CN117359938A - 多材料物体的三维打印方法、系统、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种多材料物体的三维打印方法、系统、设备及存储介质，应用于三维打印技术领域。对获取的待打印多材料物体的三维数字模型进行切片分层处理，得到多个切片层；针对多个切片层中的任一切片层，确定切片层包含的目标区域和填充区域，目标区域与填充区域不重叠；对目标区域进行半色调处理，得到目标区域对应的第一层打印数据；对填充区域进行材料属性配置，得到填充区域对应的第二层打印数据；基于第一层打印数据和第二层打印数据对切片层进行打印，得到待打印多材料物体的层，逐层叠加待打印多材料物体的层得到三维多材料物体。仅对切片层中的目标区域进行半色调处理，有效减少半色调处理过程中的数据处理量，提高数据处理效率。

Description

多材料物体的三维打印方法、系统、设备及存储介质

技术领域

本申请涉及三维打印技术领域，尤其涉及一种多材料物体的三维打印方法、系统、设备及存储介质。

背景技术

三维打印技术也称增材制造技术，它是一种根据目标物体的层打印数据进行逐层打印并叠加来构造物体的技术。

相关技术中，在打印多材料物体时，先获取多材料物体的三维数字模型，对三维数字模型进行切片分层处理得到多层切片层，并对整个切片层进行半色调处理，从而得到每个切片层的层打印数据；然后，打印装置根据切片层的层打印数据，进行逐层打印并叠加制造出三维物体。

然而，对整个切片层进行半色调处理的数据处理量较大，数据处理效率较低。

发明内容

本申请提供一种多材料物体的三维打印方法、系统、设备及存储介质，在保证多材料物体的表面性能和/或机械性能的前提下，能有效减少对切片层进行半色调处理的数据处理量，提高数据处理效率。

第一方面，本申请提供一种多材料物体的三维打印方法，包括：

获取待打印多材料物体的三维数字模型；

对三维数字模型进行切片分层处理，得到多个切片层；

针对多个切片层中的任一切片层，确定切片层包含的目标区域和填充区域，目标区域与填充区域不重叠；对目标区域进行半色调处理，得到目标区域对应的第一层打印数据；对填充区域进行材料属性配置，得到填充区域对应的第二层打印数据；

基于第一层打印数据和第二层打印数据，对切片层进行打印，得到待打印多材料物体的层；

对待打印多材料物体的层逐层叠加得到三维多材料物体。

在一种可能的实施方式中，上述对三维数字模型进行切片分层处理，得到多个切片层之前，还包括：

对三维数字模型进行区域划分，得到三维数字模型对应的目标区域和填充区域；

相应地，确定切片层包含的目标区域和填充区域，包括：识别切片层中的目标区域和填充区域。

在一种可能的实施方式中，上述确定切片层包含的目标区域和填充区域，包括：

确定切片层模型区域的外轮廓；

基于外轮廓向切片层的内部区域收缩，和/或，基于外轮廓向切片层的内部区域扩展，生成第一内轮廓；

确定外轮廓和第一内轮廓之间的区域为目标区域；

确定切片层模型区域中目标区域以外的区域为填充区域。

在一种可能的实施方式中，上述对目标区域进行半色调处理，得到目标区域对应的第一层打印数据之前，还包括：

获取待打印多材料物体的颜色特性数据；

基于颜色特性数据进行色彩转换，确定目标区域的材料基色颜色数据；

对应地，对目标区域进行半色调处理，得到目标区域对应的第一层打印数据，包括：对目标区域的材料基色颜色数据进行半色调处理，得到目标区域对应的第一层打印数据。

在一种可能的实施方式中，上述对填充区域进行材料属性配置，得到填充区域对应的第二层打印数据，包括：

配置打印填充区域所使用的材料属性，得到填充区域对应的第二层打印数据，材料属性至少包括一种材料种类。

在一种可能的实施方式中，上述对三维数字模型进行切片分层处理，得到多个切片层，包括：

利用矩形切片平面对三维数字模型进行水平方向切片，获得多个初始切片层；

截取保留初始切片层中包含三维数字模型的部分为切片层。

在一种可能的实施方式中，上述待打印多材料物体为彩色多材料物体，切片层还包括隔离区域，隔离区域位于目标区域和填充区域之间，多材料物体的三维打印方法还包括：

对隔离区域进行材料属性配置，得到隔离区域对应的第三层打印数据；

对应地，基于第一层打印数据和第二层打印数据，对切片层进行打印，得到待打印多材料物体的层，包括：基于第一层打印数据、第二层打印数据和第三层打印数据，对切片层进行打印，得到待打印多材料物体的层。

