JP2020522414A - ３ｄプリンティング方法およびデバイス - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、３Ｄプリンティング方法およびデバイスを提供する。【解決手段】本発明の３Ｄプリンティング方法は、支持プラットフォームに対する複数の異なる姿勢におけるプリント対象物体の高さグループを取得することであって、異なる高さグループが、異なる姿勢に対応する少なくとも１つの方向のプリント対象物体の高さを含む、取得することと、高さグループの全てから最小高さを有する第１の高さを取得すること、ならびに第１の高さに従って、第１の高さと直交する第２の高さおよび第３の高さを取得することであって、第２の高さおよび第３の高さが、それぞれの方向における最小高さである、取得することと、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さが位置する方向を、それぞれプリント対象物体の３つのプリント方向として受け取ること、ならびにプリントすることと、を含む。本発明は、速いプリント速度を達成し得る。【選択図】図１

Description

関連出願への相互参照
本出願は、その全体が参照により組み込まれる、２０１７年７月２７日に出願された「３Ｄ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅ」と題する中国特許出願第２０１７１０６２６２０２．０号の優先権を主張する。
本発明は、３Ｄプリンティングの分野に関し、より詳細には、３Ｄプリンティング方法およびデバイスに関する。
付加製造（ＡＭ）技術またはラピッド・プロトタイピング（ＲＰ）技術ともいわれる、３Ｄプリンティング（３ＤＰ）技術は、離散積層原理に基づき、モデルをレイヤ化し、支持プラットフォーム上でレイヤを１つずつプリントし、次いで、複数レイヤを積層して、最終的には対象の３Ｄ物体を作成する立体構築技術であり、熱溶解積層法（ＦＤＭ）技術、光造形（ＳＬＡ）技術、選択的レーザ焼結（ＳＬＡ）技術、デジタル光処理（ＤＬＰ）技術、薄膜積層法（ＬＯＭ）技術、およびインクジェット技術などを含む。
一般に使用される３Ｄプリンティング技術では、３Ｄプリンティング・デバイスは、最初に、プリント対象物体をモデル化およびレイヤ化する必要があり、次いで、レイヤ化されたデータに従って支持プラットフォーム上でプリント・ヘッドにレイヤを１つずつプリントさせ、最終的に、積層することによってプリント対象物体を形成する。プリンティング・プロセスの間、プリント・ヘッドは、動きをスキャンしプリントするために往復運動して、正確な位置において印刷物を排出する。プリント・ヘッドと支持プラットフォームとの間の相対高さもまた、プリント・レイヤに依存して変化する。
しかしながら、現在の３Ｄプリンティング技術では、プリント・ヘッドは、各レイヤのデータをプリントするときに前後に往復運動をする必要があるため、通常、プリント対象物体のサイズに依存して、数時間から数十時間かかり、多くのプリント・ジョブがあるときには、消費時間が比例して増加し、プリントは全体で長時間かかる。
本発明は、速いプリント速度を有する、３Ｄプリンティング方法およびデバイスを提供する。
第１の態様において、本発明は、
支持プラットフォームに対する複数の異なる姿勢におけるプリント対象物体の高さグループを取得することであって、異なる高さグループが、異なる姿勢に対応する少なくとも１つの方向のプリント対象物体の高さを含む、取得することと、
高さグループの全てから最小高さを有する第１の高さを取得すること、ならびに第１の高さに従って、第１の高さと直交する第２の高さおよび第３の高さを取得することであって、第２の高さおよび第３の高さが、それぞれの方向における最小高さである、取得することと、
第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さが位置する方向を、それぞれプリント対象物体の３つのプリント方向として受け取ること、ならびにプリントすることと、を含む、３Ｄプリンティング方法を提供する。
第２の態様において、本発明は、プリント・ヘッド、支持プラットフォーム、および制御ユニットを含み、制御ユニットおよびプリント・ヘッドが、電気的に接続され、制御ユニットが、プリント・ヘッドに支持プラットフォーム上のプリント対象物体をプリントさせるために、上述の３Ｄプリンティング方法を実行するように構成される、３Ｄプリンティング・デバイスを提供する。
本発明の３Ｄプリンティング方法は、具体的には、最初に、支持プラットフォームに対する複数の異なる姿勢におけるプリント対象物体の高さグループを取得することであって、各高さグループが、対応する姿勢における複数の異なる方向のプリント対象物体の高さを含む、取得することと、次いで、高さグループの全てから、最小高さを有する第１の高さ、ならびに第１の高さと直交する第２の高さおよび第３の高さを取得することであって、第２の高さおよび第３の高さが、それぞれの方向における最小高さである、取得することと、最後に、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さが位置する方向を、それぞれプリント対象物体の３つのプリント方向として受け取ること、ならびにプリントすることと、を含む。このようにして、プリント対象物体を方向付けすることによって、プリント対象物体が小さな高さを有する方向と一致した遅いプリント速度でプリント方向を維持することができ、したがって、方向においてプリント対象物体のプリント時間が減少し、全体のプリント速度が改善される。
本発明の実施形態の技術的解決策または従来技術をより明確に説明するために、実施形態または従来技術の説明において必要な図面が、以下で簡単に説明される。明らかに、以下の説明における図面は、本発明のいくつかの実施形態であり、他の図面は、当業者によって創造的努力なしに、これらの図面に従って取得され得る。
本発明の実施形態１による、３Ｄプリンティング方法の概略フローチャートである。 本発明の実施形態２による、プリント対象物体の複数の高さグループから第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さを取得することの概略フローチャートである。 本発明の実施形態３による、プリント対象物体の高さグループを取得することの概略フローチャートである。 本発明の実施形態３による、プリント対象物体の１つの三角サーフェスおよびその対応するモデル高さの概略図である。 本発明の実施形態３による、プリント対象物体の別の三角サーフェスおよびその対応するモデル高さの概略図である。 本発明の実施形態３による、プリント対象物体の第２の高さと第１の高さとの間の相対関係の概略図である。 本発明の実施形態４による、プリント対象物体の第１の高さおよび対応する三角サーフェスの概略図である。 本発明の実施形態４による、第１の高さに従って第２の高さを取得することの概略図である。 本発明の実施形態５による、プリント対象物体の高さグループを取得することの別の概略フローチャートである。 本発明の実施形態５による、プリント対象物体の異なる姿勢における包含体を取得することの概略フローチャートである。 本発明の実施形態５による、ある角度におけるプリント対象物体およびその包含体の概略図である。 本発明の実施形態５による、別の角度におけるプリント対象物体およびその包含体の概略図である。 本発明の実施形態６による、３Ｄプリンティング・デバイスの概略構造図である。
本発明の実施形態の目的、技術的解決策、および利点をより明確にするために、本発明の実施形態における技術的解決策が、本発明の実施形態の添付図面を参照して、以下において明確かつ完全に説明される。説明される実施形態は、全ての実施形態ではなく、本発明の実施形態の単なる一部であることは明らかである。当業者により、本発明の実施形態に基づいて創造的努力なしに得られる全ての他の実施形態は、本発明の範囲内にある。
＜実施形態１＞
図１は、本発明の実施形態１による、３Ｄプリンティング方法の概略フローチャートである。図１に示されるように、本実施形態において提供される３Ｄプリンティング方法は、具体的には、以下のステップを含む。
Ｓ１０１、支持プラットフォームに対する複数の異なる姿勢におけるプリント対象物体の高さグループを取得することであって、異なる高さグループが、異なる姿勢に対応する少なくとも１つの方向のプリント対象物体の高さを含む、取得すること。
ここで、プリント対象物体は、規則的形状、または不規則な形状を有し得る。従来の３Ｄプリンティング・プロセスでは、プリント対象物体の配置姿勢は、概して、プリント対象物体の重心の分布に従って判断され、例えば、垂直または水平に置かれる。この実施形態では、支持プラットフォーム上のプリント対象物体の複数の可能な姿勢、すなわち、プリント対象物体が３次元空間において提示し得る複数の異なる向きを取得する必要がある。したがって、異なるプリント方向の３Ｄプリンティング・デバイスのプリント速度は、概して一致しないため、プリント対象物体は、最適な姿勢または向きに従って配向して置かれ得る。例えば、最短のプリント時間を得るように、それ自体の最長サイズが、最も速いプリント速度でプリント方向に向かって設定される。具体的には、支持プラットフォーム上のプリント対象物体の異なる姿勢の数が、３Ｄプリンティング・デバイスの実際のニーズおよび処理ケイパビリティに従って、判断され得る。プリント対象物体が提示し得る向きまたは姿勢の数が多いほど、プリント対象物体の最適な方向姿勢または最適な向きの取得結果がより正確になり、３Ｄプリンティング・デバイスの処理ケイパビリティについての要件がより高くなる。
プリント対象物体の異なる姿勢のそれぞれに対応して、プリント対象物体は、異なる姿勢のそれぞれにおけるときに全ての方向で、異なる高さ、すなわち、各方向の最大サイズを有する。したがって、高さグループが、各姿勢における少なくとも１つの方向のプリント対象物体の最大サイズを含むように、プリント対象物体がそれぞれの異なる姿勢にあるときの、少なくとも１つの方向のプリント対象物体の高さが、取得されてもよく、各姿勢に対応する高さ情報が、１つの高さグループに集められる。高さグループのうちの少なくとも１つの高さが、プリント対象物体のサイズを正確に記述し得る。それによって、３Ｄプリンティング・デバイスが、プリント対象物体の最適な方向姿勢を選択するように、異なる方向における高さに従って選択を実行することが可能となる。高さグループに含まれる必要がある高さの数は、高さ選択方法に依存して異なる。各高さグループは、少なくとも１つの高さを含み、概して、３次元空間におけるプリント対象物体の正確な形状およびサイズを正確に記述するように、互いに直交する３つの高さを含む。
Ｓ１０２、高さグループの全てから最小高さを有する第１の高さを取得すること、ならびに第１の高さに従って、第１の高さと直交する第２の高さおよび第３の高さを取得することであって、第２の高さおよび第３の高さが、それぞれの方向における最小高さである、取得すること。
プリント対象物体の異なる姿勢に対応する複数の高さグループを取得した後、高さグループの全てから最小の第１の高さを見つけること、ならびに第１の高さの方向に直交する第２の高さおよび第３の高さを、第１の高さによって見つけることが必要である。ここで、第２の高さの方向および第３の方向もまた、互いに垂直かつ直交し、第２の高さおよび第３の高さは、それらのそれぞれの方向において最小高さである。概して、３つの高さが取得されるとき、第１の高さが最初に取得され、次いで、第２の高さおよび第３の高さが、第１の高さに基づいて逐次的に見つけられる。例えば、第１の高さが見つけられた後、第２の高さが、第１の高さに従って取得され、次いで、第３の高さが、第２の高さおよび第１の高さに従って取得される。または、第１の高さが取得された後、第３の高さが、第１の高さに従って最初に取得され、次いで、第２の高さが、第１の高さおよび第３の高さに従って取得される。このように取得された３つの高さは、全ての可能な姿勢におけるプリント対象物体の３つの異なる方向の３つの最小高さ値を示す。
上記高さを取得するときに、第１の高さが１つまたは複数の高さグループに位置してもよく、１つの高さグループだけが第１の高さを含むときに、それに直交する第２の高さおよび第３の高さが、第１の高さの方向によって直接見つけられてもよく、複数の高さグループが第１の高さを含むときに、高さグループにおけるさらなるスクリーニングが必要とされ、各高さグループにおける第２の高さおよび第３の高さが取得された後、最小の第２の高さおよび最小の第３の高さ、ならびに最小の第２の高さおよび最小の第３の高さに対応する第１の高さを見つけるために、複数の高さグループ間で比較が行われることに留意すべきである。
Ｓ１０３、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さが位置する方向を、それぞれプリント対象物体の３つのプリント方向として受け取ること、ならびにプリントすること。
第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さを取得した後、プリント対象物体の最適なプリント姿勢が、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さのそれぞれの方向に従って最後に判断される。３Ｄプリンティング・デバイスが動作中のとき、方向のプリント速度は一貫しないため、プリント速度が最も遅い方向で消費されるプリント時間を減少させるために、プリント対象のデバイスの最小高さをプリント速度が最も遅い方向に割り当てること、およびプリント対象のデバイスの他のより小さい高さをプリント速度がより遅い方向に割り当てることが可能であり、それによって、プリント対象物体がプリントされる全体速度を上昇させる。このようにして、３Ｄプリンティング・デバイスは、プリント対象物体のプリント速度が最も遅い方向、プリント速度がより遅い方向、およびプリント速度がプリントするのに最も速い方向のそれぞれで、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さの方向を位置決めし得る。
例えば、第１の高さが位置する方向が、プリント対象物体のレイヤ積層方向として受け取られてもよく、第２の高さが位置する方向が、プリント対象物体の２次プリント方向として受け取られてもよく、第３の高さが位置する方向が、プリント対象物体の１次プリント方向として受け取られてもよい。３Ｄプリンティング・デバイスは、通常、レイヤ化プリンティングをするため、各レイヤは、レイヤ・プリンティング・プロセス全体を実行する必要があり、各レイヤは、小さな厚みをプリントするだけであってもよい。よって、プリント対象物体のレイヤ積層方向におけるプリント速度、すなわちレイヤ積層速度が、最も遅く、したがって、プリント時間を減少させるために、このプリント方向のプリント対象物体の高さが小さいことが必要である。プリント対象物体がプリントしているときに、３Ｄプリンティング・デバイスは、概して、プリント・ヘッドの１次スキャニング方向、すなわち、１次プリント方向で直接プリントし得る。したがって、プリント対象物体のプリント速度は、この方向において最も速く、この方向のプリント対象物体の高さは、大きくてもよい。プリント・ヘッドの２次スキャニング方向、すなわち２次プリント方向において、プリント・ヘッドのリセットおよび移動などの動作を実行する必要があり、したがって、このプリント方向でのプリント速度は、より遅い。したがって、２次プリント方向のプリント対象物体の高さは、概して、１次プリント方向とレイヤ積層方向との間である。このようにして、プリント対象物体の方向姿勢は、異なる方向のプリント速度に従って設定され、方向において消費されるプリント対象物体のプリント時間がより少ないことを保証し、全体のプリント速度を改善する。
