TW201924905A - 彩色3d物件的切層方法、切層資料的更新方法及使用切層資料的列印系統 - Google Patents

Abstract

一種彩色3D物件的切層方法，由處理器匯入要列印的3D物件，對3D物件進行3D路徑切層處理以產生對應多個列印層的多筆列印路徑，並同時對3D物件進行2D影像切層處理以對應產生多個列印層的多個影像檔案。接著，處理器將一個列印層的列印路徑記錄至路徑檔案，再將相同列印層的一或多個影像檔案的噴墨指令記錄至路徑檔案，並將相同列印層的噴墨路徑記錄至路徑檔案。處理器按照順序將各個列印層的列印路徑、噴墨指令以及噴墨路徑分別記錄至路徑檔案中，並於記錄完成後輸出路徑檔案以及多個影像檔案。

Description

彩色3D物件的切層方法、切層資料的更新方法及使用切層資料的列印系統

本發明涉及一種彩色3D物件，尤其涉及一種彩色3D物件的切層方法、其切層資料的更新方法、以及使用切層資料的列印系統。

有鑑於3D列印技術的成熟，以及3D列印機的體積縮小與價格降低，近年來3D列印機實以極快的速度普及化。而　為了令列印完成的3D模型更容易被使用者所接受，部分廠商已研發出能夠列印彩色3D模型的3D列印機。

上述3D列印機一般配置有兩個列印頭，分別為用以擠出成型材以列印3D物件的3D列印頭，以及用以噴灑彩色墨水以對3D物件進行上色的2D列印頭。由於上述3D列印頭與2D列印頭是基於完全不同的技術來進行運作，因此相關技術中的3D列印機一般是將兩個列印頭的控制與管理完全區隔開來。

具體地，相關技術是藉由電腦設備執行切層處理來產生路徑檔案以及影像檔案。於列印動作中，3D列印機是依據路徑檔案來控制3D列印頭移動並擠出成型材，並依據影像檔案來控制2D列印頭移動並噴灑彩色墨水。然而，上述路徑檔案與影像檔案之間沒有任何關聯性，因此會大幅降低3D列印機的效能。

舉例來說，由於3D列印機對於所述3D列印頭與2D列印頭的控制是完全分開的，因此於列印時可能會有不同步的情況產生。再者，由於2D列印頭在進行上色動作無法得知已列印的3D物件的尺寸大小，因此處理器在執行切層處理並產生影像檔案時，通常會令每一個列印層的影像檔案具有相同的尺寸大小，如此將會因為影像檔案的容量較大而浪費3D列印機的記憶體空間。

再例如，使用者有可能僅修改一個3D物件的顏色，但沒有修改3D物件的結構與外輪廓。由於相關技術中的路徑檔案與影像檔案的產生與使用都是分開的，故於使用者修改了3D物件後，處理器必需對修改後的3D物件重新進行完整的切層處理，才能產生新的路徑檔案以及新的影像檔案。如此一來，處理器將會浪費無謂的切層處理時間。

本發明提供一種彩色3D物件的切層方法、切層資料的更新方法及使用切層資料的列印系統，可於切層處理時將2D列印頭的噴墨相關資料記錄於3D列印頭的路徑檔案中，藉此利於3D列印機的列印動作，並且利於處理器對切層資料的更新動作。

於本發明的一實施例中，上述彩色3D物件的切層方法包括下列步驟：a)由一處理器匯入一3D檔案，其中該3D檔案記錄一已編輯完成的3D物件；b)步驟a)後，該處理器對該3D物件進行一3D路徑切層處理，以產生對應多個列印層的多筆列印路徑；c)步驟a)後，該處理器對該3D物件進行一2D影像切層處理，以產生對應該多個列印層的多個影像檔案，其中各該列印層分別對應一或多個該影像檔案；d)該處理器將其中一個該列印層的該列印路徑記錄於一路徑檔案中；e)步驟d)後，該處理器將該列印層的一或多個該影像檔案的一噴墨指令記錄於該路徑檔案中，並將該列印層的一噴墨路徑記錄於該路徑檔案中；f)步驟e)後，該處理器判斷該多個列印層的資料是否皆已記錄完成；g)於該多個列印層的資料皆記錄完成前，該處理器依序取得下一個該列印層的該列印路徑、該一或多個影像檔案以及該噴墨路徑，並再次執行步驟d)至步驟e)；及，h)於該多個列印層的資料皆記錄完成後，該處理器輸出該路徑檔案及該多個影像檔案。

於本發明的一實施例中，上述彩色3D物件的切層資料的更新方法包括下列步驟：a)由該處理器接收一修改操作指令以修改該3D檔案中的該3D物件的顏色資訊，並產生一修改後3D物件；b)該處理器對該修改後3D物件進行該2D影像切層處理，以產生對應該多個列印層的多個修改後影像檔案，其中各該列印層分別對應一或多個該修改後影像檔案；c)該處理器取得修改前的該3D物件所對應的該路徑檔案；d)該處理器依據其中一個該列印層的一或多個該修改後影像檔案更新該路徑檔案中的該列印層的該噴墨指令以及該噴墨路徑；e)步驟d)後，該處理器判斷該路徑檔案中的該多個列印層的資料是否皆已更新完成；f)於該多個列印層的資料皆更新完成前，該處理器依序取得下一個該列印層的一或多個該修改後影像檔案，並再次執行步驟d)；及，g)於該多個列印層的資料皆更新完成後，該處理器輸出更新後的該路徑檔案及該多個修改後影像檔案。

