一种3D打印方法及装置与流程

本申请涉及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：

3d打印技术是熔融沉积成型技术，首先将已有的模型文件导出stl(standardtemplatelibrary，标准模板库)文件，在虚拟打印平面上调整和布置模型，使用切片软件将模型切片，计算出打印路径数据，并生成控制指令，将控制指令发送至打印机，开始控制打印机打印，打印机的喷头将固态材料加热至熔融态，熔融态的材料通过喷头挤出，打印机在控制指令下，将熔融态材料一层一层的叠加成型到一起，最终形成打印模型。

该技术常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

现有技术中，模型进行分层打印，喷头依据某一层切片数据扫描路径完成模型打印后，再进行下一层模型的打印，当某一层切片数据扫描路径中存在彼此相对独立且具有一定距离的连通区域时，即模型成型过程中间存在空白区域，在喷头完成该层其中一个联通区域的打印成型后，需要控制喷头跳转过空白区域到达下一个连通区域继续打印，在控制喷头跳转打印完该层所有的连通区域后，再按照该方法打印下一层，这样，在打印完成一个3d物体后，需要控制打印机在每一层进行多次跳转，一方面打印时间长，另一方面在控制喷头横向跳转过程中，会产生多次流涎问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种3d打印方法及装置，以减少在3d打印过程中出现的横向跳转次数，从而缩短打印时间和减少由于打印机喷头横向跳转出现的流涎问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种3d打印方法，包括：

获取当前待打印切片层中各连通区域之间的连通距离并确定出最小连通距离；

若最小连通距离大于所述当前待打印切片层对应的切片层阈值，控制打印机喷头打印所述当前待打印切片层中的任一连通区域；

控制所述打印机喷头跳转至下一待打印切片层，以所述下一待打印切片层作为所述当前待打印切片层，执行所述获取当前待打印切片层中各连通区域之间的连通距离的步骤，以在最小连通距离大于所述当前待打印切片层对应的切片层阈值时，控制所述打印机喷头在所述当前待打印切片层中打印所述任一连通区域对应的连通区域。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，所述获取当前待打印切片层中各连通区域之间的连通距离并确定出最小连通距离之前，还包括：

将目标打印物进行切片后形成多个切片层，每个切片层中包括多个连通区域。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，所述获取当前待打印切片层中各连通区域之间的连通距离包括：

任意选择两个连通区域，分别获取这两个连通区域外轮廓上任意两点间线段距离；

在获取的所有两点间线段距离中，将最小的线段距离确定为这两个连通区域之间的连通距离。

结合第一方面至第一方面的第二种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，在所述控制所述打印机喷头跳转至下一待打印切片层之前，所述方法还包括：

判断所述当前待打印切片层是否为目标打印物的最后一层，或，当前待打印切片层是否为打印的所述任一连通区域对应的最后一层；

若否，执行所述控制所述打印机喷头跳转至下一待打印切片层的步骤；

若是，控制所述打印机喷头跳转到最小连通距离大于切片层阈值的第一个切片层进行逐层打印，直至所述当前待打印切片层；

控制所述打印机喷头打印所述当前待打印切片层中的其他连通区域。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，所述方法还包括：

若最小连通距离不大于所述当前待打印切片层对应的切片层阈值，控制所述打印机喷头跳转到最小连通距离大于切片层阈值的第一个切片层进行逐层打印，直至所述当前待打印切片层；

从任一连通区域开始，控制所述打印机喷头逐一打印所述当前待打印切片层中的所有连通区域。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，在所述控制所述打印机喷头逐一打印所述当前待打印切片层中的所有连通区域之后，所述方法还包括：

判断所述当前待打印切片层是否为最后一层，若否，执行所述控制所述打印机喷头跳转至下一待打印切片层的步骤，若是，结束流程。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，若确定最小连通距离不大于所述当前待打印切片层对应的切片层阈值之后，控制所述打印机喷头跳转到最小连通距离大于切片层阈值的第一个切片层进行逐层打印之前，还包括：

确定所述任一连通区域与和任一连通区域相邻的待打印区域之间的距离至少有一个不大于该层的设定阈值。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，所述方法还包括：

