三维物体数据处理方法、处理设备及3D打印设备与流程
本申请涉及3d打印领域，尤其涉及一种三维物体数据处理方法、处理设备及3d打印设备。
背景技术：
3d打印是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属、塑料和树脂等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3d打印设备通过执行该种打印技术制造3d物体。3d打印设备由于成型精度高在模具、定制商品、医疗治具、假体等领域具有广泛应用。其中，基于底面曝光的3d打印设备由于只需要在容器底部设置一层高的光固化材料，与上曝光相比，更节省材料，因此受到很多个性产品制造者的追宠。
所述底曝光的3d打印设备包括盛放光固化材料的容器、位于容器底下方的曝光装置、构件板和带动构件板升降的z轴驱动机构。其中，在利用所述3d打印设备打印物体时，所述曝光装置将容器底的光固化材料进行照射以形成第一层固化层，所述第一层固化层附着在构件板上，构件板在z轴驱动机构的带动下上升移动，使得所述固化层从容器底部分离，接着下降所述构件板使得所述容器底部与第一层固化层之间填充待固化的光固化材料，再次照射以得到附着在第一层固化层上的第二层固化层，以此类推，经过多次填充、照射和分离操作，将各固化层累计在构件板上以得到3d构件。
其中，在容器底面某个区域集中的、多次的执行分离操作，将会对容器底面造成磨损，影响容器的使用寿命。
为了保护容器底面，便于容器底面与固化层的分离，在容器底面通常设置透明的柔性膜，在分离时该柔性膜产生形变使得其易与固化层分离，使用该种方式有效保护了分离时的拉力对固化层的损坏。然而，集中的、多次的分离操作也会影响柔性膜的使用寿命。
技术实现要素：
本申请提供一种三维物体数据处理方法、处理设备及3d打印设备，用于解决延长柔性膜使用寿命等问题。
为实现上述目的及其他目的，本申请提供一种三维物体数据处理方法，包括：基于3d打印设备中容器底面预设各测量位置受固化层覆盖的次数，确定在所述容器底面摆放3d构件的候选摆放位置和/或候选不摆放位置。
在某些实施方式中，所述方法还包括显示各所述测量位置的覆盖次数的步骤。
在某些实施方式中，所述候选摆放位置和/或候选不摆放位置是通过以下至少一种方式确定的：基于各测量位置的覆盖次数与预设次数阈值的比较结果，确定候选摆放位置和/或候选不摆放位置；及在对应所述容器底面的模拟容器底面内遍历地摆放预设3d构件模型，得到对应各模型覆盖范围内各测量位置的覆盖次数，并基于各模型覆盖范围内各测量位置的覆盖次数，确定候选摆放位置和/或候选不摆放位置。
在某些实施方式中，所述方法还包括基于所述候选摆放位置和/或候选不摆放位置确定预设3d构件模型在对应所述容器底面的模拟容器底面内的摆放位置的步骤。
在某些实施方式中，所述基于候选摆放位置和/或候选不摆放位置确定预设3d构件模型的摆放位置的方式包括：显示预设3d构件模型，并摆放所述预设3d构件模型；当所摆放的3d构件模型接近或到达所述候选摆放位置或候选不摆放位置时，予以提示。
在某些实施方式中，所述方法还包括更新测量位置的覆盖次数的步骤。
基于上述目的，本申请还提供一种三维物体数据处理方法，包括：基于3d打印设备中容器底面预设测量位置受固化层覆盖的次数，确定在所述容器底面摆放3d构件的摆放位置，以便所述3d打印设备按照所述摆放位置打印所述3d构件。
在某些实施方式中，所述基于各测量位置的覆盖次数确定在所述容器底面摆放3d构件的摆放位置的方式包括以下至少一种：基于所获取的摆放指令确定对应3d构件模型在对应所述容器底面的模拟容器底面的摆放位置；基于各测量位置的覆盖次数与预设次数阈值的比较结果，确定所述摆放位置；以及在对应所述容器底面的模拟容器底面内遍历地摆放对应3d构件模型，并基于遍历时所述3d构件模型所覆盖的各模型覆盖范围内测量位置的覆盖次数，确定所述摆放位置。
在某些实施方式中，所述方法还包括更新测量位置的覆盖次数的步骤。
在某些实施方式中，所述测量位置包括：3d打印设备中曝光装置的各照射点投影到所述容器底面的位置或将所述容器底面预先划分的测量区域块。
基于上述目的，本申请还提供一种三维物体数据处理设备，包括：存储单元，用于保存3d打印设备中容器底面预设测量位置受固化层覆盖的次数；处理单元，与所述存储单元相连，用于基于所保存的各测量位置的覆盖次数，确定在所述容器底面摆放3d构件的候选摆放位置和/或候选不摆放位置。
在某些实施方式中，所述处理设备还包括：与所述处理单元相连的人机交互单元，用于显示所保存的容器底面预设测量位置的覆盖次数。
在某些实施方式中，所述处理单元通过以下至少一种方式确定候选摆放位置和/或候选不摆放位置：基于各测量位置的覆盖次数与预设次数阈值的比较结果，确定候选摆放位置和/或候选不摆放位置；及在对应所述容器底面的模拟容器底面内遍历地摆放预设3d构件模型，得到对应各模型覆盖范围内各测量位置的覆盖次数，并基于各模型覆盖范围内各测量位置的覆盖次数，确定候选摆放位置和/或候选不摆放位置。
在某些实施方式中，所述存储单元还用于保存3d构件模型；所述处理单元还用于基于所述候选摆放位置和/或候选不摆放位置确定3d构件模型的摆放位置。
在某些实施方式中，所述处理单元还用于：将3d构件模型通过人机交互单元予以显示，并按照所述人机交互单元所提供的摆放指令摆放所述3d构件模型；当所摆放的3d构件模型接近或到达所述候选摆放位置或候选不摆放位置时，通过所述人机交互单元予以提示。
在某些实施方式中，所述处理单元还用于更新所述存储单元中测量位置的覆盖次数。
基于上述目的，本申请还提供一种三维物体数据处理设备，包括：存储单元，用于保存3d打印设备中容器底面预设各测量位置受固化层覆盖的次数及3d构件模型；处理单元，与所述存储单元相连，用于基于所保存各测量位置的覆盖次数，确定在所述容器底面摆放所述3d构件模型的摆放位置，以便所述3d打印设备按照所述摆放位置打印对应3d构件。
在某些实施方式中，所述处理单元确定3d构件模型的摆放位置的方式包括以下至少一种：基于所获取的摆放指令确定所述3d构件模型在对应所述容器底面的模拟容器底面的摆放位置；基于各测量位置的覆盖次数与预设次数阈值的比较结果，确定所述摆放位置；以及在对应所述容器底面的模拟容器底面内遍历地摆放所述3d构件模型，并基于遍历时所述3d构件模型在各模型覆盖范围内测量位置的覆盖次数，确定所述摆放位置。
在某些实施方式中，所述处理单元还用于更新所述存储单元中测量位置的覆盖次数。
在某些实施方式中，所述测量位置包括：3d打印设备中曝光装置的各照射点投影到所述容器底面的位置、或将所述容器底面预先划分的测量区域块。
基于上述目的，本申请还提供一种3d打印设备，包括：具有透明底面的容器，用于盛放光固化材料；曝光装置，位于所述容器下方并向所述底面照射光能量，用于将所接收的分层图像照射到所述容器底面所填充的光固化材料，得到对应的图案固化层；构件平台，用于累积的附着所述图案固化层以得到3d构件；z轴驱动机构，与所述构件平台相连，用于受控的带动构件平台升降移动使得所述构件平台与容器底面之间的间隔填充有所述光固化材料；控制装置，分别与所述z轴驱动机构和曝光装置相连，用于控制所述z轴驱动机构，还用于将如上述任一所述的三维物体数据处理设备中3d构件模型的各分层图像逐一提供给所述曝光装置，其中，所述分层图像的照射位置是按照所述3d构件模型的摆放位置而确定。
基于上述目的，本申请还提供一种3d打印设备，包括：具有透明底面的容器，用于盛放光固化材料；曝光装置，位于所述容器下方并向所述底面照射光能量，用于将所接收的分层图像照射到所述容器底面所填充的光固化材料，得到对应的图案固化层；构件平台，用于累积的附着所述图案固化层以得到3d构件；z轴驱动机构，与所述构件平台相连，用于受控的带动构件平台升降移动使得所述构件平台与容器底面之间的间隔填充有所述光固化材料；控制装置，分别与所述z轴驱动机构和曝光装置，用于基于所述容器底面预设各测量位置受固化层覆盖的次数，确定在所述容器底面摆放3d构件的候选摆放位置和/或候选不摆放位置，按照所确定的候选摆放位置和/或候选不摆放位置摆放对应的3d构件模型，并按照摆放位置向所述曝光装置逐一提供所述3d构件模型的各分层图像；以及用于控制所述z轴驱动机构。
在某些实施方式中，所述控制装置包括：存储单元，用于保存3d打印设备中容器底面预设测量位置受固化层覆盖的次数；处理单元，与所述存储单元相连，用于基于所保存的各测量位置的覆盖次数，确定在所述容器底面摆放3d构件的候选摆放位置和/或候选不摆放位置。
在某些实施方式中，所述控制装置还包括：与所述处理单元相连的人机交互单元，用于显示所保存的容器底面预设测量位置的覆盖次数。
在某些实施方式中，所述处理单元通过以下至少一种方式确定候选摆放位置和/或候选不摆放位置：基于各测量位置的覆盖次数与预设次数阈值的比较结果，确定候选摆放位置和/或候选不摆放位置；在对应所述容器底面的模拟容器底面内遍历地摆放3d构件模型，并基于遍历时所述3d构件模型所覆盖的各模型覆盖范围内测量位置的覆盖次数，确定候选摆放位置和/或候选不摆放位置。
在某些实施方式中，所述存储单元还用于保存3d构件模型；所述处理单元还用于基于所述候选摆放位置和/或候选不摆放位置确定3d构件模型的摆放位置。
在某些实施方式中，所述处理单元还用于：将3d构件模型通过人机交互单元予以显示，并按照所述人机交互单元所提供的摆放指令摆放所述3d构件模型；当所摆放的3d构件模型接近或到达所述候选摆放位置或候选不摆放位置时，通过所述人机交互单元予以提示。
在某些实施方式中，所述处理单元还用于更新所述存储单元中测量位置的覆盖次数。
基于上述目的，本申请还提供一种3d打印设备，包括：具有透明底面的容器，用于盛放光固化材料；曝光装置，位于所述容器下方并向所述底面照射光能量，用于将所接收的分层图像照射到所述容器底面所填充的光固化材料，得到对应的图案固化层；构件平台，用于累积的附着所述图案固化层以得到3d构件；z轴驱动机构，与所述构件平台相连，用于受控的带动构件平台升降移动使得所述构件平台与容器底面之间的间隔填充有所述光固化材料；控制装置，分别与所述z轴驱动机构和曝光装置，用于基于所述容器底面预设各测量位置受固化层覆盖的次数，确定在所述容器底面摆放3d构件的摆放位置，并按照摆放位置向所述曝光装置逐一提供所述3d构件模型的各分层图像；以及用于控制所述z轴驱动机构。
在某些实施方式中，所述控制装置包括：存储单元，用于保存3d打印设备中容器底面预设各测量位置受固化层覆盖的次数及3d构件模型；处理单元，与所述存储单元相连，用于基于所保存各测量位置的覆盖次数，确定在所述容器底面摆放3d构件的摆放位置。
在某些实施方式中，所述处理单元确定3d构件的摆放位置的方式包括以下至少一种：基于所获取的摆放指令确定对应3d构件模型在对应所述容器底面的模拟容器底面的摆放位置；基于各测量位置的覆盖次数与预设次数阈值的比较结果，确定所述摆放位置；以及在对应所述容器底面的模拟容器底面内遍历地摆放对应3d构件模型，并基于遍历时所述3d构件模型在各模型覆盖范围内测量位置的覆盖次数，确定所述摆放位置。
