CN115917555A - 动态元素合成 - Google Patents
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Abstract
本文描述的系统和方法涉及在3D打印对象上合成动态内容。打印子系统可以将打印指令传输到3D打印机,这些打印指令仅包括对象的单个数字网格、动态内容的每个离散元素的数字网格、以及用于在由3D打印机打印的对象的每个实例或一组对象的每个实例上合成离散元素的独特组合的指令。
Description
背景技术
可以使用3D打印机打印三维(3D)对象。出于跟踪生产和/或日期的目的,3D打印对象可以在打印后被贴上标签。在一些情况下,每个3D打印对象都可以被独特地创建为具有可以打印在对象上的标签信息。作为示例,可以使用计算机辅助制图(CAD)工具创建仅在标签方面有所不同的一百个独特的零件。然后,可以将这一百个独特零件中的每个零件的数字网格文件传输到3D打印机进行打印。
取决于3D打印机的可用内部存储器,数字网格文件可以在数小时或数天的延长打印会话期间被顺序地传输到3D打印机。存储有数字网格文件的计算机系统可以在打印会话期间保持与3D打印机的通信,从而确保每个数字网格文件被传输以进行打印。
附图说明
本文的书面公开内容描述了非限制性且非详尽的说明性示例。参考下面描述的附图中描绘的某些此类说明性示例。
图1示出了用于在数字网格上动态合成元素以获得对象的多个独特3D打印件的操作的功能框图。
图2示出了用于控制在对象的数字网格上的元素合成以进行3D打印的示例计算机系统的框图。
图3A示出了用于3D打印具有动态合成元素的对象的示例方法的流程图。
图3B示出了用于3D打印具有动态合成元素的对象的另一示例方法的流程图。
图4示出了用于在顺序打印期间在对象上合成动态元素的元素列表和相应的数字网格的示例。
图5A示出了在3D打印期间在对象上待动态合成的实心数字的示例数字网格。
图5B示出了在示例3D打印对象上动态合成为凸起元素的实心字母。
图6A示出了在3D打印期间在对象上待动态合成的具有雕刻数字的块的数字网格的示例。
图6B示出了在示例3D打印对象的表面上动态合成的雕刻块。
图7A示出了在3D打印期间在对象上待动态合成的数字的负空间数字网格的示例。
图7B示出了通过将数字的负空间数字网格与待3D打印的对象的数字网格进行合成而生成的示例3D打印对象。
具体实施方式
在本文描述的系统和方法的各种示例中,动态合成系统经由三维(3D)打印机接收待打印的对象的数字网格。例如,对象的数字网格可以在计算机辅助制图(CAD)软件程序中创建。对象的数字网格的位置可以被注释或以其他方式标记,以标识接收动态内容的位置或区域。内容创建子系统可以接收要在对象的已标识区域中进行3D打印的动态内容。
例如,用户可以将动态内容定义为包括两位数字的星期代码,该代码标识每个对象经由3D打印机在一年中被打印的星期。在其他情况下,动态内容可以包括定制文本、图像、图案、日期、序列号、型号、批次号、个性化信息和/或其他动态内容。
打印子系统可以将打印指令传输到3D打印机,这些指令包括对象的数字网格的单个实例、动态内容的每个离散元素的数字网格、以及合成指令,这些合成指令用于在对象的每次打印的已标识区域中合成动态内容的离散元素的独特组合。
在一些情况下,在每次连续打印时,3D打印机可以按顺序打印具有合成指令所指定的动态内容的对象的每个实例。在其他情况下,3D打印机可以并行打印对象的多个实例,其中,每个打印对象均具有如合成指令所指定的动态内容的离散元素的独特合成组合。
例如,3D打印机可以按照合成指令所指定地那样,对离散元素的合成数字网格和对象的数字网格进行切片。在一些示例中,针对对象的每次打印,系统可以对动态内容的离散元素的独特合成实施几何变换,以使其能适配在打印对象的已标识区域内。例如,离散元素的独特合成的几何变换可以包括缩放(例如,调整大小)和/或旋转离散元素的独特合成,和/或单独地缩放和/或旋转每个离散元素。
在各种示例中,动态内容的每个离散元素的数字网格可以采取以下形式:(i)离散元素的正空间数字网格,(ii)离散元素的负空间数字网格,或(iii)其上(突出)或其中(雕刻)形成有离散元素的块。