在控制所述打印机喷头打印过程中，实时检测所述打印机中剩余的打印材料的剩余量；

在所述剩余量小于设定量值时，控制所述打印机喷头优先打印所述当前打印切片层中耗材最少的连通区域。

第二方面，本申请实施例提供了一种3d打印装置，包括：

获取模块，用于获取当前待打印切片层中各连通区域之间的连通距离并确定出最小连通距离；

控制模块，用于若最小连通距离大于所述当前待打印切片层对应的切片层阈值，控制打印机喷头打印所述当前待打印切片层中的任一连通区域；

以及，控制所述打印机喷头跳转至下一待打印切片层，以所述下一待打印切片层作为所述当前待打印切片层，执行所述获取当前待打印切片层中各连通区域之间的连通距离的步骤，以在最小连通距离大于所述当前待打印切片层对应的切片层阈值时，控制所述打印机喷头在所述当前待打印切片层中打印所述任一连通区域对应的连通区域。

结合第二方面，本申请实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，还包括：

切片模块，用于在所述获取模块获取当前待打印切片层中各连通区域之间的连通距离并确定出最小连通距离之前，将待打印物进行切片后形成多个切片层，每个切片层中包括多个连通区域。

与现有技术中相比，本申请提出的3d打印方法，对于每一层中出现的连通区域，并不是采用传统的先控制打印机喷头横向跳转将当前待打印切片层的每个连通区域均打印完后，再打印下一层，而是先获取当前待打印切片层上任意两个连通区域之间的连通距离，并确定出最小的连通距离，在确定该最小的连通距离大于当前待打印切片层对应的切片层阈值时，控制打印机喷头打印当前待打印切片层中的任一连通区域，之后控制打印机喷头跳转至下一待打印切片层，以所述下一待打印切片层作为所述当前待打印切片层，执行所述获取当前待打印切片层中各连通区域之间的连通距离的步骤，以在最小连通距离大于所述当前待打印切片层对应的切片层阈值时，控制所述打印机喷头在所述当前待打印切片层中打印所述任一连通区域对应的连通区域，这样，整体看来，当满足条件时，打印机喷头因为是逐层打印，横向跳转的次数就大大减少了。

为使本申请的上述目的、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申请实施例的技术方案，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申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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示出了本申请实施例所提供的第一种3d打印方法流程图；

图2示出了本申请实施例所提供的第二种3d打印方法流程图；

图3示出了本申请实施例所提供的第三种3d打印方法流程图；

图4示出了本申请实施例所提供的第四种3d打印方法流程图；

图5示出了本申请实施例所提供的第五种3d打印方法流程图；

图6示出了本申请实施例所提供的一种3d打印装置结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请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申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例1

本申请实施例1提供了一种3d打印方法，如图1所示，为该方法的流程示意图，具体步骤如下：

s100，获取当前待打印切片层中各连通区域之间的连通距离并确定出最小连通距离。

在步骤s100之前，还包括：

将目标打印物进行切片后形成多个切片层，每个切片层中包括多个连通区域。

这里的对待打印物进行切片是通过绘图软件，对待打印物对应的三维模型按照设定的厚度进行切片。

一种较佳的实施方式，在本申请实施例1提出的技术方案中，获取当前待打印切片层中各连通区域之间的连通距离的流程图如图2所示，具体步骤如下：

s200，任意选择两个连通区域，分别获取这两个连通区域外轮廓上任意两点间线段距离。

s210，在获取的所有两点间线段距离中，将最小的线段距离确定为这两个连通区域之间的连通距离。

s110，若最小连通距离大于当前待打印切片层对应的切片层阈值，控制打印机喷头打印当前待打印切片层中的任一连通区域。

其中，当前待打印切片层对应的切片层阈值与负责打印当前待打印切片层的打印机喷头的宽度有关，下面以一个具体例子进行详细解释：

加入待打印切片层为五层，每一层均包括三个连通区域，从下至上依次为第一层至第五层，从第一层开始，将三个连通区域分别标记为第一连通区域、第二连通区域和第三连通区域，选定从第一连通区域开始打印(当然也可以从第二连通区域或者第三连通区域开始)如果第一层的最小距离大于第一层对应的切片层阈值，则继续打印第二层中的与第一连通区域对应的连通区域，如果之后每一层的最小连通距离均大于对应的切片层阈值，则在打印完第一连通区域在之后的每一层对应的所有连通区域后，跳转至第一层打印第二连通区域或第三连通区域进行打印，因为每一层的连通区域均大于对应层的切片层阈值，即均大于对应层的打印机喷头的宽度，所以，在打印机喷头下降过程中，不会受到打印好的第一连通区域及该第一连通区域在每一层对应的其他连通区域的干扰。

s130，控制打印机喷头跳转至下一待打印切片层，以下一待打印切片层作为当前待打印切片层，执行获取当前待打印切片层中各连通区域之间的连通距离的步骤，以在最小连通距离大于当前待打印切片层对应的切片层阈值时，控制打印机喷头在当前待打印切片层中打印任一连通区域对应的连通区域。

