位置相关的约束来调整各三维数据模型在整体虚拟成型面中的位置。

其中，数据处理系统调整多个三维数据模型之间间距的方式包括：提取其中两个三维数据模型各自的可表征其尺寸和形状的轮廓特征；通过迭代地调整两个三维数据模型之间的位置关系，使得两个三维数据模型之间无重叠，以及两个轮廓图像之间的间隔满足所述打印约束。换言之，两个三维数据模型的轮廓坐标区间之间是无交集的，且坐标区间的最短距离大于等于打印约束中对应相邻三维物体的间距阈值Ad_inter_thd。其中，调整间距中所使用的轮廓特征也可对应于如前述调整姿态的示例中提及的各种轮廓特征。由此可见，在数据处理系统进行姿态和位置调整时，二者并非一定具有先后顺序，可根据逻辑的紧密耦合输出既调整了姿态又调整了位置的三维数据模型。

数据处理系统调整多个三维数据模型在至少一虚拟成型面中的位置的方式包括：打印约束中包含依据多光机3D打印设备高效打印方式而确定的位置优先级，将各三维数据模型分批次地从其导入时被配置的初始位置调整到受位置优先级所约束的整体虚拟成型面中的位置。其中，所述分批次举例为逐一地调整各三维数据模型的位置。

仍以图7所示的位置优先级的图示为例，导入数据处理系统的三维数据模型的数量为三个，数据处理系统按照整体虚拟成型面中当前空闲的优先级最高的位置，放置其中一个三维数据模型，以此类推，逐个放置剩余两个三维数据模型。由此，该三个三维数据模型分布在虚拟成型面A21’和A11’中。其中，第一个三维数据模型的中心位置对应于整体虚拟成型面中所有空闲区域中优先级最高的位置，即虚拟成型面A21’的中心位置；根据相邻三维数据模型之间的间隔的约束，以及三维数据模型与包含优先级最高的虚拟成型面的边界之间距离的约束等，第二个三维数据模型的中心位置对应于整体虚拟成型面中所有空闲区域中优先级最高的位置，即虚拟成型面A11’的中心位置；仍然根据上述各约束，第三个三维数据模型的中心位置对应于相邻第一个三维数据模型、位于虚拟成型面A11’的一位置。所放置的三个位置并非一定对应于图7中的虚线和点划线的交点处，而是根据实际各三维数据模型所占的平面范围/空间范围、以及打印约束而确定的。

数据处理系统调整多个三维数据模型在至少一虚拟成型面中的位置的方式还包括：按照调整后的姿态而构建的三维数据模型分组，调整各分组的位置。例如，将多个U型的三维数据模型中呈开口相反姿态的两个三维数据模型为一组，无法成组的剩余三维数据模型单独成组，以组为单位调整各三维数据模型的位置。其中，以组为单位调整各三维数据模型的位置的方式与上述示例相同或相似。

在一些处理过程的耦合度高的示例中，数据处理系统按照所述打印约束，以及所导入的多个三维数据模型的轮廓特征，配置在单个虚拟成型面内，相邻三维数据模型的姿态、和/或相邻三维数据模型之间的间距。

以利用包围盒算法来确定待制造的一批三维数据模型的位置和姿态为例，其中，包围盒算法中的包围盒是指利用至少一个几何图案/立体几何结构来描述各三维数据模型的轮廓特征。数据处理系统通过调整至少一个几何图案/立体几何结构的姿态来对应调整相应三维数据模型的姿态。数据处理系统逐一地将各三维数据模型放置在整体虚拟成型面中的各位置优先级的位置处。其中，从放置第二个三维数据模型开始，根据打印约束，以及按照待放置的三维数据模型所对应的至少一个几何图案/立体几何结构的姿态、与相邻位置的已放置三维数据模型所对应的至少一个几何图案/立体几何结构的姿态，计算待放置的三维数据模型所对应的位置。以此类推，数据处理系统确定该批所有三维数据模型在整体虚拟成型面中的各位置及姿态。至此，利用至少一个几何图案/立体几何结构来描述各三维数据模型的轮廓特征来进行计算，由于有效减少了轮廓特征中的数据量，因此，提高数据处理系统的处理效率。