在本文中各种模块、系统和子系统被描述为实施功能和/或执行动作。在许多情况下,模块、系统和子系统可以被划分为子模块、子系统,或者甚至作为子系统的子部分。模块、系统和子系统可以以硬件、软件、硬件和/或其组合来实施。
在一些示例中,可以使用用户指定的动态内容的相同离散元素的独特组合来打印多个对象。在这样的示例中,打印子系统可以根据传输到3D打印机的合成指令,传输每个离散元素的数字网格的单个实例或副本,以供打印机在打印多个对象中的每个对象的每个实例时重复使用。当仅发送要打印的每个对象的单个数字网格以及动态内容的每个离散元素的仅单个数字网格时,数据量和将数据传输到3D打印机的时间减少。为每个对象和相关联的动态内容生成独特数字网格的替代方法生成显著更多的数据,并将其传输到3D打印机。
在一些示例中,要在任何数量的对象上打印的动态内容可以以指令形式提供,该指令用于打印当前日期的数字形式,当前日期可以是3D打印机已知的。在这样的示例中,动态内容可以包括离散元素,如数字0-9和正斜杠(“/”)。3D打印机可以基于当前日期对离散元素的数字网格的独特组合进行切片。
例如,日期“01/22/2020”可以被打印在该日期打印的数字对象的指定位置上。通过在打印时合成动态内容,可以将比如日期、位置、材料等信息打印在对象上。由于日期、打印位置、打印材料或其他此类信息当时可能未知,因此在使用CAD程序创建对象期间,无法轻易将这样的信息添加到对象上。
在另一个示例中,动态内容可以包括要打印在任何数量的对象上的一系列独特的个性化名称。每个独特的个性化名称可以在一个对象上打印一次,或者可替代地在一组对象上打印多次。在这样的示例中,可以以列出个性化名称的文本文件或电子表格的形式提供动态内容。这种动态内容的离散元素的数字网格可以包括各种字母数字字符。
在另一个示例中,每个打印对象上可以包括回收指令或回收代码。这样的对象可以使用与最终用于打印对象的材料无关的CAD程序来创建。该对象可以注释有接收回收指令或回收代码的位置。动态内容合成系统可以创建打印作业以发送到3D打印机,该打印作业包括使用指定材料打印对象的多个副本的指令。该打印作业可以进一步包括对象的数字网格和多个离散元素(或单个离散元素)的数字网格的副本,以在每个打印对象的指定位置打印回收指令。
在另一示例中,打印作业可以包括标识感兴趣区域的数据,以在多个对象中的每个对象上打印日期和构建位置信息,其可以被打印一次或多次。可以将多个对象中的每个对象的数字网格连同每个离散元素的数字网格的一个实例一起发送到3D打印机,以在具有打印日期和构建位置的每个对象的打印期间被重复使用。
例如,动态内容可以包括字母数字字符或统一码(Unicode)范围,这其中的每个内容都可以以数字网格的形式传输。每个离散元素的数字网格的几何形状可以包括3D边界体积、反或负空间体积、或在块或其他背景之中或之上形成的体积(正或负)。
如本文所述,打印切片软件接收打印指令并基于所定义的填充规则生成可打印体素。填充规则定义如何实例化对象、引用(reference)和网格部件的最终动态合成。最终结果是对象的数字网格与用于特定打印作业和/或每个打印对象的离散元素的独特组合或合成的数字网格的动态合成。图1示出了用于在数字网格上动态合成元素以获得对象的多个独特3D打印件的操作的功能框图100。如图所示,在110处,使用CAD软件在例如通用计算机上创建对象。消息创建子系统可以允许用户在120处提供动态内容(例如,动态消息、日期、时间、序列号、生产运行等)。
打印子系统可以在130处创建打印作业,该打印作业包括对象的数字网格的单个实例、动态内容的每个离散元素的每个数字网格的单个实例、以及合成指令,这些合成指令用于在对象的每次打印的已标识区域中合成动态内容的离散元素的独特组合。在140处,打印机可以打印对象的多个实例,其中基于所传输的指令和动态内容的离散元素的数字网格在对象的每个实例上打印独特的动态内容。
图2示出了用于控制在对象的数字网格上的元素合成以进行3D打印的示例计算机系统200的框图。计算机系统200可以包括经由总线220连接的处理器230、存储器240、网络接口250(例如,有线或无线通信接口)和计算机可读存储介质270。计算机可读介质例如可以包括非暂态计算机可读介质,该非暂态计算机可读介质具有实施为硬件、固件和/或计算机可执行指令或模块的各种子系统。
