本申請涉及3d打印領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)據(jù)處理方法、3d打印方法及3d打印設(shè)備、計算機設(shè)備。

背景技術(shù)：

3d打印是快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬、塑料和樹脂等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。3d打印設(shè)備通過執(zhí)行該種打印技術(shù)制造3d物體。3d打印設(shè)備由于成型精度高在模具、定制商品、醫(yī)療治具、假體等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。其中，基于底投影的3d打印設(shè)備由于使用投影曝光方式能在同一曝光時長內(nèi)使整個物體橫截面的光固化材料固化，進而有效提高打印效率，因此受到很多個性產(chǎn)品制造者的追寵。

在利用底投影的3d打印設(shè)備打印物體時，可利用調(diào)整單層固化層高的方式來調(diào)整打印速度和打印精度。比如，在打印物體的直體區(qū)間時，提高單層固化層的層高；在打印物體的傾斜、或弧面等區(qū)間時，降低單層固化層的層高。然而上述打印策略并不能適用于所有形狀的物體，例如，當?shù)淄队暗?d打印設(shè)備打印帶有腔體結(jié)構(gòu)等的物體時，易出現(xiàn)表面凸凹不平的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請?zhí)峁┮环N數(shù)據(jù)處理方法、3d打印方法及3d打印設(shè)備、計算機設(shè)備，用于解決利用底投影的3d打印設(shè)備所打印的物體輪廓精準度低的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┮环N3d打印方法，應(yīng)用于包括具有透明底部的容器及構(gòu)件平臺的3d打印設(shè)備中，所述3d打印方法包括：調(diào)整所述構(gòu)件平臺與所述容器底部的間距以在所述容器底部填充待固化的光固化材料；將3d構(gòu)件模型中的分層圖像照射到所填充的光固化材料以獲得圖案固化層；重復(fù)上述各步驟以在所述構(gòu)件平臺上累積圖案固化層以形成對應(yīng)的3d構(gòu)件；其中，在打印所述3d構(gòu)件中實體部分的預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)期間，按照對應(yīng)所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整方式調(diào)整所述構(gòu)件平臺與容器底部間距，和/或按照對應(yīng)所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的曝光方式將相應(yīng)的分層圖像照射到光固化材料上以獲得對應(yīng)的圖案固化層。

在某些實施方式中，基于所接收的對應(yīng)預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的控制指令或所識別出的預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的標記信息，按照對應(yīng)所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整方式調(diào)整所述構(gòu)件平臺與容器底部間距，和/或按照對應(yīng)所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的曝光方式將相應(yīng)的分層圖像照射到光固化材料上以獲得對應(yīng)的圖案固化層。

在某些實施方式中，所述按照對應(yīng)預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整方式調(diào)整構(gòu)件平臺與容器底部的間距的步驟包括以下至少一種：采用間歇式下降的控制方式，控制所述構(gòu)件平臺下降至與所述容器底部相隔預(yù)設(shè)間距；控制所述構(gòu)件平臺以低于速度門限的速度下降至相距容器底部的間距位置；以及控制所述構(gòu)件平臺移動到相距容器底部對應(yīng)間距，并進行一延時計時，以便在所述延時后照射相應(yīng)分層圖像。

在某些實施方式中，所述按照對應(yīng)預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的曝光方式將相應(yīng)的分層圖像照射到光固化材料上的方式包括：按照將分層圖像先照射內(nèi)部區(qū)域后照射外輪廓區(qū)域的順序逐步掃描光固化材料；或者將分層圖像調(diào)整成其中的輪廓區(qū)域的能量密度低于內(nèi)部區(qū)域的能量密度，以及將調(diào)整后分層圖像照射到光固化材料上。

在某些實施方式中，所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)包括以下至少一種：腔體結(jié)構(gòu)、包含形狀突變的結(jié)構(gòu)、和實體部分中輪廓精度和/或輪廓精細度滿足預(yù)設(shè)要求的結(jié)構(gòu)。

基于上述目的，本申請還提供一種3d打印設(shè)備，包括：具有透明底部的容器，盛放待固化的光固化材料；曝光裝置，面向所述透明底部照射，用于將3d構(gòu)件模型中的分層圖像照射光固化材料以獲得圖案固化層；構(gòu)件平臺，用于附著經(jīng)所述曝光裝置照射后被固化的圖案固化層，以便經(jīng)由所述圖案固化層積累形成3d構(gòu)件；z軸驅(qū)動機構(gòu)，與所述構(gòu)件平臺連接，用于調(diào)整所述構(gòu)件平臺與所述容器底部的間距以在所述容器底部填充待固化的光固化材料；控制裝置，與所述z軸驅(qū)動機構(gòu)和曝光裝置均相連，用于控制所述z軸驅(qū)動機構(gòu)和曝光裝置打印所述3d構(gòu)件，其中，在打印所述3d構(gòu)件中實體部分的預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)期間，按照對應(yīng)所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整方式控制所述z軸驅(qū)動機構(gòu)調(diào)整所述構(gòu)件平臺與容器底部間距，和/或按照對應(yīng)所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的曝光方式控制所述曝光裝置將相應(yīng)的分層圖像照射到光固化材料上以獲得對應(yīng)的圖案固化層。

在某些實施方式中，所述控制裝置用于基于所接收的對應(yīng)預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的控制指令或所識別出的預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的標記信息，按照對應(yīng)所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整方式控制所述z軸驅(qū)動機構(gòu)調(diào)整所述構(gòu)件平臺與容器底部間距，和/或按照對應(yīng)所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的曝光方式控制所述曝光裝置將相應(yīng)的分層圖像照射到光固化材料上。

在某些實施方式中，所述控制裝置按照對應(yīng)所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整方式控制所述z軸驅(qū)動機構(gòu)調(diào)整所述構(gòu)件平臺與容器底部間距的方式包括以下至少一種：采用間歇式下降的控制方式，控制所述構(gòu)件平臺下降至與所述容器底部相隔預(yù)設(shè)間距；控制所述構(gòu)件平臺以低于速度門限的速度移動至相距容器底部的間距位置；以及控制所述構(gòu)件平臺移動到相距容器底部對應(yīng)間距，并進行一延時計時，以便在所述延時后照射相應(yīng)分層圖像。

在某些實施方式中，所述曝光裝置包括：dmd芯片、和光源陣列；

所述控制裝置基于分層圖像中的輪廓區(qū)域的能量密度低于內(nèi)部區(qū)域的能量密度控制所述光源陣列和dmd芯片將調(diào)整后分層圖像照射到光固化材料上；和/或所述控制裝置基于分層圖像先照射內(nèi)部區(qū)域后照射輪廓區(qū)域的順序控制所述光源陣列和dmd芯片分塊照射光固化材料。

在某些實施方式中，所述曝光裝置包括：激光發(fā)射器、位于所述激光發(fā)射器輸出光路上的透鏡組、和位于所述透鏡組出光側(cè)的振鏡組；所述控制裝置基于分層圖像先掃描內(nèi)部區(qū)域后掃描輪廓區(qū)域的順序控制所述激光發(fā)射器和振鏡組掃描光固化材料。

在某些實施方式中，所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)包括以下至少一種：腔體結(jié)構(gòu)、包含形狀突變的結(jié)構(gòu)、以及實體部分中輪廓精度和/或輪廓精細度滿足預(yù)設(shè)要求的結(jié)構(gòu)。

本申請又提供一種3d構(gòu)件模型的數(shù)據(jù)處理方法，包括：將3d構(gòu)件模型進行分層處理，以將所述3d構(gòu)件模型劃分成多個橫截層，每個橫截層上描述有3d構(gòu)件模型相應(yīng)橫截面的分層圖像；其中，所述3d構(gòu)件模型包括：包含預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的實體部分；將描述所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的至少一個分層圖像進行標記。

在某些實施方式中，所述將描述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的至少一個分層圖像進行標記的步驟包括：基于相鄰的多個分層圖像的輪廓變化或至少一個分層圖像的橫截面積，確定所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的分層圖像；將構(gòu)成所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的至少一個分層圖像進行標記。

在某些實施方式中，所述將描述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的至少一個分層圖像進行標記的步驟包括：基于所獲取的標記指令，將所指示的分層圖像進行標記，其中，所述標記指令基于所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生。

在某些實施方式中，還包括調(diào)整3d構(gòu)件模型擺放方式的步驟，以將所述3d構(gòu)件模型按照所擺放的方式進行分層處理。

在某些實施方式中，所述方法還包括基于所述實體部分表面識別預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的步驟。

在某些實施方式中，所述方法還包括將描述所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的各分層圖像按照先掃描內(nèi)部區(qū)域后掃描輪廓區(qū)域的順序標記各區(qū)域中的光斑掃描順序的步驟。

在某些實施方式中，所述方法還包括以下步驟：將描述所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的各分層圖像按照內(nèi)部區(qū)域和輪廓區(qū)域進行分塊，并按照先照射內(nèi)部區(qū)域后照射輪廓區(qū)域的順序標記同一分層圖像中各圖像塊的照射順序；和/或?qū)⒚枋鏊鲱A(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的各分層圖像中輪廓區(qū)域的能量密度低于內(nèi)部區(qū)域的能量密度進行標記。

在某些實施方式中，所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)包括以下至少一種：腔體結(jié)構(gòu)、包含形狀突變的結(jié)構(gòu)、和實體部分中輪廓精度和/或輪廓精細度滿足預(yù)設(shè)要求的結(jié)構(gòu)。

本申請還提供一種計算機設(shè)備，包括：存儲單元，用于存儲3d構(gòu)件模型和數(shù)據(jù)處理程序；其中，所述3d構(gòu)件模型包括：包含預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的實體部分；處理單元，用于執(zhí)行所述數(shù)據(jù)處理程序以將所述3d構(gòu)件模型進行數(shù)據(jù)處理，其中，所述數(shù)據(jù)處理的過程包括：將3d構(gòu)件模型進行分層處理，以將所述3d構(gòu)件模型劃分成多個橫截層，每個橫截層上描述有3d構(gòu)件模型相應(yīng)橫截面的分層圖像；將描述所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的至少一個分層圖像進行標記。

