三維打印機(jī)、三維打印機(jī)的打印方法及其打印裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種三維打印機(jī)、三維打印機(jī)的打印方法及其打印裝置。打印方法包括啟動(dòng)三維打印機(jī)；向存儲(chǔ)器輸入具有目標(biāo)實(shí)體模型數(shù)據(jù)的模型文件，三維打印機(jī)包括用于實(shí)體成像的打印頭和用于色彩成像的噴墨頭，該打印方法還包括：處理器根據(jù)目標(biāo)實(shí)體模型數(shù)據(jù)進(jìn)行切片分層，并處理得出多個(gè)分層模型數(shù)據(jù)；打印頭根據(jù)每一個(gè)分層模型數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)體成像；噴墨頭根據(jù)同一層的分層模型數(shù)據(jù)在分層模型上進(jìn)行色彩成像。以及可應(yīng)用上述方法的打印裝置和三維打印機(jī)。通過(guò)在每一分層模型上進(jìn)行色彩成像，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)三維實(shí)體的彩色打印，繼而簡(jiǎn)化三維打印機(jī)的結(jié)構(gòu)，也使得其具有成像成本較低，色彩還原精度高，圖樣分辨率高、成像方法簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】三維打印機(jī)、三維打印機(jī)的打印方法及其打印裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及打印領(lǐng)域，尤其涉及一種三維打印機(jī)、三維打印機(jī)的打印方法以及三 維打印機(jī)的打印裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 3D打印機(jī)又稱三維打印機(jī)，是一種利用快速成型技術(shù)的機(jī)器，以數(shù)字模型文件為 基礎(chǔ)，采用成型材料，通過(guò)累積成型的方式來(lái)構(gòu)造三維的實(shí)體。在打印前，需要利用計(jì)算機(jī) 建模軟件建模，再將建成的三維模型"分區(qū)"成逐層的截面，即切片分層，從而控制3D打印 機(jī)逐層打印。
[0003]目前常用分層方法可以分為三種。一種是等層高分層方法，這種方法在大多數(shù)的 三維打印機(jī)上普遍使用著；一種是針對(duì)STL模型的自適應(yīng)分層方法，這種方法是根據(jù)STL 模型中面片的法向量等信息進(jìn)行分層；最后一種是直接針對(duì)CAD實(shí)體模型進(jìn)行自適應(yīng)分 層，用精確地三維模型來(lái)進(jìn)行自適應(yīng)分層，這樣也能夠精確地對(duì)實(shí)體模型進(jìn)行成像。例如王 衛(wèi)辰等發(fā)表在〈〈機(jī)械科學(xué)與技術(shù)》2010年第29卷第5期的文章《基于3D CAD模型表 面Z向特征曲線的自適應(yīng)分層方法》提出一種基于模型表面多處興趣特征的快速自適應(yīng)分 層算法，該算法利用Z向特征曲線提取CAD模型表面的興趣特征，通過(guò)特征曲線幾何特征 到層厚的直接映射關(guān)系快速確定分層點(diǎn)處的適應(yīng)性層厚，整個(gè)層厚計(jì)算過(guò)程不存在冗余計(jì) 算。
[0004] 現(xiàn)有的常用的分層誤差計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)有以下幾種：一是尖頂高度準(zhǔn)則，根據(jù)模型的拓 撲信息以及所允許的最大尖頂高度計(jì)算得到層厚，這種準(zhǔn)則普遍使用，但是當(dāng)模型法向量 接近堅(jiān)直方向時(shí)就會(huì)失效；二是面積差比率準(zhǔn)則，根據(jù)相鄰兩層輪廓的面積差來(lái)判斷分層 高度是否合適，當(dāng)面積差很大時(shí)就減小分層高度，否則增大分層高度，這種方法在處理簡(jiǎn)單 的模型具有較大的優(yōu)勢(shì)。用戶可以針對(duì)不同模型的形狀和尺寸來(lái)選擇采用上述三種方法中 的一種進(jìn)行三維實(shí)體成像。
[0005] 而對(duì)三維實(shí)體模型進(jìn)行彩色成像時(shí)，一般是在打印頭中對(duì)絲料進(jìn)行顏色混合后， 在從打印頭中噴出，從而形成彩色的三維實(shí)體模型，然而，由于需要在打印頭中進(jìn)行不同顏 色的混色，造成了該打印頭相比于其他單色的打印頭更為復(fù)雜，所以這種彩色三維打印機(jī) 的造價(jià)高，打印成本也比較高。同時(shí)，由于該打印頭無(wú)法對(duì)較多的色彩進(jìn)行混合，造成了三 維實(shí)體模型的顏色也較為復(fù)雜，也造成了色彩還原度低、圖像分辨率低，這樣給用戶帶來(lái)不 便。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的第一目的是提供一種成像成本較低且成像過(guò)程簡(jiǎn)易的制造彩色三維實(shí) 體模型的三維打印機(jī)打印方法。
