3D物体切片层的打印方法、3D物体的打印方法及打印装置与流程

本发明涉及3d物体成型技术领域，尤其涉及3d物体切片层的打印方法、3d物体的打印方法及打印装置。

背景技术：

快速成型技术又称快速原型制造技术或加式制造技术，其基本原理都是基于3d模型切片形成多个切片层，然后经过数据处理最终采用逐层(即逐个切片层)加工堆积的方式制作3d物体。

现有旋转3d打印机(如支撑平台为圆环形的旋转3d打印机)，其包括旋转支撑平台、打印头、字车、滑轨和控制装置，打印开始后，旋转支撑平台一直匀速旋转，字车在位于旋转支撑平台所在区域内从旋转支撑平台的外径位置沿着滑轨匀速移动到内径位置，之后减速再反向加速，在位于旋转支撑平台所在区域内打印头从内径位置匀速移动到外径位置。由于在整个旋转支撑平台所在区域内打印头一直处于匀速移动状态，当待打印物体打印幅面小，不能覆盖支撑平台的径向方向所在区域时，例如将待打印物体摆放在靠近外径的位置或靠近内径的位置时，打印头都必须在径向方向由外径向内径方向匀速移动和/或由内径向外径方向匀速移动，由此打印头的无效打印区域增加，待打印物体的成型效率降低，打印机的运行成本增加。

技术实现要素：

本申请为了克服上述缺陷，提供一种3d物体切片层的打印方法、3d物体的打印方法及打印装置，能有效减少打印头的无效运动区域，提高待打印3d物体的成型效率，降低打印机的运行成本。

第一方面，本发明实施例提供了一种3d物体切片层的打印方法，所述方法包括：

获取待打印物体的切片层的层图像数据；

根据所述层图像数据确定所述切片层与旋转支撑平台的中心的极限径向距离，其中，所述极限径向距离包括最小径向距离和/或最大径向距离；

根据以所述旋转支撑平台的中心为圆心且所述极限径向距离为半径形成的圆弧确定打印头径向匀速运动的边界位置；

获取所述切片层的层打印数据，并根据所述边界位置及所述层打印数据控制所述打印头执行打印动作，得到层打印结果。

可选地，所述根据所述层图像数据确定所述切片层与旋转支撑平台的中心的极限径向距离，包括：

将所述层图像数据中的多个待打印像素点通过预设的极坐标系进行定位，得到所述多个待打印像素点的坐标(ri，θi)，其中，ri表示第i个待打印像素点距离所述极点的距离，θi表示第i个待打印像素点的极角；

根据所述多个待打印像素点的坐标(ri，θi)确定所述切片层与所述旋转支撑平台的中心的极限径向距离。

可选地，所述极坐标系是以所述旋转支撑平台的中心作为极点的极坐标系。

可选地，在所述根据所述层图像数据确定所述切片层与旋转支撑平台的中心的极限径向距离之前，所述方法还包括：

获取旋转支撑平台的中心在预设的直角坐标系中的坐标(x0，y0)；

获取所述层图像数据中至少一个待打印像素点在所述预设的直角坐标系中的坐标(xmn，ymn)；其中，所述直角坐标系是以水平方向为x轴的坐标系。

可选地，所述根据所述层图像数据确定所述切片层与旋转支撑平台的中心的极限径向距离，包括：

根据所述层图像数据中所述至少一个待打印像素点在所述直角坐标系中的坐标得到所述层图像数据中多个待打印像素点的坐标；

根据所述多个待打印像素点的坐标及所述旋转支撑平台的中心的坐标确定所述切片层与所述旋转支撑平台的中心的极限径向距离。

可选地，所述获取所述切片层的层打印数据，根据所述边界位置及所述层打印数据控制所述打印头执行打印动作，得到层打印结果，包括：

获取所述至少一个所述待打印像素点相对所述旋转支撑平台的中心的第一相对坐标(xmn-x0，ymn-y0)；

获取所述切片层的层打印数据；

根据所述第一相对坐标、所述边界位置及所述层打印数据控制所述打印头执行打印动作，得到层打印结果。

可选地，所述待打印像素点包括需要喷墨打印的像素点及无需喷墨打印的像素点中的至少一个。

可选地，所述根据所述层图像数据确定所述切片层与旋转支撑平台的中心的极限径向距离，包括：

根据所述层图像数据中所述至少一个待打印像素点在所述直角坐标系中的坐标得到所述层图像数据中多个待打印像素点的坐标；

根据所述多个待打印像素点中需要喷墨打印的像素点的坐标及所述旋转支撑平台的中心的坐标确定所述切片层与所述旋转支撑平台的中心的极限径向距离。

可选地，所述获取所述切片层的层打印数据，根据所述边界位置及所述层打印数据控制所述打印头执行打印动作，得到层打印结果，包括：

获取所述层图像数据中的多个待打印像素点中需要喷墨打印的像素点的最小外切矩形；

获取所述最小外切矩形范围内的至少一个待打印像素点的坐标(xmn’，ymn’)和所述至少一个待打印像素点相对所述旋转支撑平台的中心的第二相对坐标(xmn’-x0，ymn’-y0)；

