TW201825262A - 多色3d物件的切層列印方法 - Google Patents

多色3d物件的切層列印方法 Download PDF

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Abstract

本發明公開一種多色3D物件的切層列印方法，是對多色3D物件的座標資訊執行路徑切層處理來產生多個路徑資料，依據多色3D物件的顏色資訊產生多個連續調影像，依據多個位移值及初始遮罩計算多個散色遮罩，依據各散色遮罩及相同層的多個連續調影像產生多個半色調影像，並控制多色3D印表機的成型噴頭依據多個路徑資料逐層列印多個列印層，並依據相同層的半色調影像控制多色3D印表機的著色噴頭進行著色。本發明經由使用不同的散色遮罩來生成不同層的著色用的半色調影像，可有效避免假輪廓現象，而可提升著色品質。

Description

多色3D物件的切層列印方法
本發明係與3D列印有關，特別有關於多色3D物件的切層列印方法。
目前已有一種可列印多色3D物件的多色3D印表機被提出，前述多色3D印表機是採用以下列印方法來進行列印。
首先，多色3D印表機載入3D資料，並對3D資料執行切層處理來產生分別對應不同列印層的多個路徑資訊及多個半色調影像。接著，多色3D印表機控制成型噴頭依據多個路徑資訊逐層列印多個列印層，並控制著色噴頭依據相同層的半色調影像對已列印的列印層進行著色。藉此，多色3D印表機可生成由已著色的多個列印層堆疊而成的多色3D實體模型。
前述多色3D印表機於執行切層處理時是使用相同的半色調遮罩來生成每一層的半色調影像，這使得每一層的半色調影像的假輪廓會顯現於各層的相同水平位置，而使得所生成的多色3D模型於Z軸方向會顯現明顯的假輪廓現象而使著色品質不佳。
本發明之主要目的，係在於提供一種多色3D物件的切層列印方法，可使用不同散色遮罩來產生不同層的半色調影像。
於一實施例，一種多色3D物件的切層列印方法，包括：a) 讀取一多色3D物件的一座標資訊並對該座標資訊執行一路徑切層處理來產生多個列印層的多個路徑資料；b) 讀取該多色3D物件的一顏色資訊並依據該顏色資訊產生分別對應該多個列印層的多個連續調影像；c) 依據多個位移值及一初始遮罩計算分別對應該多個列印層的多個散色遮罩；d) 依據相同層的各該散色遮罩及各該連續調影像產生分別對應該多個列印層的多個半色調影像；及e) 控制一多色3D印表機的一成型噴頭依據該多個路徑資料逐層列印該多個列印層，並於各該列印層列印完成時，依據對應的該半色調影像控制該多色3D印表機的一著色噴頭對該列印層進行著色。
本發明經由使用不同的散色遮罩來生成不同層的著色用的半色調影像，可有效避免假輪廓現象，而可提升著色品質。
茲就本發明之一較佳實施例，配合圖式，詳細說明如後。
首先說明噴墨列印技術，由於使用半色調列印技術，2D噴墨印表機的各噴頭僅可選擇噴印或不噴印，即各列印點僅可呈現列印材原色及墨水色兩種顏色，並無法經由控制單次噴印的墨水量來實現單點連續色階列印。因此，一般2D噴墨印表機僅可輸出半色調影像（halftone image，像素值僅有0及1兩種），而無法輸出一般於顯示器上所見的連續調影像（continuous tone image，像素值為連續範圍，如0-255）。
為使所輸出的半色調影像具有連續調影像的視覺效果，半色調列印技術是利用人眼對於高頻的不敏銳性（人類視覺系統是如同低通濾波器），經由調整噴印點的密度來於人類視覺系統中實現連續調影像的視覺效果。
