CN111016177B - 一种三维打印快速成型模型上的信息标记的上色方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种三维打印快速成型模型上的信息标记的上色方法，属于信息标记上色技术领域。所述三维打印快速成型模型的表面一体形成有呈凹凸状的信息标记，所述信息标记包括若干随机排列的凸块区和凹块区，所述凸块区的上表面均处于同一水平面，采用激光烧结法对所述凸块区的上表面进行烧结上色。本发明利用激光烧结技术可以准确的将三维打印快速成型模型上的信息标记进行上色，误差小，正确性高，便于数字化识别，且减少有害污染。以解决现有采用颜料涂抹对信息标记进行上色造成的容易产生识别误差，且有色颜料大规模使用时存在有害污染的问题。

Description

一种三维打印快速成型模型上的信息标记的上色方法
技术领域
本发明实施例涉及信息标记上色技术领域，具体涉及一种三维打印快速成型模型上的信息标记的上色方法。
背景技术
随着科学技术水平的不断发展，三维打印快速成型技术(简称3D打印技术)在近十年得到了迅猛发展，3D打印技术是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过分层加工、迭加成型的方式逐层增加材料生成3D真实物体、制成实物模型，甚至直接制造零件或模具的先进制造技术。
3D打印技术日渐成熟稳定以及打印精度的不断提高，使其被越来越多的应用在工业生产活动中，3D打印技术不仅大大降低了生产成本，并且在某些生产领域也打破了传统生产工艺的束缚，极大的提高了生产效率和产能，降低了运营成本，提高产品质量。
人工成本的日渐增长及现代技术的不断发展，使生产自动化成为了各生产企业争相步进的方向，因此3D打印技术和自动化相结合的生产工艺形式也在日益增多。
信息标记，例如二维码、条形码等是对物品设备的标注、说明或是其它业务数据。在三维打印快速成型模型上形成信息标记并能对标记信息进行数字化识别是实现自动化产线中的一个重要环节。但是基于3D打印技术的特点，仅少数使用polyjet等技术的彩色打印机可打印彩色模型，并且价格昂贵不适合应用到大规模工业生产当中，绝大部分应用在工业生产中的三维快速打印机在同一工作周期内仅能打印同一种材料，由于成型材料的颜色一致，使得三维打印快速成型模型在生产后，对模型上的信息标记进行数字化识别产生困难，进而影响自动化生产的实现。
目前三维打印快速成型模型的标记信息数字化识别的方法普遍使用的是对模型上的信息标记进行颜料涂抹，利用3D打印技术快速成型出来的凹凸形状，仅在凸出处涂抹带有颜色的染料，这样数字化摄像头在识别时便能抓取到该信息标记的形状，进而读取模型信息。但是颜料涂抹的方法存在严重的误差风险，颜料的流动性、涂抹不均匀、部分涂抹位置上的颜料损失、颜料材料与三维成型材料的相容性都很容易造成在信息识取时出现错误，且有色颜料存在有害污染。
因此，有必要对现有三维打印快速成型模型上的信息标记的上色方法进行改进，确保信息的正确性，以满足3D打印技术能够应用于自动化生产工艺的需求。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种三维打印快速成型模型上的信息标记的上色方法，以解决现有采用颜料涂抹的方法对信息标记上色造成的容易产生识别误差，且有色颜料大规模使用时存在有害污染的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
根据本发明实施例的第一方面，本发明提供了一种三维打印快速成型模型上的信息标记的上色方法，所述三维打印快速成型模型的表面一体形成有呈凹凸状的信息标记，所述信息标记包括若干随机排列的凸块区和凹块区，所述凸块区的上表面均处于同一水平面，采用激光烧结法对所述凸块区的上表面进行烧结上色。
进一步地，所述三维打印快速成型模型与信息标记均采用同一均匀成型材料。在该前提条件下，相同功率的激光束照射在模型表面时，处于相同喷射距离的表面烧灼程度是相同的。
进一步地，所述激光烧结法是指：激光扫描覆盖整个信息标记区域，通过调节激光的功率和聚焦度，使所述凸块区的上表面的温度达到成型材料的烧结温度，而所述凹块区的上表面的温度未达到成型材料的烧结温度。
进一步地，所述凸块区的上表面与所述凹块区的上表面的高度差为1.2～2mm。
进一步地，在不同三维打印快速成型模型的同一位置添加尺寸、形状相同的信息标记块用以定位使用。
进一步地，所述凸块区的上表面平行于所述三维打印快速成型模型的底面。
根据本发明实施例的第二方面，本发明实施例提供了由上述的上色方法获得的三维打印快速成型模型。
