能够自动连续打印的光固化型三维打印设备、方法及系统与流程

本发明主要涉及光固化型三维打印技术，尤其涉及一种能够自动连续打印的光固化型三维打印设备、方法及系统。

背景技术：

三维打印技术，是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。与传统制造业通过模具、车铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削以最终生产成品不同，三维打印将三维实体变为若干个二维平面，通过对材料处理并逐层叠加进行生产，大大降低了制造的复杂度。这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、不需要庞大的机床、不需要众多的人力，直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件，使生产制造得以向更广的生产人群范围延伸。

目前三维打印技术的成型方式仍在不断演变，所使用的材料也多种多样。在各种成型方式中，光固化法是较为成熟的方式。光固化法是利用光敏树脂被紫外光照射后发生固化的原理，进行材料累加成型，具有成型精度高、表面光洁度好、材料利用率高等特点。

图1是光固化型三维打印设备的基本结构。这一三维打印设备100包括用于容纳光敏树脂的物料槽110、用于连接成型工件的升降台120、用于铺展光敏树脂的涂布刮板130、用于使光敏树脂固化的图像曝光系统140以及用于控制升降台120、涂布刮板130和图像曝光系统140动作的控制系统150。图像曝光系统140位于物料槽110上方，并可照射光束图像使物料槽110液面的一层光敏树脂被固化。每次图像曝光系统140照射光束图像致使一层光敏树脂固化后，升降台120都会带动成型的那层固化的光敏树脂略微下降，并通过涂布刮板130运动使固化后的工件顶面均匀铺展光敏树脂，等待下一次照射。如此循环，将会得到逐层累加成型的三维工件。

在现有通常的三维打印技术中，由于需要打印的三维模型的大小、形状都没有规律，无法自动排版，均是由人工在电脑上对需要打印的一个或多个三维模型进行排版，完成排版后再将模型整体发送到三维打印设备中进行打印。也就说，现有的三维打印设备均无法实现对多个三维模型的自动排版，这在一般的三维打印设备中不存在问题，因为普通的三维打印设备需要打印的三维模型的大小、形状都没有规律，且普通三维打印设备打印物体通常需要十几甚至几十个小时，一天需要排版的次数有限。但在高速三维打印设备中，打印小件物品时(例如打印牙齿模型)，一个小时即可打印完毕，需要人工反复的排版，费时费力。

在现有的光固化型三维打印设备，工件打印完成后均是通过人工将工件取下，并且如果需要的话，补充液态光敏树脂(后文简称为补液)后，才能开始下一次打印，这在一般的三维打印设备中不存在问题，因为普通三维打印设备打印物体通常需要十几甚至几十个小时，一天将工件取下和补液的次数有限。但在高速三维打印设备，打印小件物品时(例如打印牙齿模型)，一个小时即可打印完毕，人工参与取下工件和补液的次数就会很频繁。这些三维打印设备均无法实现连续的自动打印，且效率较低。

另外，现有的光固化型三维打印设备很少具有自动补液的能力，这是因为光敏树脂粘度大，每次需要补充的量也通常不大。若使用高粘度补液泵抽取光敏树脂进行补液，由于高粘度泵价格高，体积也较大，通常流量很大，无法进行精确控制补液量，因此采用这种方案的三维打印设备成本高、体积大且补液精度差。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种三维打印设备及打印方法，可以在无人工参与的情况下，自动连续打印，具有较高的打印效率。

为解决上述技术问题，本发明的一方面提供了一种能够自动连续打印的光固化型三维打印设备，包括自动排版系统、自动打印和取件收集装置以及自动补液装置，其中，该自动打印和取件收集装置具有用于容纳光敏树脂的物料槽和用于连接成型工件的升降台；

该自动排版系统，用于接收多个三维模型，对该多个三维模型进行排版，并输出排版后的三维模型；

该自动打印和取件收集装置，用于接收该排版后的三维模型，打印该排版后的三维模型，并在打印完成后，将工件从该升降台上取下并收集；

该自动补液装置，用于判断是否需要补液，若需要，则对该物料槽进行补充光敏树脂。

在本发明的一实施例中，该自动排版系统对该多个三维模型进行排版是按如下排版规则进行：

该多个三维模型沿与用于铺展光敏树脂的涂布刮板长度平行的方向排列成n行，该n行中的该多个三维模型的高度满足如下关系：

假设第i行是该多个三维模型中具有最高高度的三维模型所在的行，则第i行中的多个三维模型的最低高度大于或等于第i+1行和第i-1行中的多个三维模型的最高高度，且该第i+1行中的多个三维模型中的最低高度大于或等于第i+2行中的多个三维模型的最高高度，该第i-1行中的多个三维模型中的最低高度大于或等于第i-2行中的多个三维模型的最高高度，依此类推；其中n为自然数，i＝1,2,…,n。

在本发明的一实施例中，该n行中的至少其中一行的多个三维模型采用沿一方向从高到低的方式进行布置。

在本发明的一实施例中，该n行中的至少其中一行的多个三维模型采用中间高两边低的方式进行布置。

在本发明的一实施例中，该自动排版系统包括：排序模块，用于将该多个三维模型按高度从高到低排列；分行模块，用于将排列后的该多个三维模型根据边界条件分成n行；行间调整模块，用于对分成n行的该多个三维模型，以行为单位进行位置调整。