舉例來說，均勻分佈的噴印點會被人類視覺系統誤認為是灰色區域，當噴印點越密集，人類視覺系統會誤認為顏色越深，反之亦然。
請參閱圖1A至圖1F，圖1A為灰階影像的示意圖，圖1B為半色調遮罩的影像示意圖，圖1C為半色調影像的示意圖，圖1D為半色調遮罩的矩陣示意圖，圖1E為灰階影像的矩陣示意圖，圖1F為半色調影像的矩陣示意圖，用以說明半色調影像的假輪廓現象。
如同一般半色調遮罩，圖1B所示的半色調遮罩是由多個元素（element）規律排列（於本例子中為格狀排列）而成。當使用圖1B所示的半色調遮罩對圖1A所示的灰階影像執行半色調處理後，可獲得如1C所示的半色調影像。並且，當人類視覺系統於特定距離目視前述半色調影像時可察覺此半色調影像上存在與前述規律排列相對應的假輪廓（於本例子中為格狀假輪廓），此即為半色調影像的假輪廓現象。
接著說明前述假輪廓現象的形成原因。於影像處理技術中，遮罩及影像皆可以矩陣來加以表示（如圖1D至圖1F所示）。當進行半色調處理時，是將半色調遮罩（如圖1D所示的有序散色法（Ordered Dithering Method）遮罩）的各元素值與灰階影像（如圖1E所示）的對應位置的像素值逐一進行比較。若灰階影像的像素值不小於對應位置的半色調遮罩的元素值，則將半色調影像（如圖1F所示）的對應位置的像素值設為1；若灰階影像的像素值小於對應位置的半色調遮罩的元素值，則將半色調影像的對應位置的像素值設為0，藉此，可獲得半色調影像。
舉例來說，由於灰階影像的右上像素值（127）小於半色調遮罩的右上元素值(160)，半色調影像的右上像素值為0；由於灰階影像的左上像素值（127）不小於半色調遮罩的左上元素值(0)，半色調影像的左上像素值為1；由於灰階影像的右下像素值（127）不小於半色調遮罩的右下元素值(80)，半色調影像的右下像素值為1。
由於半色調遮罩的元素值大小與半色調影像的像素值存在密切關係，當元素值分佈具有特定規律時（如於圖1D中元素值分佈為較大值與較小值對角交錯排列），所產生的半色調影像的像素值分佈亦會具有前述特定規律。
再者，於其他例子的半色調處理中，灰階影像的尺寸往往遠大於半色調遮罩的尺寸，而必須將半色調遮罩逐一與灰階影像的不同區塊進行比較。由於仍是使用相同半色調遮罩，上述方式會使所生成的半色調影像具有格狀假輪廓的現象（格狀假輪廓的範圍是對應半色調遮罩的尺寸）。
因此，若將前述半色調技術用於多色3D列印時，由於使用相同的半色調遮罩來生成每一層的半色調影像，將使得每一層的半色調影像的假輪廓會顯現於各層的相同水平（即X-Y平面）位置，而使得所生成的多色3D模型的側壁會於Z軸方向顯現假輪廓現象而品質不佳。
續請參閱圖2，為本發明第一實施例的多色3D印表機的架構圖。本實施例揭露了一種多色3D列印系統，包括多色3D印表機1及切層軟體20。切層軟體20於被電子裝置2（如桌上型電腦、筆記型電腦、雲端伺服器或智慧型手機）執行後，可載入多色3D物件的3D資料，經由修改3D資料對多色3D物件進行切層處理，並產生3D列印資料（即後述路徑資料或半色調影像，3D列印資料可以G-code表示）。多色3D印表機1可依據3D列印資料進行列印來生成對應多色3D物件的多色3D實體模型。
多色3D印表機1主要包括成型噴頭100、著色噴頭102、記憶模組104、連接模組106、人機介面108及控制模組110。
成型噴頭100連接耗材供應裝置（圖未標示），並可使用耗材進行3D列印。