在某些實施方式中，所述處理單元將描述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的至少一個分層圖像進行標記的方式包括：基于相鄰的多個分層圖像的輪廓變化或至少一個分層圖像的橫截面積，確定所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的起始分層圖像和結(jié)束分層圖像；將所述起始分層圖像和結(jié)束分層圖像、或所述起始分層圖像和結(jié)束分層圖像之間的各分層圖像進行標記。

在某些實施方式中，所述處理單元將描述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的至少一個分層圖像進行標記的方式包括：基于所獲取的標記指令，將所指示的分層圖像進行標記，其中，所述標記指令基于所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生。

在某些實施方式中，所述處理單元還用于執(zhí)行所述分層程序中調(diào)整3d構(gòu)件模型的擺放方式的步驟，以將所述3d構(gòu)件模型按照所擺放的方式進行分層處理。

在某些實施方式中，所述處理單元還用于執(zhí)行所述分層程序中基于所述實體部分表面識別預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的步驟。

在某些實施方式中，所述處理單元還用于執(zhí)行以下步驟：將描述所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的各分層圖像按照先掃描內(nèi)部區(qū)域后掃描輪廓區(qū)域的順序標記各區(qū)域中的光斑掃描順序。

在某些實施方式中，，所述處理單元還用于執(zhí)行以下步驟：將描述所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的各分層圖像按照內(nèi)部區(qū)域和輪廓區(qū)域進行分塊，并按照先照射內(nèi)部區(qū)域后照射輪廓區(qū)域的順序標記同一分層圖像中各圖像塊的照射順序；和/或?qū)⒚枋鏊鲱A(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的各分層圖像中輪廓區(qū)域的能量密度低于內(nèi)部區(qū)域的能量密度進行標記。

在某些實施方式中，所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)包括以下至少一種：腔體結(jié)構(gòu)、包含形狀突變的結(jié)構(gòu)、和實體部分中輪廓精度和/或輪廓精細度滿足預(yù)設(shè)要求的結(jié)構(gòu)。

本申請所提供的數(shù)據(jù)處理方法、3d打印方法及3d打印設(shè)備、計算機設(shè)備，通過控制z軸驅(qū)動機構(gòu)緩慢移動構(gòu)件平臺和/或調(diào)整為之后的延時操作，能夠確保在打印預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)時減少表面輪廓凸凹不平等的問題。

另外，通過在3d構(gòu)件模型中識別預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)并對預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的分層圖像進行標記，有效解決了3d打印設(shè)備無法自適應(yīng)的調(diào)整投影裝置與z軸驅(qū)動機構(gòu)的時序調(diào)整問題。

附圖說明

圖1為本申請3d打印設(shè)備在一實施方式中的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為利用本申請所述3d打印設(shè)備進行打印的一種包含腔體結(jié)構(gòu)的3d構(gòu)件模型的剖視圖。

圖3為利用本申請所述3d打印設(shè)備進行打印的一種包含形狀突變結(jié)構(gòu)的3d構(gòu)件模型的剖視圖。

圖4為本申請3d打印設(shè)備進行打印時構(gòu)件平臺下降高度變化示意圖。

圖5為利用本申請所述3d打印設(shè)備進行打印的又一種包含腔體結(jié)構(gòu)的3d構(gòu)件模型的剖視圖。

圖6為本申請3d構(gòu)件打印方法在一實施方式中的流程圖。

圖7為本申請3d構(gòu)件模型的數(shù)據(jù)處理方法在一實施方式中的流程圖。

圖8為本申請執(zhí)行3d構(gòu)件模型的數(shù)據(jù)處理方法的計算機設(shè)備在一實施方式中的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為本申請的一種包含腔體結(jié)構(gòu)的3d構(gòu)件模型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10為本申請的又一種包含腔體結(jié)構(gòu)的3d構(gòu)件模型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11為圖9的3d構(gòu)件模型分層示意圖。

圖12為本申請中將一分層圖像的輪廓區(qū)域和內(nèi)部區(qū)域劃分后的示意圖。

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本申請的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本申請的其他優(yōu)點與功效。本申請還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本申請的精神下進行各種修飾或改變。

需要說明的是，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本申請可實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本申請所能產(chǎn)生的功效及所能達成的目的下，均應(yīng)仍落在本申請所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。

請參閱圖1，基于底曝光的3d打印設(shè)備包括：容器11、構(gòu)件平臺12、z軸驅(qū)動機構(gòu)13、曝光裝置14和控制裝置15。

其中，所述容器11具有透明底部，用于盛放光固化材料。所述光固化材料包括任何易于光固化的液態(tài)材料，其舉例包括：光固化樹脂液，或摻雜了添加劑、顏料、染料等混合材料的樹脂液等。所述容器可以是整體透明或僅容器底透明在所述容器1底部表面鋪設(shè)有便于剝離的透明柔性膜(未予圖示)。

所述曝光裝置14位于所述容器11下方且面向所述透明底部。所述曝光裝置14可以包括激光發(fā)射器、位于所述激光發(fā)射器射出光路上的透鏡組和位于所述透鏡組出光側(cè)的振鏡組(均未予圖示)，其中，所述激光發(fā)射器受控的調(diào)整輸出激光束的能量，例如，所述激光發(fā)射器受控的發(fā)射預(yù)設(shè)功率的激光束以及停止發(fā)射該激光束，又如，所述激光發(fā)射器受控的提高激光束的功率以及降低激光束的功率。所述透鏡組用以調(diào)整激光束的聚焦位置，所述振鏡組用以受控的將激光束在所述容器底面的二維空間內(nèi)掃描，經(jīng)所述光束掃描的光固化材料被固化成對應(yīng)的圖案固化層。

或者，所述曝光裝置14可以是投影裝置，例如，所述投影裝置包括dmd芯片、光源陣列、控制器和存儲模塊。其中，所述存儲模塊中存儲將3d構(gòu)件模型分層的分層圖像。所述dmd芯片和光源陣列受控制器控制。其中，dmd芯片外觀看起來只是一小片鏡子，被封裝在金屬與玻璃組成的密閉空間內(nèi)，事實上，這面鏡子是由數(shù)十萬乃至上百萬個微鏡所組成的，每一個微鏡代表一個像素，所投影的圖像就由這些像素所構(gòu)成。dmd芯片可被簡單描述成為對應(yīng)像素點的半導(dǎo)體光開關(guān)和微鏡片，所述控制器通過控制dmd芯片中各光開關(guān)來允許/禁止各微晶片反射光。所述光源陣列中的各光源對應(yīng)dmd芯片中的一個微鏡。在控制器的控制下，光源陣列和dmd芯片將相應(yīng)分層圖像經(jīng)過容器的透明底部照射到光固化材料上，使得對應(yīng)圖像形狀的光固化材料被固化，以得到圖案化的固化層。

所述構(gòu)件平臺12用于附著經(jīng)所述曝光裝置14照射后被固化的圖案固化層，以便經(jīng)由所述圖案固化層積累形成3d構(gòu)件2。其中，所述構(gòu)件平臺12舉例為構(gòu)件板。

在大多數(shù)情況下，為了將所述構(gòu)件平臺12與容器11底部之間保留至少一層固化層高間距的光固化材料，所述構(gòu)件平臺12由z軸驅(qū)動機構(gòu)13帶動，并配合曝光裝置14的照射時長和照射時機上下移動。

其中，所述z軸驅(qū)動機構(gòu)13用于調(diào)整所述構(gòu)件平臺12與所述容器11底部的間距以在所述容器底部填充待固化的光固化材料。

具體地，所述z軸驅(qū)動機構(gòu)13包含驅(qū)動單元和連接單元。其中，所述驅(qū)動單元舉例為驅(qū)動電機，其中，所述驅(qū)動電機舉例為伺服電機，其基于所接收的控制指令選擇向第一或第二方向旋轉(zhuǎn)使得受其驅(qū)動的連接單元帶動構(gòu)件平臺12進行升降移動。其中，所述控制指令包括升降方向或停止指令等，甚至還可以包含具體操作參數(shù)。所述操作參數(shù)舉例為轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)動加速度或扭力等參數(shù)值。所述連接單元舉例包括一端固定在所述構(gòu)件平臺上的固定桿、與固定桿的另一端固定的齒輪、以及與齒輪配合的齒條，其中，所述齒條固定在3d打印設(shè)備的機架上，所述齒輪在驅(qū)動單元的驅(qū)動下沿齒條升降移動。又如，所述連接單元包括：絲桿和旋接所述絲桿的固定結(jié)構(gòu)，其中所述固定結(jié)構(gòu)固定在機架上，所述絲桿的一端固定連接構(gòu)件平臺、另一端連接驅(qū)動單元，所述絲桿在驅(qū)動單元的驅(qū)動下升降移動。再如，所述連接單元包括：帶有齒條的限位槽以及位于限位槽中的移動桿，該移動桿的一端連接構(gòu)件平臺，另一端連接驅(qū)動單元，所述移動桿在驅(qū)動單元的驅(qū)動下升降移動。

在打印期間，當所述z軸驅(qū)動機構(gòu)13帶動構(gòu)件平臺下降時，通常是為了將所述構(gòu)件平臺或附著在構(gòu)件平臺上的圖案化固化層下降到相距容器底部一固化層層高的間距，以便照射填充在所述間距內(nèi)的光固化材料。當所述升降裝置z軸驅(qū)動機構(gòu)帶動構(gòu)件平臺上升時，通常是為了將圖案固化層自容器底部分離。

