CN115091751A - 3d打印机及用于其的方法和装置、3d打印系统和存储介质 - Google Patents

Abstract

一种用于3D打印机的方法和装置、3D打印机、3D打印系统、计算机可读存储介质以及计算机程序产品。该3D打印机包括打印平台和打印头，打印头能够相对于打印平台沿与打印平台的上表面平行的XY平面和与XY平面垂直的Z轴移动，该方法包括：获取与三维模型相关联的切片数据，切片数据定义了待打印的多个子模型，多个子模型包括彼此间隔开的第一子模型和第二子模型；基于切片数据，确定打印头的移动路径；以及根据移动路径生成控制代码，控制代码能够被3D打印机的处理器执行以执行打印策略。

Description

3D打印机及用于其的方法和装置、3D打印系统和存储介质

技术领域

本公开涉及3D打印技术领域，尤其涉及用于3D打印机的方法和装置、3D打印机、3D打印系统、计算机可读存储介质和计算机程序产品。

背景技术

3D打印机，又称三维打印机、立体打印机，是快速成型的一种工艺设备，通常是采用数字技术打印线材来实现。3D打印机常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型或零部件。近年来，3D打印技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都具有很高的应用前景。

本领域已知的三维打印方法，首先通过计算机建模软件建立出模型，将该模型导入切片软件。切片软件根据不同的工艺要求，按照一定的厚度分层(切片)，即将模型分解为一系列的二维平面以及二维平面对应的平面信息。结合模型分解的平面信息以及3D打印机的加工参数，生成3D打印机可识别的代码(gcode)。最后通过代码驱动3D打印机有序地加工出每一层面，并将多个层面堆叠，直至形成一个实体模型。

发明内容

本公开提供了一种用于3D打印机的方法和装置、3D打印机、3D打印系统、计算机可读存储介质和计算机程序产品。

根据本公开的一些方面，提供了一种用于3D打印机的方法。该3D打印机包括打印平台和打印头，打印头能够相对于打印平台沿与打印平台的上表面平行的XY平面和与XY平面垂直的Z轴移动，该方法包括：获取与三维模型相关联的切片数据，切片数据定义了待打印的多个子模型，多个子模型包括彼此间隔开的第一子模型和第二子模型；基于切片数据，确定打印头的移动路径；以及根据移动路径生成控制代码，控制代码能够被3D打印机的处理器执行以执行打印策略，打印策略包括：使打印头打印第一子模型的第N层切片，其中，打印头打印完第一子模型的第N层切片后位于第一位置坐标处，N是大于等于1的正整数；紧接第一子模型的第N层切片的打印，使打印头相对于打印平台沿倾斜上升路径移动至第二位置坐标，第二位置坐标沿Z轴位于第一位置坐标的正上方预定距离处，其中，倾斜上升路径包括从第一位置坐标出发的第一路径分段，第一路径分段与XY平面成预定锐角；以及使打印头相对于打印平台移动至第三位置坐标，以开始打印第二子模型的第N层切片。

根据本公开的又一个方面，还提供了一种用于3D打印机的装置。该3D打印机包括打印平台和打印头，打印头能够相对于打印平台沿与打印平台的上表面平行的XY平面和与XY平面垂直的Z轴移动，该装置包括：第一单元，被配置为获取与三维模型相关联的切片数据，切片数据定义了待打印的多个子模型，多个子模型包括彼此间隔开的第一子模型和第二子模型；第二单元，被配置为基于切片数据，确定打印头的移动路径；以及第三单元，被配置为根据移动路径生成控制代码，控制代码能够被3D打印机的处理器执行以执行打印策略，打印策略包括：使打印头打印第一子模型的第N层切片，其中，打印头打印完第一子模型的第N层切片后位于第一位置坐标处，N是大于等于1的正整数；紧接第一子模型的第N层切片的打印，使打印头相对于打印平台沿倾斜上升路径移动至第二位置坐标，第二位置坐标沿Z轴位于第一位置坐标的正上方预定距离处，其中，倾斜上升路径包括从第一位置坐标出发的第一路径分段，第一路径分段与XY平面成预定锐角；以及使打印头相对于打印平台移动至第三位置坐标，以开始打印第二子模型的第N层切片。

