阅读说明：本技术 将打印覆盖矩阵与对象属性矩阵相关 (Correlating a print coverage matrix with an object attribute matrix ) 是由 P·莫罗维奇 J·莫罗维奇 M·M·戈特瓦尔斯 I·塔斯特尔 于 2017-04-21 设计创作，主要内容包括：在示例中,一种方法包括在处理器处接收第一矩阵和第二矩阵,所述第一矩阵包括打印覆盖向量集,每个打印覆盖向量指定用于使用增材制造的对象生成的打印材料,所述第二矩阵包括使用打印覆盖向量生成的对象的对应属性集。所述方法还包括由所述处理器确定与所述第一和第二矩阵相关的目标函数的解。(In an example, a method includes receiving, at a processor, a first matrix comprising a set of print overlay vectors, each print overlay vector specifying print material for generation of an object using additive manufacturing, and a second matrix comprising a corresponding set of attributes of the object generated using the print overlay vectors. The method also includes determining, by the processor, a solution to an objective function associated with the first and second matrices.)

将打印覆盖矩阵与对象属性矩阵相关

背景技术

通过增材制造过程生成的三维对象可以以逐层的方式形成。在增材制造的一个示例中，通过固化构建材料层的部分来生成对象。在示例中，构建材料可以采用粉末、液体或片材的形式。在一些系统中，可以通过将试剂打印到构建材料层上来实现预期的固化和/或物理属性。可以将能量施加到层上，并且已经施加了试剂的构建材料可以聚结和固化。在其它示例中，可以使用化学结合剂来结合构建材料。在其它示例中，可以通过使用挤出塑料或喷涂材料作为构建材料来生成三维对象，所述构建材料固化以形成对象。

生成三维对象的一些打印过程使用从三维对象的模型生成的数据。例如，该数据可以指定对构建材料施加试剂的位置，或构建材料本身可以放置的位置，以及要放置的量。可以从要打印的对象的三维表示生成数据。

具体实施方式

本文中描述的一些示例提供用于处理与三维对象相关的数据和/或用于生成可以例如被三维打印系统或在对象生成装置中用来产生三维对象的数据的装置和方法。在一些示例中，处理描述具有各种指定对象属性的三维内容的数据。这些对象属性可以包括外观属性(颜色、透明度、光泽度等)，或功能属性(例如，导电性、密度、孔隙率、强度等)，并且不同的对象部分可以包括不同的对象属性。

在本文中的一些示例中，可以根据“体素”、即三维像素对三维对象建模，其中每个体素占据或表示离散的体积。在对三维对象的数据建模中，给定位置处的体素可以具有至少一个特性。例如，其可以是空的，可以具有特定颜色和/或可以表示特定材料或特定对象属性等。表示对象的体素可以具有相同的形状(例如，立方体或四面体)，或可以在形状和/或尺寸上不同。体素可以对应于三维对象的区域，所述区域可以是在增材制造中的单独可寻址的体积。在一些示例中，其中可以通过将试剂打印到构建材料层上以形成对象的层来实现预期的固化和/或物理属性。在一些上下文中，可以在对象模型、对象或对象生成数据所定义为的分辨率处定义体素。

在一些示例中，打印覆盖向量定义打印材料数据，例如详述打印材料的量(诸如要沉积到构建材料层上的(一种或多种)试剂，或在一些示例中，构建材料本身)，以及如果适用的话，它们的组合。在一些示例中，这可以被指定为比例体积覆盖(例如，构建材料层的区域的X％应该具有施加到其上的试剂Y)。可以涉及或选择这样的打印材料以提供至少一个对象属性，诸如例如颜色、透明度、柔度、弹性、刚性、表面粗糙度、孔隙率、导电性、层间强度、密度等。

打印覆盖向量的示例是打印材料体积覆盖(Mvoc)向量。这样的向量可以指示三维空间的给定区域的X％应该具有特定“材料向量”(Mvec)施加到其上，而其它Mvec将根据它们自己所述的覆盖比例来施加。