控制z軸驅(qū)動機構(gòu)13和曝光裝置14協(xié)調(diào)工作的是控制裝置15。

其中，所述控制裝置15按照打印順序逐個向曝光裝置提供分層圖像。例如，所述控制裝置15按照當前的分層圖像控制激光器進行圖案掃描。又如，所述控制裝置15將當前分層圖像發(fā)送給投影裝置以使其將整幅圖照射到光固化材料上。

所述控制裝置15還在曝光裝置14的照射間隙控制z軸驅(qū)動機構(gòu)13一方面帶動所述構(gòu)件平臺12上升以分離所述容器底面與經(jīng)曝光裝置14照射后所形成的圖案固化層，另一方面帶動構(gòu)件平臺12下降，以與容器底面保持預(yù)設(shè)間距，以便在所述透明底面填充待固化的光固化材料。其中，所述控制裝置15可通過向z軸驅(qū)動機構(gòu)13中的驅(qū)動單元發(fā)送包含升降方向和轉(zhuǎn)速等的控制指令的方式來控制所述z軸驅(qū)動機構(gòu)13。具體地，在控制z軸驅(qū)動機構(gòu)13上升以分離圖案固化層與容器底面的階段，所述控制裝置15向所述z軸驅(qū)動機構(gòu)13中的驅(qū)動單元發(fā)送包含上升方向和預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速的控制指令，同時監(jiān)測構(gòu)件平臺12的上升位置，當上升位置達到預(yù)設(shè)高度位置，或上升距離達到預(yù)設(shè)距離閾值時，確定完成分離，并向驅(qū)動單元發(fā)出停止指令。在控制驅(qū)動單元使得構(gòu)件平臺12下降以調(diào)整構(gòu)件平臺12與容器11底部之間的間距時，所述控制裝置15基于構(gòu)件平臺12與容器底面鄰接的初始位置和累積的固化層厚調(diào)整所述構(gòu)件平臺12與容器底面的間距。其中，所述初始位置是預(yù)先標定構(gòu)件平臺12貼接于容器底面的位置。例如，從打印3d構(gòu)件的第一層固化層開始，所述控制裝置15根據(jù)控制驅(qū)動單元以使構(gòu)件平臺上升的最高位置相距初始位置之間的高度差h1'，附著在構(gòu)件平臺12上的累積固化層的層高h2'，以及當前待固化的固化層層高h3'，計算控制驅(qū)動單元以令構(gòu)件平臺12下降的高度h＝(h1'-h2'-h3')，并在控制驅(qū)動單元下降h高度后，將構(gòu)件平臺12停留在相應(yīng)位置。

需要說明的是，上述控制裝置控制驅(qū)動單元的方式僅為舉例而非對本申請的限制。事實上，控制裝置控制驅(qū)動單元以調(diào)整構(gòu)件平臺與容器底面的間距的方式還可以采用每次上升固定高度h4再按照當前待固化的固化層層高h3'進行下降控制的方式，其中，(h4-h3')高度即為構(gòu)件平臺的下降高度。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在上述調(diào)整方式的基礎(chǔ)上所衍生及改進的其他控制方式也屬于本申請的調(diào)整示例。

所述控制裝置15舉例為包含mcu或cpu、和存儲器的電子電路，以及與所述電子電路相連的多個數(shù)據(jù)接口，甚至網(wǎng)絡(luò)接口等。經(jīng)預(yù)先處理的3d構(gòu)件模型文件可通過網(wǎng)絡(luò)接口或數(shù)據(jù)接口存儲在存儲器中，其中，所述3d構(gòu)件模型文件包括3d構(gòu)件模型及屬性信息，其中，所述3d構(gòu)件模型被預(yù)先橫截出多個橫截層，每個橫截層表面描述了3d模型在相應(yīng)位置橫截后形成的分層圖像。所述3d構(gòu)件模型可以僅包含實體部分，還可以包含支撐部分。其中，所述實體部分是指使用3d打印設(shè)備打印的目標三維物體。所述支撐部分用于支撐實體部分以防止其變形，其包括但不限于柱狀支撐結(jié)構(gòu)、板狀支撐結(jié)構(gòu)、螺旋結(jié)構(gòu)、或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)等。所述屬性信息可以用于記錄3d構(gòu)件模型各橫截層標記，甚至一些自定義參數(shù)等。其中，所述自定義參數(shù)包括但不限于：實體部分中預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的起止標記、支撐部分與實體部分的各連接點標記、掃描分層圖像的光斑掃描順序、分層圖像中各圖像塊的曝光順序等。

所述控制裝置15按照所述文件中橫截層標記逐個地將分層圖像通過數(shù)據(jù)接口發(fā)送給曝光裝置14，以令曝光裝置14進行照射圖像。所述控制裝置15還通過另一數(shù)據(jù)接口連接z軸驅(qū)動機構(gòu)13，以根據(jù)橫截層標記中的層高控制z軸驅(qū)動機構(gòu)13的升降操作，使得曝光裝置14和z軸驅(qū)動機構(gòu)13依時序配合，完成各橫截層的圖案固化操作。

當3d構(gòu)件模型中的實體部分包含預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)時，在打印至少所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)期間，所述控制裝置通過控制z軸驅(qū)動機構(gòu)13和/或曝光裝置14以提高累積固化預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)各固化層時該預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)輪廓表面平滑度?；蛘?，為避免預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)未被識別的情況出現(xiàn)，在打印整個實體部分時，所述控制裝置即調(diào)整控制方式以提高累積固化實體部分各固化層時表面平滑度。

在此，所述實體部分可以僅包含所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)，也可以由多種結(jié)構(gòu)組合構(gòu)成，在這些結(jié)構(gòu)中包含所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)。在此，所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)包括但不限于以下至少一種：腔體結(jié)構(gòu)、包含形狀突變的結(jié)構(gòu)、和實體部分中輪廓精度和/或輪廓精細度滿足預(yù)設(shè)要求的結(jié)構(gòu)等。其中，所述腔體結(jié)構(gòu)包括但不限于：全封閉的腔體結(jié)構(gòu)、至少一側(cè)開口的腔體結(jié)構(gòu)等，例如，所述腔體結(jié)構(gòu)為封閉的且留有通孔以便于排出積留在腔體結(jié)構(gòu)中的光固化材料，所述腔體結(jié)構(gòu)的形狀并不限于圖2中所示，其可呈任意形狀，例如，呈彎曲狀、螺旋狀、桶狀、u形、或c形等。所述形狀突變的結(jié)構(gòu)可以是如t型、p型、b型、l型、或星型等在輪廓上存在拐點，甚至在相鄰橫截層變化不連續(xù)的結(jié)構(gòu)，例如，在橫截分層時通常將包含相鄰表面的覆蓋率小于預(yù)設(shè)閾值的相鄰的兩個橫截層標記為屬于預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)。所述實體部分中輪廓精度和/或輪廓精細度滿足預(yù)設(shè)要求的結(jié)構(gòu)可以是根據(jù)人為設(shè)定的實體部分或?qū)嶓w部分中的局部需具有更高的要求而確定的結(jié)構(gòu)，其中，輪廓精度可通過輪廓尺寸準確度來表現(xiàn)，輪廓精細度可通過輪廓細節(jié)表現(xiàn)，如尖部處理、和分辨率等(resolution)來表現(xiàn)。例如，所述實體部分為面部個性化模型，又如所述實體部分為人造珠寶、醫(yī)療假體等精細物品的模型，其整體結(jié)構(gòu)的輪廓精度要求較高。

以腔體結(jié)構(gòu)為例，在控制裝置控制z軸驅(qū)動機構(gòu)13帶動構(gòu)件平臺直接下降至與容器底面相距預(yù)設(shè)間距時停止，隨即控制曝光裝置14照射光固化材料的過程中，受構(gòu)件平臺下降影響固化后的固化層將導(dǎo)致腔體結(jié)構(gòu)的內(nèi)外側(cè)壁凸凹不平。在通過逐層打印腔體結(jié)構(gòu)期間，已打印的腔體結(jié)構(gòu)部分呈封閉空間，且當該封閉空間僅依靠調(diào)整后的間距與外部連通時，該種凸凹不平的情況尤為明顯。

上述輪廓凸凹不平的情況在形狀突變的結(jié)構(gòu)中的突變位置也尤為明顯。例如，如圖3所示，按上述打印過程打印包含t型主體區(qū)域期間，若第(n-1)層和第n層構(gòu)成形狀突變結(jié)構(gòu)，則在第n層覆蓋第(n-1)層的銜接表面處易出現(xiàn)形狀或視覺上的差別，比如說出現(xiàn)凸起或者光澤度上出現(xiàn)差異。

同樣的，針對表面精度要求較高的3d打印物品，各層的輪廓上出現(xiàn)的光澤不統(tǒng)一、層間楞格都是需要避免或減少的。

為了解決上述問題，在打印所述3d構(gòu)件中實體部分的預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)期間，所述控制裝置15采用以下方式進行控制。

具體地，所述控制裝置15可以在打印整個實體部分期間，均采用控制所述z軸驅(qū)動機構(gòu)13按照對應(yīng)所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整方式調(diào)整所述構(gòu)件平臺與容器底部間距，和/或按照對應(yīng)所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的曝光方式控制所述曝光裝置14將相應(yīng)的分層圖像照射到光固化材料上以獲得對應(yīng)的圖案固化層。

或者，所述3d打印設(shè)備可以在打印3d構(gòu)件的非預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)期間可采用控制z軸驅(qū)動機構(gòu)以將構(gòu)件平臺從一高度直接降至相應(yīng)間距處隨機控制曝光裝置將整幅分層圖像進行曝光的打印方式；當打印到3d構(gòu)件的預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)期間，所述控制裝置15控制所述z軸驅(qū)動機構(gòu)13按照對應(yīng)所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整方式調(diào)整所述構(gòu)件平臺與容器底部間距，和/或按照對應(yīng)所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的曝光方式控制所述曝光裝置14將相應(yīng)的分層圖像照射到光固化材料上。

