TWI723156B

TWI723156B - 彩色3d物件的著色輪廓內縮方法

Info

Publication number: TWI723156B
Application number: TW106113241A
Authority: TW
Inventors: 何況; 袁國硯; 施可葳
Original assignee: 三緯國際立體列印科技股份有限公司; 金寶電子工業股份有限公司
Priority date: 2017-04-20
Filing date: 2017-04-20
Publication date: 2021-04-01
Also published as: JP2018176710A; KR20200033356A; US20180307208A1; TW201838797A; EP3393114A1; US10606244B2; JP6845123B2; EP3393114B1; CN108734789A

Abstract

一種彩色3D物件的著色輪廓內縮方法，包括下列步驟：匯入3D物件；對3D物件進行物件切層處理以產生多個列印層的物件列印路徑資訊；對3D物件進行影像切層處理以產生多個列印層的顏色列印資訊，其中顏色列印資訊記錄原始著色輪廓；對顏色列印資訊進行內縮處理，以得到更新後顏色列印資訊，其中更新後顏色列印資訊記錄與原始著色輪廓相隔一內縮距離的內縮後著色輪廓。3D印表機於列印時，控制3D噴頭依據多個列印路徑資訊依序列印多個列印層的切層物件，並且控制2D噴頭依據多個更新後顏色列印資訊對各個列印層的切層物件進行著色。

Description

彩色3D物件的著色輪廓內縮方法

本發明涉及一種彩色3D物件，尤其涉及彩色3D物件的著色輪廓內縮方法。

有鑑於3D列印技術的成熟，以及3D印表機的體積縮小與價格降低，近年來3D印表機實以極快的速度普及化。而　為了令列印完成的3D模型更容易被使用者所接受，部分廠商已研發出能夠列印全彩3D模型的3D印表機。

然而，由於在習知相關技術中該3D印表機是將墨水直接噴灑在該全彩3D模型的外圍上，因此若該全彩3D模型的外圍遭到磨損或是碰到水，將會直接破壞附著於該全彩3D模型的外輪廓上的墨水，進而影響該全彩3D模型的外觀顏色。

本發明提供一種彩色3D物件的著色輪廓內縮方法，可將3D模型的著色輪廓朝內部進行調整，以令列印完成的3D模型可以具有更佳的外觀。

於本發明的一實施例中，該方法主要包括下列步驟：匯入一3D物件；對該3D物件進行一物件切層處理以產生多個列印層的物件列印路徑資訊；對該3D物件進行一影像切層處理以產生該多個列印層的顏色列印資訊，其中各該顏色列印資訊分別記錄一原始著色輪廓；對該些顏色列印資訊進行一內縮處理，以得到多個更新後顏色列印資訊，其中各該更新後顏色列印資訊分別記錄與各該原始著色輪廓相隔一內縮距離的一內縮後著色輪廓。

藉此，一3D印表機於列印時，可控制一3D噴頭依據該多個列印路徑資訊依序列印該多個列印層的一切層物件，並且控制一2D噴頭依據該多個更新後顏色列印資訊對各該列印層的該切層物件進行著色。

相較於相關技術所採用的技術方案，本發明的各個實施例可對3D模型的著色輪廓進行內縮，避免因3D模型的外輪廓遭到磨損或是碰到水時，影響3D模型的顏色而造成對3D模型的外觀的破壞。

茲就本發明之一較佳實施例，配合圖式，詳細說明如後。

本發明揭露了一種彩色3D物件的著色輪廓內縮方法(下面將簡稱為該方法)，該方法主要運用於同時配置有用於噴射成型材的噴頭以及噴灑彩色墨水的噴頭，而可列印全彩3D模型的3D印表機。

參閱圖1，為本發明的一具體實施例的3D印表機示意圖。圖1的實施例公開了一種3D印表機(下面簡稱為該印表機1)，該印表機1具有一列印平台11、用以噴射成型材以列印3D模型的一3D噴頭12、以及用以噴灑不同顏色的墨水以對3D模型進行著色的一2D噴頭13。

本實施例中，該2D噴頭13可為現有平面印表機所採用的墨水噴頭，並且該2D噴頭13設置儲存有不同顏色的墨水的多個墨水匣。於一實施例中，該2D噴頭13可設置四個墨水匣，該四個墨水匣分別儲存青色(Cyan)、洋紅色(Magenta)、黃色(Yellow)及黑色(Black)的墨水。藉此，該2D噴頭13可藉由該四個顏色的墨水來對該3D噴頭12所列印的3D模型進行著色，以形成一全彩3D模型。

