三维物体数据的分层方法、3D打印方法及设备与流程

本申请涉及3d打印领域，尤其涉及一种三维物体数据的分层方法、3d打印方法及设备。

背景技术：

3d打印是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属、塑料和树脂等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3d打印设备通过执行该种打印技术制造3d物体。3d打印设备由于成型精度高在模具、定制商品、医疗治具、假体等领域具有广泛应用。其中，基于底面曝光的3d打印设备由于只需要在容器底部设置一层厚的光固化材料，与上曝光相比，更节省材料，因此受到很多个性产品制造者的追宠。特别作为假牙的制作技术，由于能够快速且高精准度的制作假牙，有效提高了牙科诊治的工作效率。

根据医生及患者对假牙特别是假牙外露部分的外观要求，在使用3d打印设备进行逐层打印期间，需要满足各层厚尽量小的要求，然而以假牙的外观要求打印整个牙齿结构将导致打印时间过长。

技术实现要素：

本申请提供一种三维物体数据的分层方法、3d打印方法及设备，用于解决假牙在3d成型阶段耗时过长等问题。

为实现上述目的及其他目的，本申请提供一种3d打印方法，应用于3d打印设备，所述3d打印设备包括盛放光固化材料的容器、和构件平台，所述3d打印方法包括：调整所述构件平台与预设打印基准面之间的间距以填充待固化的光固化材料；按照牙齿模型中分层图像将所述间距内的光固化材料固化成对应的图案固化层；重复上述各步骤以在所述构件平台上形成经图案固化层累积的牙齿结构，其中，所述牙齿结构包括牙齿部分和用于支撑所述牙齿部分的齿座部分；其中，在打印所述牙齿结构的过程中，用于构成所述牙齿部分的至少一个图案固化层的层厚小于用于构成所述齿座部分的至少一个图案固化层的层厚。

在某些实施方式中，用于构成所述牙齿部分的各图案固化层的层厚小于仅用于构成所述齿座部分的各图案固化层的层厚。

在某些实施方式中，所述调整构件平台与预设打印基准面之间的间距以填充待固化的光固化材料的方式包括：基于牙齿模型中所标记的横截层层厚，调整所述构件平台与预设打印基准面之间的间距，其中，所述牙齿模型包括：牙齿部分的模型和用于支撑所述牙齿部分模型的齿座部分模型；其中，所标记的横截层层厚包括：所述牙齿部分模型中至少一个横截层层厚、和所述齿座部分模型中至少一个横截层的层厚，所述牙齿部分模型中至少一个横截层层厚小于所述齿座部分模型中至少一个横截层的层厚。

在某些实施方式中，所述调整构件平台与预设打印基准面之间的间距以填充待固化的光固化材料的方式包括：按照牙齿模型中的牙齿部分模型中每层横截层层厚，至少两次的调整构件平台与预设打印基准面之间的间距；和/或按照牙齿模型中支撑所述牙齿部分模型的齿座部分模型中至少两个横截层层厚，调整构件平台与预设打印基准面之间的间距。

在某些实施方式中，所述按照牙齿模型中分层图像将所述间距内的光固化材料固化成对应的图案固化层的方式包括：将在调整间距时所依据的至少一个横截层上的分层图像照射在所述间距内的光固化材料上。

本申请还提供一种三维物体数据的分层方法，包括：将牙齿模型进行分层处理，得到构成所述牙齿模型的各横截层，其中，每个横截层中描绘了所述牙齿模型在相应分层处的分层图像；其中，所述牙齿模型包括：牙齿部分模型和用于支撑所述牙齿部分模型的齿座部分模型；其中，在所述分层处理期间，设定所述牙齿部分模型中至少一个横截层的层厚小于所述齿座部分模型中至少一个横截层的层厚，和/或设定所述牙齿部分模型与齿座部分模型及二者之间的交汇横截层。

在某些实施方式中，所述方法还包括：基于所获取的交汇横截层标记指令在牙齿模型上标记交汇横截层；或者识别至少部分横截层所描绘的分层图像中的牙齿特征信息和/或支撑特征信息，并基于识别结果确定所述牙齿部分模型与齿座部分模型的交汇横截层。

在某些实施方式中，所述将牙齿模型进行分层处理的方式包括：按照预设层厚将牙齿模型进行分层处理并标记交汇横截层；或者以所标记的交汇横截层为分界，按照牙齿部分模型的层厚，将所述牙齿部分模型进行分层处理，以及，按照齿座部分模型的层厚，将所述齿座部分模型进行分层处理。

在某些实施方式中，所述将牙齿模型进行分层处理的方式包括：为所述牙齿模型设置至少一个横截层层厚标记。

本申请另外提供一种3d打印设备，包括：容器，用于盛放光固化材料；构件平台，用于附着经照射后得到的图案固化层，以便经由所述图案固化层积累形成3d构件；z轴驱动机构，与所述构件平台连接，用于受控的调整所述构件平台与预设打印基准面的间距以填充待固化的光固化材料；曝光装置，用于按照牙齿模型中分层图像将所述间距内的光固化材料固化成对应的图案固化层以得到对应的牙齿结构，其中，所述牙齿结构包括牙齿部分和支撑所述牙齿部分的齿座部分；控制装置，与所述z轴驱动机构相连，用于控制所述z轴驱动机构调整所述间距，并在控制所述z轴驱动机构调整间距期间满足：用于构成所述牙齿部分的至少一个图案固化层的层厚小于用于构成所述齿座部分的至少一个图案固化层的层厚；所述控制装置还与所述曝光装置连接，用于控制曝光装置照射相应分层图像。