在某些实施方式中，所述处理单元还用于更新所述存储单元中测量位置的覆盖次数。
在某些实施方式中，所述测量位置包括：3d打印设备中曝光装置的各照射点投影到所述容器底面的位置、或将所述容器底面预先划分的测量区域块。
本申请所提供的三维物体数据处理方法、处理设备及3d打印设备，基于对各测量位置的固化层覆盖次数的统计，来调整3d构件的摆放位置，能有效均衡容器底面被固化层分离的位置，进而减缓分离时对容器底面或柔性膜常用区域的磨损。
附图说明
图1为本申请三维物体数据处理方法在一实施方式中的流程图。
图2为本申请中容器底面各测量位置及其覆盖次数一实施方式中的显示示意图。
图3为本申请中容器底面可摆放3d构件模型的候选摆放位置、各测量位置及其覆盖次数在一实施方式中的显示示意图。
图4为本申请三维物体数据处理方法在又一实施方式中的流程图。
图5为本申请中表示3d构件模型的摆放位置在一实施方式中的显示示意图。
图6为本申请中调整3d构件模型摆放位置在一实施方式中的显示示意图。
图7为本申请三维物体数据处理方法在又一实施方式中的流程图。
图8为本申请三维物体数据处理系统在一实施方式中的结构示意图。
图9为本申请3d打印设备在一实施方式中的结构示意图。
图10为本申请3d打印设备在又一实施方式中的结构示意图。
图11为图10的3d打印设备中控制装置在一实施方式中的结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本申请可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本申请可实施的范畴。
如图1所示，本申请提供三维物体数据处理方法在一实施方式中的示例。所述处理方法主要由处理系统来执行，其中，处理系统包括处理设备或3d打印设备中的控制装置中软件和硬件。其中，所述处理设备包括但不限于：用户终端、或服务器设备等。所述控制装置包括但不限于计算机设备、工控机、或基于嵌入式操作系统的电子设备等。所述处理方法执行以下步骤s110、s120。
在s110中，预存有3d打印设备中容器底面预设各测量位置受固化层覆盖的次数。
在此，所述覆盖次数可保存在本地，或保存在能与所述处理系统通信的服务器中。其中，若仅预存有一台3d打印设备，则可只保存该3d打印设备中容器底面预设各测量位置受固化层覆盖的次数。若保存多台3d打印设备，则对应预存3d打印设备及各3d打印设备中容器底面预设各测量位置受固化层覆盖的次数。在执行步骤s120之前，可通过选择界面或打印机识别等方式来选择一台3d打印设备及其容器底面各测量位置的覆盖次数。
其中，所述测量位置用于监测容器底面在打印期间被固化层覆盖的区域或位置点，通过监测所述测量位置的覆盖次数来确定容器底面对应位置点或区域与固化层分离的次数。由此便于为待打印的3d构件选择覆盖次数较少区域摆放，以均衡容器底面被分离的操作区域，进而延长容器的使用寿命。
其中，所述测量位置为3d打印设备中曝光装置的各照射点投射到所述容器底面的各位置(可称为光斑位置或像素位置)。例如，按照光学标定时所使用的标定板上各标定点在容器底面分布的位置，确定所述容器底面各测量位置。又如，所述曝光装置包括激光发射器、位于所述激光发射器射出光路上的透镜组和振镜组(未予图示)，其中，所述透镜组用以改变激光光路并调整激光束的聚焦位置，所述振镜组用以在二维空间内将所述激光束在所述容器底面内扫描，所述测量位置为激光束扫描容器底面所能经过的位置或从扫描路线上选择离散位置点。再如，所述曝光装置包括dmd芯片，所述dmd芯片中的每个振镜将一个像素点照射到容器底面的固定位置，所述测量位置可以是所照射的各像素点位置或从各像素点位置中选取的位置点。
或者，所述测量位置为将容器底面预先划分的测量区域块。例如，预先将容器底面按照预设长度单位划分成m×n个区域块，每个测量位置对应一个区域块，其中，m和n可以相同，也可以不同。
需要说明的是，所述测量位置的数量为多个，分布于容器底面。各测量位置以编号或坐标的形式予以保存，同时还对应保存有历史覆盖次数，以便在步骤s120中调取。
在步骤s120中，基于各测量位置受固化层覆盖的次数，确定在所述容器底面摆放3d构件的候选摆放位置和/或候选不摆放位置。
为了延长容器的使用寿命，即：防止3d打印设备在容器底面的某个集中区域(如中心区域)被过度地执行与固化层分离的操作，在某些实时方式中，所述处理系统先按照预设的候选摆放条件确定容器底面的候选摆放位置和/或候选不摆放位置，以便技术人员手动或处理系统自动选择3d构件在容器底面的摆放位置。
在此，所述候选摆放位置及候选不摆放位置的数量可以为多个，其中，所述候选摆放位置及候选不摆放位置可以是某个或某些符合相应候选条件的测量位置。在某些更为具体的实施例中，可仅确定候选摆放位置或候选不摆放位置，比如，将符合候选摆放条件的测量位置作为候选摆放位置，或将符合候选不摆放条件的测量位置作为候选不摆放位置。在某些更为具体的实施方式中，可同时确定候选摆放位置和候选不摆放位置，比如，将符合候选摆放条件的测量位置作为候选摆放位置，且将不符合候选摆放条件的测量位置作为候选不摆放位置。所确定的候选摆放位置和/或候选不摆放位置可予以显示。例如，在显示各所述测量位置的覆盖次数的同时，将所确定的候选摆放位置和/或候选不摆放位置标记出来，如图2所示，图中红色区域为候选不摆放位置，绿色区域为候选摆放位置，且各测量位置标记有覆盖次数。
其中，所述候选条件可基于各测量位置的覆盖次数与预设次数阈值的比较结果而定。例如，候选摆放条件为：将小于预设次数阈值的各测量位置的覆盖次数确定候选摆放位置。又如，候选不摆放条件为：将大于等于预设次数阈值的各测量位置的覆盖次数确定候选不摆放位置。其中，根据实际3d构件的尺寸，所述次数阈值是可调整的。例如，当由相邻的多个候选摆放位置所得到的区域无法满足待打印的3d构件在容器底面投影所覆盖的范围时，可适当提高所述次数阈值，由此增加候选摆放位置的数量。
在某些实施方式中，所述候选摆放位置及候选不摆放位置是基于各测量位置的覆盖次数和3d构件在容器底面投影的覆盖范围而确定的。例如，所述候选摆放位置是按照预设的候选摆放条件从容器底面能被3d构件投影所覆盖的各区域中选出的，如图3所示，图中将符合候选摆放条件的投影轮廓作为候选摆放位置用轮廓线(图中示为圆形)标记显示，其中，所述投影轮廓是基于3d构件模型在模拟容器底面投影所得到的，所述3d构件模型是对应3d构件的软件模型，所述模拟容器底面是基于实际容器底面尺寸而模拟的软件模型。
在此，一种确定符合预设候选条件的候选摆放位置和/或候选不摆放位置的方式为：在对应所述容器底面的模拟容器底面内遍历地摆放预设3d构件模型，并基于遍历时所述预设3d构件模型在各模型覆盖范围内测量位置的覆盖次数，确定候选摆放位置和/或候选不摆放位置。
具体地，预先按照容器底面的尺寸、各测量位置的分布及其覆盖次数进行模拟，得到模拟容器底面，将待打印的3d构件模型遍历地在所述模拟容器底面上进行摆放，并获取每次摆放时3d构件模型的模型覆盖范围内测量位置组及其覆盖次数组，根据所获取的各覆盖次数组确定候选摆放位置和/或候选不摆放位置。其中，所述候选摆放位置举例为覆盖次数组符合候选摆放条件的各测量位置组或对应模型覆盖范围；所述候选不摆放位置举例是覆盖次数组符合候选不摆放条件的各测量位置组或对应模型覆盖范围。
其中，根据所获取的各组测量位置的覆盖次数确定候选摆放位置的方式包括但不限于：1)若覆盖次数组中不包含大于等于预设次数阈值的覆盖次数，则确定相应的测量位置组或对应的模型覆盖范围作为候选摆放位置；2)将覆盖次数总和最小的预设数量的测量位置组或对应的模型覆盖范围作为候选摆放位置；3)将覆盖次数总和平均值最小的预设数量的测量位置组或对应的模型覆盖范围作为候选摆放位置；4)将不符合候选不摆放位置的各测量位置组或对应的模型覆盖范围为候选摆放位置；5)将按照1)-4)中至少一种情况选出的测量位置组或模型覆盖范围作为候选摆放位置。
根据所获取的各组测量位置的覆盖次数确定候选不摆放位置的方式包括但不限于：1)若覆盖次数组中包含大于等于预设次数阈值的覆盖次数，则确定相应的测量位置组或对应的模型覆盖范围作为候选不摆放位置；2)将覆盖次数总和最大的预设数量的测量位置组或对应的模型覆盖范围作为候选不摆放位置；3)将覆盖次数总和平均值最大的预设数量的测量位置组或对应的模型覆盖范围作为候选不摆放位置；4)将不符合候选摆放位置的各测量位置组或对应的模型覆盖范围为候选不摆放位置；5)将按照1)-4)中至少一种情况选出的测量位置组或模型覆盖范围作为候选不摆放位置。
按照上述任一种方式所确定的候选摆放位置和/或候选不摆放位置可以用作所述处理系统进一步筛选和确定3d构件在容器底面摆放位置的参考信息。为此，如图4所示，所述处理方法还包括：步骤s130，即基于所述候选摆放位置和/或候选不摆放位置确定预设3d构件模型在对应所述容器底面的模拟容器底面内的摆放位置。
在某些实施方式中，所述处理系统从候选摆放位置中选择一个候选摆放位置作为3d构件模型在对应所述容器底面的模拟容器底面内的摆放位置。例如，所述处理系统从候选摆放位置中选择对应的覆盖次数总和最小的候选摆放位置作为所述3d构件模型的摆放位置。或者，所述处理系统基于候选不摆放位置确定3d构件模型在对应所述容器底面的模拟容器底面内的摆放位置。例如，所述候选不摆放位置为覆盖次数超出预设次数阈值的测量位置，则所述处理系统将3d构件模型摆放在未覆盖任一候选不摆放位置的模拟容器底面内，并将所摆放的位置作为该3d构件模型的摆放位置。又如，所述候选不摆放位置为符合候选不摆放条件的模型覆盖范围，则所述处理系统将3d构件模型摆放在未与所述候选不摆放位置完全重叠的模拟容器底面内，并将所摆放的位置作为该3d构件模型的摆放位置。
在此，所述摆放位置可包括以下至少一种：根据3d构件模型的凸点、拐点、角点、制高点或对称轴中心点等第一特征点投射在模拟容器底面的位置，和3d构件模型投射在模拟容器底面所覆盖范围的轮廓线上第二特征点的位置。例如图5中所示立体图形的摆放位置包括立体图形的a、b、c、d、e和f点分别投射至模拟容器底面的a’、b’、c’、d’、e’和f’点的位置坐标。
在另一些实施方式中，按照上述任一种方式所确定的候选摆放位置和/或候选不摆放位置可以用作辅助技术人员模拟3d构件在容器底面的摆放位置，使得容器底面中各测量位置的覆盖次数能够均衡分布。为此，所述步骤s130包括s131和s132。
在步骤s131中，显示预设3d构件模型，并摆放所述预设3d构件模型。具体地，由技术人员通过人机交互单元调取3d构件模型并显示在显示屏上，同时输入调整所述3d构件模型在模拟容器底面旋转、平移的摆放指令，根据所述摆放指令调整3d构件模型的摆放位置，其中，图6中展示了3d构件模型受旋转摆放指令调整摆放位置的示意图。
在步骤s132中，在调整过程中，当所摆放的3d构件模型接近或到达所述候选摆放位置或候选不摆放位置时，予以提示。