於本發明的一實施例中，上述列印系統包括：

一處理裝置，匯入記錄有一3D物件的一3D檔案，該處理裝置對該3D物件進行一3D路徑切層處理以產生分別對應多個列印層的多筆列印路徑，同時對該3D物件進行一2D影像切層處理以產生對應該多個列印層的多個影像檔案，並且該處理裝置將其中一個該列印層的該列印路徑記錄於一路徑檔案中，將該列印層的一或多個該影像檔案的一噴墨指令記錄於該路徑檔案中，並將該列印層的一噴墨路徑記錄於該路徑檔案中；及

一列印裝置，與該處理裝置通訊連接，具有一3D列印頭及一2D列印頭；

其中，該列印裝置於執行一列印動作時由該路徑檔案中讀取該列印層的該列印路徑，並依據該列印路徑控制該3D列印頭進行移動與列印，以產生該列印層對應的一切層物件；

其中，該列印裝置於執行一上色動作時由該路徑檔案中讀取該列印層的該噴墨指令及該噴墨路徑，並依據該噴墨指令的內容確認並讀取該列印層的一或多個該影像檔案，接著該列印裝置控制該2D列印頭移動至該噴墨路徑中標示的一噴墨起點，並依據該列印層的該一或多個影像檔案控制該2D列印頭進行對應噴墨並移動至該噴墨路徑中標示的一噴墨終點。

相較於相關技術，本發明將2D列印頭的噴墨相關資料記錄於3D列印頭的路徑檔案中，有利於處理器在執行列印動作時對2D列印頭以及3D列印頭的控制與管理。並且，當使用者修改了3D物件的顏色時，處理器可以僅重新執行2D影像切層處理以產生新的影像檔案，並以新的影像檔案直接更新既有的路徑檔案，藉此可大幅縮短處理器執行切層處理所需的時間。

茲就本發明之一較佳實施例，配合圖式，詳細說明如後。

本發明揭露了一種彩色3D物件的切層方法(下面簡稱為切層方法)，用以對已編輯完成的彩色3D物件進行切層並產生對應的切層資料(例如下述的列印路徑、影像檔案、噴墨路徑等)。通過本發明的切層方法所產生的上述切層資料，主要應用於如圖1所示的3D列印機。

參閱圖1，為本發明的第一具體實施例的3D列印機示意圖。圖1揭露了一種彩色3D列印機(下面簡稱為3D列印機1)，所述3D列印機1主要具有列印平台2、3D列印頭3及2D列印頭4。3D列印頭3用以在列印平台2上擠出成型材，以列印3D物件。2D列印頭4用以噴灑彩色墨水，以對3D列印頭3所列印的3D物件進行上色。當3D列印機1匯入本發明的切層方法所產生的切層資料後，即可藉由3D列印頭3及2D列印頭4來於列印平台2上列印出對應至上述彩色3D物件的彩色3D模型。

上述圖1是以熔融沉積式(Fused Deposition Modeling, FDM)3D列印機為例，以進行說明。然而，經由本發明的切層方法所產生的切層資料(例如下述的路徑檔案)主要是用來控制3D列印機上的3D列印頭的移動路徑，因此，任何需要控制3D列印頭移動才能執行列印作業的列印機機種，都可適用於本發明的技術方案，而不以圖1所示的融沉積式3D列印機為限。

請參閱圖2，為本發明的第一具體實施例的切層流程圖。若使用者要藉由3D列印機1來列印上述彩色3D模型，需先通過電腦設備或其他3D繪圖設備來編輯上述彩色3D物件，並將編輯完成的彩色3D物件儲存為處理器可讀取的3D檔案。上述處理器可例如為電腦設備、3D列印機1或其他電子設備的處理器，不加以限定。

於本發明的切層方法中，首先由上述處理器匯入3D檔案(步驟S10)，以開啟記錄於3D檔案中的3D物件。上述的3D檔案可由使用者匯入處理器(例如通過Wi-Fi、藍芽、USB等傳輸界面匯入處理器)，或是由處理器通過網際網路直接下載，不加以限定。

步驟S10後，處理器即可對3D物件進行切層處理，以分別產生3D物件的多個列印層的切層資料。上述列印層為3D列印的技術領域的公知技術，於此不再贅述。

具體地，處理器開啟3D物件後，可對3D物件進行3D路徑切層處理，以產生分別對應多個列印層的多筆列印路徑(步驟S12)。本實施例中，各個列印層(例如1000層)分別對應至一筆列印路徑。於執行列印動作時，3D列印機1是依據所述多筆列印路徑來控制3D列印頭3，以分別列印各個列印層所對應的切層物件。並且，處理器還可對3D物件進行2D影像切層處理，以產生各個列印層的多個影像檔案(步驟S14)。