於圖1的實施例中，該印表機1是以熱熔融沉積(Fused Deposition Modeling, FDM)式3D印表機為例，並且該3D噴頭12採用的成型材為具熱塑性的線材。具體地，於一實施例中，該3D噴頭12所採用的成型材為具有透光性的成型材。於另一實施例中，該3D噴頭12所採用的成型材是半透明或完全透明的成型材。本發明中，藉由該成型材的透光性，即使該2D噴頭13在進行著色動作時不是將墨水噴灑在3D模型的外輪廓邊緣，使用者仍可用肉眼看到噴灑在3D模型內部的墨水的顏色。

於圖1的實施例中，該3D噴頭12與該2D噴頭13是設置於同一控制桿14上，而該印表機1藉由控制該控制桿14來分別移動該3D噴頭12與該2D噴頭13。於其他實施例中，該印表機1亦可設置多根控制桿，並通過不同的控制桿來分別設置並控制該3D噴頭12與該2D噴頭13。

該印表機1於進行列印時，主要是控制該3D噴頭12於該列印平台11上逐層列印一3D物件的各個列印層的切層物件，並且控制該2D噴頭13對列印完成的各個切層物件進行著色。

請同時參閱圖2，為本發明的一具體實施例的切層與列印流程圖。具體地，圖2揭露了由該印表機1的處理器或與該印表機1連接的一電腦設備(圖未標示)的處理器用來產生列印所需資訊的多個切層步驟，以及該印表機1依據上述資訊進行3D物件的列印的多個列印步驟。於下面說明中，將以由一處理器來執行該多個切層步驟及該多個列印步驟為例進行說明，該處理器包括該印表機1的處理器及/或該電腦設備的處理器，不加以限定。

如圖2所示，首先，由該處理器匯入一3D物件(步驟S10)。本實施例中，該處理器可由內儲記憶體、網際網路或周邊裝置取得使用者預先編輯完成的一3D檔案，並且於開啟該3D檔案後，讀取該3D檔案中記錄的該3D物件。

在該3D物件匯入完成後，該處理器接著對該3D物件分別執行一3D物件處理程序(步驟S12)以及一2D影像處理程序(步驟S14)。於一實施例中，該處理器可先執行該3D物件處理程序或是先執行該2D影像處理程序。於其他實施例中，該處理器可藉由多工處理功能，同時執行該3D物件處理程序及該2D影像處理程序。

於下面段落中，首先對本實施例的該3D物件處理程序進行說明。

於該3D物件處理程序中，該處理器是對該3D物件進行一物件切層處理，以產生多個列印層的物件列印路徑資訊(步驟S120)。具體地，該處理器對該3D物件進行該物件切層處理後可得到多個列印層以及多個物件列印路徑資訊，其中該些物件列印路徑資訊的數量相同於該多個列印層的數量。換句話說，該3D物件的每一個列印層皆具有對應的一筆該物件列印路徑資訊，並且各該物件列印路徑資訊至少分別描述對應的該列印層的一物件輪廓。當該印表機1依據該物件輪廓控制該3D噴頭12進行列印及依適當填充比例進行填充列印，即可列印出該列印層所對應的一切層物件。

接著，該處理器將該些物件列印路徑資訊分別儲存為對應該多個列印層的多個路徑檔案(步驟S122)。具體地，該處理器將該多個路徑檔案儲存於該印表機1或該電腦設備的一儲存單元中。於一實施例中，該處理器可通過連接埠將該多個路徑檔案儲存於一周邊裝置中。於另一實施例中，該處理器亦可藉由網路將該多個路徑檔案儲存於雲端的一資料庫中。

於下面段落中，接著對本實施例的該2D影像處理程序進行說明。

於該2D影像處理程序中，該處理器是對該3D物件進行一影像切層處理，以產生多個列印層的顏色列印資訊(步驟S140)。具體地，該處理器對該3D物件進行該影像切層處理後會產生多個列印層及多個顏色列印資訊，其中該些顏色列印資訊的數量相同於該多個列印層的數量。換句話說，該3D物件的每一個列印層皆具有對應的一筆該顏色列印資訊，並且各該顏色列印資訊至少分別描述對應的該列印層的一原始著色輪廓。

