CN104802412A - 立体列印机的列印方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了立体列印机的列印方法及装置，其中，该方法建立图形面积与填充率之间的映射关系，其中，最小的图形面积对应的填充率最大；该方法还包括：对立体列印对象模型进行切片，得到各层立体列印对象模型的切片；计算各层切片的图形面积，获取当前切片的图形面积，根据所述映射关系确定相应的填充率；采用确定的填充率对当前切片进行立体列印。本发明方案能够增强立体列印对象模型中较细小部位的强度，提高列印质量。

Description

立体列印机的列印方法及装置

技术领域

本发明涉及列印技术，尤其涉及立体列印机的列印方法及装置。

背景技术

立体列印是添加剂制造技术的一种形式，在添加剂制造技术中立体列印对象是立体列印机通过连续的物理层创建出来的。立体列印机相对于其他的添加剂制造技术而言，具有速度快，价格便宜，高易用性等优点。立体列印机是可以列印出真实立体物体的一种设备，功能上与激光成型技术一样，采用分层加工、迭加成形，即通过逐层增加材料生成立体列印对象，与传统的去除材料加工技术完全不同。称之为立体列印机是参照了喷墨列印机的技术原理，因为分层加工的过程与喷墨列印机的工作原理十分相似。

立体列印机在进行立体列印对象的列印时，获取到立体列印对象的模型数据信息；根据立体列印对象的模型数据信息，进行切片。而后，便可对各层切片进行列印，得到立体列印对象。

目前，采用工艺熔融沉积制造(FDM，Fused Deposition Modeling)技术进行立体列印时，为了节约列印材料、减少列印时间，列印件内部采取固定填充方式，即选择一个固定的填充率，依据此填充率来填充图形，进行立体列印。对图形进行填充能起到一定的内部支撑作用。

发明人在实际立体列印经验中发现，现有列印技术比较机械，没有考虑到立体列印对象模型不同部位对强度的需求；这造成某些部位由于本身的强度不足，列印过程中或列印完成后极易被折断。

发明内容

本发明提供了一种立体列印机的列印方法，该方法能够增强立体列印对象模型中较细小部位的强度，提高列印质量。

本发明提供了一种立体列印机的列印装置，该装置能够增强立体列印对象模型中较细小部位的强度，提高列印质量。

一种立体列印机的列印方法，建立图形面积与填充率之间的映射关系，其中，最小的图形面积对应的填充率最大；该方法包括：

对立体列印对象模型进行切片，得到各层立体列印对象模型的切片；

计算各层切片的图形面积，获取当前切片的图形面积，根据所述映射关系确定相应的填充率；

采用确定的填充率对当前切片进行立体列印。

一种立体列印机的列印装置，该装置包括映射关系建立单元、切片单元、填充率确定单元和列印单元；

所述映射关系建立单元，建立图形面积与填充率之间的映射关系，其中，最小的图形面积对应的填充率最大；

所述切片单元，对立体列印对象模型进行切片，得到各层立体列印对象模型的切片，向所述填充率确定单元发送确定指令；

所述填充率确定单元，接收确定指令，计算各层切片的图形面积，获取当前切片的图形面积，根据所述映射关系确定相应的填充率，将确定的填充率发送给所述列印单元；

所述列印单元，采用确定的填充率对当前切片进行立体列印。

从上述方案可以看出，本发明中，对立体列印对象模型进行切片，得到各层立体列印对象模型的切片；计算各层切片的图形面积，建立图形面积与填充率之间的映射关系，其中，最小的图形面积对应的填充率最大；获取当前切片的图形面积，根据所述映射关系确定相应的填充率；采用确定的填充率对当前切片进行立体列印。采用本发明方案，预先建立图形面积与填充率之间的映射关系；对立体列印对象模型进行切片后，计算各层切片的图形面积，而后基于该映射关系获取与切片对应的填充率，进行列印；并且，最小的图形面积对应的填充率最大。这样，对于立体列印对象模型中较细小部位，虽自身强度不足，但可通过自适应地调节填充率，以增强其强度，进而，提高了列印质量，满足了列印需求。

附图说明

图1为本发明立体列印机的列印方法示意性流程图；

图2为本发明立体列印机的列印方法流程图实例；

图3为本发明立体列印机的列印装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明进一步详细说明。

现有立体列印技术采用固定的填充方式，比较机械；这造成立体列印对象模型中某些部位由于本身的强度不足，导致列印过程中或列印完成后极易被折断。发明人进一步分析后发现，极易被折断的情形多出现在立体列印对象模型中较细小部位。为了解决该技术问题，本发明建立切片图形面积与填充率之间的映射关系，并基于该映射关系进行图形填充。从而，增强了立体列印对象模型中较细小部位的强度，提高了列印质量。