提取所述最小外切矩形范围内所述层图像数据的数据作为层打印数据；

根据所述第二相对坐标、所述边界位置及所述层打印数据控制所述打印头执行打印动作，得到层打印结果。

可选地，所述最小外切矩形范围内的至少一个待打印像素点为所述最小外切矩形的至少一个顶点；所述至少一个待打印像素点相对所述旋转支撑平台的中心的第二相对坐标为所述至少一个顶点相对所述旋转支撑平台的中心的第二相对坐标。

可选地，所述极限径向距离包括最小径向距离，所述根据以所述旋转支撑平台的中心为圆心且所述极限径向距离为半径形成的圆弧确定为打印头径向匀速运动的边界位置，包括：

将以所述旋转支撑平台的中心为圆心且所述最小径向距离为半径形成的圆弧确定为所述打印头径向匀速运动的第一边界位置；

将所述旋转支撑平台的外周确定为所述打印头径向匀速运动的第二边界位置。

可选地，所述极限径向距离包括最大径向距离，所述根据以所述旋转支撑平台的中心为圆心且所述极限径向距离为半径形成的圆弧确定为打印头径向匀速运动的边界位置，包括：

将所述旋转支撑平台的内周确定为所述打印头径向匀速运动的第一边界位置；

将以所述旋转支撑平台的中心为圆心且所述最大径向距离为半径形成的圆弧确定为所述打印头径向匀速运动的第二边界位置。

可选地，所述极限径向距离包括最小径向距离及最大径向距离；所述根据以所述旋转支撑平台的中心为圆心且所述径向距离为半径形成的圆弧确定为打印头径向匀速运动的边界位置，包括：

将以所述旋转支撑平台的中心为圆心且所述最小径向距离为半径形成的圆弧确定为所述打印头径向匀速运动的第一边界位置；

将以所述旋转支撑平台的中心为圆心且所述最大径向距离为半径形成的圆弧确定为所述打印头径向匀速运动的第二边界位置。

可选地，在所述获取待打印物体的切片层的层图像数据之前，所述方法还包括：

将所述待打印物体的数字模型进行切片分层，得到多个切片层及所述多个切片层的层图像数据。

可选地，所述获取所述切片层的层打印数据，并根据所述边界位置及所述层打印数据控制所述打印头执行打印动作，得到层打印结果，包括：

在打印过程中，设定所述旋转支撑平台的旋转速度值为预设值；或

设定所述旋转支撑平台的旋转速度值与当前打印的切片层的最大径向距离成反比例关系变化；和/或

设定所述旋转支撑平台的旋转速度值与所述打印头径向匀速运动的速度成正比例关系变化。

可选地，所述待打印物体包括实体结构部分，或实体结构部分及非实体结构部分。

可选地，所述非实体结构部分包括支撑结构部分、扩展结构部分中的至少一种。

第二方面，本发明实施例提供了一种3d物体的打印方法，方法包括：控制旋转支撑平台的旋转速度值为第一预设值，并利用上述的3d物体的切片层的打印方法打印得到第一个切片层的层打印结果；之后控制所述旋转支撑平台的旋转速度值为第二预设值，并根据第n个切片层的层打印数据进行打印，其中，n为大于1的正整数，将打印得到的层打印结果逐层叠加，得到3d物体；所述第二预设值大于或等于所述第一预设值。

第三方面，本发明实施例提供了一种3d物体的打印装置，包括：

数据处理模块，用于对待打印物体进行切片分层，得到多个切片层及层图像数据，并对所述层图像数据进行处理，所述数据处理模块与控制部件相连；

打印头，用于喷射打印材料，所述打印头与所述控制部件相连；

旋转支撑平台，用于支撑所述待打印物体的层打印结果；及

所述控制部件，用于使用上述的3d物体的切片层的打印方法控制所述旋转支撑平台及所述打印头执行打印动作。

在本方案中，在3d物体旋转打印过程中，通过获取待打印物体的切片层的层图像数据，确定切片层与旋转支撑平台的中心的极限径向距离，从而确定打印头径向匀速运动的边界位置，减少打印头无效打印的匀速运动区域，提高了切片层的打印效率，进而提高3d物体的成型效率，降低了打印机的运行成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本申请实施例提供的一种3d物体的打印装置的结构示意图；

图2a-2c为本申请实施例中3d物体的数字模型的切片分层的结构示意图；

图3为本申请实施例1提供的一种3d物体切片层的打印方法的流程示意图；

图4为本申请实施例1中在极坐标系中一切片层的层图像数据在虚拟支撑平台上的相对位置示意图；

图5a～5c为本申请实施例1中在极坐标系中打印头径向匀速运动区域的示意图；

图6为本申请实施例2提供的一种3d物体切片层的打印方法流程示意图；

图7为本申请实施例2中在直角坐标系中一切片层的层图像数据在虚拟支撑平台上的相对位置示意图；

图8为本申请实施例2中在直角坐标系中打印头径向匀速运动区域的示意图。

图9为本申请实施例3中提供的一种3d物体切片层的打印方法的流程示意图；

图10为本申请实施例3中在直角坐标系中打印头径向匀速运动区域的示意图；

图11为本申请实施例4提供的一种3d物体的打印方法的示意图；

图12为本申请实施例5提供的一种3d物体的打印方法的示意图。

具体实施例

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其它含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

请参阅附图1，图1是本申请实施例提供的一种3d物体的打印装置，包括旋转支撑平台1、打印头2、字车、滑轨3和控制部件4及数据处理模块5，其中，打印头2安装在字车上。