この実施形態では、３Ｄプリンティング方法は、具体的には、最初に、支持プラットフォームに対する複数の異なる姿勢におけるプリント対象物体の高さグループを取得することであって、各高さグループが、姿勢に対応する複数の異なる方向のプリント対象物体の高さを含む、取得することと、次いで、高さグループの全てから、最小高さを有する第１の高さ、ならびに第１の高さと直交する第２の高さおよび第３の高さを取得することであって、第２の高さおよび第３の高さが、それぞれの方向における最小高さである、取得することと、最後に、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さが位置する方向を、それぞれプリント対象物体の３つのプリント方向として受け取ること、ならびにプリントすることと、を含む。このようにして、プリント対象物体を方向付けすることによって、プリント対象物体が小さな高さを有する方向と一致した遅いプリント速度でプリント方向を維持することができ、したがって、消費されるプリント対象物体のプリント時間が各方向において減少し、全体のプリント速度が改善される。
＜実施形態２＞
プリント対象物体の複数の高さグループが取得された後、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さが、高さグループから取得されるときに、異なる高さについて、優先度が設定されてもよく、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さが、優先度に従って順番に取得される。図２は、本発明の実施形態２による、プリント対象物体の複数の高さグループから第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さを取得することの概略フローチャートである。図２に示されるように、具体的には、ステップＳ１０２において、以下のサブステップが、具体的には含まれてもよい。
Ｓ１０２１、全ての高さグループから最小高さを有する第１の高さを取得すること。
具体的には、第１の高さが、全ての高さグループにおいて最小の高さであり、したがって、プリント時間を節約するために、第１の高さが位置する方向が、プリント対象物体をプリントするときにプリント速度が最も遅い方向と合致されてもよい。
Ｓ１０２２、第１の高さに従って第２の高さを取得すること。
第１の高さが取得された後、第１の高さに直交し、かつ最小高さを有する第２の高さが、高さグループから見つけられ得る。第２の高さは、第１の高さと同一の高さグループ内にあってもよく（高さグループが複数方向の高さを含むとき）、または第１の高さとは異なる高さグループ内にあってもよい（高さグループが１つの方向のみの高さを含むとき）。ここで、前のステップで取得された第１の高さは、１つの高さグループまたは複数の高さグループ内にあってもよい。１つの高さグループだけが第１の高さを含む場合、高さグループに対応する姿勢が、支持プラットフォーム上のプリント対象物体の方向姿勢として受け取られてもよく、その際、第２の高さおよび第３の高さは、直接判断されてもよい。複数の高さグループが第１の高さを含む場合、第１の高さが位置する方向に垂直かつ直交する方向が、第１の高さを含むグループからさらに取得される。最小高さを有する方向が、方向から選択され、それは、第２の高さが位置する方向である。
複数の高さグループが第１の高さを含む場合において、一意な第１の高さを判断するために、第１の高さに従って第２の高さを取得した後、取得された第２の高さに従って第１の高さを更新することがさらに必要である。すなわち、このステップで取得された第２の高さに対応する第１の高さは、一意な第１の高さとして再度受け取られる。
Ｓ１０２３、第１の高さおよび第２の高さに従って第３の高さを取得すること。
同様に第２の高さが取得された後、第１の高さおよび第２の高さに直交し、かつ最小高さ値を有する第３の高さが、第１の高さおよび第２の高さに従って取得され得る。第１の高さおよび第２の高さを含む複数の高さグループが存在する場合、第１の高さおよび第２の高さの方向に直交し、かつ最小高さ値を有する方向が、第１の高さおよび第２の高さを含むグループからさらに取得されてもよく、それは、第３の高さが位置する方向である。
さらに、前のステップで取得された第２の高さもまた、複数であり得るため、第１の高さおよび第２の高さに従って第３の高さを取得した後、第１の高さおよび第２の高さが、第３の高さに従って更新されてもよい。すなわち、第３の高さに対応する第２の高さおよび第１の高さは、取得された第３の高さに従って複数の第２の高さおよび第１の高さから再選択され、第１の高さおよび取得されるべき第１として確認される。
上記ステップに従って、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さは、逐次的に取得され得る。プリント対象物体が、これらの高さの方向に向けられているときに、消費されるプリント時間が最短となるように、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さが、そのそれぞれの方向における最小値であることが保証される。
最小高さを有する第３の高さもまた、第１の高さおよび第２の高さを取得することに基づいて、複数であってもよいと、当業者により理解される。このとき、全ての第３の高さの高さ値が等しいため、複数の第３の高さのうちの任意の１つが、後続のプリントのために選択され得るように、プリント対象物体が設定される姿勢にかかわらず、最も速いプリント速度が得られ得る。
この実施形態において、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さを、プリント対象物体の複数の高さグループから取得することは、具体的には、最初に、全ての高さグループから最小の高さを有する第１の高さを取得することと、次いで、第１の高さと第２の高さに従って第３の高さを取得することと、最後に、第１の高さおよび第２の高さに従って第３の高さを取得することと、を含む。このようにして、異なる方向における最小高さが、異なる優先度に従って、これらの方向において逐次的に取得され得る。それによって、より遅いプリント速度が、より短い長さに合致されてもよく、次いで、全体のプリント時間が最小化されるように、プリント対象物体をプリントするときに、プリント対象物体のプリント速度が最も遅い方向における長さが最小であることを保証する。
＜実施形態３＞
前述の実施形態２に基づいて、プリント対象物体の複数の高さグループを取得し、これらの高さグループから、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さを取得するときに、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さの方向が、プリント対象物体のモデル上のメッシュ・パーティションによって、かつメッシュ・ユニットの方向に従って、判断され得る。図３は、本発明の実施形態３による、プリント対象物体の高さグループを取得することの概略フローチャートである。図３に示されるように、支持プラットフォームに対する複数の異なる姿勢における、プリント対象物体の高さグループを取得するステップは、具体的には、
Ｓ２０１、プリント対象物体を構成する全てのポリゴン・サーフェスを取得すること、を含む。
ここで、プリント対象物体のモデルが、複数のポリゴン・サーフェスによって構成されてもよく、領域サイズおよびポリゴン・サーフェスの数が、３Ｄプリンティング・デバイスのニーズおよび処理ケイパビリティに従って設定されてもよい。ポリゴン・サーフェスの数が大きいほど、個々のポリゴン・サーフェスの領域は小さく、プリント対象物体のモデル高さの取得結果がより正確になり、これに対応して、必要な処理ケイパビリティがより高くなる。
具体的には、ポリゴン・サーフェスは、三角サーフェスまたは他の形状であってもよい。別段の記述がない限り、例としてプリント対象物体が三角サーフェスでできているとして、説明が行われる。
Ｓ２０２、ポリゴン・サーフェスのそれぞれに対応する高さグループを取得することであって、高さグループが、ポリゴン・サーフェスに垂直な方向のプリント対象物体の高さを含む、取得すること。
プリント対象物体を構成する全ての三角サーフェスが取得された後、三角サーフェスは、参照平面として使用され得る。三角サーフェスに対応するプリント対象物体の高さ、すなわち、三角サーフェスに垂直な方向のプリント対象物体の最大サイズが、判断される。さらに、高さグループは、各ポリゴン・サーフェスの方向をさらに含む。したがって、三角サーフェスに垂直な方向のプリント対象物体の高さ、および三角サーフェスの方向、すなわち、他の三角サーフェスまたはプリント対象物体全体に対する三角サーフェスの相対角度が、三角サーフェスに対応する高さグループに含まれ、それは、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さの後続の選択を容易にする。例えば、図４ａは、本発明の実施形態３による、プリント対象物体の１つの三角サーフェスおよびその対応するモデル高さの概略図である。図４ａに示されるように、プリント対象物体の１つの三角サーフェスが、Ｓ１であり、三角サーフェスＳ１に垂直なモデル高さが、ｈ１であり、高さｈ１のサイズおよび方向、ならびに三角サーフェスＳ１の角度が、三角サーフェスに対応する高さグループに含まれる。図４ｂは、本発明の実施形態３による、プリント対象物体の別の三角サーフェスおよびその対応するモデル高さの概略図である。図４ｂに示されるように、プリント対象物体の別の三角サーフェスＳ２、および対応するモデル高さｈ２が選択され得る。モデル高さｈ２のサイズおよび方向、ならびに三角サーフェスＳ２の角度が、三角サーフェスＳ２に対応する高さグループに含まれる。
これに対応して、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さを取得するステップにおいて、全ての高さグループから最小の第１の高さを取得するステップ、すなわち、ステップＳ１０２１は、具体的には、全ての高さグループからポリゴン・サーフェスに垂直な方向のプリント対象物体の最小高さを取得すること、および第１の高さとして最小高さを受け取ることを含み得る。
このようにして、最小の値は、三角サーフェスに垂直な方向のプリント対象物体の高さを直接比較することによって判断され得る。最小高さは、第１の高さとして受け取られる。３Ｄプリンティング・デバイスがプリントしているとき、最小プリント速度を有するプリント方向は、第１の高さが位置する方向として方向付けされ得る。
図５は、本発明の実施形態３による、プリント対象物体の第２の高さと第１の高さとの間の相対関係の概略図である。図５に示されるように、さらに、上記ステップＳ１０２１に基づいて第１の高さを取得した後で、第１の高さに直交し、かつ垂直な方向の最小高さを、第２の高さおよび第３の高さとして見つけることも必要である。さらに、最小の第１の高さを含む複数の高さグループが存在する場合、第２の高さを有するグループを取得するために、さらなる選択が必要である。第１の高さに従って第２の高さを取得するステップ、すなわち、ステップＳ１０２２は、具体的には、
高さグループの全てから、第１の高さが位置し、かつ最小長さを有する方向と直交する高さを取得すること、および高さを第２の高さとして受け取ること、または高さグループの全てから、第１の高さが位置する方向に略直交する高さを取得すること、および第１の高さが位置する方向に略直交する高さから、第１の高さに直交する方向に最小長さを有する投影を第２の高さとして受け取ること、を含み得る。
上記ステップは、ただ１つの方向の高さが各高さグループに含まれる場合に対応し得る。したがって、第２の高さが選択されるとき、高さグループにおける三角サーフェスの方向を結合し、他の高さグループから条件を満たす高さを見つけ、それを第２の高さとして使用する必要がある。図５に示されるように、最小の第１の高さｈ１が取得された後、第２の高さが取得されるとき、第２の高さは、第１の高さｈ１に直交するため、選択される三角サーフェスに対応する高さが第１の高さｈ１に垂直かつ直交するように、第１の高さｈ１が位置する三角サーフェスＳ１に垂直な三角サーフェスが、三角サーフェスの方向に従って選択され得る。次いで、選択された三角サーフェスに対応する高さのうち、対応する長さまたは高さの値が最小である１つの三角サーフェスＳ２があり、次いで、三角サーフェスＳ２に対応する高さｈ２が、第２の高さとして受け取られ得る。さらに、プリント対象物体は、必ずしも第１の高さに対応する三角サーフェスに垂直かつ直交する三角サーフェスを有しないため、第２の高さが取得されるとき、第１の高さに対応する三角サーフェスに略垂直な他の三角サーフェスの高さが、判定に使用され得る。三角サーフェスが、第１の高さに対応する三角サーフェスに略垂直、例えば、８０°またはそれ以上の角度であるとき、この三角サーフェスの高さは、第１の高さが位置する方向に略直交する。したがって、方向が第１の方向に略直交する全ての高さを見つけた後、高さは、第１の高さに直交する方向に投影されてもよく、最小長さを有する投影が、第２の高さとして受け取られる。
同様に、第１の高さが１つだけ、および第２の高さが１つだけ存在する場合、第１の高さおよび第２の高さの両方に直交する方向が、第３の高さとして直接選択され得る。最小の第２の高さを含む複数の高さグループが存在するとき、上記ステップＳ１０２２に基づいて、第３の高さを含むグループを取得するために、第１の高さおよび第２の高さを含む全ての高さグループから、さらなる選択も実行されてもよい。具体的には、第１の高さおよび第２の高さに従って第３の高さを取得するステップが、具体的には、高さグループの全てから、第１の高さおよび第２の高さに直交し、かつ最小長さを有する高さを取得すること、ならびに高さを第３の高さとして受け取ること、または、高さグループの全てから、第１の高さおよび第２の高さに略直交する高さを取得すること、ならびに第１の高さおよび第２の高さに略直交する高さから、第１の高さおよび第２の高さに直交する方向に最小長さを有する投影を第３の高さとして受け取ること、を含み得る。
第３の高さを取得した後、第３の高さを有する高さグループが１つだけ存在する場合、高さグループに対応する第３の高さが、直接判断され得る。第３の高さを有する複数の高さグループが存在する場合、これらの高さグループのうちの任意の１つが、第３の高さを判断するために選択され得る。
この実施形態では、３Ｄプリンティング方法は、具体的には、最初に、支持プラットフォームに対する複数の異なる姿勢におけるプリント対象物体の高さグループを取得することであって、各高さグループが、姿勢に対応する複数の異なる方向のプリント対象物体の高さを含む、取得することと、次いで、高さグループの全てから、最小高さを有する第１の高さ、ならびに第１の高さと直交する第２の高さおよび第３の高さを取得することであって、第２の高さおよび第３の高さが、それぞれの方向における最小高さである、取得することと、最後に、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さが位置する方向を、それぞれプリント対象物体の３つのプリント方向として受け取ること、ならびにプリントすることと、を含む。プリント対象物体の異なる姿勢に対応する高さグループを取得するときに、具体的には、プリント対象物体を構成する全てのポリゴン・サーフェスが取得され、ポリゴン・サーフェスのそれぞれに対応する高さグループが取得される。その場合に、高さグループは、ポリゴン・サーフェスに垂直な方向のプリント対象物体の高さ、およびポリゴン・サーフェスのそれぞれの方向を含む。このようにして、プリント対象物体を方向付けすることによって、プリント対象物体が小さな高さを有する方向と一致した遅いプリント速度でプリント方向を維持することができ、したがって、方向において消費されるプリント対象物体のプリント時間が減少し、全体のプリント速度が改善される。
＜実施形態４＞
