具体实施方式

为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请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。

图1为现有技术提供的待打印物体的三维数字模型和形成的三维物体的结构示意图，如图1所示，在打印三维物体之前，需要将待打印物体的三维数字模型10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。

由于3D打印的三维物体是由若干个一定厚度的切片层叠加而成，因此，当三维数字模型10具有倾斜表面时，切片层的边缘数据容易丢失，在边界上会形成“台阶效应”。即，形成的三维打印物体11的表面的实际形状是一组明显阶梯状的不同层，而不是所要求的平滑轮廓，从而导致三维打印物体11的表面精度差。而且待打印物体的三维数字模型10的斜面坡度越小，形成的三维打印物体11的台阶效应越明显。

目前一般可以通过打印更薄的切片层来构建三维物体。但是随着切片层厚度的减少，切片层变薄，层纹变浅，因此不那么明显。并且，切片层变薄后，构成三维物体的切片层的层数增加，增加了三维打印系统的打印工作量，构建三维物体所的时间也越多，影响三维物体的成型效率。此外，使用更薄的切片层来构建三维物体，数据处理装置发送至三维打印装置的数据也大幅增加，三维打印装置的打印精度也必须增加。

为了提高三维物体的表面精度，图2为本申请实施例提供的三维物体打印方法的流程图，如图2所示，本申请提供一种三维物体打印方法，方法包括以下步骤：

S10，获取待打印物体的三维数字模型，并对三维数字模型进行切片分层，得到多层切片层；

S20，沿切片层的堆叠方向作若干平行线，获得所有平行线与三维数字模型的交点序列；

S30，确定交点序列中的过渡点，过渡点为位于三维数字模型的第n层切片层与第n+1层切片层之间的交点，其中，n为大于或等于1的整数；

S40，根据过渡点确定第n层切片层中的过渡区域及非过渡区域；

S50，确定采用第一打印模式打印非过渡区域，确定采用第二打印模式打印过渡区域，其中，第二打印模式在单位体积内喷射的第二实体墨量值小于第一打印模式在单位体积内喷射的第一实体墨量值；

S60，生成待打印物体的层打印数据，以基于层打印数据指示打印设备进行打印得到三维物体，层打印数据包括第一实体墨量值及第二实体墨量值。

在上述方案中，通过沿三维数字模型的堆叠方向的一系列平行线与三维数字模型的交点确定相邻切片层之间的过渡点，以及通过根据确定的多个过渡点确定切片层中的过渡区域，然后采用第一打印模式打印非过渡区域，采用第二打印模式打印过渡区域，通过控制第二打印模式在单位体积内喷射的第一实体墨量值小于所述第一打印模式在单位体积内喷射的第二实体墨量值，使得打印过渡区域时的实体墨量值较小，改善了物体表面的层纹问题，从而提高了三维打印物体的表面精度。

以下具体的实施例介绍本方案：

S10，获取待打印物体的三维数字模型，并对三维数字模型进行切片分层，得到多层切片层。

具体地，可以通过数据处理装置(切片软件)可以将待打印物体的三维数字模型10进行切片分层，三维数字模型10的数据格式包括STL数据格式、PLY数据格式或WRL数据格式等。

待打印物体的三维数字模型可以保存在三维打印设备的数据处理装置中，或者通过外部传输至三维打印设备的数据处理装置，例如通过网络、接口等方式保存至三维打印设备的数据处理装置中。数据处理装置可以包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时可以实现上述的三维物体打印方法。

在具体实施例中，三维数字模型可以定义待打印物体的至少部分三维几何模型，包括三维物体的至少一部分，如实体部分，在三维坐标体系中的形状和范围。其中，多边形面片用于描述三维几何模型的表面的轮廓，多边形面片可以包括三维几何模型对应部分的空间坐标。多边形面片的形状可以为三角形，或者四边形等形状。

在本申请实施例中，将切片层的堆叠方向定义为三维物体的生长方向，即切片层沿Z轴方向堆叠生长形成三维物体，相邻切片层之间存在一定的间隔。可以理解的是，在其它实施例中，三维物体的生长方向也可以为X轴方向或Y轴方向，在此不做限定。