旋转支撑平台1用于支撑打印出来的3d物体，旋转支撑平台1的形状可以是圆形、圆环形、扇形、或其它形状。在3d物体打印过程中，旋转支撑平台1与打印头2之间做相对旋转运动。在本实施例中旋转支撑平台1呈圆环形，且旋转支撑平台1相对打印头2做圆周运动。

本申请中打印头2的种类和数量不受限制，可以包括至少一个打印头2，打印头2可以是单通道打印头或多通道打印头。控制部件4控制打印头2在滑轨3上移动；滑轨3的延伸方向经过旋转支撑平台1的中心o。

在3d物体打印前，先将待打印3d物体的数字模型导入数据处理模块5中，数据处理模块5例如可以是切片软件，在切片软件中，待打印物体的数字模型设置于虚拟支撑平台内，可以理解地，该虚拟支撑平台用于模拟打印装置的旋转支撑平台1。数据处理模块5用于对待打印物体的数字模型进行切片分层，得到多个切片层及各个切片层的层图像数据。

本申请中的待打印3d物体包括实体结构部分，或者包括实体结构部分及非实体结构部分。非实体结构部分包括支撑结构部分、扩展结构部分中的至少一种。支撑结构部分是指在实体结构部分打印过程中起支撑实体结构部分作用的结构，扩展结构部分是指在实体结构部分打印过程中位于实体结构部分外围和/或支撑结构外围的结构。

具体参见图2a～2c，本申请中3d物体的数字模型的切片分层的结构示意图，图2a中3d物体的数字模型仅包括实体结构部分10，其由切片层l11、l12…l1(f-1)、l1f叠加形成；图2b中3d物体的数字模型包括实体结构部分20和支撑结构部分21，其由切片层l21、l22…l2(f-1)、l2f叠加形成，图2c中3d物体的数字模型包括实体结构部分30、支撑结构部分31和扩展结构部分32，其由切片层l31、l32…l3(f-1)、l3f叠加形成；其中f为正整数，f的具体取值与3d物体的高度和切片层的厚度有关。

在3d物体打印开始后，旋转支撑平台1一直匀速旋转，打印头2在位于旋转支撑平台1所在区域内(如图1所示阴影区域)，并从旋转支撑平台1的外径r1位置沿着滑轨3匀速运动到内径r0位置，之后减速再反向加速，从旋转支撑平台1的内径r0位置匀速运动到外径r1位置。

可以理解地，当待打印3d物体的打印幅面不能覆盖旋转支撑平台1的径向方向所在区域(如图1所示阴影区域)时，例如将待打印物体摆放在靠近外径r1的位置或靠近内径r0的位置时，打印头2都必须在径向方向由外径r1向内径r0方向匀速移动和/或由内径r0向外径r1方向匀速移动，由此打印头2的无效打印区域增加，待打印物体的成型效率降低，打印机的运行成本增加。

在实际打印过程中，旋转支撑平台1的旋转速度、打印头2的匀速移动速度以及打印头2的喷射频率相匹配，从而能够满足待打印物体的打印精度。

请继续参阅图3，图3示出本申请实施例提供的一种3d物体切片层的打印方法，方法包括：

步骤s01，获取待打印物体的切片层的层图像数据；

步骤s02，根据层图像数据确定切片层与旋转支撑平台的中心的极限径向距离，其中，极限径向距离包括最小径向距离和/或最大径向距离；

步骤s03，根据以旋转支撑平台的中心为圆心且极限径向距离为半径形成的圆弧确定打印头径向匀速运动的边界位置；

步骤s04，获取切片层的层打印数据，并根据边界位置及层打印数据控制打印头执行打印动作，得到层打印结果。

在本方案中，在3d旋转打印过程中，通过获取待打印物体的切片层的层图像数据，确定切片层与旋转支撑平台1的中心的极限径向距离，从而确定打印头2径向匀速运动的边界位置，减少打印头2无效打印的匀速运动区域，提高了切片层的打印效率，进而提高3d物体的成型效率，降低了打印机的运行成本。

下面对本实施例1提供的3d物体切片层的打印方法的具体技术方案进行详细的说明。

在步骤s01之前，方法还包括：

将待打印物体的数字模型进行切片分层，得到多个切片层及多个切片层的层图像数据。

具体地，可以将待打印物体的数字模型转换成能被数据处理模块5(切片软件)所能够识别的数据格式的数据，切片软件识别的数据格式包括stl数据格式、ply数据格式、或wrl数据格式等。

步骤s01，获取待打印物体的切片层的层图像数据。

在一种实施方式中，对待打印物体的数字模型进行逐一切片分层，逐一获取每个切片层对应的层图像数据。在其他实施方式中，对待打印物体的数字模型进行全部切片分层后，获取全部切片层对应的全部层图像数据。

每个切片层的层图像数据包括多个待打印像素点，待打印像素点包括需要喷墨打印的像素点及无需喷墨打印的像素点中的至少一个。

步骤s02，根据层图像数据确定切片层与旋转支撑平台的中心的极限径向距离，其中，极限径向距离包括最小径向距离和/或最大径向距离。

图4是本申请实施例1中在极坐标系中一切片层的层图像数据在虚拟支撑平台1’上的相对位置示意图。在极坐标系中切片软件对3d物体的数字模型进行切片分层得到多个切片层及各个切片层的层图像数据，一个切片层的层图像数据6位于切片软件中的虚拟支撑平台1’上，虚拟支撑平台1’的中心和极坐标的极点共点o，ox为极轴。