プリント対象物体がメッシュされ、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さの方向が、メッシュ・ユニットの方向に従って判断されるとき、第１の高さが取得された後、第１の高さおよび対応するポリゴン・サーフェスは、互いに垂直であるため、ポリゴン・サーフェスがある平面上で対応する第２の高さおよび第３の高さを直接見つけることも可能である。このとき、高さグループは、ポリゴン・サーフェスに垂直な方向のプリント対象物体の高さだけでなく、ポリゴン・サーフェス上のプリント対象物体の投影もまた含む。このようにして、ポリゴン・サーフェス上のプリント対象物体の投影が、第２の高さおよび第３の高さを取得するために使用され得る。具体的には、異なる姿勢のプリント対象物体の複数の高さグループを取得するときに、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さを取得するステップは、また、最初に、高さグループの全てから最小の第１の高さを取得することと、次いで、第１の高さに従って第２の高さを取得することと、最後に、第１の高さおよび第２の高さに従って第３の高さを取得することと、を含み得る。
全ての高さグループから最小の第１の高さを取得するステップは、具体的には、全ての高さグループからポリゴン・サーフェスに垂直な方向のプリント対象物体の最小高さを取得すること、および最小高さを第１の高さとして受け取ることを含み得る。
このようにして、プリント対象物体の最小の値は、三角サーフェスに垂直な方向のプリント対象物体の高さを比較することによって直接判断され得る。最小高さは、第１の高さとして受け取られる。３Ｄプリンティング・デバイスがプリントしているとき、最小プリント速度を有するプリント方向は、第１の高さが位置する方向として方向付けされ得る。図６は、本発明の実施形態４による、プリント対象物体の第１の高さおよび対応する三角サーフェスの概略図である。図６に示されるように、三角サーフェスＳ１に対応するモデル高さｈ１が、三角面の全てに対応する高さのうちの最小の第１の高さであると仮定すると、第２の高さおよび第３の高さを取得するときに、第１の高さｈ１に従って、探索が実行され得る。
さらに、最小の第１の高さを含む複数の高さグループが存在する場合、第１の高さを用いて第２の高さを有するグループを取得することによって、第１の高さを含む全ての高さグループからさらなるスクリーニングを実行する必要がある。第１の高さに従って第２の高さを取得するステップ、すなわち、ステップＳ１０２２は、具体的には、
第１の高さに対応するポリゴン・サーフェス上のプリント対象物体の投影の最小長さを取得すること、および投影の最小長さを第２の高さとして受け取ることを含み得る。
具体的には、ステップは、具体的には、第１の高さを有する高さグループから、第１の高さに対応するポリゴン・サーフェス上のプリント対象物体の投影の最小長さを取得すること、および最小長さの全ての最小値を第２の高さとして受け取ることであってもよい。
第１の高さおよび対応するポリゴン・サーフェスは、必ず互いに垂直であるため、複数の最小の第１の高さが存在するとき、プリント対象物体は、これらの第１の高さに対応するポリゴン・サーフェス上に投影されてもよく、ポリゴン・サーフェス上のプリント対象物体の投影の最小長さが、見つけられ得る。見つけられた投影の最小長さは、ポリゴン・サーフェス上に位置するため、それは、投影の最小長さが位置するポリゴン・サーフェスに対応する第１の高さと必ず相互直交関係であり、投影の最小長さが、第２の高さとして受け取られ得る。図７は、本発明の実施形態４による、第１の高さに従って第２の高さを取得することの概略図である。図７に示されるように、第１の高さｈ１および対応する三角サーフェスＳ１を取得した後、三角サーフェスＳ１が、投影平面として使用されてもよく、プリント対象物体全体が、三角サーフェスＳ１上に投影される。したがって、三角サーフェスＳ１上のプリント対象物体の投影は、第１の高さｈ１に全て垂直であり、これによって、最小高さｈ２が、投影から見つけられ、第２の高さとして受け取られ得る。
さらに、第２の高さを取得した後、第１の高さは、第２の高さに従って更新され得る。すなわち、第２の高さに対応する第１の高さが選択され、必要な第１の高さとして使用される。
同様に、上記ステップＳ１０２２に基づいて、最小の第１の高さおよび最小の第２の高さを含む複数の高さグループが存在する場合、第３の高さを含むグループを取得するために、さらなるスクリーニングが、また、第１の高さおよび第２の高さによる高さグループから実行され得る。具体的には、第１の高さおよび第２の高さに従って第３の高さを取得するステップ、すなわちステップＳ１０２３が、具体的には、
第１の高さおよび第２の高さの方向に垂直な投影の長さを第３の高さとして受け取ること、を含み得る。
このようにして、第１の高さに対応するポリゴン・サーフェス上のプリント対象物体の投影のうち、第１の高さおよび第２の高さの方向に垂直な長さが、第３の高さとして受け取られ得る。
具体的には、概して、第２の高さが１つだけ存在するとき、第１の高さおよび第２の高さに直交し、かつ投影サーフェス上に位置する第３の高さが、第１の高さおよび第２の高さに従って直接判断され得る。複数の第２の高さが存在するとき、第１の高さおよび第２の高さに対応する第３の高さもまた、複数であり得るため、ステップは、第１の高さおよび第２の高さを有する高さグループから、第１の高さに対応し、かつ最小長さを有するポリゴン・サーフェス上のプリント対象物体の投影において、第１の高さおよび第２の高さの方向に垂直な長さを、第３の高さとして取得することであり得る。
第３の高さを取得した後、第３の高さを有する高さグループが１つだけ存在する場合、高さグループに対応する第３の高さが、直接判断され得る。第３の高さを有する複数の高さグループが存在する場合、これらの高さグループのうちの任意の１つが、第３の高さを判断するために選択され得る。
この実施形態では、３Ｄプリンティング方法は、具体的には、最初に、支持プラットフォームに対する複数の異なる姿勢におけるプリント対象物体の高さグループを取得することであって、各高さグループが、姿勢に対応する複数の異なる方向のプリント対象物体の高さを含む、取得することと、次いで、高さグループの全てから、最小高さを有する第１の高さ、ならびに第１の高さと直交する第２の高さおよび第３の高さを取得することであって、第２の高さおよび第３の高さが、それぞれの方向における最小高さである、取得することと、最後に、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さが位置する方向を、それぞれプリント対象物体の３つのプリント方向として受け取ること、ならびにプリントすることと、を含む。プリント対象物体の異なる姿勢に対応する高さグループを取得するとき、第１の高さを取得した後、第１の高さに対応するポリゴン・サーフェス上のプリント対象物体の投影における最小長さが、取得されてもよく、投影における最小長さは、第２の高さとして受け取られてもよく、投影における第１の高さおよび第２の高さに直交する長さが、第３の高さとして受け取られてもよい。このようにして、プリント対象物体を方向付けすることによって、プリント対象物体が小さな高さを有する方向と一致した遅いプリント速度でプリント方向を維持することができ、したがって、方向において消費されるプリント対象物体のプリント時間が減少し、全体のプリント速度が改善される。
＜実施形態５＞
前述した実施形態２に基づいて、プリント対象物体の複数の高さグループを取得し、これらの高さグループから第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さを取得するとき、プリント対象物体の外接形状も、高さグループを判断するために利用され得る。図８は、本発明の実施形態５による、プリント対象物体の高さグループを取得することの別の概略フローチャートである。図８に示されるように、支持プラットフォームに対する複数の異なる姿勢におけるプリント対象物体の高さグループを取得することは、具体的には、
Ｓ３０１、支持プラットフォームに対する姿勢のそれぞれにおいてプリント対象物体の包含体を取得することであって、包含体が、プリント対象物体が完全に含まれる最小エンティティである、取得することを含み得る。
プリント対象物体は、通常、不規則な形状であるため、異なる方向姿勢におけるプリント対象物体に対応する包含体が確立されてもよく、包含体のサイズおよび方向が、各方向のプリント対象物体の長さを判定するために使用される。具体的には、互いに垂直なプリント方向に対応することを容易にするために、包含体は、概して、エッジが互いに垂直である直方体であってもよく、直方体は、プリント対象物体と外接する。
このようにして、プリント対象物体は、プリント対象物体が完全に含まれることが可能であり、支持プラットフォームに対するそれぞれの異なる姿勢またはそれぞれの異なる角度において、各方向に最短の長さを有する直方体を、それに対応して有する。各直方体は、プリント対象物体のあらゆる可能な方向姿勢を横断するように、他の直方体に対して小さな角度だけ相対的に回転される。
具体的には、図９は、本発明の実施形態５による、プリント対象物体の異なる姿勢における包含体を取得することの概略フローチャートである。図９に示されるように、包含体が、プリント対象物体の外接直方体であるとき、支持プラットフォームに対する姿勢のそれぞれにおいてプリント対象物体の包含体を取得するステップは、具体的には、以下のサブステップに分割され得る。
Ｓ３０１１、支持プラットフォームに対するプリント対象物体の全ての異なる姿勢を取得すること。
Ｓ３０１２、３次元直交座標系の平面からのそれぞれの姿勢におけるプリント対象物体の、最短距離を有する点および最長距離を有する点をそれぞれ取得すること。
Ｓ３０１３、３次元直交座標系の平面からの各姿勢におけるプリント対象物体の、最短距離を有する点および最長距離を有する点を頂点として用いて、各姿勢におけるプリント対象物体の包含体を確立すること。
具体的には、図１０は、本発明の実施形態５による、ある角度におけるプリント対象物体およびその包含体の概略図である。図１０に示されるように、３次元直交座標系が、ＸＹＺ座標系であり、３つの相互に垂直な平面、Ｘ−Ｙ平面、Ｘ−Ｚ平面、およびＹ−Ｚ平面を含むと仮定される。プリント対象物体の姿勢を任意に選択すると、ステップＳ３０１２によれば、プリント対象物体上の３次元直交座標系のＸ−Ｙ平面に最も近い点Ｄ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）および最も遠い点Ｄ１’（ｘ１’，ｙ１’，ｚ１’）、Ｙ−Ｚ平面に最も近い点Ｄ２（ｘ２，ｙ２，ｚ２）および最も遠い点Ｄ２’（ｘ２’，ｙ２’，ｚ２’）、ならびにＸ−Ｚ平面に最も近い点Ｄ３（ｘ３，ｙ３，ｚ３）および最も遠い点Ｄ３’（ｘ３’，ｙ３’，ｚ３’）が、姿勢においてそれぞれ取得され得る。
ステップＳ３０１３において、６つの点Ｄ１、Ｄ１’、Ｄ２、Ｄ２’、Ｄ３、Ｄ３’は、プリント対象物体の外接直方体を判断するための頂点として使用され得る。具体的には、図１０は、プリント対象物体１０１およびその外接包含体、すなわち、直方体１０２を示す。外接直方体１０２の頂点は、それぞれ、ａ（ｘ２，ｙ３，ｚ１）、ｂ（ｘ２’，ｙ３，ｚ１）、ｃ（ｘ２’，ｙ３’，ｚ１）、ｄ（ｘ２，ｙ３’，ｚ１）、ａ’（ｘ２，ｙ３，ｚ１’）、ｂ’（ｘ２’，ｙ３，ｚ１’）、ｃ’（ｘ２’，ｙ３’，ｚ１’）、ｄ’（ｘ２，ｙ３’，ｚ１’）である。直方体１０２のエッジは、８つの頂点に従って取得されてもよく、それぞれ、Ｌ１＝ｘ２’−ｘ２、Ｌ１１＝ｙ３’−ｙ３、Ｌ１１１＝ｚ１’−ｚ１である。
Ｓ３０２、包含体の全てに対応する高さグループを取得することであって、高さグループのそれぞれが、包含体の全てのエッジのエッジ長を含む、取得すること。
プリント対象物体１０１を、やはり例にとると、プリント対象物体が、異なる姿勢を提示するように、プリント対象物体は、Ｘ、Ｙ、およびＺ方向のうちのいずれか１つにおいて所定の角度だけ回転され得る。図１１は、本発明の実施形態５による、別の角度におけるプリント対象物体およびその包含体の概略図である。図１１に示されるように、それは、別の角度において取得される、プリント対象物体１０１およびその包含体２０２を示す。上記ステップＳ３０１１〜Ｓ３０１３を繰り返すことによって、プリント対象物体の異なる向きの外接直方体のエッジのエッジ長が、取得され得る。
例えば、プリント対象物体の姿勢は、１°の単位で調整され得る。最初に、プリント対象物体は、３次元直交座標系においてＸ方向周りに１°だけ回転されて、Ｘ方向に３６０方向のプリント対象物体の全ての外接直方体を取得し得る。次いで、Ｘ方向に沿った各方向姿勢において、プリント対象物体は、Ｙ方向周りに１°だけ回転され、それによって、Ｘ方向およびＹ方向におけるプリント対象物体の３６０×３６０個の外接直方体全てを取得する。最後に、プリント対象物体が、Ｘ方向およびＹ方向の各姿勢において、Ｚ方向周りに１°だけ回転されて、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向のプリント対象物体の３６０×３６０×３６０個の外接直方体全てを取得する。これらの外接直方体に対応する高さグループは、後続の計算において必要な第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さを取得するために、外接直方体の全てのエッジ長を含む。
次いで、前述の実施形態３の方法に類似して、前述の実施形態２に基づき、全ての高さグループから最小の第１の高さを取得することのステップＳ１０２１は、具体的には、包含体の全てから最小長さを有するエッジを取得すること、および最小長さを有するエッジのエッジ長を第１の高さとして受け取ることを含み得る。
包含体のエッジ長は、プリント対象物体の最大外寸を表すため、プリント対象物体の最小の第１の高さが、包含体の最小長さを有するエッジを選択することによって取得され得る。
さらに、第１の高さを取得した後、第１の高さを含む複数の高さグループが存在する場合、第２の高さを有するグループを取得するために、第１の高さを含む全ての高さグループからさらなるスクリーニングを実行する必要がある。第１の高さを有する高さグループから、第１の高さが位置し、かつ最小高さを有する方向に直交する第２の高さを取得するステップＳ１０２２は、具体的には、第１の高さを有する高さグループから、包含体のエッジのうち、第１の高さとは異なる方向を有し、かつ最小長さを有するエッジを取得すること、および第１の高さとは異なる方向を有し、かつ最小長さを有するエッジのエッジ長を、第２の高さとして受け取ることを含み得る。
包含体は直方体であるため、包含体のエッジは互いに垂直であり、したがって、包含体のエッジから、第１の高さとは異なる方向を有し、かつ最小長さを有するエッジを選択することが比較的容易であり、エッジのエッジ長は、第２の高さとして受け取られ、エッジの向きは、第２の高さの方向として受け取られる。
同様に、第２の高さを含む複数の高さグループが存在するとき、第１の高さおよび第２の高さを有する高さグループから、第１の高さおよび第２の高さの方向に直交し、かつ最小高さを有する第３の高さを取得するステップＳ１０２３は、具体的には、第１の高さおよび第２の高さを有する高さグループから、包含体のうち、第１の高さおよび第２の高さとは異なる方向を有するエッジを取得すること、ならびに第１の高さおよび第２の高さとは異なる方向を有するエッジのエッジ長を、第３の高さとして受け取ることを含み得る。
第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さがこのようにして判断された後、プリント対象物体が支持プラットフォームに対して提示する最適な姿勢が、これらの高さの方向に従って判断され得る。プリント対象物体は、プリント速度が最も遅いプリント方向においてプリント対象物体が小さなサイズを有することを保証し得る最適な姿勢に従ってプリントされ、全体のプリント時間が減少する。