於一實施例中，多色3D印表機1是熔融沉積成型（Fused Deposition Modeling，FDM）3D列印機，耗材供應裝置可提供熱塑性耗材（如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）或聚乳酸（PLA））至成型噴頭100，成型噴頭100可加熱耗材至半熔融態以進行3D列印。
於一實施例中，多色3D印表機1是光固化成形（Stereo-lithography，SL）3D列印機，耗材供應裝置可提供液態的光敏樹脂（UV curable resin）至成型噴頭100，成型噴頭100可噴印光敏樹脂並對所噴印的光敏樹脂施加光照（如紫外光或雷射光）使其固化以進行3D列印。
著色噴頭102連接儲存有墨水的墨匣（圖未標示）。於一實施例中，著色噴頭102可包括多個子噴頭，各子噴頭分別連接不同色（如青色（Cyan）、洋紅色（Magenta）、黃色（Yellow）及黑色（blacK））的多個墨匣，並可經由混色來實現全彩列印。
記憶模組104用以儲存資料（如前述3D列印資料）。連接模組106（如USB模組、PCI bus模組、Wi-Fi模組或藍牙模組）用以連接電子裝置2，並自電子裝置2接收3D列印資料。人機介面108（如按鍵、顯示器、指示燈、蜂鳴器或上述任意組合）用以接受使用者操作並輸出列印相關資訊。
控制模組110可依據3D列印資料控制成型噴頭100及著色噴頭102進行列印。
續請參閱圖3，為本發明第一實施例的切層列印方法的流程圖。為解決前述假輪廓問題，本發明提出一種多色3D物件的切層列印方法（下稱切層列印方法）。本發明各實施例的切層列印方法主要是由圖2所示的多色3D列印系統來加以實現。
於圖3的實施例中，切層軟體20於被電子裝置2或多色3D印表機1（後續說明以電子裝置2執行切層軟體20為例）執行後，可控制電子裝置2或多色3D印表機1執行步驟S10-S12。
步驟S10：電子裝置2載入多色3D物件（如圖7A所示的多色3D物件22）的3D資料。具體而言，3D資料為使用者預先編輯完成的OBJ檔或PLY檔，並且記錄有使用者欲列印的多色3D物件。電子裝置2於載入3D資料後可讀取多色3D物件的座標資訊及顏色資訊。
於一實施例中，座標資訊包括多色3D物件的各點在多色3D印表機1的X軸、Y軸及Z軸上的座標，而顏色資訊包括多色3D物件上的各點於特定色彩空間（如RGB色彩空間）中的色階。
步驟S12：電子裝置2對所載入的3D資料執行切層處理，並將切層處理所產生的3D列印資料傳送至多色3D印表機1以進行3D列印。
於一實施例中，電子裝置2在取得多色3D物件的座標資訊及顏色資訊後分別執行兩種不同型式的切層處理，包括對多色3D物件的本體進行的路徑切層處理(步驟S20)以及對多色3D物件的影像進行的影像切層處理(步驟S22)。
並且，於本實施例中，切層列印方法於執行路徑切層處理後可產生多個列印層的多個路徑資料，於執行影像切層處理後可產生分別對應多個列印層的多個半色調影像。
於一實施例中，各路徑資料及各半色調影像還分別記錄層數值，層數值用於描述各路徑資料及半色調影像所對應的列印層的層數。舉例來說，第一層路徑資料/半色調影像的層數值為“1”、第十層路徑資料/半色調影像的層數值為“10”、第一百層路徑資料/半色調影像的層數值為“100”，以此類推。
於一實施例中，路徑資料的總數量、半色調影像的總數量及列印層的總數量是相同的。
步驟S14：多色3D印表機1依據切層處理所產生的3D列印資料逐層進行3D列印來生成多色3D實體模型。