在某些实施方式中，用于构成所述牙齿部分的各图案固化层的层厚小于仅用于构成所述齿座部分的各图案固化层的层厚。

在某些实施方式中，所述控制装置包括：存储单元，用于保存分层后的牙齿模型的文件；其中，所述牙齿模型包含牙齿部分模型和用于支撑所述牙齿部分模型以外的齿座部分模型。

在某些实施方式中，所述存储单元还存储横截层层厚标记、和/或横截层所属模型标记；其中，所横截层层厚标记用于标识所述牙齿部分模型中至少一个横截层层厚；所标记的至少一个横截层层厚小于所述齿座部分模型中至少一个横截层的层厚；所述控制装置还包括：处理单元，用于基于所保存的横截层标记、和/或横截层所属模型标记调整所述构件平台与预设打印基准面之间的间距。

在某些实施方式中，所述存储单元还存储交汇横截层标记，所交汇横截层标记用于标识所述牙齿部分模型与齿座部分模型的交汇横截层；所述控制装置还包括：处理单元，用于基于所述交汇横截层所确定的牙齿模型中的牙齿部分模型及所述牙齿部分模型中每层横截层层厚，调整构件平台与预设打印基准面之间的间距；以及用于基于所述交汇横截层所确定的牙齿模型中的齿座部分模型及所述齿座部分模型中至少两个横截层层厚和所述交汇横截层，调整构件平台与预设打印基准面之间的间距。

在某些实施方式中，所述控制装置还用于基于所调整的间距控制曝光装置照射图像。

本申请还提供一种三维物体数据的分层设备，包括：存储单元，用于保存牙齿模型，其中，所述牙齿模型包括：牙齿部分模型和用于支撑所述牙齿部分模型的齿座部分模型；处理单元，用于将所保存的牙齿模型进行分层处理，得到构成所述牙齿模型的各横截层，每个横截层中描绘了所述牙齿模型在相应分层处的分层图像；其中，在所述处理单元分层处理期间，设定所述牙齿部分模型中至少一个横截层的层厚小于所述齿座部分模型中至少一个横截层的层厚。

在某些实施方式中，所述处理单元在分层处理期间，在所述牙齿部分模型和齿座部分模型分别至少一个横截层标记；和/或所述处理单元在分层处理期间，区分标记分别属于所述牙齿部分模型和齿座部分模型的横截层。

在某些实施方式中，所述处理单元还用于：识别至少部分的各所述分层图像的牙齿特征信息或支撑特征信息；基于识别结果确定所述牙齿部分模型与齿座部分模型的交汇横截层。

在某些实施方式中，所述处理单元用于以所述交汇横截层为分界，按照牙齿部分模型的层厚，将所述牙齿部分模型进行分层处理，以及，按照齿座部分模型的层厚，将所述齿座部分模型进行分层处理。

本申请所提供的三维物体数据的分层方法、3d打印方法及设备，通过采用将牙齿结构中的牙齿部分各层层厚相较于齿座部分各层层厚更精细的打印方式，对牙齿结构进行打印，有利于兼顾打印速度和牙齿轮廓精细化的实际打印需求。

另外，通过对牙齿部分模型中各横截层的细分打印，能够在不增加分层处理难度的基础上提供更为精细的牙齿部分的逐层打印。

另外，通过对齿座部分模型中各横截层的合并打印，能够在不增加分层处理难度的基础上提供更为快速的齿座部分的逐层打印。

另外，在牙齿模型的分层处理期间对牙齿模型中牙齿部分模型和齿座部分模型进行划分，进而对牙齿模型进行便于打印设备区分打印的标记或分层，实现了打印设备能够以更自动化、更自主化的进行牙齿结构打印的目的。

附图说明

图1为本申请的3d打印设备在一实施方式中的结构示意图。

图2为本申请的3d打印设备在另一实施方式中的结构示意图。

图3为本申请的牙齿结构在一实施方式中的结构示意图。

图4为本申请3d打印设备中控制装置在一实施方式中的结构示意图。

图5为本申请的3d打印方法在一实施方式中的流程示意图。

图6为利用本申请的3d打印方法分层打印牙齿模型的横截层时的一实施方式中的横截层分层结构示意图。

图7为利用本申请的3d打印方法合并打印牙齿模型的横截层时的一实施方式中的横截层合并结构示意图。

图8为本申请的分层方法在一实施方式中的流程示意图。

图9为本申请的分层方法在另一实施方式中的流程示意图。

图10为本申请的分层方法在又一实施方式中的流程示意图。

图11为本申请的分层设备在一实施方式中的结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本申请可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本申请可实施的范畴。

请参阅图1至图7，其中，图1和2分别为本申请提供的3d打印设备的示例性结构示意图，图5为本申请3d打印方法在一实施方式中的流程图。其中，能够执行本申请所述的3d打印方法的3d打印设备至少包括：容器和构件平台，为了能够自动的、高精度的执行所述方法，所述3d打印设备还包括：z轴驱动机构、曝光装置和控制装置。其中，所述3d打印设备可以是基于sla技术(即立体光固化成型法)的打印设备；或者是基于dlp技术(即数字光处理)的打印设备。