[0007] 本發(fā)明的第二目的是提供一種成像成本較低且成像過(guò)程簡(jiǎn)易的制造彩色三維實(shí) 體模型的三維打印機(jī)打印裝置。
[0008] 本發(fā)明的第三目的是提供一種低成像成本且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的制造彩色三維實(shí)體模型 的三維打印機(jī)。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一目的，本發(fā)明提供一種三維打印機(jī)的打印方法，其包括啟 動(dòng)三維打印機(jī)；向存儲(chǔ)器輸入具有目標(biāo)實(shí)體模型數(shù)據(jù)的模型文件，其中，三維打印機(jī)包括用 于實(shí)體成像的打印頭和用于色彩成像的噴墨頭，該打印方法還包括：處理器根據(jù)目標(biāo)實(shí)體 模型數(shù)據(jù)進(jìn)行切片分層，并處理得出多個(gè)分層模型數(shù)據(jù)；打印頭根據(jù)每一個(gè)分層模型數(shù)據(jù) 進(jìn)行實(shí)體成像；噴墨頭根據(jù)同一層的分層模型數(shù)據(jù)在分層模型上進(jìn)行色彩成像。
[0010] 由上述方案可見，通過(guò)在三維打印機(jī)上設(shè)置有用于實(shí)體成像的打印頭和用于色彩 成像的噴墨頭，并通過(guò)打印頭在完成一個(gè)分層模型的實(shí)體成像后，噴墨頭就在該分層模型 上進(jìn)行色彩成像，由于噴墨頭噴出的墨水可與三維成型材料相溶合，使得可在該層分層模 型為整體具有彩色圖樣的彩色分層模型，隨后打印頭在該彩色分層模型上繼續(xù)對(duì)下一個(gè)分 層模型進(jìn)行實(shí)體成像，而噴墨頭則繼續(xù)在該下一個(gè)的分層模型上進(jìn)行色彩成像，以此類推， 最終將整個(gè)目標(biāo)實(shí)體模型打印成彩色的目標(biāo)實(shí)體模型。可見，通過(guò)在分層模型上進(jìn)行色彩 成像，有利于簡(jiǎn)化打印頭結(jié)構(gòu)，繼而簡(jiǎn)化三維打印機(jī)的結(jié)構(gòu)，通過(guò)具有成像成本較低、成像 過(guò)程簡(jiǎn)易等特點(diǎn)的打印方法即可實(shí)現(xiàn)對(duì)彩色三維模型的成像。
[0011] 更進(jìn)一步的方案是，在處理器處理得出多個(gè)分層模型數(shù)據(jù)后，打印方法還包括處 理器根據(jù)每一個(gè)分層模型數(shù)據(jù)劃分彩色區(qū)域和單色區(qū)域；打印頭根據(jù)每一個(gè)分層模型數(shù)據(jù) 進(jìn)行實(shí)體成像的步驟包括打印頭根據(jù)彩色區(qū)域進(jìn)行實(shí)體成像的步驟和打印頭根據(jù)單色區(qū) 域進(jìn)行實(shí)體成像的步驟；噴墨頭根據(jù)同一層的分層模型數(shù)據(jù)在分層模型上進(jìn)行色彩成像的 步驟包括噴墨頭根據(jù)彩色區(qū)域進(jìn)行色彩成像的步驟。
[0012] 由上可見，對(duì)三維實(shí)體模型進(jìn)行彩色打印時(shí)，為了節(jié)約打印成本，所以只要對(duì)三維 實(shí)體模型的外表面進(jìn)行彩色打印即可，而通過(guò)分層模型劃分彩色區(qū)域和單色區(qū)域，再利用 噴墨頭針對(duì)彩色區(qū)域進(jìn)行色彩成像即可，由于彩色區(qū)域設(shè)置在分層模型的外側(cè)，而單色區(qū) 域設(shè)置在分層模型的外側(cè)的內(nèi)側(cè)，所以可實(shí)現(xiàn)在不影響彩色打印效果的前提下，更進(jìn)一步 地節(jié)約打印成本。
[0013] 更進(jìn)一步的方案是，打印頭的實(shí)體成像步驟和噴墨頭的色彩成像步驟的先后順序 為：打印頭根據(jù)分層模型數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)體成像；噴墨頭根據(jù)彩色區(qū)域進(jìn)行色彩成像。
[0014] 由上可見，根據(jù)不同目標(biāo)實(shí)體模型的形狀和尺寸，可以采用不同的成像順序，如打 印頭可對(duì)單層的分層模型全部實(shí)體成像完畢后，噴墨頭再進(jìn)行色彩成像，由于打印頭和噴 墨頭在成像過(guò)程中不互相干擾，此成像順序有利于提高成像速度。
[0015] 更進(jìn)一步的方案是，打印頭的實(shí)體成像步驟和噴墨頭的色彩成像步驟的先后順序 為：打印頭根據(jù)彩色區(qū)域進(jìn)行實(shí)體成像；噴墨頭根據(jù)彩色區(qū)域進(jìn)行色彩成像；打印頭根據(jù) 單色區(qū)域進(jìn)行實(shí)體成像。
