立体打印装置及其打印头控制方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种打印装置及控制打印头的方法，且特别是有关于一种立体打印装置及其打印头控制方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着科技的日益发展，许多利用逐层建构模型等加成式制造技术(additive manufacturing technology)来建造物理三维(three dimens1nal,简称3D)模型的不同方法已纷纷被提出。一般而言，加成式制造技术是将利用电脑辅助设计(computer aided design,简称CAD)等软体所建构的3D模型的设计数据转换为连续堆叠的多个薄(准二维)横截面层。基此，立体打印装置的打印模块通常可依据3D模型的设计数据所建构的空间坐标XYZ在打印平台的上方沿着XY平面移动，从而使建构材料形成正确的横截面层形状。接着，通过打印模块沿着Z轴向逐层移动，即可使多个横截面层沿Z轴逐渐堆叠，进而使建构材料在逐层固化的状态下形成立体物件。
[0003]目前利用上述快速成型法形成立体物品的立体打印装置，多是利用打印头将成型材加热熔融并逐层涂布于打印平台上而形成立体物体。一般来说，打印头于XY平面上移动所花的时间可让刚形成于打印平台上的成型材固化或硬化至一定程度，好让高温熔融状态的成型材可在逐层固化的状态下形成立体物件。承上述，倘若一单层物件的横截面积过小，由于打印头不需花时间作明显的移动，因此可能造成打印途中单层物件的成型固化时间不足。换言之，在打印小范围的单层物件时，打印头可能将高温熔融状态的成型材覆盖于打印平台上未固化至一定程度的成型材上，此举将导致打印出来的立体物体与实际预期产生落差，因而降低立体打印装置的打印品质及打印良率。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提供一种立体打印装置及其打印头控制方法，可提高立体打印装置于打印具有小横截面积的立体物件的打印品质。
[0005]本发明提出一种打印头控制方法，用以控制一立体打印装置上一打印头的移动路径，所述方法包括下列步骤。依据一立体模型信息控制打印头，从而将一单层物件成型于承载面上。判断单层物件的截面参数是否符合小范围条件。若单层物件的截面参数符合小范围条件，依据单层物件的位置信息控制打印头往远离单层物件的第一方向移动。之后，控制打印头往靠近单层物件的第二方向移动。
[0006]在本发明的一实施例中，上述的截面参数包括单层物件的总打印时间，而判断单层物件的截面参数是否符合小范围条件的步骤包括:依据总打印时间是否小于或等于时间门限值，来判断单层物件的截面参数是否符合小范围条件。
[0007]在本发明的一实施例中，上述的截面参数包括单层物件的总截面积，而该单层物件的该截面参数是否符合该小范围条件的步骤包括:依据总截面积是否小于或等于面积门限值，来判断单层物件的截面参数是否符合小范围条件。
[0008]在本发明的一实施例中，上述的截面参数包括对应至单层物件的打印头的移动距离，而判断单层物件的截面参数是否符合小范围条件的步骤包括:依据移动距离是否小于或等于长度门限值，来判断单层物件的截面参数是否符合小范围条件。
[0009]在本发明的一实施例中，上述的依据单层物件的位置信息，控制打印头往远离单层物件的第一方向移动的步骤包括:确定单层物件的一参考点。依据此参考点的位置确定第一方向，并控制打印头往第一方向移动预设距离，致使打印头的移动范围不超出承载面上方。
[0010]在本发明的一实施例中，上述的第一方向与第二方向互为相反方向。
[0011]从另一观点来看，本发明提出一种立体打印装置，包括平台、打印头以及控制单元。平台包括一承载面，而打印头设置于此平台上方。打印头经配置以沿着一移动平面移动以及沿着此移动平面的法线方向移动。控制单元耦接平台与打印头。控制单元依据立体模型信息控制打印头，从而将单层物件成型于承载面上，并判断单层物件的截面参数是否符合小范围条件。若单层物件的截面参数符合小范围条件，控制单元依据单层物件的位置信息，控制打印头往远离单层物件的第一方向移动，以及控制打印头往靠近单层物件的第二方向移动。