於一實施例中，多色3D印表機1是先依據一層路徑資料（如第一層路徑資料）來控制成型噴頭100 列印一層列印層(步驟S24)，再依據相同層（即相同層數值或對應相同的列印層）的半色調影像控制著色噴頭102對已列印的該層列印層進行著色(步驟S26)，藉此完成一層列印層的列印及著色。接著，多色3D印表機1判斷是否所有列印層皆已列印（包括著色）完成（即多色3D實體模型已被完整地生成）。多色3D印表機1於判斷列印完成時結束列印，並於判斷列印未完成時再次執行步驟S24以繼續列印下一層列印層。
續請同時參閱圖3、圖4、圖7A至圖7C，圖4為本發明第二實施例的切層列印方法的部分流程圖，圖7A為本發明的多色3D物件的示意圖，圖7B為本發明的路徑切層處理的示意圖，圖7C為本發明的路徑資料的示意圖。相較於圖3所示的實施例，於圖4的實施例中，切層列印方法的步驟S20包括以下步驟。
步驟S30：電子裝置2讀取座標資訊中的多個座標值。具體而言，前述多個座標值描述多色3D物件22（如圖7A所示）的外形結構。
步驟S32：電子裝置2依據預設的切層厚度或切層層數執行路徑切層處理來產生多個列印層的多個路徑資料，其中多色3D物件是由多個列印層所堆疊而成。
於一實施例中，各路徑資料包括多個座標值。並且，多個路徑資料的數量是與切層層數相同。舉例來說，若多色3D物件可被切割成一百層列印層，則路徑切層處理後會產生一百個路徑資料。一百個路徑資料分別對應至一百個列印層，並分別描述所對應的列印層的列印路徑。
舉例來說，如圖7B所示，於執行路徑切層處理時多色3D物件22會先被轉換為無顏色資訊的3D物件24，3D物件24經過路徑切層處理後可被分為三層列印層S1-S3，各列印層S1-S3可分別以多個座標值構成的一組列印路徑來描述。如圖7C所示，列印層S2是對應列印路徑30，即當成型噴頭100沿列印路徑30進行列印時可印出對應列印層S2的一層實體列印層。
續請同時參閱圖3、圖5、圖7A、圖7B及圖7D，圖5為本發明第三實施例的切層列印方法的部分流程圖，圖7D為本發明的影像切層處理的示意圖。相較於圖3所示的實施例，於圖4的實施例中，切層列印方法的步驟S22包括以下步驟。
步驟S40：電子裝置2讀取顏色資訊，其中顏色資訊包括多色3D物件22上的各點於特定色彩空間中的色階。
步驟S42：電子裝置2依據顏色資訊產生分別對應多個列印層的多個連續調影像。
於一實施例中，各連續調影像是分別記錄有前述層數值並用以描述各列印層的顏色。
舉例來說，如圖7D所示，連續調影像可描述列印層S2的著色區域32的各像素的位置與色階。並且，相同層的路徑資料的各座標值是對應至連續調影像的著色區域32的各像素。藉此，經由參考連續調影像可知各座標值的色階（即對應像素的像素值）。
步驟S44：電子裝置2對顏色資訊執行色彩空間轉換處理，來將所產生的多個連續調影像自適於顯示的色彩空間轉換至適於列印的另一色彩空間。
舉例來說，當著色噴頭102是連接黑色墨匣時，電子裝置2需將顏色資訊自RGB色彩空間轉換至灰階(gray-scale)色彩空間。並且，於轉換至灰階色彩空間前連續調影像包括各層的紅色（R）影像、各層的綠色（G）影像及各層的藍色（B）影像，由於僅有單色墨匣，於轉換至灰階色彩空間後連續調影像僅包括各層的灰階影像。
藉此，本實施例可有效將顏色資訊轉換至適於列印的色彩空間。
步驟S46：電子裝置2依據多個位移值及初始遮罩計算分別對應多個列印層的多個散色遮罩。具體而言，電子裝置2是先取得分別對應多個列印層的多個位移值，再依據各列印層的位移值與初始遮罩計算分別對應各列印層的散色遮罩。
