專利名稱：用于優(yōu)化計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模型的空間方位的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)模型，快速制造例如原型、模 具和生產(chǎn)質(zhì)量零件的三維(3D)目標(biāo)。具體地，本發(fā)明涉及到一種用于優(yōu) 化CAD模型的空間方位以在快速制造期間提高構(gòu)建性能的方法。
背景技術(shù)：
在工業(yè)的廣泛領(lǐng)域中，3D目標(biāo)的生產(chǎn)和測(cè)試通常用于開發(fā)新產(chǎn)品、機(jī) 械和工藝。有各種快速制造技術(shù)用于構(gòu)建三維目標(biāo)，每個(gè)都在計(jì)算機(jī)的控 制下從CAD模型開發(fā)三維目標(biāo)。術(shù)語(yǔ)"快速制造"在此指通過(guò)一個(gè)或多個(gè) 層基添加技術(shù)構(gòu)建3D目標(biāo)。示例的快速制造技術(shù)包括熔融沉積成型、水墨 噴射、選擇性激光燒結(jié)、電子束熔化和立體平版印刷加工技術(shù)。
CAD模型是在直角坐標(biāo)系(g卩x-y-z坐標(biāo)系統(tǒng))中具有特定的空間方位 的3D目標(biāo)的幾何計(jì)算機(jī)模型?？焖僦圃旒夹g(shù)通常根據(jù)特定的空間方位，將 CAD模型切片成水平層，然后，通過(guò)材料的重復(fù)施加， 一層一層地建立3D 目標(biāo)。因此，3D目標(biāo)在與CAD模型同樣的空間方位建立。然而，對(duì)于構(gòu)建 性能，所述CAD模型的空間方位不必然是最佳的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及到一種方法和執(zhí)行該方法的系統(tǒng)，用于從在坐標(biāo)系統(tǒng)中具 有初始空間方位的CAD模型構(gòu)建一個(gè)或多個(gè)3D目標(biāo)。所述方法包括根據(jù)一 個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，在坐標(biāo)系統(tǒng)中確定CAD模型的最佳空間方位。該標(biāo)準(zhǔn)涉及 到在快速制造期間用于提高構(gòu)建性能的因素。
圖1是空間地定位在直角坐標(biāo)系中的3D目標(biāo)的CAD模型的透視圖； 圖2是用于基于CAD模型構(gòu)建3D目標(biāo)的本發(fā)明的方法的方框圖；圖3A是用于依照本發(fā)明的方法確定CAD模型最佳空間方位的方法的方
框圖3B是用于在最佳空間方位定位CAD模型的方法的方框圖； 圖4是在直角坐標(biāo)系統(tǒng)中具有初始空間方位的3D模型的透視圖； 圖5是用于標(biāo)識(shí)和分析顯示在圖4中的CAD模型的空間方位的適合方法 的方框圖6A是在直角坐標(biāo)系統(tǒng)中具有初始空間方位的CAD模型的透視圖； 圖6B是在直角坐標(biāo)系統(tǒng)中具有軸向?qū)R方位的CAD模型的透視圖； 圖6C是當(dāng)從顯示在圖6B中的軸向?qū)R方位旋轉(zhuǎn)后，在直角坐標(biāo)系統(tǒng)中
具有穩(wěn)定的方位的CAD模型的透視圖7是用于標(biāo)識(shí)和分析顯示在圖6A-6C中的CAD模型的穩(wěn)定方位的適合
方法的方框圖8A是在直角坐標(biāo)系統(tǒng)中具有軸向?qū)R方位的CAD模型的透視圖8B是圖8A中的8B-8B剖面的CAD模型的底部表面的剖視圖8C是當(dāng)從顯示在圖8A中的軸向?qū)R方位旋轉(zhuǎn)后，在直角坐標(biāo)系統(tǒng)中
具有穩(wěn)定的方位的CAD模型的左透視圖9是用于標(biāo)識(shí)和分析顯示在圖8A-8C中的CAD模型的穩(wěn)定方位的方法
的方框圖10A是在直角坐標(biāo)系統(tǒng)中具有軸向?qū)R方位的CAD模型的透視圖； 圖10B是在直角坐標(biāo)系統(tǒng)中具有軸向?qū)R方位的第一可供選擇的CAD 模型的透視圖10C是在直角坐標(biāo)系統(tǒng)中具有軸向?qū)R方位的第二可供選擇的CAD 模型的透視圖10D是在直角坐標(biāo)系統(tǒng)中具有軸向?qū)R方位的第三可供選擇的CAD 模型的透視圖11是用于確定顯示在圖10A-IOD中的CAD模型的空間方位是否為穩(wěn) 定方位的方法的方框圖12A是在直角坐標(biāo)系統(tǒng)中具有軸向?qū)R方位的CAD模型的透視圖； 圖12B是圖12A中的12B-12B剖面的CAD模型的底部表面的剖視圖； 圖12C是在直角坐標(biāo)系統(tǒng)中具有軸向?qū)R方位的第二可供選擇的CAD模型的透視圖12D是在直角坐標(biāo)系統(tǒng)中具有軸向?qū)R方位的第三可供選擇的CAD 模型的透視圖13是用于計(jì)算顯示在圖12A-12D中的CAD模型樞軸線的方法的方框
圖14A是在直角坐標(biāo)系統(tǒng)中具有旋轉(zhuǎn)角度為確定的軸向?qū)R方位的 CAD模型的側(cè)透視圖14B是當(dāng)從顯示在圖14A中的軸向?qū)R方位旋轉(zhuǎn)后，在直角坐標(biāo)系統(tǒng) 中具有穩(wěn)定的方位的CAD模型的側(cè)透視圖15是用于從顯示在圖14A中的軸向?qū)R方位將CAD模型旋轉(zhuǎn)到顯示 在圖14B中的軸向?qū)R方位的方法的方框圖；以及
圖16是用于進(jìn)行本發(fā)明的方法的適合系統(tǒng)的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是位于直角坐標(biāo)系統(tǒng)12內(nèi)的CAD模型10的透視圖，其中CAD模型IO 為3D目標(biāo)的幾何計(jì)算機(jī)模型(例如，STL文件)。坐標(biāo)系統(tǒng)12是表示CAD模 型10空間地定位的區(qū)域的直角坐標(biāo)系統(tǒng)。在可供選擇的實(shí)施例中，也可以 使用其它坐標(biāo)系統(tǒng)(例如，圓柱坐標(biāo)系統(tǒng))。坐標(biāo)系統(tǒng)12包括x軸12x， y 軸12y和z軸12z，其軸12x和12y定義水平x-y平面，而12z定義垂直于水平 x-y平面的垂直軸。CAD模型10為在坐標(biāo)系統(tǒng)12中空間地定位，使得軸12x、 12y、 12z總體地在CAD模型10的中心位置相交。
在利用本發(fā)明的方法優(yōu)化CAD模型10的空間地定位之前，坐標(biāo)系統(tǒng)12 中的CAD模型10稱為"初始空間方位"。典型地，其指的是當(dāng)基于計(jì)算機(jī)的 文件最后保存時(shí)的特定的CAD模型(例如，CAD模型IO)的空間方位，但也 包括默認(rèn)的空間方位和任何其它手動(dòng)或自動(dòng)預(yù)定位的CAD模型。因此，CAD 模型10可以在坐標(biāo)系統(tǒng)12中設(shè)置在任何初始的空間方位。
當(dāng)初始空間方位可以使用用于在計(jì)算機(jī)的監(jiān)視器上觀看CAD模型的方 位時(shí)，其不必定是用于具體的快速制造系統(tǒng)的構(gòu)建性能的最佳方位。結(jié)果， 基于初始空間方位中的CAD模型構(gòu)建3D目標(biāo)可能意外地降低構(gòu)建性能(例 如，增加了構(gòu)建時(shí)間和材料成本)。因此，如下所述，本發(fā)明的方法可以用于優(yōu)化CAD模型(例如，CAD模型IO)的空間方位，以提供在快速制造期 間的構(gòu)建性能。
圖2是本發(fā)明的方法14的方框圖，其是用于基于CAD模型構(gòu)建3D目標(biāo)的 計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法。下面將參照顯示在圖1中的CAD模型10具體說(shuō)明方法14， 應(yīng)該理解，方法14可以用于各種CAD模型。方法14包括步驟16-22，且最初 包括將CAD模型10提供給計(jì)算機(jī)，其中CAD模型10具有在直角坐標(biāo)系統(tǒng)中的 初始空間方位(步驟6)。對(duì)于以下說(shuō)明，顯示在圖1中的CAD模型10的空間 方位假設(shè)為初始空間方位。
依照方法14，計(jì)算機(jī)依據(jù)一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)(步驟18)確定在直角坐標(biāo) 系統(tǒng)12中的CAD模型10的"最佳空間方位"。所述標(biāo)準(zhǔn)是在快速制造期間用 于優(yōu)化構(gòu)建性能的因素。適合的標(biāo)準(zhǔn)的示例包括快速制造構(gòu)造性能的任何 形式，例如，減少構(gòu)建時(shí)間、最小化支撐材料所需要體積(在此稱為"體 積Volmne，")、提供3D目標(biāo)的表面光潔度、增加3D目標(biāo)的零件強(qiáng)度、降低 覆蓋尺寸(在水平x-y平面中)、降低3D目標(biāo)的高度(沿軸12z)、改進(jìn)填充 模式機(jī)器組合。
根據(jù)選擇的標(biāo)準(zhǔn)，CAD模型10可以相對(duì)軸12x、 12y和12z的一個(gè)或多個(gè) 旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到在坐標(biāo)系統(tǒng)12中的CAD模型10的最終空間方位。例如，CAD 模型10可以重新定位到最小化所述體積Vol腦e^的最佳空間方位，從而減 少需要構(gòu)建3D目標(biāo)的支撐材料量。 一旦根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)將CAD模型10設(shè)置在最佳 空間方位，則計(jì)算機(jī)用切片算法將CAD模型10切片成層(在水平x-y平面) (步驟20)。然后，產(chǎn)生用于切片層和用于任何要求的支撐結(jié)構(gòu)的構(gòu)建路 徑。