具體地，使用者可預先對處理器設定一個切層厚度。於上述步驟S12與步驟S14中，處理器可依據切層厚度進行3D路徑切層處理及2D影像切層處理，藉此產生特定數量的列印層(其中每一個列印層皆具有相同的厚度(或可稱為層高))。

依據3D物件的顏色而定，處理器於步驟S14中可為各個列印層分別產生一或多個影像檔案。於一實施例中，各個列印層最少可能對應至一個影像檔案，最多可能對應至四個影像檔案。舉例來說，第一列印層可能僅對應至一個影像檔案(例如黑色)，而第二列印層可能同時對應至四個影像檔案(例如青色(Cyan)、洋紅色(Magenta)、黃色(Yellow)及黑色(Black))。

值得一提的是，若一個列印層同時對應至多個影像檔案(例如四個)，則這些影像檔案可具有相同的尺寸大小。另一方面，不同的列印層可能分別對應至具有相同尺寸大小或不同尺寸大小的影像檔案，不加以限定。

於本實施例中，處理器可選擇性地先進行3D路徑切層處理或先進行2D影像切層處理，或是採多工方式同時執行3D路徑切層處理以及2D影像切層處理，不加以限定。換句話說，上述步驟S12與步驟S14並沒有固定的執行先後順序。

於步驟S12與步驟S14後，處理器已可取得3D物件的各個列印層的列印路徑，以及各個列印層對應的一或多個影像檔案。接著，處理器產生一個路徑檔案(例如圖3所示的路徑檔案5)。於一實施例中，所述路徑檔案為G-code檔案，3D列印機1可讀取G-code檔案以對3D列印頭3進行控制。

接著，處理器取得多個列印層中的第一列印層的列印路徑，並記錄於所述路徑檔案中(步驟S16)。本實施例中，所述第一列印層為多個列印層中位置最低的列印層，但不以此為限。

步驟S16後，處理器進一步將第一列印層的一或多個影像檔案的噴墨指令記錄於路徑檔案中(步驟S18)。舉例來說，若第一列印層僅具有黑色影像檔案，則處理器於步驟S18中將黑色影像檔案的噴墨指令記錄於路徑檔案中(即，3D列印機1讀取了路徑檔案後，可得知第一列印層僅需噴灑黑色墨水)。再例如，若第一列印層同時具有青色影像及黑色影像，則處理器於步驟S18中會將青色影像的噴墨指令以及黑色影像的噴墨指令記錄於路徑檔案中，以此類推。

同時，處理器還將第一列印層的噴墨路徑記錄於路徑檔案中(步驟S20)。

具體地，處理器於上述步驟S14中進行2D影像切層處理時，可依據各個列印層的一或多個影像檔案的尺寸大小來分別產生各個列印層的噴墨路徑。於步驟S20中，處理器是將第一列印層的噴墨路徑同時記錄於路徑檔案中對應於第一列印層的欄位上。

於另一實施例中，處理器於上述步驟S14中進行2D影像切層處理時，可依據各個列印層的一或多個影像檔案的內容來分別確定各個列印層的噴墨範圍，並且再依據這些噴墨範圍分別設定各個列印層的噴墨路徑。於步驟S20中，處理器是將第一列印層的噴墨路徑同時記錄於路徑檔案中對應於第一列印層的欄位上。

於第一列印層的切層資料(即，上述的列印路徑、噴墨指令及噴墨路徑)皆記錄完成後，處理器進一步將下一個列印層(例如第二列印層)的列印路徑記錄於所述路徑檔案中(步驟S22)，將下一個列印層的一或多個影像檔案的噴墨指令記錄於所述路徑檔案中(步驟S24)，並且將下一個列印層的噴墨路徑記錄於所述路徑檔案中(步驟S26)。

步驟S26後，處理器判斷於步驟S12及步驟S14中產生的多個列印層的切層資料是否皆已記錄完成(步驟S28)。於多個列印層的切層資料皆記錄完成前，處理器針對下一個列印層(例如第三列印層)再次執行步驟S22至步驟S26，以將下一個列印層的切層資料記錄於同一份路徑檔案中。

值得一提的是，於本發明的一個實施例中，處理器是依照切層順序來執行上述步驟S22至步驟S26(即，第二列印層è第三列印層è第四列印層，以此類推)，直到所有列印層的切層資料皆記錄於同一份路徑檔案中為止。

於所有列印層的切層資料皆記錄完成後，處理器即可完成本次切層處理，並輸出3D物件的路徑檔案以及多個影像檔案(步驟S30)。

請同時參閱圖3，為本發明的第一具體實施例的路徑檔案示意圖。如圖3所示，路徑檔案5的內容記錄了各個列印層的切層資料。於一實施例中，路徑檔案5依照切層順序記錄了各個列印層的切層資料，並且所述切層資料至少包括列印路徑51、噴墨指令52及噴墨路徑53，但不加以限定。