於一實施例中，該處理器對該3D物件執行該影像切層處理後產生的該多個列印層與對該3D物件執行該物件切層處理後產生的該多個列印層相同。換句話說，該3D物件的各該列印層分別具有對應的一筆該物件列印路徑資訊及一筆該顏色列印資訊。

該步驟S140後，該處理器進一步對該些顏色列印資訊分別進行一內縮處理，以產生多個更新後顏色列印資訊(步驟S142)。本實施例中，各該更新後顏色列印資訊分別描述對應的該列印層的一內縮後著色輪廓，其中該內縮後著色輪廓與相對應的該原始著色輪廓之間相隔一內縮距離(例如圖3B所示的內縮距離D)。

該步驟S142後，該處理器通過上述該儲存單元、該周邊裝置或該資料庫將該些更新後顏色列印資訊分別儲存為對應該多個列印層的多個影像檔案(步驟S144)。

於本實施例中，該處理器是將該多個物件列印路徑資訊分別儲存為該多個路徑檔案，並且將該多個更新後顏色列印資訊分別儲存為該多個影像檔案。藉此，當該印表機1進行3D列印動作時，可直接讀取該多個路徑檔案及該多個影像檔案，並依據該多個路徑檔案及該多個影像檔案來分別控制該3D噴頭12與該2D噴頭13進行列印。

於另一實施例中，該處理器可以選擇不儲存該多個路徑檔案與該多個影像檔案，而是於上述該3D物件處理程序及該2D影像處理程序後，直接將該多筆物件列印路徑資訊及該多筆更新後顏色列印資訊暫存於該印表機1的記憶體內。當該印表機1進行3D列印動作時，可直接讀取暫存於該記憶體中的該多筆物件列印路徑資訊及該多筆更新後顏色列印資訊，並依據該多筆物件列印路徑資訊及該多筆更新後顏色列印資訊來分別控制該3D噴頭12與該2D噴頭13進行列印。如此一來，可藉由不產生該些路徑檔案與該些影像檔案而達到節省儲存空間的功效。

為便於說明，於下面實施例中將以該印表機1依據該多個路徑檔案及該多個影像檔案來進行列印為例，進行說明，但並非以此限定本發明的專利範圍。

續請同時參閱圖3A及圖3B，分別為本發明的著色輪廓內縮前示意圖及著色輪廓內縮後示意圖。該印表機1進行列印時，是先依據一列印層的該路徑檔案來列印該列印層所對應的一切層物件2後，再依據相同列印層的該影像檔案來對該切層物件2進行著色。

如圖3A所示，一般來說，該原始著色輪廓3會貼齊該切層物件2的一外輪廓(即，前文中所述的該物件輪廓)。如此一來，在該印表機1完成著色動作後，使用者可通過肉眼看到附著於該切層物件2的該外輪廓上的墨水的顏色。

然而，如前文所述，該印表機1的該3D噴頭12可以使用具有透光性的成型材，因此本實施例中，該印表機1的著色動作不需要貼齊該切層物件2的該外輪廓，而可朝該切層物件2的內部退縮。

於上述圖2的步驟S142中，該方法是對該顏色列印資訊進行該內縮處理以產生該更新後顏色列印資訊。如圖3B所示，當該印表機1依據該更新後顏色列印資訊進行列印時，是會於該切層物件2上列印一內縮後著色輪廓4，其中該內縮後著色輪廓4與該原始著色輪廓3之間相隔一內縮距離D。更具體地，該內縮後著色輪廓4與該切層物件2的該外輪廓邊緣相隔該內縮距離D。

於本實施例中，該印表機1是以列印該內縮後著色輪廓4來取代列印該原始著色輪廓3，並且該內縮後著色輪廓4沒有覆蓋該切層物件2的該外輪廓。然而，藉由該切層物件2的透光性(即，該印表機1使用的該成型材具有透光性)，在該印表機1完成著色後，使用者仍可通過肉眼直接看到附著於該切層物件2內部的墨水的顏色。

本發明的該方法將上述該些更新後顏色列印資訊分別記錄成該些影像檔案，因此若該印表機1依據該些影像檔案來控制該2D噴頭13進行著色，則墨水不會附著於列印完成的該全彩3D模型的外輪廓上，因此不會有該外輪廓遭到磨損或碰到水後，就破壞了該全彩3D模型的外觀顏色的缺陷。

