一种3D喷墨打印着色机构及其着色方法与流程

本发明涉及一种3d喷墨打印着色机构及其着色方法，具体为一种以喷墨印刷技术为原理的全彩色3d打印着色机构。

背景技术：

喷墨打印机是一种数字印刷机，可以作为计算机输出设备，可以将数字图像以网点形式通过墨水在承印物表面形成需要的彩色图形，但只能面向2d平面承印物。3d打印是快速成型的一种方法，可以通过3d成型技术打印立体物品，但无法在已知的3d物体表面着色。

目前市场上的3d打印机可以打印全彩色物体，但是其表面颜色的分辨率、颜色质量无法与设计图一致，具有较大的误差。属于快速成型技术，无法对实际的3d物体表面进行着色。3d物体表面着色依然以2d印刷然后进行贴敷为主。因此，针对上述问题需要设计一种能根据物体的外部形状即时实现颜色再现的着色机构。

技术实现要素：

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种3d喷墨打印着色机构，能在3d物体表面实现单色打印或者彩色打印，且打印不受物体外在形状制约。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种3d喷墨打印着色机构，包括喷头控制机构和承印物控制机构，所述喷头控制机构的喷头与可伸缩控制臂和供墨通道连接，从各供墨通道输入不同颜色的墨水；所述承印物控制机构包括基座、控制臂和承载装置；所述基座为方形，所述控制臂围绕基座均匀分布，且与可伸缩控制臂连接。

进一步的，所述喷头控制机构包括喷头、可伸缩控制臂和供墨通道，供墨通道连接喷墨打印机墨盒和喷头；

进一步的，所述喷头可伸缩控制臂通过卡槽式连接控制臂（21），可分别控制运行，控制喷头以不同角度、高度在立体表面进行打印；

进一步的，所述若干供墨通道分为黄色墨水通道、品红色墨水通道、青色墨水通道、白色墨水通道和黑色墨水通道，以及若干个专色墨水通道，保证了打印颜色的宽色域，使在物体表面上的着色尽可能与源图像一致，提高了着色质量与效率。

进一步的，所述供墨通道为透明柔性管道，可以快速确定所需墨色，并保证喷头的自由旋转、移动等；

进一步的，所述承印物控制机构包括基座、控制臂和承印物承载装置；所述基座为方形，所述控制臂围绕基座三等分点均匀连接，所述承印物承载装置中心与喷头在打印初始状态时垂直；

利用上述3d喷墨打印着色机构进行着色的着色方法，包括以下步骤：

（1）打印之前，利用三维扫描仪对承印物进行扫描并将获得的三维文件输入计算机，计算机程序根据承印物着色区域需要确定数字三维图形的着色区域内的图像信息，并对立体图形进行旋转、移动和尺寸变化等，确定喷头控制机构的旋转、移动和着色区域；

（2）然后根据计算机程序对承印物立体图形进行切片处理，对每一分层最边缘即表面处形成打印路径，以此控制每个伸缩控制臂的旋转角度、位移距离；根据着色图像颜色确定打印路径中每一处颜色信息，控制供墨通道的墨水输送量；供墨通道的墨水经过喷头，在承印物表面着色，完成3d物体表面着色。

本发明的有益效果：本发明提供一种3d喷墨打印着色机构及其着色方法，能打印单色或者多色物体，对承印物的形状无要求，可以随承印物形状变化而在承印物表面着色，可以随设计图的色彩变化打印颜色，在承印物表面形成与设计图一致的颜色。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的喷头控制结构示意图。

图3为本发明的系统原理图。

图4为本发明的承印物控制结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施方式对本发明的技术方案作进一步的解释和说明。