在本发明的一实施例中，该自动排版系统包括：行内调整模块，用于对该n行中的至少一行内的多个三维模型进行行内位置调整。

在本发明的一实施例中，该涂布刮板仅对正在打印的区域进行刮动。

在本发明的一实施例中，该自动排版系统包括：排序模块，用于计算该多个三维模型的包围盒尺寸，并将该多个三维模型按照该包围盒的宽度降序排列；

空间分配模块，用于根据剩余该三维模型的最大宽度尝试在该升降台中分配一行或列空间，并判断该升降台的空间是否足够；

排列模块，用于在该升降台具有足够的空间时，取出该多个三维模型排成一行或列；

行列空间挤压模块，用于在该多个三维模型排成一行或列后，减小行或列之间的间隔。

在本发明的一实施例中，该自动排版系统还包括：模型整体居中模块，用于在该升降台没有足够的空间时，将该模型整体相对于该升降台的空间进行居中布置。

在本发明的一实施例中，该自动打印和取件收集装置还具有设置于该升降台下方的顶起装置、设置于该升降台上方的收集刮板和存储装置；

该升降台上分布有多个贯孔；

该顶起装置，具有与该多个贯孔对应设置的多个顶杆，用于将成型于该升降台上的该工件顶起，使该工件与该升降台分离；

该收集刮板，用于将与该升降台分离的该工件刮离该升降台；

该存储装置，用于容纳收集到的工件。

在本发明的一实施例中，该顶起装置还具有振动装置；在该多个顶杆将该工件顶起的过程中，该振动装置使该多个顶杆振动。

在本发明的一实施例中，该升降台具有升降装置和平台，该平台可分离的连接于该升降装置，该工件成型于该平台上；该自动打印和取件收集装置还具有自动替换装置，用于将具有工件的该平台从该升降装置上取下，并将一新的该平台设置于该升降装置上。

在本发明的一实施例中，该自动补液装置具有补液箱和电动阀；

该补液箱，设置于该物料槽的上方，用于容纳光敏树脂；

该电动阀，连接于该补液箱的底面和/或侧面的底部；

在需要对该物料槽进行补液时，打开该电动阀，使该补液箱中的光敏树脂基于重力作用流入到该物料槽中。

在本发明的一实施例中，该自动补液装置具有密封的补液箱和打气装置；

该补液箱，用于容纳光敏树脂；

该打气装置，用于对该补液箱注入气体；

在需要对该物料槽进行补液时，该打气装置向该补液箱注入气体，使该补液箱中的光敏树脂基于气压的作用下流入到该物料槽中。

在本发明的一实施例中，该自动补液装置还具有液位检测装置，用于检测物料槽中的光敏树脂的液位。

本发明的另一方面提供了一种能够自动连续打印的光固化型三维打印系统，包括上位机和多台如上所述的光固化型三维打印设备；该上位机接收到打印任务时，查询该多台光固化型三维打印设备的状态，若有空闲的该光固化型三维打印设备，则该上位机将当前任务的三维模型发送给处于空闲状态的一个或多个该光固化型三维打印设备进行打印；

该光固化型三维打印设备接收到该三维模型后，对其进行自动排版、自动打印和取件收集，并在需要时进行自动补液。

在本发明的一实施例中，还包括服务器；该服务器用于接收、处理远端用户的打印任务，并在该上位机通过网络连接到该服务器获取该打印任务时，将远端用户的该打印任务发送给该上位机。

本发明的另一方面提供了一种自动连续打印方法，由光固化型三维打印设备实施，该光固化型三维打印设备具有用于容纳光敏树脂的物料槽和用于连接成型工件的升降台，其特征在于包括如下步骤：

S11：接收多个三维模型，对该多个三维模型进行排版；

S12：打印排版后的三维模型；

S13：打印完成后，将工件从该升降台上取下；

S14：判断是否需要补液，若是，则执行步骤S15，若否，则执行步骤S16；

S15：对该物料槽进行补充光敏树脂，补液完成后执行步骤S16；

S16：判断是否需要进行下一轮打印，若是，则返回步骤S11，若否，则结束打印。

本发明的另一方面提供了一种自动连续打印方法，由光固化型三维打印设备实施，该光固化型三维打印设备具有用于容纳光敏树脂的物料槽和用于连接成型工件的升降台，其特征在于包括如下步骤：

S21：接收多个三维模型，对该多个三维模型进行排版；

S22：打印排版后的三维模型；

S23：打印完成后，将工件从该升降台上取下；

S24：判断是否需要进行下一轮打印，若是，则执行步骤S25，若否，则结束打印；

S25：判断是否需要补液，若是，则执行步骤S26，若否，则返回步骤S21；

S26：对该物料槽进行补充光敏树脂，补液完成后返回步骤S21。

在本发明的一实施例中，对该多个三维模型进行排版是按如下排版规则进行：

该多个三维模型沿与用于铺展光敏树脂的涂布刮板长度平行的方向排列成n行，该n行中的该多个三维模型的高度满足如下关系：

假设第i行是该多个三维模型中具有最高高度的三维模型所在的行，则第i行中的多个三维模型的最低高度大于或等于第i+1行和第i-1行中的多个三维模型的最高高度，且该第i+1行中的多个三维模型中的最低高度大于或等于第i+2行中的多个三维模型的最高高度，该第i-1行中的多个三维模型中的最低高度大于或等于第i-2行中的多个三维模型的最高高度，依此类推；其中i＝1,2,…,n。