この実施形態では、３Ｄプリンティング方法は、具体的には、最初に、支持プラットフォームに対する複数の異なる姿勢におけるプリント対象物体の高さグループを取得することであって、各高さグループが、姿勢に対応する複数の異なる方向のプリント対象物体の高さを含む、取得することと、次いで、高さグループの全てから、最小高さを有する第１の高さ、ならびに第１の高さと直交する第２の高さおよび第３の高さを取得することであって、第２の高さおよび第３の高さが、それぞれの方向における最小高さである、取得することと、最後に、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さが位置する方向を、それぞれプリント対象物体の３つのプリント方向として受け取ること、ならびにプリントすることと、を含む。プリント対象物体の異なる姿勢における高さグループを取得するときに、支持プラットフォームに対する姿勢のそれぞれにおいてプリント対象物体の包含体が、最初に取得されてもよく、包含体は、プリント対象物体が完全に含まれる最小エンティティであり、次いで、包含体の全てに対応する高さグループが、取得され、高さグループのそれぞれが、包含体の全てのエッジのエッジ長を含む。このようにして、プリント対象物体を方向付けすることによって、プリント対象物体が小さな高さを有する方向と一致した遅いプリント速度でプリント方向を維持することができ、したがって、方向において消費されるプリント対象物体のプリント時間が減少し、全体のプリント速度が改善される。
＜実施形態６＞
本発明は、前述の実施形態１〜４における３Ｄプリンティング方法を実行するために使用され得る３Ｄプリンティング・デバイスをさらに提供する。図１２は、本発明の実施形態６による、３Ｄプリンティング・デバイスの概略構造図である。図１２に示されるように、この実施形態において提供される３Ｄプリンティング・デバイスは、具体的には、プリント・ヘッド１、支持プラットフォーム２、および制御ユニット（図示せず）を含む。制御ユニットおよびプリント・ヘッド１は、電気的に接続され、制御ユニットは、プリント・ヘッド１が支持プラットフォーム２上のプリント対象物体３をプリントするように、実施形態１〜４に記載される３Ｄプリンティング方法を実行するように構成される。３Ｄプリンティング方法の処理ステップは、前述の実施形態１〜４において詳細に説明されており、ここでは、再び説明されない。
具体的には、制御ユニットは、処理端末および駆動コントローラなどのコンポーネントを含んでもよく、処理端末は、プリント対象物体３を処理してプリント用のプリント・データを形成するように構成されてもよい。駆動コントローラは、処理端末によって発行される命令を通して支持プラットフォーム２上でプリントするように、プリント・ヘッド１を制御する。処理端末によって発行される命令は、実施形態１〜４の方法プロセスに従って、プリント対象物体のプリントを方向付けすることを含む。プリント対象物体３は、異なる方向において異なる長さを有する。具体的には、プリント対象物体３の向きは、レイヤ積層方向におけるプリント対象物体の長さ＜プリント・ヘッドの２次スキャニング方向における長さ＜プリント・ヘッドの１次スキャニング方向における長さ、を満たすべきである。
プリント対象物体３に対して判断される方向姿勢は、プリント対象物体３の実際の重心と合致しなくてもよいため、処理端末は、プリント時においてプリント対象物体３の吊り下げ部を支持するように、プリント対象物体３の支持構造を生成するようにさらに構成される。
支持プラットフォーム２上のプリント対象物体３の姿勢および向きを判断した後、支持構造を含むプリント対象物体３に対してレイヤ化処理が実行される。次いで、各レイヤのレイヤ・プリント・データが、プリントするようにプリント・ヘッド１を制御する駆動コントローラに送信され、最後に、複数のレイヤが、重畳されてプリント対象物体３を形成する。
具体的には、処理端末のデータの処理時間をさらに短縮するために、実施形態１〜５（４）の３Ｄプリンティング方法は、レイヤ化処理と同時に動作されてもよい。具体的には、第１の高さが、プリント対象物体３の異なる姿勢に対応する高さグループから判断された後、プリント対象物体３のための支持構造が、生成されてもよく、次いで、プリント対象物体３の第２の高さおよび第３の高さを判断するように、支持構造を含むプリント対象物体３に対して、レイヤ化処理が実行される。最後に、プリント・ヘッド１が、プリントするよう制御されるように、各レイヤのレイヤ・プリント・データは、対応する変換の後、駆動コントローラに送信され、複数レイヤの重畳後、プリント対象物体３が、形成される。
具体的には、レイヤ化処理は、プリント対象物体３をデータ形式に変換することを含んでもよく、プリント対象物体３の情報がスキャニングによって取得されてもよく、次いで、プリント対象物体３に含まれる情報が、ＳＴＬフォーマット、ＰＬＹフォーマット、ＷＲＬフォーマットなどの、処理端末のレイヤ化スライス・ソフトウェアによって認識され得るデータ・フォーマットに変換される。具体的には、プリント対象物体３に含まれる情報が、レイヤを単位として受け取り、すなわち、プリント対象物体３は、スキャンされ、処理端末のレイヤ化スライス・ソフトウェアによって認識され得るデータ・フォーマットに変換される。次いで、スライスおよびレイヤ化は、レイヤ化ソフトウェアを通して実行され、次いで、各スライスされたレイヤは、各レイヤのレイヤ情報を取得するために解析され、次いで、各レイヤのレイヤ情報は、レイヤ・プリント・データに変換される。
具体的には、レイヤ・プリント・データは、レイヤ構造化データおよびレイヤ非構造化データを含むがこれらに限定されない。レイヤ構造化データは、カラム構造化データ、ネットワーク・フォーマット構造化データ、スパイラル構造化データ、および他の情報を含むが、これらに限定されず、レイヤ非構造化データは、材料、色、および他の情報を含むが、これらに限定されない。
具体的には、プリント対象物体３のレイヤ非構造化情報は、プリント対象物体３のスライスされたレイヤのレイヤ構造情報を解析する間に取得される。
変形として、レイヤ非構造化情報の材料情報は、特定のニーズに従って設定され得る。レイヤ非構造化情報の色情報もまた、描画ソフトウェアを通してプリント対象物体３を直接描画し得る。一般に使用される描画ソフトウェアは、ＣＡＤ、Ｐｒｏｅ、Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋ、ＵＧ、３ＤＭａｘなどを含む。当業者により理解されるように、描画ソフトウェアによって描画されるものは、プリント対象物体３の基本構造モデルである。当業者は、従来技術に基づいて多様な変更を行ってもよく、それらは、本明細書において説明されない。
変形として、プリント対象物体３は、単一材料または複数材料からプリントされてもよく、単色または複数色の物体などであってもよい。本発明におけるプリント対象物体３の材料の種類、色情報などの特性は、限定されない。
具体的には、上記材料は、支持材料および成形材料を含む。支持材料は、ホットメルト材料、水溶性材料などの、ある化学的性質または物理的性質を有する材料を含むが、これらに限定されない。成形材料は、光硬化性材料、温度硬化性材料、硬質材料、軟質材料などの、ある化学的性質または物理的性質を有する材料を含むが、これらに限定されない。
プリント対象物体３のプリント時間をさらに短縮するために、レイヤ化プロセスは、駆動コントローラがプリントするようにプリント・ヘッド１を制御することと同時に動作される。特定の実装は、処理端末が、プリント対象物体３の第１のレイヤ・プリント・データを取得した後、第２のレイヤ・プリント・データを取得しつつ、第１のレイヤ・プリント・データが、プリントするようにプリント・ヘッド１を制御する駆動コントローラに送信され、最後に、複数のレイヤが重畳されて、プリント対象物体３を形成する。
さらに、処理端末および駆動コントローラの機能は、ハードウェア、プロセッサによって実行されるソフトウェア、またはその２つの組み合わせによって実装され得る。具体的には、それが、ソフトウェア・モジュールによって実装される場合、プリ・プログラムが、プロセッサに焼き付けられてもよく、またはソフトウェアが、プリセット・システムにインストールされてもよい。それが、ハードウェアによって実装される場合、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）が、実現のために対応する機能を固定するために利用され得る。
さらに、ソフトウェア・モジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュ・メモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ハード・ディスク、または当技術分野において既知の任意の他の形式の記憶媒体に記憶され得る。記憶媒体をプロセッサに連結することによって、プロセッサは、情報を記憶媒体から読み出すことが可能であり、情報を記憶媒体に書き込み得る。変形として、記憶媒体は、プロセッサの一部であってもよく、または、プロセッサおよび記憶媒体の両方が、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）上に位置する。
さらに、ハードウェアは、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、または他のプログラマブル・ロジック・デバイス、離散ゲートまたはトランジスタ・ロジック・デバイス、離散ハードウェア・コンポーネント、またはこれらのハードウェアの組み合わせであってもよく、それらは、特定機能を実装することが可能である。変形として、それは、また、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサの組み合わせ、ＤＳＰと通信する１つまたは複数のマイクロプロセッサの組み合わせなどの、コンピューティング・デバイスの組み合わせによって実装され得る。
この実施形態では、３Ｄプリンティング・デバイスは、具体的には、プリント・ヘッド、支持プラットフォーム、および制御ユニットを含み、制御ユニットおよびプリント・ヘッドが、電気的に接続され、制御ユニットが、３Ｄプリンティング方法を実行するように構成され、それによって、プリント・ヘッドが、支持プラットフォーム上のプリント対象物体をプリントする。３Ｄプリンティング方法は、具体的には、最初に、支持プラットフォームに対する複数の異なる姿勢におけるプリント対象物体の高さグループを取得することであって、各高さグループが、姿勢に対応する複数の異なる方向のプリント対象物体の高さを含む、取得することと、次いで、高さグループの全てから、最小高さを有する第１の高さ、ならびに第１の高さと直交する第２の高さおよび第３の高さを取得することであって、第２の高さおよび第３の高さが、それぞれの方向における最小高さである、取得することと、最後に、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さが位置する方向を、それぞれプリント対象物体の３つのプリント方向として受け取ること、ならびにプリントすることと、を含む。このようにして、プリント対象物体を方向付けすることによって、プリント対象物体が小さな高さを有する方向と一致した遅いプリント速度でプリント方向を維持することができ、したがって、方向において消費されるプリント対象物体のプリント時間が減少し、全体のプリント速度が改善される。
当業者であれは、上述した方法の実施形態を実装するステップの全てまたは一部が、プログラム命令に関連するハードウェアによって完成され得ることを理解するであろう。前述のプログラムは、コンピュータ可読記憶媒体に記憶されてもよい。プログラムは、実行時に、前述の方法の実施形態に含まれるステップを実行し、前述の記憶媒体は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、磁気ディスク、または光ディスクなどの、プログラム・コードを記憶し得る様々な媒体を含む。
最後に、上記実施形態は、単に本発明の技術的解決策を説明するために用いられ、それらを限定するものではないことに留意すべきである。本出願は、前述の実施形態を参照して詳細に説明されているが、当業者は、前述の実施形態において説明される技術的解決策が、修正され得ること、またはその中の技術的特徴のうちのいくつかもしくは全てが、等価置換され得ることを理解すべきである。これらの修正または代替は、対応する技術的解決策の本質を、本発明の実施形態の技術的解決策の範囲から逸脱させるものではない。
関連出願への相互参照
本出願は、その全体が参照により組み込まれる、２０１７年７月２７日に出願された「３Ｄ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅ」と題する中国特許出願第２０１７１０６２６２０２．０号の優先権を主張する。
本発明は、３Ｄプリンティングの分野に関し、より詳細には、３Ｄプリンティング方法およびデバイスに関する。
付加製造（ＡＭ）技術またはラピッド・プロトタイピング（ＲＰ）技術ともいわれる、３Ｄプリンティング（３ＤＰ）技術は、離散積層原理に基づき、モデルをレイヤ化し、支持プラットフォーム上でレイヤを１つずつプリントし、次いで、複数レイヤを積層して、最終的には対象の３Ｄ物体を作成する立体構築技術であり、熱溶解積層法（ＦＤＭ）技術、光造形（ＳＬＡ）技術、選択的レーザ焼結（ＳＬＡ）技術、デジタル光処理（ＤＬＰ）技術、薄膜積層法（ＬＯＭ）技術、およびインクジェット技術などを含む。
一般に使用される３Ｄプリンティング技術では、３Ｄプリンティング・デバイスは、最初に、プリント対象物体をモデル化およびレイヤ化する必要があり、次いで、レイヤ化されたデータに従って支持プラットフォーム上でプリント・ヘッドにレイヤを１つずつプリントさせ、最終的に、積層することによってプリント対象物体を形成する。プリンティング・プロセスの間、プリント・ヘッドは、動きをスキャンしプリントするために往復運動して、正確な位置において印刷物を排出する。プリント・ヘッドと支持プラットフォームとの間の相対高さもまた、プリント・レイヤに依存して変化する。
しかしながら、現在の３Ｄプリンティング技術では、プリント・ヘッドは、各レイヤのデータをプリントするときに前後に往復運動をする必要があるため、通常、プリント対象物体のサイズに依存して、数時間から数十時間かかり、多くのプリント・ジョブがあるときには、消費時間が比例して増加し、プリントは全体で長時間かかる。
本発明は、速いプリント速度を有する、３Ｄプリンティング方法およびデバイスを提供する。
課題を解決するため手段
第１の態様において、本発明は、
支持プラットフォームに対する複数の異なる姿勢におけるプリント対象物体の高さグループを取得することであって、異なる高さグループが、異なる姿勢に対応する少なくとも１つの方向のプリント対象物体の高さを含む、取得することと、
高さグループの全てから最小高さを有する第１の高さを取得すること、ならびに第１の高さに従って、第１の高さと直交する第２の高さおよび第３の高さを取得することであって、第２の高さおよび第３の高さが、それぞれの方向における最小高さである、取得することと、
第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さが位置する方向を、それぞれプリント対象物体の３つのプリント方向として受け取ること、ならびにプリントすることと、を含む、３Ｄプリンティング方法を提供する。
第２の態様において、本発明は、プリント・ヘッド、支持プラットフォーム、および制御ユニットを含み、制御ユニットおよびプリント・ヘッドが、電気的に接続され、制御ユニットが、プリント・ヘッドに支持プラットフォーム上のプリント対象物体をプリントさせるために、上述の３Ｄプリンティング方法を実行するように構成される、３Ｄプリンティング・デバイスを提供する。
本発明の３Ｄプリンティング方法は、具体的には、最初に、支持プラットフォームに対する複数の異なる姿勢におけるプリント対象物体の高さグループを取得することであって、各高さグループが、対応する姿勢における複数の異なる方向のプリント対象物体の高さを含む、取得することと、次いで、高さグループの全てから、最小高さを有する第１の高さ、ならびに第１の高さと直交する第２の高さおよび第３の高さを取得することであって、第２の高さおよび第３の高さが、それぞれの方向における最小高さである、取得することと、最後に、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さが位置する方向を、それぞれプリント対象物体の３つのプリント方向として受け取ること、ならびにプリントすることと、を含む。このようにして、プリント対象物体を方向付けすることによって、プリント対象物体が小さな高さを有する方向と一致した遅いプリント速度でプリント方向を維持することができ、したがって、方向においてプリント対象物体のプリント時間が減少し、全体のプリント速度が改善される。
