[發明專利]三維半色調化

有效

• 申請號: 201480083053.2
• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN107077063B
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 彼得·莫羅維奇;賈恩·莫羅維奇;杰伊·S·貢德克
• 申請（專利權）人: 惠普發展公司;有限責任合伙企業
• 主分類號: G03F3/08
• 分類號: G03F3/08;G06K15/00
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 梁洪源;康泉

公開了一種三維半色調化方法，其中包括值的半色調矩陣被提供并被細分為多個子矩陣，每個子矩陣包括半色調矩陣的在相應子范圍中的值。針對物體三維表示的當前切片，半色調矩陣的多個子矩陣中的子矩陣被選擇并且使用所選擇的子矩陣來執行當前切片的半色調化。此外，描述了增材制造方法和系統。

背景技術

增材制造或快速成型是用于生成各種種類的三維(3D)物體的通用過程，多種3D物體包括原型、替換部件和勞動工具。典型地使用諸如電子數據的數字表示來描述的3D物體，使用增材制造系統從一種或多種材料自動構建，增材制造系統諸如3D打印機，其將若干打印平面層合并起來以形成所期望的物體。

層使用各種技術來制造。例如，在熔融沉積建模時，層通過擠壓材料滴以形成獨立的層而產生。某些其他方法包括將光敏聚合物材料、油墨或粘合劑濺射在層中的構造托盤中，其中每一層例如用UV光固化。對應的基于油墨的系統還可稱為油墨標記和固化系統。層對應于正在形成的物體的截面。因此，打印是逐層執行的，每一層表示最終所期望物體的截面。相鄰打印層可按預定義模式相互粘合，以構建所期望的3D物體。

附圖說明

圖1示出根據一個示例的三維半色調化方法的流程圖；

圖2示出根據一個示例的用于從數字表示的物體快速成型的方法的另一流程圖；

圖3圖示根據一個示例的半色調矩陣的值和半色調矩陣的細分；以及

圖4a和圖4b示出根據又一示例的細分矩陣的值的表示。

具體實施方式

以下將描述各種示例。

本公開涉及用于三維半色調化的方法，包括：提供包括值的半色調矩陣，并且將該半色調矩陣細分為多個子矩陣，每個子矩陣包括半色調矩陣在各自子范圍中的值。針對物體三維表示的當前切片，該半色調矩陣的多個子矩陣中的子矩陣被選擇并且當前切片使用所選擇的子矩陣來半色調化。

物體典型地使用諸如浮點數的連續值或接近連續值表示，從而定義該物體的結構、輪廓以及其他材料屬性。然而，增材制造或打印典型地是二進制或雙等級過程：該過程可在給定層沉積材料或油墨以定義離散結構，或不沉積材料或油墨以使該結構空白。針對尖銳的輪廓，這種謹慎的方法可能是理想的，但如果要建立更詳細的物體或甚至要生成固體材料結構，則必須應用用于建立中間密度區域的方法，如半色調或抖動。

半色調化是二維(2D)打印中已知的過程，在2D打印中，離散元素或像素的合適片段用材料或油墨覆蓋，使得各元素的平均外觀對應于這些元素的初始連續定義。半色調化可包括閾值化、隨機抖動或圖案化，在閾值化中，每個像素值與固定閾值比較；在隨機抖動中，每個像素值與隨機閾值比較；圖案化針對每個輸入值在輸出中放置固定圖案。然而，這些方法是有限的，因為沒有考慮所生成物體的空間分布和3D結構而是聚焦于所生成物體的獨立的層。

半色調化的進一步方法可包括誤差擴散技術，其表示將量化誤差擴散至相鄰像素的反饋過程。然而，誤差擴散技術也僅聚焦于該2D輸出，并且進一步需要逐行輸出的相當高成本和嚴格的按序處理。

該方法允許來自2D域的矩陣針對3D半色調化的應用。通過將二維半色調矩陣細分為多個子矩陣(其獨立應用于表示的各個切片)，該2D矩陣被有效擴展至三維以更好反映該物體的3D本質。與每個切片的固定半色調矩陣的應用相反，使用完全或部分補充的子矩陣，使得子矩陣的圖案在切片之間變化。這導致在最終打印3D物體中更好的材料分布和后續切片的連接。