在本发明的一实施例中，该n行中的至少其中一行的多个三维模型采用沿一方向从高到低的方式进行布置。

在本发明的一实施例中，该n行中的至少其中一行的多个三维模型采用中间高两边低的方式进行布置。

在本发明的一实施例中，对该多个三维模型进行排版的步骤包括：

S1a：将该多个三维模型按高度从高到低排列；

S1b：将排列后的该多个三维模型根据边界条件分成n行；

S1c：对分成n行的该多个三维模型，以行为单位进行位置调整。

在本发明的一实施例中，在步骤S1b之后，步骤S1c之前或者在步骤S1c之后还包括如下步骤：S1d：对该n行中的至少一行内的多个三维模型进行行内位置调整。

在本发明的一实施例中，该涂布刮板仅对正在打印的区域进行刮动。

在本发明的一实施例中，对该多个三维模型进行排版包括如下步骤：

S1a’：计算多个三维模型的包围盒尺寸，并将该多个三维模型按照包围盒的宽度降序排列；

S1b’：根据剩余三维模型的最大宽度尝试在升降台中分配一行或列空间；

S1c’：判断升降台空间是否足够，若是，则执行步骤S1d’，若否，则结束；

S1d’：取出多个三维模型排成一行或列；

S1e’：对行或列之间的空间进行挤压，返回步骤S1b’。

在本发明的一实施例中，在步骤S1c’判断为否时，在结束之前，还可以包括步骤S1f’：将模型整体相对于升降台空间进行居中布置。

在本发明的一实施例中，该升降台上分布有多个贯孔；在该升降台的下方设置有顶起装置，该顶起装置具有与该多个贯孔对应设置的多个顶杆；该将工件从升降台上取下的步骤包括：

S3a：使该多个顶杆穿过该升降台上的该多个贯孔，将该工件顶起，使该工件与该升降台分离；

S3b：将与该升降台分离的该工件刮离该升降台，该工件进入存储装置。

在本发明的一实施例中，在步骤S3a中的该多个顶杆将该工件顶起的过程中，该多个顶杆振动。

在本发明的一实施例中，该升降台具有升降装置和平台，该平台可分离的连接于该升降装置，该工件成型于该平台上；该将工件从升降台上取下的步骤包括：

S3a’：将具有工件的该平台从该升降装置上取下；

S3b’：将一新的该平台设置于该升降装置上。

在本发明的一实施例中，对该物料槽进行补充光敏树脂的步骤采用将补液箱设置于该物料槽的上方，补液时使该补液箱中的光敏树脂基于重力作用流入到该物料槽的方式进行。

在本发明的一实施例中，对该物料槽进行补充光敏树脂的步骤采用设置一密封的补液箱，对该补液箱注入气体，使该补液箱中的光敏树脂基于气压的作用下流入到该物料槽的方式进行。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明的光固化型三维打印设备能够自动对三维模型排版，自动打印排版好的三维模型，自动将打印好的工件从升降台上取下并收集，并可根据需要自动对物料槽进行补液，实现了整个打印流程的自动化，可在无需人工参与的情况下自动连续打印。

本发明的自动排版方法可以将高度较高的三维模型集中在一个区域，随着打印的进行，可以需要打印的区域逐渐减小，此时，可以减小涂布刮板的刮动范围，可以提升打印效率。

本发明的另一自动排版方法在将多个三维模型排列成行或列时，使三维模型之间的间隔最小化，并在排列成行或列之后，调整行或列之间的间隔，同样使其最小化，如此，可以使每次打印尽量多的三维模型，提升打印效率。

本发明的自动打印和取件收集装置采用顶杆将工件从升降台上顶起，使工件与升降台分离，再将工件刮离升降台的方式，或者采用将具有工件的平台替换成一新的平台的方式自动的将工件从升降台上取下。

本发明的自动补液装置采用将补液箱上置，光敏树脂靠自身重力流入到物料槽，并通过电动阀控制补液时机和补液量，或者采用密封的补液箱，并通过注入气体的方式，使补液箱中的光敏树脂流入到物料槽中，以对物料槽进行补液，采用这些方式，具有输送高粘度液体材料的能力，同时具有成本低、体积小、补液精度高的优点。

附图说明

图1是光固化型三维打印设备的基本结构。

图2是本发明一实施例的能够自动连续打印的光固化型三维打印设备的结构示意图。

图3是本发明一实施例的经排版后三维模型示意图。

图4是本发明一实施例的自动排版系统的模块示意图。

图5是本发明另一实施例的自动排版系统的模块示意图。

图6是本发明一实施例的牙模组合单元示意图。

图7a-7d是本发明一实施例的自动打印和取件收集装置的分阶段结构示意图。

图8是本发明另一实施例的自动打印和取件收集装置的结构示意图。

图9是本发明一实施例的自动补液装置的结构示意图。

图10是本发明另一实施例的自动补液装置的结构示意图。

图11是本发明一实施例的能够自动连续打印的光固化型三维打印系统的结构示意图。

图12是本发明一实施例的自动连续打印方法的流程图。

图13是本发明另一实施例的自动连续打印方法的流程图。

图14是本发明一实施例的对多个三维模型进行排版的流程图。

图15是本发明另一实施例的对多个三维模型进行排版的流程图。

图16是本发明另一实施例的取出多个三维模型排成一行或列的流程图。

图17是本发明另一实施例的对行或列之间的空间进行挤压的流程图。

图18是本发明一实施例的将工件从升降台上取下的流程图。

图19是本发明另一实施例的将工件从升降台上取下的流程图。

图20是本发明一实施例的三维打印系统的自动连续打印方法的流程图。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明的实施例提出了一种能够自动连续打印的光固化型三维打印设备及自动打印方法，其能够自动排版、自动打印和取件收集以及自动补液，实现了整个打印流程的自动化，可以在无需人工参与的情况下，自动连续打印。该光固化型三维打印设备及自动打印方法，特别适用于打印小件物品，尤其适用于打印牙模。

图2是本发明一实施例的能够自动连续打印的光固化型三维打印设备的结构示意图。请参考图2，光固化型三维打印设备200可以包括自动排版系统210、自动打印和取件收集装置220以及自动补液装置230。

自动排版系统210用于接收多个三维模型，对多个三维模型进行排版，并输出排版后的三维模型。在一实施例中，自动排版系统210可以从上位机、移动存储装置中接收多个三维模型。

