專利名稱：快速原型方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)產(chǎn)品的方法，諸如原型。本發(fā)明還涉及用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的設(shè)備和通過根據(jù)本發(fā)明的方法或設(shè)備獲得的產(chǎn)品。本發(fā)明尤其能夠?qū)ΟB置的層進(jìn)行幾次連續(xù)平版印刷以生產(chǎn)三維的產(chǎn)品。本發(fā)明的領(lǐng)域因此更具體地但是非限制地為快速原型(rapid prototyping)和立體平版印刷。
背景技術(shù)：
用于通過堆疊多個(gè)層來生產(chǎn)三維產(chǎn)品的工藝(典型地為原型)是已知的，例如立體平版印刷或絲沉積(或用于“熔融沉積成型”的FDM)。立體平版印刷原理如下:
I)將至少一個(gè)投影圖像投影到光反應(yīng)層，所述光反應(yīng)層在投影有投影圖像的區(qū)域固化；然后2)將被固化的層覆蓋新的光反應(yīng)樹脂層；然后3)再次將至少一個(gè)投影圖像投影到該新的光反應(yīng)層，將步驟2)和3)重復(fù)所需的次數(shù)以制造三維的產(chǎn)品。通常，每層的投影圖像不同。例如，為了制造球，此圖像由直徑從球的第一頂點(diǎn)向球的中心增加然后從球的中心向球的第二頂點(diǎn)減小的盤構(gòu)成。這種技術(shù)使得在不需要機(jī)械加工的情況下直接由光聚合性樹脂制成三維的產(chǎn)品。層的正在固化的圖像或待固化的圖像也稱為定位點(diǎn)圖像。投影圖像可遠(yuǎn)小于待固化的區(qū)域。對于同一層，因此需要若干次投影。例如，對于由邊為30厘米的正方形構(gòu)成的定位點(diǎn)圖像，由邊為10厘米的正方形構(gòu)成的投影圖像被相繼且并排地投影9次。通過絲沉積進(jìn)行的快速原型存在于熔化穿過在高溫下加熱的噴嘴的樹脂(通常為塑料)，以使從噴嘴出來由樹脂熔化的絲(10分之一毫米量級)并且沉積此絲以將其熔化粘合在先前沉積的層上。在通過堆疊多個(gè)層(與材料去除操作的加工工具不同)生產(chǎn)三維(3D)產(chǎn)品的處理中，存在將三維(3D)信息轉(zhuǎn)換成表示各層的一系列二維(2D)截面信息的步驟。這些層在例如立體平版印刷中可以是平坦的，或者例如在絲沉積的情況下可以是彎曲的。用于將3D文件轉(zhuǎn)換成2D文件的傳統(tǒng)技術(shù)包括計(jì)算與生產(chǎn)期間的一堆實(shí)際的層對應(yīng)的一堆數(shù)學(xué)截面。一旦表示待生產(chǎn)產(chǎn)品的截面的幾何信息可獲得，則對2D截面信息進(jìn)行進(jìn)一步的處理，并因此針對每個(gè)層獲得適于所用技術(shù)的生產(chǎn)2D信息。例如，在具有激光器和檢流計(jì)鏡的原型機(jī)(立體平板印刷、激光燒結(jié))中可將路徑定義成矢量(輪廓矢量、填充矢量)。對于利用絲沉積進(jìn)行的生產(chǎn)，方法類似但是最佳路徑是不同的，因?yàn)閷⒉牧铣练e的物理頭的動力學(xué)非常不同于由鏡子偏轉(zhuǎn)的光影響的動力學(xué)。在其它示例中，例如在具有直射光投影(或用于“數(shù)字光處理”的DLP)或具有帶噴嘴的印刷頭的原型機(jī)的情況下，可使用矩陣定義而非矢量定義。處理一個(gè)層包括定義該層的位于待生產(chǎn)的產(chǎn)品的材料中的像素。為此，參照圖1應(yīng)用下面的算法(“掃描線填充”)。對于待處理的每個(gè)截面:-將網(wǎng)格I應(yīng)用于層2，-對于網(wǎng)格的每行3(也可對列重復(fù)): 從該行的末尾開始向截面的其它邊緣(圖1中從左到右)，通過更新初始值為“0”的計(jì)數(shù)器“材料中入口 /出口的數(shù)量”(考慮到網(wǎng)格的邊緣處沒有材料):每當(dāng)用于進(jìn)入材料的界線4相交時(shí)，計(jì)數(shù)器增加1，每當(dāng)用于離開材料的界線5相交時(shí)，計(jì)數(shù)器減去I ; 每當(dāng)像素相交時(shí)，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)如下:如果計(jì)數(shù)器大于0，則像素被標(biāo)記為處于由輪廓4、5限定的對象內(nèi)，在其它情況下，像素被標(biāo)記為處于由輪廓4、5限定的對象外。圖中的網(wǎng)格I更一般地可以是具有例如蜂窩形式的任何鋪設(shè)。然后不對“行”或“列”進(jìn)行重復(fù)而是沿著所用鋪設(shè)的優(yōu)選軸進(jìn)行重復(fù)。這種處理具有一些缺陷。首先，它需要相當(dāng)長的計(jì)算時(shí)間。為了不使生產(chǎn)機(jī)器在此處理中固定，并且由于此處理的復(fù)雜性，此處理應(yīng)該在獨(dú)立于生產(chǎn)機(jī)器的專用計(jì)算機(jī)上執(zhí)行，這實(shí)際上意味著將信息從計(jì)算器傳遞至生產(chǎn)機(jī)器的另一控制計(jì)算機(jī)的另一步驟。而且，由此這個(gè)傳遞步驟，生產(chǎn)信息應(yīng)該被約束在一定量內(nèi)以阻止傳遞花費(fèi)太多的時(shí)間，因而限制了待生產(chǎn)產(chǎn)品的空間分辨率。最后，此處理的自然并行化易于實(shí)現(xiàn):對于每個(gè)截面的處理可獨(dú)立地且并行地進(jìn)行。這些處理對于層與層之間非?？赡芑ㄙM(fèi)不同的時(shí)間，例如隨著各層的進(jìn)入和離開界線的數(shù)量而變化。因此，在一般的情況下，一層與另一層的處理將具有不同的持續(xù)時(shí)間并且必須使用每層處理內(nèi)部的迭代機(jī)制，并且層處理之間具有復(fù)雜的同步。通過相似的方式，在這些處理的一個(gè)中，從區(qū)域的一端到另一端的路徑線可并行執(zhí)行(上述的步驟2)。這是與界面處理可比較的情況:線將比其它的情況更復(fù)雜，隨著進(jìn)入和離開線相交數(shù)量而變化，并且具有迭代算法和復(fù)雜的同步。因此能夠想到應(yīng)用復(fù)雜但非“大量的”并行性，其僅為“MMD” (“MultipleInstruction on Multiple Data (多指令多數(shù)據(jù))，，)類型而不為 “SIMD” (“SingleInstruction on Multiple Data (單指令多數(shù)據(jù))”)類型,然而認(rèn)為，SIMD算法可能更有效，但是被限制為適用于特別簡單的操作。提醒一下，SIMD并行性是由Flynn分類定義的四種操作模式之一，并且指定若干計(jì)算單元并行操作的操作模式，使得相同的指令隨時(shí)間并行地應(yīng)用于若干數(shù)據(jù)以產(chǎn)生若干結(jié)果。本發(fā)明的目的是提供能夠解決上述缺陷中的至少一個(gè)的平版印刷方法或裝置。

發(fā)明內(nèi)容
此目的由用于生產(chǎn)產(chǎn)品的方法實(shí)現(xiàn)，該方法包括(典型地從對象的描述性數(shù)據(jù))確定有限空間的點(diǎn)位于被分解成基本表面的對象之內(nèi)或之外，該對象通常對應(yīng)于待生產(chǎn)的產(chǎn)品或?qū)?yīng)于待生產(chǎn)的產(chǎn)品的一部分或一層或一片，其特征在于，對于嘗試確定位于對象之內(nèi)或之外的每個(gè)工作點(diǎn)，該方法包括:-在與專用于工作點(diǎn)的 計(jì)數(shù)器相關(guān)聯(lián)的經(jīng)過工作點(diǎn)的線、以及與專用于工作點(diǎn)的圖像的計(jì)數(shù)器相關(guān)聯(lián)的經(jīng)過工作點(diǎn)的圖像(平移、旋轉(zhuǎn)、平移和旋轉(zhuǎn)的組合等)的線之中確定至少一個(gè)線；以及-在每個(gè)基本表面上重復(fù)進(jìn)行以下操作: 搜索基本表面與經(jīng)過工作點(diǎn)的線和經(jīng)過工作點(diǎn)的圖像的線中的一個(gè)線之間的交叉點(diǎn)， 如果交叉點(diǎn)存在，則修改計(jì)數(shù)器；以及-根據(jù)專用于工作點(diǎn)的計(jì)數(shù)器確定工作點(diǎn)位于對象之內(nèi)或之外。每條線可以是直線或曲線。