所述容器(11,21)用于盛放光固化材料，其中所述光固化材料包括任何易于光固化的液态材料或粉末材料，其液态材料举例包括：光固化树脂液，或掺杂了添加剂、颜料、染料等混合材料的树脂液等。粉末材料包括但不限于：陶瓷粉末、颜色添加粉末等。所述容器的材质包括但不限于：玻璃、塑料、树脂等。其中，所述容器的容量视3d打印设备的类型而定，例如，参见图1和2，基于sla的打印设备中容器21容量相对于基于dlp的打印设备中容器11容量较大。其中，基于dlp的打印设备中容器11可以是整体透明或仅容器底透明，在所述容器底部表面铺设有便于剥离的透明柔性膜。

参见图1和2，所述构件平台(12,22)用于附着经照射后得到的图案固化层，以便经由所述图案固化层积累形成3d构件。具体地，所述构件平台举例为构件板。所述构件平台通常以位于容器内的预设打印基准面为起始位置，逐层累积在所述打印基准面上固化的各固化层，以得到相应的3d打印构件，在本申请中，所述3d打印构件为牙齿结构。

参见图1和2，所述z轴驱动机构(13,23)与所述构件平台(12,22)连接，用于受控的调整所述构件平台与预设打印基准面的间距以填充待固化的光固化材料。其中，所述打印基准面是指光固化材料被照射的起始面。为了精准的对每层固化层的照射能量进行控制，z轴驱动机构需带动构件平台移动至使得构件平台与所述打印基准面之间间距最小处为所要固化的固化层的层厚。在基于dlp的打印设备中所述打印基准面为容器底面，在基于sla的打印设备中所述打印基准面是经预先标定而确定的光固化材料的水平面。

以安装在sla打印设备中的z轴驱动机构23为例，所述z轴驱动机构可包括第一驱动单元231和第一竖直移动单元232。所述第一驱动单元231用于驱动所述第一竖直移动单元232，以便所述第一竖直移动单元232带动构件平台升降移动。例如，所述第一驱动单元231为驱动电机。所述第一驱动单元231受控制指令控制。其中，所述控制指令包括：用于表示构件平台上升、下降或停止的方向性指令，甚至还可以包含转速/转速加速度、或扭矩/扭力等参数。如此有利于精确控制第一竖直移动单元的下降距离，以实现z轴的精准调节。其中，所述第一竖直移动单元232举例包括一端固定在所述构件平台上的固定杆、与固定杆的另一端固定的咬合式移动组件，其中，所述咬合式移动组件受驱动单元驱动以带动固定杆竖直移动，所述咬合式移动组件举例为由齿状结构咬合的限位移动组件，如齿条等，所述固定杆可如图2所示。又如，所述第一竖直移动单元232包括：丝杆和旋接所述丝杆的定位移动结构，其中所述丝杆的两端旋接于驱动单元，所述定位移动结构的外延端固定连接到构件平台上，该定位移动结构包括：包含滚珠和夹持件的螺母形结构、以及所述固定杆。

以安装在dlp打印设备中的z轴驱动机构13为例，所述z轴驱动机构13也可包括第二驱动单元131和第二竖直移动单元132，所述第二驱动单元131用于驱动所述第二竖直移动单元132，以便所述第二竖直移动单元132带动构件平台升降移动。例如，所述第二驱动单元131为驱动电机。所述第二驱动单元131受控制指令控制。其中，所述控制指令包括：用于表示构件平台上升、下降或停止的方向性指令，甚至还可以包含转速/转速加速度、或扭矩/扭力等参数，以有利于精确控制第二竖直移动单元的上升的距离，以实现z轴的精准调节。在此，所述第二竖直移动单元132举例包括一端固定在所述构件平台上的固定杆、与固定杆的另一端固定的咬合式移动组件，其中，所述咬合式移动组件受驱动单元驱动以带动固定杆竖直移动，所述咬合式移动组件举例为由齿状结构咬合的限位移动组件，如齿条等，所述固定杆可如图1所示。又如，所述第二竖直移动单元132包括：丝杆和旋接所述丝杆的定位移动结构，其中所述丝杆的两端旋接于驱动单元，所述定位移动结构的外延端固定连接到构件平台上，该定位移动结构包括：包含滚珠和夹持件的螺母形结构、以及所述固定杆。

所述曝光装置用于按照牙齿模型中分层图像将所述间距内的光固化材料固化成对应的图案固化层以得到对应的牙齿结构。其中，所得到的牙齿结构包括牙齿部分和支撑所述牙齿部分的齿座部分。其中，所述牙齿部分是指根据制作需要所打印出的全部或部分假牙，例如，所述牙齿部分包含牙冠、牙颈和牙根的整颗假牙牙体，又如，如图3所示，所述牙齿部分仅包含牙冠和牙颈。所述齿座部分是指根据制作需要所打印出的以牙龈状或杆状结构支撑牙齿部分的支撑结构，例如，如图3所示，所述齿座部分为牙龈状，所述牙齿部分为牙冠和牙颈，其中，所述齿座部分以包裹状支撑所述牙齿部分。

