TWI716704B - 噴墨寬度調整方法以及立體列印設備 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種噴墨寬度調整方法以及立體列印設備。所述噴墨寬度調整方法包括：獲取立體數位模型，對立體數位模型進行切層處理而產生切層物件，其中切層物件具有截面輪廓；自立體數位模型獲取截面輪廓所對應的表面傾斜程度，並依據截面輪廓所對應的表面傾斜程度計算切層物件的理想噴墨寬度；以及在控制列印模組列印該切層物件之後，依據理想噴墨寬度而控制噴墨模組朝該切層物件且沿截面輪廓進行噴墨。另外，所述立體列印設備亦被提出。

Description

噴墨寬度調整方法以及立體列印設備

本發明是有關於一種立體列印的噴墨技術，且特別是有關於一種噴墨寬度調整方法以及立體列印設備。

隨著電腦輔助製造（Computer-Aided Manufacturing，CAM）的進步，製造業發展了立體列印技術，能很迅速的將設計原始構想製造出來。立體列印技術實際上是一系列快速原型成型（Rapid Prototyping，RP）技術的統稱，其基本原理都是於列印平台上疊層製造，由快速原型機在水平平面內經由掃描形式於列印平台上依序列印多層切層物件，以使這些切層物件可堆疊形成立體列印物件。以熔融沉積造型（fused deposition modeling，FDM）技術為例，其將成型材料製作成線材，並將成型材料加熱熔融後依據所需形狀／輪廓在成型平台上逐層堆疊構成立體物件。

因應彩色立體列印的需求，目前的立體列印技術還包括可對列印中的立體列印物件執行噴墨操作。也就是說，當立體列印裝置列印這些切層物件時，立體列印裝置可同時針對每一層切層物件執行噴墨，從而製作出彩色的立體物件。於一種彩色立體列印技術中，立體列印裝置系依據相同的預設噴墨寬度對各個切層物件的輪廓邊緣部位進行噴墨操作，使由切層物件堆疊出來的立體物件的表面呈現色彩。然而，切層物件上的噴墨範圍大小將影響切層物件之間的黏著度與顯色效果。

舉例而言，當上下相鄰的兩個切層物件的截面邊緣之間的距離大於上述預設噴墨寬度時，立體物件的表面將呈現出未被上色的區塊，因此影響彩色立體列印的列印品質。圖1繪示了依據預設噴墨寬度對切層物件進行噴墨操作的範例。如圖1所示，當上方的切層物件L1的截面邊緣與下方的切層物件L2的截面邊緣之間的距離D1大於預設噴墨寬度Wd1時，切層物件L2現露於立體物件表面的部份將有未上色區塊B1。尤其是，當立體物件的表面的傾斜程度相對平緩時，如圖1所示的現象將更為明顯。據此，如何設計出一種較佳的彩色立體列印方式，便成為相關技術人員所需思考的議題之一。

本發明提出一種噴墨寬度調整方法以及立體列印設備，可依據切層物件所對應的表面傾斜程度決定理想噴墨寬度，以使立體列印設備可精確地對立體列印物件進行上色噴墨。

本發明實施例提供一種噴墨寬度調整方法，適用於製作彩色立體物件。所述噴墨寬度調整方法包括：獲取立體數位模型，對立體數位模型進行切層處理而產生切層物件，其中切層物件具有截面輪廓；自立體數位模型獲取截面輪廓所對應的表面傾斜程度，並依據截面輪廓所對應的表面傾斜程度計算切層物件的理想噴墨寬度；以及在控制列印模組列印切層物件之後，依據理想噴墨寬度而控制噴墨模組朝切層物件且沿截面輪廓進行噴墨。

在本發明的一實施例中，其中自立體數位模型獲取截面輪廓所對應的表面傾斜程度，並依據截面輪廓所對應的表面傾斜程度計算理想噴墨寬度的步驟包括：自立體數位模型獲取截面輪廓所對應的至少一多邊形網格單元；計算至少一多邊形網格單元與水平面之間的至少一夾角，以代表表面傾斜程度；以及依據至少一夾角、切層厚度與預設噴墨寬度計算出切層物件的理想噴墨寬度。

在本發明的一實施例中，其中依據至少一夾角、切層厚度與預設噴墨寬度計算出理想噴墨寬度的步驟包括：計算至少一夾角的餘切值與切層厚度的乘積；以及取乘積與預設噴墨寬度之間的最大值作為切層物件的理想噴墨寬度。

在本發明的一實施例中，其中至少一多邊形網格單元包括第一多邊形網格單元與第二多邊形網格單元，而計算至少一多邊形網格單元與水平面之間的至少一夾角的步驟包括：計算第一多邊形網格單元與水平面之間的第一夾角，並計算第二多邊形網格單元與水平面之間的第二夾角。