此处的任一连通区域为任一选定的一个连通区域，在打印开始时，第一个待打印的连通区域的选定是任意的。

一种较佳的实施方式，在本申请实施例1提出的技术方案中，在步骤s110之后，在步骤s130中的控制打印机喷头跳转至下一待打印切片层之前，还包括如下步骤，流程图如图3所示：

s300，判断当前待打印切片层是否为目标打印物的最后一层，或者，判断当前待打印切片层是否为打印的任一连通区域对应的最后一层。

比如，目标打印物被切分为五层，上述该任一连通区域和该任一连通区域对应的连通区域分布在前四层切片层中，会判断待打印切片层是否为第五层，或者，判断当前待打印切片层是否为打印的该任一连通区域对应的第四层。

s310，若否，执行控制打印机喷头跳转至下一待打印切片层的步骤。

这里的若否指的是：当前待打印切片层不是目标打印物的最后一层，且当前待打印切片层不是打印的任一连通区域对应的最后一层。

s320，若是，跳转到最小连通距离大于切片层阈值的第一切片层进行逐层打印，直至当前待打印切片层。

这里的若是指的是：当前待打印切片层是目标打印物的最后一层，或者，当前待打印切片层是打印的任一连通区域对应的最后一层，这种情况发生任一种，则需要控制打印机喷头跳转到最小连通距离大于对切片层阈值的第一个切片层进行逐层打印，直至到当前待打印切片层。

s330，控制打印机喷头打印当前待打印切片层中的其他连通区域。

在步骤s320中，若当前待打印切片层是目标打印物的最后一层，或者，当前待打印切片层是打印的任一连通区域对应的最后一层，则重复控制打印机喷头跳转至最小连通距离大于切片层阈值的第一个切片层进行逐层打印，直至打印到当前待打印切片层，最后当前切片层以下的切片层都被打印完后，执行步骤s330。

一种较佳的实施方式，在本申请实施例1提出的技术方案中，在步骤s100之后，该3d打印方法还包括以下情况，流程图如图4所示；

s400，若最小连通距离不大于当前待打印切片层对应的切片层阈值，控制打印机喷头跳转到最小连通距离大于切片层阈值的第一个切片层进行逐层打印，直至当前待打印切片层。

s410，从任一连通区域开始，控制打印机喷头逐一打印当前待打印切片层中的所有连通区域。

在步骤410之后，控制打印机喷头跳转至下一待打印切片层，以下一待打印切片层作为所述当前待打印切片层，执行步骤s100，之后，继续判断最小连通距离与当前待打印切片层对应的切片层阈值之间的大小关系，再决定是执行步骤s110还是步骤s410。

一种较佳的实施方式，在本申请实施例1提出的技术方案中，在步骤s410中的在控制打印机喷头逐一打印当前待打印切片层中的所有连通区域之后，还包括：

判断当前待打印切片层是否为最后一层，若否，执行控制所述打印机喷头跳转至下一待打印切片层的步骤，若是，结束流程。

一种较佳的实施方式，在本申请实施例1提出的技术方案中，在步骤s400中，若确定最小连通距离不大于当前待打印切片层对应的切片层阈值之后，控制打印机喷头跳转到最小连通距离大于切片层阈值的第一个切片层进行逐层打印之前，还包括：

确定任一连通区域与和任一连通区域相邻的待打印区域之间的距离至少有一个不大于该层的设定阈值。

比如，在打印过程中，该任一连通区域所在的待打印切片层的最小连通距离不大于当前待打印切片层对应的切片层阈值，但是，该任一连通区域与和任一连通区域相邻的待打印区域之间的距离均大于该层的设定阈值，则可以不控制打印机喷头跳转到最小连通距离大于切片层阈值的第一个切片层进行逐层打印，而是继续跳转至下一待打印切片层，控制打印机喷头在当前待打印切片层中打印任一连通区域对应的连通区域，因为与该任一连通区域相邻的连通区域距离均较远，打印完下一层中与该任一连通区域对应的连通区域后，并不会影响继续打印该任一连通区域属于同一层的其他连通区域。

