一种3D物体的打印方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种3D物体的打印方法，包括以下步骤：a.基于目标物体的层图像数据DM进行转换得到打印数据PMN，所述DM由NM个像素点的数值集XMN组成，其中M表示层图像的层数，N表示像素点的个数；b.基于所述打印数据PMN进行逐层打印，其中，当PMN为0时使用第一打印材料进行打印；c.将所述步骤b中的逐层打印成果叠加形成3D物体。使用本发明专利技术的所涉及的打印方法打印出的3D物体更有层次感，尤其是在打印彩色3D物体时，还能够呈现丰富的颜色以及不同颜色间的自然过渡，同时本发明专利技术方法过程简单，自动化程度高，产品易于实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及3D物体的快速成型技术，尤其涉及采用喷墨打印头进行逐层加式制造3D物体的技术，特别是一种3D物体的打印方法。
技术介绍
快速成型技术又称快速原型制造技术，是在计算机控制下基于离散/堆积的原理，将物体的物理形状通过造型软件或三维扫描仪转化为三维数字立体模型，并用该模型生成STL文件，用分层软件将此模型在Z轴离散，形成一系列具有相同厚度或不同厚度的薄片，然后利用熔融沉积技术(FDM技术)、立体光刻技术(SLA技术)、选择性激光烧结技术(SLS技术)或叠层成型技术(LOM技术)等将这一系列的薄片逐层加工堆积起来，最后经过后处理得到3D图像。相较于传统的SLA、SLS和LOM技术，多喷立体打印技术(MJP技术)是根据喷墨打印机的工作原理，在数字信号的激励下使喷嘴腔室中的液体(成型材料和/或制成材料)在瞬间形成液滴，并以一定的速度和频率从喷嘴中喷出，按指定路径逐层固化成型，最终得到3D图像，使用MJP不需要昂贵的激光系统，因此设备价格便宜，运行和维护成本也很低；相较于FDM技术，使用MJP技术可以在更低的温度下工作；而且MJP技术还具有操作简单、成型速度快、适用的材料种类多、成型件的精度高，可在办公环境下使用等优点，因此MJP技术是目前快速成型技术研究的热点之一。应用MJP技术制造的物体从表面颜色可以分为两类：一类是单色物体，另一类为彩色物体(至少包含两种颜色)。随着人们对物质文化需求的增长，人们已不仅仅满足于视觉上的单一，他们希望充分利用MJP技术的优势来制造出个性化设计的任何丰富多彩的物体。目前市场上现有的3D物体的打印方法为：通过人工将模型文件不同区域进行上色，接着通过分层软件对已经上好色的模型进行分层处理，分层处理后生成的数据信息被发送到打印机驱动控制器，由驱动控制器控制打印头沿着预定的路径喷墨，固化后进行逐层叠加，最终打印出彩色物体。现有技术的缺陷在于还停留在模块选择上色的技术层面，此时需要人工确定某个模块需要添加某种颜色，人工选择费时费力，且颜色过渡表现力差，而且不同人对颜色的辨别程度不同，最终可能导致所打印的物体与实际需要的物体颜色存在差异。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，根据本专利技术的一个方面，提供一种3D物体的打印方法，其特征在于，包括以下步骤：a.基于目标物体的层图像数据DM进行转换得到打印数据PMN，所述DM由NM个像素点的数值集XMN组成，其中M表示层图像的层数，N表示像素点的个数；b.基于所述打印数据PMN进行逐层打印，其中，当PMN为0时使用第一打印材料进行打印；c.将所述步骤b中的逐层打印成果叠加形成3D物体。优选地，在步骤b中，当所述打印数据PMN为0时，对所述打印数据PMN进行补正得到补正打印数据PMN′，当识别到所述补正打印数据PMN′时即使用第一打印材料进行打印。优选地，在所述步骤b中，将所述补正打印数据PMN′与打印启动指令建立关联，并当识别到所述补正打印数据PMN′时即使用第一打印材料进行打印。