其中，预确定的各候选摆放位置和/或候选不摆放位置可与各所述测量位置的覆盖次数一并显示给技术人员，其显示方式可参考图3。各候选位置也可以仅在满足预设显示条件时显示给技术人员，例如，技术人员操作3d构件模型使其在模拟容器底面内移动，当3d构件模型接近或重叠一候选摆放位置时，高亮相应的候选摆放位置，以给予摆放建议，当3d构件模型接近或重叠一候选不摆放位置时，高亮相应的候选不摆放位置，以给予摆放警告，其中，关于摆放建议的提示和摆放警告的提示不同。
当确定了3d构件模型在模拟容器底面的摆放位置时，可将所确定的摆放位置连同3d构件模型一起提供给3d打印设备，以便所述3d打印设备中的控制装置按照所述摆放位置控制其连接的曝光装置曝光各分层图像，以实现在相应摆放位置打印3d构件的目的。
在此基础上，为了将预存储的容器底面各测量位置的覆盖次数与3d构件模型的摆放或3d打印设备的打印过程联动起来，所述处理方法还包括步骤s140，即更新测量位置的覆盖次数的步骤(未予图示)。
在一种实施方式中，按照3d构件模型的摆放位置更新各测量位置的覆盖次数。具体地，所述处理系统按照所述摆放位置，确定所述3d构件模型中各层分层图像投射到模拟容器底面所覆盖的各图像范围，根据各测量位置被各图像范围所覆盖的次数，更新所保存的对应测量位置的覆盖次数。例如，3d构件模型包含四层分层图像，各层分层图像投影在模拟容器底面的图像范围分别为a1、a2、a3和a4，其中，范围a1＝a4，a2＝a3且a1>a2，被范围a1和a4覆盖的各测量位置包括：
在又一种实施方式中，所述处理系统将3d构件模型和对应的摆放位置提供给3d打印设备，并获取3d打印设备打印所述3d构件模型期间实际容器底面各测量位置被固化层覆盖的次数，并基于所获取的覆盖次数和测量位置进行更新。具体地，处理系统获取3d打印设备将各分层图像照射在容器底面时所覆盖的图像范围及其在容器底面的位置，例如，所述处理系统获取3d打印设备中曝光装置投射各分层图像时图像的轮廓线及轮廓线上特征点在容器底面的位置坐标。再根据各测量位置被分层图像覆盖的次数更新所保存的对应测量位置的覆盖次数。其中，若所述测量位置为测量点，则所述处理系统直接更新相应测量位置的覆盖次数。若所述测量位置为区域块，则所述处理系统可根据区域块的落入相应覆盖图像范围内的部分占整个区域块的比例确定更新相应区域块的覆盖次数，例如，若某区域块的落入相应覆盖图像范围内的部分占整个区域块的比例超出50％，则更新相应区域块的覆盖次数，反之则不予更新。
所述处理系统通过及时更新容器底面各测量位置的覆盖次数，实现在打印新的3d构件前确定摆放相应3d构件的候选摆放位置和/或候选不摆放位置，为技术人员提供通过摆放3d构件模型来确保容器底面各测量位置被固化层覆盖的次数均匀化，由此延长容器的使用寿命。
如图7所示，本申请还提供一种三维物体数据处理方法，所述处理方法不限于通过人工摆件的方式来调整3d构件在容器底面的摆放位置，还可以通过一系列算法来确定所述摆放位置，由此实现3d打印设备按照所述摆放位置打印所述3d构件。为此，所述处理方法包括：步骤s210、s220。
在步骤s210中，预存有3d打印设备中容器底面预设各测量位置受固化层覆盖的次数及3d构件模型。
在此，所述覆盖次数可保存在本地，或保存在能与所述处理系统通信的服务器中。其中，若仅预存有一台3d打印设备，则可只保存该3d打印设备中容器底面预设各测量位置受固化层覆盖的次数。若保存多台3d打印设备，则对应预存3d打印设备及各3d打印设备中容器底面预设各测量位置受固化层覆盖的次数。在执行步骤s220之前，可通过选择界面或打印机识别等方式来选择一台3d打印设备及其容器底面各测量位置的覆盖次数。
其中，所述测量位置用于监测容器底面在打印期间被固化层覆盖的区域或位置点，通过监测所述测量位置的覆盖次数来确定容器底面对应位置点或区域与固化层分离的次数。由此便于为待打印的3d构件选择覆盖次数较少区域摆放，以均衡容器底面被分离的操作区域，进而延长容器的使用寿命。
其中，所述测量位置为3d打印设备中曝光装置的各照射点投射到所述容器底面的各位置(可称为光斑位置或像素位置)。例如，按照光学标定时所使用的标定板上各标定点在容器底面分布的位置，确定所述容器底面各测量位置。又如，所述曝光装置包括激光发射器、位于所述激光发射器射出光路上的透镜组和振镜组(未予图示)，其中，所述透镜组用以改变激光光路并调整激光束的聚焦位置，所述振镜组用以在二维空间内将所述激光束在所述容器底面内扫描，所述测量位置为激光束扫描容器底面所能经过的位置或从扫描路线上选择离散位置点。再如，所述曝光装置包括dmd芯片，所述dmd芯片中的每个振镜将一个像素点照射到容器底面的固定位置，所述测量位置可以是所照射的各像素点位置或从各像素点位置中选取的位置点。
或者，所述测量位置为将容器底面预先划分的测量区域块。例如，预先将容器底面按照预设长度单位划分成m×n个区域块，每个测量位置对应一个区域块，其中，m和n可以相同，也可以不同。
需要说明的是，所述测量位置的数量为多个，分布于容器底面。各测量位置以编号或坐标的形式予以保存，同时还对应保存有历史覆盖次数，以便在步骤s220中调取。
在步骤s220中，基于各测量位置受固化层覆盖的次数，确定在所述容器底面摆放3d构件的摆放位置，以便所述3d打印设备按照所述摆放位置打印所述3d构件。
为了延长容器的使用寿命，即：防止3d打印设备在容器底面的某个集中区域(如中心区域)被过度地执行与固化层分离的操作，在某些实时方式中，所述处理系统先按照预设的候选摆放条件确定容器底面的候选摆放位置和/或候选不摆放位置，所述候选摆放位置和/或候选不摆放位置可标记再对应容器底面的模拟容器底面显示给技术人员，并基于由技术人员操作所产生的摆放指令确定3d构件模型在模拟容器底面的摆放位置，由此对应确定3d打印设备所打印的3d构件在容器底面的摆放位置。即：基于所获取的摆放指令确定3d构件模型在所述模拟容器底面的摆放位置。
例如，处理系统将所存储的各测量位置及其覆盖次数显示在模拟容器底面，还将待确认摆放位置的3d构件模型显示在模拟容器底面上，同时提供技术人员旋转、平移3d构件模型的摆放指令图示，当接收到相应的摆放指令时，处理系统对应调整3d构件模型在模拟容器底面的摆放位置，当其摆放位置接近或到达某一候选摆放位置或候选不摆放位置时，给予建议或不建议摆放的提示，如高亮提示等。
在另一些实施方式中，处理系统中还预存有根据测量位置的覆盖次数确定摆放位置的程序，通过执行程序中对3d构件在模拟容器底面的摆放位置，来对应确定3d构件在容器底面的摆放位置。其中，一种方式可包括：基于各测量位置的覆盖次数与预设次数阈值的比较结果，确定所述摆放位置。
具体地，所述处理系统中预设一筛选不能摆放的条件：覆盖次数大于预设次数阈值。再将各测量位置的覆盖次数中符合所述筛选条件的测量位置予以剔除，将3d构件模型放置在模拟容器底面的可用区域上，通过遍历/随机调整的方式得到所述3d构件模型在所述可用区域内的至少一个模型覆盖范围，并以各模型覆盖范围内的测量位置及其覆盖次数为分组，统计每个分组中各覆盖次数，如统计总和和/或平均值，选择所统计的最小值所对应的模型覆盖范围作为3d构件模型的摆放位置。其中，若按照上述筛选条件无法得到任一模型覆盖范围，可调整所述筛选条件中的次数阈值，直至能够选出满足上述条件的至少一个覆盖范围，再重复上述确定3d构件模型摆放位置的方案，以得到相应的摆放位置。在此基础上，所述处理系统将基于所得到的摆放位置确定曝光装置对应照射所述3d构件模型各分层图像的像素点或照射区域。
其中，基于剩余各测量位置的覆盖次数确定3d构件模型的摆放位置的方式还可以有其他方式。例如，所述处理系统先统计3d构件模型中各分层图像所覆盖范围内的测量位置的覆盖次数，再在获取3d构件模型的模型覆盖范围时，还将所统计的各测量位置的覆盖次数叠加到所覆盖的对应测量位置的覆盖次数之上，再基于叠加后的各组测量位置的覆盖次数确定3d构件模型的摆放位置。如此能够更准确的均衡考量该3d构件模型的摆放位置，以实现各测量位置覆盖次数的均衡分布。
需要说明的是，上述筛选条件以筛选不摆放条件为例，还可以通过预设筛选摆放条件来得到符合相应筛选摆放条件且覆盖次数的统计值最优者作为所确定的3d构件模型的摆放位置。
另外一种方式可包括：在所述模拟容器底面内遍历地摆放3d构件模型，并基于遍历时所述3d构件模型所覆盖的各模型覆盖范围内测量位置的覆盖次数，确定所述摆放位置。
在此，所述遍历方式包括：在二维平面内平行移动3d构件模型，和/或在三维内旋转3d构件模型。
在此，所述处理系统在所述模拟容器底面内遍历3d构件模型，将收集每次3d构件模型的模型覆盖范围内各测量位置及其覆盖次数，基于所统计的每组中各覆盖次数确定3d构件模型的摆放位置。
其中，基于所统计的每组中各覆盖次数确定3d构件模型的摆放位置的方式可以采用：选择每组覆盖次数总和或平均值最小者来确定相应的摆放位置。或者还可以采用其他策略。例如，预设一筛选摆放条件为：分组内各覆盖次数均小于等于预设次数阈值，按照所述条件从各分组中选出至少一个分组，从所选出的分组中统计各覆盖次数总和最小值，再以所得到的最小值确定3d构件模型的摆放位置。若无法得到满足上述筛选摆放条件的分组，可调整所述条件中的次数阈值，直至能够选出满足上述条件的至少一个分组，再基于所选出的分组，选取所述3d构件模型的摆放位置。
需要说明的是，上述筛选条件以筛选摆放条件为例，还可以通过预设不筛选摆放条件来得到不符合相应筛选不摆放条件且覆盖次数的统计值最优者作为所确定的3d构件模型的摆放位置。
当确定了3d构件模型在模拟容器底面的摆放位置时，可将所确定的摆放位置连同3d构件模型一起提供给3d打印设备，以便所述3d打印设备中的控制装置按照所述摆放位置控制其连接的曝光装置曝光各分层图像，以实现在相应摆放位置打印3d构件的目的。
在此基础上，为了将预存储的容器底面各测量位置的覆盖次数与3d构件模型的摆放或3d打印设备的打印过程联动起来，所述处理方法还包括步骤s230，即更新测量位置的覆盖次数的步骤(未予图示)。
在一种实施方式中，按照3d构件模型的摆放位置更新各测量位置的覆盖次数。具体地，所述处理系统按照所述摆放位置，确定所述3d构件模型中各层分层图像投射到模拟容器底面所覆盖的各图像范围，根据各测量位置被各图像范围所覆盖的次数，更新所保存的对应测量位置的覆盖次数。例如，3d构件模型包含四层分层图像，各层分层图像投影在模拟容器底面的图像范围分别为a1、a2、a3和a4，其中，范围a1＝a4，a2＝a3且a1>a2，被范围a1和a4覆盖的各测量位置包括：
在又一种实施方式中，所述处理系统将3d构件模型和对应的摆放位置提供给3d打印设备，并获取3d打印设备打印所述3d构件模型期间实际容器底面各测量位置被固化层覆盖的次数，并基于所获取的覆盖次数和测量位置进行更新。具体地，处理系统获取3d打印设备将各分层图像照射在容器底面时所覆盖的图像范围及其在容器底面的位置，例如，所述处理系统获取3d打印设备中曝光装置投射各分层图像时图像的轮廓线及轮廓线上特征点在容器底面的位置坐标。再根据各测量位置被分层图像覆盖的次数更新所保存的对应测量位置的覆盖次数。其中，若所述测量位置为测量点，则所述处理系统直接更新相应测量位置的覆盖次数。若所述测量位置为区域块，则所述处理系统可根据区域块的落入相应覆盖图像范围内的部分占整个区域块的比例确定更新相应区域块的覆盖次数，例如，若某区域块的落入相应覆盖图像范围内的部分占整个区域块的比例超出50％，则更新相应区域块的覆盖次数，反之则不予更新。
