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TECHNISCHES
GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein optisches Modellierungsverfahren und eine Vorrichtung
zum Aufbau eines kubischen Harzmodells durch Aushärten von
durch ultraviolette Strahlung aushärtbarem Harz unter Bestrahlung
durch einen Laserstrahl und insbesondere auf ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Bereitstellen eines optischen Modellierungsprodukts
von hoher Maßgenauigkeit durch
Korrigieren einer überflüssigen Aushärtdicke, die
durch einen übertragenden
Laserstrahl verursacht wird.
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HINTERGRUND
TECHNIK
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Herkömmlicherweise ist im Zusammenhang mit
einem optischen Verfahren und einer Vorrichtung zum Modellieren
ein Verfahren bekannt gewesen, in welchem dreidimensionale Formmodell-Daten
in Konturlinien-Daten umgewandelt werden, und Abschnittsformen bei
jeweiligen Konturlinien sequentiell laminiert werden, um ein kubisches
Modell bzw. Raummodell anzufertigen, wie in „Optical Modeling Method" von Maruya et al.,
Nikkan Kogyo Shinbunsha beschrieben ist.
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Maßnahmen zur Verbesserung der
Genauigkeit sind in den japanischen Patentveröffentlichungen Nummern 4-79825,
4-79827, 5-33900 und 5-33901 beschrieben.
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Auch „RP&M·SLA Special Seminar", gefördert durch
Japanese 3D System, 29.-30.
Oktober, '92, beschreibt,
dass, wenn eine Harzschicht einer Laserbestrahlung durch einen abtastenden
Laserstrahl einmal oder durch sich überschneidende Laserstrahlen
unterworfen wird, eine Aushärttiefe
bei einem sich überschneidenden Laserstrahlabschnitt etwa
1,7 mal so groß ist,
wie eine Aushärttiefe
bei einem abgetasteten Abschnitt.
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Diese vorgenannten Stände der
Technik haben versäumt,
die Korrektur einer überflüssigen Aushärtdicke
aufgrund eines übertragenden
Laserstrahls am Boden eines Überhangabschnitts
in Erwägung
zu ziehen. Demzufolge wird am Boden dieses Abschnitts frisches Harz
durch einen übertragenden
Laserstrahl ausgehärtet
und die Dicke überschreitet
einen Design-Wert, was ein Problem aufwirft, dass die dimensionale
Genauigkeit verringert wird.
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Des Weiteren ist, um die Dimension
eines modellierten Produkts an einen Design-Wert anzupassen, ein zweiter Arbeitsschritt
nötig,
wie etwa ein Abschälen,
aber es ist manchmal unmöglich,
für einen
schmalen Spalt abgeschält
zu werden, und eine Korrektur des dimensionalen Unterschieds ist
erforderlich.
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Ein Verfahren zur Modifizierung der
Design-Dimensionen in einem dreidimensionalen CAD ist auch als ein
Verfahren zur Korrektur der dimensionalen Differenz verfügbar, aber
die dimensionale Modifikation im CAD ist nicht einfach und ist zeitaufwändig.
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Des Weiteren beschreibt WO 91/12120
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausbilden eines festen dreidimensionalen
Gegenstands durch Aussetzen von auf einander folgenden Schichten
eines flüssigen
Materials einer vertikal bewegbaren Energiequelle, insbesondere
einem Laserstrahl.
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EP-A-O 277 832 betrifft ein Verfahren
und eine Vorrichtung für
eine grafische Anzeige.
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US-A 5,238,639 zeigt ein optisches
Verfahren zum Modellieren, in welchem der Dimensionsfehler aufgrund
von Schrumpfung des Harzes dadurch verhindert wird, dass die Aushärttiefe,
welche durch eine einzelne Bestrahlung eines Laserstrahls erzeugt wird,
vorsätzlich
geändert
wird.
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EP-A-O 422 234 offenbart ein Verfahren
zur Vermeidung des Dimensionsfehlers aufgrund der dynamischen Verzerrung,
die durch die Konstruktion und die Form einer Maschine erzeugt wird.
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JP-A-05 224 721 betrifft ein Datenverarbeitungs-Verfahren,
in welchem Punkte auf einer Oberfläche berechnet werden von einer
gekrümmten Oberfläche und
die Orientierung der gekrümmten Oberfläche bestimmt
wird.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, die Probleme wie oben zu lösen, und ein Verfahren bereit
zu stellen zum automatischen Detektieren des Fußes eines Modellierprodukts
oder des Fußes von
einem Überhangabschnitt
und selbsttätig
die Maßunterschiede
zu korrigieren, die der Stereolithographie eigen sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein optisches Modellierungsverfahren wie bestimmt in Anspruch 1
und durch die optische Modellierungsvorrichtung wie bestimmt in
Anspruch 3. Besondere Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand der entsprechenden abhängigen Ansprüche.
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Der Dimensionsunterschied an Oberflächen-Formdaten
wird automatisch korrigiert durch ein Verfahren, in welchem Scheitel
von polygonalen Ausschnitten, welche die Oberflächen-Formdaten ergeben, durch
Knoten ersetzt werden, und Knoten einen polygonalen Ausschnitt bilden,
der am Boden des Überhangabschnitts
liegt, bewegt werden, um die Form und eine Position dieses polygonalen
Ausschnitts zu ändern,
und ein Modellieren, basierend auf diesen Daten, ausgeführt wird.