於一實施例中，各散色遮罩分別記錄有層數值。
於一實施例中，初始遮罩是由使用者預先設定。並且，多個位移值可為使用者預先設定、經由依據初始遮罩計算來獲得或亂數產生，且可完全不同或僅有部分不同，不以此限定。
於一實施例中，電子裝置2是依據各列印層的層數值及預設的單位位移來計算此列印層的位移值，再依據所算出的位移值及初始遮罩來計算出此列印層的散色遮罩。具體而言，電子裝置2可經由下列式(一)計算出特定列印層的位移值（Sx,Sy）。 （Sx,Sy） = （n×x,n×y）…………………………式(一) 其中，Sx為X軸位移值，Sy為Y軸位移值，n為列印層的層數，x為X軸單位位移值，y為Y軸單位位移值。
以單位位移（x,y）為（2,1）為例，第五層列印層的位移值為（5×2,5×1），即（10,5），第八層列印層的位移值為（16,8）...以此類推。
於一實施例中，單位位移依據初始遮罩來加以決定。具體而言，X軸單位位移值是初始遮罩的水平最大元素差，Y軸單位位移值是初始遮罩的垂直最大元素差。
接著，電子裝置2可依據所算出的各列印層的位移值及初始遮罩來計算出此列印層的散色遮罩。
請參閱圖8，為本發明的半色調遮罩的位移示意圖。於一實施例中，電子裝置2是先將初始遮罩（以矩陣為例）重複拼湊為無限循環的矩陣M（圖8是以重複拼湊四次為例），再依據各列印層的位移值計算對應的散色遮罩。
舉例來說，若第一層列印層的位移值為(0,0)，第二層列印層的位移值為(2,1)且第三層列印層的位移值為(4,2)。則電子裝置2依據矩陣M進行位移計算後可得第一層列印層的散色遮罩為矩陣M1，第二層列印層的散色遮罩為矩陣M2（即自M1所在位置於X軸位移2，Y軸位移1），第三層列印層的散色遮罩為矩陣M3（即自M1所在位置於X軸位移4，Y軸位移2）。
藉此，本發明可使用僅使用單一遮罩來產生多個不同的散色遮罩。
復請參閱圖5，接著執行步驟S48：電子裝置2使用各列印層的散色遮罩來對相同列印層的連續調影像執行半色調處理以獲得各列印層的半色調影像。
值得一提的是，所產生的多個半色調影像是對應著色噴頭102所連接的墨匣的顏色。舉例來說，若為黑色墨匣，則多個半色調影像是黑色半色調影像並對應黑色噴印點分佈，即當多色3D印表機1進行著色時，是依據半色調影像的像素值來於列印層的各位置噴印黑色墨點(如像素值為0的位置噴印，像素值為1的位置不噴印)。於另一例子中，若為青色墨匣，則多個半色調影像是青色半色調影像並對應青色噴印點分佈。
值得一提的是，由於本發明所產生的多個半色調影像所對應的多個散色遮罩不完全相同，於進行3D列印時（即步驟S14）依據所有半色調影像分別對所有列印層進行著色後，可使假輪廓會顯現於各列印層的不同水平位置，而使得所生成的多色3D模型的側壁不會於Z軸方向一致地顯現假輪廓現象，而可提升列印品質。
續請同時參閱圖3及圖6，圖6為本發明第四實施例的切層列印方法的部分流程圖。相較於圖3所示的實施例，於圖5的實施例中，切層列印方法的步驟S14包括以下步驟。
步驟S500：多色3D印表機1的控制模組110讀取一個路徑資料。
步驟S502：控制模組110依據所讀取的路徑資料控制成型噴頭100列印一層該列印層。
於一實施例中，控制模組110是控制成型噴頭100沿路徑資料所描述的列印路徑來列印一層列印層，即控制成型噴頭100於此列印路徑所包括的多個座標值間移動列印。
步驟S504：控制模組110讀取與於步驟S502中所讀取的路徑資料相同層的半色調影像，並依據所讀取的半色調影像判斷列印層是否需著色。