所述处理系统通过及时更新容器底面各测量位置的覆盖次数，实现在打印新的3d构件前确定摆放相应3d构件的候选摆放位置和/或候选不摆放位置，为技术人员提供通过摆放3d构件模型来确保容器底面各测量位置被固化层覆盖的次数均匀化，由此延长容器的使用寿命。
本申请还提供一种三维物体数据处理设备。所述处理设备包括但不限于：用户终端、或服务器设备等。例如，所述处理设备为放置在牙齿制造室、个性产品制造室、或模具制造室内的单台终端设备。又如，所述处理设备为与3d打印设备数据连接的单台终端设备。再如，所述处理设备为可与多个用户终端通信的服务器设备，用于为用户终端所提供的各3d构件模型进行包含摆件的前处理过程，其中，所述处理设备还配备有指定的3d打印设备以打印出对应3d构件。其中，参考图8，所述处理设备1包括存储单元11和处理单元12。
所述存储单元11包含非易失性存储器。所述非易失性存储器包括固态硬盘、可移动存储器等外部存储器。所述非易失性存储器可以通过主板芯片组提供的总线与cpu连接；所述非易失性存储器可与cpu集成在一集成电路中；或所述非易失性存储器与cpu分别位于不同的集成电路中并通过总线连接。其中，所述cpu位于处理单元12中，所述cpu可被可编程逻辑器件(fpga)或多核处理器等处理器替换使用。在处理单元12中还包含处理器执行程序时所需要的内存、寄存器等用于临时存储数据的存储器，以及cpu运行所需要的时钟系统等。
所述处理设备1还可以具有接口单元13及其驱动电路，用于连接未集成在处理设备1的硬件单元。其中，所述接口单元13举例包括串行接口、并行接口和总线接口等。所述硬件单元举例包括：人机交互单元14、外接单元等。所述人机交互单元14包括但不限于：键盘、鼠标、显示屏、触屏、电子笔等。所述外接单元包括但不限于：无线鼠标的信号收发器、usbhub等。在某些电子设备中，上述举例的硬件单元可以全部或部分集成在处理设备1中。
所述存储单元11用于保存3d打印设备中容器底面预设各测量位置受固化层覆盖的次数。
在此，所述测量位置及其覆盖次数可以数据表的形式保存在存储单元11中，并通过数据库操作语句进行读写操作。所述存储单元11中还保存有处理单元12用以执行的能够进行数据库操作的程序，处理单元12执行的能够确定3d构件在容器底面的候选摆放位置和/或候选不摆放位置的程序，以及待摆放的3d构件模型和对应容器底面的模拟容器底面等。其中，所述存储单元11可以仅预存有一台3d打印设备，则只保存该3d打印设备中容器底面预设各测量位置受固化层覆盖的次数。所述存储单元11还可以保存多台3d打印设备，则对应预存3d打印设备及各3d打印设备中容器底面预设各测量位置受固化层覆盖的次数。所述处理单元12可通过提供选择界面或对所连接的进行打印机识别等方式确定一台3d打印设备及其容器底面各测量位置的覆盖次数。
其中，所述测量位置用于监测容器底面在打印期间被固化层覆盖的区域或位置点，通过监测所述测量位置的覆盖次数来确定容器底面对应位置点或区域与固化层分离的次数。由此便于为待打印的3d构件选择覆盖次数较少区域摆放，以均衡容器底面被分离的操作区域，进而延长容器的使用寿命。
其中，所述测量位置为3d打印设备中曝光装置的各照射点投射到所述容器底面的各位置(可称为光斑位置或像素位置)。例如，按照光学标定时所使用的标定板上各标定点在容器底面分布的位置，确定所述容器底面各测量位置。又如，所述曝光装置包括激光发射器、位于所述激光发射器射出光路上的透镜组和振镜组(未予图示)，其中，所述透镜组用以改变激光光路并调整激光束的聚焦位置，所述振镜组用以在二维空间内将所述激光束在所述容器底面内扫描，所述测量位置为激光束扫描容器底面所能经过的位置或从扫描路线上选择离散位置点。再如，所述曝光装置包括dmd芯片，所述dmd芯片中的每个振镜将一个像素点照射到容器底面的固定位置，所述测量位置可以是所照射的各像素点位置或从各像素点位置中选取的位置点。
或者，所述测量位置为将容器底面预先划分的测量区域块。例如，预先将容器底面按照预设长度单位划分成m×n个区域块，每个测量位置对应一个区域块，其中，m和n可以相同，也可以不同。
需要说明的是，所述测量位置的数量为多个，分布于容器底面。各测量位置以编号或坐标的形式予以保存，同时还对应保存有历史覆盖次数，以便在处理单元12运行程序时调取。
所述处理单元12运行程序以执行以下步骤：基于各测量位置受固化层覆盖的次数，确定在所述容器底面摆放3d构件的候选摆放位置和/或候选不摆放位置。
为了延长容器的使用寿命，即：防止3d打印设备在容器底面的某个集中区域(如中心区域)被过度地执行与固化层分离的操作，在某些实时方式中，所述处理单元12先按照预设的候选摆放条件确定容器底面的候选摆放位置和/或候选不摆放位置，再由人机交互单元14所提供的摆放指令或处理单元12自动摆放确定3d构件在容器底面的摆放位置。
在此，所述候选摆放位置及候选不摆放位置的数量可以为多个，其中，所述候选摆放位置及候选不摆放位置可以是某个或某些符合相应候选条件的测量位置。在某些更为具体的实施例中，可仅确定候选摆放位置或候选不摆放位置，比如，所述处理单元12将符合候选摆放条件的测量位置作为候选摆放位置，或将符合候选不摆放条件的测量位置作为候选不摆放位置。在某些更为具体的实施方式中，所述处理单元12可同时确定候选摆放位置和候选不摆放位置，比如，将符合候选摆放条件的测量位置作为候选摆放位置，且将不符合候选摆放条件的测量位置作为候选不摆放位置。所确定的候选摆放位置和/或候选不摆放位置可予以显示。例如，所述处理单元12在显示各所述测量位置的覆盖次数的同时，将所确定的候选摆放位置和/或候选不摆放位置标记出来，如图2所示，图中红色区域为候选不摆放位置，绿色区域为候选摆放位置，且各测量位置标记有覆盖次数。
其中，所述候选条件可基于各测量位置的覆盖次数与预设次数阈值的比较结果而定。例如，候选摆放条件为：将小于预设次数阈值的各测量位置的覆盖次数确定候选摆放位置。又如，候选不摆放条件为：将大于等于预设次数阈值的各测量位置的覆盖次数确定候选不摆放位置。根据实际3d构件的尺寸，所述次数阈值是可调整的。例如，当由相邻的多个候选摆放位置所得到的区域无法满足待打印的3d构件在容器底面投影所覆盖的范围时，可适当提高所述次数阈值，由此增加候选摆放位置的数量。
在某些实施方式中，所述候选摆放位置及候选不摆放位置是基于各测量位置的覆盖次数和3d构件在容器底面投影的覆盖范围而确定的。例如，所述候选摆放位置是按照预设的候选摆放条件从容器底面能被3d构件投影所覆盖的各区域中选出的，如图3所示，图中将符合候选摆放条件的投影轮廓作为候选摆放位置用轮廓线标记显示，其中，所述投影轮廓是基于3d构件模型在模拟容器底面投影所得到的，所述3d构件模型是对应3d构件的软件模型，所述模拟容器底面是基于实际容器底面尺寸而模拟的软件模型。
在此，一种确定符合预设候选条件的候选摆放位置和/或候选不摆放位置的方式为：在对应所述容器底面的模拟容器底面内遍历地摆放预设3d构件模型，并基于遍历时所述预设3d构件模型在各模型覆盖范围内测量位置的覆盖次数，确定候选摆放位置和/或候选不摆放位置。
具体地，预先按照容器底面的尺寸、各测量位置的分布及其覆盖次数进行模拟，得到模拟容器底面，将待打印的3d构件模型遍历地在所述模拟容器底面上进行摆放，并获取每次摆放时3d构件模型的模型覆盖范围内测量位置组及其覆盖次数组，根据所获取的各覆盖次数组确定候选摆放位置和/或候选不摆放位置。其中，所述候选摆放位置举例为覆盖次数组符合候选摆放条件的各测量位置组或对应模型覆盖范围；所述候选不摆放位置举例是覆盖次数组符合候选不摆放条件的各测量位置组或对应模型覆盖范围。
其中，所述处理单元12根据所获取的各组测量位置的覆盖次数确定候选摆放位置的方式包括但不限于：1)若覆盖次数组中不包含大于等于预设次数阈值的覆盖次数，则确定相应的测量位置组或对应的模型覆盖范围作为候选摆放位置；2)将覆盖次数总和最小的预设数量的测量位置组或对应的模型覆盖范围作为候选摆放位置；3)将覆盖次数总和平均值最小的预设数量的测量位置组或对应的模型覆盖范围作为候选摆放位置；4)将不符合候选不摆放位置的各测量位置组或对应的模型覆盖范围为候选摆放位置；5)将按照1)-4)中至少一种情况选出的测量位置组或模型覆盖范围作为候选摆放位置。
所述处理单元12根据所获取的各组测量位置的覆盖次数确定候选不摆放位置的方式包括但不限于：1)若覆盖次数组中包含大于等于预设次数阈值的覆盖次数，则确定相应的测量位置组或对应的模型覆盖范围作为候选不摆放位置；2)将覆盖次数总和最大的预设数量的测量位置组或对应的模型覆盖范围作为候选不摆放位置；3)将覆盖次数总和平均值最大的预设数量的测量位置组或对应的模型覆盖范围作为候选不摆放位置；4)将不符合候选摆放位置的各测量位置组或对应的模型覆盖范围为候选不摆放位置；5)将按照1)-4)中至少一种情况选出的测量位置组或模型覆盖范围作为候选不摆放位置。
按照上述任一种方式所确定的候选摆放位置和/或候选不摆放位置可以用作所述处理单元12进一步筛选和确定3d构件在容器底面摆放位置的参考信息。为此，所述处理单元12还用于基于所述候选摆放位置和/或候选不摆放位置确定预设3d构件模型在对应所述容器底面的模拟容器底面内的摆放位置。
在某些实施方式中，所述处理单元12从候选摆放位置中选择一个候选摆放位置作为3d构件模型在对应所述容器底面的模拟容器底面内的摆放位置。例如，所述处理单元12从候选摆放位置中选择对应的覆盖次数总和最小的候选摆放位置作为所述3d构件模型的摆放位置。或者，所述处理系统基于候选不摆放位置确定3d构件模型在对应所述容器底面的模拟容器底面内的摆放位置。例如，所述候选不摆放位置为覆盖次数超出预设次数阈值的测量位置，则所述处理单元12将3d构件模型摆放在未覆盖任一候选不摆放位置的模拟容器底面内，并将所摆放的位置作为该3d构件模型的摆放位置。又如，所述候选不摆放位置为符合候选不摆放条件的模型覆盖范围，则所述处理单元12将3d构件模型摆放在未与所述候选不摆放位置完全重叠的模拟容器底面内，并将所摆放的位置作为该3d构件模型的摆放位置。
在此，所述摆放位置可包括以下至少一种：根据3d构件模型的凸点、拐点、角点、制高点或对称轴中心点等第一特征点投射在模拟容器底面的位置，和3d构件模型投射在模拟容器底面所覆盖范围的轮廓线上第二特征点的位置。例如图5中所示立体图形的摆放位置包括立体图形的a、b、c、d、e和f点分别投射至模拟容器底面的a’、b’、c’、d’、e’和f’点的位置坐标。
在另一些实施方式中，按照上述任一种方式所确定的候选摆放位置和/或候选不摆放位置可以用作辅助技术人员模拟3d构件在容器底面的摆放位置，使得容器底面中各测量位置的覆盖次数能够均衡分布。为此，所述所述处理单元12还执行以下步骤s131和s132(未予图示)。
在步骤s131中，所述处理单元12显将3d构件模型通过人机交互单元14予以显示，并按照所述人机交互单元14所提供的摆放指令摆放所述3d构件模型。具体地，由技术人员通过人机交互单元14调取3d构件模型并显示在显示屏上，同时输入调整所述3d构件模型在模拟容器底面旋转、平移的摆放指令，根据所述摆放指令调整3d构件模型的摆放位置，其中，图6中展示了3d构件模型受旋转摆放指令调整摆放位置的示意图。