在本發明的一實施例中，其中依據至少一夾角、切層厚度與預設噴墨寬度計算出理想噴墨寬度的步驟包括：依據第一夾角、切層厚度與預設噴墨寬度計算出理想噴墨寬度中的第一理想噴墨寬度：以及依據第二夾角、切層厚度與預設噴墨寬度計算出理想噴墨寬度中的第二理想噴墨寬度。

在本發明的一實施例中，所述方法更包括：依據理想噴墨寬度與截面輪廓產生噴墨圖像，其中噴墨圖像包括基於理想噴墨寬度而形成的噴墨範圍。

從另一觀點來看，本發明實施例提出一種立體列印設備，適用於製作彩色立體物件，其包括列印模組、噴墨模組、儲存裝置，以及處理裝置。列印模組包括列印頭，而噴墨模組包括噴墨頭。儲存裝置記錄有多個模組，而處理裝置耦接儲存裝置且經配置而執行所述模組以：獲取立體數位模型，對立體數位模型進行切層處理而產生切層物件，其中切層物件具有截面輪廓；自立體數位模型獲取截面輪廓所對應的表面傾斜程度，並依據截面輪廓所對應的表面傾斜程度計算切層物件的理想噴墨寬度；以及在控制列印模組列印切層物件之後，依據理想噴墨寬度而控制噴墨模組朝切層物件且沿截面輪廓進行噴墨。

基於上述，本發明實施例的噴墨寬度調整方法以及立體列印設備，可依據立體物件上切層物件所對應之表面傾斜程度來適應性調整理想噴墨寬度。於是，在列印頭列印完切層物件之後，立體列印設備可依據理想噴墨寬度而控制噴墨模組朝切層物件且沿截面輪廓進行噴墨。如此一來，即便立體物件之表面傾斜程度相當平緩或上下相鄰之切層物件的邊緣之間的間隔過大，顯露於立體物件之表面的部份皆可精準地被上色，大幅提昇彩色立體列印的列印品質。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

為了使本發明之內容可以被更容易明瞭，以下特舉實施例做為本發明確實能夠據以實施的範例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/步驟，係代表相同或類似部件。

圖2繪示本發明一實施例的立體列印設備的示意圖。參考圖2，立體列印設備20包括列印模組210、噴墨模組220、儲存裝置230，以及處理裝置240。處理裝置240耦接列印模組210、噴墨模組220，以及儲存裝置230。在本實施例中，處理裝置110用以控制列印模組210與噴墨模組220，以執行立體列印操作。

在本實施例中，儲存裝置230可用以儲存資料，其可以是緩衝記憶體、內部儲存媒體、外接式儲存媒體、其他類型儲存裝置或這些裝置的組合。例如，緩衝記憶體可包括隨機存取記憶體、唯讀記憶體或其他類似裝置。例如，內部儲存媒體可包括硬碟（Hard Disk Drive, HDD）、固態硬碟（Solid State Disk）、快閃（flash）儲存裝置或其他類似裝置。例如，外接式儲存媒體可包括外接式硬碟、USB隨身碟（USB drive）、雲端硬碟或其他類似裝置。在一實施例中，儲存裝置230更可用以儲存多個模組，這些模組可以是軟體程式，以使處理裝置240可讀取或執行這些模組，以實現本發明各實施例所述之噴墨寬度調整方法。

在本實施例中，處理裝置240可包括處理晶片、影像處理晶片，或者例如是中央處理單元（Central Processing Unit, CPU），或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器（microprocessor）、數位訊號處理器（Digital Signal Processor, DSP）、可程式化控制器、特殊應用積體電路（Application Specific Integrated Circuits, ASIC）、可程式化邏輯裝置（Programmable Logic Device, PLD）、其他類似處理電路或這些裝置的組合。

在本實施例中，處理裝置240可基於立體數位模型控制列印模組210與噴墨模組220進行立體列印操作以及噴墨操作。舉例而言，立體列印操作包括饋出成型材料於成型平台上，而噴墨模組220可對成型平台上已固化或固化中的成型材料進行噴墨操作。此外，所屬技術領域通常知識者應當知曉立體列印設備20還可以包括其餘用以與列印模組210與噴墨模組220共同完成立體列印操作與噴墨操作的構件（例如，平台、供料管線、噴墨管線、列印頭連動機構、驅動馬達等等）。

值得一提的是，在一實施例中，立體列印設備20可包括電腦主機與具備列印模組210與噴墨模組220的立體列印機，則處理裝置240可包括電腦主機的處理器與立體列印機的處理器與/或控制器。例如，立體列印設備20可以是由筆記型電腦或桌上型電腦與立體列印機而構成，本發明不在此設限。在另一實施例中，立體列印設備20也可以是具備處理立體數位模型之能力的立體列印機，本發明不在此設限。