可以理解地，虚拟支撑平台1’用于模拟打印装置的旋转支撑平台1，虚拟支撑平台1’的中心坐标和旋转支撑平台的中心坐标相同。

进一步地，步骤s02的具体步骤，包括：

将切片层的层图像数据中的多个待打印像素点通过预设的极坐标系进行定位，得到多个待打印像素点的坐标(ri，θi)，其中，ri表示第i个待打印像素点距离极点的距离，θi表示第i个待打印像素点的极角；

根据多个待打印像素点的坐标(ri，θi)确定切片层与旋转支撑平台的中心的极限径向距离。

在本实施例中，极坐标系是以旋转支撑平台的中心作为极点的极坐标系。

参见图5a～5c，图5a～5c是本申请实施例1中在极坐标系中打印头径向匀速运动区域的示意图，层图像数据6上的待打印像素点的位置坐标表示为(ri，θi)，由于虚拟支撑平台1’的中心和极坐标的极点共点o，因此，待打印像素点至虚拟支撑平台1’中心的距离等于ri，通过比较不同待打印像素点的r值即可得到最大值rmax和最小值rmin。

例如，从图5a中可以看出，待打印像素点a至中心o的距离为最小径向距离rmin，待打印像素点b至中心o的距离为最大径向距离rmax，待打印像素点c至中心o的距离位于最大值和最小值之间。

步骤s03，根据以旋转支撑平台的中心为圆心且极限径向距离为半径形成的圆弧确定打印头径向匀速运动的边界位置。

如图5a所示，步骤s03，包括：

将以旋转支撑平台的中心为圆心且最小径向距离为半径形成的圆弧r2确定为打印头径向匀速运动的第一边界位置；

将以旋转支撑平台的中心为圆心且最大径向距离为半径形成的圆弧r3确定为打印头径向匀速运动的第二边界位置。

圆弧r2与圆弧r3中间形成的环形区域51为打印头的径向匀速运动区域。

具体的，当打印头在径向方向执行双向喷墨打印时，打印头从旋转支撑平台的外周r1向内周r0移动时，第二边界位置(即圆弧r3)是打印头在径向方向匀速运动的起点位置，第一边界位置(即圆弧r2)是打印头在径向方向匀速运动的终止位置。打印头从支撑平台的内周r0向外周r1移动时，第一边界位置(即圆弧r2)是打印头在径向方向匀速运动的起点位置，第二边界位置(即圆弧r3)是打印头在径向方向匀速运动的终止位置。

可选地，当打印头在径向方向仅执行单向喷墨打印时，打印头从旋转支撑平台的外周r1向内周r0移动时，第二边界位置(即圆弧r3)仅是打印头在径向方向匀速运动的起点位置，第一边界位置(即圆弧r2)仅是打印头在径向方向匀速运动的终止位置。

可选地，当打印头在径向方向仅执行单向喷墨打印时，打印头从支撑平台的内周r0向外周r1移动时，第一边界位置(即圆弧r2)仅是打印头在径向方向匀速运动的起点位置，第二边界位置(即圆弧r3)仅是打印头在径向方向匀速运动的终止位置。

如图5b所示，图5b是本申请实施例1中在极坐标系中打印切片层时的另一种打印头径向匀速运动区域的示意图，步骤s03，包括：

将以旋转支撑平台的中心为圆心且最小径向距离为半径形成的圆弧r2确定为打印头径向匀速运动的第一边界位置；

将旋转支撑平台的外周r1确定为打印头径向匀速运动的第二边界位置。

如图5b所示，圆弧r2与外周r1中间形成的环形区域52为打印头的径向匀速运动区域。

具体的，当打印头在径向方向执行双向喷墨打印时，打印头从旋转支撑平台的外周r1向内周r0移动时，旋转支撑平台的外周r1是打印头在径向方向匀速运动的起点位置，第一边界位置(即圆弧r2)是打印头在径向方向匀速运动的终止位置；打印头从旋转支撑平台的内周r0向外周r1移动时，第一边界位置(即圆弧r2)是打印头在径向方向匀速运动的起点位置，旋转支撑平台的外周r1是打印头在径向方向匀速运动的终止位置。

当打印头在径向方向仅执行单向喷墨打印时，打印头从旋转支撑平台的外周r1向内周r0移动时，旋转支撑平台的外周r1仅是打印头在径向方向匀速运动的起点位置，第一边界位置(即圆弧r2)是打印头在径向方向匀速运动的终止位置。

当打印头在径向方向仅执行单向喷墨打印时，打印头从支撑平台的内周r0向外周r1移动时，第一边界位置(即圆弧r2)仅是打印头在径向方向匀速运动的起点位置，旋转支撑平台的外周r1仅是打印头在径向方向匀速运动的终止位置。