根据本公开的另一个方面，还提供了一种3D打印机，包括：打印平台和打印头，打印头能够相对于打印平台沿与打印平台的上表面平行的XY平面和与XY平面垂直的Z轴移动；处理器；以及存储器，存储器存储有控制代码，控制代码能够被处理器执行以针对彼此间隔开的第一子模型和第二子模型执行打印策略，打印策略包括：使打印头打印第一子模型的第N层切片，其中，打印头打印完第一子模型的第N层切片后位于第一位置坐标处，N是大于等于1的正整数；紧接第一子模型的第N层切片的打印，使打印头相对于打印平台沿倾斜上升路径移动至第二位置坐标，第二位置坐标沿Z轴位于第一位置坐标的正上方预定距离处，其中，倾斜上升路径包括从第一位置坐标出发的第一路径分段，第一路径分段与XY平面成预定锐角；以及使打印头相对于打印平台移动至第三位置坐标，以开始打印第二子模型的第N层切片。

根据本公开的又一个方面，还提供了一种3D打印系统，包括：3D打印机；以及3D打印切片软件，被配置为执行如上的方法。

根据本公开的又一个方面，一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，该计算机指令在被如上的3D打印机的处理器执行时实施如上的方法。

根据本公开的又一个方面，还提供了一种计算机程序产品，包括计算机指令，其中，该计算机指令在被如上的3D打印机的处理器执行时实施如上的方法。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本公开公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本公开范围的限制。

图1示出了根据本公开的一些示例性实施例的3D打印机的结构示意图；

图2示出了根据本公开的一些示例性实施例的用于3D打印机的方法的流程图；

图3示出了根据本公开的一个实施方式的在图2所示的步骤中的沿包括螺旋圆弧路径的倾斜上升路径移动至第二位置坐标的场景的示意图；

图4出了根据本公开的一个实施例的在图3所示的螺旋圆弧路径的示意图；

图5示出了根据本公开的一个实施方式的在图2所示的方法中确定打印头的移动路径的步骤的流程图；

图6示出了根据本公开的一个实施方式的在图5所示的步骤中确定圆心方向向量的步骤的流程图；

图7示出了根据本公开的一个实施方式的在图5所示的步骤以及图6所示的步骤的场景的示意图；

图8示出了根据本公开的一个实施方式的在图2所示的步骤中的沿包括首尾相接的多个直线路径分段的倾斜上升路径移动至第二位置坐标的场景的示意图；

图9示出了根据本公开的一个实施方式的在图2所示的步骤中的沿包括首尾相接的多个直线路径分段的倾斜上升路径移动至第二位置坐标的场景的示意图；以及

图10示出了根据本公开示例性实施例的用于3D打印机的装置的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

在本公开中，除非另有说明，否则使用术语“第一”、“第二”等来描述各种要素不意图限定这些要素的位置关系、时序关系或重要性关系，这种术语只是用于将一个元件与另一元件区分开。在一些示例中，第一要素和第二要素可以指向该要素的同一示例，而在某些情况下，基于上下文的描述，它们也可以指代不同示例。

在本公开中对各种所述示例的描述中所使用的术语只是为了描述特定示例的目的，而并非旨在进行限制。除非上下文另外明确地表明，如果不特意限定要素的数量，则该要素可以是一个也可以是多个。此外，本公开中所使用的术语“和/或”涵盖所列出的项目中的任何一个以及全部可能的组合方式。如本文使用的术语“A相对于B移动”包括以下各种情况：(1)A保持静止，B移动；(2)A移动，B保持静止；或者(3)A和B均移动。

