背景技術(shù)：

增材制造可以使用一種連續(xù)地沉積材料以建立三維(3d)物體的機(jī)制。3d打印可以是一種這樣的增材制造機(jī)制。3d打印的物體可以用固定的高密度的單一材料來創(chuàng)建。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)本公開的用于進(jìn)行可變密度建模的系統(tǒng)的示例的示圖。

圖2示出了根據(jù)本公開的計(jì)算裝置的示例的示圖。

圖3示出了根據(jù)本公開的適合于進(jìn)行可變密度建模的環(huán)境的示例。

圖4示出了根據(jù)本公開的用于進(jìn)行可變密度建模的方法的示例的流程圖。

具體實(shí)施方式

包括三維(3d)打印的增材制造技術(shù)已經(jīng)獲得了其從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(cad)規(guī)范快速再現(xiàn)高質(zhì)量零件的能力的認(rèn)可。改進(jìn)的增材制造技術(shù)使得能夠生產(chǎn)日益復(fù)雜的物體。

與可以表示固定的密度(例如，高密度)的單一材料的一些模型不同，本公開的示例描述用于進(jìn)行可變密度建模的系統(tǒng)、方法和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。期望地，當(dāng)對物體進(jìn)行建模時(shí)，可變密度建模可以采用多種材料并/或利用各種密度。例如，可變密度建模可以包括將被增材制造的可變密度三維(3d)物體的誤差跟蹤樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和3d物體的開放體素跟蹤樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

圖1示出了根據(jù)本公開的用于進(jìn)行可變密度建模的系統(tǒng)100的示例的示圖。該系統(tǒng)可以包括數(shù)據(jù)庫104、可變密度建模管理器102和/或多個(gè)引擎(例如，生成引擎106、跟蹤引擎108、識別引擎110、放置引擎112、打開引擎114)?？勺兠芏冉９芾砥?02可以經(jīng)由通信鏈路與數(shù)據(jù)庫104通信，并且可以包括多個(gè)引擎(例如，生成引擎106、跟蹤引擎108、識別引擎110、放置引擎112、打開引擎114)?？勺兠芏冉９芾砥?02可以包括除了所示出的引擎之外的附加引擎或者比所示出的引擎更少的引擎以執(zhí)行如將要進(jìn)一步詳細(xì)描述的各種功能。

多個(gè)引擎(例如，生成引擎106、追蹤引擎108、識別引擎110、放置引擎112、打開引擎114)可以包括用于執(zhí)行本文中描述的功能(例如，生成3d物體的誤差跟蹤樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、生成3d物體的開放體素跟蹤八叉樹模型、識別具有相對最大誤差的開放體素等)的硬件和編程的組合，但是至少包括硬件。編程可以包括存儲在存儲器資源(例如，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)、機(jī)器可讀介質(zhì)等)中的程序指令(例如，軟件、固件等)以及硬連線程序(例如，邏輯)。

生成引擎106可以包括用于生成將被增材制造的可變密度3d物體(例如，在其相應(yīng)的部分處具有各種密度的3d物體)的誤差跟蹤樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的硬件和/或硬件和編程的組合，但是至少包括硬件。與采用順序誤差擴(kuò)散或基于矩陣的抖動的其他方法不同，生成引擎106可以利用隨機(jī)訪問公式，該隨機(jī)訪問公式可以利用多尺度誤差表示來跟蹤體素和物體的較大區(qū)域的誤差(例如，以輸入為目標(biāo)的物體模型)。

如本文所使用的，體素可以指代由增材制造裝置可尋址的3d物體的最小可尋址位置。在一些示例中，體素可以是一平方毫米或更小。體素可以對應(yīng)于3d物體計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模型或者其到兼容格式的轉(zhuǎn)換上的點(diǎn)。如本文所述的，體素可以包括最高分辨率點(diǎn)，其中增材制造裝置可以放置材料。

如本文所使用的，誤差可以被定義為剩余的將被放置的材料的量，例如，被表達(dá)為在特定位置(例如，體素)處的材料的放置的概率。例如，在3d物體的特定位置處，目標(biāo)密度填充(例如，將被放置在3d物體的特定位置處的材料的指定密度)可以是百分之九十的材料密度。因此，將通過放置元素來填充特定位置以滿足密度填充指示的對應(yīng)概率可以是百分之九十和/或十之八九。在該示例中，該位置的誤差可以是百分之九十和/或十之八九。如本文所使用的，元素可以是將被放置在某一位置(例如，增材制造裝置構(gòu)造(build)空間上的物理位置、3d物體的模型的虛擬位置等)的材料量或材料量的指示(例如，材料的數(shù)量，材料的存在，材料的缺乏等)。如本文所使用的，材料可以指代物理材料。該材料可以包括液體材料。例如，材料可以指代應(yīng)用于可固化材料(例如，熱塑性粉末等)的液體試劑(例如，能量吸收助熔劑)。在一些示例(例如，材料沉積系統(tǒng))中，材料可以是固體和/或凝膠材料。

