CN108068314B - 彩色三维物件的切层打印方法及彩色三维打印系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种彩色三维物件的切层打印方法及彩色三维打印系统。所述方法对彩色三维物件执行切层处理来获得多个切层物件，并分析多个切层物件来产生烧结控制数据及色彩控制数据。接着，铺设一层粉末，依据色彩控制数据进行上色，并依据烧结控制数据烧结粉末以完成打印一层切层物件。最后，重复上述步骤直到多个切层物件打印完成而生成彩色立体实体模型。本发明可有效生成彩色立体实体模型。并且，由于采用了激光烧结技术，本发明所生成的彩色立体实体模型具有极佳强度。

Description

彩色三维物件的切层打印方法及彩色三维打印系统
技术领域
本发明涉及三维物件的切层打印方法及三维打印机，特别涉及于彩色三维物件的切层打印方法及彩色三维打印系统。
背景技术
目前已有一种选择性激光烧结三维打印机(Selective Laser Sintering 3-dimensions printer，SLS 3D printer)被提出。现有的选择性激光烧结三维打印机于进行打印时，首先铺设一层粉末并使用激光烧结所铺设的粉末以使粉末固化为单层切层模型，接着，于已固化的切层模型上再铺设一层粉末，并使用激光烧结粉末以于切层模型上生成另一切层模型。如此不断重复上述操作，即可生成由多个切层模型堆迭而成的立体实体模型。并且，使用上述烧结方式所生成立体实体模型具有极佳的模型强度，而不易碎裂或变形。
现有的选择性激光烧结三维打印机虽具有上述优点，然而，由于仅可生成单色的立体模型，现有的选择性激光烧结三维打印机无法满足使用者对于彩色立体实体模型的需求。
目前另有一种胶水固化喷印三维打印机(powder bed and inkjet head 3Dprinter)被提出。现有的胶水固化喷印三维打印机于进行打印时，首先铺设一层粉末，并使用彩色墨水及粘着剂来染色并粘着粉末为单层彩色切层模型，接着，于切层模型上再铺设一层粉末，并使用彩色墨水及粘着剂来生成另一彩色切层模型。如此不断重复上述操作，即可生成由多个彩色切层模型堆迭而成的彩色立体实体模型。
现有的胶水固化喷印三维打印机虽可生成彩色立体模型，然而，使用粘着方式生成的彩色立体实体模型的模型强度不佳，而容易碎裂或变形。
发明内容
为了解决选择性激光烧结三维打印机只能生成单色立体模型以及胶水固化喷印三维打印机生成的立体模型容易碎裂或变形的问题，本发明提供一种彩色三维物件的切层打印方法及彩色三维打印系统，可使用激光烧结技术来生成彩色立体实体模型。
于本发明的一实施例中，公开了一种彩色三维物件的切层打印方法，用于彩色三维打印系统，所述彩色三维打印系统包括铺粉模块、彩色喷印模块及激光模块，包括：
a)对彩色三维物件执行切层处理来获得多个切层物件；
b)分析所述多个切层物件并产生对应所述多个切层物件的烧结控制数据及色彩控制数据；
c)控制所述铺粉模块铺设一层粉末；
d)依据所述色彩控制数据控制所述彩色喷印模块对所铺设的所述层粉末进行上色；
e)依据所述烧结控制数据控制所述激光模块对已上色的所述层粉末进行烧结，以完成打印一层所述切层物件；及
f)重复所述步骤c至所述步骤e直到所述多个切层物件打印完成。
优选地，所述步骤b包括以下步骤：
b1)依据所述多个切层物件的多个物件形状产生所述烧结控制数据；及
b2)依据所述多个切层物件的多个物件色彩产生所述色彩控制数据。
优选地，所述烧结控制数据包括烧结路径；所述步骤b1包括步骤b11：依据所述多个切层物件的打印顺序及所述多个物件形状计算所述烧结路径。
优选地，所述步骤e包括步骤e1：控制所述激光模块沿所述烧结路径对所述层粉末进行烧结。
优选地，所述烧结控制数据包括分别对应所述多个切层物件的多个能量强度；所述步骤b1包括步骤b12：依据所述多个物件色彩计算所述多个能量强度，各所述能量强度是与所对应的所述切层物件的所述物件色彩的暗度成反比。
优选地，所述步骤e包括步骤e2：控制所述激光模块使用对应当前打印的所述切层物件的所述能量强度对所述层粉末进行烧结。
优选地，所述步骤c之前包括步骤c0：控制所述彩色三维打印系统的打印平台下降以形成建构槽；所述步骤c是铺设所述层粉末于所述建构槽中。
优选地，所述步骤d包括以下步骤：
d1)依据所述色彩控制数据决定调色比例，其中所述调色比例是对应当前打印的所述切层物件的物件颜色；及