在步骤s132中，在调整过程中，所述处理单元12当所摆放的3d构件模型接近或到达所述候选摆放位置或候选不摆放位置时，通过所述人机交互单元14予以提示。
其中，预确定的各候选摆放位置和/或候选不摆放位置可与各所述测量位置的覆盖次数一并显示给技术人员，其显示方式可参考图2。各候选位置也可以仅在满足预设显示条件时显示给技术人员，例如，技术人员通过人机交互单元14操作3d构件模型使其在模拟容器底面内移动，所述处理单元12基于所述人机交互单元14对应提供的摆放指令确定：当将3d构件模型接近或重叠一候选摆放位置时，高亮相应的候选摆放位置，以给予摆放建议，当3d构件模型接近或重叠一候选不摆放位置时，高亮相应的候选不摆放位置，以给予摆放警告，其中，关于摆放建议的提示和摆放警告的提示不同。
当确定了3d构件模型在模拟容器底面的摆放位置时，所述处理单元12可将所确定的摆放位置连同3d构件模型一起提供给3d打印设备，以便所述3d打印设备中的控制装置按照所述摆放位置控制其连接的曝光装置曝光各分层图像，以实现在相应摆放位置打印3d构件的目的。
在此基础上，为了将预存储的容器底面各测量位置的覆盖次数与3d构件模型的摆放或3d打印设备的打印过程联动起来，所述处理单元12还用于更新测量位置的覆盖次数。
在一种实施方式中，所述处理单元12按照3d构件模型的摆放位置更新各测量位置的覆盖次数。具体地，所述处理单元12按照所述摆放位置，确定所述3d构件模型中各层分层图像投射到模拟容器底面所覆盖的各图像范围，根据各测量位置被各图像范围所覆盖的次数，更新所保存的对应测量位置的覆盖次数。例如，3d构件模型包含四层分层图像，各层分层图像投影在模拟容器底面的图像范围分别为a1、a2、a3和a4，其中，范围a1＝a4，a2＝a3且a1>a2，被范围a1和a4覆盖的各测量位置包括：
在又一种实施方式中，所述处理设备1还包括能与3d打印设备数据连接的接口，如网络接口、或数据线接口等，该接口还与处理单元12相连，所述处理单元12将3d构件模型和对应的摆放位置通过该接口提供给3d打印设备，并获取3d打印设备打印所述3d构件模型期间实际容器底面各测量位置被固化层覆盖的次数，并基于所获取的覆盖次数和测量位置进行更新。具体地，处理单元12获取3d打印设备将各分层图像照射在容器底面时所覆盖的图像范围及其在容器底面的位置，例如，所述处理单元12获取3d打印设备中曝光装置投射各分层图像时图像的轮廓线及轮廓线上特征点在容器底面的位置坐标。再根据各测量位置被分层图像覆盖的次数更新所保存的对应测量位置的覆盖次数。其中，若所述测量位置为测量点，则所述处理单元12直接更新相应测量位置的覆盖次数。若所述测量位置为区域块，则所述处理单元12可根据区域块的落入相应覆盖图像范围内的部分占整个区域块的比例确定更新相应区域块的覆盖次数，例如，若某区域块的落入相应覆盖图像范围内的部分占整个区域块的比例超出50％，则更新相应区域块的覆盖次数，反之则不予更新。
所述处理单元12通过及时更新容器底面各测量位置的覆盖次数，实现在打印新的3d构件前确定摆放相应3d构件的候选摆放位置和/或候选不摆放位置，为技术人员提供通过摆放3d构件模型来确保容器底面各测量位置所在区域被固化层覆盖的次数均匀化，由此延长容器的使用寿命。
仍如图8所示，本申请还提供一种三维物体数据处理设备1，所述处理设备1不限于通过人工摆件的方式来调整3d构件在容器底面的摆放位置，还可以通过一系列算法来确定所述摆放位置，由此实现3d打印设备按照所述摆放位置打印所述3d构件。为此，所述处理设备1中的存储单元11、处理单元12和人机交互单元14的协同执行过程如下所示。
存储单元11用于保存3d打印设备中容器底面预设各测量位置受固化层覆盖的次数及3d构件模型。
在此，所述测量位置及其覆盖次数可以数据表的形式保存在存储单元11中，并通过数据库操作语句进行读写操作。所述存储单元11中还保存有处理单元12用以执行的能够进行数据库操作的程序，处理单元12执行的能够确定3d构件在容器底面的候选摆放位置和/或候选不摆放位置的程序，以及待摆放的3d构件模型和对应容器底面的模拟容器底面等。其中，所述存储单元11可以仅预存有一台3d打印设备，则只保存该3d打印设备中容器底面预设各测量位置受固化层覆盖的次数。所述存储单元11还可以保存多台3d打印设备，则对应预存3d打印设备及各3d打印设备中容器底面预设各测量位置受固化层覆盖的次数。所述处理单元12可通过提供选择界面或对所连接的进行打印机识别等方式确定一台3d打印设备及其容器底面各测量位置的覆盖次数。
其中，所述测量位置用于监测容器底面在打印期间被固化层覆盖的区域或位置点，通过监测所述测量位置的覆盖次数来确定容器底面对应位置点或区域与固化层分离的次数。由此便于为待打印的3d构件选择覆盖次数较少区域摆放，以均衡容器底面被分离的操作区域，进而延长容器的使用寿命。
其中，所述测量位置为3d打印设备中曝光装置的各照射点投射到所述容器底面的各位置(可称为光斑位置或像素位置)。例如，按照光学标定时所使用的标定板上各标定点在容器底面分布的位置，确定所述容器底面各测量位置。又如，所述曝光装置包括激光发射器、位于所述激光发射器射出光路上的透镜组和振镜组(未予图示)，其中，所述透镜组用以改变激光光路并调整激光束的聚焦位置，所述振镜组用以在二维空间内将所述激光束在所述容器底面内扫描，所述测量位置为激光束扫描容器底面所能经过的位置或从扫描路线上选择离散位置点。再如，所述曝光装置包括dmd芯片，所述dmd芯片中的每个振镜将一个像素点照射到容器底面的固定位置，所述测量位置可以是所照射的各像素点位置或从各像素点位置中选取的位置点。
或者，所述测量位置为将容器底面预先划分的测量区域块。例如，预先将容器底面按照预设长度单位划分成m×n个区域块，每个测量位置对应一个区域块，其中，m和n可以相同，也可以不同。
需要说明的是，所述测量位置的数量为多个，分布于容器底面。各测量位置以编号或坐标的形式予以保存，同时还对应保存有历史覆盖次数，以便处理单元12在执行程序时调取。
所述处理单元12用于基于各测量位置受固化层覆盖的次数，确定在所述容器底面摆放3d构件的摆放位置，以便所述3d打印设备按照所述摆放位置打印所述3d构件。
为了延长容器的使用寿命，即：防止3d打印设备在容器底面的某个集中区域(如中心区域)被过度地执行与固化层分离的操作，在某些实时方式中，所述处理单元12先按照预设的候选摆放条件确定容器底面的候选摆放位置和/或候选不摆放位置，所述候选摆放位置和/或候选不摆放位置可标记再对应容器底面的模拟容器底面显示给技术人员，并基于由技术人员操作所产生的摆放指令确定3d构件模型在模拟容器底面的摆放位置，由此对应确定3d打印设备所打印的3d构件在容器底面的摆放位置。即：基于所获取的摆放指令确定3d构件模型在所述模拟容器底面的摆放位置。
例如，处理单元12将所存储的各测量位置及其覆盖次数显示在模拟容器底面，还将待确认摆放位置的3d构件模型显示在模拟容器底面上，同时提供技术人员旋转、平移3d构件模型的摆放指令图示，当接收到相应的摆放指令时，处理单元12对应调整3d构件模型在模拟容器底面的摆放位置，当其摆放位置接近或到达某一候选摆放位置或候选不摆放位置时，给予建议或不建议摆放的提示，如高亮提示等。
在另一些实施方式中，处理单元12中还预存有根据测量位置的覆盖次数确定摆放位置的程序，通过执行程序中对3d构件在模拟容器底面的摆放位置，来对应确定3d构件在容器底面的摆放位置。其中，一种方式可包括：基于各测量位置的覆盖次数与预设次数阈值的比较结果，确定所述摆放位置。
具体地，所述处理单元12中预设一筛选不能摆放的条件：覆盖次数大于预设次数阈值。再将各测量位置的覆盖次数中符合所述筛选条件的测量位置予以剔除，将3d构件模型放置在模拟容器底面的可用区域上，通过遍历/随机调整的方式得到所述3d构件模型在所述可用区域内的至少一个模型覆盖范围，并以各模型覆盖范围内的测量位置及其覆盖次数为分组，统计每个分组中各覆盖次数，如统计总和和/或平均值，选择所统计的最小值所对应的模型覆盖范围作为3d构件模型的摆放位置。其中，若按照上述筛选条件无法得到任一模型覆盖范围，可调整所述筛选条件中的次数阈值，直至能够选出满足上述条件的至少一个覆盖范围，再重复上述确定3d构件模型摆放位置的方案，以得到相应的摆放位置。在此基础上，所述处理单元12将基于所得到的摆放位置确定曝光装置对应照射所述3d构件模型各分层图像的像素点或照射区域。
其中，基于剩余各测量位置的覆盖次数确定3d构件模型的摆放位置的方式还可以有其他方式。例如，所述处理单元12先统计3d构件模型中各分层图像所覆盖范围内的测量位置的覆盖次数，再在获取3d构件模型的模型覆盖范围时，还将所统计的各测量位置的覆盖次数叠加到所覆盖的对应测量位置的覆盖次数之上，再基于叠加后的各组测量位置的覆盖次数确定3d构件模型的摆放位置。如此能够更准确的均衡考量该3d构件模型的摆放位置，以实现各测量位置覆盖次数的均衡分布。
需要说明的是，上述筛选条件以筛选不摆放条件为例，还可以通过预设筛选摆放条件来得到符合相应筛选摆放条件且覆盖次数的统计值最优者作为所确定的3d构件模型的摆放位置。
另外一种方式可包括：在所述模拟容器底面内遍历地摆放3d构件模型，并基于遍历时所述3d构件模型所覆盖的各模型覆盖范围内测量位置的覆盖次数，确定所述摆放位置。
在此，所述遍历方式包括：在二维平面内平行移动3d构件模型，和/或在三维内旋转3d构件模型。
在此，所述处理单元12在所述模拟容器底面内遍历3d构件模型，将收集每次3d构件模型的模型覆盖范围内各测量位置及其覆盖次数，基于所统计的每组中各覆盖次数确定3d构件模型的摆放位置。
其中，基于所统计的每组中各覆盖次数确定3d构件模型的摆放位置的方式可以采用：选择每组覆盖次数总和或平均值最小者来确定相应的摆放位置。或者还可以采用其他策略。例如，预设一筛选摆放条件为：分组内各覆盖次数均小于等于预设次数阈值，按照所述条件从各分组中选出至少一个分组，从所选出的分组中统计各覆盖次数总和最小值，再以所得到的最小值确定3d构件模型的摆放位置。若无法得到满足上述筛选摆放条件的分组，可调整所述条件中的次数阈值，直至能够选出满足上述条件的至少一个分组，再基于所选出的分组，选取所述3d构件模型的摆放位置。
需要说明的是，上述筛选条件以筛选摆放条件为例，还可以通过预设不筛选摆放条件来得到不符合相应筛选不摆放条件且覆盖次数的统计值最优者作为所确定的3d构件模型的摆放位置。
当确定了3d构件模型在模拟容器底面的摆放位置时，所述处理单元12可将所确定的摆放位置连同3d构件模型一起提供给3d打印设备，以便所述3d打印设备中的控制装置按照所述摆放位置控制其连接的曝光装置曝光各分层图像，以实现在相应摆放位置打印3d构件的目的。
在此基础上，为了将预存储的容器底面各测量位置的覆盖次数与3d构件模型的摆放或3d打印设备的打印过程联动起来，所述处理单元12还用于更新测量位置的覆盖次数。
