TWI650227B

TWI650227B - 立體列印機的列印方法及裝置

Info

Publication number: TWI650227B
Application number: TW105104470A
Authority: TW
Inventors: 董鴻梅; 虞立; 蔡世光
Original assignee: 英華達股份有限公司
Priority date: 2015-05-15
Filing date: 2016-02-16
Publication date: 2019-02-11
Also published as: TW201639691A; CN104802412B; CN104802412A

Abstract

本發明係一種立體列印機的列印方法及裝置，其中，該方法建立圖形面積與填充率之間的映射關係，其中，最小圖形面積對應的填充率最大；該方法還包括：對立體列印物件模型進行切片，得到各層立體列印物件模型的各層切片；計算該些切片的圖形面積，根據該映射關係確定該些切片相應的一填充率；採用該些切片相應的該填充率對該些切片進行立體列印。本發明方案能夠增強立體列印物件模型中較細小部位的強度，提高列印品質。

Description

立體列印機的列印方法及裝置

本發明係一種列印技術，特別係一種立體列印機的列印方法及裝置。

立體列印是添加劑製造技術的一種形式，在添加劑製造技術中立體列印物件是立體列印機通過連續的實體層創建出來的。立體列印機相對於其他的添加劑製造技術而言，具有速度快，價格便宜，高易用性等優點。立體列印機是可以列印出真實立體物體的一種設備，功能上與鐳射成型技術一樣，採用分層加工、疊加成形，即通過逐層增加材料生成立體列印物件，與傳統的去除材料加工技術完全不同。稱之為立體列印機是參照了噴墨列印機的技術原理，因為分層加工的過程與噴墨列印機的工作原理十分相似。

立體列印機在進行立體列印物件的列印時，獲取到立體列印物件的模型數位資訊；根據立體列印物件的模型數位資訊，進行切片。而後，便可對各層切片進行列印，得到立體列印物件。

目前，採用工藝熔融沉積製造(FDM，Fused Deposition Modeling)技術進行立體列印時，為了節約列印材料、減少列印時間，列印件內部採取固定填充方式，即選擇一個固定的填充率，依據此填充率來填充圖形，進行立體列印。對圖形進行填充能起到一定的內部支撐作用。

發明人在實際立體列印經驗中發現，現有列印技術比較機械，沒有考慮到立體列印物件模型不同部位對強度的需求；這造成某些部位由於本身的強度不足，列印過程中或列印完成後極易被折斷。

本發明提供了一種立體列印機的列印方法，該方法能夠增強立體列印物件模型中較細小部位的強度，提高列印品質。

本發明提供了一種立體列印機的列印裝置，該裝置能夠增強立體列印物件模型中較細小部位的強度，提高列印品質。

一種立體列印機的列印方法，該方法包括：建立圖形面積與填充率之間的映射關係，其中，最小圖形面積對應到最大填充率；對一立體列印物件模型進行切片，得到該立體列印物件模型的各層切片；計算該些切片的圖形面積，根據該映射關係確定該些切片相應的一填充率；採用該些切片相應的該填充率對該些切片進行立體列印。

一種立體列印機的列印裝置，其包括：一映射關係建立單元、一切片單元、一填充率確定單元和一列印單元；該映射關係建立單元，建立一圖形面積與一填充率之間的一映射關係，其中，一最小的圖形面積對應的一填充率最大；該切片單元，對一立體列印物件模型進行切片，得到該立體列印物件模型的切片，向該填充率確定單元發送一確定指令；該填充率確定單元，接收該確定指令，計算該些切片的圖形面積，根據該映射關係確定該些切片相應的一填充率為一確定的填充率，將確定的該填充率發送給該列印單元；該列印單元，採用該確定的填充率對當前該些切片進行立體列印。

從上述方案可以看出，本發明中，對該立體列印物件模型進行切片，得到該些立體列印物件模型的切片，計算該些切片的該圖形面積，建立該圖形面積與該填充率之間的該映射關係，其中，該最小的圖形面積對應的該填充率最大，根據該映射關係確定該些切片相應的該填充率，採用該些切片相應的該填充率對該些切片進行立體列印。採用本發明方案，會預先建立該圖形面積與該填充率之間的該映射關係，在對該立體列印物件模型進行切片後，計算該些切片的圖形面積，而後基於該映射關係確定該些切片相應的填充率對當前該些切片進行列印，並且，該最小圖形面積對應的該填充率最大。透過本發明所提出的立體列印機的列印方法，對於該立體列印物件模型中較細小自身強度不足部位，可透過自我調整地調節填充率，以增強其結構強度，進而提高了列印品質，滿足了列印需求。