如图3a所示，利用切片平面对待打印物体的三维数字模型进行切片分层，得到多个切片层，各个切片平面与三维数字模型具有多个交点，将各个交点首尾相连得到各个切片层对应的轮廓线，例如第n层切片层和第n+1层切片层。一个切片层可以对应一条轮廓线，也可以对应多条轮廓线。切片层定义了在三维打印过程生成的每个打印层，该轮廓线则定义了打印形成的打印层的实体部分的形状和范围。

S20，沿切片层的堆叠方向作若干平行线，获得所有平行线与三维数字模型的交点序列。

在本申请实施例中，沿切片层的堆叠方向作若干平行线，其中，平行线可以包括若干相互平行的直线、射线、线段的至少一种。可以理解的是，在步骤S20中，只要形成的若干平行线可以将三维数字模型全部包围在内即可，即三维数字模型的外轮廓位于平行线的投影范围内。进一步地，确定每条平行线与三维数字模型的交点，获得所有平行线与三维数字模型的交点序列。

具体的，沿切片层的堆叠方向作若干平行线，可以包括：

在垂直于切片层的堆叠方向的基准平面内确定能包含三维数字模型的最大投影的矩形，并将矩形划分为若干网格；

分别以每个网格为基点作垂直于基准平面的平行线。

示例性地，如图3b所示，首先，在垂直于切片层的堆叠方向的基准平面内确定能包含三维数字模型的最大投影的边界坐标信息X_min、X_max、Y_min、Y_max，从而可以确定能包含三维数字模型的最大投影的矩形。在本实施例中，设切片层的堆叠方向为Z轴方向，则基准平面为XY平面。如图3b所示，三维数字模型的最低点可以在基准平面上，在其他实施方式中，三维数字模型的最低点也可以高于基准平面。优选地，矩形为能包含三维数字模型的最大投影的最小矩形。

接着，在该矩形中以预设间距分别作X轴、Y轴的等距平行填充线，得到若干网格，需要说明的是，填充线间距值越小，单元网格数量越多，精度越高，但数字处理模块所需的计算量越大，填充线间距值越大，单元网格数量越少，精度越低。在本实施例中，网格的尺寸可以自行设定，优选为像素尺寸。然后，以每个网格为基点作垂直于基准平面的平行线，平行线可以如图3b所示为射线，射线的起点即基点；在其它实施例中平行线也可以为直线或线段。基点可以如图3b所示为网格的中心点，在其它实施例中基点也可以为网格的边界点，每个基点对应一条线。

最后，遍历基准平面上所有网格发出的平行线，计算每条平行线与三维数字模型的交点。具体的，可以提取出各平行线穿过的多边形面片，并逐个计算交点，判断交点是否位于多边形面片中，舍弃不在多边形面片内的交点，保存位于多边形面片内或边界上的交点，形成该平行线与三维数字模型的交点序列。

S30，确定交点序列中的过渡点，过渡点为位于三维数字模型的第n层切片层与第n+1层切片层之间的交点，其中，n为大于或等于1的整数。

如图3c所示，S30具体可以包括：

将切片层的堆叠方向设为Z轴方向，第n层切片层的高度为Z_n，第n+1层切片层的高度为Z_n+1，确定沿Z轴方向在(Z_n，Z_n+1)区段中第n层切片层和第n+1层切片层之间的交点Z_x为过渡点。

在具体实现方式中，可以判断交点序列中的所有交点的Z轴坐标Z_x是否在(Z_n，Z_n+1)区段中；若存在交点的Z轴坐标Z_x在(Z_n，Z_n+1)区段中，则确定该交点为第n层切片层和第n+1层切片层之间的过渡点。

S40，根据过渡点确定第n层切片层中的过渡区域及非过渡区域。

具体的，根据第n层切片层和第n+1层切片层之间的多个过渡点，确定过渡点在第n层切片层上的对应点，根据多个对应点可以获得第n层切片层中的过渡区域。如图3d所示，第n层切片层中的过渡区域以斜纹区域表示。

S50，确定采用第一打印模式打印非过渡区域，确定采用第二打印模式打印过渡区域，其中，第二打印模式在单位体积内喷射的第一实体墨量值小于第一打印模式在单位体积内喷射的第二实体墨量值。

