本发明涉及一种立体打印机制，特别涉及一种立体打印方法与立体打印系统。
背景技术：
在立体打印装置执行立体打印工作时，若所欲打印的立体物件具有延伸结构，且此延伸结构下方或侧面无支撑，则立体打印装置会在打印所述立体物件的同时一并打印用于支撑此延伸结构的支撑件，从而防止此延伸结构在打印过程中倒塌。一般来说，都是以延伸结构可以直接倚靠支撑件的方式来计算并生成支撑件。因此位于延伸结构下方或侧面的支撑件往往在接收受到上方或侧面的压力之后就完全卡住，而造成取出困难。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供一种立体打印方法与立体打印系统，可降低后续拆卸支撑件的难度。
本发明的一实施例提供一种立体打印方法，其用于立体打印系统，所述立体打印系统包括存储装置与立体打印装置，所述存储装置用以存储立体物件的模型信息，所述立体打印方法包括：根据所述立体物件的模型信息产生打印信息，其中所述打印信息包括对应于所述立体物件的第一打印层的打印信息与对应于所述立体物件的第二打印层的打印信息，其中所述第一打印层相邻于所述第二打印层；以及根据所述打印信息控制所述立体打印装置基于包含所述第一打印层与所述第二打印层的多个打印层执行立体打印操作，以打印支撑物与所述立体物件，其中所述支撑物用以支撑所述立体物件。另外，根据所述立体物件的所述模型信息产生所述打印信息的步骤包括：根据所述模型信息检测所述立体物件在所述第一打印层的悬空轮廓；以及根据所述悬空轮廓将所述支撑物的打印信息从对应于所述第二打印层的打印信息中移除。
在本发明的一实施例中，所述多个打印层还包括第三打印层，而根据所述立体物件的所述模型信息产生所述打印信息的步骤包括：根据所述模型信息获得所述立体物件在第三打印层的轮廓；以及对所述立体物件在所述第三打印层的所述轮廓执行扩展操作以获得间距信息。所述间距信息对应于所述立体物件与所述支撑物之间在所述第三打印层中的距离，且所述距离大于零。
在本发明的一实施例中，根据所述立体物件的所述模型信息产生所述打印信息的步骤还包括：根据所述立体物件在所述第三打印层的所述轮廓与所述间距信息产生所述支撑物在所述第三打印层的轮廓；以及根据所述立体物件在所述第三打印层的所述轮廓与所述支撑物在所述第三打印层的所述轮廓产生所述打印信息中对应于所述第三打印层的打印信息。
本发明的另一实施例提供一种立体打印系统，其包括存储装置、立体打印装置及处理器。所述存储装置用以存储立体物件的模型信息。所述处理器连接至所述存储装置与所述立体打印装置并且用以：根据所述立体物件的模型信息产生打印信息，其中所述打印信息包括对应于所述立体物件的第一打印层的打印信息与对应于所述立体物件的第二打印层的打印信息，其中所述第一打印层相邻于所述第二打印层；以及根据所述打印信息控制所述立体打印装置基于包含所述第一打印层与所述第二打印层的多个打印层执行立体打印操作，以打印支撑物与所述立体物件，其中所述支撑物用以支撑所述立体物件。另外，根据所述立体物件的所述模型信息产生所述打印信息的操作包括：根据所述模型信息检测所述立体物件在所述第一打印层的悬空轮廓；以及根据所述悬空轮廓将所述支撑物的打印信息从对应于所述第二打印层的打印信息中移除。
在本发明的一实施例中，所述多个打印层还包括第三打印层，而根据所述立体物件的所述模型信息产生所述打印信息的操作包括：根据所述模型信息获得所述立体物件在第三打印层的轮廓；以及对所述立体物件在所述第三打印层的所述轮廓执行扩展操作以获得间距信息。所述间距信息对应于所述立体物件与所述支撑物之间在所述第三打印层中的距离，且所述距离大于零。
在本发明的一实施例中，根据所述立体物件的所述模型信息产生所述打印信息的操作还包括：根据所述立体物件在所述第三打印层的所述轮廓与所述间距信息产生所述支撑物在所述第三打印层的轮廓；以及根据所述立体物件在所述第三打印层的所述轮廓与所述支撑物在所述第三打印层的所述轮廓产生所述打印信息中对应于所述第三打印层的打印信息。
在本发明的一实施例中，所述扩展操作的扩展方向平行于所述第三打印层。
在本发明的一实施例中，所述悬空轮廓在所述第二打印层上的投影区域不包含于所述立体物件在所述第二打印层上的轮廓范围内。