本発明の実施形態の技術的解決策または従来技術をより明確に説明するために、実施形態または従来技術の説明において必要な図面が、以下で簡単に説明される。明らかに、以下の説明における図面は、本発明のいくつかの実施形態であり、他の図面は、当業者によって創造的努力なしに、これらの図面に従って取得され得る。
本発明の実施形態１による、３Ｄプリンティング方法の概略フローチャートである。 本発明の実施形態２による、プリント対象物体の複数の高さグループから第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さを取得することの概略フローチャートである。 本発明の実施形態３による、プリント対象物体の高さグループを取得することの概略フローチャートである。 本発明の実施形態３による、プリント対象物体の１つの三角サーフェスおよびその対応するモデル高さの概略図である。 本発明の実施形態３による、プリント対象物体の別の三角サーフェスおよびその対応するモデル高さの概略図である。 本発明の実施形態３による、プリント対象物体の第２の高さと第１の高さとの間の相対関係の概略図である。 本発明の実施形態４による、プリント対象物体の第１の高さおよび対応する三角サーフェスの概略図である。 本発明の実施形態４による、第１の高さに従って第２の高さを取得することの概略図である。 本発明の実施形態５による、プリント対象物体の高さグループを取得することの別の概略フローチャートである。 本発明の実施形態５による、プリント対象物体の異なる姿勢における包含体を取得することの概略フローチャートである。 本発明の実施形態５による、ある角度におけるプリント対象物体およびその包含体の概略図である。 本発明の実施形態５による、別の角度におけるプリント対象物体およびその包含体の概略図である。 本発明の実施形態６による、３Ｄプリンティング・デバイスの概略構造図である。
本発明の実施形態の目的、技術的解決策、および利点をより明確にするために、本発明の実施形態における技術的解決策が、本発明の実施形態の添付図面を参照して、以下において明確かつ完全に説明される。説明される実施形態は、全ての実施形態ではなく、本発明の実施形態の単なる一部であることは明らかである。当業者により、本発明の実施形態に基づいて創造的努力なしに得られる全ての他の実施形態は、本発明の範囲内にある。
＜実施形態１＞
図１は、本発明の実施形態１による、３Ｄプリンティング方法の概略フローチャートである。図１に示されるように、本実施形態において提供される３Ｄプリンティング方法は、具体的には、以下のステップを含む。
Ｓ１０１、支持プラットフォームに対する複数の異なる姿勢におけるプリント対象物体の高さグループを取得することであって、異なる高さグループが、異なる姿勢に対応する少なくとも１つの方向のプリント対象物体の高さを含む、取得すること。
ここで、プリント対象物体は、規則的形状、または不規則な形状を有し得る。従来の３Ｄプリンティング・プロセスでは、プリント対象物体の配置姿勢は、概して、プリント対象物体の重心の分布に従って判断され、例えば、垂直または水平に置かれる。この実施形態では、支持プラットフォーム上のプリント対象物体の複数の可能な姿勢、すなわち、プリント対象物体が３次元空間において提示し得る複数の異なる向きを取得する必要がある。したがって、異なるプリント方向の３Ｄプリンティング・デバイスのプリント速度は、概して一致しないため、プリント対象物体は、最適な姿勢または向きに従って配向して置かれ得る。例えば、最短のプリント時間を得るように、それ自体の最長サイズが、最も速いプリント速度でプリント方向に向かって設定される。具体的には、支持プラットフォーム上のプリント対象物体の異なる姿勢の数が、３Ｄプリンティング・デバイスの実際のニーズおよび処理ケイパビリティに従って、判断され得る。プリント対象物体が提示し得る向きまたは姿勢の数が多いほど、プリント対象物体の最適な方向姿勢または最適な向きの取得結果がより正確になり、３Ｄプリンティング・デバイスの処理ケイパビリティについての要件がより高くなる。
プリント対象物体の異なる姿勢のそれぞれに対応して、プリント対象物体は、異なる姿勢のそれぞれにおけるときに全ての方向で、異なる高さ、すなわち、各方向の最大サイズを有する。したがって、高さグループが、各姿勢における少なくとも１つの方向のプリント対象物体の最大サイズを含むように、プリント対象物体がそれぞれの異なる姿勢にあるときの、少なくとも１つの方向のプリント対象物体の高さが、取得されてもよく、各姿勢に対応する高さ情報が、１つの高さグループに集められる。高さグループのうちの少なくとも１つの高さが、プリント対象物体のサイズを正確に記述し得る。それによって、３Ｄプリンティング・デバイスが、プリント対象物体の最適な方向姿勢を選択するように、異なる方向における高さに従って選択を実行することが可能となる。高さグループに含まれる必要がある高さの数は、高さ選択方法に依存して異なる。各高さグループは、少なくとも１つの高さを含み、概して、３次元空間におけるプリント対象物体の正確な形状およびサイズを正確に記述するように、互いに直交する３つの高さを含む。
Ｓ１０２、高さグループの全てから最小高さを有する第１の高さを取得すること、ならびに第１の高さに従って、第１の高さと直交する第２の高さおよび第３の高さを取得することであって、第２の高さおよび第３の高さが、それぞれの方向における最小高さである、取得すること。
プリント対象物体の異なる姿勢に対応する複数の高さグループを取得した後、高さグループの全てから最小の第１の高さを見つけること、ならびに第１の高さの方向に直交する第２の高さおよび第３の高さを、第１の高さによって見つけることが必要である。ここで、第２の高さの方向および第３の方向もまた、互いに垂直かつ直交し、第２の高さおよび第３の高さは、それらのそれぞれの方向において最小高さである。概して、３つの高さが取得されるとき、第１の高さが最初に取得され、次いで、第２の高さおよび第３の高さが、第１の高さに基づいて逐次的に見つけられる。例えば、第１の高さが見つけられた後、第２の高さが、第１の高さに従って取得され、次いで、第３の高さが、第２の高さおよび第１の高さに従って取得される。または、第１の高さが取得された後、第３の高さが、第１の高さに従って最初に取得され、次いで、第２の高さが、第１の高さおよび第３の高さに従って取得される。このように取得された３つの高さは、全ての可能な姿勢におけるプリント対象物体の３つの異なる方向の３つの最小高さ値を示す。
上記高さを取得するときに、第１の高さが１つまたは複数の高さグループに位置してもよく、１つの高さグループだけが第１の高さを含むときに、それに直交する第２の高さおよび第３の高さが、第１の高さの方向によって直接見つけられてもよく、複数の高さグループが第１の高さを含むときに、高さグループにおけるさらなるスクリーニングが必要とされ、各高さグループにおける第２の高さおよび第３の高さが取得された後、最小の第２の高さおよび最小の第３の高さ、ならびに最小の第２の高さおよび最小の第３の高さに対応する第１の高さを見つけるために、複数の高さグループ間で比較が行われることに留意すべきである。
Ｓ１０３、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さが位置する方向を、それぞれプリント対象物体の３つのプリント方向として受け取ること、ならびにプリントすること。
第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さを取得した後、プリント対象物体の最適なプリント姿勢が、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さのそれぞれの方向に従って最後に判断される。３Ｄプリンティング・デバイスが動作中のとき、方向のプリント速度は一貫しないため、プリント速度が最も遅い方向で消費されるプリント時間を減少させるために、プリント対象物体の最小高さをプリント速度が最も遅い方向に割り当てること、およびプリント対象物体の他のより小さい高さをプリント速度がより遅い方向に割り当てることが可能であり、それによって、プリント対象物体がプリントされる全体速度を上昇させる。このようにして、３Ｄプリンティング・デバイスは、プリント対象物体のプリント速度が最も遅い方向、プリント速度がより遅い方向、およびプリント速度がプリントするのに最も速い方向のそれぞれで、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さの方向を位置決めし得る。
例えば、第１の高さが位置する方向が、プリント対象物体のレイヤ積層方向として受け取られてもよく、第２の高さが位置する方向が、プリント対象物体の２次プリント方向として受け取られてもよく、第３の高さが位置する方向が、プリント対象物体の１次プリント方向として受け取られてもよい。３Ｄプリンティング・デバイスは、通常、レイヤ化プリンティングをするため、各レイヤは、レイヤ・プリンティング・プロセス全体を実行する必要があり、各レイヤは、小さな厚みをプリントするだけであってもよい。よって、プリント対象物体のレイヤ積層方向におけるプリント速度、すなわちレイヤ積層速度が、最も遅く、したがって、プリント時間を減少させるために、このプリント方向のプリント対象物体の高さが小さいことが必要である。プリント対象物体がプリントしているときに、３Ｄプリンティング・デバイスは、概して、プリント・ヘッドの１次スキャニング方向、すなわち、１次プリント方向で直接プリントし得る。したがって、プリント対象物体のプリント速度は、この方向において最も速く、この方向のプリント対象物体の高さは、大きくてもよい。プリント・ヘッドの２次スキャニング方向、すなわち２次プリント方向において、プリント・ヘッドのリセットおよび移動などの動作を実行する必要があり、したがって、このプリント方向でのプリント速度は、より遅い。したがって、２次プリント方向のプリント対象物体の高さは、概して、１次プリント方向の高さとレイヤ積層方向の高さとの間である。このようにして、プリント対象物体の方向姿勢は、異なる方向のプリント速度に従って設定され、方向において消費されるプリント対象物体のプリント時間がより少ないことを保証し、全体のプリント速度を改善する。
この実施形態では、３Ｄプリンティング方法は、具体的には、最初に、支持プラットフォームに対する複数の異なる姿勢におけるプリント対象物体の高さグループを取得することであって、各高さグループが、姿勢に対応する複数の異なる方向のプリント対象物体の高さを含む、取得することと、次いで、高さグループの全てから、最小高さを有する第１の高さ、ならびに第１の高さと直交する第２の高さおよび第３の高さを取得することであって、第２の高さおよび第３の高さが、それぞれの方向における最小高さである、取得することと、最後に、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さが位置する方向を、それぞれプリント対象物体の３つのプリント方向として受け取ること、ならびにプリントすることと、を含む。このようにして、プリント対象物体を方向付けすることによって、プリント対象物体が小さな高さを有する方向と一致した遅いプリント速度でプリント方向を維持することができ、したがって、消費されるプリント対象物体のプリント時間が各方向において減少し、全体のプリント速度が改善される。
＜実施形態２＞
プリント対象物体の複数の高さグループが取得された後、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さが、高さグループから取得されるときに、異なる高さについて、優先度が設定されてもよく、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さが、優先度に従って順番に取得される。図２は、本発明の実施形態２による、プリント対象物体の複数の高さグループから第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さを取得することの概略フローチャートである。図２に示されるように、具体的には、ステップＳ１０２において、以下のサブステップが、具体的には含まれてもよい。
Ｓ１０２１、全ての高さグループから最小高さを有する第１の高さを取得すること。
具体的には、第１の高さが、全ての高さグループにおいて最小の高さであり、したがって、プリント時間を節約するために、第１の高さが位置する方向が、プリント対象物体をプリントするときにプリント速度が最も遅い方向と合致されてもよい。
Ｓ１０２２、第１の高さに従って第２の高さを取得すること。
第１の高さが取得された後、第１の高さに直交し、かつ最小高さを有する第２の高さが、高さグループから見つけられ得る。第２の高さは、第１の高さと同一の高さグループ内にあってもよく（高さグループが複数方向の高さを含むとき）、または第１の高さとは異なる高さグループ内にあってもよい（高さグループが１つの方向のみの高さを含むとき）。ここで、前のステップで取得された第１の高さは、１つの高さグループまたは複数の高さグループ内にあってもよい。１つの高さグループだけが第１の高さを含む場合、高さグループに対応する姿勢が、支持プラットフォーム上のプリント対象物体の方向姿勢として受け取られてもよく、その際、第２の高さおよび第３の高さは、直接判断されてもよい。複数の高さグループが第１の高さを含む場合、第１の高さが位置する方向に垂直かつ直交する方向が、第１の高さを含むグループからさらに取得される。最小高さを有する方向が、方向から選択され、それは、第２の高さが位置する方向である。
複数の高さグループが第１の高さを含む場合において、一意な第１の高さを判断するために、第１の高さに従って第２の高さを取得した後、取得された第２の高さに従って第１の高さを更新することがさらに必要である。すなわち、このステップで取得された第２の高さに対応する第１の高さは、一意な第１の高さとして再度受け取られる。
Ｓ１０２３、第１の高さおよび第２の高さに従って第３の高さを取得すること。
同様に第２の高さが取得された後、第１の高さおよび第２の高さに直交し、かつ最小高さ値を有する第３の高さが、第１の高さおよび第２の高さに従って取得され得る。第１の高さおよび第２の高さを含む複数の高さグループが存在する場合、第１の高さおよび第２の高さの方向に直交し、かつ最小高さ値を有する方向が、第１の高さおよび第２の高さを含むグループからさらに取得されてもよく、それは、第３の高さが位置する方向である。
さらに、前のステップで取得された第２の高さもまた、複数であり得るため、第１の高さおよび第２の高さに従って第３の高さを取得した後、第１の高さおよび第２の高さが、第３の高さに従って更新されてもよい。すなわち、第３の高さに対応する第２の高さおよび第１の高さは、取得された第３の高さに従って複数の第２の高さおよび第１の高さから再選択され、第１の高さおよび取得されるべき第１として確認される。
上記ステップに従って、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さは、逐次的に取得され得る。プリント対象物体が、これらの高さの方向に向けられているときに、消費されるプリント時間が最短となるように、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さが、そのそれぞれの方向における最小値であることが保証される。
最小高さを有する第３の高さもまた、第１の高さおよび第２の高さを取得することに基づいて、複数であってもよいと、当業者により理解される。このとき、全ての第３の高さの高さ値が等しいため、複数の第３の高さのうちの任意の１つが、後続のプリントのために選択され得るように、プリント対象物体が設定される姿勢にかかわらず、最も速いプリント速度が得られ得る。