d2)将不同色的墨料依据所述调色比例喷印至所述层粉末以使所述层粉末吸收所喷印的墨料而完成上色，其中墨料的最高工作温度大于粉末的熔融温度。
优选地，更包括以下步骤：
g)依据校正图案控制所述彩色喷印模块打印打印校正图案；
h)依据相同的所述校正图案控制所述激光模块于所述打印校正图案上投射投射校正图案；及
i)依据所述打印校正图案及所述投射校正图案对所述彩色喷印模块或所述激光模块进行校正。
优选地，所述步骤i包括以下步骤：
i1)依据所述打印校正图案及所述投射校正图案间的偏移量对所述激光模块的振镜模块进行形变校正；及
i2)依据所述偏移量校正所述彩色喷印模块的喷印位置与所述激光模块的投射位置间的误差。
于本发明的另一实施例中，公开了一种彩色三维物件的切层打印方法，用于彩色三维打印系统，所述彩色三维打印系统包括铺粉模块、彩色喷印模块及激光模块，包括：
a)对彩色三维物件执行切层处理来获得多个切层物件；
b)分析所述多个切层物件并产生对应所述多个切层物件的烧结控制数据及色彩控制数据；
c)控制所述铺粉模块铺设一层粉末；
d)依据所述烧结控制数据控制所述激光模块对所铺设的所述层粉末进行烧结，以生成一层切层实体模型；
e)依据所述色彩控制数据控制所述彩色喷印模块对所生成的所述切层实体模型进行上色，以完成打印一层所述切层物件；及
f)重复所述步骤c至所述步骤e直到所述多个切层物件打印完成。
优选地，所述步骤b包括以下步骤：
b1)依据所述多个切层物件的多个物件形状产生所述烧结控制数据；及
b2)依据所述多个切层物件的多个物件色彩产生所述色彩控制数据。
优选地，所述烧结控制数据包括烧结路径；所述步骤b1包括步骤b11：依据所述多个切层物件的打印顺序及所述多个物件形状计算所述烧结路径。
优选地，所述步骤d包括步骤d1：控制所述激光模块沿所述烧结路径对所述层粉末进行烧结。
优选地，所述步骤c之前包括步骤c0：控制所述彩色三维打印系统的打印平台下降以形成建构槽；所述步骤c铺设所述层粉末于所述建构槽中。
优选地，所述步骤e包括以下步骤：
e1)依据所述色彩控制数据决定调色比例，其中所述调色比例对应当前打印的所述切层物件的物件颜色；及
e2)将不同色的墨料依据所述调色比例喷印至所述切层实体模型以完成上色。
优选地，更包括以下步骤：
g)依据校正图案控制所述彩色喷印模块打印打印校正图案；
h)依据相同的所述校正图案控制所述激光模块于所述打印校正图案上投射投射校正图案；及
i)依据所述打印校正图案及所述投射校正图案对所述彩色喷印模块或所述激光模块进行校正。
优选地，所述步骤i包括以下步骤：
i1)依据所述打印校正图案及所述投射校正图案间的偏移量对所述激光模块的振镜模块进行形变校正；及
i2)依据所述偏移量校正所述彩色喷印模块的喷印位置与所述激光模块的投射位置间的差。
于本发明的又一实施例中，公开了一种彩色三维打印系统，包括：
连接模块，从电子装置接收对应彩色三维物件的多个切层物件的烧结控制数据及色彩控制数据；
粉模块，铺设粉末；
激光模块，依据所述烧结控制数据烧结粉末；
彩色喷印模块，依据所述色彩控制数据喷印墨料；及
控制模块，电性连接所述连接模块、所述铺粉模块、所述激光模块及所述彩色喷印模块，所述控制模块于打印模式下决定控制时序，并基于所述控制时序反复控制所述铺粉模块、所述激光模块及所述彩色喷印模块来逐层打印所述多个切层物件以生成彩色立体实体模型。
优选地，所述烧结控制数据包括依据所述多个切层物件的打印顺序及所述多个切层物件的多个物件形状所计算的烧结路径，所述激光模块包括振镜模块，用以控制激光的投射位置，所述振镜模块沿所述烧结路径持续改变所述投射位置来烧结粉末。
优选地，所述烧结控制数据包括分别对应所述多个切层物件的多个能量强度，各所述能量强度与所对应的所述切层物件的物件色彩的暗度成反比，所述激光模块包括功率调整模块，所述功率调整模块依据对应当前打印的所述切层物件的所述能量强度调整激光的输出功率。
优选地，所述彩色喷印模块包括分别连接不同色的多个墨匣的多个喷头，所述彩色喷印模块依据所述色彩控制数据决定调色比例，依据所述调色比例控制所述多个喷头分别喷印不同色的墨料，所述调色比例对应当前打印的所述切层物件的物件颜色。
优选地，所述铺粉模块包括：
储粉槽，储存粉末并于抬升后提供粉末；
打印平台，于下降后形成建构槽；及
推粉装置，将粉末推入所述建构槽。
优选地，更包括残粉清除模块，电性连接所述控制模块，于所述多个切层物件打印完成后清除打印平台上残留的粉末。
