一种3D打印方法及装置与流程

本发明涉及3D打印技术领域，具体而言，涉及一种3D打印方法及装置。

背景技术：

现有技术中，3D打印机的工作原理与普通打印机基本相同，是通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。但是现有技术中，进行3D打印的过程中带有弧度和倾角的部位过度不自然通常呈阶梯状或呈现水纹状排列。因此得到实物后还需再经打光、电镀、喷漆或着色处理。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种3D打印装置，通过设置处理器、显示装置和3D打印机以实现快速高精度打印3D模型，且打印完成后的3D模型的弧度过度自然。

有鉴于此，本发明的另一目的在于提供一种3D打印方法，通过将3D打印方法应用于3D打印机以实现快速高精度打印3D模型，且打印完成后的3D模型的弧度过度自然。

为实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

一种3D打印装置，包括：处理器、显示装置和3D打印机，所述处理器与所述显示装置和3D打印机分别连接。

所述3D打印机包括底座、用于存放打印材料的料槽、用于放置打印过程中生成的模型的成型平台、抬升开关和用于抬升所述成型平台的抬升机构。

所述料槽安装于所述底座，所述显示装置设置于所述底座与所述料槽之间，所述抬升机构设置于所述料槽边缘，所述抬升开关与所述抬升机构连接，所述成型平台安装于所述抬升机构，所述成型平台与所述料槽相匹配以使所述成型平台能够与所述料槽贴合。

所述处理器用于将预存的需要打印的图像发送至所述显示装置，所述显示装置用于将所述需要打印的图像投射于所述料槽底部。

所述抬升开关与所述处理器连接，所述处理器用于控制所述抬升开关连通以控制所述成型平台上升预设高度。

可选的，在上述3D打印装置中，所述料槽的底面由透明材料制成，所述料槽内存放有液态紫外线光固化树脂，所述液态紫外线光固化树脂用于在所述3D打印装置进行打印后得到3D模型。

可选的，在上述3D打印装置中，所述显示装置包括液晶显示器和紫外线光源，所述液晶显示器靠近所述料槽底面，所述紫外线光源设置于所述底座与所述液晶显示器之间，所述处理器与所述液晶显示器和紫外线光源分别连接。

所述处理器用于控制所述液晶显示器显示所述需要打印的图像，所述处理器还用于控制紫外线光源发光并通过所述液晶显示器将所述需要打印的图像投射于所述液态紫外线光固化树脂，得到与所述需要打印的图像相匹配的模型。

可选的，在上述3D打印装置中，所述显示装置为数字光处理投影机，所述数字光处理投影机靠近所述料槽底面，所述数字光处理投影机与所述处理器连接，所述处理器用于控制所述数字光处理投影机将所述需要打印的图像投射于所述液态紫外线光固化树脂得到与所述需要打印的图像相匹配的模型。

可选的，在上述3D打印装置中，所述3D打印装置还包括检测装置和下降开关，所述检测装置靠近所述料槽，所述检测装置用于检测所述料槽底面与所述成型平台的初始状态。所述检测装置和下降开关分别与所述处理器连接，所述下降开关与所述抬升机构连接；当所述检测装置检测到所述料槽底面与所述成型平台未接触时，所述处理器控制所述下降开关连通以控制所述抬升机构移动，使所述成型平台与所述料槽贴合。