基于上述，本发明刻意让立体打印操作中将用于支撑立体物件的支撑件与所述立体物件拉开一段距离，从而可降低后续拆卸支撑件的难度。
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
图1是根据本发明的一实施例所显示的立体打印系统的示意图；
图2是根据本发明的一实施例所显示的立体打印操作的示意图；
图3是根据本发明的另一实施例所显示的立体打印操作的示意图；
图4a至图4c是根据本发明的一实施例所显示的产生对应于第一打印层的打印信息的示意图；
图5a至图5c是根据本发明的一实施立所显示的移除支撑物在第三打印层中的打印信息的示意图；
图6a是一般的立体物件与其支撑物的示意图；
图6b至图6d是根据本发明的多个实施例所显示的立体物件与其支撑物的示意图；
图7是根据本发明的一实施例所显示的立体打印方法的流程图。
附图编号说明：
10：立体打印系统；
11：主机；
111：存储装置；
112：处理器；
12：立体打印装置；
121：平台；
122：打印模块；
122a：打印头；
123：控制器；
21、61：立体物件；
211：本体；
212：延伸部；
22、62、63、64、65：支撑物；
221～224、621～623、631～633、641～643、651～653：支撑结构；
301(1)～301(n)、601、602、603：打印层；
41、42、43、51、52、53：图档；
401、410、411～414、420、421～424、501、502、510、511～514：轮廓；
二：投影区域；
s701、s7011、s7012、s702、s7021：步骤。
具体实施方式
图1是根据本发明的一实施例所显示的立体打印系统的示意图。请参照图1，立体打印系统10包括主机11与立体打印装置12。立体打印装置12用以执行立体打印操作。主机11连接至立体打印装置12并且用以控制立体打印装置12。例如，主机11可发送控制指令来指示立体打印装置12执行所述立体打印操作。主机11可以是智能手机、平板电脑、台式电脑、笔记本电脑或工业电脑等各式具有信息传输、存储及处理功能的电子装置。此外，主机11也可以与立体打印装置12整合为同一装置。
主机11包括存储装置111与处理器112。存储装置111用以存储信息并且可以是缓冲存储器、内部存储媒体、外接式存储媒体、其他类型存储装置或这些装置的组合。例如，缓冲存储器可包括随机存取存储器、只读存储器或其他类似装置。例如，内部存储媒体可包括硬盘(harddiskdrive,hdd)、固态硬盘(solidstatedisk)、快闪(flash)存储装置或其他类似装置。例如，外接式存储媒体可包括外接式硬盘、usb随身盘(usbdrive)、云端硬盘或其他类似装置。
处理器112连接至存储装置111并且用以存取存储装置111并产生用于控制立体打印装置12的控制指令。此外，处理器112也可控制主机11中各构件的运作。例如，处理器112可以是中央处理单元(centralprocessingunit,cpu)，或是其他可程序化的一般用途或特殊用途的微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(digitalsignalprocessor,dsp)、可程序化控制器、特殊应用积体电路(applicationspecificintegratedcircuits,asic)、可程序化逻辑装置(programmablelogicdevice,pld)、其他类似处理装置或这些装置的组合。
图2是根据本发明的一实施例所显示的立体打印操作的示意图。请同时参照图1与图2，立体打印装置12包括平台121、打印模块122及控制器123。平台121与打印模块122都连接至控制器123。打印模块122包括打印头122a。打印头122a可设置在平台121上方，以执行馈出成型材与染料等立体打印操作。须注意的是，所属技术领域技术人员应当知晓打印模块122还可以包括其余用以与打印头122a共同完成立体打印操作的构件(例如，供料管线、打印头连动机构等)，在此便不逐一赘述。
