DE69133094T2

DE69133094T2 - Schichtenvergleichstechniken in der stereolithographie

Info

Publication number: DE69133094T2
Application number: DE69133094T
Authority: DE
Inventors: W. Allison; P. Chen; Adam L. Cohen; E. Evans; S. Freed; F. Jacobs; D. Nguyen; A. Schmidt; R. Smalley; E. Snead; A. Vinson; J. Vorgitch
Original assignee: 3D Systems Inc
Current assignee: 3D Systems Inc
Priority date: 1990-10-30
Filing date: 1991-10-30
Publication date: 2003-04-17
Anticipated expiration: 2011-10-31
Also published as: CA2095225A1; JP3436705B2; JPH06502735A; EP0555369A1; DE555369T1; DE69133094D1; WO1992008200A1; EP0555369A4; ATE222848T1; JP2000141499A; JP3325267B2; EP0555369B1

Description

Diese Erfindung betrifft das schichtweise Aufbauen eines dreidimensionalen Objektes.
Verschiedene Aufbautechniken zum Aufbauen dreidimensionaler Objekte in Schichten sind in letzter Zeit bekannt geworden. Eine dieser Techniken ist Stereolithographie, die in der EP-A-0 179 069 beschrieben ist (dem US-Patent-Nr. 4,575,330). Gemäß den Prinzipien der Stereolithographie wird ein dreidimensionales Objekt schichtweise in einer schrittweisen Art aus einem Material, beispielsweise aus einem flüssigen Medium, gebildet, dass zu einer physischen Transformation (Verfestigung) durch Exposition einer synergistischen Stimulation (einem verfestigenden Medium) in der Lage ist. In einer Ausführungsform der Stereolithographie werden Schichten eines untransformierten Materials, beispielsweise eines flüssigen Fotopolymers, nacheinander an der Arbeitsoberfläche eines Volumens eines flüssigen Fotopolymers gebildet, welches in einem Behälter enthalten ist.
Diese Schichten werden dann gezielt der synergistischen Stimulation exponiert oder ausgesetzt, um aufeinanderfolgende Querschnitte des Objektes zu bilden. Weiterhin wird über die Umwandlung in die Querschnitte des Objektes das transformierte Material typischerweise an den zuvor gebildeten Querschnitten durch die natürlichen klebenden Eigenschaften des Fotopolymers über die Verfestigung befestigt.
Die EP-A-0 179 069 offenbart ein Verfahren zum Bilden eines Objektes, wobei das Objekt aus überlagerten, gezielt verfestigten Schichten eines flüssigen Mediums aufgebaut ist, das durch Exposition einem verfestigenden Medium verfestigt wird, wobei das Verfahren von der Art ist, das es die wiederholten Schritte des Bereitstellens einer frischen Schicht eines flüssigen Mediums über einer Schicht, die zuvor dem verfestigenden Medium ausgesetzt wurde, und gezieltes Exponieren der frischen Schicht aufweist.
Ein Verfahren dieser Art findet man ebenfalls in der EP-A-0 250 121, die dem US-Patent 4,961,154 entspricht. Die bevorzugte Umsetzung, die in der EP-A-0 250 121 offenbart ist, betrifft das Darstellen aufeinanderfolgender Mustermasken auf dem flüssigen Medium, wobei die Mustermasken die Muster der aufeinanderfolgenden Schichten definieren.
Während das Exponieren oder Aussetzen den Mustermasken eine mögliche Technik ist, besteht die allgemeine angewandte Technik darin, dass ein Bildpunkt, beispielsweise ein Bildpunkt einer UV-Strahlung, eine Arbeitsoberfläche eines flüssigen Mediums abtastet, wobei das Abtasten oder Scannen des Bildpunktes jeder Oberfläche und andere Vorgänge, die in dem Bilden des Objektes involviert sind, unter der Steuerung eines programmierten Computers stehen.
Die EP-A-0 179 069 offenbart eine Vorrichtung zum Bilden eines Objektes, wobei die Vorrichtung von der Art ist, in der das gebildete Objekt aus überlagerten, gezielt verfestigten Schichten eines flüssigen Mediums aufgebaut ist, wobei das flüssige Medium durch Exponieren oder Aussetzen einem verfestigenden Medium verfestigbar ist, wobei die Vorrichtung aufweist:
Einen Computer der zur Steuerung des Betriebs der Vorrichtung programmiert ist, wobei die computergesteuerten Vorgänge die wiederholten Schritte des Bereitstellens einer frischen Schicht des flüssigen Mediums über einer zuvor selektiv dem verfestigenden Medium exponierten Schicht und das gezielte Exponieren einer frischen Schicht umfassen.
Wie in der PCT-Veröffentlichung WO 89/10256 beschrieben wurde, wird ein stereolithographisches System typischer Weise ein dreidimensionales Objekt in Übereinstimmung mit einer entsprechenden Repräsentation des Objektes bilden, wobei die Repräsentation durch ein CAD-System oder dergleichen gebildet werden kann. Bevor jedoch solch eine Repräsentation genutzt werden kann, muss es in einer Mehrzahl von Schichten der Repräsentation geschnitten werden. Das Stereolithographiesystem wird dann in dem Verlauf des Aufbauens des Objektes in einer schrittweisen und Schicht für Schicht Bauweise in Übereinstimmung mit den Schicht-Repräsentationen gezielt die untransformierten Schichten des Materials exponieren, um die Schicht des Objektes zu bilden und um dadurch das Objekt selbst zu bilden.
Vorhergehende Verfahren zum Bilden der Schicht-Repräsentationen waren jedoch durch eine Anzahl von Nachteilen gekennzeichnet.
Für Systeme, die auf Fotopolymeren basieren, besteht ein weiteres Problem darin, dass viele Fotopolymere eine "minimale Verfestigungsdicke" aufweisen, d. h. eine minimale Dicke, unter der sie nicht ausreichend ausgehärtet werden können, um nicht unterstützte Regionen eines transformierten kohäsiven Materials zu bilden. Wenn beispielsweise mit derzeit bevorzugten flüssigen Fotopolymeren der Versuch unternommen wird, ein Merkmal eines Objektes zu bilden, das eine Dicke geringer als die minimale Verfestigungstiefe (minimum solidifiable depth = MSD) oder Dicke aufweist, wird dieses Merkmal entweder nicht ausreichend verfestigt, um ein Teil des Objektes zu werden oder es wird zusammenfallen (d. h. es wird nicht in der Lage sein, seine Form zu halten). Die minimale Verfestigungsdicke eines aufbauenden Mediums (z. B. eines Fotopolymers) ist nicht nur ein Charakteristikum des aufbauenden Mediums oder des Materials selbst, sondern es ist ebenfalls abhängig von der synergistischen Stimulation, die ausgewählt wurde, und den Bedingungen der Umgebung, die das Material umgeben. Zum Beispiel kann Sauerstoff, der in einem Fotopolymer absorbiert worden ist, als ein Reaktionshemmstoff agieren. Daher betrifft "MSD", wie sie hierin verwendet wird, die minimale Verfestigungstiefe, die mit einer Kombination des Materials/der Verfestigung und der Umgebung erzielt werden kann.
Da die MSD die minimale Verfestigungstiefe zum Bilden von nicht-unterstützten Regionen der Schichten darstellt (d. h. abwärtszeigende Merkmale des Objektes), muss diesen Regionen eine Aushärtetiefe von zumindest der MSD gegeben werden unabhängig von der Stärke zwischen den einzelnen Schichten oder Querschnitten, aus denen das Objekt gebildet wird. Aufgrund des Aufbauvorganges Schicht für Schicht wird daher, sogar wenn die verwendeten Schichten dünner sind als die MSD, die Genauigkeit des stereolithographisch reproduzierten Objektes durch die MSD des verwendeten Materials limitiert.
Wie in der WO 89/10801 beschrieben ist, neigen die durch Stereolithographie gebildeten Objekte dazu zu deformieren, wenn das verwendete Material seine Dichte verändert, zwischen dem untransformierten Zustand (z. B. dem flüssigen Zustand) und dem transformierten Zustand (zum Beispiel fester Zustand). Diese Dichteänderung bewirkt eine Schrumpfung des Materials oder eine Ausdehnung, die Spannungen in einem Teil erzeugen, wenn es gebildet wird, so das untere Schichten oder angrenzende Strukturen dazu neigen, sich zu "Wellen", was eine Gesamtdeformation des Teils bewirkt.
Es ist ein zweiter Typ einer MSD vorhanden, der sich auf die Unfähigkeit bezieht, nicht-wellige Schichten dünner als die MSD zu bilden, wenn höhere Schichten an ihnen befestigt werden. Dieser zweite Typ der MSD wird unten diskutiert (siehe die Seiten 90 und 101 der WO 92/08200).
Die Ausübung der unten beschriebenen Erfindung überwindet die MSD- Einschränkung durch Bereitstellen einer Stereolithographie hoher Auflösung bei der Verwendung eines flüssigkeitsähnlichen aufbauenden Materials, dass von Natur aus nicht in der Lage ist, nicht unterstützte Stärken des verfestigten Materi als so dünn wie die gewünschte Genauigkeit herzustellen, wenn es durch die gewählte synergistische Stimulation verfestigt wird.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Bilden eines Objektes bereitgestellt, das von der Art ist, wie sie oben beschrieben wurde, das gekennzeichnet ist, durch:
Bestimmen einer ersten Schicht, an der eine aufwärtszeigende Oberfläche bereitzustellen ist,
Identifizieren einer zweiten Schicht, wobei in einem Bereich dieser Schicht eine abwärtszeigende Oberfläche bereitgestellt werden sollte, um eine vorbestimmte Beabstandung von der ersten Schicht in Aufbaurichtung zu haben, um das Objekt genau aufzubauen,
Nicht-Exponieren oder Aussetzen des Bereiches, der zu der zweiten Schicht gehört, während der gezielten Exposition der frischen Schicht, und
Exponieren des überlagerten Bereiches einer der nächsten folgenden frischen Schichten, um eine Exposition des Bereiches der zweiten Schicht zu erzielen, um diesen Bereich zu verfestigen.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung, wird eine Vorrichtung zum Bilden eines Objektes der oben dargelegten Art bereitgestellt. Der computergesteuerte Betrieb der Vorrichtung ist durch die Merkmale charakterisiert, die das Verfahren charakterisieren, das in dem vorangegangen Absatz genannt wurde.
Die Ausübung der vorliegenden Erfindung betrachtet das Verwenden von Materialien, die nicht als geeignet angesehen werden zum Produzieren von Objekten hoher Auflösung durch stereolithographische Verfahren, um viele dieser Objekte hoher Auflösung durch verbesserte stereolithographische Techniken zu erzeugen. Beschrieben in Ausdrücken der Fotopolymere haben diese zuvor genannten Fotopolymere ohne hohe Auflösung typischerweise Absorptions- und Verfestigungseigenschaften, die sie ungeeignet erscheinen lassen, um sie zu einem kohäsiven festen Kunststoff einer Dicke kleiner eines Wertes (z. B. 1 mm) umzuwandeln. In der vorliegenden Erfindung werden Abweichungen von der typischen Herangehensweise getroffen, wobei diese Abweichungen das Zurücklassen eines untransformierten Materials in zumindest einem Bereich eines Querschnitts beinhaltet zumindest bis der Querschnitt überlagert worden ist mit einem untransformierten Material in Vorbereitung der Bildung einer zusätzlichen Schicht des Objektes und wobei der Bereich/die Bereiche durch Umwandlung des Materials nach der Bildung der Beschichtung verfestigt werden.
Die vorliegende Erfindung führt zu genaueren Gestaltungen der Objekte, als es durch die Verwendung typischer stereolithographischer Techniken möglich ist. Nicht das gesamte zu verfestigende Material eines gegebenen Gebietes eines Querschnitts wird notwendigerweise auf diesen Querschnitt verfestigt. Es kann ebenfalls durch oder gleichzeitig mit einem höheren Querschnitt oder einer Schicht verfestigt werden, d. h. mit der verfestigenden Strahlung, die abwärts durch höhere Schichten in die geeignete Region eindringt.
Für eine erleichterte Offenbarung ist die spezifische Beschreibung, die folgt, in zwei Hauptabschnitt unterteilt, der eine allgemeine Einführung in stereolithographische Verfahren vorangeht.
Abschnitt 1 ist betitelt mit "Gleichzeitiges Aushärten mehrerer Schichten in der Stereolithographie". Dieser Abschnitt beschreibt Verfahren und Vorrichtungen zum Bilden von Objekten hoher Auflösung durch traditionelle niedrig-auflösende Kombinationen aufbauender Materialien und synergistischer Stimulation, wobei die Kombination in eine minimale effektive Aushärtetiefe resultiert, die typischerweise zu tief ist, um dünne Schichten zu bilden, die für hoch-auflösende Objekte erforderlich sind. Dieses Ziel wird durch Verzögerung der Exposition von diesen Gebieten auf einem bestimmten Querschnitt verwirklicht, der einen negativen Einfluss auf die Auflösung haben würde, wenn diese Gebiete sofort bei der Bildung des Querschnittes ausgehärtet werden würden. Die Auflösung wird nega tiv beeinflusst, z. B. wenn aufgrund der involvierten Aushärtetiefe das Material unterhalb dieses Querschnitts versehentlich ausgehärtet wird über die Exposition dieser Gebiete. Um dabei die Auflösung zu erhalten, wird die Exposition dieser Gebiete verzögert, und entsprechende Gebiete, die sich über diesen Gebieten auf höheren Querschnitten befinden, werden exponiert, so dass die Aushärtetiefe tief genug ist, um die gewünschten Gebiet ohne versehentliches Aushärten von Material auf unteren Querschnitten auszuhärten.
Abschnitt 2 ist betitelt mit "Boolesches-Schicht-Vergleichs-Schneiden". Dieser Abschnitt beschreibt die Verwendung von logischen Operationen bei der Bestimmung, welche Abschnitte/Bereiche jeder Schicht sich von der vorhergehenden Schicht durch die vorliegende Schicht und durch die nächste nachfolgende Schicht fortsetzen und welche Bereiche aufwärtszeigend oder abwärtszeigend oder beides sind. Dieser Abschnitt beschreibt daher Verfahren und Vorrichtung zum Vergleichen von Anfangsdaten, die jeder Schicht zugeordnet sind, und zum Vergleichen solcher Daten zwischen Schichten, um resultierende Daten zu bilden, die in dem Vorgang des physischen Reproduzierens des Objektes verwendet werden. Dieser Abschnitt beschreibt zusätzlich die Verwendung derartiger Operationen, um geeignet dimensionierte Objekte (z. B. unterdimensioniert oder überdimensioniert) hervorzubringen. Die Zweckmäßigkeit der Konzepte dieses Abschnitts zum Implementieren und unterstützen der Lehre des Abschnitts 1 wird deutlich werden.
Abschnitt 3, der auf Seite 106 der WO 90/08200 beginnt, ist betitelt mit "Ausgleichen der Welligkeit". Dieser Abschnitt offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reduzieren der Deformation durch Welligkeit durch Ausgleichen der normalen Welligkeit mit Umkehrwelligkeit. Dieser Abschnitt offenbart die Verwendung der nicht-traditionellen Aushärttiefe und der Reihenfolge der Bildung der Schichten (oder Bereichen davon), um die Verzerrung durch Welligkeit zu minimieren. Dieser Abschnitt beinhaltet eine Bezugnahme auf die Fig. 45 und 46 der vorliegenden Offenbarung.
Abschnitt 4, der auf Seite 136 der WO 92/08200 beginnt, ist betitelt mit "Verbesserte Oberflächenauflösung in dreidimensionalen Objekten durch Einfluss von dünnen Füllschichten". Dieser Abschnitt beschreibt Verfahren und eine Vorrichtung zum Bilden von Objekten hoher Auflösung durch Füllen der Oberflächen- Diskontinuitäten, die von Natur aus in stereolithographisch-geformten dreidimensionalen Objekten vorhanden sind durch Bilden von dünnen Füllschichten des ausgehärteten Materials während des schichtweisen Aufbauprozesses.
Die Lehren dieser beiden Abschnitte können kombiniert werden mit anderen Abschnitten der Offenbarung, die in der WO 92/08200 enthalten ist. Die vorliegende Erfindung wird weiterhin beschrieben mit Bezugnahme auf ihre Ausführungsformen, die in Abschnitt 1 bezugnehmend auf die Fig. 31-44 der Zeichnungen offenbart sind mit weiteren Information bezüglich des bevorzugten Schneidverfahrens, die in Abschnitt 2 bezugnehmend auf die Fig. 1-30 gegeben wird; und mit Bezugnahme auf eine allgemeine Einführung in das stereolithographische Verfahren, das bezugnehmend auf die Fig. 45 und 46 gegeben wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 und 2 illustrieren die Verwendung der MSA bei der Erzeugung einer annähernd flachen Außenschicht;
Fig. 3a und 3b sind ein Flussdiagramm der ersten Ausführungsform des Schneidverfahrens.
Fig. 4 illustriert den Zusammenhang zwischen den Schneidebenen und Querschnitten.
Fig. 5 illustriert die Klassifikation der Dreiecke;
Fig. 6 illustriert die Erzeugung von vorstehenden Regionen;
Fig. 7 illustriert die Beziehung zwischen S[i]+, S[i]* und S[i + 1]-;
Fig. 8 illustriert die Bildung von U[i] aus L'[i] und L'[i + 1];
Fig. 9 illustriert den Überlapp zwischen aufwärts- und abwärtszeigenden Regionen;
Die Fig. 10 und 11 illustrieren die Einstellungen der aufwärts- und abwärtszeigenden Grenzen, um Über-Exposition zu verhindern.
Die Fig. 12a und 12b illustrieren die Bestimmung eines Gebietes, das zu klein ist, um von der Erzeugung von Außenschichtvektoren zu profitieren.
Fig. 13 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens zum Implementieren der ersten Ausführungsform des Schneidverfahrens;
Fig. 14 ist ein Flussdiagramm der detaillierten Unterschritte des Verfahrens aus Fig. 13;
Die Fig. 15a und 15b illustrieren den Vorgang des Unterteilens von Segmenten an Schnittpunkten;
Fig. 16 illustriert des Zuordnen von Orientierungen zu Segmenten;
Die Fig. 17a und 17b illustrieren den Vorgang des Zuordnens von Orientierungen zu horizontalen Segmenten.
Die Fig. 18a und 18b illustrieren das Konzept der Bigone als Repräsentation zweier überlappender Segmente;
Die Fig. 19a und 19b illustrieren den Fall von drei überlappenden Segmenten;
Die Fig. 20a und 20b illustrieren die Implementierung der logischen Verknüpfung zur Vereinigung;
Die Fig. 21a und 21b illustrieren die Behandlung der Bigone in der Vereinigungsverknüpfung;
Die Fig. 22a und 22b illustrieren die Implementierung der Kompensation der Linienbreite;
Die Fig. 23a-23c illustrieren die Implementierung der logischem Verknüpfung der Abweichung;
Die Fig. 24a und 24b illustrieren die Erzeugung der Außenschichtvektoren;
Die Fig. 25a-25c illustrieren die Erzeugung der Phantomgrenzen für die Außenschichtretraktion;
Die Fig. 26a-26d und 27a-27d illustrieren das Befestigen von Phantomgrenzen an Ecken;
Die Fig. 28a-28d sind ein Flussdiagramm einer zweiten Ausführungsform des Schneidverfahrens;
Die Fig. 29a-29d illustrieren die Verwendung eines unterdimensionierten Aufbaustil;
Die Fig. 30a-30f illustrieren eine Ausführungsform der Kompensation der Aushärtebreite;
Fig. 31 ist eine schematische Seitenansicht eines Objektes oder Teils, das unter der Verwendung von Stereolithographie aufgebaut werden kann;
Fig. 32 ist eine Seitenansicht eines Objektes der Fig. 31, das geschnitten wurde unter der Verwendung von 10 mil Querschnitten und das konstruiert wurde unter der Verwendung eines Materials, welches 10 mil Dicken bilden kann;
Fig. 32 ist eine Seitenansicht des Objektes 31, wobei es in dem Fall unter der Verwendung von 40 mil (1 mm) Querschnitten geschnitten wurde, zusammen mit einem Material, das zu einer Tiefe von 40 mil aushärtet;
Fig. 34 ist eine Seitenansicht des Objektes der Fig. 31, das unter der Verwendung von 10 mil Querschnitten geschnitten wurde, wobei es aber durch die Verwendung eines Materials konstruiert wurde, das nicht unterstützte Schichten kleiner als 40 mil in der Dicke (d. h. ein 40 mil MSD-Material) unter der Verwendung einer typischen stereolithographischen Herangehensweise bilden kann.
Fig. 35 ist eine Seitenansicht des Objektes der Fig. 31, das unter der Verwendung von 10 mil Querschnitten geschnitten wurde, wobei es aber durch die Verwendung eines Materials konstruiert wurde, das nicht-gestützte Schichten bilden kann, die kleiner sind als 40 mil (MSD) in der Dicke, wobei eine erste Ausführungsform dieser Erfindung verwendet wurde.
Fig. 36 ist eine Seitenansicht des Objektes der Fig. 31, das unter der Verwendung von 10 mil Querschnitten geschnitten wurde, wobei es unter der Verwendung eines Materials konstruiert wurde, das nicht unterstützte Schichten formen kann, die kleiner sind als 40 mil in der Dicke, wobei eine zweite Ausführungsform der Erfindung genutzt wurde.
Die Fig. 37-1 bis 37-28 zeigen horizontale Ansichten der Schichten 1-28, die zum Aufbauen des Objektes der Fig. 32 verwendet werden;
Die Fig. 38-1 bis 38-28 zeigen horizontale Ansichten der Schichten 1-28, die verwendet wurden, um das Objekt der Fig. 35 aufzubauen. Die Phantomlinien in den Figuren bezeichnen eine Region oder Regionen, an denen kein Aushärten auf der Schicht der Region/Regionen erfolgt. Schattierte Linien zeigen Aushärten an,
Die Fig. 39-1 bis 39-28 zeigen horizontale Ansichten der Schichten 1-28, die zum Aufbauen des Objektes der Fig. 36 verwendet wurden.
Fig. 40 ist eine seitliche Ansicht eines zweiten Objektes, das unter der Verwendung von Stereolithographie aufgebaut werden kann.
Fig. 41 ist eine seitliche Ansicht des Objektes der Fig. 40, die die Scheiben und die Reproduktion des Objektes durch Stereolithographie unter Verwendung eines hochauflösenden Materials (MSD-Schichtdicke) zeigt.
Fig. 42 ist eine Seitenansicht des Objektes der Fig. 40, wobei jetzt aber die Bereiche gezeigt sind (und die Schnittebenen), die mit hoher Auflösung aufgebaut werden können, während ein Material verwendet wird, das eine MSD aufweist, die viermal größer als die Schichtdicke ist. Es sind ebenfalls Eckspitzenbereiche gezeigt, die eine spezielle Behandlung erfordern.
Fig. 43a-3 zeigen das Objekt der Fig. 40, wobei einige der verschiedenen Wege hervorgehoben werden, so dass die Abschnitte (die Eckbereiche), die dünner sind als die MSD, behandelt werden können, um Ungenauigkeiten zu minimieren oder um die ästhetische Erscheinung zu verbessern.
Die Fig. 44-1 bis 44-21 sind schematische Darstellungen der Querschnittsinformation (komprimiert entlang der Y-Achse), die durch Anwendung des "Schneid-Stils 1" auf das in Fig. 40 dargestellte Objekt erhalten werden, um das Objekt der Fig. 41 zu produzieren.
Fig. 45 und 46 sind Flussdiagramme, die ein grundlegendes System zum Erzeugen dreidimensionaler Objekte mit Hilfe von Stereolithographie darstellen.

Allgemeine Einführung

Die Fig. 45 und 46 stellen ein grundlegendes stereolithographisches System dar, wobei sie die Schritte zum schichtweisen Bilden eines dreidimensionalen Objektes unter der Steuerung eines programmierten Computers und die Verwendung von Daten, die das aufzubauende Objekt repräsentieren, anzeigen.
Jetzt speziell bezugnehmend auf Fig. 45 der Zeichnungen ist ein stereolithographisches Verfahren in größerer Ausdehnung dargelegt. Der Schritt 708 betrifft das Erzeugen von CAD oder anderen Daten, typischerweise in digitaler Form, die ein dreidimensionales Objekt repräsentieren, das durch das System zu bilden ist. Diese CAD-Daten definieren für gewöhnlich Oberflächen im Polygonformat, in Dreiecken mit Normalen, die rechtwinklig sind zu den Ebenen dieser Dreiecke, z. B. zum Anzeigen von Neigungen, wie es derzeit bevorzugt ist.
Im Schritt 709 werden die PHIGS-Daten oder ihre Equivalente zu einer modifizierten Datenbasis zum Antreiben des stereolithographischen Ausgabesystems bei der Bildung dreidimensionaler Objekte umgewandelt. In dieser Hinsicht können Informationen, die das Objekt definieren, speziell verarbeitet werden, um Spannungen, Welligkeit und Störungen zu reduzieren und um die Auflösung, die Festigkeit und die Genauigkeit der Reproduktion zu verbessern.
Schritt 710 in Fig. 45 bestimmt das Erzeugen der individuellen festen Schichten, die die Querschnitte eines zu bildenden dreidimensionalen Objektes repräsentieren. Diese erzeugten festen Schichten können von den gewünschten Schichten des dreidimensionalen Objektes abweichen, um einen optimalen Ausgleich der Welligkeit zu erzielen, wie es in Abschnitt 3 der WO 92/08200 beschrieben ist. Der Schritt 711 kombiniert die aufeinanderfolgend geformten angrenzenden Schichten, um das gewünschte dreidimensionale Objekt zu bilden, dass in dem System zum gezielten Aushärten programmiert worden ist. Typischerweise werden die Schritte 710 und 711 gleichzeitig ausgeführt während der Schichtformation.
Daher erzeugt das stereolithographische System dreidimensionale Objekte durch Erzeugen eines Querschnittsmusters des zu bildenden Objektes an einer ausgewählten Oberfläche eines aufbauenden Materials (z. B. ein flüssigkeits-ähnliches Material oder dergleichen), dass durch ultraviolette (UV) Strahlung, sichtbares Licht oder Infrarot-(IR)Strahlung aushärtbar ist, wobei das aufbauende Material in der Lage ist, seinen physikalischen Zustand in Antwort auf eine geeignete synergistische Stimulation zu ändern, z. B. durch Beaufschlagen mit Strahlung, Elektronenstrahlen oder anderem Teilchenbeschuss oder durch Anwenden von Chemikalien, wie beispielsweise durch Tintenstrahl oder Sprühen über eine Maske angrenzend an die Flüssigkeitsoberfläche. Aufeinanderfolgende angrenzende Schichten, die im wesentlichen entsprechende aufeinanderfolgende angrenzende Querschnitte des Objektes ausgenommen der Modifizierung gemäß den vorliegenden Lehren repräsentieren, werden automatisch gebildet und zusammengefügt, um im wesentlichen einen schrittweisen Schicht- oder Dünnschichtaufbau des Objektes bereitzustellen, wodurch ein dreidimensionales Objekt gebildet und von einer im wesentlichen ebenen oder lagen-ähnlichen Oberfläche des Mediums während des Bildungsprozesse gezogen wird.
Der Schritt 712 betrifft das Bereitstellen eines flüssigkeitsähnlichen Mediums, das zur Verfestigung in der Lage ist in Antwort auf eine vorgeschriebene reaktive Stimulation (ein verfestigendes Medium). Der Schritt 713 betrifft die Anwendung dieser Stimulation als ein graphisches Muster in Verbindung mit Daten auf einer bezeichneten Oberfläche, die von dem Computer ausgegeben werden, um dünne, feste, individuelle Schichten an jener Oberfläche zu bilden, wobei jede aufeinan derfolgende Schicht einen angrenzenden Querschnitt eines herzustellenden dreidimensionalen Objektes repräsentiert. In der Praxis wird jede Schicht eine dünne Schicht sein, wobei sie jedoch dick genug ist, um adäquat bei der Bildung des Querschnittes zu sein und beim Befestigen an den angrenzenden Schichten, die andere Querschnitte des zu bildenden Objektes definieren.
Der Schritt 714 in Fig. 46 verlangt das Überlagern aufeinanderfolgender angrenzender Schichten oder Lagen, so wie sie geformt sind, um die verschiedenen Schichten zu verbinden, um das gewünschte dreidimensionale Objekt zu definieren. Wenn das Medium aushärtet und das feste Material formt, um eine Schicht zu definieren, wird die Schicht normalerweise relativ von der Arbeitsoberfläche des Mediums wegbewegt und die nächste Schicht wird in der neuen Lage des Mediums gebildet, die die zuvor geformte Schicht ersetzt, so dass jede nachfolgende Schicht überlagert und integral verbunden ist mit all den anderen Querschnittsschichten (durch den Vorteil der klebenden Eigenschaften des ausgehärteten Mediums).
Der Vorgang des Herstellens derartiger Querschnittsschichten wird wiederholt, bis das vollständige dreidimensionale Objekt gebildet worden ist. Das Objekt wird dann entfernt und das System ist bereit, um ein anderes Objekt herzustellen, dass identisch zu dem vorhergehenden Objekt sein kann, oder es kann ein vollständig neues Objekt gebildet werden, in dem das Programm oder die Objektdaten zur Steuerung des stereolithographischen Systems gewechselt werden.
Das durch UV-Strahlung aushärtbare Material, das in der oben beschriebenen Ausführungsform eines arbeitenden stereolithographischen Systems verwendet wird, ist der stereolithographische Harz XB5081, hergestellt durch Ciba Geigy in Basel, Schweiz.
Die Lichtquelle für die oben beschriebene Ausführungsform eines stereolithographischen Systems ist typischerweise ein Helium-Cadmium-Ultraviolett-Laser der eine 325 nm Strahlung emitiert, wie beispielsweise das Model 4240-N HeCd Multimode-Laser, hergestellt durch Liconix in Sunnyvale, Kalifornien.
Wir können nun fortfahren mit der Betrachtung von Fällen, wo die Schichtdicke geringer ist als die minimale Verfestigungstiefe (minimum solidification depth = MSD) der Flüssigkeit, die verfestigt wird.

