CN112706407A - 数据处理方法、3d打印设备及其打印方法、存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种数据处理方法、3D打印设备及其打印方法、存储介质。所述数据处理方法，包括：按照预设的支撑添加条件，确定三维数据模型中至少一个支撑区域；其中，至少一个所述支撑区域包括：沿支撑区域表面的延伸方向而划分出的第一支撑子区域和第二支撑子区域；在各所述支撑区域与预设的基准数据平面之间构建支撑数据模型；其中，在同一个支撑区域中，所述支撑数据模型与其中的第一支撑子区域内衔接位置的密度大于所述支撑数据模型与其中的第二支撑子区域内的衔接位置的密度。本申请既简化且有效维持了三维数据模型在逐层制造过程中图案横截层累积起来所形成的表面形状；又有利于使用者无需设计支撑数据模型，以及提高前处理阶段的工作效率。

Description

数据处理方法、3D打印设备及其打印方法、存储介质

技术领域

本申请涉及3D打印设备的技术领域，尤其涉及一种数据处理方法、3D打印设备及其打印方法、存储介质。

背景技术

3D打印技术是快速成型技术的一种，常以液态光敏树脂、光敏聚合物等材料为固化材料，将打印模型划分为多个横截层，然后通过逐层打印的方式构建实体。光固化3D打印设备成型精度高，在定制商品、医疗治具、假体等方面具有广泛应用。

其中，由于3D打印设备可以根据个性化设计的三维模型打印出相应的3D构件的实体物品，因此，受到医疗、个性化产品制造等制造商使用。随着3D打印设备所制造的产品在特定领域中有较高的形状的要求，在打印过程中需要考虑如何维持形状。

发明内容

鉴于以上所述相关技术的缺点，本申请的目的在于提供一种数据处理方法、3D打印设备及其打印方法、存储介质，用于解决对形状精度要求较高的产品，如何在3D打印过程中提高所制造的产品的形状稳定性，以减少后续制造过程中对形状的调整的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请第一方面提供一种用于3D打印的数据处理方法，包括：按照预设的支撑添加条件，确定三维数据模型中至少一个支撑区域；其中，至少一个所述支撑区域包括：沿支撑区域表面的延伸方向而划分出的第一支撑子区域和第二支撑子区域；在各所述支撑区域与预设的基准数据平面之间构建支撑数据模型；其中，在同一个支撑区域中，所述支撑数据模型与其中的第一支撑子区域内衔接位置的密度大于所述支撑数据模型与其中的第二支撑子区域内的衔接位置的密度。

在第一方面的某些实施例中，所述支撑添加条件包括针对所述三维数据模型中的以下至少一种信息而设置的支撑添加依据：所述三维数据模型中相对于基准数据平面而形成的岛状结构、和/或悬梁结构的结构信息。

在第一方面的某些实施例中，所述方法中的将至少一个所述支撑区域划分出第一支撑子区域和第二支撑子区域的步骤包括：按照预设的分区比例，沿支撑区域表面的延伸方向，将所述支撑区域划分成第一支撑子区域和第二支撑子区域；和/或基于针对支撑区域的空间尺寸数据、和/或图像特征而设置的划分条件，沿支撑区域表面的延伸方向，将所述支撑区域划分成第一支撑子区域和第二支撑子区域。

在第一方面的某些实施例中，同一支撑区域中的第一支撑子区域内衔接位置的密度与第二支撑子区域内衔接位置的密度呈倍数关系。

在第一方面的某些实施例中，所述倍数关系至少与所述第一支撑子区域的空间尺寸数据相关。

在第一方面的某些实施例中，所述方法还包括以下步骤：展示包含划分支撑区域选项的参数设置界面；根据所述参数设置界面所提供的选项，确定至少一个所述支撑区域中的第一支撑子区域和第二支撑子区域。

在第一方面的某些实施例中，所述方法还包括：调整所述三维数据模型相对于基准数据平面的摆放姿态的步骤。

在第一方面的某些实施例中，所述调整所述三维数据模型相对于基准数据平面的摆放姿态的步骤包括以下至少一种：调整所述三维数据模型的摆放姿态，以使与支撑数据模型所衔接的所述三维数据模型的表面的各工作属性集中于低优先级；按照减少三维数据模型与支撑数据模型之间的衔接位置的数量的优化条件，调整所述三维数据模型的摆放姿态；按照减少三维数据模型的切片面积的优化条件，调整所述三维数据模型的摆放姿态。

在第一方面的某些实施例中，所述在各所述支撑区域与预设的基准数据平面之间构建支撑数据模型的步骤包括以下至少一种：基于各所述支撑区域与预设的基准数据平面之间的高度，构建支撑数据模型；基于所述三维数据模型的产品属性，构建支撑数据模型；基于各所述支撑区域中所分布的各衔接位置的疏密程度，构建支撑数据模型。

在第一方面的某些实施例中，所述三维数据模型包括齿件导板模型。

本申请第二方面提供一种计算机设备，包括：至少一个存储器，用于存储三维数据模型以及至少一个程序；至少一个处理器，用于调用所述至少一个程序，以对所述三维数据模型执行如第一方面中任一所述的数据处理方法。

本申请第三方面提供一种3D打印方法，包括：按照所获取的切片图像，将成型面与构件平台之间所填充的待成型材料进行选择性固化操作，以得到附着在所述构件平台上的图案固化层；按照所获取的层高，调整所述构件平台与所述成型面之间的间距，以使所述间距内填充有待成型材料；按照预设的打印顺序，逐层获取切片图像和层高，重复上述各步骤，直至制造出经逐层制造的图案固化层所形成的三维物体，以及与所述三维物体的至少一个支撑实体区域衔接的支撑构件；其中，在其中至少一个支撑实体区域中，所述支撑构件与其中的第一支撑实体子区域内衔接位置的密度大于所述支撑构件与其中的第二支撑实体子区域内的衔接位置的密度。

本申请第四方面提供一种3D打印设备，包括：容器，盛放待成型材料，其中，所盛放的待成型材料达到成型面；能量辐射系统，用于向成型面辐射图案化能量，以在所述成型面处形成相应的图案横截层；构件平台，设置在所述容器内，用于在各成型面所拼成的整体成型面处逐层累积图案横截层，以制造三维物体；Z轴驱动机构，连接所述构件平台，用于移动所述构件平台；控制系统，分别连接所述Z轴驱动机构、和能量辐射系统，用于执行如第三方面所述的打印方法。

本申请第五方面提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储至少一种程序，所述至少一种程序在被调用时执行并实现如第一方面中任一所述的数据处理方法，或者如第三方面所述的打印方法。

综上所述，本申请提供的一种数据处理方法、3D打印设备及其打印方法、存储介质，具有以下有益效果：本申请提供的数据处理方法利用分区方式将至少部分支撑区域分成支撑密度较大的第一支撑子区域、和支撑密度较小的第二支撑子区域。一方面有效维持了三维数据模型在逐层制造过程中图案横截层累积起来所形成的表面形状；另一方面由于按照分区进行密度差异化，有利于以3D构件为产品的使用者无需设计支撑数据模型，有效提高前处理阶段的工作效率。特别对同一类产品的三维数据模型添加支撑数据模型的方式，采用分区的方式设置不同的支撑密度，无需逐个进行支撑疏密计算，有效提高计算机设备的处理效率。

