CN114193769A - 为增材制造机器限定交错路径的方法 - Google Patents

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Abstract

一种增材制造物体的方法可以包括至少部分地基于路线寻找算法为来自能量束系统的多个能量束限定交错路径。交错路径可以从分配给多个能量束中的第二个能量束的构建平面的第二轮廓区描绘出分配给多个能量束中的第一个能量束的构建平面的第一轮廓区。示例性方法可以附加地或替代地包括至少部分地基于交错路径输出控制命令。控制命令可以被构造为使能量束系统利用多个能量束来辐照粉末床的层。

Description

为增材制造机器限定交错路径的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年9月17日提交的美国临时申请序列号63/079,534的优先权，其内容通过引用整体并入本文，如同逐字阐述一样。
技术领域
本公开大体涉及增材制造机器以及与其相关的系统和方法。
背景技术
增材制造机器可以利用一个或多个能量束来增材制造物体。当增材制造机器利用多个能量束时，相应能量束彼此协作操作是很重要的。例如，可以分配多个能量束来辐照构建平面的相应部分，并且相应能量束可以彼此遵循交错路径，该交错路径通常限定分配给相应能量束的构建平面的部分之间的界线。交错路径的位置可能影响与增材制造处理相关联的各种参数，包括辐照参数、物体参数和/或生产参数。例如，交错路径的一个位置可能有利于生产率的目的，而交错路径的另一个位置可能有利于质量的目的。此外，根据各种情况，可能期望使一个参数优先于另一个参数，例如质量优先于生产率，反之亦然。
因此，需要为利用多个能量束的增材制造机器限定交错路径的改进方法。
附图说明
在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其中：
图1示意性地描绘了示例性增材制造系统；
图2示意性地描绘了示例性增材制造机器的立体图；
图3示意性地描绘了示例性物体切片，示出了可以被多个能量束辐照的构建平面的一部分，其中轮廓区对应于由交错路径分开的相应能量束；
图4示意性地描绘了另一个示例性物体切片，具有示例性轮廓区和对应轮廓路径的放大视图；
图5A示意性地描绘了示例性轮廓路径的另一个实施例；
图5B示意性地描绘了轮廓区内的示例性辐照区；
图6A-6C示意性地描绘了对应于物体切片的示例性顶点阵列；
图7A-7C示意性地描绘了描绘顶点之间的最低值路径的示例性图表；
图8示意性地描绘了使用路线寻找算法从顶点阵列确定的示例性交错路径；
图9示出了描绘限定交错路径的示例性方法的流程图；
图10A示意性地描绘了包括多个交错区域的示例性构建计划；
图10B示意性地描绘了叠加在图10A的构建平面上的物体切片；
图11A示意性地描绘了图10A-10B的物体切片和构建平面的示例性启发式轮廓区；
图11B示意性地描绘了图10A-10B的物体切片和构建平面的示例性轮廓区和对应的交错路径；和
图12示意性地描绘了示例性控制系统，其可以被构造为与增材制造系统或机器一起使用。
在本说明书和附图中重复使用附图标记旨在表示本公开的相同或类似的特征或要素。
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，其一个或多个示例在附图中示出。每个示例都是通过解释的方式提供的，不应被理解为限制本公开。事实上，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对本公开进行各种修改和变化。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，本公开旨在涵盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变化。
应当理解，诸如“顶部”、“底部”、“向外”、“向内”等术语是方便的词语并且不应被解释为限制性术语。如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可互换使用以将一个部件与另一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”并不表示数量的限制，而是表示至少一个所引用项目的存在。
在整个说明书和权利要求书中使用的近似语言可以用于修饰可以允许变化而不导致与其相关的基本功能的改变的任何定量表示。因此，由一个或多个术语修饰的值，例如“约”、“基本上”和“近似”，不限于指定的精确值。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，或者用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以是指在10％的范围内。
在此以及整个说明书和权利要求中，范围限制被组合和互换，除非上下文或语言另有指示，否则这样的范围被标识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都包括端点，并且端点可以彼此独立地组合。
如本文所述，本主题的示例性实施例涉及使用增材制造机器或方法。如本文所用，术语“增材制造”通常是指以逐层方式制造部件的制造技术。示例性增材制造机器可以被构造为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增材制造技术，包括粉末床熔融(PBF)技术，例如直接金属激光熔化(DMLM)技术、电子束熔化(EBM)技术、电子束烧结(EBS)技术、选择性激光熔化(SLM)技术、定向金属激光烧结(DMLS)技术或选择性激光烧结(SLS)技术。在示例性PBF技术中，粉末材料的薄层依次施加到构建平面，然后以逐层的方式选择性地相互熔化或熔合以形成一个或多个三维部件。增材制造的物体本质上通常是整体式的，并且可以具有各种一体子部件。
另外或替代地，合适的增材制造技术包括例如熔融沉积建模(FDM)技术、直接能量沉积(DED)技术、激光工程化净成形(LENS)技术、激光净成形制造(LNSM)技术、直接金属沉积(DMD)技术、数字光处理(DLP)技术、桶聚合(VP)技术、光固化成型(SLA)技术以及利用能量束的其他增材制造技术。
增材制造技术通常可以被描述为能够通过通常在竖直方向上逐点、逐层构建物体来制造复杂物体；然而，其他制造方法也被考虑并且在本公开的范围内。例如，虽然这里的讨论涉及添加材料以形成连续的层，但是当前公开的主题可以用任何增材制造技术或其他制造技术来实践，包括加层处理、减层处理或混合处理。
本文所述的增材制造处理可用于使用任何合适的材料形成部件。例如，该材料可以是金属、陶瓷、聚合物、环氧树脂、光聚合物树脂、塑料、混凝土，或者可以是固体、液体、粉末、片材、线材或任何其他合适形式的任何其他合适的材料。每个连续层可以例如在大约10μm和200μm之间，但是根据替代实施例，可以基于任意数量的参数来选择厚度并且厚度可以是任意合适的尺寸。
如本文所用，术语“构建平面”是指由表面限定的平面，在增材制造处理中能量束撞击在该表面上。通常，粉末床的表面限定构建平面；然而，在跨构建模块分布粉末材料之前，支撑粉末床的构建板通常限定构建平面。
现在将更详细地描述本公开的示例性实施例。图1示意性地描绘了示例性增材制造系统100。增材制造系统100可以包括一个或多个增材制造机器102。一个或多个增材制造机器102可以包括控制系统104。控制系统可以包括作为增材制造机器102的一部分集成的元件部分和/或与增材制造机器102分开设置的元件部分。控制系统104的各种元件部分可以通信地联接到增材制造机器102的各种元件部分。
控制系统104可以与管理系统106和/或用户接口108通信联接。管理系统106可以被构造为与控制系统104交互，该控制系统104与与增材制造系统100有关的企业级操作相关。这种企业级操作可以包括从管理系统106向控制系统104传输数据和/或从控制系统104向管理系统106传输数据。用户接口108可以包括一个或多个用户输入/输出装置以允许用户与增材制造系统100交互。
如图所示，增材制造机器102可以包括构建模块110，该构建模块110包括构建室112，一个或多个物体114可以在该构建室112内被增材制造。在一些实施例中，增材制造机器 102可包括粉末模块116和/或溢流模块118。构建模块110、粉末模块116和/或溢流模块118可以以模块化容器的形式提供，该模块化容器被构造为例如在装配线处理中安装到增材制造机器102以及从增材制造机器102移除。此外，或替代地，构建模块110、粉末模块116和/或溢流模块118可以限定增材制造机器102的固定元件部分。
粉末模块116包含容纳在供应室122内的粉末材料供应部120。粉末模块116包括粉末活塞124，其在增材制造机器102的操作期间提升粉末底板126。随着粉末底板126升高，一部分粉末材料120被压出粉末模块116。例如刀片或辊的重涂覆器128跨越构建模块110上方的构建平面130顺序地分布粉末材料120的薄层。构建平台132支撑跨越构建平面130分布的粉末材料120的连续的层。
增材制造机器102包括能量束系统134，其被构造为产生多个能量束，例如激光束或电子束，并且将相应的能量束引导到构建平面130上以选择性地固结限定构建平面130的粉末床136的相应部分。随着相应的能量束选择性地熔化或熔合限定粉末床136的粉末材料120的连续层，物体114开始成形。通常对于DMLM、EBM或SLM系统，粉末材料 120完全熔化，相应的层随着能量束的相应通过而熔化或重新熔化。相反，对于DMLS或 SLS系统，通常粉末材料120的层被烧结，使粉末材料120的颗粒彼此熔合，通常不会达到粉末材料120的熔点。能量束系统134可以包括作为增材制造机器102的一部分集成的元件部分和/或与增材制造机器102分开设置的元件部分。
能量束系统134可以包括一个或多个辐照装置，其被构造为产生多个能量束并且将能量束引导到构建平面130上。对于图1所示的实施例，能量束系统134包括第一辐照装置138和第二辐照装置140。在其他实施例中，能量束系统134可以包括三个、四个、六个、八个、十个或更多个辐照装置。多个辐照装置可以被构造为分别产生一个或多个能量束，这些能量束分别可在入射在构建平面130的至少一部分上的扫描场内扫描。例如，第一辐照装置138可以产生第一能量束142，该第一能量束142可在入射在至少第一构建平面区域146上的第一扫描场144内扫描。第二辐照装置140可产生第二能量束148，该第二能量束148可在入射在至少第二构建平面区域152上的第二扫描场150内扫描。第一扫描场 144和第二扫描场150可以重叠，使得可由第一能量束142扫描的第一构建平面区域146 与可由第二能量束148扫描的第二构建平面区域152重叠。第一构建平面区域146和第二构建平面区域152的重叠部分有时可称为交错区域154。根据本公开，可以通过第一能量束142和/或第二能量束148来辐照要在交错区域154内被辐照的粉末床136的部分。