一种较佳的实施方式，在本申请实施例1提出的技术方案中，如图5所示，为另一种3d打印方法，具体步骤如下：

s500，在控制打印机喷头打印过程中，实时检测打印机中剩余的打印材料的剩余量。

s510，在剩余量小于设定量值时，控制打印机喷头优先打印当前打印切片层中耗材最少的连通区域。

实施例2

本申请实施例2提供了一种3d打印装置，如图6所示，包括：获取模块601和控制模块602。

获取模块601，用于获取当前待打印切片层中各连通区域之间的连通距离并确定出最小连通距离；

控制模块602，用于若最小连通距离大于当前待打印切片层对应的切片层阈值，控制打印机喷头打印当前待打印切片层中的任一连通区域；

以及，控制打印机喷头跳转至下一待打印切片层，以下一待打印切片层作为当前待打印切片层，执行获取当前待打印切片层中各连通区域之间的连通距离的步骤，以在最小连通距离大于当前待打印切片层对应的切片层阈值时，控制打印机喷头在当前待打印切片层中打印任一连通区域对应的连通区域。

较佳地，该3d打印装置还包括切片模块。

切片模块，用于在获取模块获取当前待打印切片层中各连通区域之间的连通距离并确定出最小连通距离之前，将待打印物进行切片后形成多个切片层，每个切片层中包括多个连通区域。

较佳地，获取模块301具体根据以下方法获取当前待打印切片层中各连通区域之间的连通距离：

任意选择两个连通区域，分别获取这两个连通区域外轮廓上任意两点间线段距离；

在获取的所有两点间线段距离中，将最小的线段距离确定为这两个连通区域之间的连通距离。

较佳地，控制模块在控制打印机喷头跳转至下一待打印切片层之前，还用于：

判断当前待打印切片层是否为目标打印物的最后一层，或者，当前待打印切片层是否为打印的任一连通区域对应的最后一层；

若否，执行控制打印机喷头跳转至下一待打印切片层的步骤；

若是，控制打印机喷头跳转到最小连通距离大于切片层阈值的第一个切片层进行逐层打印，直至当前待打印切片层；

控制打印机喷头打印当前待打印切片层中的其他连通区域。

较佳地，控制模块还用于：

若最小连通距离不大于当前待打印切片层对应的切片层阈值，控制打印机喷头跳转到最小连通距离大于切片层阈值的第一个切片层进行逐层打印，直至当前待打印切片层；

从任一连通区域开始，控制打印机喷头逐一打印当前待打印切片层中的所有连通区域。

较佳地，控制模块在控制打印机喷头逐一打印当前待打印切片层中的所有连通区域之后，还用于：

判断当前待打印切片层是否为最后一层，若否，执行控制打印机喷头跳转至下一待打印切片层的步骤，若是，结束流程。

较佳地，控制模块在确定最小连通距离不大于当前待打印切片层对应的切片层阈值之后，控制打印机喷头跳转到最小连通距离大于切片层阈值的第一个切片层进行逐层打印之前，还用于：

确定任一连通区域与和任一连通区域相邻的待打印区域之间的距离至少有一个不大于该层的设定阈值。

较佳地，该3d打印装置还包括检测模块。

检测模块，用于在控制模块控制打印机喷头打印过程中，实时检测打印机中剩余的打印材料的剩余量。

控制模块，还用于在剩余量小于设定量值时，控制打印机喷头优先打印当前打印切片层中耗材最少的连通区域。

与现有技术中相比，本申请提出的3d打印方法，对于每一层中出现的连通区域，并不是采用传统的先控制打印机喷头横向跳转将当前待打印切片层的每个连通区域均打印完后，再打印下一层，而是先获取当前待打印切片层上任意两个连通区域之间的连通距离，并确定出最小的连通距离，在确定该最小的连通距离大于当前待打印切片层对应的切片层阈值时，控制打印机喷头打印当前待打印切片层中的任一连通区域，之后控制打印机喷头跳转至下一待打印切片层，以下一待打印切片层作为当前待打印切片层，执行获取当前待打印切片层中各连通区域之间的连通距离的步骤，以在最小连通距离大于当前待打印切片层对应的切片层阈值时，控制打印机喷头在当前待打印切片层中打印任一连通区域对应的连通区域，这样，当总共有5层待打印切片层，且每个切片层中包括5个连通区域时，现有技术在打印完整个目标打印物后，总共需要控制打印机喷头横向跳转25次，而本方案在条件满足时，仅仅需要控制打印机喷头横向跳转5次，大大减少了打印机喷头横向跳转次数，从而减少了打印时间和流涎现象。

本申请实施例所提供的进行3d打印方法的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

本申请实施例所提供的3d打印装置可以为设备上的特定硬件或者安装于设备上的软件或固件等。本申请实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，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，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请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，该计算机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计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

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，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。