Abschnitt 1

Gleichzeitiges Aushärten mehrfacher Schichten in stereolithographischen Verfahren

A. Der einfache Fall

Daten, die einem aufzubauenden Objekt entsprechen, werden mit einer Schichtdicke geschnitten, die geringer ist als oder die der gewünschten vertikalen Auflösung entspricht. Es ist bevorzugt aber nicht notwendig, dass die MSD ein zusammengesetztes Vielfaches dieser Schichtdicken ist.
In der normalen Praxis der Stereolithographie würde der nächste Schritt darin bestehen, ein Objekt basierend auf den erzeugten Scheiben aufzubauen, wobei jede Schicht oder Scheibe ausgehärtet wird bis zu einer Tiefe entsprechend der Schichtdicke. Der nächste Schritt in der Umsetzung der vorliegenden Erfindung basiert jedoch auf dem Umstand, dass wir keine Dicken des Materials aushärten können, die so dünn sind wie die Scheiben (zumindest nicht unterstützte Dicken). Gruppen dieser Scheiben werden verglichen, um zu bestimmen, auf welchen Schichten verschiedene Bereiche jedes Querschnitts gebaut werden. Für diesen Vergleich werden die Scheiben aufeinanderfolgend gruppiert, wobei jede Gruppe eine ausreichende Anzahl von Scheiben enthält, um eine Dicke entsprechend der MSD zu bilden. Wenn die MSD 40 mil umfasst und die Schichtdicke 10 mil ist, wird jede Gruppe vier Querschnitte enthalten. In der ersten bevorzugten Ausrührungsform der Erfindung enthält Gruppe 1 die Querschnitte 1, 2, 3 und 4, die Gruppe 2 enthält die Querschnitte 2, 3, 4 und 5 und die Gruppe "N" enthält die Querschnitte N, N + 1, N + 2, N + 3.
Wendet man sich den Zeichnungen zu, zeigt Fig. 31 eine seitliche Ansicht eines Objektes in der Form eines Stundenglases, das unter der Verwendung von Stereolithographie aufgebaut werden kann. Aus Gründen der Einfachheit zeigt Fig. 31 nur eine horizontale Dimension "X" an gemeinsam mit der vertikalen Dimension "Z". Die andere horizontale Dimension erstreckt sich um l inch in die Seite hinein. Insgesamt repräsentiert diese Zeichnung ein rechteckiges Stundenglas.
Fig. 32 ist eine seitliche Ansicht des Stundenglases oder Objektes der Fig. 31, wobei diese Ansicht jedoch zeigt, dass das Objekt reproduziert worden ist durch Stereolithographie unter Verwendung von 10 mil dicken Schichten oder Querschnitten und einem Material, dessen MSD geringer ist als oder gleich 10 mil. Die Schichten sind durch eins von vier Symbolen ".", "X", "+" oder "o" gekennzeichnet. Die Verwendung dieser Symbole dient nur dem Hervorheben der Unterscheidung zwischen den Schichten. Die Nummern auf der rechten Seite von Fig. 32 bezeichnen die verschiedenen Schichten. Es sind 28 Schichten vorhanden, die von 28 Querschnitten der Daten abgeleitet werden, die von 29 Schnittebenen abgeleitet werden. Dieses Verfahren des Erhaltens der Querschnittsdaten ist in der WO 89/10256 beschrieben.
Fig. 33 ist ähnlich der Fig. 32 mit der Ausnahme, dass anstelle der 10 mil- Trennung zwischen den Querschnitten (d. h. eine Schichtdicke von 10 mil) eine Trennung von 40 mil vorhanden ist. Wenn im Stand der Technik ein Material mit einer MSD von 40 mil verwendet wird, müsste man Querschnitte von 40 mil oder größer verwenden. Daher repräsentiert diese Figur die bestmögliche Auflösung mit einem solchen Material unter der Verwendung von Techniken des Standes der Technik.
Fig. 34 repräsentiert ein Beispiel für eine alternative typische stereolithographische Technik, die beabsichtigt, höhere Auflösungsgenauigkeit von einem Material niedriger Auflösung zu erzielen. Fig. 34 zeigt das Objekt der Fig. 34 nochmals dargestellt, wobei es jedoch aus Querschnitten von 10 mil zusammen mit einem Material mit einer MSD von 40 mil aufgebaut wurde. In der Hoffnung, eine bessere Auflösung unter Verwendung eines Materials mit einer 40 mil MSD zu erhalten, könnte man versuchen, das Objekt unter der Verwendung feinerer Querschnitte zu zerschneiden, aber es weiterhin zu einer Aushärttiefe von 40 mil zu verfestigen. Das Ergebnis dieser Vorgehensweise ist in Fig. 34 gezeigt, die illustriert, dass die Schritte zwischen den Schichten kleiner gemacht wurden, wobei aber die vertikalen Positionen der Merkmale äußerst ungenau sind.
Fig. 35 repräsentiert nochmals das Objekt der Fig. 32, wobei es aber jetzt unter der Verwendung der Technik der vorliegenden Erfindung gebaut worden ist zusammen mit Schichten oder Querschnitten von 10 mil und einem Material mit einer 40 mil MSD. Vergleicht man Fig. 35 mit Fig. 32, erkennt man, dass wir ein Objekt unter der Verwendung eines stereolithographischen Materials niedriger Auflösung hergestellt haben, dass den gleichen Grad an Genauigkeit aufweist, als wenn ein Material hoher Auflösung verwendet werden würde.
Das Ergebnis des Erhaltens des gleichen Grades der Genauigkeit ist im Stand der Technik nicht möglich. Man sollte berücksichtigen, dass nicht alle Objekte mit diesem gleichen Grad an Genauigkeit aufgebaut werden können, während Materialien geringer Auflösung verwendet werden (low resolution material = LR- Material). Der Schlüssel, um in der Lage zu sein, die gleiche oder bessere Auflösung zu erhalten als jene, die erreichbar ist, mit hochauflösenden Materialien (high resolution materials = HR-Materialien) unter Verwendung typischer Stereolithographie, besteht darin, dass das Objekt keine vertikalen Merkmale aufweisen darf, die dünner sind als die MSD des Materials geringerer Auflösung. Diese Merkmale sind "zu dünn". Wenn ein Objekt solche vertikalen Merkmale aufweist, dann wird ein entsprechender Verlust an Reproduktionsgenauigkeit vorhanden sein. Dieser Verlust an Reproduktionsgenauigkeit tritt jedoch nur in den Regionen dieser "zu dünnen" Merkmale auf. Zusätzlich kann ein sorgfältiges Planen die ungünstige Auswirkung reduzieren, die diese Abweichungen auf das Teil haben. Techniken zur Behandlung solcher Fälle werden hiernach beschrieben. Enthalten in diesen Techniken ist eine sorgfältige Auswahl der Schneidachsen, das Aufbauen mehr als einer Achse, wie es in dem US-Patent 4,575,330 beschrieben ist, und das Nacharbeiten durch Schleifen oder Auffüllen, wie es allgemein bei der Verwendung von stereolithographischen Standardverfahren in jedem Fall erforderlich ist.
Um die konzeptionellen Details des Umsetzens der Reproduktion dargestellt in Fig. 35 zu illustrieren, ist es nützlich, die ausgehärteten Materialien in Verbindung mit jeder Schicht zur Produktion der Objekte gezeigt in den Fig. 32 und 35 zu vergleichen. Die Fig. 37 und 38 zeigen diese Querschnitte und die entsprechenden Gebiete der Aushärtung für jede der 28 möglichen Schichten. Im Speziellen zeigt Fig. 37 die Aushärteregionen für jede Schicht des Objektes der Fig. 32 und Fig. 38 zeigt die Aushärteregion für jede Schicht des Objektes der Fig. 35. Im folgenden nehmen wir Bezug auf die Aushärtetiefen der Schichtdicken des Materials. In Wirklichkeit können wir etwas mehr Aushärten als diese Dicke, was angebracht ist, um eine gute Haftung zwischen den Schichten zu erhalten, um die Bildung des kohäsiven dreidimensionalen Objektes zu ermöglichen. Genauso wie bei der Standard-Stereolithographie müssen aufwärts- und abwärtszeigende Merkmale, wenn sie ausgehärtet sind, mit einer Außenschicht versehen werden, um Undichtigkeit zu verhindern, wenn die Objekte mit einer Kreuzschraffur aufgebaut werden (wie in der WO 89/10256 beschrieben).
Behält man in Erinnerung, dass die minimale Aushärttiefe (MSD) in Fig. 32 kleiner als oder gleich 10 mil und in Fig. 35 kleiner oder gleich 40 mil ist, erkennt man aus Fig. 37 für den Querschnitt 1, dass eine 10 mil-Schicht des Materials ausgehärtet wurde, die die erste Schicht des Objektes bildet, das in Fig. 32 gezeigt ist. Man sieht jedoch von Fig. 38, dass kein Material in Verbindung mit dem ersten Querschnitt des Objektes der Fig. 35 ausgehärtet wurde, weil die minimale Aushärtung die Bildung einer Schicht bewirkt hätte, die 30 mil zuviel ausgehärtet worden wäre. Der zweite und dritte Querschnitt, der in den Fig. 37 und 38 gezeigt ist, veranschaulicht ähnliche Situationen.
Der vierte Querschnitt beginnt einen Schlüsselaspekt der Praxis der vorliegenden Erfindung zu offenbaren. Der in Fig. 37 gezeigte vierte Querschnitt zeigt die gleiche Aushärtung wie die vorangegangenen drei Schichten. Der vierte Querschnitt der Fig. 38 zeigt das Aushärten des Materials, um die erste Schicht des Objektes, dargestellt in Fig. 35, zu bilden. Das in Verbindung mit dem Querschnitt ausgehärtete Material dringt nach unten ein durch die vorangegangenen drei Schichten, um eine Dicke von 40 mil des Materials zu bilden. Dies ist identisch mit dem, was bis zu diesem Punkt ausgeformt wurde für das Objekt der Fig. 32. Im wesentlichen wurden die ersten vier Querschnitte der Fig. 38 verglichen und eine Entscheidung wurde gefällt in Bezug auf die Ungeeignetheit des Aushärtens einer Dicke von 40 mil des Materials in Verbindung mit den ersten drei Querschnitten. Eine Entscheidung wurde gefallt im Hinblick auf die Eignung des aushärtenden Materials in Verbindung mit den vier Querschnitten. Wir bemerken, dass immer, wenn eine Region zum ersten Mal ausgehärtet wird (sie wird daher nicht unterstützt durch vorhergehendes ausgehärtetes Material), muss sie mit einer Außenschicht versehen werden, wenn das Objekt mit einer raumoffenen Kreuzschraffur aufgebaut wird, oder anderenfalls werden die abwärtszeigenden Merkmale lecken und sich entleeren. Wir bemerken zusätzlich, dass, wenn beim Aufbau eines Teils die vorliegende Erfindung verwendet wird, wir lediglich eine Wiederbeschichtung in Verbindung mit jenen Schichten benötigen, mit denen ein Aushärten verbunden sein wird.
Der fünfte Querschnitt der Fig. 37 härtet zusätzliche 10 mil abwärts aus, um die fünfte Schicht des Objektes der Fig. 32 zu komplettieren. Der fünfte Querschnitt der Fig. 38 ist ebenfalls ausgehärtet, jedoch erhebt sich die Frage in Bezug auf die Tiefe der Aushärtung. Die Menge an untransformiertem Material zwischen dem letzten ausgehärteten Querschnitt (Schicht) und der Materialoberfläche ist 10 mils. Diese vollständige 10 mil-Lücke (gemäß dieser Ausführungsform) ist auszufüllen durch Verfestigen des dazwischen liegenden Materials in Verbindung mit dem fünften Querschnitt. Die minimale Verfestigungstiefe für das aufbauende Material ist 40 mil und repräsentiert die minimale nicht unterstützte verfestigbare Tiefe. Wenn eine Region jedoch vollständig unterstützt wird, ist die "unterstützte minimale Verfestigungstiefe" (supported minimum solidification depth = SMSD) im allgemeinen kleiner als die minimale Verfestigungstiefe für ein spezielles Material. Dieses Minimum könnte Vorstellungsweise von 40 auf 10 mil oder geringer abfallen. Die Aushärtungstiefe für diesen fünften Querschnitt kann daher alles größere sein, als die größere der unterstützten minimalen Verfestigungstiefe oder als die 10 mil Dicke des Querschnitts (+ einen Betrag der Überverfestigung). Die maximale Aushärtetiefe, die mit dem fünften Querschnitt verbunden ist, ist eine Tiefe, die nicht bewirkt, dass die untere Oberfläche der Verbindung zwischen dem verfestigten Material und dem nicht-verfestigten Material abwärts wächst und dadurch eine signifikante Änderung in der Genauigkeit der unteren Oberfläche oder des abwärtszeigenden Merkmals des Objektes bewirkt.
Im Allgemeinen ist eine verbundene Änderung in der aushärtenden Strahlbreite mit einer Änderung in der Aushärtetiefe vorhanden. Eine Herangehensweise, um die Änderung in der Breite des Aushärtestrahls zu handhaben, besteht darin, einen Kompensationsfaktor für verschiedene Strahlbreiten für Grenztypen zu gestatten, die zu unterschiedlichen Tiefen ausgehärtet werden, wie es im Abschnitt 1 diskutiert ist.
Von dem 6.-13. Querschnitt ist jeder folgende Querschnitt kleiner als und sitzt vollständig auf oder über dem vorhergehenden Querschnitt. Die aufwärtszeigenden Regionen jedes dieser Querschnitte kann in einer unterschiedlichen Weise als die nicht-aufwärtszeigenden Regionen ausgehärtet werden, wenn dies gewünscht ist (aufwärtszeigende Regionen werden mit einer Außenschicht versehen, während nicht-aufwärtszeigende Regionen nur schraffiert werden). Die oben auf dem fünften Querschnitt angewandte Erklärung ist daher ebenfalls auf diese Querschnitte anwendbar.
Der 14-17 Querschnitt überlappt vollständig in ähnlicher Weise die vorhergehenden Querschnitte, so dass keine weitere Erklärung dieser Abschnitte notwendig ist.
Der Querschnitt 17 überlappt teilweise 16, wobei einige Regionen vorhanden sind, die abwärtszeigende Merkmale bilden. Fig. 37 zeigt, dass der vollständige Querschnitt bis zu einer Tiefe von 10 mil richtig ausgehärtet ist. Den abwärtszeigenden Regionen des Querschnitts der Fig. 37 können verschiedene Aushärteparameter zugeordnet sein als den nicht-abwärtszeigenden Regionen z. B. abwärtszeigende Regionen mit einer Außenschicht versehen und ausgehärtet bis zu einer Tiefe von 10 mil, nicht abwärtszeigende Regionen werden nur mit einer Kreuzschraffur versehen und ausgehärtet bis zu einer Tiefe von 10 mil + einem zusätzlichen Aushärtungsbetrag zur Befestigung.
Fig. 38 zeigt, dass nur ein Bereich der Schicht ausgehärtet ist, während die verbleibenden Abschnitte unausgehärtet bleiben aufgrund der Unfähigkeit, Tiefen dünner als 40 mil auszuhärten. Schraffierte Gebiete der Fig. 38 repräsentieren ausgehärtete Bereiche. Phantomlinien bezeichnen nicht ausgehärtete Bereiche der Schicht.
Querschnitt 18 umfasst Enden, die nicht unterstützt sind durch den vorhergehenden Querschnitt. Fig. 37 zeigt den gesamten Querschnitt, der zu einer Tiefe von 10 mil ausgehärtet ist. Bezugnehmend auf die Fig. 38 umfasst der Querschnitt 18 eine erste Region, die unterstützt ist durch das, was zuvor in Verbindung mit dem Querschnitt 17 ausgehärtet wurde, eine zweite Region, die dem Bereich des Querschnitt 17 überlappt, der nicht ausgehärtet wurde, sowie einen dritten Satz von Regionen, die keinen Teil des Querschnitts 17 überlappen. Wie Fig. 38 zeigt, werden nur die unterstützten Regionen in Verbindung mit dieser Schicht oder dem Querschnitt ausgehärtet.
Die Regionen, die die Bereiche des Querschnitts 17 überlappen, der nicht zuvor ausgehärtet wurde, sind jetzt 20 mil dick. Wenn wir zu diesem Zeitpunkt diese Regionen aushärten in Verbindung mit dieser Schicht, würden wir sie um 20 mil Überaushärten. Daher härten wir diese Regionen nicht in Verbindung mit dieser Schicht aus. Die Regionen, die nicht irgendeinen Abschnitt des Querschnitts 17 überlappen, sollten lediglich eine Aushärtetiefe von 10 mil in Verbindung mit ihnen aufweisen. Daher werden wir sie auch nicht mit dem Querschnitt aushärten.
Der Querschnitt 19 hat wiederum Enden, die nicht unterstützt sind durch den vorhergehenden Querschnitt. Fig. 37 zeigt den gesamten Querschnitt, der bis zu einer Tiefe von 10 mil ausgehärtet ist. Bezugnehmend auf Fig. 38 umfasst der Querschnitt 19 Regionen, die durch Material unterstützt sind, das in Verbindung mit Querschnitt 18 ausgehärtet wurde, ein weiteren Satz von Regionen, die den Bereich des Querschnitts 18 überlappen, der nicht ausgehärtet wurde (diese Regionen bestehen eigentlich aus zwei Teilen: einer, der nicht ausgehärtete Gebiete auf den Querschnitten 17 und 18 überlappt und der andere, der nur Regionen überlappt, die nicht in Verbindung mit dem Querschnitt 18 ausgehärtet worden sind), sowie einen dritten Satz von Regionen, die den Querschnitt 18 überhaupt nicht überlappen.
Fig. 38 zeigt, dass nur die unterstützten Regionen in Verbindung mit dem Querschnitt 19 ausgehärtet werden. Die Region, die den Bereich des Querschnitts 18 überlappt, der zuvor nicht ausgehärtet worden ist, ist nun 20 oder 30 mil dick abhängig davon, ob sie ebenfalls ausgehärtetes Material in Verbindung dem Querschnitt 17 überlappen.
Wenn wir diese Regionen zu diesem Zeitpunkt aushärten würden, würden wir sie mit 10 oder 20 mil überaushärten. Daher härten wir diese Regionen nicht in Ver bindung mit diesem Querschnitt aus. Wenn wir die Regionen ausgehärtet hätten, die 18 insgesamt nicht überlappen, dann würden diese Regionen mit 30 mil überausgehärtet sein. Daher härten wir diese Regionen wiederum in Verbindung mit diesem Querschnitt nicht aus.
Der Querschnitt 20 umfasst Enden, die durch den vorhergehenden Querschnitt nicht unterstützt sind. Wiederum zeigt, wie erwartet, Fig. 37 den gesamten Querschnitt, der zu einer Tiefe von 10 mil ausgehärtet ist. Fig. 38 zeigt jedoch etwas anderes bzgl. des Aushärtens des Querschnitts 20 im Gegensatz zum Aushärten der vorangegangenen zwei Querschnitte. Der Querschnitt 20 kann in fünf unterschiedliche Abschnitte unterteilt werden:
1) den Abschnitt des Querschnitts, der nicht den vorhergehenden Querschnitt überlappt (erforderliche Aushärtedicke von 10 mil),
2) den Bereich des Querschnitts, der nur den vorhergehenden Querschnitt überlappt (erforderliche Aushärtetiefe von 20 mil),
3) den Bereich des Querschnitts, der die zwei vorhergehenden Querschnitte überlappt (erforderliche Aushärtedicke von 30 mil),
4) den Bereich des Querschnitts, der die vorhergehenden drei Querschnitte überlappt (erforderliche Aushärtetiefe von 40 mil), und
5) den Bereich des Querschnitts, der das ausgehärtete Material auf der vorangegangenen Schicht überlappt, d. h. der Bereich, der die vorhergehenden vier oder mehr Querschnitte überlappt.
Von dieser Zerlegung der Querschnitte kann man erkennen, dass wir den vierten Satz der Regionen bis zu einer Tiefe von 40 mil aushärten können. Dies wird bewirken, dass sich die untere Oberfläche des verfestigten Materials richtig abwärts bis zum Boden des Querschnitts 17 erstreckt. Wie aus den vorhergehenden Querschnitten können wir ebenfalls die fünfte Region mit jedem geeigneten Betrag aushärten, da sie unterstützt ist. Man sollte bemerken, dass wir in dem tatsächlichen Aushärteprozess im Allgemeinen Region 5 aushärten würden vor der Region 4 und das Region 4 mit einer Außenhaut versehen werden müsste, wenn das Objekt mit einem raumoffenen Schraffurmuster aufgebaut wird. Dies wird im Allgemeinen getan, wenn ein flüssiges Medium genutzt wird, um vorteilhaft die Regionen auszuhärten, die durch zuvor ausgehärtetes Material unterstützt werden, bevor man die Regionen ausgehärtet, die nicht durch zuvor ausgehärtetes Material unterstützt sind. Dies ist ein vorteilhaftes Verfahren des Aushärtens, da es gestattet, jede ausgehärtet Region an zuvor ausgehärtetem Material zu befestigen, ob nun durch horizontale oder vertikale Verbundwirkung.
Die Querschnitte 21-24 sind sehr ähnlich dem Querschnitt 20, in dem jeder dieser Querschnitte Regionen enthält, die ein Aushärten von 10, 20, 30 und 40 mil erfordern zusammen mit tieferen überlappenden Regionen, die jede geeignete Aushärtetiefe erfordern. Nur die Regionen, die Aushärten von 40 mil erfordern, und die unterstützten Regionen werden in Verbindung mit jeder dieser Schichten ausgehärtet. Wie erwartet, wird jede der Querschnitte in Verbindung mit Fig. 37 umgekehrt ausgehärtet von einer Dicke von 10 mil + jede notwendige Über- Aushärtung. Nochmals im Hinblick auf Fig. 38 verlangen Regionen, die eine Aushärtung von 40 mil erfordern, ebenfalls ein Versehen mit Außenhaut, wenn sie durch Kreuzschraffur aufgebaut werden.
Die Querschnitte 25-27 sind wiederum ähnlich zu den Querschnitten 21-24, in dem sie über Regionen verfügen, die bis zu einer richtigen Tiefe (40 mil) ausgehärtet werden können, Regionen, die unterstützt sind, und Regionen, die nicht ausgehärtet werden können (ohne das unakzeptable Einbringen von Fehlern) wegen der minimalen Verfestigungstiefe. Nochmals, die Querschnitte der Fig. 37 werden zu einer Tiefe von 10 mil ausgehärtet. Wie gewöhnlich für die Fig. 38, müssen die Regionen der Tiefe von 40 mil mit einer Außenhaut versehen werden, wenn sie mit Kreuzschraffur aufgebaut werden. Unterstützte Regionen können in jeder geeigneten Weise ausgehärtet werden. Die Regionen, die ein Aushärten von weniger als 40 mil erfordern, werden nicht ausgehärtet in Verbindung mit diesem Querschnitt, wobei sie jedoch in Verbindung mit höheren Schichten oder Querschnitten ausgehärtete werden, wenn die notwendige minimale Verfestigungstiefe genutzt werden kann, ohne Fehler einzubringen.
Abschließend überlappt Querschnitt 28 vollständig die Querschnitt 27, 26 und 25 und wird daher einer geeigneten Aushärtung ausgesetzt, um einen kohäsiven Querschnitt des verfestigten Materials zu bilden.
Der vorangegangene Vergleich hat daher weitestgehend die typische Herangehensweise an Stereolithographie gegenüber einer besonderen Ausführungsform zum Aushärten des Materials unter der Verwendung der vorliegenden Erfindung demonstriert. Dieser Vergleich, d. h. das Vergleichen der Fig. 32 und 35, zeigt, dass das vorliegende Verfahren sogar bei Verwendung eines Materials niedriger Auflösung im Allgemeinen sehr nah die hohe Genauigkeit der Reproduktion erreichen kann, die zuvor nur erzielt werden konnte unter Verwendung eines Materials hoher Auflösung.
Die Fig. 36 und 39 illustrieren andere Ausführungsformen. Das Vergleichen der Fig. 35 und 36 illustriert, dass unterschiedliche Aushärtemuster verwendet werden, um Material auszuhärten in Verbindung mit jedem Querschnitt. Fig. 39 veranschaulicht die verschiedenen Querschnitte des Objektes der Fig. 36 und was in Verbindung mit jeder Schicht ausgehärtet werden wird. Fig. 39 kann mit Fig. 38 verglichen werden (die die Querschnitte des Objektes der Fig. 35 illustriert), um die Unterschiede zwischen diesen beiden Ausführungsformen zu offenbaren.

Der komplexe Fall

Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verkörpern eine Kombination von zwei Kriterien. Das erste dieser Kriterien basiert auf dem Verfahren des Aushärtens, das verwendet werden wird, um die Herangehensweise für maximale Festigkeit oder andere Herangehensweisen bezüglich "innerer Aushärteordnungen" hervorzuheben. Mit "innerer Aushärteordnung" beziehen wir uns auf eine Vielzahl von Optionen, die bei dem Aushärten eines Objektes verwendet werden, die nicht die äußeren Dimensionen des Objektes negativ beeinflussen. Zwei Beispiele dieser ersten Kriterien sind in den Fig. 35 und 36 dargestellt.
Das zweite Kriterium basiert auf der Herangehensweise, die befolgt wird, um eine gewünschte abschließende Objektform zu erhalten, wenn das Objekt Merkmale aufweist, die kleiner sind als die minimale Verfestigungstiefe (d. h. dünner in der vertikalen Dimension). Beispiele dieses zweiten Kriteriums sind in den Fig. 43a-43e gezeigt. Dieses zweite Kriterium beinhaltet die Auswahl einer Vielzahl von Alternativen, um deren beste geeignete Reproduktion der äußeren Merkmale zu erhalten, wenn es unmöglich ist, sie so genau wie gewünscht zu erzeugen wegen der minimalen Verfestigungstiefe des Materials. Der oben studierte einfache Fall hatte eine spezielle Charakteristik, die es möglich machte, ein Material geringer Auflösung zusammen mit einer Schichtdicke hoher Auflösung zu verwenden, um Reproduktionen zu erhalten, die äquivalent zu denen sind, die durch die Verwendung eines Materials und von Schichtdicken hoher Auflösung erhalten werden. Diese Charakteristik besteht darin, dass das Objekt keine vertikalen festen Merkmale aufweist, die dünner sind als die minimale Verfestigungstiefe. Dies gestattet Schneiden und Aushärten der Merkmale derart, dass Ungenauigkeiten beim Aufbauen nicht größer sind als die gewählte Schichtdicke. Es sollte bemerkt werden, dass die meisten Regionen der meisten Objekte in diese Kategorie passen. Es können daher realisierbare Ausführungsformen entwickelt werden, die auf Objekten basieren, die keine vertikalen Merkmale dünner als die minimale Verfestigungstiefe aufweisen.
Wenn ein besonderes zu reproduzierendes Objekt feste vertikale Merkmale dünner als die minimale Verfestigungstiefe aufweist, kann das Objekt zum Aufbauen neu orientiert werden, in dem die vertikalen Achsen des Objektes neu definiert werden, wodurch hoffentlich die Merkmale, die dünner sind als die minimale Verfestigungstiefe, entfernt werden.
Wenn das Objekt nicht neu orientiert werden kann, wird ein Verlust an Genauigkeit beim Erzeugen dieser dünnen Merkmale auftreten.
Dieser Verlust an Genauigkeit kann in zwei Wegen manifestiert werden:
1) Dünne Merkmale (d. h. Merkmale dünner als die minimale Verfestigungstiefe, die hierin als "< MSD"-Merkmale bezeichnet werden) werden zu dick hergestellt; oder
2) dünne Merkmale werden nicht ausgehärtet und daher werden sie vollständig entfernt.
Zur Unterstützung der Klarheit und Kürze in der folgenden Beschreibung werden die dünnen Merkmale immer als auszuhärtende Merkmale angenommen. In anderen Ausführungsformen können jedoch Benutzeroptionen zur Verfügung gestellt werden, so dass die Volumenauswahl so individuell dargestellt werden kann, dass die < MSD-Merkmale bis zur minimalen Verfestigungstiefe ausgehärtet werden können oder gar nicht ausgehärtet werden. Dies wird als Ganzes nicht die die Genauigkeit betreffenden Probleme lösen, aber es kann bestimmt genutzt werden, sie weniger zu betonen durch Hervorbringen der wichtigeren Merkmale, nämlich feste Volumen oder hohle Volumen. Wenn weiterhin nur einige Regionen eines Teils oder Objektes über-ausgehärtet oder unter-ausgehärtet sind aufgrund der Begrenzungen durch die minimale Verfestigungstiefe, können im Allgemeinen geringfügige Nacharbeitsschritte durchgeführt werden, um Regionen abzuschleifen oder zu füllen, wie es benötigt ist.
Fig. 40 zeigt eine Seitenansicht eines anderen Objektes, das unter der Verwendung von Stereolithographie reproduziert werden kann. Dieses Objekt hat die Merkmale a, b, c und d, die dünne vertikale Merkmale bilden. Beim Aufbau des Objektes unter Verwendung typischer konventioneller stereolithographischer Techniken auf einer schichtweisen Basis werden diese Merkmale von Natur aus entfernt oder mit einer Dicke hergestellt, die größer oder gleich der minimalen vertikalen Auflösung (Schichtdicke) ist, mit der das Teil reproduziert wird.
Fig. 41 veranschaulicht das Verfahren des Standes der Technik zum Reproduzieren des Objektes der Fig. 40 unter Verwendung einer Schichtdicke hoher Auflösung (z. B. 10 mil) und einem Material hoher Auflösung (minimale Verfestigungstiefe von 10 mil).
Fig. 42 veranschaulicht das gleiche Objekt, wie es unter der Verwendung der vorliegenden Erfindung in Kombination mit einer Schichtdicke höherer Auflösung und einem Material niedriger Auflösung reproduziert worden ist (minimal Verfestigungstiefe = 4x die Schichtdicke, z. B. 40 mils). Diese Figur veranschaulicht eine Ausführungsform, wo das zweite Kriterium, das oben diskutiert worden ist, derart gewählt wurde, dass alle Objektmerkmale, die dünner sind als die minimale Verfestigungstiefe, nicht ausgebildet wurden.
Die Fig. 43a und 43b veranschaulichen Beispiele von verschiedenen anderen Ausführungsformen wo die anderen Selektionen des Kriteriums 2 gemacht wurden. Fig. 43a veranschaulicht die Reproduktion des Objektes, wo die Priorität auf aufwärtszeigende Merkmale gesetzt wurde. Mit anderen Worten, wenn eine Region dünner ist als die minimale Verfestigungstiefe (d. h. zu dünn), wird das Material in der Region in der Art und Weise ausgehärtet, dass die abwärtszeigende Merkmale in den Positionen positioniert werden, wo sie auftreten würden, wenn ein Material höherer Auflösung verwendet werden würde. Dementsprechend werden die abwärtszeigenden Merkmale notwendigerweise bis zu einer Tiefe unter dem Niveau ausgehärtet, aus dem sie gebildet werden würden, wenn das Aufbauen mit einem Material höherer Auflösung erfolgen würden. Auf diese Ausführungsform wird Bezug genommen als "abwärtszeigende Priorität".
Fig. 43b veranschaulicht eine Ausführungsform, wo flachen Merkmalen die Priorität gegeben ist, wodurch die ästhetische Wirkung des Objektes in einigen Umständen verbessert wird. Die abwärtszeigenden Merkmale und die aufwärtszeigenden flachen Merkmale werden ausgehärtet, so dass sie an der gleichen Position ausgebildet werden, an der sie ausgebildet werden würden, wenn ein Material höherer Auflösung verwendet werden würde. Wenn Regionen existieren würden, die sowohl aufwärts- und abwärtszeigend sind, so dass die aufwärts- und abwärtszeigenden flachen Merkmale nicht gleichzeitig zu dem gewünschten Niveau ausgehärtet werden können, wird die Platzierung von abwärtszeigenden flachen Merkmalen dominieren. Die nicht flachen, geneigten Merkmale werden aufwärts oder abwärts gedrückt. Daher werden sie über oder unter dem Niveau gebildet, an dem sie gebildet werden würden, wenn das Objekt unter Verwendung eines Materials hoher Auflösung aufgebaut werden würde. Wenn zwei nicht flache Merkmale in einer Region einander gegenüber stehen, die dünner ist als die minimale Verfestigungstiefe, können die Merkmale proportional zu den Neigungen ihrer oberen und unteren Oberflächen versetzt werden. Alternativ kann die obere oder untere Oberfläche an der Position plaziert werden, an der sie gebildet werden würde, wenn ein Material höherer Auflösung verwendet werden würde. Fig. 43b illustriert demgemäß eine "flache Priorität/abwärtszeigend dominierende Ausführungsform".
Fig. 43c veranschaulicht eine Ausführungsform, wo die Merkmale, die dünner sind als 1/2 der minimalen Verfestigungstiefe, nicht gebildet werden mit den abwärtszeigenden Merkmalen, denen die Priorität gegeben ist.
Fig. 43d veranschaulicht eine Ausführungsform, wo die Merkmale, die dünner sind als 1/2 der minimal Verfestigungstiefe, nicht gebildet werden mit den flachen Merkmalen, denen die Priorität gegeben ist.
Natürlich kann der "1/2" Parameter in den Ausführungsformen in den Fig. 43c und 43d variiert werden zu jedem anderen Bruchteil oder Prozentsatz der minimalen Verfestigungstiefe.
Fig. 43e veranschaulicht eine Ausführungsform, wo die abwärtszeigenden Merkmale Priorität haben. Die abwärtszeigenden Merkmale werden ausgehärtet, so dass sie an der gleichen Position gebildet werden, an der sie ausgebildet werden würden, wenn ein Material höherer Auflösung verwendet werden würde. Im Gegensatz zu der Ausführungsform der Fig. 43a werden die abwärtszeigenden Merkmale der Fig. 43e über die Positionen aufwärtsgedrückt, an denen sie tatsächlich ausgebildet werden würden, wenn ein Material höherer Auflösung verwendet werden würde.

