CN110920070A - 3d实体模型的自动上色方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种3D实体模型的自动上色方法，可控制3D上色装置自动对3D实体模型进行上色。3D上色装置经由3D扫描模块对可动承载台上的3D实体模型执行3D扫描及建模处理以产生扫描物件数据，依据色彩分布数据及扫描物件数据产生相关联的上色控制数据及承载台控制数据，依据承载台控制数据控制可动承载台来变换3D实体模型的空间位置，并依据上色控制数据控制上色模块对3D实体模型的多个视角进行上色。本发明可自动对3D实体模型进行上色处理，而可有效取代人工上色。

Description

3D实体模型的自动上色方法
技术领域
本发明涉及3D实体模型，特别涉及3D实体模型的自动上色方法。
背景技术
于现有3D打印技术中，使用者可自行设计3D虚拟物件，并经由3D打印机来打印出3D实体模型。此外，目前虽已有可打印彩色3D实体模型的彩色3D打印机被提出，但由于较高的造价及较大的体积，彩色3D打印机并无法普及，这使得目前市面上仍以不具彩色打印功能的原色3D打印机为主流，前述原色3D打印机所打印出的3D实体模型的颜色为打印材原色。
为获得彩色3D实体模型，于现有技术中，使用者于打印完成后必须对原色的3D实体模型人工进行上色，而必须花费大量人力与时间。
有鉴于此，目前亟待一种可自动对原色的3D实体模型进行上色的方案被提出。
发明内容
本发明的目的在于提供一种3D实体模型的自动上色方法，可自动识别3D实体模型的外形并准确地进行上色。
于一实施例中，一种3D实体模型的自动上色方法，用于一3D上色装置，该3D上色装置包括一3D扫描模块、一上色模块、一可动承载台，该3D模型的自动上色方法包括以下步骤：
a)控制该3D扫描模块对该可动承载台上的一3D实体模型执行3D扫描以产生一扫描数据；
b)依据该扫描数据产生描述一3D虚拟物件的外形的一扫描物件数据，其中该3D虚拟物件是对应该3D实体模型；
c)依据一色彩分布数据及该扫描物件数据产生相关联的一上色控制数据及一承载台控制数据；及
d)依据该承载台控制数据控制该可动承载台来变换该3D实体模型的空间位置，并依据该上色控制数据控制该上色模块对该3D实体模型的多个视角进行上色。
于一实施例中，该步骤a)包括以下步骤：
a1)控制该可动承载台沿一扫描路径转动；
a2)于转动该可动承载台期间控制该3D扫描模块对该3D实体模型的该多个视角进行拍摄以获得多个点云数据；及
a3)将各该点云数据分别关联至拍摄该点云数据时该可动承载台的一承载台坐标以作为该扫描数据。
于一实施例中，该步骤b)包括以下步骤：
b1)依据该扫描数据执行一建模处理以产生该扫描物件数据；
b2)对该扫描物件数据执行一定位处理以建立该3D实体模型的该多个视角与该可动承载台的多个承载台坐标之间的一模型-承载台对应关系；及
b3)依据用以打印该3D实体模型的一原始物件数据的形状信息或一物件切层数据修改该扫描物件数据以修改所描述的该3D虚拟物件的外形。
于一实施例中，该色彩分布数据包括一原始物件数据的一色彩信息或一色彩切层数据，该步骤c)包括以下步骤：
c1)依据该色彩分布数据对该扫描物件数据执行一模拟上色处理以产生对应彩色的该3D虚拟物件的一彩色物件数据；及
c2)依据该彩色物件数据的色彩信息产生该上色控制数据。
于一实施例中，该步骤c)更包括以下步骤：
c3)依据该3D实体模型的该多个视角的一上色顺序及该3D实体模型的该多个视角与该可动承载台的多个承载台坐标之间的一模型-承载台对应关系产生该承载台控制数据。
于一实施例中，于该步骤a)之前更包括以下步骤：
e1)对该原始物件数据的形状信息执行一物件切层处理以产生多层的物件切层数据；及
e2)控制一3D打印机依据该多层的物件切层数据逐层打印多层的切层实体模型，并堆叠该多层的切层实体模型为该3D实体模型。
于一实施例中，该3D上色装置更包括一装卸结构，该装卸结构用以可替换地装设与卸除该上色模块及该3D扫描模块；该步骤a)是于该装卸结构装设该3D扫描模块时执行3D扫描；该步骤d)是于该装卸结构装设该上色模块时控制该可动承载台来变换该3D实体模型的空间位置，并分别对该3D实体模型的该多个视角进行上色。
于一实施例中，该3D上色装置更包括一多轴移动装置，该上色模块设置于该多轴移动装置，该上色控制数据包括分别对应该3D实体模型的该多个视角的多个上色模块路径及多个喷墨数据；
该步骤d)是依据该承载台控制数据控制该可动承载台水平转动该3D实体模型至各该视角，控制该多轴移动装置于立体空间中沿对应当前的该视角的该上色模块路径移动该上色模块，并依据对应当前的该视角的该喷墨数据控制该上色模块对该3D实体模型的当前的该视角喷涂墨水。
于一实施例中，该3D上色装置更包括一多轴移动装置，该可动承载台设置于该多轴移动装置，该承载台控制数据包括一承载台路径，该承载台路径经过对应该3D实体模型的该多个视角的多个承载台坐标，该上色控制数据包括分别对应该3D实体模型的该多个视角的多个喷墨数据；
该步骤d)是经由该多轴移动装置控制该可动承载台沿该承载台路径于立体空间中移动或转动该3D实体模型至各该视角，并依据对应当前的该视角的该上色控制数据控制该上色模块对该3D实体模型的当前的该视角进行上色。
于一实施例中，各该承载台坐标是记录有多个运转角度，该上色模块设置于该可动承载台上方；
该步骤d)是依据各该承载台坐标的该多个运转角度控制该多轴移动装置的多个转动装置转动以依序使该3D实体模型的各该视角朝上，并依据该上色控制数据控制该上色模块朝下喷涂墨水至该3D实体模型的当前的该视角。
于一实施例中，该上色控制数据包括分别对应该3D实体模型的该多个视角的多张彩色2D影像，该步骤d)是依据对应当前的该视角的该彩色2D影像控制该上色模块使用墨水对该3D实体模型的当前的该视角进行喷涂。