为了辐照粉末床136的层，一个或多个辐照装置(例如，第一辐照装置138和第二辐照装置140)分别引导多个能量束(例如，第一能量束142和第二能量束148)跨越构建平面的相应部分(例如，第一构建平面区域146和第二构建平面区域152)以熔化或熔合粉末材料120中的将成为物体114的一部分的部分。粉末床136的第一层或一系列层通常熔化或熔合到构建平台132，然后粉末床136的连续层彼此熔化或熔合以增材制造物体114。
随着粉末床136的连续层彼此熔化或熔合，构建活塞156逐渐降低构建平台132以为重涂覆器128腾出空间来分布粉末材料120的连续层。随着构建活塞156逐渐降低并且粉末材料120的连续层被施加在构建平面130上，下一个连续的粉末材料120的层限定与构建平面130重合的粉末床136的表面。粉末床136的连续层可以被选择性地熔化或熔合，直到完成的物体114已经被增材制造。
在一些实施例中，增材制造机器可以利用溢流模块118来在溢流室158中捕获过量粉末材料120。溢流模块118可包括溢流活塞160，其逐渐降低以在溢流室158内为额外的过量粉末材料120腾出空间。
应当理解，在一些实施例中，增材制造机器可以不使用粉末模块116和/或溢流模块 118，并且可以设置用于处理粉末材料120的其他系统，包括不同的粉末供应系统和/或过量粉末回收系统。然而，在不脱离其范围的情况下，本公开的主题可以用任何合适的增材制造机器来实践。
仍然参考图1，在一些实施例中，增材制造机器102可以包括监测系统162。监测系统162可以被构造为检测监测射束(未示出)，例如来自激光二极管的红外光束和/或能量束的反射部分，并至少部分地基于检测到的监测射束来确定与辐照粉末床136的连续层相关联的一个或多个参数。由监测系统162确定的一个或多个参数可以例如由控制系统104 利用来控制增材制造机器102和/或增材制造系统100的一个或多个操作。监测系统162可以被构造为投射监测射束(未示出)并且检测从构建平面130反射的监测射束的一部分。此外，和/或替代地，监测系统162可以被构造为检测包括从构建平面发射的辐射的监测射束，例如来自从粉末床136反射的能量束的辐射和/或从由能量束产生的粉末床136中的熔池发射的辐射和/或从与熔池相邻的粉末床136的一部分发射的辐射。
监测系统162可以包括集成为增材制造机器102的一部分的元件部分和/或与增材制造机器102分开设置的元件部分。例如，监测系统162可以包括集成为能量束系统134的一部分的元件部分。此外，或替代地，监测系统162可以包括单独的元件部分，例如以组件的形式，其可以作为能量束系统134的一部分和/或作为增材制造机器102的一部分安装。
现在参照图2，示出了来自图1的增材制造机器102的立体图。第一构建平面区域146 代表横切第一扫描场144的构建平面130的一部分，并且第二构建平面区域152代表横切第二扫描场150的构建平面130的一部分。第一扫描场144的广度可由第一能量束142的可扫描范围限定。第二扫描场150的广度可由第二能量束148的可扫描范围限定。这种可扫描范围可以由能量束系统134的可操作性限制和/或使用增材制造机器102形成的物体 114的质量限制来限定。例如，能量束系统134可能能够以最大入射角扫描能量束。此外，或替代地，物体114的一个或多个物体参数可取决于能量束的入射角和入射到构建平面130 上的所得能量。在各种实施例中，第一扫描场144和/或第二扫描场150的广度可以是固定的或可调的。
当使用多个能量束(例如，第一能量束142和第二能量束148)来增材制造物体114时，物体114的相应部分可以使用多个能量束中的相应能量束形成。在一些实施例中，物体114的构建参数可以限定物体114的哪些部分被相应的能量束辐照。延伸到第一构建平面区域146和第二构建平面区域152中的物体114或物体114的一部分将部分地由第一能量束142和部分地由第二能量束148增材制造。延伸到交错区域154中的物体114或物体 114的一部分可以由第一能量束142、第二能量束148或部分地由第一能量束142和部分地由第二能量束148增材制造。
现在参考图3，示出了示例性物体切片300的顶视图。物体切片300的取向基本上平行于构建平面130。物体切片300可以体现在将被增材制造的物体114的三维计算机模型中，例如在计算机辅助设计(CAD)程序中。此外，或替代地，物体切片300可以体现在能够由增材制造机器102执行的构建文件(例如，二维构建文件)中，例如增材制造文件 (AMF)、3D制造文件(3MF)、标准曲面细分语言文件(STL)等。构建文件可以包括一系列轮廓或切片，其分别限定了将被能量束系统134选择性辐照的粉末材料120的层的部分。
物体切片300可以与构建平面130叠加。物体切片的相应部分可以分配给能量束系统 134的多个辐照装置中的一个或多个，例如第一辐照装置138和/或第二辐照装置140。如图3所示，物体切片300包括与第一构建平面区域146叠加的第一轮廓区302和与第二构建平面区域152叠加的第二轮廓区304。第一轮廓区302和第二轮廓区304的一部分与交错区域154重叠。交错区域154可以被中线305划分。中线305可以参考构建平面130和 /或参考物体切片300来确定。例如，中线可以在这样的位置处横穿交错区域154，使得中线305的第一侧上的交错区域154的第一部分(例如，50％)与第一构建平面区域146相邻，并且中线305的第二侧上的交错区域的第二部分(例如，50％)与第二构建平面区域 152相邻。交错区域154的第一部分和交错区域154的第二部分可以包含构建平面130的基本对称比例或构建平面130的基本不对称比例。此外，或替代地，中线305可以在这样的位置处横穿交错区域154，使得中线305的第一侧上的物体114的第一部分(例如，50％) 与第一构建平面区域相邻并且中线305的第二侧上的物体的第二部分(例如，50％)与第二构建平面区域152相邻。物体114的第一部分和物体114的第二部分可以包含构建平面 130的基本对称比例或构建平面130的基本不对称比例。
交错路径306从第二轮廓区304描绘出第一轮廓区302。第一轮廓区302可以分配给第一辐照装置138和/或第一能量束142。第二轮廓区304可以分配给第二辐照装置140和 /或第二能量束148。交错路径306可以描绘第一能量束142和第二能量束148之间的轮廓界线，例如交错界线。第一能量束142和第二能量束148可以保留在轮廓界线的至少一部分的它们相应的侧上。此外，或替代地，第一和第二能量束142、148可以遵循彼此交错的相应轮廓路径。
在一些实施例中，交错路径306可以沿着遵循中线305的路线横穿物体切片300的至少一部分。此外，或替代地，交错路径306可以沿着离开中线305的路线横穿物体切片300的至少一部分。
物体切片300包括多个轮廓区308。轮廓区308代表可以彼此区分的物体切片300的离散区域。能量束系统134可以沿着横穿轮廓区308和/或由轮廓区308表示的物体切片的离散区域中的相应一个的轮廓路径引导一个或多个能量束。举例来说，如图3所示，物体切片300可以包括多个界线轮廓区310和多个内部轮廓区312。多个界线轮廓区310可以限定物体切片300的界线，例如物体切片300的外周界314和/或横切物体切片300的内周界316。内部轮廓区312可以代表物体切片300的内部部分。内部轮廓区312可由轮廓边界318和/或一个或多个界线轮廓区310界定。如图3所示，从第二轮廓区304描绘出第一轮廓区302的交错路径306可以沿着与一个或多个轮廓边界318重合的路线横穿物体切片 300的至少一部分。另外，或替代地，交错路径306可沿着穿过一个或多个轮廓区308的路线横穿物体切片300的至少一部分。
关于一个或多个能量束中的相应能量束所遵循的相应轮廓路径的一个或多个特性，关于一个或多个能量束的一个或多个特性，和/或关于由一个或多个能量束辐照产生的物体 114的一个或多个特性，轮廓区308可以彼此不同。例如，关于相应轮廓路径的特性，轮廓区308可以彼此不同，例如时序、顺序、图案或这些的组合。另外，或替代地，关于一个或多个能量束的一个或多个辐照参数，轮廓区308可以彼此不同，例如扫描速度、扫描时间、束斑尺寸、能量密度或这些的组合。进一步附加地或替代地，关于由一个或多个能量束辐照产生的物体114的一个或多个物体参数，轮廓区308可以彼此不同，例如能量密度、熔池尺寸、温度、材料密度、固结图案、晶体结构或这些的组合。举例来说，如图3 所示，一个或多个能量束可以遵循和/或限定在第一方向320上以来回方式横穿轮廓区308，同时在第二方向322上前进穿过轮廓区308的轮廓路径。轮廓区308可以布置成多排，如图3所示，和/或任何其他所需的取向。
图4示出了示例性物体切片300的一部分，具有用于交错路径306的两个示例性路径。图4所示的物体切片300包括横穿交错区域154的多个轮廓区308(例如，一个或多个内部轮廓区312)。相邻的轮廓区308可以限定相应的轮廓边界318。多个轮廓区308可以具有任何期望的形状，并且可以以任何期望的方式构造和布置在物体切片300周围。如图所示，多个轮廓区308被构造和布置为跨越物体切片300基本均匀分布的基本线性条带。多个轮廓区308以相对于交错区域154的中线305的倾斜取向横穿交错区域154。虽然图 4中所示的相应轮廓区308看起来彼此基本相似，但是轮廓区308可以另外地或替代地彼此不同。例如，轮廓区308可具有均匀、随机或半随机区域。另外，或替代地，轮廓区308 可具有线性和/或曲线轮廓边界318。相应轮廓区308包括多个轮廓路径404。对应于第一轮廓区302的第一多个轮廓路径404可以与对应于第二轮廓区308的第二多个轮廓路径404 相邻。轮廓边界318可以由第一和第二多个轮廓路径404的相邻部分限定。如图所示，例如，在图4的第一放大视图406中，轮廓边界318可以由分配给第一构建平面区域146的第一辐照装置138(图1)辐照的第一和第二多个轮廓路径404的相邻部分限定。
交错路径306可以沿着遵循中线305的路线、沿着遵循和/或限定一个或多个轮廓边界318的路线、和/或沿着横穿相应轮廓边界318之间的一个或多个轮廓区308的路线横穿交错区域154。如图4所示，第一交错路径306、400沿着遵循中线305的路线横穿交错区域154的至少一部分。还如图所示，第二交错路径306、402沿着遵循和/或限定一个或多个轮廓边界318的路线横穿交错区域154的至少一部分。第一交错路径306、400和第二交错路径306、402可以附加地或替代地横穿一个或多个轮廓区308(例如，一个或多个内部轮廓区312)。当横穿轮廓区308时，交错路径306可以遵循对应于中线305的路线和/或从中线305发散的路线。交错路径306可以遵循包括线性轨迹、曲线轨迹、均匀轨迹、随机轨迹和/或半随机轨迹的路线。
如图4所示，第一交错路径306、400沿着遵循中线305的路线横穿多个轮廓区308。如图所示，例如，在图4的第二放大视图408中，交错路径306(例如，第一交错路径400) 可由由第一辐照装置138(图1)辐照的第一多个轮廓路径404和由分配给第二构建平面区域152的第二辐照装置140(图1)辐照的第二多个轮廓路径404的相邻部分限定。在一些实施例中，交错路径306(例如，第一交错路径400)可以与轮廓边界318相交。还如图4所示，第二交错路径306、402沿着从中线305发散的路线横穿多个轮廓区308。第二交错路径306、402沿着包括垂直于一个或多个轮廓边界318的轨迹的路线横穿多个轮廓区308。在一些实施例中，交错路径306可以沿着遵循和/或限定轮廓区308内的轮廓路径的路线横穿轮廓区308。