Mvec可以包括任何打印试剂或打印试剂的组合。换句话说，Mvoc可以指定不仅仅是单独的打印试剂作为Mvec，也可以是打印试剂的组合。例如，Mvoc可以指定某一比例的体素可以以与每个Mvec选择相关联的概率具有第一试剂施加到其上、或第二试剂、或第一和第二试剂的组合。因此，Mvoc向量可以具有多个值，其中每个值定义针对三维对象的可寻址位置中的特定Mvec的比例。例如，在具有两种可用的打印材料(例如，试剂)——M1和M2的对象生成装置中，其中每种打印材料可以独立地沉积在三维对象的层的可寻址区域中，在给定的Mvoc向量中可以有2²(即四)个比例：针对M1没有M2的第一比例；针对M2没有M1的第二比例；针对M1和M2的过度沉积(即组合)的第三比例，例如，M2沉积到M1上，或反之亦然；以及针对没有M1和M2二者的第四比例。在这种情况下，Mvoc向量可以包括4个Mvec：[M1，M2，M1M2，Z]或具有示例值[0.2，0.2，0.5，0.1]——即在z切片的区域上，20％的[x，y]位置接收M1而没有M2、20％的[x，y]位置接收M2而没有M1、50％的[x，y]位置接收M1和M2以及10％保留为空。因为每个值是一个比例并且值的集表示可用打印材料组合，所以每个覆盖向量中的值的集总和为1或100％。

这可以与打印覆盖向量的另一个示例相比较，其中比例覆盖被控制但是“在体素处”选择不被控制：即，打印覆盖向量可以指定区域的X％接收试剂M1以及Y％接收试剂M2，但是试剂的套印没有被明确地定义(尽管X和Y的总和可能大于100，因此可能导致套印)。这样的打印覆盖向量在本文中可以称为打印试剂向量。

例如，可以使用半色调技术来确定每种打印材料(例如，试剂滴)应该施加的实际位置。打印覆盖表示可以为半色调过程提供输入，以生成可以由对象生成装置使用以生成三维对象的控制数据。例如，可以确定，为了生产指定对象属性，构建材料层(或层的一部分)的25％应该具有试剂或Mvec施加到其上。半色调过程例如通过将每个位置与半色调阈值矩阵中提供的阈值进行比较来确定试剂滴下落的位置，以便提供25％的覆盖。

图1是方法的示例，其可以是确定映射资源的计算机实现的方法。

框102包括在处理器处接收第一矩阵和第二矩阵，所述第一矩阵包括打印覆盖向量集，每个打印覆盖向量指定用于使用增材制造的对象生成的打印材料，所述第二矩阵包括针对对象生成的打印覆盖向量的对应属性集。矩阵的行可以对应，使得第一矩阵的第一行包括第一打印覆盖向量，并且第二矩阵的第一行包括与使用第一打印覆盖向量生成的对象相关联的属性，以及等等。在其它示例中，可以以列而不是行来组织数据。

在一些示例中，打印覆盖向量可以包括打印试剂向量。在一些示例中，打印覆盖向量可以包括其中指定了明确的组合和/或打印试剂量的Mvoc等。属性可以包括任何属性集，例如包括诸如颜色和透明度的至少一个外观属性，和/或机械的和/或至少一个功能属性，诸如断裂强度、复原力、柔度、弹性、刚性、表面粗糙度、孔隙率、导电性、层间强度、密度等。

在一些示例中，可以生成并分析通过打印覆盖向量集中的每个打印覆盖向量描述的对象以确定它们的属性。可以使用特定打印覆盖向量来生成这样的对象，并且因此可以使用不同的打印试剂或Mvec来生成不同的体素。

在一些示例中，属性可以包括至少一个“非颜色”或“非外观”属性，例如至少一个功能属性，例如导电性、弹性、强度、密度、摩擦等。在一些示例中，属性都包括功能属性。

框104包括由处理器确定与第一和第二矩阵相关的目标函数的解。

目标函数的解是关系的优化。例如，目标函数的解可以是或包括映射运算符，所述映射运算符以最小误差在第一和第二矩阵之间映射。

通过确定目标函数的解，所述函数可以用来预测新打印覆盖向量的可能属性和/或在给定预期属性的情况下预测打印覆盖向量。可以使用这样的方法代替例如建模或插值以预测属性，或代替大量测试对象的制造以表征可用的属性。

如上所述，在一些示例中，打印覆盖向量集是体积覆盖试剂向量集，其指定体素处的打印试剂和打印试剂组合，例如与这样的状态产生(即Mvoc)的概率相关联。由于要施加到体素的打印试剂是明确的，这样的向量可能更可能如预测的一样执行，并且导致不太可变属性，这使得它们特别适合于经由目标函数进行预测。

这样的解可以由处理电路确定，例如通过采用“监督学习”技术的计算机。

图2是用于预测新打印覆盖向量的属性集的计算机实现的方法的示例。

在该示例中，框102如图1中进行。框202-204是可以如何确定目标函数的解的示例。

框202包括确定要应用到第一矩阵的第一映射运算符以及要应用到第二矩阵的第二映射运算符，以及框204包括确定包括变换矩阵的解。

例如，目标函数可以表达为：

min_T||g(T＊f(M))-g(P)||；其中M是第一矩阵并且P是第二矩阵，g()和f()是映射运算符并且T是变换矩阵。

确定目标函数的解可以包括确定T、f()以及g()，例如通过将函数视为L2范数，或另一个“L范数”(诸如L1范数或L3范数)，或作为菲罗贝尼乌斯范数(Frobenius norm)或某个其它矩阵范数。