在此，在基于dlp的打印设备中的曝光装置14位于容器的透明底面之下，自透明底面向容器内的光固化材料照射分层图像。例如，所述曝光装置14包括激光发射器、位于所述激光发射器射出光路上的透镜组和振镜组(未予图示)，其中，所述透镜组用以改变激光光路并调整激光束的聚焦位置，所述振镜组用以按照所接收的牙齿模型中分层图像将所述激光束在容器底面的二维空间内扫描，经所述光束扫描的光固化材料被固化成对应的图案固化层。又如，所述曝光装置14包括光源阵列、dmd芯片、和控制器。其中，所述光源阵列中包含多个led光源，每个光源对应一个像素，所述光源阵列受控制器控制，并按照分层图像中各像素点的灰度进行照射。所述dmd芯片在接受到控制器的控制信号后将对应分层图像上各像素的光源照射到容器底面。其中，dmd芯片外观看起来只是一小片镜子，被封装在金属与玻璃组成的密闭空间内，事实上，这面镜子是由数十万乃至上百万个微镜所组成的，每一个微镜代表一个像素，所投影的图像就由这些像素所构成。dmd芯片可被简单描述成为对应像素点的半导体光开关和微镜片，所述控制器通过控制dmd芯片中各光开关来允许/禁止各微晶片反射光，由此将相应分层图像经过容器的透明底部照射到光固化材料上，使得对应图像形状的光固化材料被固化，以得到图案化的固化层。

在基于sla的打印设备中的曝光装置24位于容器21之上，按照分层图像自容器开口向容器内的光固化材料进行扫描。例如，所述曝光装置24安装在打印设备的顶层，其包括激光发射器、位于所述激光发射器射出光路上的透镜组和振镜组(未予图示)，其中，所述透镜组用以改变激光光路并调整激光束的聚焦位置，所述振镜组用以按照所接收的牙齿模型中分层图像将所述激光束自容器开口照射到光固化材料表面，并在该表面的二维空间内扫描，经所述光束扫描的光固化材料被固化成对应的图案固化层。

参阅图1和2，上述z轴驱动机构(13,23)和曝光装置(14,24)均受控于控制装置(15,25)，所述控制装置(15,25)通过执行所述打印方法控制z轴驱动机构(13,23)和曝光装置(14,24)实现将立体的牙齿模型打印成实体的牙齿结构。其中，所述控制装置(15,25)为包含处理器的电子设备，例如，所述控制装置为计算机设备、嵌入式设备、或集成有cpu的集成电路等。

在此，所述牙齿模型包括：牙齿部分的模型和用于支撑所述牙齿部分模型的齿座部分模型。其中，所述牙齿模型源于医生对患者口腔的扫描而得到的3d模型，所述牙齿部分模型是根据扫描而得到的口腔内全部或部分牙齿而得的3d模型，例如，所述牙齿部分模型为包含牙冠、牙颈和牙根的整颗牙体的3d模型，又如，所述牙齿部分模型为仅包含牙冠和牙颈的3d模型。所述齿座部分模型可能是为防止整颗牙体的3d模型在打印期间变形而设置的支撑模型，例如，所述齿座部分模型为杆状的支撑模型。所述齿座部分模型还可以是根据扫描口腔而得到的牙龈的3d模型，更具体地，该牙龈的3d模型按照所扫描的患者的牙龈包覆牙颈的影像而被设置在牙齿部分模型中牙颈模型的对应处，以作为3d打印时牙齿部分模型的齿座部分模型。

为了借助曝光装置和z轴驱动机构将牙齿模型打印成实体的牙齿结构，图4示意性的提供了所述控制装置的结构示意图，所述控制装置包括：存储单元301、处理单元302和接口单元303。其中，所述存储单元301包含非易失性存储器和系统总线。其中，所述非易失性存储器举例为固态硬盘或u盘等。所述系统总线用于将非易失性存储器与cpu连接在一起，其中，cpu可集成在存储单元301中，或与存储单元301分开封装并通过系统总线与非易失性存储器连接。所述处理单元302包含cpu或集成有cpu的芯片、可编程逻辑器件(fpga)、和多核处理器中的至少一种。所述处理单元302还包括内存、寄存器等用于临时存储数据的存储器。所述接口单元303的数量可为多个且具有不同接口类型。各所述接口单元303分别连接曝光装置和z轴驱动机构等3d打印设备中独立封装且通过接口传输数据的装置。所述接口单元303根据所连接的装置而确定其接口类型，其包括但不限于：通用串行接口、视频接口、工控接口等。例如，所述接口单元303包括：usb接口、hdmi接口和rs232接口，其中，usb接口和rs232接口均有多个。所述控制装置还包括以下至少一种：提示装置、人机交互装置等。usb接口可连接人机交互装置等，rs232接口连接z轴驱动机构，hdmi接口连接曝光装置。

所述存储单元301用于保存分层后的牙齿模型的文件及将所述牙齿模型进行分层处理的程序。其中，所述牙齿模型包含牙齿部分模型和用于支撑所述牙齿部分模型以外的齿座部分模型。处理单元302通过运行所述程序生成用于控制z轴驱动机构的控制指令，以及向曝光装置提供的分层图像。在此，所述处理单元302对z轴驱动机构的控制可均通过相应的接口单元303以控制指令的形式传输给z轴驱动机构。