优选地，通过对目标物体整体进行分层分单元处理得到所述层图像数据DM。优选地，在所述步骤a中，将所述层图像数据DM进行半色调转换得到所述打印数据PMN。优选地，所述层图像数据DM是8位制数据，其对应的XMN数值在0～255之间。优选地，所述打印数据PMN通过如下方式获得：a1.将所述数值集XMN除以255得到对应的拟制数值集XMN′，则所述拟制数值集XMN′在0～1之间，所述拟制数值集XMN′由x11′、x12′、x21′、x22′…xMN′组成；a2.设定阈值S，比较拟制数值集XMN′与所述阈值S，若所述xMN′小于所述S则转换后的pMN为0，若所述xMN′大于所述S则转换后的pMN为1，对应形成的所述打印数据PMN由一系列pMN组成。优选地，所述打印数据PMN通过如下方式获得：a1′.将所述数值集XMN除以255得到对应的所述拟制数值集XMN′，所述拟制数值集XMN′根据M层图像的N个像素点的相邻关系的次序依次由xM1′、xM2′、xM3′…xMN′组成；a2′.比较所述阈值S与所述xM1′，若所述xM1′小于所述S则pM1为0，若所述xM1′大于所述S则pM1为1；a3′.计算xMN′减去pMN的差值EMN，计算xM(N+1)′与所述EMN的和得出xM(N+1)″；a4′.比较所述xM(N+1)″与所述阈值S，若所述xM(N+1)″小于所述S则PM(N+1)为0，若所述xM(N+1)″大于所述S则pM(N+1)为1；a5′.重复步骤a3′和a4′，直至将xMN全部转换为pMN，对应形成的所述打印数据PMN由一系列pMN组成。优选地，S为如下数值中的任一个：-0.4；-0.5；-0.55；-0.6；或者-0.65。优选地，所述打印数据PMN通过如下方式获得：a1″.将所述数值集XMN除以255得到对应的拟制数值集XMN′，所述拟制数值集XMN′对应M层图像的N个像素点进行排序，则所述拟制数值集XMN′依次由xM1′、xM2′、xM3′、xM4′…xMN′组成；a2″.设定g个阈值并排序形成阈值集SMg′，则所述阈值集SMg′依次由sM1′、sM2′、sM3′、sM4′…sMg′组成，其中0＜g≤N；a3″.以所述阈值集SMg′的序列为基准，将拟制数值集XMN′M层图像的N个数值与所述阈值集SMg′的g个阈值一一对应比较，若所述xMN′小于所述sMg′则pMN为0，若所述xMN′大于所述sMg′则pMN为1，对应形成的所述打印数据PMN由一系列pMN组成。优选地，所述阈值集SMg′的取值范围是0.4～0.65之间的任何数值。优选地，所述层图像数据DM是16位制数据，其对应的XMN数值在0～65535之间。优选地，所述第一打印材料是以下材料的一种：-透明材料；-白色材料；或者-近似白色的材料。优选地，在所述步骤b中，当所述PMN为1时使用第二打印材料进行打印。优选地，所述第二打印材料是以下材料的一种：-青色材料、品红色材料和黄色材料的组合；或者-青色材料、品红色材料和黄色材料中的任两种组合。优选地，所述第一打印材料和第二打印材料为以下材料的一种：-光固化材料；或者-温度固化材料。优选地，所述步骤c中，每个所述逐层打印成果固化后再进行叠加。优选地，所述步骤c中，每个所述逐层打印成果较平后先进行固化，然后再叠加。根据本专利技术的另一个方面，提供一种用于打印3D物体的系统，包括数据处理器、过程控制器和打印头，其特征在于，：数据处理器将目标物体的层图像数据DM进行转换得到打印数据PMN，且将打印数据PMN中为0的数据进行补正得到补正打印数据PMN′；过程控制器基于所述打印数据PMN和补正打印数据PMN′控制打印头进行逐层打印叠加形成3D物体，其中，基于所述补正打印数据PMN′使用第一打印材料进行打印，基于所述打印数据PMN使用第二打印材料进行打印。优选地，还包括较平装置，其用于对每个所述逐层打印成果进行较平。