請再次參閱圖2。於該步驟S12及該步驟S14後，該處理器即完成了該3D物件的切層程序，並且，該處理器還完成了該3D物件的各個列印層的著色輪廓的內縮程序。因此於該步驟S12及該步驟S14後，該印表機1即可依據上述的該些路徑檔案及該些影像檔案來進行列印動作。

於進行列印動作時，該印表機1可從該儲存單元、該周邊裝置或該資料庫讀取該3D物件的其中一個列印層(例如第一層)的該路徑檔案及該影像檔案(步驟S16)。接著，印表機1依據所取得的該路徑檔案控制該3D噴頭12，以列印該列印層對應的該切層物件2(步驟S18)。

於該切層物件2列印完成後，該印表機1接著依據所取得的該影像檔案控制該2D噴頭13，以對列印完成的該切層物件2進行著色(步驟S20)。本發明中，該印表機1主要是依據該內縮後著色輪廓4對列印完成的該切層物件2進行著色，因此不會將墨水噴灑在該切層物件2的外輪廓上。

於該列印層的該切層物件2列印完成並且著色完成後，該印表機1判斷該3D物件所對應的一全彩3D模型是否已列印完成(步驟S22)。即，判斷目前列印的該列印層是否為該3D物件的一最後列印層。

若該全彩3D模型尚未列印完成(即，目前列印的該列印層不是該最後列印層)，則該印表機1進一步取得下一個列印層的該路徑檔案及該影像檔案(步驟S24)，並且再次執行該步驟S18與該步驟S20，以進行下一個列印層的列印動作及著色動作，直到該全彩3D模型列印完成為止。

續請參閱圖4A與圖4B，分別為本發明的一具體實施例的內縮後著色輪廓示意圖與著色範圍示意圖。

如前文中所示，該顏色列印資訊描述的是所屬列印層的該原始著色輪廓3，而該更新後顏色列印資訊描述的是所屬列印層的該內縮後著色輪廓4。於圖4A及圖4B的實施例中是以一個切層平面5為例，並且以該3D物件採用的一像素6的尺寸為最小單位進行示意。例如，若該3D物件的解析度為600dpi(dot per inch)，則該像素6即為各邊長為0.042mm(1/600 inch )的正方形。

如圖4A所示，於一實施例中，該內縮後著色輪廓4是由該原始著色輪廓3朝一內縮方向移動該內縮距離D所產生，並且該內縮後著色輪廓4與該原始著色輪廓3具有相同的輪廓與寬度。於一實施例中，只要能夠令調整後的該內縮後著色輪廓4不會覆蓋在該3D物件的外輪廓上，則該內縮距離D可設定為任何值。再者，該內縮距離D亦可由該處理器執行該2D影像處理程序時自動產生，不加以限定。

於另一實施例中，該處理器於執行該2D影像處理程序時，可對該原始著色輪廓3進行多次的內縮處理，以構成一整片的著色範圍。

具體地，如圖4B所示，該處理器可先依據該內縮距離D對該原始著色輪廓3進行一次的內縮處理，以產生該內縮後著色輪廓4。接著，該處理器依據該內縮後著色輪廓4及一著色寬度再次進行一或多次的內縮處理，以產生一或多筆的內部著色輪廓411,412，其中該內部著色輪廓411,412的總數量相關於該處理器所需的一內縮次數J (具體地，該內部著色輪廓411,412的總數量為該內縮次數J減1)。

於一實施例中，該著色寬度相等於該印表機1的該2D噴頭13的一墨水噴灑寬度。於一實施例中，該印表機1進行著色動作時，是控制該2D噴頭13以該墨水噴灑寬度進行墨水的噴灑動作，故該原始著色輪廓3、該內縮後著色輪廓4及該些內部著色輪廓411,412的寬度皆相等於該墨水噴灑寬度。於另一實施例中，該著色寬度相等於該3D物件採用的該像素6的尺寸大小。

於圖4B的實施例中，該內縮次數J為三次，並且該內縮後著色輪廓4與該一或多筆內部著色輪廓411,412的數量總合等於該內縮次數J。具體地，於圖4B的實施例中，該處理器是先依據該原始著色輪廓3及該內縮距離D進行第一次內縮處理以產生該內縮後著色輪廓4，接著依據該內縮後著色輪廓4及該著色寬度進行第二次內縮處理以產生一第一內部著色輪廓411，最後再依據該第一內部著色輪廓411及該著色寬度進行第三次內縮處理以產生一第二內部著色輪廓412。所有的內部著色輪廓411,412，即包含該第一內部著色輪廓411及該第二內部著色輪廓412，構成內部著色輪廓之總合41。本實施例中，該內縮後著色輪廓4與該一或多筆內部著色輪廓411,412共同構成一著色範圍42，並且該印表機1於列印時，主要是對該著色範圍42的全部進行著色動作。