交错路径306可以沿着遵循和/或限定轮廓边界318的路线横穿多个轮廓区308。如图所示，例如，在图4的第三放大视图410中，轮廓边界318可以由交错路径306(例如，第二交错路径402)限定，该交错路径306包括由第一辐照装置138(图1)辐照的第一多个轮廓路径404和由分配给第二构建平面区域152的第二辐照装置140(图1)辐照的第二多个轮廓路径404。交错路径306可以附加地或替代地沿着遵循和/或限定轮廓边界318 的路线横穿多个轮廓区308。如图所示，例如，在图4的第四放大视图412中，轮廓路径 404可以由交错路径306(例如，第二交错路径402)限定，该交错路径306包括由第一辐照装置138(图1)辐照的第一多个轮廓路径404和由分配给第二构建平面区域152的第二辐照装置140(图1)辐照的第二多个轮廓路径404。
交错路径306的路由备选方案之间可能存在折衷。例如，穿过轮廓区308的交错路径 306可以影响由一个或多个能量束辐照产生的物体114的一个或多个物体参数，例如能量密度、熔池尺寸、温度、材料密度、固结图案、晶体结构或这些的组合。作为另一示例，交错路径306的位置可影响一个或多个辐照参数，例如扫描速度、扫描时间、束斑尺寸、能量密度或这些的组合。此外，或替代地，交错路径306的位置可影响一个或多个生产参数，例如辐照时间、处理时间、辐照时间的分配和/或能量束系统134的相应辐照装置之间的处理时间。
沿着遵循中线305的路线横穿交错区域154的交错路径306，例如第一交错路径400，可以代表跨越交错区域154的最小值。例如沿着中线305跨越交错区域154的最小值可以最小化由交错路径306占据的交错区域154的比例，这可以最小化和/或平衡交错路径306对一个或多个物体参数、一个或多个辐照参数和/或一个或多个生产参数的影响。遵循中线305的交错路径306可以对应于能量束系统134的相应辐照装置之间的物体切片300的基本上对称的分配和/或基本上不对称的分配。例如，物体切片300在中线305的第一侧上的比例(例如，物体切片300对应于第一构建平面区域146的比例)可以不同于物体切片300 在中线305的第二侧上的比例(例如，物体切片300对应于第二构建平面区域152的比例)。在相应辐照装置之间分配的物体切片300的比例的这种差异可能影响一个或多个生产参数。例如，在相应辐照装置之间分配的物体切片300的比例的差异可以引入在能量束系统134 的相应辐照装置之间的辐照时间和/或处理时间的分配方面的差异。辐照时间和/或处理时间的这种差异可能影响一个或多个辐照参数，例如扫描速度、扫描时间、束斑尺寸、能量密度或这些的组合。辐照时间和/或处理时间的这种差异可以附加地或替代地影响由一个或多个能量束辐照产生的物体114的一个或多个物体参数，例如能量密度、熔池尺寸、温度、材料密度、固结图案、晶体结构或这些的组合。
作为另一示例，沿着遵循和/或限定轮廓边界318的路线横穿交错区域154的交错路径 306，例如第二交错路径402，可以避免或防止交错路径306对靠近轮廓边界318的轮廓区 308内的一个或多个辐照参数和/或物体参数的影响。在一些实施例中，遵循和/或限定轮廓边界318的交错路径306可以对应于能量束系统134的相应辐照装置之间的物体切片300 的基本上对称分配和/或基本上不对称分配。相应辐照装置之间的不对称分配可能影响一个或多个生产参数和/或一个或多个辐照参数，例如扫描速度、扫描时间、束斑尺寸、能量密度或这些的组合。这种对生产参数和/或辐照参数的影响可以附加地或替代地影响由一个或多个能量束辐照产生的物体114的一个或多个物体参数，例如能量密度、熔池尺寸、温度、材料密度、固结图案、晶体结构或这些的组合。
作为又一示例，沿着垂直于一个或多个轮廓区308的轨迹横穿轮廓区308的交错路径 306可以表示跨越轮廓区308的最小值。跨越轮廓区308的最小值可以最小化由交错路径306占据的轮廓区308的比例，这可以最小化和/或平衡交错路径306对一个或多个物体参数、一个或多个辐照参数和/或一个或多个生产参数的影响。此外，或替代地，交错路径 306可以沿着遵循和/或限定轮廓区308内的轮廓路径的路线横穿轮廓区308。遵循和/或限定轮廓区308内的轮廓路径的交错路径306可以避免或防止交错路径306对轮廓区308内的一个或多个辐照参数和/或物体参数的影响。
在一些实施例中，交错路径306遵循和/或限定轮廓边界318可能是有利的，例如，因为轮廓边界318将已经存在于物体切片300中，并且因此，可以最小化或避免交错路径306对轮廓区308的相应部分的影响。附加地或替代地，交错路径306遵循和/或限定轮廓区 308内的轮廓路径可能是有利的，例如，因为轮廓路径将已经存在于轮廓区308中，并且因此，可以最小化或避免交错路径306对轮廓区308的相应部分的影响。在一些实施例中，另外地或替代地，交错路径306遵循跨越物体切片300的路径可能是有利的，该路径提供物体切片300在能量束系统134的相应辐照装置之间的基本对称分配，例如，因为相应辐照装置之间的基本对称分配可以最小化和/或避免相应辐照装置之间的辐照时间和/或处理时间分配的差异，这可以最小化和/或避免对一个或多个辐照参数和/或一个或多个物体参数的影响。
在一些实施例中，例如，如图4的放大视图406、408、410、412所示，限定轮廓边界318和/或交错路径306的各个轮廓路径可以具有规则和/或不规则的对齐和/或取向。例如，当以相对小的标量维度考虑时，轮廓边界318和/或交错路径306可能看起来具有不规则的对齐和/或取向。在如此小的标量维度下，轮廓边界318和/或交错路径306可能看起来遵循锯齿状或互锁路径。此外，或替代地，当以相对大的标量维度考虑时，轮廓边界318 和/或交错路径306可能看起来具有规则的对齐和/或取向。在如此大的标量维度下，轮廓边界318和/或交错路径306可能看起来遵循相对均匀的线性或曲线路径。轮廓边界318和 /或交错路径306可以参考适合于上下文的标量维度来描述。例如，为了辐照装置的控制命令的目的，辐照装置的轮廓路径通常以对应于辐照装置的精度水平的相对小的标量维度来描述。另外，或替代地，轮廓区308、轮廓边界318和/或交错路径306的一般特征可以用相对大的标量维度来描述，例如在描述轮廓区308和/或对应于相应构建平面区域的物体切片300的相应部分的形状或图案时。
图4中所示的相应轮廓路径404被描绘为直线。在一些实施例中，轮廓路径404可以遵循线性或曲线路径，其可以包括基本上直线。此外，或替代地，在一些实施例中，轮廓路径404可以遵循更复杂的路径。如图5A所示，轮廓路径404可以包括遵循轨迹502的复杂图案500。举例来说，复杂图案500可以包括具有均匀和/或不规则特征的小平面(facets)。在一些实施例中，相邻轮廓路径404可以包括重叠特征，例如重叠小平面。例如，第一轮廓路径504和第二轮廓路径506可以彼此重叠。第一轮廓路径504可以包括与第二轮廓路径506重叠的第一小平面508，和/或第一轮廓路径504可以包括远离第二轮廓路径506延伸的第二小平面510。第二轮廓路径506可以包括与第一轮廓路径504重叠的第三小平面512，和/或第二轮廓路径506可以包括远离第一轮廓路径504延伸的第四小平面514。
在一些实施例中，例如，如图4所示，相应轮廓区308可以均匀地填充有遵循基本连续路线的轮廓路径404。此外，或替代地，如图5B中所示，轮廓区308可包括被指定为接收来自能量束的直接辐照的辐照区550和被指定为接收间接辐照的相邻区552的组合。第一轮廓区554和第二轮廓区556可以限定交错路径306和/或轮廓边界318。第一轮廓区554 可以包括多个第一辐照区558。多个第一辐照区558可被指定为接收来自第一能量束142 (图2)的直接辐照。第二轮廓区556可以包括多个第二辐照区560。当第一轮廓区554 和第二轮廓区556限定交错路径306时，多个第二辐照区560可被指定为接收来自第二能量束148(图2)的直接辐照。当第一轮廓区554和第二轮廓区556限定轮廓边界318时，多个第二辐照区560可被指定为接收来自能量束142(图2)的直接辐照。
根据本公开，增材制造系统100可以包括控制系统104，该控制系统104被构造为限定跨越物体切片300的交错区域154的交错路径306，和/或确定物体切片300的一个或多个轮廓区308。可以使用路线寻找算法来确定交错路径306和/或对应的轮廓区308。通常，路线寻找算法可以被构造为寻找从源到目的地的跨域区的路线。区可以被表征为顶点阵列，并且可以考虑路线寻找算法来搜索顶点以找到满足预限定搜索标准的路线。例如，路线寻找算法可以被构造为使用分配给连接相邻顶点的边的权重值来确定最小值搜索。举例来说，路线寻找算法可以包括和/或至少部分地基于最佳优先算法(例如，A*算法)、深度优先算法、广度优先算法、统一值算法、贪心算法或这些算法的组合。
示例性最佳优先算法可以包括和/或至少部分地基于Dykstra算法和/或A*算法。A*算法可以被构造为按照最小估计总值的顺序从搜索边缘选择顶点以用于扩展边缘，其中总值是从源顶点到目的顶点的值的总和。示例性的A*算法可以包括容错算法(例如，加权A*算法)、迭代深化算法、简化的存储器有界算法等。可以为一个或多个物体切片300，例如对应于物体114的物体切片300的全部或一部分，确定交错路径306。相应物体切片300 的至少一部分可被划分为多个顶点。例如，物体切片300的交错区域154可以被划分为多个顶点。可以根据一个或多个参数将权重分配给相应顶点的组成边。可以为物体切片300 确定横切交错区域154的交错路径306。
示例性深度优先算法可以被构造为按照最深顶点(例如，离源顶点最远的顶点)的顺序从搜索边缘选择顶点。示例性广度优先算法可以被构造为按照最浅顶点(例如，离源顶点最近的顶点)的顺序从搜索边缘选择顶点。示例性贪心算法可以被构造为按照用于扩展的最低启发值的顺序从搜索边缘选择顶点，其可以对应于估计为最接近目的地顶点的顶点。示例性统一值算法可以被构造为选择用于扩展的最低值顶点。
在一些实施例中，可以确定一个或多个顶点阵列。例如，图6A-6C分别描绘了对应于物体切片300的顶点602的阵列600。阵列600可以包括用于交错区域154的至少一部分的顶点602。相应阵列600中的顶点602可被分配与顶点602的组成边相对应的权重值，并且权重值可用于限定跨越交错区域154的交错路径306。图6A示出了由指示符“i”指定的顶点602的阵列600，该指示符“i”代表对应于一个或多个辐照参数的组成边的权重值。图6B示出了由指示符“o”指定的顶点602的阵列600，该指示符“o”代表对应于一个或多个物体参数的组成边的权重值。图6A示出了由指示符“p”指定的顶点602的阵列 600，该指示符“p”代表对应于一个或多个生产参数的组成边的权重值。顶点602中的任何一个或多个的权重值可用于确定交错路径306。在一些实施例中，由指示符“X”指定的顶点602可以被忽略或从路线寻找算法中排除。例如，这些顶点602可以对应于交错区域 154之外的物体切片300的部分，例如对应于第一构建平面区域146和/或第二构建平面区域152的物体切片300的部分。此外，或替代地，由指示符“X”指定的顶点602可以对应于位于物体切片300外部的构建平面130的部分，例如旨在限定通过物体114的路径604 的构建平面130的部分。此外，或替代地，与在交错区域154之外的物体切片300的部分相对应的顶点602可以包括在路线寻找算法中。在一些实施例中，当路线寻找算法确定包括最初对应于交错区域154之外的物体切片300的部分的一个或多个这样的顶点602的交错路径306时，物体切片300可以相对于构建平面130重新定位。