101~104‧‧‧步驟

201~208‧‧‧步驟

10‧‧‧映射關係建立單元

11‧‧‧連續關係建立子單元

12‧‧‧分段關係建立子單元

20‧‧‧切片單元

30‧‧‧填充率確定單元

40‧‧‧列印單元

50‧‧‧使用者交互單元

第1圖為本發明立體列印機的列印方法示意性流程圖；第2圖為本發明立體列印機的列印方法流程圖實例；第3圖為本發明立體列印機的列印裝置結構示意圖。

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發明進一步詳細說明。

現有立體列印技術採用固定的填充方式，比較機械；這造成立體列印物件模型中某些部位由於本身的結構強度不足，導致列印過程中或列印完成後極易被折斷。發明人進一步分析後發現，極易被折斷的情形多出現在立體列印物件模型中較細小部位。為了解決該技術問題，本發明建立切片圖形面積與填充率之間的映射關係，並基於該映射關係進行圖形填充。從而，增強了立體列印物件模型中較細小部位的結構強度，提高了列印品質。

參見第1圖，為本發明立體列印機的列印方法示意性流程圖。

第1圖的流程包括以下步驟：

步驟101，建立圖形面積與填充率之間的映射關係，其中，最小圖形面積對應到最大填充率。

步驟102，對立體列印物件模型進行切片，得到立體列印物件模型的各層切片。本發明採用現有技術對立體列印物件模型進行切片，切片層高可自行設定。

步驟103，計算各層切片的圖形面積，根據映射關係確定切片相應的填充率。

具體實踐時，可根據各層切片的數位資訊計算出圖形面積，為每層切片分別確定出其相應的填充率，並按照確定的填充率對相應切片進行立體列印。

進一步地，本發明方案還可相容現有的列印方式，具體地：所述計算各層切片的圖形面積之前，該方法還包括：提示使用者進行選擇，選項包括固定填充或自我調整填充；若採用固定填充，則按照預先設置的固定填充率，對各層切片進行立體列印，若採用自我調整填充，則每層切片具有一相對應的填充率。

步驟104，採用各層切片相應的填充率對該些切片進行立體列印。

採用本發明方案，預先建立圖形面積與填充率之間的映射關係，對立體列印物件模型進行切片後，計算各層切片的圖形面積，而後基於該映射關係獲取與切片對應的填充率，進行列印，並且，最小圖形面積對應的填充率最大。這樣，對於立體列印物件模型中較細小部位，雖自身結構強度不足，但可透過自我調整地調節填充率，以增強其強度，進而，提高了列印品質，滿足了列印需求。

本發明中，圖形面積與填充率之間的映射關係，可根據實際需要採用多種方式實現。下面進行舉例說明：

方式一：連續式。

將最小圖形面積表示為a，其對應的填充率為m；將最大圖形面積表示為b，b的圖形面積所對應的填充率為n；其中，m與n同格式，a與b同單位。

圖形面積相對於最小圖形面積每增加一個面積單位，其填充率減少K，K採用如下公式計算：K=(m-n)/(b-a)；其中，K為每增加一個面積單位需減少的填充率數值。

亦即，若非最小圖形面積的該些切片的圖形面積為c，則其填充率可為：m-[(c-a)K]。

前述之圖形面積之面積單位於此並不予限定，可依實際需求置換成其他圖形面積單位，如：a、b、c可為平方毫米、平方奈米、...等，m、n可為百分比、小數點、或其它格式。

方式二：分段式。

將圖形面積劃分為至少兩個區間，每個區間對應各自的填充率範圍，其中，最小圖形面積所在區間對應的填充率最大。

方式三：可選連續式與分段式。

提示使用者進行選擇，是採用連續關係還是分段關係，將所選的映射關係用於確定填充率；所述連續關係的建立包括：將最小圖形面積表示為a，其對應的填充率為m；將最大圖形面積表示為b，b的圖形面積所對應的填充率為n；其中，m與n同格式，a與b同單位。

所述分段關係的建立：將圖形面積劃分為至少兩個區間，每個區間對應各自的填充率範圍，其中，最小圖形面積所在區間對應的填充率最大。

當然地，圖形面積與填充率之間映射關係的建立，並不限於以上幾種，可根據實際情況自行設置，以滿足需求。

下面透過第2圖的流程對本發明方法進行實例說明。該實例中，預先建立圖形面積與填充率之間的映射關係，其中，最小的圖形面積對應的填充率最大；這裡的映射關係包含兩類，連續關係和分段關係。

一、連續關係具體可為：

將最小圖形面積表示為a，令a為12平方釐米，其對應的填充率為100%；將最大圖形面積表示為b，b的圖形面積為64平方釐米，其所對應的填充率為8%；圖形面積相對於最小圖形面積每增加一個面積單位，其填充率減少K；K採用如下公式計算：K=(100-8)/(64-12)，K為23/13。