优选地，所述控制模块是系统芯片。
优选地，更包括影像截取模块，电性连接所述控制模块，所述控制模块于校正模式下依据校正图案控制所述彩色喷印模块打印打印校正图案，依据相同的所述校正图案控制所述激光模块于所述打印校正图案上投射投射校正图案，控制所述影像截取模块对所述打印校正图案及所述投射校正图案进行拍摄以获得比对影像，并依据所述比对影像对所述彩色喷印模块或所述激光模块执行打印校正。
本发明可有效生成彩色的立体实体模型。并且，由于采用了激光烧结技术，本发明所生成的彩色立体实体模型具有极佳强度。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明第一实施例的彩色三维打印系统的架构图。
图2为本发明第二实施例的彩色三维打印系统的架构图。
图3为本发明第一实施例的彩色三维物件的切层打印方法的流程图。
图4为本发明第二实施例的彩色三维物件的切层打印方法的流程图。
图5为本发明第三实施例的彩色三维物件的切层打印方法的流程图。
图6A为本发明的第一打印示意图。
图6B为本发明的第二打印示意图。
图6C为本发明的第三打印示意图。
图6D为本发明的第四打印示意图。
图7A为本发明第四实施例的彩色三维物件的切层打印方法的第一部分流程图。
图7B为本发明第四实施例的彩色三维物件的切层打印方法的第二部分流程图。
图8为本发明第五实施例的彩色三维物件的切层打印方法的校正流程图。
图9A为本发明的校正第一示意图。
图9B为本发明的校正第二示意图
图10为本发明第六实施例的彩色三维物件的切层打印方法的部分校正流程图。
其中，附图标记
1、3：彩色三维打印系统
10、30：铺粉模块
12、32：彩色喷印模块
14、34：激光模块
16、36：控制模块
18、380：连接模块
2、4：电子装置
300：储粉槽
302：打印平台
304：推粉装置
320：喷头
322：墨匣
340：激光发射器
342：功率调整模块
344：振镜模块
382：残粉清除模块
384：影像截取模块
50、52：打印校正图案
60、62：投射校正图案
70：彩色切层实体模型
80：建构槽
S100-S112：第一切层打印步骤
S200-S212：第二切层打印步骤
S300-S318：第三切层打印步骤
S3040-S3042：烧结控制数据计算步骤
S3160：烧结步骤
S50-S56：第一校正步骤
S560-S562：第二校正步骤
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为对本发明所附权利要求保护范围的限制。
请参阅图1，为本发明第一实施例的彩色三维打印系统的架构图。本发明揭露了一种彩色三维打印系统1(下称三维打印机1)，可有效运用激光烧结技术与彩色喷印技术来生成彩色立体实体模型。
具体而言，当使用者欲打印电子数据型态的一组彩色三维物件时，可先于电脑装置(如电子装置2)上执行切层程序来对前述彩色三维物件进行切层处理以将前述彩色三维物件切割为多个切层物件，并执行转换程序来对多个切层物件进行分析处理以产生用来控制打印的烧结控制数据及色彩控制数据。最后，使用者可操作电脑装置来将前述烧结控制数据及色彩控制数据传送至三维打印机1以实体化彩色三维物件。
本实施例的三维打印机1主要包括铺粉模块10、彩色喷印模块12、激光模块14、连接模块18及电性连接上述元件的控制模块16。
连接模块18用以连接电子装置2(如个人电脑或外接式储存装置)，并从电子装置2接收烧结控制数据及色彩控制数据。较佳地，烧结控制数据用来控制激光模块14进行打印，色彩控制数据用来控制彩色喷印模块12进行打印。
较佳地，连接模块18是有线连接模块或无线连接模块，有线连接模块可为通用串行总线(USB)模块或外围器件互联串行总线(PCI bus)模块，无线连接模块可为Wi-Fi模块或蓝牙(Bluetooth)模块，但不应以此为限。
于本发明的另一实施例中，电子装置2是可卸式储存媒体(如记忆卡或光碟)，连接模块18是经由媒体读取装置(如读卡机或光碟机)来连接电子装置2以取得烧结控制数据及色彩控制数据。
铺粉模块10用以铺设用于成型的粉末。具体而言，前述粉末会于烧结时因自体温度达到熔融温度而呈现熔融态并凝聚为一体，并于停止烧结时因自体温度低于熔融温度而固化。较佳地，前述粉末可为塑胶粉、金属粉或其他热塑性粉末，塑胶粉可为聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile Butadiene Styrene，ABS)树脂或尼龙(Nylon)，金属粉可为铜、锡或铅，但不应以此为限。