例如,图形用户界面(GUI)子系统280可以生成GUI,以显示将经由3D打印机打印的对象的数字网格。GUI子系统280可以例如导入并显示在CAD程序中创建的对象的数字网格的2D渲染。GUI子系统280可以检测到对象的数字网格的已预先标识区域,该对象被注释为接收动态内容。可替代地或另外,GUI子系统280可以允许用户提供用户输入,该用户输入标识该对象的数字网格的区域,以接收动态内容。
在对象的每次3D打印期间,内容创建子系统282可以接收将在已标识区域中3D打印的用户定义的内容。如本文所述,动态内容可以由用于打印日期、时间戳、序列号或打印时可计算的其他信息的指令指定。可替代地或另外,动态内容可以由用于打印具有独特序列号、名称、短语、图案、代码、材料相关回收说明、打印位置信息等的每个3D对象的指令指定。这样的动态内容可以通过算法指定或被显式描述(例如,经由电子表格、数据库、表或列表)。
打印子系统284可以将打印指令传输到3D打印机(例如,经由网络接口250)。打印指令可以包括对象的单个数字网格、动态内容的每个离散元素的每个数字网格的一个实例、以及合成指令,这些合成指令用于在对象的每次打印的已标识区域中合成动态内容的离散元素的独特组合。每次打印机打印对象的实例(例如,副本)时,打印机使用合成指令来合成离散元素的组合,以使其在对象的已标识区域上共同定位。
离散元素的独特组合可以对于每个对象而言是独特的,或者对于在同一位置、作为同一批次的一部分、使用同一材料、在同一时间、在同一天/星期/年内或另一个时间段期间打印的多组对象而言是独特的。因此,一组打印对象(例如,一个打印对象或多个打印对象)可以基于具有共同特性的该组打印对象,具有动态内容的离散元素的独特组合。
图3A示出了用于3D打印具有动态合成元素的对象的示例方法300的流程图。如图所示,在310处,系统可以接收在对象的3D打印期间待打印在对象的数字网格的已标识区域上的动态内容。在320处,系统可以生成在对象的3D打印期间待3D打印的动态内容的每个离散元素的数字网格。在330处,系统可以将打印信息传输到3D打印机。打印信息可以是打印作业,并且可以包括包含合成指令的打印信息。
例如,打印信息可以包括动态内容的离散元素的数字网格。每次打印对象时,可以将每个离散元素的数字网格的单个实例传输到3D打印机,以供3D打印机重复使用。打印信息也可以包括对象的数字网格,其会被多次重复使用,以打印对象。发送到打印机的合成指令可以提供指令,该指令定义在对象的每次3D打印时在对象的数字网格的已标识区域中待打印的离散元素的数字网格的子集的合成。
图3B示出了用于3D打印具有动态合成元素的对象的另一示例方法的流程图。在311处,系统可以接收在对象的3D打印期间待打印在对象的数字网格的已标识区域上的动态内容。在321处,系统可以生成在对象的3D打印期间待3D打印的动态内容的每个离散元素的数字网格。在331处,系统可以将打印信息传输到3D打印机。打印信息可以是打印作业,并且可以包括包含如上文所描述的合成指令、动态内容的离散元素的数字网格以及待打印对象的数字网格的打印信息。在一些示例中,该系统可以与3D打印机集成,并进一步执行对合成数字网格的切片(例如,对对象的数字网格以及相对于对象的数字网格进行空间定位的动态内容的离散元素的数字网格进行切片)。
在一些示例中,系统可以缩放、旋转和/或重新定位动态内容的离散元素的数字网格,以使其适配在对象的已标识区域之内或之上。使用两位数字的星期代码作为示例,打印指令可以包括数字0-9的数字网格,在打印时,这些数字的数字网格被动态合成在对象的数字网格的已标识区域上。系统确定一年中的星期(例如,01-52)并对适用的两个数字的数字网格进行空间定位。数字的数字网格可以比被注释用于两位数字星期代码标签的对象的数字网格的区域相对更大或更小。因此,系统可以缩放数字的数字网格,使得两位数字的合成适配在已标识区域内。类似地,系统可以在3D空间中对这两位数字进行空间旋转,以与对象的数字网格上的已标识区域的表面相交。