當(dāng)完成數(shù)據(jù)生成時(shí)，快速制造系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)生的構(gòu)建路徑(步驟22)構(gòu) 建3D目標(biāo)。3D目標(biāo)用相對(duì)應(yīng)坐標(biāo)系統(tǒng)12中的CAD模型10的最佳空間方位的 物理空間方位構(gòu)建。結(jié)果，在快速制造期間的構(gòu)建性能根據(jù)選擇的一個(gè)或 多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)改進(jìn)。
圖13A是方法24的方框圖，其為用于依照方法14的步驟18 (顯示在以 上圖2中)確定CAD模型10的最佳空間方位的適合方法的實(shí)例。方法24包括 步驟26-40，并初始包括選擇一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)(步驟26)。 一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 可以從因素列表中手動(dòng)選擇或可以預(yù)設(shè)在計(jì)算機(jī)中。此后者"預(yù)設(shè)"的實(shí)施例特別地適用于自動(dòng)加工，其中，CAD模型10被提供到計(jì)算機(jī)，然后，
計(jì)算機(jī)自動(dòng)地或根據(jù)軟件程序的執(zhí)行(例如，使用者敲擊執(zhí)行按鈕)而實(shí)
施方法24。
然后，計(jì)算機(jī)確定是否選擇多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)(步驟28)。如果如此，則相對(duì) 權(quán)重和閾值可以分配到一個(gè)或多個(gè)選擇的標(biāo)準(zhǔn)(步驟30)。如下所述，所 述分配的相對(duì)權(quán)重和閾值指定在沖突或者沒(méi)有合理結(jié)果期間哪個(gè)標(biāo)準(zhǔn)控 制。如果用所述標(biāo)準(zhǔn)，也可以手動(dòng)分配相對(duì)權(quán)重和閾值或作為用于自動(dòng)加 工的默認(rèn)值預(yù)設(shè)在計(jì)算機(jī)中。在一個(gè)實(shí)施例中，利用兩兩比較分配相對(duì)權(quán) 重，其中在每對(duì)標(biāo)準(zhǔn)之間分配單獨(dú)的相對(duì)權(quán)重，然后根據(jù)單獨(dú)的相對(duì)權(quán)重 產(chǎn)生總的相對(duì)權(quán)重。
當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置后，計(jì)算機(jī)相對(duì)軸12x、 12y和12z的一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)CAD 模型IO，以確定坐標(biāo)系統(tǒng)12中的CAD模型10的可供選擇的空間方位(步驟 32)。然后，計(jì)算機(jī)根據(jù)一個(gè)或多個(gè)選擇的標(biāo)準(zhǔn)，分析CAD模型10的初始和 可供選擇的空間方位(步驟34)。如下所述，分析總體地根據(jù)選擇的標(biāo)準(zhǔn) 進(jìn)行。例如，當(dāng)選擇最小化體積Volume，的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，計(jì)算機(jī)計(jì)算用于初始 和可供選擇的空間方位的每個(gè)的體積Volume^以確定空間方位需要支撐 材料的最小體積。
在分析期間，計(jì)算機(jī)將分配的相對(duì)權(quán)重和閾值組合合并進(jìn)分析的結(jié) 果。當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于具體的空間方位具有沖突的結(jié)果時(shí)，所述相對(duì) 權(quán)重提供加權(quán)的平均結(jié)果。因?yàn)榈湫偷?，?biāo)準(zhǔn)的原始結(jié)果以不同的單位量 化，所以，原始結(jié)果的加權(quán)平均可能不一定有意義?？紤]到此點(diǎn)，計(jì)算機(jī) 可以標(biāo)準(zhǔn)化每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)果統(tǒng)一排列(例如，0-IOO的等級(jí))。然后，根據(jù) 所述標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果和分配的相對(duì)權(quán)重，計(jì)算機(jī)可以提供加權(quán)的平均結(jié) 果。
分配的閾值提供避免使用不合理最終空間方位的超控值。例如，如果 選擇最小化構(gòu)建時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)，則閾值可以分配為指定可以接收的最長(zhǎng)構(gòu)建 時(shí)間。導(dǎo)致構(gòu)建時(shí)間大于閾值的的CAD模型10的任何空間方位都自動(dòng)拒絕， 不考慮所選擇的任何其它標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)果。
相對(duì)權(quán)重和閾值的使用增加了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)選擇地標(biāo)準(zhǔn)可靠地改 進(jìn)構(gòu)建性能獲得分析結(jié)果的可能性。如上所述，相對(duì)權(quán)重和閾值可以手動(dòng)分配或可以預(yù)設(shè)定。在可供選擇的實(shí)施例中，如果相對(duì)權(quán)重和/或閾值不 需要特定的分析，則可以省略步驟30。
在步驟34分析后，比較初始和可供選擇的空間方位的分析結(jié)果，以根 據(jù)一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)確定CAD模型10的哪個(gè)空間方位提供最佳結(jié)果(步驟 36)。計(jì)算機(jī)以各種方式執(zhí)行所述比較，例如，通過(guò)分析結(jié)果排列初始和 可供選擇的空間方位。然后，計(jì)算機(jī)標(biāo)識(shí)提供最佳結(jié)果的空間方位(步驟 38)。
根據(jù)一個(gè)或多個(gè)選擇的標(biāo)準(zhǔn)，提供用于分析的空間方位的最佳結(jié)果的 空間方位在此稱為"最佳的空間方位"。例如，如果步驟34中的分析基于 最小化體積Volume，的標(biāo)準(zhǔn)，則最佳的空間方位是需要支撐材料的最小體 積的CAD模型10的空間方位。
一旦最佳的空間方位被標(biāo)識(shí)，則計(jì)算機(jī)將CAD模型10定位在最佳的空 間方位(步驟40)。然后，計(jì)算機(jī)將CAD模型10切片成水平層，并在如上方 法14中的步驟20 (以上圖2中顯示)中產(chǎn)生構(gòu)建路徑。
在可供選擇的實(shí)施例中，步驟32-36可以以重復(fù)的方式進(jìn)行(如通過(guò) 虛線箭頭42指明)。在此實(shí)施例中，在步驟32中的接下來(lái)的可供選擇的空 間方位的確定之前，在步驟34和36中分析和比較在步驟32中標(biāo)識(shí)的特定的 可供選擇的空間方位。然后，計(jì)算機(jī)重復(fù)用于確定每個(gè)可供選擇的空間方 位的步驟32-36。在步驟36中的每個(gè)比較期間，計(jì)算機(jī)更新CAD模型10的"最 佳的空間方位"，從而降低計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存要求(即，放棄非最佳的空間方位 的數(shù)據(jù))。
圖3B是依照方法24的步驟40(顯示在以上圖3A中)，用于將CAD模型IO 定位在最佳的空間方位的方法43的方框圖。如圖3B所示，方法43包括步驟 44-48，且初始包括確定最佳的空間方位是否與初始空間方位相同(步驟 44)。如果如此，則因?yàn)槌跏伎臻g方位為用于CAD模型10的"最佳"空間方 位，所以，不重新定位CAD模型IO，且不需要位置的改變(步驟46)。
可供選擇地，如果最佳的空間方位與初始空間方位不同，則計(jì)算機(jī)在 坐標(biāo)系統(tǒng)12中將CAD模型10重新定位到最佳的空間方位(步驟48)。這樣就 允許用最佳的空間方位而不是初始空間方位構(gòu)建最終的3D目標(biāo)。當(dāng)無(wú)論是 進(jìn)行步驟46或步驟48后，如以上在方法14的步驟20 (顯示在以上圖2中)中所述，都將CAD模型10切片成水平層，并產(chǎn)生構(gòu)建路徑。
圖4和圖5顯示了依照方法24的步驟32和34 (顯示在以上圖3A中)，用 于標(biāo)識(shí)和分析CAD模型10的空間方位的第一適合方法。圖4是在坐標(biāo)系統(tǒng)12 中具有初始空間方位的CAD模型10的透視圖，并提供為顯示在以下圖5中說(shuō) 明的方法。作為方法的總體概述，通過(guò)繞軸12x (箭頭50表示)、繞軸12y (箭頭52表示)以及繞軸12x和軸12y (未顯示)的矢量組合旋轉(zhuǎn)CAD模型 10，計(jì)算機(jī)標(biāo)識(shí)CAD模型10的可供選擇的空間方位。在每個(gè)可供選擇的空
間方位處，根據(jù)一個(gè)或多個(gè)選擇的標(biāo)準(zhǔn)，打算機(jī)分析特定的空間方位。然 后，如前面在方法24的步驟36 (顯示在以上圖3A中)中的說(shuō)明，計(jì)算機(jī)比
較可供選擇的空間方位的分析結(jié)果。