この実施形態において、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さを、プリント対象物体の複数の高さグループから取得することは、具体的には、最初に、全ての高さグループから最小の高さを有する第１の高さを取得することと、次いで、第１の高さに従って第２の高さを取得することと、最後に、第１の高さおよび第２の高さに従って第３の高さを取得することと、を含む。このようにして、異なる方向における最小高さが、異なる優先度に従って、これらの方向において逐次的に取得され得る。それによって、より遅いプリント速度が、より短い長さに合致されてもよく、次いで、全体のプリント時間が最小化されるように、プリント対象物体をプリントするときに、プリント対象物体のプリント速度が最も遅い方向における長さが最小であることを保証する。
＜実施形態３＞
前述の実施形態２に基づいて、プリント対象物体の複数の高さグループを取得し、これらの高さグループから、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さを取得するときに、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さの方向が、プリント対象物体のモデル上のメッシュ・パーティションによって、かつメッシュ・ユニットの方向に従って、判断され得る。図３は、本発明の実施形態３による、プリント対象物体の高さグループを取得することの概略フローチャートである。図３に示されるように、支持プラットフォームに対する複数の異なる姿勢における、プリント対象物体の高さグループを取得するステップは、具体的には、
Ｓ２０１、プリント対象物体を構成する全てのポリゴン・サーフェスを取得すること、を含む。
ここで、プリント対象物体のモデルが、複数のポリゴン・サーフェスによって構成されてもよく、領域サイズおよびポリゴン・サーフェスの数が、３Ｄプリンティング・デバイスのニーズおよび処理ケイパビリティに従って設定されてもよい。ポリゴン・サーフェスの数が大きいほど、個々のポリゴン・サーフェスの領域は小さく、プリント対象物体のモデル高さの取得結果がより正確になり、これに対応して、必要な処理ケイパビリティがより高くなる。
具体的には、ポリゴン・サーフェスは、三角サーフェスまたは他の形状であってもよい。別段の記述がない限り、例としてプリント対象物体が三角サーフェスでできているとして、説明が行われる。
Ｓ２０２、ポリゴン・サーフェスのそれぞれに対応する高さグループを取得することであって、高さグループが、ポリゴン・サーフェスに垂直な方向のプリント対象物体の高さを含む、取得すること。
プリント対象物体を構成する全ての三角サーフェスが取得された後、三角サーフェスは、参照平面として使用され得る。三角サーフェスに対応するプリント対象物体の高さ、すなわち、三角サーフェスに垂直な方向のプリント対象物体の最大サイズが、判断される。さらに、高さグループは、各ポリゴン・サーフェスの方向をさらに含む。したがって、三角サーフェスに垂直な方向のプリント対象物体の高さ、および三角サーフェスの方向、すなわち、他の三角サーフェスまたはプリント対象物体全体に対する三角サーフェスの相対角度が、三角サーフェスに対応する高さグループに含まれ、それは、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さの後続の選択を容易にする。例えば、図４ａは、本発明の実施形態３による、プリント対象物体の１つの三角サーフェスおよびその対応するモデル高さの概略図である。図４ａに示されるように、プリント対象物体の１つの三角サーフェスが、Ｓ１であり、三角サーフェスＳ１に垂直なモデル高さが、ｈ１であり、高さｈ１のサイズおよび方向、ならびに三角サーフェスＳ１の角度が、三角サーフェスに対応する高さグループに含まれる。図４ｂは、本発明の実施形態３による、プリント対象物体の別の三角サーフェスおよびその対応するモデル高さの概略図である。図４ｂに示されるように、プリント対象物体の別の三角サーフェスＳ２、および対応するモデル高さｈ２が選択され得る。モデル高さｈ２のサイズおよび方向、ならびに三角サーフェスＳ２の角度が、三角サーフェスＳ２に対応する高さグループに含まれる。
これに対応して、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さを取得するステップにおいて、全ての高さグループから最小の第１の高さを取得するステップ、すなわち、ステップＳ１０２１は、具体的には、全ての高さグループからポリゴン・サーフェスに垂直な方向のプリント対象物体の最小高さを取得すること、および第１の高さとして最小高さを受け取ることを含み得る。
このようにして、最小高さは、三角サーフェスに垂直な方向のプリント対象物体の高さを直接比較することによって判断され得る。最小高さは、第１の高さとして受け取られる。３Ｄプリンティング・デバイスがプリントしているとき、最小プリント速度を有するプリント方向は、第１の高さが位置する方向として方向付けされ得る。
図５は、本発明の実施形態３による、プリント対象物体の第２の高さと第１の高さとの間の相対関係の概略図である。図５に示されるように、さらに、上記ステップＳ１０２１に基づいて第１の高さを取得した後で、第１の高さに直交し、かつ垂直な方向の最小高さを、第２の高さおよび第３の高さとして見つけることも必要である。さらに、最小の第１の高さを含む複数の高さグループが存在する場合、第２の高さを有するグループを取得するために、さらなる選択が必要である。第１の高さに従って第２の高さを取得するステップ、すなわち、ステップＳ１０２２は、具体的には、
高さグループの全てから、第１の高さが位置し、かつ最小長さを有する方向と直交する高さを取得すること、および高さを第２の高さとして受け取ること、または高さグループの全てから、第１の高さが位置する方向に略直交する高さを取得すること、および第１の高さが位置する方向に略直交する高さから、第１の高さに直交する方向に最小長さを有する投影を第２の高さとして受け取ること、を含み得る。
上記ステップは、ただ１つの方向の高さが各高さグループに含まれる場合に対応し得る。したがって、第２の高さが選択されるとき、高さグループにおける三角サーフェスの方向を結合し、他の高さグループから条件を満たす高さを見つけ、それを第２の高さとして使用する必要がある。図５に示されるように、最小の第１の高さｈ１が取得された後、第２の高さが取得されるとき、第２の高さは、第１の高さｈ１に直交するため、選択される三角サーフェスに対応する高さが第１の高さｈ１に垂直かつ直交するように、第１の高さｈ１が位置する三角サーフェスＳ１に垂直な三角サーフェスが、三角サーフェスの方向に従って選択され得る。次いで、選択された三角サーフェスに対応する高さのうち、対応する長さまたは高さの値が最小である１つの三角サーフェスＳ２があり、次いで、三角サーフェスＳ２に対応する高さｈ２が、第２の高さとして受け取られ得る。さらに、プリント対象物体は、必ずしも第１の高さに対応する三角サーフェスに垂直かつ直交する三角サーフェスを有しないため、第２の高さが取得されるとき、第１の高さに対応する三角サーフェスに略垂直な他の三角サーフェスの高さが、判定に使用され得る。三角サーフェスが、第１の高さに対応する三角サーフェスに略垂直、例えば、８０°またはそれ以上の角度であるとき、この三角サーフェスの高さは、第１の高さが位置する方向に略直交する。したがって、方向が第１の高さに略直交する全ての高さを見つけた後、高さは、第１の高さに直交する方向に投影されてもよく、最小長さを有する投影が、第２の高さとして受け取られる。
同様に、第１の高さが１つだけ、および第２の高さが１つだけ存在する場合、第１の高さおよび第２の高さの両方に直交する方向が、第３の高さとして直接選択され得る。最小の第２の高さを含む複数の高さグループが存在するとき、上記ステップＳ１０２２に基づいて、第３の高さを含むグループを取得するために、第１の高さおよび第２の高さを含む全ての高さグループから、さらなる選択も実行されてもよい。具体的には、第１の高さおよび第２の高さに従って第３の高さを取得するステップが、具体的には、高さグループの全てから、第１の高さおよび第２の高さに直交し、かつ最小長さを有する高さを取得すること、ならびに高さを第３の高さとして受け取ること、または、高さグループの全てから、第１の高さおよび第２の高さに略直交する高さを取得すること、ならびに第１の高さおよび第２の高さに略直交する高さから、第１の高さおよび第２の高さに直交する方向に最小長さを有する投影を第３の高さとして受け取ること、を含み得る。
第３の高さを取得した後、第３の高さを有する高さグループが１つだけ存在する場合、高さグループに対応する第３の高さが、直接判断され得る。第３の高さを有する複数の高さグループが存在する場合、これらの高さグループのうちの任意の１つが、第３の高さを判断するために選択され得る。
この実施形態では、３Ｄプリンティング方法は、具体的には、最初に、支持プラットフォームに対する複数の異なる姿勢におけるプリント対象物体の高さグループを取得することであって、各高さグループが、姿勢に対応する複数の異なる方向のプリント対象物体の高さを含む、取得することと、次いで、高さグループの全てから、最小高さを有する第１の高さ、ならびに第１の高さと直交する第２の高さおよび第３の高さを取得することであって、第２の高さおよび第３の高さが、それぞれの方向における最小高さである、取得することと、最後に、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さが位置する方向を、それぞれプリント対象物体の３つのプリント方向として受け取ること、ならびにプリントすることと、を含む。プリント対象物体の異なる姿勢に対応する高さグループを取得するときに、具体的には、プリント対象物体を構成する全てのポリゴン・サーフェスが取得され、ポリゴン・サーフェスのそれぞれに対応する高さグループが取得される。その場合に、高さグループは、ポリゴン・サーフェスに垂直な方向のプリント対象物体の高さ、およびポリゴン・サーフェスのそれぞれの方向を含む。このようにして、プリント対象物体を方向付けすることによって、プリント対象物体が小さな高さを有する方向と一致した遅いプリント速度でプリント方向を維持することができ、したがって、方向において消費されるプリント対象物体のプリント時間が減少し、全体のプリント速度が改善される。
＜実施形態４＞
プリント対象物体がメッシュされ、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さの方向が、メッシュ・ユニットの方向に従って判断されるとき、第１の高さが取得された後、第１の高さおよび対応するポリゴン・サーフェスは、互いに垂直であるため、ポリゴン・サーフェスがある平面上で対応する第２の高さおよび第３の高さを直接見つけることも可能である。このとき、高さグループは、ポリゴン・サーフェスに垂直な方向のプリント対象物体の高さだけでなく、ポリゴン・サーフェス上のプリント対象物体の投影もまた含む。このようにして、ポリゴン・サーフェス上のプリント対象物体の投影が、第２の高さおよび第３の高さを取得するために使用され得る。具体的には、異なる姿勢のプリント対象物体の複数の高さグループを取得するときに、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さを取得するステップは、また、最初に、高さグループの全てから最小の第１の高さを取得することと、次いで、第１の高さに従って第２の高さを取得することと、最後に、第１の高さおよび第２の高さに従って第３の高さを取得することと、を含み得る。
全ての高さグループから最小の第１の高さを取得するステップは、具体的には、全ての高さグループからポリゴン・サーフェスに垂直な方向のプリント対象物体の最小高さを取得すること、および最小高さを第１の高さとして受け取ることを含み得る。
このようにして、プリント対象物体の最小高さは、三角サーフェスに垂直な方向のプリント対象物体の高さを比較することによって直接判断され得る。最小高さは、第１の高さとして受け取られる。３Ｄプリンティング・デバイスがプリントしているとき、最小プリント速度を有するプリント方向は、第１の高さが位置する方向として方向付けされ得る。図６は、本発明の実施形態４による、プリント対象物体の第１の高さおよび対応する三角サーフェスの概略図である。図６に示されるように、三角サーフェスＳ１に対応するモデル高さｈ１が、三角面の全てに対応する高さのうちの最小の第１の高さであると仮定すると、第２の高さおよび第３の高さを取得するときに、第１の高さｈ１に従って、探索が実行され得る。
さらに、最小の第１の高さを含む複数の高さグループが存在する場合、第１の高さを用いて第２の高さを有するグループを取得することによって、第１の高さを含む全ての高さグループからさらなるスクリーニングを実行する必要がある。第１の高さに従って第２の高さを取得するステップ、すなわち、ステップＳ１０２２は、具体的には、
第１の高さに対応するポリゴン・サーフェス上のプリント対象物体の投影の最小長さを取得すること、および投影の最小長さを第２の高さとして受け取ることを含み得る。
具体的には、ステップは、具体的には、第１の高さを有する高さグループから、第１の高さに対応するポリゴン・サーフェス上のプリント対象物体の投影の最小長さを取得すること、および最小長さの全ての最小値を第２の高さとして受け取ることであってもよい。
第１の高さおよび対応するポリゴン・サーフェスは、必ず互いに垂直であるため、複数の最小の第１の高さが存在するとき、プリント対象物体は、これらの第１の高さに対応するポリゴン・サーフェス上に投影されてもよく、ポリゴン・サーフェス上のプリント対象物体の投影の最小長さが、見つけられ得る。見つけられた投影の最小長さは、ポリゴン・サーフェス上に位置するため、それは、投影の最小長さが位置するポリゴン・サーフェスに対応する第１の高さと必ず相互直交関係であり、投影の最小長さが、第２の高さとして受け取られ得る。図７は、本発明の実施形態４による、第１の高さに従って第２の高さを取得することの概略図である。図７に示されるように、第１の高さｈ１および対応する三角サーフェスＳ１を取得した後、三角サーフェスＳ１が、投影平面として使用されてもよく、プリント対象物体全体が、三角サーフェスＳ１上に投影される。したがって、三角サーフェスＳ１上のプリント対象物体の投影は、第１の高さｈ１に全て垂直であり、これによって、最小高さｈ２が、投影から見つけられ、第２の高さとして受け取られ得る。
さらに、第２の高さを取得した後、第１の高さは、第２の高さに従って更新され得る。すなわち、第２の高さに対応する第１の高さが選択され、必要な第１の高さとして使用される。
同様に、上記ステップＳ１０２２に基づいて、最小の第１の高さおよび最小の第２の高さを含む複数の高さグループが存在する場合、第３の高さを含むグループを取得するために、さらなるスクリーニングが、また、第１の高さおよび第２の高さによる高さグループから実行され得る。具体的には、第１の高さおよび第２の高さに従って第３の高さを取得するステップ、すなわちステップＳ１０２３が、具体的には、
第１の高さおよび第２の高さの方向に垂直な投影の長さを第３の高さとして受け取ること、を含み得る。
このようにして、第１の高さに対応するポリゴン・サーフェス上のプリント対象物体の投影のうち、第１の高さおよび第２の高さの方向に垂直な長さが、第３の高さとして受け取られ得る。
具体的には、概して、第２の高さが１つだけ存在するとき、第１の高さおよび第２の高さに直交し、かつ投影サーフェス上に位置する第３の高さが、第１の高さおよび第２の高さに従って直接判断され得る。複数の第２の高さが存在するとき、第１の高さおよび第２の高さに対応する第３の高さもまた、複数であり得るため、ステップは、第１の高さおよび第２の高さを有する高さグループから、第１の高さに対応し、かつ最小長さを有するポリゴン・サーフェス上のプリント対象物体の投影において、第１の高さおよび第２の高さの方向に垂直な長さを、第３の高さとして取得することであり得る。
第３の高さを取得した後、第３の高さを有する高さグループが１つだけ存在する場合、高さグループに対応する第３の高さが、直接判断され得る。第３の高さを有する複数の高さグループが存在する場合、これらの高さグループのうちの任意の１つが、第３の高さを判断するために選択され得る。
