本發(fā)明涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種3D打印系統(tǒng)的脫?？刂品椒把b置。

背景技術(shù)：

3D打印技術(shù)是一種增材制造技術(shù)，3D打印系統(tǒng)通常包括上位機(jī)和下位機(jī)，上位機(jī)一般用于將待打印的3D數(shù)字模型進(jìn)行切片處理，形成一組二維的切片，并生成打印控制信息；下位機(jī)一般用于根據(jù)控制信息，逐一打印數(shù)字模型對(duì)應(yīng)的切片，完成對(duì)實(shí)體打印模型的制作。下位機(jī)打印完一個(gè)切片，即完成了打印模型的一層，打印模型的一層有一定厚度，稱為打印層高。

液體3D打印技術(shù)是用液體材料進(jìn)行3D打印的一種增材制造技術(shù)，這種打印技術(shù)分為上投光和下投光兩種，上投光技術(shù)光源在液體材料上方，固化反應(yīng)發(fā)生在液體材料上表面。下投光技術(shù)光源在液體容器(料槽)底部，固化反應(yīng)發(fā)生在容器底部，固化完一層以后需要將已固化的打印模型向上提拉，使其從料槽底部剝離，即進(jìn)行脫模處理，以便繼續(xù)打印模型的下一層。

一種脫模方式，其流程如圖1所示，包括：打印平臺(tái)上升一段距離(該距離比打印層高略大)，帶動(dòng)打印模型隨之上升，直接將打印模型從料槽底部拔起；之后打印平臺(tái)在下降至下一切片打印的初始位置；開(kāi)始下一層打印。這里，將這種脫模方式稱為第一脫模方式。這種脫模方式的風(fēng)險(xiǎn)在于，脫模過(guò)程是剛性的，容易造成打印模型的損壞，即不能安全脫模，降低打印成功率。

為了提高打印成功率，許多液體3D打印機(jī)都設(shè)有輔助脫模的斜拉結(jié)構(gòu)，采用的脫模流程如圖2所示，包括：料槽先沿一側(cè)緩慢向下傾斜；打印平臺(tái)再上升一段距離(該距離大體等于打印層高)；料槽恢復(fù)水平；等待液面靜止；開(kāi) 始下一層打印。這里，稱為第二脫模方式。這種脫模方式使打印模型與料槽底部的分離過(guò)程從打印模型的一側(cè)邊緣開(kāi)始，逐漸緩慢完成剝離，從而降低了脫模過(guò)程的剛性，提高脫模成功率。但是由于這種脫模方式增加了控制料槽傾斜、恢復(fù)水平和等待液面靜止的環(huán)節(jié)，因此大大增加了脫模處理所需的時(shí)間。如果將完成一層3D打印模型所需要的時(shí)間，劃分為兩部分：實(shí)際打印時(shí)間和脫模處理時(shí)間。采用第二脫模方式進(jìn)行脫模，脫模處理時(shí)間往往與實(shí)際打印時(shí)間相當(dāng)。特別是，對(duì)于面積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的切片，脫模處理時(shí)間甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)打印實(shí)際打印時(shí)間。如果對(duì)打印模型的每一層都采用這種脫模方式進(jìn)行脫模，打印完成一個(gè)精細(xì)模型動(dòng)輒就需要十幾個(gè)小時(shí)以上。這種脫模方式雖然提高了打印成功率，卻顯著降低了打印效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例期望提供一種3D打印系統(tǒng)的脫?？刂品椒把b置，能在保證打印成功率的同時(shí)整體降低打印模型的制作時(shí)間。

本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明實(shí)施例一種3D打印系統(tǒng)的脫?？刂品椒?，用于上位機(jī)，該方法包括：

待打印數(shù)字模型被切片之后，計(jì)算每一切片的面積；

將切片面積小于或等于安全面積閾值的切片標(biāo)記為第一類切片，記錄在打印控制信息中；

將切片面積大于安全面積閾值的切片標(biāo)記為第二類切片，記錄在打印控制信息中。

上述方案中，所述方法還包括：

測(cè)試所述3D打印系統(tǒng)的安全面積閾值。

上述方案中，所述測(cè)試所述3D打印系統(tǒng)的安全面積閾值包括：

建立一組面積逐漸增大的切片組；

將所述切片組的每一切片均標(biāo)記為第一類切片，記錄在打印控制信息中；

獲取最后一次安全脫模對(duì)應(yīng)切片的信息；

計(jì)算最后一次安全脫模對(duì)應(yīng)切片的面積，作為所述安全面積閾值。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種3D打印系統(tǒng)的脫模控制方法，用于下位機(jī)，該方法包括：