應(yīng)該注意，快速制造系統(tǒng)典型地沿軸12z—層一層地構(gòu)建3D目標(biāo)。結(jié)
果，因?yàn)榇诵D(zhuǎn)一般地對(duì)于所述標(biāo)準(zhǔn)提供相同的分析結(jié)果(例如，對(duì)于繞 軸12z旋轉(zhuǎn)的所有空間方位的相同的體積Volume^)，所以一般地不需要繞 軸12z的旋轉(zhuǎn)。雖然如此，如果分析標(biāo)準(zhǔn)需要，CAD模型10還可以繞軸12z 旋轉(zhuǎn)。
繞軸12x的旋轉(zhuǎn)增量表示在圖4中，如增量X,、 X2、 X3**，Xn，其中X,表示 CAD模型10相對(duì)軸12x的初始空間方位。同樣地，繞12y的旋轉(zhuǎn)增量用增量 Y,、 Y2、 Y3…L表示，其中Y,表示CAD模型10相對(duì)軸12y的初始空間方位。因 此，CAD模型10的初始空間方位定位CAD模型10在增量X,和Y,處。
圖5是用于確定和分析CAD模型10的空間方位的方法54的方框圖，其包 括步驟56-68。步驟56-60和64-68總體地相對(duì)應(yīng)方法24的步驟32 (顯示在 以上圖3A中)，而步驟62總體地相對(duì)應(yīng)方法24的步驟34。如圖5所示，方法 54開始包括繞軸12x的限定旋轉(zhuǎn)增量X,-Xn，以及繞軸12y的旋轉(zhuǎn)增量Y,-Ym (步驟56)。旋轉(zhuǎn)增量理想地為平均間距，以提供測(cè)量的平均分布。
然后，根據(jù)每個(gè)選擇的標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算機(jī)分析在當(dāng)前空間方位(即，位置 X,、 Y,)處的CAD模型IO (步驟58)。例如，如果選擇的標(biāo)準(zhǔn)包括(1)最小 化所述體積Volume，，以及(2)最小化3D目標(biāo)的覆蓋區(qū)，然后，對(duì)于特 定的空間方位，計(jì)算機(jī)計(jì)算(1)需要構(gòu)建具有特定的空間方位的3D目標(biāo) 的支撐材料的體積，以及(2) CAD模型10的水平覆蓋區(qū)。用于計(jì)算體積 Volume^和水平覆蓋區(qū)適合的技術(shù)將在下面說(shuō)明。另外，因?yàn)檫x擇兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，則計(jì)算機(jī)可以組合任何分配的相對(duì)權(quán)重和閾值，以提供用于特定的空 間方位的加權(quán)結(jié)果。
一旦分析結(jié)果被計(jì)算用于當(dāng)前的空間方位，則計(jì)算機(jī)繞軸12x旋轉(zhuǎn)CAD 模型10—個(gè)旋轉(zhuǎn)增量(即，從位置X,到位置X2)(步驟60)。然后，在增量 (X2， Y,)處的CAD模型10的空間方位被標(biāo)識(shí)(步驟62)。
然后，計(jì)算機(jī)確定當(dāng)前的空間方位是否位于X,，以評(píng)價(jià)CAD模型10是 否已經(jīng)完全繞軸12x旋轉(zhuǎn)(步驟64)。在此實(shí)例中，CAD模型10當(dāng)前只在位 置X2處。因此，重復(fù)步驟58-64，直到CAD模型10已經(jīng)完全繞軸12x旋轉(zhuǎn)為 止，并返回到位置X,。這就提供了用于繞軸12x的"n"個(gè)空間方位的分析 結(jié)果。
一旦CAD模型10完成繞軸12x旋轉(zhuǎn)，則計(jì)算機(jī)繞軸12y旋轉(zhuǎn)CAD模型10 一個(gè)旋轉(zhuǎn)增量(即，從位置Y,到位置Y。(步驟66)。然后，計(jì)算機(jī)確定當(dāng) 前的空間方位是否在位置Y,處，以評(píng)價(jià)CAD模型10是否已經(jīng)完全繞軸12y旋 轉(zhuǎn)(步驟68)。在此實(shí)例中，CAD模型10當(dāng)前只在位置Y2處。因此，重復(fù)步 驟58-68，直到CAD模型10己經(jīng)完全繞軸12y旋轉(zhuǎn)為止，并返回到位置Y,。
一旦CAD模型10返回到位置Y,，則計(jì)算機(jī)將為繞軸12y的"m"個(gè)增量 旋轉(zhuǎn)的每個(gè)計(jì)算繞軸12x達(dá)到"n"個(gè)空間方位的構(gòu)建特性。這就提供達(dá)到 在坐標(biāo)系統(tǒng)12內(nèi)的均勻地間隔的"nXm"個(gè)CAD模型10的空間方位的分析 結(jié)果。因?yàn)橛?jì)算機(jī)可能忽略重復(fù)的具體方位以進(jìn)一步減少計(jì)算時(shí)間，所以， 分析結(jié)果的實(shí)際數(shù)量可以小于此乘積。
一旦分析所有旋轉(zhuǎn)增量的空間方位，則在方法24的步驟36 (顯示在以 上圖3A中)中比較用于初始和可供選擇的空間方位的分析結(jié)果，以確定提 供的最佳結(jié)果的空間方位。例如，當(dāng)最小化體積Vol咖e^時(shí)，計(jì)算機(jī)將初 始和可供選擇的空間方位的體積Volume，進(jìn)行比較，以確定提供最小的體 積Volume^的空間方位。然后，依照方法24的步驟36(顯示在以上圖3A中)，
計(jì)算機(jī)標(biāo)識(shí)所述最佳的空間方位為具有最佳結(jié)果的空間方位。然后，依照 CAD模型10的最佳空間方位，構(gòu)建最終的3D目標(biāo)，從而改進(jìn)在快速制造期
間的構(gòu)建性能。
雖然以上以具體的順序說(shuō)明了具有繞軸12x和12y旋轉(zhuǎn)的CAD模型10的 方法54，但也可以使用各種可供選擇的旋轉(zhuǎn)技術(shù)，以達(dá)到可供選擇的空間方位。例如，CAD模型10旋轉(zhuǎn)的順序可以與方法54提供的順序不同(例如， 用于繞軸12x的每個(gè)旋轉(zhuǎn)增量繞軸12y旋轉(zhuǎn))。可供選擇地，計(jì)算機(jī)可以具 有指定CAD模型10旋轉(zhuǎn)到的位置的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的預(yù)先產(chǎn)生的列表。.
圖6A-15說(shuō)明了依照方法24的步驟32和34(顯示在以上圖3A中)，用于 確定和分析CAD模型10的空間方位的第二個(gè)適合方法。作為總體概述，顯 示在圖6A-6C和圖7中的方法包括將CAD模型10定位在"軸向?qū)R的方位" 處，并標(biāo)識(shí)和分析用于每個(gè)軸向?qū)R方位的CAD模型10的"穩(wěn)定方位"；圖 8A-8C和圖9說(shuō)明了用于確定和分析CAD模型10的穩(wěn)定方位的適合的方法； 圖10A-10D和圖ll說(shuō)明了用于確定特定的空間方位是否為穩(wěn)定方位的適合 的方法；圖12A-12D和圖13說(shuō)明了用于計(jì)算樞軸線的適合的方法；以及圖 14A、圖14B和圖15說(shuō)明了用于繞樞軸線旋轉(zhuǎn)CAD模型10的適合的方法。
圖6A-6C是在坐標(biāo)系統(tǒng)12中具有不同空間方位的CAD模型10的透視圖 (而圖6C為側(cè)視圖)，并提供為顯示以下圖7說(shuō)明的方法。圖6A顯示了在初 始空間方位的CAD模型IO。延伸通過(guò)CAD模型10的軸12x、 12y、以及12z的 部分顯示有虛線，而坐標(biāo)系統(tǒng)12的軸12z細(xì)分成正矢量+12z和負(fù)矢量-12z。 如圖所示，CAD模型10具有質(zhì)量中心70和主軸A、 B和C。
如下將具體說(shuō)明，計(jì)算機(jī)將CAD模型10的主軸與正矢量+12z和負(fù)矢量 -12z對(duì)齊。這就提供了CAD模型10的六個(gè)空間方位(三個(gè)方位面對(duì)正方向， 而三個(gè)方位面對(duì)負(fù)方向)。圖6B顯示了定位的CAD模型10，使得主軸A與正 矢量+12z對(duì)齊。然后，計(jì)算機(jī)旋轉(zhuǎn)CAD模型10到穩(wěn)定的方位，如果需要， 根據(jù)選擇的一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分析穩(wěn)定方位中的CAD模型IO。例如，術(shù)語(yǔ)"穩(wěn) 定的"、"穩(wěn)定性"等指目標(biāo)的位置的穩(wěn)定性(即，防止下傾)。圖6C顯示 了當(dāng)從顯示在圖6B中的空間方位旋轉(zhuǎn)后，具有穩(wěn)定的方位的CAD模型IO。
圖7是用于標(biāo)識(shí)和分析CAD模型10的穩(wěn)定的方位的方法72的方框圖。如 圖6A所示，方法72包括步驟74-84，且初始包括當(dāng)CAD模型10在初始空間方 位時(shí)，計(jì)算體積、質(zhì)量的中心70、以及CAD模型10的慣性張量(步驟74)。 CAD模型10的體積基于相應(yīng)的幾何尺寸，而質(zhì)量的中心70是使用的構(gòu)建材 料的體積和密度的函數(shù)(或可以使用恒定值)。慣性張量說(shuō)明CAD模型IO 具有的角力矩的量，其允許計(jì)算機(jī)通過(guò)沿對(duì)角斜線計(jì)算主軸A、 B和C (步 驟76)。然后，計(jì)算機(jī)利用作為樞軸點(diǎn)的質(zhì)量的中心70將CAD模型10旋轉(zhuǎn)到其 中主軸A與正矢量+12z對(duì)齊的第一軸向?qū)R的方位(步驟78)。此將CAD模 型10從圖6A中顯示的初始空間方位旋轉(zhuǎn)到圖6B所示的軸向?qū)R方位。