附图说明

本申请所涉及的具体特征如所附权利要求书所显示。通过参考下文中详细描所述的示例性实施方式和附图能够更好地理解本申请所涉及发明的特点和优势。对附图简要说明书如下：

图1显示为一种齿件物体的三维数据模型在一高度位置被横截面Li横截的图示。

图2显示为图1所示的齿件物体的三维数据模型在另一高度位置被横截面Li+1横截的图示。

图3显示为图1和图2所示的齿件物体的三维数据模型在又一高度位置被横截面Lj横截的图示。

图4显示为本申请的用于3D打印的数据处理方法的流程示意图。

图5显示为三维数据模型的一种图示。

图6显示为三维数据模型的又一种模型图示。

图7显示为三维数据模型中的一个横截图像的图示。

图8显示为单一支撑区域中分布密度不同的衔接位置的图示。

图9A显示为三维数据模型中包含两端固定的悬梁结构的支撑区域的图示。

图9B显示为三维数据模型中包含一端固定的悬梁结构的支撑区域的图示。

图10显示为包含三维数据模型和支撑数据模型的图示。

图11显示为本申请的数据处理方法的又一流程示意图。

图12显示为本申请的3D打印设备的一种结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，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申请的其他优点及功效。

在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本公开的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描所述的实施例仅仅是本申请一部分是实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

3D打印设备利用能量辐射系统在成型面上逐层地进行选择性固化，以逐层积累图案固化层。通过积累各图案固化层得到3D构件。为制造出符合产品需求的3D构件，技术人员在处理相应的三维数据模型时，需考虑该3D构件所对应的产品需求。其中，所述产品需求是视3D构件为产品，为了使用该产品而设置的与特定应用相关的功能，以及为适配所述特定应用而提出的性能指标等，其中，所述产品需求包括形状上的指标，如形状精度等；甚至还包括产品触觉上的指标，如柔软度等。其中，所述形状上的指标与打印过程中3D构件半成品的形变相关。所述触觉上的指标与打印过程中所使用的材料与光固化所辐射的能量相关等。其中，所使用的材料可通过统一设置材料类型、含量、和/或待成型材料所吸收的光能量等方面，来确定所制造的3D构件的触觉上的指标。

由于3D打印设备是通过逐层累积图案横截层的方式制造3D构件的，因此，在打印过程中，受相邻横截层的重叠度，待制造的图案横截层外表面与横截层轴向之间倾斜角等因素影响，所制造的图案横截层可能会产生残缺、形变等问题。例如，请参阅图1和图2，其均显示为齿件物体的三维数据模型在不同高度位置被横截面Li和Li+1分别横截的图示，垂直于纸面向纸背方向对应于自下而上打印的方向，图1中横截面Li将三维数据模型中的区域A1截成岛状结构；图2中横截面Li+1将三维数据模型中的区域A1’和区域A2截成岛状结构；其中，区域A1’包含区域A1以及三维数据模型中该两个横截面之间的区域，区域A1’与区域A2的各横截面处于横截面Li+1所对应的横截高度上。由此可见，为了至少维持区域A2所在的横截高度，至少在区域A2的最低位置设置支撑杆模型，以确保岛状的区域A1’与区域A2的横截面位于同一横截高度。

仍以图2为例，在三维数据模型被横截面Li截成岛状结构的区域A2，不仅为悬空状态，若其外表面SF2与横截面之间的夹角α大于一预设角度阈值，则所制造的岛状结构的边缘容易发生下垂的形变。为防止该制造过程中所产生的形变，在三维数据模型的对应区域A2的外表面SF2处需要设置多个支撑杆模型，以确保岛状的区域A2的边缘不产生形变。

又如，请参阅图3，其显示图1和图2所示的齿件物体的三维数据模型在又一高度位置被横截面Lj横截的图示，垂直于纸面向纸背方向对应于自下而上打印的方向。在沿打印的方向从横截层Li继续移动，横截层第Lj层包含悬梁状的区域B1，其两端连接齿件主体结构。若该悬桥状的长度、或厚度超过相应的尺寸阈值，为了维持该区域B1处于该横截层第Lj层上，则需要在区域B1的最低面设置若干个支撑杆模型，以确保悬梁状的区域B1保持其悬空状态，且减少因重力引起的下垂弯曲的形变。

以齿科领域为例，利用3D打印设备而制造的齿件物体，如齿件用导板、活动假牙(denture teeth)、桥(bridges)、冠(crowns)、空间保持器(space maintainers)、牙齿替代装置(tooth replacement appliances)、正畸附件(orthodontic parts)、正畸保持器(orthodontic retainers)、基托(dentures)、桩(posts)、甲冠(jackets)、嵌体(inlays)、冠盖体(onlays)、贴面(facings)、种植体(implants)、基台(abutments)、咬合板(splints)、局部冠(partial crowns)、假牙(teeth)、接圆(cylinders)、钉(pins)、连接体(connectors)、或正畸托槽(orthodontic brackets)等。由于齿件物体在使用时需放入患者口腔内，因此，齿件物体与患者口腔相贴合。为满足齿件物体的产品需求，3D打印设备所制造出的齿件物体的形状是根据预先通过3D扫描患者口腔相应部位的三维数据模型而获得的。

从上述齿科领域推广至其他领域，为了减少3D打印设备在制造过程中所产生的形状上的偏差，即为了制造符合相应领域的产品需求的3D构件，在将三维数据模型转存为可供3D打印设备读取并据此逐层打印的打印文件的过程中，在三维数据模型上增加支撑数据模型，以解决3D打印设备所制造的3D构件发生形变的问题。其中，所述支撑数据模型是依据三维数据模型中的支撑区域而构建的，其与支撑区域之间图形衔接。

在一些示例中，在三维数据模型的所有支撑区域布置均匀分布的多个衔接位置(又叫接触点)，以使所构建的支撑数据模型与各支撑区域衔接。在该示例中，若所均匀分布的衔接位置较疏，则所制造的3D构件的形状容易不满足产品需求；反之，若所均匀分布的衔接位置较密，虽然达到了所制造的3D构件的形状容满足产品需求的目的，但所制造出的支撑构件本身过多地耗费了待成型材料。

由上述示例可见，在支撑区域单纯地增加衔接位置的数量，并不是系统化解决3D打印设备制造形状上符合产品需求的3D构件的有效方式。在形状满足产品需求和材料消耗之间，如何优化所制造的支撑构件，使之既能够提供对3D构件制造过程中相应图案横截层的有效支撑，以减少形变，又能够不过多地消耗待成型材料，降低成本。

为此，本申请提供一种用于3D打印的数据处理方法。所述数据处理方法主要由计算机设备执行。所述计算机设备包括至少一个存储器和至少一个处理器。其中，至少一个存储器用于存储至少一个程序和待处理的三维数据模型。所述至少一个处理器调用所述至少一个程序，以对所述三维数据模型执行如数据处理方法。

其中，所述至少一个存储器包含非易失性存储器和系统总线。其中，所述非易失性存储器举例为固态硬盘或U盘等。所述系统总线用于将非易失性存储器与CPU连接在一起，其中，CPU可与至少一个存储器相集成，或与至少一个存储器分开封装并通过系统总线与非易失性存储器连接。各存储器举例是基于分区存储机制而划分的，或者配置为独立硬件并与至少一个处理器数据连接。

所述处理器包含：CPU或集成有CPU的芯片、可编程逻辑器件(FPGA)、和多核处理器中的至少一种。所述处理器还包括内存、寄存器等用于临时存储数据的存储器。各所述处理器通过执行至少一个程序，向各硬件装置发出指令，以使之为三维数据模型有条件地增加支撑数据模型。其中，所述硬件装置举例为前述存储器、显示器、人机交互装置等。各硬件装置