可选的，在上述3D打印装置中，所述3D打印装置还包括进料装置，所述进料装置与所述处理器连接，所述进料装置包括进料口，所述进料口靠近所述料槽。

可选的，在上述3D打印装置中，所述成型平台靠近所述料槽的一侧设置有金属丝网，所述金属丝网与所述成型平台相匹配。

本发明还提供一种3D打印方法，应用于上述的3D打印装置，所述方法包括以下步骤：

处理器对预存的三维模型图进行分割得到m层截面，每层截面中包含多个像素点。

所述处理器对所述每层截面中靠近所述截面的轮廓边缘的像素点进行处理得到m层处理后的截面，并将所述m层处理后的截面进行保存。

所述处理器将第n层处理后的截面和控制指令发送至所述显示装置，所述控制指令中包括显示时长，n<m。

所述显示装置根据所述控制指令对所述第n层处理后的截面进行显示，并将所述第n层处理后的截面投射于所述料槽中存放的打印材料上。

当所述第n层处理后的截面打印完成后，所述处理器通过控制所述抬升开关连通控制所述抬升机构上升预设高度，并设定层数为i＝n+1。

所述处理器提取第n+1层处理后的截面发送至所述显示装置。

所述显示装置根据预存所述控制指令将所述第n+1层处理后的截面进行显示，并将所述第n+1层处理后的截面投射于所述料槽中存放的打印材料上。

可选的，在上述3D打印方法中，所述处理器对所述每层截面中靠近所述截面的轮廓边缘的像素点进行处理得到m层处理后的截面的步骤包括：

处理器对所述每层截面中靠近所述截面的轮廓边缘的像素点进行灰度处理得到m层处理后的截面。

可选的，在上述3D打印方法中，所述处理器对所述每层截面中靠近所述截面的轮廓边缘的像素点进行处理得到m层处理后的截面的步骤包括：

所述处理器选取所述每层截面中靠近所述截面的轮廓边缘的像素点并进行标识，得到m层包括像素标识的截面。

所述控制指令包括标识像素的显示时长和未标识像素的显示时长；所述标识像素的显示时长小于所述未标识像素的显示时长。

本发明提供的一种3D打印方法及装置，通过设置处理器、显示装置和3D打印装置，处理器对预存的三维模型图进行分割得到m层截面，每层截面中包含多个像素点。处理器对每层截面中靠近截面的轮廓边缘的像素点进行处理得到m层处理后的截面，并将m层处理后的截面进行保存。处理器将第n层处理后的截面和控制指令发送至显示装置，控制指令中包括显示时长，n<m。显示装置根据控制指令对第n层处理后的截面进行显示，并将第n层处理后的截面投射于料槽中存放的打印材料上。通过使用上述方法，实现快速高精度打印3D模型，且打印完成后的3D模型的弧度过度自然。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的部分实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种3D打印装置的结构框图。

图2为本发明实施例提供的一种3D打印机的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的一种3D打印装置的结构示意图。

图4为本发明实施例提供的一种3D打印装置的另一结构示意图。

图5为本发明实施例提供的一种3D打印方法的流程图。

图标：10-处理器；20-显示装置；30-3D打印机；210-液晶显示器；230-紫外线光源；250-数字光处理投影机；310-底座；312-第一层底座；314-第二层底座；316-支撑部件；320-料槽；330-成型平台；340-抬升开关；350-抬升机构；352-电机；354-支架；356-连接件；360-检测装置；370-下降开关；380-金属丝网。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明实施例提供的一种3D打印装置，其包括处理器10、显示装置20和3D打印机30，所述处理器10与所述显示装置20和3D打印机30分别连接。

所述处理器10用于将预存的需要打印的图像发送至所述显示装置20，所述显示装置20用于将所述需要打印的图像投射于所述3D打印机30。以使所述3D打印机30打印3D模型。

需要说明的是，所述需要打印的图像可以是预存于所述处理器10中的，还可以是根据三维软件进行绘画得到三维模型图后对三维模型图进行分层和处理后的图像，在此不做具体限制，所述处理器10内存有多种控制指令，所述控制指令包括但不限于显示时长、开关和高度控制指令，所述控制指令可根据实际需求进行更改。

所述处理器10具有信号的处理能力可以是一种集成电路芯片、计算机、通用处理器，还可以是数字信号处理器(DSP))、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。其中通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。

请结合图2，所述3D打印机30包括底座310、用于存放打印材料的料槽320、用于放置打印过程中生成的模型的成型平台330、抬升开关340和用于抬升所述成型平台330的抬升机构350。

所述料槽320安装于所述底座310，所述显示装置20设置于所述底座310与所述料槽320之间，所述抬升机构350设置于所述料槽320边缘，所述抬升开关340与所述抬升机构350连接，所述成型平台330安装于所述抬升机构350，所述成型平台330与所述料槽320相匹配以使所述成型平台330能够与所述料槽320贴合。

可选的，所述料槽320的底面形状可以是长方形、正方形、圆形或多边形，只要能够容纳打印材料即可，在此不做具体限定。所述成型平台330的形状与所述料槽320的形状可以相同也可以不同，只要能使所述成型平台330能够与所述料槽320贴合即可。在本实施例中，所述料槽320底面呈长方形，所述成型平台330的形状与所述料槽320底面的形状相同。