この実施形態では、３Ｄプリンティング方法は、具体的には、最初に、支持プラットフォームに対する複数の異なる姿勢におけるプリント対象物体の高さグループを取得することであって、各高さグループが、姿勢に対応する複数の異なる方向のプリント対象物体の高さを含む、取得することと、次いで、高さグループの全てから、最小高さを有する第１の高さ、ならびに第１の高さと直交する第２の高さおよび第３の高さを取得することであって、第２の高さおよび第３の高さが、それぞれの方向における最小高さである、取得することと、最後に、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さが位置する方向を、それぞれプリント対象物体の３つのプリント方向として受け取ること、ならびにプリントすることと、を含む。プリント対象物体の異なる姿勢に対応する高さグループを取得するとき、第１の高さを取得した後、第１の高さに対応するポリゴン・サーフェス上のプリント対象物体の投影における最小長さが、取得されてもよく、投影における最小長さは、第２の高さとして受け取られてもよく、投影における第１の高さおよび第２の高さに直交する長さが、第３の高さとして受け取られてもよい。このようにして、プリント対象物体を方向付けすることによって、プリント対象物体が小さな高さを有する方向と一致した遅いプリント速度でプリント方向を維持することができ、したがって、方向において消費されるプリント対象物体のプリント時間が減少し、全体のプリント速度が改善される。
＜実施形態５＞
前述した実施形態２に基づいて、プリント対象物体の複数の高さグループを取得し、これらの高さグループから第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さを取得するとき、プリント対象物体の外接形状も、高さグループを判断するために利用され得る。図８は、本発明の実施形態５による、プリント対象物体の高さグループを取得することの別の概略フローチャートである。図８に示されるように、支持プラットフォームに対する複数の異なる姿勢におけるプリント対象物体の高さグループを取得することは、具体的には、
Ｓ３０１、支持プラットフォームに対する姿勢のそれぞれにおいてプリント対象物体の包含体を取得することであって、包含体が、プリント対象物体が完全に含まれる最小エンティティである、取得することを含み得る。
プリント対象物体は、通常、不規則な形状であるため、異なる方向姿勢におけるプリント対象物体に対応する包含体が確立されてもよく、包含体のサイズおよび方向が、各方向のプリント対象物体の長さを判定するために使用される。具体的には、互いに垂直なプリント方向に対応することを容易にするために、包含体は、概して、エッジが互いに垂直である直方体であってもよく、直方体は、プリント対象物体と外接する。
このようにして、プリント対象物体は、プリント対象物体が完全に含まれることが可能であり、支持プラットフォームに対するそれぞれの異なる姿勢またはそれぞれの異なる角度において、各方向に最短の長さを有する直方体を、それに対応して有する。各直方体は、プリント対象物体のあらゆる可能な方向姿勢を横断するように、他の直方体に対して小さな角度だけ相対的に回転される。
具体的には、図９は、本発明の実施形態５による、プリント対象物体の異なる姿勢における包含体を取得することの概略フローチャートである。図９に示されるように、包含体が、プリント対象物体の外接直方体であるとき、支持プラットフォームに対する姿勢のそれぞれにおいてプリント対象物体の包含体を取得するステップは、具体的には、以下のサブステップに分割され得る。
Ｓ３０１１、支持プラットフォームに対するプリント対象物体の全ての異なる姿勢を取得すること。
Ｓ３０１２、３次元直交座標系の平面からのそれぞれの姿勢におけるプリント対象物体の、最短距離を有する点および最長距離を有する点をそれぞれ取得すること。
Ｓ３０１３、３次元直交座標系の平面からの各姿勢におけるプリント対象物体の、最短距離を有する点および最長距離を有する点を頂点として用いて、各姿勢におけるプリント対象物体の包含体を確立すること。
具体的には、図１０は、本発明の実施形態５による、ある角度におけるプリント対象物体およびその包含体の概略図である。図１０に示されるように、３次元直交座標系が、ＸＹＺ座標系であり、３つの相互に垂直な平面、Ｘ−Ｙ平面、Ｘ−Ｚ平面、およびＹ−Ｚ平面を含むと仮定される。プリント対象物体の姿勢を任意に選択すると、ステップＳ３０１２によれば、プリント対象物体上の３次元直交座標系のＸ−Ｙ平面に最も近い点Ｄ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）および最も遠い点Ｄ１’（ｘ１’，ｙ１’，ｚ１’）、Ｙ−Ｚ平面に最も近い点Ｄ２（ｘ２，ｙ２，ｚ２）および最も遠い点Ｄ２’（ｘ２’，ｙ２’，ｚ２’）、ならびにＸ−Ｚ平面に最も近い点Ｄ３（ｘ３，ｙ３，ｚ３）および最も遠い点Ｄ３’（ｘ３’，ｙ３’，ｚ３’）が、姿勢においてそれぞれ取得され得る。
ステップＳ３０１３において、６つの点Ｄ１、Ｄ１’、Ｄ２、Ｄ２’、Ｄ３、Ｄ３’は、プリント対象物体の外接直方体を判断するための頂点として使用され得る。具体的には、図１０は、プリント対象物体１０１およびその外接包含体、すなわち、直方体１０２を示す。外接直方体１０２の頂点は、それぞれ、ａ（ｘ２，ｙ３，ｚ１）、ｂ（ｘ２’，ｙ３，ｚ１）、ｃ（ｘ２’，ｙ３’，ｚ１）、ｄ（ｘ２，ｙ３’，ｚ１）、ａ’（ｘ２，ｙ３，ｚ１’）、ｂ’（ｘ２’，ｙ３，ｚ１’）、ｃ’（ｘ２’，ｙ３’，ｚ１’）、ｄ’（ｘ２，ｙ３’，ｚ１’）である。直方体１０２のエッジは、８つの頂点に従って取得されてもよく、それぞれ、Ｌ１＝ｘ２’−ｘ２、Ｌ１１＝ｙ３’−ｙ３、Ｌ１１１＝ｚ１’−ｚ１である。
Ｓ３０２、包含体の全てに対応する高さグループを取得することであって、高さグループのそれぞれが、包含体の全てのエッジのエッジ長を含む、取得すること。
プリント対象物体１０１を、やはり例にとると、プリント対象物体が、異なる姿勢を提示するように、プリント対象物体は、Ｘ、Ｙ、およびＺ方向のうちのいずれか１つにおいて所定の角度だけ回転され得る。図１１は、本発明の実施形態５による、別の角度におけるプリント対象物体およびその包含体の概略図である。図１１に示されるように、それは、別の角度において取得される、プリント対象物体１０１およびその包含体２０２を示す。上記ステップＳ３０１１〜Ｓ３０１３を繰り返すことによって、プリント対象物体の異なる向きの外接直方体のエッジのエッジ長が、取得され得る。
例えば、プリント対象物体の姿勢は、１°の単位で調整され得る。最初に、プリント対象物体は、３次元直交座標系においてＸ方向周りに１°だけ回転されて、Ｘ方向に３６０方向のプリント対象物体の全ての外接直方体を取得し得る。次いで、Ｘ方向に沿った各方向姿勢において、プリント対象物体は、Ｙ方向周りに１°だけ回転され、それによって、Ｘ方向およびＹ方向におけるプリント対象物体の３６０×３６０個の外接直方体全てを取得する。最後に、プリント対象物体が、Ｘ方向およびＹ方向の各姿勢において、Ｚ方向周りに１°だけ回転されて、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向のプリント対象物体の３６０×３６０×３６０個の外接直方体全てを取得する。これらの外接直方体に対応する高さグループは、後続の計算において必要な第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さを取得するために、外接直方体の全てのエッジ長を含む。
次いで、前述の実施形態３の方法に類似して、前述の実施形態２に基づき、全ての高さグループから最小の第１の高さを取得することのステップＳ１０２１は、具体的には、包含体の全てから最小長さを有するエッジを取得すること、および最小長さを有するエッジのエッジ長を第１の高さとして受け取ることを含み得る。
包含体のエッジ長は、プリント対象物体の最大外寸を表すため、プリント対象物体の最小の第１の高さが、包含体の最小長さを有するエッジを選択することによって取得され得る。
さらに、第１の高さを取得した後、第１の高さを含む複数の高さグループが存在する場合、第２の高さを有するグループを取得するために、第１の高さを含む全ての高さグループからさらなるスクリーニングを実行する必要がある。第１の高さを有する高さグループから、第１の高さが位置し、かつ最小高さを有する方向に直交する第２の高さを取得するステップＳ１０２２は、具体的には、第１の高さを有する高さグループから、包含体のエッジのうち、第１の高さとは異なる方向を有し、かつ最小長さを有するエッジを取得すること、および第１の高さとは異なる方向を有し、かつ最小長さを有するエッジのエッジ長を、第２の高さとして受け取ることを含み得る。
包含体は直方体であるため、包含体のエッジは互いに垂直であり、したがって、包含体のエッジから、第１の高さとは異なる方向を有し、かつ最小長さを有するエッジを選択することが比較的容易であり、エッジのエッジ長は、第２の高さとして受け取られ、エッジの向きは、第２の高さの方向として受け取られる。
同様に、第２の高さを含む複数の高さグループが存在するとき、第１の高さおよび第２の高さを有する高さグループから、第１の高さおよび第２の高さの方向に直交し、かつ最小高さを有する第３の高さを取得するステップＳ１０２３は、具体的には、第１の高さおよび第２の高さを有する高さグループから、包含体のうち、第１の高さおよび第２の高さとは異なる方向を有するエッジを取得すること、ならびに第１の高さおよび第２の高さとは異なる方向を有するエッジのエッジ長を、第３の高さとして受け取ることを含み得る。
第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さがこのようにして判断された後、プリント対象物体が支持プラットフォームに対して提示する最適な姿勢が、これらの高さの方向に従って判断され得る。プリント対象物体は、プリント速度が最も遅いプリント方向においてプリント対象物体が小さなサイズを有することを保証し得る最適な姿勢に従ってプリントされ、全体のプリント時間が減少する。
この実施形態では、３Ｄプリンティング方法は、具体的には、最初に、支持プラットフォームに対する複数の異なる姿勢におけるプリント対象物体の高さグループを取得することであって、各高さグループが、姿勢に対応する複数の異なる方向のプリント対象物体の高さを含む、取得することと、次いで、高さグループの全てから、最小高さを有する第１の高さ、ならびに第１の高さと直交する第２の高さおよび第３の高さを取得することであって、第２の高さおよび第３の高さが、それぞれの方向における最小高さである、取得することと、最後に、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さが位置する方向を、それぞれプリント対象物体の３つのプリント方向として受け取ること、ならびにプリントすることと、を含む。プリント対象物体の異なる姿勢における高さグループを取得するときに、支持プラットフォームに対する姿勢のそれぞれにおいてプリント対象物体の包含体が、最初に取得されてもよく、包含体は、プリント対象物体が完全に含まれる最小エンティティであり、次いで、包含体の全てに対応する高さグループが、取得され、高さグループのそれぞれが、包含体の全てのエッジのエッジ長を含む。このようにして、プリント対象物体を方向付けすることによって、プリント対象物体が小さな高さを有する方向と一致した遅いプリント速度でプリント方向を維持することができ、したがって、方向において消費されるプリント対象物体のプリント時間が減少し、全体のプリント速度が改善される。
＜実施形態６＞
本発明は、前述の実施形態１〜５における３Ｄプリンティング方法を実行するために使用され得る３Ｄプリンティング・デバイスをさらに提供する。図１２は、本発明の実施形態６による、３Ｄプリンティング・デバイスの概略構造図である。図１２に示されるように、この実施形態において提供される３Ｄプリンティング・デバイスは、具体的には、プリント・ヘッド１、支持プラットフォーム２、および制御ユニット（図示せず）を含む。制御ユニットおよびプリント・ヘッド１は、電気的に接続され、制御ユニットは、プリント・ヘッド１が支持プラットフォーム２上のプリント対象物体３をプリントするように、実施形態１〜５に記載される３Ｄプリンティング方法を実行するように構成される。３Ｄプリンティング方法の処理ステップは、前述の実施形態１〜５において詳細に説明されており、ここでは、再び説明されない。
具体的には、制御ユニットは、処理端末および駆動コントローラなどのコンポーネントを含んでもよく、処理端末は、プリント対象物体３を処理してプリント用のプリント・データを形成するように構成されてもよい。駆動コントローラは、処理端末によって発行される命令を通して支持プラットフォーム２上でプリントするように、プリント・ヘッド１を制御する。処理端末によって発行される命令は、実施形態１〜５の方法プロセスに従って、プリント対象物体のプリントを方向付けすることを含む。プリント対象物体３は、異なる方向において異なる長さを有する。具体的には、プリント対象物体３の向きは、レイヤ積層方向におけるプリント対象物体の長さ＜プリント・ヘッドの２次スキャニング方向における長さ＜プリント・ヘッドの１次スキャニング方向における長さ、を満たすべきである。
プリント対象物体３に対して判断される方向姿勢は、プリント対象物体３の実際の重心と合致しなくてもよいため、処理端末は、プリント時においてプリント対象物体３の吊り下げ部を支持するように、プリント対象物体３の支持構造を生成するようにさらに構成される。
支持プラットフォーム２上のプリント対象物体３の姿勢および向きを判断した後、支持構造を含むプリント対象物体３に対してレイヤ化処理が実行される。次いで、各レイヤのレイヤ・プリント・データが、プリントするようにプリント・ヘッド１を制御する駆動コントローラに送信され、最後に、複数のレイヤが、重畳されてプリント対象物体３を形成する。
具体的には、処理端末のデータの処理時間をさらに短縮するために、実施形態１〜５（４）の３Ｄプリンティング方法は、レイヤ化処理と同時に動作されてもよい。具体的には、第１の高さが、プリント対象物体３の異なる姿勢に対応する高さグループから判断された後、プリント対象物体３のための支持構造が、生成されてもよく、次いで、プリント対象物体３の第２の高さおよび第３の高さを判断するように、支持構造を含むプリント対象物体３に対して、レイヤ化処理が実行される。最後に、プリント・ヘッド１が、プリントするよう制御されるように、各レイヤのレイヤ・プリント・データは、対応する変換の後、駆動コントローラに送信され、複数レイヤの重畳後、プリント対象物体３が、形成される。
具体的には、レイヤ化処理は、プリント対象物体３をデータ形式に変換することを含んでもよく、プリント対象物体３の情報がスキャニングによって取得されてもよく、次いで、プリント対象物体３に含まれる情報が、ＳＴＬフォーマット、ＰＬＹフォーマット、ＷＲＬフォーマットなどの、処理端末のレイヤ化スライス・ソフトウェアによって認識され得るデータ・フォーマットに変換される。具体的には、プリント対象物体３に含まれる情報が、レイヤを単位として受け取り、すなわち、プリント対象物体３は、スキャンされ、処理端末のレイヤ化スライス・ソフトウェアによって認識され得るデータ・フォーマットに変換される。次いで、スライスおよびレイヤ化は、レイヤ化スライス・ソフトウェアを通して実行され、次いで、各スライスされたレイヤは、各レイヤのレイヤ情報を取得するために解析され、次いで、各レイヤのレイヤ情報は、レイヤ・プリント・データに変換される。
具体的には、レイヤ・プリント・データは、レイヤ構造化データおよびレイヤ非構造化データを含むがこれらに限定されない。レイヤ構造化データは、カラム構造化データ、ネットワーク・フォーマット構造化データ、スパイラル構造化データ、および他の情報を含むが、これらに限定されず、レイヤ非構造化データは、材料、色、および他の情報を含むが、これらに限定されない。