在详细介绍本公开的实施例之前，首先对相关技术中的3D打印切片软件进行简单介绍。切片软件是一种根据数字三维模型来生成用于控制3D打印机的处理器的控制代码(例如，gcode)的软件。市面上常见的切片软件包括诸如Ultimaker Cura和Prusa Slicer等。这些切片软件通常提供图形用户界面，用户在图形用户界面上进行操作，如加载模型文件、设置打印参数等。然后，切片软件将加载的STL、DAE或OBJ格式的三维模型进行切片，得到切片数据，并将切片数据转换成gcode代码串。一般而言，切片软件的切片过程包括以下步骤：

步骤一：模型载入。从外部读入模型数据，将三维模型转换成以切片软件内部的数据结构所表示的三角形组合。

步骤二：分层。所谓的分层就是每隔一定高度用一个XY平面与三维模型相交，形成彼此堆叠的多个切片，层与层之间的距离称为层高。分层本质上就是一个把3D模型转化为一系列2D平面的过程。

步骤三：划分组件。经过分层之后，得到一叠2D平面图形。对每一层的2D平面图形进行标记，标记出外墙、内墙、填充、上下表面、支撑件等等。支撑件也和其他组件一样，可以有外墙、内墙、填充、上下表面。

步骤四：路径生成。在这一步，规划喷嘴在不同的组件中的移动路径。可以为每个组件生成独立的路径，并确定各个组件的打印顺序。

步骤五：gcode生成。生成路径之后，需要将喷嘴的移动路径翻译成可供3D打印机的处理器执行的gcode代码。

在3D打印的过程中，打印头需要不停地移动以完成多个子模型的打印。打印头在完成一个子模型的某一切片的打印后，需要移动到打印平台上为下一个子模型规划的区域上方，来对下一个子模型的切片进行打印。为了避免打印头的喷嘴与下一个子模型已打印部分发生碰撞，一般先升高打印头，使得打印头与打印平台之间的相对距离增大，然后再水平移动打印头，使得打印头移动到下一个子模型的规划区域上方。在抬升打印头时，如果垂直升高打印头，则打印头下方的喷嘴中处于熔融状态下的打印材料容易在重力作用下从喷嘴处流出，而产生“拉丝现象”。之后，在打印头水平移动到下一个子模型的规划区域上方的过程中，从喷嘴流出的打印材料因为打印头的水平移动产生更多的“拉丝现象”。由于“拉丝现象”影响打印质量和成型效果，在实践中，通常在打印完一个区域后，沿与水平面成一定角度θ的方向斜向提升打印头，以避免发生“拉丝现象”。但斜向提升打印头存在一个问题，即打印头可能需要一条较长的斜线路径才能使打印头抬升期望的高度。例如，当角度θ为3°时，如果打印头要抬升0.5mm，则斜线路径的长度将达到9.5mm。如果在距离运动起始点9.5mm以内就有翘起的打印件的话，还是容易触碰到其他区域内的打印件，造成例如打印件变形甚至倒塌，使得该次打印失败。

鉴于此，本公开实施例提供了一种用于3D打印机的方法和装置、3D打印机、3D打印系统、计算机可读存储介质和计算机程序产品，其可以缓解、减轻或甚至消除上述问题。

图1示出了根据本公开的一些实施例的3D打印机100的结构示意图。下面将参照图1对3D打印机100进行详细描述。

如图1所示，该3D打印机100包括处理器101、存储器102、打印头103以及打印平台104。

处理器101通过调用并执行存储于存储器102中的控制代码(例如，gcode)，驱动打印头103相对于打印平台104沿与打印平台的上表面平行的XY平面和与XY平面垂直的Z轴移动，以执行切片软件规定的打印策略。在实施例中，处理器101被配置为在控制代码的驱动下，控制打印头103(和可选地，打印平台104)执行本公开提出的针对多个子模型的打印策略，用于减少拉丝现象，同时避免打印头触碰其他子模型。该打印策略将在稍后进行详细描述。