其中，所述控制裝置15控制z軸驅(qū)動機構(gòu)13按照對應(yīng)所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整方式調(diào)整所述構(gòu)件平臺與容器底部間距，和/或按照對應(yīng)所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的曝光方式控制所述曝光裝置14將相應(yīng)的分層圖像照射到光固化材料上可以是基于所接收的對應(yīng)預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的控制指令或所識別出的標記信息來啟動的。

例如，由技術(shù)人員在監(jiān)測到3d打印設(shè)備所打印的固化層接近預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)時，通過連接至控制裝置15的人機交互裝置(未予圖示)向所述控制裝置15發(fā)出對應(yīng)預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的控制指令，則所述控制裝置15控制z軸驅(qū)動機構(gòu)13按照對應(yīng)所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整方式調(diào)整所述構(gòu)件平臺與容器底部間距。

又如，所述控制裝置15基于3d構(gòu)件模型文件中的屬性信息中讀取預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的標記信息，其中，所述標記信息可包含層數(shù)，當所述控制裝置15待傳輸至曝光裝置14的分層圖像對應(yīng)所述標記信息中的層數(shù)時，控制z軸驅(qū)動機構(gòu)13按照對應(yīng)所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整方式調(diào)整所述構(gòu)件平臺與容器底部間距。

在一種實施方式中，所述控制裝置15控制z軸驅(qū)動機構(gòu)13按照對應(yīng)所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整方式調(diào)整所述構(gòu)件平臺與容器底部間距。

具體地，所述控制裝置15可采用以下至少一種方式對z軸驅(qū)動機構(gòu)13進行控制：

1)控制所述構(gòu)件平臺以低于速度門限的速度下降至相距容器底部的間距位置。其中，所述速度門限可以是固定值?；蛘?，所述速度門限是3d打印設(shè)備在打印非預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)期間構(gòu)件平臺移動時的速度最大值。例如，在打印預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)期間，所述控制裝置15在每次構(gòu)件平臺下降階段將z軸驅(qū)動機構(gòu)中的轉(zhuǎn)速最大值由v1降至v2，使得z軸驅(qū)動機構(gòu)以較低的轉(zhuǎn)速帶動構(gòu)件平臺平緩下降，并最終停在相距容器底面預(yù)設(shè)間距的位置，其中，v1是3d打印設(shè)備在打印非預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)期間控制z軸驅(qū)動機構(gòu)的最大轉(zhuǎn)速。停下后，控制裝置將相應(yīng)的分層圖像提供給曝光裝置，以進行圖像照射。

2)采用間歇式下降的控制方式，控制所述z軸驅(qū)動機構(gòu)將構(gòu)件平臺下降至與所述容器底部相隔預(yù)設(shè)間距。例如，在打印預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)期間，所述控制裝置15在每次構(gòu)件平臺下降階段，間歇地向z軸驅(qū)動機構(gòu)中的驅(qū)動單元發(fā)送包含下降方向的控制指令，在兩次控制指令的間歇，向所述驅(qū)動單元發(fā)送包含停止的控制指令，如此，在所述驅(qū)動單元的驅(qū)動下，構(gòu)件平臺以如圖4所示的行程向容器底面移動，直至位于相距所述容器對面預(yù)設(shè)間距的位置，其中，構(gòu)件平臺從高度h1降至h2，在t0、t2、t4、t6期間以預(yù)設(shè)速度下降，在t1、t3、t5期間停止下降。停下后，控制裝置將相應(yīng)的分層圖像提供給曝光裝置，以進行圖像照射。

3)結(jié)合上述兩種，采用低于速度門限的速度控制構(gòu)件平臺向容器底面移動，并間隔的停歇n毫秒或n秒，其中，n≥1，直到構(gòu)件平臺移動至相距所述容器底面相應(yīng)間距的位置。停下后，控制裝置將相應(yīng)的分層圖像提供給曝光裝置，以進行圖像照射。

4)控制所述構(gòu)件平臺移動到相距容器底部對應(yīng)間距，進行一延時計時，以及在所述延時后控制曝光裝置照射相應(yīng)分層圖像。

在此，所述控制裝置控制z軸驅(qū)動機構(gòu)以帶動構(gòu)件平臺12移動至相距所述容器底部的預(yù)設(shè)間距位置的過程可采用：如上述任一種方式，按照打印其他層時的控制方式，以高于或低于等于預(yù)設(shè)加速度門限的速度變化方式，或上述任意多種方式的組合。例如，控制裝置在解析出帶有預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)標記的分層圖像時，采用比預(yù)設(shè)速度門限更低的速度控制構(gòu)件平臺向容器底面移動。又如，為了不延長打印總時長又確保打印出的預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的輪廓滿足精度和精細度要求，所述控制裝置以高于加速度門限的加速度控制z軸驅(qū)動機構(gòu)中的驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，如此壓縮了移動耗時，再執(zhí)行延時操作，使得調(diào)整過程的總時長不變甚至縮短。

當所述構(gòu)件平臺停留在相距所述容器底部的預(yù)設(shè)間距位置時，所述控制裝置啟動預(yù)設(shè)的延時計時，其中，該延時計時的時長可預(yù)設(shè)呈毫秒或秒級。在延時計時結(jié)束后，所述控制裝置控制所述曝光裝置14照射對應(yīng)分層圖像，以及控制z軸驅(qū)動機構(gòu)13以帶動附著了對應(yīng)圖案固化層的構(gòu)件平臺12上升，使得該圖案固化層與容器底面分離。例如，如圖5所示，若3d構(gòu)件模型中包含腔體結(jié)構(gòu)，且按照自腔底a1至開口a2的順序進行逐層打印，則曝光裝置14和z軸驅(qū)動機構(gòu)13自腔底a1所在分層圖像開始直至開口a2所在分層圖像為止，逐層的延時照射相應(yīng)分層圖像。

在另一中實施方式中，所述控制裝置按照對應(yīng)所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的曝光方式控制所述曝光裝置將相應(yīng)的分層圖像照射到光固化材料上以獲得對應(yīng)的圖案固化層。其中，所述曝光方式根據(jù)曝光裝置的類型而定。

若曝光裝置是包含激光發(fā)射器的光學(xué)系統(tǒng)，則曝光裝置采用掃描光斑的形式將分層圖像逐點照射到光固化材料上，所述曝光方式是指光斑掃描的順序。

具體地，所述光學(xué)系統(tǒng)包括如前所述的：激光發(fā)射器、位于所述激光發(fā)射器輸出光路上的透鏡組、和位于所述透鏡組出光側(cè)的振鏡組。所述控制裝置根據(jù)所接收的指令、或所識別的預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)標記或光斑移動順序標記，選用預(yù)存儲的先掃描分層圖像的內(nèi)部區(qū)域后掃描輪廓區(qū)域的掃描策略進行掃描。其中，所述控制裝置可根據(jù)光斑尺寸將分層圖像分為輪廓區(qū)域和內(nèi)部區(qū)域，例如，如圖12所示，控制裝置按照預(yù)設(shè)的光斑直徑和光斑重疊率沿分層圖像輪廓將相距圖像輪廓線一個、兩個或三個掃描光斑的寬度所覆蓋的區(qū)域作為輪廓區(qū)域(虛線與鄰近實線所圍成的區(qū)域)，其他區(qū)域為內(nèi)部區(qū)域(兩虛線之間所圍成的區(qū)域)。接著控制激光發(fā)射器持續(xù)地或按照光斑位置間歇式發(fā)出激光束同時控制振鏡組在內(nèi)部區(qū)域內(nèi)掃描相應(yīng)的光斑，以固化光固化材料，再控制振鏡組和激光發(fā)射器掃描輪廓區(qū)域。在此，控制裝置可按照逐行掃描的掃描策略控制振鏡組和激光發(fā)射器掃描分層圖像的內(nèi)部區(qū)域，并按照沿輪廓線的掃描策略掃描相應(yīng)輪廓區(qū)域。所述控制裝置還可以根據(jù)所標記的光斑掃描順序直接控制振鏡組和激光發(fā)射器執(zhí)行相應(yīng)分層圖像的掃描操作。

另外，若所述曝光裝置是包含dmd芯片和光源陣列的投影裝置，則曝光裝置采用面曝光方式將分層圖像整體照射到光固化材料上，所述曝光方式包括：將分層圖像中輪廓區(qū)域的能量密度低于內(nèi)部區(qū)域的能量密度，和/或分層圖像中先照射內(nèi)部區(qū)域圖像塊后照射輪廓區(qū)域圖像塊的照射順序。其中，所述輪廓區(qū)域是指將分層圖像中輪廓線所經(jīng)過的像素點所形成的區(qū)域，甚至還包括接近輪廓線所經(jīng)過的像素點的一個或兩個像素點所形成的區(qū)域，而分層圖像中除輪廓區(qū)域之外的區(qū)域被視為內(nèi)部區(qū)域?？刂蒲b置根據(jù)所接收的指令或所識別的預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)標記、能量密度標記和分塊照射順序標記中的至少一種，選用將分層圖像照射到光固化材料上。其中，所述控制裝置中預(yù)存有對應(yīng)能量密度標記的能量密度，所述能量密度可以用單位面積的灰度和/或光源功率來表示。例如，所述控制裝置根據(jù)所接收的指令，將分層圖像的輪廓線映射到光源陣列的各像素點(即光源)上，將所映射到的像素點作為該分層圖像的輪廓區(qū)域，以及將輪廓區(qū)域以內(nèi)的各像素點作為內(nèi)部區(qū)域，并按照預(yù)設(shè)的輪廓區(qū)域和內(nèi)部區(qū)域的能量密度分別設(shè)置該分層圖像中輪廓區(qū)域和內(nèi)部區(qū)域各像素點的對應(yīng)能量密度，再按照相應(yīng)的能量密度控制光源陣列中的各光源和dmd芯片中的微鏡，使得所述分層圖像照射到光固化材料上。又如，所述控制裝置根據(jù)所識別的分層圖像中輪廓區(qū)域和內(nèi)部區(qū)域的各能量密度標記，控制光源陣列中的各光源的照射功率，并控制dmd芯片中的微鏡將相應(yīng)分層圖像照射到光固化材料上。再如，所述控制裝置根據(jù)所識別的分層圖像中輪廓區(qū)域和內(nèi)部區(qū)域的各圖像塊標記，控制光源陣列中的各光源和dmd芯片中的微鏡分多次將各圖像塊照射到光固化材料上，使得對應(yīng)分層圖像的圖案固化層經(jīng)多次照射而形成。