于一实施例中，于该步骤a)之前更包括以下步骤：
f1)对一原始物件数据的形状信息执行一物件切层处理以产生多层的物件切层数据；
f2)对该原始物件数据的色彩信息执行一色彩切层处理以产生多层的色彩切层数据；及
f3)控制一3D打印机依据该多层的物件切层数据逐层打印多层的切层实体模型，并堆叠该多层的切层实体模型为该3D实体模型。
本发明可自动对3D实体模型进行上色处理，而可有效取代人工上色。
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为本发明一实施例的3D打印与上色系统的架构图；
图2为本发明第一实施例的自动上色方法的流程图；
图3A为本发明第二实施例的自动上色方法的第一部分流程图；
图3B为本发明第二实施例的自动上色方法的第二部分流程图；
图4为本发明第三实施例的切层处理与3D打印的流程图；
图5A为本发明第一态样的3D扫描的示意图；
图5B为本发明第一态样的3D上色的示意图；
图6A为本发明第二态样的3D扫描的示意图；及
图6B为本发明第二态样的3D上色的示意图。
其中，附图标记：
1、4、6…3D上色装置
11、41、61…3D扫描模块
12、42、62…上色模块
120…喷头
121…墨匣
13、43、63…可动承载台
14、44、64…多轴移动装置
15…连接模块
16…人机界面
17…记忆模块
170…扫描软件
171…上色软件
2…计算机装置
20…切层软件
21…设计软件
3…3D打印机
30…打印软件
45、65…装卸结构
50、70…3D实体模型
51、71…彩色3D实体模型
66…简易移动模块
S10-S15…第一自动上色步骤
S200-S215…第二自动上色步骤
S30-S35…3D打印步骤
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，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。
首请参阅图1，为本发明一实施例的3D打印与上色系统的架构图。本发明所提出的3D打印与上色系统主要包括3D上色装置1。
3D上色装置1主要包括3D扫描模块11、3D上色模块12、可动承载台13及电性连接上述装置并用以控制3D上色装置1的控制模块10。
3D扫描模块11用以对放置于可动承载台13上的3D实体模型执行3D扫描以产生扫描数据。于一实施例中，3D扫描模块11可包括影像撷取模块及深度计(如激光测距仪)。影像撷取模块用以对目标物的多个视角的画面进行拍摄来产生2D影像。深度计用以量测画面中的各位置的深度值，即量测各2D影像的各像素所对应的实际位置与深度计之间的距离。接着，3D扫描模块11可对各2D影像与对应此2D影像的多个深度值进行处理来产生一笔点云数据。藉此，3D扫描模块11可对目标物的多个不同视角的画面进行上述拍摄与深度量测操作来产生不同视角的多笔点云数据以作为扫描数据。
于一实施例中，点云数据是2D影像与深度值的组合，并包括多个点数据。各点数据被对应至一组坐标，前述坐标至少为三维坐标，并记录有各点数据于点云数据中的平面位置(X轴坐标值及Y轴坐标值)与所对应的深度值(Z轴坐标值)。
3D上色模块12包括至少一喷头(图1以多个喷头120为例)。各喷头120分别连接储存有不同色(如青色、洋红色、黄色及黑色)墨水的墨匣121。
可动承载台13用以放置并固定欲上色的3D实体模型，并可经由驱动装置(如转盘驱动器)移动或转动3D实体模型以变换3D实体模型于立体空间中的空间位置或朝向，而使3D扫描模块11可对3D实体模型的不同视角进行3D扫描，或使3D上色模块12可对3D实体模型的不同视角进行上色。
于一实施例中，3D上色装置1更包括电性连接控制模块10的多轴移动装置14(如机械手臂或多轴心转动装置)。多轴移动装置14可连接3D扫描模块11、上色模块12的喷头120、及/或可动承载台13，并可于立体空间中移动或旋转所连接的装置以变换所连接的装置于立体空间中的空间位置或朝向。
于一实施例中，3D上色装置1更包括电性连接控制模块10的连接模块15(如USB模块、PCI bus模块、Wi-Fi模块或蓝牙模块)。连接模块15用以连接计算机装置2，并可与计算机装置2进行数据收发(如传送扫描数据至计算机装置2或自计算机装置2接收色彩分布数据)。
于一实施例中，3D上色装置1更包括电性连接控制模块10的人机界面16(如按键、显示器、指示灯、蜂鸣器或上述任意组合)。人机界面16用以接受使用者操作并输出打印相关信息。
于一实施例中，3D上色装置1更包括电性连接控制模块10的记忆模块17。记忆模块17用以储存数据。
于一实施例中，记忆模块17包括非暂态计算机可读记录媒体，前述非暂态计算机可读记录媒体储存有扫描软件170(如3D扫描模块11的固件)与上色软件171(如上色模块12的固件)。前述扫描软件170与上色软件171皆记录有计算机可执行的程序码。控制模块10执行扫描软件170后，可执行本发明各实施例的自动上色方法的扫描相关步骤。控制模块10执行上色软件171后，可执行本发明各实施例的自动上色方法的上色相关步骤。
于一实施例中，计算机装置2的非暂态计算机可读记录媒体储存有设计软件21。计算机装置2于执行设计软件21后可自3D上色装置1接收扫描数据，依据使用者操作产生前述色彩分布数据，并依据色彩分布数据与扫描数据执行处理(如建模处理及虚拟上色处理)以产生控制数据(如上色控制数据与承载台控制数据)，并传送控制数据至3D上色装置1以进行自动上色。
于一实施例中，计算机装置2还连接3D打印机3(如FDM 3D打印机、SLA3D打印机或粉末式3D打印机，不加以限定)。并且，计算机装置2储存有切层软件20，计算机装置2可执行切层软件20来对原始物件数据执行切层处理以获得切层数据(如物件切层数据及色彩切层数据)，并将切层数据传送至3D打印机3以制造出前述原色的3D实体模型。接着，使用者可将所制造出的3D实体模型暂时固定于3D上色装置1的可动承载台13以进行自动上色。