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Eine überflüssige Aushärtdicke a wird am Boden eines Überhangabschnitts
bestimmt, entsprechend der folgenden Gleichung (1), und die überflüssige Aushärt dicke
a wird im Vorfeld von einem Designwert in einem dreidimensionalen
Formmodell entfernt und in Konturlinien-Daten konvertiert.
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Angenommen, dass die Anzahl der laminierten
Schichten des Modellierens eines Überhangabschnitts N ist, die
Laminierungshöhe
P ist, der Lichtabsorptions-Koeffizient
des Harzes k ist, die Wellenlänge
des Aushärtstrahls λ ist, und
das Verhältnis
der kritischen Energie der Harzaushärtung zur Bestrahlungsenergie
eines Aushärtstrahls
Eo ist, wird eine überflüssige Aushärtdicke α zur Vorkorrektur
von überflüssigem Aushärten, wie
unten bestimmt: α = –λ/k(ln(Eo) – ln(C)) – P (1)wobei C = (1 – BN)/(1 – B)
B = EXP(–kP/λ).
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Durch Entfernen und Addieren der überflüssigen Aushärtdicke α, welche
aus der obigen Gleichung (1) bestimmt wird, von und zu Konturlinien-Daten,
kann ein optisches Modellierprodukt von hoher dimensionaler Genauigkeit
erzielt werden.
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Wie die überflüssige Aushärtdicke α zu bestimmen ist, wird mit
Bezugnahme auf 5, 11(a) und 11(b) beschrieben werden.
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Angenommen, dass die Laminierungshöhe P ist,
die Tiefe der Oberseite einer ersten Aushärtschicht D ist, die Anzahl
der laminierten Schichten N ist, und der Lichtabsorptions-Koeffizient
des Harzes k ist, ist die Übertragungsstrahl-Energie
En(D, N) bei der Tiefe D auf Laminierung von N-Schichten hin, En(D,
N) = EXP(–k(D
+ (N – 1)P)/λ). Da die
Laminierung voranschreitet, wird ein Übertragungsstrahl viele Male
auf einem unteren Abschnitt der ersten Schicht einstrahlen und eine
darauf angesammelte Energie Etotal (D, N) ist,
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Durch Setzen von A
= EXP(–kD/λ)
B = EXP(–kP/λ),führt dies
zu Etotal(D, N) = A(1 + B + B2 +
... + B(N–1)).
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Durch Bilden des Logarithmus auf
beiden Seiten ergibt sich, ln(Etotal(D, N)) = –kD/λ + ln(C),wobei
C = (1 – BN)/(1 – B).
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Demzufolge ist, da D = –/k(ln(Etotal(D,
N) – ln(C))
die Tiefe der Oberseite der ersten Schicht ist, und angenommen,
dass Etotal (D, N) auch eine kritische Aushärtenergie (Verhältnis zur
Bestrahlungsenergie) ist, die überflüssige Aushärtdicke α, wenn N-Schichten
laminiert werden, α =
D – P.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird
die Richtung eines Normalen-Vektors einer Ausschnittsebene eines
polygonalen Ausschnitts untersucht, welcher zu den Oberflächen-Formdaten
beiträgt,
um zu entscheiden, ob ein Überhang
existiert oder nicht, wobei Scheitel, die einen Ausschnitt bilden,
mit Knoten ersetzt werden, um so in eine Reihenfolge gesetzt zu
werden, die Knoten unterschieden werden, ob i sie Knoten sind, die
einen polygonalen Ausschnitt bilden, der am Boden eines Überhangabschnitts
liegt, und wenn die Knoten den polygonalen Ausschnitt bilden, der
an dem Boden des Überhangabschnitts
liegt, werden diese Knoten um einen Bewegungsbetrag bewegt, der
gemäß einer
vorbestimmten Regel in Übereinstimmung
mit einer Neigung der Ausschnittsebene bestimmt ist, um die Form
und die Position des polygonalen Ausschnitts zu ändern. Zu dieser Zeit wird,
wenn Knoten mit einer Mehrzahl von Ausschnitten zusammen sind, die Richtung
eines Normalen-Vektors einer Ausschnittsebene, die um ein Maximum
von Bewegungsbeträgen
bewegt werden soll, bestimmt durch Neigungen der jeweiligen Ausschnittsebenen,
untersucht, um zu wissen, in welche Richtung diese Ausschnittsebene
zeigt. Falls eine Z-Achsen-Komponente des Normalen-Vektors negativ
ist, zeigt die Ausschnittsebene an der Z-Achse nach unten. Wenn nämlich die
Z-Achsenrichtung in der vertikalen Richtung genommen wird, wird
dieser Ausschnitt so unterschieden, dass er am Boden des Überhangabschnitts
liegt. Wenn Scheitel, welche den Ausschnitt bilden, lediglich zur
Korrektur in Übereinstimmung
mit den Ergebnissen der Entscheidung der Ausschnittsrichtung (Normalen-Vektor)
bewegt werden, werden Scheitel in Übereinstimmung mit einer Mehrzahl
von Ausschnitten manchmal um unterschiedliche Beträge bewegt,
und die Form wird gestört.
Daher werden Scheitel eines polygonalen Ausschnitts in eine Ordnung
gesetzt, in der Form von Knoten, diese Knoten werden unterschieden,
ob sie am Boden des Überhangs
liegen, durch Untersuchung der Richtung des Ausschnitts durch das
vorgenannte Verfahren, und sie werden bewegt. Daraufhin kann durch
Zurückkehren
der Knoten zu Koordinaten von Scheiteln von jeweiligen Ausschnitten
eine Korrektur ausgeführt werden,
ohne die Form zu stören.