阵列600中的顶点602可以对应于用于限定物体114(例如物体切片300)的构建文件中的顶点602。所有或一部分顶点602可用于限定交错路径306。例如，可以利用顶点 602的选择。被选择包括在阵列600中的顶点602可对应于物体114或由构建文件限定的一个或多个物体切片300的一个或多个参数，例如物体114和/或物体切片300的一个或多个几何参数。示例性几何参数可以包括边、角、内部区域等。此外，或替代地，被选择包括在阵列600中的顶点602可对应于由构建文件限定的一个或多个辐照参数，例如扫描速度、扫描时间、束斑尺寸、能量密度或这些的组合。被选择包括在阵列600中的顶点602 可以附加地或替代地对应于由构建文件限定的一个或多个物体参数，例如旨在由一个或多个能量束实现的一个或多个物体参数，例如能量密度、熔池大小、温度、材料密度、固结图案、晶体结构或这些的组合。在一些实施例中，被选择包括在阵列600中的顶点602可以包括对应于沿一个或多个轮廓边界318的点的多个顶点602。
在一些实施例中，可以至少部分地基于对应于先前被增材制造的物体114的一个或多个参数(例如对应于当前要或目前正在增材制造的物体114的先前迭代的参数)来选择顶点602以包括在阵列600中。此外，或替代地，可以至少部分地基于与正被增材制造的物体114的一个或多个先前辐照的物体切片300对应的一个或多个参数来选择顶点602以包括在阵列600中。附加地或替代地，可以至少部分地基于对应于物体114的先前迭代的一个或多个物体切片300的一个或多个参数来选择顶点602以包括在阵列600中。用于选择顶点602以包括在阵列600中的一个或多个参数可以包括物体114或一个或多个物体切片 300的几何参数、一个或多个辐照参数、一个或多个物体参数和/或一个或多个生产率参数。一个或多个参数可以包括由构建文件限定的参数和/或由监测系统162(图1)确定的参数。
可以向连接从构建文件选择的顶点602的相应边分配权重值。可以为所有或一部分边分配权重值。在交错路径306通过或不通过相应顶点602的情况下，可以至少部分地基于对对应于顶点602的一个或多个参数的影响来分配权重值。在一些实施例中，相对高的权重值可能可以于对相应参数的不期望影响。此外，或替代地，相对低的权重值可以对应于对相应参数的期望影响。相对中间的权重值可以对应于对相应参数的中性影响。权重值可以是确定的参数信息，例如与由构建文件限定的物体114或物体切片300的一个或多个参数有关的信息，例如物体114和/或物体切片300的一个或多个几何参数。
在一些实施例中，可以至少部分地基于对应于先前增材制造的物体114的一个或多个参数来确定权重值，例如对应于当前要或目前正在增材制造的物体114的先前迭代的参数。此外，或替代地，可以至少部分地基于与正被增材制造的物体114的一个或多个先前辐照的物体切片300相对应的一个或多个参数来确定权重值。附加地或替代地，可以至少部分地基于对应于物体114的先前迭代的一个或多个物体切片300的一个或多个参数来确定权重值。用于确定权重值的一个或多个参数可以包括物体114或一个或多个物体切片300的几何参数、一个或多个辐照参数、一个或多个物体参数和/或一个或多个生产率参数。一个或多个参数可以包括由构建文件限定的参数和/或由监测系统162(图1)确定的参数。
在一些实施例中，可以至少部分地基于分配给相应边的权重值来确定从构建文件选择的顶点602。例如，当权重值满足一个或多个选择标准时，可以从构建文件选择顶点602。可以确定一个或多个选择标准，使得从构建文件选择的顶点602包括最有可能影响路线寻找算法的顶点和/或使得从构建文件选择的顶点602排除那些最不可能影响路线寻找算法的顶点。
另外，或替代地，从构建文件选择的顶点602可以至少部分地基于多个能量束142、148中的一个或多个的一个或多个轮廓路径404来确定。例如，可以至少部分地基于沿着轮廓路径404的距离和/或时间，和/或轮廓路径404的方向的变化和/或变化率来选择顶点602。此外，或替代地，可以至少部分地基于沿着轮廓路径404的距离或时间(和/或轮廓路径404的方向变化或变化率)来选择顶点602，该距离或时间对应于作为辐照参数变化的结果的物体参数的有效变化(或有效变化率)。例如，可以至少部分地基于能量密度、熔池尺寸、温度、材料密度、固结图案、晶体结构或这些的组合的有效变化(或有效变化率)来选择顶点602。有效变化(或有效变化率)可至少部分地取决于一个或多个辐照参数(例如扫描速度、扫描时间、束斑尺寸、能量密度或这些的组合)的变化(或变化率)。
图7A-7C示出了示例性图表700，其描绘了基于组成边的权重值的总和的顶点602之间的最小值路径702。例如，最小值路径702可用于使用例如图6A-6C中所示的那些顶点602的阵列600来限定跨越交错区域154的交错路径306。作为说明，图7A示出了具有基于第一标准的权重值的图表700，图7B示出了具有基于第二标准的权重值的图表700，并且图7C示出了具有基于第三标准的权重值的图表700。在一些实施例中，用于图7C所示的图表700中的权重值的第三标准可以包括基于图7A所示的第一标准的权重值和基于图 7B所示的第二标准的权重值。例如，图7C所示的图表700中的权重值可以是基于第一标准的权重值和基于第二标准的权重值之和。
对于图7A中所示的图表700，从顶点“A”到顶点“F”的最小值路径702经过顶点“B”和顶点“D”，权重值之和为8(例如，1+3+4＝8)。相比之下，从顶点“A”到顶点“F”并经过顶点“C”和/或顶点“E”的路径将提供至少为16的权重值之和(例如，对于顶点“C”，4+5+3+4＝16；对于顶点“E”，4+6+5+4＝19)。
对于图7B中所示的图表700，从顶点“A”到顶点“F”的最小值路径702经过顶点“C”和顶点“D”。由于权重值的不同，图7B中所示的图表700的最小值路径702不同于图7C中所示的图表700的最小值路径702。如图7B所示，经过顶点“C”和顶点“D”的最小值路径702具有22的权重值之和(例如，2+4+18＝22)。相比之下，对于图7B所示的图表700，从顶点“A”到顶点“F”并经过顶点“B”和/或顶点“D”的路径将提供至少23的权重值之和(例如，对于顶点“B”，2+3+15+14＝35；对于顶点“D”，2+4+3+14＝23)。
对于图7C中所示的图表700，从顶点“A”到顶点“F”的最小值路径702经过顶点“C”、顶点“E”和顶点“D”。图7C中所示的图表700的权重值可以是图7A和7B中所示的图表700的权重值的总和。如图7C所示，最小值路径702的权重值之和具有42的权重值之和(例如，6+10+8+18＝42)。相比之下，从顶点“A”到顶点“F”并经过顶点“B”的路径的权重值之和至少为23(例如，10+18+18＝46)。
如图7A、7B和7C中所示的图表700所示，从起始顶点602(例如，顶点“A”)到结束顶点602(例如，顶点“F”)的最小值路径702在相应权重值之间(例如，在图7A 和7B中所示的图表700之间)可以不同。此外，或替代地，从起始顶点602(例如，顶点“A”)到结束顶点602(例如，顶点“F”)的最小值路径702在权重值之和相对于单独考虑的相应权重值之间(例如，在图7C和7A和/或图7C和7B中所示的图表700之间) 可以不同。
可以使用路线寻找算法为多个顶点602确定最小值路径702。交错路径306可以至少部分地基于路线寻找算法和/或使用路线寻找算法确定的最小值路径702。示例性交错路径 (Ip)306可以包括顶点(vi)602的序列，使得对于1≤i<n，vi中的Ip＝(v1，v2，...，vn) 与vi+1相邻，其中交错路径Ip 306的长度为n-1，从v1到vn。限定跨越交错区域154的交错路径Ip306的顶点vi 602的序列包括入射到顶点vi 706和vj 708的边ei→j 704。
在一些实施例中，控制系统104和/或路线寻找算法可以被构造为确定一个或多个路线参数。路线参数可用于评估路线寻找算法的性能，以识别用于物体114和/或物体切片300 的改进交错路径306的机会。例如，控制系统104和/或路线寻找算法可以确定和/或维护交错路径数据库，该数据库包括与由路线寻找算法确定的最小值路径702和/或与其对应的交错路径306有关的数据。可以基于每个物体114和/或每个物体切片300来确定数据。附加地或替代地，可以相对于一个或多个相应的交错区域154来确定数据。可以确定统计参数以分析和/或基准测试控制系统104和/或一种或多种路线寻找算法的性能。
作为示例，可以确定基准测试参数，例如每个能量束辐照的物体114和/或一个或多个物体切片300的表面积的百分比，和/或相应能量束之间的辐照时间的差异。在一些实施例中，基准测试参数可以包括一个或多个辐照参数、一个或多个物体参数和/或一个或多个生产参数。在一些实施例中，当基准测试参数超过阈值条件时，例如当实际的或预期的基准测试值超过阈值条件时，可以针对物体和/或一个或多个物体切片300启动路线寻找算法。例如，当每个能量束辐照的表面积的实际的或预期的百分比和/或相应能量束之间的辐照时间差超过阈值时，可以启动路线寻找算法。
现在参考图8，示出了使用路线寻找算法从顶点602的阵列600确定的示例性交错路径306。顶点602的阵列600可以对应于物体切片300。顶点602的阵列600包括通过它们在阵列600中的相应坐标可识别的多个顶点602。例如，第一顶点800可以位于坐标(I， 3)处并且第二顶点802可以位于坐标(E，12)处。如图所示，交错路径306从源边界804 到目的地边界806横穿物体切片300的交错区域154。
交错路径Ip 306中的顶点(v1、v2、…、vn)602的序列可以包括源顶点710和目的地顶点712。交错路径306可以在源顶点710处开始和/或可以在目的地顶点712处结束。可能的交错路径306遵循组成边ei 704，使得Ip＝(ev1→v2,ev2→v3,evn-1→vn)。可以根据函数w(p) ＝∑1≤i≤nw(ei)对组成边ei→j 704进行加权。在一组k个可能的交错路径306上，选定的交错路径306可以提供最小的边权重总和，使得
Figure RE-RE-GDA0003374482880000171
当相应边ei→j 704具有相同的权重时(例如，当相应边ei→j 704根据函数w(e)→{1}被加权时)，交错路径306可以是具有最少的边的路径。