彩色喷印模块12依据色彩控制数据喷印墨料。激光模块14依据烧结控制数据烧结所铺设的粉末。
控制模块16可于收到烧结控制数据及色彩控制数据时进入打印模式。在打印模式下，控制模块16可决定控制时序，并基于所决定的控制时序反复控制铺粉模块10、激光模块14及彩色喷印模块12来逐层打印多个切层物件，以将彩色三维物件实体化为彩色立体实体模型。较佳地，控制模块16是系统芯片(System on Chip，SoC)。
请继续参阅图2，为本发明第二实施例的彩色三维打印系统的架构图。本实施例的彩色三维打印系统3(下称三维打印机3)具有铺粉模块30、彩色喷印模块32、激光模块34、控制模块36、连接模块380及电子装置4，并且分别与图1所示的第一实施例的三维打印机1、铺粉模块10、彩色喷印模块12、激光模块14、控制模块16、连接模块18及电子装置2与相对应，于此不再赘述。并且，在后续说明中，将仅对两实施例之间的差异进行说明。
在本实施例中，铺粉模块30包括储粉槽300、打印平台302及推粉装置304。储粉槽300用以储存并提供粉末，推粉装置304用以将粉末推送至打印平台302以进行上色及烧结。
彩色喷印模块32包括多个喷头320，多个喷头320分别连接储存有不同颜色的墨料的墨匣322。彩色喷印模块32可依据色彩控制数据决定调色比例，并依据所决定的调色比例控制多个喷头320分别喷印不同色的墨料。较佳地，前述调色比例对应当前打印的切层物件的物件颜色。
激光模块34包括激光发射器340、电性连接激光发射器340的功率调整模块342及振镜模块344。激光发射器340用以发射激光来烧结粉末，功率调整模块342用以控制激光的输出功率，振镜模块344用以控制激光的投射位置。
本实施例的三维打印机3更包括电性连接控制模块36的残粉清除模块382及影像截取模块384。残粉清除模块382用来于打印完成后清除打印平台302上的残留粉末。影像截取模块384用来拍摄彩色喷印模块32及激光模块34的运作状况以进行校正(容后详述)。
请继续参阅图3，为本发明第一实施例的彩色三维物件的切层打印方法的流程图。本实施例的彩色三维物件的切层打印方法可运用于图1所示的三维打印机1或图2所示的三维打印机3。以下以运用图1所示的三维打印机1为例来进行说明。本实施例的彩色三维物件的切层打印方法包括以下步骤。
步骤S100：电子装置2接收彩色三维物件。具体而言，使用者可将电子数据型态的彩色三维物件输入至电子装置2。
步骤S102：电子装置2执行切层程序来对彩色三维物件进行切层处理，以将彩色三维物件切割为多个切层物件。较佳地，前述切层物件可采用图层影像(layer image)的方式来加以呈现。
步骤S104：电子装置2分析多个切层物件并产生对应多个切层物件的烧结控制数据及色彩控制数据。较佳地，电子装置2可进一步将所产生的烧结控制数据及色彩控制数据打包为单一电子档案并传送至三维打印机1。
步骤S106：三维打印机1的控制模块16控制铺粉模块10铺设一层粉末。较佳地，铺粉模块10每次所铺设的粉末量及铺设形状皆是固定的。
步骤S108：控制模块16依据色彩控制数据控制彩色喷印模块12对所铺设的所述层粉末进行上色。较佳地，彩色喷印模块12依据色彩控制数据喷印指定颜色的墨料至所述层粉末上，以使所述层粉末吸收墨料并染色为指定颜色。
步骤S110：控制模块16依据烧结控制数据控制激光模块14对已上色的所述层粉末进行烧结来固化所述层粉末，以完成打印一层彩色的切层物件，即将虚拟的彩色切层物件实体化为彩色切层实体模型。
值得一提的是，激光模块14并非对所铺设的所有粉末进行烧结，而是依据记录于烧结控制数据中的切层物件的形状来对所铺设的部分粉末进行烧结，以使粉末成型为切层物件的形状。
此外，由于本实施例是先对粉末上色再进行烧结，较佳的，本实施例所使用的墨料的最高工作温度(即可使墨料正常表现颜色的温度上限)应大于粉末的熔融温度，以避免已上色的粉末于烧结阶段因高温而褪色。
