具体实施方式

为让本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本申请的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

应当理解，当一个部件被称为“在另一个部件上”、“连接到另一个部件”、“耦合于另一个部件”或“接触另一个部件”时，它可以直接在该另一个部件之上、连接于或耦合于、或接触该另一个部件，或者可以存在插入部件。相比之下，当一个部件被称为“直接在另一个部件上”、“直接连接于”、“直接耦合于”或“直接接触”另一个部件时，不存在插入部件。同样的，当第一个部件被称为“电接触”或“电耦合于”第二个部件，在该第一部件和该第二部件之间存在允许电流流动的电路径。该电路径可以包括电容器、耦合的电感器和/或允许电流流动的其它部件，甚至在导电部件之间没有直接接触。

图1示出了根据本申请一实施例的光固化型三维(Three Dimensional,3D)打印设备的基本结构。这一3D打印设备100包括用于容纳光固化树脂的物料槽110、用于使光固化树脂固化的图像曝光系统120、以及用于连接成型工件的升降台130。该升降台130可沿垂直方向上下移动。图像曝光系统120位于物料槽110上方，并可照射光束图像使物料槽110液面的一层光固化树脂被固化。每次图像曝光系统120照射光束图像致使一层光固化树脂固化后，升降台130都会带动成型的那层光固化树脂略微下降，并通过刮板131使固化后的工件顶面均匀铺展光固化树脂，等待下一次照射。该刮板131可沿水平方向移动。如此循环，将会得到逐层累加成型的三维工件。

图像曝光系统120可以照射光束图像至光固化树脂，形成所需的曝光图案。图像曝光系统120可以使用能够形成光束图像的各种已知技术，本申请对此不作限定。

举例来说，在一个实施例中，图像曝光系统120可以使用数字光处理(DigitalLight Procession,DLP)投影技术。DLP投影成像技术是使用数字微镜元件(DigitalMicromirror Device,DMD)控制对光的反射来实现的。数字微镜元件可视为一镜面。这面镜子是由数十万乃至上百万个微镜所组成的。每一个微镜代表一个像素，图像就由这些像素所构成。

在另一个实施例中，图像曝光系统120还可以使用液晶(LCD)投影技术。液晶面板中包含了许多像素，每个像素可以单独控制偏振光的偏振方向，配合液晶面板两侧的偏振光滤光器可控制某一像素的光线是否通过，因此经过液晶面板系统的光束是图像化的。

光固化型3D打印设备100输入的是打印对象的三维数据模型，再将三维数据模型分解成许多二维图像。每个二维图像代表打印对象的一层。光固化型3D打印设备100将这些二维图像发送给图像曝光系统120后，由后者进行投影。

图2示出了根据本申请一实施例的光固化三维打印模型的示意图。本申请中以光源上置式光固化三维打印设备为例进行说明。需要注意的是，本申请中涉及的光固化三维打印方法也适用于光源下置式光固化三维打印设备，在此不再展开描述。如图2所示，打印模型可以被划分为多层，每层的层厚为D；3D打印设备的光束在树脂中穿透深度为H。光透深度H应大于层厚D，否则一层中大于光透深度H的部分不能接受到光束照射。光固化三维打印模型成品的材质强度与光固化树脂所接受的照射强度为正相关关系。也就是说，照射强度更高的区域的材质强度会比照射强度更低的区域的材质强度更高。

图3示出了根据本申请一实施例的光固化三维打印方法的流程示意图。如图3所示，该光固化三维打印方法包括以下步骤：

步骤301，获得打印对象的三维数据模型；

步骤302，将三维数据模型划分为多层；以及

步骤303，对三维数据模型的预设数量的底部层的至少一个水平方向上的边缘进行收缩处理。

在步骤301中获得的三维数据模型为打印对象的原始三维数据模型，未经过底部边缘收缩处理。

在步骤303中，光固化型3D打印设备对三维数据模型的预设数量的底部层的至少一个水平方向上的边缘进行收缩处理。收缩处理是指三维数据模型的一层的边缘在水平方向上朝着三维数据模型的内部方向收缩一定的距离。收缩处理可以在一个水平方向上进行，也可以根据需要在多个水平方向上进行，本申请对此不作限定。收缩距离可以由操作员根据打印材质等因素进行调整，本申请对此不作限定。

