CN103770333B - 一种彩色3d打印机上色装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种彩色3D打印机上色装置。本发明的技术方案要点为：一种彩色3D打印机上色装置，包括行走机构、颜料盒、颜料盒固定板、颜料管、压电陶瓷片、喷头和换色机构，所述的颜料盒固定板固定于行走机构的上端，并且该颜料盒固定板上固定有颜料盒，所述的换色机构固定于行走机构的下端，主要由步进电机、齿轮、旋转盘、喷头和旋转杆构成，在旋转盘的下端设有喷头，该喷头通过颜料管与颜料盒相连，在喷头的喷嘴上侧设有压电陶瓷片。本发明可以实现相对丰富的彩色3D打印，控制相对简单，不需要进行混色配置。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种彩色3D打印机上色装置。
背景技术
随着科学技术的发展，3D打印技术逐渐成熟，3D打印机正在被广泛使用，它对工业生产、医学和建筑学等领域的发展都将产生深远影响。但是，目前市场上所有的3D打印机都是单一颜色打印，打印出来的模型呈灰白色，彩色打印在产品上和技术上均没有具体实现，这与2D成熟的彩色打印技术存在一定差距，也是3D打印机的一项软肋。有些方案提出基于三原色混合的方式进行上色，这种方式繁琐复杂，控制误差大，颜料不能保证均匀混合，同时也会使打印模型更加粗糙，无法实现进一步推广应用。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种彩色3D打印机上色装置，一定程度上可实现彩色3D打印效果。
本发明的技术方案为：一种彩色3D打印机上色装置，其特征在于包括行走机构、颜料盒、颜料盒固定板、颜料管、压电陶瓷片、喷头和换色机构，所述的颜料盒固定板固定于行走机构的上端，并且该颜料盒固定板上固定有颜料盒，所述的换色机构固定于行走机构的下端，主要由步进电机、齿轮、旋转盘、喷头和旋转杆构成，其中步进电机固定于行走机构的下端并且该步进电机的转轴上固定有齿轮，所述的旋转盘通过旋转杆固定于颜料盒固定板的中部，该旋转盘的中部铰接于旋转杆的末端，在旋转盘上固定有齿轮，步进电机转轴上的齿轮与固定于旋转盘上的齿轮相啮合，固定于旋转盘上的齿轮中部与旋转杆铰接，在旋转盘的下端设有喷头，该喷头通过颜料管与颜料盒相连，在喷头的喷嘴上侧设有压电陶瓷片。
3D打印技术是将立体模型分割成很薄的单层，由行走机构传递截面轮廓和位置信息，挤压装置将原料挤压经过喷头，一层一层来打印。本发明利用同样的原理，在打印每层截面之后，由相应控制上色的行走机构根据本层截面的边界轮廓和位置信息携带颜色喷头对该层进行上色，最终所有截层均被上色，最后叠加在一起，外表就会形成彩色的效果。本发明可以提供6到10种常见颜色，每种颜色喷头能够根据计算机中模型的颜色信息编码由换色机构进行转换，最终可以打印成与模型一致的颜色效果。
计算机中的模型在建模时设置好模型的颜色，在3D打印机打印时，把模型分割为极薄的若干层，每层截面携带该层的颜色信息，根据颜色编码来控制相应的颜色喷头进行上色。上色原理为：每种颜料最末端的喷头安装在旋转盘上，所述的步进电机通过齿轮传动使旋转盘转动，按6种颜色设计的情况下，每个喷头间隔10度，在旋转盘圆周分布安装，6个颜色喷头中设置一种颜色喷头的位置为默认位置，即每个喷头工作时都要旋转到该位置进行喷色。在打印中，模型包含多种颜色，根据颜色的编码驱动步进电机旋转一定角度换色，换色过程为，首先确定当前颜色和转换目标颜色的编码，然后计算机计算当前颜色喷头与要更换的目标颜色喷头相隔的角度，然后将信息传递到换色机构，进而驱动步进电机旋转，执行换色命令，将所需颜色的喷头旋转到默认位置，也就是上色位置，然后喷头上色。
