快捷式3D打印装置的制作方法

本发明涉及3d打印技术领域，特别涉及一种快捷式3d打印装置。

背景技术：

现有硅胶面具，为了佩戴逼真，一般要在人脸上进行倒模操作，操作时间长达数小时，用户体验非常差，若采用3d打印技术打印硅胶材质的硅胶面具时，由于硅胶材质具有弹性，硬度不高，需要在打印硅胶面具之前先打印支撑体，以满足硅胶面具打印造型的需要。这样势必增加打印材料的消耗，并且直接导致打印时长至少增加一倍。此外，打印结束之后，需要将硅胶面具自支撑体上取下，如果去支撑体时一不小心伤到的硅胶面具本身，整个硅胶面具就报废掉了。不仅费时费力，且打印效果不佳。

鉴于上述描述，亟待有一种能够快速生成支撑体的个性化硅胶面具的3d打印装置的出现。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种快捷式3d打印装置，其能够通过控制中心与机械臂配合，快速个性化的生成硅胶面具的3d打印的面部支撑体，不需要再单独打印硅胶面具的面部支撑体，方便快捷，误差小，并且可进一步提高硅胶面具的用户体验。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种硅胶面具的3d打印装置，包括：

工作台；

打印罩，其扣设在工作台上，所述打印罩的一侧壁上设置可启闭的门；

第一容纳槽和第二容纳槽，其开口朝上并列凹陷成型在工作台上，且第一容纳槽和第二容纳槽设置在打印罩内；

升降台，其通过升降件可升降的设置在第一容纳槽内，升降台的上端台面可升降的嵌入式设置在第一容纳槽的开口处，且支撑框设置在升降台的上端台面；

一对滑轨，其延伸设置在打印罩内，且一对滑轨横跨设置在第一容纳槽和第二容纳槽的上端开口上，一对滑轨的一端包括第一容纳槽段和升降台段，第一容纳槽段和升降台段在升降台与第一容纳槽的开口平齐时相互可拆卸的衔接设置；

支撑框，其设置在打印罩内底部上，且所述支撑框的对应的两侧边沿分别通过驱动滑块可滑动的设置在一对滑轨上；

支撑板，其可拆卸的设置在支撑框内，且支撑板上成列设置多个贯通孔；

多个滑动柱，其相互平行且可往复滑动的一一对应设置在多个贯通孔内，其中，任一滑动柱还包括依次衔接设置的第一端、滑动中段和第二端，第一端朝向打印罩的外侧设置，第二端朝向打印罩的内侧设置，所述滑动中段可滑动的设置在多个贯通孔中对应的一个贯通孔内，且滑动中段的直径分别小于第一端的直径和第二端的直径；

多个六边形片体，其分别设置在多个滑动柱的第一端和第二端上，且设置在多个滑动柱的第一端的多个六边形片体之间可拆卸的相互拼接为基础脸型a1，且在多个滑动柱的径向方向上，基础脸型a1凹陷成型在第一端上，同时，对应的第二端的多个六边形片体之间可拆卸的相互拼接为对应的基础脸型a2，且在多个滑动柱的径向方向上，基础脸型a2凸出成型在第二端上，基础脸型a1与基础脸型a2近相同，且基础脸型a2随基础脸型a1的脸型变化而发生同步变化；

弹性体，其附着成型在基础脸型a2上，且弹性体的边缘向基础脸型a2所在区域的外围延伸至少20mm，弹性体的厚度小于等于5mm，弹性体随基础脸型a2的脸型变化而发生同步弹性变形；

机械臂，其设置在所述第二容纳槽内，且机械臂可自第二容纳槽内向上延伸出第二容纳槽，所述机械臂的前端设置有顶杆，顶杆的直径与多个滑动柱中任一滑动柱的第一端的大小和形状相适应；