在一种实施方式中，所述处理单元12按照3d构件模型的摆放位置更新各测量位置的覆盖次数。具体地，所述处理单元12按照所述摆放位置，确定所述3d构件模型中各层分层图像投射到模拟容器底面所覆盖的各图像范围，根据各测量位置被各图像范围所覆盖的次数，更新所保存的对应测量位置的覆盖次数。例如，3d构件模型包含四层分层图像，各层分层图像投影在模拟容器底面的图像范围分别为a1、a2、a3和a4，其中，范围a1＝a4，a2＝a3且a1>a2，被范围a1和a4覆盖的各测量位置包括：
在又一种实施方式中，所述处理单元12将3d构件模型和对应的摆放位置提供给3d打印设备，并获取3d打印设备打印所述3d构件模型期间实际容器底面各测量位置被固化层覆盖的次数，并基于所获取的覆盖次数和测量位置进行更新。具体地，处理单元12获取3d打印设备将各分层图像照射在容器底面时所覆盖的图像范围及其在容器底面的位置，例如，所述处理单元12获取3d打印设备中曝光装置投射各分层图像时图像的轮廓线及轮廓线上特征点在容器底面的位置坐标。再根据各测量位置被分层图像覆盖的次数更新所保存的对应测量位置的覆盖次数。其中，若所述测量位置为测量点，则所述处理单元12直接更新相应测量位置的覆盖次数。若所述测量位置为区域块，则所述处理单元12可根据区域块的落入相应覆盖图像范围内的部分占整个区域块的比例确定更新相应区域块的覆盖次数，例如，若某区域块的落入相应覆盖图像范围内的部分占整个区域块的比例超出50％，则更新相应区域块的覆盖次数，反之则不予更新。
所述处理单元12通过及时更新容器底面各测量位置的覆盖次数，实现在打印新的3d构件前确定摆放相应3d构件的候选摆放位置和/或候选不摆放位置，为技术人员提供通过摆放3d构件模型来确保容器底面各测量位置被固化层覆盖的次数均匀化，由此延长容器的使用寿命。
在本申请的技术方案中还提供一种能按照所述处理设备所提供的摆放位置打印3d构件的3d打印设备。其中，图9为3d打印设备在一实施例中的结构示意图，其包括：容器21、曝光装置24、构件平台22、z轴驱动机构23和控制装置25。
其中，所述容器21具有透明底部，用于盛放光固化材料。所述光固化材料包括任何易于光固化的液态材料，其举例包括：光固化树脂液，或掺杂了陶瓷粉末、颜色添加剂等混合材料的树脂液等。所述容器21可以是整体透明或仅容器底透明，例如，所述容器21为玻璃容器21，且容器21壁贴设吸光纸(如黑色薄膜、或黑色纸等)，以便减少在投射期间由于光散射对光固化材料的固化干扰。在所述容器底部表面可铺设有便于分离的透明柔性膜。
所述曝光装置24位于所述容器21下方并向所述底面照射光能量，用于将所接收的分层图像照射到所述容器底面所填充的光固化材料，得到对应的图案固化层。
在此，所述曝光装置24包括激光发射器、位于所述激光发射器射出光路上的透镜组和振镜组(未予图示)，其中，所述透镜组用以改变激光光路并调整激光束的聚焦位置，所述振镜组用以按照所接收分层图像将所述激光束在所述容器底面的二维空间内扫描，经所述光束扫描的光固化材料被固化成对应的图案固化层。
或者，所述曝光装置24还可以是投射装置，例如，所述投射装置包括dmd芯片、控制器和存储模块。其中，所述存储模块中存储将3d构件模型分层的分层图像。所述dmd芯片在接受到控制器的控制信号后将光源所发出的光线发射到容器底面。其中，dmd芯片外观看起来只是一小片镜子，被封装在金属与玻璃组成的密闭空间内，事实上，这面镜子是由数十万乃至上百万个微镜所组成的，每一个微镜代表一个像素，所投射的图像就由这些像素所构成。dmd芯片可被简单描述成为对应像素点的半导体光开关和微镜片，所述控制器通过控制dmd芯片中各光开关来允许/禁止各微晶片反射光，由此将相应分层图像经过容器21的透明底部照射到光固化材料上，使得对应图像形状的光固化材料被固化，以得到图案化的固化层。
所述构件平台22用于累积的附着各所述图案固化层以得到3d构件。具体地，所述构件平台22举例为构件板，其在z轴驱动机构23带动下进行升降移动，在升降移动期间，固化层被从容器底面分离，以及固化层与容器21间会填充光固化材料。
所述z轴驱动机构23与所述构件平台22相连，用于受控的带动构件平台22升降移动使得所述构件平台22与容器底面之间的间隔填充有所述光固化材料。
在此，所述z轴驱动机构23包含驱动单元和连接单元。其中，所述驱动单元举例为驱动电机，其中，所述驱动电机举例为伺服电机，其基于所接收的控制指令选择向第一或第二方向旋转且按照控制指令所指示的转速/转动加速度/扭力等驱动连接单元进行升降移动。其中，所述控制指令包括升降方向和具体操作参数。所述操作参数举例为转速、转动加速度或扭力等参数值。
所述连接单元举例包括一端固定在所述构件平台22上的固定杆、与固定杆的另一端固定的咬合式移动组件，其中，所述咬合式移动组件受驱动单元驱动以带动固定杆竖直移动，所述咬合式移动组件举例为由齿状结构咬合的限位移动组件，如齿条等。又如，所述连接单元包括：丝杆和旋接所述丝杆的定位移动结构，其中所述丝杆的两端旋接于驱动单元，所述定位移动结构的外延端固定连接到构件平台22上，该定位移动结构可包含滚珠和夹持件的螺母形结构。
所述控制装置25分别与所述z轴驱动机构23和曝光装置24相连，用于控制所述z轴驱动机构23，还用于将前述任一种三维物体数据处理设备1中3d构件模型的各分层图像逐一提供给所述曝光装置24，其中，所述分层图像的照射位置是按照所述3d构件模型的摆放位置而确定。
在此，所述控制装置25举例为计算机设备、包含cpu或mcu的工控机、或基于嵌入式操作系统的电子设备等。
在此，所述处理设备1中包含3d构件模型及摆放位置的文件，并可通过有线或无线数据接口传递给控制装置25，或利用如u盘或移动硬盘等便携式的移动存储装置将所述文件转存至控制装置25中。
其中，一方面所述控制装置25在打印前或输出3d构件模型的各分层图像之前，按照所述摆放位置确定曝光装置24照射3d构件模型各分层图像的像素点区域、或光束扫描区域。
具体地，所述控制装置25根据所述摆放位置确定3d构件模型各分层图像的照射区域，其中，所述照射区域即所述像素点区域、或光束扫描区域。例如，待打印的3d构件模型的摆放位置为所述3d构件模型投影在模拟容器底面的轮廓线上的特征点位置坐标，根据该特征点的位置坐标确定3d构件模型在模拟容器底面的摆放区域，以模拟容器底面为整幅图像，将3d构件模型各分层图像作为整幅图像中的成像区域，将包含分层图像的整幅图像提供给曝光装置24。
另一方面，所述控制装置25在曝光装置24的照射间隙向所述z轴驱动机构23发出控制指令，例如，所述控制装置25在控制曝光装置24照射完成后，向z轴驱动机构23发送上升方向和转速的控制指令，所述z轴驱动机构23基于所述控制指令上升至相距容器底的预设高度，再由所述控制装置25向z轴驱动机构23发送包含下降方向和转速的控制指令，使得所述z轴驱动机构23带动构件平台22向容器底部移动。在整个上升和下降期间，所述控制装置25通过监测所述z轴驱动机构23的运动来确定构件平台22相对于容器底部的间距，并在所述构件平台22达到对应间距时，输出包含停止的控制指令。
通过控制装置25依时序的控制曝光装置24和z轴驱动机构23，构件平台22上逐层附着图案固化层，并形成对应3d构件模型的3d构件3。
所述控制装置25还用于统计打印期间各分层图像的照射区域内各测量位置的覆盖次数，并将所统计的覆盖次数提供给处理设备1。例如，若所述测量位置为测量点，则所述控制装置25根据预设的各测量位置的位置坐标或位置编号，确定已打印的各分层图像所覆盖的测量位置，并统计相应测量位置的覆盖次数。又如，若所述测量位置为区域块，则所述控制装置25可根据区域块的落入相应分层图像内的部分占整个区域块的比例确定更新相应区域块的覆盖次数，其中，若某区域块的落入相应覆盖图像范围内的部分占整个区域块的比例超出50％，则统计相应区域块的覆盖次数，反之则不予统计。所述控制装置25将所统计的各测量位置的位置坐标或位置编号及其覆盖次数，回传给处理设备1，以供其更新保存。
图10示出了3d打印设备在另一实施方式中的结构示例，其包含：容器41、曝光装置44、构件平台42、z轴驱动机构43和控制装置45。
其中，所述容器41具有透明底部，用于盛放光固化材料。所述光固化材料包括任何易于光固化的液态材料，其举例包括：光固化树脂液，或掺杂了陶瓷粉末、颜色添加剂等混合材料的树脂液等。所述容器41可以是整体透明或仅容器底透明，例如，所述容器41为玻璃容器41，且容器41壁贴设吸光纸(如黑色薄膜、或黑色纸等)，以便减少在投射期间由于光散射对光固化材料的固化干扰。在所述容器底部表面可铺设有便于分离的透明柔性膜。
所述曝光装置44位于所述容器41下方并向所述底面照射光能量，用于将所接收的分层图像照射到所述容器底面所填充的光固化材料，得到对应的图案固化层。
在此，所述曝光装置44包括激光发射器、位于所述激光发射器射出光路上的透镜组和振镜组(未予图示)，其中，所述透镜组用以改变激光光路并调整激光束的聚焦位置，所述振镜组用以按照所接收分层图像将所述激光束在所述容器底面的二维空间内扫描，经所述光束扫描的光固化材料被固化成对应的图案固化层。
或者，所述曝光装置44还可以是投射装置，例如，所述投射装置包括dmd芯片、控制器和存储模块。其中，所述存储模块中存储将3d构件模型分层的分层图像。所述dmd芯片在接受到控制器的控制信号后将光源所发出的光线发射到容器底面。其中，dmd芯片外观看起来只是一小片镜子，被封装在金属与玻璃组成的密闭空间内，事实上，这面镜子是由数十万乃至上百万个微镜所组成的，每一个微镜代表一个像素，所投射的图像就由这些像素所构成。dmd芯片可被简单描述成为对应像素点的半导体光开关和微镜片，所述控制器通过控制dmd芯片中各光开关来允许/禁止各微晶片反射光，由此将相应分层图像经过容器41的透明底部照射到光固化材料上，使得对应图像形状的光固化材料被固化，以得到图案化的固化层。
所述构件平台42用于累积的附着各所述图案固化层以得到3d构件3。具体地，所述构件平台42举例为构件板，其在z轴驱动机构43带动下进行升降移动，在升降移动期间，固化层被从容器底面分离，以及固化层与容器41间会填充光固化材料。
所述z轴驱动机构43与所述构件平台42相连，用于受控的带动构件平台42升降移动使得所述构件平台42与容器底面之间的间隔填充有所述光固化材料。
在此，所述z轴驱动机构43包含驱动单元和连接单元。其中，所述驱动单元举例为驱动电机，其中，所述驱动电机举例为伺服电机，其基于所接收的控制指令选择向第一或第二方向旋转且按照控制指令所指示的转速/转动加速度/扭力等驱动连接单元进行升降移动。其中，所述控制指令包括升降方向和具体操作参数。所述操作参数举例为转速、转动加速度或扭力等参数值。
所述连接单元举例包括一端固定在所述构件平台42上的固定杆、与固定杆的另一端固定的齿轮、以及与齿轮配合的齿条，其中，所述齿轮在驱动单元的驱动下沿齿条升降移动。又如，所述连接单元包括：丝杆和旋接所述丝杆的固定结构，其中所述固定结构固定在3d打印设备的机架上，所述丝杆的一端固定连接构件平台42、另一端连接在驱动单元，所述丝杆在驱动单元的驱动下升降移动。再如，所述连接单元包括：带有齿条的限位槽以及位于限位槽中的移动杆，该移动杆的一端连接构件平台42，另一端连接驱动单元，所述移动杆在驱动单元的驱动下升降移动。