函数f()和g()允许在输入打印覆盖向量和表征属性的输出向量二者的适当调整表示之间最小化映射。考虑到Mvoc的示例，f()可以被配置为强调某些Mvec的影响(例如，引入缩放因子，例如通过将与打印材料或打印材料组合相关联的一些概率提高到幂)，或可以包括交叉积运算符以在Mvoc中提到的Mvec(即试剂或试剂组合)或打印试剂向量中的试剂之间引入交叉积。

为了考虑在简单系统中使用一种粉末以及三种试剂A1、A2、A3以二进制方式(即施加试剂或不施加试剂)打印的N个Mvoc打印覆盖向量的集合，对于单个体素具有2³＝8种可能状态：其可以保留为空(B)、具有单个试剂施加到其上(A1、A2或A3之一)、具有2种试剂的组合(A1A2、A1A3、A2A3)或具有所有三种试剂(A1A2A3)。f()可以被配置为导致诸如A1²(即自乘)或A1*A2(交叉积)的项可以被引入目标函数。

在一些示例中，可以使用g()来执行原始属性测量的线性化。例如，CIE XYZ颜色测量可以变换到更感知均匀的域(例如，CIE LAB或CIECAM02)，其中使误差最小化。在一些示例中，g()可以是1。可以注意到，在上面的示例中，运算符g()被应用到第一和第二矩阵二者，但是这不需要所有示例中都是该情况。

最终结果是矩阵T当应用到经由函数f()变换的打印覆盖向量时对属性P(同样经由函数-g()变换)做出预测，使得预测最小化所选择的度量(例如，如上面阐述的min_T||g(T＊f(M))-g(P)||)。

框206包括使用目标函数来预测新打印覆盖向量的属性集，其中新打印覆盖向量不在第一矩阵中。因此，这预测了“未经测试的”材料组合的新属性。在其它示例中，目标函数可以在“其它方向”使用，即以预测可能导致预期属性的一个或多个打印覆盖向量。

框208包括获得新打印覆盖向量以及使用新打印覆盖向量生成的对象的对象属性集。打印覆盖向量可以是新打印覆盖向量，在它不在(或至少以前不在)第一矩阵中的意义上。例如，这可以包括有效地将行或列添加到第一和第二矩阵。

框210包括基于所获得的打印覆盖向量和对象属性集来细化解的确定。

以这种方式，该方法可以包括学习功能。例如，这可以是机器学习(例如，监督机器学习)并且允许在更多信息变得已知时进行解的细化。这继而允许解随着时间的推移而改进，意味着可以对新打印覆盖向量的属性进行更准确的预测。

在一些示例中，目标函数的解可以特定于特定对象生成装置，或特定于对象生成装置的类别或类型。在一些示例中，目标函数的解可以特定于预确定的材料集。

图3是包括映射模块302以及学习模块304的处理装置300的示例。

在装置300的使用中，映射模块302估计目标函数的解，所述目标函数将指定用于对象生成的打印材料的打印覆盖向量集与使用每个打印覆盖向量生成的对象的测量属性或属性集相关，并且学习模块304基于新打印覆盖向量和测量属性来适应所述解。例如，映射模块302可以确定要应用到打印覆盖向量的至少一个变换矩阵以及至少一个映射运算符，例如如上面关于图1和2所描述的。目标函数可以将向量与属性集相关。学习模块304可以允许解随着时间的推移变得更细化，例如当包括打印覆盖向量以及属性或属性集的更多数据集可用时。

图4是处理装置400的另一个示例，除了上面描述的映射模块302和学习模块304之外，还包括属性预测模块402和打印覆盖向量生成模块404。

在装置400的使用中，属性预测模块402可以使用目标函数的解预测新打印覆盖向量的对象属性，其中新打印覆盖向量不在打印覆盖向量集中。例如，可以预测要使用特定打印覆盖向量或打印覆盖向量组合生成的对象的属性。

在装置400的使用中，打印覆盖向量生成模块404可以响应于预期对象属性的指示使用目标函数的解生成新打印覆盖向量，其中新打印覆盖向量不在打印覆盖向量集中。换句话说，目标函数可以被打印覆盖向量生成模块404用来生成被预测为具有预期的对象属性的新打印覆盖向量。