Eine Ausführungsform der abwärtszeigenden Priorität

Die folgende Beschreibung legt eine erste bevorzugte Ausführungsform dar, um die notwendigen Informationen in Verbindung mit jeder Schicht zu erhalten. Diese Ausführungsform basiert auf der Terminologie und der Verarbeitungstechnik des Schneidprogramms (Slice program), wie es in der WO 89/10256 beschrieben ist.
Diese erste bevorzugte Ausführungsform basiert auf dem Kriterium, dass ein Aushärten der Merkmale derart auftreten wird, als hätte man den abwärtszeigenden Merkmalen die Priorität gegeben (d. h. das zweite oben diskutierte Merkmal). Daher ist diese Ausführungsform ähnlich der Herangehensweise, wie sie in Bezug auf Fig. 43a beschrieben wurde (abwärtszeigende Priorität). Dieses Kriterium erfordert, dass Grenz-(und Füll-)Informationen für jeden Querschnitt ausgegeben werden, so wie es für die richtige Positionierung und Aushärtung von abwärtszeigenden Merkmalen gebraucht wird. Wenn eine Region eines Querschnitts keine abwärtszeigende Merkmale aufweist, kann die Region oder sie kann nicht in Verbindung mit der momentanen Schicht verfestigt werden. Die Schicht, auf der das Aushärten eines nichtaufwärtszeigenden Merkmales auftreten wird, ist abhängig von der minimalen Verfestigungstiefe, der Tiefe, die sich fest unter der Region erstreckt, und von der Festigkeit und den Aufbaukriterien, die oben diskutiert wurden (erstes Kriterium). Aufwärtszeigende Merkmale werden an ihren richtigen Positionen ausgehärtet, sogar dann, wenn dies ein zu tiefes Aushärten der abwärtszeigenden Merkmale bewirkt. Das Objekt wird mit den richtigen Dimensionen resultieren, ausgenommen, wo vertikale Merkmale dünner werden als die minimale Verfestigungstiefe, und in diesem Fall werden die abwärtszeigenden Merkmale wegen der Extraaushärtung ungenau sein.
Beim Umsetzen des Aufbauverfahrens der vorliegenden Erfindung (gezeigt in Fig. 43a) benötigen wir das Aushärten bestimmter Gebiet auf jeder Schicht:
1) Alle Gebiete der FUB (d. h. flach aufwärtszeigende Grenzen; flat up-facing boundary = FUB), die weiterhin das Positionieren von einer abwärtszeigenden Außenschicht in geeigneten Regionen beinhalten;
2) Alle Gebiete der NFUB (d. h. annähernd flache aufwärtszeigende Grenzen; near-flat up-facing boundary = NFUB), die das Platzieren einer abwärtszeigende Außenschicht in geeigneten Regionen beinhalten.
3) Alle Gebiete, die N-Schichten dick sind umfassend die Platzierung von einer abwärtszeigenden Außenschicht an diesen Schichten, wo N gleich der minimalen Verfestigungstiefe dividiert durch die Schichtdicke ist (N = MSD/ZS). Wenn z. B. die minimale Verfestigungstiefe (MSD) 40 mil ist und ZS = 10 mil ist, dann ist N = 4; und
4) alle Gebiete, die größer sind als N-Schichten in der Dicke.
Verschiedene Verfahren zum Ausführen dieser Erfindung sind möglich. Wir könnten ebenfalls Vorgänge nutzen, wie beispielsweise das Vergleichen der Gebiete auf einer Pixel zu Pixel Basis, die eine Netzregion der Pixels erzeugt, die das Innere fester Regionen eines Querschnittes anzeigt und jene, die eine hohle Netzregion anzeigen, und dann das Erzeugen von Grenzen an den Rändern der Regionen, wo die Pixels in einem Zustand gegenüber dem anderen sind. Eine andere Herangehensweise besteht darin, die Techniken zu verwenden, die in Abschnitt 2 beschrieben wurden. In Abschnitt 2 basiert ein Verfahren zum Bestimmen von Netzgrenzen auf dem Vergleich von Grenzen verschiedener Schichten. Die Technik, die in Abschnitt 2 beschrieben ist, kann direkt auf die vorliegende Erfindung angewandt werden.
Ein Ziel der Ausführungsform, das beispielhaft dargestellt wurde, besteht in dem Reproduzieren eines Teils so genau wie möglich, wobei ein Verfahren der Reproduktionsbauart 1 verwendet wird, das in der WO 89/10256 und in Abschnitt 2 beschrieben ist. Die Bauart 1 ist die Bezeichnung, die der Reproduktion eines Objektes gegeben wurde, die auf Diskontinuitäten zwischen den Querschnitten basiert, die in ein Überdimensionieren der X und Y- Dimensionen des Objektes resultieren. Dieses Verfahren erlaubt die Reproduktion einer großen Klasse von Objekten, die nach der Herstellung nachbearbeitete werden können durch Abschleifen der geeigneten Diskontinuitäten bis zu einem Punkt, an dem sie verschwinden. An dem Punkt des Verschwindens der Diskontinuitäten ist das Teil vollständig und repräsentiert eine hochgenaue Reproduktion des Objektes.
Wir betrachten das Objekt, das konzeptionell in eine Mehrzahl von Schichten geschnitten werden soll, wobei jede Schicht einen strukturellen Bereich des Objektes repräsentiert. In Ausdrücken des Schneidprogramms, das in der WO 89/10256 beschrieben ist, umfasst der strukturelle Bereiche jeder Schicht das Gebiet, das innerhalb der Grenzen der LB und der NFDB eingeschlossen ist. Diese kombi nierten Grenzentypen werden als "anfängliche Querschnittsgrenzen" (Initial Cross-Section Boundaries = ISCBS) bezeichnet. Die anderen Grenzen definieren Regionen, die notwendigerweise gefüllt oder mit einer Außenschicht versehen werden müssen, weil sie aufwärtszeigende oder abwärtszeigende Oberflächen des Objektes bilden, wobei sie jedoch keine Strukturen bilden. D. h. dass jeder anfänglich geschnittene Querschnitt (ein Gebiet, das innerhalb der anfänglichen Querschnittsgrenzen enthalten ist) die notwendigen Grenzinformationen enthält, um eine Schicht der Struktur zu bilden (wenn sie zu einer Schichtdicke ausgehärtet wird), die in eine passend überdimensionierte X und Y-Dimension resultieren wird. Dieses Überdimensionieren ist derart, dass, wenn ein geeignetes Entfernen des Materials entlang der Ränder des Teils durchgeführt wird, zwischen den Überschneidungen der vorliegenden Schicht mit der vorhergehenden und nachfolgenden Schicht, die Schicht der produzierten Struktur genau die Originalcomputerrepräsentation des Objektes treffen wird. Dies beinhaltet ein geeignetes Entfernen von Diskontinuitäten zwischen den Schichten sowie eine geeignetes Entfernen von Material, das verfestigt worden ist, so dass hohle Volumen gefüllt worden sind.
Ein anderes wünschenswertes Verfahren zum Aufbauen, der Schneidbaustil 3, betrifft das Aufbauen eines Objektes, das unterdimensioniert ist in der X und Y- Dimension. Im Falle des Baustils 3 werden die Diskontinuitäten zwischen den Schichten sowie die Regionen, die zu einer Nulldicke zusammengefallen sind, aufgefüllt während des Nacharbeitsverfahrens.
Zusätzliche Baustile sind in der WO 89/10256 sowie in Abschnitt 2 offenbart.
Wir beschreiben nun allgemein die Hauptschritte, die in der ersten bevorzugten Ausführungsform (eine abwärtszeigende Ausführungsform) enthalten sind. Diese Beschreibung nimmt an, dass die minimal Verfestigungstiefe des gewählten Materials N x so groß ist, wie die gewählte Schichtdicke.
Die bevorzugten Materialien und die Quellen der synergistischen Stimulation (verfestigendes Medium) zur Verwendung in der Ausführung der vorliegenden Erfindung hängen von der Schichtdicke ab, die verwendet werden wird, dem Niveau der minimale Verfestigungstiefe, das toleriert werden kann, und der Genauigkeit der gewünschten Reproduktion. Ein bevorzugtes Material ist XB5081, das von der Firma Ciba Geigy in Basel/Schweiz hergestellt wird und das eine minimale Verfestigungstiefe von ungefähr 5-8 mils aufweist, wenn ein HeCd-Laser verwendet wird, der 325 nm Strahlung emitiert. Daher kann unter Verwendung der Lehren des Standes der Technik in Bezug auf Stereolithographie dieses Material verwendet werden, um Teile hoher Auflösung mit einer Genauigkeit von 5-8 mils in der vertikalen Dicke herzustellen (betrachtet man nur die Fehlerquellen, die in der vorliegenden Erfindung angesprochen werden). Dieses gleiche Material in Kombination mit den Lehren der vorliegenden Erfindung und unter der Annahme einer minimalen Verfestigungstiefe von 8 mils kann zum Aufbauen vieler Teile mit einer Genauigkeit, z. B. von 4 mils wenn N = 2, oder einer Genauigkeit von 2 mils wenn N = 4, oder sogar mit einer Genauigkeit von 1 mil wenn N = 8 verwendet werden. Ein weiteres bevorzugtes Material ist Potting Compound 363, hergestellt durch die Firma Loctite Corporation, dass eine minimale Verfestigungstiefe von ungefähr 30 mils aufweist, wenn es mit einer synergistischen Stimulation einer Hochdruckquecksilberlampe verwendet wird oder alternativ wenn das Tevista Type I Material, hergestellt durch Tokyo Ohka Kogyo Co. Ltd., in Kanagawa Prefecture, Japan mit einer minimalen Verfestigungstiefe von ungefähr 45-60 mils mit einer synergistischen Stimulation einer Hochdruckquecksilberlampe verwendet wird. Z. B. kann es bei der Verwendung eines Materials, das ähnlich dem Tevista Material ist, vorteilhaft sein, eine minimale Verfestigungstiefe von 80 mils oder mehr anzunehmen, um eine adäquate Festigkeit bei einer größeren Breite von Aufbaubedingungen zu gewährleisten. Diese angenommene Verfestigungstiefe von 80 mil kann noch in einer großen Anzahl von Objekten gemäß der Erfindung verwendet werden, um eine Produktionsgenauigkeit von 40 mils zu erzielen, wenn N = 2 oder sogar 20 mils, wenn N = 4.
Andere bevorzugte Materialien umfassen Pulver und geeignete Formen synergistischer Stimulation sowie andere flüssigkeits-ähnliche Medien. Diese Pulvermaterialien, wenn sie mit einem speziellen Typ einer synergistischen Stimulation kombiniert werden, können oder können auch nicht die zuvor beschriebene minimale Verfestigungstiefe aufweisen. Sogar wenn dieser Typ der minimalen Verfestigungstiefe nicht existiert für diese Materialien, umfassen sie einen anderen Typ der minimalen Verfestigungstiefe (so wie Fotopolymere). Dieser zweite Typ der minimalen Verfestigungstiefe betrifft ein Minimum der Verfestigungstiefe, dass in der Tiefe von Dicken des Materials resultiert, die ausreichend fest oder stark sind, um den Spannungen zu wiederstehen, die von dem Anhaften der Schichten aneinander resultieren, und die dazu neigen würden, die individuellen Schichten des Objektes wellig zu verzerren und daher in einer Deformation des Objektes selbst resultieren. Die Fähigkeit einer Schicht aus ausgehärtetem Material, einem kräuseln zu wiederstehen, erhöht sich mit zunehmender Aushärtetiefe (für viele Materialien ist sie proportional zur dritten Potenz der Verfestigungstiefe). Welligkeitsphänomene und verschiedene Mittel, die sich mit diesem Typ der Verzerrung befassen, sind in einigen der zuvor benannten Publikationen beschrieben, auf die Bezug genommen wurde. Die Publikationen speziellen Interesses sind die WO 89/10259, die WO 89/10254, die WO 89/10801 und die WO 91/06378.
Daher kann der Bildungsprozess, der solche Materialien verwendet, von den tieferen Aushärtetiefen und den dünneren Schichten profitieren, die in Übereinstimmung mit der Lehre der vorliegenden Erfindung genutzt werden können, während nur geringe oder gar keine Verluste in der Positionierungsgenauigkeit aufrecht erhalten werden. Auf diese Weise stellt die vorliegende Erfindung nicht nur ein extrem wertvolles Verfahren zum Erzielen hoher Auflösung beim Positionieren von Merkmalen bereit, wenn Materialien geringer Auflösung verwendet werden, sondern es stellt ebenfalls ein extrem wertvolles Verfahren zur Reduzierung der Welligkeitsverzerrung in Objekten bereit, wenn die gewünschte Genauigkeit der Reproduktion dünnere Schichten erfordert, als normalerweise angepasst werden können, aufgrund übermäßiger Welligkeitsverzerrung.
In einer Ausführungsform einer abwärtszeigenden Priorität wird abwärtszeigenden Merkmalen im Hinblick auf ihre Positionierung die Priorität gegeben und jeder Versuch wird unternommen, abwärtszeigende Merkmale bis zu dem geeigneten Niveau auszuhärten. Bei der Betrachtung der Schritte, die bei der Bestimmung, was ausgehärtet werden sollte in Verbindung mit einem Querschnitt 1, involviert sind, nehmen wir an, dass die vorhergehenden Querschnitte I - 1 in geeigneter Weise ausgebildet worden sind.
Zuerst muss die mögliche Aushärtung gegenüber den Regionen der Aushärtungstiefe bestimmt werden, die auftreten können und die unterschieden werden müssen, um Entscheidungen darüber zu treffen, welche Gebiete eines gegebenen Querschnitts ausgehärtet werden sollten. In dieser Beschreibung wird ein Aufbauverfahren angenommen, das ähnlich dem in Fig. 35 dargestellten ist, gegenüber zu jenem, dass in Fig. 36 dargestellt ist. Immer wenn die Verfestigungstiefe größer ist als die minimale Verfestigungstiefe, ist daher immer verfestigtes Material eine Schichtdicke unterhalb des vorliegenden Niveaus vorhanden. Wir schließen die Aufbautechniken des Typs der Fig. 36 und dergleichen von den weiteren Betrachtungen in dieser Analyse aus, weit ihre Entwicklung in den Fähigkeiten eines gewöhnlichen Fachmanns nach dem Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Offenbarung liegt. Tabelle 1 zeigt eine Zusammenfassung der verschiedenen Regionen der Aushärtetiefe.

Tabelle 1

Zusammenfassende Tabelle verschiedener Regionen, die auf einer gegebenen Schicht auftreten können, wenn eine Ausführungsform der abwärtszeigenden Priorität des gleichzeitigen Aushärtens mehrerer Schichten verwendet wird.
Region 1: Diese Region ist zumindest in dem nächsten Querschnitt und auf dem vorliegenden Querschnitt und auf zumindest allen N vorhergehenden Querschnitten enthalten. Diese Region hat eine Verfestigungstiefe unterhalb der unteren Oberfläche der ersten Schicht von zumindest N + 1 Schichten (minimale Verfestigungstiefe + eine Schicht). Da wir ein Aufbauverfahren des Typs der Fig. 35 annehmen, wissen wir, dass verfestigtes Material in dieser Region eine Schichtdicke unterhalb des vorliegenden Niveaus lokalisiert ist. Wir härten das Material in dieser Region mit einer geeigneten Aushärtetiefe aus, die kein Durchschlagen des verfestigten Materials unter das Verfestigungsniveau dieser Region bewirkt. Wir wissen ebenfalls, dass das ausgehärte Material in dieser Region nicht verwendet wird, um eine aufwärtszeigende Oberfläche des Objektes oder eine abwärtszeigende Oberfläche des Objektes zu bilden. Es kann daher eine offene Aushärtestruktur (eine offene Kreuzschraffur) auf diese Region angewandt werden, wenn es gewünscht ist. Zusätzlich wird die Bildung von verfestigtem Material in dieser Region dazu verwendet, ein Anhaften zwischen den Schichten zu erzielen. Wenn N = 4 ist diese Region zumindest in den vorhergehenden 4 Querschnitten enthalten.
Region 2: Diese Region ist zumindest dem nächsten Querschnitt und auf dem vorliegenden Querschnitt und in allen N - 1 vorhergehenden Querschnitten enthalten. Diese Region hat eine Verfestigungstiefe unterhalb der oberen Oberfläche der I-ten der N-Schichten. Da wir ein Aufbauverfahren des Typs der Fig. 35 annehmen, hat diese Region keine Aushärtung in Verbindung mit den vorhergehenden Querschnitten erfahren und sie ist daher nicht für die Zwecke des Anhaftens an vorhergehenden Schichten ausgehärtet. Daher ist kein Überaushärten notwendig und es kann eine Aushärtetiefe gleich der minimalen Verfestigungstiefe erzeugt werden. Dies bewirkt, dass die untere Oberfläche des verfestigten Materials an der geeigneten Position gebildet wird, um das spezielle Merkmal des Objektes, das hergestellt wird, genau zu reproduzieren. Da diese Region eine abwärtszeigende Oberfläche des Objektes bildet, wird es derart ausgehärtet, dass es eine glatte untere Oberfläche bildet. Wenn N = 4, ist diese Region in den drei vorhergehenden Querschnitten enthalten.
Region 3: Diese Region ist zumindest in dem nächsten Querschnitt und auf dem vorliegenden Querschnitt und in allen N - 2 vorhergehenden Querschnitten enthalten. Für eine genauere Reproduktion des Objektes erfordert diese Region, wenn diese Region in Verbindung mit dem vorliegenden Querschnitt ausgehärtet worden wäre, eine Aushärtetiefe, die gleich der minimalen Verfestigungstiefe minus eine Schichtdicke ist (minimale Verfestigungstiefe - 1 Schichtdicke). Wenn diese Region in Verbindung mit dem vorliegenden Querschnitt ausgehärtet wird, wird sie aufgrund der minimalen Verfestigungstiefe eine Schichtdicke zu tief ausgehärtet. Weil diese Region jedoch zumindest eine weitere Schicht der Struktur über sich hat, müssen wir sie nicht in Verbindung mit dem vorliegende Querschnitt aushärten. Wir können das Aushärten dieser Region verschieben bis zumindest der nächste Querschnitt gebildet wird. Diese Verzögerung in der Bildung wird eine genauere Reproduktion des Objektes gestatten. Wenn diese Region in Verbindung mit dem nächsten Querschnitt ausgehärtet wird, wird sie als abwärtszeigendes Merkmal behandelt und sie kann ein aufwärtszeigendes Merkmal sein, wenn diese Region sich nicht über den nächsten Querschnitt hinweg fortsetzt. Wenn N = 4, ist diese Region in den vorhergehenden zwei Querschnitten enthalten.
Region N - 1: Diese Region setzt sich zumindest bis auf den nächsten Querschnitt fort und sie ist enthalten in dem vorliegenden Querschnitt und in den zwei vorangegangenen Querschnitten (solange N > oder = 2). Diese Region kann nicht in Verbindung mit dem vorliegenden Querschnitt ausgehärtet werden, ohne das ein N - 3-Schichtdickenfehler in der Platzierung des abwärtszeigenden Merkmales bewirkt wird, das mit der Unterseite dieser Region verbunden ist. Wenn N größer wird (angenommen eine feste Schichtdicke und daher eine zunehmende minimale Verfestigungstiefe), so nimmt der Fehler in Verbindung mit dem Aushärten dieser Region in Verbindung mit dem vorliegenden Querschnitt ebenfalls zu. Da wir wissen, dass zumindest ein Querschnitt über dieser Region vorhanden ist, wissen wir, dass wir das Aushärten dieser Region bis zumindest dahin verzögern können. Dieses Verzögern wird eine genauere Platzierung der abwärtszeigenden Merkmale und daher eine genauere Reproduktion des Objektes gestatten. Wenn N = 2, ist diese Region Region 1 und hat daher ähnliche Charakteristika zu der Region 1, die oben beschrieben wurde. Wenn N = 3, entspricht diese Region Region 2 und sie hat daher ähnliche Charakteristika zu der Region 2, die oben beschrieben wurde. Wenn N = 4, ist diese Region die Region 3 und hat daher ähnliche Cha rakteristika, wie die oben beschriebene Region 3. Wenn N > = 4 ist, ist diese Region in zwei vorhergehenden Querschnitten enthalten (Schichten).
Region N: Diese Region ist zumindest in dem nächsten Querschnitt und auf dem vorliegenden Querschnitt und in dem vorhergehenden Querschnitt enthalten. Wenn N = 2 ist, ist diese Region gleich Region 2 und ist daher ähnlich der oben beschriebenen Region 2, Wenn N = 3 ist, ist diese Region die Region 3 und ist daher ähnlich der oben beschriebenen Region 3. Wenn N = 4 ist, ist diese Region die Region 4 und sie enthält den vorhergehenden Querschnitt. In allen Fällen, in denen N = 2 ist, kann eine höhere Genauigkeit bei der Reproduktion dadurch erzielt werden, dass das Aushärten dieser Region bis zur zumindest nächsten Schicht verzögert wird. Diese Verzögerung ist möglich, da wir wissen, dass sich diese Region zumindest bis zum nächsten Querschnitt fortsetzt.
Region N + 1: Diese Region ist zumindest im nächsten Querschnitt und in dem vorliegenden Querschnitt enthalten. Sie enthält keine vorhergehenden Querschnitte. In allen Fällen, in denen N > = 2 ist, kann eine größere Genauigkeit in der Reproduktion dadurch erzielt werden, dass das Aushärten dieser Region bis zumindest dem nächsten Querschnitt verzögert wird. Wenn N = 4 ist, ist diese Region die Region 5. Wenn diese Region in Verbindung mit dem vorliegenden Querschnitt ausgehärtet wurde (angenommen N = 4), dann würde die untere Oberfläche dieser Region drei Schichtdicken unterhalb ihrer gewünschten Position plaziert werden.
Wir betrachten als nächstes die Regionen, die mit einem "'" versehen sind. Dieses apostrophierten Regionen sind ähnlich den unapostrophierten Regionen mit der Ausnahme, dass sie keine zusätzlichen Querschnitt über sich enthalten. Daher bilden die apostrophierten Regionen aufwärtszeigende Gebiete. Mit einer Aufbautechnik, die eine richtige Plazierung der aufwärtszeigenden Merkmale verlangt, müssen all diese Regionen ausgehärtet werden auf den Querschnitten, auf denen sie auftreten.
Region 1': Diese Region ist in dem vorliegenden Querschnitt enthalten und zumindest in allen N vorhergehenden Querschnitten. Diese Region ist nicht in dem nächsten Querschnitt enthalten. Diese Region hat eine Verfestigungstiefe unterhalb der oberen Oberfläche der I-Schicht der zumindest N + 1 Schichten (minimale Verfestigungstiefe + 1 Schicht). Da wir ein Aufbauverfahren gemäß des Typs der Fig. 35 annehmen, wissen wir, dass in dieser Region eine Schichtdicke unterhalb des vorliegenden Niveaus verfestigtes Material positioniert ist. Wir härten daher das Material in dieser Region mit einer geeigneten Aushärtetiefe aus, die nicht ein Durchschlagen von ausgehärtetem Material unter das Verfestigungsniveau dieser Region bewirkt. Wir bemerken, dass die minimale Verfestigungstiefe die minimale Verfestigungstiefe für eine nicht unterstützte Region ist und, weil dies eine unterstützte Region ist, kann es möglich sein, eine Verfestigungstiefe kleiner als die minimale Verfestigungstiefe zu verwenden. Wir wissen ebenfalls, dass das in dieser Region ausgehärtete Material nicht verwendet wird, um eine abwärtszeigende Oberfläche des Objektes zu bilden, wobei es jedoch verwendet wird, um eine ausgehärtete Oberfläche des Objektes zu bilden. Diese Region muss daher ausgehärtet werden, um eine gleichmäßige aufwärtszeigende Oberfläche zu bilden. Zusätzlich wird die Bildung des verfestigten Materials in dieser Region dazu verwendet, eine Haftung zwischen den Schichten zu erzielen. Wenn N = 4, dann ist diese Region in zumindest den vorhergehenden vier Schichten enthalten.
Region 2': Diese Region ist in dem vorliegenden Querschnitt und in allen N - 1 vorhergehenden Querschnitten enthalten. Diese Region ist nicht in dem nächsten Querschnitt enthalten. Diese Region hat eine Verfestigungstiefe unter ihrer oberen Oberfläche der N-Schichten. Da wir ein Aufbauverfahren des Typs der Fig. 35 annehmen, hat diese Region keine Verfestigung in Verbindung mit dem vorhergehenden Querschnitt erfahren und sie ist daher nicht für den Zwecke der Haftung an den vorhergehenden Schichten ausgehärtet. Daher ist keine Überaushärtung notwendig und es kann eine Aushärtung gleich der minimalen Verfestigungstiefe zugeführt werden. Dies bewirkt, dass die obere Oberfläche des verfestigten Mate rials an der geeigneten Position gebildet wird, um das spezielle Merkmal des Objekts genau zu reproduzieren, das erzeugt wird. Diese Region bildet sowohl eine aufwärtszeigende Oberfläche und eine abwärtszeigende Oberfläche und sie wird daher in der Art und Weise ausgehärtet, dass glatter obere und untere Oberflächen gebildet werden. Wenn N = 4 ist, ist diese Region in den vorhergehenden drei Querschnitten enthalten.
Region 3': Diese Region ist auf dem vorliegenden Querschnitt und auf allen N - 2 vorangegangenen Querschnitten enthalten. Diese Region ist nicht auf dem nächsten Querschnitt enthalten. Für eine genaue Reproduktion des Objektes ist, wenn diese Region in Verbindung mit dem vorliegenden Querschnitt ausgehärtet wird, eine Aushärtetiefe gleich einer Schichtdicke minus die minimale Verfestigungstiefe erforderlich (minimale Verfestigungstiefe - 1 Schichtdicke). Unglücklicherweise wird diese Aushärtetiefe nicht eine kohäsive Schicht der Struktur bilden. Zusätzlich muss diese Region zusammen mit dem vorliegenden Querschnitt ausgehärtet werden. Daher wird ein Fehler im Positionieren des abwärtszeigenden Merkmals unterhalb dieser Region von einer Schichtdicke auftreten. Diese Region hat drei Attribute: 1) es ist eine aufwärtszeigende Region, 2) es ist eine abwärtszeigende Region und 3) wenn sie ausgehärtet wird, wird sie sich eine Schichtdicke zu tief verfestigen. Wenn N = 4 ist, ist diese Region auf den zwei vorhergehenden Querschnitten enthalten.
Region N - 1': Diese Region ist auf dem vorhandenen Querschnitt und auf den zwei vorangegangenen Querschnitten enthalten (solange N > = 2 ist). Diese Region ist nicht auf dem nächsten Querschnitt enthalten. Diese Region muss in Verbindung mit dem vorliegenden Querschnitt ausgehärtet werden, wobei dies jedoch in einem Fehler in der Aushärtetiefe der N - 3 Schichten resultieren wird. Diese Region bildet sowohl ein aufwärtszeigendes wie abwärtszeigendes Merkmal des Objektes und sie muss daher geeignet ausgehärtet werden. Wenn N = 2 ist, ist diese Region die Region 1' und hat daher ähnliche Charakteristika wie die Region 1 die oben beschrieben wurde. Wenn N = 3 ist, entspricht diese Region der Regi on 2' und sie hat daher ähnliche Charakteristika wie die Region 2', die oben beschrieben wurde. Wenn N = 4 ist, ist diese Region die Region 3' und sie hat daher ähnliche Charakteristika wie die Region 3', die oben beschrieben wurde.
Region N': Diese Region ist in dem vorliegenden Querschnitt und auf dem vorangegangenen Querschnitten erhalten. Diese Region ist nicht auf dem nächsten Querschnitt enthalten. Da Aushärten dieser Region in Verbindung mit dem vorliegenden Querschnitt auftreten muss, wird ein Fehler in der Positionierung des abwärtszeigenden Merkmals unterhalb des Querschnitts der N - 2 Schichten auftreten. Diese Region wird verwendet, um sowohl ein aufwärtszeigendes wie auch ein abwärtszeigendes Merkmal des Objektes zu bilden und sie muss daher geeignet ausgehärtet werden. Wenn N = 2 ist, ist diese Region die Region 2' und sie ist daher ähnlich der Region 2', die oben beschrieben wurde. Wenn N = 3 ist, ist diese Region die Region 3' und sie ist daher ähnlich der Region 3', die oben beschrieben wurde. Wenn N = 4 ist, ist diese Region die Region 4' und resultiert in einem Fehler in der Positionierung des abwärtszeigenden Merkmals um zwei Schichtdicken.
Region N + 1': Diese Region ist nur in dem vorliegenden Querschnitt enthalten. Sie enthält keine vorangegangenen Querschnitte oder irgendwelche höheren Querschnitte. In allen Fällen, in denen N = 1 ist, muss diese Region in Verbindung mit der vorliegenden Schicht ausgehärtet werden. Sie bildet sowohl ein aufwärtszeigendes und ein abwärtszeigendes Merkmal des Objektes und sie wird N - 1 Schichten zu tief ausgehärtet werden. Wenn N = 4 ist, ist diese die Region 5. In dem Falle von N = 4, wenn diese Region in Verbindung mit dem vorliegenden Querschnitt ausgehärtet wird, wird die untere Oberfläche dieser Region drei Schichtdicken unterhalb ihrer gewünschten Positionierung plaziert werden.
Nachdem wir die verschiedenen möglichen Regionen beschrieben haben, die auf einem gegebenen Querschnitt auftreten können, fahren wir mit den Schritten fort, die zum Bestimmen der Netzquerschnitte erforderlich sind, die dazu verwendet werden, jede Schicht in dem Vorgang des Aufbauens des Objektes aus einer Mehrzahl von anfänglichen Querschnitten zu bilden. Wir betrachten die "anfänglichen Querschnitte" eines Objektes als solche, die unter der Verwendung von Standard-Stereolithographie erhalten werden. Jeder anfängliche Querschnitt kann in verschiedene Regionen unterteilt werden. Diese Regionen, wie sie oben beschrieben wurde, sind durch die Beziehungen zwischen dem vorliegenden Querschnitt und den N vorangegangenen Querschnitten zusammen mit ihren Beziehungen zu dem nächsten folgenden Querschnitt unterschieden. In Verbindung mit einem gegebenen Querschnitt werden alle apostrophierten, "'", Regionen zusammen mit den Regionen 1 und 2 ausgehärtet. Die Regionen 1 und 1' werden verwendet, um die Haftung zwischen dem vorliegenden Querschnitt und den vorangegangen Querschnitten sicherzustellen. Diese Regionen umfassen verfestigtes Material einer Schichtdicke unter sich. Die Region 1' funktioniert ebenfalls als eine aufwärtszeigende Oberfläche und muss demgemäß ausgehärtet werden. Die Region 2 bildet eine abwärtszeigende Oberfläche und muss demgemäß ausgehärtet werden. Die Region 2' bis zur Region N + 1' bilden sowohl aufwärtszeigende wie auch abwärtszeigende Regionen und müssen demgemäß ausgehärtet werden. Die Region 3' bis zur Region N + 1' sind die Regionen, die frühzeitig ausgehärtet werden wegen der Geometrie des Objektes, und sie sind daher die Regionen, die variierende Fehlergrade repräsentieren, die in die abwärtszeigenden Merkmale der Reproduktion eingebracht wurden.
Nach dem Bestimmen der Ausdehnung der Grenzen der anfänglichen Querschnitte für den Querschnitt "I" unterteilen wir ihn in die verschiedenen oben offenbarten Regionen. Wir fahren fort, den nächsten anfänglichen Querschnitt "I + 1" in seine geeigneten Regionen zu unterteilen. Die apostrophierten Regionen des Querschnitts "I" tragen nicht zu irgendeiner Region des Querschnitts "I + 1" bei. Alle nicht apostrophierten Regionen tragen zu dem nächsten Querschnitt bei. Die "1" Region des Querschnitts "I" bleibt eine "1" Region für den Querschnitt "I + 1", wenn der Querschnitt "I + 2" noch die Region enthält. Wenn "I + 2" nicht die Region enthält, wird diese Region eine "1'" Region. Wenn "I + 2" teilweise die Region enthält, wird es teilweise eine "1" und teilweise eine 1'- Region. Die anderen nichtapostrophierten Regionen des Querschnitts "I" gehen über zum Querschnitt "I + l" als apostrophierte oder nichtapostrophierte Regionen oder teilweise als beides in Abhängigkeit davon, ob sie sich auf dem Querschnitt " I + 2 " fortsetzen oder nicht. Diese anderen Regionen sinken jedoch eine Regionsnummer ab mit jeder folgenden Schicht, bis sie in die Regionen 1 oder I' eingeschlossen werden, wenn sie vor dem nicht durch Einschluss in einer der höheren apostrophierten Regionen verlorengehen.
Beispielsweise wird Querschnitt I, Region 3 zu Querschnitt "I + 1" und Region 2 oder 2', etc. Daher können wir sehen, wie die verschiedenen Aushärteregionen auf jedem Querschnitt nachfolgender Schichten basierend auf den vorhergehenden Schichten und auf der Grenze der anfänglichen Querschnitte der folgenden Schicht bestimmt werden. Beispielsweise kann der Querschnitt 1 (der erste Querschnitt des Objektes) nur Regionen des Typs N + 1 und des Typs N + 1' enthalten, wobei der Querschnitt 2 Regionen des Typs N + 1, N + 1', N und N' enthalten kann in Abhängigkeit davon, wie die Regionen des Querschnitts 1 und des Querschnitt 3 in Beziehung stehen zu dem Querschnitt 2 etc.
Abschnitt 2 offenbart eine Verfahren zum Schichtvergleich um zu bestimmen, wie die Objektrepräsentation in aufbaubare Querschnitte umzuwandeln ist. Die erste Ausführungsform dieses Abschnitts der Anmeldung ist auf das Aufbauen überdimensionierter Teile gerichtet, wobei jedoch die beschriebenen Techniken leicht modifiziert werden können, um unterdimensionierte Teile herzustellen. Abschnitt zwei offenbart Verfahren zum Vergleichen aufeinanderfolgender Querschnitte, um die aufwärtszeigenden und abwärtszeigenden Merkmale jedes Querschnitts sowie die nicht-aufwärtszeigenden und die abwärtszeigenden Regionen zu bestimmen.
Die unterscheidbaren Regionen, die oben beschrieben wurden in Verbindung mit jedem anfänglichen Querschnitt, wurden in Form von Beziehung zwischen dem vorliegenden Querschnitt und den angrenzenden Querschnitten beschrieben. Daher kann ein Verfahren zum generischen Vergleichen benachbarter Querschnitte zum Bestimmen überlappender Regionen (sich schneidende Gebiete auf zwei Querschnitten) sowie nicht überlappende Regionen (entweder auf dem einen Querschnitt oder auf dem anderen Querschnitt, aber nicht auf beiden enthalten) verwendet werden, um die vorliegende Erfindung zu implementieren. Es sind verschiedene Wege vorhanden, um das Verarbeiten derartiger Informationen zu optimieren, um die Regionen und ihre Aushärtetiefen in Verbindung mit jeder Schicht zu erhalten. Wir können beispielsweise die Grenzdaten (oder Gebietsdaten) in Verbindung mit jeder Region auf einem gegebenen Querschnitt gemäß der in Tabelle 2 beschriebenen Schritte erhalten. Tabelle 2 stellt logische Verknüpfungen dar, die verwendet werden können, um die in Verbindung mit Tabelle 1 für einen beliebigen Querschnitt I beschriebenen Regionen zu erhalten. Diese Regionen, so wie sie angezeigt sind, sind durch Multiplikations- und Differenzoperationen erhältlich. Diese Operationen werden an Zwischengrenzen, die durch ein Stern gekennzeichnet sind, und an anfänglichen Querschnittsgrenzen der Schicht (I - 1 - N) bis zur Schicht (I + 1) ausgeführt.

Tabelle 2

Zusammenfassende Tabelle einiger möglicher Gebietsvergleiche, die verwendet werden können, um regionale Informationen für einen gegebenen Querschnitt zu erhalten, wenn man die Ausführungsform einer aufwärtszeigenden Merkmalspriorität nutzt.
Wobei {} die Querschnittsnummer anzeigt
wobei z. B. {I} = der vorliegende Querschnitt zeigt die () zeigt die besondere Region des Querschnitt in der vorhergehenden (I. z. B. (ISCB) = das Gebiet der anfänglichen Querschnittsgrenzen, z. B. (N) = das Grenzgebiet der N-ten Region.
"n" = die Multiplikationsoperation
"-" = die Differenzoperation
"=" = das Ergebnis der spezielle Operation
Die obere Tabelle beinhaltet logische Funktionen nämlich:
Die Multiplikationsoperation "n" und die Differenzoperation "-", die auf Gebieten unterschiedlicher Schichten durchgeführt werden. Diese Operationen werden unten im Abschnitt 2: "Logisches Laser-Vergleichs-Schneiden" diskutiert.
Diese verallgemeinerte aufwärtszeigende Ausführungsform kann zur Verwendung mit anderen Materialien modifiziert werden, die nicht auf eine gegebene Schichtdicke durch den ersten Typen der minimalen Verfestigungstiefe limitiert sind (die Unfähigkeit, eine kohäsive Struktur zu bilden, die dünner ist als die minimale Verfestigungstiefe), stattdessen sind sie durch den zweiten Typ der minimale Verfestigungstiefe limitiert (die Unfähigkeit nicht-wellige oder wenig wellige Schichten zu bilden, die dünner sind als die minimale Verfestigungstiefe, wenn höhere Schichten an ihnen angehaftet werden). In diesem Fall können die apostrophierten Regionen der vorangegangenen Offenbarung alle bis zu der richtigen Tiefe ausgehärtet werden. Dieser Fakt besteht darin, dass man sich keine Sorgen über die nächsthöhere Schicht zu machen braucht, die Welligkeit in dem Material induziert, das in Verbindung mit den apostrophierten Regionen des vorliegenden Querschnitts transformiert wurde, weil die nächsthöheren Schichten nicht über diesen Regionen existieren. Daher kann all diesen apostrophierten Regionen die geeignete Aushärtetiefe gegeben werden. Andererseits müssen nichtapostrophierte Regionen gemäß den vorangegangenen Lehren ausgehärtet werden. Wir können schlussfolgern, dass die Kombinationen von Material und Schichtdicke, die nicht durch den ersten Typ der minimalen Verfestigungstiefe limitiert sind, sondern stattdessen durch den zweiten der minimale Verfestigungstiefe limitiert sind, verwendet werden können, um alle Typen der hochauflösenden Objekte (der vertikalen Auflösung = der Schichtdicke) ohne den Verlust von Genauigkeit wegen der Fehlplazierung der Merkmale und mit nur geringen oder gar keinen Verlusten an Genauigkeit aufgrund der Welligkeit gebildet werden können. Dies repräsentiert eine wesentliche Verbesserung gegenüber den einfachen Herangehensweisen der Stereolithographie, die nicht die Fragen der Welligkeitsverzerrung berücksichtigen. Wenn dieses Verfahren nicht vollständig zu dem gewünschten Niveau der Welligkeitsreduktion führt, kann es mit anderen Verfahren zur Welligkeitsreduktion kombiniert werden, die in den zuvor bezuggenommenen Anmeldung beschrieben sind.
Für Kombinationen, die durch beide Typen der minimalen Verfestigungstiefe limitiert sind, kann eine Zwischenmethode entwickelt werden, die die Gesamtgenauigkeit des zu bildenden Objektes maximiert.
Genauso wie mit der oben beschriebenen Herangehensweise der aufwärtszeigenden Priorität können andere Herangehensweisen entwickelt werden im Hinblick auf die Positionierung von Merkmalen, wenn die Regionen dünner werden als die minimale Verfestigungstiefe. Ähnlich andere Herangehensweisen können entwickelt werden im Hinblick auf das Aushärten der Regionen, die dicker sind als die minimale Verfestigungstiefe.