基于上述各示例提及的三维数据模型和支撑数据模型均为利用三维数据描述的可图形化的数据模型。其中，三维数据模型为待利用3D打印设备制造的、可在某一领域使用的产品的数据模型。三维数据模型可基于三维扫描技术、或利用如CAD等三维模型设计软件等构建的。例如，利用三维扫描技术获取病患口腔牙齿的三维的牙齿数据模型，以基于该牙齿数据模型构建待制造的三维数据模型，如齿件导板模型、或对应口腔内牙齿排布而构建的全口腔牙齿模型等。支撑数据模型是计算机设备通过执行所述数据处理方法而构建出来的数据模型，其与三维数据模型基于位置坐标而衔接，以供在3D打印设备制造过程中支撑至少一层图案固化层，如此维持所制造的3D构件的整体形状，其中，3D构件为对应三维数据模型的实体物体。对应地，支撑数据模型所对应的实体物体称为支撑构件。其中，所述三维数据模型和支撑数据模型举例为利用多个法向方向不同的平面块拼接而成，各平面块依据所构成的相应模型的轮廓而形成不同长度的边和不同角度的角所围成的二维平面图形，如三角形、四边形等。

为了便于描述，至少一个处理器调度至少一个存储器以及计算机设备中的各硬件装置执行所述数据处理方法的过程，称为计算机设备执行所述数据处理方法的过程。计算机设备可基于检测到用户点击显示桌面上的软件图标而启动执行所述数据处理方法。请参阅图4，其显示为用于3D打印的数据处理方法的流程示意图，当检测到用户导入三维数据模型时，或者当通过互联网下载了三维数据模型时，所述计算机设备执行如下步骤：

在步骤S100中，按照预设的支撑添加条件，确定三维数据模型中至少一个支撑区域。其中，所述支撑添加条件是计算机设备用来选择三维数据模型中的支撑区域以供构建支撑数据模型的数据处理方式；其包括：添加支撑的依据(又称支撑添加依据)，以及添加支撑的判断方式。

其中，所述添加支撑的依据是指为计算机设备执行判断方式提供输入信息，所述输入信息对应于预设的判断方式中可供与预设的阈值进行比较的信息，其包括：三维数据模型中反映支撑区域的图像特征，以及基于所述图像特征而确定的支撑区域的空间尺寸数据。其中，所述图像特征包括二维的图像特征，和/或三维的图像特征。所述空间尺寸数据是基于三维数据模型所在的三维空间坐标系及预设在该三维空间坐标系中的基准数据平面而确定的。其中，三维空间坐标系以及基准数据平面是基于所使用的3D打印设备的打印顺序而确定的打印方向及其成型面而设置的。所述空间尺寸数据包括图像特征所对应的三维数据模型中的三维区域相对于基准数据平面的距离值，和/或图像特征所对应的三维区域的面积、或长宽高等物理值等。

以计算机设备为了确定岛状的支撑区域、和/或悬梁状的支撑区域为例，所述支撑添加依据包括基于所述三维数据模型中相对于基准数据平面而形成的岛状结构和/或悬梁结构的结构信息而设置的支撑添加依据。其中，所述岛状结构包括：悬空的孤岛结构；或未悬空的底面和顶面的横截面积相差较大的岛状结构，如倒台型、倒锥形等。所述悬梁结构包括：悬空的长度较长的桥梁结构、悬空的高度(或称厚度)较大的板状结构、或者悬空的宽度较大的薄片结构。其中，任一结构信息包含有岛状的、和/或悬梁状在二维或三维的图像特征，及其在三维空间坐标系中的空间尺寸数据。

其中，计算机设备确定可供判断的图像特征的方式举例入下：

在一些示例中，计算机设备依据打印顺序逐步检测所述三维数据模型在当前的摆放姿态下的各横截图像；以及确定相邻横截图像中出现的新的无重叠区域的、且具有独立封闭轮廓的图像特征。

其中，从各横截图像中所确定的图像特征反映了三维数据模型至少一个切片图像中二维的图像特征。在大部分情况下，通过上述逐步检测的方式所得到的图像特征也反映在至少一个切片图像中。换言之，通过检测横截图像中的图像特征，能够确定所述三维数据模型中的至少一个切片层所对应的立体区域是需要与支撑数据模型衔接的。

例如，请参阅图5，其显示为三维数据模型的一种图示，其依据打印顺序而所形成的横截图像Pi和Pi+1，以1-3个层高逐步检测所述三维数据模型的横截图像为例，计算机设备提取第i层和第i+1层的两个横截图像Pi和Pi+1在重叠时横截图像Pi+1相对于横截图像Pi包含新增的无重叠区域的、且具有独立封闭轮廓的图像特征Feature_11(图示中的阴影部分)。

在另一些示例中，计算机设备依据三维数据模型当前的摆放姿态，遍历三维数据模型表面的倾斜角Feature_2或构成三维数据模型表面的平面块的角度Feature_3。其中，所述倾斜角或平面块的角度属于所述三维数据模型的三维的图像特征。这些三维的图像特征所在的立体区域也表示需要与支撑数据模型相衔接。

其中，所述倾斜角Feature_2举例为基于打印顺序所确定的打印方向或与所述打印方向垂直的基准数据平面、和三维数据模型表面各被检测的平面块或所述平面块的法向之间的夹角；或者与同一基准数据平面平行的平面相交的多个平面块的倾斜角的平均角度值。

所述平面块的角度Feature_3举例为平面块中的任一夹角、或者平面块中的多个夹角中的最小值；或者上述基于打印顺序所确定的打印方向或与所述打印方向垂直的基准数据平面、和其中的平面块或所述平面块的法向之间的夹角。

在又一些示例中，计算机设备检测三维数据模型中悬空的条状的图像特征。其检测方式包括：1)在不包含最底部的至少一层的横截图像中，检测各横截图像中的轮廓，并将形成条状的轮廓区域作为图像特征；2)从遍历的不包含最底部的三维数据模型中的区域内，结合图像特征Feature_2和/或Feature_3中的角度突变性、和/或角度一致性，来确定悬空的条状的图像特征。

计算机设备根据预先利用上述至少一个示例所得到的图像特征而构建的判断方式，来确定所述三维图像数据模型中对应的支撑区域。

以计算机设备当检测到上述图像特征Feature_1为例，计算机设备预设的判断方式包括：确定所述图像特征Feature_1映射在三维图像数据模型中的三维区域的表面；根据连续的至少一个所述三维区域的连通性；判断连通后的三维区域的最低点位置与基准数据平面之间的空间间隙是否大于0，若是，则确定连通后的三维区域为支撑区域；反之，可确定连通后的三维区域不是支撑区域，或者依据其他判断方式做进一步判断。

具体地，计算机设备通过连续的各横截图像中的图像特征所对应的相邻三维区域的最低点位置和最高点位置在三维数据模型的同一纬度上，确定各横截图像所对应的各三维区域是连通的，并形成连通后形成的三维区域。计算机设备通过对连通后的三维区域的空间尺寸数据进行判断，确定该连通后的三维区域是否为支撑区域。例如，若所述连通后的三维区域的最低点位置相距基准数据平面之间具有空间间隙(>0)，则计算机设备确定该连通后的三维区域为待与支撑数据模型相衔接的支撑区域。

以计算机设备当检测到所遍历的至少一个连续图像特征Feature_2、和/或Feature_3为例，计算机设备预设的判断方式包括：分别检测所得到的各图像特征Feature_2、和/或Feature_3是否超出了预设的不用添加支撑的角度阈值，若是，则确定各自对应的三维区域不是支撑区域，或者利用其他判断方式做进一步确认；反之，则确定各自对应的三维区域为待与支撑数据模型相衔接的支撑区域，其中，所确定的各自对应的三维区域若彼此连通，则将各自对应的三维区域所形成的整体作为支撑区域。