誤差跟蹤樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以識別、分配、監(jiān)控、數(shù)學(xué)上操縱(例如，利用數(shù)學(xué)函數(shù)轉(zhuǎn)換值，疊加值等)并/或存儲這些誤差值并且將它們表示在樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以包括由劃分的3d物體模型組成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。例如，3d物體模型可以以各種分辨率被遞歸地細(xì)分為與劃分的3d物體模型的部分對應(yīng)的單元。例如，誤差跟蹤樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以包括與劃分的3d物體模型的最高分辨率對應(yīng)的多個(gè)單元(例如，底層(bottomlevel)單元)。在一些示例中，最高分辨率可以包括單個(gè)體素級誤差分辨率。也就是說，最高分辨率可以包括表示劃分的3d物體模型的單個(gè)體素部分的單元的誤差。在進(jìn)一步的示例中，誤差跟蹤樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以包括與劃分的3d物體模型的最低分辨率對應(yīng)的單元(例如，頂層(toplevel)單元)。最低分辨率可以包括與劃分的3d物體模型的最高分辨率對應(yīng)的多個(gè)底層單元的剩余誤差的總和。如上所述，由于誤差可以與剩余的將被放置以滿足目標(biāo)密度填充指示的材料對應(yīng)，因此劃分的3d物體模型的多個(gè)底層單元的剩余誤差的總和可以與3d物體的剩余的將被放置的材料的總量對應(yīng)。誤差跟蹤樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以具有多個(gè)分辨率等級。也就是說，誤差跟蹤樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以具有在與最高和最低分辨率對應(yīng)的單元之間的與多個(gè)不同的分辨率等級對應(yīng)的多個(gè)不同單元/單元組。例如，誤差跟蹤樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以包括與3d物體模型的遞歸細(xì)分中的每個(gè)對應(yīng)的不同單元/單元組，并且這些單元/單元組中的每個(gè)可以是3d物體模型的不同的分辨率等級。誤差跟蹤樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以是誤差跟蹤八叉樹模型。

跟蹤引擎108可以包括用于生成3d物體的開放體素跟蹤樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的硬件和/或硬件和編程的組合，但至少包括硬件。與采用順序誤差擴(kuò)散的其他方法不同，生成引擎108可以定義、在3d物體模型內(nèi)放置、跟蹤、并操縱體素(及其在3d物體內(nèi)的對應(yīng)位置)及其對材料放置的可用性。開放體素跟蹤樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以是開放體素跟蹤八叉樹模型。

樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以包括由劃分的3d物體模型組成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(例如，八叉樹模型)。樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(例如，八叉樹模型)可以包括以上參考生成引擎106所討論的結(jié)構(gòu)。樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(例如，八叉樹模型)可以是生成引擎106所使用的相同的樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、融合到和/或?qū)?yīng)于生成引擎106所使用的樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(例如，八叉樹模型)的樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(例如，八叉樹模型)、和/或與生成引擎106使用的樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)獨(dú)立的樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(例如，八叉樹模型)。

如本文所使用的，開放體素可以包括可用于接收元素的體素。也就是說，開放體素可以包括可用于材料放置的體素(例如，將被應(yīng)用到構(gòu)造區(qū)域上的可固化粉末的液體試劑)。如本文所使用的，閉合體素可以包括不可用于接收元素的體素。也就是說，閉合體素可以包括不可用于材料放置的體素。體素可以被3d物體模型指定為開放或閉合的并/或基于生成引擎108的確定被指定為開放或閉合的。例如，對于分散點(diǎn)半色調(diào)(例如，以隨機(jī)或偽隨機(jī)方式散射3d物體的最小可用點(diǎn)/部分以創(chuàng)建變化的密度)，在開放體素跟蹤樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中被跟蹤時(shí)具有大于零的目標(biāo)密度填充的體素可以被定義為開放。在進(jìn)一步的示例中，在樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)，所放置元素之間的連接性可以通過控制開放體素的分布、將被填充的體素的指示和/或3d物體模型中的情境感知元素放置(例如，偏移元素放置以創(chuàng)建體素之間的局部連接，通過朝向高誤差的區(qū)域放置體素來構(gòu)造等)來增強(qiáng)。