需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，上述控制z軸驅(qū)動機構(gòu)和曝光裝置的方式可單獨實施，也可結(jié)合使用，甚至根據(jù)實際工程需要在此技術(shù)上進行調(diào)整。無論采用基于本申請中描述的方案的何種變形，都應(yīng)視為本申請的具體實施例。

所述3d打印設(shè)備中的控制裝置通過控制z軸驅(qū)動機構(gòu)以帶動構(gòu)件平臺，以及控制曝光裝置固化光固化材料協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)3d構(gòu)件模型的實物化打印。

圖6示出了本申請利用3d打印設(shè)備進行打印的打印方法的一種實施例。所述3d打印設(shè)備包括：容器、構(gòu)件平臺、z軸驅(qū)動機構(gòu)、曝光裝置和控制裝置。其中，所述容器、構(gòu)件平臺、z軸驅(qū)動機構(gòu)和曝光裝置可利用前述圖1所示的對應(yīng)硬件，控制裝置通過控制z軸驅(qū)動機構(gòu)來帶動構(gòu)件平臺的z軸移動，以及控制曝光裝置來固化光固化材料。所述3d打印設(shè)備也可以是基于圖1所示結(jié)構(gòu)的啟發(fā)而得到的經(jīng)改進的各硬件。

本實施例中，所述打印方法主要基于控制裝置對z軸驅(qū)動機構(gòu)和曝光裝置的控制改進來實現(xiàn)對預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)打印的精度需要。

在步驟s110中，調(diào)整所述構(gòu)件平臺與所述容器底部的間距以在所述容器底部填充待固化的光固化材料。

在步驟s120中，將3d構(gòu)件模型中的分層圖像照射到所填充的光固化材料以獲得圖案固化層。

在步驟s130中，判斷相應(yīng)層是否接收到對應(yīng)預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的控制指令或識別出預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的標記信息，若是，則執(zhí)行步驟s140，若否，則執(zhí)行步驟s110。

在步驟s140中，按照對應(yīng)所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整方式調(diào)整所述構(gòu)件平臺與容器底部間距，和/或按照對應(yīng)所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的曝光方式將相應(yīng)的分層圖像照射到光固化材料上以獲得對應(yīng)的圖案固化層。

具體地，所述控制裝置控制z軸驅(qū)動機構(gòu)一方面帶動所述構(gòu)件平臺上升以分離所述容器底面與經(jīng)曝光裝置照射后所形成的圖案固化層，另一方面根據(jù)3d構(gòu)件模型文件中的層高帶動構(gòu)件平臺下降，以與容器底面保持預(yù)設(shè)間距，使得在所述透明底面填充待固化的光固化材料。其中，所述控制裝置可通過向z軸驅(qū)動機構(gòu)中的驅(qū)動單元發(fā)送包含升降方向和轉(zhuǎn)速等的控制指令的方式來控制所述z軸驅(qū)動機構(gòu)。例如，在控制z軸驅(qū)動機構(gòu)上升以分離圖案固化層與容器底面的階段，所述控制裝置向所述z軸驅(qū)動機構(gòu)中的驅(qū)動單元發(fā)送包含上升方向和預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速的控制指令，同時監(jiān)測構(gòu)件平臺的上升位置，當上升位置達到預(yù)設(shè)高度位置，或上升距離達到預(yù)設(shè)距離閾值時，確定完成分離，并向驅(qū)動單元發(fā)出停止指令。在控制驅(qū)動單元使得構(gòu)件平臺下降以調(diào)整構(gòu)件平臺與容器底面之間的間距時，所述控制裝置基于構(gòu)件平臺與容器底面鄰接的初始位置和累積的固化層厚調(diào)整所述構(gòu)件平臺與容器底面的間距。其中，所述初始位置是預(yù)先標定構(gòu)件平臺貼接于容器底面的位置。例如，從打印3d構(gòu)件的第一層固化層開始，所述控制裝置根據(jù)控制驅(qū)動單元以使構(gòu)件平臺上升的最高位置相距初始位置之間的高度差h1'，附著在構(gòu)件平臺上的累積固化層的層高h2'，以及當前待固化的固化層層高h3'，計算控制驅(qū)動單元以令構(gòu)件平臺下降的高度h＝(h1'-h2'-h3')，并在控制驅(qū)動單元下降h高度后，將構(gòu)件平臺停留在相應(yīng)位置。

需要說明的是，上述控制裝置控制驅(qū)動單元的方式僅為舉例而非對本申請的限制。事實上，控制裝置控制驅(qū)動單元以調(diào)整構(gòu)件平臺與容器底面的間距的方式還可以采用每次上升固定高度h4再按照當前待固化的固化層層高h3'進行下降控制的方式，其中，(h4-h3')高度即為構(gòu)件平臺的下降高度。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在上述調(diào)整方式的基礎(chǔ)上所衍生及改進的其他控制方式也屬于本申請的調(diào)整示例。

為了實現(xiàn)3d構(gòu)件的逐層打印，控制裝置按照打印順序逐個向曝光裝置提供分層圖像。例如，所述控制裝置按照當前的分層圖像控制激光發(fā)射器及振鏡組進行圖案式掃描。又如，所述控制裝置將當前分層圖像發(fā)送給投影裝置以使其將整幅圖照射到光固化材料上。

其中，所述3d構(gòu)件模型文件包括3d構(gòu)件模型及屬性信息，其中，所述3d構(gòu)件模型被預(yù)先橫截出多個橫截層，每個橫截層表面描述了3d模型在相應(yīng)位置橫截后形成的分層圖像。所述3d構(gòu)件模型可以僅包含實體部分，還可以包含支撐部分。其中，所述實體部分是指使用3d打印設(shè)備打印的目標三維物體。所述支撐部分用于支撐實體部分以防止其變形，其包括但不限于柱狀支撐結(jié)構(gòu)、板狀支撐結(jié)構(gòu)、螺旋結(jié)構(gòu)、或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)等。所述屬性信息可以用于記錄3d構(gòu)件模型各橫截層標記，甚至一些自定義參數(shù)等。其中，所述自定義參數(shù)包括但不限于實體部分中預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的起止標記、支撐部分與實體部分的各連接點標記、掃描分層圖像的光斑掃描順序、分層圖像中各圖像塊的曝光順序等。

在此，所述實體部分可以僅包含所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)，也可以由多種結(jié)構(gòu)組合構(gòu)成，在這些結(jié)構(gòu)中包含所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)。在此，所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)包括但不限于以下至少一種：腔體結(jié)構(gòu)、包含形狀突變的結(jié)構(gòu)、和實體部分中輪廓精度和/或輪廓精細度滿足預(yù)設(shè)要求的結(jié)構(gòu)等。其中，所述腔體結(jié)構(gòu)包括但不限于：全封閉的腔體結(jié)構(gòu)、至少一側(cè)開口的腔體結(jié)構(gòu)等，例如，所述腔體結(jié)構(gòu)為封閉的且留有通孔以便于排出積留在腔體結(jié)構(gòu)中的光固化材料，所述腔體結(jié)構(gòu)的形狀并不限于圖2中所示，其還可呈任意形狀，例如，呈彎曲狀、螺旋狀、桶狀、u形、或c形等。所述形狀突變的結(jié)構(gòu)可以是如t型、p型、b型、l型、或星型等在輪廓上存在拐點，甚至在相鄰橫截面層變化不連續(xù)的結(jié)構(gòu)，例如，在橫截分層時通常將包含相鄰表面的覆蓋率小于預(yù)設(shè)閾值的相鄰的兩個橫截層標記為屬于預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)。所述實體部分中輪廓精度和/或輪廓精細度滿足預(yù)設(shè)要求的結(jié)構(gòu)可以是根據(jù)人為設(shè)定的實體部分或?qū)嶓w部分中的局部需具有更高的要求而確定的結(jié)構(gòu)，其中，輪廓精度可通過輪廓尺寸準確度來表現(xiàn)，輪廓精細度可通過輪廓細節(jié)表現(xiàn)，如尖部處理、和分辨率等(resolution)來表現(xiàn)。例如，所述實體部分為面部個性化模型，又如所述實體部分為人造珠寶、醫(yī)療假體等精細物品的模型，其整體結(jié)構(gòu)的輪廓精度要求較高。

以腔體結(jié)構(gòu)為例，由于z軸驅(qū)動機構(gòu)調(diào)整間距時，會產(chǎn)生從加速/勻速下降直到減速停止的階段，在此階段受移動速度變化的影響，腔體結(jié)構(gòu)之內(nèi)與腔體結(jié)構(gòu)之外的液壓不相同，從而帶來腔體結(jié)構(gòu)中光固化材料的高度與腔體結(jié)構(gòu)外光固化材料受壓流動的情況，當控制裝置采用控制z軸驅(qū)動機構(gòu)帶動構(gòu)件平臺從預(yù)設(shè)高度直接下降至與容器底面相距預(yù)設(shè)間距時停止，隨即控制曝光裝置照射光固化材料的方式時，將導(dǎo)致腔體結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)壁凸凹不平。在通過逐層打印腔體結(jié)構(gòu)期間，已打印的腔體結(jié)構(gòu)部分呈封閉空間，且該封閉空間僅依靠調(diào)整后的間距與外部連通時，該種凸凹不平的情況尤為明顯。