于一实施例中，3D上色装置1与3D打印机3是整合设置于同一机器中。藉此，整合后的装置于打印完成后可自动进行上色。更进一步地，于进行3D打印时，前述可动乘载台13可作为成型平台来承载打印中的3D实体模型；于进行3D上色时，前述可动承载台13可作为上色平台来承载待上色的3D实体模型。
于一实施例中，3D上色装置1、计算机装置2与3D打印机3是整合设置于同一机器中。藉此，整合后的装置可独立完成所有处理(即切层处理、打印处理与上色处理)。
续请参阅图2，为本发明第一实施例的自动上色方法的流程图。本发明各实施例的自动上色方法可由图1所示的3D上色装置1、图5A与图5B所示的3D上色装置4或图6A与图6B所示的3D上色装置6来加以实现(后续将以图1所示的3D上色装置1进行说明)。本实施例的自动上色方法包括以下步骤。
步骤S10：3D上色装置1的控制模块10控制3D扫描模块11对放置于可动承载台13上的3D实体模型执行3D扫描以产生扫描数据。于一实施例中，3D扫描模块11是对3D实体模型的多个视角进行拍摄并产生各视角的点云数据来作为扫描数据。
步骤S11：控制模块10依据扫描数据执行建模处理以产生扫描物件数据。前述扫描物件数据是用以描述一组3D虚拟物件的外形，前述3D虚拟物件是对应被扫描的3D实体模型。
于一实施例中，控制模块10可经由连接模块15将步骤S10所产生的扫描数据传送至计算机装置2，计算机装置2于执行设计软件21后可对扫描数据执行建模处理来产生前述扫描物件数据。
步骤S12：控制模块10取得色彩分布数据，并依据色彩分布数据及扫描物件数据产生用以控制上色模块12的上色控制数据及用以控制可动承载台13的承载台控制数据。前述色彩分布数据是用以描述3D虚拟物件的不同位置的颜色。
于一实施例中，上色控制数据与承载台控制数据是相互关联的。举例来说，上色控制数据可记录3D实体模型的各视角的色彩分布(如彩色2D影像)。并且，承载台控制数据可记录前述3D实体模型的各视角所对应的可动承载台13的承载台坐标。
于一实施例中，使用者可操作计算机装置2执行设计软件21，并经由设计软件21来手动设定3D虚拟物件的不同位置的颜色以产生前述色彩分布数据。
于一实施例中，使用者可操作计算机装置2执行切层软件20以对用来制造3D实体模型的原始物件数据执行切层处理以产生切层数据(如物件切层数据与色彩切层数据)，并执行设计软件21来依据切层数据(可将色彩切层数据作为色彩分布数据)及扫描数据来产生上色控制数据与承载台控制数据。
步骤S13：控制模块10依据承载台控制数据控制可动承载台13转动3D实体模型。于一实施例中，可动承载台13设置有坐标编码器而可感测当前的承载台坐标(如旋转角度或移动距离)。并且，3D实体模型的多个视角被设定有上色顺序，控制模块10可依据上色顺序选择多个视角的其中之一(如第一视角)，再依据承载台控制数据中第一视角所对应的承载台坐标(如第一组承载台坐标)控制可动承载台13来变换(如经由转动或移动)3D实体模型于立体空间中的空间位置以使3D实体模型的第一视角朝向上色模块12。
值得注意的是，随于本实施例中是以转动3D实体模型为例进行说明，但不以此限定。于其他实施例中(如图6A与图6B的实施例)，3D上色装置6可经由多轴向转动或移动来变换3D实体模型的空间位置。
步骤S14：控制模块10依据上色控制数据控制上色模块12对可动承载台13上的3D实体模型进行上色。于一实施例中，控制模块10可取得上色控制数据中相同视角的色彩分布(如第一视角的彩色2D影像)，并依据第一视角的色彩分布控制上色模块12的多个喷头120分别使用不同色的墨匣121的墨水对3D实体模型的第一视角进行喷涂。藉此，3D上色装置1可完成3D实体模型的第一视角的自动上色。
步骤S15：控制模块10判断3D实体模型是否完成上色，如判断是否3D实体模型的所有视角皆已上色。
若控制模块10判断3D实体模型已完成上色，则结束上色处理。否则，控制模块10再次执行步骤S13及步骤S14以对3D实体模型的另一视角(如第二视角)进行上色。
举例来说，控制模块10可选择第二视角，再依据承载台控制数据中第二视角所对应的第二组承载台坐标控制可动承载台13转动或移动以使3D实体模型的第二视角朝向上色模块12。接着，控制模块10可依据上色控制数据中第二视角的彩色2D影像控制上色模块12的多个喷头120对3D实体模型的第二视角进行喷涂。藉此，3D上色装置1可完成3D实体模型的第二视角的自动上色，以此类推。
本发明可自动对3D实体模型进行上色处理，而可有效取代人工上色。
续请参阅图5A及图5B，图5A为本发明第一态样的3D扫描的示意图，图5B为本发明第一态样的3D上色的示意图。图5A及图5B用以示例性说明本发明的3D上色装置的一种实施态样。
于本例子中，3D上色装置4包括装卸结构45。装卸结构45设置于多轴移动装置44(本例子中为四轴机械手臂)，并用以可替换地装设/卸除3D扫描模块41及上色模块42。并且，于本例子中，可动承载台43可受控制来进行水平转动以使3D实体模型50的不同视角朝向3D扫描模块41及上色模块42。
如图5A所示，于进行3D扫描时，使用者可先经由装卸结构45将3D扫描模块41装设于多轴移动装置44。接着，3D上色装置4可控制可动承载台43水平转动3D实体模型50，并于转动过程中控制3D扫描模块41及多轴移动装置44来对3D实体模型50的各视角进行3D扫瞄以产生扫描数据，并依据扫描数据及色彩分布数据来产生上色控制数据及承载台控制数据。