Der vorgenannte dimensionale Unterschied wird automatisch an Oberflächen-Formdaten durch das
obige Verfahren korrigiert, und dann wird ein Modellieren auf Basis
der Daten durchgeführt.
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Durch Ersetzen der überflüssigen Aushärtdicke
aufgrund eines übertragenden
Laserstrahls an Konturlinien-Daten oder durch Entfernen von dieser von
einem i dreidimensionalen Formmodell-Design-Wert kann die dimensionale
Genauigkeit eines Modellierprodukts verbessert werden.
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Auch kann der dimensionale Unterschied, der
einer optischen Modelliertechnik inhärent ist, automatisch an Oberflächen-Formdaten
korrigiert werden, und die dimensionale Genauigkeit eines optisch modellierten
Produkts kann durch Durchführen
eines Modellierens auf Basis von Oberflächen-Formdaten nach einer Korrektur
verbessert werden. Da weiterhin die vorgenannte Korrekturverarbeitung
automatisch bewirkt werden kann, kann die Effizienz der dimensionalen
Unterschiedskorrektur verbessert werden. Zusätzlich kann so ein zweiter
Arbeitsschritt, wie ein Abschälen,
umgangen werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Modell-Schnittansicht, welche ein erstes Beispiel der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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2 ist
eine Modell-Schnittansicht, in welcher ein Überhangabschnitt im ersten
Beispiel der vorliegenden Erfindung angewinkelt ist.
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3 ist
ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Korrektur einer überflüssigen Aushärtdicke
im ersten Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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4 ist
ein Modell-Abschnitts- und Konturlinien-Datenabschnitts-Diagramm, welches
ein zweites Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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5 ist
ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Korrektur einer überflüssigen Aushärtdicke
im zweiten Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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6 ist
eine Schnittansicht, welche ein herkömmliches Beispiel zeigt, in
welchem die Korrektur der überflüssigen Aushärtdicke
nicht gemacht ist.
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7 ist
ein PAD-Diagramm für
eine Verarbeitungsmethode, welches ein drittes Beispiel der vorliegenden
Erfindung zeigt, in welcher ein Dimensionsunterschied aufgrund überflüssiger Aushärtung am
Bo den eines Überhangabschnitts
in einem Oberflächen-Formmodell
korrigiert wird.
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8 ist
ein Format von Oberflächen-Formdaten
im dritten Beispiel der vorliegenden Erfindung.
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9 ist
eine perspektivische Ansicht, welche das Verhältnis zwischen einem Dreiecksausschnitt
und Scheitel im dritten Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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10 ist
eine perspektivische Ansicht, welche einen Normalen-Vektor eines
Ausschnitts eines Überhangabschnitts
im dritten Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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11 ist
eine Schnittansicht zur Erläuterung
einer überflüssigen Aushärtdicke
im dritten Beispiel der vorliegenden Erfindung.
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12 ist
eine Grafik zur Erläuterung
des Verhältnisses
zwischen Laminierungsdicke und Dimensionsunterschied im dritten
Beispiel der vorliegenden Erfindung.
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13 ist
ein PAD-Diagramm, wenn der Korrekturwert einen Wert annimmt, welcher
von einer Neigung des Überhangabschnittsbodens
im dritten Beispiel der vorliegenden Erfindung abhängt.
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14 ist
eine Schnittansicht eines Modells, wenn der Korrekturwert einen
Wert annimmt, welcher von einer Neigung des Überhangabschnittsbodens im
dritten Beispiel der vorliegenden Erfindung abhängt.
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15 ist
ein PAD-Diagramm, wenn ein Normalen-Vektor pro Stück eines
polygonalen Ausschnitts im dritten Beispiel der vorliegenden Erfindung
berechnet wird.
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16 ist
ein Blockdiagramm, welches das Vorgehen gemäß einem vierten Beispiel der
vorliegenden Erfindung zeigt, in welcher die Oberflächen-Formdaten-Konekturverarbeitung
angewendet wird, um ein optisches Modellieren durchzuführen.
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17 ist
eine Schnittansicht eines Modells, welches ein Loch eines Durchmesser-Designwertes D
= 10,0 im vierten Beispiel der vorliegenden Erfindung aufweist.
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18 ist
ein PAD-Diagramm, welches eine Verarbeitungsmethode gemäß einem
fünften
Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, in welcher die Korrektur
durch ein Oberflächen-Formmodell
bewirkt wird.
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19 ist
eine perspektivische Ansicht, welche das Verhältnis zwischen einem dreieckigen
Ausschnitt und Knoten im fünften
Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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BESTE ART
UND WEISE ZUR AUSFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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Beispiele der vorliegenden Erfindung
werden hierunter mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben werden.