於圖3的實施例中，第N層具有四個影像檔案6，包括青色影像檔案61、洋紅色影像檔案62、黃色影像檔案63及黑色影像檔案64，圖3中以“C”代表青色影像檔案61、以“M”代表洋紅色影像檔案62、以“Y”代表黃色影像檔案63、以“K”代表黑色影像檔案64。

所述多個影像檔案6分別記錄有對應的層數標記(如第N層的層數標記為035)。於圖2的步驟S18與步驟S24中，處理器還可進一步將各個列印層的噴墨高度記錄於路徑檔案5中的對應欄位上。本實施例中，路徑檔案5在第N層的對應欄位上記錄了「G1 Z0.35」，代表第N層的噴墨高度為0.35mm。並且，所述噴墨高度主要對應至這個列印層的一或多個影像檔案6的層數標記。

以圖3的路徑檔案5為例，當3D列印機1列印到第N層時，可由「G1 Z0.35」得知第N層的噴墨高度為0.35mm(噴墨高度對應至3D列印機1的Z軸高度)，因此在執行上色動作時會讀取具有對應的層數標記的035_C、035_M、035_Y及035_K這四個影像檔案6。

當3D列印機1列印到第N+1層時，可由「G1 Z0.36」得知第N+1層的噴墨高度為0.36mm，因此在執行上色動作時會讀取具有對應的層數標記的036_C及036_K這兩個影像檔案6(即，第N+1層僅具有兩個影像檔案6(分別對應至青色及黑色)。換句話說，3D列印機1在執行第N+1層的上色動作時，不需噴灑洋紅色墨水及黃色墨水。

於圖2的步驟S18與步驟S24中，處理器已將各個列印層的一或多個影像檔案6的噴墨指令52記錄至路徑檔案5的對應欄位中。如圖3所示，路徑檔案5於第N層的對應欄位中記錄有「M801 C」、「M801 M」、「M801 Y」及「M801 K」這四筆噴墨指令52，代表3D列印機1在列印第N層的切層物件時，需要同時參考第N層的青色影像檔案61、洋紅色影像檔案62、黃色影像檔案63及黑色影像檔案64，以控制2D列印頭4噴灑青色墨水、洋紅色墨水、黃色墨水及黑色墨水。本實施例中以“M801”表示控制3D列印機1進行噴墨的指令，但並不以此為限。

再例如，圖3的路徑檔案5於第N+1層的對應欄位中僅記錄有「M801 C」及「M801 K」兩筆噴墨指令52，代表3D列印機1在列印第N+1層的切層物件時，需要同時參考第N+1層的青色影像檔案61及黑色影像檔案64，以控制2D列印頭4噴灑青色墨水及黑色墨水。換句話說，3D列印機1在執行第N+1層的上色動作時，不需噴灑洋紅色墨水及黃色墨水。

於圖2的步驟S20與步驟S26中，處理器已將各個列印層的噴墨路徑53記錄至路徑檔案5的對應欄位中。於一實施例中，所述噴墨路徑53可包括各個列印層的一或多個影像檔案6的噴墨起點及噴墨終點。

如圖3所示，路徑檔案5於第N層的對應欄位中記錄有噴墨起點「G1 X0.5 Y0.5」以及噴墨終點「G1 X20.5 Y0.5」，代表3D列印機1在執行第N層的上色動作時，是將3D列印機1的X-Y座標(5,5)做為噴墨起點，並將X-Y座標(20,5)做為噴墨終點，藉此控制2D列印頭4進行噴墨動作。

於另一實施例中，所述噴墨路徑還可包括各個列印層的噴墨移動速度。

如圖3所示，路徑檔案5於第N層的對應欄位中記錄有噴墨移動速度「F600」，代表3D列印機1在執行第N層的上色動作時，是以600的速度(本實施例中不限制速度單位)控制2D列印頭4進行移動。

通過圖3所示的路徑檔案5，3D列印機1可以在依據列印路徑51控制3D列印頭3列印一個列印層的切層物件後，先從同一份路徑檔案5中取得2D列印頭4的噴墨相關資料，並且據此控制2D列印頭4的作動。相較於相關技術中僅藉由各個列印層所對應的影像檔案6來控制2D列印頭4進行噴墨的列印方式，本發明產生的路徑檔案5可優化3D列印機1對3D列印頭3及2D列印頭4的控制與管理，進而提高3D模型(圖未標示)的列印品質。

參閱圖4，為本發明的第一具體實施例的列印流程圖。當使用者要通過3D列印機1列印一個3D物件時，首先需將3D物件所對應的路徑檔案5及多個影像檔案6匯入3D列印機1(步驟S40)。

於一實施例中，使用者可將記錄有3D物件的3D檔案匯入3D列印機1，由3D列印機1的處理器對3D物件進行前述切層處理後，產生3D物件對應的路徑檔案5及多個影像檔案6，接著再執行下述列印動作。於另一實施例中，使用者可先藉由其他電腦設備對3D物件進行前述切層處理並產生上述路徑檔案5及多個影像檔案6後，再將路徑檔案5與多個影像檔案6匯入3D列印機1。