[0016] 由上可見，打印頭在對(duì)彩色區(qū)域進(jìn)行實(shí)體成像后，噴墨頭對(duì)還在熔融狀態(tài)的成像 絲料噴出墨水，有利于墨水更好地與成像絲料融合，使得顏色更加均勻，再者，打印頭在對(duì) 彩色區(qū)域進(jìn)行實(shí)體成像的同時(shí)，噴墨頭也可同時(shí)進(jìn)行工作，即對(duì)打印頭剛擠出成型的絲料 進(jìn)行色彩成像，在有利于顏色融合的更加均勻同時(shí)，也提高了成像速度。
[0017] 更進(jìn)一步的方案是，打印頭的實(shí)體成像步驟和噴墨頭的色彩成像步驟的先后順序 為：打印頭根據(jù)單色區(qū)域進(jìn)行實(shí)體成像；打印頭根據(jù)彩色區(qū)域進(jìn)行實(shí)體成像；噴墨頭根據(jù) 彩色區(qū)域進(jìn)行色彩成像。
[0018] 由上可見，打印頭也可根據(jù)不同的目標(biāo)實(shí)體模型的形狀和尺寸，亦可先對(duì)單色區(qū) 域進(jìn)行實(shí)體成像，此有利于提高打印方法的靈活性和適用性。
[0019] 更進(jìn)一步的方案是，彩色區(qū)域分布在位于分層模型的內(nèi)側(cè)邊緣和/或外側(cè)邊緣。
[0020] 由上可見，將彩色區(qū)域設(shè)置在位于分層模型的內(nèi)側(cè)邊緣或外側(cè)邊緣，有利于節(jié)省 打印成本，也不會(huì)對(duì)彩色打印效果造成影響。
[0021] 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二目的，本發(fā)明提供一種三維打印機(jī)的打印裝置，該打印裝 置包括啟動(dòng)單元和存儲(chǔ)單元，啟動(dòng)單元用于啟動(dòng)三維打印機(jī)，存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)具有目標(biāo) 實(shí)體模型數(shù)據(jù)的模型文件，其中，三維打印機(jī)包括用于實(shí)體成像的打印頭和用于色彩成像 的噴墨頭，打印裝置還包括處理單元、實(shí)體成像單元和色彩成像單元，處理單元用于根據(jù)目 標(biāo)實(shí)體模型數(shù)據(jù)進(jìn)行切片分層，并處理得出多個(gè)分層模型數(shù)據(jù)；實(shí)體成像單元用于驅(qū)動(dòng)打 印頭根據(jù)每一個(gè)分層模型數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)體成像；色彩成像單元用于驅(qū)動(dòng)噴墨頭根據(jù)同一層的 分層模型數(shù)據(jù)在分層模型上進(jìn)行色彩成像。
[0022] 由上述方案可見，通過(guò)在三維打印機(jī)上設(shè)置有用于實(shí)體成像的打印頭和用于色彩 成像的噴墨頭，并通過(guò)實(shí)體成像單元驅(qū)動(dòng)打印頭在完成一個(gè)分層模型的實(shí)體成像后，色彩 成像單元驅(qū)動(dòng)噴墨頭就在該分層模型上進(jìn)行色彩成像，由于噴墨頭噴出的墨水可與三維成 型材料相溶合，使得可在該層分層模型為整體具有彩色圖樣的彩色分層模型，在多個(gè)彩色 分層模型疊堆后便完成彩色三維模型的成像?？梢姡ㄟ^(guò)在分層模型上進(jìn)行色彩成像，有利 于簡(jiǎn)化打印頭結(jié)構(gòu)，繼而簡(jiǎn)化三維打印機(jī)的結(jié)構(gòu)，通過(guò)具有成像成本較低、成像過(guò)程簡(jiǎn)易等 特點(diǎn)的打印裝置即可實(shí)現(xiàn)對(duì)彩色三維模型的成像。
[0023] 更進(jìn)一步的方案是，處理單元包括彩色區(qū)域劃分模塊和單色區(qū)域劃分模塊，彩色 區(qū)域劃分模塊用于根據(jù)每一個(gè)分層模型數(shù)據(jù)劃分出彩色區(qū)域，單色區(qū)域劃分模塊用于根據(jù) 每一個(gè)分層模型數(shù)據(jù)劃分出單色區(qū)域；實(shí)體成像單元根據(jù)彩色區(qū)域進(jìn)行實(shí)體成像；實(shí)體成 像單元根據(jù)單色區(qū)域進(jìn)行實(shí)體成像；色彩成像單元根據(jù)彩色區(qū)域進(jìn)行色彩成像。
[0024] 由上可見，通過(guò)彩色區(qū)域劃分模塊和單色區(qū)域劃分模塊對(duì)彩色區(qū)域和單色區(qū)域進(jìn) 行劃分，有利于節(jié)約打印成本，只要對(duì)三維實(shí)體模型的外表面進(jìn)行彩色打印即可不影響其 外觀效果。
[0025] 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第三目的，本發(fā)明提供一種三維打印機(jī)，包括打印盒、打印盒安 裝架、移動(dòng)框架和驅(qū)動(dòng)頭組件，打印盒內(nèi)容納有耗材，打印盒安裝架用于安裝打印盒，移動(dòng) 框架上安裝有滑架組件，驅(qū)動(dòng)頭組件安裝在滑架組件上，其中，三維打印機(jī)還包括用于實(shí)體 成像的打印頭和用于色彩成像的噴墨頭，打印頭和噴墨頭安裝在驅(qū)動(dòng)頭組件。