请结合图3，所述底座310的形状和结构不做具体限定，只要能够对料槽320起到支撑作用即可。在本实施例中，所述底座310包括第一层底座312、第二层底座314和支撑部件316，所述第二层底座314设置于所述第一层底座312与所述料槽320之间，所述支撑部件316设置于所述第二层底座314于所述料槽320之间用于支撑所述料槽320。所述第一层底座312与所述第二层底座314之间的距离根据实际情况进行选取，所述第二层底座314与所述料槽320之间的距离根据实际情况进行选取，在此不做具体限定。

所述抬升开关340与所述处理器10连接，所述处理器10用于控制所述抬升开关340连通以控制所述成型平台330上升预设高度。具体的，所述抬升机构350包括电机352、支架354和连接件356，所述连接件356设置于所述支架354，所述电机352与所述连接件356和抬升开关340分别连接，所述处理器10向所述抬升开关340发送开关指令以使所述抬升开关340连通或断开，当所述抬升开关340连通时，所述连接件356并可以在所述电机352的控制的下沿所述支架354向上移动，所述成型平台330设置于所述支架354以使所述成型平台330可以沿所述支架354向上移动。

需要说明的是，所述预设高度可以是每个需要打印的图像打印完成后所述成型平台330的上升高度对应一个预设的高度值，也可以是每个需要打印的图像打印完成后所述成型平台330的上升高度为同一个高度值，根据实际情况进行设置即可，在此不做具体限制。通过上述设置使得所述打印装置实现自动化，并有效提升3D打印的效率。

为使所述成型平台330能够上下移动，且初始状态下所述料槽320与所述成型平台330贴合。可选的，所述3D打印装置还包括检测装置360和下降开关370，所述检测装置360靠近所述料槽320，所述检测装置360用于检测所述料槽320底面与所述成型平台330之间的初始状态，所述检测装置360和下降开关370分别与所述处理器10连接，所述下降开关370与所述抬升机构350连接。当所述检测装置360检测到所述料槽320底面与所述成型平台330未接触时，所述处理器10控制所述下降开关370连通以控制所述抬升机构350向下移动，使所述成型平台330与所述料槽320贴合。可选的，所述检测装置360可以是压力传感器。

请结合图3，为避免所述3D打印机30在打印过程中，所述成型平台330向上移动至远离所述料槽320时，所述成型平台330上的模型与所述成型平台330分离。在本实施例中，可选的，所述成型平台330靠近所述料槽320的一侧设置有金属丝网380，所述金属丝网380与所述成型平台330相匹配。通过设置所述金属丝网380，且所述金属丝网380与所述成型平台330可拆卸连接以使所述成型平台330上的打印过程中形成的模型在不受外力作用下即使与所述成型平台330的接触面小也不会与所述成型平台330分离。

可选的，所述3D打印机30还包括进料装置(图中未示出)，所述进料装置与所述处理器10连接，所述进料装置包括进料口，所述进料口靠近所述料槽320。所述进料装置内存放有打印材料，所述处理器10通过向所述进料装置发送控制指令以使所述进料装置向所述料槽320中添加打印材料。

需要说明的是，所述料槽320和所述进料装置中存放的打印材料可以是但不限于光硬化树脂、热塑性材料、合金材料或金属材料，在本实施例中，所述料槽320中存放的打印材料为光硬化材料，具体为液态紫外线光固化树脂。为使所述液态紫外线光固化树脂能够打印成3D模型，在本实施例中，所述料槽320的底面由透明材料制成，通过使用所述显示装置20照射所述料槽320底面以使所述料槽320中的液态紫外线光固化树脂能够固化得到3D模型。

所述显示装置20用于将所述需要打印的图像投射于所述料槽320底部。所述显示装置20根据所述预设指令以使所述处理器10能够控制所述显示装置20对所述液态紫外线光固化树脂的照射时长。所述显示装置20的显示面与所述料槽320底面平行。如此设置使得所述3D打印装置打印的模型与三维模型图相适配。