上述輪廓凸凹不平的情況在形狀突變的結(jié)構(gòu)中的突變位置也尤為明顯。例如，如圖3所示，按上述打印過程打印包含t型主體區(qū)域期間，若第(n-1)層和第n層構(gòu)成形狀突變結(jié)構(gòu)，則在第n層覆蓋第(n-1)層的銜接表面處易出現(xiàn)形狀或視覺上的差別，比如說出現(xiàn)凸起或者光澤度上出現(xiàn)差異。

同樣的，針對表面精度要求較高的3d打印物品，按上述打印過程打印橫截面較大、或精細的小物品時，各層的輪廓上也會出現(xiàn)凸凹不平的情況。

為了解決上述問題，當3d構(gòu)件模型中的實體部分包含預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)時，在打印至少所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)期間，所述控制裝置在每層打印時均執(zhí)行步驟s130以進行預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的判斷，再采用步驟s140控制z軸驅(qū)動機構(gòu)和/或曝光裝置以提高累積固化預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)各固化層期間該預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)輪廓表面精度和精準度?；蛘撸瑸楸苊忸A(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)未被識別的情況出現(xiàn)，在打印整個實體部分時，所述控制裝置根據(jù)所接收的指令，執(zhí)行步驟s140以提高累積固化實體部分各固化層時表面平滑度。

其中，所述控制裝置可以基于所接收的控制指令來執(zhí)行步驟s140。

例如，由技術(shù)人員在監(jiān)測到打印3d構(gòu)件的預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)時，通過連接至控制裝置的人機交互裝置(未予圖示)向所述控制裝置發(fā)出控制指令，則所述控制裝置控制z軸驅(qū)動機構(gòu)和/或曝光裝置對應(yīng)改變調(diào)整策略和曝光策略。

又如，所述控制裝置基于3d構(gòu)件模型文件中的屬性信息中讀取預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的標記信息，其中，所述標記信息可包含層數(shù)，當所述控制裝置待傳輸至曝光裝置的分層圖像對應(yīng)所述標記信息中的層數(shù)時，執(zhí)行步驟s140。

在此，所述步驟s140的具體執(zhí)行過程可如下描述：

在一種實施方式中，所述控制裝置控制z軸驅(qū)動機構(gòu)按照對應(yīng)所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整方式調(diào)整所述構(gòu)件平臺與容器底部間距。

具體地，所述控制裝置可采用以下至少一種方式對z軸驅(qū)動機構(gòu)進行控制：

1)控制所述構(gòu)件平臺以低于速度門限的速度下降至相距容器底部的間距位置。其中，所述速度門限可以是固定值?；蛘?，所述速度門限是3d打印設(shè)備在打印非預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)期間構(gòu)件平臺移動時的速度最大值。例如，在打印預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)期間，所述控制裝置在每次構(gòu)件平臺下降階段將z軸驅(qū)動機構(gòu)中的轉(zhuǎn)速最大值由v1降至v2，使得z軸驅(qū)動機構(gòu)以較低的轉(zhuǎn)速帶動構(gòu)件平臺平緩下降，并最終停在相距容器底面預(yù)設(shè)間距的位置，其中，v1是3d打印設(shè)備在打印非預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)期間控制z軸驅(qū)動機構(gòu)的最大轉(zhuǎn)速。停下后，控制裝置將相應(yīng)的分層圖像提供給曝光裝置，以進行圖像照射。

2)采用間歇式下降的控制方式，控制所述z軸驅(qū)動機構(gòu)將構(gòu)件平臺下降至與所述容器底部相隔預(yù)設(shè)間距。例如，在打印預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)期間，所述控制裝置在每次構(gòu)件平臺下降階段，間歇地向z軸驅(qū)動機構(gòu)中的驅(qū)動單元發(fā)送包含下降方向的控制指令，在兩次控制指令的間歇，向所述驅(qū)動單元發(fā)送包含停止的控制指令，如此，在所述驅(qū)動單元的驅(qū)動下，構(gòu)件平臺以如圖4所示的行程向容器底面移動，直至位于相距所述容器對面預(yù)設(shè)間距的位置，其中，構(gòu)件平臺從高度h1降至h2，在t0、t2、t4、t6期間以預(yù)設(shè)速度下降，在t1、t3、t5期間停止下降。停下后，控制裝置將相應(yīng)的分層圖像提供給曝光裝置，以進行圖像照射。

3)結(jié)合上述兩種，采用低于速度門限的速度控制構(gòu)件平臺向容器底面移動，并間隔的停歇n毫秒或n秒，其中，n≥1，直到構(gòu)件平臺移動至相距所述容器底面相應(yīng)間距的位置。停下后，控制裝置將相應(yīng)的分層圖像提供給曝光裝置，以進行圖像照射。

4)控制所述構(gòu)件平臺移動到相距容器底部對應(yīng)間距，進行一延時計時，并在所述延時后控制曝光裝置照射相應(yīng)分層圖像。

在此，所述控制裝置控制z軸驅(qū)動機構(gòu)以帶動構(gòu)件平臺移動至相距所述容器底部的預(yù)設(shè)間距位置的過程可采用：如上述任一種方式，按照打印其他層時的控制方式，以高于或低于等于預(yù)設(shè)加速度門限的速度變化方式，或上述任意多種方式的組合。例如，控制裝置在解析出帶有預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)標記的分層圖像時，采用比預(yù)設(shè)速度門限更低的速度控制構(gòu)件平臺向容器底面移動。又如，為了不延長打印總時長又確保打印出的預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的輪廓滿足精度和精細度要求，所述控制裝置以高于加速度門限的加速度控制z軸驅(qū)動機構(gòu)中的驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，如此壓縮了移動耗時，再執(zhí)行延時操作，使得調(diào)整過程的總時長不變甚至縮短。

當所述構(gòu)件平臺停留在相距所述容器底部的預(yù)設(shè)間距位置時，所述控制裝置啟動預(yù)設(shè)的延時計時，其中，該延時計時的時長可預(yù)設(shè)呈毫秒或秒級。在延時計時結(jié)束后，所述控制裝置控制所述曝光裝置照射對應(yīng)分層圖像，以及控制z軸驅(qū)動機構(gòu)以帶動附著了對應(yīng)圖案固化層的構(gòu)件平臺上升，使得該圖案固化層與容器底面分離。例如，如圖5所示，若3d構(gòu)件模型中包含腔體結(jié)構(gòu)，且按照自腔底a1至開口a2的順序進行逐層打印，則曝光裝置和z軸驅(qū)動機構(gòu)自腔底a1所在分層圖像開始直至開口a2所在分層圖像為止，逐層的延時照射相應(yīng)分層圖像。

在另一中實施方式中，所述控制裝置按照對應(yīng)所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的曝光方式控制所述曝光裝置將相應(yīng)的分層圖像照射到光固化材料上以獲得對應(yīng)的圖案固化層。其中，所述曝光方式根據(jù)曝光裝置的類型而定。

若曝光裝置是包含激光發(fā)射器的光學(xué)系統(tǒng)，則曝光裝置采用掃描光斑的形式將分層圖像逐點照射到光固化材料上，所述曝光方式是指光斑掃描的順序。

具體地，所述光學(xué)系統(tǒng)包括如前所述的：激光發(fā)射器、位于所述激光發(fā)射器輸出光路上的透鏡組、和位于所述透鏡組出光側(cè)的振鏡組。所述控制裝置根據(jù)所接收的指令或所識別的預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)標記或光斑移動順序標記，選用預(yù)存儲的先掃描分層圖像的內(nèi)部區(qū)域后掃描輪廓區(qū)域的掃描策略進行掃描。其中，所述控制裝置可根據(jù)光斑尺寸將分層圖像分為輪廓區(qū)域和內(nèi)部區(qū)域，例如，如圖12所示，控制裝置按照預(yù)設(shè)的光斑直徑和光斑重疊率沿分層圖像輪廓將相距圖像輪廓線一個、兩個或三個掃描光斑的寬度所覆蓋的區(qū)域作為輪廓區(qū)域(虛線與鄰近實線所圍成的區(qū)域)，其他區(qū)域為內(nèi)部區(qū)域(兩虛線之間所圍成的區(qū)域)；接著控制激光發(fā)射器持續(xù)地或按照光斑位置間歇式發(fā)出激光束同時控制振鏡組在內(nèi)部區(qū)域內(nèi)掃描相應(yīng)的光斑，以固化光固化材料，再控制振鏡組和激光發(fā)射器掃描輪廓區(qū)域。在此，控制裝置可按照逐行掃描的掃描策略控制振鏡組和激光發(fā)射器掃描分層圖像的內(nèi)部區(qū)域，并按照沿輪廓線的掃描策略掃描相應(yīng)輪廓區(qū)域。所述控制裝置還可以根據(jù)所標記的光斑掃描順序直接控制振鏡組和激光發(fā)射器執(zhí)行相應(yīng)分層圖像的掃描操作。