存储器102中可以存储由切片软件生成的控制代码，供处理器101调用。

打印头103可以设置有挤出轮系或者与挤出轮系配合工作。该挤出轮系可以受处理器101控制的电机驱动而执行进料和退料操作，从而配合打印头103完成打印任务。

打印平台104用于承载待打印物体，其上表面通常为平坦表面以用于摆放打印过程中打印得到的各种打印件。

图2示出了根据本公开的一些示例性实施例的用于3D打印机的方法200的流程图。出于描述的目的，将参考图1的3D打印机100来描述方法200，并且方法200可以用于图1中所示的3D打印机100。方法200可以由切片软件执行，并且可以包括以下步骤。

在步骤201中，获取与三维模型相关联的切片数据，切片数据定义了待打印的多个子模型，多个子模型包括彼此间隔开的第一子模型和第二子模型。

在一个示例中，由三维模型相关联的切片数据定义的多个子模型(例如第一子模型和第二子模型)的组合可以构成一个完整的三维模型或者一个完整的三维模型的一部分。在另一个示例中，这些子模型还可以是来自于不同三维模型的零件。

在步骤202中，基于切片数据，确定打印头103的移动路径。

在步骤203中，根据移动路径生成控制代码。

如已知的，切片软件在获取三维模型文件后，将三维模型文件定义的三维模型分解为多个二维层面(切片数据)，并利用二维层面的信息与3D打印机100的加工参数相结合，生成驱动3D打印机100执行相应打印策略的控制代码。

步骤202和步骤203还将在后续具体描述。

根据一些实施例，控制代码能够被3D打印机100的处理器101执行以执行针对多个子模型执行的打印策略。处理器101调用由切片软件生成并存储在存储器102中的控制代码，依照控制代码定义的针对多个子模型执行的打印策略，控制打印头103和打印平台104来对多个子模型(例如第一子模型和第二子模型)进行打印。该打印策略可以包括以下操作。

在步骤203-1中，使打印头103打印第一子模型的第N层切片，其中，打印头103打印完第一子模型的第N层切片后位于第一位置坐标处，N是大于等于1的正整数。

在一个示例中，打印头103先打印第一子模型的第1层切片。在打印1层切片完成后，打印头103位于第一坐标位置(X0,Y0,Z0)。

为缓解或消除相关技术的拉丝问题，在步骤203-2中，紧接第一子模型的第N层切片的打印，使打印头相对于打印平台沿倾斜上升路径移动至第二位置坐标，第二位置坐标沿Z轴位于第一位置坐标的正上方预定距离处，其中，倾斜上升路径包括从第一位置坐标出发的第一路径分段，第一路径分段与XY平面成预定锐角。

该预定锐角使得打印头103相对于打印平台104斜向抬升，而不是垂直抬升。与垂直抬升的情况相比，可以减少或消除拉丝现象。在示例中，该预定锐角小于等于5°。将理解的是，针对不同的打印材料和/或不同的加热温度，预定锐角可能具有不同的取值。因此，“该预定锐角小于等于5°”是示例性而非限制性的。而且，由于打印头103沿倾斜上升路径(而不是垂直上升路径)从第一位置坐标移动到第一位置坐标的正上方，意味着倾斜上升路径是一条“迂回”路径，使得打印头103相对于打印平台104在XY平面方向上的运动范围较小，降低了打印头103碰撞到其他模型的可能性。

继续上面的示例，在打印头103完成第一子模型的第1层切片的打印后，使打印头103相对于打印平台104沿倾斜上升路径移动至第二坐标位置(X0,Y0,Z0+Zl)，Zl的数值大于零。示例性地，中的第一路径分段与XY平面成3°。

在步骤203-3中，使打印头103相对于打印平台104移动至第三位置坐标，以开始打印第二子模型的第N层切片。

继续上面的示例，打印头103相对于打印平台104从第二坐标位置(X0,Y0,Z0+Zl)水平移动到位于第二子模型的规划区域上方的坐标位置(X1,Y1,Z0+Zl)处。再从该坐标位置垂直向下移动到第三坐标位置(X1,Y1,Z1)处，以开始打印第二子模型的第1层切片。