步驟S10後，3D列印機1由路徑檔案5中讀取其中一個列印層(例如第一列印層)的列印路徑51(步驟S42)，並且依據所讀取的列印路徑51控制3D列印頭3進行移動並列印對應的切層物件(步驟S44)。於列印過程中，3D列印機1持續判斷目前列印層所對應的切層物件是否列印完成(步驟S46)，並且於切層物件列印完成前持續執行步驟S44。

請同時參閱圖5A與圖5B，分別為本發明的第一具體實施例的第一列印動作圖與第二列印動作圖。

如圖5A所示，於列印一個列印層的切層物件時，3D列印機1先控制3D列印頭3移動至預設的一個列印起始點。接著如圖5B所示，3D列印機1依據所讀取的列印路徑51控制3D列印頭3移動並擠出成型材，以列印此列印層所對應的切層物件7。

回到圖4。當目前列印層所對應的切層物件7列印完成後，3D列印機1進一步由路徑檔案5中讀取同一個列印層的噴墨指令52及噴墨路徑53(步驟S48)。接著，再依據噴墨指令52確認並讀取這個列印層的一或多個影像檔案6(步驟S50)。藉此，3D列印機1可依據噴墨指令52及噴墨路徑53向2D列印頭4下達控制命令，使得2D列印頭4依據此列印層的一或多個影像檔案6以及噴墨路徑53來進行移動並噴灑墨水，以對切層物件7進行上色動作(步驟S52)。

於上色過程中，3D列印機1持續判斷目前列印層所對應的切層物件7是否上色完成(步驟S54)，並且於切層物件7上色完成前持續執行步驟S52。

請同時參閱圖5C與圖5D，分別為本發明的第一具體實施例的第三列印動作圖與第四列印動作圖。

如圖5C及圖5D所示，於對一個列印層的切層物件7執行上色動作時，3D列印機1先控制2D列印頭4移動至噴墨路徑53中標示的噴墨起點531。接著，3D列印機1依據此列印層的一或多個影像檔案6控制2D列印頭4進行移動與噴墨，直到2D列印頭4移動到噴墨路徑53中標示的噴墨終點532為止。

若所有影像檔案6的尺寸大小皆相同，則於執行上色動作時，3D列印機1可先控制2D列印頭4移動至上述預設的列印起始點，並控制2D列印頭4進行移動與噴墨，直到2D列印頭4移動至預設的一個列印終結點為止。於此實施例中，路徑檔案5中可以不記錄所述噴墨起點531及噴墨終點532。

於本實施例中，路徑檔案5中記錄了各個列印層的噴墨起點531與噴墨終點532，故即使各個列印層的影像檔案6具有不同的尺寸大小，3D列印機1在執行上色動作時也不會產生誤差。因此，本發明藉由產生不同尺寸大小的影像檔案6，可進一步節省3D列印機1的儲存空間。

回到圖4。當目前列印層所對應的切層物件7上色完成後，3D列印機1進一步判斷所述3D物件所對應的實體3D模型是否列印完成(步驟S56)，即，判斷路徑檔案5的內容是否已經全部讀取並執行完畢。

於本實施例中，路徑檔案5主要是按照切層順序記錄3D物件的各個列印層的切層資料，而3D列印機1主要是按照切層順序讀取各個列印層的切層資料，並且按照切層順序執行各個列印層的列印動作及上色動作。

若3D列印機1判斷實體3D模型尚未列印完成，則重新執行步驟S42至步驟S54，以繼續讀取下一個列印層的切層資料，並執行下一個列印層的列印動作及上色動作。若3D列印機1判斷實體3D模型已經列印完成，則可結束本次的列印程序。

如前文所述，若3D列印機1依據本發明的切層方法所產生的路徑檔案5來執行彩色3D模型的列印程序，則可有效優化3D列印機1對於3D列印頭3以及2D列印頭4的控制與管理。

另外，由於本發明的切層方法將2D列印頭4的噴墨相關資料記錄於用來控制3D列印頭3的路徑檔案5中，因此，若使用者僅通過繪圖軟體修改了上述3D物件的顏色，而沒有修改結構與外輪廓，則本發明可直接依據修改後的顏色來更新路徑檔案5中的噴墨相關資料，而不需對重新對3D物件執行3D路徑切層處理。藉此，可大幅縮短3D物件被修改後，處理器重新執行切層處理所需花費的時間。

請參閱圖6，為本發明的第一具體實施例的更新流程圖。本發明進一步揭露了一種彩色3D物件的切層資料的更新方法(下面簡稱為更新方法)。具體地，所述更新方法主要是應用於本發明的切層方法所產生的上述路徑檔案5。

若使用者欲修改3D物件的顏色，可對電腦設備進行操作(例如操作繪圖軟體)，以發出修改操作指令。電腦設備的處理器接收到修改操作指令後，即可對應修改3D物件的顏色資訊(步驟S60)，並且產生修改後3D物件。並且，電腦設備可將修改後3D物件記錄於上述3D檔案中，以對3D檔案進行更新。

