本发明涉及3d打印技术领域，尤其是一种高精度人体模型打印系统结构及打印方法。
背景技术：
近年来，随着3d打印技术的发展，三维打印已经在很多领域都得到了广泛应用，在三维人体模型打印方面，市场上已经出现了3d打印照相馆、用于医学解剖的人体模型等三维人体模型打印的应用。虽然应用广泛，但是目前的三维人体模型打印存在成本高、工时长、精度和质量不理想等问题。例如3d打印照相馆用于扫描仪和3d打印机的投入就接近百万元，一个打印出来的三维人像价格在几百到几千元，从扫描仪采集完数据完毕到成品出来得几天到几周时间，因而出现了自2012年第一家3d打印照相馆开店以来，曾经火爆一时的3d打印照相馆如今陷入无利可图的局面。本发明提出一种高精度人体模型打印系统结构及打印方法，能实现低成本、高效率地打印三维人体模型。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种高精度人体模型打印系统结构及打印方法，克服现有的三维人体模型打印的成本高、工时长、效率低的缺陷。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种高精度人体模型打印系统，其特征在于，包括有系统平台、设置在系统平台上的第一支撑支架、第二支撑支架、第三支撑架、设置在第一支撑支架上的x方向直线滑轨、设置在第二支撑支架上与x方向直线滑轨平行的滑轨、设置在滑轨上的相隔设定距离的两个ip摄像头、设置在第三支撑架上与x方向直线滑轨平行的x方向直线滑台模组，以及y方向直线滑台模组；所述x方向直线滑轨和滑轨上设有相应的滑块；所述x方向直线滑台模组包含驱动机构；所述y方向直线滑台模组包括驱动滑轨、滑块以及驱动机构，y方向直线滑台模组两端分别固定在x方向直线滑轨和滑轨的滑块上，并能在x方向直线滑台模组中的驱动机构以及x方向直线滑轨和滑轨上滑块的带动下做x方向往复运动；y方向直线滑台模组的滑块上通过角块悬挂有z方向直线滑台模组，直线滑台模组能在y方向直线滑台模组的驱动机构驱动下横向往复运动，z方向直线滑台模组上悬挂有低精度低分辨率模块组件；低精度低分辨率模块组件上搭载可移动的高精度高分辨率模块组件；高精度高分辨率模块组件协同低分辨率模块组件固定着打印组件。
在上述的一种高精度人体模型打印系统，设置在x方向直线滑轨上的两个ip摄像头与处理终端通过网络相连接，摄像头对各个角度的人体姿势拍摄照片以及视频流，根据打印精度的要求对照片进行打光处理，并对视频进行压缩，然后上传到处理终端。
在上述的一种高精度人体模型打印系统，处理终端能在设定的算法控制下从ip摄像头上传来的数据中构建要打印的三维人体模型；处理终端能控制各方向的滑台模组的驱动电机，从而控制打印头在xzy方向上的高精度位移；x方向直线滑台模组和y方向直线滑台模组的驱动机构是伺服电机。
在上述的一种高精度人体模型打印系统，y方向直线滑台模组，以及悬挂于其上的z方向直线滑台模组的重量均匀分摊到x方向直线滑轨和滑轨上；位于x方向上的驱动电机固定在第三支撑架上由第三支撑架单独支撑其负重。
在上述的一种高精度人体模型打印系统，打印组件包含多个多功能机械臂，每个多功能机械臂上含有装载锁定与卸载装置；用来处理打印头、功能头与控制中的一个或多个的加载及卸载；所述高分辨率模块组件包含一种高精度位移装置和定位装置，根据不同处理指令，产生不同的高精度位移，从而对装载在其上的打印头、功能头或控制头产生不同程度的高精度位移。
在上述的一种高精度人体模型打印系统，控制头包含定位系统、自动聚焦系统、几何检测系统等多种组件，控制头用于确定打印模型的位置、自动聚焦打印模型的中心点、检测打印模型的几何形态。
在上述的一种高精度人体模型打印系统，功能头有多种类型，涵盖对被打印器件特定部位进行固化的聚焦紫外光头、红外光头、电子束聚焦固化头、超声波头。