接着，如图5B所示，于进行3D上色时，使用者可先自多轴移动装置44卸除3D扫描模块41，再经由装卸结构45将上色模块42(本例子中包括喷头与墨匣)装设于多轴移动装置44。接着，3D上色装置4可依据承载台控制数据控制可动承载台43水平转动3D实体模型50，并于转动过程中依据上色控制数据对应控制上色模块42及多轴移动装置44来对3D实体模型50的各视角进行上色以产生彩色3D实体模型51。
本发明经由将3D扫描模块41及上色模块42设置于多轴移动装置44可有效提升可扫描范围与可上色范围，进而提升所产生的扫描数据的精确度及上色品质。
相较于多轴心旋转会使3D实体模型50同时承受来自多个方向的力(如不同方向的引力与离心力)，本发明经由设定可动承载台43为水平旋转(单轴心旋转)，可有较减少3D实体模型50于旋转过程中所受到的力，而可降低3D实体模型50因旋转而损坏的机率。
续请参阅图6A及图6B，图6A为本发明第二态样的3D扫描的示意图，图6B为本发明第二态样的3D上色的示意图。图6A及图6B用以示例性说明本发明的3D上色装置的另一种实施态样。
于本例子中，3D上色装置6包括装卸结构65及简易移动模块66。装卸结构65设置于简易移动模块66(于本例子中为轨道移动装置)，并用以可替换地装设/卸除3D扫描模块61及上色模块62。简易移动模块66设置于可动承载台63上方，并且3D扫描模块61及上色模块62是朝下设置(即朝下进行扫描与上色)。
并且，于本例子中，可动承载台63设置于多轴移动装置64(本例子中为双轴心转动装置，即包括两组不同轴心的转动装置)，而可受控制来进行多轴转动以使3D实体模型70的不同视角朝上(即朝向3D扫描模块61及上色模块62)。
如图6A所示，于进行3D扫描时，使用者可先将3D扫描模块61经由装卸结构65装设于简易移动模块66。接着，3D上色装置6可控制多轴移动装置64来转动可动承载台63以于立体空间中转动3D实体模型70，并于转动过程中控制3D扫描模块61及简易移动装置66来对3D实体模型70的各视角进行3D扫瞄以产生扫描数据，并依据扫描数据及色彩分布数据来产生上色控制数据及承载台控制数据。
接着，如图6B所示，于进行3D上色时，使用者可先自简易移动装置66卸除3D扫描模块61，再经由装卸结构65将上色模块62(本例子中包括喷头与墨匣)装设于简易移动装置66。接着，3D上色装置6可依据承载台控制数据控制多轴移动装置64于立体空间中转动3D实体模型70，并于转动过程中依据上色控制数据对应控制上色模块62及简易移动装置66来对3D实体模型70的各视角进行上色(如朝下喷涂墨水)以产生彩色3D实体模型71。
本发明经由将多轴移动装置64设置于可动承载台63并采用多轴心的旋转方式，可有效减少上色所需空间，进而减少3D上色系统6的体积。
本发明经由采用固定朝下进行3D扫描与喷印墨水，可有效避免移动3D扫描模块61所造成的扫描误差与引力造成的墨水落点误差，进而提升扫描数据的精确度与上色品质。
续请同时参阅图3A及图3B，图3A为本发明第二实施例的自动上色方法的第一部分流程图，图3B为本发明第二实施例的自动上色方法的第二部分流程图。本发明各实施例的自动上色方法可由图1所示的3D上色装置1、图5A与图5B所示的3D上色装置4或图6A与图6B所示的3D上色装置6来加以实现(后续将以图1所示的3D上色装置1进行说明)。
使用者将欲上色的3D实体模型固定于可动承载台13后，可操作3D上色装置1执行扫描软件170来执行以下步骤。
步骤S200：3D上色装置1的控制模块10判断3D扫描模块11是否已装设完成。举例来说，控制模块10可发送测试信号至3D扫描模块11以测试3D扫描模块11是否就绪。
若控制模块10判断3D扫描模块11尚未装设完成，则再次执行步骤S200以持续检测，并可进一步经由人机界面16发出警示以提醒使用者装设3D扫描模块11。若控制模块10判断3D扫描模块11已装设完成，则执行步骤S201。
步骤S201：控制模块10控制可动承载台13沿预设的扫描路径转动。
于一实施例中，前述扫描路径包括有序的多个承载台坐标，多个坐标是分别对应3D实体模型的的多个视角。控制模块10是控制可动承载台13移动或转动至第一组承载台坐标以使3D实体模型的第一视角朝向3D扫描模块11。
于一实施例中，可动承载台13设置于多轴移动装置14而可于多个轴心转动(如图6A所示)，前述扫描路径的各承载台坐标可记录有各轴心的转动角度。并且，控制模块10是控制多轴移动装置14的多个转动装置分别转动对应的转动角度以达成转动可动承载台13的效果。
步骤S202：控制模块10控制3D扫描模块11对可动承载台13上的3D实体模型的当前视角(如第一视角)进行3D扫描以获得一张2D影像及对应的多个深度值，并依据此张2D影像及对应的多个深度值产生第一笔点云数据。
步骤S203：控制模块10判断3D扫描是否完成，如判断是否3D实体模型的所有视角皆已完成3D扫描。
于一实施例中，控制模块10是于可动承载台13已沿扫描路径转动完成时，判定3D扫描完成。
若控制模块10判断3D扫描未完成，则再次执行步骤S201及步骤S202以对3D实体模型的下一视角进行3D扫描，如控制可动承载台13转动至第二组承载台坐标以使3D实体模型的第二视角朝向3D扫描模块11，并控制3D扫描模块11对3D实体模型的第二视角进行3D扫描以产生第一笔点云数据，以此类推。
若控制模块10判断3D扫描完成，则执行步骤S204：控制模块10将各点云数据分别关联至拍摄各点云数据时可动承载台13的承载台坐标，并将关联后的点云数据与可动承载台13的多个承载台坐标作为扫描数据。
接着，3D上色装置1可将扫描数据传送至计算机装置2以进行模型生成处理，或者由3D上色装置1直接对扫描数据进行模型生成处理(后续将以3D上色装置1进行处理为例进行说明)。具体而言，模型生成处理包括以下步骤。