Die abwärtszeigende Priorität

Wie mit der in Ausführungsformen der aufwärtszeigenden Priorität sowie anderen Ausführungsformen der Priorität sind viele Verfahren zum Implementieren einer Ausführungsform einer abwärtszeigenden Priorität vorhanden. Diese verschiedenen Verfahren können ihren Ursprung in verschiedenen Algorithmen haben, die dazu verwendet werden, die gewünschten Daten zu erhalten, oder sie können ihre Unterschiede haben, die aus dem Wunsch hervorgehen, unterschiedliche Typen von Daten zu erhalten. Eine Ausführungsform kann zum Beispiel die Kenntnisse erfordern, welche Regionen aufwärtszeigend sind, während eine andere Ausrührungsform solche Informationen nicht erfordern kann. Als ein anderes Beispiel können Ausführungsformen voneinander abweichen aufgrund der gewünschten Verfahren zum Aushärten innerer Regionen des Objektes. Solche Unterschiede sind in den Aushärtestilen der Fig. 5 und 6 dargestellt.
Eine einfache Ausführungsform der abwärtszeigenden Priorität hat einen Hauptaspekt, der von einem einfachen Ausführungsbeispiel einer aufwärtszeigenden Priorität abweicht. Wenn ein abwärtszeigendes Merkmal mit einer gegebenen Schicht "I" zusammentrifft, wird das Gebiet des Merkmals konzeptionell abwärts gedrückt durch die nächsten N - 1 Schichten (angenommen, dass die minimalen Verfestigungstiefe gleich N Schichtdicken ist). Diese abwärtszeigende Merkmal wird mit der Schicht "I + N - 1" zum Aushärten verbunden werden, anstelle der Schicht "I", von der es abgeleitet wurde. Dieses abwärtszeigende Merkmal wird bis zu einer Tiefe ausgehärtet, die gleich der minimalen Verfestigungstiefe ist, wodurch die untere Oberfläche des abwärtszeigenden Merkmals an dem richtigen vertikalen Niveau des Teils positioniert wird. So, wie eine abwärtszeigende Region aufwärtsgedrückt wird durch die nächsten N - 1-Schichten, wird ihr Gebiet von der Aushärtebetrachtung auf der ersten N - 2 dieser höheren Schichten entfernt.
Diese obere Diskussion betrifft Schichten und nicht-geschnittene Ebenen. Man kann ein abwärtszeigendes Merkmal betrachten, das auf einer Schnittebene zu finden ist, das die geringe Ausdehnung einer Schicht anzeigt, wobei das vertikale Niveau oder der Wert verbunden mit der Schicht gleich ist dem Wert der nächst höheren Schnittebene. Diese nächsthöhere Schnittebene bezeichnet die obere Ausdehnung der Schicht, die das abwärtszeigende Merkmal enthält. Derzeit bevorzugte Verfahren (wie sie in der oben zitierten Anmeldung gelehrt werden) bilden abwärtszeigende Merkmale, indem sie von der oberen der verbundenen Schichten nach unten zur Unterseite dieser Schichten ausgehärtet werden.
Die folgenden Schritte können befolgt werden beim Implementieren einer einfachen Ausführungsform der einfachen Priorität der vorliegenden Erfindung. Diese Schritte basieren auf der Fähigkeit, logische Schichtvergleiche auszuführen, wie sie im Abschnitt 1 offenbart sind. Diese Schritte können ausgeführt werden, indem Daten einer Schicht zu einer Zeit verarbeitet werden, gefolgt durch die Umwandlung des Materials für jene Schicht (dies erfordert das Speichern der zuvor gebildeten Schichten und es wird vorausgesetzt, dass die Kenntnis der aufwärtszeigenden Regionen nicht erforderlich ist) und in dem dann die Daten für die nächstfolgende Schicht bearbeitet werden. Diese erste Möglichkeit bezieht sich auf das Schneiden und Erhalten von Daten, wie sie benötigt werden. Darauf wird manchmal Bezug genommen als "im Fluge schneiden". Alternativ können diese Schritte auf einer Basis von mehreren Schichten ausgeführt werden, bevor das Material umgewandelt wird oder auf der Basis von allen Schichten des Objektes, bevor das Material umgewandelt wird.
Das Verfahren beginnt mit dem Verarbeiten jeder Schicht des Objektes gemäß den Lehren des Abschnitts 1. Man erhält zuerst abwärtszeigende und kontinuierliche (Volumen) Regionen für jede Schicht. Es müssen nur die Grenzen für diese individuellen Regionen bestimmt werden. Es ist nicht notwendig, die Kreuzschraffur und das Füllen zu diesem Zeitpunkt zu bestimmen.
In Standard-Stereolithographie-Verfahren werden die LB&sub1;(I) t, d. h. die Vektoren der Schichtgrenzen, bis zu einer Tiefe von einer Schichtdicke zuzüglich jeder notwendigen Überaushärtung ausgehärtet, um Haftung zu dem vorangegangenen Querschnitt zu erzielen. Das Gebiet innerhalb der LBi(I) kann in jeder geeigneten Weise ausgehärtet werden umfassend vollständige Verfestigung (z. B. Außenhautverfahren, wie sie in der WO 91/06378 beschrieben sind und weiterhin hierin beschrieben sind) oder teilweise Verfestigung (z. B. Schraffurverfahren). Diese Gebiete können zusätzlich durch Verfahren ausgehärtet werden, die verschiedene Techniken zur Reduktion der Welligkeit umfassen (z. B. Mehrfachdurchgänge, Nieten, Fliesen und dergleichen).
Ebenso wie in Standard-Stereolithographie-Verfahren werden die UBi(I) ähnlich ausgehärtet, ausgenommen, dass die gesamte obere Oberfläche der Region umgewandelt werden muss, um ein glattes aufwärtszeigendes Merkmal zu bilden. Die DBi(I) sind bis zu einer Tiefe von einer Schichtdicke auszuhärten und werden derart gebildet, dass eine im wesentlichen gleichmäßige Aushärtetiefe bereitgestellt wird, so dass ein glattes abwärtszeigendes Merkmal gebildet wird.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die DBi(I) aufwärts versetzt um N - 1 Schichten, um die abschließenden abwärtszeigenden Grenzen der Schicht "I + N - 1", DBf(I + N - 1), zu werden. Dies lässt die UB&sub1;(I) und die LBi(I) in Verbindung mit Schicht I zurück.
Als nächstes werden die DBi(I - N + 1) aufwärts versetzt zu der Schicht I, um die abschließenden abwärtszeigenden Grenzen der Schicht "I", DBf(I), zu werden.
Als nächstes wird jedes Gebiet innerhalb der UBi(I) und der LBi(I), das ebenfalls in der DBf(I) enthalten ist, von der UBi(I) und der LBi(I) entfernt, um die ersten modifizierten aufwärtszeigenden Grenzen und die sich fortsetzenden Grenzen der Schicht "I", UBm&sub1;(I) und LBm&sub1;(I), zu bilden.
Als nächstes erfahren die UBm&sub1;(I) und die LBm&sub1;(I) eine zweite Modifikation durch Entfernen jedes sich schneidenden Gebiets mit der DB&sub1;(I - N + 2) für N > 2, die die UBm&sub2;(I) und die LBm&sub2;(I) liefert.
Ähnliche Modifikationen treten fortgesetzt auf, bis jedes abwärtszeigende Merkmal ursprünglich verbunden mit der vorhergehenden Schicht aus den UBmn-&sub2;(I) und den LBmn-&sub2;(I) entfernt sind, um die UBmn&submin;&sub1;(I) = UBf(I) und die LBmn-&sub1;(I) = LBf(I) zu bilden, wobei m = Modifikationen, n = N und f = final.
Die LBf(I), UBf(I) und die DBf(I) repräsentieren die Regionen, die in Verbindung mit der Schicht I ausgehärtet werden. Geeignete Kreuzschraffur, Füllung oder andere Parameter zur Gebietsumwandlung werden für diese Gebiet bestimmt. Verfahren zum Durchführung solcher Bestimmungen sind im Detail in den zuvor zitierten Patentanmeldungen beschrieben.
Die DBf(I) wird bis zur minimalen Verfestigungstiefe ausgehärtet mit geeigneten Parametern, um eine glatte untere Oberfläche zu erzeugen. Die abwärtszeigenden Merkmale, die erzeugt wurden, in dem man diesen Lehren folgt, werden geeignet plaziert.
Die LBf(I) wird bis zu einer geeigneten Tiefe ausgehärtet, die im Allgemeinen größere als oder gleich einer Schichtdicke ist (die genaue Tiefe hängt von der minimalen Verfestigungstiefe von unterstützten Regionen ab). Per Definition ist Material vorhanden, das eine Schichtdicke unter dieser Region transformiert ist. Weiterhin bildet per Definition diese Region nicht ein aufwärtszeigendes Merkmal des Objektes. Daher kann diese Region bis zu einer geeigneten Tiefe ausgehärtet werden, um eine adäquate kohäsive Schicht zu bilden, sowie ein adäquates Anhaften zu der zuvor ausgehärteten Schicht des Materials sicherzustellen, ohne Bezug auf die Notwendigkeit der vollständigen Transformation des Gebietes. Es können verschiedene Verfahren zur Welligkeitsreduktion beim Transformieren dieser Region verwendet werden einschließlich eine offene Struktur einer Kreuzschraffur, wenn gewünscht.
Die UBft(I) Region wird zu einer ähnlichen Tiefe ausgehärtet wie die LBf(I) Region, wobei die Region jedoch derart ausgehärtet ist, dass sie eine kontinuierlich transformierte obere Oberfläche bildet, die in ein glattes aufwärtszeigendes Merkmal resultiert.
Diesem Verfahren wird für alle Schichten gefolgt. Die Daten, die man von dieser Ausführungsform erhalten hat, kann man verwenden, um ein Objekt mit im wesentlichen hoher Auflösung zu bilden, wobei jegliche Abweichungen aufgrund von Merkmalen, die dünner sind als die minimale Verfestigungstiefe, in einem Plazieren der oberen Oberflächen des aufwärtszeigenden Merkmals abweichend von seiner Position resultieren wird. Abwärtszeigende Merkmale werden genau positioniert. Dies ist in Fig. 43e gezeigt.
Andere Ausführungsformen abwärtszeigender Prioritäten sind möglich sowie Ausführungsformen, die andere Stile der Fig. 43 oder dergleichen implementieren. Obwohl die Ausführungsformen dieser Offenbarung darauf gerichtet waren, Aushärteparameter durch das Verarbeiten von Daten zu erhalten, repräsentiert dies nur eine Herangehensweise, um geeignetes Umwandeln des Materials in Verbindung mit jeder Schicht zu bewirken. Die Terminologie der Datenverarbeitung sollte daher interpretiert werden, jegliche Mittel zum Modifizieren von beschreibenden Parametern von Originalobjekten zu umfassen, die in die Umwandlung des Materials gemäß der Lehre dieser Erfindung resultieren. Die Lehren dieser Erfindung beziehen sich auf das Interpretieren der beschreibenden Parameter des Objektes und das Reproduzieren des Objektes in einer Art, die von der strickten Schicht-für-Schicht-Bauweise abweicht, da dies notwendig ist, um eine Reproduktion hoher Genauigkeit zu erzielen. Die Verfahren und Vorrichtungen dieser Erfindung führen zu Reproduktionen höherer Genauigkeit durch die Verwendung der Technik des gleichzeitigen Aushärtens mehrerer Schichten, die hierin offenbart ist.

Abschnitt 2

Logischer-Schicht-Vergleichs-Schnitt

Es wird nun ein Überblick über eine erste Ausführungsform des jetzt vorgeschlagenen Schnittverfahrens bereitgestellt. Diese Ausführungsform baut für gewöhnlich überdimensionierte Teile, aber dafür stellt es ebenfalls die Fähigkeit des schnellen und flexiblen Bauens unterdimensionierter Teile oder durchschnittlich dimensionierter Teile bereit. Weiterhin erfordert diese Ausführungsform noch, dass die Objektrepräsentation umgewandelt wird in eine Zwischenformat von schachbrettartigen Dreiecken. Wie man jedoch in den folgenden Diskussionen erkennen wird, ist diese Ausführungsform noch weniger abhängig von den dreieckigen Repräsentationen als vorangegangene Schnittverfahren, da sie die Möglichkeit bereitstellt, auch mit anderen Datenformaten mit einfachen Modifikationen verwendet zu werden. Diese einfachen Modifikationen werden ebenfalls in der folgenden Beschreibung hervorgehoben. Wenn ebenfalls eine schachbrettartige Dreieckrepräsentation eingegeben wird in diese Ausführungsform der Erfindung, wird diese Ausführungsform alle Dreiecksspitzen zu Schnittschichten abrunden. Das Abrunden von Dreiecksspitzen ist in der WO 89/10256 beschrieben. Das Runden enthält übrigens Objekteigenschaften, die anderenfalls durch den Schnittprozess verlorengehen würden. Weil die Verbesserung der Auflösung des Objektes von dem Erhalten der Objektmerkmale resultiert, glaubt man daher, den nachteiligen Effekt auszugleichen, den das Runden auf die Auflösung haben kann, wobei Runden der Spitzen in diesem Ausführungsbeispiel durchgerührt wird.
Alternative Ausführungsformen können nicht-gerundete Spitzen verwenden, wenn man entsprechend Sorge trägt, sich mit Fällen zu befassen, wo Merkmale zwischen den Schicht enden.
Ein Gesamtflussdiagramm für das Verfahren der ersten Ausführungsform ist in den Fig. 3a und 3b dargestellt. Der erste Schritt ist Schritt 10, wobei die Dreiecksrepräsentation überlagert ist mit einer Mehrzahl von geschnittenen Schichten z[i] die entlang einer Z-Achse beabstandet sind. Dies ist konzeptionell in Fig. 4 gezeigt, die eine Objektrepräsentation 25 vemetzt mit Schnittschichten z[1] - z [6] beabstandet entlang der Z-Achse zeigt. Für eine Schnittebene z[i] sind "+" Dreiecke als jene Dreiecke definiert, die sich nach oben erstreckend die Schnittebene durchlaufen oder an der Schnittebene beginnen und sich aufwärts erstrecken; die "-" Dreiecke sind jene Dreiecke, die sich abwärtserstreckend die Schnittebene durchlaufen, die an der Schnittebene enden und sich abwärts erstrecken; wenn ein Dreieck weder ein "+" oder "-" Dreieck ist, fällt es in die Kategorie "keins der beiden". Viele Dreiecke sind beides "+" und "-" Dreiecke.
Wendet man sich nun Fig. 5 zu, sind z. B. die Dreiecke 26a-26h gezeigt, die alle die Schnittebene z[i] an einem oder mehreren Punkten schneiden.
Das Dreieck 26a wird weder als ein + oder ein - Dreieck klassifiziert werden, da es sich vollständig innerhalb der Schnittebene befindet und nicht nach oben oder nach unten erstreckt. Es ist daher ein "keines der beiden" Dreieck. Die Dreiecke 26b und 26c sind beide +-Dreiecke, weil beide an der Schnittlage jeweils an einem Liniensegment und an einem Punkt beginnen und sich aufwärts erstrecken. Das Dreieck 26f ist sowohl ein "+" und "-" Dreieck, da es die Definition beider Kategorien erfüllt. Es ist ein "+" Dreieck, da es sich aufwärts durch die Schnittebene erstreckt (es schneidet sie an einem Liniensegment), und es ist ein "-" Dreieck, da es sich ebenfalls abwärts durch eine Schnittebene erstreckt. Die Dreiecke 26g und 26h sind beides "-" Dreiecke, da beide an der Schnittebene an einem Liniensegment und an einem Punkt enden und weil sie sich abwärts erstrecken.
Wenden wir uns erneut Fig. 3a zu, so wird das Verfahren in Schritt 12 für jede Schnittebene z[i] aus den Kreuzungen zwischen den "+" Dreiecken und den Schnittebenen eine Grenze bilden, die als S[i]+ bekannt ist. Der Bildungsprozess der Grenze aus den Kreuzungen/Schnitten zwischen den Dreiecken und Ebenen, wie beispielsweise Schnittebenen (manchmal auch als Schnittlagen bekannt) und dergleichen ist im Detail in der WO 89/10256 beschrieben.
Im Schritt 13 wird der Algorithmus für jede Schnittebene z[i] aus den Kreuzungen/Schnitten zwischen "-" Dreiecken und den Schnittebenen eine Grenze bilden, die als S[i]- bekannt ist.
Im Schritt 14 wird der Algorithmus für jede Schnittebene z[i] die Projektion aller Dreiecksgebiete z[i] und z[i + 1] auf z[i] bestimmen. Die Projektion ist durch S[i]* definiert. Bezugnehmend auf Fig. 6 zeigt diese Figur das Dreieck 27, welches eins der Dreiecke ist, die zwischen den Schnittebenen z[i] und z[i + 1] ist. Wie gezeigt, ist die Projektion des Dreiecks 27 auf die Schnittebene z[i] mit dem Bezugszeichen 28 identifiziert. Wenn einmal die Projektionen bestimmt sind, werden die Grenzen der Projektionen in analoger Weise zu der Erzeugung der ebenennahen Grenzen bestimmt, die im Detail in der WO 89/10256 beschrieben sind, die ebenfalls von Dreiecksprojektionen bestimmt werden. Diese Grenzen sind als S[i]* bekannt.
Man sollte bemerken, dass jeder Querschnitt eines Objektes, CR[i], der geplant ist, gebildet zu werden, den Daten auf zwei aufeinanderfolgenden Schnittebenen z[i] und z[i + 1] entspricht. Diese Entsprechung garantiert, dass die korrekte Anzahl der Querschnitte gebildet wird, die der Anzahl der Schnittebenen -1 entsprechen sollte.
Wenden wir uns erneut der Fig. 3a zu, werden im Schritt 15 für jeden Querschnitt CR[i] Daten für Schichtgrenzen L[i] gebildet, indem die logische Vereinigung der S[i] + S[i]* und S[i + 1]- durchgeführt wird. Bezugnehmend auf Fig. 7, die eine Draufsicht der Ebene 9 aus Fig. 4 darstellt, ist die Erzeugung der L[4] gezeigt. Zunächst werden S[4]+, S[5]- und S[4]* erzeugt, wie es gezeigt ist, und dann wird die Vereinigung dieser Dreiecksgebiete vorgenommen, um die gezeigte L[4] zu bestimmen. Wenn die oben beschriebene Abwärtsverschiebung verhindert werden soll, dann sollten die obigen Daten mit CR[i + 1] verbunden werden, weil er verwendet wird, um den Abschnitt des Objektes zwischen z[i + 1] und z[i] zu bilden.
Man sollte bemerken, dass der Schritt 15 eine Schichtgrenze erzeugt, die immer überdimensioniert ist im Vergleich zu der Originalrepräsentation des Objektes. In Fig. 7 ist z. B. die genaueste Repräsentation des Objektes an der Schichtebene z[4] tatsächlich S[4]+, die kleiner ist als L[4]. Daher wird das abschließende Objekt, wenn es einmal aufgebaut ist, überdimensioniert sein verglichen zur Reprä sentation des Objektes. Die Erzeugung von unterdimensionierten und durchschnittlich dimensionierten Objekten dieser ersten Ausführungsform wird später beschrieben werden.
Wendet man sich erneut Fig. 3a zu, wird im Schritt 16 eine Kompensation der Linienbreite (line width compensation = LWC) durchgeführt, gemäß der die Schichtgrenzen L[i], die im Schritt 15 erzeugt wurden, auf die abschließende Aushärtebreite des Materials kompensiert werden, nach der es umwandelt. Im wesentlichen werden in diesem Schritt die Schichtgrenzen einwärts versetzte (in Richtung der festen Region, die begrenzt wird), um ca. die Hälfte der Aushärtebreite in Verbindung mit der geeigneten Aushärtetiefe, so dass, wenn der Strahl der synergistischen Stimulation auf die Spur der Objektgrenzen gerichtet wird und das Material an den Grenzen transformiert wird, das Objekt die richtige Größe haben wird. Wenn die LWC nicht ausgeführt wird, wird die XY-Dimension des Objektes um ungefähr eine Aushärtebreite überdimensioniert sein. LWC wird im Weiteren detaillierter erklärt. Führt man LWC in diesem Verarbeitungsstadium aus, nimmt man implizit an, dass die verschiedenen Typen der Grenzen, die in späteren Verarbeitungsstadien gebildet werden, alle adäquat durch diese einzige Einstellung kompensiert werden können. Alternativ ist es möglich, ein zusätzliches Kompensieren für einen oder mehrere Grenztypen in einem späteren Stadium vorzunehmen. Diese zusätzliche Kompensation kann entweder von einer positiven oder negativen Natur sein.
Der Betrag des Versatzes der Schichtgrenzen ist als der Schichtgrenzenversatz (layer boundary offset = LBO) bekannt. Der Betrag des Versatzes ist nicht einfach die Hälfte der Strahlbreite, stattdessen ist es die Hälfte der Aushärtebreite, die der Breite des transformierten Materials nach der Exposition durch den Strahl entspricht. Im Allgemeinen wird die Aushärtebreite unterschiedlich sein von der Strahlbreite, da die Aushärtebreite von der Aushärtetiefe abhängig ist, wie es im Detail in der WO 89/10256 beschrieben ist. D. h. wenn die Aushärtetiefe zunimmt, nimmt ebenfalls die Aushärtebreite zu.
Daher kann sich der LBO von Schicht zu Schicht unterscheiden, da die Schichtdicke dadurch auch die Aushärtetiefe von Schicht zu Schicht variieren kann. Der LBO für jede Schicht I wird als LBO[i] bezeichnet.
Um den LBO für eine spezielle Schicht zu bestimmen, wird zunächst die Schichtdicke bestimmt (sie wird bestimmt von dem Unterschied zwischen den aufeinanderfolgenden Schnittebenen z[i] bis z[i + 1] oder dergleichen) und dann wird der Überaushärtebetrag, typischerweise 6 mils, addiert. Das Ergebnis entspricht der erwarteten Aushärtetiefe der Schicht. Wie in der WO 89/10256 beschrieben ist, ist der Überaushärtebetrag der bezeichnete Betrag, um den eine Schicht eindringt und dadurch die Schicht unter sich überlappt, um eine gute Haftung zwischen den Schichten zu sichern. Sobald die Aushärtetiefe für die Schicht bestimmt worden ist, wird das Programm die abgeschätzte Aushärtebreite basierend auf der Aushärtetiefe bestimmen und den LBO auf die Hälfte des Betrages setzen. Optional kann den abwärtszeigenden Regionen, die später für Schicht i bestimmt werden, eine leicht Negativkompensation (ihre Gebiete werden wachsen) gegeben werden, um jegliche Abnahme der Aushärtebreite aufgrund einer irgendwie kleineren Aushärtetiefe zu kompensieren.
Um die Aushärtetiefe abzuschätzen, kann eine Mehrzahl von zuvor bestimmten Datenpaaren genutzt werden, wobei jedes Paar eine empirisch bestimmte Aushärtetiefe und die entsprechende Aushärtebreite umfasst. Angenommen, dass die erwartete Aushärtetiefe nicht genau auf eine der in den Datenpaaren vorhandenen Aushärtetiefen fällt, wird die Aushärtebreite einfach durch Interpolation abgeschätzt. Alternativ können die Aushärtetiefen und Breiten von den Daten des Strahlprofils und den bekannten Eigenschaften des aufbauenden Materials bestimmt werden.
Sobald der LBO bestimmt worden ist, werden die Schichtgrenzen durch diesen Wert eingestellt. Die kompensierten Schichtgrenzen werden als L[i]' bezeichnet.
Im Schritt 17 wird der Vorgang des Erzeugens aufwärtszeigender Grenzen jeder Schicht durchgeführt. Um für jede Schicht diesen Vorgang zu beginnen, wird die logische Subtraktion zwischen dieser Schicht und einer nachfolgend höheren Schicht durchgeführt, die im wesentlichen das Gebiet auf der Schicht bestimmt, das nicht durch nachfolgend höhere Schichten überlappt ist. Die nicht- überlappenden Gebiete sind mit U[i] bezeichnet.
Um die logische Subtraktion auszuführen, wird von einer mathematischen Identität Gebrauch gemacht, die in einer Computereffiziens resultiert. Wie bekannt ist, ist die logische Subtraktion zwischen zwei Gebieten A und B gleich der Kreuzung/dem Schnitt zwischen dem Gebiet A und dem Komplement des Gebietes B:
A - B = A (-B)
Um die logische Subtraktion durchzuführen, auf die sich zuvor bezogen wurde, wird daher im Schritt 17 die folgende Rechnung durchgeführt:
U[i] = L[i]' - L[i + 1]' = L[i]' (-L[i + 1]')
Als ein Beispiel für diese Rechnung zeigt Fig. 8 die Ableitung von U[4] von L[4]' und L[5]', die dem Beispiel der Fig. 4 entnommen sind. U[4] ist das schattierte Gebiet der Fig. 8. Das Komplement von L'[5] ist alles bis auf das Gebiet, dass durch L'[5] eingeschlossen ist. Der Schnitt zwischen diesem Komplement L'[4] ist daher das Gebiet, dass durch L'[4] eingeschlossen ist ausgenommen jenes Bereiches, der ebenfalls durch L'[5] eingeschlossen ist.
Man sollte bemerken, das U[4] nur den ersten Schritt in der Bestimmung der aufwärtszeigenden Gebiete repräsentiert. Dieser Grund besteht darin, dass die durch U[i] definierten Gebiete tatsächlich abwärtszeigende Gebiete sowie aufwärtszeigende Gebiete enthalten können. Daher muss an U[i] eine Einstellung vorgenommen werden, um abwärtszeigende Gebiete auszuschließen. (Wie zuvor bemerkt wurde, ist es wesentlich, zwischen abwärtszeigenden Gebieten und allen anderen Gebieten zu unterscheiden, da sie generell nicht überausgehärtet werden).
Fig. 9 zeigt ein Beispiel, wo dass durch das Bezugszeichen 29 bezeichnete Gebiet in U[i] enthalten sein würde, obwohl es ausgeschlossen sein sollte, da es ebenfalls eine abwärtszeigende Region ist. Dieses Gebiet ist eine abwärtszeigende Region, weil L[i]' nicht die nächst-niedere Schicht L[i - 1]' in dieser Region überlappt. Wie früher gezeigt wurde, müssen die abwärtszeigenden Regionen ausgeschlossen werden, weil sie nicht die nächsttiefere Schicht überlappen und nicht überausgehärtet werden sollen. Die nächsten zwei Schritte berücksichtigen dies. Alternativ können Gebiete, die sowohl abwärtszeigend als auch aufwärtszeigend sind, als abwärtszeigend bezeichnet werden, wie es in dieser Ausrührungsform durchgeführt wurde, oder ihnen kann eine unterschiedliche Bezeichnung gegeben werden, so dass Gebiete, die nur abwärtszeigend sind, auf eine andere Art und Weise ausgehärtet werden können als jene, die sowohl aufwärtszeigend als auch abwärtszeigend sind.
Wenden wir uns erneut Fig. 3a zu, werden im Schritt 18 die abwärtszeigenden Grenzen D[i] für jede Schicht bestimmt, indem die logische Differenz zwischen den kompensierten Schichtgrenzen für die Schicht L[i] und die kompensierten Schichtgrenzen für die vorhergehende Schichtgrenze L[i - 1]' durchgeführt wird. In der zuvor dargestellten Weise wird dies erreicht, indem der Schnitt/die Kreuzung zwischen L[i]' und dem Komplement von L[i - 1]' gemäß der folgenden Gleichung aufgenommen wird:
D[i] = L[i]' - L[i - 1]' = L[i]' (-L[i - 1]')
Als nächstes werden im Schritt 19 die aufwärtszeigenden Grenzen U[i], die im Schritt 17 berechnet wurden, kompensiert, um jegliche abwärtszeigenden Regionen abzuziehen, die ebenfalls in den aufwärtszeigenden Regionen vorhanden sein können. Dies wird dadurch erzielt, dass man für jede Schicht die logische Differenz zwischen U[i] und D[i] bildet. In der zuvor dargestellten Weise wird diese Differenz dadurch bestimmt, dass der Schnitt zwischen U[i] und dem Komplement von D[i] mit Hilfe der folgenden Formel gebildet wird, um die eingestellten aufwärtszeigenden Grenzen U[i]' zu berechnen:
U[i]' = U[i] - D[i] = U[i] (-D[i])
Man sollte an diesem Punkt bemerken, dass die eingestellten Schichtgrenzen L[i]' immer noch die aufwärtszeigenden und die abwärtszeigenden Regionen D[i] und U[i]' umgeben. Daher müssen diese beiden Gebiete von den Schichtgrenzen abgezogen werden. Dies wird in den nächsten zwei Schritten in Fig. 3a verwirklicht.
Im Schritt 20 werden die Schichtgrenzen erneut eingestellt, um die abwärtszeigenden Regionen abzuziehen. Die doppelt eingestellten Schichtgrenzen L[i]" werden berechnet, indem die logische Differenz zwischen den kompensierten Schichtgrenzen L[i]' und den abwärtszeigenden Grenzen D[i] gebildet wird. Im Schritt 21 werden die Schichtgrenzen ein drittes Mal eingestellt, um die abwärtszeigenden Regionen abzuziehen. Die dreifach eingestellten Schichtgrenzen L[i]''' werden berechnet, indem die logische Differenz zwischen den doppelteingestellten Schichtgrenzen L[i]" und den eingestellten aufwärtszeigenden Grenzen U[i]' gebildet wird. Man sollte an diesem Punkt bemerken, dass die folgenden sich gegenseitig ausschließenden, beschreibenden Informationen für jeden Querschnitt berechnet worden sind: L'''[i], D[i] und U'[i].
Man sollte ebenfalls bemerken, dass es noch wünschenswert ist, die aufwärtszeigenden Grenzen von den Schichtgrenzen zu separieren, um sich gegenseitig ausschließende Daten zu erhalten, obwohl die aufwärtszeigenden Regionen typischerweise mit der gleichen Überaushärtung ausgehärtet werden wie andere Regionen innerhalb der Schichtgrenzen. Wenn es den aufwärtszeigenden Grenzen gestattet ist, innerhalb der Schichtgrenzen zu bleiben, dann würden die Gebiete innerhalb der Schichtgrenzen überflüssig definiert sein. Als ein Ergebnis können diese Gebiete mehr als einmal durch synergistische Stimulation gespurt werden und daher überausgehärtet werden, was in eine mögliche Verzerrung entweder durch ungewünschte Steigerung der Aushärtetiefe oder durch die Steigerung der Aushärtebreite in diesen Gebieten resultiert.
Wenden wir uns nun den Fig. 11, 12a und 12b zu, müssen einige zusätzliche Entstellungen zu den aufwärtszeigenden und abwärtszeigenden Grenzen durchgeführt werden, um zusätzliche überflüssige Definitionen bestimmter Gebiete mit der resultierenden Möglichkeit der Überaushärtung dieser Gebiete zu verhindern. Fig. 11 illustriert eine Aufsicht, einer Schicht eines Objektes mit einer aufwärtszeigenden Region 30. Die dreifach eingestellte Schichtgrenze L[i]''' ist mit dem Bezugszeichen 31 bezeichnet und die eingestellte aufwärtszeigende Grenze U[i]' ist mit dem Bezugszeichen 34 bezeichnet. Die Gebiete, die durch die Schichtgrenze umgeben sind, und die aufwärtszeigende Grenze treffen sich, wobei sie sich dafür nicht entlang des Segments 32 überlappen. Wenn jedoch das gesamte durch das Gebiet 30 umgebende Gebiet exponiert wird, um ein transformiertes Gebiet zu bilden, das aufwärts an dem Segment 32 angreift, und in Ergänzung, wenn das gesamte durch die Grenze 31 eingeschlossene Gebiet transformiert ist, um ein transformiertes Gebiet zu bilden, das ebenfalls an 32 angreift, dann wird das Material entlang dieses Segments vier getrennte Male exponiert werden, d. h. durch die Exposition der Gebiete eingeschlossen durch 31 und 34 und durch die Exposition der Schichtgrenze 31 und der aufwärtszeigenden Grenze 34. Wie zuvor zum Ausdruck gebracht wurde, sollte diese Überaushärtung vermieden werden, um die resultierende Steigerung in der Aushärtebreite und Aushärtetiefe zu verhindern, die daraus resultiert. Daher sind Einstellungen der aufwärtszeigenden und abwärtszeigenden Grenzen nützlich, um diese Überaushärtung zu verhindern. Dies wird in den Schritten 22 und 23 erzielt.
Ein zusätzliches und ein sehr wichtiges Ergebnis dieser Einstellungen besteht darin, dass sie den günstigen Effekt des Eliminierens der Erzeugung von Außenschichtvektoren für Gebiete haben, die zu klein sind, um tatsächlich Außenschichtvektoren zu erfordern.
Wenden wir uns Fig. 12a zu, wird z. B. für das Gebiet, dass durch das Bezugszeichen 35 bezeichnet ist, angenommen, dass es entweder eine aufwärtszeigende oder abwärtszeigende Region repräsentiert, die zu klein ist, um von dem Erzeugen von Außenschichtvektoren zu profitieren. Dies ist der Fall, weil, wenn die synergistische Stimulation die Segmente 35a und 356 entlang des Umfanges des Gebietes spurt, dieses Gebiet automatisch transformiert werden wird (wegen der involvierten Aushärtebreite).
Die Bestimmung solcher Gebiete kann verwirklicht werden, indem z. B. das Segment 35a um die Hälfte der Aushärtebreite nach rechts bewegt wird, während ebenfalls das Segment 35b um eine Hälfte der Aushärtebreite nach links bewegt wird, wie es gezeigt ist. Wie nachfolgend diskutiert werden wird, können diese Schritte im großen Maße durch Verwendung des LWC Algorithmus aus Schritt 16 durchgeführt werden. Wenn das Ergebnis des Verschiebens dieser Segment einem Kollaps der Region oder einem teilweisen Kollaps entspricht, dann zeigt dies an, dass die Erzeugung von Außenschichtvektoren in dieser Region oder in Teilen dieser Regionen durchgeführt werden muss. Wie in Fig. 12b gezeigt ist, läßt das Versetzen der Segmente die Region in Liniensegmente 36 zusammenfallen, die anzeigen, dass Außenschichtvektoren erzeugt werden müssen. Die Bestimmung dieser Gebiete wird in den nächsten zwei Schritten der Fig. 3a und 3b durchgeführt.
Im Schritt 22 wird ein Aufwärtsversatz der Grenze (up boundary offset = UBO) für jede Schicht in ähnlicher Weise wie die Berechnung des LBO berechnet, d. h. durch Interpolation basierend auf den Werten der Schichtdicke plus einem erwarteten Überaushärtebetrag. Dieser Betrag wird verwendet, um die aufwärtszeigenden Grenzen in sehr ähnlicher Weise zu versetzen, wie es zuvor beschrieben wurde. Diese primäre Differenz zwischen der Verwendung des UBO und des LBO besteht darin, dass der UBO nicht verwendet wird, um physikalische Grenzen zu bilden, die gezogen werden, wobei der LBO dazu verwendet wird, um solche Grenzen zu bilden. Der UBO wird dazu verwendet, um Grenzen zu bilden, von denen die geeigneten Gebiete zum Bilden einer Außenschicht und/oder zum Schraffieren bestimmt werden. Wenn diese Gebiete nun zu null reduziert werden oder negativ werden, werden sie einfach nicht mit einer Außenschicht versehen und/oder schraffiert.
Der LBO wird andererseits verwendet, um die Grenzen zu versetzen, die physikalisch gebildet werden, wenn eine Schicht eines Teils produziert wird. Wenn sich nun die Gebiete innerhalb dieser Grenzen zu null reduzieren oder negativ werden nach der Kompensation in Verbindung mit dem LBO, muss eine Entscheidung gefällt werden, ob es geeignet ist oder nicht, das kollabierte Merkmal als eine einzelne Linie ausgehärteten Materials zu bilden oder ob es eher geeignet ist, solche Merkmale von einer weiteren Betrachtung auszuschließen. Die am meisten bevorzugte Wahl kann von Teil zu Teil oder von Schicht zu Schicht oder von Region einer Schicht zu Region einer Schicht variieren. Daher besteht die am meisten geeignete Methode darin, diese Entscheidung dem Benutzer als eine benutzerspezifische Option zu überlassen. Diese Entscheidung kann auf einer Stück-für- Stück-Basis oder Schicht für-Schicht-Basis oder einer Region einer-Schicht für- Region einer-Schicht-Basis getroffen werden. Dieser Unterschied zwischen der Verwendung des LBO und des UBO führt zu leicht unterschiedlichen Verarbeitungsroutinen, wie später beschrieben wird.
Als nächstes werden die eingestellten aufwärtszeigenden Grenzen U[i]' einwärts eingestellt um ungefähr die Hälfte des UBO für jene Schicht, UBO[i], um die zweifach eingestellten aufwärtszeigenden Grenzen U[i]" zu erhalten. Man sollte bemerken, dass mit der Erzeugung von U[i]" die einfach eingestellten aufwärtszeigenden Grenzen U[i]' noch zurückbehalten werden. Der Grund besteht darin, dass die zweifach eingestellten Grenzen nur zeitweilig für den Zweck der Erzeugung von Außenschichtvektoren und/oder Schraffurvektoren erhalten werden und dass sie nicht für den Zweck des Erzeugens von Grenzvektoren beibehalten wer den. Stattdessen werden die einfach eingestellten Grenzen U[i]' zu diesem Zweck beibehalten.
Im Schritt 23 werden dann eingestellte abwärtszeigende Grenzen D[i]' durch das Einstellen für einen Abwärtsversatz der Grenze, DBO (down boundary offset = DBO), für diese Schicht berechnet. Die Werte für den Abwärtsversatz der Grenze für jede Schicht, werden in einer Weise berechnet, die analog ist zum Versetzen der Aufwärts grenzen im Schritt 21, ausgenommen einer im Allgemeinen kleineren Tiefe der Aushärtung und einer kleineren entsprechenden Breite der Aushärtung, und die Einstellung auf die abwärtszeigenden Grenzen wird in einer ähnlichen Weise durchgeführt. Nochmals, werden mit dem Erzeugen der einfach eingestellten Grenzen D[i]' die nicht-eingestellten Grenzen D[i] noch aufrecht erhalten. Der Zweck besteht darin, dass die eingestellten Grenzen nur für den temporären Zweck des Erzeugens von Außenschichtvektoren und/oder Schraffurvektoren verwendet werden, wobei die nicht-eingestellten Grenzen D[i] für die Erzeugung der Grenzvektoren erhalten werden.
Man sollte bemerken, dass es ebenfalls möglich ist, einen zusätzlichen Versatzwert zu bestimmen und zu verwenden, um die Grenzen L'''[i] oder L"[i] zu kompensieren, um zweite Grenzen herzustellen. Die zweiten Grenzen können dann die Erzeugung von Kreuzschraffur (Schraffur) oder einer Außenschicht (wenn verwendet) verwendet werden, wobei das Original L'''[i] oder L"[i] noch verwendet werden würde, um die physikalischen Grenzen zu bilden, die die Schraffur oder die Außenschicht einschließen würden, die von den zweiten Grenzen produziert wurden.
Abschließend werden im Schritt 24 von den Grenzdaten Vektoren erzeugt, wie folgt: Zunächst werden für jede Schicht Schichtgrenzvektoren (layer boundary vectors = LB) von den dreifach eingestellten Schichtgrenzen L'''[i] erzeugt. (Dies ist ein einfacher Vorgang und es ist einfach die Erzeugung von einer oder mehreren Schleifen von Vektoren, die die Grenzen markieren). Als zweites wer den die Vektoren der flachen Aufwärtsgrenzen (flat up boundary vectors = FUB) von den eingestellten Aufwärtsgrenzen U[i]' erzeugt. Als drittes werden die Schichtschraffurvektoren (layer hatch vectors = LH) von den zweifach eingestellten (nicht dreifach eingestellten) Schichtgrenzen L[i]" eher als die dreifach eingestellten Grenzen L[i]''' unter Verwendung eines der Schraffurerzeugungsalgorithmen erzeugt, die nachfolgend beschrieben werden. Man sollte bemerken, dass die zweifach eingestellten Grenzen L[i]" genutzt werden, die die aufwärtszeigenden Regionen umgeben, dafür aber nicht die abwärtszeigenden Regionen (siehe Schritt 21 in Fig. 3b). Dies ist der Fall, weil Schraffurvektoren möglicherweise für die Schichtgrenze und für die Aufwärtsgrenzen der Regionen erzeugt werden und weil es effizienter ist, sie in einem Schritt zu erzeugen anstelle in zwei Schritten, was erforderlich wäre, wenn L[i]''' hier genutzt werden würde. Obwohl es im Allgemeinen als unnötig empfunden wird, können getrennte Schraffurvektoren für die L'''[i] Regionen und für die U'[i] Regionen erzeugt werden anstelle eines einzelnen Satzes für die kombinierten L'''[i] und U'[i] Regionen. Dies kann auf Kosten der Produktion zusätzlicher Vektoren durchgeführt werden, dafür aber mit dem Vorteil, zusätzliche Vielseitigkeit in dem Vorgang des tatsächlichen Umwandelns des aufbauenden Materials zu erzielen. Man sollte bemerken, dass das Erzeugen von Schraffurvektoren für die abwärtszeigenden Regionen nicht mit der Erzeugung der Schraffurvektoren für die Schichtgrenzen kombiniert werden kann, weil diesen Vektoren für die abwärtszeigenden Regionen wahrscheinlich unterschiedliche Aushärtetiefen gegeben sein werden und weil sie möglicherweise vollständig anders verarbeitet werden gegenüber den gegebenen LH, weil das Ausformen einer gleichmäßig ausgehärteten, nicht überausgehärteten Region gewünscht ist. Als viertes werden die Vektoren der flachen Abwärtsgrenzen (flat down boundary vectors = FDB) von den nicht-eingestellten abwärtszeigenden Grenzen D[i] abgeleitet, die im Allgemeinen ohne jedes Überaushärten spezifiziert sind. Als fünftes werden die Abwärtsschraffurgrenzvektoren (down hatch boundary vectors = NFDH) von den Abwärtsgrenzen D[i] unter Verwendung den nachfolgend beschriebenen Schraffurerzeugungsalgorithmen gebildet. Als sechstes werden die Aufwärtsfüllvektoren (up fill vectors = FUF) von den zweifach eingestellten Aufwärtsgrenzen U[i]" gebildet und dann werden die Abwärtsfüllvektoren (down fill vectors = FDF) von den eingestellten Abwärtsgrenzen D[i]' unter Verwendung eines der Erzeugungsalgorithmen für Außenschichtvektoren erzeugt, die nachfolgend beschrieben werden.
Man sollte bemerken, dass der Algorithmus einen Teil der Vektormnemonik nunmehr mit den vorangegangenen Schnittprogrammen in der WO 89/10256 beibehält, um die Kompatibilität mit verbleibenden Computerprogrammen aufrecht zu erhalten, die anders sind als das Schnittprogramm, das auf dem Verarbeitungscomputer läuft. Die Entsprechung der Vektormnemonik, der Vektorbeschreibung, den zur Erzeugung der Vektoren verwendeten Grenzen und der Ordnung, in der jeder Vektortyp erzeugt und dann gezeichnet wird, ist unten zusammengefasst:
Obwohl die oben aufgelistete Zeichnungsordnung bevorzugt ist, können andere befriedigende Zeichnungsordnungen verwendet werden. Ein wichtiger Aspekt des Auswählens der Zeichnungsordnung besteht in dem Verhindern von Zeichnungsvektoren, die nicht adäquat unterstützt werden durch zuvor ausgebildete Bereiche des Objektes. Wenn diese ungebundenen oder leichtgebundenen Vektoren vor dem Zeichnen anderer Vektoren gezeichnet werden, kann transformiertes Material. dass die Vektoren bildet, aus der Position abwandern oder aus der Position verzerrt werden, bevor es von anderen Vektoren befestigt werden kann. Daher ist es für gewöhnlich ratsam, das Material auf einer gegebenen Schicht in einer Weise zu verfestigen, die mit den unterstützten Regionen beginnt, weil diese Regionen an dem Querschnitt darunter anhaften, und dann das Material verfestigt, das sich radial auswärts von diesen Regionen in die nicht-unterstützten Regionen erstreckt. Diese gewünschte Weise der Bildung kann durch Vergleich der angrenzenden Querschnitte, der bekannten Aushärtetiefen und Breiten für jeden Vektor und der bekannten Attribute der verwendeten Zeichenstile und jeder verwendeten Methode zur Reduktion der Welligkeit implementiert werden. Die oben beschriebene Ordnung reflektiert diese Betrachtungen. Zusätzlich zeichnet sie Grenzen immer vor ihren zugeordneten Schraffuren oder Füllungen, um sicherzustellen, dass die Schraffur und die Füllung durch die Grenzen eingezwängt werden, sogar wenn die Schraffur und die Füllung anfänglich nicht befestigt sein sollte.
Eine andere mögliche Zeichnungsordnung ist LH, FUF, LB, FUB, FDB, NFDH und abschließend FDF. Diese Zeichnungsordnung erzeugt die LH und die FUF vor ihren entsprechenden Grenzen, weil angenommen werden kann, dass beide dieser Vektortypen verwendet werden, um Material umzuwandeln, was von unten durch Material unterstützt wird, das in Verbindung mit dem vorhergehenden Querschnitt transformiert wurde. Diese Zeichnungsordnung hat weiterhin den Vorteil, dass die Grenzen nicht durch Schrumpfung der Schraffur und der Füllung verzerrt werden, wenn die Schraffur und die Füllung gebildet werden. Es kann daher angenommen werden, dass die Grenzen letztendlich in genauere Positionen angeordnet werden.
Die obige Liste von Vektortypen enthält keine aufwärtszeigende Schraffurkategorie. Wie zuvor bemerkt, besteht der Grund darin, dass die aufwärtszeigende Schraffur in der LH der obigen Liste enthalten ist. Dieser Einschluss wurde im Allgemeinen als befriedigend empfunden, wobei jedoch die aufwärtszeigende Schraffur ausgesondert werden kann in ihre eigene Kategorie, wenn die Notwendigkeit oder der Wunsch auftritt. Das Abtrennen der LH in ihre eigene Kategorie ist eine spezifizierbare Option in der vorliegenden Software.