在第一替代方式中，根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于:-確定至少一個(gè)線的步驟包括確定與專用于工作點(diǎn)的計(jì)數(shù)器相關(guān)聯(lián)的、經(jīng)過工作點(diǎn)的線；和/或-重復(fù)步驟包括，在每個(gè)基本表面上重復(fù)以下操作: 搜索該基本表面與經(jīng)過工作點(diǎn)的線之間的交叉點(diǎn)； 如果該交叉點(diǎn)存在，則修改計(jì)數(shù)器；以及-確定工作點(diǎn)位于對象之內(nèi)或之外的步驟包括根據(jù)專用于工作點(diǎn)的計(jì)數(shù)器的值確定工作點(diǎn)位于對象之內(nèi)或之外。在此第一替代方式 中，線可經(jīng)過原點(diǎn)，并且修改計(jì)數(shù)器的步驟可包括: 如果交叉點(diǎn)相對于線的原點(diǎn)位于工作點(diǎn)之后，對計(jì)數(shù)器不進(jìn)行修改；以及 如果交叉點(diǎn)相對于線的原點(diǎn)不在工作點(diǎn)之后，根據(jù)線的交叉點(diǎn)相對于原點(diǎn)對應(yīng)于線進(jìn)入對象的入口或?qū)?yīng)于線離開對象的出口，不同地修改計(jì)數(shù)器。在第二替代方式中，根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于:-確定至少一個(gè)線的步驟包括確定與專用于工作點(diǎn)的計(jì)數(shù)器相關(guān)聯(lián)的經(jīng)過工作點(diǎn)的線以及與專用于工作點(diǎn)的圖像的計(jì)數(shù)器相關(guān)聯(lián)的經(jīng)過工作點(diǎn)的圖像的線；和/或-方法還包括將基本表面分離成兩個(gè)不同的組，即，相對于運(yùn)動方向進(jìn)入對象的一組表面和離開對象的一組表面；和/或-重復(fù)步驟包括在每個(gè)基本表面上重復(fù)以下操作: 如果表面為進(jìn)入表面，則搜索該基本表面與經(jīng)過工作點(diǎn)的線之間的交叉點(diǎn)，并且如果該交叉點(diǎn)存在，則修改與工作點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的計(jì)數(shù)器； 如果表面為離開表面，則搜索該基本表面與經(jīng)過工作點(diǎn)的圖像的線之間的交叉點(diǎn)，并且如果該交叉點(diǎn)存在，則修改與工作點(diǎn)的圖像相關(guān)聯(lián)的計(jì)數(shù)器；和/或-確定工作點(diǎn)位于對象之內(nèi)或之外的步驟包括:根據(jù)專用于工作點(diǎn)的計(jì)數(shù)器和專用于工作點(diǎn)的圖像的計(jì)數(shù)器，確定工作點(diǎn)位于對象之內(nèi)或之外。在此第二替代方式中，根據(jù)專用于工作點(diǎn)的計(jì)數(shù)器和專用于工作點(diǎn)的圖像的計(jì)數(shù)器確定工作點(diǎn)位于對象之內(nèi)或之外的步驟可包括:比較專用于工作點(diǎn)的計(jì)數(shù)器與專用于工作點(diǎn)的圖像的計(jì)數(shù)器。在此第二替代方式中，對于所有的工作點(diǎn)和工作點(diǎn)的圖像，經(jīng)過這些點(diǎn)的線優(yōu)選是平行的。在兩種替代方式中，對于所有的工作點(diǎn)和工作點(diǎn)的圖像，經(jīng)過這些點(diǎn)的線可以是平行或不是平行的。
優(yōu)選地，對于所有的工作點(diǎn)和工作點(diǎn)的圖像，經(jīng)過這些點(diǎn)的線在有限空間內(nèi)不交叉。空間可以是三維空間或二維空間。如果空間是三維空間，則工作點(diǎn)在工作表面中被收集，并且經(jīng)過工作點(diǎn)的每條線和經(jīng)過工作點(diǎn)的圖像的每條線優(yōu)選地與經(jīng)過此工作點(diǎn)的工作表面垂直。該工作表面可對應(yīng)于待沉積以通過快速原型生產(chǎn)產(chǎn)品的層或?qū)拥闹辽僖徊糠?。可針對若干基本表面隨時(shí)間并行地執(zhí)行重復(fù)步驟。對于至少一個(gè)基本表面，可針對若干工作點(diǎn)隨時(shí)間并行地執(zhí)行重復(fù)步驟。并行執(zhí)行的所述重復(fù)步驟優(yōu)選地通過固定的運(yùn)行時(shí)間同步，不通過等待任務(wù)結(jié)束進(jìn)行同步。優(yōu)選地，經(jīng)過一個(gè)工作點(diǎn)的每條線不同于經(jīng)過其他工作點(diǎn)的其他線。典型地，之前描述的根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟中的至少一個(gè)，優(yōu)選地之前描述的根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟中的每個(gè)不是純粹抽象或純粹智力方式實(shí)現(xiàn)的，而是包括對技術(shù)手段的利用。典型地，之前描述的根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟中的每個(gè)可至少由一個(gè)計(jì)算機(jī)、一個(gè)中央處理或計(jì)算單元、一個(gè)模擬電子電路(優(yōu)選為專用的)、一個(gè)數(shù)字電路(優(yōu)選為專用的)和/或一個(gè)微處理器(優(yōu)選為專用的)和/或軟件工具實(shí)現(xiàn)。一旦確定了哪個(gè)空間點(diǎn)位于對象之內(nèi)或之外，根據(jù)本發(fā)明的方法可包括通過快速原型和/或通過層堆疊，例如通過立體平板印刷或通過絲沉積生成產(chǎn)品。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法生產(chǎn)產(chǎn)品的設(shè)備，包括用于確定(典型地通過對 象的描述性數(shù)據(jù))有限空間的點(diǎn)位于被分解成基本表面的對象之內(nèi)或之外的裝置，對象典型地對應(yīng)于待生產(chǎn)的產(chǎn)品或?qū)?yīng)于待生產(chǎn)的所述產(chǎn)品的一部分或一層或一片，其特征在于，對于嘗試確定位于對象之內(nèi)或之外的每個(gè)工作點(diǎn)，該設(shè)備包括:-用于在與專用于工作點(diǎn)的計(jì)數(shù)器相關(guān)聯(lián)的經(jīng)過工作點(diǎn)的線、以及與專用于工作點(diǎn)的圖像的計(jì)數(shù)器相關(guān)聯(lián)的經(jīng)過工作點(diǎn)的圖像的線之中確定至少一個(gè)線的裝置；以及-用于在基本表面的每個(gè)基本表面上重復(fù)進(jìn)行以下操作的裝置: 搜索基本表面與來自經(jīng)過工作點(diǎn)的線和經(jīng)過工作點(diǎn)的圖像的線中的單個(gè)線之間的交叉點(diǎn)， 如果交叉點(diǎn)存在，則修改計(jì)數(shù)器；以及-用于根據(jù)專用于工作點(diǎn)的計(jì)數(shù)器確定工作點(diǎn)位于對象之內(nèi)或之外的裝置。每條線可以是直線或曲線。在第一替代方式中，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的特征在于，-用于確定至少一個(gè)線的裝置包括用于確定與轉(zhuǎn)用于工作點(diǎn)的計(jì)數(shù)器相關(guān)聯(lián)的、經(jīng)過工作點(diǎn)的線的裝置；和/或-用于重復(fù)的裝置包括，在每個(gè)基本表面上重復(fù)下面的操作: 搜索該基本表面與經(jīng)過工作點(diǎn)的線之間的交叉點(diǎn)； 如果該交叉點(diǎn)存在，則修改計(jì)數(shù)器；和/或-用于確定工作點(diǎn)位于對象之內(nèi)或之外的裝置包括用于根據(jù)專用于工作點(diǎn)的計(jì)數(shù)器的值確定工作點(diǎn)位于對象之內(nèi)或之外的裝置。在此第一替代方式中，線可經(jīng)過原點(diǎn)，并且用于重復(fù)的裝置可被配置為根據(jù)下面的方式修改計(jì)數(shù)器: 如果交叉點(diǎn)相對于線的原點(diǎn)位于工作點(diǎn)之后，對計(jì)數(shù)器不進(jìn)行修改；以及 如果交叉點(diǎn)相對于線的原點(diǎn)不在工作點(diǎn)之后，根據(jù)線的交叉點(diǎn)相對于原點(diǎn)對應(yīng)于線進(jìn)入對象的入口或?qū)?yīng)于線離開對象的出口，不同地修改計(jì)數(shù)器。