識別引擎110可以包括用于識別具有元素放置的相對最大誤差的開放體素以形成3d物體的至少一部分的硬件和/或硬件和編程的組合，但是至少包括硬件。為了放置單個(gè)元素，可以搜索用于3d物體的誤差跟蹤樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(例如，八叉樹模型)和開放體素樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(例如，八叉樹模型)。搜索可以是對誤差跟蹤樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(例如，八叉樹模型)和開放體素樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(例如，八叉樹模型)的劃分的3d物體模型的單元的隨機(jī)化搜索，以產(chǎn)生所生成的所放置元素的更好的分布。作為該搜索的一部分，識別引擎110可以識別具有相對最大誤差的開放體素。該識別可以通過從誤差跟蹤樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(例如，八叉樹模型)中檢查體素的誤差來進(jìn)行。此外，識別引擎110可以識別具有被放置的材料的可用性的指示的體素。如下面結(jié)合圖3進(jìn)一步詳細(xì)討論的，該識別可以通過檢查在開放體素跟蹤樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(例如八叉樹模型)中跟蹤的這種信息來進(jìn)行。

放置引擎112可以包括用于將元素放置在開放體素中并更新誤差跟蹤樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(例如，八叉樹模型)和開放體素跟蹤樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(例如，八叉樹模型)以反映該放置的硬件和/或硬件和編程的組合，但是至少包括硬件。例如，可以通過將放置有元素的開放體素標(biāo)記為閉合來更新誤差跟蹤樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(例如，八叉樹模型)和開放體素跟蹤樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(例如，八叉樹模型)。

打開引擎114可以包括用于打開和/或關(guān)閉3d物體中的體素的硬件和/或硬件和編程的組合，但是至少包括硬件。打開或關(guān)閉體素的確定可以基于體素和/或相鄰體素的目標(biāo)密度填充、體素和/或相鄰體素的跟蹤誤差、體素和/或體素與相鄰體素之間的期望的連接性、體素和/或相鄰體素的可接受材料類型的指示、元素在體素/相鄰體素中的放置以及/或它們的組合。例如，打開引擎114可以在執(zhí)行誤差擴(kuò)散操作期間確定性地打開和/或關(guān)閉單元。作為示例，打開引擎可以打開與指定為包含所放置元素的體素相鄰的體素，以增強(qiáng)這兩個(gè)體素之間的連接性。如本文所使用的，增強(qiáng)連接性可以包括以產(chǎn)生連接的3d物體的方式識別和/或打開或關(guān)閉體素。也就是說，增強(qiáng)連接性可以包括將相鄰的體素指定為開放的，使得體素內(nèi)的放置的材料將在被增材制造的3d物體中物理地連接。

圖2示出了根據(jù)本公開的計(jì)算裝置220的示例的示圖。計(jì)算裝置220可以利用軟件、硬件、固件和/或邏輯來執(zhí)行本文所描述的功能。

計(jì)算裝置220可以是用于共享信息的硬件和程序指令的任意組合。例如，硬件可以包括處理資源222和/或存儲器資源224(例如，非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(crm)、機(jī)器可讀介質(zhì)(mrm)、數(shù)據(jù)庫等)。如本文所使用的，處理資源222可以包括能夠執(zhí)行由存儲器資源224存儲的指令的任意數(shù)量的處理器。處理資源222可以被實(shí)施在單個(gè)裝置中或跨多個(gè)裝置分布。程序指令(例如，計(jì)算機(jī)可讀指令(cri))可以包括存儲在存儲器資源224上并且由處理資源222可執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)期望的功能(例如，生成將被增材制造的3d物體的誤差跟蹤八叉樹模型；生成用于3d物體的開放體素跟蹤八叉樹模型；識別具有相應(yīng)的誤差的多個(gè)開放體素；在多個(gè)開放體素處放置多個(gè)元素以形成3d物體的至少一部分；分配多個(gè)元素的放置以使用多個(gè)密度依賴性誤差核實(shí)現(xiàn)特定的分布等)的指令。

存儲器資源224可以經(jīng)由通信鏈路(例如，路徑)226與處理資源222通信。通信鏈路226對于與處理資源222相關(guān)聯(lián)的機(jī)器(例如，計(jì)算裝置)可以是本地或遠(yuǎn)程的。本地通信鏈路226的示例可以包括機(jī)器(例如，計(jì)算裝置)內(nèi)部的電子總線，其中存儲器資源224是經(jīng)由電子總線與處理資源222通信的易失性、非易失性、固定和/或可移動的存儲介質(zhì)中的一種。