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1 ist
eine Modell-Schnittansicht, welche ein Beispiel der vorliegenden
Erfindung zeigt. 1(a) ist
eine Schnittansicht eines dreidimensionalen Formmodells, welches
präpariert
ist, um einen Designwert T1 der Dicke eines Überhangab- schnitts zu verwenden. 1(b) ist eine Schnittansicht
eines dreidimensionalen Formmodells, in welchem die Dickenkorrektur
angewandt ist, durch Entfernen einer überflüssigen Aushärtdicke β, bestimmt aus Gleichung (1),
aus dem Designwert T1 des Überhangabschnitts. 1(c) ist eine Schnittansicht
eines optischen Modellierprodukts, welches basierend auf einem korrigierten
Modell modelliert ist. Auf diese Art und Weise weist durch ein Verfahren,
in welchem das dreidimensionale Formmodell, welches den Designwert
T1 der Dicke eines Überhangabschnitts
aufweist, korrigiert und zu einem dreidimensionalen Formmodell zum
Modellieren modelliert werden kann, welches einen Unterschied der
Subtraktion einer überflüssigen Aushärtedicke β eines Überhangabschnitts
von dem Designwert T1 aufweist, der Überhangabschnitt des korrigierten
Modells eine Dicke auf, welche dem Designwert T1 entspricht, um
es dadurch möglich
zu ma chen, ein optisch modelliertes Produkt von hoher dimensionaler
Genauigkeit zu erreichen.
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2 ist
eine Modell-Schnittansicht, welche ein Beispiel der vorliegenden
Erfindung zeigt. 2(a) ist
eine Schnittansicht eines dreidimensionalen Formmodells, vorbereitet,
um einen Designwert T2 der Dicke eines Überhangabschnitts zu verwenden. 2(b) ist eine Schnittansicht
eines dreidimensionalen Formmodells, in welchem eine Dickenkorrektur
durch Entfernen einer überflüssigen Aushärtdicke γ angewandt
ist, bestimmt aus Gleichung (1), aus dem Designwert T2 des Überhangabschnitts. 2(c) ist eine Schnittansicht
eines optischen Modellierprodukts, welches basierend auf einem korrigierten
Modell der 2(b) modelliert
ist. Auf diese An und Weise kann Gleichung (1) sogar, wenn der Überhangabschnitt
nicht vertikal zur Richtung der Laminierung ist, angewandt werden,
und ein optisches Modellierprodukt von hoher dimensionaler Genauigkeit,
welches den Überhangabschnitt
einer Dicke gleich dem Designwert T2 aufweist, kann aus einem Formmodell
erhalten werden, in welchem der Designwert T2 für die überflüssige Aushärtdicke γ korrigiert ist.
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3 ist
ein Flussdiagramm zum Erhalten eines optischen Modelliermodells
hoher dimensionaler Genauigkeit durch Korrektur der überflüssigen Aushärtdicke
des Überhangbodens
in einem dreidimensionalen Formmodell in Übereinstimmung mit der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Zuerst wird ein dreidimensionales
Formmodell in Übereinstimmung
mit Designwerten modelliert, und Konturlinien-Daten-Konvertierungen
werden durchgeführt
auf Basis der Modelldaten. Das Vorhandensein oder eine Abwesenheit
eines Überhangabschnitts
wird aus dem vertikalen Positionsverhältnis zwischen individuellen
Konturlinien entschieden. In Abwesenheit von jeglichem Überhangabschnitt
ist keine überflüssige Aushärtdicke
im Spiel und mit dem Modellieren i wird fortgeschritten, wie sie ist.
Mit einem ermittelten Überhangabschnitt
wird ein dreidimensionales Formmodell, eingegeben in Übereinstimmung
mit den De signwerten, erreicht. Eine entworfene Dicke des Überhangabschnitts
wird in Gleichung (1) gesetzt, um eine überflüssige Aushärtdicke zu erlangen, und ein
dreidimensionales Formmodell wird angefertigt, in welchem die Dicke
des Überhangabschnitts
korrigiert ist. Das dreidimensionale Formmodell, welches die korrigierte überflüssige Aushärtdicke
aufweist, wird in Konturlinie-Daten konvertiert, und ein optisches
Modellieren wird unter Verwendung dieser Konturlinien-Daten durchgeführt.
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4 ist
eine Konturlinien- und Modell-Schnittansicht, welche ein zweites
Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. 4(a) ist ein Konturlinien- und Abschnittsdiagramm
eines dreidimensionalen Formmodells, angefertigt unter Verwendung
eines Designwerts T1 der Dicke eines Überhangabschnitts. 4(b) ist eine Konturlinien-
und Schnittansicht, in welcher eine überflüssige Aushärtdicke β, bestimmt aus Gleichung (1),
von dem Designwert T1 des Überhangabschnitts
entfernt ist. 4(c) ist
eine Konturlinien-Daten-Schnittansicht, in welcher entfernte Daten
für einen
Abschnitt anders als der Überhangabschnitt
hinzugefügt
sind. 4(d) ist eine Schnittansicht
eines optischen Modellierprodukts, modelliert, basierend auf einem
korrigierten Modell der 4(c).
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5 ist
ein Flussdiagramm für
ein zweites Beispiel, das auf ein Verfahren zur Korrektur der überflüssigen Aushärtdicke
eines Überhangabschnitts
gerichtet ist, durch Entfernen und Hinzufügen von Modell-Konturlinien-Daten,
um ein optisches Modellierprodukt von hoher dimensionaler Genauigkeit
und eine Vorrichtung, basierend auf dem Verfahren, zu erhalten.