3d打印头，其设置在打印罩内，且3d打印头朝向基础脸型a2设置；

控制中心，其用于控制驱动升降台、驱动滑块和3d打印头，控制中心还用于通过基础脸型a1的三维生成模块与人脸三维分析模块内的人脸图像进行分析比较，获得比较结果，并根据比较结果驱动机械臂将多个滑动柱中部分滑动柱滑动至指定位置，以使得基础脸型a1与人脸图像近相同。

优选的是，还包括：基础脸型a1的三维生成模块内预存储有基础脸型a1的三维坐标；三维坐标具体为：以支撑板的上表面的长边为x轴，以支撑板的上表面的宽边为z轴，以竖直穿过x轴和z轴的交叉点的纵向直线为y轴，在三维坐标中对基础脸型a1的多个滑动柱的第一端进行定位，获得三维坐标值b1；

人脸三维分析模块用于获取待打印的人脸立体图像，并将待打印的人脸立体图像中对应多个滑动柱所在位置进行区域分割获得多个立体图像点，采用所述三维坐标计算多个立体图像点对应的三维坐标值b2，将对应的三维坐标值b1与三维坐标值b2进行比较，获得比较结果，并根据比较结果驱动机械臂将多个滑动柱中部分滑动柱滑动至指定位置，以使得基础脸型a1与人脸图像近相同。

优选的是，三维坐标值b1与三维坐标值b2进行比较的具体过程为：

将三维坐标值b1与三维坐标值b2的x轴和z轴分别进行比较计算，若xb1-xb2＝0，且zb1-zb2＝0，则，再对三维坐标值b1与三维坐标值b2的y轴进行比较计算，获得计算结果yb1-yb2；

若xb1-xb2≠0，和/或zb1-zb2≠0，则，不对三维坐标值b1与三维坐标值b2的y轴进行比较计算。

优选的是，支撑板的厚度与滑动柱的长度比例为1:3-1:9；

所述支撑板的规格为：宽大于等于310mm，长大于等于420mm，厚大于等于50mm；多个贯通孔在支撑板上的分布总面积的规格为：宽大于等于280mm，长大于等于350mm。

优选的是，所述支撑框的侧壁上成型有台阶样滑轨，支撑板的侧壁可滑动的设置在支撑框的台阶样滑轨上，且对应可启闭的门，所述支撑框的第一侧壁可启闭的枢接设置在其相邻的侧壁上，以使得支撑板可拆卸的滑动移出或装入所述支撑框内。

优选的是，多个滑动柱的第一端与升降台的上端台面不接触。

优选的是，多个贯通孔中任一贯通孔的孔壁成型有至少一个滑槽，至少一个滑槽的长度方向与贯通孔的孔面垂直；

多个滑动柱的所述滑动中段的外侧壁上轴向设置有与至少一个滑槽滑动扣合的的长条形凸条；

弹性垫，其设置在至少一个滑槽内。

优选的是，所述弹性体内还设置有充气夹层，其均匀分布在弹性体内，充气夹层的厚度小于等于2mm；多个橡胶定型微柱，其均匀倾斜分布在充气夹层内，多个橡胶定型微柱的两端分别固定至充气夹层的两侧壁上；充放气管，其连通至充气夹层。

优选的是，所述基础脸型a1包括杏仁形脸型、卵圆形脸型、圆形脸型、长圆形脸型、方形脸型、长方形脸型、菱形脸型和三角形脸型。

本发明至少包括以下有益效果：

第一容纳槽用于容纳升降台，升降台用于承载支撑框和支撑板，以方便调节支撑框及支撑板的高度，适应3d打印的需要。此外，还能对支撑框及支撑板起到限位的作用，保证使用安全可靠；

打印罩用于承载3d打印需要应用的其他装置，并保持打印环境的干净，避免打印成型的硅胶面具内掺入其他杂质；

支撑板上设置的多个贯通孔供多个滑动柱滑动以调节基础脸型a1和基础脸型a2上的细微变形；

设置在第一端的多个多边形用于承受外力挤压，当需要进行个性化的硅胶面具打印时，控制中心首先获取人们的面部的立体结构图，之后经控制中心分析面部与基础脸型a1的区别，之后再控制机械臂调整基础脸型a1，使得面部整体与基础脸型a1近相同，进而将个性化的面部呈现在基础脸型上，弹性体随之呈现出个性化的面部，满足硅胶面具的3d打印的面部支撑体的快速成型，而不需要再单独打印硅胶面具的面部支撑体，方便快捷，误差小，提高硅胶面具的用户体验。