多個(gè)模塊(例如，生成模塊228、跟蹤模塊230、識別模塊232、放置模塊233、分配模塊234等)可以包括當(dāng)由處理資源222執(zhí)行時(shí)可以執(zhí)行功能的cri。多個(gè)模塊(例如，生成模塊228、跟蹤模塊230、識別模塊232、放置模塊233、分配模塊234)可以是其它模塊的子模塊。例如，生成模塊228和跟蹤模塊230可以是子模塊和/或被包含在相同的計(jì)算裝置內(nèi)。在另一示例中，多個(gè)模塊(例如，生成模塊228、跟蹤模塊230、識別模塊232、放置模塊233、分配模塊234)可以包括在獨(dú)立的和不同的位置處的各個(gè)模塊(例如，crm等)。

多個(gè)模塊(例如，生成模塊228、跟蹤模塊230、識別模塊232、放置模塊233，分配模塊234)中的每個(gè)可以包括當(dāng)由處理資源222執(zhí)行時(shí)可以用作如本文所述的對應(yīng)引擎的指令。例如，生成模塊228、跟蹤模塊230和放置模塊233可以包括當(dāng)由處理資源222執(zhí)行時(shí)可以分別用作生成引擎106、跟蹤引擎108和放置引擎112的指令。在另一示例中，識別模塊232和分配模塊234可以包括當(dāng)由處理資源222執(zhí)行時(shí)可以用作識別引擎110的指令。

生成模塊228可以包括當(dāng)由處理資源222執(zhí)行時(shí)可以生成將被增材制造的3d物體的誤差跟蹤八叉樹模型的cri。如本文所使用的，八叉樹可以包括通過將3d物體模型遞歸地劃分為八個(gè)八分區(qū)(octant)而創(chuàng)建的3d物體模型的樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。八叉樹可以包括由分割產(chǎn)生的單元，其中單元是劃分的3d物體模型的部分。每個(gè)單元可以包括八個(gè)子單元。如上所述，單元可以與劃分的3d物體模型的各種分辨率等級(例如，與單個(gè)體素對應(yīng)的最高分辨率等級、與體素的組對應(yīng)的中間分辨率等級、與整個(gè)3d物體對應(yīng)的最低分辨率等級等)對應(yīng)。每個(gè)單元可以包含劃分的3d物體模型的對應(yīng)區(qū)域的誤差量。生成模塊228可以包括當(dāng)由處理資源222執(zhí)行時(shí)可以作為生成誤差跟蹤八叉樹模型的一部分而分配和跟蹤與每個(gè)單元對應(yīng)的誤差的cri。

跟蹤模塊230可以包括當(dāng)由處理資源222執(zhí)行時(shí)可以生成3d物體的開放體素跟蹤八叉樹模型的cri。開放體素跟蹤八叉樹模型可以跟蹤劃分的3d物體模型內(nèi)的開放體素。也就是說，開放體素跟蹤八叉樹模型可以表示劃分的3d物體的模型，其表征組成3d物體的多個(gè)體素中的哪些體素是開放的/可用于特定材料的沉積。

識別模塊232可以包括當(dāng)由處理資源222執(zhí)行時(shí)可以識別具有相應(yīng)誤差的多個(gè)開放體素的cri。開放體素可以被識別以放置多個(gè)元素來形成3d物體的至少一部分。例如，識別模塊232可以包括當(dāng)由處理資源222執(zhí)行時(shí)可以隨機(jī)檢查誤差跟蹤八叉樹模型和/或開放體素跟蹤八叉樹模型以識別被指定為開放的并被指定為包含誤差的多個(gè)體素的cri，其中在多個(gè)體素內(nèi)放置形成被建模的3d物體的至少一部分的元素。

放置模塊233可以包括當(dāng)由處理資源222執(zhí)行時(shí)可以在多個(gè)開放體素處放置多個(gè)元素以形成3d物體的至少一部分的cri。放置模塊233可以包括當(dāng)由處理資源222執(zhí)行時(shí)可以將元素放置在所識別的體素內(nèi)的cri。放置模塊233可以包括當(dāng)由處理資源222執(zhí)行時(shí)可以以增強(qiáng)所放置元素之間的連接性的方式將元素放置在開放體素中的cri。例如，放置模塊233可以包括當(dāng)由處理資源222執(zhí)行時(shí)可以在相鄰的所放置元素之間放置附加元素以創(chuàng)建連接并/或可以在所識別的體素的方向上以連接的方式放置元素的cri。