具体的，如图4所示，通过在单个切片层上应用不同的打印模式来打印不同区域，提高了打印层的成型精度，使得打印的三维物体41的表面层纹明显减轻，从而提高了三维物体41的表面精度，打印的三维物体41的形状更接近三维数字模型40的形状。

以图4为例，本申请对打印过渡区域的单位体积内喷射的第一实体墨量值与打印非过渡区域的单位体积内喷射的第二实体墨量值之间的比例关系不做具体限制，第二打印模式在单位体积中喷射的实体墨量值占第一打印模式在单位体积中喷射的实体墨量值的比例可以为0至99％，例如0，25％，30％，50％，60％，75％等。例如，第一打印模式下的第一实体墨量值可以是1，第二打印模式下的第二实体墨量值可以是0.7。需要说明的是，第二打印模式中可以只包含一种在单位体积中喷射的实体墨量值，也可以如图6所示包括两种实体墨量值，还可以包括两种以上，优选呈梯度递减或递增。

进一步地，第一打印模式喷射的墨滴为标准墨滴，第二打印模式喷射的单个墨滴的尺寸小于单个标准墨滴的尺寸。因此，在喷射墨滴数量相同的情况下，第二打印模式在单位体积内喷射的第二实体墨量值小于第一打印模式在单位体积内喷射的第一实体墨量值。

如图5a所示，在一种实施方式中，第一打印模式喷射的墨滴为标准墨滴，标准墨滴为大墨滴，第二打印模式喷射的墨滴为中墨滴和小墨滴。示例性地，大墨滴例如可以是0.5ml，中墨滴可以是0.2ml，小墨滴可以是0.1ml。可以通过能够产生各种液滴尺寸的流体喷射装置来实现墨滴尺寸的改变，即实现打印模式的改变。图5a仅做示意，本实施例对第一打印模式和第二打印模式喷射的墨滴尺寸及尺寸的比例关系不做具体限制。

在另一种实施方式中，第二打印模式在单位体积内喷射的墨滴数量小于第一打印模式在单位体积内喷射的墨滴数量。示例性地，第二打印模式在单位体积内喷射的墨滴数量可以是一滴，第一打印模式在单位体积内喷射的墨滴数量可以是三滴。从而可以实现在喷射的墨滴尺寸相同的情况下，第二打印模式在单位体积内喷射的第二实体墨量值小于第一打印模式在单位体积内喷射的第一实体墨量值。

如图5b所示，在本实施例中，确定单位体积为一个体素尺寸，第一打印模式下针对每个体素喷射三滴墨滴，第二打印模式下针对每个体素喷射两滴墨滴或一滴墨滴。图5b仅做示意，本实施例对第一打印模式和第二打印模式在单位体积喷射的墨滴数量及数量的比例关系不做具体限制。

进一步地，第二打印模式喷射的墨滴粘度值低于第一打印模式喷射的墨滴粘度值。在第二打印模式在单位体积内喷射的第二实体墨量值小于第一打印模式在单位体积内喷射的第一实体墨量值的基础上，同时使得第二打印模式喷射的墨滴粘度值更低，则第二打印模式喷射的墨滴的流动性更好，从而使得利用第二打印模式打印的过渡区域例如边缘更清晰，打印层的斜度更明显。

进一步地，为了更准确地打印过渡区域，步骤S50，还包括：

基于Z_n+1-Z_n确定打印非过渡区域的单位体积内喷射的第一实体墨量值；

基于Z_x-Z_n或Z_n+1-Z_x确定采用打印过渡区域的单位体积内喷射的第二实体墨量值。

具体的，Z_n+1-Z_n表示相邻切片层之间的间隔，即切片层的厚度。三维数字模型进行切片分层时，切片层之间以恒定的间隔进行分层时，则Z_n+1-Z_n为恒定值。在其他实施方式中，也可以变化的间隔对三维数字模型进行切片分层，则Z_n+1-Z_n为变化值。可以理解的是，基于Z_n+1-Z_n计算采用第一打印模式打印非过渡区域时在单位体积中喷射的第一实体墨量值，可以理解地，采用第一打印模式打印非过渡区域时在单位体积内喷射的第一实体墨量值，可以形成层厚为Z_n+1-Z_n的打印层，因此，喷射的墨量可以包括会被校平装置去除的部分墨量。