举例来说，当使用铜粉(熔融温度为摄氏1083度)、锡(熔融温度为摄氏232度)或铅(熔融温度为摄氏328度)作为打印粉末时，可使用釉料(glaze，最高工作温度为摄氏1200度)或陶瓷颜料(ceramic pigment，最高工作温度为摄氏1200度)作为喷印墨料；当使用聚苯乙烯(PS，熔融温度为摄氏240度)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS，熔融温度为摄氏105度)树脂或尼龙(Nylon，熔融温度为摄氏180度)作为打印粉末时，可使用染料(dye，最高工作温度为摄氏300度)或颜料(pigment，最高工作温度为摄氏230度)作为喷印墨料。
并且，由于本实施例是先对粉末上色再进行烧结，可使粉末均匀吸收墨料并使所生成的切层实体模型的内部及外部均匀显现墨料的颜色。
步骤S112：控制模块16依据烧结控制数据及色彩控制数据判断是否所有切层物件皆已打印完成。若控制模块16判断存在任意一切层物件未打印，则再次执行步骤S106至步骤S110以打印下一层切层物件。若控制模块16判断所有切层物件皆已打印完成(即已生成彩色立体实体模型)，则控制三维打印机1结束本次打印。
本发明可有效生成彩色立体实体模型。并且，由于采用了激光烧结技术，本发明所生成的彩色立体实体模型具有极佳强度。
请继续参阅图4，为本发明第二实施例的彩色三维物件的切层打印方法
的流程图。本实施例的彩色三维物件的切层打印方法可运用于图1所示的
三维打印机1或图2所示的三维打印机3。以下将以运用图1所示的三维
打印机1为例来进行说明。
本实施例的步骤S200-S206及S212与图3所示的第一实施例的步骤S100-S106及S112相似，于此不再赘述。本实施例与第一实施例差异在于，本实施例是先进行烧结再上色，其详述如下。
步骤S208：三维打印机1的控制模块16依据烧结控制数据控制激光模块14对所铺设的所述层粉末进行烧结来固化所述层粉末，以完成打印一层切层物件，即生成一层切层实体模型。
步骤S210：控制模块16依据色彩控制数据控制彩色喷印模块12对所生成的切层实体模型进行上色。较佳地，彩色喷印模块12是依据色彩控制数据于切层实体模型的外部喷印指定颜色的墨料。
值得一提的是，由于本实施例是先进行烧结再上色，当进行上色时，所生成的切层实体模型已大幅降温而适用大部分的墨料。因此，于本实施中，即便所使用的墨料的最高工作温度不大于粉末的熔融温度，也可顺利完成上色。
请继续同时参阅图5及图6A至图6D，图5为本发明第三实施例的彩色三维物件的切层打印方法的流程图，图6A为本发明的第一打印示意图，图6B为本发明的第二打印示意图，图6C为本发明的第三打印示意图，图6D为本发明的第四打印示意图。图5所示的第三实施例的彩色三维物件的切层打印方法是运用于图2所示的三维打印机3，并且包括以下步骤。
步骤S300：电子装置4接收彩色三维物件。
步骤S302：电子装置4对彩色三维物件执行切层处理，以将彩色三维物件切割为多个切层物件。
步骤S304：电子装置4依据多个切层物件的多个物件形状产生烧结控制数据。
步骤S306：电子装置4依据多个切层物件的多个物件色彩产生色彩控制数据。较佳地，电子装置4分析所有切层物件的物件颜色，并记录色彩控制数据。
接着，电子装置4将所产生的烧结控制数据及色彩控制数据传送至三维打印机1。三维打印机3在收到烧结控制数据及色彩控制数据后可自动进入打印模式，并执行以下步骤。
步骤S308：三维打印机3的控制模块36控制打印平台302下降以形成建构槽80(如图6A所示)。
步骤S310：控制模块36控制储粉槽300上升来提供一层粉末，并控制推粉装置304将所述层粉末推入建构槽80。由此三维打印机3可于建构槽80中铺设粉末(如图6A所示)。
步骤S312：控制模块36依据色彩控制数据决定调色比例。较佳地，控制模块36是在色彩控制数据中查询当前打印的切层物件的物件颜色，并依据查询获得的物件颜色决定储存于多个墨匣(如图2所示的墨匣322)的墨料的调色比例。
步骤S314：控制模块36依据所述调色比例控制多个喷头320将不同色的墨料喷印至所述层粉末以使所述层粉末吸收所喷印的墨料而完成上色(如图6B所示)。
步骤S316：控制模块36控制激光发射器340发射激光，并依据烧结控制数据控制振镜模块344变换角度来控制激光的投射位置，以对所述层粉末进行烧结并生成一层彩色切层实体模型70(如图6C所示)。
步骤S318：控制模块36判断多个切层物件是否皆已打印完成。若控制模块16判断打印未完成，则再次执行步骤S308至步骤S316。如图6D所示，控制模块36控制打印平台302下降来于彩色切层实体模型上再次形成建构槽80，控制储粉槽300上升来提供另一层粉末，并控制推粉装置304将所述层粉末推入建构槽80。
