[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

本發明涉及一種基于紋理貼圖的全彩色3D打印機控制方法，該控制系統針對FDM工藝的、使用雙噴頭的全彩色3D打印機進行設計，全彩色3D打印機具有打印噴頭和噴墨噴頭分別用于基材打印和輪廓上色。本發明的控制方法主要包括軌跡文件的分割處理；偏置彩色截面輪廓，獲得一定厚度的彩色輪廓；精確匹配基材位置坐標與彩色截面輪廓的位置，確保像素在打印平臺上的位置精度；向全彩色3D打印機的下位機按層交替發送軌跡文件和全彩色截面輪廓圖像，實現逐層打印，逐層上色功能。

技術領域

本發明涉及3D打印機，具體地說是一種基于紋理貼圖的全彩色3D打印機控制方法。

背景技術

隨著3D打印技術的發展，3D打印在越來越多的領域廣泛應用，與此同時，在各個領域內3D打印技術也進行了更加深度的研究與實驗，進一步促進了3D打印機技術的快速發展。近幾年，在設計等領域要求3D打印機能夠在打印的同時對模型進行噴墨上色，最終完成全彩色3D模型。

現階段要通過FDM工藝的3D打印的方式獲得彩色三維模型有以下幾種方法：1.先打印出單色模型，后期通過人工手動上色；2.使用單一的、彩色的線材，打印出的模型雖然是彩色，但是彩色出現的位置是不受控制的，具有隨機性；3.使用多個單一顏色的線材，根據顏色的混合理論將這些單色的線材在打印頭中根據比例，嚴格控制各種顏色的流量進行混色，這樣從打印頭擠出的基材也是彩色的。這三種方法的缺點也是很明顯的：第一種方法費時費力，而且嚴重依賴于操作者的熟練程度；第二種方法根本無法按照設計意圖打印出顏色匹配的三維模型；第三種方法不僅需要單獨設計擠出頭，還要精確控制基材流量，不僅技術難度非常大，而且混色效果嚴重依賴線材顏色。

要實現全彩色3D打印必須對現有的控制系統進行改進和創新，讓控制系統能夠直接控制顏色像素信息是全彩色3D打印機的核心所在。

發明內容

本發明的目的在于解決以上技術缺陷，本發明提供一種基于紋理貼圖的全彩色3D打印控制方法。所采用的技術方案是：基于紋理貼圖的全彩色3D打印機控制方法，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。

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。