另外，若所述曝光裝置是包含dmd芯片和光源陣列的投影裝置，則曝光裝置采用面曝光方式將分層圖像整體照射到光固化材料上，所述曝光方式包括：將分層圖像中輪廓區(qū)域的能量密度低于內(nèi)部區(qū)域的能量密度，和/或分層圖像中先照射內(nèi)部區(qū)域圖像塊后照射輪廓區(qū)域圖像塊的照射順序。其中，所述輪廓區(qū)域是指將分層圖像中輪廓線所經(jīng)過的像素點所形成的區(qū)域，甚至還包括接近輪廓線所經(jīng)過的像素點的一個或兩個像素點所形成的區(qū)域，而分層圖像中除輪廓區(qū)域之外的區(qū)域被視為內(nèi)部區(qū)域?？刂蒲b置根據(jù)所接收的指令或所識別的預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)標記、能量密度標記和分塊照射順序標記中的至少一種，選用將分層圖像照射到光固化材料上。其中，所述控制裝置中預(yù)存有對應(yīng)能量密度標記的能量密度，所述能量密度可以用單位面積的灰度和/或光源功率來表示。例如，所述控制裝置根據(jù)所接收的指令，所述控制裝置將分層圖像的輪廓線映射到光源陣列的各像素點(即光源)上，將所映射到的像素點作為該分層圖像的輪廓區(qū)域，以及將輪廓區(qū)域以內(nèi)的各像素點作為內(nèi)部區(qū)域，并按照預(yù)設(shè)的輪廓區(qū)域和內(nèi)部區(qū)域的能量密度分別設(shè)置該分層圖像中輪廓區(qū)域和內(nèi)部區(qū)域各像素點的對應(yīng)能量密度，再按照相應(yīng)的能量密度控制光源陣列中的各光源和dmd芯片中的微鏡，使得所述分層圖像照射到光固化材料上。又如，所述控制裝置根據(jù)所識別的分層圖像中輪廓區(qū)域和內(nèi)部區(qū)域的各能量密度標記，控制光源陣列中的各光源的照射功率，并控制dmd芯片中的微鏡將相應(yīng)分層圖像照射到光固化材料上。再如，所述控制裝置根據(jù)所識別的分層圖像中輪廓區(qū)域和內(nèi)部區(qū)域的各圖像塊標記，控制光源陣列中的各光源和dmd芯片中的微鏡分多次將各圖像塊照射到光固化材料上，使得對應(yīng)分層圖像的圖案固化層經(jīng)多次照射而形成。

需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，上述控制z軸驅(qū)動機構(gòu)和曝光裝置的方式可單獨實施，也可結(jié)合使用，甚至根據(jù)實際工程需要在此技術(shù)上進行調(diào)整。無論采用基于本申請中描述的方案的何種變形，都應(yīng)視為本申請的具體實施例。

所述3d打印設(shè)備中的控制裝置通過控制z軸驅(qū)動機構(gòu)以帶動構(gòu)件平臺，以及控制曝光裝置固化光固化材料協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)3d構(gòu)件模型的實物化打印。

為了減少3d打印設(shè)備在打印期間的人工干預(yù)，本申請還提供一種3d構(gòu)件模型的數(shù)據(jù)處理方法，用于為帶有預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的3d構(gòu)件模型的各分層添加標記。具體地，圖7示出了本申請在一實施例中的流程圖。所述數(shù)據(jù)處理方法主要由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來執(zhí)行。其中，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)為安裝在計算機設(shè)備中的軟件及硬件。如圖8所示，所述計算機設(shè)備可以是用戶設(shè)備或服務(wù)器，其包括：存儲單元21、處理單元22、以及數(shù)據(jù)接口23和/或網(wǎng)絡(luò)接口24等。其中，所述存儲單元21用于存儲執(zhí)行所述數(shù)據(jù)處理方法的程序、基于cad構(gòu)建的3d構(gòu)件模型、和經(jīng)由所述數(shù)據(jù)處理方法處理后的3d構(gòu)件模型文件等。其中，所述3d構(gòu)件模型可僅包含實體部分，還可以包含支撐部分，在此，所述實體部分是指使用3d打印設(shè)備打印的目標三維物體。所述支撐部分用于支撐實體部分以防止其變形，其包括但不限于柱狀支撐結(jié)構(gòu)、板狀支撐結(jié)構(gòu)、螺旋結(jié)構(gòu)、或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)等，所述屬性信息可以用于記錄3d構(gòu)件模型各橫截層標記，甚至一些自定義參數(shù)等。其中，所述自定義參數(shù)包括但不限于實體部分中預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的起止標記、支撐部分與實體部分的各連接點標記等。

在此，所述存儲單元21包括但不限于：內(nèi)置在計算機設(shè)備的存儲器、或利用usb接口外接于計算機設(shè)備的移動硬盤或u盤等外部存儲器。所述處理單元22用于從存儲單元21中調(diào)取所述程序以執(zhí)行所述數(shù)據(jù)處理方法。其中，所述處理單元22包括：cpu，與cpu連接的內(nèi)存和寄存器等緩存器等。在存儲單元21的配合下，所述處理單元22運行程序所執(zhí)行的方法包括如下步驟：

在步驟s210中，導(dǎo)入3d構(gòu)件模型。在此，所述3d構(gòu)件模型包括但不限于基于cad構(gòu)建的3d構(gòu)件模型，其舉例為stl文件。所述3d構(gòu)件模型可通過數(shù)據(jù)接口23或網(wǎng)絡(luò)接口24保存在存儲單元21中，并由所述處理單元22從存儲單元21讀取3d構(gòu)件模型。所導(dǎo)入的3d構(gòu)件模型中的實體部分可以為任意形狀，例如，所述實體部分包括球狀、房屋狀、齒狀、或帶有預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的任意形狀等。其中，所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)包括但不限于以下至少一種：腔體結(jié)構(gòu)、包含形狀突變的結(jié)構(gòu)、和對于實體部分中輪廓精度有預(yù)設(shè)要求的結(jié)構(gòu)等。其中，所述腔體結(jié)構(gòu)包括但不限于：全封閉的腔體結(jié)構(gòu)、至少一側(cè)開口的腔體結(jié)構(gòu)等，例如，所述腔體結(jié)構(gòu)為封閉的且留有通孔以便于排出積留在腔體結(jié)構(gòu)中的光固化材料，所述腔體結(jié)構(gòu)的形狀并不限于圖2中所示，其可呈任意形狀，例如，呈彎曲狀、螺旋狀、桶狀、u形、或c形等。所述形狀突變的結(jié)構(gòu)可以是如t型、p型、b型、l型、或星型等在輪廓上存在拐點，甚至在對其分層時相鄰橫截面變化不連續(xù)的結(jié)構(gòu)，其在橫截分層時通常包含相鄰的兩個橫截層的相鄰表面的覆蓋率小于預(yù)設(shè)閾值。所述對于實體部分中輪廓精度有預(yù)設(shè)要求的結(jié)構(gòu)可以是根據(jù)人為設(shè)定的實體部分或?qū)嶓w部分中的局部需具有表面平整度更高的要求而確定的結(jié)構(gòu)，其舉例包括橫截面積大于預(yù)設(shè)值的結(jié)構(gòu)，或橫截面積小于預(yù)設(shè)值的結(jié)構(gòu)等，例如，所述實體部分為面部個性化模型，又如所述實體部分為人造珠寶、醫(yī)療假體等精細物品的模型，其整體結(jié)構(gòu)的輪廓精度要求較高。

技術(shù)人員可借助人機交互裝置將3d構(gòu)件模型導(dǎo)入數(shù)據(jù)處理程序中，以由處理單元22對3d構(gòu)件模型進行分層處理，其中，所述處理單元22按照具體程序的指令執(zhí)行步驟s220，或者直接執(zhí)行步驟s230。

在步驟s220中，基于所述實體部分表面識別預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)，和/或調(diào)整3d構(gòu)件模型的擺放方式。

以預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)為形狀突變的結(jié)構(gòu)為例，所述處理單元22可通過識別所述實體部分表面輪廓是否存在預(yù)設(shè)角度的拐點來確定所述實體部分中是否包含形狀突變的結(jié)構(gòu)，若存在相應(yīng)拐點，則確定其包含形狀突變的結(jié)構(gòu)，反之，則確定其不包含形狀突變的結(jié)構(gòu)。

以預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)為腔體結(jié)構(gòu)為例，所述處理單元22可通過識別所述實體部分表面輪廓是否存在開口端來確定所述實體部分中是否包含腔體結(jié)構(gòu)，若存在開口端，則確定其包含腔體結(jié)構(gòu)，反之，則確定其不包含腔體結(jié)構(gòu)。其中，所述開口端為一首尾相接的封閉輪廓線，所述開口端可以是3d構(gòu)件模型的輪廓內(nèi)二維平面封閉曲線，如圖9所示；也可以為所述輪廓內(nèi)自二維平面向z軸彎曲的三維封閉曲線，如圖10所示。

當確定包含腔體結(jié)構(gòu)時，所述處理單元22將3d構(gòu)件模型按照將所識別的腔體結(jié)構(gòu)開口端向下的方式擺放，并執(zhí)行步驟s230。在此，按照腔體結(jié)構(gòu)開口端向下擺放3d構(gòu)件模型的方式包括但不限于以下任一種或綜合以下多種而確定的方式：1)若3d構(gòu)件模型沿z軸(豎直軸向)對稱，則將3d構(gòu)件模型以z軸為對稱軸豎直擺放且腔體結(jié)構(gòu)開口端向下；2)根據(jù)腔體結(jié)構(gòu)的橫縱比選擇將較長軸或較短軸作為z軸并腔體結(jié)構(gòu)開口端向下的方式擺放3d構(gòu)件模型；3)根據(jù)3d構(gòu)件模型估計所打印物體的重心，選擇重心位置較高且腔體結(jié)構(gòu)開口端向下的方式擺放所述3d構(gòu)件模型；4)人工擺放3d構(gòu)件模型等。

需要說明的是，所述腔體結(jié)構(gòu)的開口端可以朝向其他方向，選擇將腔體結(jié)構(gòu)的開口端向下擺放，有利于令3d構(gòu)件的實體部分均勻分配重量，以減少3d構(gòu)件中對實體部分的支撐部分的支撐面積和支撐數(shù)量。

所述處理單元22可將按照導(dǎo)入實體部分時的擺放方式執(zhí)行步驟s230，或者由技術(shù)人員將標記有預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的3d構(gòu)件模型按打印需要擺放后交由處理單元22執(zhí)行步驟s230。

需要說明的是，所述打印方法可在分層前僅執(zhí)行調(diào)整擺放方式的步驟，而識別預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的步驟在分層期間或分層之后執(zhí)行。