参见图1，为本发明立体列印机的列印方法示意性流程图，该方法预先建立图形面积与填充率之间的映射关系，其中，最小的图形面积对应的填充率最大。

图1的流程包括以下步骤：

步骤101，对立体列印对象模型进行切片，得到各层立体列印对象模型的切片。

采用现有技术对立体列印对象模型进行切片，切片层高可自行设定。

步骤102，计算各层切片的图形面积，获取当前切片的图形面积，根据所述映射关系确定相应的填充率。

具体实践时，可根据各层切片的数据信息计算出图形面积。

计算出各层切片的图形面积，为每层切片分别确定出其相应的填充率，并按照确定的填充率对相应切片进行立体列印。

进一步地，本发明方案还可兼容现有的列印方式，具体地：

所述计算各层切片的图形面积之前，该方法还包括：

提示用户进行选择，是采用固定填充还是自适应填充：

如果采用固定填充，则按照预先设置的固定填充率，对各层切片进行立体列印；

如果采用自适应填充，则执行所述计算各层切片的图形面积的步骤。

步骤103，采用确定的填充率对当前切片进行立体列印。

采用本发明方案，预先建立图形面积与填充率之间的映射关系；对立体列印对象模型进行切片后，计算各层切片的图形面积，而后基于该映射关系获取与切片对应的填充率，进行列印；并且，最小的图形面积对应的填充率最大。这样，对于立体列印对象模型中较细小部位，虽自身强度不足，但可通过自适应地调节填充率，以增强其强度，进而，提高了列印质量，满足了列印需求。

本发明中，图形面积与填充率之间的映射关系，可根据实际需要采用多种方式实现。下面进行举例说明：

方式一、连续式。

将最小图形面积表示为a平方厘米，其对应的填充率为m％；将最大图形面积表示为b平方厘米，大于及等于b平方厘米的图形面积所对应的填充率为n％；

图形面积相对于最小图形面积每增加一个平方厘米，填充率减少K；K采用如下公式计算：K＝(m％-n％)/(b-a)。

其中，K为每增加一个平方厘米需减少的填充率。

方式二、分段式。

将图形面积划分为至少两个区间，每个区间对应各自的填充率范围，其中，最小图形面积所在区间对应的填充率最大。

方式三、连续式与分段式可选。

提示用户进行选择，是采用连续关系还是分段关系，将所选的映射关系用于确定填充率；

所述连续关系的建立包括：将最小图形面积表示为a平方厘米，其对应的填充率为m％；将最大图形面积表示为b平方厘米，大于及等于b平方厘米的图形面积所对应的填充率为n％；图形面积相对于最小图形面积每增加一个平方厘米，填充率减少K；K采用如下公式计算：K＝(m％-n％)/(b-a)；

所述分段关系的建立：将图形面积划分为至少两个区间，每个区间对应各自的填充率范围，其中，最小图形面积所在区间对应的填充率最大。

当然地，图形面积与填充率之间映射关系的建立，并不限于以上几种，可根据实际情况自行设置，以满足需求。

下面通过图2的流程对本发明方法进行实例说明。该实例中，预先建立图形面积与填充率之间的映射关系，其中，最小的图形面积对应的填充率最大；这里的映射关系包含两类，连续关系和分段关系。

一、连续关系具体为：

将最小图形面积表示为a平方厘米，其对应的填充率为100％；将最大图形面积表示为b平方厘米，大于及等于b平方厘米的图形面积所对应的填充率为8％；

图形面积相对于最小图形面积每增加一个平方厘米，填充率减少K；K采用如下公式计算：K＝(100％-8％)/(b-a)。

对于增强立体列印对象模型中较细小部位强度，虽自身强度不足，但可通过自适应地调节填充率以增强其强度，进而，提高了列印质量，满足了列印需求

这样，对于增强立体列印对象模型中较细小部位强度，采用较高的填充率以加强其强度；并且，对于大于及等于b平方厘米的图形面积，采用较低的填充率便可满足强度要求，无需采用更高的填充率。从而，在增强立体列印对象模型中较细小部位强度同时，也节省了列印时间及列印材料。