若非最小圖形面積的該些切片的圖形面積為c，令c為20平方釐米，則其填充率可為：100-[(20-12)23/13]，c之填充率為85.85%。

對於增強立體列印物件模型中較細小部位強度，雖自身結構強度不足，但可透過自我調整地調節填充率以增強其強度，進而，提高了列印品質，滿足了列印需求。

這樣，對於增強立體列印物件模型中較細小部位強度，採用較高的填充率以加強其強度，並且，對於相對較大的圖形面積，採用較低的填充率便可滿足強度要求，無需採用更高的填充率，從而，在增強立體列印物件模型中較細小部位強度同時，也節省了列印時間及列印材料。

二、分段關係具體可為：

設置一定的區間，在不同的區間內，使用不同的填充率去列印(分段式)。區間可以任意增加，本實例中設置了四個區間，圖形面積表示為X。

對於不同區間，可根據需要自行設定相應的填充率。

第2圖的流程包括以下步驟：

步驟201，對立體列印物件模型進行切片，得到各層立體列印物件模型的切片。

步驟202，提示使用者進行選擇，是採用固定填充還是自我調整填充，若採用固定填充，則執行步驟208；若採用自我調整填充，則執行步驟203。

步驟203，計算各層切片的圖形面積。具體實現時，可根據各層切片的數位資訊計算出圖形面積，例如：識別出切片平面上的圖形是否為封閉，並識別出內外壁，而後結合識別出的資訊以及該層切片的頂點座標，便可計算出圖形面積。

步驟204，提示使用者進行選擇，是採用連續關係還是分段關係，若採用連續關係，則執行步驟205，若採用分段關係，則執行步驟206。

步驟205，獲取當前切片的圖形面積，根據連續關係確定相應的填充率，執行步驟207。

步驟206，獲取當前切片的圖形面積，根據分段關係確定相應的填充率，執行步驟207。

步驟207，採用確定的填充率對當前切片進行立體列印。

步驟208，按照預先設置的固定填充率，對各層切片進行立體列印。

參見第3圖，為本發明立體列印機的列印裝置結構示意圖，該列印裝置包括映射關係建立單元10、切片單元20、填充率確定單元30和列印單元40；

所述映射關係建立單元10，建立圖形面積與填充率之間的映射關係，其中，最小的圖形面積對應的填充率最大。

所述切片單元20，對立體列印物件模型進行切片，得到各層立體列印物件模型的切片，向所述填充率確定單元發送確定指令。

所述填充率確定單元30，接收確定指令，計算各層切片的圖形面積，根據所述映射關係確定切片相應的填充率為確定的填充率，將確定的填充率發送給所述列印單元40。

所述列印單元40，採用確定的填充率對當前切片進行立體列印。

較佳地，該列印裝置還包括使用者交互單元50。

填充率確定單元30在計算各層切片的圖形面積之前，還向使用者交互單元50發送填充模式選擇指令。

使用者交互單元50接收來自切片單元20的填充模式選擇指令，提示使用者進行選擇，選項包括固定填充或自我調整填充，並將選擇結果回饋給所述填充率確定單元30。

填充率確定單元30接收所述使用者交互單元50回饋的選擇結果，如果結果為固定填充，則向列印單元40發送固定填充指令；如果結果為自我調整填充，則執行所述計算各層切片的圖形面積。

列印單元40接收固定填充指令，按照預先設置的固定填充率，對各層切片進行立體列印。

較佳地，所述映射關係建立單元10包括連續關係建立子單元11，將最小圖形面積表示為a，其對應的填充率為m；將最大圖形面積表示為b，b的圖形面積所對應的填充率為n；圖形面積相對於最小圖形面積每增加一個面積單位，填充率減少K；K採用如下公式計算：K=(m-n)/(b-a)。

較佳地，映射關係建立單元10包括分段關係建立子單元12，將圖形面積劃分為至少兩個區間，每個區間對應各自的填充率範圍，其中，最小圖形面積所在區間對應的填充率最大。

較佳地，映射關係建立單元10包括連續關係建立子單元11和分段關係建立子單元12，該列印裝置還包括使用者交互單元50。

填充率確定單元30在根據映射關係確定相應的填充率之前，向所述使用者交互單元50發送映射關係模式選擇指令；填充率確定單元30亦可在接收使用者交互單元50回饋的選擇結果後，將所選的映射關係用於確定填充率。

使用者交互單元50還可接收來自填充率確定單元30的映射關係模式選擇指令，提示使用者進行選擇，是採用連續關係還是分段關係，並將選擇結果回饋給相應的映射關係建立子單元。