若控制模块36判断多个切层物件皆已打印完成，则可控制残粉清除模块382清除打印平台302上的残留粉末(如采用风压或水洗方式)，并控制三维打印机3结束本次打印。
值得一提的是，虽于本实施例中是以先上色再烧结为例来进行说明，但不应以此限定。熟悉本技术领域的技术人员也可参考图4所示的第二实施例来修改本实施例为先烧结再上色(即先执行步骤S316再执行步骤S312-S314)。
继续同时参阅图7A及图7B，图7A为本发明第四实施例的彩色三维物件的切层打印方法的第一部分流程图，图7B为本发明第四实施例的彩色三维物件的切层打印方法的第二部分流程图。相较于图5所示的第三实施例，本实施例进一步描述步骤S304所包含的步骤S3040及步骤S3042，以及步骤S316所包含的步骤S3160。
步骤S3040：控制模块36依据多个切层物件的打印顺序(如由下而上)及所有切层物件的物件形状来计算烧结路径，并将烧结路径记录于烧结控制数据中。
步骤S3042：控制模块36依据各切层物件的物件色彩来计算对应此切层物件的能量强度。较佳地，能量强度与所对应的切层物件的物件色彩的暗度成反比。
步骤S3160：控制模块36控制功率调整模块342依据对应当前打印的切层物件的能量强度调整输出功率，并控制振镜模块344持续改变投射位置来沿烧结路径烧结粉末。
值得一提的是，激光是以光来传递热能，而物体的吸光效率又与其色彩有关。因此，色彩较暗的物体，其吸光效率较高而易升温；色彩较亮的物体，其吸光效率较差而不易升温。
由于本实施例依据切层物件的物件色彩来预先计算打印此切层物件所需的能量强度，可有效避免因激光的输出功率不足无法熔融粉末而打印失败，还可最小化消耗功率而有效节省电力。
值得一提的是，虽然本实施例是同时依据烧结路径及能量强度来进行烧结的，但不应以此为限。熟悉本技术领域的技术人员也可依其需求修改本实施例为仅依据烧结路径或能量强度来进行烧结。
请继续同时参阅图8、图9A及图9B，图8为本发明第五实施例的彩色三维物件的切层打印方法的校正流程图，图9A为本发明的校正第一示意图，图9B为本发明的校正第二示意图。本发明由于是通过控制彩色喷印模块32及激光模块34精确地进行互动来生成彩色立体实体模型，一旦彩色喷印模块32的喷印位置与激光模块34的投射位置之间存在误差，将导致打印失败。为解决上述问题，本发明更具有校正功能，可检测并校正前述误差以避免打印失败。所述校正功能可运用于前述的三维打印机1或三维打印机3，下列说明中将仅以三维打印机3来进行说明。
步骤S50：控制模块36控制三维打印机3进入校正模式。较佳地，控制模块36可默认设置为在每次打印前或打印后进入校正模式，或是依据使用者操作进入校正模式。
步骤S52：控制模块36取得一组校正图案，并控制彩色喷印模块于打印平台302的特定位置喷印此校正图案(如图9A所示的打印校正图案50)。
步骤S54：控制模块36控制激光模块34于打印校正图案50上投射相同的校正图案(如图9A所示的投射校正图案60)。
值得一提的是，当彩色喷印模块32的喷印位置与激光模块34的投射位置之间存在误差时，即便彩色喷印模块32及激光模块34是基于相同的校正图案进行打印及投射，由于上述误差，打印校正图案50及投射校正图案60并不会完全重叠。
步骤S56：控制模块36依据打印校正图案50及投射校正图案60对彩色喷印模块32或激光模块34进行校正。
较佳地，控制模块36控制影像截取模块384对打印平台302进行拍摄，以获得包括打印校正图案50及投射校正图案60的比对影像。接着，控制模块36依据比对影像对彩色喷印模块32或激光模块34执行打印校正(如校正打印边界、打印基准点、投射边界或投射基准点)，并于校正完成后离开校正模式。
由此，本实施可有效计算并消除彩色喷印模块32的喷印位置与激光模块34的投射位置之间的误差。
值得一提的是，虽于本实施例中，仅对彩色喷印模块32及激光模块34执行一次校正，但不应以此限定。
于本发明的另一实施例中，控制模块36是重复对彩色喷印模块32及激光模块34执行多次校正。以校正两次为例，控制模块36可于第一次校正结束后，取得另一组校正图案(较佳的，此校正图案的细致度应小于前一校正图案的细致度)，控制彩色喷印模块喷印此校正图案(如图9B所示的打印校正图案52)，控制激光模块34于打印校正图案52上投射相同的校正图案(如图9B所示的投射校正图案62)，并依据打印校正图案52及投射校正图案62对彩色喷印模块32或激光模块34进行再校正。