如图5c所示，图5c是本申请实施例1中在极坐标系中打印切片层时的另一种打印头径向匀速运动区域的示意图，步骤s03，包括：

将旋转支撑平台的内周r0确定为打印头径向匀速运动的第一边界位置；

将以旋转支撑平台的中心为圆心且最大径向距离为半径形成的圆弧r3确定为打印头径向匀速运动的第二边界位置。

如图5c所示，圆弧r3与内周r0中间形成的环形区域53为打印头在径向匀速运动区域。

具体的，当打印头在径向方向执行双向喷墨打印时，打印头从旋转支撑平台的外周r1向内周r0移动时，第二边界位置(即圆弧r3)是打印头在径向方向的匀速运动的起点位置，旋转支撑平台的内周r0是打印头在径向方向的匀速运动的终止位置；打印头从旋转支撑平台的内周r0向外周r1移动时，旋转支撑平台的内周r0是打印头在径向方向的匀速运动的起点位置，第二边界位置(即圆弧r3)是打印头在径向方向的匀速运动的终止位置。

当打印头在径向方向仅执行单向喷墨打印时，打印头从旋转支撑平台的外周r1向内周r0移动时，第二边界位置(即圆弧r3)仅是打印头在径向方向匀速运动的起点位置，旋转支撑平台的内周r0是打印头在径向方向匀速运动的终止位置。

当打印头在径向方向仅执行单向喷墨打印时，打印头从支撑平台的内周r0向外周r1移动时，旋转支撑平台的内周r0仅是打印头在径向方向匀速运动的起点位置，第二边界位置(即圆弧r3)仅是打印头在径向方向匀速运动的终止位置。

步骤s04，获取切片层的层打印数据，并根据边界位置及层打印数据控制打印头执行打印动作，得到层打印结果。

切片层的层打印数据包括控制打印头至少一个通道是否进行喷墨的数据。本申请中至少一种材料或至少一种颜色通过打印头至少一个通道进行喷射。例如用“0”表示无需喷墨打印，用“1”表示需要喷墨打印。打印过程中，打印头运动到“0”位置时，打印头不进行喷墨打印，在打印头运动到“1”位置时，打印头进行喷墨打印，本领域技术人员理解，打印头在“1”位置时可以喷射成型材料，也可以喷射支撑材料，具体根据待打印模型而确定。

本申请中切片层的层打印数据可以使用本领域中已知的各种数据处理方式，对切片层的层图像数据进行处理，获得切片层的层打印数据。在此不做限制。

本实施例1中打印头匀速运动区域51或52或53相比旋转支撑平台1的环形区域小，因此，减少了打印头无效打印的匀速运动区域，提高了单个切片层的打印效率，进而提高了3d物体的成型效率，降低了打印机的运行成本。

进一步地，切片层的打印方法还包括：在打印过程中，设定旋转支撑平台的旋转速度值为预设值；或

设定旋转支撑平台的旋转速度值与当前打印的切片层的最大径向距离成反比例关系变化；和/或

设定旋转支撑平台的旋转速度值与打印头径向匀速运动的速度成正比例关系变化。

可以理解地，单个切片层的打印过程中旋转支撑平台1匀速旋转，旋转支撑平台1的旋转速度值可以是先前设置好的一个预设值(例如0.5r/s，即旋转支撑平台每秒钟旋转0.5转)。

旋转支撑平台1的旋转速度值也可以是与最大径向距离rmax成反比例关系变化。具体的，旋转支撑平台圆周的线速度为v，v＝rω，r为旋转支撑平台的外周半径，ω为支撑平台的旋转速度值，在单个切片层的打印过程中ω为一定值，在不同切片层的打印过程中当最大径向距离rmax小于r时，可以增大旋转支撑平台的旋转速度ω使得最大径向距离rmax对应的圆弧l3的线速度等于v。

进一步地，在单个切片层的打印过程中，第一边界位置与第二边界位置形成的环形区域的径向距离是不变的，ω为支撑平台的旋转速度值，当旋转支撑平台的旋转速度值ω增大时，打印头径向匀速运动的速度也增大。

本申请实施例1中根据最大径向距离rmax调整旋转支撑平台的旋转速度值，根据旋转支撑平台的旋转速度值调整打印头径向匀速运动的速度，由于旋转支撑平台的旋转速度增大，打印头径向匀速运动的速度增大。

可以理解地，根据打印头在径向匀速运动的极限径向距离调整旋转支撑平台的旋转速度，可以进一步提高切片层的打印效率，提高待打印物体的成型效率，降低打印机的运行成本。

下面对本实施例2提供的3d物体切片层的打印方法的具体技术方案进行详细的说明。

图6为本申请实施例2提供的一种3d物体切片层的打印方法流程示意图，如图6所示，实施例2与实施例1不同的是：

在步骤s01之后，切片层的打印方法还包括：

步骤s11，获取旋转支撑平台的中心在预设的直角坐标系中的坐标(x0，y0)；获取层图像数据中至少一个待打印像素点在预设的直角坐标系中的坐标(xmn，ymn)；其中，直角坐标系是以水平方向为x轴的坐标系。

可以理解地，虚拟支撑平台1’用于模拟打印装置的旋转支撑平台1，虚拟支撑平台1’的中心坐标(x0，y0)和旋转支撑平台的中心坐标(x0，y0)相同。

虚拟支撑平台1’上的3d物体的数字模型位于直角坐标系中，直角坐标系的原点与虚拟支撑平台的中心的相对位置不做限制，直角坐标系的原点可以与虚拟支撑平台1’的中心共点，直角坐标系的原点也可以与虚拟支撑平台1’的中心偏移。