可选的，为使所述液态紫外线光固化树脂固化，所述显示装置20包括液晶显示器210和紫外线光源230，所述液晶显示器210靠近所述料槽320底面，所述紫外线光源230设置于所述底座310与所述液晶显示器210之间，所述处理器10与所述液晶显示器210和紫外线光源230分别连接。所述液晶显示器210设置于所述第二层底座314，所述紫外线光源230设置于所述第一层底座312。可选的，所述紫外线光源230的中心、液晶显示器210的中心和料槽320的中心位于同一直线。

所述处理器10用于控制所述液晶显示器210显示所述需要打印的图像，所述处理器10还用于控制所述紫外线光源230发光并通过所述液晶显示器210将所述需要打印的图像投射于所述液态紫外线光固化树脂，得到与所述需要打印的图像相匹配的模型。例如，当所述液晶显示器210显示图形为圆形时，所述紫外线光源230能够透过所述液晶显示器210显示的圆形照射于所述料槽320内存放的液态紫外线光固化树脂得到与所述液晶显示器210显示的圆形匹配的固化后的模型。

请结合图4，所述显示装置20还可以是数字光处理投影机250，所述数字光处理投影机250靠近所述料槽320底面，所述数字光处理投影机250与所述处理器10连接，所述处理器10用于控制所述数字光处理投影机250将所述需要打印的图像投射于所述液态紫外线光固化树脂得到与所述需要打印的图像相匹配的模型。所述数字光处理投影机250与所述料槽320底面之间的距离不做具体限定，所述数字光处理投影机250的显示时长根据预存的照射时长进行设置即可，所述预存的照射时长可根据实际情况进行设置，在此不做具体限定。可选的，所述数字光处理投影机250设置于所述第二层底座314，所述数字光处理投影机250的投射面正对于所述料槽320的底面。

请结合图5，本发明实施例还提供一种3D打印方法，所述方法应用于上述的一种3D打印装置，所述方法包括以下步骤：

步骤S110：处理器10对预存的三维模型图进行分割得到m层截面，每层截面中包含多个像素点。

需要说明的是，所述截面的轮廓由具有弧度的曲线和/或直线构成，在进行显示时，所述截面由多个像素点构成，得到的图像轮廓边缘通常呈阶梯状或波纹状。

步骤S120：所述处理器10对所述每层截面中靠近所述截面的轮廓边缘的像素点进行处理得到m层处理后的截面，并将所述m层处理后的截面进行保存。

具体的，所述处理器10对每层截面中靠近所述轮廓边缘的像素点进行灰度处理。所述处理器10还可以对所述每层截面中靠近所述轮廓边缘的像素点进行标识。

步骤S130：所述处理器10将第n层处理后的截面和控制指令发送至所述显示装置20，所述控制指令中包括显示时长，n<m。

通过设置n<m使得所述3D打印装置可以打印所述m层处理后的截面中的任意一层截面的模型。

步骤S140：所述显示装置20根据所述控制指令对所述第n层处理后的截面进行显示，并将所述第n层处理后的截面投射于所述料槽320中存放的打印材料上。

所述控制指令包括用于控制所述显示装置20显示时长的显示时长指令，所述显示装置20根据所述显示时长指令将所述第n层处理后的截面投射于所述料槽320中存放的打印材料上以得到打印后的与第n层处理后的截面对应的模型。

步骤S150：当所述第n层处理后的截面打印完成后，所述处理器10通过控制所述抬升开关340连通控制所述抬升机构350上升预设高度，并设定层数为i＝n+1。

需要说明的是，所述处理器10通过控制所述抬升开关340连通控制所述抬升机构350上升预设高度后，所述料槽320中的打印材料会在重力的作用下迅速填充所述料槽320底面与所述第n层处理后的截面打印完成后的模型之间的间隙以进行打印下一层处理后的截面。