所述控制装置45分别与所述z轴驱动机构43和曝光装置44，用于控制所述z轴驱动机构43，还用于基于所述容器底面预设各测量位置受固化层覆盖的次数，确定在所述容器底面摆放3d构件的候选摆放位置和/或候选不摆放位置，按照所确定的候选摆放位置和/或候选不摆放位置摆放对应的3d构件模型，并按照摆放位置向所述曝光装置44逐一提供所述3d构件模型的各分层图像。
具体地，如图11所示，所述控制装置45包括存储单元451、处理单元452和接口单元453。其中，所述存储单元451包含非易失性存储器。所述非易失性存储器包括固态硬盘、可移动存储器等外部存储器。所述非易失性存储器可以通过主板芯片组提供的总线与cpu连接；所述非易失性存储器可与cpu集成在一集成电路中；或所述非易失性存储器与cpu分别位于不同的集成电路中并通过总线连接。其中，所述cpu位于处理单元452中，所述cpu可被可编程逻辑器件(fpga)或多核处理器等处理器替换使用。在处理单元452中还包含处理器执行程序时所需要的内存、寄存器等用于临时存储数据的存储器，以及cpu运行所需要的时钟系统等。
所述接口单元453用于连接未集成在处理设备的硬件单元。其中，所述接口单元453举例包括串行接口、并行接口和总线接口等，其数量为多个，以便连接多种硬件单元。所述硬件单元举例包括：人机交互单元454、外接单元等。所述人机交互单元454包括但不限于：键盘、鼠标、显示屏、触屏、电子笔等。所述外接单元包括但不限于：无线鼠标的信号收发器、usbhub等。在某些电子设备中，上述举例的硬件单元可以全部或部分集成在控制装置45中。除此之外，所述接口单元453还连接z轴驱动机构43和曝光装置44，以实现与z轴驱动机构43和曝光装置44的时序控制。
在此，所述控制装置45中的各单元配合执行，在打印前基于容器底面预设各测量位置受固化层覆盖的次数，确定在所述容器底面摆放3d构件的候选摆放位置和/或候选不摆放位置，按照所确定的候选摆放位置和/或候选不摆放位置摆放对应的3d构件模型。具体如下：
所述存储单元451用于保存3d打印设备中容器底面预设各测量位置受固化层覆盖的次数。
在此，所述测量位置及其覆盖次数可以数据表的形式保存在存储单元451中，并通过数据库操作语句进行读写操作。所述存储单元451中还保存有处理单元452用以执行的能够进行数据库操作的程序，处理单元452执行的能够确定3d构件在容器底面的候选摆放位置和/或候选不摆放位置的程序，以及待摆放的3d构件模型和对应容器底面的模拟容器底面等。其中，所述存储单元451可以仅预存有一台3d打印设备，则只保存该3d打印设备中容器底面预设各测量位置受固化层覆盖的次数。所述存储单元451还可以保存多台3d打印设备，则对应预存3d打印设备及各3d打印设备中容器底面预设各测量位置受固化层覆盖的次数。所述处理单元452可通过提供选择界面或对所连接的进行打印机识别等方式确定一台3d打印设备及其容器底面各测量位置的覆盖次数。
其中，所述测量位置用于监测容器底面在打印期间被固化层覆盖的区域或位置点，通过监测所述测量位置的覆盖次数来确定容器底面对应位置点或区域与固化层分离的次数。由此便于为待打印的3d构件选择覆盖次数较少区域摆放，以均衡容器底面被分离的操作区域，进而延长容器41的使用寿命。
其中，所述测量位置为3d打印设备中曝光装置44的各照射点投射到所述容器底面的各位置(可称为光斑位置或像素位置)。例如，按照光学标定时所使用的标定板上各标定点在容器底面分布的位置，确定所述容器底面各测量位置。又如，所述曝光装置44包括激光发射器、位于所述激光发射器射出光路上的透镜组和振镜组(未予图示)，其中，所述透镜组用以改变激光光路并调整激光束的聚焦位置，所述振镜组用以在二维空间内将所述激光束在所述容器底面内扫描，所述测量位置为激光束扫描容器底面所能经过的位置或从扫描路线上选择离散位置点。再如，所述曝光装置44包括dmd芯片，所述dmd芯片中的每个振镜将一个像素点照射到容器底面的固定位置，所述测量位置可以是所照射的各像素点位置或从各像素点位置中选取的位置点。
或者，所述测量位置为将容器底面预先划分的测量区域块。例如，预先将容器底面按照预设长度单位划分成m×n个区域块，每个测量位置对应一个区域块，其中，m和n可以相同，也可以不同。
需要说明的是，所述测量位置的数量为多个，分布于容器底面。各测量位置以编号或坐标的形式予以保存，同时还对应保存有历史覆盖次数，以便在处理单元452运行程序时调取。
所述处理单元452运行程序以执行以下步骤：基于各测量位置受固化层覆盖的次数，确定在所述容器底面摆放3d构件的候选摆放位置和/或候选不摆放位置。
为了延长容器41的使用寿命，即：防止3d打印设备在容器底面的某个集中区域(如中心区域)被过度地执行与固化层分离的操作，在某些实时方式中，所述处理单元452先按照预设的候选摆放条件确定容器底面的候选摆放位置和/或候选不摆放位置，再由人机交互单元454所提供的摆放指令或处理单元452自动摆放确定3d构件在容器底面的摆放位置。
在此，所述候选摆放位置及候选不摆放位置的数量可以为多个，其中，所述候选摆放位置及候选不摆放位置可以是某个或某些符合相应候选条件的测量位置。在某些更为具体的实施例中，可仅确定候选摆放位置或候选不摆放位置，比如，所述处理单元452将符合候选摆放条件的测量位置作为候选摆放位置，或将符合候选不摆放条件的测量位置作为候选不摆放位置。在某些更为具体的实施方式中，所述处理单元452可同时确定候选摆放位置和候选不摆放位置，比如，将符合候选摆放条件的测量位置作为候选摆放位置，且将不符合候选摆放条件的测量位置作为候选不摆放位置。所确定的候选摆放位置和/或候选不摆放位置可予以显示。例如，所述处理单元452在显示各所述测量位置的覆盖次数的同时，将所确定的候选摆放位置和/或候选不摆放位置标记出来，如图2所示，图中红色区域为候选不摆放位置，绿色区域为候选摆放位置，且各测量位置标记有覆盖次数。
其中，所述候选条件可基于各测量位置的覆盖次数与预设次数阈值的比较结果而定。例如，候选摆放条件为：将小于预设次数阈值的各测量位置的覆盖次数确定候选摆放位置。又如，候选不摆放条件为：将大于等于预设次数阈值的各测量位置的覆盖次数确定候选不摆放位置。根据实际3d构件的尺寸，所述次数阈值是可调整的。例如，当由相邻的多个候选摆放位置所得到的区域无法满足待打印的3d构件在容器底面投影所覆盖的范围时，可适当提高所述次数阈值，由此增加候选摆放位置的数量。
在某些实施方式中，所述候选摆放位置及候选不摆放位置是基于各测量位置的覆盖次数和3d构件在容器底面投影的覆盖范围而确定的。例如，所述候选摆放位置是按照预设的候选摆放条件从容器底面能被3d构件投影所覆盖的各区域中选出的，如图3所示，图中将符合候选摆放条件的投影轮廓作为候选摆放位置用轮廓线标记显示，其中，所述投影轮廓是基于3d构件模型在模拟容器底面投影所得到的，所述3d构件模型是对应3d构件的软件模型，所述模拟容器底面是基于实际容器底面尺寸而模拟的软件模型。
在此，一种确定符合预设候选条件的候选摆放位置和/或候选不摆放位置的方式为：在对应所述容器底面的模拟容器底面内遍历地摆放预设3d构件模型，并基于遍历时所述预设3d构件模型在各模型覆盖范围内测量位置的覆盖次数，确定候选摆放位置和/或候选不摆放位置。
具体地，预先按照容器底面的尺寸、各测量位置的分布及其覆盖次数进行模拟，得到模拟容器底面，将待打印的3d构件模型遍历地在所述模拟容器底面上进行摆放，并获取每次摆放时3d构件模型的模型覆盖范围内测量位置组及其覆盖次数组，根据所获取的各覆盖次数组确定候选摆放位置和/或候选不摆放位置。其中，所述候选摆放位置举例为覆盖次数组符合候选摆放条件的各测量位置组或对应模型覆盖范围；所述候选不摆放位置举例是覆盖次数组符合候选不摆放条件的各测量位置组或对应模型覆盖范围。
其中，所述处理单元452根据所获取的各组测量位置的覆盖次数确定候选摆放位置的方式包括但不限于：1)若覆盖次数组中不包含大于等于预设次数阈值的覆盖次数，则确定相应的测量位置组或对应的模型覆盖范围作为候选摆放位置；2)将覆盖次数总和最小的预设数量的测量位置组或对应的模型覆盖范围作为候选摆放位置；3)将覆盖次数总和平均值最小的预设数量的测量位置组或对应的模型覆盖范围作为候选摆放位置；4)将不符合候选不摆放位置的各测量位置组或对应的模型覆盖范围为候选摆放位置；5)将按照1)-4)中至少一种情况选出的测量位置组或模型覆盖范围作为候选摆放位置。
所述处理单元452根据所获取的各组测量位置的覆盖次数确定候选不摆放位置的方式包括但不限于：1)若覆盖次数组中包含大于等于预设次数阈值的覆盖次数，则确定相应的测量位置组或对应的模型覆盖范围作为候选不摆放位置；2)将覆盖次数总和最大的预设数量的测量位置组或对应的模型覆盖范围作为候选不摆放位置；3)将覆盖次数总和平均值最大的预设数量的测量位置组或对应的模型覆盖范围作为候选不摆放位置；4)将不符合候选摆放位置的各测量位置组或对应的模型覆盖范围为候选不摆放位置；5)将按照1)-4)中至少一种情况选出的测量位置组或模型覆盖范围作为候选不摆放位置。
按照上述任一种方式所确定的候选摆放位置和/或候选不摆放位置可以用作所述处理单元452进一步筛选和确定3d构件在容器底面摆放位置的参考信息。为此，所述处理单元452还用于基于所述候选摆放位置和/或候选不摆放位置确定预设3d构件模型在对应所述容器底面的模拟容器底面内的摆放位置。
在某些实施方式中，所述处理单元452从候选摆放位置中选择一个候选摆放位置作为3d构件模型在对应所述容器底面的模拟容器底面内的摆放位置。例如，所述处理单元452从候选摆放位置中选择对应的覆盖次数总和最小的候选摆放位置作为所述3d构件模型的摆放位置。或者，所述处理系统基于候选不摆放位置确定3d构件模型在对应所述容器底面的模拟容器底面内的摆放位置。例如，所述候选不摆放位置为覆盖次数超出预设次数阈值的测量位置，则所述处理单元452将3d构件模型摆放在未覆盖任一候选不摆放位置的模拟容器底面内，并将所摆放的位置作为该3d构件模型的摆放位置。又如，所述候选不摆放位置为符合候选不摆放条件的模型覆盖范围，则所述处理单元452将3d构件模型摆放在未与所述候选不摆放位置完全重叠的模拟容器底面内，并将所摆放的位置作为该3d构件模型的摆放位置。
在此，所述摆放位置可包括以下至少一种：根据3d构件模型的凸点、拐点、角点、制高点或对称轴中心点等第一特征点投射在模拟容器底面的位置，和3d构件模型投射在模拟容器底面所覆盖范围的轮廓线上第二特征点的位置。例如图5中所示立体图形的摆放位置包括立体图形的a、b、c、d、e和f点分别投射至模拟容器底面的a’、b’、c’、d’、e’和f’点的位置坐标。
在另一些实施方式中，按照上述任一种方式所确定的候选摆放位置和/或候选不摆放位置可以用作辅助技术人员模拟3d构件在容器底面的摆放位置，使得容器底面中各测量位置的覆盖次数能够均衡分布。为此，所述所述处理单元452还执行以下步骤s131和s132。