本实施例2中以直角坐标系的原点与虚拟支撑平台1’的中心偏移为例来进行说明。

在直角坐标系中使用数据处理模块5(切片软件)对待打印的3d物体的数字模型进行切片分层得到多个切片层及层图像数据，层图像数据是位图图像，也称点阵图像。点阵图像上有m行和n列，行的延伸方向和列的延伸方向分别与直角坐标系中两个坐标轴的方向平行，每个像素点表示为dmn，m表示像素点所在的行，n表示像素点所在的列，1≤m≤m，1≤n≤n，dmn表示第m行第n列上的像素点，具体的点阵图像的构成由待打印的3d物体的具体结构和形状来确定。

其中，层图像数据包括多个待打印像素点，待打印像素点包括需要喷墨打印的像素点及无需喷墨打印的像素点中至少一个。

参见图7，图7是本申请实施例2中在直角坐标系中一切片层的层图像数据在虚拟支撑平台1’上的相对位置示意图。

切片层图像6’位于虚拟支撑平台1’上，虚拟支撑平台1’(即旋转支撑平台1)的中心o在直角坐标系xy中的坐标为(x0，y0)，切片层图像6’为点阵图像，其中，m＝6行，n＝9列；行的延伸方向与x轴平行，列的延伸方向与y轴平行。

切片层图像6’包括用空心点k表示的无需喷墨打印的像素点和实心点s表示的需要喷墨打印的像素点。

切片层图像6’中的各像素点之间具有相对位置关系，例如，以第1行第1列的像素点d11为参考，第1行第2列的像素点表示为d12，…以此类推，第1行第9列的像素点表示为d19；第2行第1列的像素点表示为d21，第2行第2列的像素点表示为d22，……第6行第9列的像素点表示为d69。

本实施例2中，在步骤s11之后包括步骤s02’，步骤s02’包括：

根据层图像数据中至少一个待打印像素点在直角坐标系中的坐标得到层图像数据中多个待打印像素点的坐标；

根据多个待打印像素点的坐标及旋转支撑平台的中心的坐标确定切片层与旋转支撑平台的中心的极限径向距离。

可以理解地，在层图像数据中的至少一个待打印像素点相对预设的直角坐标系的坐标(xmn，ymn)确定后，可以根据切片层图像6’的点阵图像中的各像素点之间相对位置得到其他所有像素点的坐标。

参见图8，图8是本申请实施例2中在直角坐标系中打印头径向匀速运动区域的示意图。

在直角坐标系中，虚拟支撑平台1’的中心o的坐标为(x0，y0)，切片层图像6’中的像素点dmn的坐标表示为(xmn，ymn)，通过遍历切片层图像6’中的每个像素点的坐标，获取像素点dmn距离虚拟支撑平台1’的中心o的径向距离rmn，其计算方式为公式1：

通过比较所有像素点的rmn的大小，得到切片层与旋转支撑平台的中心的极限径向距离，即最大径向距离rmax和最小径向距离rmin。

结合图8可知，像素点d19距离虚拟支撑平台1’的中心o的径向距离最大，即rmax＝r19是最大径向距离；像素点d61距离虚拟支撑平台1’的中心o的径向距离最小，为rmin＝r61。在本实施例中，像素点d19和d61是无需喷墨打印的像素点。

步骤s03，根据以旋转支撑平台的中心为圆心且极限径向距离为半径形成的圆弧确定打印头径向匀速运动的边界位置。

在本实施例中，以旋转支撑平台的中心o为圆心且最小径向距离rmin为半径形成的圆弧r2’确定为打印头径向匀速运动的第一边界位置；以旋转支撑平台的中心o为圆心且最大径向距离rmax为半径形成的圆弧r3’确定为打印头径向匀速运动的第二边界位置。

如图8所示，圆弧r2’及圆弧r3’中间形成的环形区域54为打印头径向匀速运动区域。

当然也可以按照实施例1中其他两种边界位置确定方式来确定打印头径向匀速运动的边界位置，在此不再详细阐述。

进一步地，根据切片层的层图像数据6’获取层打印数据，例如，使用切片软件对层图像数据进行处理得到切片层的层打印数据，层打印数据包括控制打印头至少一个通道是否进行喷墨的数据。

本实施2中在步骤s03之后包括步骤s04’，步骤s04’包括：

获取至少一个待打印像素点相对旋转支撑平台的中心的第一相对坐标(xmn-x0，ymn-y0)；

获取切片层的层打印数据；

根据第一相对坐标(xmn-x0，ymn-y0)、边界位置及层打印数据控制打印头执行打印动作，得到层打印结果。

如图8所示，根据极限径向距离rmax和rmin确定打印过程中打印头径向匀速运动的起点位置和终止位置；根据像素点(例如d11)相对旋转支撑平台的中心o的第一相对坐标为(x11-x0，y11-y0)，从而确定层图像数据在虚拟支撑平台上的具体位置，最终确定打印头在旋转支撑平台上执行打印的具体位置；进而根据切片层的层打印数据在由边界位置围合的径向匀速运动区域内以及确定的喷墨打印的具体位置进行喷墨打印，从而打印出3d物体的切片层。