Implementierung

Es wird nun die Implementierung des oberen Ausführungsbeispiels beschrieben. Fig. 13 illustriert eine Gesamtansicht der Implementierung, die Schritte umfasst zum Durchführen von Vereinigungsoperationen zur Bildung von Grenzen im Schritt 37, zum Durchfuhren von Kompensationen der Linienbreite im Schritt 38, zum Durchführen von Differenzoperationen zur Bildung von nichtüberlappenden Grenzen im Schritt 39 und zum Durchrühren von Außenschicht- und Schraffurretraktionen und zur Erzeugung von Füllung und/oder Schraffurvektoren im Schritt 40. All diese Schritte werden derzeit auf dem Schnitt-Computer gerührt (der der gleiche wie der Verarbeitungscomputer sein kann), der als Eingabe die Repräsentation des Objektes formatiert in schachbrettartigen Dreiecken übernimmt und als Ausgabevektoren ausgibt. Der Verarbeitungscomputer ist eins mit oder ist gekoppelt an den Schnitt-Computer zum Empfangen dieser Vektoren und um dann in Antwort auf diese Vektoren den Strahl der synergistischen Stimulation auszurichten, um die Vektoren auf der Arbeitsoberfläche des Materials zu markieren.
Jeder dieser Schritte wird in seiner Ordnung angesprochen werden. Die detaillierten Unterschritte, die Schritt 37 verarbeiten, sind in Fig. 14 dargestellt.
Zunächst werden im Schritt 50 alle Dreiecke nach der minimalen Z-Komponente jeder Dreiecksspitze sortiert. Die Z-Achse wird als die Schnittachse angenommen, die in dem ersten Ausführungsbeispiel der vertikalen Dimension entspricht. Daher wird dieser Schritt die Dreiecke entlang der Schnittachse ordnen. Es sollte bemerkt werden, dass die Auswahl der Z-Achse beliebig ist und dass unter Annahme eines kartesischen Koordinatensystems die y- oder x-Achse in gleicher Weise hätten genutzt werden können.
Dann werden im Schritt 51 die Dreiecke mit einer Vielzahl von Schnittebenen beabstandet entlang der Z-Achse überlagert. Dann wird nach Betrachtung aller Dreiecke zwischen jeglichen zwei aufeinanderfolgenden Schnittebenen eine Segmentliste erstellt umfassend die Segmente, die von der Kreuzung aller solcher Dreiecke mit einer der zwei aufeinanderfolgenden Schnittebenen mit der kleineren Z-Komponente generiert werden. In Ergänzung wird eine Projektionsliste erzeugt umfassend die Segmente, die von den Projektionen der Dreiecke zwischen den zwei Schichten auf die Schichtebene mit der kleineren z-Komponente erzeugt werden, wobei flache und vertikale Dreiecke von der Betrachtung ausgeschlossen sind. Wenn es gewünscht ist, das reproduzierte Objekt nicht entlang der Z-Achse zu versetzen, werden diese Listen mit der höheren der beiden Schichten nach ihrer Bildung verbunden. Nachdem die Segment- und die Projektionssegmentlisten für einen Querschnitt erstellt worden sind, werden die Segment und Projektionslisten für alle Querschnitte gebildet. In jedem Fall werden die Segment- und Projektionslisten für einen Querschnitt von den zwei Schnittebenen gebildet, die den Querschnitt eingrenzen. Alternativ können nicht alle Segmentlisten erzeugt werden. Anfänglich ist es möglich, solche Segmentlisten für die vorhergehende nachfolgende Schicht, die vorliegende Schicht und die sukzessive Schicht zu erzeugen. Nachdem die geeigneten Berechnungen durchgeführt wurden für die vorliegende Schicht, werden die Vektoren für die vorliegende Schicht gespeichert oder ausgeführt. Die Information für die nachfolgende Schicht wird entfernt gefolgt durch die Schichtbezeichnung, die aufwärts übertragen wird, so dass die nächste sukzessive Schicht die vorliegende Schicht wird. Der Vorgang wird dann wiederholt, wodurch die Verwendung von Speicherplatz minimiert wird.
Man sollte bemerken, dass die Segmente in der Projektionsliste über die Bildung in einer Orientierung entgegen dem Uhrzeigersinn geordnet sind, so dass im Folgenden die Richtungen der Segmente, die eine Projektion begrenzen, die festen Regionen links und die hohlen Regionen rechts von der Grenze sind. Ein anderer Weg, um dies auszudrücken, besteht darin, dass die Segmente der rechten-Hand- Regel folgen, wodurch für die Segmente angenommen wird, feste Bereiche in Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn einzukreisen und hohle Bereiche in einer Orientierung in Richtung des Uhrzeigersinns einzukreisen.
Unähnlich den Segmenten in der Projektionsliste sind jedoch die Segmente in der Segmentliste nicht über die Bildung orientiert. Diese Segmente werden im Schritt 57 orientiert, der nachfolgend diskutiert wird.
Für einen gegebenen Querschnitt wird beginnend im Schritt 52 die Segmentliste zunächst verarbeitet, um sie zu säubern und jegliche verfälschte Eingabedaten zu korrigieren. Für die eingegebenen Dreiecke wird angenommen, dass sie vollständig die Oberfläche des Objektes aufspannen und dass sie nur an ihren Spitzen an andere Dreiecke angreifen. Wenn eine oder beide dieser Annahmen verletzt ist, können die Eingabedaten, die die Dreiecke repräsentieren, verfälscht sein. Dies kann sich selbst manifestieren in der Form von Lücken oder Überlappungen in der Segmentliste. Wie unten diskutiert wird, werden diese Lücken im Schritt 52 und den nachfolgenden Schritten gefüllt.
Im Schritt 52 werden die Segmente in der Liste geordnet gemäß ihrer kleinsten y- Dimension, obwohl die x-Dimensionen in gleicher Weise hätten genutzt werden können. Dann werden im Schritt 53 die Endpunkte der Segmente umgekehrt betrachtet durch Vergleich mit den Endpunkten der sukzessiven Segmente und, wenn irgendwelche zwei Endpunkte sich treffen, werden die entsprechenden Segmente kombiniert, um "Polylinien" zu bilden. Im Schritt 54 werden die Endpunkte jeder Polylinie, die nicht mit sich selbst zur Bildung eines Polygons geschlossen ist, umgekehrt betrachtet und mit den Endpunkten von sukzessiven ungeschlossenen Polylinien verglichen. Wenn Lücken vorhanden sind, werden Segmente erzeugt, um diese Lücken zu füllen, wobei die kleinsten Lücken zuerst betrachtet werden. Das Ergebnis besteht darin, Polygone aus den nicht- geschlossenen Polylinien zu bilden. Durch das Schließen der Polylinien zu Polygonen werden Vorsichtsmassnahmen getroffen, um Vektoren zu vermeiden, die andere Vektoren kreuzen. An solchen Kreuzungspunkten werden beide Vektoren geteilt, wie es notwendig ist, und nicht überlappende Polygone werden gebildet oder ein Polygon und eine nicht überlappende Polylinie wird gebildet.
Nachdem alle Lücken gefüllt worden sind, werden im Schritt 55 die längstmöglichen Segmente der Polygone neu geformt, indem sukzessive polylineare oder annähernd polylineare Polylinien oder Segmente kombiniert werden, wo es möglich ist. Ein Charakteristikum dieser engeren Segmente ähnlich jenen, die zur Bildung der früheren Polygone verwendet werden, besteht darin, dass alle Lücken nun entfernt worden sind und dass die Segmente vollständig Polygone formen werden. Weiterhin besteht eine andere Charakteristik dieser längeren Segmente darin, dass es ihnen nicht gestattet ist, über andere Segmente zu laufen. Dies wird durch Befolgen der Regel verwirklicht, ein Segment in mehrfache Segmente an einem Schnittpunkt zu teilen, um das Kreuzen von jeglichen zwei Segmenten zu verhindern oder um ein Segment zu verhindern, dass mit einem anderen Segment durch einen Schnittpunkt läuft.
Der Teilungsprozess ist in den Fig. 15a und 15b illustriert. Fig. 15a zeigt die Segmente 61 und 62, die sich am Punkt 63 schneiden. Um eine Verletzung der zuvor erwähnten Regel zu verhindern, werden die Segmente in vier Untersegmente A, B, C und D unterteilt.
Fig. 15b zeigt ein weiteres Beispiels des Teilens von Segmenten 64 und 65, die sich im Punkt 66 schneiden, ausgenommen, dass hier dass Unterteilen in drei Untersegmente A, B und C anstatt in vier Untersegmente erfolgt.
Geht man zurück zu Fig. 14, werden im Schritt 56 die neugeformten Segmente nach ihrer minimalen y-Dimension geordnet.
Im Schritt 57 werden die Orientierungen den Segmenten zugeordnet, weil, wie oben diskutiert, ähnlich den Segmenten in der Projektionsliste diesen Segmenten keine Orientierungen zugeordnet wurden. Um dies auszuführen, werden die Segmente zunächst mit sogenannten "unendlichen" Linien (sogenannt, weil für sie angenommen wird, dass sie in der Unendlichkeit entspringen) gekreuzt, die par allel zur x-Achse verlaufen (obwohl die y- oder die z-Achse in gleicher Weise möglich ist). Dann wird an jedem Schnittpunkt eines Segments eine quantitative Volumenanalyse (quantitative volume analysis = "QV-Analyse") durchgeführt und als ein Ergebnis dieser Analyse wird dem Segment eine entsprechende Orientierung zugeordnet.
Um die QV-Analyse zu beginnen, wird angenommen, dass eine unendliche Linie immer in einer hohlen Region beginnt und dass jedes Mal, wenn sie ein Segment schneidet, sie entweder eintritt oder aus einer festen Region austritt. Die Orientierung der Segmente wird derart angenommen, dass sie zu ihrer Linken fest ist und zu ihrer Rechten hohl, d. h. es wird angenommen, dass sie eine feste Region einschließen, indem sie in einer Orientierung entgegen dem Uhrzeigersinn eine Schleife darum bilden. Dies ist äquivalent einer Orientierung dieser Segmente gemäß der rechten Handregel. Nochmals, eine linke Handregel ist ebenfalls möglich.
Das quantitative Volumen ("QV") in Verbindung mit einer unendlichen Linie wird variieren von einem Punkt auf der Linie zu einem anderen in Abhängigkeit davon, ob dieser Bereich der unendlichen Linie innerhalb eines hohlen Bereiches oder innerhalb eines festen Bereiches lokalisiert ist. Wenn sich die unendliche Linie in einer hohlen Region befindet, wird angenommen, dass man ein QV von null hat, und wenn es sich in einer festen Region eines Objektes befindet, wird angenommen, dass man ein QV von eins hat (wenn sich die unendliche Linie innerhalb einer überlappenden festen Region von zwei Objekten befindet, müsste es ein QV von 2 haben) usw. Die Situation der überlappenden festen Regionen ist von diesem Stadium der Verarbeitung ausgeschlossen, weil in diesem Stadium hohle und feste Regionen bestimmt werden, indem die Bezeichnung geändert wird, wenn sukzessive Grenzvektoren bestimmt werden. Ein anderer Algorithmus ist möglich der im wesentlichen überlappende feste Regionen in dieser Phase verarbeiten könnte.
Jedes Segment kann nur eine zugeordnete Orientierung aufweisen, weil es über eine gesamte Länge per Definition und aufgrund der zuvor beschriebenen Teilungstechnik durch eine hohle auf der einen Seite und eine feste Region auf der anderen Seite begrenzt ist.
Die geordneten Segmente sind nacheinander mit unendlichen Linien überlappt, bis jedem Segment eine Orientierung zugeordnet wurde. Jede Anzahl von unendlichen Linien kann verwendet werden, wobei die einzige Bestimmung darin besteht, dass ausreichend viele Linien genutzt werden, so dass jedem Segment eine Orientierung zugeordnet werden kann. Die erste unendliche Linie kann derart gewählt werden, dass sie so viele Segmente wie möglich schneidet. Nachdem die Orientierung dieser Segmente zugeordnet wurde, schneidet eine andere unendliche Linie so viele verbleibende Segmente wie möglich, wobei Orientierungen zugeordnet werden, und der Vorgang wiederholt sich, bis allen Segment Orientierungen zugeordnet worden sind.
Der obige Vorgang kann mit Hilfe der Fig. 16 illustriert werden, die die Segmente 67a-67f und 68a-68g zeigt. Diese Segmente haben alle zumindest eine Komponente parallel zur y-Achse und es wird angenommen, dass sie nach minimalen y-Werten geordnet sind und daher entsprechend dargestellt sind. Die y- Achse ist mit dem Bezugszeichen 71 bezeichnet.
Zunächst wird eine unendliche Linie, die mit dem Bezugszeichen 69 bezeichnet ist, ausgewählt, um so viele Segmente wie möglich zu schneiden. In diesem Fall überzieht diese Linie die Segmente 67a-67c und 67e. Die tatsächlichen Schnitte der Segmente mit der Linie sind als A, B, C und D bezeichnet.
Wie früher bemerkt, wird angenommen, dass sich der Ursprung der unendlichen Linie im Unendlichen befindet, welches als hohl angenommen wird. Daher wird für die unendliche Linie im Unendlichen angenommen, dass sie einen zugeordneten quantitativen Wert von null hat. Dieser ist an der unendlichen Linie kurz vor dem Kreuz 67a an dem Punkt A angezeigt. Als nächstes wird jeder Schnittpunkt entlang der unendlichen Linien der Reihe nach betrachtet und die "QV-Werte" werden sukzessive jedem Bereich der unendlichen Linie nach der Kreuzung mit einem Segment zugeordnet. Wenn der QV-Wert einen Übergang von null zu eins durchführt, zeigt dies das Eintreten des festen Materials an. Wenn es ein Übergang von eins zu null macht, zeigt dies das Austreten aus festem Material an. Die aufeinanderfolgenden QV-Werte sind in der Figur gezeigt.
Als nächstes wird eine Orientierung angenommen, die feste Segmente zur Linken und hohle zur Rechten anzeigt, wobei die Orientierungen der Segmente von den QV-Werten auf der unendlichen Linie abgeleitet werden. Wenn die QV-Werte einen Übergang von null zu eins quer über ein Segment machen, zeigt dies an, dass in einen Festkörper eingetreten worden ist, und der rechten Handregel folgend, wird angenommen, dass das Segment abwärts zeigt. Wenn natürlich QV einen Übergang von eins zu null macht, zeigt dies an, dass ein Festkörper verlassen wurde, und der rechten Handregel folgend wird angenommen, dass das Segment aufwärts zeigt. Wenn ein Abwärtszeigen des Segmentes bestimmt wurde, wird dem eine Orientierung von eins gegeben, während wenn es als abwärtszeigend bestimmt wurde, wird ihm eine Orientierung von -1 gegeben. Die abgeleiteten Orientierungen sind in der Figur als Nummern unterhalb der entsprechenden Segmente gezeigt. Ein Pfeil wurde ebenfalls zu jedem Segment hinzugefügt, um bildlich seine abgeleitete Orientierung zu zeigen.
Als nächstes wird eine andere unendliche Linie gezeichnet, die in der Figur mit dem Bezugszeichen 70 identifiziert ist, um eine andere Gruppe von Segmenten zu schneiden, die in der Figur mit den Bezugszeichen 68a-68f identifiziert sind. Die entsprechenden Schnittpunkte sind in der Figur mit E, G, H, I und J identifiziert. Dann wird die obige Analyse wiederholt, um den geschnittenen Segmenten, die in der Figur bezeichnet sind, die Orientierungen zuzuweisen.
Eine Konsistenzüberprüfung wird dann durchgeführt, um zu bestimmen, ob einem Segment, dem eine Orientierung durch zwei unendliche Linien zugewiesen wurde, die gleiche Orientierung zugewiesen worden ist. Wenn z. B. in Fig. 16 die Segmente 68a und 67a Teil des gleichen Gesamtsegments wären (wobei diese Situation durch die unterbrochene Linie angezeigt ist, die diese beiden Segmente verbindet), dann würde eine Überprüfung durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass die durch die unterschiedlichen unendlichen Linien dem Segment zugewiesenen Orientierung die gleichen sind. Das ist tatsächlich in Fig. 16 der Fall. Zusätzliche Überprüfungen können durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass den Segmenten in jedem Polygon kompatible Richtungen zugewiesen wurden.
Mehrere Spezialfälle werden jetzt betrachtet. Der erste ist in den Fig. 16a-17b illustriert, wo das Segment 72, der eine Orientierung zuzuweisen ist, horizontal zur unendlichen Linie 73 ausgerichtet ist. In diesem Beispiel wird angenommen, dass die unendliche Linie von oben nach unten durch das Segment läuft, wie es durch die unterbrochene Linie in den Figuren angezeigt ist, obwohl in Realität die unendliche Linie dem Weg folgt, der durch die durchgehenden Linien in den Figuren angezeigt ist. Wenn sich QV von null zu eins ändert, wie in Fig. 17a, wird dem Segment eine Orientierung von eins zugeordnet, während, wenn sich QV von eins zu null ändert, wie in Fig. 17b, wird dem Segment eine Orientierung von -1 zugeordnet
Ein anderer Speziellfall besteht darin, dass sich zwei oder mehrere Segmente überlappen. Überlappende Segmente können durch Dreiecksüberlappungen bewirkt werden. Diese Situation kann auftreten, wenn Dreiecksspitzen zu Schnittebenen abgerundet werden.
Um diese Situation zu behandeln, wird ein Orientierungswert dem überlappenden Segment als Ganzes zugeordnet. Dieser Wert ist gleich der Summe der Orientierungen der individuellen Segmente. In Ergänzung wird ein neuer Wert, ein "Biorientierungswert", beiden zugeordnet, den individuellen Segmenten und der über lappenden Segmentgruppierung. Für individuelle Segmente ist der Biorientierungswert auf 1 gesetzt. Für die Segmentgruppierungen wird der Biorientierungswert die Summe der Bioorientierungen der individuellen Segmente sein.
Zum Beispiel ist in Fig. 18a eine unendliche Linie 74 gezeigt, die die überlappenden Vektoren 75a und 75b schneidet (nur für darstellende Zwecke sind die Vektoren beabstandet). Wie gezeigt ist, ist die abgeleitete Orientierung für die Gruppierung 0, weil nur zwei Vektoren in der Gruppe sind. Wie zuvor angezeigt wurde, wird dieser Wert von der Summe der zwei individuellen Orientierungen berechnet, die jeweils 1 und -1 sind. Die Biorientierungswerte für das Beispiel der Fig. 18a wird 2 sein, was die Summe der Biorientierungswerte für die individuellen Segmente ist. Man kann erkennen, dass der Biorientierungswert für die Gruppe einfach eine Zählung der Anzahl der Segmente in der Gruppe ist.
Man sollte bemerken, dass eine Gruppe von zwei Segmenten betrachtet wird als ein Konstrukt, das als "Bigon" bekannt ist, welches ein Polygon gebildet aus zwei Seiten ist. Weil daher zwei überlappende Segmente im wesentlichen ein Polygon von zwei Seiten bilden, wird die Gruppierung in Fig. 18a richtigerweise als ein Bigon bezeichnet. Der Biorientierungswert für ein Bigon liefert ein weiteres Stück an Information, das darin besteht, ob das Bigon einen kollabierten hohlen Körper oder einen kollabierten festen Körper repräsentiert. Derzeit wird für ein Bigon mit einem positiven Biorientierungswert angenommen, dass es einen kollabierten festen Körper repräsentiert. Das Bigon, das in Fig. 18b dargestellt ist, repräsentiert einen kollabierten hohlen Körper. In Wirklichkeit würden auf diesem Niveau der Verarbeitung beiden Situationen in den Fig. 18a und 18b die gleiche physikalische Orientierung gegeben werden. Obwohl es nützlich für das Verständnis des Vorgangs ist, würde daher die in der Fig. 18b dargestellte Orientierung nicht wirklich in der vorliegenden Ausführungsform erzeugt werden. Alle Bigone werden behandelt, als würden sie ein gefangenes positives Gebiet einschließen. Daher werden sie betrachtet, als würden sie ihre Gebiete in einer Weise entgegen dem Uhrzeigersinn einschließen. In späteren Verarbeitungsstadien einschließlich der kurz zu beschreibenden Vereinigungsoperation werden jedoch zwei Situation unterschiedlich behandelt aufgrund des Umstandes, dass andere Vektoren auf den Schichten von Natur aus anzeigen, dass eines der Bigone innerhalb einer festen Region angeordnet ist, und das andere innerhalb einer hohlen Region. Die Vektoren der Fig. 18a werden als ein Teil des Objektes gezeichnet, wobei die Vektoren der Fig. 18b nicht gezeichnet werden, weil sie mehrheitlich eine doppelte Exposition eines bestimmten Gebiets repräsentieren.
In den Differenz- und den Multiplikationsoperationen (nach einer Vervollständigungsoperation), die hiernach zu beschreiben sind, werden diese Bigone voneinander unterschieden, indem sie unterschiedliche zugewiesene Vorzeichen zu ihren Biorientierungswerten haben. Dies ist wesentlich, da es die Fähigkeit bereitstellt, kollabierte Merkmale aufrecht zu erhalten, die andererseits verloren wären.
Die zuvor dargestellten unendlichen Linien waren gerade Linien, die parallel zur x-Achse verliefen, wobei imaginäre Krümmungen in den Linien angeordnet wurden, um bei der Bestimmung von Orientierungen von Segmenten verwendet zu werden, die parallel zur x-Achse verlaufen. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die physikalisch bedeutenden Merkmale der Linien darin bestehen, dass sie an einem Punkt bekannten quantitativen Volumens starten und dass sie kontinuierlich sind. In diesem Fall kann die Orientierung jedes Vektors in der Segmentliste durch eine einzige gekrümmte unendliche Linie bestimmt werden, die jeden der Vektoren schneidet, wobei die unendliche Linie an einer Position bekannten quantitativen Volumens startet und wobei die Orientierung der Vektoren durch die Aufwärts- oder Abwärtsübergänge des quantitativen Volumens zwischen null und eins bestimmt wird. Die Orientierung jedes Vektors sollte ergänzend derart bezeichnet sein, dass den Vektoren eine Richtung gegeben wird, die ausgehend von der Richtung der unendlichen Linie (an dem Punkt des Kontaktes) nach rechts zeigt, wenn der Übergang von einem Hohlkörper in einen Festkörper stattfindet, und die nach links zeigt, wenn der Übergang von einem Festkörper in einen Hohlkörper erfolgt.
Der Fall von drei überlappenden Segmenten 76a, 76b und 76c ist in den Fig. 19a und 19b dargestellt. Die unendliche Linie, die die Vektoren schneidet, ist mit dem Bezugszeichen 77 bezeichnet. Fig. 19a illustriert den Fall, wo die unendliche Linie in die Gruppierung der drei Segmente von einem Hohlkörper eintritt, während Fig. 19b den Fall illustriert, wo die unendliche Linie in die Gruppierung der drei Segmente von einem Festkörper eintritt.
Die Segmente, die die Gruppierung bilden, sind zu Illustrationszwecken voneinander beabstandet gezeigt und die jeweiligen Wechsel in den Werten der QV sind gezeigt. Man sollte bemerken, dass in Fig. 19a der Wert der Orientierung 1 ist, wobei alle in Übereinstimmung mit der Summe der individuellen Orientierungen sind, während der Orientierungswert in Fig. 19b -1 ist.
In beiden Fällen umfasst jedoch die Gruppierung einen kollabierten Hohlkörper und einen kollabierten Festkörper. Daher werden die Biorientierungswerte für beide Fälle als drei angenommen.
Dies vervollständigt die Diskussion der besonderen Herangehensweise, die derzeit genutzt wird, um den Segmenten in der ersten Ausführungsform Orientierungen zuzuweisen. Wenden wir uns Fig. 14 zu, werden im Schritt 58 die Projektionssegmente nach minimalen y-Werten sortiert und dann im Schritt 59 mit den Segmenten in der Segmentliste vermischt. Man sollte bemerken, dass die Segmente in der Projektionsliste schon zugewiesene Orientierungen aufweisen und dass man für sie keine Orientierungen berechnen muss, wie für die Segmente in der Segmentliste. Die Orientierung für die Vektoren in der Projektionsliste wird in einer Weise bestimmt, die analog ist zu der, die zur Bestimmung der Orientierung der annähernd flachen Grenzvektoren beschrieben in der zuvor zitierten und eingearbeiteten PCT-Veröffentlichung WO 89/10256 verwendet wird. Das Vermischen der Segmente der beiden Listen ebnet den Weg für das Vereinigen der Gebiete, die durch die Segmente beider Sätze umgeben werden, wobei die Vereinigung, wie zuvor diskutiert wurde, in die Bildung der Schichtgrenzen resultieren wird.
Im Schritt 60 werden die Vereinigungsoperationen durchgeführt. Um die Vereinigungsoperation durchzuführen, wird eine Serie von unendlichen Linien durch die Segmente in der vermischten Liste laufen. Dann werden die QV-Werte an jedem Schnittpunkt (hier werden ähnlich dem Schritt 57 die QV-Werte von den Segment-Orientierungen berechnet) berechnet und jedes Segment, wo der QV einen Übergang von unter 1 zu einem Wert von 1 oder größer vollzieht, oder einen Übergang von über 1 oder genau 1 zu weniger als 1, wird beibehalten werden. Alle anderen Segmente werden verworfen. Die erhaltenen Segmente werden, wie man in der unteren Diskussion sehen wird, die Vereinigung der Gebiete bilden, die durch die Segmente in der Segment- und Projektionsliste umgeben sind.
Diese Operation ist in Fig. 20a dargestellt, die die Segmente zeigt, die zwei Schleifen bilden, wobei angenommen wird, dass eine Schleife von Segmenten in der Segmentliste gebildet wird und die andere Schleife von Segmenten in der Projektionsliste gebildet wird. Es ist im Allgemeinen zumindest ein Überlapp (ein Zusammentreffen von Vektoren) zwischen jenen in der Segmentliste und jenen in der Projektionsliste vorhanden.
Eine Mehrzahl von unendlichen Linien 78a-78f ist als die Segmente schneidend gezeigt und nachdem die Schnittpunkte bestimmt und lokalisiert worden sind, werden die QV-Werte bestimmt. Die QV-Werte sind in der Figur gezeigt. Unter Verwendung der zuvor diskutierten Beibehaltungsregel werden die erhaltenen Vektoren mit A-I bezeichnet. Diese Segmente sind für die Klarheit erneut in Fig. 20B gezeichnet mit den ausgeschlossenen Segmenten J-M, die als gestrichelte Linien gezeigt sind. Wie gezeigt, ist das durch die erhaltenen Segmente umgebene Gebiet die Vereinigung der beiden Gebiete, die in Fig. 20a gezeigt sind. Man sollte erinnern, dass die Entscheidung, Vektoren zu erhalten oder zu entfernen, darauf basierte, ob der Übergang quer über den Vektor eine Änderung des quantitativen Volumens zwischen zumindest null und eins enthielt.
Für die erhaltenen Segmente wird jeder Orientierungswert größer als eins zu eins geändert und jeder Orientierungswert kleiner als -1 wird zu -1 geändert. Durch diesen Vorgang werden überlappende Segmente effektiv verworfen. Weiterhin werden die Biorientierungswerte für diese Segmente auf 1 gesetzt. Man sollte jedoch bemerken, dass einige Segmentgruppierungen noch erhalten bleiben werden. Diese beinhalten Bigone, die kollabierte feste Körper repräsentieren. Bigone die kollabierte hohle Körper repräsentieren, werden verworfen. Dann werden die erhaltenen Segmente erneut verbunden, um Polygone zu bilden.
Das Verwerfen von kollabierten hohlen Körpern reflektiert die Vorgehensweise dieser Ausführungsform, dass feste Merkmale wichtiger als hohle Merkmale angesehen werden, für das genaue Repräsentieren des Objektes. Um diese Vorgehensweise zu implementieren, wenn man in der Vereinigungsoperation auf ein Bigon trifft, wird ein neuer Parameter QV' definiert. Um QV' zu bestimmen, wird der Wert des Biorientierungsparameters eher als der des Orientierungsparameters kurz vor dem Bigon zu dem QV-Wert addiert und der resultierende Wert wird analysiert. Wenn der Übergang von QV zu QV' von unter 1 auf 1 oder größer geht, wird das Bigon beibehalten; anderenfalls wird das Bigon ausgeschlossen. Der Orientierungsparameter wird niemals verwendet, da er 0 sein wird und niemals einen Übergang in dem QV-Wert bewirken wird.
Wenden wir uns den Fig. 21a und 21b zu, wird die Behandlung der Bigone in dieser Vereinigungsoperation detaillierter beschrieben. Diese Figuren zeigen Bigone, die durch die unendliche Linie 79 geschnitten sind. Der Wert von QV wird unverändert bleiben, wie auf beiden Seiten des Bigons angezeigt ist, weil der Orientierungsparameter 0 ist, wobei dafür der Wert von QV', der der Wert von QV addiert zu dem Biorientierungsparameter ist, einen Übergang auf 2 (von 0) im Vergleich zum QV-Wert vollführt kurz vor dem Eintreten in das Bigon, wie es in Fig. 21a gezeigt ist. Als ein Ergebnis wird das Bigon erhalten. Die in Fig. 21b dargestellte Situation ist ähnlich der, die in Fig. 18b dargestellt ist. Die Bioorientierung dieser Figur ist +2. Daher geht der QV' über das Kreuzen der Segmente von 1 nach 3. Da er nicht durch den Bereich 0 bis 1 geht, wird daher dieses Bigon entfernt. Als ein Ergebnis kann man in der Vereinigungsoperation erkennen, dass die Bigone die unabhängige Strukturen bilden, erhalten bleiben, während die Bigone, die Strukturen duplizieren, entfernt werden.
Dies vervollständigt die Schritte, die in Fig. 14 dargestellt sind.
Wenden wir uns der Fig. 13 zu, wird als nächstes im Schritt 38 die Kompensation der Linienbreite (line width compensation = LWC) ausgeführt. Man sollte zunächst verstehen, dass die Schichtgrenzen jeder Schicht ein Polygon definieren und der erste Schritt der LWC in dem Bewegen der Spitzenpunkte jedes Polygons besteht, so dass die Aushärtebreite des Materials, die durch Aussetzen einem Strahl von synergistischer Stimulation gebildet wird, vollständig innerhalb des Polygons eingeschlossen sein wird. Für jede Spitze wird ein Weg, der als eine Spitzenwinkelhalbierende bekannt ist, ausgebildet werden, um einen Weg zu definieren, entlang dessen sich die Spitze verschieben kann. Jede Winkelhalbierende wird derart positioniert sein, dass sie den Winkel halbiert, der an jeder Spitze gebildet wird. Dieser Schritt ist in Fig. 22a dargestellt, die ein Polygon 80 mit den Spitzen 81a, 81b, 81c und 81d zeigt. Die entsprechenden Spitzenwinkelhalbierenden sind durch die gestrichelten Linien ausgehend von jeder Spitze dargestellt. Die Spitzenwinkelhalbierenden bilden den Weg, entlang dessen jede Spitze verschoben wird, bis die Aushärtebreite entlang der Grenze vollständig innerhalb der Grenze eingeschlossen sein wird. Die Aushärtebreite des Materials, die von dem Aussetzen des Materials dem Strahl des synergistischen Stimulation resultiert, ist mit dem Bezugszeichen 84 identifiziert.
In der folgenden Diskussion wird darauf als die Strahlspur Bezug genommen.
Wendet man sich zunächst der Spitze 81c zu, wird die Spitze entlang der Winkelhalbierenden zum Punkt 81c' verschoben werden, der als der Punkt definiert ist, an dem die Strahlspur vollständig in die Grenzen des Polygons 80 passen wird. Die Strahlspur wird typischerweise die Form eines Kreises haben, wie gezeigt. In diesem Beispiel wird die Wanderung des Spitzenpunktes, der durch das Bezugszeichen 82 in der Figur identifiziert ist, fortgesetzt bis zu der kürzesten Entfernung des verschobenen Spitzenpunktes zu den Seiten des Polygons, deren kürzeste Entfernung im Allgemeinen entlang von Linien ist, die rechtwinklig zu den Seiten des Polygons verlaufen, die durch die Bezugszeichen 83a und 83b in der Figur identifiziert sind, und wobei die Entfernung gleich dem Radius der Strahlspur sein muss. Wie in der Figur dargestellt ist, wird diese Situation im Allgemeinen nur auftreten, nachdem der Spitzenpunkt um mehr als den Radius entlang der Linie der Winkelhalbierenden verschoben worden ist.
Jede Spitze wird dann in Reihenfolge eingestellt.
Nach Einstellen der Spitzen, wie oben beschrieben ist, wird der LWC- Algorithmus als nächstes eine Serie von Einstellungen vornehmen für den Fall, dass die Spitzenpunkte zu weit versetzt wurden. Ein Beispiel dieser Situation ist in Fig. 22b gezeigt, wo die obige Herangehensweise Anlass gegeben hat zu einem unakzeptablen Versetzen entlang der Linie einer Winkelhalbierenden an einer scharfen Spitze. Die Ausdehnung dieses Versatzes ist inakzeptabel, da sie inakzeptable Verzerrungen in dem abschließenden Objekt bewirken kann. Zum Beispiel repräsentiert das schattierte Gebiet in Fig. 22b die Verzerrung in dem abschließenden Objekt, weil dieses Gebiet, obwohl es durch die Schichtgrenze 86 eingeschlossen ist, nicht belichtet werden wird. Wie gezeigt ist, kann diese Verzerrung wesentlich sein.
Um daher die Verzerrung zu reduzieren, die in diesem extremen Fall resultieren kann, begrenzt der LWC-Algorithmus die Länge der Migration jedes Spitzen punktes auf einen Wert, der der Quadratwurzel des zweifachen Radius der Strahlspur entspricht:
Zum Beispiel wird in Fig. 22c, in der im Vergleich zu Fig. 22b die gleichen Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind, die Migration des Spitzenpunktes durch 88a' begrenzt und es wird nicht gestattet, bis zum Punkt 88a' fortzufahren, wie es in Fig. 22b gezeigt ist. Wenn die Strahlspur auf 88a' begrenzt ist, ist der Migrationabstand 85' gleich dem oben spezifizierten Wert. Die resultierende Strahlspur wird dann 87a' anstelle von 87a sein, wie es in Fig. 22b gezeigt ist.
Man sollte bemerken, dass diese Herangehensweise immer noch in einige Verzerrungen resultiert, die durch die kreuzschraffierten Gebieten in Fig. 22c identifiziert sind, und tatsächlich sogar einige Verzerrungen einbringt. Das angestrebte Ergebnis des Begrenzens der Migration besteht jedoch in dem Reduzieren der resultierenden Verzerrungen von dem vorhergegangenen Zustand und es wurde herausgefunden, dass die Begrenzung der Migration dieses Ergebnis in einer Vielzahl von Umständen verwirklicht, obwohl die Verzerrung nicht vollständig begrenzt ist.
Der LWC-Algorithmus führt eine andere Einstellung durch, um übermäßige Migration zu verhindern. Um diese Einstellung durchzuführen, bildet der LWC- Algorithmus erst einen Verschiebungsvektor definiert als der Vektor, der von dem Original- zu dem migrierten Spitzenpunkt zeigt. Der LWC-Algorithmus wird als nächstes die Länge des Verschiebungsvektors entlang der Linie der Winkelhalbierenden verdoppeln und, wenn der doppelte Verschiebungsvektor ein Segment auf dem Polygon kreuzt, wird der migrierte Spitzenpunkt rückwärts zu dem Originalspitzenpunkt eingestellt, bis der verdoppelte Verschiebungsvektor gerade das geschnittene Segment berührt.
Dieser Vorgang ist in den Figurn 22d und 22e dargestellt, die das Polygon 80 mit dem Spitzenpunkt 81b und dem Segment 92 zeigt. Wie in Fig. 22d gezeigt, wird der Verschiebungsvektor 89, nachdem der Spitzenpunkt migriert worden ist zum Punkt 90 verdoppelt, um den doppelten Verschiebungsvektor 91 gezeigt in Phantomlinien, zu erhalten. Wie gezeigt ist, schneidet der verdoppelte Verschiebungsvektor das Segment 92, wie es in Fig. 22e gezeigt ist, wobei der Spitzenpunkt zurückmigriert ist zum Punkt 90' zu seiner ursprünglichen Position, so dass der resultierende Verschiebungsvektor 89', wenn er zum Erhalten des Vektors 91' (gezeigt in Phantomlinien) verdoppelt wird, nicht schneidet aber dafür tatsächlich den Vektor 92 gerade berührt wird.