然后，計(jì)算機(jī)從軸向?qū)R方位標(biāo)識(shí)穩(wěn)定的方位，并根據(jù)一個(gè)或多個(gè)選 擇的標(biāo)準(zhǔn)分析在穩(wěn)定方位的CAD模型IO (步驟80)。用于進(jìn)行步驟80的適合 的方法將在以下圖8A、圖8B和圖9中說(shuō)明。在當(dāng)前的實(shí)例中，計(jì)算機(jī)將CAD 模型10從圖6B中顯示的軸向?qū)R方位重新定位到在上圖6C顯示的穩(wěn)定方 位。然后，根據(jù)一個(gè)或多個(gè)選擇的標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算機(jī)分析在穩(wěn)定方位的CAD模 型IO。然后，計(jì)算機(jī)確定最后的軸向?qū)R方位(即，主軸A與正矢量+12z對(duì) 齊)是否為六個(gè)軸向?qū)R方位的最后一個(gè)(步驟82)。在此點(diǎn)處，具有仍 然沒(méi)有分析的五個(gè)剩余的軸向?qū)R方位。因此，計(jì)算機(jī)將CAD模型10旋轉(zhuǎn) 到下一個(gè)軸向?qū)R方位(例如，主軸B與正矢量+12z對(duì)齊)(步驟84)。然 后，根據(jù)此下一個(gè)的軸向?qū)R方位，計(jì)算機(jī)標(biāo)識(shí)穩(wěn)定的方位，并根據(jù)一個(gè) 或多個(gè)選擇的標(biāo)準(zhǔn)在穩(wěn)定的方位分析CAD模型IO (步驟80)。
然后，計(jì)算機(jī)重復(fù)步驟80-84，直到分析了所有的六個(gè)軸向?qū)R方位 為止。這就提供了用于CAD模型10的六個(gè)軸向?qū)R方位的分析結(jié)果。然后， 如在方法24的步驟36和38 (顯示在以上圖3A中)中的說(shuō)明，計(jì)算機(jī)比較六 個(gè)軸向?qū)R方位的分析結(jié)果，并標(biāo)識(shí)用于一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的CAD模型10的 "最佳空間方位"。因此，方法72有利于限制分析的空間方位的數(shù)量(即， 六個(gè)對(duì)齊的空間方位)，其中分析的空間方位為穩(wěn)定的方位。
雖然已經(jīng)參照主軸A、 B和C進(jìn)行了說(shuō)明，但方法72可供選擇地利用另 外或少于以上說(shuō)明的主軸進(jìn)行，其確定分析的空間方位的數(shù)量。例如，子 主軸可以由主軸計(jì)算并以同樣的方式使用。這就提供了用于對(duì)包括計(jì)算的 數(shù)量的更高的控制水平。
圖8A-8C和圖9說(shuō)明了依照方法72的步驟80(顯示在圖7中)，確定和分 析CAD模型10的穩(wěn)定方位。圖8A-8C提供用于說(shuō)明在以下圖9中說(shuō)明的方法。
圖8A是顯示在以上圖6B中的軸向?qū)R方位的CAD模型10的透視圖。如 圖8A所示，CAD模型10進(jìn)一步包括為CAD模型10的底表面的表面86。 CAD模 型的外部表面包括指定CAD模型的角和彎曲位置的多個(gè)頂點(diǎn)(g卩，數(shù)據(jù)點(diǎn))。
14每個(gè)頂點(diǎn)都包括坐標(biāo)系統(tǒng)12中的x-y坐標(biāo)位置，而矢量部分與頂點(diǎn)相互連 接，以限定CAD模型的外部表面。因此，表面86為包括垂直沿軸12z的CAD 模型10的"最低"頂點(diǎn)的CAD模型10的底表面。
部分基于表面86，計(jì)算機(jī)計(jì)算水平面88和樞軸線90以標(biāo)識(shí)CAD模型10 的穩(wěn)定方位。水平面88是水平的x-y平面，其沿軸12z的垂直水平具有表面 86，并表示用于構(gòu)建3D目標(biāo)的平臺(tái)。樞軸線90為CAD模型10旋轉(zhuǎn)以達(dá)到穩(wěn) 定方位的軸。
圖8B是圖8A中的剖面8B-8B的表面86的剖視圖(省略了水平面88)。圖 8B進(jìn)一步顯示了稱為頂點(diǎn)86 A -86d的CAD模型10的"最低"頂點(diǎn)。如圖所 示，頂點(diǎn)86A -86。位于表面86的角處，從而限定與由軸12x和12y限定的平
面平行的矩形區(qū)域。
圖8C是顯示在以上圖6C中的穩(wěn)定方位中的CAD模型10的側(cè)視圖。如圖 8C所示，計(jì)算機(jī)繞樞軸線90旋轉(zhuǎn)(箭頭91顯示)CAD模型10到達(dá)穩(wěn)定方位， 其當(dāng)CAD模型10的頂點(diǎn)92到達(dá)水平面88時(shí)出現(xiàn)。頂點(diǎn)92為CAD模型10的外部
表面的"非最低"數(shù)據(jù)點(diǎn)。
圖9是依照方法72的步驟80以標(biāo)識(shí)和分析CAD模型10的穩(wěn)定方位的方 法93的方框圖。方法93包括步驟94-104，且初始包括確定CAD模型10的一 個(gè)或多個(gè)"最低"頂點(diǎn)(即，CAD模型10的外部表面的一個(gè)或多個(gè)最低數(shù) 據(jù)點(diǎn))。如上所述，CAD模型10的最低頂點(diǎn)為限定表面86的頂點(diǎn)86A -86D。 然后，計(jì)算機(jī)在為沿軸12z的CAD模型10的頂點(diǎn)86A -86。的垂直平面(即， 具有表面86的垂直平面)的位置處產(chǎn)生x-y平面88 (步驟96)。
接著，計(jì)算機(jī)確定在以上圖8A中顯示的軸向?qū)R方位是否在穩(wěn)定方位 (步驟98)。用于依照步驟98確定穩(wěn)定性的適合的方法將在以下圖10和圖 ll中說(shuō)明，并總體地包括確定質(zhì)量的中心7070的相對(duì)位置和CAD模型10的 一個(gè)或多個(gè)最低頂點(diǎn)。如果CAD模型10的軸向?qū)R方位為穩(wěn)定方位，則因 為CAD模型10已經(jīng)在穩(wěn)定方位，所以，計(jì)算機(jī)不改變CAD模型10的位置。然 后，如果CAD模型10的軸向?qū)R方位不在穩(wěn)定方位，則計(jì)算機(jī)計(jì)算樞軸線 90 (步驟IOO)，并繞樞軸線90旋轉(zhuǎn)CAD模型10的質(zhì)量的中心7070 (由箭頭 91表示)，直到數(shù)據(jù)點(diǎn)92達(dá)到水平面88為止(步驟102)。這樣就將CAD模型 10從顯示在圖8A中的軸向?qū)R方位重新定位到以上圖8C顯示的穩(wěn)定方位。在步驟98或102進(jìn)行將CAD模型10定位在穩(wěn)定方位后，根據(jù)一個(gè)或多個(gè) 選擇的標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算機(jī)分析CAD模型IO (步驟104)。然后，依照方法72的步 驟82(顯示在以上圖7中)，計(jì)算機(jī)確定以上圖8A顯示的軸向?qū)R方位是否 是六個(gè)軸向?qū)R方位的最后。如上所述，方法93用利于在分析CAD模型10 之前在穩(wěn)定的方位定位CAD模型IO。這就降低了在非穩(wěn)定方位構(gòu)建3D目標(biāo) 的風(fēng)險(xiǎn)。
圖10A-10D和圖ll說(shuō)明了依照方法93的步驟98 (顯示在以上圖9中)， 用于確定特定的空間方位是否為穩(wěn)定方位的適合的方法。圖10A-IOD顯示 了不同CAD模型的實(shí)例(即，CAD模型10fl(U，并提供為顯示在以下圖ll 中說(shuō)明的方法。
圖IOA相對(duì)應(yīng)顯示在圖8A中的軸向?qū)R方位中的CAD模型IO的CAD模型 10 a的透視圖。如圖10A所示，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)還包括周界106和投影點(diǎn)108。 術(shù)語(yǔ)CAD模型IO a的"周界"(例如，周界106)指在與CAD模型的所有最低 點(diǎn)相互連接的水平面88上的邊界。在此實(shí)例中，CAD模型10A的最低點(diǎn)為頂 點(diǎn)86a -86。。這樣，周界106為與頂點(diǎn)86A -86。相互連接的邊界，從而包括 與表面86同樣的矩形面積。投影點(diǎn)108為沿軸12z垂直到質(zhì)量的中心70的下 方的水平面88上的點(diǎn)。如此實(shí)例所示，投影點(diǎn)108位于周界106的外部。
圖10B是CAD模型10B的透視圖，其為CAD模型10A的第一可供選擇的實(shí) 例，并包括第二表面IIO。第二表面110為由頂點(diǎn)110A-110d (未顯示)限定 的第二平面表面。頂點(diǎn)110fllO。為與頂點(diǎn)86A-86。在同樣水平面的CAD模型 IOB的另外最低頂點(diǎn)，并限定第二表面IIO。產(chǎn)生的數(shù)據(jù)還包括周界112和 投影點(diǎn)108，其中周界112為由CAD模型10e的所有最低頂點(diǎn)(g卩，頂點(diǎn)86A -86。 和110fl10。)限定的水平面88上的邊界。在此實(shí)例中，周界112包括表面 86和110的面積的面積、以及表面86和110之間的面積(由虛線表示)。投 影點(diǎn)108與以上圖10A中說(shuō)明的相同，在此實(shí)例中，位于周界112內(nèi)。
圖10C是CAD模型10。的透視圖，其為CAD模型10A的第二可供選擇的實(shí) 例，并包括代替表面86的邊緣114。邊緣114由為CAD模型10e的最低頂點(diǎn)
(CAD模型10c的最低數(shù)據(jù)點(diǎn))的CAD模型10c的頂點(diǎn)114A和114B限定。產(chǎn)生的 數(shù)據(jù)還包括為與以上圖10A中說(shuō)明相同的投影點(diǎn)108。
圖10D是CAD模型10。的透視圖，其為CAD模型10a的第二可供選擇的實(shí)例。CAD模型10。包括代替表面86的噴嘴116，在此，噴嘴116位于CAD模型 10。的一個(gè)最低頂點(diǎn)處(即，CAD模型10。的外表面的最低數(shù)據(jù)點(diǎn))。產(chǎn)生的 數(shù)據(jù)還包括與以上圖10A中說(shuō)明相同的投影點(diǎn)108。
圖11是依照方法93的步驟98，用于確定特定的空間方位是否為穩(wěn)定方 位的方法118的方框圖。方法118的以下說(shuō)明將參照顯示在以上圖10A中的 CAD模型10a迸行。