連續關係建立子單元11將最小圖形面積表示為a，其對應的填充率為m；將最大圖形面積表示為b，b的圖形面積所對應的填充率為n；圖形面積相對於最小圖形面積每增加一個面積單位，填充率減少K；K採用如下公式計算：K=(m-n)/(b-a)；所述分段關係建立子單元12可將圖形面積劃分為至少兩個區間，每個區間對應各自的填充率範圍，其中，最小圖形面積所在區間對應的填充率最大。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明保護的範圍之內。

Claims

一種立體列印機的列印方法，該方法包括：建立圖形面積與填充率之間的一映射關係，其中，一最小圖形面積對應到一最大填充率；對一立體列印物件模型進行切片，得到該立體列印物件模型的各層切片；計算該些切片的圖形面積，根據該映射關係確定該些切片相應的一填充率；以及採用該些切片相應的該填充率對該些切片進行立體列印；其中建立的該映射關係包含一連續關係和一分段關係；根據該映射關係確定相應的該填充率之前，該方法還包括：提示一使用者進行選擇，是採用該連續關係還是該分段關係，將所選的該映射關係用於確定該填充率。
如申請專利範圍第1項所述的方法，其中計算該些切片的圖形面積之前，該方法還包括：提示一使用者進行選擇，選項包括一固定填充；其中，若採用該固定填充，則按照預先設置的一固定填充率，對該些切片進行立體列印。
如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該映射關係為一連續關係，該連續關係的建立方法包括：將該最小圖形面積表示為a，其對應的該填充率為m；將一最大圖形面積表示為b，其所對應的該填充率為n；該圖形面積相對於該最小圖形面積每增加一個面積單位，該圖形面積之填充率減少K；K採用如下公式計算：K=(m-n)/(b-a)。
如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該映射關係為一分段關係，該分段關係建立方法包括：將該圖形面積劃分為至少兩個區間，該些區間對應各自的一填充率範圍，其中，該最小圖形面積所在區間對應的該填充率最大。
一種立體列印機的列印裝置，其包括：一映射關係建立單元、一切片單元、一填充率確定單元和一列印單元；該映射關係建立單元，建立一圖形面積與一填充率之間的一映射關係，其中，一最小的圖形面積對應的一填充率最大；該切片單元，對一立體列印物件模型進行切片，得到該立體列印物件模型的切片，向該填充率確定單元發送一確定指令；該填充率確定單元，接收該確定指令，計算該些切片的圖形面積，根據該映射關係確定該些切片相應的一填充率為一確定的填充率，將確定的該填充率發送給該列印單元；以及該列印單元，採用該確定的填充率對當前該些切片進行立體列印；其中該映射關係建立單元包括一連續關係建立子單元和一分段關係建立子單元，該列印裝置還包括一使用者交互單元；該填充率確定單元，根據該映射關係確定相應的該填充率之前，向該使用者交互單元發送一映射關係模式選擇指令；接收該使用者交互單元回饋的選擇結果，將所選的映射關係用於確定該填充率；該使用者交互單元，接收來自該填充率確定單元的該映射關係模式選擇指令，提示該使用者進行選擇，是採用一連續關係還是一分段關係，並將一選擇結果回饋給該映射關係模式確定子單元。
如申請專利範圍第5項所述的列印裝置，其中該列印裝置還包括一使用者交互單元；該填充率確定單元，在計算該些切片的該圖形面積之前，還向該使用者交互單元發送一填充模式選擇指令；該使用者交互單元，接收來自該切片單元的填充模式選擇指令，提示一使用者進行選擇，選項包括一固定填充，並將一選擇結果回饋給該填充率確定單元；該填充率確定單元，接收該使用者交互單元回饋的該選擇結果，如果該結果為該固定填充，則向該列印單元發送一固定填充指令；該列印單元，接收該固定填充指令，按照預先設置的該固定填充率，對該些切片進行立體列印。
如申請專利範圍第5項所述的列印裝置，其中該映射關係建立單元包括一連續關係建立子單元，將該最小圖形面積表示為a，其對應的該填充率為m；將一最大圖形面積表示為b，其所對應的該填充率為n；圖形面積相對於最小圖形面積每增加一個面積單位，該圖形面積之填充率減少K；K採用如下公式計算：K=(m-n)/(b-a)。
如申請專利範圍第5項所述的列印裝置，其中該映射關係建立單元包括一分段關係建立子單元，將該圖形面積劃分為至少兩個區間，該些區間對應各自的一填充率範圍，其中，該最小圖形面積所在該些區間中之一區間對應的該填充率最大。