在一实施例中，自动排版系统210可以按如下排版规则对多个三维模型进行排版：将多个三维模型沿与用于铺展光敏树脂的涂布刮板223长度平行的方向排列成n行，这n行中的多个三维模型的高度满足如下关系：假设第i行是多个三维模型中具有最高高度的三维模型所在的行，则第i行中的多个三维模型的最低高度大于或等于第i+1行和第i-1行中的多个三维模型的最高高度，且第i+1行中的多个三维模型中的最低高度大于或等于第i+2行中的多个三维模型的最高高度，第i-1行中的多个三维模型中的最低高度大于或等于第i-2行中的多个三维模型的最高高度，依此类推；其中n为自然数，i＝1,2,…,n。该排版规则具有两个特例，即i＝1和i＝n时，此时多个三维模型的高度沿第1行到第n行，或第n行到第1行单方向递减。

在一实施例中，经上述排版规则排版后的三维模型如图3所示。在本实施例中，有15个三维模型m1～m15，沿与涂布刮板223长度平行的方向排列成5行，每行具有3个三维模型。第3行具有该15个三维模型中最高高度的三维模型m8，第3行中具有最低高度的三维模型m9的高度大于第2行中具有最高高度的三维模型m4的高度，第3行中具有最低高度的三维模型m9的高度大于第4行中具有最高高度的三维模型m10的高度。第2行中具有最低高度的三维模型m6的高度大于第1行中具有最高高度的三维模型m1的高度。第4行中具有最低高度的三维模型m12的高度大于第5行中具有最高高度的三维模型m15的高度。

由光固化型三维打印技术的原理可知，高度低的三维模型总是先打印完成，高度高的三维模型后打印完成。上述的排版规则将高度较高的三维模型集中在一个区域，随着打印的进行，高度较低的会逐渐打印完成，需要打印的区域也随着打印的进行逐渐减小。如此，需要涂布刮板223铺展光敏树脂的区域也会随着打印的进行逐渐减小。以图3所示的实施例为例，在打印一段时间后，第1行的三维模型由于具有较低的高度，先被打印完成，此后，光固化型三维打印设备200仅需要对第2-5行的区域进行打印，涂布刮板223可以仅对第2-5行的区域进行刮动。随着打印的进行，涂布刮板223需要刮动的区域越来越小，这样就可以减少涂布刮板223刮动所需要的时间，提升打印效率。

在一实施例中，经排版后的n行三维模型中的至少一行的三维模型采用沿一方向从高到低的方式进行布置，如图3中的第4行或第5行所示。

在另一实施例中，经排版后的n行三维模型中的至少一行的三维模型采用中间高两边低的方式进行布置，如图3中的第3行。由于光固化型三维打印设备200在升降台222中间位置具有较高的打印质量，因此，采用本实施例的布置方式，能够最大限度的利用具有较高打印质量的区域。

图4是本发明一实施例的自动排版系统的模块示意图。参考图4，自动排版系统210可以具有排序模块211、分行模块212和行间调整模块213。排序模块211用于将接收到的多个三维模型按高度从高到低排列。分行模块212用于将排列后的多个三维模型根据边界条件分成n行。行间调整模块213用于对分成n行的多个三维模型，以行为单位进行位置调整。

在一实施例中，自动排版系统210还可以具有行内调整模块214，用于对n行中的至少一行内的多个三维模型进行行内位置调整。

在一实施例中，分行模块212将排列后的多个三维模型分成n行的边界条件可以是分为一行的多个三维模型沿涂布刮板223长度方向的最大宽度之和小于或等于升降台222沿涂布刮板223长度方向的宽度和涂布刮板223的有效长度两者中的最小值，且n行中的多个三维模型沿涂布刮板223刮动方向的最大宽度之和小于或等于升降台222沿涂布刮板223刮动方向的宽度。如此，排版后的多个三维模型沿垂直于升降台222的方向投影到升降台222上得到的区域均在升降台222的范围内，以免发生三维模型打印不全的情况。

图5是本发明另一实施例的自动排版系统的模块示意图。参考图5，自动排版系统210可以包括：排序模块211’，用于计算多个三维模型的包围盒尺寸，并将多个三维模型按照包围盒的宽度降序排列；空间分配模块212’，用于根据剩余三维模型的最大宽度尝试在升降台222中分配一行或列空间，并判断升降台222的空间是否足够；排列模块213’，用于在升降台222具有足够的空间时，取出多个三维模型排成一行或列；行列空间挤压模块214’，用于在多个三维模型排成一行或列后，减小行或列之间的间隔。可选的，自动排版系统210还可以包括模型整体居中模块215’，用于在升降台222没有足够的空间时，将模型整体相对于升降台222的空间进行居中布置。

排列模块213’可以采用如下方式将取出的多个三维模型排列成一行或列：取出一个三维模型，并计算其沿垂直于升降台222平面的方向投影的轮廓；根据当前的三维模型的包围盒，将其以居中对齐的方式紧邻已有的三维模型摆放在行或列空间中；重复多次将当前的三维模型向行或列中已有的三维模型靠近一个较小的固定距离，直至当前的三维模型的轮廓与行或列中已有的三维模型的轮廓相交，此时，撤销当前的三维模型的上一次移动；判断模型是否超出升降台222的范围，若否，则取出下一个三维模型，重复上述操作，若是，则撤销对当前模型的摆放。

行列空间挤压模块214’可以采用如下方式减小行或列之间的间隔：重复多次将当前行或列向之前的行或列靠近一个较小的固定距离，直至两行或列三维模型的轮廓相交，此时，撤销当前的行或列的上次一移动。

在一打印牙模的实施例中，自动排版系统210可以先将两个牙模各自的一部分布置到两个牙模中另一个牙模的凹部中，组合成一个单元，再以组合后的单元作为排版单位进行后续的排版。如图6所示，牙模M1的一部分布置在牙模M2的凹部中，牙模M2的一部分布置在牙模M1的凹部中，牙模M1和牙模M2组合成一个单元。

