[发明专利]用于三维半色调化的三维阈值矩阵

说明书

本文描述的某些示例涉及三维阈值矩阵。三维阈值矩阵可以用于三维半色调化。在一个示例中，将用于预定义的二维阈值矩阵的值相对第三维进行位移，以提供三维阈值矩阵。在一个示例中，接着可以对与三维对象的数字表示相关联的三维阈值矩阵进行处理，以输出用于至少一种制造材料的离散材料布置指令。所述指令可以用来控制增材制造系统制造三维对象。

背景技术

生成三维对象的装置，包括通常称作“3D打印机”的那些，已经作为一种潜在方便的制造三维对象的方式被推荐。这些装置通常接收形式为对象模型的三维对象的定义。将该对象模型进行处理，以指导该装置使用一种或多种制造材料来制造对象。这可以在逐层的基础上执行。对象模型的处理可以基于装置类型和/或实施的制造技术而异。在三维中生成对象提出了二维打印装置不存在的许多挑战。

附图说明

结合附图，本公开的各种特征将从以下的详细描述中显而易见，通过举例，所述附图共同对本公开的特征进行了说明，其中：

图1为根据示例示出用于生成用于制造三维对象的控制数据的示意图；

图2为根据示例示出用于制造三维对象的装置的示意图；

图3为根据示例示出可用于生成三维阈值矩阵的部分序列的示意图；

图4为根据示例示出用于生成三维半色调阈值矩阵的计算机实现的方法的流程图；并且

图5为根据示例示出用于三维半色调化的电子数据结构的示意图。

具体实施方式

在制造三维对象时，例如在所谓的“3D打印”中，存在控制生成的对象的结构的挑战。例如，可能想要制造具有各种结构属性的对象，所述结构属性可以影响所制造的对象的材料性质和/或机械性质，或受材料性质和/或机械性质影响。还想要灵活地控制所制造的对象的结构。在某些实例中，可能想要改变对象模型的至少一部分的结构，而不必重新设计或重新生成对象模型。例如，可能想要生成通用对象设计的结构变化，例如制造具有一个子结构的第一组对象，并且制造设计相同、但子结构不同的第二组对象。如可以理解的，二维打印不存在此类考虑。

本文描述的某些示例使得能够生成用于半色调阈值操作的三维矩阵。从二维中所定义的半色调矩阵生成这些示例中的三维矩阵，例如可以应用于二维半色调化的半色调阈值或屏幕矩阵。在这些示例中，以使得能够施加三维约束的方式，在三维中分布所定义的半色调矩阵。用于所定义的半色调矩阵的值被用来生成二维矩阵集，例如涉及三维矩阵的子矩阵。接着，在第三维中对这些矩阵或子矩阵进行横向位移，以生成三维矩阵。然后，可以将该三维矩阵应用于在半色调阈值操作中要制造的对象的数字表示，以生成制造对象时所用的控制数据。例如，半色调阈值操作的输出可包括用于增材制造系统的材料布置指令，例如沉积指令。通过控制用于阈值化的三维矩阵的形式，可以控制三维对象的三维结构。这使设计具有灵活性；可以通过改变用于堆叠子矩阵的所定义的序列，更改三维对象整体或部分的结构。另外，可以应用诸如材料布置簇、逐层叠印和基于路径的三维对象层的堆叠的特征。

本文描述的某些示例使得能够制造具有想要的结构的三维对象，而不用更改对象处理管道的实质部分。这些示例也减少了对象设计期间进行特定选择的需求，例如当发送对象以用于制造时，设计的对象的体积或对象模型无需展现想要的结构。这是通过允许在对象处理管道中的一个阶段做出与该对象的至少一个结构相关联的选择来实现的，该阶段在设计之后，但在制造对象之前，例如诸如当将设计的对象作为“3D打印作业”提交时。就特征为简单立方体的对象设计而言，这允许同一立方体使用例如以下任一结构来制造：将定义的材料互相紧密放置的子结构；将一组材料分布到对象各处的子结构；最大化各层材料部分的连接性的子结构；或最小化各层材料部分的连接性的结构。在某些实例中，使用基于想要的子结构、在制造时间或接近制造时间生成的三维矩阵，来对为对象的体积(体素)规定材料使用的对象设计的栅格化版本进行半色调化。尤其是，在生成矩阵期间将三维矩阵层位移，以允许这样。