由上述各示例可知，当获取到的三维数据模型的数量不足以排满在整体虚拟成型面内时，一些情况，这些三维数据模型可被分布在不同虚拟成型面内；其中，该不同虚拟成型面内具有放置三维数据模型的剩余空间。

由上述各示例可见，仍然当获取到的三维数据模型的数量不足以排满在整体虚拟成型面内时，另一些情况，按照预设的位置优先级的约束，当其中的部分虚拟成型面无放置三维数据模型的空间时，从与排满的虚拟成型面向其中空闲的剩余虚拟成型面方向，数据处理系统继续依据整体虚拟成型面内的位置优先级的约束，从其他虚拟成型面相邻排满的虚拟成型面一侧开始逐一放置剩余的各三维数据模型。

在确定了多光机3D打印设备一次待批量制造的三维数据模型后，所述数据处理系统还执行步骤S120。

在步骤S120中，基于所有确定了位置和姿态的各三维数据模型，生成供所述3D打印设备处理的打印文件。

其中，所述打印文件举例为针对各三维数据模型而生成的包含描述相应三维数据模型的位置的打印文件，即每一三维数据模型对应一打印文件。所述打印文件还举例为针对所有三维数据模型而生成的打印文件，即所有三维数据模型对应一个打印文件，其中，在该打印文件中包含有各三维数据模型的位置的描述。

所述打印文件中还包括各三维数据模型的切片层信息。为此，数据处理系统还对所有确定了位置和姿态的各三维数据模型进行切片处理，以得到各三维数据模型的切片层信息。

其中，所述切片处理是基于逐层打印的先后顺序，将三维数据模型进行横截处理，以得到由三维数据模型的轮廓勾勒的封闭曲线、及其对应层高；相应层的切片层信息包含基于所述封闭曲线得到的切片图像、层高、以及顺序信息。

在一些示例中，所述数据处理系统基于预设的统一层高对所有确定了位置和姿态的各三维数据模型进行统一切片处理。所得到的各切片层信息包括在整体虚拟成型面内所有三维数据模型的对应层高的切片图像。换言之，所述切片图像包括：在整体虚拟成型面内对应层高处的所有三维数据模型的轮廓勾勒的封闭曲线各自形成的各图像区域。

在又一些示例中，数据处理系统针对不同三维数据模型的切片设置，对各三维数据模型进行单独切片处理。所得到的各切片层信息包括单一三维数据模型中对应层高的切片图像。换言之，该切片图像是单个三维数据模型在相应层高处的轮廓勾勒的封闭曲线所形成的图像。

在一些实际应用中，数据处理系统还根据各三维数据模型的姿态，为相应三维数据模型增加支撑数据模型，以防止在打印过程中因图案固化层的悬空部分而导致所制造的三维物体形变。对应地，在切片层信息中还包括相应层的支撑切片图像。

在完成切片后，数据处理系统将各三维数据模型的切片层信息处理成打印文件。具体地，数据处理系统按照预设的文件格式，将依据层顺序而关联的各切片层信息封装成可供读取、保存的文件。所述打印文件的文件格式举例包括：STL、OBJ、AMF、或3DMF等。

在一些应用中，当数据处理系统在一个整体虚拟成型面内排布了尽量多的三维数据模型时，数据处理系统可将剩余的三维数据模型移出，并显示新的整体虚拟成型面，以提示技术人员再次导入剩余的三维数据模型。由于多光机3D打印设备的整体成型面的幅面很大，其能批量处理的三维物体的数量也相当多，采用该种方式，技术人员很难区分尚未前处理的三维数据模型和已前处理的三维数据模型，因此，这容易产生二次导入时所出现的重复导入、漏导入等操作错误。

由于待处理的三维数据模型的数量大于整体虚拟成型面所能排布的三维数据模型的数量，因此，在利用上述各示例解决一部分的三维数据模型的排布问题的基础上，所述数据处理方法还包括步骤S131或S132(均未予图示)。该步骤S131或S132执行在步骤S120之前，以便当经批量导入的三维数据模型的数量多于在所述3D打印设备一次批量制造所对应的各虚拟成型面内所能放置的三维数据模型的数量时执行。

在步骤S131中，将剩余的各三维数据模型的位置设置在各虚拟成型面所构成的整体虚拟成型面之外的区域，以便按照所述打印约束，分批次确定所述剩余的各三维数据模型在至少一个虚拟成型面中的位置和姿态。