步骤S160：所述处理器10提取第n+1层处理后的截面发送至所述显示装置20。

步骤S170：所述显示装置20根据预存所述控制指令将所述第n+1层处理后的截面进行显示，并将所述第n+1层处理后的截面投射于所述料槽320中存放的打印材料上。

通过上述各步骤可实现如下过程：处理器10对预存的三维模型图进行分割得到m层截面，每层截面中包含多个像素点。所述处理器10对所述每层截面中靠近所述截面的轮廓边缘的像素点进行处理得到m层处理后的截面，并将所述m层处理后的截面进行保存。所述处理器10将第一层处理后的截面和控制指令发送至所述显示装置20。所述显示装置20根据所述控制指令控制将所述第一层处理后的截面进行显示，并将所述第一层处理后的截面投射于所述料槽320中存放的打印材料上。所述处理器10通过控制所述抬升开关340连通，以控制所述抬升机构350上升预设高度，并设定层数为n。所述处理器10提取所述第n层的截面并发送至所述显示装置20。所述显示装置20根据所述控制指令将第n层处理后的截面进行显示，并将所述第n层处理后的截面投射于所述料槽320中存放的打印材料上。第n层打印完成后，所述处理器10通过控制所述抬升开关340连通，以控制所述抬升机构350上升预设高度，并设定层数为n+1，n<m。可以看出重复步骤S130到步骤S170的处理过程直至n＝m时打印完成，即可得到打印完成的3D模型。

需要说明的是，液态紫外线光固化树脂固化与紫外光强度及照射时间有关，通过设置紫外光照射强度或照射时间即可实现液态紫外线光固化树脂固化效果的控制。

可选的，所述处理器10对所述每层截面中靠近所述截面的轮廓边缘的像素点进行处理得到m层处理后的截面，可以是处理器10对所述每层截面中靠近所述截面的轮廓边缘的像素点进行灰度处理得到m层处理后的截面。

通过上述设置使得所述料槽320中存放的液态紫外线光固化树脂在同样的照射时长情况下，靠近轮廓边缘的像素点受到紫外光强度弱于未进行灰度处理的像素点，以使料槽320中与所述未进行灰度处理的像素点对应处的液态紫外线光固化树脂固化不完全，从而有效缓解液态紫外线光固化树脂固化过程中出现的水纹或阶梯状的情况。

可选的，所述处理器10对所述每层截面中靠近所述截面的轮廓边缘的像素点进行处理得到m层处理后的截面还可以是所述处理器10选取所述每层截面中靠近所述截面的轮廓边缘的像素点并进行标识，得到m层包括像素标识的截面。所述控制指令包括标识像素的显示时长和未标识像素的显示时长。所述标识像素的显示时长小于所述未标识像素的显示时长。

具体的，当所述显示装置20包括液晶显示器210和紫外线光源230时，所述液晶显示器210中显示的每个像素点由红色、绿色、蓝色三个子像素点构成。所述处理器10对所述每层截面中靠近所述截面的轮廓边缘的像素点进行灰度处理得到m层处理后的截面可以是：通过对靠近所述轮廓边缘的每个像素点中的三个子像素点分别进行灰度处理，处理后的同一像素点中的不同子像素点的灰度不同，具体的，同一像素点中的红色、绿色和蓝色三个子像素点的灰度依次减弱。

所述处理器10选取所述每层截面中靠近所述截面的轮廓边缘的像素点并进行标识，得到m层包括像素标识的截面可以是：对靠近所述轮廓边缘的每个像素点中的三个子像素点分别进行标识且标识内容不同。所述处理器内存储有控制所述液晶显示器210显示不同标识子像素的显示时长的指令。具体的，同一像素点中标识后的红色、绿色和蓝色子像素点对应的显示时长依次增加。

通过上述设置，使得所述料槽320中存放的液态紫外线光固化树脂在同样的紫外线强度照射情况下，靠近轮廓边缘的像素点受到紫外光照射的时间比未进行灰度处理的像素点收到紫外线照射时间短，以使料槽320中与所述未进行灰度处理的像素点对应处的液态紫外线光固化树脂固化不完全，从而有效缓解液态紫外线光固化树脂固化过程中出现的水纹或阶梯状的情况。

综上，本发明实施例提供的一种3D打印方法及装置，通过设置处理器10、显示装置20和3D打印机30，通过在处理器10中预存多种控制指令，使用处理器10对预存的图像进行处理，能够有效缓解所述3D打印装置进行打印后得到的3D模型中出现的阶梯状或水纹状的情况。在3D打印机30中设置底座310、料槽320、成型平台330、抬升开关340、下降开关370、抬升机构350、进料装置和金属丝网380使得所述3D打印装置能够实现自动控制，有效节约打印时长，使得3D打印装置打印得到的3D模型与预存的三维效果图匹配。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法、装置，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的实施例的装置、方法和处理器程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该处理器软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台处理器设备(可以是个人处理器，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。