圖3是依照圖2實施例的立體列印設備的示意圖。請參照圖3，列印模組210可包括列印頭210a，而噴墨模組220可包括噴墨頭220a，在此同時提供直角座標系以便於描述相關構件及其運動狀態。成型平台250包括一承載面S1，用以承載列印中的彩色立體物件80。於成型平台250設置於列印頭210a與噴墨頭220a的下方。

詳細而言，在本實施例中，處理裝置240可獲取一立體數位模型，其中立體數位模型符合多邊形檔案（Polygon File Format，PLY）、STL檔案或OBJ檔案等等的三維檔案格式。在上述三維檔案格式中的立體模型是由多個多邊形網格單元（Mesh）所組成，並且每一個多邊形網格單元具有多個端點，其中這些端點各別具有不同座標。在本實施例中，處理裝置240可用以對立體數位模型進行切層處理而獲取多個切層物件，以取得各個切層物件的切層資訊。上述切層資訊包括切層物件的截面輪廓與噴墨範圍等等。處理裝置240可依據上述切層資訊來控制立體列印設備20，以使立體列印設備20逐層產生多個切層物件並逐層上色這些切層物件。

在本實施例中，立體列印設備20以熔融沉積造型（FDM）技術來列印立體物件80。亦即，列印頭210a經配置以沿著XY面移動以及沿著XY面的法線方向（Z軸向）移動，成型材F1經由供料管線進入列印頭210a而受熱熔融，再經由列印頭210a擠出而逐層成型於成型平台250的承載面S1上而形成多個切層物件（圖3係以切層物件80a、80c為例）。如此，逐層成型的切層物件80a、80c在承載面S1上彼此堆疊而形成立體物件80。具體而言，成型材F1可由適用於熔絲製造式（Fused Filament Fabrication, FFF）、熔化壓模式（Melted and Extrusion Modeling）等製作方法的熱熔性材料所構成，本發明對此不限制。

在本實施例中，噴墨頭220a將墨水I1逐層噴塗於各切層物件80a、80c上，以讓墨水I1疊覆於切層物件80a、80c的上表面。因此，噴墨頭220a可包括墨水匣220b，其中墨水匣220b用以盛裝墨水I1，而噴墨頭132a依據處理裝置240的控制將墨水匣220b內的墨水I1噴塗至切層物件80a、80c上，以對切層物件80a、80c進行上色。雖然圖3僅繪示一個墨水匣220b，但本發明並不限制墨水匣的數量與墨水的顏色數量。舉例而言，噴墨模組220可包括4個分別呈裝不同顏色（例如，黃色(Y)、洋紅色(M)、青色(C)、黑色(K)）的墨水匣，與對應的4個噴墨頭。

如此配置，在列印頭210a於成型平台250上方列印切層物件80a後可透過噴墨頭220a噴塗墨水於切層物件80a的上表面，以對切層物件80a進行上色。之後，列印頭210a於成型平台250上方列印另一層切層物件80c後可透過噴墨頭220a噴塗墨水於切層物件80c的上表面，以對切層物件80c進行上色。可知的，藉由重複交互執行立體列印操作與噴墨操作，被上色的多個切層物件將依序堆疊而構成彩色立體物件。

需說明的是，於本發明的實施例中，立體列印設備20系依據噴墨寬度對各個切層物件的輪廓邊緣進行噴墨操作，使立體物件的表面呈現色彩。詳言之，當噴墨模組220對切層物件進行上色時，噴墨模組220是依據切層物件的截面輪廓而沿著XY面移動，以將墨水I1塗布於切層物件之上表面的截面外緣。藉由對各個切層物件的截面外緣進行上色，使得最終成型之彩色立體物件的外表面可呈現出多樣化的色彩。亦即，針對各個切層物件的噴墨範圍是基於切層物件的截面輪廓與噴墨寬度而決定，此噴墨範圍可視為依據的截面輪廓而定的輪廓線狀區域，而噴墨寬度即為此線狀區域的線寬。更詳細而言，處理裝置240可依據切層物件的截面輪廓與噴墨寬度而預先產生對應至各個切層物件的噴墨圖像，以依據這些噴墨圖像控制噴墨模組220於XY平面上進行噴墨操作。特別的是，於本發明的實施例中，各切層物件所對應之噴墨寬度可依據立體物件的表面傾斜程度而適應性地改變。

圖4是依據本發明一實施例的彩色立體列印方法的流程圖。本實施例的方法適用於圖2與圖3的立體列印設備20，以下即搭配立體列印設備20中的各構件說明本實施例噴墨寬度調整方法的詳細步驟。

於步驟S401，處理裝置240獲取立體數位模型，對立體數位模型進行切層處理而產生切層物件，其中切層物件具有截面輪廓。具體而言，立體數位模型（例如STL檔案）將經過進一步的編譯與計算而轉檔為用以執行彩色立體列印功能的相關資訊。首先，處理裝置240對立體數位模型進行一切層處理而產生多個切層物件。一般來說，立體數位模型用固定間隔的多個切層平面切割立體數位模型，以提取這些切層物件的截面輪廓。於此，用以切割立體數位模型的切割間隔可視為切層物件的切層厚度。