具体地，如图5所示，所述处理单元302所执行的程序包含以下步骤：

在步骤s110中，调整所述构件平台与预设打印基准面之间的间距以填充待固化的光固化材料。

在步骤s120中，按照牙齿模型中分层图像将所述间距内的光固化材料固化成对应的图案固化层。

在步骤s130中，所述牙齿模型是否打印完毕，若否，则执行s110，若是，则结束。通过重复执行上述各步骤，在所述构件平台上形成经图案固化层累积的牙齿结构，其中，所述牙齿结构包括牙齿部分和用于支撑所述牙齿部分的齿座部分。

具体地，处理单元302通过控制z轴驱动机构在竖直方向上调整构件平台相距打印基准面之间的间距，使得容器内的光固化材料流动的填充到所述间距内的缝隙中，或者由填料装置将光固化材料添加到所述缝隙中。其中，所述处理单元302调整的间距尺寸可受控于技术人员的调控指令，或者可受牙齿模型中所配置的层厚而定。更为具体地，在打印所述牙齿结构的过程中，用于构成所述牙齿部分的至少一个图案固化层的层厚小于用于构成所述齿座部分的至少一个图案固化层的层厚。

在此，需要说明的是，根据牙齿模型的预先分层，牙齿部分模型的各横截层并非一定具有相同的层厚，齿座部分模型的各横截层也并非一定具有相同的层厚，但大体上牙齿部分模型的各横截层的层厚小于齿座部分模型中各横截层的层厚，基于此，所对应打印出的牙齿部分的至少一个图案固化层的层厚小于所对应打印出的齿座部分的至少一个图案固化层的层厚。

再或者，在牙齿模型中可包含牙齿部分模型和齿座部分模型的交汇横截层标记，在所述牙齿模型所在文件中包含所述交汇横截层标记以及对应各模型的层厚。

在一种更为具体的示例中，所述处理单元302基于文件中所标记的横截层层厚，调整所述构件平台与预设打印基准面之间的间距，其中，所述牙齿模型包括：牙齿部分模型和用于支撑所述牙齿部分模型的齿座部分模型；其中，所标记的横截层层厚包括：所述牙齿部分模型中至少一个横截层层厚、和所述齿座部分模型中至少一个横截层的层厚，其中，所述牙齿部分模型中至少一个横截层层厚小于所述齿座部分模型中至少一个横截层的层厚。

例如，牙齿模型在预先分层处理阶段已标记了所有横截层的层厚，并将所标记的各层厚附带在属性文件或牙齿模型的文件头中，所述处理单元302通过解析所述牙齿模型所在文件得到各横截层层厚，并按照所得到的层厚控制z轴驱动机构调整所述构件平台与预设打印基准面之间的间距，以及根据所述层厚控制曝光装置照射相应分层图像的能量。

当牙齿模型的各横截层的层厚均相同，或如上所述预先分层了不同的层厚时，由所述处理单元302通过调整构件平台的间距，将牙齿部分相比于齿座部分进行更为精细化的打印。

在一种更为具体的示例中，所述处理单元302外接人机交互装置，所述人机交互装置举例为键盘、鼠标、触屏中至少一种等。技术人员在监测到附着在构件平台上的牙齿结构部分达到牙齿部分时，通过所述人机交互装置输入层厚调整指令，所述处理单元302按照牙齿部分的分层调整方式进行间距调整，以及按照所调整的间距进行分层图像照射。或者，技术人员在监测到附着在构件平台上的牙齿结构部分达到齿座部分时，通过所述人机交互装置输入又一层厚调整指令，所述处理单元302按照齿座部分的分层调整方式进行间距调整，以及按照所调整的间距进行分层图像照射。

在又一更具体的示例中，所述处理单元302按照牙齿部分的分层调整方式进行间距调整，以及按照所调整的间距进行分层图像照射的方式举例如下：按照牙齿模型中的牙齿部分模型中每层横截层层厚，至少两次的调整构件平台与预设打印基准面之间的间距；并基于所调整的间距将相应横截层的分层图像照射到填充到所述间距中的光固化材料上。例如，在打印如图6所示的牙齿模型期间，当确定打印牙齿部分时，所述处理单元302将所述牙齿部分模型a1中至少一个横截层的层厚分段，并按照分段后的各子层厚控制z轴驱动机构多次调整构件平台，以及在各次调整后控制曝光装置多次曝光相应横截层的分层图像。如此，所指示的横截层所对应的图案固化层可以由插补的方式得到，例如直线插补、二次曲线插补等。需要说明的是，为了清晰描绘一个横截分段的图示，图6右侧放大的横截层被刻意的失真的拉长，并非表示在打印期间对一个横截层有拉伸处理。

在此，所述处理单元302按照齿座部分的分层调整方式进行间距调整，以及按照所调整的间距进行分层图像照射的方式举例如下：所述处理单元302按照齿座部分模型中至少两个横截层层厚，调整构件平台与预设打印基准面之间的间距，以及将在调整间距时所依据的至少一个横截层上的分层图像照射在所述间距内的光固化材料上。例如，在打印如图7所示的牙齿模型期间，所述处理单元302将齿座部分模型a2中至少两个横截层层厚合并，并按照合并后的层厚控制z轴驱动机构以调整构件平台与打印基准面的间距，并将所合并的各横截层中至少一个分层图像提供给曝光装置，以加快图案固化层的打印速度。需要说明的是，图7中分层的层厚仅为了清楚描绘分层效果而标识，并非表示层厚尺寸，横截层的实际层厚在微米量级，此外，所描绘的横截层合并数量也仅为举例而非对本发明的限制。