请参阅图6，其显示为三维数据模型的又一种模型图示，计算机设备通过沿打印方向所遍历检测三维数据模型表面连续的多个纬度上的平面块相对于打印方向的倾斜角Feature_21、Feature_22…、Feature_2n，n>0，通过判断各倾斜角是否超出了预设的不用添加支撑的角度阈值(如45°)，来确定相应的平面块所在的三维数据模型的三维区域是否为支撑区域。

结合上述各示例，可检测出三维数据模型中如岛状结构、和悬梁结构等需要添加支撑的支撑区域。

例如，仍参阅图6，计算机设备结合图像特征Feature_11和Feature_21、Feature_22…、Feature_2n等，检测不包含三维数据模型中最底部的区域，确定三维区域3D_Area1为悬空的、且包含一部分表面的倾斜角超出角度阈值和另一部分表面的倾斜角未超出角度阈值的岛状结构，是一种支撑区域。

又如，请参阅图7，其显示为三维数据模型中的一横截图像的图示，计算机设备检测不包含三维数据模型中最底部的区域中的各横截图像中的图像特征Feature_12的形状是否为条状，以及条状在横截图像中的长度是否超出预设的长度阈值(如5mm)，并据此确定所检测到的横截图像所对应的三维数据模型中的三维区域为悬梁结构，且其属于支撑区域。

对于立体形状复杂的三维数据模型来说，所确定的支撑区域可能为多个，且各支撑区域需布置有与支撑数据模型的多个衔接位置。对于单个支撑区域而言，所布置的衔接位置的数量和密度可与单一支撑区域的空间尺寸数据、和图像特征相关或无关。

在一些示例中，计算机设备根据各支撑区域在三维数据模型中的位置区间，在其中的部分支撑区域设置密度均匀的多个衔接位置，以及在其中的另一部分支撑区域设置密度不均匀的多个衔接位置。其中，所述密度为在支撑区域的单位面积上所布置的衔接位置的数量。其中，所述密度可以利用相邻衔接位置之间的最短距离来描述。

在另一些示例中，计算机设备统一地为所有支撑区域设置密度不均匀的多个衔接位置。

基于上述各示例，请参阅图8，其显示为单一支撑区域中分布密度不同的衔接位置的图示，计算机设备沿支撑区域Sup_Area表面的延伸方向，将单一的支撑区域划分成第一支撑子区域Sup_Area_1和第二支撑子区域Sup_Area_2。其中，所述支撑区域表面的延伸方向是根据3D打印设备在逐层打印支撑区域过程中受力形变的严重程度而确定的。

在一些示例中，所述延伸方向可与打印时制造支撑区域的各固化层的顺序一致。以打印包含岛状结构的三维数据模型为例，第一支撑子区域先于第二支撑子区域被制造成相应的3D构件的对应物体区域，则称第一支撑子区域位于第二支撑子区域下方。

在另一些示例中，所述支撑区域表面的延伸方向还可以是沿所述支撑区域表面的一侧至另一侧而设置的方向。例如，请参阅图9A，其显示为三维数据模型中包含两端固定的悬梁结构的支撑区域的图示，从任一固定端向另一固定端的延伸方向，在分别靠近两端固定位置的两个子区域(Area1、Area3)被划为第二支撑子区域Sup_Area_2，两个第二支撑子区域所夹持的中部子区域Area2被视为第一支撑子区域Sup_Area_1。又如，请参阅图9B，其显示为三维数据模型中包含一端固定的悬梁结构的支撑区域的图示，三维数据模型中包含一端固定的悬梁结构的支撑区域，从固定端向活动端的延伸方向，在靠近固定端的子区域Area1’被划为第二支撑子区域Sup_Area_2，剩余子区域Area2’被视为第一支撑子区域Sup_Area_1。

在一些示例中，用于划分两个支撑子区域的分区线位置是预设在计算机设备中的。例如，沿支撑区域表面的延伸方向设置预设的高度值/长度值，并据此划分第一支撑子区域和第二支撑子区域。考虑三维数据模型中可能包含尚未达到该高度值的支撑区域，计算机设备按照预设的分区比例，将所述支撑区域沿打印顺序的方向划分成第一支撑子区域和第二支撑子区域。其中，所述分区比例可以是预设的固定值，或者根据三维数据模型所对应的3D构件的产品用途而设置的。以用于口腔的产品对其形变的要求为例，作为放置在牙科门诊的3D打印设备，其打印的3D构件基本上都为了用于口腔，为此，按照齿件类的3D构件在打印过程中的形变经验，预设相应的分区比例，有利于三维数据模型的处理软件的使用者不专业地设置分区比例的数值，以免造成材料浪费、或者制造出因不足以提供足够的支撑而仍然会形变的不合格产品。

在另一些示例中，用于划分两个支撑子区域的分区线位置至少与所述第一支撑子区域的空间尺寸数据相关。例如，计算机设备检测第一支撑子区域相距基本数据平面之间的空间间隙最大值和最小值、和/或所述空间间隙最大值和最小值之间的间距等空间尺寸数据是否满足第一支撑子区域的第一分区条件，若是，则按照第一分区条件划分第一支撑子区域和第二支撑子区域；反之，则按照其他条件进一步判断，或者按照第二支撑子区域的第二分区条件划分第一支撑子区域和第二支撑子区域。

在又一些示例中，计算机设备基于针对支撑区域的空间尺寸数据、和图像特征而设置的划分条件，沿支撑区域表面的延伸方向，将所述支撑区域划分成第一支撑子区域和第二支撑子区域。

其中，所述划分条件包含利用支撑区域的空间尺寸数据、和/或图像特征而设置的符合第一支撑子区域或符合第二支撑子区域的判断条件。所述划分条件中包含针对所识别出的支撑区域中的岛状结构或悬梁结构而设置不同的判断条件。

以支撑区域呈岛状结构为例，所述划分条件包括以下至少一种：依据图像特征中的角度值与预设的角度阈值之间的差异统计而设置的第一判断条件，基于支撑区域的最底部和最顶部之间的距离值(即岛状结构的高度)而设置的第二判断条件，以及基于最底部与基准数据平面之间的距离值(即岛状结构的悬空高度)而设置的第三判断条件。计算机设备根据各判断条件而确定的支撑区域的判断结果及其预设的各判断条件所对应的分析权重，计算支撑区域的分区线，在分区线以下的支撑区域部分作为第一支撑子区域，以及在分区线以上的支撑区域部分作为第二支撑子区域。

以支撑区域呈悬梁结构为例，所述划分条件包括以下至少一种：依据图像特征中反映悬梁长度值与预设的角长度阈值之间的差异统计而设置的第四判断条件，基于支撑区域的最底部和最顶部之间的距离值(即悬梁结构的高度)而设置的第五判断条件，以及基于支撑区域垂直于打印方向的纬度的宽度值(即悬梁结构的宽度)而设置的第六判断条件。计算机设备根据各判断条件而确定的支撑区域的判断结果、及其预设的各判断条件所对应的分析权重，计算支撑区域的至少一个分区线，按照各分区线所划分的支撑区域部分分为第一支撑子区域和第二支撑子区域。

上述各示例中各判断条件并非一定是基于是和否的判断机制而设置的，还可以是基于包含分级判断机制而设置的，如此，所计算的分区线的数量可以为多个，计算机设备按照其中第一支撑子区域的条件，以及第一支撑子区域和第二支撑子区域间隔设置的方式，将支撑区域划分成第一支撑子区域和第二支撑子区域。

在步骤S110中，在各所述支撑区域与预设的基准数据平面之间构建支撑数据模型。

如前所述，在支撑区域中划分的第一支撑子区域和第二支撑子区域中，布置有不同密度的衔接位置，计算机设备按构建支撑数据模型，其中，该支撑数据模型与各支撑区域的衔接位置的密度，遵循上述第一支撑子区域的密度和第二支撑子区域的密度。