在一种可能的实施方式中，隔离区域的材料属性与目标区域的材料属性不同，且隔离区域的材料属性与填充区域的材料属性不同。

第二方面，本申请提供一种多材料物体的三维打印系统，包括：

数据获取单元，用于获取待打印多材料物体的三维数字模型；

切片单元，用于对三维数字模型进行切片分层处理，得到多个切片层；

区域确定单元，用于针对多个切片层中的任一切片层，确定切片层包含的目标区域和填充区域，目标区域与填充区域不重叠；

数据处理单元，用于对目标区域进行半色调处理，得到目标区域对应的第一层打印数据；

属性配置单元，用于对填充区域进行材料属性配置，得到填充区域对应的第二层打印数据；

打印单元，用于基于层打印数据对切片层进行打印，得到待打印多材料物体的层；以及，对待打印多材料物体的层逐层叠加得到三维多材料物体。

在一种可能的实施方式中，多材料物体的三维打印系统还包括区域划分单元，用于：对三维数字模型进行区域划分，得到三维数字模型对应的目标区域和填充区域；相应地，区域确定单元具体用于：识别切片层中的目标区域和填充区域。

在一种可能的实施方式中，区域确定单元用于：确定切片层模型区域的外轮廓；基于外轮廓向切片层的内部区域收缩，和/或，基于外轮廓向切片层的内部区域扩展，生成第一内轮廓；确定外轮廓和第一内轮廓之间的区域为目标区域；确定切片层模型区域中目标区域以外的区域为填充区域。

在一种可能的实施方式中，数据处理单元还用于：在对目标区域进行半色调处理，得到目标区域对应的第一层打印数据之前，获取待打印多材料物体的颜色特性数据；基于颜色特性数据进行色彩转换，确定目标区域的材料基色颜色数据；以及，对目标区域的材料基色颜色数据进行半色调处理，得到目标区域对应的第一层打印数据。

在一种可能的实施方式中，属性配置单元具体用于：配置打印填充区域所使用的材料属性，得到填充区域对应的第二层打印数据，材料属性至少包括一种材料种类。

在一种可能的实施方式中，切片单元具体用于：利用矩形切片平面对三维数字模型进行水平方向切片，获得多个初始切片层；截取保留初始切片层中包含三维数字模型的部分为切片层。

在一种可能的实施方式中，上述待打印多材料物体为彩色多材料物体，切片层还包括隔离区域，隔离区域位于目标区域和填充区域之间，属性配置单元还用于：对隔离区域进行材料属性配置，得到隔离区域对应的第三层打印数据；对应地，打印单元还用于：基于第一层打印数据、第二层打印数据和第三层打印数据，对切片层进行打印，得到待打印多材料物体的层。

在一种可能的实施方式中，隔离区域的材料属性与目标区域的材料属性不同，且隔离区域的材料属性与填充区域的材料属性不同。

第三方面，本申请提供一种打印设备，包括：处理器，以及与处理器通信连接的存储器；

存储器用于存储计算机执行指令；

处理器执行存储器存储的计算机执行指令，使得处理器执行第一方面任一项所述的多材料物体的三维打印方法。

第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，计算机执行指令被执行时用于实现如第一方面任一项所述的多材料物体的三维打印方法。

第五方面，本申请提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被执行时实现如第一方面任一项所述的多材料物体的三维打印方法。

本申请提供的多材料物体的三维打印方法、系统、设备及存储介质，针对多个切片层中的任一切片层，确定切片层包含的目标区域和填充区域，并且只对目标区域进行半色调处理，填充区域不进行半色调处理而是对填充区域直接进行材料属性配置，以生成层打印数据，从而减少了对切片层进行数据处理过程中的数据处理量，提高了数据处理效率。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1为本申请实施例提供的多材料物体的三维打印方法的应用场景图；