在实施例2中，打印头2的径向匀速运动区域54小于旋转支撑平台1的环形区域，因此，减少了打印头在径向无效打印的匀速运动区域，提高了单个切片层的打印效率，进而提高了3d物体的成型效率，降低了打印机的运行成本。

同样地，在实施例2中，打印头在打印过程中，也可以对旋转支撑平台的旋转速度值进行设定，例如设定为预设值；或设定为与当前打印的切片层的最大径向距离成反比例关系变化；和/或，设定为与打印头径向匀速运动的速度成正比例关系变化。在此不再详述。

下面对本实施例3提供的3d物体切片层的打印方法的具体技术方案进行详细的说明。

图9是本申请实施例3中提供的一种3d物体切片层的旋转打印方法的流程示意图。图10是本申请实施例3中在直角坐标系中打印头径向匀速运动区域的示意图。

参见图9～10，在前述实施例2的基础上，步骤s02”，包括：

根据层图像数据中至少一个待打印像素点在直角坐标系中的坐标得到层图像数据中多个待打印像素点的坐标；

根据多个待打印像素点中需要喷墨打印的像素点的坐标及旋转支撑平台的中心的坐标确定切片层与旋转支撑平台的极限径向距离。

具体的，遍历层图像数据6’中的每个像素点，识别出需要喷墨打印的像素点，并获取所有需要喷墨打印的像素点距离虚拟支撑平台1’的中心o的径向距离rmn。

通过比较所有需要喷墨打印的像素点的rmn的大小，得到切片层与旋转支撑平台的中心的极限径向距离，即最大径向距离rmax和最小径向距离rmin。

可以理解地，本实施例中需要喷墨打印的像素点具有属性数据如颜色数据、材料性能数据等，而无需喷墨打印的像素点则没有属性数据。因此，在对层图像数据6’中的像素点进行遍历时，容易识别出需要喷墨打印的像素点。

结合图9可知，像素点d39距离虚拟支撑平台1’的中心o的径向距离最大，即rmax＝r39是最大径向距离；像素点d42距离虚拟支撑平台1’的中心o的径向距离最小，为rmin＝r42。在本实施例中，像素点d39和d42都是需要喷墨打印的像素点。

步骤s03，根据以旋转支撑平台的中心为圆心且极限径向距离为半径形成的圆弧确定打印头径向匀速运动的边界位置。

在本实施例中，以旋转支撑平台的中心o为圆心且最小径向距离rmin为半径形成的圆弧r2”确定为打印头径向匀速运动的第一边界位置；以旋转支撑平台的中心o为圆心且最大径向距离rmax为半径形成的圆弧r3”确定为打印头径向匀速运动的第二边界位置。

如图9所示，圆弧r2”及圆弧r3”中间形成的环形区域55为打印头径向匀速运动区域。

当然也可以按照实施例1中其他两种边界位置确定方式来确定打印头径向匀速运动的边界位置，在此不再详细阐述。

本实施例3中在步骤s03之后执行步骤s04”，步骤s04”包括：

获取层图像数据中的多个待打印像素点中需要喷墨打印的像素点的最小外切矩形；

获取最小外切矩形范围内的至少一个待打印像素点的坐标(xmn’，ymn’)和至少一个待打印像素点相对旋转支撑平台的中心的第二相对坐标(xmn’-x0，ymn’-y0)；

提取最小外切矩形范围内层图像数据的数据作为层打印数据；

根据第二相对坐标(xmn’-x0，ymn’-y0)、边界位置及层打印数据控制打印头执行打印动作，得到层打印结果。

具体地，遍历切片层图像6’中的每个像素点，识别出需要喷墨打印的像素点后，并从中筛选出需要喷墨打印的像素点的坐标中的xmin、ymin、xmax和ymax，从而可以确定所有需要喷墨打印的像素点的最小外切矩形7。

继续参见图10，最小外切矩形的长边和宽边所在的方向分别与直角坐标系的x轴和y轴平行，最小外切矩形7的顶点分别是像素点d22、d29、d52、d59，坐标分别为(xmin，ymax)、(xmax，ymax)、(xmin，ymin)、(xmax，ymin)。

在本实施例3中，所述最小外切矩形7范围内的至少一个待打印像素点具体是指所述最小外切矩形的至少一个顶点(如顶点d22、d29、d52或d59)；所述至少一个待打印像素点相对所述旋转支撑平台的中心的第二相对坐标具体是指所述最小外切矩形的至少一个顶点相对所述旋转支撑平台的中心的第二相对坐标，例如，(x22’-x0，y22’-y0)。作为本实施例3的另一种可选的方案，所述最小外切矩形7范围内的至少一个待打印像素点具体可以是顶点以外的其它任何一个点如d23、或d34、或d26等，在此不再具体介绍。

根据所述第二相对坐标，从而确定层图像数据在虚拟支撑平台上的具体位置，最终确定打印头在旋转支撑平台上执行打印的具体位置；进而根据切片层的层打印数据在由边界位置围合的径向匀速运动区域内以及确定的喷墨打印的具体位置进行喷墨打印，从而打印出3d物体的切片层。

在实施例3中，打印头2的径向匀速运动区域55小于旋转支撑平台1的环形区域，因此，减少了打印头在径向无效打印的匀速运动区域，提高了单个切片层的打印效率，进而提高了3d物体的成型效率，降低了打印机的运行成本。