[0012]基于上述，本发明的实施例中，通过检测单层物件的截面参数来判断此单层物件的打印范围是否属于小范围。当检测到具有小截面积的单层物件时，为了让具有小截面积的单层物件拥有足够的固化时间，打印头将往远离此单层物件的方向移动。于打印头往远离此单层物件的方向移动一预设距离后，打印头将移动回可打印下一层单层物件的位置上。如此一来，通过移动打印头，可让具有小截面积的单层物件有足够的时间固化至一定程度，以避免成型材在固化不完全的状态下持续的逐层叠加。藉此，可避免打印出来的立体物体与实际预期产生落差，并提升立体打印装置的打印品质。
[0013]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的一实施例所示出的立体打印装置的工作情境的方块示意图；
[0015]图2是本发明的一实施例所示出的立体打印装置的方块示意图；
[0016]图3是本发明的一实施例所示出的立体打印装置的示意图；
[0017]图4是本发明一实施例所示出的打印头控制方法的流程图；
[0018]图5是本发明另一实施例所示出的打印头控制方法的流程图；
[0019]图6是本发明一实施例所示出的单层物件于XY平面上的横截面的范例示意图；
[0020]图7A是本发明一实施例所示出的打印头控制方法的范例示意图；
[0021]图7B是本发明一实施例所示出的打印头控制方法的范例示意图；
[0022]图8是本发明的一实施例所示出的立体打印装置的示意图；
[0023]图9是本发明再一实施例所示出的打印头控制方法的流程图。
[0024]附图标记说明
[0025]100:立体打印装置；
[0026]200:电脑主机；
[0027]110:打印头；
[0028]120、180:平台；
[0029]121:7承载面；
[0030]130:控制单元；
[0031]30:立体物体；
[0032]701:外区域；
[0033]702:内区域；
[0034]721:左部分；
[0035]722:右部分；
[0036]790:中心分隔线；
[0037]703:分隔线；
[0038]Q:中心点;
[0039]B:定界框；
[0040]S、M:参考点；
[0041]L1:单层物件；
[0042]793:垂直分隔线；
[0043]792:水平分隔线；
[0044]Ql:第一象限区域；
[0045]Q2:第二象限区域；
[0046]Q3:第三象限区域；
[0047]Q4:第四象限区域；
[0048]S1、S2、S3、S4、S5:投影位置;
[0049]P1、P2、P3、P4、P5:位置;
[0050]771:第一水平方向；
[0051]772:第二水平方向；
[0052]773、774、775、776、777、170:第一方向；
[0053]S401、S402、S403、S404、S405、S501、S502、S503、S504、S505、S5031、S5032、S901、S902、S903、S904、S905。
【具体实施方式】
[0054]现将详细参考本示范性实施例,在附图中说明所述示范性实施例的实例。另外,凡可能之处，在图式及实施方式中使用相同标号的元件/构件代表相同或类似部分。
[0055]图1是本发明的一实施例所示出的立体打印装置的工作情境的方块示意图。请参照图1，本实施例的立体打印装置100适于依据一立体模型信息打印出一立体物体。进一步来说，电脑主机200为具有运算功能的装置，例如是笔记本电脑、平板电脑或台式电脑等计算机装置，本发明并不对电脑主机200的种类加以限制。电脑主机200可编辑与处理一立体物体的立体模型并传送相关的立体模型信息至立体打印装置100，使立体打印装置100可依据立体模型信息打印出立体的物件。在本实施例中，立体模型信息可为一立体数字图像文件，其可例如由一电脑主机200通过电脑辅助设计(computer-aideddesign,简称CAD)或动画建模软体等建构而成，并将此数字立体模型信息切割为多个横截面信息，使立体打印装置100可依据此数字立体模型信息的横截面信息依序获取出多个的单层物件，所述单层物件堆叠而形成立体物体。
[0056]图2是本发明的一实施例所示出