在上述的一种高精度人体模型打印系统，打印头包含用于三维模型结构打印的3d打印头和用于涂色渲染的曲面打印头，并且与原料系统相连；3d打印头和曲面打印头上有可控器件，能够通过控制打印喷口产生形变，从而控制进料形态，提供不同的打印粒度；同时曲面打印头能够在处理终端的控制下喷出各种颜色的染料渲染模型。
在上述的一种高精度人体模型打印系统，所述的原料系统存储的是一些低成本的abs塑料、pla塑料、树脂、彩色染料等打印原料。
一种高精度人体模型打印方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，人站在打印系统上的两个ip摄像头一侧，变换多种姿势，让两个ip摄像头拍照和拍摄视频流，根据打印精度的要求对照片进行相应的打光处理，如果打印精度要求较高，可以用dmd进行打光处理，如果打印精度要求一般，就用低成本的滤波打光处理；并对视频进行一定的压缩，然后上传到处理终端26；
步骤2：处理终端利用所得数据，根据一定的算法进行分析建模，得到要打印人体的三维点云模型，以及模型各个部分的颜色信息；然后分别调整x方向直线滑台模组，y方向直线滑台模组，z方向直线滑台模组，使打印头移动到需要打印的大概位置；调整相应高精度高分辨率模块组件与低精度低分辨率模块组件，先进行低精度低分辨率模块组件的移动，然后在其基础上，调整高精度高分辨率模块组件上的位移装置和定位装置，从而使打印头产生高精度位移，在打印头到达正确位置后，调整打印头可控器件，确定打印进料大小后，进行人体模型打印；先按照三维点云数据进行人体模型结构的打印，然后再调用曲面打印头进行涂色渲染打印；
步骤3：在人体模型打印任务完成后，利用控制头对目标进行检测，确认满足要求后再利用功能头上具有的固化系统，完成对刚刚打印的人体模型的固化工作；如果检测目标不能满足要求，则重新进行打印；至此，一次人体模型打印过程结束，若需进行其它人体模型的打印，重复进行步骤1至步骤2，直至模型全部打印完毕。
本发明具有以下优点：1.提出了一种基于xyz方向高精度位移的高精度人体模型打印系统结构及打印方法，能快速、高效、低成本地打印出彩色人体模型，同时支持多种打印精度的选择。2.合理的支撑负重结构。x方向电机由x方向中间的支撑脚单独支撑负重，y方向电机及z方向打印模组重量均匀分摊到x方向左右两边的支撑架上。使得系统工作时更加平稳，减小了打印误差，优化打印效率。
附图说明
图1是人体模型打印系统结构原理示意图。
图2是图1中打印组件功能示意图。
图3是图1中高精度模块功能示意图。
图4是图2中控制头功能示意图。
图5是图2中功能头功能示意图。
图6是图2中打印头功能示意图。
图7是图1中ip摄像头示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
首先介绍一下本发明的系统概况，图中系统的组成部分有，系统平台1，第一支撑支架2，x方向直线滑轨3，第二支撑支架4，x方向直线滑轨5，y方向直线滑台模组6，第三支撑架7，x方向直线滑台模组8，z方向直线滑台模组9，低精度低分辨率模块组件10，高精度高分辨率模块组件11，打印组件12，多功能机械臂13，装载及锁定卸载装置14，打印头15，功能头16，控制头17，位移装置和定位装置18，自动聚焦系统19，聚焦紫外光头20，红外光头21，电子束聚焦固化头22，超声波头23，可控器件24，载物平台25，处理终端26，原料系统27，ip摄像头28，3d打印头29，曲面打印头30。
接着介绍一下该打印机组成结构细节，包括有系统平台1、设置在系统平台1上的第一支撑支架2、第二支撑支架4、第三支撑架7、设置在第一支撑支架2上的x方向直线滑轨3、设置在第二支撑支架4上与x方向直线滑轨3平行的滑轨5、设置在x方向直线滑轨5上的相隔一定距离的两个ip摄像头28、设置在第三支撑架7上与x方向直线滑轨3平行的滑台模组8，以及y方向直线滑台模组6；所述x方向直线滑台模组8主要包含驱动电机组件，驱动滑块在滑轨上往复运动。所述滑轨3和5上设有相应的滑块；所述y方向直线滑台模组6包括驱动滑轨、滑块以及驱动机构，y方向直线滑台模组6两端分别固定在滑轨3和5的滑块上，并能在驱动电机和滑块的带动下做x方向往复运动；y方向直线滑台模组6的滑块上通过角块悬挂有z方向直线滑台模组9，z方向直线滑台模组9上悬挂有低精度低分辨率模块组件10；低精度低分辨率模块组件10上搭载可移动的高精度高分辨率模块组件11；高精度高分辨率模块组件11协同低分辨率模块组件10固定着打印组件12。