图2为本申请一实施例提供的多材料物体的三维打印方法的流程示意图；

图3为本申请一实施例提供的待打印多材料物体的结构示意图；

图4为本申请一实施例提供的待打印多材料物体的切片层结构示意图；

图5为本申请另一实施例提供的待打印多材料物体的结构示意图；

图6为本申请另一实施例提供的待打印多材料物体的切片层结构示意图；

图7为本申请另一实施例提供的多材料物体的三维打印方法的流程示意图；

图8为本申请一实施例提供的多材料物体的三维打印系统的框图示意图；

图9为本申请一实施例提供的多材料物体的三维打印设备的结构示意图。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本申请的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

需要注意的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。

针对上述相关技术中存在的技术问题，本申请提供一种多材料物体的三维打印方法、系统、设备及存储介质，在多材料物体打印过程中区分切片层中的目标区域和填充区域，在数据处理时，仅针对目标区域进行半色调处理，填充区域不进行半色调处理而是对填充区域直接进行材料属性配置以生成层打印数据，从而减少了对切片层进行数据处理过程中的数据处理量，提高了数据处理效率。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。

图1为本申请实施例提供的多材料物体的三维打印方法的应用场景图。参见图1，终端设备103获取待打印多材料物体的三维数字模型，对三维数字模型进行切片分层处理得到多个切片层，对切片层进行相关的数据处理得到层打印数据，并将层打印数据发送给控制器102，控制器102根据层打印数据控制打印机101的各部件执行打印操作以形成三维多材料物体。

需说明的是，图1所示的应用场景仅为示例说明。其中，终端设备103可以为可穿戴设备、手机、电脑、笔记本或个人数字助理(Personal Digital Assistant，简称PDA)、微型计算机、或云端服务器等，且对终端设备103的个数不进行限制；打印机101可以为任意一种能同时打印至少两种不同材料的具有三维打印功能的打印设备。可选地，控制器102可以包含在打印机101中。

图2为本申请一实施例提供的多材料物体的三维打印方法的流程示意图。请参见图2，该多材料物体的三维打印方法包括以下步骤：

S201、获取待打印多材料物体的三维数字模型。

其中，待打印多材料物体可以是任意形状或结构的三维物体，三维数字模型可以包括三维物体的至少一个区域的材料属性数据以及三维物体的结构数据、位置数据和尺寸数据中的一项或者多项，其中，材料属性数据包括颜色数据、密度数据、弹性数据和刚性数据等中的一项或者多项。

具体地，待打印多材料物体的三维数字模型可以是扫描仪扫描待打印多材料物体之后进行三维重建得到的三维数字模型；可以是在数据平台上下载得到的三维数字模型；也可以是通过绘图软件绘制待打印多材料物体得到待打印多材料物体的三维数字模型；还可以是其它方式得到的三维数字模型。

需要说明的是，本领域技术人员可以使用相关技术或工具得到待打印多材料物体的三维数字模型，本申请不作一一列举，本申请实施例中，三维数字模型包括待打印物体的结构信息和材料属性信息如颜色信息。

S202、对三维数字模型进行切片分层处理，得到多个切片层。

该步骤中，可以使用切片软件对三维数字模型进行切片分层处理，得到多个切片层。具体的，切片软件基于打印设备的打印分辨率，对三维数字模型进行切片分层处理，每个切片层包含多个需要进行材料喷射的位置数据。

S203、针对多个切片层中的任一切片层，确定切片层包含的目标区域和填充区域，目标区域与填充区域不重叠；对目标区域进行半色调处理，得到目标区域对应的第一层打印数据；对填充区域进行材料属性配置，得到填充区域对应的第二层打印数据。

其中，目标区域是用户关注的区域，为了便于清楚的解释本申请的技术方案，本申请实施例中目标区域是三维物体的最外层区域，体现三维物体表面性能如表面精度、颜色逼真度等，目标区域使用不同颜色的材料打印形成；内部填充区域指三维数字模型的内部结构区域，是三维数字模型的一部分，该区域被目标区域至少部分遮挡。

对目标区域进行半色调处理，其中，半色调处理是数据处理方法中的一种，它是将连续色调图像转换为二元色调图像的方法，从而确定目标区域中不同颜色材料的目标落点位置。半色调算法可以采用通用的抖动法和误差扩散法中的至少一种。

可选地，对多个切片层中的任一切片层还可以进行数字图像处理，数字图像处理常用的图像处理技术包括图像虚化、图像增强、图像编码等等，实际应用中，可根据不同的需求，数字图像处理可选择适合的图像处理技术。