二、分段关系具体为：

设置一定的区间，在不同的区间内，使用不同的填充率去打印(分段式)。区间可以任意增加，本实例中设置了四个区间，图形面积表示为X。

X>＝100           设定相应填充率M；

100>X>＝50        设定相应填充率N；

50>X>＝20         设定相应填充率O；

X<20             设定相应填充率P。

对于不同区间，可根据需要自行设定相应的填充率。

图2的流程包括以下步骤：

步骤201，对立体列印对象模型进行切片，得到各层立体列印对象模型的切片。

步骤202，提示用户进行选择，是采用固定填充还是自适应填充，若采用固定填充，则执行步骤208；若采用自适应填充，则执行步骤203。

步骤203，计算各层切片的图形面积。

具体实现时，可根据各层切片的数据信息计算出图形面积；例如：识别出切片平面上的图形是否为封闭，并识别出内外壁，而后结合识别出的信息以及该层切片的顶点坐标，便可计算出图形面积。

步骤204，提示用户进行选择，是采用连续关系还是分段关系，若采用连续关系，则执行步骤205，若采用分段关系，则执行步骤206。

步骤205，获取当前切片的图形面积，根据连续关系确定相应的填充率，执行步骤207。

步骤206，获取当前切片的图形面积，根据分段关系确定相应的填充率，执行步骤207。

步骤207，采用确定的填充率对当前切片进行立体列印。

步骤208，按照预先设置的固定填充率，对各层切片进行立体列印。

参见图3，为本发明立体列印机的列印装置结构示意图，该列印装置包括映射关系建立单元、切片单元、填充率确定单元和列印单元；

所述映射关系建立单元，建立图形面积与填充率之间的映射关系，其中，最小的图形面积对应的填充率最大；

所述切片单元，对立体列印对象模型进行切片，得到各层立体列印对象模型的切片，向所述填充率确定单元发送确定指令；

所述填充率确定单元，接收确定指令，计算各层切片的图形面积，获取当前切片的图形面积，根据所述映射关系确定相应的填充率，将确定的填充率发送给所述列印单元；

所述列印单元，采用确定的填充率对当前切片进行立体列印。

较佳地，该列印装置还包括用户交互单元；

所述填充率确定单元，在计算各层切片的图形面积之前，还向所述用户交互单元发送填充模式选择指令；

所述用户交互单元，接收来自所述切片单元的填充模式选择指令，提示用户进行选择，是采用固定填充还是自适应填充，并将选择结果反馈给所述填充率确定单元；

所述填充率确定单元，接收所述用户交互单元反馈的选择结果，如果结果为固定填充，则向所述列印单元发送固定填充指令；如果结果为自适应填充，则执行所述计算各层切片的图形面积；

所述列印单元，接收固定填充指令，按照预先设置的固定填充率，对各层切片进行立体列印。

较佳地，所述映射关系建立单元包括连续关系建立子单元，将最小图形面积表示为a平方厘米，其对应的填充率为m％；将最大图形面积表示为b平方厘米，大于及等于b平方厘米的图形面积所对应的填充率为n％；图形面积相对于最小图形面积每增加一个平方厘米，填充率减少K；K采用如下公式计算：K＝(m％-n％)/(b-a)。

较佳地，所述映射关系建立单元包括分段关系建立子单元，将图形面积划分为至少两个区间，每个区间对应各自的填充率范围，其中，最小图形面积所在区间对应的填充率最大。

较佳地，所述映射关系建立单元包括连续关系建立子单元和分段关系建立子单元，该列印装置还包括用户交互单元；

所述填充率确定单元，根据所述映射关系确定相应的填充率之前，向所述用户交互单元发送映射关系模式选择指令；接收所述用户交换单元反馈的选择结果，将所选的映射关系用于确定填充率；

所述用户交互单元，接收来自所述填充率确定单元的映射关系模式选择指令，提示用户进行选择，是采用连续关系还是分段关系，并将选择结果反馈给所述映射关系模式确定子单元；

所述连续关系建立子单元，将最小图形面积表示为a平方厘米，其对应的填充率为m％；将最大图形面积表示为b平方厘米，大于及等于b平方厘米的图形面积所对应的填充率为n％；图形面积相对于最小图形面积每增加一个平方厘米，填充率减少K；K采用如下公式计算：K＝(m％-n％)/(b-a)；

所述分段关系建立子单元，将图形面积划分为至少两个区间，每个区间对应各自的填充率范围，其中，最小图形面积所在区间对应的填充率最大。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种立体列印机的列印方法，其特征在于，建立图形面积与填充率之间的映射关系，其中，最小的图形面积对应的填充率最大；该方法包括：

对立体列印对象模型进行切片，得到各层立体列印对象模型的切片；

计算各层切片的图形面积，获取当前切片的图形面积，根据所述映射关系确定相应的填充率；

采用确定的填充率对当前切片进行立体列印。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算各层切片的图形面积之前，该方法还包括：