本发明的有益之处为：1、可以实现相对丰富的彩色3D打印，2、控制相对简单，不需要进行混色配置。
附图说明
图1是本发明的结构示意图，图2是本发明中喷头的结构示意图。
图面说明：1、行走机构，2、颜料盒，3、颜料盒固定板，4、颜料管，5、压电陶瓷片，6、喷头，7、步进电机，8、齿轮，9、旋转杆，10、旋转盘。
具体实施方式
结合附图详细描述实施例。一种彩色3D打印机上色装置，包括行走机构1、颜料盒2、颜料盒固定板3、颜料管4、压电陶瓷片5、喷头6和换色机构，所述的颜料盒固定板3固定于行走机构1的上端，并且该颜料盒固定板3上固定有颜料盒2，所述的换色机构固定于行走机构1的下端，主要由步进电机7、齿轮8、旋转盘10、喷头6和旋转杆9构成，其中步进电机7固定于行走机构1的下端并且该步进电机7的转轴上固定有齿轮8，所述的旋转盘10通过旋转杆9固定于颜料盒固定板3的中部，该旋转盘10的中部铰接于旋转杆9的末端，在旋转盘10上固定有齿轮，步进电机7转轴上的齿轮6与固定于旋转盘10上的齿轮相啮合，固定于旋转盘10上的齿轮中部与旋转杆9铰接，在旋转盘10的下端设有喷头6，该喷头6通过颜料管4与颜料盒2相连，在喷头6的喷嘴上侧设有压电陶瓷片5，利用压电陶瓷片5在加上电压时形变的原理，控制喷头6喷出墨汁。
3D打印技术是将立体模型分割成很薄的单层，由行走机构传递截面轮廓和位置信息，挤压装置将原料挤压经过喷头，一层一层来打印。本发明利用同样的原理，在打印每层截面之后，由相应控制上色的行走机构根据本层截面的边界轮廓和位置信息携带颜色喷头对该层进行上色，最终所有截层均被上色，最后叠加在一起，外表就会形成彩色的效果。本发明可以提供6到10种常见颜色，每种颜色喷头能够根据计算机中模型的颜色信息编码由换色机构进行转换，最终可以打印成与模型一致的颜色效果。
计算机中的模型在建模时设置好模型的颜色，在3D打印机打印时，把模型分割为极薄的若干层，每层截面携带该层的颜色信息，根据颜色编码来控制相应的颜色喷头进行上色。上色原理为：每种颜料最末端的喷头安装在旋转盘上，所述的步进电机通过齿轮传动使旋转盘转动，按6种颜色设计的情况下，每个喷头间隔10度，在旋转盘圆周分布安装，6个颜色喷头中设置一种颜色喷头的位置为默认位置，即每个喷头工作时都要旋转到该位置进行喷色。在打印中，模型包含多种颜色，根据颜色的编码驱动步进电机旋转一定角度换色，换色过程为，首先确定当前颜色和转换目标颜色的编码，然后计算机计算当前颜色喷头与要更换的目标颜色喷头相隔的角度，然后将信息传递到换色机构，进而驱动步进电机旋转，执行换色命令，将所需颜色的喷头旋转到默认位置，也就是上色位置，然后喷头上色。
Claims (1)
1.一种彩色3D打印机上色装置，其特征在于包括行走机构、颜料盒、颜料盒固定板、颜料管、压电陶瓷片、喷头和换色机构，所述的颜料盒固定板固定于行走机构的上端，并且该颜料盒固定板上固定有颜料盒，所述的换色机构固定于行走机构的下端，主要由步进电机、齿轮、旋转盘、喷头和旋转杆构成，其中步进电机固定于行走机构的下端并且该步进电机的转轴上固定有齿轮，所述的旋转盘通过旋转杆固定于颜料盒固定板的中部，该旋转盘的中部铰接于旋转杆的末端，在旋转盘上固定有齿轮，步进电机转轴上的齿轮与固定于旋转盘上的齿轮相啮合，固定于旋转盘上的齿轮中部与旋转杆铰接，在旋转盘的下端设有喷头，该喷头通过颜料管与颜料盒相连，在喷头的喷嘴上侧设有压电陶瓷片。
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