源顶点710可以具有限定的或可变的位置。例如，源顶点710可以位于沿着交错区域 154的源边界804的任何地方。目的地顶点712可以具有限定的或可变的位置。例如，目的地顶点712可以位于沿着交错区域154的目的地边界806的任何地方。在一些实施例中，可以从固定源顶点710和可变目的地顶点712确定交错路径306。交错路径306可以遵循从源边界804上的固定源顶点710到沿目的地边界806的多个目的地顶点712的最小加权路径。可以为交错路径306选择提供从固定源顶点710的最小加权路径的目的地顶点712。
在一些实施例中，可以从可变源顶点710和固定目的地顶点712确定交错路径306。交错路径306可以遵循从源边界804上的多个源顶点710到沿目的地边界806的固定目的地顶点712的最小加权路径。可以为交错路径306选择提供到固定目的地顶点712的最小加权路径的源顶点710。
在一些实施例中，可以从可变源顶点710和可变目的地顶点712确定交错路径306。交错路径306可以遵循从源边界804上的多个源顶点710到沿目的地边界806的多个目的地顶点712的最小加权路径。可以为交错路径306选择提供最小加权路径的源顶点710和目的地顶点712。
如图8所示，交错区域154的边界808附近的顶点602可具有相对较高的权重值。此外，或替代地，轮廓区308的中间区域内的顶点602可具有相对中间的权重值。附加地或替代地，沿着轮廓边界318的顶点602可以具有相对较低的权重值。进一步附加地或替代地，物体切片300的界线附近的顶点602，例如限定通过物体切片300的路径604的界线，具有相对较高的权重值，例如与交错区域154的边界808相比相对较高的权重值。作为说明，交错区域154的边界808附近的顶点602在图8中示出为具有权重值7，在轮廓区308 的中间区域内的顶点602在图8中示出为具有权重值5，沿着轮廓边界318的顶点602在图8中示出为具有权重值1，并且沿着限定通过物体切片300的路径604的界线的顶点602 在图8中示出为具有权重值9。限定路径604的界线和相邻的轮廓区308之间的沿着轮廓边界318的顶点602具有权重值3。
使用图8中所示的权重值，横穿交错区域154的最小值路径810开始于位于坐标(I,1) 处的源顶点710处并且结束于位于坐标(E,16)处的目的地顶点712)。可以选择最小值路径810作为交错路径306。从坐标(I，1)处的源顶点710开始，最小值路径810遵循轮廓边界318到达坐标(F，5)处的顶点，在该点处最小值路径810横穿轮廓区308。在坐标(F，8)处，最小值路径810绕路径604周围的相对较高权重的顶点602进行路由，遵循从坐标(F，8)到(H，8)和从(H，8)到(H，11)的轮廓边界318。最小值路径 810在坐标(H，12)处与附加轮廓边界318相交，这给出了到目的地顶点712的最小值路径810。应当理解，最小值路径810可以反映多个标准之间的平衡，例如一个或多个辐照参数、一个或多个物体参数和/或一个或多个生产参数。
任何合适的路线寻找算法都可以用于限定交错路径306。在一些实施例中，可以至少部分地基于利用Dijkstra算法的一个或多个特征的路线寻找算法来确定交错路径306，该算法提供可以被限定用于存储和查询按距源顶点710的距离排序的部分解的数据结构。
图9示出了描绘限定交错路径306的示例性方法900的流程图。在框902处，限定初始顶点vi 602。初始顶点vi 602可位于物体切片300(图3)的外周界314处的交错区域154 内的某处。初始顶点vi 602可以是源顶点710。在框904处，限定后续顶点602。后续顶点 602可以是目的地顶点712。在框906处，可以为从初始顶点602(例如源顶点710)到后续顶点602(例如目的地顶点712)的路径分配初始最小值。在一些实施例中，在框908 处，路线寻找算法可以将权重值分配给对应于顶点602(v1、v2、……、vn)的阵列600中的一个或多个顶点602的组成边。此外，或替代地，权重值可能先前已被分配。顶点602 的阵列600可以包括初始顶点vi 602和后续顶点602。在框910处，路线寻找算法可以确定穿过顶点602的阵列600的从初始顶点vi 602到后续顶点602的路径，该路径具有比初始最小值小的值。当路线寻找算法确定这样的较小值时，在框912处，路线寻找算法将所确定的路径指定为最小值路径702、810。在框914处，可以至少部分地基于最小值路径 702、810来确定交错路径306。此外，或替代地，在框914处，最小值路径702、810可被指定为交错路径306。此外，或替代地，路线寻找算法可以返回到框910，并再次寻找从初始顶点到后续顶点602的路径，该路径具有比当前最小值路径702、810小的值。在一些实施例中，路线寻找算法可以返回到框902，并且可以限定不同的初始顶点602。此外，或替代地，路线寻找算法可以返回到框904，并且可以限定不同的后续顶点602。
在一些实施例中，所有顶点602可以最初被标记为未访问。路线寻找算法可以限定包括未访问顶点602的未访问顶点602的集合。未访问顶点602中的一个或多个可被分配暂定权重值。初始顶点vi 602可以设置为零。未访问顶点602可以被设置为无穷大。初始顶点vi602可以被设置为当前顶点602。对于当前顶点602，路线寻找算法可以考虑与当前顶点602相邻的一个或多个未访问顶点602并通过当前顶点602确定它们的暂定权重值。可以将暂定权重值与当前分配的值进行比较并分配较小的值。例如，如果当前顶点602设置为零，并且将当前顶点602与相邻顶点602(例如，图7C中的顶点“C”)连接的边具有权重值6，则从当前顶点602通过顶点“B”602的权重值将是0+6＝6。如果顶点“B”之前标记的权重值大于6，则顶点“B”的权重值可更改为6。否则，可以保留顶点“B”的当前值。例如，顶点“B”可以从无穷大的初始值更改为值6。当已经检查了当前顶点 602的至少一些相邻顶点602时(例如，当所有相邻顶点602都已被检查时)，当前顶点 602可以被标记为已访问并从未访问集中移除。标记为已访问的顶点602可以用从初始顶点的最小值路径810来标记。在一些实施例中，在已访问顶点602已被检查并从未访问集中移除之后，可能没有必要再次检查该已访问顶点602。例如，已被检查的顶点可能永远不会被再次检查。一旦已经检查了当前顶点602的至少一些(例如，所有)相邻顶点602，具有最小暂定距离的未访问顶点602可以被设置为新的当前顶点602，并且新的当前顶点 602的相邻顶点602可以被检查。
路线寻找算法可以继续用相应的最小值更新相邻顶点602，将当前的顶点602标记为已访问，并移动到下一个未访问顶点602，直到目的地顶点712已被标记为已访问。当目的地顶点712已被标记为已访问时，路线寻找算法可以结束。例如，在确定两个特定顶点 602(例如源顶点710和目的地顶点712)之间的路线时，目的地顶点712可以最终被标记为已访问并且此后结束路线寻找算法。一旦目的地顶点712已被标记为已访问，就确定或可确定从初始顶点vi 602到目的地顶点712的最小值路径810。例如，最小值路径810可以从目的地顶点712追溯到初始顶点vi 602。此外，或替代地，当剩余在未访问集中的顶点602之间的最小暂定距离为无穷大时，可以结束路线寻找算法。例如，当确定阵列600 的完全遍历和/或当初始顶点602和剩余未访问顶点602之间没有连接时，剩余在未访问集中的顶点602之间的最小暂定距离可以是无穷大。在一些实施例中，可以在已经访问目的地顶点712之前确定最小值路径810。例如，当目的地顶点712在所有未访问顶点602之间具有最小的暂定距离时可以结束路线寻找算法，因为目的地顶点712然后可以被选择作为下一个当前顶点602。
在一些实施例中，路线寻找算法不尝试朝向目的地顶点712进行定向探索，而是可以仅仅或至少部分地基于权重值(或暂定权重值)从源顶点710来确定下一个当前顶点602。考虑到提供较小值路径的每个顶点602直到到达目的地顶点712，该路线寻找算法因此可以从源顶点710向外扩展。因此，路线寻找算法可以被构造为必然地找到最小值路径810。然而，在一些实施例中，找到真正的最小值路径810所需的处理时间可能是不切实际的。因此，在一些实施例中，路线寻找算法可包括可提供减少的处理时间的一个或多个特征。
在一些实施例中，可以维护已访问顶点602的库。当增材制造物体114时，路线寻找算法可以利用已访问顶点602的库代替再处理已访问顶点602。已访问顶点602的库可随着一个或多个顶点被访问而更新。当在第一实例中增材制造物体114时，路线寻找算法可以被限制到最大处理时间并且在最大处理时间到期时的暂定最小值路径810可以被视为最小值路径810和/或可以被指定为第一实例的交错路径306。当在第一实例中增材制造物体 114时，可以访问顶点602的第一部分，而顶点602的第二部分保持未访问。顶点602的第一部分可以被添加到已访问顶点602的库。在物体114被增材制造时的下一个实例，路线寻找算法可以访问顶点602的第三部分，并且已访问顶点602的第三部分可以被添加到已访问顶点602的库。已访问顶点602的第三部分可以是已访问顶点602的第二部分的子集。在增材制造物体114的一系列实例上，已访问顶点602的库可以增长并且可以细化最小值路径810和/或交错路径306。
另外，或替代地，可以维护类似的已访问顶点602的库。当处理第一物体切片300时，路线寻找算法可被限制到最大处理时间，并且在最大处理时间到期时的暂定最小值路径 810可被视为第一物体切片300的最小值路径810和/或可以被指定为第一物体切片300的交错路径306。当处理第一物体切片300时，顶点602的第一部分可以被访问，而顶点602的第二部分保持未访问。后续物体切片300可以具有相对于前面的物体切片300(例如第一物体切片300)的多个相似的顶点602。路线寻找算法访问的顶点602的第一部分可以被添加到相似的已访问顶点602的库。例如，来自后续物体切片300中的具有相应相似顶点602的顶点602的第一部分之中的顶点602可以被添加到相似顶点602的库中。当处理后续物体切片300时，路线寻找算法可以利用来自相似顶点602的库的值。后续物体切片300的相应相似顶点602可被标记为已访问，并且路线寻找算法可利用来自相似顶点602 的库的权重值而不访问后续物体切片300中的对应相似顶点602。当处理后续物体切片300 时，路线寻找算法可以访问顶点602的第三部分，并且可以将已访问顶点602的第三部分添加到类似的已访问顶点602的库。在一系列物体切片300上，相似的已访问顶点602的库可以增长并且可以细化最小值路径810和/或交错路径306。
在一些实施例中，可以利用优先队列。可以将满足一个或多个优先化标准的顶点602 添加到优先队列。路线寻找算法可以在访问其他顶点602之前访问优先队列中的顶点602。此外，或替代地，路线寻找算法可以按优先顺序访问顶点602。举例来说，顶点602可以基于权重值和/或物体切片300内的位置而被分配优先级。顶点602可以至少部分地基于顶点602是沿着轮廓边界318还是在轮廓区308内定位而被分配优先级。轮廓区308内的顶点602可以至少部分地基于顶点602是在内部轮廓区312内还是界线轮廓区310内定位而被分配优先级。沿着轮廓边界318定位的顶点602可以优先于位于轮廓区308内的顶点602。此外，或替代地，顶点602可以至少部分地基于它们各自与轮廓区308的接近度和/或它们各自与外周界314和/或内周界316的接近度而彼此优先。顶点602可以至少部分地基于它们各自与源顶点710和/或目的地顶点712的接近度而彼此优先。此外，附加地或替代地，顶点602可以至少部分地基于它们各自与交错区域154的中线305和/或边界808的接近度而彼此优先。作为另一示例，附加地或替代地，顶点602可以至少部分地基于它们与为先前物体切片300和/或先前物体114确定的交错路径306的相对接近度而彼此优先。