具體地，該內縮次數J可以與該印表機1的該3D噴頭12所採用的成型材的透光度成反比。若該成型材較不透光，則為了令列印完成的3D模型的顏色較深且較明顯，則該內縮次數J需較多次。反之，若該成型材較為透光或為透明，則只需要少數的該內縮次數J即可。

續請參閱圖5，為本發明的一具體實施例的內縮流程圖。圖5是對圖2的該步驟S14如何執行該內縮處理做進一步說明。為便於說明，於下面段落中將以對單一筆顏色列印資訊進行該內縮處理為例，進行說明。

首先，於執行了該影像切層處理後，該處理器取得對應其中一個列印層的一筆該顏色列印資訊(步驟S30)，接著，判斷該顏色列印資訊所描述的該原始著色輪廓3的一內縮方向(步驟S32)。藉此，該處理器可依據該內縮方向及預設的該內縮距離D進一步產生該原始著色輪廓3所對應的該內縮後著色輪廓4 (步驟S34)。如前所述，該內縮距離D可由使用者設定。再者，該內縮距離D亦可由該處理器執行該2D影像處理程序時自動產生，不加以限定。

接著，該處理器判斷該顏色列印資訊的該內縮次數J是否大於一次(步驟S36)。若該內縮次數J不大於一次，則於該內縮後著色輪廓4產生後，該處理器即可接著取得該內縮後著色輪廓4需採用的一顏色資訊(步驟S40)，並且接著依據該內縮後著色輪廓4以及該顏色資訊產生該更新後顏色列印資訊(步驟S42)。換句話說，若該內縮次數J為一次，則該印表機1需要著色的範圍等於該內縮後著色輪廓4所涵蓋的範圍。

若該內縮次數J大於一次，則於該內縮後著色輪廓4產生後，該處理器進一步依據該內縮後著色輪廓4、該內縮方向及該著色寬度產生一或多筆該內部著色輪廓411,412，以由該內縮後著色輪廓4及所有該內部著色輪廓411,412構成該著色範圍42(步驟S38)。

本實施例中，該內縮後著色輪廓4與該內部著色輪廓411,412的數量總合等於該內縮次數J。舉例來說，若該內縮次數J為兩次，則該處理器會產生一筆該內縮後著色輪廓4及一筆該內部著色輪廓411；若該內縮次數J為三次，則該處理器會產生一筆該內縮後著色輪廓4及兩筆該內部著色輪廓411,412 (例如圖4B所示的該第一內部著色輪廓411及該第二內部著色輪廓412，共兩筆)，以此類推。

並且，若該內縮次數J大於一次，則上述該步驟S40是由該處理器取得該著色範圍42需採用的一顏色資訊，而該步驟S42則是依據該著色範圍42以及該顏色資訊來產生該更新後顏色列印資訊。換句話說，若該內縮次數J大於一次，則該印表機1需要著色的範圍等於該著色範圍42所涵蓋的範圍。

值得一提的是，於一實施例中，上述該步驟S40是直接複製該原始著色輪廓3的顏色，以做為該內縮後著色輪廓4需採用的該顏色資訊。於另一實施例中，若該內縮次數J大於一次，則該步驟S40會進一步複製該內縮後著色輪廓3的顏色，以做為該著色範圍42需採用的該顏色資訊(容後詳述)。

於該3D物件的建模過程中，該處理器主要是將該3D物件的外輪廓轉換為多個三角面的組合，因此於前述步驟S32中，該處理器可藉由該3D物件中的多個三角面來決定該些內縮方向。並且於前該步驟S40中，該處理器亦可藉由該3D物件中的多個三角面的顏色來決定該些顏色資訊(容後詳述)。

參閱圖6，為一3D物件示意圖。圖6的實施例揭露了一3D物件7，並且由圖6可看出，對於該處理器而言，該3D物件7的輪廓是由多個三角面71所組成。換句話說，該3D物件7的輪廓與顏色都是通過對該些三角面71的設定來決定的。關於上述三角面的技術特徵屬於3D繪圖及3D列印領域的公知技術，於此不再贅述。