於相關技術中，若使用者修改了3D物件的顏色，則處理器必須再次執行圖2所示的步驟S12及步驟S14。在處理器對修改後的3D物件重新進行3D路徑切層處理及2D影像切層處理後，才能產生修改後的3D物件的切層資料。如此一來，處理器將需花費大量的切層時間。

於本發明中，處理器僅需對修改後的3D物件進行前述2D影像切層處理，以產生各個列印層的多個修改後影像檔案(步驟S62)。接著，處理器取得修改前的3D物件所對應的路徑檔案5(步驟S64)，即，取得處理器於圖2的步驟S30中輸出的路徑檔案5，所述路徑檔案5中記錄有修改前的3D物件的各個列印層的列印路徑51、噴墨指令52及噴墨路徑53。

接著，處理器依據其中一個列印層(例如第一列印層)的一或多個修改後影像檔案直接更新路徑檔案5中這個列印層(第一列印層)的噴墨指令52以及噴墨路徑53(步驟S66)。

接著，處理器依照切層順序，依據下一個列印層(例如第二列印層)的一或多個修改後影像檔案直接更新路徑檔案5中這個列印層(第二列印層)的噴墨指令52以及噴墨路徑53(步驟S68)。

於更新過程中，處理器持續判斷路徑檔案5是否更新完成(步驟S70)，並且於更新完成前持續執行步驟S68。藉此，處理器可依照切層順序，依據每一個列印層的一或多個修改後影像檔案直接修改路徑檔案5中每一個列印層的噴墨指令52。

若處理器判斷路徑檔案5已更新完成，則可輸出更新後的路徑檔案，並且輸出多個修改後影像檔案(步驟S72)。具體地，更新後的路徑檔案記錄有與前述路徑檔案5相同的多筆列印路徑51(因為3D物件的結構與外輪廓沒有改變)，但依據多個修改後影像檔案更新了各個列印層的噴墨指令52及噴墨路徑53。

通過本發明的更新方法，處理器在3D物件的顏色被修改後，僅需再次執行2D影像切層處理，而不需再次執行3D路徑切層處理，即可產生新的路徑檔案5，藉此可大幅縮短處理器再次執行切層處理所需花費的時間。

值得一提的是，於步驟S66與步驟S68中，處理器主要是直接於路徑檔案5中刪除一個列印層的噴墨指令52，並且將這個列印層的一或多個修改後影像檔案的噴墨指令記錄於路徑檔案5的對應欄位中，以完成對路徑檔案5的更新。

舉例來說，若3D物件的原始顏色為黑色，則路徑檔案5於任一個列印層(例如第十層)的對應欄位中會記錄有「M801 K」的噴墨指令52。若使用者通過操作指令將3D物件的顏色修改為青色，則處理器會在圖6的步驟S62中為修改後的3D物件的第十層產生青色影像檔案61(即，修改後影像檔案)。於更新路徑檔案5時，處理器會將第十層的對應欄位中的原始噴墨指令「M801 K」刪除，並且於該欄位中記錄新的噴墨指令「M801 C」。

綜上所述，本發明藉由對路徑檔案5進行更新的方式來避免處理器對3D物件重複進行3D路徑切層處理，可大幅降低處理器的工作負載，並縮短再次執行切層處理所需花費的時間。

參閱圖7，為本發明的第一具體實施例的列印系統示意圖。圖7揭露了本發明的列印系統8，所述列印系統8至少包括用以對3D檔案9進行切層處理的處理裝置81，以及依據切層資料進行列印的列印裝置82，其中處理裝置81與列印裝置82通過有線或無線方式通訊連接。於一實施例中，處理裝置81與列印裝置82可整合為單一裝置(例如列印裝置82可為3D列印機，處理裝置81可為3D列印機的中央處理單元)，不加以限定。所述列印系統8主要是應用本發明的切層方法，並通過所述切層方法所產生的切層資料來進行列印動作與上色動作。

圖7所示的處理裝置81與前述的處理器相同或相似。具體地，處理裝置81可匯入要處理的3D檔案9，對3D檔案9中記錄的3D物件(圖未標示)進行所述3D路徑切層處理，以產生分別對應多個列印層的多筆列印路徑，並且同時對3D物件進行所述2D影像切層處理，以產生對應多個列印層的多個影像檔案6。

於上述切層處理執行完成後，處理裝置81進一步產生所述路徑檔案5，並且依照切層順序將各個列印層的切層資料(包括列印路徑、多個影像檔案6的噴墨指令、以及噴墨路徑)記錄於所述路徑檔案5的對應欄位中(如圖3所示的路徑檔案5)。

於所述路徑檔案5及多個影像檔案6產生完成後，處理裝置81即完成了切層處理動作，並可將路徑檔案5及多個影像檔案6匯入列印裝置82，藉此列印裝置82可依據路徑檔案5及多個影像檔案6來列印所述3D物件所對應的實體3D模型。