具体地，在一次导入过多数量的三维数据模型之后，无法排布在一个整体虚拟成型面内的三维数据模型并不会被数据处理系统移出，而是将其放置在所设定的整体虚拟成型面的范围之外。当数据处理系统针对在整体虚拟成型面之内的已确定位置和姿态的各三维数据模型，生成打印文件后，即执行步骤S120后，在新的整体虚拟成型面内重新执行步骤S110-S120、或S100-S120，以便将剩余的各三维数据模型排布在整体虚拟成型面的范围之内。

以此类推，数据处理系统通过该种方式分批次地确定所述剩余的各三维数据模型在至少一个虚拟成型面中的位置和姿态，并分批次地生成打印文件。多光机3D打印设备可依据每一批次的打印文件执行相应制造。

在步骤S132中，按照所述打印约束，在备份的至少一个整体虚拟成型面中的至少一个虚拟成型面内，确定剩余的各三维数据模型的位置和姿态。

与上述步骤S131的处理方式不同的是，数据处理系统依据在一个整体虚拟成型面所排布的三维数据模型的数量，将剩余的三维数据模型进行分组，以便按照所述打印约束，将每组三维数据模型排布在备份的至少一个整体虚拟成型面中。

更灵活地，数据处理系统以在一个整体虚拟成型面内排布尽量多的三维数据模型为判断条件，按照所述打印约束，在至少一个整体虚拟成型面中，确定所导入的所有三维数据模型的位置和姿态。

数据处理系统在确定了所有三维数据模型的位置和姿态之后，执行步骤S120，以得到对应各整体虚拟成型面的各打印文件。或者数据处理系统在技术人员的选择操作下，将所选择的整体虚拟成型面内的各三维数据模型，执行步骤S120，以得到对应所选择整体虚拟成型面的打印文件。

按照上述各示例所生成的打印文件再被加载到多光机3D打印设备后，由其控制系统读取打印文件，并依据打印文件中各层顺序控制多光机3D打印设备中的其他硬件系统，而执行逐层制造的。其中，其他硬件系统举例为图1、图2中所示的容器、多个能量辐射系统、构件平台、Z轴驱动机构，可选地，还包括刮刀系统。现就各硬件系统进行逐一介绍：

所述容器盛放待成型材料。对于如图1所示的底面曝光的多光机3D打印设备来说，所述容器底面透明，以便投射能量。容器底面还构成整体成型面。对于如图2所示的顶面曝光的多光机3D打印设备来说，所述容器内的待成型材料的液位高度需达到整体成型面的位置。其中，各示例中的整体成型面是多个能量辐射系统各自辐射的成型面的幅面拼接得到的。其中，相邻成型面的拼接处至少具有线重叠。例如，拼接处为区域重叠。

能量辐射系统用于向其成型面辐射能量，以在所述成型面处的待成型材料形成相应的图案横截层。能量辐射系统的数量为至少两个。如前述对图1和图2的描述，各能量辐射系统通过辐射光能量的方式，向成型面扫描/投影光能量，以选择性固化成型面处的待成型材料。各能量辐射系统所能辐射的能量范围对应于相应的成型面。位于拼接处的待固化材料可由单一能量辐射系统辐射，也可以由多个能量辐射系统协同辐射。

在一些高效打印的示例中，各能量辐射系统独立地、并行辐射各自成型面内的待成型材料。为此，与拼接处相关的多个能量辐射系统中的一个能量辐射系统来执行相应拼接处的能量辐射。

如前述对图1和图2的描述，底面曝光的多光机3D打印设备的各能量辐射系统14、15位于容器11底面下方，向容器11底面方向辐射能量。顶面曝光的多光机3D打印设备的各能量辐射系统33、34位于容器31开口方向，向容器31内且相距容器底面预设液位高度的位置方向辐射能量。

其中，所述能量辐射系统包括扫描激光束的光学系统，其举例包括：激光发射器、位于所述激光发射器射出光路上的透镜组和振镜组(未予图示)，其中，所述透镜组用以改变激光光路并调整激光束的聚焦位置，所述振镜组用以将所接收的义齿模型中切片图形转换成描绘点和连接点的路径，并按照所描绘的点及路径控制所述激光束自容器开口照射到成型面，并在该成型面的二维空间内扫描，经所述光束扫描的待成型材料被固化成对应的图案固化层。