打印组件12包含多个多功能机械臂13，每个多功能机械臂13上含有装载及锁定与卸载装置14；以及处理打印头15、功能头16与控制头17中的一个或多个的加载及卸载稳定放置。
高分辨率模块组件11包含一种高精度位移装置和定位装置18，根据不同处理指令，产生不同的高精度位移，从而对装载在其上的打印头15、功能头16或控制头17的产生不同程度的高精度位移。
控制头17包含定位系统、自动聚焦系统19、几何检测系统等多种组件，控制头用于确定打印模型的位置、自动聚焦打印模型的中心点、检测打印模型的几何形态。
功能头16有多种类型，涵盖对被打印模型特定部位进行固化的聚焦紫外光头20、红外光头21、电子束聚焦固化头22、超声波头23等。
打印头15包含用于三维模型结构打印的3d打印头29和用于涂色渲染的曲面打印头30，并且与原料系统27相连。3d打印头29和曲面打印头30上有可控器件24，能够通过控制打印喷口产生形变，从而控制进料形态，提供不同的打印粒度。同时曲面打印头30能够在管理终端的控制下喷出各种颜色的染料渲染模型。
下面介绍一下本实施例采用的打印方法，包括以下步骤：
步骤1，人站在打印系统上的两个ip摄像头28一侧，变换多种姿势，让两个ip摄像头28拍照和拍摄视频流，根据打印精度的要求对照片进行相应的打光处理，如果打印精度要求较高，可以用dmd进行打光处理，如果打印精度要求一般，就用低成本的滤波打光处理。并对视频进行一定的压缩，然后上传到处理终端26；
步骤2，处理终端26利用所得数据，根据一定的算法进行分析建模，得到要打印人体的三维点云模型，以及模型各个部分的颜色信息。然后分别调整x方向直线滑台模组8，y方向直线滑台模组6，z方向直线滑台模组9，使打印头15移动到需要打印的大概位置。调整相应高精度高分辨率模块组件11与低精度低分辨率模块组件10，先进行低精度低分辨率模块组件10的移动，然后在其基础上，调整高精度高分辨率模块组件11上的位移装置和定位装置18，从而使打印头15产生高精度位移，在打印头到达正确位置后，调整打印头15可控器件24，确定打印进料大小后，进行人体模型打印。先按照三维点云数据进行人体模型结构的打印，然后再调用曲面打印头进行涂色渲染打印；
步骤3，在人体模型打印任务完成后，利用控制头17对目标进行检测，确认满足要求后再利用功能头16上具有的固化系统，完成对刚刚打印的人体模型的固化工作；如果检测目标不能满足要求，则重新进行打印。至此，一次人体模型打印过程结束，若需进行其它人体模型的打印，重复进行步骤1至步骤2，直至模型全部打印完毕。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了系统平台1，第一支撑支架2，x方向直线滑轨3，第二支撑支架4，x方向直线滑轨5，y方向直线滑台模组6，第三支撑架7，x方向直线滑台模组8，z方向直线滑台模组9，低精度低分辨率模块组件10，高精度高分辨率模块组件11，打印组件12，多功能机械臂13，装载及锁定卸载装置14，打印头15，功能头16，控制头17，位移装置和定位装置18，自动聚焦系统19，聚焦紫外光头20，红外光头21，电子束聚焦固化头22，超声波头23，可控器件24，载物平台25，处理终端26，原料系统27，ip摄像头28，3d打印头29，曲面打印头30等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。