圖7所示的列印裝置82相同或相似於圖1所示的3D列印機1。具體地，於執行列印動作時，列印裝置82先控制其上的3D列印頭821移動至預設的列印起始點，並且由路徑檔案5中讀取其中一個列印層(例如第一列印層)的列印路徑。接著，列印裝置82依據所讀取的列印路徑控制3D列印頭821移動與列印(例如，擠出成型材於列印平台上)，以產生第一列印層的切層物件。

值得一提的是，上述由本發明的切層方法所產生的路徑檔案5主要是用來控制列印裝置82的3D列印頭821的移動路徑。因此，任何具備有3D列印頭並且需要控制3D列印頭移動才能執行列印作業的3D列印機機種，皆可使用本發明所產生的上述路徑檔案5。換句話說，本發明的列印裝置82並不以圖1所示的熔融沉積式3D列印機為限。

於第一列印層的列印動作執行完成後，列印裝置82由同一份路徑檔案5中讀取同一個列印層(例如第一列印層)的噴墨指令及噴墨路徑，並且依據噴墨指令的內容確認並讀取第一列印層的一或多個影像檔案6。

接著，列印裝置82先控制其上的2D列印頭822移動至噴墨路徑中標示的噴墨起點。接著，列印裝置82再依據第一列印層的一或多個影像檔案6控制2D列印頭822進行移動與噴墨，直到2D列印頭822移動到噴墨路徑中標示的噴墨終點為止。當2D列印頭822移動至噴墨終點時，列印裝置82認定第一列印層的上色動作已完成。

於第一列印層的上色動作完成後，列印裝置82即可讀取同一份路徑檔案5的下一個欄位，以進行下一個列印層(例如第二列印層)的列印動作以及上色動作，直到所述實體3D模型列印完成為止。具體地，列印裝置82是依照所述切層順序來進行各個列印層的切層物件的列印動作以及上色動作。

值得一提的是，若所述3D物件的顏色被修改，由於本發明的更新方法是對3D物件重新執行2D影像切層處理，並對同一份路徑檔案5中記錄的噴墨指令進行更新，因此本發明的列印系統8仍可直接依據更新後的路徑檔案來執行上述列印動作及上色動作。

以上所述僅為本發明之較佳具體實例，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‧‧‧3D列印機

2‧‧‧列印平台

3‧‧‧3D列印頭

4‧‧‧2D列印頭

5‧‧‧路徑檔案

51‧‧‧列印路徑

52‧‧‧噴墨指令

53‧‧‧噴墨路徑

531‧‧‧噴墨起點

532‧‧‧噴墨終點

6‧‧‧影像檔案

61‧‧‧青色影像檔案

62‧‧‧洋紅色影像檔案

63‧‧‧黃色影像檔案

64‧‧‧黑色影像檔案

7‧‧‧切層物件

8‧‧‧列印系統

81‧‧‧處理裝置

82‧‧‧列印裝置

821‧‧‧3D列印頭

822‧‧‧2D列印頭

9‧‧‧3D檔案

S10~S30‧‧‧切層步驟

S40~S56‧‧‧列印步驟

S60~S72‧‧‧更新步驟

圖1為本發明的第一具體實施例的3D列印機示意圖。

圖2為本發明的第一具體實施例的切層流程圖。

圖3為本發明的第一具體實施例的路徑檔案示意圖。

圖4為本發明的第一具體實施例的列印流程圖。

圖5A為本發明的第一具體實施例的第一列印動作圖。

圖5B為本發明的第一具體實施例的第二列印動作圖。

圖5C為本發明的第一具體實施例的第三列印動作圖。

圖5D為本發明的第一具體實施例的第四列印動作圖。

圖6為本發明的第一具體實施例的更新流程圖。

圖7為本發明的第一具體實施例的列印系統示意圖。

Claims (15)