在执行立体打印操作时，打印头122a会先从欲打印的立体物件21的最底层开始进行逐层打印，从而逐渐在平台121的承载面上形成立体物件21。在立体打印操作中，打印头122a会在平台121上方可变换方向地移动并馈出熔融状态的成型材。之后，所述成型材将逐层地在平台121上固化并形成立体物件21。
控制器123用以根据来自处理器112的控制指令控制打印头122a移动并馈出成型材。例如，控制器123可以是微处理器、数字信号处理器、可程序化控制器、嵌入式控制器、特殊应用积体电路、可程序化逻辑装置、其他类似装置或这些装置的组合。
在本实施例中，存储装置111存储有欲打印的立体物件21的模型信息。例如，所述模型信息包括立体物件21的立体模型与对应于此立体模型的多个图档。例如，处理器112可根据立体物件21的立体模型执行切层操作以获得所述图档。所述图档可用于描述立体物件21在不同打印层的轮廓、上色区域以及使用的染料颜色等信息。处理器112会根据所述模型信息产生打印信息。然后，处理器112会根据所述打印信息发送控制指令以控制立体打印装置12执行对应于立体物件21的立体打印操作。
在图2的实施例中，为了说明方便，将欲打印的立体物件21视为包括本体211与延伸部212。本体211与延伸部212彼此连接。在另一实施例中，立体物件21也可不划分为本体211与延伸部212。从图2的侧视图可以看出，若未在延伸部212下方打印出支撑物22，则延伸部212有很高的机率会因缺乏下方支撑而倒塌。此外，若缺乏侧边支撑，则立体物件21也很容易歪斜或倾倒。因此，在对应于立体物件21的立体打印操作中，立体打印装置12会根据来自主机11的打印信息自动地打印支撑物22与立体物件21。其中，所述打印信息带有指示打印支撑物22与立体物件21的信息。换言之，支撑物22会在对于立体物件21的立体打印操作中随着立体物件21一并印出，并且用以在立体物件21的打印过程中支撑立体物件21。
如图2所示，所打印的支撑物22至少用以支撑立体物件21的延伸部212，且支撑物22不接触立体物件21。须注意的是，在图2的实施例中，立体物件21具有l形结构，且支撑物22包含4个支撑结构221、支撑结构222、支撑结构223及支撑结构224。但是，在某些未提及的实施例中，根据所述打印信息执行的立体打印操作所印出的立体物件21与支撑物22都可具有不同形状、结构和/或数目。
图3是根据本发明的另一实施例所显示的立体打印操作的示意图。须注意的是，图3主要呈现平台121、立体物件21及支撑物22的侧视图。请参照图3，根据所述打印信息，对应于打印层301(1)～301(n)的打印操作会依序执行。在对应于打印层301(1)～301(j-1)的打印操作中，本体211的下部与支撑物22会逐渐地被打印在平台121上。然后，在对应于打印层301(j)～301(n)的打印操作中，本体211的上部与延伸部212会逐渐地被打印。
在图3的实施例中，支撑物22与本体211之间具有距离d1，且距离d1大于零。例如，距离d1可以是支撑结构221与本体211之间的距离。在一实施例中，距离d1是平行于平台121的承载面的水平距离。在另一实施例中，距离d1是不平行于平台121的承载面的非水平距离。
在一实施例中，处理器112会根据存储装置111中的模型信息获得本体211在某一打印层(也称为第三打印层)的轮廓。处理器112会对本体211在第三打印层的轮廓执行扩展操作以获得间距信息。此间距信息对应于本体211与支撑物22之间在第三打印层内的距离，且此距离大于零。以图3为例，第三打印层可以是打印层301(1)～301(j)中某一个，且此距离可以是距离d1。