接著，於步驟S402，處理裝置240自立體數位模型獲取截面輪廓所對應的表面傾斜程度，並依據截面輪廓所對應的表面傾斜程度計算切層物件的理想噴墨寬度。具體而言，在執行切層處理而獲取多個切層物件之後，處理裝置240可進一步決定各切層物件的噴墨範圍。於本發明的實施例中，處理裝置240可依據立體數位模型得知切層物件所對應的表面傾斜程度，再依據切層物件所對應的表面傾斜程度決定此切層物件的理想噴墨寬度（單位：釐米）。

舉例而言，請參照圖5，圖5是本發明一實施例的決定理想噴墨寬度的示意圖。假設處理裝置240獲取立體數位模型51，且立體數位模型51為一個半球體。處理裝置240可先依據同一切層厚度對立體數位模型51進行切層處理而獲取多個切層物件52(1)、52(2)、…、52(k)、…、52(n-1)、52(n)，其中n為大於0的整數而k介於1至n。於是，處理裝置240可藉由切層處理而獲取切層物件52(1)～52(n)的截面輪廓。於本範例中，由於立體數位模型51為一個半球體，因此切層物件52(1)～52(n)的截面輪廓分別為半徑不同的圓形輪廓，且同一切層物件之截面輪廓所對應的表面傾斜程度為一致的。

以切層物件52(k)與切層物件52(n-1)為例。處理裝置240可自立體數位模型獲取切層物件52(n-1)之截面輪廓所對應的表面傾斜程度T1。之後，處理裝置240可依據切層物件52(n-1)之截面輪廓所對應的表面傾斜程度T1計算理想噴墨寬度Wd2。相似的，處理裝置240可自立體數位模型獲取切層物件52(k)之截面輪廓所對應的表面傾斜程度T2。之後，處理裝置240可依據切層物件52(k)之截面輪廓所對應的表面傾斜程度T2計算出切層物件52(k)的理想噴墨寬度Wd3。由於切層物件52(k)之截面輪廓所對應的表面傾斜程度T1與切層物件52(n-1)之截面輪廓所對應的表面傾斜程度T2彼此相異，因此理想噴墨寬度Wd2相異於理想噴墨寬度Wd3。於此，由於切層物件52(k)之截面輪廓所對應的表面傾斜程度T2相較於切層物件52(n-1)之截面輪廓所對應的表面傾斜程度T1更為陡峭，因此理想噴墨寬度Wd2大於理想噴墨寬度Wd3。亦即，於一實施例中，對於每一層切層物件而言，理想噴墨寬度是可以個別決定的。藉此，可避免以過窄的噴墨寬度對切層物件52(n-1)進行噴墨，而發生製作完成之彩色立體物件的表面明顯呈現出未上色的區塊。

之後，於步驟S403，在控制列印模組210列印切層物件之後，處理裝置240依據理想噴墨寬度而控制噴墨模組220朝切層物件且沿截面輪廓進行噴墨。具體而言，在處理裝置240決定理想噴墨寬度之後，處理裝置240可依據理想噴墨寬度產生對應的噴墨圖像，致使噴墨模組220可依據噴墨圖像對切層物件的截面邊緣部份進行噴墨。例如，以圖5的範例為例繼續說明。請參照圖6，圖6是本發明一實施例的噴墨圖像的示意圖。在處理裝置240計算出理想噴墨寬度Wd2之後，處理裝置240可依據切層物件52(n-1)的截面輪廓C1與理想噴墨寬度Wd2產生噴墨圖像Img1。在處理裝置240計算出理想噴墨寬度Wd3之後，處理裝置240可依據切層物件52(k)的截面輪廓C2與理想噴墨寬度Wd3產生噴墨圖像Img2。藉此，噴墨模組220可依據噴墨圖像Img2所記錄的像素位置與顏色特徵值，而將墨水I1噴塗於切層物件52(k)的邊緣上。並且，噴墨模組220可依據噴墨圖像Img1所記錄的像素位置與顏色特徵值，而將墨水I1噴塗於切層物件52(n-1)的邊緣上。

以下將列舉實施例以示範性說明如何取得截面輪廓的表面傾斜程度。於一實施例中，立體數位模型是由多個多邊形網格單元（Mesh）所組成，並且每一個多邊形網格單元具有多個端點，其中這些端點各別具有不同座標。舉例而言，這些多邊形網格單元一般為三角網格單元，其可視為由三個端點而形成的三角面。當執行切層處理時，用以進行切層處理的某一切層平面將通過立體數位模型的部份多邊形網格單元，從而提取出切層物件的截面輪廓。於是，於一實施例中，處理裝置240可自立體數位模型獲取截面輪廓所對應的至少一多邊形網格單元。之後，處理裝置240可計算至少一多邊形網格單元與水平面之間的至少一夾角，以代表截面輪廓所對應的表面傾斜程度。具體而言，依據多邊形網格單元的端點座標，處理裝置240可計算出多邊形網格單元與水平面之間的夾角。

