CN108297436A - 打印方法及打印设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种打印方法及打印设备。本发明的打印方法，包括：根据待打印物体的层打印数据确定打印头打印预设层所需的多个行程中，每个所述行程在扫描方向上的行程起点和/或行程终点，其中，至少一个所述行程的行程起点和/或行程终点与所述待打印物体在所述行程中的轮廓相匹配；根据所述行程对所述预设层进行层打印。本发明具有较高的打印效率。

Description

打印方法及打印设备

本申请要求申请日为2017年12月8日，申请号为201711312849.2、申请名称为“3D打印方法及其打印系统”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及3D打印领域，尤其涉及一种打印方法及打印设备。

背景技术

3D打印(3D Printing，3DP)技术又称为增材制造(Additive Manufacturing，AM)技术或快速成型(Rapid Prototyping，RP)技术，是基于离散-堆积原理，通过将模型分层，在支撑平台上逐层打印，然后多层叠加最终制成目标3D物体的立体构造技术。

通常在3D物体的制作过程中，包括有将目标3D物体的待打印模型转化为STL数据格式的数据或其它可被切片软件识别的数据格式的数据；使用切片软件对待打印模型进行切片分层和数据处理；以及使打印机根据获取的打印数据进行逐层打印等主要步骤。其中，现有技术中使用切片软件对模型进行切片分层时，首先确定能够容纳待打印模型的最小长方体，然后对该最小长方体进行切片形成多个切片层，即将容纳待打印模型的最小长方体的长、宽和高作为切片的外围尺寸，并且在进行切片分层时，每个切片层的面积是相等的，即，每个切片层的长和宽都等于容纳待打印模型的最小长方体的长和宽，其中切片层的厚度不受限制，只要所有切片层的厚度和等于容纳该模型的最小长方体的高即可，这样，打印机在实际打印的过程中，按照每个切片层尺寸运动，即，那么打印机根据获取的打印数据进行逐层打印时打印机的运动轨迹完全一致。

然而，实际打印中待打印模型通常并不是规则的长方体形状，其可以是其他任意形状，这样在打印时，大部分切片层上打印头均位于无打印区域，造成打印效率较低。

发明内容

本发明提供一种打印方法及打印设备，具有较高的打印效率。

第一方面，本发明提供一种打印方法，包括：

根据待打印物体的层打印数据确定打印头打印预设层所需的多个行程，其中中，每个行程在扫描方向上的行程起点和/或行程终点，其中，至少一个行程的行程起点和/或行程终点与待打印物体在所述行程中的轮廓相匹配；

根据行程对预设层进行层打印。

第二方面，本发明提供一种打印设备，包括打印头、支撑平台和控制单元，控制单元和打印头电连接，控制单元用于执行如上所述的打印方法，以使打印头在支撑平台上打印待打印物体。

本发明的打印方法及打印设备，打印方法具体包括以下步骤：先根据待打印物体的层打印数据确定打印头打印预设层所需的多个行程中，每个行程在扫描方向上的行程起点和/或行程终点，其中，至少一个行程的行程起点和/或行程终点与待打印物体在行程中的轮廓相匹配；然后根据行程对预设层进行层打印。这样通过将对单个切片层进行打印时，打印行程的行程起点或行程终点中的至少一个与待打印物体在该行程中的轮廓相匹配，能够有效减少行程的整体长度，提升打印速度及打印效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的打印方法的流程示意图；