在一实施例中，处理器112会根据本体211在第三打印层的轮廓与所述间距信息产生支撑物22在第三打印层的轮廓。根据本体211在第三打印层的轮廓与支撑物22在第三打印层的轮廓，处理器112会产生传送给立体打印装置12的所述打印信息中对应于第三打印层的打印信息。例如，若第三打印层是打印层301(1)，则根据对应于打印层301(1)的打印信息，立体打印装置12可在对应于打印层301(1)的立体打印操作中打印出本体211的底部(或基底)以及支撑物22的底部(或基底)。若第三打印层是打印层301(i)，则根据对应于打印层301(i)的打印信息，立体打印装置12可在对应于打印层301(i)的立体打印操作中打印出本体211的相应部分以及支撑物22的相应部分。或者，若第三打印层是打印层301(j-1)，则根据对应于打印层301(j-1)的打印信息，立体打印装置12可在对应于打印层301(j-1)的立体打印操作中打印出本体211的相应部分以及支撑物22的相应部分(例如，图3中为支撑物22的顶端)。
图4a至图4c是根据本发明的一实施例所显示的产生对应于第三打印层的打印信息的示意图。请参照图3与图4a，假设立体物件21的模型信息包括图档41。图档41对应于所述第一打印层。例如，图档41可用于描述立体物件21(或本体211)在第三打印层的轮廓、上色区域以及使用的染料颜色等信息。因此，根据图档41，处理器112可获得立体物件21(或本体211)在第一打印层的轮廓401(以斜线标示)。
请参照图3与图4b，一般来说，为了避免立体物件21或其延伸部212在立体打印操作中倒塌，处理器112可能会根据立体物件21(或本体211)在第三打印层的轮廓401自动生成支撑物22在第三打印层的轮廓。例如，根据本体211在第三打印层的轮廓401，处理器112可能会自动产生图档42。其中，图档42可用于描述本体211在第三打印层的轮廓401以及支撑物22在第三打印层的轮廓410。例如，轮廓410可包括支撑结构221～224的轮廓411～414。从图4b可看出，支撑物22在第三打印层的轮廓410的至少一部份会触碰到(或紧靠)本体211在第三打印层的轮廓401。因此，后续根据图档42而自动印出的支撑物22也会紧靠着本体211。在一实施例中，轮廓410也称为支撑物22在第三打印层的预设轮廓。
请参照图3与图4c，在本实施例中，处理器112会对立体物件21(或本体211)在第三打印层中的轮廓401执行一扩展操作。例如，在此扩展操作中，处理器112会将本体211在第三打印层的轮廓401与支撑物22在第三打印层的预设轮廓410拉开一预设距离(例如，距离d1)。同时，处理器112会产生用来描述所述预设距离的间距信息。然后，处理器112会根据本体211在第三打印层的轮廓401以及所述间距信息产生新的图档43。例如，图档43包含了本体211在第三打印层的轮廓401以及支撑物22在第三打印层的新的轮廓420，且轮廓401与轮廓420之间相距了所述预设距离(例如，距离d1)。在传送用于打印立体物件21的打印信息时，由图档43所描述的打印信息会作为对应于第三打印层的打印信息传送至立体打印装置12。藉此，立体打印装置12可根据图档43所描述的打印信息执行图3中对应于打印层301(1)～301(j)中某一个的立体打印操作。
须注意的是，由于图档41～43都描述了立体物件21(或本体211)在第三打印层中的轮廓401，因此所述扩展操作的扩展方向也是平行于第三打印层。此外，实际上处理器112是以信息处理的方式来执行所述扩展操作。
在一实施例中，上述对应于第三打印层的立体打印操作可能会使得所打印的支撑物22的顶端直接接触延伸部212，使得往后支撑物22难以拆卸。因此，在一实施例中，处理器112还会根据存储装置111中的模型信息检测延伸部212在某一打印层(也称为第一打印层)的一悬空轮廓。处理器112会根据此悬空轮廓产生传送给立体打印装置12的打印信息中对应于第一打印层的打印信息。另外，处理器112会将支撑物22打印信息从对应于另一打印层(也称为第二打印层)一打印信息中移除，其中第一打印层相邻于第二打印层。
在一实施例中，所述第一打印层指的是用于打印延伸部212的打印层中可能会直接接触到支撑物22的打印层，而所述悬空轮廓则为延伸部212在此打印层中的轮廓。此外，所述第二打印层则是指用于打印支撑物22的打印层中可能会直接接触到延伸部212的打印层，且第二打印层会位于第一打印层下方。通过将支撑物22的打印信息从对应于第二打印层的打印信息中移除，可确保所打印的支撑物22的顶端不会接触延伸部212。