Eine dritte Einstellung, durchgeführt durch den LWC-Algorithmus, wird gestartet, wenn zwei Verschiebungsvektoren sich kreuzen, wie es in Fig. 22f gezeigt ist, die die Verschiebungsvektoren 94a und 94b für jeweils die Spitzen 81a und 81b zeigt, die sich an dem Schnittpunkt 93 schneiden. In diesem Beispiel werden die migrierten Spitzen rückwärts zu dem Schnittpunkt 93 bewegt, so dass die resultierenden Verschiebungsvektoren einander nicht mehr schneiden.
Eine vierte Einstellung wird ausgelöst, wenn der Verschiebungsvektor ein kompensiertes Segment kreuzt (ein kompensiertes Segment ist das Segment, dass aus dem Verbinden migrierter Spitzen resultiert). Diese Situation ist in Fig. 22g dargestellt, die das Polygon 95 und das kompensierte Segment 97' zeigt. Das Segment 97' wird durch Migrieren der Spitzenpunkte entlang der Verschiebungsvektoren 96a und 96b und dann durch das Verbinden der migrierten Punkte erhalten. Es ist ebenfalls der Verschiebungsvektor 96c gezeigt. Dieser Verschiebungsvektor ist hervorgegangen aus der Migration eines Spitzenpunktes gegenüber dem Segment 97' und er hat das kompensierte Segment 97' geschnitten. In diesem Beispiel wird der LWC-Algorithmus das kompensierte Segment (nicht den Spitzenpunkt) wie bei den obigen Einstellung zurück zum Originalsegment bewegen, von dem es berechnet worden ist, und es wird parallel gehalten zu die sem Originalsegment, bis das Überqueren eliminiert worden ist. In Fig. 22g wird das Originalsegment mit dem Bezugszeichen 97 bezeichnet und das bewegte kompensierte Segment, dass durch das Bezugszeichen 97" bezeichnet ist, ist in Phantomlinien gezeigt. Wie gezeigt, ist das bewegte kompensierte Segment parallel zu dem Originalsegment 97. Alternativ kann das kompensierte Segment 97' zurück zur Position des unkompensierten Segmentes bewegt werden, während gleichzeitig der Verschiebungsvektor 96 verkürzt wird, so dass sich die abschließenden Segmente nahe der Mitte der unkompensierten Region treffen, wodurch sie in eine bessere Näherung an die passensten Positionierungen des abschließenden kompensierten Segmentes resultieren.
Nachdem alle Spitzen migriert worden sind, werden sie verbunden, um das kompensierte Segment zu bilden. Dies vervollständigt den Kompensationsprozess der Linienbreite.
Wendet man sich Fig. 13 zu, wird als nächstes im Schritt 39 eine Reihe von logischen Multiplikationen ausgeführt, um die nichtüberlappenden Regionen U[i]', D[i] und L[i]''' zu bilden. Die spezifischen logischen Operationen, die ausgeführt werden müssen, sind in Fig. 3 in den Schritten 17-21 dargestellt.
Jeder dieser Schritte umfasst eine logische Subtraktion eines Gebietes von einem anderen oder eines Satzes von Gebieten von einem anderen Satz von Gebieten, die, wie zuvor gezeigt wurde, äquivalent ist zum Durchrühren einer logischen Multiplikation zwischen einem Gebiet und dem Komplement des anderen Gebiets. Dieser Abschnitt wird die erste Ausführungsform der Implementierung der Multiplikationsoperation erklären. In der folgenden Diskussion wird angenommen, dass die zwei zu subtrahierenden Polygone mit A und B bezeichnet werden.
Der erste Schritt in dieser Implementierung besteht darin, dass Komplement von B zu nehmen. Dies wird einfach dadurch verwirklicht, dass das B Polygon in seiner konstituierenden Segmente zerlegt wird, diese Segmente nach ihrer minimalen Z-Komponente geordnet werden, wie es zuvor beschrieben wurde, und dann umgekehrt werden, d. h. negieren der Orientierungs- und Biorientierungswerte jedes Segmentes. Für Bigone, die kollabierte feste Körper repräsentieren, hat dieser Schritt den Effekt des Umkehrens dieser Bigone in Bigone, die kollabierte Hohlkörper repräsentieren.
Der zweite Schritt in dieser Implementierung führt die logische Multiplikation zwischen A und dem Komplement von B durch. Um dies in einer ähnlichen Weise zu verwirklichen, wie es bereits für B beschrieben wurde, wird das Polygon A in seine konstituierenden Segmente zerlegt und nach der minimalen Z- Komponente neu geordnet. Dann werden die Listen der Segmente für A als auch für das Komplement von B vermischt. Über das Vermischen der Sätze werden Kreuzungspunkte von sich schneidenden Vektoren bestimmt und die sich schneidenden Vektoren werden in kleinere Vektoren an diesen Punkten geteilt. Ein weiterer Schritt findet dann auf den vermischten Segmenten statt, wodurch überlappende Segmente dazu benutzt werden. Segmentgruppierungen zu bilden, wie beispielsweise Bigone, die zuvor diskutiert wurden. Ein spezieller Fall tritt auf, wenn ein erstes Segment ein zweites längeres Segment überlappt. In diesem Zustand wird das zweite Segment in ein drittes Segment mit gleicher Länge zu dem ersten Segment und in ein viertes Segment, welches den Rest darstellt, unterteilt. Das erste und das dritte Segment werden dann in einem Bigon kombiniert.
Nachdem die obigen Schritte ausgeführt worden sind, werden die vermischten Segmente mit einer Mehrzahl von beabstandeten unendlichen Linien gekreuzt und die Orientierungen der Segmente werden dann verwendet, um die QV-Werte in Verbindung mit den verschiedenen Bereichen der unendlichen Linien zu berechnen. Nur wenn ein Segment einen Übergang in dem QV-Wert von unter 2 durch oder zu der Nummer 2 oder umgekehrt bewirkt (durch den Bereich von 1 bis 2), wird das Segment beibehalten. Alle anderen Segmente werden verworfen. Das Ergebnis ist die boolesche Differenz zwischen den zwei Polygonen oder den Sätzen der Polygone.
Der obige Differenzschritt ist in den Fig. 23a bis 23c illustriert. Fig. 23a illustriert die zwei zu kreuzenden Polygone, wobei das Bezugszeichen 100 das Polygon A bezeichnet und das Bezugszeichen 101 das Komplement des Polygons B. Diese Polygone sind getrennt gezeigt für eine erleichterte Ansicht. Wie dargestellt, sind die das Polygon A bildenden Segmente dargestellt durch die Bezugszeichen 100a, 100b, 100c und 100d in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn orientiert, während die das Komplement des Polygons B bildenden Segmente identifiziert durch die Bezugsziffern 101a, 101b, 101c und 101d in einer Richtung im Uhrzeigersinn orientiert sind, die umgekehrt ist bezogen auf Polygon A aufgrund der komplementierenden Operation.
Fig. 23b illustriert diese gleichen Segmente nachdem überlappende Segmente zum Bilden von Bigonen unterteilt worden sind, nachdem diese Segmente nach ihrer minimalen Z-Komponente geordnet worden sind und dann mit einer Mehrzahl von unendlichen Linien gekreuzt worden sind, die in ihrer Anzahl ausreichend sind, so dass jedes Segment zumindest einmal geschnitten wurde. Beispielsweise wird das Segment 100c in die Segmente 100c' und 100f unterteilt und dann werden die Segmente 100f und 101c zum Bilden eines Bigons vermischt. In Ergänzung wird das Segment 100d in die Segmente 100e geteilt und dann werden die Segmente 100e und 101d zur Bildung eines Bigons vermischt. Die den unterschiedlichen Bereichen der unendlichen Linien zugeordnete QV-Werte sind direkt angrenzend an die entsprechenden Bereiche der unendlichen Linien gezeigt. Für jede unendliche Linie wird angenommen, dass sie im Unendlichen entspringt, wobei aber ähnlich der zuvor diskutierten Vereinigungsoperation, wo den unendlichen Linien ein anfänglicher QV-Wert von 0 zugeordnet wurde (konsistent mit der Annahme, dass sie in einer hohlen Region entspringen), hier jeder unendlichen Linie ein QV-Wert von 1 gegeben wird. Der Grund besteht darin, dass hier angenommen wird, dass diese Segmente in einer festen Region entspringen, was mit der Komplementbildung von B konsistent ist.
Betrachtet man zunächst die unendliche Linie 102a, erfahren die mit dieser Linie in Verbindung stehenden QV-Werte einen Übergang von 1 nach 2 wenn die Linie das Segment 100b durchläuft, und sie erfahren einen Übergang von 2 zurück auf 1, wenn das Segment 100a gekreuzt wird. Daher werden diese beiden Segmente beibehalten.
Betrachten wir als nächstes die unendliche Linie 102b, so werden die mit der Linie in Verbindung stehenden QV-Werte einen Übergang von 1 nach 2 durchführen, wenn sie das Segment 100b kreuzt, einen Übergang von 2 zurück nach 1 durchführen, wenn sie das Segment 101b kreuzt, einen Übergang von 1 zurück auf 2 durchführen, wenn sie das Segment 101a kreuzt, und einen Übergang von 2 zurück auf 1 durchführen, wenn sie das Segment 100d' kreuzt. Daher werden die Segmente 100b, 101b, 100a und 101d' aufgrund dieser unendlichen Linie beibehalten. Wenden wir uns als nächstes der unendlichen Linie 102c zu, machen die QV-Werte für diese Linie einen Übergang von 1 auf 2, wenn das Segment 100b gekreuzt wird, sie wechseln von 2 zurück auf 1, wenn das Segment 100b gekreuzt wird, und sie machen keinen Übergang, wenn die Segmente 101d und 100e gekreuzt werde. (Beachte: Diese Segmente überlappen eigentlich einander und nur aus illustrativen Zwecken sind sie versetzt voneinander in Figur gezeigt. Da diese Segmente einander überlappen und sogar ein Bigon bilden, wie nachfolgend diskutiert wird, ändert sich daher der QV-Wert nicht). Aufgrund dieser unendlichen Linie werden daher die Segmente 101d und 100e verworfen werden.
Man sollte beachten, dass der Übergang über das Bigon komplizierter als oben angegeben sein wird und den Biorientierungswert des Bigons mitberücksichtigt, wie zuvor diskutiert wurde. Hier wird der Biorientierungswert des Bigons 0 sein. Dies folgt daraus, dass der Biorientierungswert für 101d 1 sein wird, während er für 100e -1 sein wird. Die Summe dieser beiden Werte bestimmt den Biorientierungswert des Bigons. Daher wird der Wert von QV' nach dem Austreten aus dem Bigon (gleich dem QV-Wert kurz vor dem Bigon) addiert zu dem Biorientie rungswert des Bigons 1 sein. Da der Wert keinen Übergang durch oder zu 2 durchführt, wird das Bigon nicht beibehalten werden.
Betrachten wir als nächstes die unendliche Linie 102d, führt der QV-Wert für diese Linie einen Übergang zu 2 durch, wenn sie durch das Segment 100c' läuft, Übergänge zurück zu 1 aufgrund des Durchlaufens des Segments 101b und er ändert sich nicht, wenn sie durch die Segmente 101d und 100e läuft. Zudem ist der QV-Wert für dieses Bigon trotzdem 1. Aufgrund dieser unendlichen Linie wird daher das Segment 100c' beibehalten, während die Entscheidungen bezüglich der anderen gekreuzten Segmente zuvor gefällt wurden und durch die vorliegenden Ergebnisse unwidersprochen bleiben (z. B. 101b bleibt erhalten und 101d und 100e werden entfernt).
Betrachten wir als nächstes die unendliche Linie 102e, führt der QV-Wert für diese Linie keinen Übergang durch, wenn sie durch die Segmente 100f und 100c läuft und ebenfalls, wenn sie durch die Segmente 100e und 101d läuft. In Ergänzung dazu werden die Biorientierungswerte für diese beiden Bigone 0 sein. Daher werden die QV-Werte für diese Bigone 1 sein. Dadurch werden aufgrund dieser unendlichen Linie die Segmente 100f und 101c verworfen werden.
Das Endergebnis ist in Fig. 23c gezeigt. Ein Vergleich mit Fig. 23a zeigt, dass diese Polygone tatsächlich die Boolesche-Differenz zwischen den Polygonen A und B repräsentieren.
Man sollte bemerken, dass nach der Multiplikationsoperation, wenn irgendwelche Bigone erhalten geblieben sind, sie zu individuellen Segmenten zurückgewandelt wurden. Der Orientierungswert für jedes Segment als Teil des Bigons würde erhalten bleiben, wobei dafür ein Biorientierungswert von 1 jedem Segment zugewiesen werden würde.
Wenden wir uns Fig. 13 zu, besteht der nächste zu diskutierende Implementierungsschritt in dem Schritt 40, dem Außenschichtsretraktionsschritt (Außenschichtschrumpfungsschritt). Die Außenschichtretraktion wird während der Vektorerzeugung im Schritt 24 durchgeführt, wie es in Fig. 3b gezeigt ist. Grundlegend und in allgemeinen Ausdrücken besteht das reine Ergebnis der Außenschichtretraktion in der leichten Schrumpfung/Verkürzung der Außenschichtvektoren an Punkten, an denen die Vektoren anderenfalls die Grenzen schneiden oder überlagern würden, die zur Erzeugung dieser Vektoren verwendet werden. Die Vorteile des Durchführens der Außenschichtretraktion bestehen im Reduzieren der Überexposition bestimmter Gebiete, um ebenfalls das Füllen von zu kleinen Gebieten zu verhindern, damit sie von den Außenschichtvektoren profitieren, und um die Erzeugung von überflüssigen Außenschichtvektoren zu verhindern, die gespeichert und/oder verarbeitet werden müssen, was in eine weniger effiziente Arbeitsweise des Systems resultiert, wobei alle Vorteile vorhergehend beschrieben wurden.
Die Außenschichtretraktion wird durch einwärtiges Anpassen aller Grenzen ausgeführt (aufwärtszeigende oder abwärtszeigende Grenzen), um Phantomgrenzen zu erzeugen, während trotzdem die Originalgrenzen beibehalten werden. Die Außenschichtvektoren und/oder mögliche Schraffurvektoren werden dann von den Phantomgrenzen unter Verwendung des Außenschichterzeugungsalgorithmus erzeugt, wobei der Algorithmus nachfolgend diskutiert wird. Die Originalgrenzen werden beibehalten, weil diese und nicht die Phantomgrenzen verwendet werden, um die Grenzvektoren zu erzeugen. Die Außenschichtretraktion oder passender die Schraffurretraktion kann in den Schichtgrenzen L" oder auf den getrennten Sätzen der Schichtgrenzen L''' und den Aufwärtsgrenzen U' zum Erzeugen der geschrumpften Schraffur durchgeführt werden.
Die Phantomgrenzen werden von den Originalgrenzen in den Schritten 16, 22 und 23 erzeugt, die in Fig. 3a gezeigt sind.
Die Einstellungen, die an den Originalgrenzen durchgeführt wurden, um zu den Phantomgrenzen zu gelangen, sind viel weniger sorgfältig ausgearbeitet als die Kompensation der Linienbreite.
Grundsätzlich ist der einzige auszuführende Schritt das Versetzen jedes Grenzvektors in Richtung der festen Gebiete durch die UBO- oder LBO-Werte, während jeder Grenzvektor parallel zum Originalgrenzvektor zusammen mit einem Zwischenschritt des Befestigens der Vektoren beibehalten wird. Sobald die Phantomgrenzen erzeugt werden, werden sie in Phantomsegmente umgewandelt. Es besteht keine Notwendigkeit, die Segmente zu teilen, weil sich kreuzende oder überlappende Segmente geeignet durch den Algorithmus verarbeitet werden.
Sobald die Phantomsegmente erzeugt worden sind, bestehen die nächsten Schritte in ihrem Vermischen mit den Originalgrenzsegmenten und dann mit dem Sortieren der vermischten Segmente nach der minimalen y-Dimension. Als nächstes werden diese Segmente gedreht, falls es notwendig ist, in Vorbereitung des Schneidens dieser Segmente mit einer Mehrzahl von beabstandeten, parallelen, horizontalen, unendlichen Linien. Als nächstes wird schrittweise die quantitative Volumenanalyse für jede Außenschichtlinie durchgerührt, um die Außenschichtvektoren zu erzeugen. Wie zuvor wird für jede unendliche Linie angenommen, dass sie in der Unendlichkeit entspringt und einen quantitativen Volumenwert von 0 im Unendlichen aufweist. Betracht man als nächstes jede unendliche Linie der Reihe nach, wird der quantitative Volumenwert für jede unendliche Linie durch den Orientierungswert jedes durchkreuzten Segmentes erhöht. Wenn ein Übergang von unter 2 zu oder durch 2 durchgeführt wird, wird die Erzeugung eines Außenschichtvektors an diesem Schnittpunkt begonnen und wenn ein Übergang von 2 oder über 2 unter 2 durchgeführt wird, wird die Erzeugung eines zuvor begonnenen Außenschichtvektors beendet. Man sollte bemerken, dass dieser Vorgang der zuvor beschriebenen Multiplikationsoperation sehr ähnlich ist ausgenommen, dass die Grenzen nicht wirklich vollständig bestimmt werden.
Die Erzeugung der Außenschichtvektoren ist in den Fig. 24a-24c dargestellt. Fig. 24a illustriert die Grenzen 103 und die Phantomgrenzen 103', die entweder Schichtgrenzen oder Aufwärtsgrenzen oder abwärtszeigende Grenzen sein können, die mit unendlichen Linien 104a, 104b, 104c und 104d überlagert sind.
Derzeit bevorzugte Algorithmen lediglich zum Erzeugen von Schraffur und Füllung arbeiten derart, dass sie Vektoren parallel zur x-Achse erzeugen. Daher wird, wenn die Schraffur- oder Außenschichtvektoren in einer Richtung anders als der der x-Achse erzeugt werden sollen, die Grenze des zu betrachtenden Gebietes um einen geeigneten Winkel gedreht, die passenden Schraffur- oder Füllvektoren werden erzeugt und dann werden sowohl die Grenz- wie auch die Schraffur- oder Füllvektoren zurückgedreht. Dieser Effekt ist in Fig. 24b gezeigt. Die gedrehten Originalgrenzen sind mit dem Bezugszeichen 103" und die gedrehten Phantomgrenzen sind mit dem Bezugszeichen 103''' gekennzeichnet.
Dann wird die quantitative Volumenanalyse entlang jeder unendlichen Linie durchgerührt. An jedem Schnittpunkt zwischen einer Linie und einem Segment wird die quantitative Volumenzahl für das Segment um den Orientierungswert für das Segment erhöht. Nimmt man die unendliche Linie 104b als ein Beispiel an dem Schnittpunkt 105, wird die quantitative Volumenzahl für das Segment um den Orientierungswert für das Segment 103a" (der 1 ist) erhöht, um bei einem quantitativen Volumen von 1 anzukommen. Als nächstes führt der QV-Wert an dem Schnittpunkt 105' einen Übergang zu 2 durch. Daher wird an dem Punkt 105' die Erzeugung eines Schraffurvektors 107 begonnen. Als nächstes wird an dem Punkt 106 die Orientierungszahl für das Segment 103b''' (die -1 ist) zu der quantitativen Volumenzahl addiert, um an einem quantitativen Volumen von 1 anzukommen. (Die QV-Werte sind an den entsprechenden Bereichen der unendlichen Linie, auf die sie angewendet werden, angezeigt.) Da der quantitative Volumenwert einen Übergang von 2 oder über 2 nach unter 2 durchgerührt hat, wird die Erzeugung eines Außenschichtvektors 107 an dem Punkt 106 unterbrochen. Als nächstes führt der QV-Wert am Punkt 106' einen Übergang zu 0 durch, der keine Auswirkungen auf den Erzeugungsprozess der Außenschichtvektoren hat. Dies vervollständigt die Bildung des Außenschichtvektors 107. Diese Analyse wird sukzessive für jede der unendlichen Linien, die Segmente schneiden, durchgeführt.
Man sollte bemerken, dass nur die Außenschichtretraktion und nicht die Schraffurretraktion in dieser Ausführungsform durchgeführt wird. Die Schraffurretraktion könnte jedoch ebenso in einer ähnlichen Weise wie die der oben beschriebenen für die Außenschichtvektorretraktion durchgeführt werden, und es ist beabsichtigt, dass sie im Rahmen des Gegenstandes der Erfindung enthalten ist.
Wenden wir uns Fig. 13 zu, wird im Schritt 40 der Rest der Vektortypen einschließlich der Grenz- und Schraffurvektoren erzeugt. Die Grenzvektoren werden einfach von den Grenzsegmenten bestimmt und die Schraffurvektoren werden von den Grenzvektoren in einer Weise bestimmt, die ähnlich der oben beschriebenen Erzeugung der Außenschichtvektoren ist, mit der Ausnahme, dass die Beabstandung der Schraffurvektoren typischerweise größer sein wird als die für Außenschichtvektoren.
Die Außenschichtretraktion wird verwirklicht, indem die Spitzen der aufwärts- und abwärtszeigenden Grenzen (die bereits für die Linienbreitenkompensation angepasst sind, während sie trotzdem Teil der L-Grenze sind), einwärts bewegt werden, die bewegten Spitzen zum Erzeugen von Phantomgrenzen verbunden werden und dann die Außenschichtvektoren von dem vermischten Satz der Original- und Phantomgrenzen erzeugt werden.
Dies wird durch Versetzen der Spitzen entlang der Winkelhalbierenden der Spitzen (wie bei LWC) erreicht, bis die Phantomgrenzen, die über die versetzten Spitzen gezeichnet werden, um einen geeigneten Betrag nach innen bewegt worden sind (um die Hälfte der Aushärtebreite) ausgehend von den Originalgrenzen. Wenn sich Phantomgrenzen von gegenüberliegenden Seiten berühren oder einan der kreuzen, dann wird die Erzeugung von Außenschichtvektoren automatisch in diesen Gebieten unterdrückt, bis keine Übergänge zu 2 oder über 2 mehr durchgeführt werden. Zwei illustrierende Beispiele werden in den Fig. 25a bis 28c bereitgestellt.
Fig. 25a illustriert eine hohle vierseitige Pyramide 120 (es ist nur eine Seite sichtbar in dieser Seitenansicht), die durch zwei Schnittlagen 121a und 121b eingerahmt ist, um einen Querschnitt 116 zu bilden. Die Schichtgrenzen für diesen Querschnitt sind mit dem Bezugszeichen 117a und 117b bezeichnet. Die Fig. 25b illustriert eine Draufsicht dieser Schichtgrenzen.
Die Phantomgrenzen für die Grenzen 117a und 117b sind als Phantom (durch gestrichelte Linien) gezeigt und durch die Bezugszeichen 117a' und 117b' identifiziert. Wie gezeigt ist, kreuzen sich die Phantomgrenzen; daher werden keine Außenschichtvektoren erzeugt. Wenn man sich entlang einer unendlichen Linie bewegt, die die kombinierten realen und Phantomgrenzen kreuzt, sind die Übergänge im QV-Wert von 0 nach 1 nach 0 nach 1 nach 0 auf einer Seite und dann von 0 auf 1 nach 0 nach 1 nach 0 auf der gegenüberliegenden Seite. Diese wird durch die Reihe der Nullen und Einsen am Fuß der Figur angezeigt. Da keine Übergänge durch den Bereich 1-2 auftreten, wird keine Außenschicht oder Schraffur erzeugt.
Ein weiteres Beispiel ist in Fig. 25c gezeigt, in der die Phantomgrenze für die Grenze 118 durch das Bezugszeichen 119 identifiziert ist. Die Phantomgrenze 119 umfasst Phantomgrenzen 119a und 119b. Wie gezeigt ist, sind die Phantomgrenzen für den oberen Bereich 118a der Grenze 118 kollabiert in die Phantomgrenze 119a und sie werden daher verworfen, während die Phantomgrenze 119b für den Bodenbereich 118b der Grenze 118 nicht kollabiert ist und daher erhalten bleibt. Als ein Ergebnis werden nur Außenschichtvektoren für das durch die Phantomgrenze 119b erfasste Gebiet erzeugt.
Als nächstes werden bei der Erzeugung von Phantomgrenzen verschiedene zusätzliche Schritte ausgeführt, um weiter die Auflösung zu erhöhen und mögliche Probleme zu vermeiden. Zuerst werden die Phantomgrenzen von den Ecken, wo die Winkel der Ecken kleiner als 180º sind und quer durchs hohle Gebiet laufen, festgeklemmt oder abgerundet, um weiter die Auflösung zu erhöhen und um das Problem zu vermeiden, nicht ausreichend Außenschicht zu produzieren, um mögliches Ablaufen in den als fest angenommenen Bereichen dieser Ecken zu verhindern.
Ein Beispiel des Befestigens/Klemmens ist in den Fig. 26a bis 26d gezeigt. Fig. 26a zeigt einen Querschnitt eines Objektes zusammen mit verschiedenen wahren Grenzen und Phantomgrenzen, die ohne Verwendung der Befestigungsverfahren erzeugt werden würden. Das Gebiet 123 zwischen der äußeren Grenze 121 und der inneren Grenze 122 ist ein aufwärtszeigendes Gebiet der Schicht und das Gebiet 124 eingeschlossen durch die innere Grenze 122 ist ein sich fortsetzendes Gebiet. Weil das Gebiet 123 ein aufwärtszeigendes Gebiet ist, werden Außenschichtfüllvektoren erzeugt werden. Die Außenschichtvektoren werden jedoch in einem reduzierten Gebiet 127 gebildet, das ein Untergebiet des Gebietes 123 ist. Dieses Untergebiet ist zwischen der äußeren Phantomgrenze 125 und der inneren Phantomgrenze 126 (gezeichnet in Phantomlinien) aufgrund der Außenschichtretraktion, wie sie früher diskutiert wurde, angeordnet. Die Phantomgrenzen 125 und 126 sind die Grenzen, die verwendet werden würden, um die Platzierung der Außenschicht zu bestimmen, wenn Befestigungsverfahren nicht verwendet werden. Der Wert der Retraktion, der beim Erzeugen der Phantomgrenze 125 aus der realen Grenze 121 und der Phantomgrenze 126 aus der realen Grenzen 122 verwendet wurde, ist typischerweise etwas kleiner als die Aushärtebreite in Verbindung mit dem Aushärten eines Vektors zu einer Tiefe, die gleich der ist, mit der auch die Grenzen 122 und 121 ausgehärtet werden.
Fig. 26b stellt den gleichen Querschnitt dar wie Fig. 26a einschließlich der wahren Querschnittsgrenzen 122 und 121. Die umgebende Grenze 122 ist die Konturlinie 128. Die Konturlinie 128 repräsentiert die horizontale Ausdehnung der Aushärtung, die auftritt, wenn die Grenze 122 mit einem Strahl synergistischer Stimulation gespurt wird, wobei die synergistische Stimulation eine Aushärtebreite der Dimension 131 erzeugt. Eine Kontur, die die innere Ausdehnung der Aushärtung bei Aushärten der Grenze 122 darstellt, ist nicht gezeigt, da dass gesamte Gebiet innerhalb von 122 aufgrund der Größe des Gebietes und aufgrund der Breite der Aushärtung in Verbindung mit dem Strahl ausgehärtet werden wird. Man kann erkennen, dass die Ausdehnung der Aushärtung nahe der Spitzen 132a, 132b und 132c keine scharfen Spitzen des ausgehärteten Materials bilden wird, dafür aber gekrümmte Regionen des ausgehärteten Materials eines Radius ähnlich dessen der Aushärtebreite erzeugen wird. Das beim Exponieren der Grenze 122 ausgehärtete Gebiet wird durch dass Bezugszeichen 133 repräsentiert und ist durch kleine Punkte schattiert. In ähnlicher Weise wie beim Exponieren der Grenze 121 wird das Gebiet 136 (das durch kleine Striche repräsentiert ist) zwischen der inneren Kontur 134 und der äußeren Kontur 135 ausgehärtet. Von der Betrachtung der Spitze 137, wo sich zwei nicht kolineare Grenzvektoren treffen, kann man erkennen, dass an der Seite der Vektoren an der Spitze, wo der Winkel zwischen den Vektoren größer als 180º ist, die Ausdehnung des ausgehärteten Materials eine glatte gekrümmte Oberfläche bilden wird, wobei an der Seite der Vektoren an der Spitze, wo der Winkel kleiner ist als 180º, eine scharfe Ecke gebildet werden wird.
Fig. 26c stellt den gleichen Querschnitt dar, wie er in den Fig. 26a und 26b dargestellt wurde. Die wahren Grenzen 121 und 122 sowie die Phantomgrenzen 125 und 126 sind dargestellt. Typischerweise, wenn die Außenschichtfüllung bis zu einer Grenze exponiert wird, wird sich das ausgehärtete Material in Verbindung mit der Außenschichtfüllung etwas über die Linie der Grenze hinaus ausdehnen. Wenn keine Verfestigungsverfahren genutzt werden, wird die Außenschichtfüllung zwischen den Phantomgrenzen 125 und 126 exponiert. Die Konturen 138 und 139 stellen die Ausdehnung der Aushärtung in Verbindung mit dem Aushärten der Außenschichtfüllvektoren bis jeweils zu den Phantomgrenzen 125 und 126 dar. Daher wird in Verbindung mit der Außenschichtfüllung Material 140 ausgehärtet, dass sich zwischen den Konturen 139 und 138 erstreckt. Unter Verwendung kleiner Punkte ist dies in der Figur dargestellt.
Fig. 26d stellt nochmals den gleichen Querschnitt dar, wobei nun das in Verbindung mit den Fig. 26b und 26c beschriebene ausgehärtete Material überlagert ist. Diese Überlagerung zeigt an, dass verschiedene Regionen 141a, 141b und 141c innerhalb der Region vorhanden sind, die vollständig ausgehärtet werden sollten, die aber nicht ausgehärtet wurden. Die Betrachtung dieser Figur sowie die der vorhergehenden drei Figuren zeigt an, dass, wenn sich zwei nicht kolineare Vektoren treffen, ein innerer und ein äußerer Rand des ausgehärteten Materials zugeordnet zu der Verbindung vorhanden ist, wobei sich der äußere Rand an der Seite der Vektoren befindet, wo der Winkel größer als 180º ist, während sich der innerer Rand an der Seite der Vektoren befindet, wo der Winkel kleiner als 180º ist. Beim Aushärten des Materials entlang der Vektoren bildet der innere Rand einen scharfen Punkt und der äußere Rand bildet immer eine gekrümmte Region des Überganges von einem Vektor zu dem anderen. Diese gekrümmte Übergangsregion erstreckt sich immer zu kurz entlang der Winkelhalbierenden des Winkels und diese fehlende Ausdehnung wird ernster, wenn der innere Winkel kleiner wird. Daher tritt ein Unterschied in der Ausdehnung der Aushärtung auf, der in eine nicht-exponierte Region des Teils resultiert, wenn man das Material in Verbindung mit einem Bereich der Originalgrenze aushärtet, der innere und äußere Seiten enthält, und wobei der Bereich der Originalgrenze in die Richtung des äußeren Randes der Grenzen versetzt wird, so dass eine zweite (Phantom)-Grenze gebildet wird, die als eine innere Seite einer auszuhärtenden Region fungiert.
Da solche nicht-ausgehärteten Regionen unerwünscht sind, wurde ein Verfahren des "Befestigens" (Clipping) entwickelt, dass im Wesentlichen die Probleme der nicht-ausgehärteten Regionen auf Kosten einer möglichen geringeren Überschussexposition in diesen Regionen eliminiert. Diese Verfahren des Befestigens beinhaltet das Erzeugen von Phantomgrenzen, die eher der Aushärtung ähneln, die von der Exposition der Originalgrenzen resultiert. Diese Korrektur der Phantomgrenzen muss nur stattfinden, wenn die erzeugte Phantomgrenze von der Originalgrenze in Richtung des äußeren Randes einer Verbindung (von zwei Vektoren) versetzt wird. Dies beschreibt, wie das Befestigen in die vorliegende bevorzugte Ausführungsform implementiert wird. Das Befestigen wird implementiert, wenn die Verbindung in die Richtung seines äußeren Randes versetzt wird, d. h. wenn die Verbindung in Richtung der Seite der Verbindung versetzt wird, die einen Winkel größer als 180º aufweist.
Es kann konzeptionell befriedigender sein, buchstäblich alle Vektoren zu versetzen und das Versetzen an allen Verbindungen gefolgt vom Entfernen jeglicher negativen Gebiete stattfinden zu lassen, welche erzeugt werden könnten. Alternativ könnte es befriedigender sein, buchstäblich alle Vektoren zu versetzen, die Schnittpunkte neu zu berechnen und befestigte Vektoren zu bilden, wenn ein Schnittpunkt aufgrund des fehlenden Schneidens der nachfolgenden Vektoren nach dem Versetzen nicht mehr existiert.
Ein Verfahren zur Implementierung des Befestigens, wie es auf das Beispiel der Fig. 26 bis 26d angewandt wurde, ist in den Fig. 27a und 27b zusammen mit einer ersten Alternative in den Fig. 27c und 27d dargestellt.
Fig. 27a beschreibt den gleichen Querschnitt, wie die Fig. 26a bis 26d. Die Grenzen 121 und 122 sind entlang der Spitzen 150a bis 150g und in Verbindung mit den Spitzenversatzvektoren 151a bis 151 g dargestellt. Diese Versatzvektoren zeigen die Richtung an, entlang derer die Spitzen versetzt werden, um die Phantomgrenzen 125 und 126 der Fig. 26a zu bilden. Man kann erkennen, dass die Spitzen 150a bis 150d in Richtung des inneren Randes ihrer jeweiligen Verbindungen versetzt sind (zu der Seite, die mit einem Winkel geringer 180º gebildet ist) während die Spitzen 150e bis 150g in Richtung des äußeren Randes ihrer jeweiligen Verbindungen versetzt sind (zu der Seite, die durch einen Winkel größer als 180º) gebildet ist. In dieser Implementierung werden jene in Richtung des in neren Randes versetzten Spitzen in einer Weise versetzt, die analog ist für die Kompensation der Aushärtebreite. Mit anderen Worten werden die Spitzenpunkte zu den Spitzen ihrer jeweiligen Versatzvektoren bewegt. Es werden jedoch die Spitzen, die in Richtung des äußeren Randes zu versetzen sind, nicht entlang eines einzelnen Verschiebungsvektors versetzt. Anstelle dieser Ausführungsform wird jeder einzelne Winkelhalbierende Verschiebungsvektor 151e bis 151g durch zwei Verschiebungsvektoren versetzt, wobei einer zugeordnet ist und rechtwinklig ist zu jedem Segment, das die Verbindung bildet. Diese zwei neuen Versatzvektoren indizieren weiterhin einen Versatz zur gleichen Seite der Verbindung, wie es der Originalversatzvektor tat. Diese neuen Versatzvektoren sind in Fig. 27b angezeigt, in der der Originalversatzvektor 151e durch die Versatzvektoren 152a und 152b versetzt worden ist, der Original versatzvektor 151f durch die Versatzvektoren 152c und 152d ersetzt worden ist und der Originalversatzvektor 151g durch die Versatzvektoren 152e und 152f versetzt worden ist. Diese Versatzvektoren werden durch individuelles Teilen des einzelnen Spitzenpunktes in zwei Spitzenpunkte entlang der Linien rechtwinklig zu jedem Verbindungsvektor gebildet. Man kann in der Figur erkennen, dass, wenn beide Enden eines Verbindungs- (Grenz-)Vektors in dieser Art versetzt sind, dieses Versetzen nicht in eine Änderung in der Länge des Vektors resultiert. Die Originalgrenzvektoren 159, 160 und 161 werden jeweils Phantomvektoren 155, 153 und 157. Wenn jedoch ein Spitzenpunkt in dieser Art versetzt wird, grenzen die Verbindungsvektoren nicht länger aneinander an. Stattdessen resultiert das Teilen des einzelnen Spitzenpunktes in zwei Spitzenpunkte in die Erzeugung eines Zwischensegmentes, das die zwei Vektoren miteinander verbindet. Solche Zwischenphantomsegmente sind in der Fig. 27b als Vektoren 154, 156 und 128 für die Originalspitzen 150f, 150g und 150e dargestellt. Diese Zwischenvektoren werden als Befestigungsvektoren bezeichnet, weil sie einen Bereich des Gebiets abklemmen, der an der Innenseite der Verbindungen enthalten sein würde, wenn es den Spitzen gestattet wäre, in der zuvor beschriebenen Weise versetzt zu werden. Durch Vergleich mit den Fig. 26a, 26b, 27a, 27b kann man erkennen, dass die Phantomgrenze umfassend die Phantomvektoren (oder Segmente) 153 bis 158 sich mehr an die äußere Ausdeh nung 128 der ausgehärteten Region annähert, wenn die Grenze 122 exponiert wird, als es die Phantomgrenze 126 erhalten durch die zuvor beschriebene Herangehensweise tut. Diese genauere Annäherung bildet die Phantomgrenze, die zum Bestimmen der Ausdehnung der Aushärtung in Verbindung mit der Außenschichtfüllung verwendet wird. Daher entfernt diese genauerer Annäherung die unerwünschten, nicht umgewandelten Regionen 141a, 141b und 141c der Fig. 26d, die typischerweise durch die nicht befestigte Herangehensweise gebildet werden würden, wie es früher beschrieben worden ist.