本申请实施例中，在对切片层包含的目标区域和填充区域中至少一者进行数字图像处理后，再进一步地，只对目标区域进行色彩转换和半色调处理，从而得到目标区域对应的第一层打印数据；对填充区域进行材料属性配置，即可得到填充区域对应的第二层打印数据，其中，对填充区域进行材料属性配置，也就是说，对填充区域指定打印时使用的材料种类，例如使用某种，或某几种材料进行填充。

在一种可实现的方式中，针对多个切片层中的任一切片层，可以确定切片层包含的目标区域和填充区域。

需说明的是，确定切片层包含的目标区域和填充区域，可以在步骤S202的执行过程中执行，即在对三维数字模型进行切片分层处理的过程中，同时确定切片层中的目标区域和填充区域；或者，确定切片层包含的目标区域和填充区域，也可以在步骤S202之后执行，即在对三维数字模型进行切片分层处理得到多个切片层之后执行。具体选择哪种方式，本申请实施例中不做限制。

S204、基于第一层打印数据和第二层打印数据，对切片层进行打印，得到待打印多材料物体的层。

具体的，可以根据第一层打印数据和第二层打印数据来控制三维打印设备进行打印，得到多个待打印多材料物体的层。在本申请实施例中，三维打印设备可以采用喷墨打印技术，例如，可以采用喷墨紫外线固化型三维打印技术，也可以是喷墨热固化型三维打印技术等等。

S205、对待打印多材料物体的层逐层叠加得到三维多材料物体。

本申请实施例，在多材料物体打印过程中区分切片层中的目标区域和填充区域，仅对目标区域进行半色调处理，填充区域不进行半色调处理，而是对填充区域直接进行材料属性配置以生成打印数据，从而减少了对切片层进行数据处理过程中的数据处理量，提高了数据处理效率。另外，在目标区域使用半色调处理技术，使得打印出的三维物体的表面颜色的鲜艳度和逼真度得到有效提高，即保证了多材料物体的表面性能。

在一些实施例中，上述确定切片层包含的目标区域和填充区域，可以包括：

步骤1-1、确定切片层模型区域的外轮廓。

示例地，图3为本申请一实施例提供的待打印多材料物体的结构示意图，图4为本申请一实施例提供的待打印多材料物体的切片层结构示意图。以图3中多材料物体A为例，多材料物体A为实心立方体，切片软件对待打印多材料物体A的三维数字模型进行切片分层得到多个切片层，图4中An是其中的一个切片层，则确定切片层An模型区域的外轮廓为Ln’。

可选地，图5为本申请另一实施例提供的待打印多材料物体的结构示意图，图6为本申请另一实施例提供的待打印多材料物体的切片层结构示意图。以图5中多材料物体B为例，多材料物体B为具有空心结构的立方体，切片软件对待打印多材料物体B的三维数字模型进行切片分层得到多个切片层，图6中Bn是其中的一个切片层，则确定切片层Bn模型区域的外轮廓为Ln’和Ln0’。

步骤1-2、基于外轮廓向切片层的内部区域收缩，和/或，基于外轮廓向切片层的内部区域扩展，生成第一内轮廓。

仍参照图4，基于外轮廓Ln’向切片层的内部区域(即图4中箭头所指方向)收缩第一指定距离生成第一内轮廓Ln”。

或者，参照图6，基于外轮廓Ln’向切片层的内部区域(即图6中箭头所指方向)收缩第一指定距离生成第一内轮廓Ln”，基于外轮廓Ln0’向切片层的内部(即图6中箭头所指方向)扩展第二指定距离生成第一内轮廓Ln0”。

步骤1-3、确定外轮廓和第一内轮廓之间的区域为目标区域。

将图4中外轮廓Ln’和第一内轮廓Ln”之间的区域确定为目标区域M。

或者，将图6中外轮廓Ln’和第一内轮廓Ln”之间的区域，以及，外轮廓Ln0’和第一内轮廓Ln0”之间的区域确定为目标区域M。

步骤1-4、确定切片层模型区域中目标区域以外的区域为填充区域。

将切片层中模型区域的其余区域确定为填充区域T。

需说明的是，本申请实施例中第一指定距离和第二指定距离可以相等或不相等，或者，第一指定距离和/或第二指定距离可以是非固定值。具体的第一指定距离值和第二指定距离值可以设置为0.2mm至1.5mm，或者用户可以根据自行需求进行设置。

