[发明专利]多彩表示的三维打印方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于三维打印领域，特别涉及一种多彩表示的三维打印方法及系统。

背景技术

借助于计算机控制和快速成型材料等技术的发展，三维打印成为当前工业设计、制造行业的热门话题，通过计算机控制喷头，现有技术已可以成功地将计算机虚拟设计的三维数字模型打印成真实的物品。

但是受限于控制和材料工艺，现有的三维打印机中喷头使用的颜色和/或材料相对固定，打印时喷头一般只能使用一种材料单次打印出一个完整的三维物体、或者使用一种颜色对整个物体着色。采用单次打印/着色的成品相对单调，无法形成多材质多色彩的复杂组合形式。

为解决上述问题，现有技术一般采用分块打印再组合的方式制造复杂三维打印物，甚至有些三维打印机中还采用了多喷头，但多喷头仍然是各自独立完成一个组件再进行组装和/或粘合。采用现有技术的方式，一方面多个组件的拆分/组合设计难度较大，不易实施；另一方面多个组件的结合部结构强度和耐用性较差，严重影响产品寿命；再者多个组件的结合部明显存在重复着色等浪费，增加了产品制造的时间、硬件成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种可多材料混合打印的三维打印技术，在三维打印软件中准备三维形体时，通过不同的色彩表示采用不同的材料，利用整个三维形体表面的着色方案确定用料，从而控制喷头使用不同的材料打印出指定的三角面。采用本发明的技术方案可灵活自由高效地实现一个三维形体的多材料混合打印。

根据本发明的一个方面，提供了一种多彩表示的三维打印方法，包括步骤：

确定三维形体模型网格中的全部三角面，并为每个三角面编号；

从全部三角面中选取要着色的三角面或三角面组，并为选取的三角面或三角面组设定色彩表示数据；

根据编号及色彩表示数据控制至少一个喷头对三维形体进行三维打印。

优选地，所述选取采用单选、多选、全选、框选、同色选取、水滴选取和分割选取中至少一种手段进行。

优选地，所述水滴选取利用所述三维形体的邻接三角面信息，使用广度优先算法每次对搜索树中的一层元素进行搜索，逐次搜索逐层的元素直至停止所述选取。

优选地，所述分割选取是自动对所述三维形体进行分析，并将所述三维形态分割成多个具有独立语义的部分进行所述选取。

优选地，所述分析通过计算所述三维形体的局部特征和/或全局特征，寻找拥有最明显的特征差异的区域作为不同部分的分界处，从而得到所述多个具有独立语义的部分。

优选地，所述色彩表示数据与采用的材料相对应，各材料由所述至少一个喷头分别供应。

优选地，所述设定色彩表示数据包括：

直接设定三角面颜色值；或

设定各顶点颜色值，再按照三个顶点的颜色值插值计算三角面颜色值；或

设定各顶点纹理贴图坐标，再按照三个顶点的纹理贴图坐标插值计算三角面内每个点的颜色。

根据本发明的另一个方面，还同时提供了一种多彩表示的三维打印系统，包括：

编号模块，用于确定三维形体模型网格中的全部三角面，并为每个三角面编号；

选取设定模块，用于从全部三角面中选取要着色的三角面或三角面组，并为选取的三角面或三角面组设定色彩表示数据；

打印模块，用于根据编号及色彩表示数据控制至少一个喷头对三维形体进行三维打印。

优选地，所述选取设定模块中包括：

水滴选取模块，用于利用所述三维形体的邻接三角面信息，使用广度优先算法每次对搜索树中的一层元素进行搜索，逐次搜索逐层的元素直至停止所述选取。

优选地，所述选取设定模块中包括：

分割选取模块，用于自动对所述三维形体进行分析，并将所述三维形态分割成多个具有独立语义的部分进行所述选取。

优选地，所述分割选取模块中包括：

分析模块，用于通过计算所述三维形体的局部特征和/或全局特征，寻找拥有最明显的特征差异的区域作为不同部分的分界处，从而得到所述多个具有独立语义的部分。

优选地，所述打印模块中包括：

喷头控制模块，用于将所述色彩表示数据与采用的材料相对应，各材料由所述至少一个喷头分别供应。

优选地，所述选取设定模块中包括：

色彩设定模块，用于通过下述方式设定色彩表示数据：

直接设定三角面颜色值；或

设定各顶点颜色值，再按照三个顶点的颜色值插值计算三角面颜色值；或

设定各顶点纹理贴图坐标，再按照三个顶点的纹理贴图坐标插值计算三角面内每个点的颜色。