可以理解的是，虽然本实施例中以两个子模型的打印过程为例进行描述，但是本公开不受子模型个数的限制。

根据一些实施例，在步骤203-2中的倾斜上升路径包括螺旋圆弧路径，螺旋圆弧路径包括第一路径分段，螺旋圆弧路径在打印平台上的正投影为圆形。

图3示出了根据本公开的一个实施方式的在图2所示的步骤203-2中的沿包括螺旋圆弧路径的倾斜上升路径移动至第二位置坐标的场景300的示意图。

参考图3的示例，打印头103包括设置于打印头末端的喷嘴103-1。3D打印机还包括滑动杆303，打印头103套设在滑动杆303上以相对于打印平台104沿与打印平台104的上表面平行的XY平面移动，滑动杆303带动打印头103相对于打印平台104沿与XY平面垂直的Z轴移动。在打印平台104上摆放着第一子模型301和第二子模型302。

参考图3的左半边，打印头103已完成第一子模型301的某一切片的打印，此时喷嘴103-1位于A点，位置坐标是(X0,Y0,Z0)。然后，在滑动杆303以及打印头103共同驱动下，使得打印头103沿螺旋圆弧路径304上升，喷嘴103-1移动至图3右半边示出的B点，位置坐标是(X0,Y0,Z0+Zl)。

图4出了根据本公开的一个实施例的在图3所示的螺旋圆弧路径304的示意图。

在图4中，螺旋圆弧路径304包括打印头103从A点出发的第一路径分段，第一路径分段与XY平面形成预定锐角401。应当理解，对于螺旋线而言，该预定锐角是指螺旋升角，即螺旋线展开之后与XY平面所成的夹角。

在完成前一区域的打印后，通过螺旋圆弧路径使得打印头103与打印平台104沿Z轴之间的距离增大。通过这样的预设路径，既能够减少熔融态的线料的流出，减少了“拉丝现象”，同时由于打印头头103相对于打印平台104在XY平面方向上的运动范围较小，降低了打印头103碰撞到其他模型的可能性。此外，螺旋圆弧路径还减少了打印头103在移动过程中的加速和减速的次数，避免打印头103中残留的线料由于加速和减速惯性力而从喷嘴中滴落。

图5示出了根据本公开的一个实施方式的在图2所示的方法200中确定打印头103的移动路径的步骤202的流程图。如图5所示，步骤202包括以下操作。

针对螺旋圆弧路径：

在步骤501中，确定圆形的圆心相对于第一位置坐标在XY平面内的圆心方向向量。

在步骤502中，从切片数据中获取预定锐角和预定距离，并根据预定锐角和预定距离计算圆形的半径。

在步骤503中，根据圆心方向向量和半径计算圆心相对于第一位置在XY平面内的坐标。

图6示出了根据本公开的一个实施方式的在图5所示的步骤501的流程图。如图6所示，步骤501包括以下操作。

在步骤601中，从切片数据中获取第三位置坐标。

在步骤602中，确定第三位置坐标相对于第一位置坐标在XY平面内的方向向量。

在步骤603中，将方向向量绕Z轴顺时针或逆时针旋转90度，得到圆心方向向量。

图7示出了根据本公开的一个实施方式的确定圆心位置的场景700的示意图。下面将结合图7说明确定圆心位置的示例过程。

如图7所示，打印头103在完成打印第一子模型301时位于A点(X0,Y0,Z0)处，打印头103即将开始打印第二子模型302时位于C点(X1,Y1,Z1)。

首先，确定圆形的圆心D相对于第一位置坐标(A点)在XY平面内的圆心方向向量(对应图5所示的步骤501)。这可以包括以下操作。

·从切片数据中获取C点位置坐标(对应图6所示的步骤601)。

·确定C点(X1,Y1,Z1)相对于A点(X0,Y0,Z0)在XY平面内的方向向量(对应于图6所示的步骤602)。

参考公式

计算得到向量V1。

·将向量V1绕Z轴逆时针旋转90度(对应于图6所示的步骤603)。

参考公式

得到圆心方向向量V2。

可以理解的是，在其他实施例中，也可以将向量V1绕Z轴顺时针旋转90度，在此不做限定。

然后，在得到圆形的圆心D相对于第一位置坐标在XY平面内的圆心方向向量V2后，还需要确定圆形的半径(对应图5所示的步骤502)。这可以包括以下操作。

读取切片数据中的预定锐角(例如图4所示的螺旋升角401)和预定距离(例如图3所示的B点(X0,Y0,Z0+Zl)与A点(X0,Y0,Z0)沿Z轴方向上的高度差Zl)。