Die Fig. 27c und 27d stellen einen anderen Weg eines konzeptionellen Verständnisses und Implementierens der Befestigungsverfahren der Außenschichtretraktion dar. Anstelle des Versetzens der Spitzen können alle Vektoren selbst rechtwinklig zu sich selbst um den gewünschten Betrag versetzt werden. Dies ist in Fig. 27c angezeigt, wo die Vektoren 159, 160, 161, 162, 163, 164 und 165 die Originalvektoren sind, die, wenn sie versetzt werden, Phantomvektoren 155, 153, 157, 166, 167, 168 und 169 bilden, die um den richtigen Betrag in die richtigen Richtungen versetzt sind. Man kann erkennen, dass alle Vektoren ihre Originallänge beibehalten. Jeder Grenz- und jeder Phantomvektor in der Figur enthält ebenfalls einen Pfeilkopf, der seine jeweilige Orientierung anzeigt. Als nächstes wird jedes Paar aufeinanderfolgender Vektoren, das nicht länger Kopf an Schwanz verbunden ist, eine Lücke aufweisen, die durch die Erzeugung eines zusätzlichen Vektors überbrückt wird, wobei der Vektor in einer Weise kompatibel mit der Orientierung des Paars orientiert ist. Verschiedene solcher Brückenvektoren sind in Fig. 27d indiziert. Vektor 171 überbrückt den Vektor 166 zu 167, 172 überbrückt 167 zu 168, 173 überbrückt 168 zu 169, 170 überbrückt 169 zu 166, 158 überbrückt 157 zu 153, 154 überbrückt 153 zu 155 und 156 überbrückt 155 zu 157. Als nächstes werden an Punkten, wo sich Vektoren kreuzen, die Vektoren in kleinere Vektoren unterteilt, so dass unabhängige Polygone gebildet werden können. Diese Polygone werden dann bewertet, um zu sehen, ob sie beibehalten werden sollen zur Verwendung als Phantomgrenzen zur Produktion der Außenschichtfüllung. Wenn ein Polygon bestimmt wird, ein negatives Gebiet zu enthalten, d. h. wenn das zugeordnete quantitative Volumen als negativ bestimmt wird, wird es von der weiteren Betrachtung als eine mögliche Phantomgrenze ausgeschlossen. Andererseits, wenn ein Polygon bestimmt wird, ein quantitatives Volumen mit einem positiven oder Null-Nettowert zu enthalten, wird es als eine Phantomgrenze beibehalten.
Ein zusätzliches alternatives Verfahren ist das Verwenden der gerade beschriebenen Herangehensweise zum Versetzen aller Vektoren gefolgt durch das Erzeugen richtig orientierter Überbrückungsvektoren für jene Paare aufeinanderfolgender Vektoren, die sich nicht länger berühren oder einander kreuzen (wie oben beschrieben). Dies ist gefolgt durch die Bestimmung der Schnittpunkte (neue Vektorköpfe und -schwänze) für jene Paare aufeinanderfolgender Vektoren, die einander kreuzten gefolgt durch das Unterteilen der Vektoren, wo sie einander kreuzen (dies gehört zu nicht aufeinanderfolgenden Vektoren), das durch die Bestimmung konsistent orientierter Polygone gefolgt ist (alle Vektoren in dem Polygon haben kompatible Orientierungen). Diese Polygone bleiben für die weitere Verarbeitung und Entfernung von inkonsistent orientierten Polygonen erhalten (wo einer oder mehrere Vektoren innerhalb eines Polygons inkompatible Orientierungen aufweisen), gefolgt durch das Entfernen der Polygone, die negative Gebiete enthalten. Die verbleibenden Polygone werden zum Bilden von Phantomgrenzen verwendet, die in der Bestimmung der Ausdehnung der Außenschichtfüllung verwendet werden.
Die verwendete Computersoftware zum Implementieren der ersten Ausführungsform ist vorteilhafterweise in der Sprache C geschrieben und wird von einem NEC, Silicon Graphics oder IBM-kompatiblen Computer oder dergl. ausgeführt. Dieser Computer ist als ein "Schneid"-Computer bekannt und er stellt eine Komponente einer gesamten stereolithografischen Vorrichtung dar, die in der PCT WO 89/10256 beschrieben wurde.
Der Schneidcomputer erzeugt typischerweise die Grenz-, die Schraffur- und die Außenschichtvektoren. Es sind jedoch auch andere Ausführungsformen möglich, umfassend eine "Schneiden-im-Vorübergehen"-Implementierung, wodurch der Schneidcomputer nur die Grenzvektoren erzeugt und die Erzeugung von Schraffur- und Außenschichtvektoren auf den Verarbeitungscomputer verteilt. Weiterhin müssen der Verarbeitungs- und der Schneidcomputer keine einzelnen Computer sein, wobei sie aber Konfigurationen mit mehrfachen Prozessoren sein können, in denen paralleles Verarbeiten ausgenutzt wird. Ebenfalls möglich ist die Ausführungsform eines optischen Computers. Obwohl derzeit keine optischen Computer kommerziell erhältlich sind, zeigt die vorliegende Forschung, dass sie versprechen, boolesche Operationen optisch ausführen zu können. Der Tätigkeitsbericht der 10. Internationalen Optischen Computerkonferenz (International Optical Computing Conference) von 1983 enthält ein Dokument von J. Tanida und Y. Ichioka mit dem Title "Optical logic array processor", das weitere Details zu diesem Thema liefert. Dieses referenzierte Dokument ist vollständig durch seine Bezugnahme hierin aufgenommen, obwohl es nicht in seiner Vollständigkeit dargestellt ist.
Typischerweise spezifiziert der Schneidcomputer die gewünschte Schichtdicke für jede Schicht entweder ausgehend von Benutzereingaben oder von den Daten, die von externen Quellen erhalten werden, schneidet die Objektrepräsentation demgemäss und liefert dann die Daten an den Verarbeitungscomputer, der umgekehrt ein Neubeschichtungsmittel ansteuert, um eine Schicht aus stereolithografischem Material mit der spezifizierten Schichtdicke bereitzustellen.
Aufgrund der endlichen Toleranz des Lagenneubeschichtungsprozesses kann es nicht möglich sein, eine Schicht des Materials mit der tatsächlich gewünschten Schichtdicke zu erhalten. Stattdessen kann es nur möglich sein, eine Dicke zu erhalten, die innerhalb einiger mils (d. h. 2 bis 3 mils) der gewünschten Dicke ist.
Daher ist als eine Alternative zu obigem ein "Neubeschichtung-im-Fluge"- Algorithmus möglich (der von dem "Schneiden-im-Fluge"-Algorithmus, der zuvor diskutiert wurde, zu unterscheiden ist), wodurch zunächst ein Neubeschichten stattfindet, wobei die präzise Schichtdicke bestimmt wird und dann der Schneidalgorithmus ausgeführt wird, um die nächste Schichtrepräsentation aus der Objektrepräsentation zu schneiden, wobei die zuvor bestimmte Schichtdicke verwendet wird. Der Vorteil dieser Ausführung besteht im exakten Gewährleisten der Entsprechung zwischen angenommener Schichtdicke (die die Exposition der zu verwendenden synergistischen Stimulation zum Spuren der Schicht bestimmt) und der aktuellen Schichtdicke. Wenn der angenommene Wert der Dicke größer ist als der aktuelle Wert, dann wird die vorliegende Schicht um mehr als den gewünschten Betrag in die vorhergehende Schicht überausgehärtet, was zu zugeordneten Verzerrungsproblemen führen kann. Wenn der angenommene Wert kleiner ist als der aktuelle Wert, dann wird die vorliegende Schicht um weniger als den gewünschten Wert in die nächste Schicht überausgehärtet, was zu zugeordneten Haftungsproblemen rühren kann. Exakte Entsprechung zwischen diesen Werten wird diese Probleme eliminieren. Wenn zusätzlich ein Neubeschichtungsverfahren verwendet wird, das nicht wie das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel selbstkompensierend ist, dann können jegliche leichte Fehler in der Dicke beim schichtweisen Aufbau in ein abschließendes Teil resultieren, dessen vertikale Dimensionen außerhalb der Toleranzen liegen.
Ein zweites und am meisten bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Schneidverfahrens wird nun beschrieben. Diese Ausführungsform ist sehr ähnlich zu der ersten Ausführungsform, daher werden nur jene Aspekte der zweiten Ausführungsform hervorgehoben werden, die. Abweichungen von der ersten Ausführungsform darstellen.
Als ein Überblick über diese Ableitungen ist ein wesentlicher Aspekt dieser Ausführungsform die Fähigkeit, Grenzrepräsentationen eines dreidimensionalen Objektes als Eingabe zu akzeptieren im Gegensatz zu einer in schachbrettartigen Dreiecken formatierten Objektrepräsentation gemäß der vorangegangenen Ausführungsform. Als ein Ergebnis kann diese Ausführungsform direkt Eingaben von einem "CAT"-Abtastsystem oder dergl. akzeptieren, das Eingaben in der Form einer Mehrzahl von beabstandeten Querschnittsscans eines dreidimensionalen Objektes bereitstellt. Jeder dieser Querschnittsscans/-abtastungen wird Informationen enthalten, die beschreibend sind für die Grenzen jeder Abtastung und dies sind die Informationen, die diese Ausführungsform erfordert. Natürlich behält diese Ausführungsform die Kompatibilität mit der in schachbrettartigen Dreiecken formatierten Objektrepräsentation gemäß der ersten Ausführungsform bei, die durch die meisten kommerziellen CAD-Systeme bereitgestellt wird. Eine weitere Abweichung dieser Ausführungsform sind die Orientierungswerte, die den Segmenten zugeordnet sind. In dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel sind alle Segmente gemäß der Rechten-Hand-Regel orientiert und den abwärtszeigenden Segmenten wurde ein Orientierungswert von 1 zugeordnet, während den aufwärtszeigenden ein Orientierungswert von -1 zugeordnet wurde. In dieser Ausführungsform ist dies umgekehrt, wobei aufwärtszeigende Segmente einen zugeordneten Orientierungswert von 1 aufweisen und abwärtszeigende Segmente einen zugeordneten Orientierungswert von -1 aufweisen. Um dann den QV-Wert entlang der unendlichen Linien an den Schnittpunkten mit den Segmenten im Verlauf des Ausführens einer Vereinigungsoperation, einer nicht additiven Multiplikationsoperation, einer Schraffurerzeugung oder einer Außenschichterzeugung berechnen zu können, werden die Orientierungswerte von dem QV-Wert kurz vor dem Überkreuzen der Segmente subtrahiert, anstatt zu diesem QV-Wert addiert zu werden wie in dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel. Die Zielübergangswerte für all diese Operationen können daher die gleichen bleiben.
Ein anderer wichtiger Aspekt dieser Ausführungsform ist seine Fähigkeit, größere STL-Dateien mit weniger oder ohne Verwendung des virtuellen Speichers zu schneiden. Diese Ausführungsform wird eine STL-Datei lesen, die Dreiecke werden nach ihrem minimalen Z-Wert sortiert und die sortierten Dreiecksdaten werden in eine temporäre Datei ausgegeben. Danach speichert das Schneidprogramm nur die Dreiecksdaten, die zu einem gewünschten Bereich von Schichten gehören im Gegensatz zum Halten der gesamten STL-Datei im Speicher während des Verarbeitens. Nach dem Verarbeiten der verschiedenen Schichten, dem ein spezielles Dreieck zugehörig ist, wird das Dreieck aus dem Speicher entfernt. Dieses Einlesen von nur notwendigen Dreiecken resultiert in zwei wesentlichen Vorzügen: (1) mehr Speicherplatz steht für den Schneidprozess zur Verfügung, wodurch die Notwendigkeit reduziert wird, Speicherplatz auf die Festplatte zu bewegen, und woraus ebenfalls schnellere Schneidzeiten für die Dateien resultieren, die das Speicherverschieben erfordert hätten; und (2) die Notwendigkeit des Aufrechterhaltens großer Speicherbereiche wird reduziert, wodurch sich die Kosten des Computersystems reduzieren.
Verschiedene alternative Schemata können verwendet werden, die zu verschiedenen zusätzlichen Vorteilen rühren. Die erste dieser Alternativen besteht darin, nicht eine sortierte STL-Datei zu erzeugen, stattdessen aber eine Tabelle durch Abtasten der STL-Datei, die Informationen erhält, wieviele Dreiecke mit jeder Schicht verbunden sind. Dann kann zu jeder Zeit, wenn zusätzliche Dreiecksdaten benötigt werden, die Datei abgetastet werden, und die Dreiecke in den Speicher geladen, werden, bis die richtige Anzahl von ihnen geladen worden ist. Dies beinhaltet einen Nachteil in der Verarbeitungszeit im Hinblick auf die vorangegangene Herangehensweise, aber es hat den Vorteil, dass kein Festplattenspeicherplatz zum Speichern einer extra (sortierten) STL-Datei erforderlich ist.
Eine zweite Alternative oder ein Satz von Alternativen besteht im Hinblick auf das Laden von soviel wie möglich der STL-Datei aber dem Verhindern der Notwendigkeit, zeitaufwändigen virtuellen Speicher zu nutzen. Der Speicherbetrag, der zum Verarbeiten einer gegebenen Schicht notwendig ist, basiert zu einem großen Teil auf der Anzahl der Dreiecke, die zur Vektorbildung auf jeder Schicht beitragen. Daher kann eine Ausführungsform verwendet werden, wo die Anzahl der Dreiecke in Verbindung mit dem notwendigen Vorgang für jede Schicht bestimmt werden kann. Diese Information kann dann abgestimmt werden mit dem abgeschätzten Wert an zusätzlichem Speicher, der zum Verarbeiten der Dreiecksdaten in Vektoren notwendig ist. Dann kann der optimale Wert an Eingabedaten in optimaler Zeit eingelesen werden, um die Anzahl der Zugriffe auf die Festplatte zu minimieren und um die Speichernutzung zu maximieren, wodurch die Schneidzeit in Verbindung mit großen Dateien minimiert wird. Für einige Dateien werden diese Techniken nicht nur den Schneidvorgang optimieren, sondern sie werden dafür notwendig sein müssen, die Fähigkeit zu garantieren, dass extrem große Dateien mit einem preislich und von seiner Größe angemessenen Computer geschnitten werden können.
Dies vervollständigt einen Überblick über die Hauptabweichungen. Ein Flussdiagramm des zweiten Ausführungsbeispiels, das in den Fig. 28a bis 28d bereitgestellt ist, wird nun diskutiert.
Wenden wir uns den Fig. 28a bis 28d zu, repräsentieren die elliptisch geformten Polygone die Start- und Stop-Punkte des SCHLEISS; die rechteckig geformten Polygone repräsentieren alle Prozessschritte, die diamantartigen Polygone repräsentieren alle Entscheidungspunkte und die trapezförmigen Polygone repräsentieren alle Eingabe- oder Ausgabedateien. Wie zuvor für jeden Prozessschritt angezeigt wurde, zeigt das Flussdiagramm das spezielle SCHLEISS-Modul und die Zeilenzahl innerhalb des Moduls, wo der spezielle Prozessschritt ausgeführt wird.
Im Schritt 200 wird das SCHLEISS-Programm gestartet. Im Schritt 201 wird der Verwalter des Speichers initialisiert. Kurz gesagt, weist der Manager des Speichers Speicherplatz zu oder entfernt Speicherplatz in Antwort auf Anforderungen durch die verschiedenen SCHLEISS-Funktionen. Im Schritt 202 wird der Zeitzähler initialisiert. Kurz gesagt, wird dieser Zähler mit der Ausführung der Programmfortschritte erhöht und dazu verwendet, die Ausführungszeiten der verschiedene SCHLEISS-Funktionen zu verfolgen und aufzuzeichnen.
Im Schritt 203 erhält das SCHLEISS die Spezifikationen für das Schneiden für die Benutzer. Wie angezeigt werden die Benutzerinformationen von sowohl der Kommandozeile 204 und von der ARG-Datei 205 erhalten. Im Schritt 206 schreibt das SCHLEISS die benutzerspezifizierten Parameter in die MSG-Datei 207 und auf den Bildschirm 217. Der Bildschirm ist der Ausgabebildschirm zum Veranschaulichen für den Benutzer, während die MSG-Datei einfach eine Datei ist, wo diese Informationen gespeichert werden.
Im Schritt 208 wird eine Anfrage in Bezug auf den Typ der Eingabe gestartet. Wie zuvor angezeigt, kann die Eingabe entweder in der Form von Dreiecken oder alternativ in der Form von Repräsentationen von Grenzen sein, die auch als Polylinien bekannt sind.
Die Situation, in der Dreiecke eingegeben werden, wird zuerst betrachtet. Im Schritt 209 werden die Dreiecke von der STL-Datei 216 erhalten. Im Schritt 210 werden die Dreiecke gedreht, skaliert oder umgesetzt gemäß den benutzerspezifizierten Parametern. Als nächstes werden im Schritt 211 die x, y und z- Koordinaten aller Dreiecksspitzen auf Schneideinheiten gerundet und in Ergänzung werden die z-Koordinaten aller Spitzen auf die nächste Schnittebene gerundet. Nur die z-Koordinaten werden auf diese Weise gerundet, da die z-Achse als die Schneidachse angenommen wird. Dann wird im Schritt 212 eine Anfrage gestartet, um zu bestimmen, welche Dreiecke flache Dreiecke sind. Dann werden im Schritt 213 alle flachen Dreiecke gelöscht. Die flachen Dreiecke werden gelöscht, weil sie redundant in Bezug auf die anderen Dreiecke im Hinblick auf das Erzeugen von Schichtgrenzen sind. Im Schritt 214 wird eine Anfrage gestartet, ob irgendwelche Dreiecke in der STL-Datei verbleiben. Wenn dies der Fall ist, wird eine Schleife zurück zum Schritt 209 gefahren und die Schritte 209-214 werden wiederholt, bis keine weiteren Dreiecke verfügbar sind.
Im Schritt 215 werden die Dreiecke nach der minimalen z-Koordinate jeder ihrer Spitzen sortiert. Im Schritt 218 werden die sortierten Dreiecke in eine TMP-Datei 219 geschrieben. Im Schritt 220 wird der Indikator für die "vorliegende Schicht" auf die erste zu schneidende Schicht initialisiert. In der vorliegenden Implementierung ist dies die erste Schicht des Objektes, die Daten umfasst, die von dem Zwischenraum zwischen der ersten und der zweiten Schnittebene erhalten werden. Die erzeugten Querschnittsdaten werden dann mit dem z-Wert der oberen Schnittebene verbunden. Im Schritt 221 wird dann die vorangegangene Schicht, d. h. die Region unterhalb der ersten Schnittebene (die Daten liefert), geschnitten, was den 0-Satz an Vektoren hervorbringt.
Das Schneiden wird in einer Art ausgeführt, die vorangehend im Hinblick auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, um eine Netto-Schichtgrenze zu erhalten, die Kreuzung zwischen den Dreiecken in der TMP-Datei 219 und den zwei Schneidebenen aufweist, die die Schicht begrenzen. Im Schritt 223 wird diese Grenze strahlkompensiert in der Weise, die zuvor im Hinblick auf die erste Ausführungsform beschrieben wurde.
Dann wird in den Schritten 224 und 226 die vorliegende Schicht geschnitten und unter Verwendung der Dreiecke in der TMP-Datei 219 kompensiert, um eine Grenze für die vorliegende Schicht unter Verwendung der Kreuzungen zwischen den Dreiecken und den die Schicht begrenzenden Schnittebenen zu bilden. Als nächstes wird in den Schritten 227 und 229 die nächste Schicht geschnitten und strahlkompensiert, um eine strahlkompensierte Grenze für die nächste Schicht in der Weise bereitzustellen, die zuvor im Hinblick auf die erste Ausführungsform genutzt wurde. Diese kompensierten Grenzen sind die einzeln angepassten Schichtgrenzen L[i]' die zuvor diskutiert wurden. Als nächstes wird im Schritt 230 jede abwärtszeigende Region in Verbindung mit der vorliegenden Schicht berechnet, in dem die logische Differenz zwischen den Schichtgrenzen der vorliegenden Schicht und denen der vorangegangenen Schicht gebildet wird. Diese Grenzen werden zum Erzeugen der zuvor im Hinblick auf die erste Ausführungsform beschriebenen FDB-Vektoren verwendet.
Im Schritt 231 wird jede abwärtszeigende Region der vorliegenden Schicht berechnet, indem die logische Differenz zwischen der Grenze der vorliegenden Schicht und der Grenze der nächsten Schicht gebildet wird.
Im Schritt 232 wird die Schraffurregion für die vorliegende Schicht berechnet als die boolesche Differenz zwischen der Grenze der vorliegenden Schicht und der Grenze für die abwärtszeigenden Regionen.
Im Schritt 233 werden die Schichtgrenzen durch Entfernen der aufwärtszeigenden Regionen von den Gebieten eingefasst durch die Schraffurgrenzen entfernt. Dies wird dadurch verwirklicht, dass die boolesche Differenz zwischen der Schraffurregion und der Aufwärtsregion gebildet wird. Diese Schichtgrenzen sind die dreifach angepassten Schichtgrenzen L[i]''' und sie werden zum Erzeugen der LB- Vektoren verwendet, wie zuvor beschrieben wurde. Im Schritt 234 werden die LB-Vektoren für die vorliegende Schicht in die SLI-Datei geschrieben.
Im Schritt 236 werden jegliche aufwärtszeigende Grenzen eingestellt, um jegliche abwärtszeigende Regionen eingefasst durch diese Grenzen zu entfernen. Dieser Schritt wird ausgeführt, um das Überaushärten von abwärtszeigenden Regionen zu verhindern. Diese Grenzen sind die angepassten aufwärtszeigenden Grenzen U[i]', die zuvor diskutiert wurden, und sie werden zum Erzeugen der FUB- Vektoren genutzt. Im Schritt 237 werden die FUB-Vektoren in die SLI-Datei 235 geschrieben. Im Schritt 239 wird die Schraffurregion in der zuvor beschriebenen Art und Weise schraffiert. Die Schraffurergebnisse in den LH-Vektoren wurden zuvor beschrieben. Im Schritt 240 werden die LH-Vektoren für die Schraffurregionen in die SLI-Datei geschrieben.
Im Schritt 241 werden die abwärtszeigenden Region schraffiert. Diese Regionen werden getrennt von dem Rest der Schichtgrenzen schraffiert, so dass sie nicht überausgehärtet werden. Dieser Schritt resultiert in die NFDH-Vektoren, die zuvor beschrieben wurden. Im Schritt 243 werden die FDB und die NFDH-Vektoren in die SLI-Datei 235 geschrieben. Im Schritt 245 werden die aufwärtszeigenden Grenzen für die aufwärtszeigenden Regionen auf der vorliegenden Schicht in der zuvor beschriebenen Art und Weise geschrumpft. Im Schritt 246 werden die Füllvektoren zum Schrumpfen der aufwärtszeigenden Grenzen in der zuvor beschriebenen Weise erzeugt. Dies resultiert in die FUF-Vektoren. Im Schritt 247 werden die FUF-Vektoren in die SLI-Datei 235 geschrieben. Im Schritt 249 werden die abwärtszeigenden Grenzen in der zuvor beschriebenen Weise geschrumpft. Dieser Schritt resultiert in die angepassten abwärtszeigenden Grenzen D[i]'. Im Schritt 250 werden die Füllvektoren (die FDF-Vektoren) für die abwärtszeigenden Regionen in der zuvor beschriebenen Weise erzeugt und im Schritt 251 werden diese Vektoren in die SLI-Datei 235 geschrieben.
Im Schritt 250 wird eine Anfrage gestartet, um zu bestimmen, ob die vorliegende Schicht die letzte Schicht in der STL-Datei ist. Wenn nicht, wird im Schritt 267 der Indikator für die "vorliegende Schicht" auf die nächste Schicht gesetzt und in der zuvor beschriebenen Weise werden die Schritte 227, 229-234, 236-237, 239-241, 243. 245-247, 249-251 und 253 für diese Schicht wiederholt. Wenn alle Schichten verarbeitet worden sind, werden im Schritt 268 Nachrichten im Hinblick auf fehlende oder falsch orientierte Segmente auf den Ausgabeschirm 217 und in die MSG-Datei 207 geschrieben. Im Schritt 271 werden Nachrichten über die Speichernutzung auf den Schirm und in die MSG-Datei geschrieben. Im Schritt 272 wird der Vorgang als vollständig angesehen.
Wenden wir uns zurück zum Schritt 208, wird nun der Fall beschrieben, wo die eingegebenen Daten bereits die Form von Schichtgrenzen aufweisen. Wie angezeigt, sollten die Eingabedaten in der Form von Polylinien vorliegen. Diese werden von der SLC-Datei 256 erhalten. Im Schritt 254 werden die Polylinien für eine gegebene Schicht erhalten und im Schritt 255 werden diese Polylinien gedreht, skaliert und gemäß den benutzerspezifizierten Parametern in einer ähnlichen Weise zu der im Zusammenhang mit den Dreiecken beschriebenen umgewandelt.
Im Schritt 257 werden die Spitzen der Polylinien auf SLI-Einheiten gerundet und die z-Komponente jeder Spitze wird auf die nächstliegende Schnittebene gerundet.
In den Schritten 258-259 werden alle Polylinien mit einer eingegebenen Schichtdicke von 0 gelöscht, weil diese Schichten Schichten repräsentieren, die aufgrund des Rundens kollabiert sind und daher redundant sind.
Im Schritt 260 werden jegliche Lücken in der Kontur der Polylinie ausgefüllt, indem zusätzliche Segmente zum Füllen der Lücken erzeugt werden, und im Schritt 261 wird ein benutzerspezifiziertes Kennzeichen überprüft, um zu sehen, ob falsch ausgerichtete Segmente neu zu orientieren sind. Wenn dies der Fall ist, wird im Schritt 262 ein Versuch unternommen, jegliche falsch ausgerichteten Segmente in einer Kontur der Polylinie neu zu orientieren. Dies kann bestimmt werden, da für alle Segmente innerhalb der Kontur einer Polylinie erwartet wird, dass sie der rechten Handregel folgen, wodurch Segmente in einer einen Festkörper umgebenden Kontur einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn folgen, während Segmente in einer Kontur, die einen hohlen Körper einfasst, einer Richtung im Uhrzeigersinn folgen. Wenn z. B. bis auf ein Segment, alle Segmente in einer Kontur einer entgegen dem Uhrzeigersinn ausgerichteten Schleife folgen, wird für diese Segmente angenommen, dass sie einen Festkörper umfassen, und die Richtung des einen Segments wird geändert, um mit den anderen konsistent zu sein.
Wenn das benutzerspezifizierte Kennzeichen nicht gesetzt wird, wird ein Sprung zum Schritt 264 durchgeführt. In diesem Schritt werden die eingestellten Segmente soweit wie möglich kombiniert.
Im Schritt 263 werden die Polylinien in eine TMP-Datei 219 geschrieben.
Im Schritt 266 wird eine Anfrage gestartet, ob irgendwelche zusätzlichen Schichten in der SLI-Datei existieren. Wenn dies der Fall ist, werden die zuvor beschriebenen Schritte 254, 255, 257-264 und 266 für jede Schicht in der SLI-Datei wiederholt. Dann wird ein Sprung zum Schritt 220 durchgeführt und der gleiche zuvor beschriebene Vorgang beginnend mit Schritt 220 wird unter Verwendung der TMP-Datei 219 durchgeführt.
Das obige komplettiert eine Beschreibung eines Flussdiagramms der Implementierung oder der zweiten Ausführungsform.
Eine andere Datei SMAKE ruft bei ihrer Ausrührung SCHIRIS.MAK auf, das umgekehrt S0.C bis S6.C und S. H. geeignet kombiniert.
In den zuvor beschriebenen Ausführungsformen werden die resultierenden Objekte im Vergleich zu den Originalrepräsentationen des Objektes überdimensioniert. Im wesentlichen befindet sich die Überdimensionierung nicht in der vertikalen Dimension des gebildeten Objektes, sondern sie ist grundsätzlich in der horizontalen Dimension des gebildeten Objektes. Wann immer jedoch eine horizontale Dimension im Übermaß ausgehärtet wird, wird eine entsprechende Aushärtung einer Schichtdicke in der Region resultieren, wo eine Aushärtedicke von etwas weniger als einer Schichtdicke hätte sein sollen. Wie zuvor beschrieben, kann die Genauigkeit der Reproduktion eines überdimensionierten Objektes im wesentlichen dadurch erhöht werden, dass die Diskontinuität zwischen den Schichten in den Regionen des Objektes deren Design solche Diskontinuität nicht spezifiziert (entsprechend den geneigten Regionen in dem Originaldesign), abgeschliffen werden. Objekte, die durch diesen überdimensionierten Stil gebildet werden, haben grundsätzlich zumindest einen Bereich auf jeder Schicht ihrer Oberfläche, der mit der Verkleidung der Objektrepräsentation zusammenpasst, während die anderen Abschnitte der Oberfläche des gebildeten Objektes die festen Abschnitte des Objektes über die Verkleidung hinaus erstrecken.
Es gibt andere Stile, die zu anders dimensionierten Objekten führen, wobei diese anderen dimensionierten Objekte Vorteile im Hinblick auf die Aufbaubarkeit des Objektes oder im Hinblick auf die Genauigkeit des Objektes aufweisen. Eine solche Ausführungsform bildet unterdimensionierte Objekte, die im wesentlichen entgegengesetzt zu den zuvor beschriebenen überdimensionierten Objekten sind. Ein solcher unterdimensionierter Stil ist in der zuvor referenzierten PCT- Veröffentlichung WO 89/10256 offenbart. Die Objekte, die durch diesen unterdimensionierten Stil gebildet werden, haben grundsätzlich zumindest einen Bereich auf jeder Schicht ihrer Oberfläche, der mit der Verkleidung der Objektrepräsentation zusammenpasst, während die anderen Bereiche der Oberfläche des gebildeten Objektes nicht die festen Abschnitte des Objektes bis zur Verkleidung erstrecken. Eine grundlegende Form dieses Stils kann leicht durch eine leichte Modifikation in den früher beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung implementiert werden. Die Modifikation beinhaltet eine Änderung in der Information und den logischen Operationen, die zur Bildung der anfänglichen Schichtgrenzen für einen gegebenen Querschnitt verwendet werden. Diese Schichtgrenzen L[i] werden durch Finden des Schnittpunktes des Gebietes der S[i - 1]+ Grenzen mit dem Gebiet der S[i]-Grenzen berechnet. In dieser Ausführungsform wird die Projektionsinformation nicht verwendet. Nach Bildung aller L[i] Grenzen werden die zuvor beschriebenen Operationen verwendet, um die Schichtgrenzen für jede Schicht zu bestimmen. Diese unterdimensionierte Ausführungsform ist im Speziellen nützlich, wenn Diskontinuitäten ausgefüllt werden sollen. Dieses Füllen kann durch Anwendung einer Nachbearbeitungstechnik durchgerührt werden, welche die Diskontinuitäten mit Material füllt und dieses Material umwandelt, um ein Teil des abschließenden Objektes zu werden. Alternativ und bevorzugt kann dieses Füllen der Diskontinuitäten auf einer schichtweisen Basis, wie das zu bildende Objekt, ausgeführt werden. Die Techniken für und die Vorteile der Verfahren zum Erzielen solcher Beschichtungen sind im Abschnitt 3 dieser detaillierten Beschreibung mit dem Titel "Verbesserte Oberflächenauflösung durch Einschließen von dünnen Füllschichten" beschrieben.
Ein anderes Stil produziert Objekte, die mehr unterdimensioniert sind, als jene des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels. Dieser Stil wird zum Bauen von Objekten verwendet, deren maximale feste Ausdehnung nicht in das geeignete registrierte reproduzierte Objekt und die Verkleidung der Objektrepräsentation, die einander berühren, resultiert. Dieser Typ des dimensionierten Objektes ist nützlich, wenn nach der Bildung die gesamte Oberfläche des Objektes sogar in Gebieten, die keine Diskontinuitäten enthalten, mit einem Material beschichtet werden soll (z. B. Farbe, Pulverbeschichtung, metallische Beschichtung). Damit die Oberfläche des beschichteten Objektes noch näher mit der Verkleidung der Objektrepräsentation zusammenpasst, muss die gesamte Oberfläche des Objektes in den festen Regionen geschrumpft werden. Dieser Aufbaustil kann durch die Techniken der vorliegenden Erfindung implementiert werden. Er erfordert Schichtvergleiche (insbesondere das Subtrahieren), um die abwärtszeigenden und aufwärtszeigenden Merkmale von ihren Originalpositionen um den geeigneten Wert wegzuversetzen (dieser Wert sollte ungefähr ein ganzzahliges Vielfaches der Schichtdicke sein), so dass die abwärtszeigenden und aufwärtszeigenden Abschnitte des Objektes nicht die Objektverkleidung berühren. Er erfordert ebenfalls eine Form der LWC oder Grenzretraktion, so dass horizontale feste Bereiche der Schichten von der Objektverkleidung weggeschrumpft werden können.
Ein Stil, der ein durchschnittlich überdimensioniertes Objekt betrifft, kann ebenfalls implementiert werden. Diese Implementierung beinhaltet die Verwendung zusätzlicher Schnittebenen, wobei jeweils eine in den Zwischenräumen zwischen den Schnittebenen positioniert ist, die zum Definieren der Positionen der Dreiecksspitzen der Objektrepräsentation verwendet werden. Die anfänglichen Schichtgrenzen L[i] werden von Kreuzung der Zwischenschneidebenen (Mitte) mit den Dreiecken bestimmt, die die Repräsentation des Objektes bilden. Diese anfänglichen Schichtgrenzen werden gemäß den zuvor offenbarten Lehren verarbeitet, um die aufwärtszeigenden, abwärtszeigenden und die Nettoschichtregionen für jeden Querschnitt des Objektes zu bestimmen. Diese anfänglichen Schichtgrenzen sind konzeptionell der höheren der zwei Originalschnittebenen zugeord net, die die vertikale Ausdehnung der Schicht begrenzt. Nach Bestimmung der verschiedenen Nettoregionen in Verbindung mit jedem Querschnitt (oder Schicht) kann ein Objekt gebildet werden, dass von mittlerer Größe im Vergleich zu dem durch die zuvor beschriebenen unterdimensionierten und überdimensionierten Stile aufgebauten Objekte sein wird. Mit anderen Worten werden die Diskontinuitäten, die sich aufgrund dessen bilden, dass das Objekt auf einer schichtweisen Basis reproduziert wird, wobei die Schichten endliche Dicken aufweisen, derart gebildet, dass sie sich zur Hälfte über die Verkleidung des Objektes hinaus erstrecken und dass die andere Hälfte die Verkleidung unterschreitet.
Fig. 29a stellt eine zweidimensionale Ansicht dar, wobei die zwei Dimensionen die vertikale Dimension und eine horizontale Dimension einer Objektverkleidung 540 eines durch Stereolithographie zu bildenden Objektes sind. Die Ebenen 500, 502, 504, 506, 608, 510, 512, 514 und 516 illustrieren die vertikale Position der Schnittebenen, die die vertikale Ausdehnung jeder zu bildenden Schicht begrenzen und die die möglichen vertikalen Positionierungen definieren, auf die die Dreiecksspitzen gerundet werden können, wobei die Schnittebenen 520, 522, 524, 526, 528, 530, 532 und 534 die vertikale Dimension definieren, von der die Schnittsegmente mit den Dreiecken erhalten werden. Die Daten, die von der Schnittebene 520 erhalten werden, werden mit der Schnittebene 502 verbunden, da sie die mittleren Positionen der Querschnittsinformationen zwischen den Schnittebenen 500 und 502 repräsentiert. Ähnliches Aufwärtsversetzen von Daten, das man von den anderen zwischengeordneten Schnittebenen erhält, wird auftreten. Die Fig. 29b illustriert die gleiche Objektverkleidung 540 überlagert über Schichten, des Objektes, das unter der Verwendung eines überdimensionierten Baustils gebildet wurde. Fig. 29c illustriert die gleiche Objektverkleidung 540 überlagert über Schichten des gebildeten Objektes unter Verwendung eines unterdimensionierten Baustils. Fig. 29d illustriert die gleiche Objektverkleidung 540 überlagert über Schichten des Objektes gebildet unter der Verwendung eines durchschnittlich dimensionierten Aufbaustils. Die Untersuchung dieser Figuren zeigt an, warum jeder Stil so bezeichnet wurde. Der überdimensionierte Stil ist nützlich, wenn eine Nachbearbeitung Techniken zum Entfernen von Material beinhaltet; der unterdimensionierte Stil ist nützlich, wenn eine Nachbearbeitung oder eine schichtweise Verarbeitung Fülltechniken beinhaltet; und der durchschnittlich dimensionierte Stil ist nützlich, wenn es gewünscht ist, eine angemessene hohe Genauigkeit ohne jede zusätzliche Verarbeitung zu haben.