在第二替代方式中，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的特征在于:-用于確定至少一個(gè)線的裝置包括用于確定與專用于工作點(diǎn)的計(jì)數(shù)器相關(guān)聯(lián)的經(jīng)過工作點(diǎn)的線以及與專用于工作點(diǎn)的圖像的計(jì)數(shù)器相關(guān)聯(lián)的經(jīng)過工作點(diǎn)的圖像的線的裝置；和/或-所述設(shè)備還包括用于將基本表面分離成兩個(gè)不同的組，即相對于運(yùn)動方向進(jìn)入對象的一組表面和離開對象的一組表面的裝置；和/或-用于重復(fù)的裝置包括用于在每個(gè)基本表面上重復(fù)下面的操作的裝置: 如果表面為進(jìn)入 表面，則搜索該基本表面與經(jīng)過工作點(diǎn)的線之間的交叉點(diǎn)，并且如果該交叉點(diǎn)存在，則修改與工作點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的計(jì)數(shù)器； 如果表面為離開表面，則搜索該基本表面與經(jīng)過工作點(diǎn)的圖像的線之間的交叉點(diǎn)，并且如果該交叉點(diǎn)存在，則修改與工作點(diǎn)的圖像相關(guān)聯(lián)的計(jì)數(shù)器；和/或-用于確定工作點(diǎn)位于對象之內(nèi)或之外的裝置包括:用于根據(jù)專用于工作點(diǎn)的計(jì)數(shù)器和專用于工作點(diǎn)的圖像的計(jì)數(shù)器，確定工作點(diǎn)位于對象之內(nèi)或之外的裝置。在此第二替代方式中，用于根據(jù)專用于工作點(diǎn)的計(jì)數(shù)器和專用于工作點(diǎn)的圖像的計(jì)數(shù)器確定工作點(diǎn)位于對象之內(nèi)或之外的裝置可包括:用于比較專用于工作點(diǎn)的計(jì)數(shù)器與專用于工作點(diǎn)的圖像的計(jì)數(shù)器的裝置。在此第二替代方式中，對于所有的工作點(diǎn)和工作點(diǎn)的圖像，經(jīng)過這些點(diǎn)的線優(yōu)選地是平行的。在兩種替代方式中，對于所有的工作點(diǎn)和工作點(diǎn)的圖像，經(jīng)過這些點(diǎn)的線可以是平行或不是平行的。優(yōu)選地，對于所有的工作點(diǎn)和工作點(diǎn)的圖像，經(jīng)過這些點(diǎn)的線在有限空間內(nèi)不交叉?？臻g可以是三維空間或二維空間。如果空間是三維空間，則工作點(diǎn)在工作表面中被收集，并且經(jīng)過工作點(diǎn)的每條線和經(jīng)過工作點(diǎn)的圖像的每條線優(yōu)選地與經(jīng)過此工作點(diǎn)的工作表面垂直。該工作表面可對應(yīng)于待沉積以通過快速原型生產(chǎn)產(chǎn)品的層或?qū)拥闹辽僖徊糠?。用于重?fù)的裝置可被配置成針對若干基本表面在時(shí)間上并行地執(zhí)行重復(fù)。對于至少一個(gè)基本表面，用于重復(fù)的裝置可被配置成針對若干工作點(diǎn)在時(shí)間上并行地執(zhí)行重復(fù)。根據(jù)本發(fā)明的裝置還可包括用于通過固定的運(yùn)行時(shí)間、并行執(zhí)行的重復(fù)同步而不通過等待任務(wù)結(jié)束進(jìn)行同步的裝置。優(yōu)選地，經(jīng)過一個(gè)工作點(diǎn)的每條線不同于經(jīng)過其他工作點(diǎn)的其它線。
典型地，之前描述的根據(jù)本發(fā)明的裝置中的至少一個(gè)、優(yōu)選地之前描述的根據(jù)本發(fā)明的裝置中的每個(gè)通過技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)。典型地，之前描述的根據(jù)本發(fā)明的裝置中的裝置可至少包括一個(gè)計(jì)算機(jī)、一個(gè)中央處理或計(jì)算單元、一個(gè)模擬電子電路(優(yōu)選為專用的)、一個(gè)數(shù)字電子電路(優(yōu)選為專用的)和/或一個(gè)微處理器(優(yōu)選為專用的)和/或軟件工具。根據(jù)本發(fā)明的裝置還可包括用于一旦確定了位于對象之內(nèi)或之外的空間點(diǎn)則通過快速原型和/或?qū)佣询B例如通過立體平板印刷或絲沉積生產(chǎn)產(chǎn)品的裝置。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了通過根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法或通過根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)設(shè)備獲得的產(chǎn)品。


通過閱讀以非限制性方式詳細(xì)描述的實(shí)現(xiàn)方案和實(shí)施方式以及下面的附圖，本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特征將變得顯而易見，在附圖中:圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的方法；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的不同數(shù)據(jù)；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的第一示例性實(shí)現(xiàn)方案；

圖4示出了通過根據(jù)本發(fā)明的方法的第一示例性實(shí)現(xiàn)方案獲得的若干重疊的聚合層的疊加；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的第二示例性實(shí)現(xiàn)方案中的不同點(diǎn)以及這些點(diǎn)的圖像；以及圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的第二示例性實(shí)現(xiàn)方案?，F(xiàn)在將參考圖2至圖6描述根據(jù)本發(fā)明的通過快速原型生產(chǎn)產(chǎn)品的方法的不同實(shí)施方式。為此，考慮至少為待生產(chǎn)產(chǎn)品的一部分的對象0 (參考標(biāo)號6)。對象0為如下的對象:-在三維空間E中(3D對象)，如圖2所示，在這種情況下，3D對象對應(yīng)于待生產(chǎn)的3D產(chǎn)品，或者-在二維空間E中，如圖3和圖5所示:在這種情況下，二維空間中的2D對象典型地對應(yīng)于待構(gòu)造的3D產(chǎn)品的一片；這一片可包括待構(gòu)造的3D產(chǎn)品的任何傾斜或其它片，優(yōu)選地豎直片，但是優(yōu)選地不包括待沉積以通過快速原型生產(chǎn)產(chǎn)品的水平層之一。而且，在對象為二維的情況中，隨后描述的每個(gè)表面Sp Sj, P或R為具有零寬度的表面，即為一條線。通過二維空間，典型地表示為:-可分解為點(diǎn)或像素的層疊結(jié)構(gòu)或表面或平面，或者-可沿2個(gè)空間方向X和Y分解為體素且具有沿第三個(gè)空間方向Z的單個(gè)體素厚度的層。通過三維空間，典型地表示可分解為體素并且厚度比沿三個(gè)空間方向X、Y和Z中的每個(gè)方向的一個(gè)體素大的空間。參考圖2，首先描述在本發(fā)明的示例性方法中所操作的或理解根據(jù)本發(fā)明的示例性方法所需的不同數(shù)據(jù)和信息。首先，進(jìn)行若干假設(shè)。
