[發(fā)明專利]一種彩色3D打印機(jī)上色裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410045626.4
• 申請日: 2014-02-08
• 公開（公告）號: CN103770333A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王長清;張素娟;徐國亮;王昊;鞏彩紅;黃靜;余丙濤;曹淵;侯士磊
• 申請（專利權(quán)）人: 河南師范大學(xué)
• 主分類號: B29C67/00
• 分類號: B29C67/00
• 代理公司: 新鄉(xiāng)市平原專利有限責(zé)任公司 41107
• 代理人: 路寬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種彩色3D打印機(jī)上色裝置。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，3D打印技術(shù)逐漸成熟，3D打印機(jī)正在被廣泛使用，它對工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)學(xué)和建筑學(xué)等領(lǐng)域的發(fā)展都將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。但是，目前市場上所有的3D打印機(jī)都是單一顏色打印，打印出來的模型呈灰白色，彩色打印在產(chǎn)品上和技術(shù)上均沒有具體實現(xiàn)，這與2D成熟的彩色打印技術(shù)存在一定差距，也是3D打印機(jī)的一項軟肋。有些方案提出基于三原色混合的方式進(jìn)行上色，這種方式繁瑣復(fù)雜，控制誤差大，顏料不能保證均勻混合，同時也會使打印模型更加粗糙，無法實現(xiàn)進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種彩色3D打印機(jī)上色裝置，一定程度上可實現(xiàn)彩色3D打印效果。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種彩色3D打印機(jī)上色裝置，其特征在于包括行走機(jī)構(gòu)、顏料盒、顏料盒固定板、顏料管、壓電陶瓷片、噴頭和換色機(jī)構(gòu)，所述的顏料盒固定板固定于行走機(jī)構(gòu)的上端，并且該顏料盒固定板上固定有顏料盒，所述的換色機(jī)構(gòu)固定于行走機(jī)構(gòu)的下端，主要由步進(jìn)電機(jī)、齒輪、旋轉(zhuǎn)盤、噴頭和旋轉(zhuǎn)桿構(gòu)成，其中步進(jìn)電機(jī)固定于行走機(jī)構(gòu)的下端并且該步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上固定有齒輪，所述的旋轉(zhuǎn)盤通過旋轉(zhuǎn)桿固定于顏料盒固定板的中部，該旋轉(zhuǎn)盤的中部鉸接于旋轉(zhuǎn)桿的末端，在旋轉(zhuǎn)盤上固定有齒輪，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的齒輪與固定于旋轉(zhuǎn)盤上的齒輪相嚙合，固定于旋轉(zhuǎn)盤上的齒輪中部與旋轉(zhuǎn)桿鉸接，在旋轉(zhuǎn)盤的下端設(shè)有噴頭，該噴頭通過顏料管與顏料盒相連，在噴頭的噴嘴上側(cè)設(shè)有壓電陶瓷片。

3D打印技術(shù)是將立體模型分割成很薄的單層，由行走機(jī)構(gòu)傳遞截面輪廓和位置信息，擠壓裝置將原料擠壓經(jīng)過噴頭，一層一層來打印。本發(fā)明利用同樣的原理，在打印每層截面之后，由相應(yīng)控制上色的行走機(jī)構(gòu)根據(jù)本層截面的邊界輪廓和位置信息攜帶顏色噴頭對該層進(jìn)行上色，最終所有截層均被上色，最后疊加在一起，外表就會形成彩色的效果。本發(fā)明可以提供6到10種常見顏色，每種顏色噴頭能夠根據(jù)計算機(jī)中模型的顏色信息編碼由換色機(jī)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最終可以打印成與模型一致的顏色效果。

計算機(jī)中的模型在建模時設(shè)置好模型的顏色，在3D打印機(jī)打印時，把模型分割為極薄的若干層，每層截面攜帶該層的顏色信息，根據(jù)顏色編碼來控制相應(yīng)的顏色噴頭進(jìn)行上色。上色原理為：每種顏料最末端的噴頭安裝在旋轉(zhuǎn)盤上，所述的步進(jìn)電機(jī)通過齒輪傳動使旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，按6種顏色設(shè)計的情況下，每個噴頭間隔10度，在旋轉(zhuǎn)盤圓周分布安裝，6個顏色噴頭中設(shè)置一種顏色噴頭的位置為默認(rèn)位置，即每個噴頭工作時都要旋轉(zhuǎn)到該位置進(jìn)行噴色。在打印中，模型包含多種顏色，根據(jù)顏色的編碼驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一定角度換色，換色過程為，首先確定當(dāng)前顏色和轉(zhuǎn)換目標(biāo)顏色的編碼，然后計算機(jī)計算當(dāng)前顏色噴頭與要更換的目標(biāo)顏色噴頭相隔的角度，然后將信息傳遞到換色機(jī)構(gòu)，進(jìn)而驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，執(zhí)行換色命令，將所需顏色的噴頭旋轉(zhuǎn)到默認(rèn)位置，也就是上色位置，然后噴頭上色。

本發(fā)明的有益之處為：1、可以實現(xiàn)相對豐富的彩色3D打印，2、控制相對簡單，不需要進(jìn)行混色配置。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明中噴頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖面說明：1、行走機(jī)構(gòu)，2、顏料盒，3、顏料盒固定板，4、顏料管，5、壓電陶瓷片，6、噴頭，7、步進(jìn)電機(jī)，8、齒輪，9、旋轉(zhuǎn)桿，10、旋轉(zhuǎn)盤。

具體實施方式

結(jié)合附圖詳細(xì)描述實施例。一種彩色3D打印機(jī)上色裝置，包括行走機(jī)構(gòu)1、顏料盒2、顏料盒固定板3、顏料管4、壓電陶瓷片5、噴頭6和換色機(jī)構(gòu)，所述的顏料盒固定板3固定于行走機(jī)構(gòu)1的上端，并且該顏料盒固定板3上固定有顏料盒2，所述的換色機(jī)構(gòu)固定于行走機(jī)構(gòu)1的下端，主要由步進(jìn)電機(jī)7、齒輪8、旋轉(zhuǎn)盤10、噴頭6和旋轉(zhuǎn)桿9構(gòu)成，其中步進(jìn)電機(jī)7固定于行走機(jī)構(gòu)1的下端并且該步進(jìn)電機(jī)7的轉(zhuǎn)軸上固定有齒輪8，所述的旋轉(zhuǎn)盤10通過旋轉(zhuǎn)桿9固定于顏料盒固定板3的中部，該旋轉(zhuǎn)盤10的中部鉸接于旋轉(zhuǎn)桿9的末端，在旋轉(zhuǎn)盤10上固定有齒輪，步進(jìn)電機(jī)7轉(zhuǎn)軸上的齒輪6與固定于旋轉(zhuǎn)盤10上的齒輪相嚙合，固定于旋轉(zhuǎn)盤10上的齒輪中部與旋轉(zhuǎn)桿9鉸接，在旋轉(zhuǎn)盤10的下端設(shè)有噴頭6，該噴頭6通過顏料管4與顏料盒2相連，在噴頭6的噴嘴上側(cè)設(shè)有壓電陶瓷片5，利用壓電陶瓷片5在加上電壓時形變的原理，控制噴頭6噴出墨汁。