在实施例3中，通过提取最小外切矩形范围内层图像数据6”的数据作为层打印数据。新的层图像数据6”相比层图像数据6’进一步减少了无需喷墨打印的像素点，减少了数据存储量，提高了数据传输效率，同时也减少了打印头在径向方向匀速运动区域中无效运动的范围，从而提高了切片层的打印效率。

同样地，在实施例3中，打印头在打印过程中，也可以对旋转支撑平台的旋转速度值进行设定，例如设定为预设值；或设定为与当前打印的切片层的最大径向距离成反比例关系变化；和/或，设定为与打印头径向匀速运动的速度成正比例关系变化。在此不再详述。

实施例4

参见图11，图11是本申请实施例4提供的一种3d物体的打印方法的示意图。如图11所示，3d物体的打印方法包括：

步骤s201，控制旋转支撑平台1的旋转速度值为第一预设值，并利用实施例1～3中任一的3d物体切片层的打印方法打印得到第一个切片层的层打印结果；

步骤s202，控制旋转支撑平台的旋转速度值为第二预设值，并根据第n个切片层的层打印数据进行打印，其中，n为大于1的正整数，将打印得到的层打印结果逐层叠加，得到3d物体；第二预设值大于或等于第一预设值。

具体地，第二预设值等于第一预设值。步骤s202的打印过程和步骤s201的打印过程中打印头的径向匀速运动区域相同。具体地，在使用实施例1中的3d物体切片层的打印方法打印第一切片层后，在后续切片层的打印过程中只需获取后续切片层的层打印数据，根据获取的后续切片层的层打印数据和存储的切片层与旋转支撑平台的中心的极限径向距离(即最小径向距离和最大径向距离)对后续切片层进行打印，并逐层叠加，形成3d物体。

在使用实施例2和实施例3中的3d物体切片层的打印方法打印第一切片层后，在后续切片层的打印过程中只需获取后续切片层的层打印数据，根据获取的后续切片层的层打印数据、存储的切片层与旋转支撑平台的中心的极限径向距离(即最小径向距离和最大径向距离)以及至少一个待打印像素点距离旋转支撑平台的中心的相对坐标(如实施例2中的(xmn-x0，ymn-y0)，实施例3中的(xmn’-x0，ymn’-y0))对后续切片层进行打印，并逐层叠加，形成3d物体。

可选地，第二预设值大于第一预设值。根据上述实施例1～3中任一的旋转支撑平台的旋转速度值与当前打印的切片层的最大径向距离成反比例关系变化，在保证打印机的机械性能和满足打印精度的前提下，在后续切片层的打印过程中，根据当前切片层与旋转支撑平台的中心的最大径向距离的减小，可以增大当前切片层打印过程中旋转支撑平台的旋转速度值，同时增大打印头的径向匀速运动的速度；在旋转支撑平台的旋转速度和打印头的径向匀速运动的速度确定后，按照本实施例4中的上述打印第一切片层的方法，打印后续的切片层，并逐层叠加，形成3d物体。

本实施例中由于切片层的打印中减少了打印头在径向方向无效打印的匀速运动区域，提高了单个切片层的打印效率，进而提高了3d物体的成型效率，降低了打印机的运行成本。

实施例5

参见图12，图12是本申请实施例5提供的一种3d物体的打印方法示意图，具体如下：

步骤s301，利用实施例1～3中任一的3d物体切片层的打印方法打印各个切片层，在打印过程中，设定旋转支撑平台的旋转速度值与打印头径向匀速运动的速度成正比例关系变化；

步骤s302，将打印得到的层打印结果逐层叠加，得到3d物体。

具体地，以打印第一个切片层时旋转支撑平台的旋转速度值为ω1，径向方向匀速运动的速度为vj1，第一个切片层的最大径向距离为rmax1，当打印第q个切片层时，第q个切片层的最大径向距离为rmaxq，rmaxq＜rmax1，那么，此时可以调整打印第q个切片层时旋转支撑平台的旋转速度值为ω2，使ω2＞ω1，并根据ω2的大小调整当前打印头的径向匀速运动的速度为vjq，使vjq＞vj1；当打印第q+1个切片层时，第q+1个切片层的最大径向距离为rmax(q+1)，rmax(q+1)＜rmaxq＜rmax1，那么，此时可以调整打印第q+1个切片层时旋转支撑平台的旋转速度值为ωq+1，使ωq+1＞ω2＞ω1，并根据ωq+1的大小调整当前打印头径向匀速运动的速度为vjq+1，使vjq+1＞vjq＞vj1。

本申请各实施例中旋转支撑平台的旋转速度值和打印头的径向匀速运动的速度的调整都是在满足打印机的机械性能以及3d物体打印精度的前提下进行的。

实施例6

参见图1，本申请实施例6提供一种3d物体的打印装置，包括旋转支撑平台1、打印头2、字车、滑轨3和控制部件4及数据处理模块5，其中，打印头2安装在字车上。

数据处理模块5，用于对待打印物体进行切片分层，得到多个切片层及层图像数据，并对层图像数据进行处理，数据处理模块与控制部件相连；

打印头，用于喷射打印材料，打印头与控制部件相连；

旋转支撑平台，用于支撑待打印物体的层打印结果；及

控制部件，用于使用实施例1～3任一项的3d物体切片层的打印方法控制旋转支撑平台及打印头执行打印动作。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。