·参考公式

计算得到圆形半径R。

最后，在得到圆形半径R以及第一位置坐标在XY平面内的圆心方向向量V2后，计算圆心的坐标(对应于图5所示的步骤503)

·参考公式

得到圆心D的坐标。

根据螺旋圆弧的圆心位置和预定的抬升高度，即可确定从图3中所示的A点移动到B点的螺旋圆弧路径。

如图7所示，打印头103从A点出发，沿螺旋圆弧路径逆时针移动一周之后到达B点(在XY平面上A点和B点重合)。在运动到B点时，打印头103的速度方向(圆形的切线)刚好与从A点(X0,Y0,Z0)到C点(X1,Y1,Z1)的方向向量V1的方向相同。这意味着可以避免打印头103在移动过程中改变运动方向和由此带来的减速和加速。由此，可以避免残留在打印头103的熔融态的线料因为加速或减速的惯性而产生滴落，进一步减少“拉丝现象”的发生。

根据一些实施例，据移动路径生成控制代码包括：根据预定距离和圆心的坐标，生成与螺旋圆弧路径相对应的控制代码。

在一个示例中，切片软件可以生成以下形式的gcode代码：

其中，f为打印头103的空驶速度(即，在不挤出线料的情况下的移动速度)。

根据一些实施例，倾斜上升路径包括首尾相接的多个直线路径分段，多个直线路径分段包括第一路径分段。

图8示出了根据本公开的一个实施方式的在图2所示的步骤203-2中的沿包括首尾相接的多个直线路径分段的倾斜上升路径移动至第二位置坐标的场景800的示意图。在该示例中，多个直线路径分段在打印平台104上的正投影为多边形。

参考图8，打印头103已完成第一子模型301的切片打印，此时喷嘴103-1从A点(X0,Y0,Z0)相对于打印平台104沿首尾相接的多个直线路径分段305移动到了B点(X0,Y0,Z0+Zl)。第一路径分段与XY平面成预定锐角801(例如4°)，以减少打印头103在相对于打印平台104上升时产生的“拉丝现象”。

图9示出了根据本公开的一个实施方式的在图2所示的步骤203-2中的沿包括首尾相接的多个直线路径分段的倾斜上升路径移动至第二位置坐标的场景900的示意图。在该示例中，多个直线路径分段在打印平台104上的正投影为直线。

参考图9，打印头103已完成第一子模型301的切片打印，此时喷嘴103-1从A点(X0,Y0,Z0)相对于打印平台104沿首尾相接的多个直线路径分段306移动到了B点(X0,Y0,Z0+Zl)。第一路径分段与XY平面成预定锐角901(例如4°)，以减少打印头103在相对于打印平台104上升时产生的“拉丝现象”。

图10示出了根据本公开示例性实施例的用于3D打印机的装置1000的结构框图。3D打印机包括打印平台和打印头，打印头能够相对于打印平台沿与打印平台的上表面平行的XY平面和与XY平面垂直的Z轴移动。如图10所示，装置1000包括第一单元1001、第二单元1002以及第三单元1003。

第一单元1001被配置为获取与三维模型相关联的切片数据，切片数据定义了待打印的多个子模型，多个子模型包括彼此间隔开的第一子模型和第二子模型。

第二单元1002被配置为基于切片数据，确定打印头的移动路径。

第三单元1003被配置为根据移动路径生成控制代码，控制代码能够被3D打印机的处理器执行以执行打印策略，打印策略包括：使打印头打印第一子模型的第N层切片，其中，打印头打印完第一子模型的第N层切片后位于第一位置坐标处，N是大于等于1的正整数；紧接第一子模型的第N层切片的打印，使打印头相对于打印平台沿倾斜上升路径移动至第二位置坐标，第二位置坐标沿Z轴位于第一位置坐标的正上方预定距离处，其中，倾斜上升路径包括从第一位置坐标出发的第一路径分段，第一路径分段与XY平面成预定锐角；以及使打印头相对于打印平台移动至第三位置坐标，以开始打印第二子模型的第N层切片。