[0026] 由上述方案可見，通過(guò)在三維打印機(jī)上設(shè)置有用于實(shí)體成像的打印頭和用于色彩 成像的噴墨頭，并通過(guò)打印頭在完成一個(gè)分層模型的實(shí)體成像后，噴墨頭就在該分層模型 上進(jìn)行色彩成像，由于噴墨頭噴出的墨水可與三維成型材料相溶合，使得可在該層分層模 型為整體具有彩色圖樣的彩色分層模型，在多個(gè)彩色分層模型疊堆后便完成彩色三維模型 的成像?？梢姡ㄟ^(guò)在分層模型上進(jìn)行色彩成像，有利于簡(jiǎn)化打印頭結(jié)構(gòu)，繼而簡(jiǎn)化三維打 印機(jī)的結(jié)構(gòu)，也有利于降低彩色三維成像的成本。
[0027] 更進(jìn)一步的方案是，滑架組件包括第一滑架和第二滑架，驅(qū)動(dòng)頭組件包括第一驅(qū) 動(dòng)頭和第二驅(qū)動(dòng)頭，第一驅(qū)動(dòng)頭安裝在第一滑架上，第二驅(qū)動(dòng)頭安裝在第二滑架上，打印頭 安裝在第一驅(qū)動(dòng)頭上，噴墨頭安裝在第二驅(qū)動(dòng)頭上。
[0028] 由上可見，打印頭和噴墨頭既可設(shè)置在同一驅(qū)動(dòng)頭上，亦可分開設(shè)置，分開設(shè)置 時(shí)，由于打印頭和噴墨頭可同時(shí)進(jìn)行工作，有利于提高成像速度。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029] 圖1是本發(fā)明三維打印機(jī)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
[0030] 圖2是本發(fā)明三維打印機(jī)實(shí)施例中的打印頭和噴墨頭的結(jié)構(gòu)圖。
[0031] 圖3是本發(fā)明三維打印機(jī)打印方法第一實(shí)施例的流程圖。
[0032] 圖4是本發(fā)明三維打印機(jī)打印方法第一實(shí)施例中的目標(biāo)實(shí)體模型結(jié)構(gòu)圖。
[0033] 圖5是圖4中A-A處的剖視圖。
[0034] 圖6是本發(fā)明三維打印機(jī)打印方法第一實(shí)施例中的成像步驟的流程圖。
[0035] 圖7是本發(fā)明三維打印機(jī)打印方法第二實(shí)施例中的成像步驟的流程圖。
[0036] 圖8是本發(fā)明三維打印機(jī)打印方法第三實(shí)施例中的成像步驟的流程圖。
[0037] 圖9是本發(fā)明三維打印機(jī)打印裝置實(shí)施例的系統(tǒng)框圖。
[0038] 以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

【具體實(shí)施方式】
[0039] 三維打印機(jī)實(shí)施例： 參照?qǐng)D1和圖2,圖1是三維打印機(jī)1的結(jié)構(gòu)圖，圖2是打印頭2和噴墨頭3的結(jié)構(gòu)圖。 三維打印機(jī)1包括打印盒安裝架17,打印盒安裝架17內(nèi)安裝有打印盒18,打印盒18在其 內(nèi)容納的耗材191，該耗材191為固態(tài)絲狀耗材。
[0040] 三維打印機(jī)1還包括底板11、四根螺桿12、成型座13、移動(dòng)框架14、滑架15和滑 架16,底板11上安裝有成型座13,底板11上有設(shè)置四根螺桿12,移動(dòng)框架14安裝在四根 螺桿12上，移動(dòng)框架14可沿螺桿12上下移動(dòng)，滑架15和滑架16安裝移動(dòng)框架14上，滑 架15和滑架16可在移動(dòng)框架14確定的平面內(nèi)前后移動(dòng)。
[0041] 在滑架15上安裝有驅(qū)動(dòng)頭21，驅(qū)動(dòng)頭21可沿著滑架15左右移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)頭21上安 裝有打印頭2,打印頭2包括位于打印頭2上端的進(jìn)料端24、位于打印頭2下端的出料端23 以及位于進(jìn)料端24和出料端23之間的主體22。耗材191通過(guò)進(jìn)料端24輸入到由主體22 圍成的耗材腔體內(nèi)。在出料端23的最下端形成有一出料口，出料口用于將耗材腔體內(nèi)的耗 材噴出，繼而在成型座13上對(duì)三維實(shí)體19進(jìn)行實(shí)體成像。
[0042] 在滑架16上安裝有驅(qū)動(dòng)頭31，驅(qū)動(dòng)頭31可沿著滑架16左右移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)頭31上安 裝有噴墨頭3,噴墨頭3內(nèi)設(shè)置有多個(gè)墨盒并在噴墨頭3的下端設(shè)置有出墨口（未標(biāo)不）， 墨盒內(nèi)安裝有用于色彩成像的墨水，耗材191通過(guò)進(jìn)料端24輸入到由主體22圍成的耗材 腔體內(nèi)。在出料端23的最下端形成有一出料口，出料口用于將混合后的墨水噴出到三維實(shí) 體19的耗材上，通過(guò)墨水并與耗材融合，繼而實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體模型19的色彩成像。