图4示出了根据本申请一实施例的光固化三维打印模型的底部层边缘收缩示意图。如图4所示，该三维数据模型具有预设数量N个底部层，从最底层开始往上分别为D1，D2，……，Dn；各底部层的收缩距离X(虚线部分)相应地分别为X1，X2，……，Xn，其中n＝1，2，……，N。对底部层进行收缩处理后，光固化型3D打印设备的图像曝光系统在打印该底部层时不再对被收缩的部分进行照射。因为每层的层厚D小于光透深度H，所以当一层接受照射时，若该层以下的一层或多层仍处于光透深度H的范围内，则仍然可以接受到照射。光束在穿过光固化树脂时，其强度会随着穿透距离的增大而逐渐减弱。因此，与正在接受照射的当前打印层相比，该层以下的层所接受到的光照强度会较低，光固化树脂固化后的硬度也会较低。也就是说，图4中各底部层处于收缩距离X范围内的光固化树脂仍能在上一层接受照射时接受到照射，但所接受到的光照强度会比正常打印低，固化后的硬度也相应地较低。因此，经过底部收缩处理的三维模型成品，从外观上来看依然是完整的，但其底部边缘区域的材质强度较低，与成型平台底板的结合较弱，便于切入取件。切入取件可以是使用铲刀等工具进行取件，本申请对切入取件所使用的工具不作限定。

图5A示出了根据本申请一实施例的光固化三维打印模型的内部构造示意图。图5A中的黑色区域及灰色区域构成了三维模型，其中黑色区域为正常打印区域，灰色区域为进行收缩处理的区域。与黑色区域相比，灰色区域的材质强度较低，与成型平台底板的结合较弱。因此，使用铲刀等切入式工具以灰色区域作为切入位置进行取件时能够轻松地切入。图5B示出了根据本申请另一实施例的光固化三维打印模型的内部构造示意图。与图5A的实施例类似，图5B中的黑色区域及灰色区域构成了三维模型，其中黑色区域为正常打印区域，灰色区域为进行收缩处理的区域。图5A与图5B仅作为三维打印模型的内部构造示例，本申请对收缩区域的形状不作限定。

可选地，预设数量N可以小于或等于光透深度H除以预设数量的底部层的平均层厚的商，即可选地，预设数量的底部层的各层具有相等的层厚D。当底部层的各层层厚相等时，平均层厚等于各层层厚D。也就是说，预设数量N可以小于或等于光透深度H除以底部层的各层层厚D的商，即N≦H/D。通过根据光透深度和底部层的平均层厚对底部层的数量进行限定，能够确保所有底部层都能接受到照射，避免了部分底部层的收缩区域因未接收到足够照射无法固化的问题。

可选地，各个底部层的收缩距离X可以从最底层开始往上逐层依次减小。通过从最底层开始往上逐渐减小收缩距离X，三维模型边缘会有一个截面近似于三角形的区域的材质强度较低，更加便于切入取件。

可选地，从最底层开始往上的各个底部层的收缩距离X可以成线性关系。此时，三维模型边缘的低强度区域的截面更接近三角形，更加便于切入取件。图5C示出了根据本申请又一实施例的光固化三维打印模型的内部构造示意图。与图5A和5B的实施例类似，图5C中的黑色区域及灰色区域构成了三维模型，其中黑色区域为正常打印区域，灰色区域为进行收缩处理的区域。此时，进行收缩处理的区域的形状更接近三角形，更加便于切入取件。

优选地，收缩距离最小的一层的收缩后边缘与最底层的收缩后边缘所在的直线，与三维数据模型底部水平面相交所形成的最小正夹角可以在15-40度之间。以图4所示的三维数据模型为例，Dn层为收缩距离最小的一层，其收缩后边缘上的一点A与模型的最底层D1收缩后的边缘上的一点B在一条直线上，该直线与底部水平面相交形成了最小正夹角α。当夹角α在15-40度之间时，最便于切入取件。

