喷墨位置调整方法以及立体打印设备技术

本发明专利技术提出一种喷墨位置调整方法以及立体打印设备。所述喷墨位置调整方法包括：获取立体数字模型，对立体数字模型进行切层处理而产生具有截面轮廓的切层物件；自立体数字模型获取切层物件所对应的物件表面的法线方向；当法线方向指向第一轴向的负方向时，获取切层物件所对应的物件表面的表面倾斜程度，并依据表面倾斜程度计算切层物件的喷墨位置的内缩量；依据内缩量与截面轮廓获取切层物件的喷墨范围；以及在控制打印模块打印切层物件之后，依据喷墨范围而控制喷墨模块朝切层物件。

Ink jet position adjustment method and stereoscopic printing equipment

【技术实现步骤摘要】
喷墨位置调整方法以及立体打印设备
本专利技术涉及一种立体打印的喷墨技术，尤其涉及一种喷墨位置调整方法以及立体打印设备。
技术介绍
随着电脑辅助制造(Computer-AidedManufacturing，CAM)的进步，制造业发展了立体打印技术，能很迅速的将设计原始构想制造出来。立体打印技术实际上是一系列快速原型成型(RapidPrototyping，RP)技术的统称，其基本原理都是于打印平台上叠层制造，由快速原型机在水平平面内经由扫描形式于打印平台上依序打印多层切层物件，以使这些切层物件可堆叠形成立体打印物件。以熔融沉积造型(fuseddepositionmodeling，FDM)技术为例，其将成型材料制作成线材，并将成型材料加热熔融后依据所需形状/轮廓在成型平台上逐层堆叠构成立体物件。因应彩色立体打印的需求，目前的立体打印技术还包括可对打印中的立体打印物件执行喷墨操作。也就是说，当立体打印装置打印这些切层物件时，立体打印装置可同时针对每一层切层物件进行上色，从而制作出彩色的立体物件。于一种彩色立体打印技术中，立体打印装置系依据预设喷墨宽度对各个切层物件的轮廓边缘进行上色，使立体物件的表面呈现色彩。具体而言，当立体打印装置执行喷墨操作时，喷墨头将涂布墨水于切层物件的上表面的边缘部位。理想上，喷墨头所喷出的墨水将完全落在切层物件的上表面上。然而，当一切层物件的边缘部位处于悬空状态时，下方无支撑的边缘部位将有轻微垮塌的现象，致使成型后的实际物件边缘与理想中的物件边缘发生落差。在此状况下，由于喷墨头的喷墨范围是基于预设喷墨宽度与切层物件的截面轮廓决定，且物件边缘发生垮塌是处理软件预期外的事件，因此基于未考量垮塌的喷墨范围而喷洒出来的墨水可能不完全落在切层物件上，而有墨水外洒于平台或下方物件上的现象发生。图1示出对切层物件的边缘部位进行喷墨操作的范例。如图1所示，当切层物件L1的边缘部位处于悬空状态时，边缘部位11会有轻微垮塌的现象，使得成型后的实际物件边缘E1与理想中的物件边缘E2发生落差。于是，喷墨头12基于预设喷墨宽度Wk与理想中的物件边缘E2进行喷洒的墨水将外洒而污染打印中的立体物件或平台。据此，如何设计出一种较佳的彩色立体打印方式，便成为相关技术人员所需思考的议题之一。
技术实现思路
本专利技术提出一种喷墨位置调整方法以及立体打印设备，可依据切层物件所对应的表面倾斜程度调整喷墨位置，以避免墨水外洒的现象发生。本专利技术实施例提供一种喷墨位置调整方法，适用于打印彩色立体物件。所述喷墨位置调整方法包括：获取立体数字模型，对立体数字模型进行切层处理而产生具有截面轮廓的切层物件；自立体数字模型获取切层物件所对应的物件表面的法线方向；当法线方向指向第一轴向的负方向时，自立体数字模型获取切层物件所对应的物件表面的表面倾斜程度，并依据切层物件所对应的表面倾斜程度计算切层物件的喷墨位置的内缩量；依据内缩量与截面轮廓获取切层物件的喷墨范围；以及在控制打印模块打印切层物件之后，依据喷墨范围而控制喷墨模块朝切层物件且沿截面轮廓进行喷墨。