或者，所述能量辐射系统包括面曝光式能量辐射系统，其举例包括：LCD/LED显示屏、DMD芯片、和控制器等。其中，DMD芯片(Digital Micromirror Device)为一种可视数字信息显示的技术。其中，DMD芯片在接受到图像处理模块的控制信号后将光源所发出的光线发射到投影屏幕上。在基于DLP的3D打印设备中，所述投影屏幕为容器底面。DMD芯片外观看起来只是一小片镜子，被封装在金属与玻璃组成的密闭空间内，事实上，这面镜子是由数十万乃至上百万个微镜所组成的，每一个微镜代表一个像素，所投影的图像就由这些像素所构成。控制器通过控制DMD芯片和LCD/LED显示屏将相应图像投影到整体成型面上。

所述构件平台用于附着经能量辐射后得到的图案固化层，以便经由所述图案固化层积累形成三维物体。具体地，所述构件平台举例为构件板。所述构件平台通常以位于容器内的预设整体成型面为起始位置，通过逐层下移的方式累积在所述整体成型面上固化的各图案固化层，以得到相应的三维物体。

所述Z轴驱动机构连接所述构件平台，用于移动所述构件平台。其中，Z轴驱动机构包括驱动单元和竖直移动单元，所述驱动单元用于驱动所述竖直移动单元，以便所述竖直移动单元带动构件平台升降移动。例如，所述驱动单元包含用于驱动构件平台升降移动的驱动电机。所述驱动单元受单独的控制指令控制。其中，该控制指令包括：用于表示构件平台上升、下降或停止的方向性指令，甚至还可以包含转速/转速加速度、或扭矩/扭力等参数。如此有利于精确控制竖直移动单元的下降的距离，以实现Z轴的精准调节。在此，所述竖直移动单元举例包括一端固定在所述构件平台上的固定杆、与固定杆的另一端固定的咬合式移动组件，其中，所述咬合式移动组件受驱动单元驱动以带动固定杆竖直移动，所述咬合式移动组件举例为由齿状结构咬合的限位移动组件，如齿条等。又如，所述竖直移动单元包括：丝杆和套接在所述丝杆上的定位移动结构，其中所述丝杆的两端旋接于驱动单元，所述定位移动结构的外延端固定连接到构件平台上，该定位移动结构可例如为滚珠丝杠。

需要说明的是，图1和图2中所示的Z轴驱动机构13或35仅为便于描述而设置的示意性图示，而非限制其与容器的位置关系。在一些应用中，Z轴驱动机构举例设置在顶面曝光的打印设备的背板侧。

刮刀系统适用于如图2所示的顶面曝光的多光机3D打印设备，其设置在整体成型面处，用于在所述构件平台向容器底部移动一横截层层高(对应切片层层高)时，沿所述整体成型面执行液体抚平操作。

在此，所述刮刀系统用于整体成型面位于待成型材料的液体表面的3D打印设备中。所述刮刀系统包含刮刀、和刮刀的移动机构，其中，所述刮刀包含位于整体成型面的刮片，刮片侧设有孔隙，孔隙延伸至所述刮刀主体中的真空腔，真空腔内设有真空检测传感器，真空检测传感器与抽真空驱动机构连接，抽真空驱动机构根据真空检测传感器所提供的腔内气压信息调节真空腔内的负压气压。刮刀整体连接移动机构，并在移动机构的带动下，从容器一边移动至另一边。当构件平台下沉一横截层层高后，刮刀在移动机构的整体带动下，从容器一边移动至另一边，在此过程中，真空检测传感器和抽真空驱动机构形成反馈闭环，通过实时调节真空腔内的气压，来抚平整体成型面处的待成型材料，以减少待成型材料在整体成型面上所形成的气泡、尖部对待固化区域的精度造成干扰。