图2是一种待打印物体在预设层的示意图；

图3是本发明实施例一提供的另一种打印方法的流程示意图；

图4是本发明实施例二提供的执行一种打印方法时的打印状态示意图；

图5a是本发明实施例二提供的执行单向打印时的第1行程示意图；

图5b是本发明实施例二提供的执行单向打印时的第2行程示意图；

图5c是本发明实施例二提供的执行单向打印时的第3行程示意图；

图6是本发明实施例三提供的执行另一种打印方法时的打印状态示意图；

图7a是本发明实施例三提供的第1行程示意图；

图7b是本发明实施例三提供的第2行程的移动分解示意图；

图7c是本发明实施例三提供的第3行程的移动分解示意图；

图7d是本发明实施例三提供的第2行程示意图；

图7e是本发明实施例三提供第3行程示意图；

图8是本发明实施例四提供的执行第四种打印方法时的流程示意图；

图9是本发明实施例四提供的执行第四种打印方法时的行程划分示意图；

图10是图9中的行程经过删除后的行程划分示意图；

图11是本发明实施例四提供的第四种打印方法的另一种流程示意图；

图12是本发明实施例四提供的第四种打印方法的流程示意图；

图13是本发明实施例五提供的执行第五种打印方法的行程划分示意图；

图14是图13中的行程经过移动后的行程划分示意图；

图15是本发明实施例五提供的行程在移动前的行程划分示意图；

图16是图15中的行程在移动后的行程划分示意图；

图17a是本发明实施例五提供的第3行程的分解示意图；

图17b是本发明实施例五提供的第3行程示意图；

图17c是本发明实施例五提供的第4行程的分解示意图；

图17d是本发明实施例五提供的第4行程示意图；

图18是本发明实施例五提供的打印状态示意图；

图19是本发明实施例六提供的第六种打印方法的打印状态示意图；

图20是本发明实施例六提供的第六种打印方法的行程划分示意图；

图21a是本发明实施例六提供的第1行程的示意图；

图21b是本发明实施例六提供的第2行程的示意图；

图21c是本发明实施例六提供的第3行程的示意图；

图22是本发明实施例七提供的第七种打印方法的打印状态示意图；

图23a是本发明实施例七提供的第2行程的示意图；

图23b是本发明实施例七提供的第3行程的示意图；

图24是本发明实施例七中打印点的范围示意图；

图25是本发明实施例八提供的打印系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明实施例一提供的打印方法的流程示意图。图2是一种待打印物体在预设层的示意图。如图1和图2所示，本实施例中的打印方法，具体可以包括以下步骤：

S101、根据待打印物体的层打印数据确定打印头打印预设层所需的多个行程中，每个行程在扫描方向上的行程起点和/或行程终点，其中，至少一个行程的行程起点和/或行程终点与待打印物体在行程中的轮廓相匹配。

具体的，当要对待打印物体进行打印时，首先需要对待打印物体的模型进行切片分层，从而得到多个切片层，而每个切片层均包括有待打印物体的对应于该切片层的一部分，这样即可通过对模型的每个切片层进行数据处理，从而获得各个切片层的层打印数据，并根据该层打印数据进行打印。

获得了待打印物体的对应各个切片层的层打印数据后，即可根据每个切片层的层打印数据确定打印头在打印该层，也就是预设层时的行程。由于打印头自身的打印长度有限，因而打印头需要经过多次扫描才能完成该层的打印过程。具体的，以三维坐标轴为例，X轴为扫描方向，Y轴为步进方向，Z轴为层叠加方向，打印方式为在X轴行走一次，并在行走的过程中在具有有效打印数据点的地方喷出打印材料；打印完一行后，在Y轴方向上步进，再重复在X轴上行走，以进行另一行的打印过程，如此循环以完成该切片层的打印，接着打印平台相对于打印头下降一个预设定的距离，重新开始另一个切片层的打印工作，最终形成三维的待打印物体。其中，打印头在沿X轴的每一次行走过程即为一个行程，而打印头在该次行走过程中的起点即为行程的行程起点，而打印头在该次行走过程中的终点即为行程的行程终点；打印头沿X轴的每一个行程均需要经过启动、加速、匀速、减速、停止阶段，打印头工作于匀速阶段；因此，为便于理解，在本发明所述的每一个行程中，打印头的启动、加速、减速、停止阶段被忽略，即本发明所述的行程被视为打印头在一次扫描方向上工作时所经过的路程。

因而，获得了待打印物体的层打印数据后，即可确定打印头在打印该切片层时所需要的多个行程。其中，其中部分行程或者全部行程的行程起点或者是行程终点中的至少一个并不和其它行程的起点以及终点相同，而是位于和待打印物体在该行程中的轮廓相匹配或契合的位置。

其中，行程的行程起点和/或行程终点与待打印物体在行程中的轮廓相匹配，在打印头距离打印平面较近时，两者之间的距离可以忽视，可以是行程起点和/或行程终点和待打印物体在该行程中的轮廓重合，在打印头距离打印平面较远时，由于材料飞行的惯性，可以是行程起点和/或行程终点位于待打印物体的轮廓附近的位置。

此时，由于行程的行程起点和行程终点中的至少一个与待打印物体在该行程中的轮廓相匹配，因而和常规打印过程中，行程的行程起点和行程终点与容纳该待打印物体的长方体相比，行程中减少了对应于空打印区域的一部分路径，所以行程的整体长度得以缩减，有效提升了打印头在打印该切片层时的打印速度和打印效率。

S102、根据行程对预设层进行层打印。

当根据预设层的层打印数据获得对应该切片层的多个行程之后，即可驱动打印头按照所获得的多个行程，对预设层进行层打印。

这样可以以上述步骤完成单个的切片层打印，并将多个由切片层形成的打印层进行堆叠，从而形成三维的待打印物体。

因此，通过将对单个切片层进行打印时，打印行程在扫描方向上的行程起点或行程终点中的至少一个与待打印物体在该行程中的轮廓相匹配，能够有效减少行程的整体长度，提升打印速度及打印效率。

而打印头在进行打印时，行程在扫描方向上的行程起点和行程终点的位置可能会受到多种因素的限制，例如，当打印头为单向打印模式时，每个行程均与上一行程保持相对独立，且该行程中的行程起点和行程终点均不受相邻行程的影响。此时，为了减少行程的整体长度，在一种可选的方式中，可以让行程的行程起点和行程终点均与待打印物体在行程中的轮廓相匹配。这样，该行程可以将与待打印物体在行程中的轮廓相匹配的位置作为该行程的行程起点及行程终点，这样可以让该行程跳过扫描方向上待打印物体的轮廓之前和轮廓之后的空白打印区域，从而提高打印效率。