在步骤s131中，所述处理单元452显将3d构件模型通过人机交互单元454予以显示，并按照所述人机交互单元454所提供的摆放指令摆放所述3d构件模型。具体地，由技术人员通过人机交互单元454调取3d构件模型并显示在显示屏上，同时输入调整所述3d构件模型在模拟容器底面旋转、平移的摆放指令，根据所述摆放指令调整3d构件模型的摆放位置，其中，图6中展示了3d构件模型受摆放指令调整摆放位置的示意图。
在步骤s132中，在调整过程中，所述处理单元452当所摆放的3d构件模型接近或到达所述候选摆放位置或候选不摆放位置时，通过所述人机交互单元454予以提示。
其中，预确定的各候选摆放位置和/或候选不摆放位置可与各所述测量位置的覆盖次数一并显示给技术人员，其显示方式可参考图2。各候选位置也可以仅在满足预设显示条件时显示给技术人员，例如，技术人员通过人机交互单元454操作3d构件模型使其在模拟容器底面内移动，所述处理单元452基于所述人机交互单元454对应提供的摆放指令确定：当将3d构件模型接近或重叠一候选摆放位置时，高亮相应的候选摆放位置，以给予摆放建议，当3d构件模型接近或重叠一候选不摆放位置时，高亮相应的候选不摆放位置，以给予摆放警告，其中，关于摆放建议的提示和摆放警告的提示不同。
当确定了3d构件模型在模拟容器底面的摆放位置时，所述处理单元452按照所述摆放位置确定3d构件模型各分层图像通过曝光装置44照射时的照射区域。其中，所述照射区域即所述像素点区域、或光束扫描区域。例如，待打印的3d构件模型的摆放位置为所述3d构件模型投影在模拟容器底面的轮廓线上的特征点位置坐标，所述处理单元452根据该特征点的位置坐标确定3d构件模型在模拟容器底面的摆放区域，以模拟容器底面为整幅图像，将3d构件模型各分层图像作为整幅图像中的成像区域，将包含分层图像的整幅图像提供给曝光装置44。
在曝光装置44每次照射分层图像的间隙后，所述处理单元452还向所述z轴驱动机构43发出控制指令，例如，所述处理单元452在控制曝光装置44照射完成后，向z轴驱动机构43发送上升方向和转速的控制指令，所述z轴驱动机构43基于所述控制指令上升至相距容器底的预设高度，再由所述处理单元452向z轴驱动机构43发送包含下降方向和转速的控制指令，使得所述z轴驱动机构43带动构件平台42向容器底部移动。在整个上升和下降期间，所述处理单元452通过监测所述z轴驱动机构43的运动来确定构件平台42相对于容器底部的间距，并在所述构件平台42达到对应间距时，输出包含停止的控制指令，由此，处理单元452再向曝光装置44提供下一包含分层图像的整幅图像。借助处理单元452依时序的控制曝光装置44和z轴驱动机构43，使得构件平台42上逐层附着图案固化层，最终形成对应3d构件模型的3d构件。
在另一些实施方式中，所述控制装置45不限于通过人工摆件的方式来调整3d构件在容器底面的摆放位置，还可以通过一系列算法来确定所述摆放位置，由此实现3d打印设备全自动的调整3d构件的摆放位置。为此，所述控制装置45中的存储单元451、处理单元452、人机交互单元454、接口单元453等各硬件单元还可以协同执行以下功能。
所述处理单元452用于基于各测量位置受固化层覆盖的次数，确定在所述容器底面摆放3d构件的摆放位置，以便所述3d打印设备按照所述摆放位置打印所述3d构件。
为了延长容器41的使用寿命，即：防止3d打印设备在容器底面的某个集中区域(如中心区域)被过度地执行与固化层分离的操作，在某些实时方式中，所述处理单元452先按照预设的候选摆放条件确定容器底面的候选摆放位置和/或候选不摆放位置，所述候选摆放位置和/或候选不摆放位置可标记再对应容器底面的模拟容器底面显示给技术人员，并基于由技术人员操作所产生的摆放指令确定3d构件模型在模拟容器底面的摆放位置，由此对应确定3d打印设备所打印的3d构件在容器底面的摆放位置。即：基于所获取的摆放指令确定3d构件模型在所述模拟容器底面的摆放位置。
例如，处理单元452将所存储的各测量位置及其覆盖次数显示在模拟容器底面，还将待确认摆放位置的3d构件模型显示在模拟容器底面上，同时提供技术人员旋转、平移3d构件模型的摆放指令图示，当接收到相应的摆放指令时，处理单元452对应调整3d构件模型在模拟容器底面的摆放位置，当其摆放位置接近或到达某一候选摆放位置或候选不摆放位置时，给予建议或不建议摆放的提示，如高亮提示等。
在另一些实施方式中，处理单元452中还预存有根据测量位置的覆盖次数确定摆放位置的程序，通过执行程序中对3d构件在模拟容器底面的摆放位置，来对应确定3d构件在容器底面的摆放位置。其中，一种方式可包括：基于各测量位置的覆盖次数与预设次数阈值的比较结果，确定所述摆放位置。
具体地，所述处理单元452中预设一筛选不能摆放的条件：覆盖次数大于预设次数阈值。再将各测量位置的覆盖次数中符合所述筛选条件的测量位置予以剔除，将3d构件模型放置在模拟容器底面的可用区域上，通过遍历/随机调整的方式得到所述3d构件模型在所述可用区域内的至少一个模型覆盖范围，并以各模型覆盖范围内的测量位置及其覆盖次数为分组，统计每个分组中各覆盖次数，如统计总和和/或平均值，选择所统计的最小值所对应的模型覆盖范围作为3d构件模型的摆放位置。其中，若按照上述筛选条件无法得到任一模型覆盖范围，可调整所述筛选条件中的次数阈值，直至能够选出满足上述条件的至少一个覆盖范围，再重复上述确定3d构件模型摆放位置的方案，以得到相应的摆放位置。在此基础上，所述处理单元452将基于所得到的摆放位置确定曝光装置44对应照射所述3d构件模型各分层图像的像素点或照射区域。
其中，基于剩余各测量位置的覆盖次数确定3d构件模型的摆放位置的方式还可以有其他方式。例如，所述处理单元452先统计3d构件模型中各分层图像所覆盖范围内的测量位置的覆盖次数，再在获取3d构件模型的模型覆盖范围时，还将所统计的各测量位置的覆盖次数叠加到所覆盖的对应测量位置的覆盖次数之上，再基于叠加后的各组测量位置的覆盖次数确定3d构件模型的摆放位置。如此能够更准确的均衡考量该3d构件模型的摆放位置，以实现各测量位置覆盖次数的均衡分布。
需要说明的是，上述筛选条件以筛选不摆放条件为例，还可以通过预设筛选摆放条件来得到符合相应筛选摆放条件且覆盖次数的统计值最优者作为所确定的3d构件模型的摆放位置。
另外一种方式可包括：在所述模拟容器底面内遍历地摆放3d构件模型，并基于遍历时所述3d构件模型所覆盖的各模型覆盖范围内测量位置的覆盖次数，确定所述摆放位置。
在此，所述遍历方式包括：在二维平面内平行移动3d构件模型，和/或在三维内旋转3d构件模型。
在此，所述处理单元452在所述模拟容器底面内遍历3d构件模型，将收集每次3d构件模型的模型覆盖范围内各测量位置及其覆盖次数，基于所统计的每组中各覆盖次数确定3d构件模型的摆放位置。
其中，基于所统计的每组中各覆盖次数确定3d构件模型的摆放位置的方式可以采用：选择每组覆盖次数总和或平均值最小者来确定相应的摆放位置。或者还可以采用其他策略。例如，预设一筛选摆放条件为：分组内各覆盖次数均小于等于预设次数阈值，按照所述条件从各分组中选出至少一个分组，从所选出的分组中统计各覆盖次数总和最小值，再以所得到的最小值确定3d构件模型的摆放位置。若无法得到满足上述筛选摆放条件的分组，可调整所述条件中的次数阈值，直至能够选出满足上述条件的至少一个分组，再基于所选出的分组，选取所述3d构件模型的摆放位置。
需要说明的是，上述筛选条件以筛选摆放条件为例，还可以通过预设不筛选摆放条件来得到不符合相应筛选不摆放条件且覆盖次数的统计值最优者作为所确定的3d构件模型的摆放位置。
当确定了3d构件模型在模拟容器底面的摆放位置时，所述处理单元452按照所述摆放位置确定3d构件模型各分层图像通过曝光装置44照射时的照射区域。其中，所述照射区域即所述像素点区域、或光束扫描区域。例如，待打印的3d构件模型的摆放位置为所述3d构件模型投影在模拟容器底面的轮廓线上的特征点位置坐标，所述处理单元452根据该特征点的位置坐标确定3d构件模型在模拟容器底面的摆放区域，以模拟容器底面为整幅图像，将3d构件模型各分层图像作为整幅图像中的成像区域，将包含分层图像的整幅图像提供给曝光装置44。
在曝光装置44每次照射分层图像的间隙后，所述处理单元452还向所述z轴驱动机构43发出控制指令，例如，所述处理单元452在控制曝光装置44照射完成后，向z轴驱动机构43发送上升方向和转速的控制指令，所述z轴驱动机构43基于所述控制指令上升至相距容器底的预设高度，再由所述处理单元452向z轴驱动机构43发送包含下降方向和转速的控制指令，使得所述z轴驱动机构43带动构件平台42向容器底部移动。在整个上升和下降期间，所述处理单元452通过监测所述z轴驱动机构43的运动来确定构件平台42相对于容器底部的间距，并在所述构件平台42达到对应间距时，输出包含停止的控制指令，由此，处理单元452再向曝光装置44提供下一包含分层图像的整幅图像。借助处理单元452依时序的控制曝光装置44和z轴驱动机构43，使得构件平台42上逐层附着图案固化层，最终形成对应3d构件模型的3d构件。
在此基础上，所述处理单元452还用于更新所述存储单元451中测量位置的覆盖次数。例如，若所述测量位置为测量点，则所述处理单元452根据预设的各测量位置的位置坐标或位置编号，确定已打印的各分层图像所覆盖的测量位置，并统计相应测量位置的覆盖次数。又如，若所述测量位置为区域块，则所述处理单元452可根据区域块的落入相应分层图像内的部分占整个区域块的比例确定更新相应区域块的覆盖次数，其中，若某区域块的落入相应覆盖图像范围内的部分占整个区域块的比例超出50％，则统计相应区域块的覆盖次数，反之则不予统计。所述处理单元452按照所统计的各测量位置的位置坐标或位置编号将相应覆盖次数叠加到所保存的对应测量位置的覆盖次数中。
在又一种实施方式中，所述处理单元452按照3d构件模型的摆放位置更新各测量位置的覆盖次数。具体地，所述处理单元452按照所述摆放位置，确定所述3d构件模型中各层分层图像投射到模拟容器底面所覆盖的各图像范围，根据各测量位置被各图像范围所覆盖的次数，更新所保存的对应测量位置的覆盖次数。例如，3d构件模型包含四层分层图像，各层分层图像投影在模拟容器底面的图像范围分别为a1、a2、a3和a4，其中，范围a1＝a4，a2＝a3且a1>a2，被范围a1和a4覆盖的各测量位置包括：
所述处理单元452通过及时更新容器底面各测量位置的覆盖次数，实现在打印新的3d构件前确定摆放相应3d构件的候选摆放位置和/或候选不摆放位置，为技术人员提供通过摆放3d构件模型来确保容器底面各测量位置所在区域被固化层覆盖的次数均匀化，由此延长容器41的使用寿命。
本申请虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本申请，任何本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本申请技术方案的保护范围。
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