应当理解，图10中所示装置1000的各个单元可以与参考图1-9描述的方法实施例中的各个步骤相对应。由此，上面针对方法实施例描述的操作、特征和优点同样适用于装置1000及其包括的单元。为了简洁起见，某些操作、特征和优点在此不再赘述。

虽然上面参考特定单元讨论了特定功能，但是应当注意，本文讨论的各个单元的功能可以分为多个单元，和/或多个单元的至少一些功能可以组合成单个单元。本文讨论的特定单元执行动作包括该特定单元本身执行该动作，或者替换地该特定单元调用或以其他方式访问执行该动作(或结合该特定单元一起执行该动作)的另一个组件或单元。因此，执行动作的特定单元可以包括执行动作的该特定单元本身和/或该特定单元调用或以其他方式访问的、执行动作的另一单元。

根据本公开的实施例，还提供一种3D打印系统，包括3D打印机和3D打印软件切片，其中3D打印切片软件被配置实现上文任一实施例中所述方法200的步骤。为了简洁起见，方法200的细节不再重复。

根据本公开的实施例，还提供了一种非瞬时计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其中，计算机指令被处理器执行时实现上文任一实施例中所述方法200的步骤。为了简洁起见，方法200的细节不再重复。

根据本公开的实施例，还提供了一种计算机程序产品，包括计算机指令，其中，计算机指令被处理器执行时实现上文任一实施例中所述方法的步骤。为了简洁起见，方法200的细节不再重复。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本公开中记载的各步骤可以并行地执行、也可以顺序地或以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

应当理解的是，在本说明书中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系或尺寸为基于附图所示的方位或位置关系或尺寸，使用这些术语仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，并且因此不能理解为对本公开的保护范围的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本说明书提供了能够用于实现本公开的许多不同的实施方式或例子。应当理解的是，这些不同的实施方式或例子完全是示例性的，并且不用于以任何方式限制本公开的保护范围。本领域技术人员在本公开的说明书的公开内容的基础上，能够想到各种变化或替换，这些都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所附权利要求所限定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于3D打印机的方法，所述3D打印机包括打印平台和打印头，所述打印头能够相对于所述打印平台沿与所述打印平台的上表面平行的XY平面和与所述XY平面垂直的Z轴移动，所述方法包括：

获取与三维模型相关联的切片数据，所述切片数据定义了待打印的多个子模型，所述多个子模型包括彼此间隔开的第一子模型和第二子模型；

基于所述切片数据，确定所述打印头的移动路径；以及

根据所述移动路径生成控制代码，所述控制代码能够被所述3D打印机的处理器执行以执行打印策略，所述打印策略包括：

使所述打印头打印所述第一子模型的第N层切片，其中，所述打印头打印完所述第一子模型的所述第N层切片后位于第一位置坐标处，N是大于等于1的正整数；

紧接所述第一子模型的所述第N层切片的打印，使所述打印头相对于所述打印平台沿倾斜上升路径移动至第二位置坐标，所述第二位置坐标沿所述Z轴位于所述第一位置坐标的正上方预定距离处，其中，所述倾斜上升路径包括从所述第一位置坐标出发的第一路径分段，所述第一路径分段与所述XY平面成预定锐角；以及

使所述打印头相对于所述打印平台移动至第三位置坐标，以开始打印所述第二子模型的第N层切片。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述倾斜上升路径包括螺旋圆弧路径，所述螺旋圆弧路径包括所述第一路径分段，所述螺旋圆弧路径在所述打印平台上的正投影为圆形，并且其中，确定所述打印头的移动路径包括：