而在另一种可选的方式中，由于受到打印头的打印模式的限制，打印头的行程并不能直接从与待打印物体轮廓匹配的位置出发，例如打印头为双向打印模式时，每个行程都是由上一个行程打印完毕，并在打印头移动至上一个行程的行程终点后，再直接沿步进方向移动，从而开始本行程的打印过程。此时，行程的行程起点和行程终点均需要参考该行程的上一个行程的行程终点或者是该行程的下一个行程的行程起点，才能得到确定，而不能仅凭待打印物体的轮廓确定。因而可选的，行程的行程起点和行程终点中，行程的行程起点由待打印物体在行程中的轮廓或者是行程的上一个行程的行程终点中在扫描方向上超前的一者所确定；和/或，行程的行程终点由待打印物体在行程中的轮廓或者是行程的下一个行程的行程起点中在扫描方向上滞后的一者所确定。这时，行程的行程起点和行程终点需要参考相邻的两个行程中行程起点和行程终点所在的位置，并且将该行程中待打印物体的轮廓与该行程的相邻行程的行程起点或行程终点进行比较，选出使行程在扫描方向上范围更大的一个，这样即可确定得到行程的行程起点以及行程终点，以避免该行程的行程起点和行程终点所形成的范围小于下一个行程中的物体轮廓的范围，而造成下一个行程无法覆盖物体轮廓的现象发生。

图3是本发明实施例一提供的另一种打印方法的流程示意图。如图3所示，在确定行程的行程起点和/或行程终点之前，还可以通过待打印物体的层打印数据而获得打印头在步进方向的行程数量，以及单个行程在步进方向上的位置和范围等信息。具体的，在上述步骤S101，也就是根据待打印物体的层打印数据确定打印头打印预设层所需的多个行程中，每个行程在扫描方向上的行程起点和/或行程终点的步骤之前，具体还可以包括如下步骤：

S201、确定打印头打印预设层所需的多个行程的数量。

这样，获得了待打印物体的层打印数据后，可以在预设层中根据打印头的参数和预设层的大小而确定出打印预设层所需的行程的数量。这样即可根据行程的数量对该层进行划分，以得到每个行程在该预设层中所对应的行程范围，并根据每个行程的范围而确定出单个行程的行程起点或者是行程终点中的至少一个。

在确定行程的数量时，根据打印模式的不同，可以通过不同参数来获取行程数量。例如在不执行补充打印的常规打印模式中，根据待打印物体的层打印数据确定多个行程的数量的步骤，具体包括：根据打印头在步进方向上的长度与预设层在步进方向上的长度确定多个行程的数量。

例如，不执行补充打印时，以打印头的在步进方向上，也就是Y轴上的长度d和预设层在步进方向上的长度D为根据，可确定行程数量N＝D/d，这样即可获取行程的数量。

这样，获得了行程的数量后，即可根据对行程做出划分，以便下一步获取每个行程的行程起点和行程终点。

进一步的，为了获得行程的行程起点和行程终点中的至少一个，可以利用多种方式进行确定。在一种可选的方式中，步骤S101具体包括：根据每个行程中存在物体轮廓区域，即有效打印数据点的区域在扫描方向上的范围确定行程的行程起点和/或行程终点。

由于待打印物体必然包括有效打印数据点，因而可以通过检测有效打印数据点的方式确定行程中哪些区域是对应待打印物体的，而行程中存在有效打印数据点的区域即待打印物体所对应的轮廓区域，可根据该区域在扫描方向上的范围确定行程的行程起点或是行程终点中的至少一个。

在获取到打印的行程之后，即可根据行程对预设层进行打印过程。打印过程可以是在生成了行程数据之后进行，也可以是生成行程数据的过程中进行打印。

其中，生成行程数据后打印行程数据，具体可以是在形成一个行程的行程数据后，将该行程数据发送给打印头执行打印步骤，同时执行下一个行程数据的生成过程。而在生成行程数据的过程中进行打印，则是在形成一个行程的行程数据的同时，同步的将该行程数据发送给打印头执行打印步骤。

需要说明的是，上述所有步骤中的各个行程相互之间可以是不同或相同的，例如，切片层为立方形时，其切片层上的每个行程相互之间是相同，而切片层为圆形、不规则形等时，其切片层上的每个行程相互之间是不同的。

本实施例中，打印方法具体可以包括以下步骤：先根据待打印物体的层打印数据确定打印头打印预设层所需的多个行程中，每个行程在扫描方向上的行程起点和/或行程终点，其中，至少一个行程的行程起点和/或行程终点与待打印物体在行程中的轮廓相匹配；然后根据行程对预设层进行层打印。这样通过将对单个切片层进行打印时，打印行程的行程起点或行程终点中的至少一个与待打印物体在该行程中的轮廓相匹配，能够有效减少行程的整体长度，提升打印速度及打印效率。

图4是本发明实施例二提供的执行一种打印方法时的打印状态示意图。如图4所示，本实施例中，打印头执行单向打印功能，此时，打印头在执行完每个行程的打印过程后，都会回复至行程起点一侧，并由该侧重新进行下一个行程的打印过程。