典型地以至少一個(gè)數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)文件的形式描述對象O。假設(shè)待描述的對象0處于有限的空間E內(nèi)?？臻gE是歐氏空間。對象0的描述能夠毫無疑義地確定E的點(diǎn)是否為對象0的一部分。這可表示對在一些受損文件(所謂的打開文件)中發(fā)現(xiàn)的模糊處的糾正。許多軟件都能對這些文件進(jìn)行手動或自動的糾正。在本發(fā)明所描述的示例的范圍內(nèi)，所有的模糊處已經(jīng)被移除。對象0的描述表現(xiàn)為將對象0分解成若干定向的表面且優(yōu)選為平坦的基本表面Si:O = US>例如，如果以快速原型的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)(即以一些定向三角形的形式)描述對象0，則滿足此條件。這種標(biāo)準(zhǔn)被稱為STL (對于“立體平版印刷”而言)。如果對象0是CAD軟件的格式，則總是存在遵守任意高精度的原始格式的STL接口。通過對象0的這些描述性數(shù)據(jù)執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法，如果在三維空間E中描述對象0，則對象0的描述性數(shù)據(jù)采用將對象0分解成若干定向的非空區(qū)域且優(yōu)選地為平坦的基本表面Si的形式，或者如果在二維空間E中描述對象0，則對象0的描述性數(shù)據(jù)采用將對象0分解成若干定向的且優(yōu)選 地為筆直的基本線Si (為了簡化描述也稱為基本表面)。在本文中，每個(gè)索引i或j為I與M之間的自然整數(shù)，其中M例如可以是工作點(diǎn)Di的總數(shù)或分別為基本表面Si或S」的總數(shù)。工作平面P (參考標(biāo)號7 )被定義成通過其法線N (參考標(biāo)號8 )定向。投影F被定義成使不屬于P的E的任意點(diǎn)X (根據(jù)所考慮的點(diǎn)或?yàn)锳e或?yàn)閅或?yàn)镈i)與屬于P的點(diǎn)Ap關(guān)聯(lián)，或者指示不存在滿足投影的P的點(diǎn)，即F是不適用的。當(dāng)F適用時(shí)，Ap表示成X的F投影到P中的點(diǎn)F (X).p (參考標(biāo)號9)或甚至表示成Di的F投影到P中的點(diǎn)F(Di).p。F滿足下面的條件:a.具有作為投影到P中的相同點(diǎn)Ap的E的點(diǎn)集合是一維連續(xù)的、可導(dǎo)的，表示
成F{AP}(或甚至根據(jù)所考慮的點(diǎn)表示成F {F(X).p}、F (F(Di).p......,還表示成F {F (X)}、
F {F (Di)}……}。因此可在此集合上定義曲線坐標(biāo)、以及任意點(diǎn)的切線。i.F(X).V 表示 X 沿 F{F(X).p}的曲線坐標(biāo)，iiF(X).n表示F{F(X).p}在點(diǎn)X處的切線。b.E的點(diǎn)僅可具有F的單個(gè)投影(更正式地:如果X具有其投影F(X).p，Y具有其投影F (Y).p并且F (X).p不與F (Y).p混淆，那么X不與Y混淆)。c.沿集合F{AP}的“曲線坐標(biāo)”組成F {AP}的序關(guān)系。例如對于具有不平行于P的投影方向和無窮的透視點(diǎn)的“正射”投影，或?qū)τ趶膶p定義成直線(AiAe)與P的交叉點(diǎn)的透視點(diǎn)A1 (如果有的話)開始的投影，滿足條件a和b。在相關(guān)的情況下，不再基于直線定義投影，而是基于對光學(xué)系統(tǒng)中的光路建模(虛線)，例如考慮所用裝置的幾何變形來定義投影。很簡單地在曲線坐標(biāo)等于沿原點(diǎn)與所考慮的點(diǎn)之間的F{AP}的直線距離時(shí)，滿足條件C。然而，對于具有其它約束條件(使用齊次坐標(biāo))的計(jì)算的相容性原因，優(yōu)選獲得該線性距離的倒數(shù)，其中原點(diǎn)不在P上，整體乘以一個(gè)常數(shù)。算法也應(yīng)用在其它示例性單調(diào)函數(shù)上。重要的是，能夠?qū)⑿蜿P(guān)系應(yīng)用于F{AP}的元素，比較它們之間的值并且確保該比較是可傳遞的。然后，集合D =Ua (參考標(biāo)號10)考慮了 E的工作點(diǎn)Di (參考標(biāo)號11)，對于Di,
r11
具有投影F，并且應(yīng)該確定每個(gè)工作點(diǎn)是否為對象0的一部分。理想地，該集合包括許多點(diǎn)(例如，成千上萬)，以發(fā)揮目標(biāo)SMD模型的最大優(yōu)勢。根據(jù)本發(fā)明的方法對于幾十至幾千萬元素都可以很好地工作。這里根據(jù)下面的步驟I至IV對其進(jìn)行描述(圖2):1.任選地，0的子集0’ (參考標(biāo)號14)由下式確定:=
i使得對象0’的描述具有將對 象0’分解成選自被定向且優(yōu)選為平坦的Si的若干基本表面S」(參考標(biāo)號15)的形式。確定這種子集的益處在圖2中示出:對于包括殼體34和翼片35的對象0，僅包括殼體34而不包括翼片35的對象0’僅可被考慮以確定集合D的點(diǎn)Di是否位于殼體34內(nèi)因此是否位于對象0內(nèi)。子集0’通過如下方式確定: 通過保持0’ =0 (在這種情況下，Sj的集合對應(yīng)于Si的集合，并且在下面的描述中用Si取代S」和用0取代0’就足夠了)，或者 任選地通過根據(jù)下面的步驟a和b實(shí)現(xiàn)過濾器:a.確定P的包含所有F(Di).p的區(qū)域R (參考標(biāo)號16)b.確定0的子集0’使得0中不是0’的一部分的元素沒有對屬于R的P的投影F。這種分類步驟傳統(tǒng)地用在計(jì)算機(jī)科學(xué)中以通過將其局部地應(yīng)用于更小的子集(在此僅為可在R中具有投影的0的元素)來減少計(jì)算時(shí)間。I1.對于屬于D的任何元素Di,即對于被試圖確定位于對象0’內(nèi)或?qū)ο?’外的每個(gè)工作ADi，確定經(jīng)過此工作點(diǎn)的線F{F(Di).p}(參考標(biāo)號12)，并且確定沿FKDi).p}的工作點(diǎn)Di的曲線坐標(biāo)F(Di).V (參考標(biāo)號13)。如果E是三維空間，則如圖2所示巧妙地選擇:-工作點(diǎn)Di的集合D，在工作平面或工作表面36中待收集的這些點(diǎn)Di,平面或表面36優(yōu)選地對應(yīng)于待沉積以通過快速原型生產(chǎn)產(chǎn)品的多層之一，以及-每條線F{F(Di).p}以通過與此線相關(guān)聯(lián)的點(diǎn)Di橫向于平面或表面36。這能夠使隨時(shí)間并行的迭代(后面描述的步驟IV)的數(shù)量最大化，并且使用于快速原型的同一層的所有工作點(diǎn)(像素或體素)的操作能夠隨時(shí)間同時(shí)進(jìn)行迭代。II1.嘗試確定位于對象0’內(nèi)或?qū)ο?’外的每個(gè)工作點(diǎn)Di并且因此任意線F(F(Di)-P)，與專用于此工作點(diǎn)Di的、被表示為F(Di)-C的計(jì)數(shù)器相關(guān)聯(lián)，并且該計(jì)數(shù)器的值被初始化為O。IV.在每個(gè)基本表面SiI，迭代進(jìn)行下面的操作:對于屬于0’的任意元素Sj，其法線被表不成Nj (參考標(biāo)號17)。對于屬于D的任意Di,計(jì)算FtF(Di).p}與Sj之間的交叉點(diǎn)。換句話說，搜索基本表面Sj與經(jīng)過工作點(diǎn)Di的線F(F(Di).p}之間的交叉點(diǎn):1.如果沒有交叉點(diǎn)，行進(jìn)至下一 Dii1.如果存在交叉點(diǎn)I (參考標(biāo)號18)，并且如果F(I).0F(Di).V，即如果交叉點(diǎn)I相對于線的原點(diǎn)F(Di).v=0沿線F{F(Di).p}位于工作點(diǎn)Di的位置之后，行進(jìn)至下一 Diii1.如果F⑴ V彡F (Di) V，即交叉點(diǎn)I相對于線的原點(diǎn)F (Di) V=O沿線F {F (Di) p}位于工作點(diǎn)Di的位置之前或之上，以及: 如果標(biāo)量積,<.廠(/),">0，即如果表面Sj為線進(jìn)入對象0’的表面，則根據(jù)進(jìn)入修改來修改F (Di).c (典型地F (Di).c增加I個(gè)單位)，或者 否則(如果標(biāo)量積A;,<0，即如果表面S」為線從對象0’離開的表面)，則