针对所述螺旋圆弧路径：

确定所述圆形的圆心相对于所述第一位置坐标在所述XY平面内的圆心方向向量；

从所述切片数据中获取所述预定锐角和所述预定距离，并根据所述预定锐角和所述预定距离计算所述圆形的半径；以及

根据所述圆心方向向量和所述半径计算所述圆心相对于所述第一位置在所述XY平面内的坐标。

3.如权利要求2所述的方法，其中，确定所述圆心方向向量包括：

从所述切片数据中获取所述第三位置坐标；

确定所述第三位置坐标相对于所述第一位置坐标在所述XY平面内的方向向量；以及

将所述方向向量绕所述Z轴顺时针或逆时针旋转90度，得到所述圆心方向向量。

4.如权利要求2或3所述的方法，其中，根据所述移动路径生成控制代码包括：根据所述预定距离和所述圆心的坐标，生成与所述螺旋圆弧路径相对应的控制代码。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述倾斜上升路径包括首尾相接的多个直线路径分段，所述多个直线路径分段包括所述第一路径分段，所述多个直线路径分段在所述打印平台上的正投影为多边形，或者

其中，所述倾斜上升路径包括首尾相接的多个直线路径分段，所述多个直线路径分段包括所述第一路径分段，所述多个直线路径分段在所述打印平台上的正投影为直线。

6.一种用于3D打印机的装置，所述3D打印机包括打印平台和打印头，所述打印头能够相对于所述打印平台沿与所述打印平台的上表面平行的XY平面和与所述XY平面垂直的Z轴移动，所述装置包括：

第一单元，被配置为获取与三维模型相关联的切片数据，所述切片数据定义了待打印的多个子模型，所述多个子模型包括彼此间隔开的第一子模型和第二子模型；

第二单元，被配置为基于所述切片数据，确定所述打印头的移动路径；以及

第三单元，被配置为根据所述移动路径生成控制代码，所述控制代码能够被所述3D打印机的处理器执行以执行打印策略，所述打印策略包括：

使所述打印头打印所述第一子模型的第N层切片，其中，所述打印头打印完所述第一子模型的所述第N层切片后位于第一位置坐标处，N是大于等于1的正整数；

紧接所述第一子模型的所述第N层切片的打印，使所述打印头相对于所述打印平台沿倾斜上升路径移动至第二位置坐标，所述第二位置坐标沿所述Z轴位于所述第一位置坐标的正上方预定距离处，其中，所述倾斜上升路径包括从所述第一位置坐标出发的第一路径分段，所述第一路径分段与所述XY平面成预定锐角；以及

使所述打印头相对于所述打印平台移动至第三位置坐标，以开始打印所述第二子模型的第N层切片。

7.一种3D打印机，包括：

打印平台和打印头，所述打印头能够相对于所述打印平台沿与所述打印平台的上表面平行的XY平面和与所述XY平面垂直的Z轴移动；

处理器；以及

存储器，所述存储器存储有控制代码，所述控制代码能够被所述处理器执行以针对彼此间隔开的第一子模型和第二子模型执行打印策略，所述打印策略包括：

使所述打印头打印所述第一子模型的第N层切片，其中，所述打印头打印完所述第一子模型的所述第N层切片后位于第一位置坐标处，N是大于等于1的正整数；

紧接所述第一子模型的所述第N层切片的打印，使所述打印头相对于所述打印平台沿倾斜上升路径移动至第二位置坐标，所述第二位置坐标沿所述Z轴位于所述第一位置坐标的正上方预定距离处，其中，所述倾斜上升路径包括从所述第一位置坐标出发的第一路径分段，所述第一路径分段与所述XY平面成预定锐角；以及

使所述打印头相对于所述打印平台移动至第三位置坐标，以开始打印所述第二子模型的第N层切片。

8.一种3D打印系统，包括：

3D打印机；以及

3D打印切片软件，被配置为执行如权利要求1-5中任一项所述的方法。

9.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令在被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。

10.一种计算机程序产品，包括计算机指令，其中，所述计算机指令在被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。

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