在本专利技术的一实施例中，其中自立体数字模型获取切层物件所对应的物件表面的法线方向的步骤包括：自立体数字模型获取切层物件所对应的至少一多边形网格单元；以及获取至少一多边形网格单元的法向量，其中法向量指向立体数字模型的外部。在本专利技术的一实施例中，其中所述方法还包括：判断法线方向是否指向第一轴向的负方向，其中第一轴向垂直于水平面。在本专利技术的一实施例中，其中当法线方向指向第一轴向的负方向时，自立体数字模型获取切层物件所对应的物件表面的表面倾斜程度，并依据切层物件所对应的表面倾斜程度计算切层物件的喷墨位置的内缩量的步骤包括：计算至少一多边形网格单元与水平面之间的至少一夹角，以代表表面倾斜程度；以及依据至少一夹角与预设内缩量计算出切层物件的喷墨位置的内缩量。在本专利技术的一实施例中，其中依据至少一夹角与预设内缩量计算出切层物件的喷墨位置的内缩量的步骤包括：计算至少一夹角的余弦值、关联于参考角度的预设内缩量与调整参数的乘积，以取得内缩量。在本专利技术的一实施例中，其中所述调整参数为参考角度的余弦值的倒数，而参考角度介于0至90度之间。在本专利技术的一实施例中，其中至少一多边形网格单元包括第一多边形网格单元与第二多边形网格单元，而计算至少一多边形网格单元与水平面之间的该至少一夹角的步骤包括：计算第一多边形网格单元与水平面之间的第一夹角，并计算第二多边形网格单元与水平面之间的第二夹角。在本专利技术的一实施例中，其中依据至少一夹角与预设内缩量计算出切层物件的喷墨位置的内缩量的步骤包括：依据第一夹角与预设内缩量计算出内缩量中的第一内缩量：以及依据第二夹角与预设内缩量计算出内缩量中的第二内缩量。在本专利技术的一实施例中，其中依据内缩量与截面轮廓获取切层物件的喷墨范围包括：依据内缩量、喷墨宽度与截面轮廓产生喷墨图像，其中喷墨图像包括基于内缩量而形成的喷墨范围。从另一观点来看，本专利技术实施例提出一种立体打印设备，适用于制作彩色立体物件，其包括打印模块、喷墨模块、存储装置，以及处理装置。打印模块包括打印头，而喷墨模块包括喷墨头。存储装置记录有多个模块，而处理装置耦接存储装置且经配置而执行所述模块以：获取立体数字模型，对立体数字模型进行切层处理而产生具有截面轮廓的切层物件；自立体数字模型获取切层物件所对应的物件表面的法线方向；当法线方向指向第一轴向的负方向时，自立体数字模型获取切层物件所对应的物件表面的表面倾斜程度，并依据切层物件所对应的表面倾斜程度计算切层物件的喷墨位置的内缩量；依据内缩量与截面轮廓获取切层物件的喷墨范围；以及在控制打印模块打印切层物件之后，依据喷墨范围而控制喷墨模块朝切层物件且沿截面轮廓进行喷墨。基于上述，本专利技术实施例的喷墨位置调整方法以及立体打印设备，可依据切层物件所对应的表面倾斜程度来决定喷墨位置的内缩量，并依据内缩量平移原始喷墨位置而产生的新喷墨位置。于是，在打印头打印完切层物件之后，立体打印设备可依据经过调整的喷墨范围控制喷墨模块朝切层物件且沿截面轮廓进行喷墨，此举可避免墨水因为切层物件的边缘垮塌而外洒于位于下方的立体物件上或平台上的情况。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明图1示出对切层物件的边缘部位进行喷墨操作的范例；图2是依照本专利技术一实施例的立体打印设备的方块图；图3是依照图2实施例的立体打印设备的示意图；图4是依照本专利技术一实施例的喷墨位置调整方法的流程图；图5A与图5B是本专利技术一实施例的决定理想喷墨范围的示意图；图6是本专利技术一实施例的多边形网格单元与水平面之间的夹角的示意图；图7是本专利技术一实施例的喷墨宽度调整方法的流程图。附图标号说明：L1、80a、80c、52(1)、52(2)、52(n-1)、52(n)：切层物件E1：实际物件边缘E2：理想中的物件边缘11：边缘部位...