Kompensation der Aushärtebreite

Wie zuvor beschrieben, kann, wenn irgendeine Kompensation der Aushärtebreite gewünscht ist, sie vor der Bestimmung der drei unabhängigen Regionen einer Schicht implementiert werden. Alternativ kann sie implementiert werden, nachdem die drei unabhängigen Regionen bestimmt wurden, wodurch unterschiedliche Kompensationswerte für jede Region gestattet werden. Wenn man jedoch diese alternative Herangehensweise verfolgt, ist es notwendig, die Grenzen richtig zu kompensieren. Folgt man dieser alternativen Herangehensweise, werden all die LB[i] Vektoren nach innen kompensiert (normale Kompensation). Die DB[i] und die UB[i] Vektoren, die aufgrund des Gegenstandes der Erfindung von den Grenzen der vorhergehenden und der nächsten Schicht berechnet wurden, indem die unkompensierten Schichtgrenzen für eine vorliegende Schicht mit den unkompensierten Grenzen der jeweils vorhergehenden und nächsten Schicht verglichen wurden, sollten auswärts kompensiert werden (Umkehrkompensation). DB[i] und UB[i] Vektoren, die Grenzen der vorliegenden Schicht umfassen (vor dem Separieren in drei Regionen), werden einwärts kompensiert und die UB[i] Vektoren, die von den DB[i] Vektoren der vorliegenden Schicht berechnet werden (vor der Kompensation), werden einwärts kompensiert. Der Betrag der Kompensation dieser Vektoren kann gemäß den Quellen, von denen sie berechnet werden, abweichen. Die LB[i] Vektoren werden um einen Wert A[i] kompensiert. Die UB[i] und die DB[i] Vektoren, die von den unkompensierten Grenzen der nächsten oder der vorhergehenden Schicht berechnet werden, werden um den Wert A[i] kompensiert. Die UB[i] und die DB[i] Vektoren, die von den unkompensierten Grenzen der vorliegenden Schicht berechnet werden, werden jeweils durch einen Wert B[i] und C[i] kompensiert. Die UB[i] Vektoren, die von den DB[i] Vektoren der vorliegenden Schicht berechnet werden, werden durch einen Wert C[i] kompensiert. Diese Kompensation kann durch Versetzen der Vektoren und durch Neuberechnen der Endpunkte oder durch anfängliches Versetzen der Endpunkte durchgeführt werden. Der Betrag A[i] repräsentiert die Hälfte der Breite der Aushärtung in Verbindung mit dem Aushärten der LB[i] Vektoren, B[i] repräsentiert die Hälfte der Breite der Aushärtung in Verbindung mit dem Aushärten der UB[i] Vektoren und C[i] repräsentiert die Hälfte der Breite der Aushärtung in Verbindung mit den DB[i] Vektoren. Da viele Verfahren, die Techniken des Schichtvergleiches nutzen (insbesondere jene der gleichzeitig eingereichten Anmeldung), zu extremen Variationen in der Aushärtetiefe führen können (und in Verbindung mit der Aushärtebreite), ist diese alternative Herangehensweise am meisten bevorzugt, so dass individuelle Regionen genauer kompensiert werden können.
Diese Prinzipien können mit Bezugnahme auf die Fig. 30a-30f illustriert werden, in denen ähnliche Elemente mit ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Die Fig. 30a-30c illustrieren die unkompensierten Schichtgrenzen, identifiziert mit den Bezugszeichen 600, 602 und 604 für die jeweiligen Schichten i - 1, i und i + 1, und die kompensierten Schichtgrenzen, jeweils identifiziert durch die Bezugszeichen 601, 603 und 605 für diese Schichten.
Fig. 30d illustriert das Kompensieren der Vektoren, die die abwärtszeigende Grenze der Schicht i herstellen. Die nicht-kompensierte abwärtszeigende Grenze ist mit dem Bezugszeichen 606 identifiziert und die gewünschte kompensierte abwärtszeigende Grenze ist an dem Bezugszeichen 607 dargestellt. Wie angezeigt, werden die Vektoren in der unkompensierten abwärtszeigenden Grenze, die nicht die unkompensierte Schichtgrenze der vorhergehenden Schicht berührt, wobei sie mit dem Bezugszeichen 606a und 606b bezeichnet sind, einwärts kompensiert, um die kompensierten Vektoren 607a und 607b zu erhalten. Im Gegensatz dazu, wer den die Vektoren in der unkompensierten abwärtszeigenden Grenze, die die unkompensierte Schichtgrenze der vorhergehenden Schicht berühren, wobei sie mit dem Bezugszeichen 606c und 606d in der Figur bezeichnet sind, auswärts kompensiert, um die kompensierten Vektoren 607c und 607d zu erhalten.
Wenden wir uns der Fig. 30e zu, ist die Kompensation der nettoaufwärtszeigenden Vektoren dargestellt. Die unkompensierten nettoaufwärtszeigenden Grenzen für die Schicht i ist mit dem Bezugszeichen 608 identifiziert, während die gewünschte kompensierte Grenze mit dem Bezugszeichen 609 identifiziert ist. Wie angezeigt, werden die unkompensierten nettoaufwärtszeigenden Vektoren, die nicht die unkompensierte Schichtgrenze der vorhergehenden Schicht berühren, wobei sie mit dem Bezugszeichen 608a und 608b in der Figur gekennzeichnet sind, nach innen kompensiert, um jeweils die kompensierten Vektoren 609a und 609b zu erhalten. Im Gegensatz dazu, werden die unkompensierten nettoaufwärtszeigenden Vektoren, die die unkompensierte Schichtgrenze der vorhergehenden Schicht berühren, wobei sie mit dem Bezugszeichen 608c und 608d in der Figur gekennzeichnet sind, auswärts kompensiert, um jeweils die kompensierten Vektoren 609c und 609d zu erhalten.
Wenden wir uns nun der Fig. 30f zu, wird die unkompensierte Nettoschichtgrenze für die Schicht i, die mit dem Bezugszeichen 610 identifiziert ist, einwärts kompensiert, um die kompensierte Nettoschichtgrenze 611 zu erhalten.

Claims

1. Ein Verfahren zum Bilden eines Objektes (Fig. 35), wobei das gebildete Objekt (Fig. 35) aufgebaut ist aus überlagerten selektiv verfestigten Schichten eines flüssigen Mediums, dass verfestigbar ist durch Exposition einem verfestigenden Medium, wobei das Verfahren die wiederholten Schritte umfasst des Bereitstellens einer frischen Schicht des flüssigen Mediums über einer Schicht, die zuvor dem verfestigenden Medium selektiv exponiert wurde, und selektives Exponieren der frischen Schicht, gekennzeichnet durch:

Bestimmen einer ersten Schicht (Fig. 35, 28), an der eine aufwärtszeigende Oberfläche bereitzustellen ist,

Identifizieren einer zweiten Schicht (Fig. 35, 17), wobei an einem Bereich der zweiten Schicht eine abwärtszeigende Oberfläche bereitgestellt werden sollte, um einen vorbestimmten Abstand von der ersten Schicht (Fig. 35, 28) in der Aufbaurichtung zu haben, um das Objekt genau aufzubauen,

Nicht-Exponieren des Bereiches während der selektiven Exposition der frischen Schicht, die zu der zweiten Schicht (Fig. 35, 17) gehört, und

Exponieren des überlagerten Abschnitts einer (Fig. 35, 20) der nächsten folgenden frischen Schichten, um Exponieren des Bereiches der zweiten Schicht (Fig. 35, 17) zu erzielen, so dass der Abschnitt verfestigt wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, in dem jede frische Schicht eine Dicke hat, die geringer ist als die minimale Verfestigungstiefe des flüssigen Mediums.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, in dem jede frische Schicht eine Dicke hat, die geringer ist als die Dicke des verfestigten flüssigen Mediums, die notwendig ist, um welliges Verziehen zu verhindern.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, in dem die totale Schichtdicke der zweiten Schicht mit der einen frischen Schicht inklusive nicht geringer ist als die minimale Verfestigungstiefe.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, in dem die eine der nächsten folgenden Schichten derart ausgewählt wird, dass das Verfestigen des flüssigen Mediums unterhalb der zweiten Schicht auftritt.

6. Verfahren gemäß Anspruch 5, in dem die totale Dicke der belichteten Schichten gleich ist zu der minimalen Verfestigungstiefe.

7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-5, in dem das Exponieren, das zum Verfestigen des Bereiches der zweiten Schicht verwendet wird, eine Verfestigungstiefe ergibt, die im wesentlich gleich der minimalen Verfestigungstiefe ist.

8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-5, in dem das Exponieren, das zum Verfestigen des Bereiches der zweiten Schicht verwendet wird, eine Verfestigungstiefe ergibt, die größer als die minimale Verfestigungstiefe ist.

9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-8, wobei die abwärtszeigende Oberfläche einen Abstand von einer aufwärtszeigenden Oberfläche in der Aufbaurichtung vertikal über ihr aufweist, der kleiner ist als die minimale Verfestigungstiefe, und wobei der genauen Positionierung der abwärtszeigenden Oberfläche im Verhältnis zu der ersten Schicht die Priorität gegeben wird.

10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-8, wobei die abwärtszeigende Oberfläche einen Abstand von einer aufwärtszeigenden Oberfläche in der Aufbaurichtung vertikal über ihr aufweist, der kleiner ist als die minimale Verfestigungstiefe, und wobei der genauen Positionierung der aufwärtszeigenden Oberfläche im Hinblick auf die erste Schicht die Priorität gegeben ist.

11. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem die minimale Verfestigungstiefe spezifiziert ist, ein ganzzahliges Vielfaches der Schichtdicke zu sein.

12. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem das Objekt aufgebaut wird, um eine insgesamt erforderliche vertikale Dimension zu erhalten.

13. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem das flüssige Medium ein flüssiges Fotopolymer ist.

14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-12, in dem das flüssige Medium ein Pulver ist.

15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-12, in dem das verfestigende Medium UV-Strahlung, sichtbare Strahlung oder IR-Strahlung ist.

16. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem das Objekt überdimensioniert aufgebaut wird, im Hinblick auf eine gewünschte Objektverkleidung.

17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-15, in dem das Objekt unterdimensioniert aufgebaut wird, um Hinblick auf eine gewünschte Objektverkleidung.

18. Eine Vorrichtung zum Bilden eines Objektes (Fig. 35), wobei die Vorrichtung von dem Typ ist, in dem das gebildete Objekt (Fig. 35) aufgebaut ist aus überlagerten, selektiv verfestigten Schichten eines flüssigen Mediums, dass verfestigbar ist durch Exposition einem verfestigenden Medium, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Computer, der zur Steuerung des Betriebes der Vorrichtung programmiert ist, wobei der computerkontrollierte Betrieb die wiederholten Schritte umfasst, eine frische Schicht des flüssigen Mediums über einer Schicht bereitzustellen, die zuvor selektiv dem verfestigenden Medium exponiert wurde, und selektives Exponieren der frischen Schicht, wobei der computergesteuerte Betrieb gekennzeichnet ist durch:

Bestimmen einer ersten Schicht (Fig. 35, 28), an der eine aufwärtsgerichtete Oberfläche bereitzustellen ist,

Identifizieren einer zweiten Schicht (Fig. 35, 17), wobei an einem Abschnitt der zweiten Schicht eine abwärtsgerichtete Oberfläche bereitgestellt werden sollte, um einen vorbestimmten Abstand von der ersten Schicht (Fig. 35, 28) in der Aufbaurichtung zu haben, um das Objekt genau aufzubauen,

Nicht-Exponieren des Abschnitts während des selektiven Exponierens der frischen Schicht, die zu der zweiten Schicht (Fig. 35, 17) gehört, und

Exponieren des überlagerten Abschnitts einer (Fig. 35, 20) der nächsten folgenden frischen Schichten, um Exposition des Abschnitts der zweiten Schicht (Fig. 35, 17) zu erzielen, um den Abschnitt zu verfestigen.

19. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, in deren computergesteuertem Betrieb jede frische Schicht eine Dicke aufweist, die geringer ist als die minimale Verfestigungstiefe des flüssigen Mediums.

20. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, wobei in deren computergesteuertem Betrieb jede frische Schicht eine Dicke aufweist, die geringer ist als die Dicke des verfestigten flüssigen Mediums, die notwendig ist, um welliges Verziehen zu verhindern.

21. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, wobei in deren computergesteuertem Betrieb die totale Schichtdicke der zweiten bis zu der einen frischen Schicht inklusive nicht geringer ist als die minimale Verfestigungstiefe.

22. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, in der die eine der nächsten folgenden Schichten derart ausgewählt ist, dass die Verfestigung des flüssigen Mediums unter der zweiten Schicht erfolgt.

23. Vorrichtung gemäß Anspruch 22, wobei in dessen computergesteuertem Betrieb die totale Dicke der belichteten Schichten gleich ist zur minimalen Verfestigungstiefe.

24. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18-22, wobei in dessen computergesteuertem Betrieb die Exposition, die zum Verfestigen des Abschnitts der zweiten Schicht verwendet wird, eine Verfestigungstiefe ergibt, die im wesentlichen gleich der minimalen Verfestigungstiefe ist.

25. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18-22, wobei in deren computergesteuertem Betrieb die Exposition, die zum Verfestigen des Abschnitts der zweiten Schicht verwendet wird, eine Verfestigungstiefe ergibt, die größer ist als die minimale Verfestigungstiefe.

26. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18-25, wobei in deren computergesteuertem Betrieb die abwärtszeigende Oberfläche einen Abstand von einer aufwärtszeigenden Oberfläche in der Aufbaurichtung vertikal über ihr aufweist, der geringer ist als die minimale Verfestigungstiefe, und wobei dem ge nauen Positionieren der abwärtszeigenden Oberflächen im Hinblick auf die erste Schicht die Priorität gegeben wird.

27. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18-25, wobei in deren computergesteuertem Betrieb die abwärtszeigende Oberfläche einen Abstand von einer aufwärtszeigenden Oberfläche in der Aufbaurichtung vertikal über ihr aufweist, der geringer ist als die minimale Verfestigungstiefe, und wobei der genauen Positionierung der abwärtszeigenden Oberfläche im Hinblick auf die erste Schicht die Priorität gegeben wurde.

28. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18-27, wobei in deren computergesteuertem Betrieb die minimale Verfestigungstiefe spezifiziert ist, ein ganzzahliges Vielfaches der Schichtdicke zu sein.

29. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18-28, wobei in deren computergesteuertem Betrieb das Objekt aufgebaut ist, um eine insgesamt erforderliche vertikale Dimension zu erhalten.

30. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18-29, in der das flüssige Medium ein flüssiges Fotopolymer ist.

31. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18-29, in der das flüssige Medium ein Pulver ist.

32. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18-29, in der das verfestigende Medium UV-Strahlung, sichtbare Strahlung oder IR-Strahlung ist.

33. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18-32, in deren computergesteuertem Betrieb das Objekt überdimensioniert aufgebaut ist im Hinblick auf eine gewünschte Objektverkleidung.

34. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18-32, in deren computergesteuertem Betrieb das Objekt unterdimensioniert aufgebaut ist im Hinblick auf eine gewünschte Objektverkleidung.