在一些实施例中，路线寻找算法可以利用一个或多个启发式函数h(n)来限定交错路径 306。启发式函数可以被构造为估计从当前顶点602到目的地顶点712的最小值路径810。启发式函数可以被构造为允许路线寻找算法访问被认为具有通向最小值路径810的更高可能性的顶点602。例如，一个或多个启发式函数可用于接近最小值路径810的一个或多个方面。启发式函数可以用最优性、完整性、准确性或精度来换取处理时间。举例来说，最佳优先搜索算法(例如，A*算法)可以被构造为利用一个或多个启发式函数h(n)。
在示例性实施例中，路线寻找算法可以包括A*算法。路线寻找算法可以被构造为限定最小化函数f(n)＝g(n)+h(n)的交错路径306，其中n是路径上的当前顶点602，h(n)是启发式函数，g(n)是从源顶点710到当前顶点602的路径的实际值。路线寻找算法可以维护源自源顶点710的路径树或路径堆，并且一次一条边地延伸相应路径，直到满足终止标准。路线寻找算法可以至少部分地基于路径的值g(n)和启发式函数h(n)来确定要延伸哪条路径，启发式函数h(n)被构造为估计将路径一直延伸到目标顶点712所需的值的。当最小化函数f(n)＝g(n)+h(n)时当选择延伸的路径是从源顶点710到目标顶点712的路径时，和/或如果没有符合延伸条件的路径时，路线寻找算法可以终止。可以利用优先队列来执行要扩展的最小(估计)值路径的重复选择。在算法的各个步骤处，具有最小f(n)值的顶点602可以从队列中移除以进行处理。其相邻顶点602的f(n)和g(n)值可以相应地更新，并且这些相邻顶点被添加到队列中。路线寻找算法可以继续直到目标顶点602具有比队列中的任何顶点602小的f(n)值和/或直到队列为空。例如，路线寻找算法可以跟踪从其在最小值路径 810上的前一顶点到每个顶点602的路径，使得路线寻找算法可以输出最小值路径810的顶点602的实际序列。目的地顶点712可以指向其前一顶点602，并且每个连续的前一顶点602可以指向其前一顶点，直到顶点602指向源顶点710。
启发式函数h(n)可以包括启发式交错路径和/或启发式轮廓区。作为示例，可以至少部分地基于先前物体切片300的交错路径306和/或先前制造的物体114的交错路径306来确定启发式交错路径。此外，或替代地，启发式交错路径可以包括中线305和/或轮廓边界318和/或可以至少部分地基于中线305和/或轮廓边界318来确定启发式交错路径。附加地或替代地，启发式交错路径可以包括源顶点710和目的地顶点712之间的最短距离和/或至少部分地基于源顶点710和目的地顶点712之间的最短距离。
当启发式函数h(n)是可容许的时，启发式函数h(n)可以改进路线寻找算法在最小值路径810上的收敛，同时保持正确性。当对于每个顶点602h(n)>g(n)时，启发式函数h(n)是可容许的，这意味着可容许的启发式函数h(n)永远不会高估到顶点602(例如目标顶点712) 的真正的最小值路径810。相反，可容许的启发式函数低估了最小值路径810的实际值。对于可容许的启发式函数，目标顶点712处的h(n)＝0。当启发式函数h(n)低估了真正的最小值路径810时，路线寻找算法可以被构造为以保证找到实际最小值路径810的方式利用启发式函数h(n)。使用不可容许的启发式，路线寻找算法可能返回不是实际的最小值路径810的最小值路径810。
可容许的启发式可以包括估计的最小值路径810的宽松描述和/或至少部分地基于估计的最小值路径810的宽松描述。在一些实施例中，可容许的启发式可以利用图案数据库和/或至少部分地基于图案数据库，该图案数据库存储对最小值路径810内的部分路径的精确解。此外，或替代地，可容许的启发式可以利用一种或多种归纳学习方法和/或至少部分地基于一种或多种归纳学习方法。
除了被容许之外，在一些实施例中，启发式函数h(n)可以是一致的。当对于每个顶点 602和每个后继顶点602，到达目的地顶点712时的启发式值小于或等于到达后继顶点602 时的增量值与从后继顶点602到达目的地顶点712的启发式值之和时，启发式函数h(n)是一致的。一致的启发式函数h(n)满足以下标准：h(n)≤k(n,n')+h(n')AND h(d)＝0，其中h(n)是从顶点到目的地顶点的启发式值，k(n,n')是从顶点到后继顶点的增量值，h(n')是从后继顶点到目的地顶点的启发式值，以及h(d)是目的地顶点的启发式值。当启发式函数h(n) 是一致的时，路线寻找算法可以被构造为以保证找到实际最小值路径810而不需要多次处理任何顶点602的方式利用启发式函数h(n)。一致的启发式也是可容许的启发式。当路线寻找算法利用一致的启发式时，到顶点602的解路径的值是路线寻找算法所考虑的标准下的最小可能值。
在一些实施例中，可以放宽启发式函数h(n)的可容许标准，使得由路线寻找算法确定的解路径不差于最小值解路径的(1+ε)倍。这种宽松的启发式函数可以被称为ε-可容许的，或ε-可容许的启发式函数。虽然可容许的启发式函数h(n)返回作为最小值路径810的解路径，但可能存在同样有价值的路径。在一些实施例中，考虑到同样有价值的路径，路线寻找算法消耗额外的处理时间可能是不期望的。可以使用ε-可容许启发式来放宽可容许标准以减少处理时间，同时仍然确保解路径不差于最小值路径810的(1+ε)倍。
附加地或替代地，路线寻找算法可以利用存储器有界搜索函数和/或修剪函数(pruning function)。例如，路线寻找算法可以利用迭代深化A*(IDA*)函数和/或存储器有界A* 函数，例如简化存储器有界A*(SMA*)函数。利用IDA*函数的路线寻找算法可以在每次迭代时执行深度优先搜索，然后在其总值f(n)＝g(n)+h(n)超过阈值时修剪分支。阈值最初可以是初始状态下的值的估计。对于路线寻找算法的每次迭代，阈值可以增加。在每次迭代中，用于下一次迭代的阈值可以是超过当前阈值的所有值中的最小值。当扩展已经显示出比预期更没有希望的值时，利用SMA*函数的路线寻找算法可以修剪顶点602。SMA* 函数可允许路线寻找算法探索分支并回溯以探索其他分支。
在一些实施例中，路线寻找算法可以被构造为利用一个或多个收缩层次结构。收缩层次结构可以被构造为允许路径寻找算法收缩(例如，减少)要在源顶点710和目的地顶点 712之间处理的顶点602的数量。收缩层次结构可以至少部分地基于物体切片300的各个部分的层次结构，诸如轮廓区308(例如，界线轮廓区310和/或内部轮廓区312)、轮廓边界318、外周界314、和/或内周界316。
收缩层次结构可以包括预处理阶段和/或查询阶段。可以在预处理阶段期间执行迭代收缩，当见证搜索显示从vu到vw的最小值路径810包括收缩候选顶点v时，收缩候选顶点v 从图中暂时移除，并在相邻顶点{vu,vw}之间创建捷径。收缩或捷径减少了图中的边的数量。可以利用自下而上或自上而下的启发式来确定考虑收缩顶点602的顺序。
自下而上的启发式可以在先前的收缩已经完成之后选择下一个收缩候选顶点602。可以至少部分地基于在收缩顶点602时添加的边的净数量来选择下一个收缩候选顶点602。自下向上的启发式可以通过减少图表中边的数量，例如通过维护多个顶点602的计数器并在相邻顶点602收缩时增加计数器来寻求最小化捷径的数量，其中具有较低计数器值的顶点602优先于具有较高计数器的顶点602。
自上向下的启发式可以利用在执行收缩之前已经预先计算的顶点602排序。顶点602 可以至少部分地基于一个或多个嵌套剖析来排序。嵌套剖析可用于确定有多少潜在最小值路径810利用给定顶点602。大量潜在最小值路径810所需的顶点602可优先于少量潜在最小值路径810所需的顶点602。举例来说，沿着轮廓边界318定位的顶点602可以优先于定位在轮廓区308内的顶点602。
收缩层次结构可以预处理相邻轮廓边界318之间(例如相邻内部轮廓区312之间的)，和/或从界线轮廓区310和内部轮廓区312之间的轮廓边界318到相邻的轮廓边界318的顶点602的至少一部分。另外，或替代地，收缩层次结构可以预处理外周界314和相邻的轮廓边界318之间和/或内周界316和相邻的轮廓边界318之间的顶点602的至少一部分。
在收缩层次结构的查询阶段，可以执行双向搜索。双向搜索可以从原始图上的源顶点 710和目的地顶点712开始，如在预处理阶段创建的收缩所增强的。在查询阶段之后，路线寻找算法可以通过递归地解包收缩层次结构中的相应收缩顶点602来确定最小值路径810。
在一些实施例中，源顶点710和目的地顶点712之间的最小值路径810上的最高优先级顶点602可以是源顶点710、目的地顶点712或具有比源顶点710和目的地顶点712两者都更高的优先级的顶点602。因此，最小化f(vs,v)+f(v,vd)的和的顶点v可以被包括在来自原始图中的最小值路径810上，其中f(vs,vu)是源顶点vs到顶点v的值，f(vu,vd)是从顶点v到目的地顶点vd的值。当f(vs,v)+f(v,vd)的和最小化时，满足以下等式：f(vs,v)+f(v,vd) ＝f(vs,vd)。结果，双向搜索的两个方向可以仅收缩在层次结构中通向更高优先级顶点602 的那些边，这允许相对小的搜索空间。举例来说，在一些实施例中，源顶点710可以位于第一外周界314处，目的地顶点712可以位于第二外周界314处，并且更高优先级的顶点可以位于轮廓边界318处、在源顶点710和目的地顶点712之间。此外，或替代地，源顶点710可以位于第一轮廓边界318处，目的地顶点712可以位于第二轮廓边界318处，并且更高优先级的顶点602可以位于第一轮廓边界318和第二轮廓边界318之间的轮廓边界318处。在一些实施例中，第一轮廓边界318可以与第一外周界314相邻，和/或第二轮廓边界318可以与第二外周界314相邻。
在一些实施例中，路线寻找算法可以利用堆和/或树。堆是基于树的数据结构，其中树的所有顶点602具有特定顺序。如果队列中有N个顶点602，并且每个顶点602具有各自的权重，则可以使用堆来对队列中的N个顶点602进行优先级排序，使得更高优先级的顶点602将在其他顶点之前被访问。随着顶点602被访问，相邻顶点602可以被添加到堆中。
可以使用最低权重树来遍历交错区域154中的顶点602。堆可用于存储尚未包括在最低权重树中的顶点602。例如，最小堆可用作优先队列以从尚未包括在最低权重树中的顶点602的集合中获得最小权重顶点602。
一个或多个堆可被分配给交错区域154的特定部分，例如以求解所关注的特定部分。可以利用堆的任何期望实施方式，包括二叉堆、二项堆、斐波那契堆等等。在一些实施例中，一个或多个堆可以与收缩层次结构结合使用。在一些实施例中，路线寻找算法可以执行搜索，例如从一个或多个堆的多个顶点602的多向搜索。例如，可以使用分别对应于多个轮廓边界318的多个堆和/或收缩层次结构来执行多向搜索。可以利用二项堆和/或可合并堆，例如以允许成对的堆合并在一起。