1. 一種彩色3D物件的切層方法，包括： a)由一處理器匯入一3D檔案，其中該3D檔案記錄一3D物件； b)該處理器對該3D物件進行一3D路徑切層處理，以產生分別對應多個列印層的多筆列印路徑； c)該處理器對該3D物件進行一2D影像切層處理，以產生對應該多個列印層的多個影像檔案，其中各該列印層分別對應一或多個該影像檔案； d)該處理器將其中一個該列印層的該列印路徑記錄於一路徑檔案中；及 e)步驟d)後，該處理器將該列印層的一或多個該影像檔案的一噴墨指令記錄於該路徑檔案中，並將該列印層的一噴墨路徑記錄於該路徑檔案中。
2. 如請求項1所述的彩色3D物件的切層方法，其中該步驟c)中，該處理器還依據各該列印層對應的一或多個該影像檔案的尺寸大小分別產生各該列印層的該噴墨路徑。
3. 如請求項2所述的彩色3D物件的切層方法，其中該步驟c)中，該處理器還依據各該列印層對應的一或多個該影像檔案的內容確定各該列印層的一噴墨範圍，並依據各該噴墨範圍設定各該列印層的該噴墨路徑。
4. 如請求項1所述的彩色3D物件的切層方法，其中各該噴墨路徑分別包括各該列印層的一或多個該影像檔案的一噴墨起點以及一噴墨終點。
5. 如請求項4所述的彩色3D物件的切層方法，其中各該噴墨路徑更包括各該列印層的一噴墨移動速度。
6. 如請求項1所述的彩色3D物件的切層方法，其中該多個影像檔案分別記錄一層數標記，該步驟e)中，該處理器還將該列印層的一噴墨高度記錄於該路徑檔案中，其中該噴墨高度對應至該列印層的一或多個該影像檔案的該層數標記。
7. 如請求項1所述的彩色3D物件的切層方法，其中各該列印層分別對應至最多四個該影像檔案，其中該四個影像檔案包括一青色(Cyan)影像檔案、一洋紅色(Magenta)影像檔案、一黃色(Yellow)影像檔案及一黑色(Black)影像檔案。
8. 如請求項1所述的彩色3D物件的切層方法，其中該路徑檔案為一G-code檔案。
9. 一種彩色3D物件的切層資料的更新方法，應用於如請求項1所示的切層方法所輸出的該路徑檔案，包括： a)由該處理器接收一修改操作指令以修改該3D物件的顏色資訊，並產生一修改後3D物件； b)該處理器對該修改後3D物件進行該2D影像切層處理，以產生該多個列印層的多個修改後影像檔案，其中各該列印層分別對應一或多個該修改後影像檔案； c)該處理器取得該3D物件的該路徑檔案； d)該處理器依據其中一個該列印層的一或多個該修改後影像檔案更新該路徑檔案中該列印層的該噴墨指令以及該噴墨路徑； e)步驟d)後，該處理器判斷該路徑檔案中的該多個列印層的資料是否皆已更新完成； f)於該多個列印層的資料皆更新完成前，該處理器依照一切層順序對下一個該列印層執行步驟d)；及 g)於該多個列印層的資料皆更新完成後，該處理器輸出更新後的該路徑檔案及該多個修改後影像檔案。
10. 如請求項9所述的彩色3D物件的切層資料的更新方法，其中步驟d)中，該處理器是於該路徑檔案中刪除該列印層的該噴墨指令，並將該列印層的一或多個該修改後影像檔案的該噴墨指令記錄於該路徑檔案的對應欄位中，以對該路徑檔案進行更新。
11. 一種運用請求項1所示的切層方法的列印系統，包括： 一處理裝置，匯入記錄有一3D物件的一3D檔案，該處理裝置對該3D物件進行一3D路徑切層處理以產生分別對應多個列印層的多筆列印路徑，同時對該3D物件進行一2D影像切層處理以產生對應該多個列印層的多個影像檔案，並且該處理裝置將其中一個該列印層的該列印路徑記錄於一路徑檔案中，將該列印層的一或多個該影像檔案的一噴墨指令記錄於該路徑檔案中，並將該列印層的一噴墨路徑記錄於該路徑檔案中；及 一列印裝置，與該處理裝置通訊連接，具有一3D列印頭及一2D列印頭； 其中，該列印裝置於執行一列印動作時由該路徑檔案中讀取該列印層的該列印路徑，並依據該列印路徑控制該3D列印頭進行移動與列印，以產生該列印層對應的一切層物件； 其中，該列印裝置於執行一上色動作時由該路徑檔案中讀取該列印層的該噴墨指令及該噴墨路徑，並依據該噴墨指令的內容確認並讀取該列印層的一或多個該影像檔案，接著該列印裝置控制該2D列印頭移動至該噴墨路徑中標示的一噴墨起點，並依據該列印層的該一或多個影像檔案控制該2D列印頭進行對應噴墨並移動至該噴墨路徑中標示的一噴墨終點。
12. 如請求項11所述的列印系統，其中該處理裝置依照一切層順序將該3D物件的各該列印層的該列印路徑、一或多個該影像檔案的該噴墨指令、以及該噴墨路徑記錄於該路徑檔案中，該列印裝置依照該切層順序讀取該路徑檔案以執行各該列印層的該列印動作及該上色動作。
13. 如請求項11所述的列印系統，其中該處理裝置依據各該列印層的一或多個該影像檔案的尺寸大小分別產生各該列印層的該噴墨路徑，或依據各該列印層的一或多個該影像檔案的內容確定各該列印層的一噴墨範圍，並依據各該噴墨範圍設定各該列印層的該噴墨路徑。
14. 如請求項11所述的列印系統，其中該處理裝置還於該路徑檔案中記錄各該列印層的一噴墨移動速度，該列印裝置於執行該上色動作時是依據該噴墨移動速度控制該2D列印頭的移動速度。
15. 如請求項11所述的列印系統，其中該多個影像檔案分別記錄有一層數標記，並且該處理裝置還於該路徑檔案中記錄各該列印層的一噴墨高度，其中各該列印層的該噴墨高度分別對應至各該列印層的該一或多個影像檔案的該層數標記。