步骤S205：控制模块10依据扫描数据执行建模处理以产生扫描物件数据，前述扫描物件数据是用以描述一组3D虚拟物件的外形，此3D虚拟物件的外形是与3D实体模型的外形相对应(如相同或相似)。
前述依据扫描数据(可包含多笔点云数据)产生扫描物件数据是属于3D建模技术领域的常见技术，其技术细节于此不再赘述。
步骤S206：控制模块10对所产生的扫描物件数据执行定位处理以建立模型-承载台对应关系，前述模型-承载台对应关系包括3D实体模型的多个视角与可动承载台13的多个承载台坐标之间的多个对应关系。
具体而言，由于扫描数据中的各笔点云数据皆有关联至一个承载台坐标，这使得于建模处理(步骤S205)后控制模块10可将各点云数据于3D虚拟物件中所对应的视角(即3D实体模型的视角)关联至对应的承载台坐标。
藉此，控制模块10可建立前述模型-承载台对应关系，并可依据模型-承载台对应关系来转动可动承载台13以使3D实体模型的特定视角朝向上色模块12(容后详述)。
步骤S207：控制模块10取得原始物件数据的形状信息或物件切层数据，并依据所取得数据修改扫描物件数据以修改3D虚拟物件的外形(即修改扫描物件数据所描述的3D实体模型的外形)。
前述原始物件数据与物件切层数据是用以打印3D实体模型。具体而言，原始物件数据是用以描述原始3D虚拟物件，使用者可操作计算机装置2执行切层软件20来对原始物件数据的形状信息执行物件切层处理来产生多层的物件切层数据(即将原始3D虚拟物件分割为多层的切层虚拟物件)，并将所产生的物件切层数据传送至3D打印机3执行3D打印以制造前述的3D实体模型。
于一实施例中，控制模块10是先识别3D虚拟物件的外形的瑕疵(如因3D扫描缺漏或错误而无法建模或建模错误的部分)，并依据原始物件数据或物件切层数据(如依据原始3D虚拟物件的外形)修正上述瑕疵。
藉此，本发明可有效修补3D扫描缺漏或错误所造成的数据瑕疵，提升3D虚拟物件的与3D实体模型之间的匹配度，进而提升3D上色的品质。
于另一实施例中，控制模块10透过此步骤S207，可以相对减少3D扫描次数，例如简化扫描路径或减少扫描的视角数目，并以减少的3D扫描次数所得到的扫描物件数据与原始物件数据的形状信息或物件切层数据进行比对后，直接以原始物件数据的形状信息或物件切层数据替换或修改扫描物件数据的全部或部分以作为3D虚拟物件的外形(而得以描述3D实体模型的外形)。
接着，计算机装置2可执行设计软件21来产生控制数据，或者由3D上色装置1执行设计软件21(若设计软件21储存于3D上色装置1的记忆体17)来产生控制数据(后续将以计算机装置2执行设计软件21为例进行说明)。具体而言，设计软件21被执行后可执行以下步骤。
步骤S208：计算机装置2取得色彩分布数据。前述色彩分布数据用以描述3D虚拟物件的各部位的色彩。
于一实施例中，色彩分布数据包括前述原始物件数据的色彩信息或色彩切层数据(如多张彩色2D影像)。具体而言，使用者可操作计算机装置2执行切层软件20来对原始物件数据的色彩信息执行色彩切层处理来产生多层的色彩切层数据。
于一实施例中，使用者可操作计算机装置2来经由设计软件21对3D虚拟物件的各部位的色彩进行设定。于色彩设定完成后，设计软件21可产生对应的色彩分布数据。
步骤S209：计算机装置2依据色彩分布数据对扫描物件数据执行模拟上色处理以产生彩色物件数据。前述彩色物件数据是用以描述彩色的3D虚拟物件。
于一实施例中，前述色彩分布数据包括多张彩色2D影像，模拟上色处理是将多张彩色2D影像分别贴合于3D虚拟物件的表面以产生彩色的3D虚拟物件。
于一实施例中，前述色彩分布数据包括3D虚拟物件的各部位的色彩值(如色码)，模拟上色处理是依据对应的色彩值来对3D虚拟物件的各部位进行着色以产生彩色的3D虚拟物件。
步骤S210：计算机装置2依据彩色物件数据的色彩信息产生上色控制数据。于一实施例中，上色控制数据包括多张2D彩色影像，多张2D彩色影像分别对应3D实体模型的多个视角。
步骤S211：计算机装置2依据3D实体模型的多个视角的上色顺序(如上色控制数据的多张2D彩色影像的喷涂顺序)及模型-承载台对应关系产生承载台控制数据。
于一实施例中承载台控制数据包括承载台路径。具体而言，计算机装置2取得3D实体模型的多个视角所对应的多个承载台坐标，并依据上色顺序排列多个承载台坐标以获得承载台路径。
接着，计算机装置2可将控制数据(即上色控制数据与承载台控制数据)传送至3D上色装置1(若设计软件21是于计算机装置2被执行)，3D上色装置1执行上色软件171以执行以下步骤。
步骤S212：控制模块10判断上色模块12是否已装设完成。举例来说，控制模块10可发送测试信号至上色模块12以测试上色模块12是否就绪。
若控制模块10判断上色模块12尚未装设完成，则再次执行步骤S212以持续检测，并可进一步经由人机界面16发出警示以提醒使用者装设上色模块12。若控制模块10判断上色模块12已装设完成，则执行步骤S213。
步骤S213：控制模块10依据承载台控制数据控制可动承载台13转动3D实体模型。于一实施例中，控制模块10是控制可动承载台13转动至承载台路径的多个承载台坐标的一(如第一个承载台坐标)，以使3D实体模型的对应视角(如第一视角)朝向上色模块12。
于一实施例中，若可动承载台13设置于多轴移动装置14(如图6B所示)，则承载台控制数据可包括前述承载台路径。控制模块10可经由多轴移动装置14控制可动承载台13沿承载台路径于立体空间中移动或转动至特定的承载台坐标以使3D实体模型的特定视角至各视角。
于一实施例中，前述承载台坐标是记录有用以控制该多轴移动装置的多个转动装置的多个运转角度，控制模块10是依据各承载台坐标的多个运转角度控制多轴移动装置14的多个转动装置转动以使3D实体模型的各视角朝向上色模块12。
步骤S214：控制模块10依据上色控制数据控制上色模块12移动至上色位置，并对可动承载台13上的3D实体模型进行上色。