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6 zeigt
ein herkömmliches
Beispiel. Wenn der Designwert der Dicke eines Überhangabschnitts auf T1 gesetzt
wird, und die Laminierungsrichtung; wie durch den Pfeil angezeigt,
gesetzt wird, wie bei (a) in 6 gezeigt, und eine Konvertierung in
Konturlinien-Daten einer vorbestimmten Laminierungsdicke und optisches
Modellieren durchgeführt wird,
wie bei (b) gezeigt, bestrahlt ein
Laserstrahl zum Aushärten
in einer Richtung, entgegengesetzt zu dem Pfeil (von der Ober- seite des Überhangs), und
folglich wird frisches Harz, von welchem eigentlich nicht gewünscht wird,
auszuhärten,
durch einen übertragenden
Laserstrahl veranlasst, eine Aushärtung in einem unteren Abschnitt
des Überhangs
zu erleiden, was Probleme ergibt, dass überflüssiges Aushärten am Boden des Überhangabschnitts
stattfindet, um den Boden zu veranlassen, vorzuragen, und die Dicke
des Überhangabschnitts
bis zu T1 + α mehr
beträgt
als der Designwert T1, wie bei (c) gezeigt, um die dimensionale
Genauigkeit zu verschlechtern.
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7 ist
ein PAD-Diagramm eines dritten Beispiels der vorliegenden Erfindung,
gerichtet auf eine Verarbeitungsmethode zur Korrektur eines dimensionalen
Unterschieds des Überhangabschnittsbodens,
aufgrund überflüssiger Aushärtung an
Oberflächenform-Daten.
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Als Erstes wird eine Datei von zu
korrigierenden Oberflächenform-Daten
bestimmt. Die Oberflächenform-Daten
sind Daten zum Ausdrücken
der Oberfläche
eines dreidimensionalen Formmodells durch einen Satz von polygonalen
Ausschnitten, von denen jeder zumindest drei Scheitelpunkte aufweist, und
dreieckige Ausschnitte sind in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung
beschrieben. In 8 ist ein
Format der Oberflächenform-Daten-Datei
gezeigt. Ein Normalen-Vektor
und dreidimensionale Koordinaten von drei Scheiteln, welche individuelle
Ausschnitte bilden, sind beschrieben, und Datenstücke der
individuellen Ausschnitte werden voneinander durch Beendigungsmarkierungen
unterschieden. Darauf folgend werden Koordinaten von drei Scheiteln
und ein Normalen-Vektor eines jeden Ausschnitts in der Oberflächenform-Daten-Datei
sequentiell gelesen und eine Gesamt-Ausschnittszahl wird gezählt. Als
Nächstes
werden die Knotenzahlen zu den Auslese-Koordinaten der Scheitel
zugeteilt durch Zuteilen identischer Knotenzahlen zu den gleichen Koordinaten
der Scheitel, wie die der vorher ausgelesenen Ausschnitte. Weiter
wird die Information gespeichert, zu welchen Knoten jeder Ausschnitt
ausgebildet ist. Im Folgenden wird zur Ermittlung eines Überhangabschnitts
eine Positive oder Negative einer Z-Komponente eines Normalen-Vektors
bestimmt. Wenn die Z-Komponente negativ ist, d.h. eine Aus schnittsebene
nach unten zeigt, liegt der Ausschnitt am Boden eines Überhangabschnitts
oder dem Boden eines Modellierprodukts, und daher werden Flags,
welche die Lage an dem Boden des Überhangabschnitts anzeigen,
an Knoten angehängt,
welche diesen Ausschnitt bilden. Dieser Vorgang wird für alle Ausschnitte
wiederholt. Auch wenn die obige Operation während des Lesens von Ausschnittsdaten
hierbei bewirkt wird, ist die Verarbeitung als Ganzes gleich.
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Als Nächstes wird eine überflüssige Aushärtdicke
a festgesetzt, welche als Korrekturwert dient. Die An und Weise
der Bestimmung der überflüssigen Aushärtdicke
a ist in Verbindung mit den vorangegangenen Ausführungsformen beschrieben worden.
Daraufhin werden Flags aller Knoten untersucht und Z-Koordinaten von Knoten,
welche mit Flags angehängt
sind, werden mit Korrekturwerten addiert, so dass Koordinaten von
individuellen Knoten mit neuen Koordinatenwerten ersetzt werden
können,
welche Z-Koordinatenwerte nach Korrektur sind. Koordinaten von Scheiteln,
welche einen Ausschnitt bilden, werden mit den ersetzten neuen Koordinaten
der Knoten überschrieben.
Die Ebenen-Neigung des Ausschnitts wird nun geändert und daher wird ein Normalen-Vektor
des Ausschnitts berechnet, wobei die Z-Koordinaten nach Korrektur
verwendet werden. Eine neue Oberflächenform-Daten-Datei wird erzeugt
in dem gleichen Format wie das Auslese-Daten-Format von den Koordinaten
der Scheitel und dem Normalen-Vektor
nach Korrektur.
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Auch wenn das Setzen von Korrekturwerten zu
irgendeiner Phase vor einer Z-Korrektur
bewirkt wird, ist die Verarbeitung als Ganzes gleich.