本申请实施例，对目标区域和填充区域进行划分，确保各区域的厚度，使得打印出的三维物体满足一定的机械性能以及三维物体表面具有令人满意的色彩表现效果。

在另一种可能的实施方式中，上述对三维数字模型进行切片分层处理，得到多个切片层之前，还可以包括：对三维数字模型进行区域划分，得到三维数字模型对应的目标区域和填充区域；相应地，确定切片层包含的目标区域和填充区域，包括：识别切片层中的目标区域和填充区域。

具体地，可参考图7，图7为本申请另一实施例提供的多材料物体的三维打印方法的流程示意图。如图7所示，多材料物体的三维打印方法包括：

S701、获取待打印多材料物体的三维数字模型。

该步骤与上述步骤S201相同，此处不再赘述。

S702、对三维数字模型进行区域划分，得到三维数字模型对应的目标区域和填充区域。

示例地，如图3本申请一实施例提供的待打印多材料物体的结构示意图所示，对三维多材料物体A的三维数字模型进行区域划分，例如，预设各区域厚度值，然后按照厚度值对物体A进行剥壳，即，可分为外壳区域和内部区域，外壳区域即为目标区域，内部区域即为填充区域。

S703、对三维数字模型进行切片分层处理，得到多个切片层。

该步骤与上述步骤S202相同，此处不再赘述。

S704、针对多个切片层中的任一切片层，识别切片层中的目标区域和填充区域，目标区域与填充区域不重叠；对目标区域进行半色调处理，得到目标区域对应的第一层打印数据；对填充区域进行材料属性配置，得到填充区域对应的第二层打印数据。

由于步骤S702中已经对三维数字模型进行了区域划分，得到目标区域和填充区域，在步骤S704中只需识别出切片层中的目标区域和填充区域，对识别的填充区域进行材料属性配置，例如，为填充区域指定打印的材料种类；对目标区域进行半色调处理。

S705、基于第一层打印数据和第二层打印数据，对切片层进行打印，得到待打印多材料物体的层。

该步骤与上述步骤S204相同，此处不再赘述。

S706、对待打印多材料物体的层逐层叠加得到三维多材料物体。

在上述各实施例的基础上，一些实施例中，上述对目标区域进行半色调处理，得到目标区域对应的第一层打印数据之前，还可以包括：

步骤2-1、获取待打印多材料物体的颜色特性数据。

可以理解，在对目标区域进行半色调处理之前，还需要进行色彩转换处理。色彩转换处理是将RGB数据转换为CMYK数据，RGB即表示红(Red)、绿(Green)和蓝(Blue)三种颜色，RGB模式就是由这三种颜色为基色进行叠加而模拟出大自然色彩的色彩组合模式，CMYK是印刷色彩模式，又称减色模式，是一种印刷用的色彩模式，即青色(Cyan)、品红色(Magenta)、黄色(Yellow)和黑色(blacK)。

颜色特性数据可以是ICC文件，也可以是打印设备生产商自行拟定的色彩特性文件。

步骤2-2、基于颜色特性数据进行色彩转换，确定目标区域的材料基色颜色数据。

对应地，对目标区域进行半色调处理，得到目标区域对应的第一层打印数据，包括：对目标区域的材料基色颜色数据进行半色调处理，得到目标区域对应的第一层打印数据。

具体地，对色彩转换处理后的目标区域的材料基色颜色数据，使用半色调算法处理以得到目标区域的打印数据，其中，半色调算法可以是基于抖动法和误差扩散法中任意一种或多种算法的处理方式。

在一种可能的实施方式中，上述对填充区域进行材料属性配置，得到填充区域对应的第二层打印数据，可以包括：配置打印填充区域所使用的材料属性，得到填充区域对应的第二层打印数据，材料属性至少包括一种材料种类。

本实施例中配置打印填充区域所使用的材料属性，可以理解为，为填充区域指定打印的材料种类，该区域至少使用一种材料种类，例如指定填充区域用白色材料打印、或透明材料打印、或透明材料与白色材料结合打印、或彩色材料中的一种进行打印，或按照设定的打印结构指定相应的材料打印。优选地，填充区域配置的材料属性可以是透明材料或透明材料与白色材料的结合，由于透明材料中不含着色剂，透明材料的成本相比彩色材料和白色材料要低，因此，使用透明材料或透明材料与白色材料的结合可以降低多材料物体的打印成本。