打印完第一類切片后，使用第一脫模方式對(duì)打印模型已固化部分進(jìn)行脫模；

打印完第二類切片后，使用第二脫模方式對(duì)打印模型已固化部分進(jìn)行脫模。

上述方案中，所述方法還包括：

當(dāng)未能安全脫模時(shí)，發(fā)出報(bào)警信息。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種3D打印系統(tǒng)的脫?？刂蒲b置，位于上位機(jī)，該裝置包括：面積計(jì)算模塊、第一標(biāo)記模塊和第二標(biāo)記模塊；其中，

面積計(jì)算模塊，用于待打印數(shù)字模型被切片之后，計(jì)算每一切片的面積；

第一標(biāo)記模塊，用于將切片面積小于或等于安全面積閾值的切片標(biāo)記為第一類切片，記錄在打印控制信息中；

第二標(biāo)記模塊，用于將切片面積大于安全面積閾值的切片標(biāo)記為第二類切片，記錄在打印控制信息中。

上述方案中，所述裝置還包括：

測(cè)試閾值模塊，用于測(cè)試所述3D打印系統(tǒng)的安全面積閾值。

上述方案中，所述測(cè)試閾值模塊包括：

建模單元，用于建立一組面積逐漸增大的切片組；

脫模標(biāo)記單元，用于將所述切片組的每一切片均標(biāo)記為第一類切片，記錄在打印控制信息中；

獲取單元，用于獲取最后一次安全脫模對(duì)應(yīng)切片的信息；

賦值單元，用于計(jì)算最后一次安全脫模對(duì)應(yīng)切片的面積，作為所述安全面積閾值。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種3D打印系統(tǒng)的脫模控制裝置，位于下位機(jī)，該裝置包括第一脫模模塊和第二脫模模塊；其中，

第一脫模模塊，用于打印完第一類切片后，使用第一脫模方式對(duì)打印模型已固化部分進(jìn)行脫模；

第二脫模模塊，用于打印完第二類切片后，使用第二脫模方式對(duì)打印模型已固化部分進(jìn)行脫模。

上述方案中，所述裝置還包括：

報(bào)警模塊，用于當(dāng)未能安全脫模時(shí)，發(fā)出報(bào)警信息。本發(fā)明實(shí)施例所提供的3D打印系統(tǒng)的脫?？刂品椒把b置，通過(guò)根據(jù)面積的大小對(duì)切片進(jìn)行分類，針對(duì)不同種類的切片采用不同脫模方式，從而即可保證打印成功率的同時(shí)整體降低打印模型的制作時(shí)間。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有的一種脫模方式的流程示意圖；

圖2為現(xiàn)有的另一種脫模方式的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的3D打印系統(tǒng)的脫?？刂品椒ǖ膶?shí)現(xiàn)流程示意圖；

圖4為示例三維數(shù)字模型切片處理的示意圖；

圖5a至5b為示例三維數(shù)字模型對(duì)應(yīng)的切片的示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的3D打印系統(tǒng)的上位機(jī)中脫?？刂蒲b置的組成結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的3D打印系統(tǒng)的下位機(jī)中脫模控制裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例和技術(shù)方案，下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范 圍。

在本發(fā)明實(shí)施例中，3D打印系統(tǒng)為下投光液體3D打印系統(tǒng)，包括上位機(jī)和下位機(jī)，上位機(jī)用于將待打印的3D數(shù)字模型進(jìn)行切片處理，形成一組二維的切片，并生成打印控制信息；下位機(jī)用于根據(jù)控制信息，對(duì)應(yīng)數(shù)字模型自下而上逐一打印數(shù)字模型對(duì)應(yīng)的切片，完成對(duì)實(shí)體打印模型的制作。這里，所述控制信息可以以GCODE文件的形式傳輸。

在本發(fā)明實(shí)施例中，下位機(jī)可根據(jù)上位機(jī)輸出的控制信息執(zhí)行第一脫模方式或執(zhí)行第二脫模方式。如前所述，按照第二脫模方式進(jìn)行脫模雖然可更好的避免在脫模過(guò)程中損壞打印模型，但卻耗費(fèi)了大量時(shí)間；而對(duì)于面積較小的切片，在完成打印后按照第一方式進(jìn)行脫模通常也不會(huì)造成打印模型的損壞。因此，本發(fā)明中引入安全面積閾值的概念。所謂安全面積閾值，就是下位機(jī)按照第一脫模方式進(jìn)行脫模而不會(huì)造成打印模型損壞的最大切片面積值。通常，安全面積閾值與打印材料、料槽設(shè)計(jì)、成型工藝等有關(guān)聯(lián)。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的3D打印系統(tǒng)的脫?？刂品椒ǖ膶?shí)現(xiàn)流程示意圖，如圖3所示，該方法用于上位機(jī)中，包括：