以图3为例，所述第一打印层为打印层301(j+1)，所述悬空轮廓为延伸部212在打印层301(j+1)中的轮廓，且所述第二打印层为打印层301(j)。在将支撑物22的打印信息从对应于打印层301(j)的打印信息移除后，可确保在立体打印装置12根据来自于主机11的打印信息执行的立体打印操作中，所印出的支撑物22的顶端会与延伸部212相距一个距离d2，且距离d2也大于零。例如，距离d2约为一个打印层(例如，打印层301(j))的高度或更多。
在一实施例中，处理器112可比对延伸部212在某一打印层中的轮廓在所述打印层的一投影方向上是否包含于立体物件21在所述打印层下方的另一打印层的轮廓范围内，从而检测所述悬空轮廓。若延伸部212在某一打印层中的轮廓在所述打印层的所述投影方向上包含于立体物件21在所述打印层下方的打印层的轮廓范围内，处理器112会判定延伸部212在所述打印层中的轮廓非为悬空轮廓。反之，若延伸部212在某一打印层中的轮廓在所述打印层的所述投影方向上不包含于立体物件21在所述打印层下方的打印层的轮廓范围内，则处理器112会判定延伸部212在此打印层中的轮廓为悬空轮廓。
以图3为例，延伸部212在打印层301(j+1)中的轮廓在打印层301(j)上的投影区域不包含于立体物件21(或本体211)在打印层301(j)的轮廓范围内。因此，处理器112可判定延伸部212在打印层301(j+1)中的轮廓为悬空轮廓。反之，从图3可看出，延伸部212在打印层301(n)中的轮廓在打印层301(n-1)上的投影区域不包含于立体物件21(或本体211)在打印层301(n-1)的轮廓范围内。因此，处理器112可判定延伸部212在打印层301(n)中的轮廓非为悬空轮廓。然后，处理器112可将包含悬空轮廓的打印层301(j+1)标记为第一打印层并且将打印层301(j)标记为第二打印层。
图5a至图5c是根据本发明的一实施立所显示的移除支撑物在第二打印层中的打印信息的示意图。请参照图3、图5a至图5c，假设立体物件21的模型信息包括图档51与52。图档51对应于打印层301(j+1)并且用于描述立体物件21在打印层301(j+1)的轮廓501。图档52对应于打印层301(j)并且用于描述立体物件21(或本体211)在打印层301(j)的轮廓502以及支撑物22在打印层301(j)的轮廓510。例如，轮廓510可包含支撑结构221～224在打印层301(j)的轮廓511～514。须注意的是，在图5b中，轮廓510是经由前述扩展操作而产生的，故轮廓510不接触轮廓502。然而，在另一实施例中，轮廓510也可能未经扩展操作调整，故会接触轮廓502。
在一实施例中，处理器112会比对图档51与52并判断轮廓501在图档52中的投影区域503是否在包含于轮廓502的轮廓范围中。从图5b可看出，投影区域503并未包含于轮廓502的轮廓范围中。因此，处理器112会将轮廓501的至少一部分视为所述悬空轮廓。然后，处理器112会移除图档52中属于支撑物22的轮廓510并且产生新的图档53(如图5c所示)，其对应于打印层301(j)。然后，处理器112可将图档51与53所描述的打印信息传送给立体打印装置12，而立体打印装置12可根据此打印信息执行对应于打印层301(j)与301(j+1)的打印操作。
换言之，若依据对应于打印层301(j)的原始图档52来执行对应于打印层301(j)的立体打印操作，则印出的支撑物22的顶端可能会接触甚至卡住延伸部212。然而，依据对应于打印层301(j)的新图档53来执行对应于打印层301(j)的立体打印操作，则印出的支撑物22的顶端将不会接触延伸部212，使得后续对于支撑物22的拆卸较为容易。此外，对应于其余打印层301(j+2)～301(n)的打印信息则可直接传送给立体打印装置12。藉此，立体打印装置12可打印出如图3所示的立体物件21与支撑物22，且立体物件21不接触支撑物22。
在一实施例中，在检测到所述悬空轮廓以及包含所述悬空轮廓的第一打印层后，处理器112也可以控制不在对应于第二打印层的图档中加入支撑物22的打印信息。以图3为例，在一实施例中，在判定打印层301(j+1)包含延伸部212的悬空轮廓后，支撑物22的打印信息可被允许加入至对应于打印层301(1)～301(j-1)的打印信息中并传送给立体打印装置12，但不被允许加入至对应于打印层301(j)的打印信息中。