进一步地，基于Z_x-Z_n或Z_n+1-Z_x确定采用打印过渡区域的单位体积内喷射的第二实体墨量值。即，根据确定的过渡点的高度Z_x来确定打印的过渡区域的高度，实现了过渡区域更精确的打印，进一步改善了三维物体的表面层纹问题，提高了三维物体的表面精度。

在其它实施例中，如图6所示，在步骤S20之后，并在步骤S50之前，打印方法还可以包括：

步骤S70，根据所述交点序列的所有交点和第n层切片层的高度，确定第n层切片层中的支撑点；

步骤S80，根据支撑点确定第n层切片层中的支撑区域。

需要说明的是，步骤S70、步骤S80可以与步骤S30、步骤S40同步进行，也可以是异步进行，仅需要保证在步骤S90之前完成即可。

由于三维物体上的某些结构，如内部孔洞、悬臂结构等，一般需要打印形成支撑结构。如果不添加支撑结构，具有内部孔洞的实体结构在打印过程中容易坍塌，甚至无法打印成形。因此，需要识别三维数字模型上需要形成支撑结构的部位，即确定切片层中的支撑区域。

本实施例中利用步骤S20中获得的所有平行线与三维数字模型的交点序列，根据交点序列中所有交点的Z轴坐标以及切片层的Z轴高度，判断三维数字模型上需要支撑结构的点；并根据识别出的三维数字模型上需要支撑结构的点，确定切片层中的支撑点；然后根据切片层中的多个支撑点，确定切片层中的支撑区域。

在一种具体的实施方式中，步骤S70，根据所述交点序列的所有交点和第n层切片层的高度，确定第n层切片层中的支撑点，包括：

将切片层的堆叠方向设为Z轴方向，平行线与垂直于Z轴方向的基准平面的交点为T₀，将平行线对应的交点序列中的多个交点按Z轴坐标从小到大进行排序为T₁，T₂，...，T_2k；

确定第n层切片层中与交点T₀相对应的点为支撑点，其中，设第n层切片层的高度为Z_n，Z_n处于(T₀，T₁)，(T₂，T₃)，…，(T_2(k-1)，T_2k-1)其中之一的区段内。

如图7a所示，在本实施例中，切片层的堆叠方向为Z轴方向，垂直于Z轴方向的基准平面为XY平面，三维数字模型的最低点可以在基准平面上，也可以高于基准平面。首先，设平行线与基准平面的交点为T₀，并将平行线对应的交点序列中的所有交点按Z轴坐标从小到大进行排序为T₁，T₂，...，T_2k。

可以理解的是，当三维数字模型的最低点可以在基准平面上时，部分平行线的T₀和T₁可以重合。然后，判断第n层切片层的高度Z_n是否处于((T₀，T₁)，(T₂，T₃)，…，(T_2(k-1)，T_2k-1)其中之一的区段内；当第n层切片层的高度Z_n处于(T₀，T₁)，(T₂，T₃)，…，(T_2(k-1)，T_2k-1)其中之一的区段内时，则确定第n层切片层上与该起点T₀相对应的点为支撑点。

遍历所有平行线的交点序列，则可以确定第n层切片层上的多个支撑点，从而可以根据多个支撑点来确定第n层切片层中的支撑区域。

如图7b所示，第n层切片层中的支撑区域以灰色区域表示。

为了进一步改善物体表面的层纹问题，提高了三维打印物体的表面精度；在步骤S80之后，并在步骤S60之前，方法还包括：

步骤S90，确定所述支撑区域与所述过渡区域是否存在重合区域；

步骤S91，当所述支撑区域与所述过渡区域存在重合区域，确定采用第一打印模式打印所述支撑区域中的非重合区域，确定采用第二打印模式打印所述支撑区域中的重合区域，其中，所述第二打印模式在单位体积内喷射的第二支撑墨量值小于所述第一打印模式在单位体积内喷射的第一支撑墨量值；