步驟101，待打印數(shù)字模型被切片之后，計(jì)算每一切片的面積；

具體的，上位機(jī)先對(duì)待打印的三維數(shù)字模型進(jìn)行切片處理。切片過(guò)程實(shí)質(zhì)上是二維離散的過(guò)程，是用一些列平行的平面去與三維模型求交，如圖4所示，其中1為截平面，2為一個(gè)三維模型。求交后得到的這些二維平面稱之為切片，模型與截平面相交產(chǎn)生的交線稱之為輪廓線，這些輪廓線所圍成的區(qū)域就是要進(jìn)行打印的區(qū)域(即：切片)，如圖5a至5b所示，其中打印區(qū)域?yàn)殛幱安糠?，是由輪廓線3以及4-1、4-2圍成，輪廓線3在位置上包含輪廓線4-1、4-2，因此稱輪廓線3為外輪廓，輪廓線4-1、4-2在位置上被包含于輪廓線3，稱為內(nèi)輪廓線。打印區(qū)域5是介于內(nèi)輪廓線與外輪廓線之間的部分。所有的切片都有外輪廓線，但是可能不包含內(nèi)輪廓線，例如一個(gè)實(shí)心圓柱體切片后的切片就不包含內(nèi)輪廓線。一個(gè)可以進(jìn)行3D打印的三維模型，其與平面相交得到的交線(也即輪廓線)必須具備兩個(gè)特征：一、所有的輪廓線都是封閉曲線；二、同 一平面上的輪廓線只有包含、相離兩種位置關(guān)系，不能相交。不滿足上述兩個(gè)特征的模型都是不能進(jìn)行3D打印的模型。

在目前通用三維模型格式是STL格式，在這種格式下所有的曲面都是用三角面片進(jìn)行有限元逼近而成，當(dāng)用平面與模型進(jìn)行相交，得到的輪廓線實(shí)質(zhì)為首尾相連的折線段，參見(jiàn)圖5b中被局部放大的部分。因此，切片處理后實(shí)質(zhì)可獲取到的由外輪廓線確定的凸多邊形頂點(diǎn)信息，和由內(nèi)輪廓線所確定的凸多邊形頂點(diǎn)信息。根據(jù)凸多邊形的頂點(diǎn)信息即可求得這些多邊形面積，進(jìn)而，以且外輪廓線確定的凸多邊形面積減去內(nèi)輪廓線所確定的多邊形面積即可計(jì)算出切片(即打印區(qū)域)的面積。

在對(duì)待打印數(shù)字模型進(jìn)行切片處理后，上位機(jī)計(jì)算每一切片所對(duì)應(yīng)的面積值。

步驟102，將切片面積小于或等于安全面積閾值的切片標(biāo)記為第一類切片，記錄在打印控制信息中；

具體的，上位機(jī)將計(jì)算得到的切片面積值與安全面積閾值作比較，將切片面積小于或等于安全面積閾值的切片標(biāo)記為第一類切片，例如：標(biāo)記為A類，將標(biāo)記信息記錄在打印控制信息中，傳輸給下位機(jī)。

下位機(jī)讀取到的切片信息中包含切片的類型標(biāo)記，當(dāng)識(shí)別出切片為第一類切片時(shí)，在完成對(duì)該切片的打印后，即按照第一脫模方式進(jìn)行脫模處理。

這里，安全面積閾值可以預(yù)先設(shè)定，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定；

優(yōu)選的，采用實(shí)驗(yàn)的方法，測(cè)試所述3D打印系統(tǒng)的安全面積閾值。

例如，使用3D打印系統(tǒng)打印一組面積逐漸增大的切片組，都使用第一脫模方式進(jìn)行脫模，當(dāng)?shù)谝淮纬霈F(xiàn)未能安全脫模的現(xiàn)象時(shí)，即表明此切片(記為：切片1)所對(duì)應(yīng)的面積已超出了安全面積閾值，則近似認(rèn)為切片1之前的上一個(gè)切片，即最后一次安全脫模的切片所對(duì)應(yīng)的面積為安全面積閾值；對(duì)于上位機(jī)，具體執(zhí)行以下步驟：

步驟A，建立一組面積逐漸增大的切片組；

步驟B，將所述切片組的每一切片均標(biāo)記為第一類切片，記錄在打印控制 信息中；

步驟C，獲取最后一次安全脫模對(duì)應(yīng)切片的信息；

步驟D，計(jì)算最后一次安全脫模對(duì)應(yīng)切片的面積，作為所述安全面積閾值。

如此，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試得到的安全面積閾值比根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算的閾值更可靠、更準(zhǔn)確。