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Die Gründe, warum die Knotenanzahl
den Scheiteln von Ausschnitten zugeteilt wird und eine Z-Koordinaten-Korrektur
an Knoten durchgeführt wird,
wird nun beschrieben werden. 9 ist
ein Diagramm, welches dreieckige Ausschnitte der Oberflächenform-Daten
zeigt. 9(a) zeigt zwei
angrenzende Ausschnitte A und B, von denen Ausschnitt A am Boden
eines Überhangabschnitts
liegt, und Ausschnitt B nicht an dem Überhangabschnitt ist. Die jeweiligen
Ausschnitte weisen Scheitel a1, a2, a3 und b1, b2, b3 auf. Wenn
Koordinatenwerte der Scheitel a1, a2 und a3 auf Änderung der Form des Ausschnitts
A, welcher an dem Boden des Überhangabschnitts
liegt, bewegt werden, wird die Form des dreieckigen Ausschnitts
A geändert,
während
der Ausschnitt A sich von dem Ausschnitt B abtrennt, um die Beziehung
zwischen den Ausschnitten A und B zu stören, was die Daten unrichtig
macht. Ein Ausschnitt, der durch normale Oberflächenform-Daten wiedergegeben
wird, weist zumindest drei Scheitel auf, aber ist sich nicht der
Tatsache bewusst, dass diese Scheitel mit diesem Ausschnitt und
einem angrenzenden Ausschnitt gemeinsam sind. In 9(b) werden pro gemeinsamem Stück zu den
dreieckigen Ausschnitten A und B mit Knoten n1 und n3 ersetzt, und
die Form des Ausschnitts A wird durch Bewegung von Knoten n1, n2
und n3 geändert.
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Als Ergebnis ist die Form des Ausschnitts
B gleichzeitig geändert,
so dass die Ausschnitte A und B sich nicht voneinander trennen sollten
und das Verhältnis
zwischen ihnen gehalten wird, um die Daten richtig zu machen. Somit
kann in dreieckigen Ausschnitten, welche die Oberfläche eines
Modells wiedergeben, durch Versetzen von benachbarten Ausschnitten
gemeinsamen Stücken
mit Knoten, und Bewegen der Knoten, die Form und Position von beiden Ausschnitten
geändert
werden, ohne zu bewirken, dass sich die zwei Ausschnitte voneinander
trennen und miteinander überlappen.
Der schräge Überhangboden
ist hier als Beispiel gegeben, aber ein horizontaler kann gleichbehandelt
werden.
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Als Nächstes wird ein Verfahren zur
Entscheidung, ob ein Ausschnitt am Boden eines Modellierprodukts
oder dem Boden eines Überhangabschnitts
liegt, durch Verwendung eines Normalen-Vektors, beschrieben werden.
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In 10 sind
ein dreieckiger Ausschnitt, der am Boden eines Überhangabschnitts liegt, und
sein Normalen-Vektor gezeigt. Angenommen, dass die Richtung der
Laminierung des Modells mit der positiven Richtung der Z-Achsen-Koordinate zusammenfällt und
ein Normalen-Vektor vertikal zu einer Ebene, die durch den Ausschnitt
definiert ist und nach außen von
dem Modell gerichtet ist (Xa, Ya, Za), zeigt diese Ausschnitt nach
unten, wenn für
die Z-Komponente Za < 0
steht und bestimmt ist, an dem Boden des Überhangabschnitts zu liegen.
Durch Bestimmung einer positiven oder negativen Normalen-Vektor-Z-Komponente
auf diese An und Weise, kann der Ausschnitt, welcher an dem Boden
des Überhangabschnitts
liegt, automatisch ermittelt werden.
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Durch die obige Verarbeitungsmethode
kann der Boden des Modellierprodukts und Boden des Überhangabschnitts
automatisch ermittelt werden, der dimensionale Unterschied kann
effizient an Oberflächenform-Daten
korrigiert werden und ein optisches Modellierprodukt von hoher dimensionaler
Genauigkeit kann durch Durchführung
eines Modellierens auf Basis der Daten erreicht werden.
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Während
im vorliegenden Beispiel der dreieckige Ausschnitt beschrieben worden
ist, kann ein polygonaler Ausschnitt gleichbehandelt werden.
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Nun wird eine Beschreibung der überflüssigen Aushärtdicke
gegeben werden. 11(a) zeigt das
Prinzip der überflüssigen Aushärtung eines
optischen Modellierens. Überflüssige Aushärtung wird bewirkt
durch ein Phänomen,
das eine Streuung eines Laserstrahls, der durch den Überhangabschnitt eines
Modells überträgt, frisches
Harz am Boden des Überhangabschnitts
aushärtet. 11(b) ist ein Diagramm zur
Erläuterung,
wie eine überflüssige Aushärtdicke α zu bestimmen
ist.
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12 zeigt
das Verhältnis
zwischen Laminierungsdicke und dimensionalem Unterschied. Die Daten
sind bezeichnend für
Ergebnisse, die mit dem Boden eines horizontalen Überhangabschnitts
erzielt werden. Wie aus der Figur deutlich wird, fallen die Ergebnisse
der Berechnung von α =
D – P
einigermaßen
mit den eigentlichen Messwerten zusammen.
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13 ist
ein PAD-Diagramm für
den Fall, wo der Korrekturwert ein Wert ist, welcher von einer Neigung
des Bodens des Überhangabschnitts
in der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung abhängt.
Nachdem ein Ausschnitt als am Boden eines Überhangabschnitts liegend bestimmt
wird, werden Werte, welche von einer Neigung des Ausschnitts abhängen, als
Korrekturwerte festgesetzt zu Knoten, welche den Ausschnitt bilden. 14(a) ist eine Schnittansicht
von Modelldaten, die durch Anwendung der obigen Korrektur eines
Korrekturwerts von 1 zu Oberflächenform-Daten
eines Modells erzielt werden, welches ein Loch von einem Radius
r von 3,0 aufweist. Jedoch hängt
die überflüssige Aushärtdicke
von der Neigung des Bodens des Überhangabschnitts
ab, und daher wird, wenn ein optisches Modellieren, basierend auf
diesen Daten, durchgeführt
wird, der dimensionale Unterschied irregulär und es folgt ein optisches
Modelliermodell, das, wie im rechten Abschnitt gezeigt, deformiert
ist. 14(b) ist eine
Schnittansicht von Modelldaten, die durch Anwendung der obigen Korrektur
eines Korrekturwerts erzielt werden, der von der Neigung des Bodens
des Überhangabschnitts
abhängt,
und, wenn ein optisches Modellieren, basierend auf diesen Daten,
bewirkt wird, kann eine glatte Lochform, wie in der Figur gezeigt,
angefertigt werden und ein optisches Modelliermodell von hoher dimensionaler Genauigkeit
kann erreicht werden.