在一个示例中，所指示的一个或多个对象属性可以包括要生成的对象的至少一部分的颜色、柔度、弹性、刚性、表面粗糙度、孔隙率、层间强度、密度、导电性等的规范的任何一个或任何组合。在一些示例中，一个或多个属性可以包括至少一个功能或机械属性。对象属性的规范可以通过属性的至少一个值的方式(例如，每单位体积x克的密度，或使用颜色空间的值指定的颜色)。

如上所述，目标函数可以用来建议可能导致属性集的一个或多个打印覆盖向量。在一些示例中，目标函数可以要预测新打印覆盖向量的属性集，其中新打印覆盖向量不在第一矩阵中。因此，这预测了“未经测试的”材料组合的新属性。在一些情况下，这可以通过打印测试对象来验证和/或这样的测试对象可以用来给学习模块304提供输入并从而适应解。

图5是与处理器504相关联的机器可读介质502的示例。机器可读介质502存储指令506，所述指令506当由处理器504施行时，使处理器504执行处理任务。在该示例中，指令506包括使处理器504确定使与第一和第二矩阵相关的函数最小化的至少一个运算符和变换矩阵的指令508，其中第一矩阵包括指定用于使用增材制造的对象生成的打印材料的打印覆盖向量集，以及第二矩阵包括使用打印覆盖向量生成的对象的对应属性集。

指令506还包括使处理器504应用变换矩阵和运算符的指令510。例如，这些可以应用到新打印覆盖向量以估计其属性和/或应用到属性集以估计打印覆盖向量，所述打印覆盖向量在用于生成对象时被预测为产生所述属性。

在一些示例中，指令506还可以包括使处理器504在接收到将打印覆盖向量添加到第一矩阵以及将属性集添加到第二矩阵的数据时，重新确定变换矩阵和运算符中的至少一个的指令。

在一些示例中，指令506可以要使处理器执行本文中流程图的任何框，或提供处理装置300、400的模块。

本公开中的示例可以作为方法、系统或机器可读指令来提供，诸如软件、硬件、固件等的任何组合。这样的机器可读指令可以包括在计算机可读存储介质(包括但不限制于盘存储装置、CD-ROM、光学存储装置等)上，所述计算机可读存储介质在其中或其上具有计算机可读程序代码。

参考根据本公开的示例的方法、设备和系统的流程图和框图来描述本公开。尽管上面描述的流程图示出了特定的施行次序，但是施行的次序可以与所描绘的次序不同。关于一个流程图所描述的框可以与另一个流程图的那些相结合。应当理解，流程图和/或框图中的至少一些框以及流程图和/或框图中框的组合可以通过机器可读指令来实现。

例如，机器可读指令可以通过通用计算机、专用计算机、嵌入式处理器或其它可编程数据处理设备的处理器来施行以实现在描述和图中描述的功能。特别地，处理器或处理装置(诸如处理装置300、400或其模块302、304、402、404或上面提到的处理器504)可以施行机器可读指令。因此，装置和设备的功能模块302、304、402、404可以通过施行存储在存储器中的机器可读指令的处理器或根据嵌入在逻辑电路中的指令操作的处理器来实现。术语“处理器”将被宽泛地解释为包括CPU、处理单元、ASIC、逻辑单元或可编程门阵列等。方法和功能模块可以全部通过单个处理器执行或划分在几个处理器之间。

这样的机器可读指令也可以存储在计算机可读存储装置(例如，如上面描述的机器可读502)中，所述计算机可读存储装置可以引导计算机或其它可编程数据处理设备以特定模式操作。

这样的机器可读指令也可以加载到计算机或其它可编程数据处理设备上，使得计算机或其它可编程数据处理设备执行一系列操作以产生计算机实现的处理，因此在计算机或其它可编程设备上施行的指令可以实现由流程图中一个或多个流程和/或框图中的一个或多个框指定的功能。

另外，本文中的教导可以以计算机软件产品的形式实现，所述计算机软件产品存储在存储介质中，并包括用于使计算机设备实现在本公开的示例中记载的方法的多个指令。

虽然已经参考某些示例描述了方法、装置以及相关的方面，但是在不脱离本公开精神的情况下可以进行各种修改、改变、省略以及替代。因此，意图在于方法、装置和相关的方面仅受所附权利要求及其等同物的范围限制。应当注意，上面提到的示例说明而不是限制本文中所描述的内容，并且本领域技术人员将能够在不脱离所附权利要求范围的情况下设计许多替换的实施方式。关于一个示例描述的特征可以与另一个示例的特征相结合。

词语“包括”不排除除了权利要求中列出的元件之外的元件的存在，“一”或“一个”不排除多个，并且单个处理器或其它单元可以实现权利要求中记载的若干单元的功能。

任何从属权利要求的特征可以与任何独立权利要求或其它从属权利要求的特征相结合。