本申请实施例，在生成切片层的层打印数据过程中，通过对填充区域进行材料属性配置以得到填充区域对应的层打印数据，无需进行半色调处理，与相关技术中，需要对整个切片层进行半色调处理得到层打印数据的方式相比，减少了数据处理量，从而提高了数据处理效率。

在一些实施例中，上述对三维数字模型进行切片分层处理，得到多个切片层，可以包括：

步骤3-1、利用矩形切片平面对三维数字模型进行水平方向切片，获得多个初始切片层。

示例地，切片平面可以表示为标准的矩形框，故，切片后得到的初始切片层包含三维数字模型部分和三维数字模型以外的其余区域。

步骤3-2、截取保留初始切片层中包含三维数字模型的部分为切片层。

本申请实施例，通过截取保留初始切片层中包含三维数字模型的部分，在对切片层进行数据处理过程中可进一步减少数据处理量，提高数据处理效率。

进一步地，上述待打印多材料物体为彩色多材料物体，切片层还可以包括隔离区域，隔离区域位于目标区域和填充区域之间，多材料物体的三维打印方法还可以包括：对隔离区域进行材料属性配置，得到隔离区域对应的第三层打印数据。

本申请实施例，考虑到待打印多材料物体为彩色多材料物体的场景，为提升三维彩色物体表面颜色的鲜艳度和逼真度，在切片层设置隔离区域，并且配置打印隔离区域所使用的材料属性，即为隔离区域指定打印的材料种类，该区域至少使用一种材料种类，优选地，例如指定隔离区域用白色材料打印，或白色材料和透明材料结合打印。

对应地，基于第一层打印数据和第二层打印数据，对切片层进行打印，得到待打印多材料物体的层，可以包括：基于第一层打印数据、第二层打印数据和第三层打印数据，对切片层进行打印，得到待打印多材料物体的层。

本申请实施例，在生成切片层的层打印数据过程中，通过对隔离区域进行材料属性配置以得到隔离区域对应的层打印数据，无需进行半色调处理，与相关技术中，需要对整个切片层进行半色调处理得到层打印数据的方式相比，减少了数据处理量，从而提高了数据处理效率。

在一种可能的实施方式中，隔离区域的材料属性与目标区域的材料属性不同，且隔离区域的材料属性与填充区域的材料属性不同。

示例地，隔离区域的材料属性和目标区域的材料属性不同，隔离区域的材料属性和填充区域的材料属性也不同时，即，打印出的三维物体的三个区域所使用的材料均不相同，如隔离区域使用白色材料打印，填充区域使用透明材料打印，目标区域使用至少两种不同颜色的彩色材料打印。另外，本申请技术方案中所述的多材料，体现在打印出的物体的目标区域包括至少两种材料，具体可以是至少两种不同颜色的材料，或至少两种不同机械性能的材料，例如至少两种邵氏硬度不同的材料，或不同颜色的材料和不同机械性能的材料结合使用。

下述为本申请三维打印系统的实施例，可以用于执行本申请方法实施例。对于本申请三维打印系统实施例中未披露的细节，请参照本申请方法实施例。

图8为本申请一实施例提供的多材料物体的三维打印系统的框图示意图。如图8所示，该多材料物体的三维打印系统80包括：数据获取单元81、切片单元82、区域确定单元83、数据处理单元84、属性配置单元85和打印单元86，各单元之前可以是单向通信、或双向通信，可以是直接通信或间接通信，具体选择何种通信方式根据具体的使用需求确定。

其中：

数据获取单元81，用于获取待打印多材料物体的三维数字模型；

切片单元82，用于对三维数字模型进行切片分层处理，得到多个切片层；

区域确定单元83，用于针对多个切片层中的任一切片层，确定切片层包含的目标区域和填充区域，目标区域与填充区域不重叠；

数据处理单元84，用于对目标区域进行半色调处理，得到目标区域对应的第一层打印数据；

属性配置单元85，用于对填充区域进行材料属性配置，得到填充区域对应的第二层打印数据；

打印单元86，用于基于层打印数据对切片层进行打印，得到待打印多材料物体的层；以及，对待打印多材料物体的层逐层叠加得到三维多材料物体。

在一种可能的实施方式中，多材料物体的三维打印系统还包括区域划分单元87，区域划分单元87用于：对三维数字模型进行区域划分，得到三维数字模型对应的目标区域和填充区域；相应地，区域确定单元83具体用于：识别切片层中的目标区域和填充区域。