弹性体可以是硅胶材质、弹性的动物皮或者鱼皮等材质，因在进行个性化的面部呈现之前，已经在弹性体上成型了基础脸型a1，因此，弹性体不需要做过大形变即可。

综上，本申请能够通过控制中心与机械臂配合，快速个性化的生成硅胶面具的3d打印的面部支撑体，不需要再单独打印硅胶面具的面部支撑体，方便快捷，误差小，并且可进一步提高硅胶面具的用户体验。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为根据本发明一个实施例中所述的快捷式3d打印装置的正视结构示意图；

图2为根据本发明另一个实施例中所述的支撑板及其中一个滑动柱的纵剖结构示意图；

图3为根据本发明一个实施例中所述的工作台的俯视结构示意图，其中，弹性体上成型有基础脸型a2；

图4为根据本发明另一个实施例中所述的支撑框及支撑板的剖面结构示意图；

图5为根据本发明一个实施例中多个贯通孔中任一贯通孔的正视结构示意图；

图6为根据本发明一个实施例中多个滑动柱中任一滑动柱的滑动中段的剖面结构示意图；

图7为根据本发明一个实施例中所述的弹性体的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1～3所示，本发明提供一种快捷式3d打印装置，包括：

工作台10；其为一架体，高度可与普通桌子的高度相一致，方便工作人员进行辅助操作；打印罩101，其设置在工作台上，所述打印罩的一侧壁上设置可启闭的门1011；第一容纳槽20和第二容纳槽30，其开口朝上并列凹陷成型在工作台上，且第一容纳槽和第二容纳槽设置在打印罩内；升降台40，其通过升降件可升降的设置在第一容纳槽内，升降台的上端台面可升降的嵌入式设置在第一容纳槽的开口处，且支撑框设置在升降台的上端台面；一对滑轨102，其延伸设置在打印罩内，且一对滑轨横跨设置在第一容纳槽和第二容纳槽的上端开口上，一对滑轨还包括第二容纳槽段1021和升降台段1022，第二容纳槽段和升降台段在升降台与第一容纳槽的开口平齐时相互可拆卸的衔接设置；支撑框103，其设置在打印罩内底部上，且所述支撑框的对应的两侧边沿分别通过驱动滑块可滑动的设置在一对滑轨上；支撑框用于支撑固定支撑板；支撑板104，其可拆卸的设置在支撑框内，且支撑板上成列设置多个贯通孔1041；多个滑动柱105，其相互平行且可往复滑动的一一对应设置在多个贯通孔内，其中，任一滑动柱还包括依次衔接设置的第一端1051、滑动中段1052和第二端1053，第一端朝向打印罩的外侧设置，第二端朝向打印罩的内侧设置，所述滑动中段可滑动的设置在多个贯通孔中对应的一个贯通孔内，且滑动中段的直径分别小于第一端的直径和第二端的直径；多个六边形片体106，其分别设置在多个滑动柱的第一端和第二端上，且设置在多个滑动柱的第一端的多个六边形片体之间可拆卸的相互拼接为基础脸型a1，且在多个滑动柱的径向方向上，基础脸型a1凹陷成型在第一端上，同时，对应的第二端的多个六边形片体之间可拆卸的相互拼接为对应的基础脸型a2，且在多个滑动柱的径向方向上，基础脸型a2凸出成型在第二端上，基础脸型a1与基础脸型a2近相同，且基础脸型a2随基础脸型a1的脸型变化而发生同步变化；弹性体107，其附着成型在基础脸型a2上，且弹性体的边缘1071向基础脸型a2所在区域的外围延伸至少20mm，弹性体的厚度小于等于5mm，弹性体随基础脸型a2的脸型变化而发生同步弹性变形；机械臂50，其设置在所述第二容纳槽内，且机械臂可自第二容纳槽内向上延伸出第二容纳槽，所述机械臂的前端设置有顶杆501，顶杆的直径与多个滑动柱中任一滑动柱的第一端的大小和形状相适应；以及3d打印头108，其设置在打印罩内，且3d打印头朝向基础脸型a2设置；控制中心60，其用于控制驱动升降台、驱动滑块和3d打印头，控制中心还用于通过基础脸型a1的三维生成模块与人脸三维分析模块内的人脸图像进行分析比较，获得比较结果，并根据比较结果驱动机械臂将多个滑动柱中部分滑动柱滑动至指定位置，以使得基础脸型a1与人脸图像近相同。