多光机3D打印设备还包括控制系统，其分别连接所述Z轴驱动机构、和能量辐射系统，还可能连接刮刀系统。

在此，所述控制系统为包含处理器的电子设备。例如，所述控制系统为计算机设备、嵌入式设备、或集成有CPU的集成电路等。

各所述接口单元分别连接3D打印设备中独立封装且通过接口传输数据的硬件装置，例如，所述Z轴驱动机构、和能量辐射系统等。所述硬件装置还包括以下至少一种：提示装置、人机交互装置、液位调节系统等。所述接口单元根据所连接的硬件装置而确定其接口类型，其包括但不限于：通用串行接口、视频接口、工控接口等。例如，所述接口单元包括：USB接口、HDMI接口和RS232接口，其中，USB接口和RS232接口均有多个，USB接口可连接人机交互装置等，RS232接口连接检测装置和Z轴驱动机构，HDMI接口连接各能量辐射系统。

所述存储单元用于存储3D打印设备打印所需要的打印文件。所述文件包括：待制造的三维物体的模型文件，CPU运行所需的程序文件和配置文件等。其中，模型文件描述了待打印的三维物体中各切片图像及与打印相关的属性信息等。所述存储单元包含非易失性存储器和系统总线。其中，所述非易失性存储器举例为固态硬盘或U盘等。所述系统总线用于将非易失性存储器与CPU连接在一起，其中，CPU可集成在存储单元中，或与存储单元分开封装并通过系统总线与非易失性存储器连接。

所述处理单元包含：CPU或集成有CPU的芯片、可编程逻辑器件(FPGA)、和多核处理器中的至少一种。所述处理单元还包括内存、寄存器等用于临时存储数据的存储器。所述处理单元通过接口单元依时序向各硬件装置发出控制指令。例如，所述处理单元在控制Z轴驱动机构将构件平台移动至相距预设整体成型面的一间距位置后，向各能量辐射系统传递切片图像，待各能量辐射系统完成选择性固化后，再重复控制Z轴驱动机构带动构件平台调整并移动至相距预设整体成型面的一新的间距位置，以及执行选择性固化。如此重复依次利用各切片图像选择性固化位于预设整体成型面以下层高范围内的待成型材料，以实现经逐层累积的三维物体。对于切片图像中涉及多个成型面的示例，控制系统按照能量辐射系统在拼接处的辐射分工，将切片图像分割成多个切片子图像，并将其分发给各能量辐射系统。

控制系统用于获取打印文件，以及按照所述打印文件中的各切片层信息，控制所述Z轴驱动机构和各能量辐射系统进行逐层打印，以批量制造各三维物体。其中，获取的打印文件并不限于前述各示例所提及的方式生成的。

所述控制系统按照如下方式执行控制操作，以高效率地批量制造三维物体。请参阅图10，其显示为本申请的一种控制方法的流程示意图。其中，该控制方法用于多光机3D打印设备制造三维物体。

在步骤S210中，按照打印文件中切片层信息中的层高，调整Z轴驱动机构，以使构件平台与整体成型面之间填充有待成型材料。

在此，控制系统控制Z轴驱动机构向远离整体成型面的方向移动，使得构件平台与整体成型面之间的间距相对于移动前是按照相邻层的层高而移动的。以打印文件中的各切片层信息是基于统一的层高而切片处理得到的为例，构件平台所移动的相对距离为所述层高。以打印文件中的各切片层信息是基于各三维数据模型的各自的层高而切片处理得到的为例，构件平台所移动的相对距离为移动前所对应的切片层信息和与其最接近的切片层信息之间的层高差。在移动后的构件平台和整体成型面之间填充有待成型材料。

在带有刮刀系统的多光机3D打印设备中，所述控制方法还包括步骤S220，抚平对应待固化的各图案固化层的各打印区域的待成型材料。

在一些示例中，控制系统基于对应控制Z轴驱动机构的切片层信息中的切片图像在整体成型面中的范围，控制刮刀系统从该范围一侧移动至该范围另一侧的移动距离，以通过减少往复距离而减少移动所耗费的时长。在另一些示例中，控制系统根据尚未制造的连续两个切片层信息中切片图像各自在整体成型面中的范围，选择范围更大者，控制刮刀系统的移动距离，以便刮刀系统在一次往复过程中的总行程更短。在抚平操作后，执行下述步骤S230。

在步骤S230中，按照所述切片层信息中的切片图像，控制能量辐射系统选择性辐射能量，以将所填充的待成型材料固化成相应的图案固化层。

在此，生成待制造的切片层信息中切片图像所对应的打印约束是与控制系统对多个能量控制系统的打印策略相一致的。

在一些示例中，控制系统根据切片图像中位于各成型面中的图像区域，将所述切片图像进行分割，并分别输出至对应的各能量辐射系统，各能量辐射系统独立且并行地在各自成型面内进行选择性固化，以得到各三维物体的对应层的图案横截层。