分配模塊234可以包括當(dāng)由處理資源222執(zhí)行時(shí)可以使用多個(gè)密度依賴性誤差核來分配多個(gè)元素的放置以實(shí)現(xiàn)特定分布的cri。例如，分配模塊234可以包括當(dāng)由處理資源222執(zhí)行時(shí)可以通過使用在尺寸上變化以增強(qiáng)特定分布的密度依賴性誤差核來創(chuàng)建體素的相對分布的cri。例如，基于體素內(nèi)的所放置元素的目標(biāo)密度而在尺寸上變化的誤差核可以被用于以隨機(jī)(例如，近似隨機(jī)，半隨機(jī)、被設(shè)計(jì)為對人眼隨機(jī)出現(xiàn)、非圖案化等)分布來分配體素。此外，誤差核可以在3d物體中產(chǎn)生所放置元素的均勻(例如，近似均勻，半均勻，被設(shè)計(jì)為對人眼均勻性出現(xiàn)，近似相等地隔開等)分布。

如本文所使用的，誤差核可以包括空間填充結(jié)構(gòu)。誤差核可以包括包含3d物體的體素的空間體積。誤差核可以是關(guān)于空間體積和/或其包含的體素的抑制器。也就是說，誤差核可以抑制將元素放置在空間體積內(nèi)的體素的一部分處。抑制放置可以包括：禁止在誤差核內(nèi)的體素中放置多于某一數(shù)量的元素，將誤差核內(nèi)的某些體素指定為開放和/或閉合的，并/或禁止在誤差核內(nèi)的某些體素中的元素的放置。誤差核可以是任意幾何結(jié)構(gòu)(例如，球體、立方體等)，并且可以基于目標(biāo)密度填充(例如，把將被填充所放置元素的作為目標(biāo)的區(qū)域的體素百分比)進(jìn)行縮放。例如，如下面結(jié)合圖3進(jìn)一步詳細(xì)討論的，球形形狀的密度依賴性誤差核可以具有基于誤差核所對應(yīng)的放置元素的原理體積的半徑。誤差核可以被用于通過增強(qiáng)上述抑制來阻止以規(guī)定密度放置的材料的重疊。抑制在多個(gè)誤差核內(nèi)的所放置元素可以創(chuàng)建3d物體內(nèi)的元素的特定目標(biāo)分布。

圖3示出了根據(jù)本公開的適用于3d物體的進(jìn)行可變密度建模的示例環(huán)境340。該環(huán)境被顯示為包括輸入342，可變密度建模器344和半色調(diào)3d物體346。

環(huán)境可以包括輸入342。輸入342可以是用于3d結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)文件和/或其到兼容格式的轉(zhuǎn)換。輸入342可以包括3d物體模型。3d物體模型可以是3d可變密度物體的模型。也就是說，3d模型可以是經(jīng)由增材制造將被創(chuàng)建的3d物體的圖形和/或數(shù)學(xué)表示，其中3d物體具有與其不同部分或材料相關(guān)聯(lián)的可變目標(biāo)密度填充。例如，3d物體的不同部分可以具有被表達(dá)為3d物體的對應(yīng)區(qū)域的材料的填充的目標(biāo)百分比(例如，諸如在3d物體的最外表面上的致密的100％填充以提供剛性結(jié)構(gòu)以及3d物體的內(nèi)部部分的稀疏/不太致密的5％填充以導(dǎo)致3d物體的減輕的重量)的不同的目標(biāo)密度填充。輸入342可以是整個(gè)3d物體或整個(gè)3d物體的將被增材制造的一部分。

環(huán)境可以包括可變密度建模器344。可變密度建模器344可以生成從輸入342推導(dǎo)的多個(gè)樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以用于輸入342的3d半色調(diào)。輸入342的3d半色調(diào)可以包括控制來自輸入342的3d物體的增材制造過程中的材料分布。半色調(diào)可以包括通過“點(diǎn)”(例如，具有不同大小、形狀和/或間距的所放置元素)的受控分布來模擬連續(xù)的均勻分布(例如，連續(xù)色調(diào))以產(chǎn)生圖像。3d半色調(diào)可以被用于控制單材料和/或多材料3d增材制造中的材料的分布。3d半色調(diào)可以被用來控制顏色、材料屬性(例如，剛性、質(zhì)地、密度、孔隙度等)、化學(xué)品或藥物化合物的分布、可食用調(diào)味品和物質(zhì)的分布等。

可變密度建模器344可以利用3d多尺度誤差擴(kuò)散/半色調(diào)(3med)公式來創(chuàng)建內(nèi)部或體積結(jié)構(gòu)(例如，半色調(diào)3d物體模型346)，以基于被建模的3d物體的對應(yīng)部分的目標(biāo)密度來分配分立的材料元素。例如，輸入342可以是可變密度3d機(jī)械物體的cad表示，可變密度3d機(jī)械物體具有以較低密度指定的內(nèi)部區(qū)域，以指示給出減輕的重量或更高的剛度的孔隙率或氣陷。物體的高耐磨區(qū)域可以用更耐用的材料的更致密的填充來指定。對于這種可變密度3d物體，從cad輸入342確定的分?jǐn)?shù)密度可以轉(zhuǎn)換成用于增材制造裝置的分立單元，以便生產(chǎn)。物體的相對低密度區(qū)域可以利用連接結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)物理制造。