步骤S50，当所述支撑区域与所述过渡区域不存在重合区域，确定采用第一打印模式打印支撑区域。即在实际打印过程中，非过渡区域包括支撑区域。

在具体实施方式中，当支撑区域和过渡区域存在重合区域时，在打印支撑区域中的重合区域时，采用第二打印模式进行打印，第二打印模式在单位体积内喷射第二支撑墨量值；在打印支撑区域中的非重合区域时，采用第一打印模式进行打印，第一打印模式在单位体积内喷射第一支撑墨量值，第二支撑墨量值小于第一支撑墨量值。当支撑区域和过渡区域不存在重合区域时，直接采用第一打印模式对支撑区域进行打印。

如图8a所示，第n层切片层中的支撑区域以灰色区域表示；如图8b所示，第n层切片层中的过渡区域以斜纹区域表示。当支撑区域和过渡区域存在重合区域时，如图8c所示，重合区域以黑色区域表示，非重合区域以灰色区域表示。

如图8d所示，在第n层切片层的过渡区域中采用第二打印模式进行打印，在第n层切片层的非过渡区域中采用第一打印模式进行打印。其中，第二打印模式在单位体积内喷射的第二实体墨量值小于第一打印模式在单位体积内喷射的第一实体墨量值；并且，采用第二打印模式在重合区域中既喷射支撑墨滴也喷射实体墨滴，其中第二打印模式在单位体积中喷射的第二支撑墨量值也小于第一打印模式在单位体积中喷射的第一支撑墨量值。可以理解的是，采用第一打印模式在支撑区域的非重合区域中喷射支撑墨滴。

采用第二打印模式在重合区域中的同个位置处既可以喷射支撑材料墨滴，也喷射实体材料墨滴，以同时实现支撑结构的斜度和实体结构的斜度。可以理解的是，关于在重合区域中的同个位置处喷射的支撑墨量值和实体墨量值可以基于Z_x-Z_n和Z_n+1-Z_x进行计算得到。

步骤S60，生成待打印物体的层打印数据，以基于层打印数据指示打印设备进行打印得到三维物体，层打印数据包括第一实体墨量值及第二实体墨量值。

在一种实施方式中，层打印数据包括第一实体墨量值及第二实体墨量值。在其他实施方式中，层打印数据还可以包括第一支撑墨量值、第二支撑墨量值。

根据生成的层打印数据来控制三维打印设备进行打印，得到多个打印层，多个打印层层叠形成三维物体。在本申请实施例中，三维打印设备可以采用喷墨打印技术，更具体地，三维打印设备可以采用喷墨紫外线固化型三维打印技术，也可以是喷墨热固化型三维打印技术。

本申请实施例提供的三维物体打印方法200，通过沿三维数字模型的切片层的堆叠方向的一系列平行线与三维数字模型的交点确定相邻切片层之间的过渡点，以及通过根据确定的多个过渡点确定切片层中的过渡区域及非过渡区域；然后在过渡区域中采用第二打印模式进行打印，在其它区域中采用第一打印模式进行打印，其中，第二打印模式在单位体积内喷射的第二实体墨量值小于第一打印模式在单位体积内喷射的第一实体墨量值。由此，确定了切片层中的过渡区域，并且使用单位体积中喷射的墨量更小的打印模式来打印过渡区域，改善了物体表面的层纹问题，从而提高了三维打印物体的表面精度。

本申请还提供一种数据处理装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的三维物体打印方法。

在一些实施例中，数据处理装置可以集成在打印设备上，作为打印设备的一个模块。在其他实施例中，数据处理装置和打印设备也可以通过网络连接，例如数据处理装置可以是计算机设备，例如可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。

打印设备可以采用喷墨打印技术，更具体地，三维打印装置20可以采用喷墨紫外线固化型三维打印技术，也可以是喷墨热固化型三维打印技术，或者其它喷墨三维打印技术，例如可以是熔融沉积成型技术。

本申请实施例还提供一种非暂时性计算机可读存储介质，所述存储介质包括存储的程序，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行上述的三维物体打印方法。

本申请实施例还提供一种计算机设备，该实施例的计算机设备包括：处理器、存储器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现实施例中的三维物体打印方法，为避免重复，此处不一一赘述。

计算机设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。计算机设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，计算机设备可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如计算机设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器可以是计算机设备的内部存储单元，例如计算机设备的硬盘或内存。存储器也可以是计算机设备的外部存储设备，例如计算机设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器还可以既包括计算机设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器用于存储计算机程序以及计算机设备所需的其他程序和数据。存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

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