[發明專利]一種基于紋理貼圖的全彩色3D打印機控制方法

有效

• 申請號: 201910972379.5
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN112721145B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 田同同;李論;趙吉賓;周波
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: B29C64/118
• 分類號: B29C64/118;B29C64/393;B33Y50/02;G06K9/00;G06T15/04;G06T15/06
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

1.基于紋理貼圖的全彩色3D打印機控制方法，其特征在于,包括以下步驟：

A.讀取包含彩色截面輪廓坐標的G代碼文件，按關鍵字以層為單位進行分割，逐層生成若干子文件；

B.逐層識別當前彩色截面中各輪廓的內外關系，根據內外輪廓的不同選擇偏置方向、偏置厚度，求解偏置后的彩色截面輪廓坐標，附加顏色信息生成用于上色的彩色截面輪廓圖像；

C.向全彩色3D打印機的下位機按層交替發送G代碼文件和全彩色截面輪廓圖像，用于交替驅動全彩色3D打印機的打印頭和噴墨頭分別進行基材的打印和輪廓的上色；

所述關鍵字為G代碼中該層的段首和段尾標識；

所述步驟B包括：

B1.采用“射線跟蹤法”對當前截面各個輪廓的包容識別關系；對當前截面的各個輪廓建立基于包容關系的樹狀結構；遍歷輪廓樹，查找輪廓在樹狀結構中的深度，識別該輪廓是內輪廓或外輪廓；

B2.按照“內輪廓向外偏置，外輪廓向內偏置”的原則，在偏置前后輪廓之間以設定的偏置厚度對輪廓進行偏置處理；

B3.求解偏置后的彩色截面輪廓坐標；

B4.對偏置后的輪廓添加顏色信息。

2.按權利要求1所述的基于紋理貼圖的全彩色3D打印機控制方法，其特征在于，所述采用“射線跟蹤法”對當前截面各個輪廓的包容識別關系，包括：

過當前截面的任一輪廓線C在y軸方向上的極小值點P做水平射線，記錄射線與其它輪廓線交點個數；

若射線與其它輪廓線交點個數為偶數，則輪廓線C即為父節點輪廓線；若射線與其它輪廓線交點個數為奇數，則其它輪廓線交點的水平坐標值最小的點所在的輪廓線即為輪廓線C的子節點輪廓；

按照上述步驟遍歷當前截面層的各個輪廓，找到各個輪廓的父子包容位置關系。

3.按權利要求1所述的基于紋理貼圖的全彩色3D打印機控制方法，其特征在于，所述樹狀結構為根據父節點輪廓和子節點輪廓建立的父子分層樹狀關系。

4.按權利要求1所述的基于紋理貼圖的全彩色3D打印機控制方法，其特征在于，所述求解偏置后的彩色截面輪廓坐標包括：

由于切片后形成的輪廓是封閉多邊形，偏置后形成的輪廓也是封閉多邊形，因此求出每個多邊形交線的等距線、并計算交點，得到偏置后的輪廓坐標。

5.按權利要求4所述的基于紋理貼圖的全彩色3D打印機控制方法，其特征在于，所述求出每個多邊形交線的等距線、并計算交點，包括：

設已知點v_i-1(x_i-1,y_i-1),v_i(x_i,y_i),v_i+1(x_i+1,y_i+1)為輪廓多邊形的頂點，v_i-1v_i和v_i+1v_i是輪廓多邊形的兩條邊；

建立臨時坐標系，在輪廓的任意一頂點v_i，L_i和L_i+1是由v_i-1v_i和v_i+1v_i形成的向量，L_i'和L_i+1'是偏置后的向量，l_i和l_i+1是向量L_i和L_i+1的單位向量，則

其中：

假設R是偏置距離，則偏置后的向量L_i'和L_i+1'的方程為

由于L_i和L_i+1相互不平行，即α_iβ_i+1-α_i+1β_i≠0，解上述方程得到偏置后的輪廓交點在原坐標系中的交點坐標：