具体的，打印头进行单向打印时，会沿X轴方向，也就是扫描方向执行每一个行程的打印工作，并在每一个行程打印完毕后，沿着Y轴方向，即步进方向移动至下一行程进行打印。这样打印头在X轴和Y轴上交替往复移动，从而完成该预设层的打印工作。以下如无特殊说明，均以打印头的扫描方向为X轴方向，也就是沿纸面的水平方向，而步进方向为Y轴方向，也就是沿纸面的竖直方向进行说明。

图5a是本发明实施例二提供的执行单向打印时的第1行程示意图。图5b是本发明实施例二提供的执行单向打印时的第2行程示意图。图5c是本发明实施例二提供的执行单向打印时的第3行程示意图。如图5a、图5b和图5c所示，打印头分别沿着第1行程111，第2行程121，第3行程131分别进行单向移动和打印，此时，为了对处于不同行程的打印头进行区分，可规定位于第1行程111上的为打印头11，而位于第2行程121和第3行程131上的分别为打印头12和打印头13，打印头11、打印头12、打印头13可表示出位于不同行程上的同一打印头。

由于本实施例中打印头执行单向打印功能，所以行程的打印终点不会受到上一个行程的影响，此时，行程的行程起点和行程终点均与待打印物体在该行程内的边界相匹配，由图4、图5a、图5b和图5c中可以看出，第1行程111、第2行程121和第3行程131的行程起点和行程终点均位于待打印物体的边界附近，或者是与边界重合的位置上，这样行程中的空白打印区域较少，能够提高打印速度和打印效率。

本实施例中，在执行单向打印时，打印方法具体可以包括以下步骤：先根据待打印物体的层打印数据确定打印头打印预设层所需的多个行程中，每个行程在扫描方向上的行程起点和/或行程终点，其中，至少一个行程的行程起点和/或行程终点与待打印物体在行程中的边界相匹配；然后根据行程对预设层进行层打印。这样通过将对单个预设的切片层进行打印时，打印行程的行程起点或行程终点中的至少一个与待打印物体在该行程中的边界相匹配，能够有效减少行程的整体长度，提升打印速度及打印效率。

图6是本发明实施例三提供的执行另一种打印方法时的打印状态示意图。如图6所示，本实施例中，打印头执行双向打印功能，即在打印完一个行程之后，打印头不回复至原行程起点侧，而是以行程终点一侧作为行程起点反向开始下一行程进行打印。因而在双向打印过程中，打印中的行程既要受到上一个行程的行程终点位置的限制，也需要考虑到下一个行程的行程起点的位置。

图7a是本发明实施例三提供的第1行程示意图。图7b是本发明实施例三提供的第2行程的移动分解示意图。图7c是本发明实施例三提供的第3行程的移动分解示意图。图7d是本发明实施例三提供的第2行程示意图。图7e是本发明实施例三提供第3行程示意图。如图7a、图7b至图7c所示，打印头分别沿着第1行程211，第2行程221，第3行程231分别进行双向移动和打印，此时，和前述实施例二类似，为了对处于不同行程的打印头进行区分，可规定位于第1行程211上的为打印头21，二位于第2行程221和第3行程231上的分别为打印头22和打印头23，打印头21、打印头22、打印头23可表示出位于不同行程上的同一打印头。

其中，由于行程受到了相邻两个行程中行程起点或者是行程终点位置的限制，所以自身的行程起点和行程终点也要受到上下两个行程的影响。具体的，在双向打印时，行程的行程起点由待打印物体在行程中的轮廓或者是行程的上一个行程的行程终点中在扫描方向上超前的一者所确定；而行程的行程终点可由待打印物体在行程中的轮廓或者是行程的下一个行程的行程起点中在扫描方向上滞后的一者所确定。例如，当确定行程的行程起点时，需要对待打印物体在行程中的轮廓在该行程中的位置，以及该行程的上一行程的行程终点在该行程中所对应的位置进行比较，确定哪个在行程的扫描方向上更为超前，即在打印时以该位置为行程起点的位置就可覆盖较为滞后的位置；同样的，当确定行程的行程终点时，也需要对待打印物体的轮廓在该行程中的位置，以及该行程的下一行程的行程起点在该行程中对应的位置进行比较，确定哪个在行程的扫描方向上更加滞后，打印时，以该位置为行程终点的行程就可以覆盖较为超前的位置。

例如，打印头21在完成第1行程211后，从第1行程211的行程终点处步进到图中所示打印头22处，由于第1行程211的行程终点在扫描方向上滞后于待打印物体在第2行程222内的轮廓，因而需要由与第1行程211的行程终点对应的点作为行程起点进行打印。这样打印头21在第1行程后的减速路程和打印头22在第2行程前的加速路程抵消，且打印头22实际经过的第2行程包括图7b所示221部分和221’部分，即为图7d中的第2行程222。

同样的，打印头23实际经过的第3行程包括231部分和231’部分，即为图7e中的第3行程232。

这样确定了各个行程的范围之后，打印头即可根据行程的行程数据执行打印过程，完成预设层的打印。

本实施例中，在执行双向打印时，打印方法具体可以包括以下步骤：先根据待打印物体的层打印数据确定打印头打印预设层所需的多个行程中，每个行程在扫描方向上的行程起点和/或行程终点，其中，至少一个行程的行程起点和/或行程终点与待打印物体在行程中的轮廓相匹配；然后根据行程对预设层进行层打印。这样通过将对单个切片层进行打印时，打印行程的行程起点或行程终点中的至少一个与待打印物体在该行程中的轮廓相匹配，能够有效减少行程的整体长度，提升打印速度及打印效率。