须注意的是，在前述实施例中，都是以具有水平面与垂直面的立体物件21作为范例。然而，在另一实施例中，所欲打印的立体物件也可能具有倾斜面，而用于支撑此立体物件的支撑物则会与此倾斜面相距一段距离，并且可至少通过此倾斜面支撑立体物件。
图6a是一般的立体物件与其支撑物的示意图。须注意的是，图6a至图6d同样是为平台121以及打印在平台121上的立体物件与其支撑物的侧视图。请参照图6a，在一般的立体打印机制中，若立体物件61需要支撑，则支撑物62会与立体物件61一并印出。例如，支撑物62可包括支撑结构621～623。特别是，所打印的支撑物62并不会被刻意地控制为不接触立体物件61。例如，支撑结构621～623会分别在打印层601～603中触碰立体物件61的接触点a、b及c。在此状况下，在完成立体物件61的打印工作时，同步打印的支撑物62可能会难以拆卸。
图6b至图6d是根据本发明的多个实施例所显示的立体物件与其支撑物的示意图。请参照图6b，在一实施例中，若立体物件61需要支撑，则支撑物63会与立体物件61一并印出。例如，支撑物63包括支撑结构631～633。相对于图6a，支撑结构631～633分别与立体物件61的倾斜面在打印层601～603中拉开一段距离，使得立体物件61受重力下压后，支撑物63不会严重卡住接触点a、b及c。
请参照图6c，在一实施例中，若立体物件61需要支撑，则支撑物64会与立体物件61一并印出。例如，支撑物64包括支撑结构641～643。相对于图6a，支撑结构641～643分别少印了一层，使得立体物件61受重力下压后，支撑物64不会严重卡住接触点a、b及c。
请参照图6d，在一实施例中，若立体物件61需要支撑，则支撑物65会与立体物件61一并印出。例如，支撑物65包括支撑结构651～653。相对于图6a，支撑结构651～653分别与立体物件61的倾斜面在打印层601～603中拉开一段距离，且支撑结构651～653分别少印了一层。藉此，可更进一步确保立体物件61受重力下压后，支撑物65不会严重卡住接触点a、b及c。
须注意的是，在前述实施例中，立体物件的本体以及延伸部是为了说明方便而定义，而非用以限定本发明。在另一实施例中，具有倾斜面的立体物件可视为同时具有本体与延伸部。此外，实际上所打印的延伸部还是有可能因重力因素而接触下方的支撑物。
图7是根据本发明的一实施例所显示的立体打印方法的流程图。请参照图7，在步骤s701中，根据立体物件的模型信息产生打印信息。步骤s701包括步骤s7011与步骤s7012。在步骤s7011中，根据所述模型信息检测所述立体物件在第一打印层的悬空轮廓。在步骤s7012中，根据所述悬空轮廓将支撑物的打印信息从对应于第二打印层的打印信息中移除。在步骤s702中，根据所述打印信息控制立体打印装置基于包含所述第一打印层与所述第二打印层的多个打印层执行立体打印操作。所述立体打印操作包括步骤s7021。在步骤s7021中，打印支撑物与所述立体物件，其中所述支撑物用以支撑所述立体物件。
然而，图7中各步骤已详细说明如上，在此便不再赘述。需注意的是，图7中各步骤可以实作为多个程序码或是电路，本发明不加以限制。例如，在一实施例中，主机11的存储装置111存储有多个模块，而主机11的处理器112可运行此些模块以执行所述立体打印方法中相应操作。或者，在一实施例中，主机11的处理器112可包括多个电路，而此些电路经配置以执行所述立体打印方法中相应操作。此外，图7的方法可以搭配以上范例实施例使用，也可以单独使用，本发明不加以限制。
综上所述，本发明的立体打印方法与立体打印系统，可基于平行于立体物件的打印层的方向和/或垂直于立体物件的打印层的方向拉开立体物件与支撑件之间的间距。藉此，在完成立体物件及其支撑件的立体打印操作后，可较为容易地分离立体物件与支撑件。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求书所界定的为准。