提示用户进行选择，是采用固定填充还是自适应填充：

如果采用固定填充，则按照预先设置的固定填充率，对各层切片进行立体列印；

如果采用自适应填充，则执行所述计算各层切片的图形面积的步骤。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述建立图形面积与填充率之间的映射关系包括：

将最小图形面积表示为a平方厘米，其对应的填充率为m％；将最大图形面积表示为b平方厘米，其所对应的填充率为n％；

图形面积相对于最小图形面积每增加一个平方厘米，填充率减少K；K采用如下公式计算：K＝(m％-n％)/(b-a)。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述建立图形面积与填充率之间的映射关系包括：

将图形面积划分为至少两个区间，每个区间对应各自的填充率范围，其中，最小图形面积所在区间对应的填充率最大。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，建立的映射关系包含连续关系和分段关系；所述根据所述映射关系确定相应的填充率之前，该方法还包括：

提示用户进行选择，是采用连续关系还是分段关系，将所选的映射关系用于确定填充率；

所述连续关系的建立包括：将最小图形面积表示为a平方厘米，其对应的填充率为m％；将最大图形面积表示为b平方厘米，其所对应的填充率为n％；图形面积相对于最小图形面积每增加一个平方厘米，填充率减少K；K采用如下公式计算：K＝(m％-n％)/(b-a)；

所述分段关系的建立：将图形面积划分为至少两个区间，每个区间对应各自的填充率范围，其中，最小图形面积所在区间对应的填充率最大。

6.一种立体列印机的列印装置，其特征在于，该列印装置包括映射关系建立单元、切片单元、填充率确定单元和列印单元；

所述映射关系建立单元，建立图形面积与填充率之间的映射关系，其中，最小的图形面积对应的填充率最大；

所述切片单元，对立体列印对象模型进行切片，得到各层立体列印对象模型的切片，向所述填充率确定单元发送确定指令；

所述填充率确定单元，接收确定指令，计算各层切片的图形面积，获取当前切片的图形面积，根据所述映射关系确定相应的填充率，将确定的填充率发送给所述列印单元；

所述列印单元，采用确定的填充率对当前切片进行立体列印。

7.如权利要求6所述的列印装置，其特征在于，该列印装置还包括用户交互单元；

所述填充率确定单元，在计算各层切片的图形面积之前，还向所述用户交互单元发送填充模式选择指令；

所述用户交互单元，接收来自所述切片单元的填充模式选择指令，提示用户进行选择，是采用固定填充还是自适应填充，并将选择结果反馈给所述填充率确定单元；

所述填充率确定单元，接收所述用户交互单元反馈的选择结果，如果结果为固定填充，则向所述列印单元发送固定填充指令；如果结果为自适应填充，则执行所述计算各层切片的图形面积；

所述列印单元，接收固定填充指令，按照预先设置的固定填充率，对各层切片进行立体列印。

8.如权利要求6或7所述的列印装置，其特征在于，所述映射关系建立单元包括连续关系建立子单元，将最小图形面积表示为a平方厘米，其对应的填充率为m％；将最大图形面积表示为b平方厘米，其所对应的填充率为n％；图形面积相对于最小图形面积每增加一个平方厘米，填充率减少K；K采用如下公式计算：K＝(m％-n％)/(b-a)。

9.如权利要求6或7所述的列印装置，其特征在于，所述映射关系建立单元包括分段关系建立子单元，将图形面积划分为至少两个区间，每个区间对应各自的填充率范围，其中，最小图形面积所在区间对应的填充率最大。

10.如权利要求6或7所述的列印装置，其特征在于，所述映射关系建立单元包括连续关系建立子单元和分段关系建立子单元，该列印装置还包括用户交互单元；

所述填充率确定单元，根据所述映射关系确定相应的填充率之前，向所述用户交互单元发送映射关系模式选择指令；接收所述用户交换单元反馈的选择结果，将所选的映射关系用于确定填充率；

所述用户交互单元，接收来自所述填充率确定单元的映射关系模式选择指令，提示用户进行选择，是采用连续关系还是分段关系，并将选择结果反馈给所述映射关系模式确定子单元；

所述连续关系建立子单元，将最小图形面积表示为a平方厘米，其对应的填充率为m％；将最大图形面积表示为b平方厘米，其所对应的填充率为n％；图形面积相对于最小图形面积每增加一个平方厘米，填充率减少K；K采用如下公式计算：K＝(m％-n％)/(b-a)；

所述分段关系建立子单元，将图形面积划分为至少两个区间，每个区间对应各自的填充率范围，其中，最小图形面积所在区间对应的填充率最大。