方法118包括步驟120-124，且初始包括確定CAD模型10A的最低頂點(diǎn) (即，頂點(diǎn)86A -86。)是否限定平面(步驟120)。此情況當(dāng)最低頂點(diǎn)包括 為非共線的至少三個(gè)最低頂點(diǎn)時(shí)出現(xiàn)。在此實(shí)例中，頂點(diǎn)86A -86。限定具 有為非共線的至少三個(gè)最低頂點(diǎn)的平面(即，表面86)。因此，計(jì)算機(jī)進(jìn) 行確定周界106，如上所述，其為包括頂點(diǎn)86「86。并包括與表面86同樣的 矩形面積的邊界(步驟122)。
然后，計(jì)算機(jī)確定質(zhì)量的中心70的投影108是否位于周界106內(nèi)(步驟 124)。此決定總體地依賴于3D目標(biāo)的質(zhì)量中心是否在3D目標(biāo)的支撐表面的 上平衡的概念，然后，3D目標(biāo)在穩(wěn)定方位。然而，在此實(shí)例中，投影108 設(shè)置在周界106的外部。因此，計(jì)算機(jī)確定顯示在圖10A中的軸向?qū)R方位 不是穩(wěn)定方位。然后，計(jì)算機(jī)進(jìn)入方法93的步驟100 (顯示在以上圖9中) 以計(jì)算用于將CAD模型10A旋轉(zhuǎn)到穩(wěn)定方位的樞軸線。
下面將參照顯示在圖10B中的實(shí)例，計(jì)算機(jī)確定CAD模型10B的最低頂 點(diǎn)(即，頂點(diǎn)86「86。和110「110D)是否限定平面(步驟120)。在此實(shí)例 中，頂點(diǎn)86A -86。和110a -110。限定具有為非共線的至少三個(gè)最低頂點(diǎn)的平 面(g卩，包括表面86和110的平面)。因此，計(jì)算機(jī)進(jìn)行確定基于頂點(diǎn)86A -86D 和110a -110。的周界112 (步驟122)。如上所述，周界112具有相對(duì)應(yīng)表面 86和110的面積的面積、以及在表面86和110之間的面積。
然后，計(jì)算機(jī)確定質(zhì)量的中心70的投影108是否位于周界112內(nèi)(步驟 124)。如以上圖10B所示，在此實(shí)例中，投影108位于周界112內(nèi)。因此， 計(jì)算機(jī)確定顯示在圖10B中的軸向?qū)R方位在穩(wěn)定方位，且不進(jìn)一步旋轉(zhuǎn) CAD模型10b。計(jì)算機(jī)進(jìn)入方法93的步驟104 (顯示在以上圖9中)，以根據(jù) 一個(gè)或多個(gè)選擇的標(biāo)準(zhǔn)，分析在軸向?qū)R方位中的CAD模型10B。
下面參照?qǐng)D10C的實(shí)例，計(jì)算機(jī)確定CAD模型10e的最低頂點(diǎn)是否限定平面(步驟120)。在此實(shí)例中，CAD模型10c的最低頂點(diǎn)(g卩，頂點(diǎn)114廣114D) 只限定線而不是平面。因?yàn)闆](méi)有限定平面，所以，不能確定最低頂點(diǎn)的周 界。反之，計(jì)算機(jī)確定質(zhì)量的中心70是否垂直沿軸12z直接位于最低頂點(diǎn) 的上方(即，頂點(diǎn)11么或1148)(步驟126)。
如果質(zhì)量的中心70直接位于最低頂點(diǎn)114A或頂點(diǎn)114B的上方，則計(jì)算 機(jī)確定特定的軸向?qū)R方位在穩(wěn)定方位，且不旋轉(zhuǎn)CAD模型。然后，計(jì)算 機(jī)進(jìn)入方法93的步驟104 (顯示在以上圖9中)，以根據(jù)一個(gè)或多個(gè)選擇的 標(biāo)準(zhǔn)，分析在特定的軸向?qū)R方位中的CAD模型。
然而，如圖10C所示，質(zhì)量的中心70不直接位于頂點(diǎn)114A或頂點(diǎn)114B 的上方。因此，計(jì)算機(jī)確定顯示在圖C中的軸向?qū)R方位不在穩(wěn)定的方位。 然后，計(jì)算機(jī)進(jìn)入方法93的步驟100 (顯示在以上圖9中)，以計(jì)算用于將
CAD模型10e旋轉(zhuǎn)到穩(wěn)定方位的樞軸線。
下面參照?qǐng)D10D的實(shí)例，計(jì)算機(jī)確定CAD模型10。的最低頂點(diǎn)是否限定 平面(步驟120)。在此實(shí)例中，CAD模型10。在噴嘴116處具有不限定平面 的一個(gè)最低頂點(diǎn)。因此,計(jì)算機(jī)確定質(zhì)量的中心70是否直接位于CAD模型 10。的最低頂點(diǎn)的上方(即，直接在噴嘴116的上方)(步驟126)。如圖10D 所示，質(zhì)量的中心70不直接位于噴嘴116的上方，因此，計(jì)算機(jī)確定顯示 在以上圖10D中的軸向?qū)R方位不在穩(wěn)定方位。然后，計(jì)算機(jī)進(jìn)入方法93 的步驟IOO (顯示在以上圖9中)，以計(jì)算用于將CAD模型10。旋轉(zhuǎn)到穩(wěn)定方 位的樞軸線。
應(yīng)該注意，如果噴嘴116直接位于CAD模型10。的質(zhì)量的中心70的下方， 則除了特定的方位將實(shí)際不穩(wěn)定外，計(jì)算機(jī)將確定特定的軸向?qū)R方位在 穩(wěn)定的方位。在此情況下，計(jì)算機(jī)可以在由軸12x和12y限定的平面內(nèi)調(diào)節(jié) 質(zhì)量的中心70的位置少量的值。此較少的調(diào)節(jié)可以防止質(zhì)量的中心70直接 位于噴嘴116的上方，依照步驟126，此定位將造成計(jì)算機(jī)確定軸向?qū)R方 位為不穩(wěn)定的方位。
圖12A-12D和圖13說(shuō)明了依照方法93的步驟100 (顯示在以上圖9中)， 用于計(jì)算樞軸線(例如，樞軸線90)的適合的方法。如下所述，樞軸線用 于確定計(jì)算機(jī)旋轉(zhuǎn)特定的CAD模型的樞軸點(diǎn)和方向。圖12A-12D顯示了不同 CAD模型的實(shí)例，并提供為顯示在以下圖13中說(shuō)明的方法。圖12A為進(jìn)一步包括樞軸線90的CAD模型10A (顯示在以上圖10A中)的 透視圖。樞軸線90與圖8A所示相同，并用于將CAD模型10A從顯示在圖12A
中的軸向?qū)R方位旋轉(zhuǎn)到穩(wěn)定方位。
圖12B是圖12A中的剖面12B-12B的表面86的剖視圖(省略了水平面 88)。圖12B進(jìn)一步顯示了線126和頂點(diǎn)部分128AB、 128Bc、 128c。和128ad。頂 點(diǎn)部分128ab、 128bc;、 128cD和128AD為分別相互連接頂點(diǎn)86A-86。的矢量部分， 以限定周界106。線126表示在周界106和質(zhì)量的中心70的投影108之間的最 短距離，并在中間點(diǎn)位置處交叉矢量部分128AD。
圖12C是進(jìn)一步包括樞軸線130的CAD模型10c:的透視圖。樞軸線130以 與樞軸線90 (顯示在以上圖8A中)同樣的方式起作用，用于將CAD模型10c 從顯示在圖12C中的軸向?qū)R方位旋轉(zhuǎn)到穩(wěn)定方位。
圖12D是進(jìn)一步包括部分132和樞軸線134的CAD模型10。的透視圖，其 部分132在質(zhì)量的中心70和噴嘴116之間延伸。延伸通過(guò)CAD模型10。的部分 132的部分用虛線顯示。樞軸線134以與樞軸線90 (顯示在以上圖8A中)同 樣的方式起作用，用于將CAD模型10。從顯示在圖12D中的軸向?qū)R方位旋 轉(zhuǎn)到穩(wěn)定方位。
圖13是依照方法93的步驟100，用于計(jì)算樞軸線的方法136的方框圖。 方法136的以下說(shuō)明將參照顯示在以上圖12D中的CAD模型10。進(jìn)行。方法 118包括步驟138-152，且初始包括確定CAD模型10。是否具有一個(gè)最低的頂 點(diǎn)(步驟138)。在此實(shí)例中，CAD模型10。在噴嘴116處具有一個(gè)最低的頂 點(diǎn)。因此，計(jì)算機(jī)計(jì)算在質(zhì)量的中心70和噴嘴116之間的部分132 (步驟 140)。
然后，計(jì)算機(jī)計(jì)算作為以下軸的樞軸線(1)垂直于部分132， (2)位 于水平面88中，以及(3)相交噴嘴116 (步驟142)。這就提供了在以上圖 10D中顯示的樞軸線134。然后，依照方法93的步驟102 (顯示在以上圖9 中)，計(jì)算機(jī)將質(zhì)量的中心70繞樞軸線134旋轉(zhuǎn)，直到CAD模型10。達(dá)到穩(wěn)定 方位為止。
下面參照?qǐng)D12C所示的實(shí)例，計(jì)算機(jī)確定CAD模型10e是否具有一個(gè)最 低的頂點(diǎn)(步驟138)。在此實(shí)例中，CAD模型10c:包括一對(duì)的最低頂點(diǎn)(頂 點(diǎn)114a和114b)。因此，計(jì)算機(jī)確定CAD模型10c的最低頂點(diǎn)限定平面(即，至少為非共線的三個(gè)最低頂點(diǎn))(步驟144)。如上所述，頂點(diǎn)114,和114B 限定線而不是平面。因此，計(jì)算機(jī)標(biāo)識(shí)沿頂點(diǎn)114A和114B的共線路徑(即， 邊緣114)，并計(jì)算作為沿共線路徑延伸的軸的樞軸線。這就提供了顯示在 以上圖10C中的樞軸線130。然后，依照方法93的步驟102 (顯示在以上圖9 中)，計(jì)算機(jī)將質(zhì)量的中心70繞樞軸線130旋轉(zhuǎn)，直到CAD模型10c達(dá)到穩(wěn)定 方位為止。
下面參照?qǐng)D12A和12B所示的實(shí)例，計(jì)算機(jī)確定CAD模型10A是否具有一 個(gè)最低的頂點(diǎn)(步驟138)。在此實(shí)例中，CAD模型10A包括四個(gè)最低頂點(diǎn)(即， 頂點(diǎn)86廣86。)。因此，計(jì)算機(jī)確定CAD模型10A的最低頂點(diǎn)限定平面(步驟 144)。如上所述，頂點(diǎn)86f86。限定具有至少非共線的三個(gè)最低頂點(diǎn)的平面 (即，表面86)。