自动排版系统210可以是光固化型三维打印设备的控制系统中的一个模块，也可以是单独设置的一个单元，本发明不以此为限。自动排版系统210可以通过例如计算机软件、硬件或计算机软件与硬件的组合加以实现。对于硬件实现而言，自动排版系统210可通过一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DAPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于实现自动排版系统210功能的其它电子装置或上述装置的选择组合来加以实现。对于软件实现而言，自动排版系统210可通过诸如程序模块(procedures)和函数模块(functions)等独立的软件模块来加以实现，其中每一个模块执行一个或多个自动排版系统210的功能和操作。软件代码可通过在适当编程语言中编写的应用软件来加以实施，可以储存在内存中，由控制器或处理器执行。

图7a-7d是本发明一实施例的自动打印和取件收集装置的分阶段结构示意图。参考图2、图7a-7d，自动打印和取件收集装置220可以包括用于容纳光敏树脂的物料槽221、用于连接成型工件300的升降台222、用于铺展光敏树脂的涂布刮板223、用于使光敏树脂固化的图像曝光系统224、用于使工件300与升降台222分离的顶起装置225以及用于将与升降台222分离的工件300刮离升降台222的收集刮板226。在本实施例中，涂布刮板223和收集刮板226是由同一装置构成，即该装置既用于铺展光敏树脂，还用于将与升降台222分离的工件300刮离升降台222。采用此种方式，可以使得三维打印设备的结构简单，且能够降低三维打印设备的成本。可以理解的，可以设置两个装置分别来实现涂布刮板223和收集刮板226的功能，即设置一个装置用于铺展光敏树脂，设置另外一个装置用于将与升降台222分离的工件300刮离升降台222。采用这种方式，虽然三维打印设备的结构较为复杂，成本也较高，但可以在任意高度收集工件300。

升降台222可以经丝杠与光固化型三维打印设备200的框架连接，升降台222能够相对于物料槽221上下移动。在开始打印时，升降台222浸没在物料槽221的液态光敏树脂中，并与液态光敏树脂的液面形成一均匀的液态树脂膜，液态树脂膜经图像曝光系统224所射出的紫外光(UV，Ultraviolet)照射固化后，升降台222下降一定距离，通过涂布刮板223使固化层上均匀涂布上一层液态树脂，进行下一层的紫外光照射固化，如此循环，直到工件300打印结束。由此可见，工件300是直接固化在升降台222上，而光敏树脂通常具有非常好的黏性，这就使打印完成的工件300与升降台222紧固的连接在一起。为了将打印完成的工件300从升降台222上取下，现有技术通常是通过工人利用铲刀等工具将其铲下。为了能够实现自动取下打印完成的工件300，本实施例的升降台222分布有多个贯孔，与顶起装置225的顶杆相配合，使打印完成的工件300能够与升降台222分离，即使打印完成的工件300与升降台222处于非紧固的连接。由于光固化型三维打印技术可以一次打印一个或多个工件，虽然在图7a-7d所示的实施例中，仅有一个工件300，但是可以理解的，可以具有多个工件成型于升降台222，并可利用顶起装置225一次性的使多个工件与升降台222分离。

顶起装置225设置于升降台222的下方，并具有与升降台222上的多个贯孔相对应的多个顶杆。在本实施例中，顶起装置225设置在物料槽221的底部。在工件300打印完成后，升降台222下降至物料槽221的底部，使顶杆穿过升降台222上相应的贯孔，将打印完成的工件300顶起，使打印完成的工件300与升降台222分离。可以理解的，顶起装置225可以设置在物料槽221的任何位置，只要在工件300打印完成时，最高的顶杆未穿过升降台222上相应的贯孔。在一实施例中，顶起装置225可在物料槽221中上下移动。在工件300打印完成时，可使顶起装置225向上移动，使顶杆穿过升降台222上相应的贯孔，将打印完成的工件300顶起，使打印完成的工件300与升降台222分离。可以理解的，可以同时使升降台222向下移动，顶起装置225向上移动，以缩短升降台222、顶起装置225移动到另一方所需要的时间。

在本实施例中，各顶杆具有不同的高度。例如，多个顶杆的顶端形成图7a或图7c所示的一坡面，这样可以使从高到低的多个顶杆先后接触到工件300，使工件300以从一边到另一边的方式与升降台222逐渐分离。相对于将整个工件300同时顶起，使工件300与升降台222分离的方式，这种逐渐分离的方式所需要的力相对较小。优选的，坡面的倾斜角为5-15度。在未图示的实施例中，多个顶杆的顶端也可以形成阶梯，即高度的变化不像图7a或图7c那样平滑，而是跳跃的。多个顶杆的顶端还可以是具有坡面的阶梯状，即形成一阶的多个顶杆的顶端形成一坡面。另外，多个顶杆的顶端还可以具有类似于三角波、锯齿波、正弦波等的一种或者其中任意种类的组合的形状。可以理解的，多个顶杆还可以具有相同的高度，其顶端形成一平面，这种方式则是将整个工件300同时顶起，使工件300与升降台222分离。需要指出的是，光固化型三维打印设备200可以同时打印成型多个工件300，因此升降台222上可以同时有多个工件300。顶起装置225可以将这些工件全部顶起，使它们与升降台222分离。

在一实施例中，顶起装置225还可以具有振动装置(图中未示出)，用于在多个顶杆顶起工件300时，使多个顶杆振动，以利于工件300与升降台222分离。可以理解的，多个顶杆的振动可以是沿顶杆轴向的上下振动，也可以是沿顶杆径向的横向振动。