與采用順序誤差擴(kuò)散的其他方法不同，3med公式可以是隨機(jī)存取，并且可以利用多尺度誤差表示來跟蹤和/或分配輸入342模型的體素和/或較大區(qū)域的誤差。跟蹤誤差可以包括監(jiān)控輸入342模型的對應(yīng)部分的誤差。如上所述，誤差可以包括輸入342模型的對應(yīng)部分應(yīng)該接收元素(例如，使元素放置在該位置處)的概率。用于完成半色調(diào)處理(例如，完成半色調(diào)3d物體模型)的誤差的總量(例如，將被放置的材料的總量)可以被預(yù)先確定。

可變密度建模器344可以生成多尺度誤差表示以跟蹤和分配誤差。多尺度誤差表示可以是從輸入342生成的樹狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。多尺度誤差表示可以是從輸入342生成的誤差跟蹤八叉樹模型。誤差可以在誤差跟蹤八叉樹模型中用最高分辨率下的體素級誤差和在超體素中(例如，3d物體模型的包括多于單個(gè)體素的部分)隨著分辨率越來越低而存儲的體素級誤差的總和來表示。例如，輸入342可以被遞歸地細(xì)分以形成輸入342的八叉樹模型。在該示例中，從分割產(chǎn)生的最小單元(例如，所產(chǎn)生的輸入342的部分)可以是體素級最高分辨率，其中被分割以產(chǎn)生那些最小單元的八分區(qū)(或輸入342的一些其他部分)可以是較低分辨率超體素。利用該結(jié)構(gòu)的誤差跟蹤八叉樹模型可以包含與體素級最高分辨率對應(yīng)的單元中的體素級誤差，并且每個(gè)較低分辨率級超體素可以包含從其分割產(chǎn)生的較高分辨率單元的2×2×2總和。最低分辨率單元/超體素可以是與由此形成八叉樹的整個(gè)3d物體模型對應(yīng)的單元，并且可以包含誤差的總量和/或剩余的將被放置的材料的總量。

此外，可變密度建模器344可以跟蹤樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的開放體素?？勺兠芏冉Ｆ?44可以生成開放體素跟蹤樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。開放體素跟蹤樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以是開放體素跟蹤八叉樹模型。開放體素跟蹤八叉樹模型可以利用與誤差跟蹤八叉樹模型相同的八叉樹模型或額外的八叉樹模型。開放體素可以包括尚未被分配的材料(例如，使元素被放置)的體素跟蹤八叉樹模型的體素。開放體素可以是可用于接收材料的體素。在一些示例中，開放體素可以是可用于接收特定材料或可用于特定材料以排除其他材料的體素。也就是說，體素可以關(guān)于某些類型的材料而開放。

開放體素可以區(qū)別于與空體素或閉合體素。空體素可以包括已經(jīng)被分配并包含大氣的體素跟蹤八叉樹模型的體素。閉合體素可以包括不可用于接收元素的放置的體素。體素可以被指定為閉合的，無論其是已經(jīng)包含所放置元素還是空體素。

跟蹤開放體素可以包括跟蹤3d物體的八叉樹模型中的哪個(gè)體素是打開的和/或可用于材料放置。因此，開放體素跟蹤八叉樹模型可以跟蹤元素可能被放置在哪里。對于分散點(diǎn)半色調(diào)，具有大于零的目標(biāo)密度填充的體素可以被定義為開放的。然而，在利用連接性增強(qiáng)的情況下，開放體素可以在執(zhí)行3med公式期間被確定性地打開或關(guān)閉，以便實(shí)現(xiàn)對應(yīng)的所放置元素之間的連接性(例如，虛擬和/或物理連通性)。

在產(chǎn)生半色調(diào)3d物體模型346時(shí)，可變密度建模器344可以搜索樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以在結(jié)構(gòu)的每種分辨率等級下識別用于元素放置的體素。例如，開放體素跟蹤八叉樹模型和/或誤差跟蹤八叉樹模型的單元可以由可變密度建模器344隨機(jī)地檢查，以在八叉樹的每種分辨率等級下識別關(guān)于被分析用以放置的材料而開放并且具有相對大的誤差量的體素(例如，與其鄰近者和/或誤差跟蹤八叉樹模型中的其他體素相比)。在3d物體的創(chuàng)建中使用的每種材料可以具有單獨(dú)的開放體素跟蹤八叉樹模型和/或誤差跟蹤八叉樹模型。