【技术保护点】
1.一种喷墨位置调整方法，适用于打印彩色立体物件，其特征在于，所述喷墨位置调整方法包括：/n获取立体数字模型，对所述立体数字模型进行切层处理而产生具有截面轮廓的切层物件；/n自所述立体数字模型获取所述切层物件所对应的物件表面的法线方向；/n当所述法线方向指向第一轴向的负方向时，自所述立体数字模型获取所述切层物件所对应的物件表面的表面倾斜程度，并依据所述切层物件所对应的所述表面倾斜程度计算所述切层物件的喷墨位置的内缩量；/n依据所述内缩量与所述截面轮廓获取所述切层物件的喷墨范围；以及/n在控制打印模块打印所述切层物件之后，依据所述喷墨范围而控制喷墨模块朝所述切层物件且沿所述截面轮廓进行喷墨。/n

【技术特征摘要】
1.一种喷墨位置调整方法，适用于打印彩色立体物件，其特征在于，所述喷墨位置调整方法包括：
获取立体数字模型，对所述立体数字模型进行切层处理而产生具有截面轮廓的切层物件；
自所述立体数字模型获取所述切层物件所对应的物件表面的法线方向；
当所述法线方向指向第一轴向的负方向时，自所述立体数字模型获取所述切层物件所对应的物件表面的表面倾斜程度，并依据所述切层物件所对应的所述表面倾斜程度计算所述切层物件的喷墨位置的内缩量；
依据所述内缩量与所述截面轮廓获取所述切层物件的喷墨范围；以及
在控制打印模块打印所述切层物件之后，依据所述喷墨范围而控制喷墨模块朝所述切层物件且沿所述截面轮廓进行喷墨。


2.根据权利要求1所述的喷墨位置调整方法，其特征在于，自所述立体数字模型获取所述切层物件所对应的物件表面的所述法线方向的步骤包括：
自所述立体数字模型获取所述切层物件所对应的至少一多边形网格单元；以及
获取所述至少一多边形网格单元的法向量，其中所述法向量指向所述立体数字模型的外部。


3.根据权利要求2所述的喷墨位置调整方法，其特征在于，所述方法还包括：
判断所述法线方向是否指向所述第一轴向的负方向，其中所述第一轴向垂直于水平面。


4.根据权利要求2所述的喷墨位置调整方法，其特征在于，当所述法线方向指向所述第一轴向的负方向时，自所述立体数字模型获取所述切层物件所对应的物件表面的所述表面倾斜程度，并依据所述切层物件所对应的所述表面倾斜程度计算所述切层物件的喷墨位置的所述内缩量的步骤包括：
计算所述至少一多边形网格单元与水平面之间的至少一夹角，以代表所述表面倾斜程度；以及
依据所述至少一夹角与预设内缩量计算出所述切层物件的喷墨位置的内缩量。


5.根据权利要求4所述的喷墨位置调整方法，其特征在于，依据所述至少一夹角与所述预设内缩量计算出所述切层物件的喷墨位置的所述内缩量的步骤包括：
计算所述至少一夹角的余弦值、所述预设内缩量与调整参数的乘积，以取得所述内缩量。


6.根据权利要求5所述的喷墨位置调整方法，其特征在于，所述预设内缩量对应至参考角度，所述调整参数为所述参考角度的余弦值的倒数，而所述参考角度介于0至90度之间。


7.根据权利要求4所述的喷墨位置调整方法，其特征在于，所述至少一多边形网格单元包括第一多边形网格单元与第二多边形网格单元，而计算所述至少一多边形网格单元与所述水平面之间的所述至少一夹角的步骤包括：
计算所述第一多边形网格单元与所述水平面之间的第一夹角，并计算所述第二多边形网格单元与所述水平面之间的第二夹角。


8.根据权利要求7所述的喷墨位置调整方法，其特征在于，依据所述至少一夹角与所述预设内缩量计算出所述切层物件的所述喷墨位置的所述内缩量的步骤包括：
依据所述第一夹角与所述预设内缩量计算出所述内缩量中的第一内缩量：以及
依据所述第二夹角与所述预设内缩量计算出所述内缩量中的第二内缩量。


9.根据权利要求1所述的喷墨位置调整方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：施可葳，谢欣达，黄郁庭，袁国砚，
申请(专利权)人：三纬国际立体列印科技股份有限公司，金宝电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71