需要说明的是，在不包含第一支撑子区域的各支撑区域中，其衔接位置的密度与第二支撑子区域的密度相符。

在构建支撑数据模型时，第一支撑子区域和第二支撑子区域中的衔接位置的密度具有突变的界限表现。在同一个支撑区域中，所述支撑数据模型与其中的第一支撑子区域内衔接位置的密度ρ1大于所述支撑数据模型与其中的第二支撑子区域内的衔接位置的密度ρ2。其中，所述密度ρ1和ρ2反映在各自支撑子区域内相邻衔接位置之间的最短距离及最短距离的分布区域。在一些示例中，所述密度ρ1和ρ2可以为一区间值。例如，两个区间值至多部分重叠，在第一支撑子区域中衔接位置的最密集的区域中的密度值小于在第二支撑子区域中衔接位置的最密集的区域中的密度值。

在又一些示例中，同一支撑区域中的第一支撑子区域内衔接位置的密度与第二支撑子区域内衔接位置的密度呈倍数关系。其中，所述倍数关系举例为整数倍数关系、或基于有限精度而设置的非整数倍数关系。如图8所示，第二支撑子区域中的相邻衔接位置的最短距离d2与第一支撑子区域中的相邻衔接位置的最短距离d1之间呈2倍或1.5倍的倍数关系。

计算机设备在各支撑区域与基准数据平面之间垂直方向构建若干个支撑杆主体；按照各支撑区域内的各衔接位置构建相应支撑杆主体与衔接位置之间的接触部。

在此，所构建的支撑杆主体的结构可以相同或不同。在一些示例中，基于各所述支撑区域与预设的基准数据平面之间的高度，构建支撑数据模型。具体地，计算机设备根据各支撑区域与基准数据平面的距离，所构建的对应各支撑区域的各支撑杆主体的结构不同，以及构件连接于各支撑杆主体的端部和基于密度而对应于各衔接位置之间的接触部。例如，若支撑区域Sup_Area1与基准数据平面的最小距离d1_min大于预设的高度阈值，则所对应的支撑杆主体的结构包含多个竖直的杆状支撑部，以及设置在两个杆状支撑部之间的加固部；若支撑区域Sup_Area2与基准数据平面的最小距离d2_min小于等于预设的高度阈值，则所对应的支撑杆主体的结构为多个竖直的杆状支撑部；计算机设备建立各杆状支撑部与各衔接位置之间接触部，由此构建出支撑数据模型。所述杆状支撑部的数量不大于衔接位置的数量。

在另一些示例中，根据三维数据模型的产品属性，构件支撑数据模型。考虑到在一些实际应用中，3D打印设备及其数据处理软件的使用人员并不一定擅长设计专业的支撑数据模型，且这类数据处理软件和3D打印设备通常专为一种产品提供设计和3D制造服务，因此，所述三维数据模型的产品属性是三维数据模型所对应的3D构件作为产品在其使用场景下所反映出的与产品类型相关的共性信息。例如，基于产品类型而确定的产品整体所占的空间的物理数据相差不大的特质，相应的产品属性包含产品的立体形状所占空间的阈值区间。在同一产品类型下，根据产品的细分用途、和/或产品的尺寸范围，各产品的产品属性不同。

仍以齿件模型为例，考虑到在口腔门诊使用3D打印设备及其数据处理软件的使用人员并不一定擅长设计专业的支撑数据模型，且这类数据处理软件和3D打印设备通常专为齿科类的产品提供设计和3D制造服务，计算机设备中预设有针对齿科类的支撑数据模型的支撑杆主体的结构的构建规则。在构建支撑数据模型时，计算机设备根据所述构建规则生成支撑数据模型，如此得到的支撑数据模型中的支撑杆主体的结构是统一的。采用该种方式使用人员可在产品应用环境中(如口腔门诊内)更容易为所获取的三维数据模型直接添加支撑数据模型，而无需执行不擅长的设计操作。如此有利于病患无需专门等待定制齿件产品的时间，在治牙周期(如治牙当天)内即可利用所制作出的3D构件完成修补牙齿的操作。

在又一些示例中，基于各所述支撑区域中所分布的各衔接位置的疏密程度，构建支撑数据模型。考虑第一支撑子区域和第二支撑子区域所对应的衔接位置的密度不同，在第一支撑子区域构件对应衔接位置数量的支撑杆主体的数量，可能使得第一支撑子区域内的支撑杆主体过密，这不仅增加材料的消耗，还可能延长制造时长。为此，在密度较密的第一支撑子区域与基准数据平面之间，构建如树状结构的支撑杆主体和接触部。

基于上述各示例的描述，所构建的支撑数据模型的整体结构举例为基于以下至少一种基本结构进行数量和/或结构上的叠加而形成的：树状、网状、杆状。所述支撑数据模型中单个支撑杆主体和/或接触部的形状举例为柱状、台状、板状中的至少一种等。所述支撑杆主体及其连接的接触部的形状可以相同或不同。

请参阅图10，其显示为包含三维数据模型和支撑数据模型的图示，其中，三维数据模型为球形，按照步骤S100得到的第一支撑子区域Sup_Area_Ball_1和第二支撑子区域Sup_Area_Ball_2，对应构建的支撑数据模型包含对应各衔接位置的独立的支撑杆主体和接触部。

在一些应用中，所述数据处理方法还包括利用人机交互装置所输入的指令来选择执行所述步骤S100的步骤，该步骤包括S121和S122。若所输入的指令包含不采用按照分区方式设置衔接位置的密度不同的支撑数据模型，则计算机设备按照其他方式生成支撑数据模型，反之，则计算机设备执行步骤S100和S110，以生成包含密度不同的分区的支撑区域。

上述步骤更适用于如牙科门诊等需要即时制造即时使用的产品及其模型设计的使用。针对全口腔的齿件模型，医生可选择设计如上述方案所提供的支撑数据模型。针对单颗齿件模型(或冠盖体、局部冠等)，医生可选择设计其他方案所提供的支撑数据模型。如此，对医生等需要使用3D打印设备和计算机设备来制造高形状精度的产品，但并不专业于3D模型设计的使用者来说，该种通过人机交互的方式来选择构建不同类型的支撑数据模型的方式，不仅简化了使用者对设计支撑数据模型的复杂度，还能通过一键选择来减少设计时长，有效提高即时制造即时使用类的产品的设计效率。

请参阅图11，其显示为数据处理方法的又一流程示意图。

在步骤S121中，展示包含划分支撑区域选项的参数设置界面。

计算机设备展示用于编辑三维数据模型的界面，并检测人机交互装置在所述界面中的操作指令，如点击界面中的一按钮的指令、滑动界面中的滑动框的指令、或在一输入框中输入文字(或字符、字母)的指令等。在检测到对应显示上述参数设置界面的指令时，计算机设备展示所述参数设置界面。在所述参数设置界面中包含划分支撑区域的选项。所述参数设置界面中可以仅包含该选项，还可以包含其他参数的选项，如用于设置支撑数据模型的结构的参数选项、用于确定支撑区域的条件参数的选项中的至少之一等。计算机设备检测所述参数设置界面中所包含的各选项中的信息，并执行步骤S122。