[0043] 三維打印機(jī)的打印方法第一實(shí)施例： 參照?qǐng)D3,圖3是三維打印機(jī)的打印方法流程圖。對(duì)三維實(shí)體模型19進(jìn)行彩色實(shí)體 成像時(shí)，首先執(zhí)行步驟S1，啟動(dòng)三維打印機(jī)1。然后執(zhí)行步驟S2,向三維打印機(jī)1的存儲(chǔ)器 輸入具有三維實(shí)體模型19數(shù)據(jù)的模型文件，隨后執(zhí)行步驟S3,三維打印機(jī)的處理器根據(jù)如 圖4所示的三維實(shí)體模型19進(jìn)行切片分層，三維實(shí)體模型19為一圓錐體，并沿三維實(shí)體 模型19的軸線Z開設(shè)有通孔，通過(guò)處理器經(jīng)過(guò)對(duì)三維實(shí)體模型19沿軸線Z進(jìn)行切片分層 后，處理得出N個(gè)具有不同直徑的分層模型的數(shù)據(jù)，其中一個(gè)分層模型如圖5所示的分層模 型192。隨后執(zhí)行步驟S4,處理器將每一個(gè)分層模型劃出出彩色區(qū)域和單色區(qū)域，以圖5的 分層模型192進(jìn)行舉例說(shuō)明，處理器將分層模型192最靠外側(cè)的邊緣部分設(shè)置為彩色區(qū)域 193,處理器將分層模型192最靠?jī)?nèi)側(cè)的邊緣部分設(shè)置為彩色區(qū)域195,彩色區(qū)域193和彩色 區(qū)域195均呈環(huán)狀分布，處理器將彩色區(qū)域193和彩色區(qū)域195之間的區(qū)域設(shè)置為單色區(qū) 域 194。
[0044] 對(duì)彩色區(qū)域和單色區(qū)域完成劃分后，隨后執(zhí)行步驟S5,打印頭2和噴墨頭3根據(jù) 彩色區(qū)域和單色區(qū)域進(jìn)行彩色實(shí)體成像，具體地，參照?qǐng)D6,圖6是打印頭2和噴墨頭3成 像步驟的流程圖。執(zhí)行步驟S5時(shí)，首先執(zhí)行步驟S51，打印頭2首先根據(jù)單色區(qū)域194噴 出熔融狀態(tài)下的絲料進(jìn)行實(shí)體成像，待打印頭2完成單色區(qū)域194的實(shí)體成像后執(zhí)行步驟 S52,打印頭2根據(jù)彩色區(qū)域193和彩色區(qū)域195噴出熔融狀態(tài)下的絲料進(jìn)行實(shí)體成像，隨 后，執(zhí)行步驟S53,噴墨頭3根據(jù)彩色區(qū)域193和彩色區(qū)域195在分層模型192上進(jìn)行噴出 墨水。由于絲料的材料一般為ABS塑料，熔融狀態(tài)下的絲料可與噴出的墨水相溶，從而實(shí)現(xiàn) 將分層模型進(jìn)行色彩成像。當(dāng)然，如絲料的材料為聚氯乙烯（PVA)，則墨水可采用水性墨 水，因?yàn)樗阅cPVA進(jìn)行相溶，亦可實(shí)現(xiàn)對(duì)分層模型進(jìn)行色彩成像。
[0045] 另外，上述的實(shí)施例中的噴墨頭3是在打印頭2完成彩色區(qū)域193和彩色區(qū)域195 的實(shí)體成像后再進(jìn)行工作的，而噴墨頭3亦可以與打印頭2同時(shí)工作，即噴墨頭3跟隨打印 頭2的運(yùn)動(dòng)軌跡，噴墨頭3對(duì)打印頭2剛擠出成型的絲料進(jìn)行色彩成像，其有利于顏色融合 的更加均勻同時(shí)，也提高了成像速度。
[0046] 打印頭2和噴墨頭3完成一層的分層模型彩色實(shí)體成像后，處理器執(zhí)行步驟S6,將 成像次數(shù)Μ累加一，隨后執(zhí)行判斷步驟S7,即判斷成像次數(shù)Μ是否等于分層模型數(shù)量N，如 果Μ小于Ν，則表示實(shí)體模型19未完成成像，將返回步驟S5繼續(xù)對(duì)下一分層的分層模型進(jìn) 行彩色實(shí)體成像。直至實(shí)體模型19完成全部的彩色實(shí)體成像，即成像次數(shù)Μ等于分層模型 數(shù)量Ν，隨后執(zhí)行步驟S8,等待實(shí)體模型19冷卻固化后，從三維打印機(jī)中取出，繼而完成對(duì) 三維實(shí)體模型的彩色成像。
[0047] 由上可見，由于每一分層的分層模型的邊緣部分均進(jìn)行了色彩成像，所以將每一 帶色彩的分層模型疊堆后，實(shí)現(xiàn)了彩色三維實(shí)體成像。當(dāng)然上述分層模型192只是去實(shí)體 模型19中的一層分層模型進(jìn)行舉例說(shuō)明，而實(shí)際上的分層模型既可以對(duì)其全部區(qū)域設(shè)置 為彩色區(qū)域，亦可對(duì)其全部區(qū)域設(shè)置為單色區(qū)域，而彩色區(qū)域和單色區(qū)域的占比還可以是 根據(jù)用戶的實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整。