于一实施例中，若上色模块12设置于多轴移动装置14(如图5B所示)，则上色控制数据可包括分别对应3D实体模型的多个视角的多个上色模块路径及多个喷墨数据。控制模块10可控制多轴移动装置14于立体空间中沿对应当前视角的上色模块路径移动上色模块12至上色位置，并依据对应当前视角的喷墨数据控制上色模块12对3D实体模型的当前视角喷涂墨水。
步骤S215：控制模块10判断3D实体模型是否完成上色。若控制模块10判断3D实体模型已完成上色，则结束上色处理。否则，控制模块10再次执行步骤S213及步骤S214以对3D实体模型的另一视角(如第二视角)进行上色。
本发明经由依据用于打印3D实体模型的数据修正扫描数据，可有效提升3D扫描结果的精确度，进而提升上色品质。
值得一提的是，若3D扫描模块11与上色模块12是固定设置于3D上色装置1而不可卸除，则步骤S200与步骤S212可不被执行。
续请参阅图4，为本发明第三实施例的切层处理与3D打印的流程图。本发明可经由计算机装置2与3D打印机3来制造出3D实体模型，再经由3D上色装置1对3D实体模型进行上色。本实施例的自动上色方法可包括用于实现切层处理与3D打印的以下步骤。
步骤S30：计算机装置2于执行切层软件20后自记忆体读取预存的一组原始物件数据。前述原始物件数据是用来描述一组彩色的原始3D虚拟物件，并记录有此原始3D虚拟物件的形状信息(如原始3D虚拟物件的各顶点的坐标值或原始3D虚拟物件的形状)及色彩信息(如原始3D虚拟物件的各部位的色彩值)。
步骤S31：计算机装置2对原始物件数据的形状信息执行物件切层处理以产生多层的物件切层数据。前述各层物件切层数据分别具有依照顺序排序的一个层数值，并分别用以描述切割原始3D虚拟物件后所产生的各层切层虚拟物件的轮廓。
于一实施例中，当3D打印机3为光固化3D打印机时，各层物件打印数据可为用以描述各层切层虚拟物件的轮廓的一张2D影像。
于一实施例中，当3D打印机3为FDM 3D打印机时，各层物件切层数据(如一段G-code)为用以描述各层切层虚拟物件的轮廓的一段打印路径。
步骤S32：计算机装置2对该原始物件数据的色彩信息执行一色彩切层处理以产生多层的色彩切层数据(如彩色2D影像)。前述各层色彩切层数据分别具有依照顺序排序的一个层数值，并分别用以描述切割原始3D虚拟物件后所产生的各层切层虚拟物件的色彩。
接着，计算机装置2可将物件切层数据传送至3D打印机3以打印3D实体模型，并将色彩切层数据传送至3D上色装置1以对3D实体模型进行上色。
步骤S33：3D打印机3于执行打印软件30后依序选择多层的物件切层数据的其中之一(如选择第一层物件切层数据)。
步骤S34：3D打印机3依据所选择的该层物件切层数据打印一层切层实体模型。
步骤S35：3D打印机3判断是否需打印下一层切层实体模型，即判断是否完成打印。具体而言，3D打印机3可依据当前选择的物件切层数据的层数值来判断是否完成打印，即，判断当前选择的物件切层数据是否为最后一层物件切层数据。
若当前选择的物件切层数据为最后一层物件切层数据，则结束3D打印程序。否则，3D打印机3再次执行步骤S33及步骤S34以打印下一层切层实体模型。
举例来说，3D打印机3选择第二层物件切层数据，并于第一层切层实体模型上打印第二层切层实体模型，以此类推。藉此，3D打印机3可堆叠多层的切层实体模型为3D实体模型。
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的权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种3D实体模型的自动上色方法，用于一3D上色装置，其特征在于，该3D上色装置包括一3D扫描模块、一上色模块、一可动承载台，该3D模型的自动上色方法包括以下步骤：
a)控制该3D扫描模块对该可动承载台上的一3D实体模型执行3D扫描以产生一扫描数据；
b)依据该扫描数据产生描述一3D虚拟物件的外形的一扫描物件数据，其中该3D虚拟物件是对应该3D实体模型；
c)依据一色彩分布数据及该扫描物件数据产生相关联的一上色控制数据及一承载台控制数据；及
d)依据该承载台控制数据控制该可动承载台来变换该3D实体模型的空间位置，并依据该上色控制数据控制该上色模块对该3D实体模型的多个视角进行上色。
2.如权利要求1所述的3D实体模型的自动上色方法，其特征在于，该步骤a)包括以下步骤：
a1)控制该可动承载台沿一扫描路径转动；
a2)于转动该可动承载台期间控制该3D扫描模块对该3D实体模型的该多个视角进行拍摄以获得多个点云数据；及
a3)将各该点云数据分别关联至拍摄该点云数据时该可动承载台的一承载台坐标以作为该扫描数据。
3.如权利要求1所述的3D实体模型的自动上色方法，其特征在于，该步骤b)包括以下步骤：
b1)依据该扫描数据执行一建模处理以产生该扫描物件数据；
b2)对该扫描物件数据执行一定位处理以建立该3D实体模型的该多个视角与该可动承载台的多个承载台坐标之间的一模型-承载台对应关系；及
b3)依据用以打印该3D实体模型的一原始物件数据的形状信息或一物件切层数据修改该扫描物件数据以修改所描述的该3D虚拟物件的外形。
4.如权利要求1所述的3D实体模型的自动上色方法，其特征在于，该色彩分布数据包括一原始物件数据的一色彩信息或一色彩切层数据，该步骤c)包括以下步骤：
c1)依据该色彩分布数据对该扫描物件数据执行一模拟上色处理以产生对应彩色的该3D虚拟物件的一彩色物件数据；及
c2)依据该彩色物件数据的色彩信息产生该上色控制数据。
5.如权利要求4所述的3D实体模型的自动上色方法，其特征在于，该步骤c)更包括以下步骤：
c3)依据该3D实体模型的该多个视角的一上色顺序及该3D实体模型的该多个视角与该可动承载台的多个承载台坐标之间的一模型-承载台对应关系产生该承载台控制数据。