在341处,系统可以操作以使得3D打印机基于对象的数字网格打印多个对象。基于合成指令,每个打印对象(例如,每组打印对象)可以在对象(或该组中的每个对象)的已标识区域中具有离散元素的独特合成。3D打印机可以对合成数字网格进行切片,这些合成数字网格包括待打印的对象的数字网格和根据合成指令进行空间定位的动态内容的离散元素的数字网格。
图4示出了用于在对象的顺序(或并行)打印期间在对象上合成动态元素的元素列表410和相应的数字网格421的示例。在示出的示例中,动态内容的元素列表410以日期和大小的表411的形式提供。系统可以生成动态内容的每个离散元素(例如,数字0-9)的数字网格421。按照元素列表410的合成指令,使用离散元素的数字网格421的合成来形成数字序列“01 01 01”,用于相对于第一对象422的数字网格的已标识区域进行空间定位。
类似地,元素列表410的合成指令指示系统合成离散元素的数字网格421来形成数字序列“01 01 02”,用于相对于第二对象423的数字网格进行空间定位。元素列表410的合成指令指示系统合成离散元素的数字网格421来形成数字序列“01 01 03”,用于相对于第三对象424的数字网格进行空间定位。元素列表410的合成指令指示系统合成离散元素的数字网格421来形成数字序列“01 01 09”,用于相对于第九对象425的数字网格进行空间定位。
适合于增材制造的各种文件格式中的任何一种文件格式都可以用于封装对象的数字网格、动态内容的离散元素的数字网格和/或合成指令,这些合成指令针对相对于对象的数字网格,将动态内容的离散元素的数字网格的合成进行空间定位的位置。在各种示例中,并且如图4所示,3D制造格式(3MF)文件格式或其专有改编可以用于将打印信息发送到3D打印机430。
图5A示出了在3D打印期间在对象上待动态合成的实心数字500的示例数字网格。
图5B示出了在示例3D打印对象510(例如,板)上动态合成为凸起元素的实心字母500的数字网格。在一些示例中,实心字母500的数字网格可以在空间上稍微定位在对象510的数字网格内,或者定位成与对象510的数字网格的表面接触。
图6A示出了在3D打印期间在对象上待动态合成的具有雕刻数字的块600的数字网格的示例。
图6B示出了在示例3D打印对象610的表面上动态合成的雕刻块600的数字网格。如图所示,合成指令可以指示将雕刻块600的数字网格空间定位在对象610的数字网格的表面上。可替代地,雕刻块600的数字网格可以部分地嵌入对象610的数字网格的表面内。
图7A示出了在3D打印期间在对象上待动态合成的数字的负空间数字网格700的示例。负空间数字网格700操作,以从对象的正空间(正常)数字网格中减去。
图7B示出了通过将数字的负空间数字网格700与待3D打印的对象710的数字网格进行合成而生成的示例3D打印对象。通过将负空间数字网格700定位到对象710的数字网格的表面中,对象710的正空间数字网格被有效地雕刻为具有负空间数字网格700。例如,负空间数字网格700的上表面可以被定位成与对象710的数字网格的上表面齐平。可替代地,对于较浅的雕刻,负空间数字网格700的上表面可以被定位成略高于对象710的数字网格的上表面。
在其他示例中,负空间数字网格700的上表面可以被定位成略低于对象710的数字网格的上表面,使得在对象710的数字网格内形成空隙。然而,空隙顶部与对象710的数字网格表面之间的距离可以被选择为小于3D打印机的打印分辨率,使得没有材料被打印在空隙与对象710的数字网格表面之间。
虽然许多所示的示例涉及数字,但应当理解,相似的正空间数字网格、雕刻块数字网格或负空间数字网格可以用于其他类型的动态内容。本文中描述了动态内容的可替代类型的示例,包括但不限于数字、字母、标点、字母数字字符、符号、图案、图像、字形纹理等的离散元素。
本公开内容的特定示例在上文中进行了描述,并且在附图中进行了示出。然而,应当理解,可以对上面详述的特定配置和部件进行许多调整和修改。在一些情况中,众所周知的特征、结构和/或操作被详细地示出或描述。此外,所描述的特征、结构或操作可以以任何合适的方式进行组合。还应当理解,如通常描述的和结合本文附图所描述的,示例的部件可以以各种不同的配置被布置和设计。因此,示例的所有可行排列和组合都是可以预期的。此外,应当理解,在不背离其基本原理的情况下,可以对上述示例的细节做出改变。