[0048] 三維打印機(jī)的打印方法第二實(shí)施例： 在上述三維打印機(jī)的打印方法第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，其打印頭2和噴墨頭3的成像步 驟S5還可以采用如圖7所述的步驟順序，具體地，執(zhí)行步驟S5時(shí)，首先執(zhí)行步驟S54,打印 頭2根據(jù)彩色區(qū)域193和彩色區(qū)域195噴出熔融狀態(tài)下的絲料進(jìn)行實(shí)體成像，隨后，執(zhí)行 步驟S55,噴墨頭3根據(jù)彩色區(qū)域193和彩色區(qū)域195在分層模型192上進(jìn)行噴出墨水，待 打印頭2和噴墨頭3完成對(duì)彩色區(qū)域的成像后，執(zhí)行步驟S56,打印頭2首先根據(jù)單色區(qū)域 194噴出熔融狀態(tài)下的絲料進(jìn)行實(shí)體成像。當(dāng)然，噴墨頭3同樣亦可與打印頭2同時(shí)工作， 即噴墨頭3跟隨打印頭2的運(yùn)動(dòng)軌跡，噴墨頭3對(duì)打印頭2剛擠出成型的絲料進(jìn)行色彩成 像。對(duì)成像步驟S5中的步驟進(jìn)行順序調(diào)整，在同樣可實(shí)現(xiàn)彩色成像的同時(shí)，也有利于用戶 可根據(jù)不同實(shí)體模型來(lái)調(diào)整實(shí)際成像的先后順序，有利于提高三維模型的品質(zhì)。
[0049] 三維打印機(jī)的打印方法第三實(shí)施例： 在上述三維打印機(jī)的打印方法第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，其打印頭2和噴墨頭3的成像步 驟S5還可以采用如圖8所述的步驟順序，具體地，執(zhí)行步驟S5時(shí)，首先執(zhí)行步驟S57,打印 頭2根據(jù)單層的分層實(shí)體模型數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)分層模型192實(shí)體成像，待分層模型192完成成 像后，再執(zhí)行步驟S58,噴墨頭3根據(jù)彩色區(qū)域193和彩色區(qū)域195在分層模型192上進(jìn)行 噴出墨水，使用該方法同樣可實(shí)現(xiàn)彩色三維實(shí)體成型，該方法的打印頭2和噴墨頭3是分開 不同時(shí)段進(jìn)行工作的，其相互之間不會(huì)相互干擾，所以該打印方法較為簡(jiǎn)單。
[0050] 三維打印機(jī)的打印裝置實(shí)施例： 參照?qǐng)D9,圖9是三維打印機(jī)的打印裝置的系統(tǒng)框圖。該打印裝置包括啟動(dòng)單元91、存 儲(chǔ)單元92、處理單元93、色彩成像單元95和實(shí)體成像單元94,其中，處理單元93包括彩色 區(qū)域劃分模塊96和單色區(qū)域劃分模塊97。三維打印機(jī)包括用于實(shí)體成像的打印頭2和用 于色彩成像的噴墨頭3。啟動(dòng)單元91用于啟動(dòng)三維打印機(jī)，三維打印機(jī)啟動(dòng)后，存儲(chǔ)單元 92可接收外部輸入的模型文件，而存儲(chǔ)單元92則存儲(chǔ)有具有實(shí)體模型19 (見圖4)數(shù)據(jù)的 模型文件。
[0051] 處理單元19根據(jù)實(shí)體模型19沿軸線Z進(jìn)行切片分層，并處理得出多個(gè)分層模型 數(shù)據(jù)，彩色區(qū)域劃分模塊96根據(jù)每一個(gè)分層模型數(shù)據(jù)劃分出彩色區(qū)域，單色區(qū)域劃分模塊 97用于根據(jù)每一個(gè)分層模型數(shù)據(jù)劃分出單色區(qū)域，具體地，參照?qǐng)D5,分層模型192是多個(gè) 分層模型的其中一個(gè)，以分層模型192進(jìn)行舉例說(shuō)明，彩色區(qū)域劃分模塊96將分層模型192 最靠外側(cè)的邊緣部分設(shè)置為彩色區(qū)域193,單彩色區(qū)域劃分模塊96將分層模型192最靠?jī)?nèi) 側(cè)的邊緣部分設(shè)置為彩色區(qū)域195,彩色區(qū)域193和彩色區(qū)域195均呈環(huán)狀分布，單色區(qū)域 劃分模塊97將彩色區(qū)域193和彩色區(qū)域195之間的區(qū)域設(shè)置為單色區(qū)域194。
[0052] 實(shí)體成像單元94根據(jù)彩色區(qū)域193、195和單色區(qū)域194驅(qū)動(dòng)打印頭2進(jìn)行實(shí)體 成像，色彩成像單元95根據(jù)彩色區(qū)域193、195驅(qū)動(dòng)噴墨頭3進(jìn)行色彩成像。實(shí)體成像單元 94和色彩成像單元95完成一層分層模型的彩色實(shí)體成像后，則根據(jù)下一層的分層模型數(shù) 據(jù)繼續(xù)成像。