在完成对三维数据模型的底部层的上述收缩处理后，光固化型3D打印设备可以开始逐层打印三维模型。光固化型3D打印设备的打印过程在此不展开描述。

图6示出了根据本申请一实施例的光固化三维打印系统的框图。如图6所示，光固化三维打印系统400包括模型获取模块410、分层模块420和收缩模块430。其中，模型获取模块410用于获得打印对象的三维数据模型；分层模块420用于将三维数据模型划分为多层；以及收缩模块430用于对三维数据模型的预设数量的底部层的至少一个水平方向上的边缘进行收缩处理。上述模块所执行的步骤可参考前述实施例中对步骤301-303的说明，在此不再展开描述。

本申请还提供了一种光固化三维打印设备，包括打印机构和控制器，控制器配置为控制打印机构执行如上所述的光固化三维打印方法。

图7示出了根据本申请一实施例的光固化三维打印设备的控制器架构图。参考图7所示，该光固化三维打印设备的控制器700可包括存储器710和处理器720。存储器710用于存储可由处理器720执行的指令。处理器720用于执行指令以实现上述光固化三维打印方法。

在本申请的一些实施例中，控制器700还包括通信端口730、输入/输出设备740以及内部通信总线750。

通信端口730可以负责控制器700与外部设备(图未示)之间的数据通信。输入/输出设备740可以支持控制器700与其他部件之间的输入/输出数据流和图像流。作为举例，输入/输出设备740可以包括以下的部件的一种或多种：键盘、鼠标、摄像头、显示器、扫描仪、触摸屏、手写输入板和麦克风等输入设备或上述的任意组合。输入/输出设备740既可以将各种数值型的数据，也可以将各种非数值型的数据，如图形、影像、声音等输入到控制器700中。内部通信总线750可以实现控制器700中各部件之间的数据通信。

可以理解，本申请的一种光固化三维打印方法并不限于由一个光固化三维打印设备实施，而是可以由多个联机的光固化三维打印设备协同实施。联机的光固化三维打印设备可以通过局域网或者广域网连接和通信。

本实施例的三维打印设备的其他实施细节可参考图1至图6所描述的实施例，在此不再展开。

本申请还提供了一种存储有计算机程序代码的计算机可读介质，所述计算机程序代码在由处理器执行时实现如上所述的光固化三维打印方法。

在本申请的一实施例中，计算机程序代码可以由图7所示的控制器700中的处理器720执行时实现上述光固化三维打印方法。

举例来说，本申请的一种光固化三维打印方法可以实施为一种光固化三维打印方法的程序，保存在存储器710中，并可加载到处理器720中执行，以实施本申请的方法。

光固化三维打印方法实施为计算机程序时，也可以存储在计算机可读存储介质中作为制品。例如，计算机可读存储介质可以包括但不限于磁存储设备(例如，硬盘、软盘、磁条)、光盘(例如，压缩盘(CD)、数字多功能盘(DVD))、智能卡和闪存设备(例如，电可擦除可编程只读存储器(EPROM)、卡、棒、键驱动)。此外，本文描述的各种存储介质能代表用于存储信息的一个或多个设备和/或其它机器可读介质。术语“机器可读介质”可以包括但不限于能存储、包含和/或承载代码和/或指令和/或数据的无线信道和各种其它介质(和/或存储介质)。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述申请披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

本申请的方法和系统的一些方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。处理器可以是一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DAPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器或者其组合。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。例如，计算机可读介质可包括，但不限于，磁性存储设备(例如，硬盘、软盘、磁带……)、光盘(例如，压缩盘(CD)、数字多功能盘(DVD)……)、智能卡以及闪存设备(例如，卡、棒、键驱动器……)。

计算机可读信号介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等等、或合适的组合形式。计算机可读信号介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机可读信号介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、射频信号、或类似介质、或任何上述介质的组合。

此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的申请实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个申请实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

虽然本申请已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本申请，在没有脱离本申请精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本申请的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。