由于本实施使用不同细致度的多组校正图案来循序进行多次校正，可更准确地计算并消除彩色喷印模块32的喷印位置及激光模块34的投射位置之间的误差。
请继续一并参阅图10，为本发明第六实施例的彩色三维物件的切层打印方法的部分校正流程图。本实施例与图8所示的第五实施例差异在于，本实施例的步骤S56包括以下步骤。
步骤S560：控制模块36依据打印校正图案50及投射校正图案60间的偏移量对振镜模块344进行形变校正。
步骤S562：控制模块36依据前述偏移量计算喷头320的喷印位置与振镜模块344的投射位置间的误差，并对此误差进行校正。
由于本实施分别对形变及位置进行校正，可准确地计算并消除喷印位置及投射位置间的误差。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (22)

1.一种彩色三维物件的切层打印方法，用于彩色三维打印系统，所述彩色三维打印系统包括铺粉模块、彩色喷印模块及激光模块，其特征在于，包括：
a) 对彩色三维物件执行切层处理来获得多个切层物件；
b) 依据所述多个切层物件的多个物件色彩计算分别对应所述多个切层物件的多个能量强度，并依据所述多个切层物件的多个物件形状产生烧结控制数据，其中所述烧结控制数据包括所述多个能量强度，每个所述能量强度与所对应的所述切层物件的所述物件色彩的暗度成反比；
c) 依据所述多个切层物件的所述多个物件色彩产生所述色彩控制数据；
d) 控制所述铺粉模块铺设一层粉末；
e) 依据所述色彩控制数据控制所述彩色喷印模块对所铺设的所述层粉末进行上色；
f) 依据所述烧结控制数据控制所述激光模块对已上色的所述层粉末进行烧结，以完成打印一层所述切层物件；及
g) 重复所述步骤d至所述步骤f直到所述多个切层物件打印完成。
2.如权利要求1所述的彩色三维模型的切层打印方法，其特征在于，所述烧结控制数据包括烧结路径；所述步骤b包括步骤b1：依据所述多个切层物件的打印顺序及所述多个物件形状计算所述烧结路径。
3.如权利要求2所述的彩色三维模型的切层打印方法，其特征在于，所述步骤f包括步骤f1：控制所述激光模块沿所述烧结路径对所述层粉末进行烧结。
4.如权利要求1所述的彩色三维模型的切层打印方法，其特征在于，所述步骤f包括步骤f2：控制所述激光模块使用与应当前打印的所述切层物件对应的所述能量强度对所述层粉末进行烧结。
5.如权利要求1所述的彩色三维模型的切层打印方法，其特征在于，所述步骤d之前包括步骤d0：控制所述彩色三维打印系统的打印平台下降以形成建构槽；所述步骤d铺设所述层粉末于所述建构槽中。
6.如权利要求1所述的彩色三维模型的切层打印方法，其特征在于，所述步骤e包括以下步骤：
e1) 依据所述色彩控制数据决定调色比例，其中所述调色比例对应当前打印的所述切层物件的物件颜色；及
e2) 将不同色的墨料依据所述调色比例喷印至所述层粉末以使所述层粉末吸收所喷印的墨料而完成上色，其中墨料的最高工作温度大于粉末的熔融温度。
7.如权利要求1所述的彩色三维模型的切层打印方法，其特征在于，更包括以下步骤：
i1) 依据校正图案控制所述彩色喷印模块打印所述校正图案；
i2) 依据相同的所述校正图案控制所述激光模块于所述打印校正图案上投射投射校正图案；及
i3) 依据所述打印校正图案及所述投射校正图案对所述彩色喷印模块或所述激光模块进行校正。
8.如权利要求7所述的彩色三维模型的切层打印方法，其特征在于，更包括:
所述步骤i3包括以下步骤：
i31)依据所述打印校正图案及所述投射校正图案间的偏移量对所述激光模块的振镜模块进行形变校正；及
i32)依据所述偏移量校正所述彩色喷印模块的喷印位置与所述激光模块的投射位置间的误差。
9.一种彩色三维物件的切层打印方法，用于彩色三维打印系统，所述彩色三维打印系统包括铺粉模块、彩色喷印模块及激光模块，其特征在于，包括：
a) 对彩色三维物件执行切层处理来获得多个切层物件；
b) 分析所述多个切层物件并产生对应所述多个切层物件的烧结控制数据及色彩控制数据；
c) 控制所述铺粉模块铺设一层粉末；
d) 依据所述烧结控制数据控制所述激光模块对所铺设的所述层粉末进行烧结，以生成一层切层实体模型；
e) 依据所述色彩控制数据控制所述彩色喷印模块对所生成的所述切层实体模型进行上色，以完成打印一层所述切层物件；