[0053] 由上述方案可見，通過(guò)上述的三維打印機(jī)、三維打印機(jī)的打印方法、打印裝置均可 實(shí)現(xiàn)彩色三維實(shí)體的成像。通過(guò)設(shè)置有用于實(shí)體成像的打印頭和用于色彩成像的噴墨頭， 并通過(guò)打印頭在完成一個(gè)分層模型的實(shí)體成像后，噴墨頭就在該分層模型上進(jìn)行色彩成 像，由于噴墨頭噴出的墨水可與三維成型材料相溶合，使得可在該層分層模型為整體具有 彩色圖樣的彩色分層模型，隨后打印頭在該彩色分層模型上繼續(xù)對(duì)下一個(gè)分層模型進(jìn)行實(shí) 體成像，而噴墨頭則繼續(xù)在該下一個(gè)的分層模型上進(jìn)行色彩成像，以此類推，最終將整個(gè)目 標(biāo)實(shí)體模型打印成彩色的目標(biāo)實(shí)體模型?？梢姡ㄟ^(guò)在分層模型上進(jìn)行色彩成像，有利于 簡(jiǎn)化打印頭結(jié)構(gòu)，繼而簡(jiǎn)化三維打印機(jī)的結(jié)構(gòu)，也使得其具有成像成本較低，色彩還原精度 高，圖樣分辨率高、成像方法簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
[0054] 然而，上述實(shí)施例均為本發(fā)明較佳的實(shí)施例，本發(fā)明的實(shí)施方式還可以為如下幾 種方式，如在三維打印機(jī)的打印方法實(shí)施例中，其存儲(chǔ)器和處理器還可以設(shè)置在遠(yuǎn)離三維 打印機(jī)的計(jì)算機(jī)上，通過(guò)單獨(dú)的計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并通過(guò)數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)三維打印機(jī)的打 印頭和噴墨頭，同樣是可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
[0055] 又例如在三維打印機(jī)的打印裝置實(shí)施例，存儲(chǔ)單元、處理單元、色彩成像單元和實(shí) 體成像單元均可設(shè)置在遠(yuǎn)離三維打印機(jī)的計(jì)算機(jī)上，利用相同原理即可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目 的，所以本發(fā)明存儲(chǔ)器件以及處理器件即可設(shè)置在三維打印機(jī)上，也可設(shè)置在遠(yuǎn)離三維打 印機(jī)的計(jì)算機(jī)上，在不同的存放位置下均可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，其應(yīng)該均在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
[0056] 又例如上述實(shí)施例中的噴墨頭是通過(guò)墨水進(jìn)行色彩成像的，然而，噴墨頭還可以 是通過(guò)噴出不同色粉進(jìn)行色彩成像的，是由于色粉可與在熔融狀態(tài)下的絲料進(jìn)行溶合，同 樣可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。以及噴墨頭采用的是外置供墨的方式，即噴墨頭通過(guò)導(dǎo)管與外部 供墨裝置進(jìn)行連接，亦可實(shí)現(xiàn)噴墨頭的噴墨，即亦可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，上述這些改變也應(yīng) 該在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 三維打印機(jī)的打印方法，包括 啟動(dòng)所述三維打印機(jī)； 向存儲(chǔ)器輸入具有目標(biāo)實(shí)體模型數(shù)據(jù)的模型文件； 其特征在于： 所述三維打印機(jī)包括用于實(shí)體成像的打印頭和用于色彩成像的噴墨頭； 所述打印方法還包括 處理器根據(jù)所述目標(biāo)實(shí)體模型數(shù)據(jù)進(jìn)行切片分層，并處理得出多個(gè)分層模型數(shù)據(jù)； 所述打印頭根據(jù)每一個(gè)所述分層模型數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)體成像； 所述噴墨頭根據(jù)同一層的所述分層模型數(shù)據(jù)在所述分層模型上進(jìn)行色彩成像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印方法，其特征在于： 在所述處理器處理得出多個(gè)所述分層模型數(shù)據(jù)后，所述打印方法還包括所述處理器根 據(jù)每一個(gè)所述分層模型數(shù)據(jù)劃分彩色區(qū)域和單色區(qū)域； 所述打印頭根據(jù)每一個(gè)所述分層模型數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)體成像的步驟包括所述打印頭根 據(jù)所述彩色區(qū)域進(jìn)行實(shí)體成像的步驟和所述打印頭根據(jù)所述單色區(qū)域進(jìn)行實(shí)體成像的步 驟； 所述噴墨頭根據(jù)同一層的所述分層模型數(shù)據(jù)在所述分層模型上進(jìn)行色彩成像的步驟 包括所述噴墨頭根據(jù)所述彩色區(qū)域進(jìn)行色彩成像的步驟。