在步驟s230中，將3d構(gòu)件模型進行分層處理，以將所述3d構(gòu)件模型劃分成多個橫截層，每個橫截層上描述有3d構(gòu)件模型相應(yīng)橫截面的分層圖像。

具體地，所述處理單元22將3d構(gòu)件模型沿z軸(豎直方向)自上而下進行橫截劃分，其中，在每相鄰橫截劃分的橫截面層上形成由3d構(gòu)件模型的輪廓所勾勒的橫截面圖形，其中，所述橫截面圖形視為用于3d打印設(shè)備的投影裝置照射的分層圖像。在所述橫截面層足夠薄的情況下，我們認定所述橫截面層上橫截表面和下橫截表面的輪廓線是一致的。每個橫截面層的層高可以相等或不等。例如，按照預(yù)設(shè)的層高，將3d構(gòu)件模型按照自上而下的打印順序進行分層。又如，在公開的us6084980中描述了對3d構(gòu)件按照打印順序進行分層的方式，在此整體引為參考。

在步驟s240中，將描述所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的至少一個分層圖像進行標記。

具體地，所述處理單元22在對3d構(gòu)件模型逐層劃分期間或劃分之后，執(zhí)行步驟s240中的子步驟s241：基于相鄰的多個分層圖像的輪廓變化和/或至少一個分層圖像的橫截面積，確定所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的分層圖像。

以及子步驟s242，將構(gòu)成所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的至少一個分層圖像進行標記。

以所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)是腔體結(jié)構(gòu)為例，如圖11所示，所述處理單元22識別第一個分層圖像是否包含與圖像外輪廓e1不相交且被所述外輪廓包圍的內(nèi)輪廓e2，若是，則將第一個分層圖像設(shè)為起始分層圖像，若不存在所述內(nèi)輪廓，則從第二個分層圖像開始，將后一個分層圖像與前一個分層圖像的輪廓進行輪廓差異的識別，若所識別的結(jié)果為：前一個分層圖像中不包含內(nèi)輪廓線且后一個分層圖像包含內(nèi)輪廓線，則確定后一分層圖像為腔體結(jié)構(gòu)的起始分層圖像，繼續(xù)對相鄰的分層圖像輪廓進行識別，直到所識別的結(jié)果為：后一個分層圖像中不包含內(nèi)輪廓線且前一個分層圖像包含內(nèi)輪廓線，或者后一個分層圖像為3d構(gòu)件模型的最后一個分層圖像，則確定前一分層圖像或最后一個分層圖像為所述腔體結(jié)構(gòu)的結(jié)束分層圖像。分層后的3d構(gòu)件模型被保存在3d構(gòu)件模型文件中，該文件中還包括屬性信息。所述屬性信息可以用于記錄3d構(gòu)件模型各橫截層標記，甚至一些自定義參數(shù)等。其中，所述自定義參數(shù)包括但不限于：實體部分中預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的起止標記、支撐部分與實體部分的各連接點標記、掃描分層圖像的光斑掃描順序、分層圖像中各圖像塊的曝光順序等。所述屬性信息可配置在單獨文件中，或附加在3d構(gòu)件模型文件頭的描述信息中。在某些實施方式中，所述屬性信息針對預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的各標記信息可僅標記在預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的起始橫截層和結(jié)束橫截層，3d打印設(shè)備可通過解析起始橫截層和結(jié)束橫截層來確定在兩橫截層之間的所有橫截層均具有標記。如此，有效精簡屬性信息的信息量。

以所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)為形狀突變結(jié)構(gòu)為例，所述處理單元22比較劃分實體區(qū)域內(nèi)相鄰分層圖像的面積覆蓋率，若面積覆蓋率低于預(yù)設(shè)覆蓋門限，則將該兩個相鄰分層圖像進行標記。

再以所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)為橫截面積大于預(yù)設(shè)面積閾值的結(jié)構(gòu)為例，所述處理單元22基于分層圖像像素點的數(shù)量確定每次橫截劃分的實體部分的橫截面積，當所確定的橫截面積大于預(yù)設(shè)面積閾值，則將相應(yīng)分層圖像進行標記。

在另外的某些實施方式中，當確定了實體部分包含預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)后，所述處理單元22執(zhí)行步驟s140的方式還可以如子步驟s243所示。為此，所述計算機設(shè)備還包含人機交互單元，所述人機交互單元與處理單元22相連，以將技術(shù)人員所輸入的指令提供給處理單元22，以及將處理單元22所分層的3d構(gòu)件模型展示給技術(shù)人員。其中，所述人機交互單元包括但不限于：觸屏，顯示器、鼠標和鍵盤，語音輸入輸出模塊，畫板輸入端等。

在子步驟s243中，基于所獲取的針對預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的標記指令，將所指令的分層圖像進行標記，其中，所述標記指令基于所述腔體結(jié)構(gòu)所在分層圖像而產(chǎn)生。

在進行分層期間或分層之后，通過人機交互單元，所述處理單元22將3d構(gòu)件展示給技術(shù)人員，由技術(shù)人員監(jiān)測對已分層的分層圖像的輪廓，并在監(jiān)測到預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的各分層圖像時，發(fā)出對應(yīng)的標記指令，則處理單元22基于所接收的標記指令將從對應(yīng)的各分層圖像進行預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的標記；或者，處理單元22僅在所指示的起始分層圖像和結(jié)束分層圖像進行標記，使得3d打印設(shè)備根據(jù)所述起始分層圖像和結(jié)束分層圖像的標記信息來確定其間的所有分層圖像均具有預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的標記。

或者，在所述處理單元22按照步驟s241方式確定預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的各分層圖像時，產(chǎn)生所述標記指令，并根據(jù)所述標記指令在預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的各分層圖像中進行標記。

在某些實施方式中，所述處理單元22還根據(jù)用戶所勾選的曝光裝置類型對預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)中各橫截層的分層圖像進行曝光標記。

若曝光裝置類型為激光掃描類型，則處理單元22將描述所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的各分層圖像按照先掃描內(nèi)部區(qū)域后掃描輪廓區(qū)域的順序標記各區(qū)域中的光斑掃描順序。

具體地，處理單元22將所識別出的屬于預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的各分層圖像按照輪廓區(qū)域和內(nèi)部區(qū)域進行劃分，再按照預(yù)設(shè)的內(nèi)部區(qū)域的光斑掃描順序設(shè)置所劃分的內(nèi)部區(qū)域的各光斑掃描順序，以及按照預(yù)設(shè)的輪廓區(qū)域光斑掃描順序設(shè)置所劃分的輪廓區(qū)域的各光斑掃描順序，其中，內(nèi)部區(qū)域的各光斑掃描順序在輪廓區(qū)域的各光斑掃描順序之前。在此，處理單元22可根據(jù)光斑尺寸將分層圖像分為輪廓區(qū)域和內(nèi)部區(qū)域，例如，如圖12所示，處理單元22按照預(yù)設(shè)的光斑直徑和光斑重疊率沿分層圖像輪廓將相距圖像輪廓線一個、兩個或三個掃描光斑的寬度所覆蓋的區(qū)域作為輪廓區(qū)域(虛線與鄰近實線所圍成的區(qū)域)，其他區(qū)域為內(nèi)部區(qū)域(兩虛線之間所圍成的區(qū)域)。所述預(yù)設(shè)的內(nèi)部區(qū)域的光斑掃描順序舉例為逐行掃描、逐列掃描、蛇形掃描中的一種。所述預(yù)設(shè)的輪廓區(qū)域光斑掃描順序舉例為逐行掃描、逐列掃描、蛇形掃描、圍繞內(nèi)部區(qū)域的輪廓掃描中的一種。所述處理單元22將所設(shè)置的光斑掃描順序進行標記并保存在3d構(gòu)件模型文件中。

若曝光裝置類型為投影類型，則所述處理單元22將描述所述預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的各分層圖像按照內(nèi)部區(qū)域和輪廓區(qū)域進行分塊，并按照先照射內(nèi)部區(qū)域后照射輪廓區(qū)域的順序標記同一分層圖像中各圖像塊的照射順序；和/或?qū)⒚枋鏊鲱A(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的各分層圖像中輪廓區(qū)域的能量密度低于內(nèi)部區(qū)域的能量密度進行標記。其中，該輪廓區(qū)域是指將分層圖像中輪廓線所經(jīng)過的像素點所形成的區(qū)域，甚至還包括接近輪廓線所經(jīng)過的像素點的一個或兩個像素點所形成的區(qū)域，而分層圖像中除輪廓區(qū)域之外的區(qū)域被視為內(nèi)部區(qū)域。

在一種更為具體的示例中，處理單元22根據(jù)所識別出的分層圖像的輪廓線確定相應(yīng)的輪廓區(qū)域和內(nèi)部區(qū)域，并將相應(yīng)分層圖像進行分塊處理和標記曝光時的分塊曝光順序。

在另一種更為具體的示例中，處理單元22將分層圖像的輪廓線或輪廓區(qū)域標記為第一能量密度標記，將分層圖像的其他區(qū)域標記為第二能量密度標記。如此，3d打印設(shè)備根據(jù)第一能量密度標記控制經(jīng)由輪廓線或輪廓區(qū)域的光源使用較低的功率，根據(jù)第二能量密度標記控制分層圖像中的其他光源使用較高的功率。

需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可在本申請所述的曝光標記的基礎(chǔ)上進行改進，或結(jié)合上述兩種曝光標記進行改進，但其改進仍屬于本申請的實施例。所述處理單元22將所設(shè)置的分塊曝光順序標記和/或能量密度標記保存在3d構(gòu)件模型文件中。

附加了標記信息的3d構(gòu)件模型以3d構(gòu)件模型文件的形式提供給3d打印設(shè)備，以便所述3d打印設(shè)備按照所述3d構(gòu)件文件所提供的數(shù)據(jù)和信息進行逐層打印。

本申請雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本申請，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本申請的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本申請技術(shù)方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本申請技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本申請的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本申請技術(shù)方案的保護范圍。