步驟103，將切片面積大于安全面積閾值的切片標(biāo)記為第二類切片，記錄在打印控制信息中；

具體的，上位機(jī)將計(jì)算得到的切片面積值與安全面積閾值作比較，將切片面積大于安全面積閾值的切片標(biāo)記為第二類切片，例如：標(biāo)記為B類，將標(biāo)記信息記錄在打印控制信息中，傳輸給下位機(jī)。

下位機(jī)讀取到的切片信息中包含切片的類型標(biāo)記，當(dāng)識(shí)別出切片為第二類切片時(shí)，在完成對(duì)該切片的打印后，即按照第二脫模方式進(jìn)行脫模處理。

本發(fā)明還提供一種3D打印系統(tǒng)的脫模控制方法，用于下位機(jī)，該方法包括：

打印完第一類切片后，使用第一脫模方式對(duì)打印模型已固化部分進(jìn)行脫模；

打印完第二類切片后，使用第二脫模方式對(duì)打印模型已固化部分進(jìn)行脫模。

具體的，下位機(jī)從打印控制信息中獲取到需打印的切片信息，其中包括切片的類型標(biāo)記；當(dāng)下位機(jī)識(shí)別出切片時(shí)第一類切片時(shí)，在打印完成后，調(diào)用第一脫模方式的控制指令代碼，使用第一脫模方式對(duì)打印模型已固化部分進(jìn)行脫模；相應(yīng)的，當(dāng)下位機(jī)識(shí)別出切片時(shí)第二類切片時(shí)，在打印完成后，調(diào)用第二脫模方式的控制指令代碼，使用第一脫模方式對(duì)打印模型已固化部分進(jìn)行脫模。其中，所述第一脫模方式的控制指令代碼和第二脫模方式的控制指令代碼均為現(xiàn)有下位機(jī)已預(yù)先集成的控制指令代碼。

進(jìn)一步的，上述方法還包括：

當(dāng)未能安全脫模時(shí)，發(fā)出報(bào)警信息。

具體的，下位機(jī)當(dāng)未能安全脫模時(shí)，發(fā)出報(bào)警信息。

本發(fā)明還提供一種3D打印系統(tǒng)的脫模控制裝置，位于上位機(jī)中，如圖6 所示，該裝置包括：面積計(jì)算模塊601、第一標(biāo)記模塊602和第二標(biāo)記模塊603；其中，

面積計(jì)算模塊601，用于待打印數(shù)字模型被切片之后，計(jì)算每一切片的面積；

第一標(biāo)記模塊602，用于將切片面積小于或等于安全面積閾值的切片標(biāo)記為第一類切片，記錄在打印控制信息中；

第二標(biāo)記模塊603，用于將切片面積大于安全面積閾值的切片標(biāo)記為第二類切片，記錄在打印控制信息中。

進(jìn)一步的，上述脫?？刂蒲b置還包括：

測(cè)試閾值模塊，用于測(cè)試所述3D打印系統(tǒng)的安全面積閾值。

進(jìn)一步的，上述的脫?？刂蒲b置中，所述測(cè)試閾值模塊包括：

建模單元，用于建立一組面積逐漸增大的切片組；

脫模標(biāo)記單元，用于將所述切片組的每一切片均標(biāo)記為第一類切片，記錄在打印控制信息中；

獲取單元，用于獲取最后一次安全脫模對(duì)應(yīng)切片的信息；

賦值單元，用于計(jì)算最后一次安全脫模對(duì)應(yīng)切片的面積，作為所述安全面積閾值。

本發(fā)明還提供一種3D打印系統(tǒng)的脫?？刂蒲b置，位于下位機(jī)中，如圖7所示，所述裝置包括第一脫模模塊701和第二脫模模塊702；其中，

第一脫模模塊701，用于打印完第一類切片后，使用第一脫模方式對(duì)打印模型已固化部分進(jìn)行脫模；

第二脫模模塊702，用于打印完第二類切片后，使用第二脫模方式對(duì)打印模型已固化部分進(jìn)行脫模。

在實(shí)際應(yīng)用中，上述面積計(jì)算模塊601、第一標(biāo)記模塊602和第二標(biāo)記模塊603可由位于所述上位機(jī)的中央處理器(CPU)、微處理器(MPU)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、或現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)實(shí)現(xiàn)；所述第一脫模模塊701和第二脫模模塊702可由位于所述下位機(jī)的中央處理器(CPU)、微處理器 (MPU)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、或現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)實(shí)現(xiàn)。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用硬件實(shí)施例、軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲(chǔ)器和光學(xué)存儲(chǔ)器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來(lái)描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合。可提供這些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個(gè)機(jī)器，使得通過(guò)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的裝置。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲(chǔ)在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中，使得存儲(chǔ)在該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的步驟。

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。