請同時參閱圖7，為本發明的一具體實施例的著色輪廓局部放大示意圖。如前文所述，該顏色列印資訊描述的是所屬列印層的該原始著色輪廓3，而該更新後顏色列印資訊描述的是所屬列印層的該內縮後著色輪廓4。因此，當該印表機1依據該影像檔案(記錄該更新後顏色列印資訊)對該列印層進行著色時，將僅會於該內縮後著色輪廓4上噴灑墨水(若上述該內縮次數大於一次，則該印表機1會於該著色範圍42內噴灑墨水)。

進一步，如圖7所示，若將該原始著色輪廓3放大來看，可看出一3D物件的該原始著色輪廓3上的一曲線實際上是由多個線段所組成，於圖7的實施例中是以一第一線段L1、一第二線段L2及一第三線段L3為例。於一實施例中，該處理器要產生對應該曲線的該內縮後著色輪廓4時，主要是對該曲線上的各該線段L1-L3分別進行該內縮處理來產生(意即，各該線段L1-L3雖然在同一原始著色輪廓3上，但是屬於不同的三角面)。

續請同時參閱圖8及圖9，分別為本發明的一具體實施例的內縮方向決定流程圖及內縮方向決定示意圖。當該處理器要決定其中一個列印層的該原始著色輪廓3的該內縮方向時(例如執行圖5中的該步驟S32時)，主要是先取得該原始著色輪廓3於該3D物件中所屬的該三角面71(步驟S50)，即，判斷在該3D物件中，該原始著色輪廓3是被哪一個三角面所包含與定義。於圖9的實施例中，是以該原始著色輪廓3上的該第二線段L2以及該第二線段L2所屬的三角面71為例，但不以此為限。

接著，該處理器取得該三角面71的一面法向量n(步驟S52)。於圖9的實施例中，該面法向量n假定為：(nx , ny , nz)。接著，該處理器將該面法向量n投影在該列印層的該切層平面5上，以獲得該三角面71的一投影向量n_p (步驟S54)。於圖9的實施例中，該投影向量n_p 是將該面法向量n投影於XY平面上所獲得，故其Z軸分量為0，而該投影向量為：(nx , ny , 0)，換句話說，該處理器可將該面法向量n的z軸分量固定為0，以獲得該投影向量n_p (也就是該投影向量n_p 的z軸分量為0)。

該步驟S54後，該處理器即將該投影向量n_p 的一反向向量n_d 的方向做為該原始著色輪廓3(此處以該第二線段L2為例)的該內縮方向(步驟S56)。換句話說，該內縮方向是垂直於該原始著色輪廓3，並且與該原始著色輪廓3的該投影向量n_p 呈反向。

值得一提的是，該3D物件係由多個列印層的切層物件所構成，每一個切層物件上的該原始著色輪廓3皆需執行上述步驟S50至步驟S56，以找出各該原始著色輪廓3的該內縮方向。再者，一個列印層中的該原始著色輪廓3可能由多個線段組成(即，分別屬於不同的三角面)，故不同線段可能會有不同的該內縮方向。

續請同時參閱圖10及圖11，分別為本發明的一具體實施例的顏色決定流程圖與顏色決定示意圖。當該處理器要決定該內縮後著色輪廓4需採用的該顏色資訊時(例如執行圖5中的該步驟S40時)，主要是先取得該內縮後著色輪廓4中的各個內縮後著色點於各該原始著色輪廓3中對應的各個原始著色點的位置(步驟S60)。例如圖11中所示，該處理器要決定該內縮後著色輪廓4中的一個內縮後著色點40的顏色資訊時，需先取得該內縮後著色點40在該原始著色輪廓3上對應的一個原始著色點30的位置。

接著，該處理器取得該些原始著色點30於該3D物件中所屬的該三角面71(步驟S62)。接著，該處理器取得該三角面71所採用的顏色(步驟S64)。本實施例中，由於各該內縮後著色點40的顏色會相同於對應的各該原始著色點30的顏色，而各該原始著色點30的顏色由所屬的該三角面71的顏色來決定，因此該步驟S64後，該處理器可將該三角面71所採用的顏色直接做為各該內縮著色點40的該顏色資訊(步驟S66)。