收集刮板226设置在升降台222的上方，其可在升降台222的上方从一端移动到另一端，例如，从光固化型三维打印设备200的后边移动到前边，或者从左边移动到右边。打印完成后，顶起装置225将工件300与升降台222分离，升降台222向上移动到收集刮板226能够刮动工件300的位置，收集刮板226从升降台222的上方从一端移动到另一端，将工件300刮离升降台222。

可选的，自动打印和取件收集装置220还可以包括一个存储装置(图中未示出)，用于容纳收集刮板226刮离升降台222的工件300。存储装置可设置在物料槽221的一边，在收集刮板226从一端移动到另一端将工件300刮离升降台222时，使工件300直接掉落到存储装置中。此外，存储装置可以具有多层的结构，且各层可以上下移动，每层可以收集一次或多次收集刮板226刮离升降台222上的一个或多个工件300。优选的，存储装置的每层收集一次收集刮板226刮离升降台222上的一个或多个工件300，这样可以为连续自动化后处理提供方便。

图7a是本发明一实施例的工件被顶起前的自动打印和取件收集装置的结构示意图。参考图7a，工件300打印完成时，工件300与升降台222紧固连接。升降台222处于物料槽221内。在本实施例中，顶起装置225设置在物料槽221的底部。在开始自动取件时，承载着工件300的升降台222向下移动，直至物料槽221的底部。

图7b是本发明一实施例的工件被顶起时的自动打印和取件收集装置的结构示意图。参考图7b，升降台222向下移动到物料槽221的底部，顶起装置225的顶杆穿过升降台222上相应的贯孔，将与升降台222紧固连接的工件300顶起，使工件300与升降台222分离。

图7c是本发明一实施例的工件与升降台分离后，升降台上升后的自动打印和取件收集装置的结构示意图。参考图7c，工件300与升降台222分离后，升降台222承载着工件300向上移动，直至收集刮板226能够刮动工件300的位置。例如，升降台222向上移动到升降台222的上端面近乎与收集刮板226的下沿平齐的位置。可以理解的，升降台222可以向上移动到工件300的中部与收集刮板226的下沿平齐的位置。

图7d是本发明一实施例的刮板刮离工件时的自动打印和取件收集装置的结构示意图。参考图7d，升降台222承载着工件300向上移动到收集刮板226能够刮动工件300的位置后，收集刮板226在升降台222的上方从一端移动到另一端，将工件300刮离升降台222。可选的，可以在物料槽221的边上设置一个存储装置(图中未示出)，用于容纳收集刮板226刮离升降台222的工件300。

图8是本发明另一实施例的自动打印和取件收集装置的结构示意图。参考图2和图8，自动打印和取件收集装置220可以包括用于容纳光敏树脂的物料槽221、用于连接成型工件300的升降台222’、用于铺展光敏树脂的涂布刮板223以及用于使光敏树脂固化的图像曝光系统224。

升降台222’可以具有升降装置222’a和平台222’b，平台222’b是可分离的连接于升降装置222’a，工件300成型于平台222’b。自动打印和取件收集装置220还具有自动替换装置(图中未示出)，用于将具有工件300的平台222’b从升降装置222’a上取下，并将一新的平台222’b设置于升降装置222’a上。由于本实施例所示的自动打印和取件收集装置220是将具有工件300的的平台222’b整个取下，并替换上一个新的222’b，取下后的平台222’b可以由其他的专门装置进行单独的取件和收集处理，该种方式具有取件速度快的优点，非常适于流水线作业。

图9是本发明一实施例的自动补液装置的结构示意图。参考图9，自动补液装置230具有补液箱231和电动阀232。补液箱231用于容纳光敏树脂，并设置于物料槽221的上方。补液箱231的底面设置有出液口233，并与电动阀232连接。可以理解的，出液口233还可以设置于补液箱231侧面的底部。当电动阀232打开时，补液箱231内的光敏树脂可以在重力的作用下，经由出液口233流入到物料槽221中，以对物料槽221进行补液。补液箱231的顶面还可以设置有进液口234，用于对补液箱231补充光敏树脂。可以理解的，当补液箱231中的光敏树脂的液位高于物料槽221中的光敏树脂的液位221a时，自动补液装置230即可正常工作。

自动补液装置230还可以具有保护阀235。保护阀235设置于出液口233和电动阀232之间，当需要对电动阀232等进行检修时，可以关闭保护阀235，以关闭出液口233和电动阀232之间的通路。这样可以在对电动阀232等进行检修时，无需清空补液箱231内的光敏树脂，以使检修更为方便。可以理解的，在自动补液装置230正常工作时，保护阀235处于打开状态。

自动补液装置230还可以包括液位检测装置236。液位检测装置236设置于物料槽221的上方，用于检测物料槽221内的光敏树脂的液位221a。自动补液装置230根据液位检测装置236的检测结果来控制电动阀232的打开和关闭，以控制补液时机和补液量。举例而言，当液位检测装置236检测到液位221a低于预设的一个阈值时，自动补液装置230打开电动阀232，对物料槽221进行补液。当液位检测装置236检测到液位221a已达到期望值时，自动补液装置230关闭电动阀232，停止对物料槽221进行补液。

虽然图9所示的实施例中，液位检测装置236仅有一个，但是可以理解的，液位检测装置236可以为多个，并设置于物料槽221上方的不同位置。液位检测装置236可以是超声式液位检测器、光学液位检测器和电容式液位检测器等中的一种或多种。

图10是本发明另一实施例的自动补液装置的结构示意图。参考图10，自动补液装置230’具有密封的补液箱231’和打气装置232’。

补液箱231’用于容纳光敏树脂。在补液箱231’的顶部设置有进气管233’，在补液箱231’的侧面的底部设置有出液口234’。可以理解的，出液口234’也可以设置在补液箱231’的底面。在补液箱231’的顶面还可以设置有进液口235’，用于对补液箱231’补充光敏树脂。