在以上描述中,出于简化本公开内容的目的,有时将各种特征组合到单个示例、附图或其描述中。然而,这种公开方法不应被解释为反映现在提出或将来提出的任何权利要求需要比该权利要求中明确叙述的特征更多的特征的意图。而是,应当理解,创造性方面在于少于任何单个前述公开的示例的所有的特征的组合。将权利要求特此明确地结合到本详细说明中,其中每个权利要求本身作为单独示例。本公开内容包括独立权利要求与其从属权利要求的所有排列和组合。
Claims (15)
1.一种方法,包括:
接收在对象的三维(3D)打印期间待打印在所述对象的数字网格的已标识区域上的动态内容;
生成在所述对象的3D打印期间待3D打印的所述动态内容的每个离散元素的数字网格;以及
将打印信息传输到3D打印机,所述打印信息包括:
(i)所述动态内容的离散元素的数字网格,
(ii)所述对象的数字网格,以及
(iii)指令,所述指令定义在所述对象的每次3D打印时在所述对象的数字网格的已标识区域中待打印的所述离散元素的数字网格的子集的独特合成。
2.根据权利要求1所述的方法,进一步包括:
基于所述对象的数字网格打印多个对象,其中,基于所述指令,每个对象在所述对象的已标识区域中具有离散元素的独特合成。
3.根据权利要求1所述的方法,进一步包括:
针对所述对象的每次3D打印,所述3D打印机对所述离散元素的合成数字网格和所述对象的数字网格进行切片。
4.根据权利要求1所述的方法,进一步包括:
对在所述对象的数字网格的已标识区域中待打印的所述离散元素的数字网格的子集的合成实施几何变换。
5.根据权利要求4所述的方法,其中,所述几何变换包括缩放所述离散元素的数字网格中的至少一个数字网格,以适配在所述对象的数字网格的已标识区域内。
6.根据权利要求4所述的方法,其中,所述几何变换包括旋转所述离散元素的数字网格中的一个数字网格。
7.根据权利要求1所述的方法,其中,接收所述动态内容包括接收在所述对象的每次3D打印期间待打印在所述已标识区域中的动态消息的列表。
8.根据权利要求1所述的方法,其中,生成所述动态内容的每个离散元素的数字网格包括生成块的数字网格,所述块具有所述离散元素的雕刻。
9.根据权利要求1所述的方法,其中,生成所述动态内容的每个离散元素的数字网格包括生成每个离散元素的负空间数字网格。
10.一种动态内容合成系统,包括:
图形用户界面(GUI)子系统,用于生成GUI以:
显示经由三维(3D)打印机待打印的对象的数字网格,以及
接收用户输入,所述用户输入标识用于接收动态内容的所述数字网格的区域;
内容创建子系统,用于接收在所述对象的每次3D打印期间在所述已标识区域中待3D打印的用户定义的动态内容;以及
打印子系统,用于将打印指令传输到3D打印机,其中,所述打印指令包括:
所述对象的单个数字网格,
所述动态内容的每个离散元素的数字网格,以及
合成指令,所述合成指令用于在所述对象的每次打印的所述已标识区域中合成所述动态内容的离散元素的独特组合。
11.根据权利要求10所述的系统,其中,所述打印指令进一步包括几何变换指令,所述几何变换指令用于对在所述对象的每次打印的所述已标识区域中待打印的所述离散元素的独特组合进行几何变换。
12.根据权利要求11所述的系统,其中,所述几何变换信息包括缩放指令和旋转指令。
13.根据权利要求10所述的系统,其中,所述动态内容包括两位数字的星期代码,用于标识每个对象被打印的年份中的所述星期。
14.根据权利要求10所述的系统,其中,所述动态内容包括以下各项中的至少一项:文本、图像、图案、日期、序列号、型号、批次号和个性化信息。
15.一种非暂态计算机可读介质,其上存储有指令,当由三维(3D)打印机实施时,所述指令使得所述3D打印机接收打印指令,所述打印指令包括:
对象的数字网格,所述数字网格具有被标识为接收动态内容的区域;
用于打印所述对象的多个实例的指令,其中,在已标识区域上,每个打印对象包括所述动态内容的离散元素的独特组合;
所述动态内容的每个离散元素的数字网格;以及
合成指令,所述合成指令定义在所述对象的每个3D打印实例上待打印的离散元素的独特组合。
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