於一實施例中，控制模組110是依據所讀取的半色調影像的各像素的像素值判斷列印層是否需著色，即當有任一像素的像素值為1（需噴印）時判定此列印層需著色。
於一實施例中，若此層列印層不須著色，則於影像切層處理中不會產生此列印層的半色調影像，即於步驟S42中不會產生此列印層的半色調影像，於步驟S46中不會計算此列印層的散色遮罩，並且於步驟S48中不會產生此列印層的半色調影像。藉此，當控制模組110判斷此列印層無對應的半色調影像或為空白影像時，可快速判定此列印層不需著色。
若控制模組110判斷列印層需著色，則執行步驟S506。否則，控制模組110執行步驟S508。
步驟S506： 控制模組110依據所讀取的半色調影像控制著色噴頭102對已列印的列印層進行著色。
於一實施例中，各路徑資料包括多個座標值，相同層的半色調影像記錄有分別對應此多個座標值的多個色階（如1或0）。控制模組110是控制著色噴頭102（以連接黑色墨匣為例）依據各色階於已列印的列印層上對應座標值的位置噴印墨點。
於一實施例中，控制模組110是於色階值為0時，才控制著色噴頭102移動至此座標值的位置，並依據對應的色階於當前位置進行噴印，於色階值為1時不對此座標值的位置進行噴印。
步驟S508：控制模組110依據層數值判斷已列印著色的列印層是否為最後一層。
若控制模組110判斷此列印層不是最後一層時，再次執行步驟S500-S508，以列印下一層列印層並對下一層列印層進行著色。
藉此，本實施例經由依據基於不同的散色遮罩所產生的半色調影像對不同列印層進行著色，可有效列印出不具明顯假輪廓現象的多色3D實體模型。
雖於前述實施例中，是僅產生對應單色墨匣墨水多個不同層的半色調影像，但不應以此限定。
於一實施例中，亦可產生分別對應不同色的多個墨匣的多組不同色的半色調影像，各組半色調影像是由多個不同層的同色半色調影像所組成。
舉例來說，若著色噴頭102包括多組子噴頭（以四個子噴頭為例），各子噴頭分別連接不同色的墨匣（以CMYK四色為例）。
當電子裝置2執行如圖5所示之影像切層處理時，可先將連續調影像自RGB色彩空間轉換至CMYK色彩空間（步驟44）。
具體而言，於轉換至CMYK色彩空間前，多個連續調影像包括各層的紅色（R）影像、各層的綠色（G）影像及各層的藍色（B）影像。於轉換至CMYK色彩空間後，多個連續調影像包括各層的青色（C）影像（第一連續調影像）、各層的洋紅色(M)影像（第二連續調影像）、各層的黃色(Y)影像（第三連續調影像）及各層的黑色（K）影像（第四連續調影像）。
接著，電子裝置2計算所有顏色的連續調影像的散色遮罩（步驟S46）。
於一實施例中，電子裝置2是使用不同的初始遮罩來計算不同顏色的連續調影像。更進一步地，電子裝置2將同一初始遮罩旋轉不同角度，並分別作為用於不同顏色的連續調影像的半色調處理。
舉例來說，請同時參閱圖9A至圖9D，圖9A為本發明的半色調遮罩的影像的第一示意圖，圖9B為本發明的半色調遮罩的影像的第二示意圖，圖9C為本發明的半色調遮罩的影像的第三示意圖，圖9D為本發明的半色調遮罩的影像的第四示意圖。
電子裝置2可將初始遮罩旋轉不同的傾角值來分別作為不同色的初始遮罩。舉例來說，電子裝置2可將初始遮罩旋轉15度（如圖9A所示）並作為青色初始遮罩（第一初始遮罩），將初始遮罩旋轉75度（如圖9B所示）並作為洋紅色初始遮罩（第二初始遮罩），將初始遮罩旋轉90度（如圖9C所示）並作為黃色初始遮罩（第三初始遮罩），並將初始遮罩旋轉45度（如圖9D所示）並作為黑色初始遮罩（第四初始遮罩）。