优选地，还包括固化装置，用于对每个所述逐层打印成果进行固化。本专利技术采用逐层打印的方法，将目标物体整体进行分层分单元处理后得到层图像数据DM，并将层图像数据DM进行半色调转换得到打印数据PMN，当PMN为0时使用第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3D物体的打印方法，其特征在于，包括以下步骤：a.基于目标物体的层图像数据DM进行转换得到打印数据PMN，所述DM由NM个像素点的数值集XMN组成，其中M表示层图像的层数，N表示像素点的个数；b.基于所述打印数据PMN进行逐层打印，其中，当所述打印数据PMN为0时使用第一打印材料进行打印；c.将所述步骤b中的逐层打印成果叠加形成3D物体。

【技术特征摘要】
1.一种3D物体的打印方法，其特征在于，包括以下步骤：a.基于目标物体的层图像数据DM进行转换得到打印数据PMN，所述DM由NM个像素点的数值集XMN组成，其中M表示层图像的层数，N表示像素点的个数；b.基于所述打印数据PMN进行逐层打印，其中，当所述打印数据PMN为0时使用第一打印材料进行打印；c.将所述步骤b中的逐层打印成果叠加形成3D物体。2.根据权利要求1所述的打印方法，其特征在于，在所述步骤b中，当所述打印数据PMN为0时，对所述打印数据PMN进行补正得到补正打印数据PMN′，当识别到所述补正打印数据PMN′时即使用第一打印材料进行打印。3.根据权利要求2所述的打印方法，其特征在于，在所述步骤b中，将所述补正打印数据PMN′与打印启动指令建立关联，并当识别到所述补正打印数据PMN′时即使用第一打印材料进行打印。4.根据权利要求1至3中任一项所述的打印方法，其特征在于，通过对所述目标物体整体进行分层分单元处理得到所述层图像数据DM。5.根据权利要求4所述的打印方法，其特征在于，在所述步骤a中，将所述层图像数据DM进行半色调转换得到所述打印数据PMN。6.根据权利要求5所述的打印方法，其特征在于，所述层图像数据DM是8位制数据，其对应的XMN数值在0～255之间。7.根据权利要求6所述的打印方法，其特征在于，所述打印数据PMN通过如下方式获得：a1.将所述数值集XMN除以255得到对应的拟制数值集XMN′，则所述拟制数值集XMN′在0～1之间，所述拟制数值集XMN′由x11′、x12′、x21′、x22′…xMN′组成；a2.设定阈值S，比较所述拟制数值集XMN′与所述阈值S，若所述xMN′小于所述S则转换后的pMN为0，若所述xMN′大于所述S则转换后的pMN为1，对应形成的所述打印数据PMN由一系列pMN组成。8.根据权利要求6所述的打印方法，其特征在于，所述打印数据PMN通过如下方式获得：a1′.将所述数值集XMN除以255得到对应的所述拟制数值集XMN′，所述拟制数值集XMN′根据M层图像的N个像素点的相邻关系的次序依次由xM1′、xM2′、xM3′…xMN′组成；a2′.比较所述阈值S与所述xM1′，若所述xM1′小于所述S则pM1为0，若所述xM1′大于所述S则pM1为1；a3′.计算xMN′减去pMN的差值EMN，计算xM(N+1)′与所述EMN的和得出xM(N+1)″；a4′.比较所述xM(N+1)″与所述阈值S，若所述xM(N+1)″小于所述S则pM(N+1)为0，若所述xM(N+1)″大于所述S则pM(N+1)为1；a5′.重复步骤a3′和a4′，直至将xMN′全部转换为pMN，对应形成的所述打印数据PMN由一系列pMN组成。9.根据权利要求7或8所述的打印方法，其特征在于，S为如下数值中的任一个：-0.4；-0.5；-0.55；-0.6；或...

【专利技术属性】
技术研发人员：佟鑫，陈晓坤，蒋韦，陈伟，周毅，
申请(专利权)人：珠海赛纳打印科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44