作为示例，可以将堆分配给界线轮廓区310和/或与界线轮廓区310相邻的内部轮廓区312。例如，可以利用这样的堆来确定源顶点710和/或源顶点710与对应于与界线轮廓区 310相邻的轮廓边界318的顶点602之间的最小值路径810的至少一部分，该界线轮廓区310对应于目的地顶点712。此外，或替代地，可利用堆来确定目的地顶点712和/或目的地顶点712与对应于与界线轮廓区310相邻的轮廓边界318的顶点602之间的最小值路径 810的至少一部分，该界线轮廓区310对应于目的地顶点712。在一些实施例中，可以利用堆来确定相邻轮廓边界318和/或相交轮廓边界318之间的最小值路径810的至少一部分。附加地或替代地，可以利用堆来确定可以被指定为不可横穿的交错路径306的物体切片300 的周围特征810和/或被指定为优先被交错路径306避开的物体切片300的特征。例如，可以利用堆来确定围绕由内部周界316界定的界线轮廓区310的最小值路径810。
现在转向图10A和10B，示出了包括多个交错区域154的另一个示例性构建平面1000。图10A和10B中所示的构建平面1000可对应于增材制造系统100和/或增材制造机器102，其被构造为用至少两个能量束和/或用至少四个能量束辐照构建平面1000。图10A中所示的构建平面1000包括第一交错区域1002、第二交错区域1004、第三交错区域1006、第四交错区域1008和/或第五交错区域1010。
第一交错区域1002代表第一构建平面区域1012和第二构建平面区域1014的重叠部分。第一构建平面区域1012对应于来自第一辐照装置的第一能量束的扫描场。第二构建平面区域1014对应于来自第二辐照装置140的第二能量束148的扫描场。第二交错区域1004代表第二构建平面区域1014和第三构建平面区域1016的重叠部分。第三构建平面区域1016对应于来自第三辐照装置的第三能量束的扫描场。第三交错区域1006代表第三构建平面区域1016和第四构建平面区域1018的重叠部分。第四构建平面区域1018对应于来自第四辐照装置的第四能量束的扫描场。第四交错区域1008代表第四构建平面区域1018 和第一构建平面区域1012的重叠部分。第五交错区域1010代表第一构建平面区域1012、第二构建平面区域1014、第三构建平面区域1016和第四构建平面区域1018的重叠部分。
在一些实施例中，可以为第一交错区域1002、第二交错区域1004、第三交错区域1006、第四交错区域1008和/或第五交错区域1010确定交错路径306。例如，如图10B所示，物体切片300可与多个交错区域(例如，第一交错区域1002、第二交错区域1004、第三交错区域1006、第四交错区域1008和/或第五交错区1010)重叠。物体切片300可以包括多个段。例如，如图10B所示，物体切片300可以包括第一段1050、第二段1052、第三段 1054和/或第四段1056。交错路径306可以关于多个段来确定，例如第一段1050、第二段 1052、第三段1054和/或第四段1056。
相应交错路径306可以对应于多个能量束中的一个或多个。例如，第一段1050可以包括关于第一交错区域1002的第一交错路径1058、关于第二交错区域1004的第二交错路径1060、关于第三交错区域1006的第三交错路径1062以及关于第四交错区域1008的第四交错路径1064。此外，或替代地，第三段1054可以包括关于第一交错区域1002的第五交错路径1066、关于第五交错区域1010的第六交错路径1068、关于第三交错区域1006 的第七交错路径1070，以及关于第五交错区域1010的第八交错路径1072。
第一交错路径1058和/或第五交错路径1066可以分别描绘第一能量束和第二能量束 148之间的第一交错界线和/或第五交错界线。第二交错路径1060可以描绘第二能量束148 和第三能量束之间的第二交错界线。第三交错路径1062和/或第七交错路径1070可以分别描绘第三能量束和第四能量束之间的第三交错界线和/或第七交错界线。第四交错路径1064 可以描绘第四能量束和第一能量束之间的第四交错界线。第六交错路径1068和/或第八交错路径1072可以分别描绘第六交错界线和/或第八交错界线。第六交错界线和/或第八交错界线对应于以下至少两个的任意组合：第一能量束、第二能量束148、第三能量束和/或第四能量束中。
在一些实施例中，可以使用路线寻找算法来确定多个交错路径306，例如对应于图10A 和10B中所示的交错区域154的多个交错路径306。路线寻找算法可以确定多个交错路径 306中的一个或多个的最小值路径810，并且多个交错路径306中的一个或多个可以至少部分地基于相应的最小值路径810。
现在转向图11A和11B，将描述图10A和10B中所示的物体切片300的示例性交错路径306的确定。参考图11A，在一些实施例中，可以利用一个或多个启发式函数h(n)。例如，可以利用一个或多个启发式函数h(n)来限定对应于相应构建平面区域的启发式轮廓区。如图所示，一个或多个启发式函数h(n)可用于限定对应于第一构建平面区域1012的第一启发式轮廓区1100、对应于第二构建平面区域1014的第二启发式轮廓区1102、对应于第三构建平面区域1016的第三启发式轮廓区1104，和/或对应于第四构建平面区域1018 的第四启发式轮廓区1106。
一个或多个启发式函数h(n)可以限定一个或多个启发式交错路径。例如，第一启发式交错路径1108可以描绘出第一能量束和第二能量束148之间的第一启发式交错界线，第二启发式交错路径1110可以描绘出第二能量束148和第三能量束之间的第二启发式交错界线，第三启发式交错路径1112可描绘出第三能量束与第四能量束之间的第三启发式交错界线，第四启发式交错路径1114可描绘出第四能量束与第一能量束之间的第四启发式交错界线，和/或第五启发式交错路径1116可以描绘出第二能量束148和第四能量束之间的第五启发式交错界线。
在一些实施例中，一个或多个启发式函数h(n)可以至少部分地基于对应于物体切片300 的表面积和/或相应能量束的辐照时间的一个或多个启发式来确定。此外，或替代地，一个或多个启发式函数h(n)可以至少部分地基于对应于交错路径306的最短距离和/或所有交错路径306的最短聚合距离的一个或多个启发式来确定。可以至少部分地基于期望的特性来单独地或组合地选择各种启发式函数h(n)。例如，可以选择启发式函数h(n)，其优先考虑至少一些能量束之间的表面积和/或扫描的等效分配。此外，或替代地，可以选择启发式函数h(n)，其优先考虑一个或多个交错路径306的最短距离和/或多个交错路径306的最短聚合距离。权重值可以分配给多个选定的启发式，例如，当组合选择时，例如为多个标准分配相对优先级。
图11B示出了多个轮廓区和对应的多个交错路径306的位置的说明性分配。图11B中所示的轮廓区和交错路径306不同于图10B和11A中所示的那些，以说明一种或多种路线寻找算法的潜在输出。在一些实施例中，路线寻找算法可以利用一个或多个启发式函数，例如参考图11A描述的启发式函数。可以使用一个或多个启发式函数h(n)来确定轮廓区和交错路径306，这样的一个或多个启发式函数h(n)包括一个或多个启发式轮廓区和/或一个或多个启发式交错路径306。在一些实施例中，相应的轮廓区和对应的交错路径306可以提供多个参数的平衡，例如一个或多个辐照参数、一个或多个物体参数和/或一个或多个生产参数。例如，相应的轮廓区和对应的交错路径306可以平衡生产参数与物体参数。附加地或替代地，相应的轮廓区和对应的交错路径306可以平衡辐照参数与物体参数，和/或辐照参数与生产参数。生产参数可以是或包括辐照时间、处理时间和/或能量束系统134的相应辐照装置之间的辐照时间和/或处理时间的分配中的一个或多个。物体参数可以是或包括能量密度、熔池尺寸、温度、材料密度、固结图案和/或晶体结构。辐照参数可以是或包括扫描速度、扫描时间、束斑尺寸和/或能量密度。
现在转向图12，将描述示例性控制系统104。示例性控制系统104包括与增材制造机器102通信联接的控制器1200。例如，控制器1200可以与管理系统106和/或能量束系统134通信联接。控制器1200还可以与用户接口108通信联接。控制器1200可以包括一个或多个计算装置1202，其可以相对于增材制造机器102位于本地或远程。一个或多个计算装置1202可以包括一个或多个处理器1204和一个或多个存储器装置1206。一个或多个处理器1204可以包括任何合适的处理装置，例如微处理器、微控制器、集成电路、逻辑装置和/或其他合适的处理装置。一个或多个存储器装置1206可以包括一个或多个计算机可读媒体，包括但不限于非暂时性计算机可读媒体、RAM、ROM、硬盘驱动器、闪存驱动器和/或其他存储器装置1206。
如本文所用，术语“处理器”和“计算机”以及相关术语，例如“处理装置”和“计算装置”，不仅限于本领域中称为计算机的那些集成电路，而是泛指微控制器、微计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路和其他可编程电路，并且这些术语在本文中可互换使用。存储器装置1206可以包括但不限于非暂时性计算机可读介质，例如随机存取存储器(RAM)，以及计算机可读非易失性媒体，例如硬盘驱动器、闪存和其他存储器装置。或者，也可以使用软盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)和/或数字通用盘(DVD)。
如本文所用，术语“非暂时性计算机可读介质”旨在代表用于短期和长期信息存储的以任何方法或技术实现的任何有形的基于计算机的装置，例如计算机可读指令、数据结构、程序模块和子模块或任何装置中的其他数据。在此描述的方法可以被编码为体现在有形、非暂时性、计算机可读媒介中的可执行指令，包括但不限于存储装置和/或存储器装置。此类指令在由处理器执行时使处理器执行本文描述的方法的至少一部分。此外，如本文所用，术语“非暂时性计算机可读介质”包括所有有形的计算机可读媒介，包括但不限于非暂时性计算机存储装置，包括但不限于易失性和非易失性媒介，以及可移动的和不可移动的媒介，如固件、物理和虚拟存储、CD-ROM、DVD和任何其他数字资源，如网络或互联网，以及尚未开发的数字手段，唯一的例外是瞬态、传播信号。
一个或多个存储器装置1206可存储可由一个或多个处理器1204访问的信息，包括可由一个或多个处理器1204执行的计算机可执行指令1208。指令1208可以包括当由一个或多个处理器1204执行时使一个或多个处理器1204执行操作的任何指令集。在一些实施例中，指令1208可以被构造为使一个或多个处理器1204执行控制器1200和/或一个或多个计算装置1202被构造的操作。