因?yàn)镃AD模型10A的最低頂點(diǎn)限定平面，所以，計(jì)算機(jī)分析頂點(diǎn)86廣86。， 并標(biāo)識(shí)最低頂點(diǎn)靠近質(zhì)量的中心70的投影108 (步驟148)。在此實(shí)例中， 頂點(diǎn)86廣86。等距地靠近投影108。然后，計(jì)算機(jī)分析頂點(diǎn)部分12&b、 128BC、 128c。和128ad，并標(biāo)識(shí)最靠近質(zhì)量的中心70的投影108的頂點(diǎn)部分(步驟 150)。在此實(shí)例中，如圖12B所示，頂點(diǎn)部分128 a。為最靠近投影108的頂 點(diǎn)部分(由圖12B中的線126表示)。然后，計(jì)算機(jī)確定標(biāo)識(shí)的最低頂點(diǎn)(即， 頂點(diǎn)86A或86。)是否比標(biāo)識(shí)的頂點(diǎn)部分(即，頂點(diǎn)部分128A。)更靠近投影 108 (步驟152)。
如果標(biāo)識(shí)的最低頂點(diǎn)比標(biāo)識(shí)的頂點(diǎn)部分更靠近投影108，則計(jì)算機(jī)將 計(jì)算在標(biāo)識(shí)的最低頂點(diǎn)和質(zhì)量的中心70之間的部分，并根據(jù)該部分，以與 上述步驟140和142同樣的方式計(jì)算樞軸線。然而，在當(dāng)前的實(shí)例中，頂點(diǎn) 部分128AD比頂點(diǎn)86A或86。更靠近投影108。因此，計(jì)算機(jī)以與上述步驟146 同樣的方式標(biāo)識(shí)沿頂點(diǎn)部分128A。的共線路徑。這就提供了顯示在以上圖 12A和圖12B中的樞軸線90。當(dāng)計(jì)算樞軸線90后，依照方法93的步驟102 (顯 示在以上圖9中)，計(jì)算機(jī)將質(zhì)量的中心70繞樞軸線90旋轉(zhuǎn)，直到CAD模型 IOA達(dá)到穩(wěn)定方位為止。
圖14A、圖14B和圖15說(shuō)明了依照方法93的步驟102 (顯示在以上圖9 中)，用于繞樞軸線90旋轉(zhuǎn)CAD模型10的適合的方法。圖14A和圖14B是相對(duì) 應(yīng)以上圖12A所示的CAD模型10A的CAD模型10的側(cè)視圖，其提供為說(shuō)明以下圖15的方法。
如圖14A所示，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)一步包括頂點(diǎn)154以及部分156和158。與 頂點(diǎn)92—樣，頂點(diǎn)154為CAD模型10的第二頂點(diǎn)。作為以上一般的說(shuō)明，并 顯示在圖14A中，頂點(diǎn)92和154為CAD模型10的"非最低"頂點(diǎn)的實(shí)例。部 分156在樞軸線90和頂點(diǎn)92之間延伸，并設(shè)置在與水平面88為角度156a處。 同樣地，部分158在樞軸線90和頂點(diǎn)154之間延伸，并設(shè)置在與水平面88 為角度158a處。
圖14B顯示了當(dāng)質(zhì)量的中心70繞樞軸線90旋轉(zhuǎn)角度156a后，在穩(wěn)定的 方位的CAD模型IO。在穩(wěn)定的方位中，CAD模型10的頂點(diǎn)92位于水平面88 處。
圖15是用于繞樞軸線90旋轉(zhuǎn)CAD模型10的方法160的方框圖，并包括步 驟162-174。方法160初始包括標(biāo)識(shí)在CAD模型10的外表面上的第一 "非最 低"頂點(diǎn)(步驟162)。如下所述，CAD模型10的外表面包括多個(gè)頂點(diǎn)(即， 數(shù)據(jù)點(diǎn))。因此，在步驟162-170期間，計(jì)算機(jī)順序標(biāo)識(shí)CAD模型10的每個(gè) 非最低頂點(diǎn)。
標(biāo)識(shí)的非最低頂點(diǎn)的總數(shù)量可以改變。例如，計(jì)算機(jī)可以標(biāo)識(shí)CAD模 型10的每個(gè)非最低頂點(diǎn)，從而計(jì)算用于CAD模型10的每個(gè)非最低頂點(diǎn)的角 度?？晒┻x擇地，如果CAD模型10包括大量的非最低頂點(diǎn)，則計(jì)算機(jī)可以 限制標(biāo)識(shí)的頂點(diǎn)的數(shù)量，例如，標(biāo)識(shí)非最低頂點(diǎn)的均勻分布，標(biāo)識(shí)非最低 頂點(diǎn)的任意組，或通過(guò)標(biāo)識(shí)在CAD模型10的具體位置處的非最低頂點(diǎn)組。
在此實(shí)例中，讓我們假設(shè)第一非最低頂點(diǎn)為頂點(diǎn)154。則計(jì)算機(jī)計(jì)算 樞軸線90和頂點(diǎn)154之間的部分158 (步驟164)，并計(jì)算部分158和水平面 88之間的角度(g卩，角度158a)(步驟166)。如圖14A所示，水平面88沿軸 12y延伸到樞軸線90的任意一側(cè)。因此，為基于傾斜的水平面88的側(cè)面(相 對(duì)樞軸線90)投影108定位的側(cè)面。此作為圖14A中的水平面88的左側(cè)顯示。
然后，計(jì)算機(jī)檢測(cè)當(dāng)前的非最低頂點(diǎn)(即，頂點(diǎn)154)是否為CAD模型 IO的最后的非最低頂點(diǎn)。如上所述，CAD模型10的標(biāo)識(shí)的非最低頂點(diǎn)的數(shù) 量可以改變。在此點(diǎn)上，具有存在的另外的非最低頂點(diǎn)。因此，計(jì)算機(jī)進(jìn) 行下一個(gè)非最低頂點(diǎn)(步驟170)。在此實(shí)例中，假設(shè)下一個(gè)非最低頂點(diǎn)為 頂點(diǎn)92。然后，計(jì)算機(jī)對(duì)頂點(diǎn)92重復(fù)步驟164和166，從而提供部分156和角度156a。然后計(jì)算機(jī)對(duì)CAD模型10的外表面的每個(gè)頂點(diǎn)重復(fù)步驟 164-168。
當(dāng)分析最后的非最低頂點(diǎn)時(shí)，計(jì)算機(jī)標(biāo)識(shí)部分和水平面88之間的最低 計(jì)算角度(步驟172)，在當(dāng)前的實(shí)例中，角度156a為計(jì)算的最低角度。結(jié) 果，計(jì)算機(jī)將CAD模型10的質(zhì)量的中心70繞樞軸線90旋轉(zhuǎn)等于角度156a的 角度數(shù)量(步驟174)。這樣就將CAD模型10旋轉(zhuǎn)到在以上圖14B中顯示的穩(wěn) 定的方位，在此，頂點(diǎn)92定位在水平面88處。然后，依照方法92的步驟104 (顯示在以上圖9中)，根據(jù)選擇的一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算機(jī)分析在穩(wěn)定方 位的CAD模型IO。
如上所述，在以上圖6A-15中說(shuō)明的方法有利于標(biāo)識(shí)CAD模型10的穩(wěn)定 方位。這就使最終的3D目標(biāo)以相對(duì)應(yīng)CAD模型10的特定的穩(wěn)定方位的物理 方位構(gòu)建，從而降低在構(gòu)建加工期間碰撞3D目標(biāo)的危險(xiǎn)。另外，該方法有 利于限制分析的空間方位的數(shù)量(例如，六個(gè)軸向?qū)R的方位)，其相應(yīng) 地限制了計(jì)算機(jī)需要的計(jì)算數(shù)量。
如上所述，本發(fā)明可以用于根據(jù)一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)最終的空間方 位。適合的標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)例包括可測(cè)量的快速制造構(gòu)建性質(zhì)的任何形式，例如， 減少構(gòu)建時(shí)間、最小化體積Volume^、改進(jìn)3D目標(biāo)的表面光潔度、增加3D 目標(biāo)的零件強(qiáng)度、減少覆蓋區(qū)的尺寸(在水平x-y平面中)、減少3D目標(biāo)的 高度(沿軸12z)、改進(jìn)填充模式、獲得使用者特定的方位、改進(jìn)材料的選 擇及其組合。以下說(shuō)明提供了用于根據(jù)具體的標(biāo)準(zhǔn)分析特定的空間方位的 適合的技術(shù)
1.最小化支撐材料的要求體積
當(dāng)通過(guò)包括沉積加工(例如，熔融沉積成型和水墨噴射)的快速制造 技術(shù)創(chuàng)建3D目標(biāo)時(shí)，支撐結(jié)構(gòu)可以在構(gòu)造下方的懸掛部分的下方或3D目標(biāo)
的空腔中使用，其不直接通過(guò)構(gòu)建材料本身直接支撐。構(gòu)建材料可以利用 同樣的快速制造技術(shù)和沉積構(gòu)建材料的系統(tǒng)構(gòu)建。
由于數(shù)據(jù)產(chǎn)生和支撐層的沉積，造成使用支撐材料以支撐3D目標(biāo)的懸 掛部分基本地增加構(gòu)建時(shí)間?？傮w地，構(gòu)建時(shí)間正比于體積Volumer,因 此，理想地將CAD模型10定位在最小化體積Volume^的空間方位。
用于CAD模型10的特定的空間方位的體積VolumerJE過(guò)在每個(gè)懸掛部分下方產(chǎn)生支撐圓柱計(jì)算。用于產(chǎn)生CAD模型的支撐圓柱的適合的技術(shù)在 克魯波(Cr咖p)等的美國(guó)專利第No. 5， 503， 785號(hào)中、阿布萊姆斯(Abrams) 等的美國(guó)專利第No.5， 587， 913號(hào)中說(shuō)明。用于產(chǎn)生支撐圓柱的特別適合 的技術(shù)通過(guò)由美國(guó)明尼蘇達(dá)州的艾登.普來(lái)瑞(Eden Prairie)的斯特拉 塔西斯(Stratasys)公司生產(chǎn)的商標(biāo)名稱為"INSIGHT"的快速制造軟件提 供。然后，計(jì)算機(jī)測(cè)量產(chǎn)生用于特定的空間方位的產(chǎn)生的支撐圓柱的總體 積。這些測(cè)量的體積為在方法24的步驟38 (顯示在以上圖3中)中順序比