图8是本发明实施例四提供的执行第四种打印方法时的流程示意图。图9是本发明实施例四提供的执行第四种打印方法时的行程划分示意图。由于待打印物体在预设层上的部分可能是不连续的，而是分为了多个不同区域，此时，有可能在多个行程中，会存在一个或多个行程中完全没有该待打印物体，即在这一个或多个行程中打印头不执行打印工作，此时，为了避免打印头在这些不执行打印工作的行程中移动，造成时间上的浪费，可以将这些不包含待打印物体的行程删除，以节约打印时间。具体的，若行程内并不包括待打印物体部分，即打印头在该行程无实际打印工作，那么实际上该行程对于打印工作来说是无意义的，因而如图8所示，在根据待打印物体的层打印数据确定打印头打印预设层所需的多个行程中，每个行程在扫描方向上的行程起点和/或行程终点之前，打印方法还可以包括如下步骤：

S301、删除内部不包含待打印物体的行程。

以图9所示，在图9中包括7个行程，但其中的第4行程内并不包含有待打印物体，因而图9中所示第4行程即为无意义的行程，因此，在确定了多个行程的数量后，需要将内部不包含待打印物体的第4行程删去，使预设层中的行程总数由7个变为6个。而其它行程内存在有待打印物体的其中一部分，因而需要得到保留。图10是图9中的行程经过删除后的行程划分示意图。如图10所示，第4行程被删去，因而原先的7个行程变为6个行程。

其中，需要说明的是，删除内部不包含待打印物体的行程的步骤，一般在预设层中的行程数量被确定之后进行，这样行程的数量被确定后，再经过S301步骤，从而得以缩减。图11是本发明实施例四提供的第四种打印方法的另一种流程示意图。如图11所示，可以在先执行步骤S201之后，再完成行程删除步骤。

此外，在同一预设层的打印过程中，删除内部不包含待打印物体的行程的步骤，一般可以执行一次或多次。其中，由于打印方法中尚可能存在其它对行程的数量、位置等参数进行调整的步骤，且经过调整步骤后，有可能再次出现内部不包含待打印物体的空白行程，因而可以在其它调整步骤完成后，重新进行一次S301步骤，以删除所有的空白行程。

本实施例中，打印方法具体可以包括以下步骤：先根据待打印物体的层打印数据确定打印头打印预设层所需的多个行程中，每个行程在扫描方向上的行程起点和/或行程终点，至少一个行程的行程起点和/或行程终点与待打印物体在行程中的轮廓相匹配；然后根据行程对预设层进行层打印；其中，在根据待打印物体的层打印数据确定打印头打印预设层所需的多个行程中，每个行程在扫描方向上的行程起点和/或行程终点之前，还要包括删除内部不包含待打印物体的行程的步骤。这样通过将对单个切片层进行打印时，打印行程的行程起点或行程终点中的至少一个与待打印物体在该行程中的边界相匹配，能够有效减少行程的整体长度，且内部不包含待打印物体的行程能够被删除，从而提升打印速度及打印效率。

图12是本发明实施例五提供的第五种打印方法的流程示意图。图13是本发明实施例五提供的执行第五种打印方法的行程划分示意图。图14是图13中的行程经过移动后的行程划分示意图。本实施例中，当待打印物体在预设层上为不连续的状态，但无法直接删除内部不包含有待打印物体的行程时，也可以采取将行程沿滞后方向移动的方式，具体的，如图12所示，在步骤S101，即在所述根据待打印物体的层打印数据确定打印头打印预设层所需的多个行程中，每个所述行程在扫描方向上的行程起点和/或行程终点之前，打印方法还可以包括如下步骤：

S401、获取每相邻两个行程中，位于滞后位置的行程中的待打印物体的轮廓与位于超前位置的行程在步进方向上的最小距离。

S402、当最小距离大于零时，将位于滞后位置的行程以及位于滞后位置的行程之后的所有行程均向滞后方向移动最小距离。

这样，由于预设层中的多个行程均按照步进方向依次排列，因而可以在每相邻两个行程之间进行比较，并获取在相邻两个行程中位于步进方向上的滞后位置的行程内的待打印物体的边界轮廓，从而获得待打印物体的轮廓与相邻两个行程中位于步进方向上的超前位置的行程的边界之间的最小距离。仍旧以图13和图14中的行程划分为例进行说明，在图13中，可以根据该预设层的层打印数据而确定该层中行程的数量为6个，而在这6个行程中，第1行程和第2行程内都包含有待打印物体，且待打印物体贯穿了第1行程和第2行程在步进方向上的整个宽度，因而在第2行程的待打印物体的边界与第1行程的边界之间的最小距离为0。同理，第3行程中待打印物体的边界与第2行程的边界之间的最小距离同样为0。因而第1行程、第2行程和第3行程均不需要进行移动。