在步骤S122中，根据所述参数设置界面所提供的选项，确定至少一个所述支撑区域中的第一支撑子区域和第二支撑子区域。

若所述参数设置界面所提供的选项包含确认划分支撑区域的布尔值(如1)，则计算机设备执行步骤S100，以得到所导入的三维数据模型中的支撑区域，其中，至少一个所述支撑区域中包含第一支撑子区域和第二支撑子区域；反之，则按照默认的构建支撑数据模型的方式来为所导入的三维数据模型构建支撑数据模型。其中，所述默认的构建支撑数据模型的方式可以是一种通用的构建支撑数据模型的方式，或者为一种适用于一类产品的形状需求的构建支撑数据模型的方式。所述产品的类型举例是基于使用产品的对象、产品的商品分类等而确定的，如齿件的产品类型包含用于牙齿的各产品的集合。如此，即便是默认的方式，使用3D打印设备和计算机设备的使用者也能够通过简便操作来构建支撑数据模型。

在一些应用中，使用者所设计的三维数据模型及其支撑数据模型，与用于制造出相应3D构件的3D打印设备具有更密切的联动性，使用者在为三维数据模型设计支撑数据模型时，还可以考虑所使用的3D打印设备的打印方式，如使用底面曝光的方式进行逐层制造，或者使用顶面曝光的方式进行逐层制造等。考虑打印方式的目的包括提高打印效率，如减少打印各层时的横截面的面积；或者减少支撑构件对材料的消耗量，如减少支撑构件中支撑杆主体和接触部的数量；再或者，与所制造的3D构件的产品用途相关，尽量减少支撑构件对相应3D构件的产品用途的影响等。

为此，与3D打印设备的打印方式相关地，所述数据处理方法还包括在执行步骤S100之前，执行调整所述三维数据模型相对于基准数据平面的摆放姿态的步骤。所述计算机设备在导入三维数据模型时执行所述调整摆放姿态的步骤，以供使用者直接构建支撑数据模型；或者，依据所检测的姿态调整的指令，调整相应的摆放姿态。例如，计算机设备预设针对某一类产品而提供的摆放姿态的调整界面，以提示使用者调整三维数据模型的摆放姿态。

所述调整摆放姿态的步骤包括以下至少一步骤S131、S132、S133(均未予图示)。

在步骤S131中，调整所述三维数据模型的摆放姿态，以使与支撑数据模型所衔接的所述三维数据模型的表面的各工作属性集中于低优先级。其中，所述工作属性反映了当所述三维数据模型被制造成3D构件后并作为产品使用时，3D构件的不同表面的工作重要性。

以齿件模型为例，若齿件模型为齿件导板模型，其对应的齿件构件为牙齿导板，牙齿导板包含接触牙龈的第一表面以及与第一表面相背的第二表面，作为产品，牙齿导板在使用时由于第一表面与牙龈接触，其工作重要性高于第二表面。因此，在设计时，为了尽量减少支撑数据模型与齿件导板模型中对应第一表面的表面相衔接，以减少后期对3D构件处理时对第一表面光滑度的处理时长，在构建支撑数据模型时，将齿件导板模型中对应第二表面的表面面向基准数据平面，以便在该表面与基准数据平面之间构建支撑数据模型。由此可见，齿件导板模型中对应第二表面的表面的工作属性的优先级低于齿件导板模型中对应第一表面的表面的工作属性的优先级。

由此推广至其他用作工具的产品及其三维数据模型，根据三维数据模型的产品属性，其三维数据模型各表面的各工作属性的优先级不同。例如，三维数据模型的产品属性为导板属性、或全口腔齿件属性等，计算机设备中可预设各产品属性及其对应的各表面的工作属性的优先级；当构建所导入的三维数据模型和产品属性的对应关系时，计算机设备调整三维数据模型的摆放姿态，以使后续构建的支撑数据模型集中衔接于低优先级一侧的表面。又如，计算机设备向使用者提供可编辑三维数据模型的摆放姿态的界面，通过提示使用者按照非工作面优先的方式，提示使用者调整三维数据模型的摆放姿态，以达到后续构建的支撑数据模型集中衔接于低优先级一侧的表面。

在步骤S132中，按照减少三维数据模型与支撑数据模型之间的衔接位置的数量的优化条件，调整所述三维数据模型的摆放姿态。所述优化条件用于使计算机设备选择衔接位置的数量局部最小的摆放姿态。

例如，计算机设备通过迭代调整摆放姿态等方式检测各摆放姿态下，三维数据模型的支撑区域的范围，如投影面积、或三维的表面积等，以得到支撑区域的范围最小值所对应的摆放姿态。其中，在迭代过程中，计算机设备依据支撑区域的范围变化的趋势来选择调整摆放姿态的方向，以加快收敛速度。

在步骤S133中，按照减少三维数据模型的切片面积的优化条件，调整所述三维数据模型的摆放姿态。其中，该优化条件可根据三维数据模型的各横截图像的平均横截面积而设置的，或者根据三维数据模型的各切片图像中最大横截面积最小而设置的等。其中，各横截图像为沿着打印方向横截三维数据模型，并利用所横截的三维数据模型的表面而形成的图像。所述横截面积即为相应横截图像的面积，例如横截图像的像素点的数量等。

例如，计算机设备迭代地调整三维数据模型的摆放姿态，并在调整过程中检测各摆放姿态下三维数据模型投影至基准数据平面的投影面积，直至检测到投影面积符合最小的条件。其中，在迭代过程中，计算机设备依据投影面积的变化趋势来选择调整摆放姿态的方向，以加快收敛速度。

上述各步骤S131、S132和S133可结合使用，以得到如既节省材料又不过多延长3D打印设备所制造出的3D构件的后续处理时长的摆件姿态，其中后续处理的时长举例如拆出支撑构件及打磨3D构件的时长；或者，得到如既加快打印速度又既节省材料的摆件姿态；再或者得到如既加快打印速度又不过多延长所述后续处理时长的摆件姿态等。

利用上述任一示例所设计的三维数据模型和支撑数据模型经过切片处理，得到可供3D打印设备识别的依据打印顺序而设置的切片层信息。其中，所述切片层信息包括切片图像和切片层高等。其中，所述切片图像为打印顺序和切片层高而横截三维数据模型和支撑数据模型得到的。具体地，利用相应层所对应的三维数据模型和/或支撑数据模型被横截的表面线段首尾连接而形成的切片图像。

将由各切片层信息描述的三维数据模型和支撑数据模型封装成打印文件，易于由3D打印设备进行解析和识别。

本申请提供的数据处理方法利用分区方式将至少部分支撑区域分成支撑密度较大的第一支撑子区域、和支撑密度较小的第二支撑子区域。一方面有效维持了三维数据模型在逐层制造过程中图案横截层累积起来所形成的表面形状；另一方面由于按照分区进行密度差异化，有利于以3D构件为产品的使用者无需设计支撑数据模型，有效提高前处理阶段的工作效率。特别对同一类产品的三维数据模型添加支撑数据模型的方式，采用分区的方式设置不同的支撑密度，无需逐个进行支撑疏密计算，有效提高计算机设备的处理效率。

本申请还提供一种可制造所述三维数据模型和支撑数据模型的3D打印设备及其打印方法。请参阅图12，其显示为3D打印设备的一种结构示意图。所述3D打印设备包括：容器11、能量辐射系统14、构件平台12、Z轴驱动机构13、和控制系统15。

所述容器11用于盛放待成型材料。所述待成型材料包括任何易于光固化的液态材料，其液态材料举例包括：光固化树脂液，或掺杂了陶瓷粉末、颜色添加剂等混合材料的树脂液等。所述液态材料还包括以下任一种或多种混合：两种可产生缓慢化学反应的至少两种原料的混合液、可与空气中的成分产生缓慢化学反应的材料、或易于挥发以使成分/组分变化的材料等。所述液态材料具有一定粘稠度，其粘稠度与所混合的材料相关。例如，在光固化树脂液中掺杂60％的陶瓷粉相比于掺杂20％的陶瓷粉，则前者的粘稠度大于后者的粘稠度。