在另一些示例中，控制系统根据待制造的各三维物体的各切片图像分别所对应的成型面，将各切片图像分发给相应的能量辐射系统。各能量辐射系统独立且并行地在各自成型面内进行选择性固化，以得到各三维物体的对应层的图案横截层。

在步骤S240中，按照所述打印文件中的切片层信息所对应的切片层顺序，重复上述各步骤直至得到所述各三维物体。

在此，控制系统按照所述切片顺序检测是否还存在尚未制造的切片层信息，若是，则根据新的切片信息重复步骤S210，若否，则说明完成了该次批量打印，以得到各三维物体。

按照控制系统高效地批量制造三维物体的控制策略，所制造出的粘连在构件平台上的各三维物体的位置是依据对应该控制策略而确定的整体成型面内位置优先级相一致的。例如，按照生成打印文件的数据处理系统中的打印约束，其至少包括：针对单一成型面内的打印位置优先级的约束，和/或针对各成型面在3D打印设备的整体成型面内的打印位置优先级的约束。所述打印约束还包括：针对单一成型面的打印边界的约束，和针对所制造的各三维物体的姿态和间距的约束。上述各打印约束可示例于前述示例所描述的打印约束。

各三维物体的姿态对应于打印文件中所描述的三维数据模型的姿态。在一些示例中，各三维物体的姿态是为了利用一次批量打印而尽量多地制造三维物体所设置的姿态。例如，所制造的三维物体是U型的三维物体，所打印出的U型的三维物体的姿态包括：开口方向一致，和/或开口方向相反。

若在一次批量制造的三维物体的数量少于整体成型面所能放置的三维物体的数量，则在一些示例中，所打印的多个所述三维物体分布在不同成型面内；其中，该不同成型面内仍有放置三维物体的空间。例如，对应于按照图7所示的位置优先级所设置的三个三维数据模型的位置，在构建平台上所制造出的三个三维物体的位置与所设置的三个三维数据模型的位置相一致。在另一些示例中，不同成型面中所放置的多个所述三维物体是在其中的部分成型面无放置三维物体的空间的基础上，从排满的成型面向其中空闲的剩余成型面延伸而被放置的。对应于按照图8所示的位置优先级所设置的各三维数据模型的位置，在构建平台上所制造出的各三维物体的位置与所设置的各三维数据模型的位置相一致。

本申请所提供的数据处理方式以及多光机3D打印设备的控制方式，通过以多光机3D打印设备高效率地批量制造三维物体为目的，而生成打印文件以及按照打印文件进行逐层制造，能够利用多光机3D打印设备的大幅面的优势批量制造小零件，由此实现比单个能量辐射系统的3D打印设备高效更多的方式来进行批量制造。另外，以各能量辐射系统独立且并行地在各自成型面内执行选择性固化的方式进行高效打印为目的，来设置打印策略及其对应的打印约束，能够让多光机3D打印设备在制造同样数量的三维物体的效率高于采用人工布置方式制造各三维物体的制造效率，也高于基于单个能量辐射系统的工作效率而在相应位置制造各三维物体的制造效率。这是因为按照单个能量辐射系统的3D打印设备的工作效率是不考虑不同能量辐射系统对各自成型面拼接处的处理方式，以及所制造的三维物体可能重叠的异常情况。再有，利用本申请所提供的确定各三维数据模型的位置和姿态的方式能够批量制造更多的三维物体，是因为利用本申请既考虑了多光机3D打印设备对整体成型面的打印能力又考虑了各成型面之间的配合方式，因此，依据所设置的打印约束及其打印策略所能制造出的三维物体的数量，高于只考虑单一能量辐射系统而制造出的三维物体的数量。

本申请还提供一种计算机可读写存储介质，存储至少一种程序，所述至少一种程序在被调用时执行并实现上述针对图5所示的数据处理方法所描所述的至少一种实施例，或者针对图10所示的控制方法所描所述的至少一种实施例。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得安装有所述存储介质的移动机器人可以执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。