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的打印方法，其特征在于： 所述打印頭的實(shí)體成像步驟和所述噴墨頭的色彩成像步驟的先后順序?yàn)椋? 所述打印頭根據(jù)所述分層模型數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)體成像； 所述噴墨頭根據(jù)所述彩色區(qū)域進(jìn)行色彩成像。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的打印方法，其特征在于： 所述打印頭的實(shí)體成像步驟和所述噴墨頭的色彩成像步驟的先后順序?yàn)椋? 所述打印頭根據(jù)所述彩色區(qū)域進(jìn)行實(shí)體成像； 所述噴墨頭根據(jù)所述彩色區(qū)域進(jìn)行色彩成像； 所述打印頭根據(jù)所述單色區(qū)域進(jìn)行實(shí)體成像。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的打印方法，其特征在于： 所述打印頭的實(shí)體成像步驟和所述噴墨頭的色彩成像步驟的先后順序?yàn)椋? 所述打印頭根據(jù)所述單色區(qū)域進(jìn)行實(shí)體成像； 所述打印頭根據(jù)所述彩色區(qū)域進(jìn)行實(shí)體成像； 所述噴墨頭根據(jù)所述彩色區(qū)域進(jìn)行色彩成像。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2至5任一項(xiàng)所述的打印方法，其特征在于： 所述彩色區(qū)域分布在位于所述分層模型的內(nèi)側(cè)邊緣和/或外側(cè)邊緣。
7. 三維打印機(jī)的打印裝置，包括 啟動(dòng)單元，所述啟動(dòng)單元用于啟動(dòng)所述三維打印機(jī)； 存儲(chǔ)單元，所述存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)具有目標(biāo)實(shí)體模型數(shù)據(jù)的模型文件； 其特征在于： 所述三維打印機(jī)包括用于實(shí)體成像的打印頭和用于色彩成像的噴墨頭； 所述打印裝置還包括 處理單元，所述處理單元用于根據(jù)所述目標(biāo)實(shí)體模型數(shù)據(jù)進(jìn)行切片分層，并處理得出 多個(gè)分層模型數(shù)據(jù)； 實(shí)體成像單元，所述實(shí)體成像單元用于驅(qū)動(dòng)所述打印頭根據(jù)每一個(gè)所述分層模型數(shù)據(jù) 進(jìn)行實(shí)體成像； 色彩成像單元，所述色彩成像單元用于驅(qū)動(dòng)所述噴墨頭根據(jù)同一層的所述分層模型數(shù) 據(jù)在所述分層模型上進(jìn)行色彩成像。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的打印裝置，其特征在于： 所述處理單元包括彩色區(qū)域劃分模塊和單色區(qū)域劃分模塊，所述彩色區(qū)域劃分模塊用 于根據(jù)每一個(gè)所述分層模型數(shù)據(jù)劃分出彩色區(qū)域，所述單色區(qū)域劃分模塊用于根據(jù)每一個(gè) 所述分層模型數(shù)據(jù)劃分出單色區(qū)域； 所述實(shí)體成像單元根據(jù)所述彩色區(qū)域進(jìn)行實(shí)體成像； 所述實(shí)體成像單元根據(jù)所述單色區(qū)域進(jìn)行實(shí)體成像； 所述色彩成像單元根據(jù)所述彩色區(qū)域進(jìn)行色彩成像。
9. 三維打印機(jī)，包括 打印盒，所述打印盒內(nèi)容納有耗材； 打印盒安裝架，用于安裝所述打印盒； 移動(dòng)框架，所述移動(dòng)框架上安裝有滑架組件； 驅(qū)動(dòng)頭組件，所述驅(qū)動(dòng)頭組件安裝在所述滑架組件上； 其特征在于： 所述三維打印機(jī)還包括用于實(shí)體成像的打印頭和用于色彩成像的噴墨頭，所述打印頭 和所述噴墨頭安裝在所述驅(qū)動(dòng)頭組件。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的三維打印機(jī)，其特征在于： 所述滑架組件包括第一滑架和第二滑架，所述驅(qū)動(dòng)頭組件包括第一驅(qū)動(dòng)頭和第二驅(qū)動(dòng) 頭，所述第一驅(qū)動(dòng)頭安裝在所述第一滑架上，所述第二驅(qū)動(dòng)頭安裝在所述第二滑架上； 所述打印頭安裝在所述第一驅(qū)動(dòng)頭上，所述噴墨頭安裝在所述第二驅(qū)動(dòng)頭上。
【文檔編號(hào)】B29C67/00GK104085107SQ201410294525
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】何永剛 申請(qǐng)人:珠海天威飛馬打印耗材有限公司