在本方案中，第一容纳槽用于容纳升降台，升降台用于承载支撑框和支撑板，以方便调节支撑框及支撑板的高度，适应3d打印的需要。此外，还能对支撑框及支撑板起到限位的作用，保证使用安全可靠；

打印罩用于承载3d打印需要应用的其他装置，并保持打印环境的干净，避免打印成型的硅胶面具内掺入其他杂质；支撑板上设置的多个贯通孔供多个滑动柱滑动以调节基础脸型a1和基础脸型a2上的细微变形；而设置在第一端的多个多边形用于承受外力挤压，当需要进行个性化的硅胶面具打印时，控制中心首先获取人们的面部的立体结构图，之后经控制中心分析面部与基础脸型a1的区别，之后再控制机械臂调整基础脸型a1，使得面部整体与基础脸型a1近相同，进而将个性化的面部呈现在基础脸型上，弹性体随之呈现出个性化的面部，满足硅胶面具的3d打印的面部支撑体的快速成型，而不需要再单独打印硅胶面具的面部支撑体，方便快捷，误差小，提高硅胶面具的用户体验。弹性体可以是硅胶材质、弹性的动物皮或者鱼皮等材质，因在进行个性化的面部呈现之前，已经在弹性体上成型了基础脸型a1，因此，弹性体不需要做过大形变即可。

综上，本申请能够快速个性化的生成硅胶面具的3d打印的面部支撑体，而不需要再单独打印硅胶面具的面部支撑体，方便快捷，误差小，并且可进一步提高硅胶面具的用户体验。

一个优选方案中，还包括：基础脸型a1的三维生成模块内预存储有基础脸型a1的三维坐标；三维坐标具体为：以支撑板的上表面的长边为x轴，以支撑板的上表面的宽边为z轴，以竖直穿过x轴和z轴的交叉点的纵向直线为y轴，在三维坐标中对基础脸型a1的多个滑动柱的第一端进行定位，获得三维坐标值b1；人脸三维分析模块用于获取待打印的人脸立体图像，并将待打印的人脸立体图像中对应多个滑动柱所在位置进行区域分割获得多个立体图像点，采用所述三维坐标计算多个立体图像点对应的三维坐标值b2，将对应的三维坐标值b1与三维坐标值b2进行比较，获得比较结果，并根据比较结果驱动机械臂将多个滑动柱中部分滑动柱滑动至指定位置，以使得基础脸型a1与人脸图像近相同。通过上述方案，可将立体图形分割对应到基础脸型a1的三维坐标上，以方便控制中心控制机械臂进行精准的定位及调整滑动柱的位置，为了方便的调节滑动柱进行向上或向下的滑动，可将滑动柱与顶杆设置为电磁吸附模式，调整结束后，断电断磁即可。

一个优选方案中，三维坐标值b1与三维坐标值b2进行比较的具体过程为：将三维坐标值b1与三维坐标值b2的x轴和z轴分别进行比较计算，若xb1-xb2＝0，且zb1-zb2＝0，通过上述计算，对三维坐标中的坐标点进行匹配判定，若匹配正确，则再进行以下步骤的计算；则，再进行z轴进行比较计算，获得计算结果yb1-yb2；若xb1-xb2≠0，和/或zb1-zb2≠0，则，不对三维坐标值b1与三维坐标值b2的y轴进行比较计算。计算出二者的差值，以提供机械臂对不同的滑动柱的位置进行微调，可能是使其向基础脸型a2侧滑动1mm、2mm或3mm等，也可能向基础脸型a1侧滑动1mm、2mm或3mm等。