于本申请提供的实施例中，所述计算机可读写存储介质可以包括只读存储器、随机存取存储器、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁存储设备、闪存、U盘、移动硬盘、或者能够用于存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机进行存取的任何其它介质。另外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果指令是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字订户线(DSL)或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术，从网站、服务器或其它远程源发送的，则所述同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术包括在所述介质的定义中。然而，应当理解的是，计算机可读写存储介质和数据存储介质不包括连接、载波、信号或者其它暂时性介质，而是旨在针对于非暂时性、有形的存储介质。如申请中所使用的磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中，磁盘通常磁性地复制数据，而光盘则用激光来光学地复制数据。

在一个或多个示例性方面，本申请所述方法的计算机程序所描所述的功能可以用硬件、软件、固件或其任意组合的方式来实现。当用软件实现时，可以将这些功能作为一个或多个指令或代码存储或传送到计算机可读介质上。本申请所公开的方法或算法的步骤可以用处理器可执行软件模块来体现，其中处理器可执行软件模块可以位于有形、非临时性计算机可读写存储介质上。有形、非临时性计算机可读写存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。

本申请上所述的附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。基于此，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这根据所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以通过执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以通过专用硬件与计算机指令的组合来实现。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (21)

1.一种用于3D打印的数据处理方法，其特征在于，包括：

根据预设的对应各成型面的打印约束，在至少一个成型面所对应的虚拟成型面内，确定至少一个三维数据模型的位置和姿态；其中，所述打印约束是根据包含多个能量辐射系统的3D打印设备的打印过程而设置的；每个能量辐射系统对应一个所述成型面；

基于所有确定了位置和姿态的各三维数据模型，生成供所述3D打印设备处理的打印文件。

2.根据权利要求1所述的用于3D打印的数据处理方法，其特征在于，所述打印约束包括以下至少一种：针对单一成型面内的打印位置优先级的约束，针对各成型面在3D打印设备的整体成型面内的打印位置优先级的约束，针对单一成型面的打印边界的约束，针对所制造的各三维物体的姿态和间距的约束。

3.根据权利要求1所述的用于3D打印的数据处理方法，其特征在于，还包括：从包含约束选项的界面中，获取所选择的约束选项所对应的布置参数；其中，所述布置参数用于配置到所述打印约束中，以确定位于其中至少一个虚拟成型面内的各所述三维数据模型的姿态，以确定相邻所述三维数据模型之间的间距，以及以确定各所述三维数据模型与各虚拟成型面之间的边界距离中的至少一种。

4.根据权利要求1或3所述的用于3D打印的数据处理方法，其特征在于，所述根据预设的对应各成型面的打印约束，在至少一个成型面所对应的虚拟成型面内，确定至少一个三维数据模型的位置和姿态的步骤包括：

按照所述打印约束，以及所导入的多个三维数据模型的轮廓特征，在单个虚拟成型面内，配置相邻三维数据模型的姿态、和/或相邻三维数据模型之间的间距。

5.根据权利要求1所述的用于3D打印的数据处理方法，其特征在于，若经批量导入的三维数据模型的数量多于在所述3D打印设备一次批量制造所对应的各虚拟成型面内所能放置的三维数据模型的数量，则还包括以下任一步骤：

将剩余的各三维数据模型的位置设置在各虚拟成型面所构成的整体虚拟成型面之外的区域，以便按照所述打印约束分批次确定所述剩余的各三维数据模型在各虚拟成型面中的位置和姿态；或者

按照所述打印约束，在备份的至少一个整体虚拟成型面中的至少一个虚拟成型面内，确定剩余的各三维数据模型的位置和姿态。

6.根据权利要求1所述的用于3D打印的数据处理方法，其特征在于，所述三维数据模型包括：U型的三维数据模型；所确定的各三维数据模型的姿态包括：开口方向一致，和/或开口方向相反。

7.根据权利要求1所述的用于3D打印的数据处理方法，其特征在于，所获取的多个所述三维数据模型被分布在不同虚拟成型面内；其中，该不同虚拟成型面内具有放置三维数据模型的剩余空间。

8.根据权利要求1所述的用于3D打印的数据处理方法，其特征在于，不同虚拟成型面中所放置的多个所述三维数据模型是在其中的部分虚拟成型面无放置三维数据模型的空间的基础上，从排满的虚拟成型面向其中空闲的剩余虚拟成型面延伸而被放置的。