颜色再现，是将三原色混合产生新的颜色，常用的颜色再现方法包括色光加色法和色料减色法。

本发明根据色料减色法，利用调频加网方式，将不同墨水通过打印的方式以网点形式呈现在三维物体表面，利用网点并列和网点叠加产生新的颜色。

下面结合附图对本发明作更进一步说明。

如图1所示，一种3d喷墨打印着色机构，包括喷头控制机构1和承印物控制机构2；所述喷头控制机构1包括喷头10、可伸缩控制臂11和供墨通道12，所述喷头控制机构1的喷头10与可伸缩控制臂11和供墨通道12连接；可伸缩控制臂11可控制喷头10进行立体旋转、前后左右上下移动；从各供墨通道12输入不同颜色的墨水至喷头10；所述承印物控制机构2包括基座20、控制臂21和承载装置22，承载装置可以手动旋转，也可以通过电机等方式旋转；所述基座20为方形，所述控制臂21围绕基座20均匀分布，且与可伸缩控制臂11通过卡槽连接，所述承载装置22承载被打印物体。

如图2所示，所述喷头控制机构1包括喷头10、可伸缩控制臂11和供墨通道12，所述喷头控制机构1的喷头10与可伸缩控制臂11和供墨通道12连接；可伸缩控制臂11为套管伸缩式结构，可控制喷头10进行立体旋转、前后左右上下移动；从各供墨通道12输入不同颜色的墨水至喷头10。在上述基础上，更以进一步优化，供墨通道12为柔性透明管道，可以快速确定所需墨色及消除墨水中可能存在的空气，并提高进入喷头墨水供墨效率。

如图3所示，该3d喷墨打印着色机构中，通过中央控制系统控制各个模块，实现立体承印物表面打印着色，并提高着色精度和质量；通讯控制模块用于与中央控制系统进行实时通讯，实现用户对3d喷墨打印着色过程实时操作与监控；打印控制模块用于控制供墨通道供墨至喷头，从而控制着墨颜色与着墨量，控制着色质量；可伸缩控制臂模块控制3支可伸缩控制臂，从而控制喷头在承印物表面的位移；图像处理模块用于对输入的三维扫描文件进行处理，确定数字三维图形的着色区域内的图像信息，进行分层切片处理，对每一分层最边缘即表面处形成打印路径信息，根据着色图像颜色确定打印路径中每一处颜色信息，形成供墨通道的供墨量信息；

喷头和供墨通道与打印控制模块相连，可伸缩控制臂由驱动电机和旋转连接机构与计算机可伸缩控制模块控制。根据输入承印物的3d扫描图像，并根据图像处理确定的3d表面路径信息和着色区域信息，控制可伸缩控制臂的旋转角度和位移量。如此可实现喷头的任意移动与旋转，实现在任意3d物体表面的打印着色；

供墨通道与计算机相连，由打印控制模块控制，计算机根据输入图像的颜色信息，控制供墨通道的颜色种类和墨量信息。不同颜色的供墨通道可与不同喷头连接，同时实现一次多色打印，减少多次单色打印着色的复杂性。

如图4所示，所述承印物控制机构2包括基座20、控制臂21和承印物承载装置22；所述基座20为方形，所述控制臂21围绕基座三等分点均匀连接，所述承印物承载装置22中心与喷头10在标准状态时垂直；三根控制臂21与可伸缩控制臂11相连接；

具体着色方法为：打印之前，利用三维扫描仪对承印物进行扫描并将获得的三维文件输入计算机，计算机程序根据承印物着色区域需要确定数字三维图形的着色区域内的图像信息，并对立体图形进行旋转、移动和尺寸变化等，确定喷头控制机构的旋转、移动和着色区域；然后根据计算机程序对承印物立体图形进行切片处理，对每一分层最边缘即表面处形成打印路径，以此控制每个伸缩控制臂的旋转角度、位移距离；根据着色图像颜色确定打印路径中每一处颜色信息，控制供墨通道的墨水输送量；供墨通道的墨水经过喷头，在承印物表面着色，完成3d物体表面着色。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来讲，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和提升，这些改进和提升也应视为本发明的保护范围。