f) 重复所述步骤c至所述步骤e直到所述多个切层物件打印完成；及
g) 依据所述校正图案控制所述彩色喷印模块打印所述校正图案；
h) 依据相同的所述校正图案控制所述激光模块于所述打印校正图案上投射投射校正图案；及
i) 依据所述打印校正图案及所述投射校正图案对所述彩色喷印模块或所述激光模块进行校正。
10.如权利要求9所述的彩色三维模型的切层打印方法，其特征在于，所述步骤b包括以下步骤：
b1) 依据所述多个切层物件的多个物件形状产生所述烧结控制数据；及
b2) 依据所述多个切层物件的多个物件色彩产生所述色彩控制数据。
11.如权利要求10所述的彩色三维模型的切层打印方法，其特征在于，所述烧结控制数据包括烧结路径；所述步骤b1包括步骤b11：依据所述多个切层物件的打印顺序及所述多个物件形状计算所述烧结路径。
12.如权利要求11所述的彩色三维模型的切层打印方法，其特征在于，所述步骤d包括步骤d1：控制所述激光模块沿所述烧结路径对所述层粉末进行烧结。
13.如权利要求9所述的彩色三维模型的切层打印方法，其特征在于，所述步骤c之前包括步骤c0：控制所述彩色三维打印系统的打印平台下降以形成建构槽；所述步骤c铺设所述层粉末于所述建构槽中。
14.如权利要求9所述的彩色三维模型的切层打印方法，其特征在于，所述步骤e包括以下步骤：
e1) 依据所述色彩控制数据决定调色比例，其中所述调色比例对应当前打印的所述切层物件的物件颜色；及
e2)将不同色的墨料依据所述调色比例喷印至所述切层实体模型以完成上色。
15.如权利要求9所述的彩色三维模型的切层打印方法，其特征在于，所述步骤i包括以下步骤：
i1)依据所述打印校正图案及所述投射校正图案间的偏移量对所述激光模块的振镜模块进行形变校正；及
i2)依据所述偏移量校正所述彩色喷印模块的喷印位置与所述激光模块的投射位置间的误差。
16.一种彩色三维打印系统，其特征在于，包括：
连接模块，从电子装置接收对应彩色三维物件的多个切层物件的烧结控制数据及色彩控制数据，所述烧结控制数据包括分别对应所述多个切层物件的多个能量强度，每个所述能量强度与所对应的所述切层物件的物件色彩的暗度成反比；
铺粉模块，铺设粉末；
激光模块，依据所述烧结控制数据烧结粉末，所述激光模块包括功率调整模块，所述功率调整模块依据对应当前打印的所述切层物件的所述能量强度调整激光的输出功率；
彩色喷印模块，依据所述色彩控制数据喷印墨料；及
控制模块，电性连接所述连接模块、所述铺粉模块、所述激光模块及所述彩色喷印模块，所述控制模块于打印模式下决定控制时序，并基于所述控制时序反复控制所述铺粉模块、所述激光模块及所述彩色喷印模块来逐层打印所述多个切层物件以生成彩色立体实体模型。
17.如权利要求16所述的彩色三维打印系统，其特征在于，所述烧结控制数据包括依据所述多个切层物件的打印顺序及所述多个切层物件的多个物件形状所计算的烧结路径，所述激光模块包括振镜模块，用以控制激光的投射位置，所述振镜模块沿所述烧结路径持续改变所述投射位置来烧结粉末。
18.如权利要求16所述的彩色三维打印系统，其特征在于，所述彩色喷印模块包括分别连接不同色的多个墨匣的多个喷头，所述彩色喷印模块依据所述色彩控制数据决定调色比例，依据所述调色比例控制所述多个喷头分别喷印不同色的墨料，所述调色比例对应当前打印的所述切层物件的物件颜色。
19.如权利要求16所述的彩色三维打印系统，其特征在于，所述铺粉模块包括：
储粉槽，储存粉末并于抬升后提供粉末；
打印平台，下降后形成建构槽；及
推粉装置，将粉末推入所述建构槽。
20.如权利要求16所述的彩色三维打印系统，其特征在于，更包括残粉清除模块，电性连接所述控制模块，于所述多个切层物件打印完成后清除打印平台上残留的粉末。
21.如权利要求16所述的彩色三维打印系统，其特征在于，所述控制模块是系统芯片。
22.如权利要求16所述的彩色三维打印系统，其特征在于，更包括影像截取模块，电性连接所述控制模块，所述控制模块于校正模式下依据校正图案控制所述彩色喷印模块打印打印校正图案，依据相同的所述校正图案控制所述激光模块于所述打印校正图案上投射投射校正图案，控制所述影像截取模块对所述打印校正图案及所述投射校正图案进行拍摄以获得比对影像，并依据所述比对影像对所述彩色喷印模块或所述激光模块执行打印校正。
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