其中，将在调整间距时所依据的至少一个横截层上的分层图像照射在所述间距内的光固化材料上的方式包括：1)选择将其中一个分层图像照射在所述间距内的光固化材料上，例如，按照模型的z轴自下而上方向，选择将合并的多个横截层中最上方横截层上的分层图像提供给所述曝光装置。2)将所合并的全部横截层的分层图像重叠后照射在所述间距内的光固化材料上，例如，将所合并的全部横截层的分层图像无平移、无偏转的沿z轴重叠，并将重叠后的图像提供给曝光装置。

本领域技术人员可根据实际牙齿模型所提供的分层信息选择以上至少一种、或基于以上任一种或多种组合的启示而拓展出的控制方式令处理单元302执行相应控制方案以实现牙齿结构的3d打印。

在一些实施方式中，按照上述任一种控制方式可得到用于构成所述牙齿部分的各图案固化层的层厚均小于仅用于构成所述齿座部分的各图案固化层的层厚。如图6和7所示，所述处理单元302通过解析得到：包含牙齿和牙龈交汇区域的牙齿部分模型的各横截层的层厚h1相同，不包含所述交汇区域的牙龈部分模型的各横截层的层厚h2也相同，且h1＜h2，则按照各层厚逐层打印后得到：不包含所述交汇区域的牙龈部分中各图案固化层层厚为h2，包含牙齿和牙龈交汇区域的牙齿部分中各图案固化层层厚为h1。

需要说明的是，为确保曝光装置能将每次填充在打印基准面与构件平面之间的光固化材料图案化固化，所述控制装置可根据层厚控制曝光装置照射图像。具体地，所述控制装置根据层厚控制曝光装置照射图像的能量、灰度和时长中的至少一种。其中，控制装置根据曝光装置的类型预设层厚与照射图像的能量或灰度之间的对应关系。例如，所述曝光装置包含激光发射器，则所述控制装置根据层厚与能量的对应关系控制激光发射器的输出功率。又如，所述曝光装置包含光源阵列和dmd芯片，则所述控制装置根据层厚与灰度的对应关系控制光源阵列中照射图像的各光源灰度。所述控制装置中还可以预设有层厚与照射时长的对应关系、或者层厚与能量和照射时长的对应关系、层厚与灰度和照射时长的对应关系，并根据当前层的层厚对曝光装置照射图像进行控制。在此，所述对应关系包括但不限于：对照表式对应，或预先构建调整函数等。

为了向3d打印设备提供能够高精度牙齿部分并兼具较高的打印速度的牙齿模型，请参阅图8至11，本申请还提供三维物体数据的分层方法及分层设备。其中，图8至10分别描述了本申请所提供的三维物体数据的分层方法的各流程图示例。所述分层方法主要由分层设备来执行。所述分层设备可以是单台用户设备、或服务器，其中，所述用户设备包括但不限于：个人电脑、如pad等智能终端，所述用户设备可位于牙科诊所并直接获取扫描设备所提供的患者口腔的扫描数据，并基于扫描数据构建相应的牙齿模型。所述服务器包括但不限于：单台服务器、服务器集群等。

请参阅图11，所述分层设备包含存储单元411和处理单元412。其中，所述存储单元411包含非易失性存储器和系统总线。其中，所述非易失性存储器举例为固态硬盘或u盘等。所述系统总线用于将非易失性存储器与cpu连接在一起，其中，cpu可集成在存储单元411中，或与存储单元411分开封装并通过系统总线与非易失性存储器连接。所述处理单元412包含cpu或集成有cpu的芯片、可编程逻辑器件(fpga)、和多核处理器中的至少一种。所述处理单元412还包括内存、寄存器等用于临时存储数据的存储器。所述分层设备还可以包含网络接口单元414和接口单元413，所述网络接口单元414可与3d打印设备进行数据通信，以将分层处理后的牙齿模型文件传输给3d打印设备。或者借助接口单元413将分层处理后的牙齿模型文件转存到外部存储装置(如u盘)，再通过所述外部存储装置转存到3d打印设备中。

其中，所述存储单元411用于保存牙齿模型以及用于对牙齿模型进行分层处理的程序。其中所述牙齿模型是基于医生扫描患者口腔而得到的影像而确定的3d模型。所述牙齿模型包含牙齿部分模型和用于支撑所述牙齿部分模型的齿座部分模型。所述牙齿部分模型是根据扫描而得到的口腔内全部或部分牙齿而得的3d模型。例如，所述牙齿部分模型为包含牙冠、牙颈和牙根的整颗牙体的3d模型。又如，所述牙齿部分模型为仅包含牙冠和牙颈的3d模型。所述齿座部分模型可能是为防止整颗牙体的3d模型在打印期间变形而设置的支撑模型，例如，所述齿座部分模型为杆状结构。所述齿座部分模型还可以是根据扫描口腔而得到的牙龈的3d模型，例如，该牙龈的3d模型按照所扫描的患者的牙龈包覆牙颈的影像而被设置在牙齿部分模型中牙颈模型的对应处，以作为3d打印时牙齿部分模型的齿座部分模型。所述程序经由所述处理单元412调取并执行，以实现对牙齿模型的分层处理，并将分层处理后的牙齿模型文件保存在所述存储单元411中。