並且，電子裝置2可依據多個位移值及青色初始遮罩計算各層的青色散色遮罩(第一散色遮罩)，依據同一組多個位移值及洋紅色初始遮罩計算各層的洋紅色散色遮罩(第二散色遮罩)，依據同一組多個位移值及黃色初始遮罩計算各層的黃色散色遮罩(第三散色遮罩)，依據同一組多個位移值及黑色初始遮罩計算多個黑色散色遮罩(第四散色遮罩)，前述各色的散色遮罩分別記錄有層數值。
接著，電子裝置2可執行圖5的步驟S48來依據各層的青色連續調影像及各層的青色散色遮罩產生各層的青色半色調影像(第一半色調影像)，依據各層的洋紅色連續調影像及各層的洋紅色散色遮罩產生各層的洋紅色半色調影像(第二半色調影像)，依據各層的黃色連續調影像及各層的黃色散色遮罩產生各層的黃色半色調影像(第三半色調影像)，並依據各層的黑色連續調影像及各層的黑色散色遮罩產生各層的黑色半色調影像(第四半色調影像)，前述各色的半色調影像亦分別記錄有層數值。
並且，當多色3D印表機1執行圖6的步驟S508時，是依據對應相同列印層（即對應已列印的此列印層）的青色半色調影像、洋紅色半色調影像、黃色半色調影像及黑色半色調影像分別控制不同色的四個子噴頭對已列印的列印層進行著色。
藉此，本實施例可有效實現全彩3D列印。並且，所列印出的全彩3D實體模型不具明顯假輪廓現象。
以上所述僅為本發明之較佳具體實施例，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明內容所為之等效變化，均同理皆包含於本發明之範圍內，合予陳明。
1‧‧‧多色3D印表機
100‧‧‧成型噴頭
102‧‧‧著色噴頭
104‧‧‧記憶模組
106‧‧‧連接模組
108‧‧‧人機介面
110‧‧‧控制模組
2‧‧‧電子裝置
20‧‧‧切層軟體
22‧‧‧多色3D物件
24‧‧‧3D物件
S1-S3‧‧‧列印層
30‧‧‧列印路徑
32‧‧‧著色區域
M、M1-M3‧‧‧矩陣
S10-S14‧‧‧切層列印步驟
S20-S22‧‧‧切層步驟
S24-S28‧‧‧列印步驟
S30-S32‧‧‧路徑切層步驟
S40-S48‧‧‧影像切層步驟
S500-S508‧‧‧列印著色步驟
圖1A為灰階影像的示意圖。
圖1B為半色調遮罩的影像示意圖。
圖1C為半色調影像的示意圖。
圖1D為半色調遮罩的矩陣示意圖。
圖1E為灰階影像的矩陣示意圖。
圖1F為半色調影像的矩陣示意圖。
圖2為本發明第一實施例的多色3D印表機的架構圖。
圖3為本發明第一實施例的切層列印方法的流程圖。
圖4為本發明第二實施例的切層列印方法的部分流程圖。
圖5為本發明第三實施例的切層列印方法的部分流程圖。
圖6為本發明第四實施例的切層列印方法的部分流程圖。
圖7A為本發明的多色3D物件的示意圖。
圖7B為本發明的路徑切層處理的示意圖。
圖7C為本發明的路徑資料的示意圖。
圖7D為本發明的連續調影像的示意圖。
圖8為本發明的半色調遮罩的位移示意圖。
圖9A為本發明的半色調遮罩的影像的第一示意圖。
圖9B為本發明的半色調遮罩的影像的第二示意圖。
圖9C為本發明的半色調遮罩的影像的第三示意圖。
圖9D為本發明的半色調遮罩的影像的第四示意圖。

Claims (11)