具体的には、プリント対象物体３のレイヤ非構造化情報は、プリント対象物体３のスライスされたレイヤのレイヤ構造情報を解析する間に取得される。
変形として、レイヤ非構造化情報の材料情報は、特定のニーズに従って設定され得る。レイヤ非構造化情報の色情報もまた、描画ソフトウェアを通してプリント対象物体３を直接描画し得る。一般に使用される描画ソフトウェアは、ＣＡＤ、Ｐｒｏｅ、Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋ、ＵＧ、３ＤＭａｘなどを含む。当業者により理解されるように、描画ソフトウェアによって描画されるものは、プリント対象物体３の基本構造モデルである。当業者は、従来技術に基づいて多様な変更を行ってもよく、それらは、本明細書において説明されない。
変形として、プリント対象物体３は、単一材料または複数材料からプリントされてもよく、単色または複数色の物体などであってもよい。本発明におけるプリント対象物体３の材料の種類、色情報などの特性は、限定されない。
具体的には、上記材料は、支持材料および成形材料を含む。支持材料は、ホットメルト材料、水溶性材料などの、ある化学的性質または物理的性質を有する材料を含むが、これらに限定されない。成形材料は、光硬化性材料、温度硬化性材料、硬質材料、軟質材料などの、ある化学的性質または物理的性質を有する材料を含むが、これらに限定されない。
プリント対象物体３のプリント時間をさらに短縮するために、レイヤ化プロセスは、駆動コントローラがプリントするようにプリント・ヘッド１を制御することと同時に動作される。特定の実装は、処理端末が、プリント対象物体３の第１のレイヤ・プリント・データを取得した後、第２のレイヤ・プリント・データを取得しつつ、第１のレイヤ・プリント・データが、プリントするようにプリント・ヘッド１を制御する駆動コントローラに送信され、最後に、複数のレイヤが重畳されて、プリント対象物体３を形成する。
さらに、処理端末および駆動コントローラの機能は、ハードウェア、プロセッサによって実行されるソフトウェア、またはその２つの組み合わせによって実装され得る。具体的には、それが、ソフトウェア・モジュールによって実装される場合、プリ・プログラムが、プロセッサに焼き付けられてもよく、またはソフトウェアが、プリセット・システムにインストールされてもよい。それが、ハードウェアによって実装される場合、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）が、実現のために対応する機能を固定するために利用され得る。
さらに、ソフトウェア・モジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュ・メモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ハード・ディスク、または当技術分野において既知の任意の他の形式の記憶媒体に記憶され得る。記憶媒体をプロセッサに連結することによって、プロセッサは、情報を記憶媒体から読み出すことが可能であり、情報を記憶媒体に書き込み得る。変形として、記憶媒体は、プロセッサの一部であってもよく、または、プロセッサおよび記憶媒体の両方が、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）上に位置する。
さらに、ハードウェアは、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、または他のプログラマブル・ロジック・デバイス、離散ゲートまたはトランジスタ・ロジック・デバイス、離散ハードウェア・コンポーネント、またはこれらのハードウェアの組み合わせであってもよく、それらは、特定機能を実装することが可能である。変形として、それは、また、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサの組み合わせ、ＤＳＰと通信する１つまたは複数のマイクロプロセッサの組み合わせなどの、コンピューティング・デバイスの組み合わせによって実装され得る。
この実施形態では、３Ｄプリンティング・デバイスは、具体的には、プリント・ヘッド、支持プラットフォーム、および制御ユニットを含み、制御ユニットおよびプリント・ヘッドが、電気的に接続され、制御ユニットが、３Ｄプリンティング方法を実行するように構成され、それによって、プリント・ヘッドが、支持プラットフォーム上のプリント対象物体をプリントする。３Ｄプリンティング方法は、具体的には、最初に、支持プラットフォームに対する複数の異なる姿勢におけるプリント対象物体の高さグループを取得することであって、各高さグループが、姿勢に対応する複数の異なる方向のプリント対象物体の高さを含む、取得することと、次いで、高さグループの全てから、最小高さを有する第１の高さ、ならびに第１の高さと直交する第２の高さおよび第３の高さを取得することであって、第２の高さおよび第３の高さが、それぞれの方向における最小高さである、取得することと、最後に、第１の高さ、第２の高さ、および第３の高さが位置する方向を、それぞれプリント対象物体の３つのプリント方向として受け取ること、ならびにプリントすることと、を含む。このようにして、プリント対象物体を方向付けすることによって、プリント対象物体が小さな高さを有する方向と一致した遅いプリント速度でプリント方向を維持することができ、したがって、方向において消費されるプリント対象物体のプリント時間が減少し、全体のプリント速度が改善される。
当業者であれは、上述した方法の実施形態を実装するステップの全てまたは一部が、プログラム命令に関連するハードウェアによって完成され得ることを理解するであろう。前述のプログラムは、コンピュータ可読記憶媒体に記憶されてもよい。プログラムは、実行時に、前述の方法の実施形態に含まれるステップを実行し、前述の記憶媒体は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、磁気ディスク、または光ディスクなどの、プログラム・コードを記憶し得る様々な媒体を含む。
最後に、上記実施形態は、単に本発明の技術的解決策を説明するために用いられ、それらを限定するものではないことに留意すべきである。本出願は、前述の実施形態を参照して詳細に説明されているが、当業者は、前述の実施形態において説明される技術的解決策が、修正され得ること、またはその中の技術的特徴のうちのいくつかもしくは全てが、等価置換され得ることを理解すべきである。これらの修正または代替は、対応する技術的解決策の本質を、本発明の実施形態の技術的解決策の範囲から逸脱させるものではない。

Claims (19)

  1. 支持プラットフォームに対する複数の異なる姿勢におけるプリント対象物体の高さグループを取得することと、ここで異なる高さグループが、該異なる姿勢に対応する少なくとも１つの方向の該プリント対象物体の高さを含み、
    該高さグループの全てから最小高さを有する第１の高さを取得することと、ならびに該第１の高さに従って、該第１の高さと直交する第２の高さおよび第３の高さを取得することと、ここで該第２の高さおよび該第３の高さが、それぞれの方向における最小高さであり、
    該第１の高さ、該第２の高さ、および該第３の高さが位置する方向を、それぞれ該プリント対象物体の３つのプリント方向として受け取ること、ならびにプリントすることと、
    を含む、３Ｄプリンティング方法。
  2. 前記取得された第１の高さが、少なくとも１つであり、前記高さグループの全てから最小高さを有する第１の高さを前記取得すること、ならびに前記第１の高さに従って、前記第１の高さと直交する第２の高さおよび第３の高さを取得することが、具体的には、
    前記高さグループの全てから前記最小高さを有する前記第１の高さを取得することと、
    前記第１の高さに従って前記第２の高さを取得することと、
    前記第１の高さおよび前記第２の高さに従って前記第３の高さを取得することと、
    を含む、請求項１記載の３Ｄプリンティング方法。
  3. 前記第１の高さに従って前記第２の高さを前記取得することの後で、前記方法が、前記第２の高さに従って前記第１の高さを更新することをさらに含む、請求項２記載の３Ｄプリンティング方法。
  4. 前記第１の高さおよび前記第２の高さに従って前記第３の高さを前記取得することの後で、前記方法が、前記第３の高さに従って前記第１の高さおよび前記第２の高さを更新することをさらに含む、請求項３記載の３Ｄプリンティング方法。
  5. 支持プラットフォームに対する複数の異なる姿勢におけるプリント対象物体の高さグループを前記取得することが、具体的には、
    前記プリント対象物体を構成する全てのポリゴン・サーフェスを取得することと、
    該ポリゴン・サーフェスのそれぞれに対応する高さグループを取得することを含み、ここで該高さグループが、該ポリゴン・サーフェスに垂直な方向の前記プリント対象物体の高さを含む、請求項２〜４のいずれか一項記載の３Ｄプリンティング方法。
  6. 前記高さグループが、前記ポリゴン・サーフェスのそれぞれの方向をさらに含み、前記第１の高さに従って前記第２の高さを前記取得することが、具体的には、
    前記高さグループの全てから、前記第１の高さが位置し、かつ最小長さを有する方向と直交する高さを取得すること、および該高さを前記第２の高さとして受け取ること、または、
    前記高さグループの全てから、前記第１の高さが位置する方向に略直交する高さを取得すること、および前記第１の高さが位置する該方向に略直交する該高さから、前記第１の高さに直交する方向に最小長さを有する投影を前記第２の高さとして受け取ること、
    を含む、請求項５記載の３Ｄプリンティング方法。
  7. 前記第１の高さおよび前記第２の高さに従って前記第３の高さを前記取得することが、具体的には、前記高さグループの全てから、前記第１の高さおよび前記第２の高さに直交し、かつ最小長さを有する高さを取得すること、ならびに該高さを前記第３の高さとして受け取ること、または、
    前記高さグループの全てから、前記第１の高さおよび前記第２の高さに略直交する高さを取得すること、ならびに前記第１の高さおよび前記第２の高さに略直交する該高さから、前記第１の高さおよび前記第２の高さに直交する方向に最小長さを有する投影を前記第３の高さとして受け取ること、
    を含む、請求項６記載の３Ｄプリンティング方法。
  8. 前記高さグループが、ポリゴン・サーフェス上の前記プリント対象物体の投影をさらに含み、前記第１の高さに従って前記第２の高さを前記取得することが、具体的には、
    前記第１の高さに対応するポリゴン・サーフェス上の前記プリント対象物体の投影における最小長さを取得すること、および該投影の該最小長さを前記第２の高さとして受け取ることを含み、
    それに対応して、前記第１の高さおよび前記第２の高さに従って前記第３の高さを前記取得することが、具体的には、
    前記第１の高さおよび前記第２の高さの方向に垂直な該投影の長さを前記第３の高さとして受け取ることを含む、請求項５記載の３Ｄプリンティング方法。
  9. 前記第１の高さに対応するポリゴン・サーフェス上の前記プリント対象物体の投影における最小長さを前記取得すること、および前記投影の前記最小長さを前記第２の高さとして受け取ることが、具体的には、
    前記第１の高さを有する高さグループから、前記第１の高さに対応する前記ポリゴン・サーフェス上の前記プリント対象物体の投影の最小長さを取得すること、および該最小長さの全てのうちの最小値を前記第２の高さとして受け取ることを含む、請求項８記載の３Ｄプリンティング方法。
  10. 前記第１の高さおよび前記第２の高さの方向に垂直な前記投影の長さを前記第３の高さとして前記受け取ることが、具体的には、
    前記第１の高さおよび前記第２の高さを有する高さグループから、前記第１の高さに対応する前記ポリゴン・サーフェス上の前記プリント対象物体の前記投影において、前記第１の高さおよび前記第２の高さの方向に垂直で、かつ最小長さを有する長さを、前記第３の高さとして取得することを含む、請求項９記載の３Ｄプリンティング方法。
  11. 前記ポリゴン・サーフェスが、三角サーフェスである、請求項５記載の３Ｄプリンティング方法。
  12. 支持プラットフォームに対する複数の異なる姿勢におけるプリント対象物体の高さグループを前記取得することが、具体的には、
    前記支持プラットフォームに対する前記姿勢のそれぞれにおいて前記プリント対象物体の包含体を取得することと、ここで該包含体が、前記プリント対象物体が完全に含まれる最小エンティティであり、
    包含体の全てに対応する高さグループを取得することとを含み、ここで該高さグループのそれぞれが、該包含体の全てのエッジのエッジ長を含む、を含む、請求項２〜４のいずれか一項記載の３Ｄプリンティング方法。
  13. 前記包含体が、前記プリント対象物体の外接直方体である、請求項１２記載の３Ｄプリンティング方法。
  14. 前記支持プラットフォームに対する前記姿勢のそれぞれにおいて前記プリント対象物体の包含体を前記取得することが、具体的には、
    前記支持プラットフォームに対する前記プリント対象物体の前記異なる姿勢の全てを取得することと、
    ３次元直交座標系の平面からのそれぞれの姿勢における前記プリント対象物体の、最短距離を有する点および最長距離を有する点をそれぞれ取得することと、
    前記３次元直交座標系の平面からの各姿勢における前記プリント対象物体の、該最短距離を有する該点および該最長距離を有する該点を頂点として用いて、該各姿勢における前記プリント対象物体の包含体を確立することと、
    を含む、請求項１３記載の３Ｄプリンティング方法。
  15. 前記高さグループの全てから最小高さを有する第１の高さを前記取得することが、具体的には、
    包含体の全てから最小長さを有するエッジを取得すること、および最小長さを有する該エッジのエッジ長を前記第１の高さとして受け取ることを含む、請求項１４記載の３Ｄプリンティング方法。
  16. 前記第１の高さが複数であり、前記第１の高さに従って前記第２の高さを前記取得することが、具体的には、
    前記第１の高さを有する高さグループから、前記包含体のエッジのうち、前記第１の高さとは異なる方向を有し、かつ最小長さを有するエッジを取得すること、および前記第１の高さとは異なる方向を有し、かつ最小長さを有する該エッジのエッジ長を、前記第２の高さとして受け取ることを含む、請求項１５記載の３Ｄプリンティング方法。
  17. 前記第２の高さが複数であり、前記第１の高さおよび前記第２の高さに従って前記第３の高さを前記取得することが、具体的には、
    前記第１の高さおよび前記第２の高さを有する高さグループから、前記包含体のうち、前記第１の高さおよび前記第２の高さとは異なる方向を有するエッジを取得すること、ならびに前記第１の高さおよび前記第２の高さとは異なる方向を有する該エッジのエッジ長を、前記第３の高さとして受け取ることを含む、請求項１６記載の３Ｄプリンティング方法。
  18. 前記第１の高さ、前記第２の高さ、および前記第３の高さが位置する方向を、それぞれ前記プリント対象物体の３つのプリント方向として前記受け取ること、ならびにプリントすることが、
    前記第１の高さが位置する方向を前記プリント対象物体のレイヤ積層方向として、前記第２の高さが位置する方向を前記プリント対象物体の２次プリント方向として、前記第３の高さが位置する前記方向を、前記プリント対象物体の１次プリント方向として、受け取ること、およびプリントすることを含む、請求項１〜４のいずれか一項記載の３Ｄプリンティング方法。
  19. プリント・ヘッド、支持プラットフォーム、および制御ユニットを備え、該制御ユニットおよび該プリント・ヘッドが、電気的に接続され、該制御ユニットが、該プリント・ヘッドに該支持プラットフォーム上の前記プリント対象物体をプリントさせるために、請求項１〜１８のいずれか一項記載の前記３Ｄプリンティング方法を実行するように構成される、３Ｄプリンティング・デバイス。
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