9.根据权利要求1所述的用于3D打印的数据处理方法，其特征在于，所述基于所有确定了位置和姿态的各三维数据模型，生成供所述3D打印设备处理的打印文件的步骤包括：

对所有确定了位置和姿态的各三维数据模型进行切片处理，以得到各三维数据模型的切片层信息；

将各三维数据模型的切片层信息处理成打印文件。

10.一种计算机设备，其特征在于，包括：

至少一个存储器，用于存储至少一个程序；

至少一个处理器，与所述至少一个存储器相连，用于执行所述至少一种程序执行如权利要求1-9中任一所述的用于3D打印的数据处理方法。

11.一种3D打印设备，其特征在于，包括：

容器，盛放待成型材料；

多个能量辐射系统，其中，每个能量辐射系统用于向其成型面辐射能量，以在所述成型面处的待成型材料形成相应的图案横截层；

构件平台，设置在所述容器内，用于在各成型面所拼成的整体成型面处逐层累积图案横截层，以制造三维物体；

Z轴驱动机构，连接所述构件平台，用于移动所述构件平台；

控制系统，分别连接所述Z轴驱动机构、和能量辐射系统，用于获取如权利要求1-9中任一所述的用于3D打印的数据处理方法所得到的打印文件，以及按照所述打印文件中的各切片层信息，控制所述Z轴驱动机构和能量辐射系统进行逐层打印，以得到相应的各三维物体。

12.根据权利要求11所述的3D打印设备，其特征在于，还包括：刮刀系统，用于在控制系统的控制下抚平对应待固化的各图案固化层的各打印区域的待成型材料。

13.一种控制方法，其特征在于，用于控制包含多个能量辐射系统的3D打印设备制造三维物体，其中，所述控制方法包括：

按照打印文件中切片层信息中的层高，调整Z轴驱动机构，以使构件平台与整体成型面之间填充有待成型材料；

按照所述切片层信息中的切片图像，控制能量辐射系统选择性辐射能量，以将所填充的待成型材料固化成相应的图案固化层；

按照所述打印文件中的切片层信息所提供的切片层顺序，重复上述各步骤直至得到所述各三维物体；

其中，所打印出的三维物体的位置和姿态是按照预设的打印约束而确定的；其中，所述打印约束是至少依据于各成型面所拼成的整体成型面中的位置优先级而设置的。

14.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，还包括：抚平对应待固化的各图案固化层的各打印区域的待成型材料。

15.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，所述打印约束包括：针对单一成型面内的打印位置优先级的约束，和/或针对各成型面在3D打印设备的整体成型面内的打印位置优先级的约束；以及所述打印约束包括：针对单一成型面的打印边界的约束，和针对所制造的各三维物体的姿态和间距的约束。

16.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，所打印出的三维物体的数量为多个；所打印出的三维物体包括：U型的三维物体；所打印出的U型的三维物体的姿态包括：开口方向一致，和/或开口方向相反。

17.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，所打印的多个所述三维物体分布在不同成型面内；其中，该不同成型面内仍有放置三维物体的空间。

18.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，不同成型面中所放置的多个所述三维物体是在其中的部分成型面无放置三维物体的空间的基础上，从排满的成型面向其中空闲的剩余成型面延伸而被放置的。

19.一种3D打印设备的控制系统，其特征在于，包括：

至少一存储器，用于存储至少一个程序、以及打印文件；

至少一个处理器，用于调用所述至少一个程序以及打印文件，以按照所述打印文件执行如权利要求13-18中任一所述的控制方法。

20.一种3D打印设备，其特征在于，包括：

容器，盛放待成型材料，其中，所盛放的待成型材料达到成型面；

多个能量辐射系统，其中，每个能量辐射系统用于向其成型面辐射图案化能量，以在所述成型面处形成相应的图案横截层；

构件平台，设置在所述容器内，用于在各成型面所拼成的整体成型面处逐层累积图案横截层，以制造三维物体；

Z轴驱动机构，连接所述构件平台，用于移动所述构件平台；

控制系统，分别连接所述Z轴驱动机构、和能量辐射系统，用于执行如权利要求13-18中任一所述的控制方法。

21.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储至少一种程序，所述至少一种程序在被调用时执行并实现如权利要求1-9中任一所述的用于3D打印的数据处理方法、或者如权利要求13-18中任一所述的控制方法。

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