請參照圖7A，圖7A是本發明一實施例的立體數位模型與切層物件的示意圖。於本示範性範例中，假設處理裝置240對立體數位模型71進行切層處理，且立體數位模型71是由12個三角形網格單元所組成，像是三角形網格單元M1、M2、M3等等。於此，三角形網格單元M1具有3個端點V1、V2、V3。三角形網格單元M2具有3個端點V1、V3、V4。三角形網格單元M3具有3個端點V4、V3、V5。在此假設，在處理裝置240依據切層厚度對立體數位模型71進行切層處理之後，可產生6個切層物件72(1)～72(6)。這些切層物件72(1)～72(6)的截面輪廓分別為具有為相異尺寸的矩形形狀。以切層物件72(3)為例，基於切層物件72(3)的截面輪廓C3，處理裝置240可獲取切層物件72(3)所對應的多個三角形網格單元（例如本範例中的三角形網格單元M1、M2、M3、M4等等）。

接著，請參照圖7B，圖7B是本發明一實施例計算多邊形網格單元與水平面之間夾角的示意圖。以三角形網格單元M1為例，處理裝置240可計算三角形網格單元M1與水平面HP之間的夾角θ1，以獲取代表截面輪廓C3之表面傾斜程度的夾角θ1。舉例而言，當利用水平面HP進行切層處理時，水平面HP與三角形網格單元M1相交於交點V7與交點V8，而交點V7與交點V8之間的直線Ln1可構成截面輪廓C3的一部分。三角形網格單元M1與水平面HP之間的夾角θ1即為由端點V1至兩交點V7、V8所構成之三角平面與水平面HP之夾角。三角形網格單元M1與水平面HP之間的夾角θ1可由以下方式求得。過端點V1取得一條與直線Ln1（交點V7與交點V8之間的連線）垂直的垂線LA，而此垂線LA與直線Ln1交於垂足點V9。接著，過垂足點V9取得一條與直線Ln1垂直且位於水平面HP上的另一垂線LB，則夾角θ1可由垂線LA與垂線B之間的夾角求得。需注意的是，處理裝置240也將計算另一個三角形網格單元M2與水平面HP之間的夾角，以獲取代表對應至截面輪廓C3之表面傾斜程度的另一個夾角。在此情況下，由於係計算頂點V3至兩交點(即，水平面HP與三角形網格單元M2的兩交點)所構成之三角平面與水平面HP之夾角，因此呈現倒三角形的三角形網格單元M2與水平面HP之間的夾角可能大於90度。相似的，處理裝置240也將計算另一個三角形網格單元M3與水平面HP之間的夾角，以獲取代表對應至截面輪廓C3之表面傾斜程度的又一個夾角。亦即，對於同一切層物件而言，此切層物件可對應至多個不同的夾角。換言之，對於同一切層物件而言，由於立體數位模型的形狀是不規則的，因此切層物件之截面輪廓將可能對應至多個不同的表面傾斜程度。

如同前述，當利用水平面HP進行切層處理時，水平面HP與三角形網格單元M1相交於交點V7與交點V8，而交點V7與交點V8之間的直線Ln1為截面輪廓C3的部分區段。基此，處理裝置240可針對對應至三角形網格單元M1的截面輪廓C3的部分區段計算出理想噴墨寬度，進而可獲取寬度等於理想噴墨寬度且長度等於直線Ln1的長度的噴墨範圍。相似的，當利用水平面HP進行切層處理時，水平面HP與三角形網格單元M2相交於交點V8與另一交點(未繪示)，而交點V8與另一交點之間的另一直線將構成截面輪廓C3的另一部分區段。因此，處理裝置240不僅可針對對應至三角形網格單元M1的直線Ln1計算出理想噴墨寬度，更可針對對應至三角形網格單元M2的另一直線(交點V8與另一交點之間)計算出另一理想噴墨寬度。對應至三角形網格單元M1的直線Ln1的長度可相同於或相異於對應至三角形網格單元M2的另一直線的長度。接著，由於處理裝置240可針對對應至三角形網格單元M2的截面輪廓C3的部分區段計算出另一理想噴墨寬度，因此處理裝置240可獲取寬度等於另一理想噴墨寬度且長度等於另一直線的長度的噴墨範圍。