根據(jù)具有與進(jìn)入修改相反的值的離開修改來修改計(jì)數(shù)器F(Di).c(典型地F(Di).c減小I個(gè)單位)。V.從F(Di).c的符號推導(dǎo)出使01屬于或不屬于對象0’的事實(shí):當(dāng)且僅當(dāng)F(Di).c>0時(shí)，Di屬于O’。換句話說，根據(jù)專用于工作點(diǎn)Di的計(jì)數(shù)器F(Di).c的正值或負(fù)值(或符號)，確定該工作點(diǎn)位于對象0’之內(nèi)還是之外。根據(jù)本發(fā)明的方法的幾乎所有計(jì)算都在步驟IV期間執(zhí)行，步驟IV具有如下的必要特征: 計(jì)算可以是簡單的(通過仔細(xì)地選擇F，它例如能夠以平面與直線之間的交叉點(diǎn)的形式實(shí)現(xiàn)) 所用的基·本操作(標(biāo)量積、矩陣積)本質(zhì)上為矢量的因此易于并行 操作的最大持續(xù)時(shí)間是有界的(無環(huán))并且只要操作具有重要的結(jié)果(S卩，如果我們不行進(jìn)至下一 Di),對于各操作而言是相同的 所需的數(shù)據(jù)很少(需要S」和Di),并且全部獨(dú)立于其他中間操作的結(jié)果&和Di是待解決問題的直接數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的方法因此尤其適于以SMD形式實(shí)現(xiàn): 對所有并行任務(wù)來說程序指令是共用的 數(shù)據(jù)不依賴于任何中間操作 同步是不重要的，只需簡單固定的運(yùn)行時(shí)間。而且，根據(jù)原點(diǎn)位置的選擇和/或編程選擇，步驟IV的子段i至iii例如根據(jù)下面的選擇可改變:1.如果沒有交叉點(diǎn)，則行進(jìn)至下一 Dii1.如果存在交叉點(diǎn)1(參考標(biāo)號18)，并且如果F(I).V彡F(Di).V，即如果交叉點(diǎn)I相對于線的原點(diǎn)F(Di)I=O沿線FtF(Di).p}位于工作點(diǎn)Di的位置之前，則行進(jìn)至下一 Diii1.如果F(I).v>F(Di).v,即如果交叉點(diǎn)I相對于線的原點(diǎn)F(Di).v=0沿線F(F(Di)-P)位于工作點(diǎn)Di的位置之后，以及: 如果標(biāo)量積/ '(/).// > 0，即如果表面Sj為線進(jìn)入對象0’的表面，則根據(jù)進(jìn)入修改來修改F (Di).c (典型地F (Di).c增加I個(gè)單位)，或者 否則(如果標(biāo)量積//,_/ '(/)./MO，即如果表面Sj為線離開對象0’的表面)，則根
據(jù)具有與進(jìn)入修改相反的值的離開修改來修改計(jì)數(shù)器F (Di).c(典型地F (Di).c減小I個(gè)單位)。本發(fā)明第一實(shí)施方式的詳細(xì)示例(圖3)
現(xiàn)在將參考圖3描述根據(jù)本發(fā)明的方法的第一示例性實(shí)現(xiàn)方案。這是截面視圖，以便相對于與圖2類似的視圖簡化描述。在此示例中，空間E因此為二維。嘗試確定所有三個(gè)點(diǎn)D= (D1 ；D2 ；D3}是否屬于O。對象0是由基本表面SpS2、S3和
S4構(gòu)成的矩形。下面/表示線F{F(Di).p}與表面S」的交叉點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的方法然后包括下面的步驟:1.將所有F(Di).c初始化為O。2.計(jì)算所有 F (Di).V3.處理 S1a.處理 D1i 計(jì)算/丨，其存在i1.F( /,' ).v>F(Di).vii1.A/；./ '(/;< 0 , W此 F(D1) C 減小 I 個(gè)單位b.處理 D21.計(jì)算/丨，其不存在c.處理 D3
1.計(jì)算/,，其不存在4.處理 S2a.處理 D11.計(jì)算/〗，其存在i1.F(/,2).V>F(Di).Vii1.N2-Fif-)Ji > 0，因此 F (D1) c 增加 I 個(gè)單位b.處理 D21.計(jì)算/22，其不存在c.處理 D31.計(jì)算廠，其不存在5.處理 S3a.處理 D11.計(jì)算^，其不存在b.處理 D21.計(jì)算其存在i1.F(/；).v>F(D2).vii1.N3-F(I:) n > 0，因此 F(D2) c 增加 I 個(gè)單位c.處理 D31.計(jì)算i苴不存在
6.處理 S4a.處理 D11.計(jì)算/苴不存在b.處理 D2i 計(jì)算/24，其存在i1.F(/_:)_v<F(D2)-Vc.處理 D31.計(jì)算/4其不存在7.最后的確定步驟:在運(yùn)行結(jié)束處，存在如下情況:a.F(D1).c=0_l+l=0，因此D1不屬于0:點(diǎn)D1位于對象0之外。b.F(D2).c=0+l=l,因此D2屬于0:點(diǎn)D2位于對象0之內(nèi)。c.F(D3).C=O，因此D3不屬于0:點(diǎn)D3位于對象0之外。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的區(qū)別和優(yōu)點(diǎn)為了確定E的點(diǎn)屬于或不屬于對象0或0’，不必強(qiáng)制計(jì)算中間結(jié)構(gòu)(層、體素堆等)，因?yàn)镋可以 直接是3維空間。因此，如果對象0是與待生產(chǎn)的3D產(chǎn)品對應(yīng)的3D對象，能夠根據(jù)本發(fā)明的方法確定空間E中位于對象0之內(nèi)的點(diǎn)，然后僅在此之后通過立體平板印刷或絲沉積等將對象0切割成待一個(gè)接一個(gè)沉積的層。這尤其能夠根據(jù)對位于對象0內(nèi)或外的點(diǎn)進(jìn)行確定的結(jié)果使得切割尤其是切割的定向得到優(yōu)化。相反地，能夠開始將3D產(chǎn)品切割成多個(gè)層，然后將每個(gè)層構(gòu)成2維對象0，針對該2維對象0，嘗試根據(jù)本發(fā)明的方法確定位于該對象0內(nèi)的點(diǎn)。此計(jì)算的結(jié)果不再用于推斷與E的其它點(diǎn)相關(guān)的任何情況。當(dāng)然，一些數(shù)據(jù)用于若干計(jì)算中，但是它們構(gòu)成問題的初始數(shù)據(jù)。用于任何對(i，j)的F{F(Di).p}與\_之間的交叉點(diǎn)計(jì)算使元素j對于所有的元素i介入若干次，反之亦然。然而，介入若干次的這些元素不是計(jì)算的結(jié)果而是數(shù)據(jù)，這就是為什么不需要復(fù)雜的同步來等待結(jié)果，也不需要特定排序的指令。根據(jù)本發(fā)明，沒有必要存儲交叉點(diǎn)的存在或坐標(biāo)，因此它們沒有被存儲。應(yīng)該注意，通過對圖3中所示的發(fā)明與圖1的現(xiàn)有技術(shù)的狀態(tài)進(jìn)行比較，根據(jù)本發(fā)明，線F{F(Di).p}可以是不平行的。在這種情況下，優(yōu)選地，與點(diǎn)Di相關(guān)聯(lián)的線F(F(Di).p}的集合在空間E內(nèi)不交叉。參考圖3，因此點(diǎn)A位于空間E之外。與現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的主要區(qū)別在于，根據(jù)本發(fā)明，每個(gè)計(jì)數(shù)器與一個(gè)且單個(gè)點(diǎn)或像素或體素相關(guān)聯(lián)，而根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的狀態(tài)，每個(gè)計(jì)數(shù)器與在線3上對齊的像素集合相關(guān)聯(lián)。與一個(gè)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的每個(gè)計(jì)數(shù)器不同于與其它點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的計(jì)數(shù)器。換句話說，根據(jù)本發(fā)明，至少存在與工作點(diǎn)一樣多(對于第一示例性實(shí)施方式與工作點(diǎn)一樣多，對于隨后描述的第二示例性實(shí)施方式為工作點(diǎn)的兩倍)的計(jì)數(shù)器，而根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的狀態(tài)，存在比點(diǎn)少得多的計(jì)數(shù)器，因?yàn)閱蝹€(gè)計(jì)數(shù)器可與幾千個(gè)對齊的像素相關(guān)聯(lián)。根據(jù)本發(fā)明的方法的主要優(yōu)點(diǎn)是，它能夠極快地實(shí)現(xiàn)。確實(shí)，根據(jù)本發(fā)明，可通過如下方式執(zhí)行關(guān)于基本表面Sj與經(jīng)過工作點(diǎn)Di的線的每個(gè)交叉點(diǎn)的計(jì)算:-對于若干、甚至所有基本表面Sj隨時(shí)間并行(即同時(shí)或者無需等待另一交叉點(diǎn)計(jì)算的結(jié)果)，和/或-對于若干、甚至所有工作點(diǎn)Di隨時(shí)間并行(即同時(shí)或無需等待另一交叉點(diǎn)計(jì)算的結(jié)果)。