6.如权利要求4所述的3D实体模型的自动上色方法，其特征在于，于该步骤a)之前更包括以下步骤：
e1)对该原始物件数据的形状信息执行一物件切层处理以产生多层的物件切层数据；及
e2)控制一3D打印机依据该多层的物件切层数据逐层打印多层的切层实体模型，并堆叠该多层的切层实体模型为该3D实体模型。
7.如权利要求1所述的3D实体模型的自动上色方法，其特征在于，该3D上色装置更包括一装卸结构，该装卸结构用以可替换地装设与卸除该上色模块及该3D扫描模块；该步骤a)是于该装卸结构装设该3D扫描模块时执行3D扫描；该步骤d)是于该装卸结构装设该上色模块时控制该可动承载台来变换该3D实体模型的空间位置，并分别对该3D实体模型的该多个视角进行上色。
8.如权利要求1所述的3D实体模型的自动上色方法，其特征在于，该3D上色装置更包括一多轴移动装置，该上色模块设置于该多轴移动装置，该上色控制数据包括分别对应该3D实体模型的该多个视角的多个上色模块路径及多个喷墨数据；
该步骤d)是依据该承载台控制数据控制该可动承载台水平转动该3D实体模型至各该视角，控制该多轴移动装置于立体空间中沿对应当前的该视角的该上色模块路径移动该上色模块，并依据对应当前的该视角的该喷墨数据控制该上色模块对该3D实体模型的当前的该视角喷涂墨水。
9.如权利要求1所述的3D实体模型的自动上色方法，其特征在于，该3D上色装置更包括一多轴移动装置，该可动承载台设置于该多轴移动装置，该承载台控制数据包括一承载台路径，该承载台路径经过对应该3D实体模型的该多个视角的多个承载台坐标，该上色控制数据包括分别对应该3D实体模型的该多个视角的多个喷墨数据；
该步骤d)是经由该多轴移动装置控制该可动承载台沿该承载台路径于立体空间中移动或转动该3D实体模型至各该视角，并依据对应当前的该视角的该上色控制数据控制该上色模块对该3D实体模型的当前的该视角进行上色。
10.如权利要求9所述的3D实体模型的自动上色方法，其特征在于，各该承载台坐标是记录有多个运转角度，该上色模块设置于该可动承载台上方；
该步骤d)是依据各该承载台坐标的该多个运转角度控制该多轴移动装置的多个转动装置转动以依序使该3D实体模型的各该视角朝上，并依据该上色控制数据控制该上色模块朝下喷涂墨水至该3D实体模型的当前的该视角。
11.如权利要求1所述的3D实体模型的自动上色方法，其特征在于，该上色控制数据包括分别对应该3D实体模型的该多个视角的多张彩色2D影像，该步骤d)是依据对应当前的该视角的该彩色2D影像控制该上色模块使用墨水对该3D实体模型的当前的该视角进行喷涂。
12.如权利要求1所述的3D实体模型的自动上色方法，其特征在于，于该步骤a)之前更包括以下步骤：
f1)对一原始物件数据的形状信息执行一物件切层处理以产生多层的物件切层数据；
f2)对该原始物件数据的色彩信息执行一色彩切层处理以产生多层的色彩切层数据；及
f3)控制一3D打印机依据该多层的物件切层数据逐层打印多层的切层实体模型，并堆叠该多层的切层实体模型为该3D实体模型。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113192211A (zh) * 2021-03-23 2021-07-30 北京师范大学 一种基于3d模型的唐三彩虚拟上色系统及方法
CN113295095A (zh) * 2021-07-27 2021-08-24 成都理工大学 高填方边坡土工离心模型测量控制系统
TWI788881B (zh) * 2020-06-18 2023-01-01 德商賀利氏德國有限責任兩合公司 將功能性印刷圖案印至三維物體表面上之增材印刷方法，及其相關電腦程式及電腦可讀媒介

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE1028476B1 (de) * 2020-07-14 2022-02-15 Phoenix Contact Gmbh & Co Verfahren zum Bedrucken eines dreidimensionalen Artikels
CN115195127B (zh) * 2022-06-06 2024-01-05 深圳市纵维立方科技有限公司 彩色3d打印设备及其控制方法、系统、可读存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160037149A1 (en) * 2014-08-01 2016-02-04 Canon Kabushiki Kaisha Information processing apparatus and information processing method
WO2017141483A1 (ja) * 2016-02-17 2017-08-24 株式会社日立製作所 ３次元着色システム及び３次元構造物の製造方法
CN107471628A (zh) * 2017-07-20 2017-12-15 西安交通大学青岛研究院 一种打印多彩模型的3d打印方法
US20180056671A1 (en) * 2015-03-11 2018-03-01 Reydel Automotive B.V. Method and facility for coating a body with formation of a structured surface
CN108274741A (zh) * 2017-01-06 2018-07-13 三纬国际立体列印科技股份有限公司 有色三维模型的切层打印方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5339103A (en) * 1992-08-18 1994-08-16 Schmidt Robert H Part machining programming using a camera interchangeable with maching nozzle