而由于第4行程中待打印物体的边界并没有和第3行程中的待打印物体的边界接续，因而中并没有包含待打印物体，因而第4行程内待打印物体的边界与第3行程的边界之间的最小距离为在第4行程中待打印物体的边界与第3行程和第4行程之间的边界之间的距离S，此时，需要将将滞后于第3行程的所有行程，即第4、第5、第6行程，往滞后方向移动，所移动的距离等同于距离S，如图14所示。

而在滞后方向上的第4、第5和第6行程，其进行两两比较滞后，由于每个行程中的待打印物体均和超前方向上的行程相互连接，因而其最小距离始终为0，即第4、第5、第6行程不再继续向滞后方向移动。

这样，通过上述S501和S502步骤，即可对行程进行移动和删除，从而对行程的数量以及行程的行程起点或行程终点进行重新设置，从而减少打印时的时间浪费。

图15是本发明实施例五提供的行程在移动前的行程划分示意图。图16是图15中的行程在移动后的行程划分示意图。如图15和图16所示，当打印头23执行完第3行程232后，执行下一个行程，也就是打印头24的行程时，可以将该行程向滞后方向移动距离S，并执行行程241。

而移动行程之后，仍然可以根据和前述实施例类似的方法获取单个行程的行程起点以及行程终点。图17a是本发明实施例五提供的第3行程的分解示意图。图17b是本发明实施例五提供的第3行程示意图。图17c是本发明实施例五提供的第4行程的分解示意图。图17d是本发明实施例五提供的第4行程示意图。如图17a至图17d所示，打印头23在第3行程可以包括232部分和232’部分，即图17b中的233，而打印头执行第4行程时，变为打印头24，而第4行程可以包括241和241’两部分，即图17d中的242；最后，打印头25执行第5行程251，完成该层打印过程。其中，打印头23、打印头24和打印头25表示位于不同行程的同一打印头。图18是本发明实施例四提供的打印状态示意图。如图18所示，第1行程211、第2行程222和第3行程233均和前述实施例类似，而第4行程242、第5行程252和第6行程261位行程向滞后方向移动滞后的行程。其中，打印头21、22、23、24、25和26均表示位于不同行程上的同一打印头。

此外，也可以根据上述S501和S502步骤执行前述实施例四中对于不包含待打印物体的行程的删除步骤，具体的，如图14所示，第4行程中不包含待打印物体，因而可以认为第4行程内待打印物体的边界与第3行程的边界之间的最小距离为第4行程在步进方向上的整个宽度，此时，需要将滞后于第3行程的所有行程，即第4、第5、第6行程，往滞后方向移动，所移动的距离等同于最小距离，也就是第4行程在步进方向，也就是滞后方向的宽度。这样即可避开内部没有待打印物体的行程，缩短预设层的整体打印时间，提高打印效率。

本实施例中，打印方法具体可以包括以下步骤：先获取每相邻两个行程中，位于滞后位置的行程中的待打印物体的轮廓与位于超前位置的行程在步进方向上的最小距离，再在最小距离大于零时，将位于滞后位置的行程以及位于滞后位置的行程之后的所有行程均向滞后方向移动最小距离；之后根据待打印物体的层打印数据确定打印头打印预设层所需的多个行程中，每个行程在扫描方向上的行程起点和/或行程终点，其中，至少一个行程的行程起点和/或行程终点与待打印物体在行程中的轮廓相匹配；然后根据行程对预设层进行层打印。这样通过将对单个切片层进行打印时，打印行程的行程起点或行程终点中的至少一个与待打印物体在该行程中的轮廓相匹配，能够有效减少行程的整体长度，且在不包含待打印物体的区域可以不设置打印行程，从而提升打印速度及打印效率。

图19是本发明实施例六提供的第六种打印方法的打印状态示意图。图20是本发明实施例六提供的第六种打印方法的行程划分示意图。如图19和图20所示，在打印时，若打印头本身的打印分辨率无法满足打印需求的分辨率时，需要进行补充打印，补充打印的方式为：在同个行程的相邻打印点之间补充打印点，X轴方向，也就是扫描方向上可控制打印头相对于打印平台的移动速度实现，移动速度较慢时X轴上的打印分辨率较高，反之则较低；而在Y轴方向，也就是步进方向上可控制打印头相对于打印平台的步进距离实现，使不同行程的打印点错位分布。本实施例中，为了满足待打印物体的分辨率要求，可实现补充打印步骤。此时，根据待打印物体的层打印数据确定多个行程的数量的步骤，具体可以包括根据打印头在步进方向的长度、预设层在步进方向上的长度、打印头的分辨率和待打印物体的分辨率确定多个行程的数量。

具体的，在确定多个行程的数量时，可以以打印头在步进方向，也就是Y轴的长度d、预设层在步进方向上的长度D、打印头的分辨率p和待打印物体的分辨率P为依据，并根据公式N＝(D/d)*(P/p)获得行程数量N。

图21a是本发明实施例六提供的第1行程的示意图。图21b是本发明实施例六提供的第2行程的示意图。图21c是本发明实施例六提供的第3行程的示意图。如图20、图21a、图21b、图21c所示，打印头31打印行程311，打印头32打印行程321、打印头33打印行程331，打印头31、打印头32、打印头33可视为在不同行程上的同一打印头。