可變密度建模器344可以將元素放置在所識別的具有相對最大誤差的開放體素中，以形成3d物體的至少一部分?？勺兠芏冉Ｆ?44可以更新開放體素跟蹤八叉樹模型和/或誤差跟蹤八叉樹模型以反映元素放置。例如，可變密度建模器344可以更新開放體素跟蹤八叉樹模型和/或誤差跟蹤八叉樹模型以將先前開放的體素標(biāo)記為閉合。如本文所提及的，利用開放體素跟蹤八叉樹模型的連接結(jié)構(gòu)可以允許或依賴于與現(xiàn)有元素相鄰的元素的放置，以試圖提供連接性。例如，在半色調(diào)期間，最接近大誤差體素的開放體素具有放置的元素，并且材料卷須可以從所放置元素延伸到3d物體模型和分支的相對高誤差的部分中以填充到指定密度。當(dāng)卷須穿過3d物體模型的不同部分時(shí)，該卷須可以改變材料類型。3d半色調(diào)方法可以通過在相鄰體素中的材料之間進(jìn)行附加連接來增強(qiáng)連接性。

可變密度建模器344可以分配元素的放置以實(shí)現(xiàn)特定分布。該特定分布可以是看似隨機(jī)但是均勻的點(diǎn)分布、或藍(lán)噪聲。該特定分布可以是使用在尺寸上變化以增強(qiáng)分布的密度依賴性誤差核來分配的體素的相對分布。誤差核可以用于抑制將元素放置在半色調(diào)3d物體模型346的特定體積內(nèi)。

在分散點(diǎn)3d半色調(diào)操作中，每個(gè)半色調(diào)元素可以表示比自身更大的體積。例如，在百分之五的目標(biāo)密度填充下，被放置的每個(gè)體素表示1個(gè)填充體素和19個(gè)空體素，以實(shí)現(xiàn)百分之五的密度填充。

對于密度填充d，區(qū)域中的每個(gè)填充體素表示的總體積可以被稱為原理體積(vp)，并且可以被推導(dǎo)為：

vp＝1/d。

誤差核可以是球形的，并且相對于用于密度填充d的原理體積的半徑(rp)被設(shè)置尺寸。例如，理論波長(λz)或元素之間的平均距離可以是：

每個(gè)半色調(diào)元素表示的原理體積vp或輸出半色調(diào)3d物體模型346的體積可以是：

或者

vp＝1/d。

也就是說，所放置元素的原理體積可以等于3d物體的對應(yīng)部分的目標(biāo)密度填充d的倒數(shù)。對于密度填充d，球形誤差核在原理體積vp下可以具有被定義為如下的半徑rp：

誤差核可以是對應(yīng)的所放置元素的原理體積vp的半徑的近似兩倍，從而阻止不同的放置材料體素的原理體積的重疊。誤差核可以由此在3d空間中創(chuàng)建藍(lán)噪聲分布。誤差核還可以被用于增強(qiáng)元素放置的依賴和或不同材料的間隔。

對于每種材料，可以搜索或以其他方式利用對應(yīng)的八叉樹模型來識別至少一個(gè)開放體素(例如，具有相對最高誤差的體素)。在將元素放置到開放體素中之后，誤差核可以針對對應(yīng)的開放體素跟蹤八叉樹模型被掩碼并且被重新歸一化。誤差以及所有材料的開放體素可以通過八叉樹被更新。該過程可以被重復(fù)，直到所有的材料元素都被放置為止。

可以將誤差分配給3d物體模型內(nèi)的開放體素。然而，在3d物體模型的一些部分(例如，物體外殼、表面等)處，與具有所放置元素的體素對應(yīng)的誤差核可能不涵蓋開放體素的期望的體積。在這種情況下，誤差核的半徑可以被適應(yīng)性地?cái)U(kuò)展以實(shí)現(xiàn)材料的一致分布。這可以通過對誤差核球體的在3d物體模型之外的部分進(jìn)行掩碼使得球體在表面處成為圓盤并且其對應(yīng)的體素體積在兩個(gè)維度中伸展來實(shí)現(xiàn)。也就是說，誤差核被適應(yīng)性地設(shè)置大小為分割的原理體積。

可變密度建模器344可以重復(fù)上述動作中的一些或全部，直到所有的材料元素都被放置以形成3d物體模型為止?？勺兠芏冉Ｆ?44可以在此后輸出半色調(diào)3d物體模型346。3d物體模型可以被用作適合于增材制造3d物體的物理副本(例如，經(jīng)由3d打印機(jī))的映射。