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Auch wenn das Festsetzen des Korrekturwerts
nach irgendeiner Phase bewirkt wird, nachdem der Ausschnitt als
an dem Boden des Überhangabschnitts
liegend ermittelt wird, ist die Verarbeitung als Ganzes gleich.
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Durch Anwendung einer Korrektur auf
die Oberflächenform-Daten
durch das obige Prozessverfahren und Durchführung eines Modellierens, kann ein
optisches Modellierprodukt von hoher dimensionaler Güte erreicht
werden.
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15 ist
ein PAD-Diagramm für
den Fall, wo Normalen-Vektoren aus Scheiteln von polygonalen Ausschnitten
im dritten Beispiel der vorliegenden Erfindung berechnet werden.
Koordinaten von Scheiteln, welche dreieckige Ausschnitte bil den,
enthalten in der Oberflächenform-Daten-Datei,
werden gelesen und Normalen-Vektoren der Ausschnitte werden aus den
Koordinaten der Scheitel berechnet. Ein Scheitel wird bestimmt als
an einem Überhangabschnitt
liegend, wobei sein Normalen-Vektor verwendet wird. Sogar, wenn
die Berechnung des Normalen-Vektors zu
irgendeiner Phase, bevor seine positive oder negative Z-Komponente
bestimmt wird, bewirkt wird, ist die Verarbeitung als Ganzes gleich.
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Durch Anwendung einer Korrektur der
Oberflächenform-Daten
durch das obige Prozessverfahren und Durchführung eines Modellierens kann
ein optisches Modellierprodukt von hoher dimensionaler Genauigkeit
erreicht werden.
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16 zeigt
ein viertes Beispiel der vorliegenden Erfindung, das auf das Verfahren
zur Durchführung
eines optischen Modellierens durch Anwendung der Korrekturverarbeitung
zu den oben beschriebenen Oberflächenform-Daten
gerichtet ist. Ein Formmodell wird durch dreidimensionales CAD angefertigt,
das Formmodell wird in Oberflächenform-Daten
für ein
optisches Modellieren konvertiert, die Daten werden einer automatischen
Ermittlung eines Überhangabschnitts
unterzogen und angewandt mit der Korrekturverarbeitung von einer
automatischen Korrektur eines dimensionalen Unterschieds, und ein
optisches Modellieren wird durchgeführt. 17 ist eine Schnittansicht eines Modells,
das mit einem Loch ausgebildet ist, welches einen Durchmesser eines
Designwerts D = 10,0 aufweist, insbesondere wobei 17(a) eine Schnittansicht eines Modells
ist, welches ohne Korrektur modelliert ist, und 17(b) eine Schnittansicht eines Modells
ist, auf das die vorgenannte Korrekturverarbeitung angewandt ist.
Somit kann durch Durchführung
eines Modellierens in Übereinstimmung
mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ein optisches Modellierprodukt
von hoher dimensionaler Genauigkeit erreicht werden.
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18 ist
ein PAD-Diagramm eines fünften Beispiels
der vorliegenden Erfindung, in welchem der dimensionale Unterschied
des Bodens des Überhangabschnitts
oder Modellbodens aufgrund der überflüssigen Aushärtung durch
Kor rektur von Oberflächenform-Daten
mit einem Wert eliminiert wird, der durch eine vorbestimmte Regel
in Übereinstimmung mit
einer der Neigungen der angrenzenden Böden des Überhangabschnitts bestimmt
ist, insbesondere einer Maximal-Neigung
bezüglich
der Modellier-Richtungsachse darin.
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Die Gründe, warum Knotenzahlen zu
Scheiteln von Ausschnitten zugeordnet werden und Z-Koordinaten-Korrektur
an Knoten durchgeführt
wird, wird nun beschrieben werden. 19 ist
ein Diagramm, welches dreieckige Ausschnitte der Oberflächenform-Daten
zeigt. 19(a) zeigt zwei
angrenzende Ausschnitte A, B und C, D, von denen Ausschnitt A an
dem Boden eines Überhangabschnitts liegt,
und Ausschnitt B nicht an dem Überhangabschnitt
liegt. Die jeweiligen Ausschnitte haben Scheitel a1, a2, a3 und
b1, b2, b3. Wenn Koordinatenwerte der Scheitel a1, a2 und a3 auf Änderung
der Form des Ausschnitts A bewegt werden, der an dem Boden des Überhangabschnitts
liegt, wird die Form des dreieckigen Ausschnitts A geändert, während der
Ausschnitt A sich von dem Ausschnitt B trennt, um die Beziehung
zwischen den Ausschnitten A und B zu stören, was die Daten fehlerhaft
macht. Ein Ausschnitt, der durch normale Oberflächenform-Daten wiedergegeben wird, weist zumindest
drei Scheitel auf, aber ist nicht der Tatsache bewusst, dass diese Stück für Stück gemeinsam
mit diesem Ausschnitt und einem angrenzenden Ausschnitt sind. In 19(b) sind die den dreieckigen
Ausschnitten A und B gemeinsamen Scheitel mit Knoten n1 und n3 ersetzt
und die Form des Ausschnitts A wird durch Bewegung von Knoten n1,
n2 und n3 geändert.