能量辐射系统14用于向成型面辐射图案化能量，以在所述成型面处形成相应的图案横截层。其中，对于顶面曝光的3D打印设备来说，其成型面位于容器的待成型材料的表面位置。对于底面曝光的3D打印设备来说，其成型面位于容器底面，为此，所述容器的底面是透明的。考虑3D打印设备会被放在产品的使用场所(如牙科门诊)，故而，如图12所示的底面曝光的3D打印设备更适合用来制造本申请所描述的三维数据模型和支撑数据模型。

所述能量辐射系统安装在3D打印设备的下方，其举例包括扫描式能量辐射系统或面曝光式能量辐射系统。

其中，扫描式能量辐射系统举例包括：激光发射器、位于所述激光发射器射出光路上的透镜组和振镜组(未予图示)，其中，所述透镜组用以改变激光光路并调整激光束的聚焦位置，所述振镜组用以将所接收的义齿模型中切片图形转换成描绘点和连接点的路径，并按照所描绘的点及路径控制所述激光束自容器开口照射到待成型材料表面，并在该表面的二维空间内扫描，经所述光束扫描的待成型材料被固化成对应的图案固化层。

所述面曝光式能量辐射系统举例包括：LCD/LED显示屏、DMD芯片、和控制器等。其中，DMD芯片(Digital Micromirror Device)为一种可视数字信息显示的技术。其中，DMD芯片在接受到图像处理模块的控制信号后将光源所发出的光线发射到投影屏幕上。在基于DLP的3D打印设备中，所述投影屏幕为容器底面。DMD芯片外观看起来只是一小片镜子，被封装在金属与玻璃组成的密闭空间内，事实上，这面镜子是由数十万乃至上百万个微镜所组成的，每一个微镜代表一个像素，所投影的图像就由这些像素所构成。控制器通过控制DMD芯片和LCD/LED显示屏将相应图像投影到成型面上。

所述构件平台12用于附着经能量辐射后得到的图案固化层，以便经由所述图案固化层积累形成3D构件。具体地，所述构件平台举例为构件板。所述构件平台通常以相距容器底面一层高的位置为起始位置，通过整体上移趋势的方式累积在所述底面处固化的各图案固化层，以得到相应的3D构件。

所述Z轴驱动机构13包括驱动单元和竖直移动单元，所述驱动单元用于驱动所述竖直移动单元，以便所述竖直移动单元带动构件平台升降移动。例如，所述驱动单元包含用于驱动构件平台升降移动的驱动电机。所述驱动单元受单独的控制指令控制。其中，该控制指令包括：用于表示构件平台上升、下降或停止的方向性指令，甚至还可以包含转速/转速加速度、或扭矩/扭力等参数。如此有利于精确控制竖直移动单元的下降的距离，以实现Z轴的精准调节。在此，所述竖直移动单元举例包括一端固定在所述构件平台上的固定杆、与固定杆的另一端固定的咬合式移动组件，其中，所述咬合式移动组件受驱动单元驱动以带动固定杆竖直移动，所述咬合式移动组件举例为由齿状结构咬合的限位移动组件，如齿条等。又如，所述竖直移动单元包括：丝杆和套接在所述丝杆上的定位移动结构，其中所述丝杆的两端旋接于驱动单元，所述定位移动结构的外延端固定连接到构件平台上，该定位移动结构可例如为滚珠丝杠。

其中，在能量辐射系统完成相应图案固化层的辐射后，Z轴驱动机构先带动构件平台向上移动以将图案固化层从容器底面剥离，再向下移动以使容器底面与所剥离的图案固化层之间具有一层高的间隙，在所述间隙内填充有待成型材料，以供能量辐射系统再一次进行选择性辐射。

需要说明的是，图12中所示的Z轴驱动机构仅为便于描述而设置的示意性图示，而非限制其与容器的位置关系。在一些应用中，Z轴驱动机构举例设置在底面曝光的3D打印设备的背板侧。

所述控制系统15分别连接所述Z轴驱动机构、和能量辐射系统，用于协同制造带有支撑构件和3D构件的打印成品。其中，支撑构件与3D构件分别对应于前述提及的支撑数据模型和三维数据模型。换言之，所述支撑构件与3D构件所衔接的支撑实体区域中，至少部分支撑实体区域具有不同密度的分区，以形成密度较大的第一支撑实体子区域和密度较小的第二支撑实体子区域。

在此，所述控制系统为包含处理器的电子设备。例如，所述控制系统为计算机设备、嵌入式设备、或集成有CPU的集成电路等。

各所述接口单元分别连接3D打印设备中独立封装且通过接口传输数据的硬件装置，例如，所述Z轴驱动机构、能量辐射系统等。所述硬件装置还包括以下至少一种：提示装置、人机交互装置等。所述接口单元根据所连接的硬件装置而确定其接口类型，其包括但不限于：通用串行接口、视频接口、工控接口等。例如，所述接口单元包括：USB接口、HDMI接口和RS232接口，其中，USB接口和RS232接口均有多个，USB接口可连接人机交互装置等，RS232接口连接检测装置和Z轴驱动机构，HDMI接口连接能量辐射系统。

所述至少一个存储器用于存储3D打印设备打印所需要的文件。所述文件包括：待制造的3D构件的模型文件，CPU运行所需的程序文件和配置文件等。其中，模型文件描述了待打印的3D构件中各分层图像、层高、以及其他与打印相关的属性信息(如辐射时长、辐射功率、或摆放位置等)等。所述至少一个存储器包含非易失性存储器和系统总线。其中，所述非易失性存储器举例为固态硬盘或U盘等。所述系统总线用于将非易失性存储器与CPU连接在一起，其中，CPU可集成在至少一个存储器中，或与至少一个存储器分开封装并通过系统总线与非易失性存储器连接。

所述处理单元包含：CPU或集成有CPU的芯片、可编程逻辑器件(FPGA)、和多核处理器中的至少一种。所述处理单元还包括内存、寄存器等用于临时存储数据的存储器。所述处理单元通过接口单元依时序向各硬件装置发出控制指令。例如，所述处理单元在控制Z轴驱动机构将构件平台移动至相距预设成型面的一间距位置后，向能量辐射系统传递分层图像，待能量辐射系统完成选择性固化后，再重复控制Z轴驱动机构带动构件平台调整并移动至相距预设成型面的一新的间距位置，以及执行选择性固化。如此重复依次利用各分层图像选择性固化位于容器底面以上层高范围内的待成型材料，以实现经逐层累积的3D构件。

本申请还提供一种3D打印设备的打印方法。对应地，所述控制系统至少控制：能量辐射系统、Z轴驱动机构协同操作，以执行该打印方法。

在步骤S200中，按照所获取的切片图像，将成型面与构件平台之间所填充的待成型材料进行选择性固化操作，以得到附着在所述构件平台上的图案固化层。

在步骤S210中，按照所获取的层高，调整所述构件平台与所述成型面之间的间距，以使所述间距内填充有待成型材料。

在步骤S220中，按照预设的打印顺序，逐层获取切片图像和层高，重复上述各步骤，直至制造出经逐层制造的图案固化层所形成的三维物体，以及与所述三维物体的至少一个支撑实体区域衔接的支撑构件。由此，在其中至少一个支撑实体区域中，所述支撑构件与其中的第一支撑实体子区域内衔接位置的密度大于所述支撑构件与其中的第二支撑实体子区域内的衔接位置的密度。