WO2004016438A1 (en) * 2002-08-19 2004-02-26 Creo Il. Ltd. Continuous flow inkjet utilized for 3d curved surface printing
JP2008098280A (ja) * 2006-10-10 2008-04-24 Shinano Kenshi Co Ltd 電子部品立体成形装置
JP6163285B2 (ja) * 2011-04-01 2017-07-12 セイコーエプソン株式会社 ３次元複合機
DE102012006371A1 (de) * 2012-03-29 2012-07-05 Heidelberger Druckmaschinen Aktiengesellschaft Verfahren zum Bedrucken eines Objekts
US20170151713A1 (en) * 2014-03-07 2017-06-01 Polar 3D Llc Three dimensional printer
US9868254B2 (en) * 2014-05-30 2018-01-16 Apple Inc. Method and apparatus for three dimensional printing of colored objects
EP2960057A1 (en) * 2014-06-25 2015-12-30 Sidel S.p.a. Con Socio Unico Apparatus and method for decorating the surface of irregularly shaped containers
NL2013096B1 (nl) * 2014-06-30 2016-07-11 Leapfrog B V Inrichting en werkwijze voor het door middel van 3D-extrusie vormen van een gekleurd werkstuk.
WO2016040473A1 (en) * 2014-09-10 2016-03-17 Vangogh Imaging, Inc. Real-time dynamic three-dimensional adaptive object recognition and model reconstruction
DE102014221991A1 (de) * 2014-10-29 2015-01-22 Heidelberger Druckmaschinen Ag 3D/2D-Druckverfahren

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160037149A1 (en) * 2014-08-01 2016-02-04 Canon Kabushiki Kaisha Information processing apparatus and information processing method
US20180056671A1 (en) * 2015-03-11 2018-03-01 Reydel Automotive B.V. Method and facility for coating a body with formation of a structured surface
WO2017141483A1 (ja) * 2016-02-17 2017-08-24 株式会社日立製作所 ３次元着色システム及び３次元構造物の製造方法
CN108274741A (zh) * 2017-01-06 2018-07-13 三纬国际立体列印科技股份有限公司 有色三维模型的切层打印方法
CN107471628A (zh) * 2017-07-20 2017-12-15 西安交通大学青岛研究院 一种打印多彩模型的3d打印方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI788881B (zh) * 2020-06-18 2023-01-01 德商賀利氏德國有限責任兩合公司 將功能性印刷圖案印至三維物體表面上之增材印刷方法，及其相關電腦程式及電腦可讀媒介
US11878473B2 (en) 2020-06-18 2024-01-23 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Additive printing method for printing a functional print pattern on a surface of a three-dimensional object, associated computer program and computer-readable medium
CN113192211A (zh) * 2021-03-23 2021-07-30 北京师范大学 一种基于3d模型的唐三彩虚拟上色系统及方法
CN113192211B (zh) * 2021-03-23 2023-04-07 北京师范大学 一种基于3d模型的唐三彩虚拟上色系统及方法
CN113295095A (zh) * 2021-07-27 2021-08-24 成都理工大学 高填方边坡土工离心模型测量控制系统

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