Als Ergebnis wird gleichzeitig die Form des Ausschnitts B geändert, so
dass die Ausschnitte A und B sich nicht voneinander trennen können und
das Verhältnis
gehalten werden kann, um die Daten richtig zu machen. Somit kann
in dreieckigen Ausschnitten, welche die Oberfläche eines Modells wiedergeben,
durch Ersetzen von Scheiteln, die angrenzenden Ausschnitten gemeinsam
sind, mit Knoten und Bewegen der Knoten die Position geändert werden,
ohne Bewirken der zwei Ausschnitte sich voneinander zu trennen und miteinander
zu überlappen.
Der geneigte Überhangboden
ist hier als Beispiel gegeben, aber ein horizontaler kann gleich
behandelt werden.
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Als Nächstes werden die Gründe, warum Werte,
die auf Knoten, die Ausschnitten gemeinsam sind, auf einen Wert
festgesetzt werden, welcher einem der Neigungswerte der Ausschnitte
entspricht, der der größte ist,
beschrieben werden. Angenommen, dass die Werte, welche Ausschnittsneigungen bilden, β, β und γ(β < γ) sind, für jeden
Ausschnitt in Ausschnitten A, C und D verarbeitend, und wobei die Knoten
n2 und n5 in der gleichen Höhe
sind. Im Fall, wenn der Korrekturprozess ausgeführt wird, in Reihenfolge der
Ausschnitte C, D und A, während
der Knoten n2 den Ausschnitten C, D und A gemeinsam ist, ist ein
Wert, der bei Knoten n2 angewandt wird, welcher mit Ausschnittsneigungen
in Einklang ist, β bei
Ausschnitt C-Verarbeitung, γ bei
Ausschnitt D-Verarbeitung und β bei
Ausschnitt A-Verarbeitung, und da auch Knoten n5 den Ausschnitten
C und D gemeinsam ist, ist ein Wert, der auf Knoten n5 angewandt
wird, β bei
Ausschnitt C-Verarbeitung, γ bei Ausschnitt
D-Verarbeitung. Ein letzter Wert von Knoten n2 ist β und ein
letzter Wert von Knoten n5 ist γ. Der
Korrekturwert des Knotens n2 ist kleiner als der des Knotens n5,
da β und γ im Verhältnis β < γ stehen.
Der Korrekturprozess ist im Ergebnis, das ein Z-Koordinatenwert
(d. h. Höhe)
des Knotens n2 von dem von n5 abweicht und der Ausschnitt ungünstig beeinflusst
wird, um so geneigt zu sein, wie in 19(b) gezeigt. 19(c) zeigt ein Beispiel,
wo Werte, die auf gemeinsame Knoten n2 und n5 angewandt werden,
und welche zu Neigungen beitragen, auf einen Maximal-Wert festgesetzt
sind. Sogar, wenn die Ausschnitt-Verarbeitung in unterschiedlicher
Reihung von A, C und D oder C, D und A durchgeführt wird, werden Werte, die
auf Knoten n2 und n5 bei der gleichen Höhe angewandt werden, und welche
zu Ausschnitt-Neigungen beitragen, beide auf γ gesetzt, so dass Z-Koordinatenwerte
der Knoten n2 und n5 nach Korrektur auf der gleichen Höhe sind und
eine Störung
der Form vermieden werden kann.
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Durch die Verarbeitungsmethode wie
oben kann ein Boden eines Modells und der Boden des Überhangabschnitts
automatisch ermittelt werden, und der dimensio nale Unterschied kann
effizient an Oberflächenform-Daten
korrigiert werden, wodurch sichergestellt wird, dass ein optisches
Modellierprodukt von hoher dimensionaler Genauigkeit erreicht werden
kann, durch Durchführung
eines Modellierens auf Basis der Daten.
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Während
in der vorliegenden Erfindung der dreieckige Ausschnitt beschrieben
worden ist, kann ein polygonaler Ausschnitt gleich behandelt werden.
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Wie oben beschrieben kann gemäß der vorliegenden
Erfindung durch Berechnung einer überflüssigen Aushärtdicke, die durch wiederholte
Laserbestrahlung bewirkt wird, und Durchführung einer Korrektur um den
Dickenbetrag an dreidimensionalen Modelldaten oder Konturlinien-Daten
ein optisches Modellierprodukt zum Vorteil erzielt werden, welches
hohe dimensionale Genauigkeit in der Richtung der Laminierung zeigt.
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Weiter können der Boden eines Modellierprodukts
und der Boden eines Überhangabschnitts automatisch
ermittelt werden, und ein dimensionaler Unterschied, welcher einer
optischen Modelliertechnik inhärent
ist, und welcher an dem Boden bewirkt wird, kann an Oberflächenform-Daten
korrigiert werden, so dass eine Korrektur eines dimensionalen Unterschieds
nicht weiterer manueller Modifikationen unterworfen zu werden braucht,
nach Rückkehr
zu einem dreidimensionalen CAD, und die Verarbeitung kann vorteilhafterweise
automatisch innerhalb einer kurzen Zeitspanne vollendet werden.