由于本实施例中为补充打印步骤，所以根据上述各参数获得预设层上待打印物体所需的行程数量，然后分别选取各个行程的行程起点和行程终点，用以确定不同行程的行程范围，图21a、图21b、图21c分别示出了打印头31、打印头32、打印头33分别在行程311、行程321、行程331的行程范围。

在确定各个行程的行程范围后，即可形成该层的行程数据，再让打印头根据该行程数据执行打印工作。

本实施例中，在单向打印且进行补充打印时，打印方法具体可以包括以下步骤：先根据待打印物体的层打印数据确定打印头打印预设层所需的多个行程中，每个行程在扫描方向上的行程起点和/或行程终点，其中，至少一个行程的行程起点和/或行程终点与待打印物体在行程中的轮廓相匹配；然后根据行程对预设层进行层打印。这样通过将对单个切片层进行打印时，打印行程的行程起点或行程终点中的至少一个与待打印物体在该行程中的轮廓相匹配，能够有效减少行程的整体长度，提升打印速度及打印效率。

图22是本发明实施例七提供的第七种打印方法的打印状态示意图。如图22所示，当执行双向打印时，也可以采用补充打印的方式来提高打印分辨率。具体的，由于为双向打印模式，因而行程的行程起点和行程终点同时会受到待打印物体的轮廓以及相邻行程的范围的影响，且在根据待打印物体的层打印数据确定多个行程的数量的步骤中，具体可以包括根据打印头在步进方向的长度、预设层在步进方向上的长度、打印头的分辨率和待打印物体的分辨率确定多个行程的数量。

具体的，在确定多个行程的数量时，可以以打印头在步进方向，也就是Y轴的长度d、预设层在步进方向上的长度D、打印头的分辨率p和待打印物体的分辨率P为依据，并根据公式N＝(D/d)*(P/p)获得行程数量N。

图23a是本发明实施例七提供的第2行程的示意图。图23b是本发明实施例七提供的第3行程的示意图。如图22、图23a和图23b所示，打印头41打印第1行程411，打印头42打印第2行程422、打印头43打印第3行程432，打印头41、打印头42、打印头43可视为在不同行程上的同一打印头。

由于本实施例中为补充打印步骤，所以根据上述各参数获得预设层上待打印物体所需的行程数量，然后分别选取各个行程的行程起点和行程终点，用以确定不同行程的行程范围，其中，行程的行程起点由待打印物体在行程中的轮廓或者是行程的上一个行程的行程终点中在该行程的扫描方向上超前的一者所确定；和/或，行程的行程终点由待打印物体在行程中的轮廓或者是行程的下一个行程的行程起点中在该行程的扫描方向上滞后的一者所确定。图21a和图21b分别示出了打印头41、打印头42和打印头43分别在行程411、422和432的行程范围。

其中，本实施例中的打印方式也可以作为例子而进一步说明行程的行程起点和行程终点的概念和界定。图24是本发明实施例六中打印点的范围示意图。如图24所示，由于在单个切片层中，有效打印点如图24中的小圆点所示(无效打印点在图中未示出)，因而可以在已确定的每个行程中选取各个行程中在行程方向的首位打印点作为行程起点，和选取各个行程中在行程方向的末位打印点作为行程终点。参照图24，图中打印头42在行程422中的行程起点为打印点42a，行程终点为打印点42b，打印头43在行程432中的行程起点为打印点43a，行程终点为打印点43b。上述有效打印点指的是打印头在相应位置响应执行打印工作，无效打印点指的是打印头相应位置不执行打印工作。

在确定各个行程的行程范围后，即可形成该层的行程数据，再让打印头根据该行程数据执行打印工作。

本实施例中，在双向打印且进行补充打印时，打印方法具体可以包括以下步骤：先根据待打印物体的层打印数据确定打印头打印预设层所需的多个行程中，每个行程在扫描方向上的行程起点和/或行程终点，其中，至少一个行程的行程起点和/或行程终点与待打印物体在行程中的轮廓相匹配；然后根据行程对预设层进行层打印。这样通过将对单个切片层进行打印时，打印行程的行程起点或行程终点中的至少一个与待打印物体在该行程中的轮廓相匹配，能够有效减少行程的整体长度，提升打印速度及打印效率。

此外，本发明还提供一种打印系统，能够执行前述实施例一至七中的打印方法，以进行3D物体的打印步骤。图25是本发明实施例八提供的打印系统的结构示意图。如图25所示，本实施例提供的打印系统10，包括打印头1、支撑平台2和控制单元3，控制单元3和打印头1电连接，控制单元3用于执行前述实施例一至实施例七的打印方法，以使打印头1在支撑平台2上打印待打印物体。

具体的，控制单元3可以包括处理终端和驱动控制器等组成部分，处理终端可用于对待打印物体进行处理，以形成用于打印的打印数据，而驱动控制器通过处理终端所发出的指令控制打印头1在支撑平台2上进行打印。处理终端所发出的指令，包括以上述实施例一至七中的方法流程打印待打印物体。