本发明实施例具有如下优点：
本发明利用激光烧结技术可以准确的对三维打印快速成型模型上的信息标记进行上色，从而便于数字化识别，减少有害污染。与传统的激光雕刻技术相比，本发明方法的变量在于计算机前端模型设计中，这样可以在前端计算机设计中就针对不同的工件进行个性化的设计及精准的信息标记，更适用于三维打印快速成型技术的自动化生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例提供的对三维打印快速成型模型上的信息标记进行激光烧结的顶视图；
图2为本发明实施例提供的信息标记的侧视图；
图3为本发明实施例提供的对三维打印快速成型模型上的信息标记进行激光烧结的光路示意图；
图中：1-三维打印快速成型模型；2-信息标记；3-激光喷射区域；4-激光喷射后的信息标记；5-三维打印快速成型模型底面；6-凸块区的上表面；7-凹块区的上表面；8-透镜。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，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做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。
实施例
图1为对三维打印快速成型模型上的信息标记进行激光烧结的顶视图。信息标记根据颜色区分在计算机中进行图像拉伸，需要上色的位置凸出在同一高度上，其他不需要上色的位置凹陷与凸出高度避开。通过3D打印技术，打印出表面设置有信息标记2的三维打印快速成型模型1。如图2所示，信息标记2呈凹凸状，包括若干随机排列的凸块区和凹块区，且所有凸块区的上表面均处于同一水平面。三维打印快速成型模型与信息标记均采用同一均匀成型材料，成型材料可以为光敏树脂。
根据成型材料的种类，调整激光的功率和聚焦度，使得凸块区的上表面喷射处的温度达到成型材料的烧结温度，而凹块区的上表面喷射处的温度未达到成型材料的烧结温度，当启动激光器对覆盖整个信息标记的区域进行扫描照射时，凸块区上表面的成型材料达到烧结温度碳化变色，凹块区上表面的成型材料未达到烧结温度而不会碳化变色，从而形成具有颜色差异的信息标记。
在一个优选的实施例中，参考图3，调节信息标记的高度，使得激光在凸块区上表面进行定焦，同时调节激光功率，使凸块区的上表面聚焦处的温度刚好达到成型材料的烧结温度，由于凹块区上表面与凸块区的上表面具有高度差，激光不能在凹块区的上表面进行定焦，能量未能进行高度集中，因此，凹块区上表面被喷射的成型材料的温度达不到成型材料的烧结温度而不能碳化变色，从而形成具有颜色差异的信息标记。
由于成型材料的材质及性质不同，在确定信息标记凹凸面高度差及激光功率的时候可根据具体情况进行测试确定，作为优选，凹凸面高度差为1.2～2mm。如图3所示，透镜8与三维打印快速成型模型底面5之间的距离为d，激光最大功率焦距为a，信息标记2的高度为b+c，其中，b为烧结功率可以使材料烧结碳化的边际值，且关系为满足d＝a+b+c。
在另一个优选的实施例中，信息标记的位置可以在计算机中根据需求对数据模型进行改动，基于此前提下，不同三维打印快速成型模型可在同一位置添加尺寸、形状相同的信息标记块用以定位使用。
在又一个优选的实施例中，标记标记的凸块区的上表面与三维打印快速成型模型的底面平行，便于模型在喷射时信息标记在底部定位。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (2)

1.一种三维打印快速成型模型上的信息标记的上色方法，其特征在于，所述三维打印快速成型模型的表面一体形成有呈凹凸状的信息标记，所述信息标记包括若干随机排列的凸块区和凹块区，所述凸块区的上表面均处于同一水平面，采用激光烧结法对所述凸块区的上表面进行烧结上色；
所述三维打印快速成型模型与信息标记均采用同一均匀成型材料；
所述激光烧结法是指：激光扫描覆盖整个信息标记区域，通过调节激光的功率和聚焦度，使所述凸块区的上表面的温度达到成型材料的烧结温度，而所述凹块区的上表面的温度未达到成型材料的烧结温度；
所述凸块区的上表面与所述凹块区的上表面的高度差为1.2～2mm；
在不同三维打印快速成型模型的同一位置添加尺寸、形状相同的信息标记块用以定位使用；
所述凸块区的上表面平行于所述三维打印快速成型模型的底面。
2.一种由权利要求1所述的上色方法获得的三维打印快速成型模型。
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