打气装置232’与进气管233’相连，以对补液箱231’注入气体。可以理解的，打气装置232’可以通过一软管与进气管233’相连，以避免将打气装置232’运行时的振动传递至补液箱231’。当需要补液时，打气装置232’对补液箱231’注入气体，补液箱231’内的气压会随着注入气体的增多而增大，从而使补液箱231’内的光敏树脂经由出液口234’流入到物料槽221中，以对物料槽221进行补液。当物料槽221内的光敏树脂的液位221a已达到期望值时，打气装置232’停止对补液箱231’注入气体，并释放补液箱231’内的气压，以停止对物料槽221进行补液。出液口234’可以连接有一管道236’，用于将经出液口234’流出的光敏树脂引导至物料槽221中。

在图10所示的实施例中，打气装置232’设置于光固化型三维打印设备200内，但是可以理解的，打气装置232’可以设置于光固化型三维打印设备200外，并通过一管道与进气管233’连接，以避免打气装置232’运行时的振动传递至光固化型三维打印设备200。

自动补液装置230’还可以包括液位检测装置237’。液位检测装置237’设置于物料槽221的上方，用于检测物料槽221内的光敏树脂的液位221a。自动补液装置230’根据液位检测装置237’的检测结果来控制打气装置232’的开启和关闭，以控制补液时机和补液量。虽然图10所示的实施例中，液位检测装置237’仅有一个，但是可以理解的，液位检测装置237’可以为多个，并设置于物料槽221上方的不同位置。液位检测装置237’可以是超声式液位检测器、光学液位检测器和电容式液位检测器等中的一种或多种。

图11是本发明一实施例的能够自动连续打印的光固化型三维打印系统的结构示意图。参考图11，能够自动连续打印的光固化型三维打印系统10包括上位机400和多台与上位机400连接的三维打印设备200-1～200-k。上位机400用于控制三维打印设备200-1～200-k进行三维模型的打印，具体而言，当上位机400接收到打印任务时，查询三维打印设备200-1～200-k的状态，若有空闲的三维打印设备200，则上位机400将当前任务的三维模型发送给处于空闲状态的一个或多个三维打印设备200进行打印。三维打印设备200接收到三维模型后，对其进行自动排版，自动打印和取件收集，并在需要时进行自动补液。可选的，三维打印设备220-1～200-k可以自动的向上位机400报告其当前的状态，上位机400存储三维打印设备200-1～200-k所报告的状态。上位机400查询三维打印设备200-1～200-k的状态是在上位机400的本地中查询。可以理解的，上位机400查询三维打印设备200-1～200-k的状态也可以是直接向三维打印设备200-1～200-k查询。其中，三维打印设备200-1～200-k的状态包括但不限于空闲、打印中、故障。

光固化型三维打印系统10还可以包括服务器500。服务器500用于接收、处理远端用户的打印任务，并在上位机400通过网络连接到服务器500获取打印任务时，将远端用户的打印任务发送给上位机400。其中，上位机400连接到服务器500的网络包括但不限于ADSL网络、LAN网络、WLAN网络、WAN网络。

图12是本发明一实施例的自动连续打印方法的流程图。参考图12，该自动连续打印方法由光固化型三维打印设备200实施，具有如下步骤：

S11：接收多个三维模型，对多个三维模型进行排版；

S12：打印排版后的三维模型；

S13：打印完成后，将工件300从升降台222上取下；

S14：判断是否需要补液，若是，则执行步骤S15，若否，则执行步骤S16；

S15：对物料槽221进行补充光敏树脂，补液完成后执行步骤S16；

S16：判断是否需要进行下一轮打印，若是，则返回步骤S11，若否，则结束打印。

步骤S11可以由自动排版系统210执行，步骤S12、S13可以由自动打印和取件收集装置220执行，步骤S14、S15可以由自动补液装置230执行。

图13是本发明另一实施例的自动连续打印方法的流程图。参考图13，该自动连续打印方法由光固化型三维打印设备200实施，具有如下步骤：

S21：接收多个三维模型，对多个三维模型进行排版；

S22：打印排版后的三维模型；

S23：打印完成后，将工件300从升降台222上取下；

S24：判断是否需要进行下一轮打印，若是，则执行步骤S25，若否，则结束打印；

S25：判断是否需要补液，若是，则执行步骤S26，若否，则返回步骤S21；

S26：对物料槽221进行补充光敏树脂，补液完成后返回步骤S21。

步骤S21可以由自动排版系统210执行，步骤S22、S23可以由自动打印和取件收集装置220执行，步骤S25、S26可以由自动补液装置230执行。

在一实施例中，步骤S11、S21按如下排版规则对多个三维模型进行排版：将多个三维模型沿与用于铺展光敏树脂的涂布刮板223长度平行的方向排列成n行，这n行中的多个三维模型的高度满足如下关系：假设第i行是多个三维模型中具有最高高度的三维模型所在的行，则第i行中的多个三维模型的最低高度大于或等于第i+1行和第i-1行中的多个三维模型的最高高度，且第i+1行中的多个三维模型中的最低高度大于或等于第i+2行中的多个三维模型的最高高度，第i-1行中的多个三维模型中的最低高度大于或等于第i-2行中的多个三维模型的最高高度，依此类推；其中i＝1,2,…,n。

在一实施例中，经排版后的n行三维模型中的至少一行的三维模型采用沿一方向从高到低的方式进行布置，如图3中的第4行或第5行所示。

在另一实施例中，经排版后的n行三维模型中的至少一行的三维模型采用中间高两边低的方式进行布置，如图3中的第3行。由于光固化型三维打印设备200在升降台222中间位置具有较高的打印质量，因此，采用本实施例的布置方式，能够最大限度的利用具有较高打印质量的区域。