具体的，层打印数据包括且不限于层结构数据、层非结构数据，层结构数据包括且不限于柱式结构数据、网格式结构数据、螺旋式结构数据等信息。

进一步的，所述处理终端、驱动控制器功能的实现可以是硬件、由处理器执行的软件或者二者的组合。具体地，如果通过软件模块实现，可将预先的程序烧录到所述处理器中，或者将软件安装到预置的系统中；如果通过硬件实现，则可利用现场可编程门阵列(FPGA)将对应的功能固定化实现。

进一步的，所述软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、硬盘、或本领域已知的任何其他形式的存储介质。通过将所述存储介质耦接至处理器，从而使所述处理器能够从所述存储介质中读取信息，并且可以向所述存储介质写入信息。作为一种变化，所述存储介质可以是处理器的组成部分，或者所述处理器和所述存储介质均位于专用集成电路(ASIC)上。

进一步的，所述硬件可以是能够实现具体功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑器件、分立硬件组件或以上这些硬件的组合。作为一种变化，还可以通过计算设备的组合实现，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器的组合、与DSP通信结合的一个或者多个微处理器的组合等。

本实施例中，打印系统包括打印头、支撑平台和控制单元，控制单元和打印头电连接，控制单元用于执行打印方法，以使打印头在支撑平台上打印待打印物体；打印方法具体可以包括以下步骤：先根据待打印物体的层打印数据确定打印头打印预设层所需的多个行程中，每个行程在扫描方向上的行程起点和/或行程终点，其中，至少一个行程的行程起点和/或行程终点与待打印物体在行程中的轮廓相匹配；然后根据行程对预设层进行层打印。这样通过将对单个切片层进行打印时，打印行程的行程起点或行程终点中的至少一个与待打印物体在该行程中的边界相匹配，能够有效减少行程的整体长度，提升打印速度及打印效率。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种打印方法，其特征在于，包括：

根据待打印物体的层打印数据确定打印头打印预设层所需的多个行程中，每个所述行程在扫描方向上的行程起点和/或行程终点，其中，至少一个所述行程的行程起点和/或行程终点与所述待打印物体在所述行程中的轮廓相匹配；

根据所述行程对所述预设层进行层打印。

2.根据权利要求1所述的打印方法，其特征在于，所述行程的行程起点和行程终点均与所述待打印物体在所述行程中的轮廓相匹配。

3.根据权利要求1所述的打印方法，其特征在于，所述行程的行程起点由所述待打印物体在所述行程中的轮廓或者是所述行程的上一个行程的行程终点中在该行程的扫描方向上超前的一者所确定；和/或，所述行程的行程终点由所述待打印物体在所述行程中的轮廓或者是所述行程的下一个行程的行程起点中在该行程的扫描方向上滞后的一者所确定。

4.根据权利要求1-3任一项所述的打印方法，其特征在于，所述根据待打印物体的层打印数据确定打印头打印预设层所需的多个行程中，每个所述行程的行程起点和/或行程终点，具体包括：

根据每个所述行程中存在物体轮廓区域在扫描方向上的范围确定所述行程的行程起点和/或行程终点。

5.根据权利要求1-3任一项所述的打印方法，其特征在于，所述根据待打印物体的层打印数据确定打印头打印预设层所需的多个行程中，每个所述行程在扫描方向上的行程起点和/或行程终点之前，还包括：

确定所述打印头打印所述预设层所需的所述多个行程的数量。

6.根据权利要求5所述的打印方法，其特征在于，所述确定所述打印头打印所述预设层所需的所述多个行程的数量，具体包括：

根据所述打印头在步进方向上的长度与所述预设层在所述步进方向上的长度确定所述多个行程的数量。

7.根据权利要求5所述的打印方法，其特征在于，所述确定所述打印头打印所述预设层所需的所述多个行程的数量，具体包括：

根据所述打印头在步进方向的长度、所述预设层在所述步进方向上的长度、所述打印头的分辨率和所述待打印物体的分辨率确定所述多个行程的数量。

8.根据权利要求1-3任一项所述的打印方法，其特征在于，在所述根据待打印物体的层打印数据确定打印头打印预设层所需的多个行程中，每个所述行程在扫描方向上的行程起点和/或行程终点之前，所述方法还包括：

删除所有所述行程中不包含所述待打印物体的行程。

9.根据权利要求1-3任一项所述的打印方法，其特征在于，在所述根据待打印物体的层打印数据确定打印头打印预设层所需的多个行程中，每个所述行程在扫描方向上的行程起点和/或行程终点之前，所述方法还包括：

获取每相邻两个所述行程中，位于滞后位置的行程中的待打印物体的轮廓与位于超前位置的行程在步进方向上的最小距离；并且

当所述最小距离大于零时，将所述位于滞后位置的行程以及位于所述滞后位置的行程之后的所有行程均向滞后方向移动所述最小距离。

10.一种打印设备，其特征在于，包括打印头、支撑平台和控制单元，所述控制单元和所述打印头电连接，所述控制单元用于执行权利要求1-9任一项所述的打印方法，以使所述打印头在所述支撑平台上打印待打印物体。