在一种可能的实施方式中，区域确定单元83用于：确定切片层模型区域的外轮廓；基于外轮廓向切片层的内部区域收缩，和/或，基于外轮廓向切片层的内部区域扩展，生成第一内轮廓；确定外轮廓和第一内轮廓之间的区域为目标区域；确定切片层模型区域中目标区域以外的区域为填充区域。

在一种可能的实施方式中，数据处理单元84还用于：在对目标区域进行半色调处理，得到目标区域对应的第一层打印数据之前，获取待打印多材料物体的颜色特性数据；基于颜色特性数据进行色彩转换，确定目标区域的材料基色颜色数据；以及，对目标区域的材料基色颜色数据进行半色调处理，得到目标区域对应的第一层打印数据。

在一种可能的实施方式中，属性配置单元85具体用于：配置打印填充区域所使用的材料属性，得到填充区域对应的第二层打印数据，材料属性至少包括一种材料种类。

在一种可能的实施方式中，切片单元82具体用于：利用矩形切片平面对三维数字模型进行水平方向切片，获得多个初始切片层；截取保留初始切片层中包含三维数字模型的部分为切片层。

在一种可能的实施方式中，上述待打印多材料物体为彩色多材料物体，切片层还包括隔离区域，隔离区域位于目标区域和填充区域之间，属性配置单元85还用于：对隔离区域进行材料属性配置，得到隔离区域对应的第三层打印数据；对应地，打印单元86还用于：基于第一层打印数据、第二层打印数据和第三层打印数据，对切片层进行打印，得到待打印多材料物体的层。

在一种可能的实施方式中，隔离区域的材料属性与目标区域的材料属性不同，且隔离区域的材料属性与填充区域的材料属性不同。

本实施例中的多材料物体的三维打印系统用于打印多材料物体，可以执行上述方法实施例所示的技术方案，其实现原理以及有益效果类似，此次不再进行赘述。

需要说明的是，应理解以上装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如，数据处理模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上处理模块的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。

例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(System-On-a-Chip，简称SOC)的形式实现。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行计算机指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(Digital SubscriberLine，简称DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，数字通用光盘，(Digital Video Disc，简称DVD))、或者半导体介质(例如固态硬盘solid state disk(SSD))等。

图9为本申请一实施例提供的多材料物体的三维打印设备的结构示意图。如图9所示，多材料物体的三维打印设备90包括：至少一个处理器91和存储器92。其中，存储器92用于存储指令，处理器91用于调用存储器中的指令以执行如上述实施例提供的方法步骤，具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

可选地，存储器92既可以是独立的，也可以跟处理器91集成在一起。

存储器92可能包含随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。

处理器91可以是通用处理器，包括中央处理器、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程逻辑门阵列(FieldProgrammable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

可选地，该多材料物体的三维打印设备90还可以包括通信接口93。在具体实现上，如果通信接口93、存储器92和处理器91独立实现，则通信接口93、存储器92和处理器91可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。系统总线可以是外设部件互连标准(PeripheralComponent Interconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended IndustryStandard Architecture，简称EISA)总线等。该系统总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

可选的，在具体实现上，如果通信接口93、存储器92和处理器91集成在一块芯片上实现，则通信接口93、存储器92和处理器91可以通过内部接口完成通信。

本实施例提供的多材料物体的三维打印设备的实现原理和技术效果可以参见前述各实施例，此处不再赘述。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，计算机执行指令被执行时用于实现如上述方法实施例中的方法步骤，具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

本申请实施例还提供一种程序产品，该程序产品包含计算机执行指令。当计算机执行指令被执行时，以实现如上述方法实施例中的方法步骤，具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (12)

1.一种多材料物体的三维打印方法，其特征在于，包括：

获取待打印多材料物体的三维数字模型；

对所述三维数字模型进行切片分层处理，得到多个切片层；

针对所述多个切片层中的任一切片层，确定所述切片层包含的目标区域和填充区域，所述目标区域与所述填充区域不重叠；对所述目标区域进行半色调处理，得到所述目标区域对应的第一层打印数据；对所述填充区域进行材料属性配置，得到所述填充区域对应的第二层打印数据；