圖4示出了用于利用多種材料進(jìn)行可變密度建模的方法460的示例的流程圖。方法460可以生成將被增材制造的3d物體的誤差跟蹤八叉樹模型，生成在3d物體的增材制造中使用的多種材料中的每種的開放體素跟蹤八叉樹模型，并且基于具有相對最大誤差的開放體素識別用于放置多種材料中的材料的開放體素以形成3d物體的至少一部分。在一些示例中，方法460可以利用系統(tǒng)(例如，如圖1所提及的系統(tǒng)100)和/或計(jì)算裝置(例如，如圖2所提及的計(jì)算裝置220)來執(zhí)行。

如在462處所示出的，方法460可以包括生成用于在可變密度三維(3d)物體的增材制造中使用的多種材料中的每種的誤差跟蹤八叉樹模型。誤差跟蹤八叉樹模型可以被用于跨3d物體模型中的體素跟蹤和分配誤差。在可變密度三維(3d)物體的增材制造中使用的多種材料可以被半色調(diào)在一起以產(chǎn)生誤差跟蹤八叉樹模型的完全填充。誤差跟蹤八叉樹模型中的每個(gè)體素可以具有與其相關(guān)聯(lián)的多個(gè)材料密度(例如，可以包含定義由可用材料和/或著色劑占據(jù)的體積的比例的材料體積覆蓋(mvoc)矢量。此外，多種材料可以各自具有特定體素和/或整個(gè)3d物體模型的相應(yīng)目標(biāo)填充密度。

如在464處所示出的，方法460可以包括生成用于在3d物體的增材制造中使用的多種材料中的每種的開放體素跟蹤八叉樹模型。除了識別開放體素中的哪些能夠接收多種材料中的特定材料的放置之外，開放體素跟蹤八叉樹模型可以被用于識別3d物體模型中的開放體素。

如在466處所示出的，方法460可以包括基于具有相對最大誤差的開放體素將多種材料中的材料放置在開放體素中，以形成3d物體的至少一部分。此外，方法460可以包括基于具有相對最大誤差并且具有對多種材料中的特定材料的放置的可用性的指示的開放體素來識別用于放置多種材料中的材料以形成3d物體的至少一部分的開放體素。

方法460可以進(jìn)一步包括將材料放置在所識別的開放體素中。在一些示例中，方法460可以包括：在將材料放置在體素中之后，關(guān)閉在開放體素跟蹤八叉樹模型中所識別的開放體素和/或指定為填充的。在進(jìn)一步的示例中，這可以包括在放置材料之后關(guān)閉開放體素以放置不同的材料/元素(例如，次級材料/元素)。

可替換地，方法460可以包括在放置材料之后打開所識別的開放體素、保持打開所識別的開放體素和/或指定為可用于接收所識別的開放體素，以放置不同的材料/元素。也就是說，在體素中放置元素可以導(dǎo)致該體素被指定為接收次級材料。例如，放置的材料可以是接受材料。接受材料可以是物理上適合于接收次級材料的材料。例如，接受材料可以包括可以在其孔內(nèi)容納次級材料的多孔材料(例如，定時(shí)釋放結(jié)構(gòu)可以在其內(nèi)容納藥物化合物，使得藥物的釋放被控制)。接受材料還可以包括當(dāng)接近次級化學(xué)品時(shí)將展現(xiàn)物理性質(zhì)的目標(biāo)變化并/或經(jīng)歷特定的化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)品。在一個(gè)或多個(gè)示例中，多種材料中的每種可以是不同的材料并/或具有不同的目標(biāo)填充密度。

如本文所使用的，“邏輯”是用于執(zhí)行本文所描述的特定動作和/或功能等的替代性或附加的處理資源，其包括與存儲在存儲器中并且由處理器可執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令(例如，軟件固件等)相對的硬件，例如各種形式的晶體管邏輯、專用集成電路(asic)等。此外，如本文所使用的，“一個(gè)”或“多個(gè)”某物可以指代一個(gè)或多個(gè)這樣的事物。例如，“一些小部件”可以指代一個(gè)或多個(gè)小部件。

本文中的附圖遵循編號約定，其中第一數(shù)字對應(yīng)于附圖編號，并且剩余數(shù)字識別圖中的元件或部件。如將理解的，在本文的各種實(shí)施例中所示的元件可以被添加、交換和/或消除，以便提供本公開的多個(gè)附加示例。此外，如將理解的，在附圖中提供的元件的比例和相對尺度旨在示出本公開的某些示例，并且不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是限制性的含義。

上述說明書、示例和數(shù)據(jù)提供了本公開的方法和應(yīng)用的描述以及系統(tǒng)和方法的使用。由于可以在不脫離本公開的系統(tǒng)和方法的精神和范圍的情況下做出許多示例，因此本說明書僅闡述許多可能的示例配置和實(shí)施方式中的一些。