亦即，由於同一切層平面可通過不同的多個三角形網格單元，因此針對同一切層物件，處理裝置240可據以計算出對應至截面輪廓之不同輪廓區段的多個理想噴墨寬度。此外，單一切層物件之截面輪廓的不同輪廓區段的輪廓長度可能相同或不同，因此對應至不同輪廓區段的噴墨範圍的長度也可能不同或相同。

然而，圖7A與圖7B僅為用以示範性說明，並非用以限定本發明。所屬技術領域通常知識者在參照圖7A與圖7B之說明之後，而可獲致足夠的教示、建議推知如何針對其他形狀的立體數位模型計算出切層物件所對應的表面傾斜程度。

於一實施例中，在獲取用以代表表面傾斜程度的至少一夾角之後，處理裝置240可依據多邊形網格單元與水平面之間的至少一夾角、切層厚度與預設噴墨寬度計算出切層物件的理想噴墨寬度。在一實施例中，處理裝置240可依據下列公式(1)而計算出切層物件的理想噴墨寬度。 Wd_ideal = Max(h*｜cotθ｜, Wdp) 公式(1) 其中，Wd_ideal 代表理想噴墨寬度，h代表切層厚度，θ代表多邊形網格單元與水平面之間的夾角(例如是圖7B所示的夾角θ1)，Wdp代表預設噴墨寬度。可知的，θ介於0至180度之間。參照公式(1)，處理裝置240計算至少一夾角的餘切值與切層厚度的乘積，並取此乘積與預設噴墨寬度之間的最大值作為理想噴墨寬度。預設噴墨寬度為一個預設的最小噴墨寬度，其可依據實際需求而設計之。需說明的是，當多邊形網格單元與水平面之間的夾角大於90度，cotθ為負值。基此，公式(1)還針對cotθ取絕對值。

以圖7A的切層物件72(3)為例繼續說明，請參照圖8，圖8是圖7A所示實施例之切層物件72(3)的噴墨範圍的範例。假設三角網格單元M3、M4垂直於水平面，基於公式(1)，則截面輪廓C3的區段C3_2的理想噴墨寬將等於預設噴墨寬度Wdp。假設三角網格單元M1、M2、M5共面，基於公式(1)，則截面輪廓C3的區段C3_1的理想噴墨寬度將等於Wd5=h*cotθ，其中θ等於圖7B所示的θ1。

基於前述可知，對於形狀不規則的立體數位模型而言，同一切層物件也可能對應至不同的表面傾斜程度。因此，切層物件72(3)所對應的多邊形網格單元可包括三角形網格單元M1（即第一多邊形網格單元）與多邊形網格單元M3（即第二多邊形網格單元）。於一實施例中，處理裝置240將計算三角形網格單元M1與水平面之間的第一夾角，並計算多邊形網格單元M3與水平面之間的第二夾角。接著，處理裝置240依據第一夾角、切層厚度與預設噴墨寬度計算出理想噴墨寬度中的第一理想噴墨寬度（例如圖8的噴墨範圍81所示的Wd5），並依據第二夾角、切層厚度與預設噴墨寬度計算出理想噴墨寬度中的第二理想噴墨寬度（例如圖8的噴墨範圍81所示的Wdp）。亦即，對於同一切層物件而言，可能具備有多種不同的理想噴墨寬度。一般來說，類似體積大小之兩立體數位模型，其中較複雜或較不規則之模型會較另一模型具有較多但較小面積之多邊形網格單元，即可對應至較多之不同理想噴墨寬度。

需說明的是，公式(1)的計算方式僅為本發明的一種實施方式。於其他實施例中，處理裝置240例如可基於代表表面傾斜程度的夾角而利用預設的查找表進行查表動作，進而獲取對應的理想噴墨寬度。於本發明的實施例中，理想噴墨寬度將隨著夾角的減少而增加，且理想噴墨寬度將隨著夾角的增加而縮減。舉例而言，若代表表面傾斜程度的夾角位於一第一預設範圍內，則處理裝置可依據查找表而直接獲取對應至第一預設範圍的理想噴墨寬度。若代表表面傾斜程度的夾角位於一第二預設範圍內，則處理裝置可依據查找表而直接獲取對應至第二預設範圍的理想噴墨寬度。於此，第一預設範圍相異於第二預設範圍。

圖9是本發明一實施例的噴墨寬度調整方法的流程圖，其詳細實施細節可參照前述圖2至圖8實施例的說明。請參照圖9，於步驟S901，獲取立體數位模型，對立體數位模型進行切層處理而產生切層物件。於步驟S902，自立體數位模型獲取截面輪廓所對應的至少一多邊形網格單元。於步驟S903，計算至少一多邊形網格單元與水平面之間的至少一夾角，以代表表面傾斜程度。於步驟S904，計算至少一夾角的餘切值與切層厚度的乘積。於步驟S905，取乘積與預設噴墨寬度之間的最大值作為切層物件的理想噴墨寬度。於步驟S906，依據理想噴墨寬度與截面輪廓產生噴墨圖像，其中噴墨圖像包括基於理想噴墨寬度而形成的噴墨範圍。於步驟S907，在控制列印模組列印切層物件之後，依據理想噴墨寬度而控制噴墨模組朝切層物件且沿截面輪廓進行噴墨。