簡單地說明此技術(shù)優(yōu)點(diǎn):-根據(jù)圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的狀態(tài)，如上所述，從線3的末尾開始向截面的其它邊緣延伸，更新初始值為“0”的計(jì)數(shù)器“材料中的入口 /出口的數(shù)量”，并且每當(dāng)像素相交時(shí)，檢查計(jì)數(shù)器的狀態(tài):如果大于0，則像素被標(biāo)記為位于材料中，否則為其它情況。因此容易理解，有必要進(jìn)行計(jì)算、在計(jì)算之前進(jìn)行與像素19相關(guān)的確定和進(jìn)行與像素20相關(guān)的確定:不能對獨(dú)立于其他的每個(gè)像素或點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，應(yīng)該有必要一個(gè)接一個(gè)連續(xù)地進(jìn)行與在線3上對齊的幾千個(gè)像素對應(yīng)的幾千次計(jì)算。-相反地，根據(jù)先前參考圖3描述的本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式，可隨時(shí)間并行地執(zhí)行用于搜索交叉點(diǎn)和確定計(jì)數(shù)器3a、3b、3c、4a、4b、4c、5a、5b、5c、6a、6b和6c的修改的若干計(jì)算或甚至所有計(jì)算，然后可隨時(shí)間并行地執(zhí)行確定工作點(diǎn)Dp D2或D3是位于對象0之內(nèi)或之外的若干或甚至全部步驟7a、7b和7c。本發(fā)明因此尤其適于SMD形式的實(shí)現(xiàn)方案: 根據(jù)本發(fā)明的方法的用于搜索交叉點(diǎn)和確定計(jì)數(shù)器的修改的任務(wù)或指令(在程序或?qū)Ｓ玫哪M或數(shù)字電路或?qū)Ｓ梦⑻幚砥髦芯幋a)對所有配對點(diǎn)Di和表面S」來說是公共的，并且因此可并行地執(zhí)行 用于這些任務(wù)或指令的數(shù)據(jù)不依賴于任何中間操作 同步這些任務(wù)(一 個(gè)任務(wù)代表單個(gè)重復(fù)步驟，即在剛描述的實(shí)施方式中的單個(gè)集合[IVi和IVii和IViii]和在稍后將描述的實(shí)施方式中的單個(gè)步驟VII1.1)或VII1.1i))因簡單固定的運(yùn)行時(shí)間而變得不重要，因?yàn)檫@些任務(wù)的最大持續(xù)時(shí)間是有界的(無環(huán))，并且只要操作具有重要的結(jié)果(即，只要存在暗示修改計(jì)數(shù)器的交叉點(diǎn))，對于各操作而言是相同的。典型地，現(xiàn)在將描述如何進(jìn)行同步。定義時(shí)間上限，時(shí)間上限等于這些任務(wù)的最大持續(xù)時(shí)間，即等于存在暗示修改計(jì)數(shù)器的交叉點(diǎn)的重復(fù)步驟(在剛描述的實(shí)施方式中標(biāo)記為IV或在隨后描述的實(shí)施方式中標(biāo)記為VIII)。然后，將描述這如何典型地在處理器內(nèi)發(fā)生:-首先，準(zhǔn)備充足的信息來執(zhí)行(典型地上百萬次)“重復(fù)步驟”，-然后，這些重復(fù)步驟是通過基本表面收集的，-然后，這些重復(fù)步驟是展開的一個(gè)表面接一個(gè)表面，因此在隊(duì)列中建立多個(gè)(典型地，數(shù)百萬個(gè))小任務(wù)；當(dāng)隊(duì)列為空時(shí)，這些任務(wù)分布在多個(gè)(典型地，數(shù)百個(gè))計(jì)算節(jié)點(diǎn)上，-然后，當(dāng)所有計(jì)算節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)備好時(shí)，它們總是一起開始。每個(gè)節(jié)點(diǎn)處理一個(gè)基本任務(wù)，-然后，等待每個(gè)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算結(jié)束。固定地定義基本任務(wù)的持續(xù)時(shí)間，不管這個(gè)基本任務(wù)是什么，持續(xù)時(shí)間是恒定的，并且該持續(xù)時(shí)間等于時(shí)間上限。當(dāng)每個(gè)節(jié)點(diǎn)在不同的數(shù)據(jù)上運(yùn)行相同的任務(wù)時(shí)，固定地定義節(jié)點(diǎn)的持續(xù)時(shí)間，不管考慮的節(jié)點(diǎn)是什么，持續(xù)時(shí)間是恒定的。因此，所有節(jié)點(diǎn)花費(fèi)相同的時(shí)間運(yùn)行，不管結(jié)果如何(不管是否存在交叉點(diǎn)，不管計(jì)算計(jì)數(shù)器是否被修改)，這是因?yàn)楣?jié)點(diǎn)的持續(xù)時(shí)間被固定地定義。因此，通過固定的運(yùn)行時(shí)間在彼此之間“同步”任務(wù)或重復(fù)；-然后，通過重新填充計(jì)算節(jié)點(diǎn)和通過重新開始它們的同時(shí)運(yùn)行進(jìn)行重復(fù)，直到隊(duì)列為空。因此，不存在需要監(jiān)視重復(fù)或計(jì)算運(yùn)行的結(jié)束的復(fù)雜同步。總的時(shí)間可通過知曉隊(duì)列大小而預(yù)測到，無需知曉計(jì)算的單個(gè)結(jié)果，但是如果通過等待計(jì)算的運(yùn)行結(jié)束進(jìn)行同步則需要知曉計(jì)算的單個(gè)結(jié)果。因此，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的狀態(tài)相反，其促使人們想到清除其計(jì)算的不重要(無交叉點(diǎn))的節(jié)點(diǎn)以將它們重新排列在隊(duì)列之后是有用的，尤其在MMID機(jī)器的情況下。根據(jù)本發(fā)明，可在SIMD中操作，不重要的節(jié)點(diǎn)不是自由的，因?yàn)樗鼈儽黄韧瑫r(shí)運(yùn)行其SIMD組的當(dāng)前任務(wù)的當(dāng)前指令。然而，性能優(yōu)于受到不重要任務(wù)影響的節(jié)點(diǎn)被重新分配到作好準(zhǔn)備的任務(wù)的情況。本發(fā)明的講一步改講從純粹機(jī)械角度了解產(chǎn)品的3D內(nèi)部對相應(yīng)產(chǎn)品的良好生產(chǎn)而言是不夠的。常常，針對方法的參數(shù)使得應(yīng)該稍微地修改此信息。例如在立體平板印刷中，參考圖4，層22在之前沉積的另一層23上的聚合深度21高于沉積的層22的厚度24，以確保層之間的良好粘附(即“過聚合”)。參考圖4，結(jié)果是，如果單獨(dú)使用描述正在聚合的層的信息，從滿足3D產(chǎn)品的尺寸的觀點(diǎn)來看固化的區(qū)域沒有必要是最優(yōu)的。在連續(xù)層為水平的輪廓截面的圖4的示例中，可看出產(chǎn)品的壁33越不豎直，相對于待生產(chǎn)的產(chǎn)品的理論輪廓的尺寸誤差25、26和27越大:對于豎直壁，誤差27為0，對于接近豎直的壁，誤差25很小，以及對于接近水平的壁，誤差26很大。傳統(tǒng)使用的解決方案是對截面進(jìn)行比較。這在專利EP0555369B1中描述為復(fù)雜操作。更復(fù)雜的是，當(dāng)僅截面被處理時(shí)關(guān)鍵信息丟失:的確，誤差典型地依賴于壁與豎直方向的角度(參考圖4)。 本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)還能夠考慮過聚合，實(shí)質(zhì)上不會增加計(jì)算時(shí)間，同時(shí)優(yōu)選地管理隨機(jī)分布在產(chǎn)品上的任何角度，并且仍容易地在SMD中實(shí)現(xiàn)。在對于每個(gè)點(diǎn)Di，投影F使得F {F (Di).p}是直線的具體情況中，至少局部地(處于
包括Di和0’的空間區(qū)域中)，在上述步驟IV.1ii中使用的表達(dá)式./.1/),"減少為表達(dá)式
NfFiD1In ,其可在開始步驟IV之前預(yù)計(jì)算并制成表格。如果額外的F使得全部F(I),).