图14是本发明一实施例的对多个三维模型进行排版的流程图。参考图14，对多个三维模型进行排版的包括如下步骤：

S1a：将多个三维模型按高度从高到低排列；

S1b：将排列后的多个三维模型根据边界条件分成n行；

S1c：对分成n行的多个三维模型，以行为单位进行位置调整。

在一实施例中，在步骤S1b之后，步骤S1c之前或者在步骤S1c之后还包括如下步骤：S1d：对n行中的至少一行内的多个三维模型进行行内位置调整。

在一实施例中，步骤S1b中将排列后的多个三维模型分成n行的边界条件可以是分为一行的多个三维模型沿涂布刮板223长度方向的最大宽度之和小于或等于升降台222沿涂布刮板223长度方向的宽度和涂布刮板223的有效长度两者中的最小值，且n行中的多个三维模型沿涂布刮板223刮动方向的最大宽度之和小于或等于升降台222沿涂布刮板223刮动方向的宽度。如此，排版后的多个三维模型沿垂直于升降台223的方向投影到升降台223上得到的区域均在升降台223的范围内，以免发生三维模型打印不全的情况。

图15是本发明另一实施例的对多个三维模型进行排版的流程图。参考图15，对多个三维模型进行排版可以包括如下步骤：

S1a’：计算多个三维模型的包围盒尺寸，并将该多个三维模型按照包围盒的宽度降序排列；

S1b’：根据剩余三维模型的最大宽度尝试在升降台中分配一行或列空间；

S1c’：判断升降台空间是否足够，若是，则执行步骤S1d’，若否，则结束；

S1d’：取出多个三维模型排成一行或列；

S1e’：对行或列之间的空间进行挤压，返回步骤S1b’。

可选的，在步骤S1c’判断为否时，在结束之前，还可以包括步骤S1f’：将模型整体相对于升降台空间进行居中布置。

图16是本发明另一实施例的取出多个三维模型排成一行或列的流程图。参考图16，取出多个三维模型排成一行或列可以包括如下步骤：

S1d’1：取出一个三维模型，并计算其沿垂直于升降台平面的方向投影的轮廓；

S1d’2：根据当前的三维模型的包围盒，将其以居中对齐的方式紧邻已有的三维模型摆放在行或列空间中；

S1d’3：将当前的三维模型向行或列中已有的三维模型靠近一个较小的固定距离；

S1d’4：判断三维模型轮廓是否相交，若是，则执行步骤S1d’5，若否，则返回步骤S1d’3；

S1d’5：撤销当前的三维模型的上一次移动；

S1d’6：判断是否超出升降台的范围，若是，则执行步骤S1d’7，若否，则返回步骤S1d’1；

S1d’7：撤销当前的三维模型的上一次移动。

图17是本发明另一实施例的对行或列之间的空间进行挤压的流程图。参考图17，对行或列之间的空间进行挤压可以包括如下步骤：

S1e’1：将当前行或列向之前的行或列靠近一个较小的固定距离；

S1e’2：判断两行或列三维模型轮廓是否相交，若是，则执行步骤S1e’3，若否，则返回步骤S1e’1；

S1e’3：撤销当前的行或列的上次一移动。

图18是本发明一实施例的将工件从升降台上取下的流程图。该自动取件方法适用于如图7a-7d所示的光固化型三维打印设备200，参考图18，该将工件从升降台上取下的步骤包括：

S3a：使多个顶杆穿过升降台222上的多个贯孔，将工件300顶起，使工件300与升降台222分离；

S3b：将与升降台222分离的工件300刮离升降台。

在一实施例中，在步骤S3a中的多个顶杆将工件300顶起的过程中，多个顶杆振动。

图19是本发明另一实施例的将工件从升降台上取下的流程图。该自动取件方法适用于如图8所示的光固化型三维打印设备200，参考图19，该将工件从升降台上取下的步骤包括：

S3a’：将具有工件300的平台222’b从升降装置222’a上取下；

S3b’：将一新的平台222’b设置于升降装置222’a上。

在一实施例中，对物料槽221进行补液的步骤采用将补液箱231设置于物料槽221的上方，补液时使补液箱231中的光敏树脂基于重力作用流入到物料槽221的方式进行。

在一实施例中，对物料槽221进行补液的步骤采用设置一密封的补液箱231’，对补液箱231’注入气体，使补液箱231’中的光敏树脂基于气压的作用下流入到物料槽221的方式进行。

图20是本发明一实施例的三维打印系统的自动连续打印方法的流程图。参考图20，上位机400执行步骤S401：接收打印任务，步骤S402：查询三维打印设备的状态；三维打印设备200-1～200-k在步骤S201接收上位机的状态查询，并在步骤S202向上位机400报告其当前所处的状态；上位机400在步骤S403接收三维打印设备的状态，并在步骤404判断是否有空闲的三维打印设备，如有，则执行步骤S405：将打印任务发送给空闲的三维打印机，并返回步骤S401；三维打印设备200-1～200-k在步骤S203接收打印任务，并自动排版，自动打印和取件收集，及需要时进行自动补液；若没有空闲的三维打印设备，则上位机400返回步骤S402。其中，三维打印设备200-1～200-k的状态包括但不限于空闲、打印中、故障。

可选的，三维打印设备220-1～200-k可以自动的向上位机400报告其当前的状态，上位机400存储三维打印设备200-1～200-k所报告的状态。上位机400查询三维打印设备200-1～200-k的状态是在上位机400的本地中查询。

三维打印设备200-1～200-k在步骤S203接收打印任务，并自动排版，自动打印和取件收集，及需要时进行自动补液，可以采用如图12、图13至少其中之一所述的三维自动连续打印方法。

上位机400可以通过用户界面直接接收用户的打印任务，或者可以通过与一服务器500进行通信来接收远端用户的打印任务，本发明并不以此为限。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。