較的分析的結(jié)果。
2. 改進(jìn)表面光潔度
由快速制造技術(shù)構(gòu)建的3D目標(biāo)通常具有"樓梯臺(tái)階"的外觀，特別地， 在彎曲或傾斜的外部表面處。樓梯臺(tái)階效果由具有正方形邊輪廓的截面形 狀的分層造成，且對(duì)這層厚度的增加更顯著。雖然樓梯臺(tái)階效果總體地不 影響3D目標(biāo)的強(qiáng)度，但其顯著地降低了美觀質(zhì)量。
3D目標(biāo)的表面光潔度的一個(gè)方面基于沿軸12z垂直延伸的彎曲或傾斜 表面，從而產(chǎn)生樓梯臺(tái)階狀外觀。表面光潔度可以通過(guò)降低垂直延伸的彎 曲或傾斜表面的表面面積改進(jìn)。因此，在步驟62期間，計(jì)算機(jī)測(cè)量用于特 定的空間方位的CAD模型10的彎曲或傾斜表面的總的表面面積。測(cè)量的表 面面積為接下來(lái)在方法24的步驟38中比較的分析結(jié)果。
3. 增加零件的強(qiáng)度
3D目標(biāo)的零件強(qiáng)度可能受到在構(gòu)建加工期間使用的產(chǎn)生的構(gòu)建路徑 的影響，特別地，在薄零件位置處。因此，在此實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)掃描特 定的空間方位，并標(biāo)識(shí)可能影響3D目標(biāo)的強(qiáng)度的具體因素，例如，在薄零 件位置處的構(gòu)建路徑的矢量方向。在方法24的步驟38中，計(jì)算機(jī)比較空間 方位，以確定增加或減少零件的強(qiáng)度。
4. 降低覆蓋區(qū)的尺寸
降低在水平x-y平面中的CAD模型10的覆蓋區(qū)的尺寸有利于最佳化快 速制造系統(tǒng)中分構(gòu)建空間。這就允許在一個(gè)構(gòu)建加工期間構(gòu)建多個(gè)3D目 標(biāo)。因此，在此實(shí)施例中，對(duì)于特定的空間方位，計(jì)算機(jī)測(cè)量沿軸12z的 多個(gè)增量上的CAD模型10的水平面積。然后，計(jì)算機(jī)記錄對(duì)每個(gè)空間方位 測(cè)量的最寬的面積，其在接下來(lái)的方法24的步驟38中比較。5. 降低垂直的高度
降低沿軸12z的3D目標(biāo)的高度有利于降低需要構(gòu)建的3D目標(biāo)的垂直增
量的數(shù)量，其為影響快速制造期間的構(gòu)建時(shí)間的另一因素。因此，計(jì)算機(jī)
測(cè)量在用于特定的空間方位的CAD模型10的最高頂點(diǎn)和最低頂點(diǎn)之間沿軸 12z的距離。然后，將距離在方法24的步驟38中比較。
6. 提高填充模式
當(dāng)產(chǎn)生用于切片層的構(gòu)建路徑時(shí)，小的空區(qū)域可以導(dǎo)致小空腔在沉積 通道和構(gòu)建材料之間形成，其相應(yīng)地增加了最終3D目標(biāo)的孔隙濾，從而降 低了最終3D目標(biāo)的結(jié)構(gòu)的整體性。因此，在此實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)測(cè)量出現(xiàn)
在用于特定的空間方位的構(gòu)建路徑中的空區(qū)域的數(shù)量和溶劑。用于標(biāo)識(shí)小 的空區(qū)域的適合的技術(shù)的實(shí)例公開在Holzwarth的美國(guó)專利申請(qǐng)系列號(hào) No. 11/343， 355號(hào)中，其標(biāo)題為"用于用基于擠出分層沉積成型構(gòu)建三維 目標(biāo)的方法"?？晒┻x擇地，計(jì)算機(jī)可以標(biāo)識(shí)典型地導(dǎo)致形成小的空區(qū)域 的已知幾何因素。
如上所述，本發(fā)明的方法14根據(jù)一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，有利于優(yōu)化CAD模 型(例如，CAD模型IO)的空間方位(例如，最小化體積rms)。結(jié)果，可 以改進(jìn)最終3D目標(biāo)的物理特征和/或改進(jìn)在快速制造期間的構(gòu)建性能。
圖16是方法176的方框圖，其為用于依照以上說(shuō)明的方法14構(gòu)建多個(gè) 3D目標(biāo)的可供選擇的方法。方法176包括步驟178-180，且初始包括提供3D 目標(biāo)的多個(gè)CAD模型IO，在此需要構(gòu)建與在一個(gè)構(gòu)建周期期間的快速制造 系統(tǒng)的構(gòu)建空間中的多個(gè)3D目標(biāo)一樣多的3D目標(biāo)(步驟178)。然后，計(jì)算 機(jī)確定以與上述方法14的步驟18中的相同方式確定用于第一和第二CAD模 型的最佳空間方位(步驟180和182)。
然后，計(jì)算機(jī)確定第二CAD模型是否配合在具有第一CAD模型的構(gòu)建空 間內(nèi)(步驟184)。此確定基于第一和第二CAD模型的覆蓋區(qū)的尺寸。如果 兩個(gè)CAD模型都配合在具有第一CAD模型的構(gòu)建空間內(nèi)(步驟184)。則重復(fù) 步驟182和184，直到?jīng)]有另外的CAD模型需要構(gòu)建或如果沒(méi)有另外的CAD 模型將配合在構(gòu)建空間內(nèi)為止。
然后，根據(jù)一個(gè)或多個(gè)選擇的標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算機(jī)確定用于配合在構(gòu)建空間 內(nèi)的CAD模型的更新的最佳空間方位(步驟186)。這樣，除了考慮多個(gè)CAD模型的相對(duì)位置外，以與上述方法14的步驟18同樣的方式進(jìn)行(例如，用
于減少體積Volume^)。
然后，計(jì)算機(jī)將一個(gè)或多個(gè)CAD模型切片，并以與上述方法14的步驟 20和2同樣的方式構(gòu)建3D目標(biāo)，從而在一個(gè)構(gòu)建循環(huán)中構(gòu)建多個(gè)3D目標(biāo)。 因此，方法176有利于增加可以在一個(gè)構(gòu)建循環(huán)中構(gòu)建的CAD模型的數(shù)量， 且當(dāng)根據(jù)減少CAD模型的覆蓋區(qū)的面積的標(biāo)準(zhǔn)分析CAD模型時(shí)特別適合。
圖17是依照上述具有各種實(shí)施步驟的方法14，用于構(gòu)建3D目標(biāo)的系統(tǒng) 192的流程圖。系統(tǒng)192包括計(jì)算機(jī)194以及快速制造系統(tǒng)196，其通過(guò)線198 彼此通訊。計(jì)算機(jī)194可以為能直接或間接與一個(gè)或多個(gè)快速制造系統(tǒng)通 訊的任何形式的基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)，并可以包括打印機(jī)服務(wù)操作、3DCAD 環(huán)境以及客戶環(huán)境。
計(jì)算機(jī)194可以在初始空間方位從各種來(lái)源(例如，網(wǎng)絡(luò)線)接收CAD 模型10或CAD模型10可以在具有計(jì)算機(jī)194的初始空間方位中產(chǎn)生。在任一 情況下，計(jì)算機(jī)194保持CAD模型10在初始空間方位中。然后，計(jì)算機(jī)194 進(jìn)入方法14的步驟16-20(顯示在以上圖2中)，包括在以上圖3A-16中說(shuō)明 的任何適合的方法，并將產(chǎn)生的構(gòu)建路徑通過(guò)線198傳遞到快速制造系統(tǒng)。
快速制造系統(tǒng)196是一種用于通過(guò)一個(gè)或多個(gè)基于分層的添加技術(shù)構(gòu) 建3D目標(biāo)的系統(tǒng)。用于快速制造系統(tǒng)196的適合系統(tǒng)的實(shí)例包括熔化的熔 融沉積成型系統(tǒng)(例如，美國(guó)明尼蘇達(dá)州的Eden Prairie的Stratasys公 司的商標(biāo)為"FDM"的商業(yè)適用的系統(tǒng))、水墨噴射系統(tǒng)、選擇的激光燒結(jié) 系統(tǒng)、電子束熔化系統(tǒng)、以及立體平版印刷系統(tǒng)。
一旦接收到產(chǎn)生的構(gòu)建路徑，根據(jù)一個(gè)或多個(gè)選擇的標(biāo)準(zhǔn)，則快速制 造系統(tǒng)196將根據(jù)在坐標(biāo)系統(tǒng)12中具有最佳空間方位，構(gòu)建基于CAD模型IO 的3D目標(biāo)。因此，在基于一個(gè)或多個(gè)選擇的標(biāo)準(zhǔn)的快速制造期間，CAD模 型10的優(yōu)化的空間方位改進(jìn)了構(gòu)建性能。