是相等的(例如，如果F是正射投影)，則表達(dá)式(■ l \!) n現(xiàn)在僅依賴于N」，即依賴于正被處理的表面S」。上面的操作IV然后可以下面的方式重寫，通過將其應(yīng)用至兩組補(bǔ)充的Sj,而不會引起運(yùn)行時(shí)間的變化(其為相同計(jì)算的書寫重組)。如果N表示不同的/'’(/),)."(假設(shè)全部相同)，現(xiàn)在用下面的步驟取代之前描述的步驟IV:IV.對于屬于0’的任何元素Sj，其法線被表示成Nj并且0’被分成兩個(gè)新的互補(bǔ)子集O+和0_使得:1.子集0+包含0’的所有Sj (表示成巧)，它們的標(biāo)量積Nj.N為正或零，基本表面$因此為用于進(jìn)入對象0’的表面；以及
i1.子集0_包含0’的所有Sj (表示成&)，它們的標(biāo)量積Nj.N為負(fù)，基本表面巧
因此為用于離開對象0’的表面。V.對于屬于0+的元素Sj,并且對于屬于D的任何Di,計(jì)算(光柵化)F{F(Di).p}與Sj之間的交叉點(diǎn)1.如果存在交叉點(diǎn)I，并且如果F⑴.v>F (Di).V，則F(Di).c增加IV1.對于屬于0_的元素Sj,并且對于屬于D的任何Di,計(jì)算(光柵化)F{F(Di).p}與間的交叉點(diǎn)。1.如果存在交叉點(diǎn)I，并且如果F (I)-OF(Di).V，則F(Di).c減小I。想法是不再使用單個(gè)點(diǎn)集合D，而是使用被表示為D+和D_的兩個(gè)集合，并且將與O+和0_相關(guān)的處理應(yīng)用在它們對應(yīng)的集合上。通過明智地選擇D+和D_，可計(jì)算針對方法的補(bǔ)償。參考圖5考慮例如立體平板印刷中的過聚合問題。波束沖擊根據(jù)入射角將一部分液體固化成一定的形狀，并且根據(jù)功率將該部分液體固化成一定的深度。將集合D+ (參考標(biāo)號28)定義成位于層的液體表面處的工作點(diǎn)之一,并且將集合D_(參考標(biāo)號29)定義成位于聚合區(qū)域的下端處的點(diǎn)集合。因此，對于D+的每個(gè)點(diǎn)Di,現(xiàn)在所謂的化(參考標(biāo)號30)對應(yīng)于D—的點(diǎn)(參考標(biāo)號31)，D_是D沿兩個(gè)立體平板印刷層之間的分離方向和沿層的聚合深度32向下平移的D的圖像。從算法觀點(diǎn)，沒有強(qiáng)制D+和D—是平坦的，但是在所考慮的示例中，D+位于液體表面的平面中，并且D_是略微彎曲的表面，其甚至可以近似為用于光學(xué)裝置所適合的一些機(jī)器的平面。然后算法被稍微修改，現(xiàn)則采取下面的形式:1.任選地，確定0的子集0’°r = Us;使得對象0’的描述具有將對象0’分解成從定向的且優(yōu)選為平坦的Si選擇的若干基本表面Sj: 通過保持0’ =0 (在這種情況中，Sj的集合對應(yīng)于Si的集合，并且在后面的描述中用Si取代S」和用0取代0’就足夠了)，或者 任選地通過執(zhí)行以下步驟實(shí)現(xiàn)過濾器:1.確定P的包含所有的最小區(qū)域Ri1.確定0的子集0’使得0中不是0’的一部分的的元素沒有對屬于R的P的投影F。這種分類步驟傳統(tǒng)地用于計(jì)算機(jī)科學(xué)中以通過將其局部地應(yīng)用于更小的子集(在此僅為可在R中具有投影的0的元素)來減少計(jì)算時(shí)間。I1.根據(jù)針對生產(chǎn)方法的法則，其暗示在對象0’中同時(shí)存在所考慮的點(diǎn)A+和得到的點(diǎn)(或圖像)D;(典型地通過之前描述的聚合深度平移每個(gè)A+)，通過具有投影F且希望知道是否應(yīng)該被選擇為生產(chǎn)產(chǎn)品的點(diǎn)A+的集合D+構(gòu)造圖像點(diǎn)^的集合D_。D—表示包括D+的每個(gè)點(diǎn)A+的得到 的點(diǎn)(或圖像)化的集合。II1.對于屬于D+的每個(gè)兀” 1即對于被嘗試確定它是位于對象0’之內(nèi)或之外的每個(gè)工作點(diǎn)Di+，計(jì)算或確定:-經(jīng)過工作點(diǎn)D;的線F{F(D； ).p}，以及- F( ).p，工作點(diǎn) I)沿 F {F( I); ).p}的曲線坐標(biāo)。IV.在嘗試確定位于對象0’之內(nèi)或之外的任何D因此在任何線F{F(D,+ ).p}:處，與專用于此工作點(diǎn)的表示為F(A+)-C的計(jì)數(shù)器相關(guān)聯(lián)。該計(jì)數(shù)器的值被初始化為O。V.對于屬于D-的任何圖像點(diǎn)，計(jì)算或確定:-經(jīng)過得到的A+的點(diǎn)(或圖像)A—的線f{f(d「).p}，優(yōu)選地與線F{F(D,+).p}混淆的線F{F(D「).P}，以及- F(D； ).V，點(diǎn) D「沿 F {F( Di ).p}的曲線坐標(biāo)V1.在任何D「處，因此在任何線F{F(D「).p}處，與專用于此得到的點(diǎn)或圖像的表示成F(Z)..).c的計(jì)數(shù)器相關(guān)聯(lián)。該計(jì)數(shù)器的值被初始化為O。VI1.對于屬于0’的任何元素Sp %表示其法線，并且創(chuàng)建兩個(gè)新的子集0+和0_使得0+包含0’的S」，其標(biāo)量積Nj.N為正或0，以及0_的所有其他。換句話說，基本表面分離成兩個(gè)獨(dú)立的組，用于進(jìn)入對象0’的表面f的組0+和用于離開對象0’的表面巧的組0_，
進(jìn)入和離開對象0’相對于運(yùn)動方向32定義。VII1.然后，在每個(gè)基本表面Sj上重復(fù)下面的操作:i)對于屬于0+的任何元素Sj,即如果表面Sj為進(jìn)入表面$，并且對于屬于D+的任何， 搜索和計(jì)算基本表面A與經(jīng)過工作點(diǎn)A+的線F{F(A+).p}之間的交叉點(diǎn)。而且，如果此交叉點(diǎn)I存在，并且如果F(I).v> F( A+).v，則根據(jù)對穿過表面的路徑的修改來修改計(jì)數(shù)器F(￡0.c (典型地，F(xiàn)(A+)X增加I個(gè)單位)。ii)對于屬于0的任何兀素Sj,即如果表面Sj為離開表面S并且對于屬于D的任何珥，搜索和計(jì)算基本表面&與經(jīng)過工作點(diǎn)A「的線F{F(D「).P)之間的交叉點(diǎn)。而且，如果此交叉點(diǎn)I存在，并且如果F_U).v> F( Di )、則根據(jù)對穿過表面的路徑的修改來修改計(jì)數(shù)器F(A「).c (典型地，F(xiàn)(I) )c增加I)。IX.對于每個(gè)工作點(diǎn)A+，根據(jù)專用于工作點(diǎn)A+的計(jì)數(shù)器和專用于該工作點(diǎn)的圖像的計(jì)數(shù)器確定工作點(diǎn)A+位于對象o’之內(nèi)或之外。更精確地，對于每個(gè)工作點(diǎn)A+，通過對專用于工作點(diǎn)A+的計(jì)數(shù)器與專用于該工作點(diǎn)的圖像巧的計(jì)數(shù)器進(jìn)行比較確定此工作點(diǎn)A+位于對象o’之內(nèi)或之外。選擇以下內(nèi)容:-滿足條件“F(A+).C>F(_D「).C”的D作為位于對象0’之內(nèi)的工作點(diǎn)，-其它點(diǎn)D,+(F(D,+ ).C^F(D「).C )作為位于對象0’之外的工作點(diǎn)。
詳細(xì)示例(圖6)參考圖6，截面視圖示出了如何利用根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)方法在僅當(dāng)A及其對應(yīng)的巧均位于材料中時(shí)使點(diǎn)A+聚合。在此示例中根據(jù)本發(fā)明的方法包括下面的步驟:1.將所有F(/J>, ).C初始化為02.計(jì)算所有 F(/.)/).V3.將所有F( D:)-C初始化為04.計(jì)算所WF(/), ).V5.處理 &a.處理D1+1.￥(ll).V> F(A+)-V,因此F(I^+)X增加 Ib.處理D2+1.F(/2+).V> F(/)2 ).V,因`此F(￡>2+).C增加 Ic.處理D+i F( /:: ) V< F( /X ).V，因此 F( /)- ) C 不變6.處理a.處理 A—1.F(I1 ).v< F(J), ).v,因此F(/.); ).c不變b.處理 i>2一1.s與F (F(A ).p}之間沒有交叉點(diǎn)c.處理 ￡>1.斤與F{F(D3)P丨之間沒有交叉點(diǎn)7.處理*S2a.處理A1.S-2與F { F( A ).P }之間沒有交叉點(diǎn)b.處理D2一1.F( I2 ).\> F( D2 ).V,因此F( D1 ).C 增加 Ic.處理K1.F( A ).v< F(￡>3-).v，因此 F( /), ).c 不變在運(yùn)行結(jié)束時(shí): ( F( I)； ).C=O+ 1 = 1 ) > ( F( IX ).c=0 )，W此，D1 被選擇為位于對象 0 內(nèi)。
(、F(/J2).c=0+l = l ) = ( F(Z)2).C=O1 = 1』，因此,D2 沒有被選擇為位于對象0內(nèi)。