圖10是本發明一實施例的獲取理想噴墨寬度的範例示意圖。請參照圖10，假設立體數位模型1001設置為橫向擺設的立體蛋形模型。第X1層的切層物件的截面輪廓將對應至不同的表面傾斜程度（例如表面傾斜程度T3與表面傾斜程度T4）。據此，透過依據表面傾斜程度來計算第X1層的切層物件的理想噴墨寬度，基於第X1層的切層物件的截面輪廓與所對應的表面傾斜程度，第X1層的切層物件的噴墨範圍1003可如圖10所示。由噴墨範圍1003可知，由於表面傾斜程度T4相較於表面傾斜程度T3較為陡峭（亦即，表面傾斜程度T3相較於表面傾斜程度T4較為平緩），表面傾斜程度T3所對應的理想噴墨寬度Wd6將大於表面傾斜程度T4所對應的理想噴墨寬度Wd7。另一方面，第X2層的切層物件的截面輪廓也將對應至不同的表面傾斜程度（例如表面傾斜程度T5與表面傾斜程度T6）。基於第X2層的切層物件的截面輪廓與所對應的表面傾斜程度，第X2層的切層物件的噴墨範圍1002可如圖10所示。由噴墨範圍1002可知，由於表面傾斜程度T5相較於表面傾斜程度T6較為平緩，因此表面傾斜程度T5所對應的理想噴墨寬度Wd8將大於表面傾斜程度T6所對應的理想噴墨寬度Wd9。如此，立體列印設備的噴墨模組將依據噴墨範圍1002與噴墨範圍1003對第X1層與第X2層切層物件的截面邊緣進行噴墨操作，以對第X1層與第X2層切層物件進行外表面上色。

綜上所述，本發明實施例的噴墨寬度調整方法以及立體列印設備，可依據立體物件上切層物件所對應之表面傾斜程度來適應性調整理想噴墨寬度。於是，在列印頭列印完切層物件之後，立體列印設備可依據理想噴墨寬度而控制噴墨模組朝切層物件且沿截面輪廓進行噴墨。如此一來，即便立體物件之表面傾斜程度相當平緩或上下相鄰之切層物件的邊緣之間的間隔過大，顯露於立體物件之表面的部份皆可精準地被上色，大幅提昇彩色立體列印的列印品質。因此，本發明的立體列印設備可依據精準度更高的噴墨範圍對立體列印物件執行噴墨操作，從而避免製作完成的立體物件的表面呈現出未被上色的區塊。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

L1、L2、80a、80c、52(1)、52(2)、52(k)、52(n-1)、52(n)、72(1)、72(2)、72(3)、72(4)、72(5)、72(6)‧‧‧切層物件B1‧‧‧未上色區塊20‧‧‧立體列印設備210‧‧‧列印模組220‧‧‧噴墨模組230‧‧‧儲存裝置240‧‧‧處理裝置210a‧‧‧列印頭220a‧‧‧噴墨頭220b‧‧‧墨水匣S1‧‧‧承載面80‧‧‧立體物件F1‧‧‧成型材I1‧‧‧墨水S401～S403、S901～S907‧‧‧步驟51、71、1001‧‧‧立體數位模型T1、T2、T3、T4、T5、T6‧‧‧表面傾斜程度C1、C2、C3‧‧‧截面輪廓Img1、Img2‧‧‧噴墨圖像M1、M2、M3、M4、M5‧‧‧三角形網格單元V1、V2、V3、V4、V5‧‧‧端點V7、V8‧‧‧交點V9‧‧‧垂足點LA、LB‧‧‧垂線HP‧‧‧水平面81、1002、1003‧‧‧噴墨範圍

圖1繪示了依據預設噴墨寬度對切層物件進行噴墨操作的範例。 圖2是依照本發明一實施例的立體列印設備的方塊圖。 圖3是依照圖2實施例的立體列印設備的示意圖。 圖4是依照本發明一實施例的噴墨寬度調整方法的流程圖。 圖5是本發明一實施例的決定理想噴墨寬度的示意圖。 圖6是本發明一實施例的噴墨圖像的示意圖。 圖7A是本發明一實施例的立體數位模型與切層物件的示意圖。 圖7B是本發明一實施例計算多邊形網格單元與水平面之間夾角的示意圖。 圖8是圖7A所示實施例之切層物件72(3)的噴墨範圍的範例。 圖9是本發明一實施例的噴墨寬度調整方法的流程圖。 圖10是本發明一實施例的獲取理想噴墨寬度的範例示意圖。

S401、S402、S403‧‧‧步驟

Claims (8)