若前述該內縮次數J大於一，表示該處理器會產生至少一筆該內部著色輪廓411,412 (具體地，該內部著色輪廓411,412的總數量為該內縮次數J減1)，並由該內縮後著色輪廓4及所有該內部著色輪廓411,412構成該著色範圍42。因此，本實施例中，該處理器會於該著色範圍42存在時，直接將該內縮後著色輪廓4的顏色做為該著色範圍42需採用的該顏色資訊(步驟S68)。

通過本發明的各個實施例所揭露的方法，可有效將彩色墨水的噴灑位置由各個切層物件的外輪廓朝內移動至各個切層物件的內部，藉此克服現有的3D列印技術中，在列印完成的3D模型的外輪廓遭到磨損或碰到水後，就會影響3D模型的外觀顏色的缺陷。

以上所述僅為本發明之較佳具體實例，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明內容所為之等效變化，均同理皆包含於本發明之範圍內，合予陳明。

1‧‧‧3D印表機

11‧‧‧列印平台

12‧‧‧3D噴頭

13‧‧‧2D噴頭

14‧‧‧控制桿

2‧‧‧切層物件

3‧‧‧原始著色輪廓

30‧‧‧原始著色點

4‧‧‧內縮後著色輪廓

40‧‧‧內縮後著色點

41‧‧‧內部著色輪廓之總合

411‧‧‧(第一)內部著色輪廓

412‧‧‧(第二)內部著色輪廓

42‧‧‧著色範圍

5‧‧‧切層平面

6‧‧‧像素

7‧‧‧3D物件

71‧‧‧三角面

D‧‧‧內縮距離

L1‧‧‧第一線段

L2‧‧‧第二線段

L3‧‧‧第三線段

J‧‧‧內縮次數

n‧‧‧面法向量

n_p‧‧‧投影向量

n_d‧‧‧反向向量

S10~S24、S120~S122、S140~S144‧‧‧切層與列印步驟

S30~S42‧‧‧內縮步驟

S50~S56‧‧‧方向決定步驟

S60~S68‧‧‧顏色決定步驟

圖1為本發明的一具體實施例的3D印表機示意圖。

圖2為本發明的一具體實施例的切層與列印流程圖。

圖3A為本發明的著色輪廓內縮前示意圖。

圖3B為本發明的著色輪廓內縮後示意圖。

圖4A為本發明的一具體實施例的內縮後著色輪廓示意圖。

圖4B為本發明的一具體實施例的著色範圍示意圖。

圖5為本發明的一具體實施例的內縮流程圖。

圖6為3D物件示意圖。

圖7為本發明的一具體實施例的著色輪廓局部放大示意圖。

圖8為本發明的一具體實施例的內縮方向決定流程圖。

圖9為本發明的一具體實施例的內縮方向決定示意圖。

圖10為本發明的一具體實施例的顏色決定流程圖。

圖11為本發明的一具體實施例的顏色決定示意圖。

S10~S24、S120~S122、S140~S144‧‧‧切層與列印步驟

Claims

一種彩色3D物件的著色輪廓內縮方法，包括：a)由一處理器匯入一3D物件；b)對該3D物件進行一物件切層處理，以產生多個列印層的物件列印路徑資訊；c)對該3D物件進行一影像切層處理，以產生該多個列印層的顏色列印資訊，其中各該顏色列印資訊分別描述各該列印層的一原始著色輪廓，其中該原始著色輪廓貼齊一切層物件的一外輪廓；d)對該些顏色列印資訊分別進行一內縮處理以產生多個更新後顏色列印資訊，其中各該更新後顏色列印資訊分別描述各該列印層的一內縮後著色輪廓，其中該內縮處理是將該原始著色輪廓由該切層物件的該外輪廓朝一內縮方向移動一內縮距離以產生該內縮後著色輪廓，並且該內縮後著色輪廓與該原始著色輪廓具有該內縮距離；及e)由一儲存單元儲存該多個物件列印路徑資訊為多個路徑檔案，並儲存該多個更新後顏色列印資訊為多個影像檔案，其中該些路徑檔案與該些影像檔案適用於熔融沉積成型(Fused Deposition Modeling,FDM)式3D印表機，其中該3D印表機依據該些路徑檔案控制一3D噴頭噴射成型材以形成該切層物件，並且依據該些影像檔案控制一2D噴頭在該切層物件上噴灑墨水。