( F( /).； ).C=0 ) = ( F( ]), ).C=0 )，因此，D3沒有被選擇為位于對象0內(nèi)。當(dāng)然，本 發(fā)明 不限于剛描述的示例并且可對這些示例進(jìn)行許多替換而不背離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.用于生產(chǎn)產(chǎn)品的方法，包括確定有限空間的點(diǎn)(11;30)位于被分解成基本表面(15)的對象(14 ;6)之內(nèi)或之外，所述對象對應(yīng)于待生產(chǎn)的產(chǎn)品或者對應(yīng)于待生產(chǎn)的產(chǎn)品的一部分或一層或一片， 其特征在于，對于嘗試確定位于所述對象之內(nèi)或之外的每個(gè)工作點(diǎn)(11 ;30)，所述方法包括: -在與專用于所述工作點(diǎn)的計(jì)數(shù)器相關(guān)聯(lián)的經(jīng)過所述工作點(diǎn)(11 ；30)的線、以及與專用于所述工作點(diǎn)的圖像(31)的計(jì)數(shù)器相關(guān)聯(lián)的經(jīng)過所述工作點(diǎn)的所述圖像的線之中確定至少一個(gè)線(12);以及 -在所述基本表面中的每個(gè)基本表面上重復(fù)進(jìn)行以下操作: 搜索所述基本表面(15)與經(jīng)過所述工作點(diǎn)(11 ；30)的線(12)和經(jīng)過所述工作點(diǎn)的所述圖像(31)的線中的一個(gè)線之間的交叉點(diǎn)， 如果所述交叉點(diǎn)存在，則修改計(jì)數(shù)器；以及 -根據(jù)專用于所述工作點(diǎn)(11 ;30)的計(jì)數(shù)器確定所述工作點(diǎn)位于所述對象之內(nèi)或之外， 每個(gè)前述步驟至少由計(jì)算機(jī)、中央處理或計(jì)算單元、模擬電子電路、數(shù)字電子電路、微處理器和/或軟件工具實(shí)現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， -確定至少一個(gè)線 的步驟包括確定與專用于所述工作點(diǎn)的計(jì)數(shù)器相關(guān)聯(lián)的、經(jīng)過所述工作點(diǎn)的線； -重復(fù)步驟包括，在所述基本表面中的每個(gè)基本表面上重復(fù)以下操作: 搜索該基本表面與經(jīng)過所述工作點(diǎn)的線之間的交叉點(diǎn)； 如果該交叉點(diǎn)存在，則修改計(jì)數(shù)器；以及 -確定所述工作點(diǎn)位于所述對象之內(nèi)或之外的步驟包括根據(jù)專用于所述工作點(diǎn)的計(jì)數(shù)器的值確定所述工作點(diǎn)位于所述對象之內(nèi)或之外。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述線經(jīng)過原點(diǎn)，并且修改計(jì)數(shù)器的步驟包括: 如果所述交叉點(diǎn)相對于所述線的原點(diǎn)位于所述工作點(diǎn)之后，對所述計(jì)數(shù)器不進(jìn)行修改；以及 如果所述交叉點(diǎn)相對于所述線的原點(diǎn)不在所述工作點(diǎn)之后，根據(jù)所述線的交叉點(diǎn)相對于所述原點(diǎn)對應(yīng)于所述線進(jìn)入所述對象的入口或?qū)?yīng)于所述線離開所述對象的出口，不同地修改所述計(jì)數(shù)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， -確定至少一個(gè)線的步驟包括確定與專用于所述工作點(diǎn)的計(jì)數(shù)器相關(guān)聯(lián)的經(jīng)過所述工作點(diǎn)的線以及與專用于所述工作點(diǎn)的所述圖像的計(jì)數(shù)器相關(guān)聯(lián)的經(jīng)過所述工作點(diǎn)的圖像的線； -所述方法還包括將所述基本表面分離成兩個(gè)不同的組，即，相對于運(yùn)動方向進(jìn)入所述對象的一組表面和離開所述對象的一組表面； -所述重復(fù)步驟包括在所述基本表面中的每個(gè)基本表面上重復(fù)以下操作: 如果所述表面為進(jìn)入表面，則搜索該基本表面與經(jīng)過所述工作點(diǎn)的線之間的交叉點(diǎn)，并且如果該交叉點(diǎn)存在，則修改與所述工作點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的計(jì)數(shù)器； 如果所述表面為離開表面，則搜索該基本表面與經(jīng)過所述工作點(diǎn)的所述圖像的線之間的交叉點(diǎn)，并且如果該交叉點(diǎn)存在，則修改與所述工作點(diǎn)的所述圖像相關(guān)聯(lián)的計(jì)數(shù)器； -確定所述工作點(diǎn)位于所述對象之內(nèi)或之外的步驟包括:根據(jù)專用于所述工作點(diǎn)的計(jì)數(shù)器和專用于所述工作點(diǎn)的所述圖像的計(jì)數(shù)器，確定所述工作點(diǎn)位于所述對象之內(nèi)或之外。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，根據(jù)專用于所述工作點(diǎn)的計(jì)數(shù)器和專用于所述工作點(diǎn)的所述圖像的計(jì)數(shù)器確定所述工作點(diǎn)位于所述對象之內(nèi)或之外的步驟包括:對專用于所述工作點(diǎn)的計(jì)數(shù)器與專用于所述工作點(diǎn)的所述圖像的計(jì)數(shù)器進(jìn)行比較。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，對于所有的工作點(diǎn)和這些工作點(diǎn)的圖像，經(jīng)過這些點(diǎn)的線是平行的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對于所有的工作點(diǎn)和這些工作點(diǎn)的圖像，經(jīng)過這些點(diǎn)的線不是平行的。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對于所有的工作點(diǎn)和這些工作點(diǎn)的圖像，經(jīng)過這些點(diǎn)的線在所述有限空間內(nèi)不交叉。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述空間為三維空間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述工作點(diǎn)(11)在工作表面(36)中收集，并且經(jīng)過工作點(diǎn)的每條線(12)和經(jīng)過工作點(diǎn)的圖像的每條線與經(jīng)過該工作點(diǎn)(11)的工作表面(36)垂直。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述工作表面(36)對應(yīng)于待沉積以通過快速原型生產(chǎn)所述產(chǎn)品的層或?qū)拥闹辽僖徊糠帧?br> 12.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述空間為二維空間。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，針對若干基本表面隨時(shí)間并行地執(zhí)行所述重復(fù)步驟。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對于至少一個(gè)基本表面，針對若干工作點(diǎn)隨時(shí)間并行地執(zhí)行所述重復(fù)步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的方法，其特征在于，并行地執(zhí)行的所述重復(fù)步驟通過固定的運(yùn)行時(shí)間同步。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，還包括:一旦確定了位于所述對象之內(nèi)或之外的空間點(diǎn)，就生產(chǎn)所述產(chǎn)品。
17.用于實(shí)現(xiàn)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法來生產(chǎn)產(chǎn)品的設(shè)備，包括用于確定有限空間的點(diǎn)位于被分解成基本表面的對象之內(nèi)或之外的裝置，所述對象對應(yīng)于待生產(chǎn)的產(chǎn)品或?qū)?yīng)于待生產(chǎn)的產(chǎn)品的一部分或一層或一片， 其特征在于，對于嘗試確定位于所述對象之內(nèi)或之外的每個(gè)工作點(diǎn)，所述設(shè)備包括: -用于在與專用于所述工作點(diǎn)的計(jì)數(shù)器相關(guān)聯(lián)的經(jīng)過所述工作點(diǎn)的線、以及與專用于所述工作點(diǎn)的圖像的計(jì)數(shù)器相關(guān)聯(lián)的經(jīng)過所述工作點(diǎn)的所述圖像的線之中確定至少一個(gè)線的裝置；以及 -用于在所述基本表面的每個(gè)基本表面上重復(fù)進(jìn)行以下操作的裝置: 搜索所述基本表面與來自經(jīng)過所述工作點(diǎn)的線和經(jīng)過所述工作點(diǎn)的圖像的線中的單個(gè)線之間的交叉點(diǎn)， 如果所述交叉點(diǎn)存在，則修改計(jì)數(shù)器；以及 -用于根據(jù)專用于所述工作點(diǎn)的計(jì)數(shù)器確定所述工作點(diǎn)位于所述對象之內(nèi)或之外的裝置， 前述的每個(gè)裝置至少包括一個(gè)計(jì)算機(jī)、一個(gè)中央處理或計(jì)算單元、一個(gè)模擬電子電路、一個(gè)數(shù)字電子電路、一個(gè)微處理器和/或軟件工具。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，還包括用于一旦確定了位于所述對象之內(nèi)或之外的空間點(diǎn)就生產(chǎn)所述產(chǎn)品的裝置。
19.通過根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的生產(chǎn)方法或通過根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的生產(chǎn)設(shè)備所獲得的 產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)產(chǎn)品的方法，其中針對待被確定位于對象之內(nèi)或之外的每個(gè)工作點(diǎn)(11；30)執(zhí)行下面的步驟，該對象典型地對應(yīng)于待生產(chǎn)的產(chǎn)品或?qū)?yīng)于待生產(chǎn)的產(chǎn)品的一部分(一層，一片)，即在與專用于工作點(diǎn)(11；30)的計(jì)數(shù)器相關(guān)聯(lián)的經(jīng)過該工作點(diǎn)的線與專用于工作點(diǎn)的圖像(31)的計(jì)數(shù)器相關(guān)聯(lián)的經(jīng)過該工作點(diǎn)的圖像(31)的線之中確定至少一個(gè)線(12)；在每個(gè)基本表面上，(i)搜索基本表面(15)與來自經(jīng)過工作點(diǎn)(11；30)的線(12)和經(jīng)過工作點(diǎn)的圖像(31)的線中的一個(gè)線之間的交叉點(diǎn)，以及(ii)如果該交叉點(diǎn)存在，則修改計(jì)數(shù)器，以重復(fù)的方式執(zhí)行步驟(i)和(ii)；以及根據(jù)專用于工作點(diǎn)(11；30)的計(jì)數(shù)器確定工作點(diǎn)位于對象之內(nèi)或之外。本發(fā)明適于在快速原型和立體平板印刷中使用。
文檔編號G06F17/50GK103229176SQ201180048990
公開日2013年7月31日 申請日期2011年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者安德烈-盧克·阿拉尼克 申請人:菲迪亞斯技術(shù)公司