1. 一種噴墨寬度調整方法，適用於列印一彩色立體物件，所述噴墨寬度調整方法包括：獲取一立體數位模型，對該立體數位模型進行切層處理而產生一切層物件，其中該切層物件具有一截面輪廓；自該立體數位模型獲取該截面輪廓所對應的表面傾斜程度，並依據該截面輪廓所對應的該表面傾斜程度計算該切層物件的一理想噴墨寬度；以及在控制一列印模組列印該切層物件之後，依據該理想噴墨寬度而控制一噴墨模組朝該切層物件且沿該截面輪廓進行噴墨，依據該理想噴墨寬度與該截面輪廓產生一噴墨圖像，其中該噴墨圖像包括基於該理想噴墨寬度而形成的一噴墨範圍，其中自該立體數位模型獲取該截面輪廓所對應的該表面傾斜程度，並依據該截面輪廓所對應的該表面傾斜程度計算該切層物件的該理想噴墨寬度的步驟包括：自該立體數位模型獲取該截面輪廓所對應的至少一多邊形網格單元；計算該至少一多邊形網格單元與一水平面之間的至少一夾角，以代表該表面傾斜程度；以及依據該至少一夾角、一切層厚度與一預設噴墨寬度計算出該切層物件的該理想噴墨寬度。
2. 如申請專利範圍第1項所述的噴墨寬度調整方法，其中依據該至少一夾角、該切層厚度與該預設噴墨寬度計算出該切層物件的該理想噴墨寬度的步驟包括：計算該至少一夾角的餘切值與該切層厚度的乘積；以及取該乘積與該預設噴墨寬度之間的最大值作為該切層物件的該理想噴墨寬度。
3. 如申請專利範圍第1項所述的噴墨寬度調整方法，其中該至少一多邊形網格單元包括一第一多邊形網格單元與一第二多邊形網格單元，而計算該至少一多邊形網格單元與該水平面之間的該至少一夾角的步驟包括：計算該第一多邊形網格單元與該水平面之間的一第一夾角，並計算該第二多邊形網格單元與該水平面之間的一第二夾角。
4. 如申請專利範圍第3項所述的噴墨寬度調整方法，其中依據該至少一夾角、該切層厚度與該預設噴墨寬度計算出該理想噴墨寬度的步驟包括：依據該第一夾角、該切層厚度與該預設噴墨寬度計算出該理想噴墨寬度中的第一理想噴墨寬度：以及依據該第二夾角、該切層厚度與該預設噴墨寬度計算出該理想噴墨寬度中的第二理想噴墨寬度。
5. 一種立體列印設備，適用於列印一彩色立體物件，包括：一列印模組，包括一列印頭；一噴墨模組，包括一噴墨頭； 一儲存裝置，記錄有多個模組；以及一處理裝置，耦接該儲存裝置且經配置而執行該些模組以：獲取一立體數位模型，對該立體數位模型進行切層處理而產生一切層物件，其中該切層物件具有一截面輪廓；自該立體數位模型獲取該截面輪廓所對應的表面傾斜程度，並依據該截面輪廓所對應的該表面傾斜程度計算該切層物件的一理想噴墨寬度，其中該處理裝置經配置以：自該立體數位模型獲取該截面輪廓所對應的至少一多邊形網格單元；計算該至少一多邊形網格單元與一水平面之間的至少一夾角，以代表該表面傾斜程度；以及依據該至少一夾角、一切層厚度與一預設噴墨寬度計算出該切層物件的該理想噴墨寬度；以及在控制該列印模組列印該切層物件之後，依據該理想噴墨寬度而控制該噴墨模組朝該切層物件且沿該截面輪廓進行噴墨，依據該理想噴墨寬度與該截面輪廓產生一噴墨圖像，其中該噴墨圖像包括基於該理想噴墨寬度而形成的一噴墨範圍。
6. 如申請專利範圍第5項所述的立體列印設備，其中該處理裝置經配置以：計算該至少一夾角的餘切值與該切層厚度的乘積；以及取該乘積與該預設噴墨寬度之間的最大值作為該切層物件的該理想噴墨寬度。
7. 如申請專利範圍第5項所述的立體列印設備，其中該至少一多邊形網格單元包括一第一多邊形網格單元與一第二多邊形網格單元，而該處理裝置經配置以：計算該第一多邊形網格單元 與該水平面之間的一第一夾角，並計算該第二多邊形網格單元與該水平面之間的一第二夾角。
8. 如申請專利範圍第7項所述的立體列印設備，其中該處理裝置經配置以：依據該第一夾角、該切層厚度與該預設噴墨寬度計算出該理想噴墨寬度中的第一理想噴墨寬度：以及依據該第二夾角、該切層厚度與該預設噴墨寬度計算出該理想噴墨寬度中的第二理想噴墨寬度。

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