按照上述步骤200-S220所提供的打印方法，控制系统从打印文件中按照打印顺序读取第一层的切片层信息，将其中的切片图像提供给能量辐射系统以及将切片层高(以下简称层高)提供给Z轴驱动机构；在Z轴驱动机构带动构件平台移动，使得成型面与构件平台之间形成最小间距为所述层高的间隙，且所述间隙内填充有待成型材料。能量辐射系统按照所述切片图像将能量辐射至成型面，以使在所述间隙内待成型材料被辐射的位置固化，以形成对应切片图像的图案固化层。控制系统按照上述打印顺序获取第二层的切片信息，并控制Z轴驱动机构带动构件平台移动至与此前相距第二层的层高的位置处，使得在移动的空间内被待成型材料填充。控制系统再次控制能量辐射系统辐射对应第二层的切片图像，以形成第二层的图案固化层。如此，第一层的图案固化层和第二层的图案固化层累积在一起。按照打印顺序，并判断是否还有尚未制造的切片层信息，若有，则重复执行步骤S200-210，若无，则完成打印。

3D打印设备按照上述步骤S200-S220制造利用步骤S100-S110所生成的打印文件，所制造出的支撑构件和3D构件中，在3D构件的至少一个支撑实体区域中，所述支撑构件与其中的第一支撑实体子区域内衔接位置的密度大于所述支撑构件与其中的第二支撑实体子区域内的衔接位置的密度。

本申请还提供一种计算机可读写存储介质，存储至少一种程序，所述至少一种程序在被调用时执行并实现上述针对控制方法所描所述的至少一种实施例。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得安装有所述存储介质的移动机器人可以执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。

于本申请提供的实施例中，所述计算机可读写存储介质可以包括只读存储器、随机存取存储器、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁存储设备、闪存、U盘、移动硬盘、或者能够用于存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机进行存取的任何其它介质。另外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果指令是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字订户线(DSL)或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术，从网站、服务器或其它远程源发送的，则所述同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术包括在所述介质的定义中。然而，应当理解的是，计算机可读写存储介质和数据存储介质不包括连接、载波、信号或者其它暂时性介质，而是旨在针对于非暂时性、有形的存储介质。如申请中所使用的磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中，磁盘通常磁性地复制数据，而光盘则用激光来光学地复制数据。

在一个或多个示例性方面，本申请所述方法的计算机程序所描所述的功能可以用硬件、软件、固件或其任意组合的方式来实现。当用软件实现时，可以将这些功能作为一个或多个指令或代码存储或传送到计算机可读介质上。本申请所公开的方法或算法的步骤可以用处理器可执行软件模块来体现，其中处理器可执行软件模块可以位于有形、非临时性计算机可读写存储介质上。有形、非临时性计算机可读写存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。

本申请上所述的附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。基于此，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这根据所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以通过执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以通过专用硬件与计算机指令的组合来实现。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (14)

1.一种用于3D打印的数据处理方法，其特征在于，包括：

按照预设的支撑添加条件，确定三维数据模型中至少一个支撑区域；其中，至少一个所述支撑区域包括：沿支撑区域表面的延伸方向而划分出的第一支撑子区域和第二支撑子区域；

在各所述支撑区域与预设的基准数据平面之间构建支撑数据模型；其中，在同一个支撑区域中，所述支撑数据模型与其中的第一支撑子区域内衔接位置的密度大于所述支撑数据模型与其中的第二支撑子区域内的衔接位置的密度。

2.根据权利要求1所述的用于3D打印的数据处理方法，其特征在于，所述支撑添加条件包括针对所述三维数据模型中的以下至少一种信息而设置的支撑添加依据：所述三维数据模型中相对于基准数据平面而形成的岛状结构、和/或悬梁结构的结构信息。

3.根据权利要求1所述的用于3D打印的数据处理方法，其特征在于，将至少一个所述支撑区域划分出第一支撑子区域和第二支撑子区域的步骤包括：

按照预设的分区比例，沿支撑区域表面的延伸方向，将所述支撑区域划分成第一支撑子区域和第二支撑子区域；和/或

基于针对支撑区域的空间尺寸数据、和/或图像特征而设置的划分条件，沿支撑区域表面的延伸方向，将所述支撑区域划分成第一支撑子区域和第二支撑子区域。

4.根据权利要求1所述的用于3D打印的数据处理方法，其特征在于，同一支撑区域中的第一支撑子区域内衔接位置的密度与第二支撑子区域内衔接位置的密度呈倍数关系。

5.根据权利要求4所述的用于3D打印的数据处理方法，其特征在于，所述倍数关系至少与所述第一支撑子区域的空间尺寸数据相关。

6.根据权利要求1所述的用于3D打印的数据处理方法，其特征在于，还包括以下步骤：

展示包含划分支撑区域选项的参数设置界面；

根据所述参数设置界面所提供的选项，确定至少一个所述支撑区域中的第一支撑子区域和第二支撑子区域。

7.根据权利要求1所述的用于3D打印的数据处理方法，其特征在于，还包括：调整所述三维数据模型相对于基准数据平面的摆放姿态的步骤。

8.根据权利要求7所述的用于3D打印的数据处理方法，其特征在于，所述调整所述三维数据模型相对于基准数据平面的摆放姿态的步骤包括以下至少一种：

调整所述三维数据模型的摆放姿态，以使与支撑数据模型所衔接的所述三维数据模型的表面的各工作属性集中于低优先级；

按照减少三维数据模型与支撑数据模型之间的衔接位置的数量的优化条件，调整所述三维数据模型的摆放姿态；

按照减少三维数据模型的切片面积的优化条件，调整所述三维数据模型的摆放姿态。

9.根据权利要求1所述的用于3D打印的数据处理方法，其特征在于，所述在各所述支撑区域与预设的基准数据平面之间构建支撑数据模型的步骤包括以下至少一种：

基于各所述支撑区域与预设的基准数据平面之间的高度，构建支撑数据模型；

基于所述三维数据模型的产品属性，构建支撑数据模型；

基于各所述支撑区域中所分布的各衔接位置的疏密程度，构建支撑数据模型。

10.根据权利要求1所述的用于3D打印的数据处理方法，其特征在于，所述三维数据模型包括齿件导板模型。

11.一种计算机设备，其特征在于，包括：

至少一个存储器，用于存储三维数据模型以及至少一个程序；

至少一个处理器，用于调用所述至少一个程序，以对所述三维数据模型执行如权利要求1-10中任一所述的数据处理方法。

12.一种3D打印方法，其特征在于，包括：

按照所获取的切片图像，将成型面与构件平台之间所填充的待成型材料进行选择性固化操作，以得到附着在所述构件平台上的图案固化层；

按照所获取的层高，调整所述构件平台与所述成型面之间的间距，以使所述间距内填充有待成型材料；

按照预设的打印顺序，逐层获取切片图像和层高，重复上述各步骤，直至制造出经逐层制造的图案固化层所形成的三维物体，以及与所述三维物体的至少一个支撑实体区域衔接的支撑构件；

其中，在其中至少一个支撑实体区域中，所述支撑构件与其中的第一支撑实体子区域内衔接位置的密度大于所述支撑构件与其中的第二支撑实体子区域内的衔接位置的密度。

13.一种3D打印设备，其特征在于，包括：

容器，盛放待成型材料，其中，所盛放的待成型材料达到成型面；

能量辐射系统，用于向成型面辐射图案化能量，以在所述成型面处形成相应的图案横截层；

构件平台，设置在所述容器内，用于在各成型面所拼成的整体成型面处逐层累积图案横截层，以制造三维物体；

Z轴驱动机构，连接所述构件平台，用于移动所述构件平台；

控制系统，分别连接所述Z轴驱动机构、和能量辐射系统，用于执行如权利要求12所述的打印方法。

14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储至少一种程序，所述至少一种程序在被调用时执行并实现如权利要求1-10中任一所述的数据处理方法，或者如权利要求12所述的打印方法。

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