为了由3d打印设备通过逐层打印的方式得到对应的牙齿结构，所述处理单元412执行所述程序以得到构成所述牙齿模型的各横截层。其中，每个横截层中描绘了所述牙齿模型在相应分层处的分层图像。在分层处理期间，所述处理单元412可以执行以下至少一种方案或基于以下至少一种方案的启示而改进的分层处理方案，以使牙齿部分模型中至少一个横截层的层厚小于齿座部分模型中至少一个横截层的层厚，和/或设定所述牙齿部分模型与齿座部分模型及二者之间的交汇横截层。

在一种具体示例中，如图8所示，所述处理单元412执行步骤s210、s220。

在步骤s210中，基于所获取的交汇横截层标记指令在牙齿模型上标记交汇横截层。

在步骤s220中，按照预设层厚将牙齿模型进行分层处理并标记交汇横截层。

在此，所述分层标记指令可以是基于技术人员在牙齿模型界面上的操作而获得的，所述分层标记指令中可包含牙齿模型中的操作位置信息，甚至还可以包含区分牙齿部分模型和齿座部分模型的模型类型，其中，所述操作位置信息可以是根据牙齿模型在预设三维坐标系中的坐标来描述的。所述处理单元412记录该操作位置信息并将其作为交汇横截层标记。例如，技术人员通过处理单元412所展示的牙齿模型确定该模型中牙齿与牙龈交汇区域中最接近牙龈的位置，并在此处划横截线或其他设置其他标记以产生分层标记指令，所述处理单元412将所述分层标记指令在牙齿模型上的标记作为交汇横截层标记。

在对所述牙齿模型进行分层处理时，可采用固定层厚的方式对牙齿模型进行分层，所述处理单元412将带有交汇横截层标记的横截层作为所述交汇横截层，并将分层处理后的牙齿模型以及所标记的交汇横截层保存在牙齿模型文件中。其中，所述固定层厚可以是默认值或由技术人员设置的层厚。

或者，以所标记的交汇横截层为分界，按照牙齿部分模型的层厚，将所述牙齿部分模型进行分层处理，以及，按照齿座部分模型的层厚，将所述齿座部分模型进行分层处理。

在此，处理单元412可从所获取的分层标记指令中得到牙齿模型中牙齿部分模型、齿座部分模型及交汇横截层标记。或者，所述处理单元412可通过识别所摆放的牙齿模型的上表面和下表面中的特征信息来确定牙齿模型中以所标记的交汇横截层为分界而得到的牙齿部分模型和齿座部分模型。其中，所述特征信息可以是牙齿特征信息和支撑特征信息。所述牙齿特征信息包括但不限于：基于牙齿横截图像的特征信息，如轮廓的拐角、拐角数量和梯度变化等，以及与牙齿相关的患者信息，如患者年龄、性别和牙齿类型等。所述支撑特征信息包括但不限于：轮廓形状和面积等。例如，所述处理单元412识别出牙齿模型的上表面包含支撑特征信息，下表面不包含支撑特征信息，则确定牙齿模型的上表面至交汇横截层标记区间为齿座部分模型，交汇横截层标记至下表面区间为牙齿部分模型。

在确定了牙齿部分模型和齿座部分模型后，所述处理单元412按照牙齿部分模型的层厚，将所述牙齿部分模型进行分层处理，以及，按照齿座部分模型的层厚，将所述齿座部分模型进行分层处理。其中，所述牙齿部分模型的层厚h1和齿座部分模型的层厚h2可以是固定值，且h1<h2。或者所述牙齿部分模型的层厚h1和齿座部分模型的层厚h2在逐个分层时进行适时调整，但整体而言，所述牙齿部分模型的各层厚普遍小于齿座部分模型的各层厚。

在另一具体示例中，如图9所示，所述处理单元412可通过执行以下步骤对牙齿模型进行分层处理：

在步骤s310中，将牙齿模型进行一次分层处理，以得到横截层及所述横截层中的分层图像。

在步骤s320中，识别分层图像中的牙齿特征信息和/或支撑特征信息以确定所得到的横截层属于牙齿部分模型或齿座部分模型。

在步骤s330中，识别出横截层是否属于牙齿部分模型和齿座部分模型的交汇区域，若是则执行步骤s340，若否则执行重复步骤s310和s320。

在步骤s340中，根据识别结果将所述交汇区域中属于牙齿部分模型的第一个横截层标记交汇横截层。

在步骤s350中，自所标记的交互横截层开始，将牙齿模型的剩余部分模型进行分层处理。

在此，所述处理单元412将位于牙齿模型进行一次横截分层，所设置的层厚可以是预设初始值，如预设的划分牙齿部分模型的层厚、或统一的固定值等。所述处理单元412根据牙齿特征信息或支撑特征信息将所得到的第一个横截层的分层图像进行识别处理，当识别结果为第一个分层图像包含牙齿特征信息时，确定所划分的横截层属于牙齿部分模型；当识别结果为第一个分层图像包含支撑特征信息时，确定所划分的横截层属于齿座部分模型。