雖然本發(fā)明己經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，可以在此基礎(chǔ)上對(duì)形式和細(xì)節(jié)上做出改變，而不脫離本發(fā) 明的主題精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于構(gòu)建一個(gè)或多個(gè)三維目標(biāo)的方法，所述方法包括提供三維目標(biāo)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)模型，CAD模型在坐標(biāo)系統(tǒng)中具有初始空間方位；根據(jù)一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，在所述坐標(biāo)系統(tǒng)中確定CAD模型的最佳空間方位。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，進(jìn)一步包括選擇所述一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，進(jìn)一步包括分配從相對(duì)權(quán)重、閾值 以及其組合組成的組中選擇的一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)從由減少構(gòu)建時(shí)間、最小化構(gòu)建三維目標(biāo)需要的支撐材料的體積、改進(jìn)三維目標(biāo)的 表面光潔度、增加三維目標(biāo)的零件強(qiáng)度、減少覆蓋區(qū)的尺寸、減少三維目 標(biāo)的高度、改進(jìn)填充模式、獲得使用者特定的方位、改進(jìn)材料的選擇及其 組合組成的組中選擇。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中確定最佳的空間方位包括計(jì)算用于在坐標(biāo)系統(tǒng)中的CAD模型的多個(gè)空間方位的支撐材料的需要體積。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中確定最佳的空間方位包括根據(jù)一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，分析在坐標(biāo)系統(tǒng)中的CAD模型的一個(gè)或多個(gè)可供選擇 的空間方位。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中 一個(gè)或多個(gè)可供選擇的空間方位通過(guò)繞坐標(biāo)系統(tǒng)的至少一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)CAD模型而獲得。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中確定最佳的空間方位包括 旋轉(zhuǎn)CAD模型到坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)的多個(gè)空間方位； 根據(jù)一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，分析多個(gè)空間方位的每個(gè)以提供分析的結(jié)果；以及比較分析的結(jié)果以標(biāo)識(shí)最佳的空間方位。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將在最佳空間方位中的CAD模型切片成多個(gè)切片的層；產(chǎn)生用于所述切片的層的構(gòu)建路徑；以及 根據(jù)所述構(gòu)建路徑，用快速制造系統(tǒng)構(gòu)建三維目標(biāo)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括提供第二個(gè)三維目標(biāo)的第二CAD模型，第二CAD模型在所述坐標(biāo)系統(tǒng)中具有初始空間方位；根據(jù)一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，確定第二CAD模型在坐標(biāo)系統(tǒng)中的最佳空間方 位；以及至少部分根據(jù)一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，確定第一和第二CAD模型的更新的最 佳空間方位。
11. 一種用于構(gòu)建三維目標(biāo)的方法，所述方法包括 將三維目標(biāo)的CAD模型的多個(gè)主軸與坐標(biāo)系統(tǒng)的垂直軸對(duì)齊，從而將CAD模型定位在坐標(biāo)系統(tǒng)中的多個(gè)軸向?qū)R的方位中； 將CAD模型定位在坐標(biāo)系統(tǒng)中的穩(wěn)定方位處；根據(jù)一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，分析在穩(wěn)定方位中的CAD模型，以提供分析的 結(jié)果。比較分析的結(jié)果，以標(biāo)識(shí)用于一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的CAD模型的最佳空間 方位。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中在穩(wěn)定方位處定位CAD模型 包括確定CAD模型在軸向?qū)R方位處是否穩(wěn)定。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中在穩(wěn)定方位處定位CAD模型 進(jìn)一步包括從至少一個(gè)軸向?qū)R方位將CAD模型旋轉(zhuǎn)到一個(gè)穩(wěn)定方位。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中定位CAD模型在穩(wěn)定方位處進(jìn)一步包括計(jì)算CAD模型的質(zhì)量中心；部分根據(jù)質(zhì)量中心，計(jì)算用于至少一個(gè)軸向?qū)R方位的樞軸線；以及 繞樞軸線旋轉(zhuǎn)CAD模型的質(zhì)量中心。
15. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)從由減 少構(gòu)建時(shí)間、最小化構(gòu)建三維目標(biāo)需要的支撐材料的體積、改進(jìn)三維目標(biāo) 的表面光潔度、增加三維目標(biāo)的零件強(qiáng)度、減少覆蓋區(qū)的尺寸、減少三維 目標(biāo)的高度、改進(jìn)填充模式、獲得使用者特定的方位、改進(jìn)材料的選擇及其組合組成的組中選擇。
16. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中所述分析包括計(jì)算用于一個(gè) 或多個(gè)可供選擇的空間方位的每個(gè)的支撐材料所需要的體積。
17. —種用于根據(jù)3D目標(biāo)的CAD模型構(gòu)建三維目標(biāo)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)設(shè)置為將CAD模型保持在坐標(biāo)系統(tǒng)的初始空間方位中，其中計(jì)算機(jī)進(jìn)一步設(shè)置為根據(jù)一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)以確定坐標(biāo)系統(tǒng)中的 CAD模型的最佳空間方位；以及快速制造系統(tǒng)，所述快速制造系統(tǒng)設(shè)置為與計(jì)算機(jī)通訊，并根據(jù)CAD 模型的最佳空間方位構(gòu)建三維目標(biāo)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中計(jì)算機(jī)進(jìn)一步設(shè)置為將在最 佳空間方位中的CAD模型切片成多個(gè)切片的層，并產(chǎn)生用于切片的層的構(gòu) 建路徑。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)從由減 少構(gòu)建時(shí)間、最小化構(gòu)建三維目標(biāo)需要的支撐材料的體積、改進(jìn)三維目標(biāo) 的表面光潔度、增加三維目標(biāo)的零件強(qiáng)度、減少覆蓋區(qū)的尺寸、減少三維 目標(biāo)的高度、改進(jìn)填充模式、獲得使用者特定的方位、改進(jìn)材料的選擇及 其組合組成的組中選擇。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中計(jì)算機(jī)設(shè)置為通過(guò)計(jì)算用于 在坐標(biāo)系統(tǒng)中的CAD模型的多個(gè)空間方位的支撐材料需要的體積以確定 最佳空間方位。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中計(jì)算機(jī)設(shè)置為根據(jù)一個(gè)或多 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)分析在坐標(biāo)系統(tǒng)中的CAD模型的一個(gè)或多個(gè)可供選擇的空間 方位以確定最佳空間方位。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于構(gòu)建一個(gè)或者多個(gè)三維目標(biāo)的方法(14)和系統(tǒng)(192)，其中方法(14)包括提供在坐標(biāo)系統(tǒng)(12)中具有初始空間方位的三維目標(biāo)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模型(16)，并根據(jù)一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)確定在坐標(biāo)系統(tǒng)(12)中的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模型的最佳空間方位(18)。
文檔編號(hào)G06F19/00GK101542490SQ200780020637
公開日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2007年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月3日
發(fā)明者埃瑞克·K·海蒂, 達(dá)納德·J·霍爾茨瓦特 申請(qǐng)人:斯特拉塔西斯公司