  1. 一種多色3D物件的切層列印方法，包括： a) 讀取一多色3D物件的一座標資訊並對該座標資訊執行一路徑切層處理來產生多個列印層的多個路徑資料； b) 讀取該多色3D物件的一顏色資訊並依據該顏色資訊產生分別對應該多個列印層的多個連續調影像； c) 依據多個位移值及一初始遮罩計算分別對應該多個列印層的多個散色遮罩； d) 依據相同層的各該散色遮罩及各該連續調影像產生分別對應該多個列印層的多個半色調影像；及 e) 控制一多色3D印表機的一成型噴頭依據該多個路徑資料逐層列印該多個列印層，並於各該列印層列印完成時，依據對應的該半色調影像控制該多色3D印表機的一著色噴頭對該列印層進行著色。
  2. 如請求項1所述之多色3D物件的切層列印方法，其中該步驟b是依據該顏色資訊產生多個第一連續調影像、多個第二連續調影像、多個第三連續調影像及多個第四連續調影像。
  3. 如請求項2所述之多色3D物件的切層列印方法，其中該步驟c是依據該多個位移值及一第一初始遮罩計算分別對應該多個列印層的多個第一散色遮罩，依據該多個位移值及一第二初始遮罩計算分別對應該多個列印層的多個第二散色遮罩，依據該多個位移值及一第三初始遮罩計算分別對應該多個列印層的多個第三散色遮罩，依據該多個位移值及一第四初始遮罩計算分別對應該多個列印層的多個第四散色遮罩，該第一初始遮罩、該第二初始遮罩、該第三初始遮罩及該第四初始遮罩分別對應不同的四個傾角值。
  4. 如請求項3所述之多色3D物件的切層列印方法，其中該步驟d是依據各該第一散色遮罩及對應相同的該列印層的該第一連續調影像產生分別對應該多個列印層的多個第一半色調影像，依據各該第二散色遮罩及對應相同的該列印層的該第二連續調影像產生分別對應該多個列印層的多個第二半色調影像，依據各該第三散色遮罩及對應相同的該列印層的該第三連續調影像產生分別對應該多個列印層的多個第三半色調影像並依據各該第四散色遮罩及對應相同的該列印層的該第四連續調影像產生分別對應該多個列印層的多個第四半色調影像。
  5. 如請求項4所述之多色3D物件的切層列印方法，其中該步驟e是依據對應相同的該列印層的該第一半色調影像、該第二半色調影像、該第三半色調影像及該第四半色調影像分別控制不同色的四個著色噴頭對已列印的該列印層進行著色。
  6. 如請求項5所述之多色3D物件的切層列印方法，其中該第一半色調影像、該第二半色調影像、該第三半色調影像及該第四半色調影像分別為青色影像、洋紅色影像、黃色影像及黑色影像。
  7. 如請求項1所述之多色3D物件的切層列印方法，其中該步驟c包括： c1) 依據各該列印層的一層數值及一單位位移值計算各層的該位移值；及 c2) 依據各該位移值及該初始遮罩計算各層的該散色遮罩。
  8. 如請求項1所述之多色3D物件的切層列印方法，其中該步驟e包括 e1) 讀取一個該路徑資料； e2) 依據該路徑資料控制該成型噴頭列印一層該列印層； e3) 於判斷該列印層需著色時依據對應該列印層的該半色調影像控制該著色噴頭對該列印層進行著色；及 e4) 於該列印層不是最後一層時，再次執行該步驟e1至該步驟e4，以列印下一層該列印層並對下一層該列印層進行著色。
  9. 如請求項1所述之多色3D物件的切層列印方法，其中各該路徑資料包括多個座標值，該半色調影像記錄有分別對應該多個座標值的多個色階。
  10. 如請求項9所述之多色3D物件的切層列印方法，其中該步驟e是依據各該座標值控制該著色噴頭移動並依據對應的該色階進行著色。
  11. 如請求項1所述之多色3D物件的切層列印方法，其中各該路徑資料、各該連續調影像、各該散色遮罩及各該半色調影像分別記錄有所對應的該列印層的一層數值。
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