当确定第一个横截层属于牙齿部分模型时，所述处理单元412可继续按照统一的固定值进行第二次横截分层，并识别第二次横截层的分层图像中是否仅包含支撑特征信息，若否，则重复第二次横截分层和识别的步骤以继续分层处理；若是，则在前一层横截层上标记交汇横截层，继续并完成牙齿结构剩余部分(即除完整的牙齿部分模型之外的齿座部分模型)的横截分层。

当确定第一横截层属于齿座部分模型时，所述处理单元412可继续按照统一的固定值进行第二次横截分层，并识别第二次横截层的分层图像中是否包含支撑特征信息和牙齿特征信息、或者识别第二次横截层的分层图像中是否仅包含牙齿特征信息，若否，则重复第二次横截分层和识别的步骤以继续分层处理；若是，则在当前层横截层上标记交汇横截层，继续并完成牙齿结构剩余部分(即完整的牙齿部分模型)的横截分层。

如图10所示，下面仍示例性的说明所述处理单元412对牙齿模型的分层方式：

在步骤s410中，识别牙齿模型表面轮廓所形成的分层图像中的牙齿特征信息或支撑特征信息，并基于所包含的相应特征信息确定将牙齿部分模型或齿座部分模型进行分层处理。

在步骤s420中，按照所确定的其中一种部分模型的层厚进行分层。

在步骤s430中，识别牙齿模型经一次分层后所暴露的横截层中分层图像是否包含牙齿特征信息和支撑特征信息，若否，则重复步骤s420，反之执行步骤s440。

在步骤s440中，确定所暴露的横截层属于牙齿部分模型和齿座部分模型的交汇区域，将所述交汇区域中属于牙齿部分模型的第一个横截层标记为交汇横截层。

在步骤s450中，自所述交汇横截层开始或自所述交汇横截层的下一横截层开始，按照另一部分模型的层厚进行一次分层。重复步骤s450直至分层完毕。

在此，所述处理单元412按照沿z轴横截分层的方式，将牙齿模型上表面或下表面投影到对应上平面或下平面，以得到相应的分层图像，并识别所得到的分层图像中是否包含牙齿特征信息或支撑特征信息，当确定包含牙齿特征信息时，确定即将横截分层的为牙齿部分模型，当确定包含支撑特征信息时，确定即将横截分层的为齿座部分模型。

当确定先横截分层牙齿部分模型时，所述处理单元412按照预设的牙齿部分模型的横截层厚进行逐层横截分层，并识别横截层的分层图像中是否仅包含支撑特征信息，若否，则重复横截分层和识别的步骤以继续进行分层处理；若是，则在前一层横截层上标记交汇横截层，继续并完成牙齿结构剩余部分的横截分层。

当确定先横截分层齿座部分模型时，所述处理单元412按照预设的齿座部分模型的横截层厚进行逐层横截分层，并识别每次横截层的分层图像中是否包含支撑特征信息和牙齿特征信息、或者识别分层图像中是否仅包含牙齿特征信息，若否，则重复横截分层和识别的步骤以继续分层处理；若是，则在当前层横截层上标记交汇横截层，继续并完成牙齿结构剩余部分的横截分层。

需要说明的是，与其他3d构件的打印过程不同的是，通常牙齿和牙龈在打印期间采用先打牙龈再打牙齿的顺序，以避免附加如杆状支撑等专用支撑结构，以及通常单颗牙齿和支撑在打印期间采用先打支撑再打牙齿的顺序，考虑到牙齿和牙龈均具有持续和连续性，即牙齿不可能零散的分布在支撑或牙龈上，因此，各分层图像识别方式中可仅选择一种特征信息进行识别，以提高识别效率。实际上也可以同时识别两种特征信息，以提高分层处理程序的普适性。

还需要说明的是，由于齿座部分模型和牙齿部分模型均具有连续性，在确定了第一个横截层所属的部分模型后，为节省计算量，可根据预设的相应部分模型的长度，在分层若干横截层后对后续横截层的分层图像进行特征识别，以得到交汇横截层。例如，在确定第一横截层属于牙齿部分模型后，根据患者年龄、牙齿类型等信息推定牙齿部分模型的长度，并在所分层的各横截层层厚接近牙齿部分模型的长度时，开始识别横截层分层图像中的特征信息，以标记交汇横截层。

还需要说明的是，在确定了横截层所属部分模型时，所横截的层厚可以是固定值，也可根据部分模型类型各自所对应的层厚进行分层，或者根据分层图像或横截层中的其他特征适时的进行层厚调整，但就整体而言，所述牙齿部分模型的各层厚普遍小于齿座部分模型的各层厚。

为了便于3d打印设备按照分层时的层厚调整固化层层厚，所述处理单元412可通过执行步骤s230来标记各横截层层厚(未予图示)，由此可在某些情况下替代标记交汇横截层，或者补充各横截层的层厚信息。

在步骤s230中，为所述牙齿模型设置至少一个横截层层厚标记。其中，所述横截层层厚标记中可包含各横截层的层标记(如层编号、横截层所在z轴坐标等)，也可包含相应横截层的层厚值。若各层厚均相同，则所述处理单元412可记录一个横截层层厚和所有层标记。若各层厚是按照牙齿部分模型和齿座部分模型而设定的不同层厚值，则所述处理单元412可按照模型类型分别记录横截层层厚和所有层标记。

本申请虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本申请，任何本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本申请技术方案的保护范围。