如請求項1所述的彩色3D物件的著色輪廓內縮方法，其中該步驟d包括下列步驟：d1)取得一個該顏色列印資訊； d2)判斷該原始著色輪廓的一內縮方向；d3)依據該原始著色輪廓、該內縮方向及該內縮距離產生該內縮後著色輪廓；d4)取得該內縮後著色輪廓需採用的一顏色資訊；及d5)依據該內縮後著色輪廓及該顏色資訊產生該多個更新後顏色列印資訊。
如請求項2所述的彩色3D物件的著色輪廓內縮方法，其中更包括下列步驟：d6)步驟d3後，判斷一內縮次數是否大於一次；d7)於該內縮次數未大於一次時執行步驟d4及步驟d5；d8)於該內縮次數大於一次時，依據該內縮後著色輪廓、該內縮方向及一著色寬度產生至少一內部著色輪廓，其中該內縮後著色輪廓與所有該內部著色輪廓構成一著色範圍，並且該內縮後著色輪廓與所有該內部著色輪廓的數量總合等於該內縮次數；d9)取得該著色範圍需採用的一顏色資訊；及d10)依據該著色範圍及該顏色資訊產生一個該更新後顏色列印資訊。
如請求項3所述的彩色3D物件的著色輪廓內縮方法，其中該著色寬度相等於一3D印表機的一2D噴頭的一墨水噴灑寬度。
如請求項3所述的彩色3D物件的著色輪廓內縮方法，其中該著色寬度相等於該3D物件採用的一像素的尺寸大小。
如請求項1所述的彩色3D物件的著色輪廓內縮方法，其中該3D印表機的該3D噴頭採用一具有透光性的成型材進行3D列印。
如請求項6所述的彩色3D物件的著色輪廓內縮方法，其中該3D噴頭採用完全透明或半透明的成型材。
如請求項2所述的彩色3D物件的著色輪廓內縮方法，其中該步驟d2包括下列步驟：d21)取得一個該原始著色輪廓於該3D物件中所屬的一三角面；d22)取得該三角面的一面法向量；d23)將該面法向量投影在該3D物件的一切層平面以獲得該三角面的一投影向量；及d24)將該投影向量的一反向向量的方向做為該原始著色輪廓的該內縮方向。
如請求項8所述的彩色3D物件的著色輪廓內縮方法，其中該投影向量的z軸分量為0。
如請求項3所述的彩色3D物件的著色輪廓內縮方法，其中該步驟d4是複製該原始著色輪廓的顏色以做為相對應的該內縮後著色輪廓需採用的該顏色資訊，該步驟d9是複製該內縮後著色輪廓的顏色以做為該著色範圍需採用的該顏色資訊。
如請求項2所述的彩色3D物件的著色輪廓內縮方法，其中該步驟d4包括下列步驟：d41)取得一個該內縮後著色輪廓中的各個內縮後著色點於該原始著色輪廓中對應的各個原始著色點的位置；d42)取得該些原始著色點於該3D物件中所屬的一三角面；d43)取得該三角面所採用的顏色；及 d44)將該三角面所採用的顏色做為該內縮後著色輪廓中的各該內縮後著色點的該顏色資訊。
如請求項3所述的彩色3D物件的著色輪廓內縮方法，其中該步驟d4包括下列步驟：d41)取得一個該內縮後著色輪廓中的各個內縮後著色點於該原始著色輪廓中對應的原始著色點；d42)取得該些原始著色點於該3D物件中所屬的一三角面；d43)取得該三角面所採用的顏色；及d44)將該三角面所採用的顏色做為該內縮後著色輪廓中的各該內縮後著色點的該顏色資訊；其中，該步驟d9是複製該內縮後著色輪廓的顏色以做為該著色範圍需採用的該顏色資訊。
如請求項1所述的彩色3D物件的著色輪廓內縮方法，其中更包括：f)取得該3D物件的一個列印層的該路徑檔案及該影像檔案；g)依據該路徑檔案控制該3D印表機的該3D噴頭列印該列印層對應的該切層物件；h)依據該影像檔案控制該3D印表機的該2D噴頭對已列印的該切層物件進行著色；i)判斷該列印層是否為該3D物件的一最後列印層；j)於該列印層不是該最後列印層時，取得該3D物件的下一個列印層的該路徑檔案及該影像檔案，並再次執行該步驟g至該步驟i；及 k)於該列印層是該最後列印層時結束列印動作。
如請求項3所述的彩色3D物件的著色輪廓內縮方法，其中該3D印表機的該3D噴頭採用一具有透光性的成型材進行3D列印，並且該內縮次數與該成型材的透光性成反比。