基于所述第一层打印数据和所述第二层打印数据，对所述切片层进行打印，得到所述待打印多材料物体的层；

对所述待打印多材料物体的层逐层叠加得到三维多材料物体。

2.根据权利要求1所述的多材料物体的三维打印方法，其特征在于，所述对所述三维数字模型进行切片分层处理，得到多个切片层之前，还包括：

对所述三维数字模型进行区域划分，得到所述三维数字模型对应的目标区域和填充区域；

相应地，所述确定所述切片层包含的目标区域和填充区域，包括：识别所述切片层中的目标区域和填充区域。

3.根据权利要求1所述的多材料物体的三维打印方法，其特征在于，所述确定所述切片层包含的目标区域和填充区域，包括：

确定所述切片层模型区域的外轮廓；

基于所述外轮廓向所述切片层的内部区域收缩，和/或，基于所述外轮廓向所述切片层的内部区域扩展，生成第一内轮廓；

确定所述外轮廓和所述第一内轮廓之间的区域为目标区域；

确定所述切片层模型区域中目标区域以外的区域为填充区域。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的多材料物体的三维打印方法，其特征在于，所述对所述目标区域进行半色调处理，得到所述目标区域对应的第一层打印数据之前，还包括：

获取所述待打印多材料物体的颜色特性数据；

基于所述颜色特性数据进行色彩转换，确定所述目标区域的材料基色颜色数据；

对应地，所述对所述目标区域进行半色调处理，得到所述目标区域对应的第一层打印数据，包括：对所述目标区域的材料基色颜色数据进行半色调处理，得到所述目标区域对应的第一层打印数据。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的多材料物体的三维打印方法，其特征在于，所述对所述填充区域进行材料属性配置，得到所述填充区域对应的第二层打印数据，包括：

配置打印所述填充区域所使用的材料属性，得到所述填充区域对应的第二层打印数据，所述材料属性至少包括一种材料种类。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的多材料物体的三维打印方法，其特征在于，所述对所述三维数字模型进行切片分层处理，得到多个切片层，包括：

利用矩形切片平面对所述三维数字模型进行水平方向切片，获得多个初始切片层；

截取保留所述初始切片层中包含所述三维数字模型的部分为所述切片层。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的多材料物体的三维打印方法，其特征在于，所述待打印多材料物体为彩色多材料物体，所述切片层还包括隔离区域，所述隔离区域位于所述目标区域和所述填充区域之间，所述多材料物体的三维打印方法还包括：

对所述隔离区域进行材料属性配置，得到所述隔离区域对应的第三层打印数据；

对应地，所述基于所述第一层打印数据和所述第二层打印数据，对所述切片层进行打印，得到所述待打印多材料物体的层，包括：基于所述第一层打印数据、所述第二层打印数据和所述第三层打印数据，对所述切片层进行打印，得到所述待打印多材料物体的层。

8.根据权利要求7所述的多材料物体的三维打印方法，其特征在于，所述隔离区域的材料属性与所述目标区域的材料属性不同，且所述隔离区域的材料属性与所述填充区域的材料属性不同。

9.一种多材料物体的三维打印系统，其特征在于，包括：

数据获取单元，用于获取待打印多材料物体的三维数字模型；

切片单元，用于对所述三维数字模型进行切片分层处理，得到多个切片层；

区域确定单元，用于针对所述多个切片层中的任一切片层，确定所述切片层包含的目标区域和填充区域，所述目标区域与所述填充区域不重叠；

数据处理单元，用于对所述目标区域进行半色调处理，得到所述目标区域对应的第一层打印数据；

属性配置单元，用于对所述填充区域进行材料属性配置，得到所述填充区域对应的第二层打印数据；

打印单元，用于基于所述层打印数据对所述切片层进行打印，得到所述待打印多材料物体的层；以及，对所述待打印多材料物体的层逐层叠加得到三维多材料物体。

10.一种多材料物体的三维打印设备，其特征在于，包括：处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器；

所述存储器，用于存储计算机执行指令；

所述处理器，用于执行所述存储器存储的计算机执行指令，以实现如权利要求1至8中任一项所述的方法。

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被执行时用于实现如权利要求1至8中任一项所述的方法。

12.一种计算机程序产品，其特征在于，包括计算机程序，所述计算机程序被执行时用于实现如权利要求1至8中任一项所述的方法。