一个优选方案中，支撑板的厚度与滑动柱的长度比例为1:3-1:9。在本方案中，支撑板的厚度不宜过厚，为在其两侧分别呈现对应的基础脸型a1和基础脸型a2提供合理的空间。

一个优选方案中，所述支撑板的规格为：宽大于等于310mm，长大于等于420mm，厚大于等于50mm；比如：所述支撑板的规格为：宽300mm、320mm、340mm、360mm或者380mm等，长400mm、420mm、440mm、460mm或者480mm等，厚50mm、60mm、70mm、80mm或者90mm等；多个贯通孔在支撑板上的分布总面积的规格为：宽大于等于280mm，长大于等于350mm。比如：分布总面积的规格为宽280mm、300mm、320mm、330mm、340mm或者360mm等，长350mm、370mm、400mm、420mm或者450mm等。以满足不同用户的个性化脸型的尺寸需要。

如图4所示，一个优选方案中，所述支撑框的侧壁上成型有台阶样滑轨1031，支撑板的侧壁可滑动的设置在支撑框的台阶样滑轨上，且对应可启闭的门，所述支撑框的第一侧壁可启闭的枢接设置在其相邻的侧壁上，以使得支撑板可拆卸的滑动移出或装入所述支撑框内。在本方案中，在设置升降台的基础上，将支撑框设置为开启闭的框体，方便支撑板的滑动移出货装入，进而方便更换不同的个性化脸型的支撑体，以满足3d打印的需求。

如图4所示，一个优选方案中，多个滑动柱的第一端与升降台的上端台面不接触。以保证多个滑动柱的第一端上的基础脸型a1或个性化脸型不受上端台面的影响。

如图5～6所示，一个优选方案中，多个贯通孔中任一贯通孔的孔壁成型有至少一个滑槽10411，至少一个滑槽的长度方向与贯通孔的孔面垂直；多个滑动柱的所述滑动中段的外侧壁上轴向设置有与至少一个滑槽滑动扣合的长条形凸条10521；

弹性垫10412，其设置在至少一个滑槽与长条形凸条之间。至少一个滑槽与长条形凸条啮合设置，可有效避免多个滑动柱在移动过程中发生旋转，保证弹性体的表面始终光滑，不出现褶皱；弹性垫用于提高至少一个滑槽与长条形凸条之间的摩擦力，可满足一定的滑动需求，同时，有效避免多个滑动柱在重力作用下发生不必要滑动。

如图7所示，一个优选方案中，所述弹性体内还设置有充气夹层1081，其均匀分布在弹性体内，充气夹层的厚度小于等于2mm；多个橡胶定型微柱1082，其均匀倾斜分布在充气夹层内，多个橡胶定型微柱的两端分别固定至充气夹层的两侧壁上；充放气管1083，其连通至充气夹层。充气夹层的厚度小于等于2mm，不会影响基础脸型a2上的个性化特征的呈现，在硅胶面具打印之前及打印过程中，充气夹层内始终充入空气，空气的充入量满足仅仅能够将充气夹层充满即可，不可使得弹性体发生膨胀形变；之后，在硅胶面具打印完成后，抽出充气夹层内的空气，使得弹性体的厚度收缩小于等于2mm，使得硅胶面具与弹性体之间出现松动或空隙，可实现方便的快速脱模作业，有效提高脱模效率，且保证硅胶面具完好无损。

一个优选方案中，所述基础脸型a1包括杏仁形脸型、卵圆形脸型、圆形脸型、长圆形脸型、方形脸型、长方形脸型、菱形脸型和三角形脸型。基础脸型a1包括以上八种脸型，以满足不同脸型的个性化的硅胶面具的3d打印的需求，以更接近用户的实际脸型。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。