存储器装置1206可以存储可由一个或多个处理器1204访问的数据1210。数据1210可包括当前或实时数据、过去数据或其组合。数据1210可以被存储在数据库1212中。作为示例，数据1210可以包括与增材制造系统100相关联或由其产生的数据1210，包括与控制器1200、增材制造机器102、用户接口108、管理系统106和/或计算装置1202相关联或由其产生的数据1210。数据1210还可以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，例如与增材制造机器102、用户接口108和/或管理系统106相关联的那些。
一个或多个计算装置1202还可包括通信接口1214，其可用于经由有线或无线通信线路1218与通信网络1216通信。通信接口1214可以包括用于与一个或多个网络接口的任何合适的部件，包括例如发射器、接收器、端口、控制器、天线和/或其他合适的部件。通信接口1214可以允许计算装置1202与增材制造机器102通信。通信网络1216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/或任何其他合适的通信网络1216，用于通过通信线路1218向和/或从控制器1200传输消息。通信网络1216的通信线路1218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1214可以附加地或替代地允许计算装置1202与用户接口108和/或管理系统106通信。管理系统106可以包括服务器1220和/或数据仓库1222。作为示例，数据1210的至少一部分可以存储在数据仓库1222中，并且服务器1220可以被构造为将数据1210 从数据仓库1222传输到计算装置1202，和/或从计算装置1202接收数据1210并将接收到的数据1210存储在数据仓库1222中以用于进一步的目的。服务器1220和/或数据仓库1222 可以实现为控制系统104的一部分。
控制器1200可以包括一个或多个路线寻找模型1224，其可以利用包括数据库1212的数据1210和/或与增材制造系统100相关联的其他数据集、参数、输出、信息，例如与增材制造机器102、用户接口108和/或管理系统106相关联的那些。一个或多个路线寻找模型1224可以附加地或替代地利用来自数据仓库1222的数据1210，该数据可以从服务器 1220传输到控制器1200。根据本公开，控制系统104可以被构造为确定物体切片300的多个轮廓区308和/或确定物体切片300的一个或多个对应交错路径306。例如，控制系统可以包括一个或多个路线寻找模型1224，其被构造为根据本公开限定交错路径306和/或对应的轮廓区308。控制系统104可以被构造为至少部分地基于物体切片300的多个轮廓区308和/或物体切片300的一个或多个对应交错路径306来输出一个或多个控制命令。一个或多个控制命令可以被构造为使能量束系统134用多个能量束辐照粉末床136的层。
本发明的进一步方面由以下条项的主题提供：
1.一种增材制造物体的方法，所述方法包括：至少部分地基于路线寻找算法为来自能量束系统的多个能量束限定交错路径，所述交错路径从分配给所述多个能量束中的第二个能量束的构建平面的第二轮廓区描绘出分配给所述多个能量束中的第一个能量束的所述构建平面的第一轮廓区；和至少部分地基于所述交错路径输出控制命令，所述控制命令被构造为使所述能量束系统利用所述多个能量束来辐照粉末床的层。
2.根据任何前述条项所述的方法，其中所述方法进一步包括：至少部分地基于所述控制命令，利用所述多个能量束来辐照粉末床的层，所述第一轮廓区被所述多个能量束中的所述第一个能量束辐照，并且所述第二轮廓区被所述多个能量束中的所述第二个能量束辐照。
3.根据任何前述条项所述的方法，其中所述交错路径的至少一部分遵循和/或限定轮廓边界。
4.根据任何前述条项所述的方法，其中所述交错路径的至少一部分横穿轮廓区。
5.根据任何前述条项所述的方法，其中所述路线寻找算法被构造为确定源顶点和目的地顶点之间的最小值路径。
6.根据任何前述条项所述的方法，其中所述路线寻找算法包括最佳优先算法、深度优先算法、广度优先算法、统一值算法和/或贪心算法。
7.根据任何前述条项所述的方法，其中所述路线寻找算法被构造为从与能够由增材制造机器执行的构建文件相对应的顶点阵列确定最小值路径。
8.根据任何前述条项所述的方法，其中所述顶点阵列中的相应顶点通过具有权重值的边连接，所述权重值至少部分地基于一个或多个辐照参数、一个或多个物体参数、和/或一个或多个生产参数来确定。
9.根据任何前述条项所述的方法，其中至少部分地基于所述相应顶点是否沿着轮廓边界和/或在轮廓区内定位来向所述阵列中的至少一些所述顶点分配优先级。
10.根据任何前述条项所述的方法，其中所述路线寻找算法被构造为至少部分地基于启发式函数来确定最小值路径。
11.根据任何前述条项所述的方法，其中所述启发式函数是可容许的。
12.根据任何前述条项所述的方法，其中至少部分地基于中线和/或轮廓边界来确定所述启发式函数。
13.根据任何前述条项所述的方法，其中所述路线寻找算法被构造为利用收缩层次结构。
14.根据任何前述条项所述的方法，其中所述收缩层次结构被构造为预处理相邻轮廓边界之间的所述顶点的至少一部分，和/或其中所述收缩层次结构被构造为预处理从界线轮廓区和内部轮廓区之间的轮廓边界到相邻轮廓边界的所述顶点的至少一部分。
15.根据任何前述条项所述的方法，其中所述路线寻找算法被构造为搜索分配给轮廓边界的堆和/或搜索分配给轮廓区的堆。
16.根据任何前述条项所述的方法，其中所述路线寻找算法被构造为平衡一个或多个辐照参数、一个或多个物体参数和/或一个或多个生产参数。
17.一种增材制造系统，所述系统包括：增材制造机器；和控制系统，其中所述控制系统被构造为：至少部分地基于路线寻找算法为多个能量束限定交错路径，所述交错路径从分配给所述多个能量束中的第二个能量束的构建平面的第二轮廓区描绘出分配给所述多个能量束中的第一个能量束的所述构建平面的第一轮廓区；和至少部分地基于所述交错路径输出控制命令，所述控制命令被构造为使能量束系统利用所述多个能量束来辐照粉末床的层。
18.根据任何前述条项所述的增材制造系统，其中所述增材制造机器包括所述能量束系统，并且其中所述能量束系统被构造为使用至少两个能量束和/或至少四个能量束来辐照构建平面。
19.根据任何前述条项所述的增材制造系统，其中所述控制系统被构造为至少部分地基于启发式函数来限定交错路径，所述一个或多个启发式函数包括启发式轮廓区和/或启发式交错路径。
20.根据任何前述条项所述的增材制造系统，其中所述增材制造系统被构造为执行任何前述条项所述的方法。
21.一种计算机可读介质，包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在由处理器执行时使所述处理器执行增材制造物体的方法，所述方法包括：至少部分地基于路线寻找算法为来自能量束系统的多个能量束限定交错路径，所述交错路径从分配给所述多个能量束中的第二个能量束的构建平面的第二轮廓区描绘出分配给所述多个能量束中的第一个能量束的所述构建平面的第一轮廓区；和至少部分地基于所述交错路径输出控制命令，所述控制命令被构造为使所述能量束系统利用所述多个能量束来辐照粉末床的层。
22.根据任何前述条项所述的计算机可读介质，包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在由处理器执行时使所述处理器执行任何前述条项所述的方法。
本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样的主题，包括制造和使用任何装置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。如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言没有区别的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质区别的等效结构要素，则这些其他示例旨在在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种非暂时性计算机可读介质，其特征在于，包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在由处理器执行时使所述处理器执行增材制造物体的方法，所述方法包括：
至少部分地基于路线寻找算法为来自能量束系统的多个能量束限定交错路径，所述交错路径从分配给所述多个能量束中的第二个能量束的构建平面的第二轮廓区描绘出分配给所述多个能量束中的第一个能量束的所述构建平面的第一轮廓区；和
至少部分地基于所述交错路径输出控制命令，所述控制命令被构造为使所述能量束系统利用所述多个能量束来辐照粉末床的层。
2.根据权利要求1所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于，其中所述计算机可执行指令在由处理器执行时使所述处理器进一步执行所述增材制造物体的方法，所述方法进一步包括：
至少部分地基于所述控制命令，利用所述多个能量束来辐照粉末床的层，所述第一轮廓区被所述多个能量束中的所述第一个能量束辐照，并且所述第二轮廓区被所述多个能量束中的所述第二个能量束辐照。
3.根据权利要求1所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于，其中所述交错路径的至少一部分遵循和/或限定轮廓边界。
4.根据权利要求1所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于，其中所述交错路径的至少一部分横穿轮廓区。
5.根据权利要求1所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于，其中所述路线寻找算法被构造为确定源顶点和目的地顶点之间的最小值路径。
6.根据权利要求1所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于，其中所述路线寻找算法包括最佳优先算法、深度优先算法、广度优先算法、统一值算法和/或贪心算法。
7.根据权利要求1所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于，其中所述路线寻找算法被构造为从与能够由增材制造机器执行的构建文件相对应的顶点阵列确定最小值路径。
8.根据权利要求7所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于，其中所述顶点阵列中的相应顶点通过具有权重值的边连接，所述权重值至少部分地基于一个或多个辐照参数、一个或多个物体参数、和/或一个或多个生产参数来确定。
9.根据权利要求7所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于，其中至少部分地基于所述相应顶点是否沿着轮廓边界和/或在轮廓区内定位来向所述阵列中的至少一些所述顶点分配优先级。
10.根据权利要求7所述的非暂时性计算机可读介质，其特征在于，其中所述路线寻找算法被构造为至少部分地基于启发式函数来确定最小值路径。
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