一种3D打印产品上色装置及使用该装置进行上色的方法

技术领域

本发明涉及3D彩色打印技术领域，具体涉及一种3D打印产品上色装置及 使用该装置进行上色的方法。

背景技术

3D彩色打印以其不仅能够打印出人们所需要的模型形状，而且同时使模 型具有相应的表面颜色而成为3D打印技术中最受瞩目的一种。但现有的两种 彩色打印机的上色方案在清晰度以及色彩还原度的上与模型数据上的颜色存 在很大差距。具体分别如下：

全彩粉末打印是目前出现最早，使用最多的全彩打印类型。上色方式是 通过将颜料喷在白色粉末耗材上，将模型表面相应位置点的白色粉末染成对 应的颜色，由于印在粉末上的油墨会向周围扩散，因此模型表面颜色相对模 糊。所以自从2005年出现以来，虽然在图像层次上有所提高，清晰度和对比 度上一直难以明显提升，打印出来的模型只能远观。另外，石膏粉末模型材 质脆弱，模型仅有观赏价值。同时，全彩粉末打印机设备及耗材成本较高， 因此适用范围较小。

全彩熔丝打印机上色方式是，其耗材有多种颜色，打印过程中通过程序 控制切换不同耗材来实现颜色变化。这种方式色彩对比度较好，但其不能完 成色彩混合，因此色彩数量等于墨盒数量，因此色彩数量相对较少。

从以上可以看出现有的两种3D彩色打印方式，不论在清晰度、对比度， 还是在彩色适用范围上均受到很大限制。另外，由于需要同时完成模型形状 与色彩的打印，现有3D彩色打印分辨率相对只完成模型形状打印的单色打印 机分辨率要低，即现有3D彩色打印模型表面有较明显的打印等高线相对粗糙。 另外现有3D彩色打印模型因种类单一，物理性能较差，模型只能满足观赏价 值。

在单色打印方面，目前已经有一百余种物理性能各异的耗材。和满足生 活中各类制品的性能要求，但颜色单一，使模型不够美观。

以上所述原因是目前3D打印产品难以进入大众生活的重要因素之一。在 这种情况下，高清晰、高对比度、低成本的上色方式将可以将3D彩色打印质 量大幅提升的同时进一步扩大3D彩色打印的应用范围，为3D彩色打印注入新 的活力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种3D打印模型的上色装置及方 法，它利用3D软件单独生成模型贴图，结合已有的水转印原理，无需增加其 它特殊设备即可在单色模型上准确上色。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种3D打印产品上色装置，包括水平操作台，在所述水平操作台上设有 透明水箱，所述透明水箱一侧位于水平操作台上设有一圆孔，在所述圆孔内 安装有旋转支架，水平操作台主要为水箱与旋转支架提供稳定水平支撑，所 述水平操作台上设有两个方形槽，在所述水平操作台底部的四个支脚上安装 有可旋转伸缩脚，可旋转伸缩脚主要为了方便调整操作台的水平；

所述透明水箱的侧面设有水平线，转印时将会在透明水箱内盛有适量的 水和放置印有贴图的水披覆膜，并通过调节可旋转伸缩脚来确保水面高度与 水平线平行；

所述旋转支架为可旋转“[”字形支架，所述旋转支架包括穿设在圆孔中 的转轴，所述转轴上设有旋转把手，在所述转轴上端连接有旋转支撑，所述 旋转支撑上设有导轨，所述导轨上连接有上水平支撑臂，所述上水平支撑臂 可在导轨上上下滑动，在所述上水平支撑臂上通过紧固螺杆连接有两个卡臂， 卡臂可在上水平支撑臂上滑动，并可以通过紧固螺杆进行位置固定，所述转 轴底部位于水平操作台下部连接有垂直转轴的下水平支撑臂，在所述下水平 支撑臂上安装有两个激光笔，所述激光笔可以在下水平支撑上滑动，所述方 形槽主要为底部激光笔发出的两束光提供良好通道。

本发明的3D产品上色方法是：

1)先通过旋转把手将旋转支架旋转90度，预先将被印对象通过调节卡臂 固定在上水平支撑臂上，并在被印对象上设置两个参照点，并且要确保参照 点朝下；

2)再打开两支激光笔，调整激光笔，使其光点穿过方形槽对准预先设置 的两个参照点；

3)再通过旋转把手将旋转支架旋转回原来角度；

4)再将电脑生成的3D打印模型贴图打印在水披覆膜上，贴在被印对象上， 空白水披覆膜可在市面上买到；

5)喷好保护油墨剂后将其晾干，然后在四周贴上纸胶带，去掉水披覆膜 上的保护纸，将水披覆膜静置于水面上，此时可通过调节水披覆膜在水面上 的位置使水披覆膜上的参照点分别与激光笔在水披覆膜上的光点重合；

6)喷好活化剂后通过旋转导轨使上水平支撑臂匀速下降，直至被印对象 完全浸入水中；

7)将残余水披覆膜划向透明水箱四周，通过旋转导轨使上水平支撑臂升 起；

8)喷水清洗被印对象上未完全溶解的水披覆膜残留物，晾干后喷上保护 光油，整个上色过程完成。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种定位装置，它利用激光3点 一线的原理，给模型贴图上的特征点、与模型上的特征点准确定位提供参照， 使操作人员可以轻松完成准确定位。

本发明方法和专用装置的工作原理是这样的，电脑生成3D打印模型贴图 相当于将3D模型表面完整剥开拉平，水披覆转印主要是通过水的压力和水披 覆膜可随水面自由伸缩将电脑转化成的平面贴图再逆向转印到3D打印模型 上。

本发明充分发挥了传统二维打印的图像高清晰低成本与单色3D打印的高 精度设备与耗材低成本，大大提升了彩色3D打印的精度与色彩清晰度，同时 总体成本大大降低。与目前全彩3D打印的表面图像模糊、模型精度低、设备 和耗材成本高得缺点形成鲜明对比。另外现有全彩打印模型类似于陶瓷，易 碎，只能观赏。而单色打印模型材质相对广泛，性能优越，通过本专利实现 上色之后应用范围大大提升，为3D打印产品全面进入人们生活片扫清视觉单 调的障碍。

本发明的有益效果是：

1)上述上色方式可以将现有先进的2D打印清晰度高、对比度高的优势与 3D单色打印分辨率高、成本低的优势相结合，使最终模型更加精致美观。

2)上述上色方式，可以充分利用已有的2D图像处理方式，对图像完成美 化。大大简化对技术人员的技能要求。

3)上述上色方式客服了以往的曲面上色方式在复杂表面产生的气泡，大 大提升了上色质量。

4)本发明的3D彩色模型可以是3D全彩人像、3D全彩玩偶、3D全彩建筑模 型、3D全彩仿制文物。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了 解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1所示，一种3D打印产品上色装置，包括水平操作台10，在水平操作 台10上设有透明水箱20，透明水箱20一侧位于水平操作台10上设有一圆孔 101，在圆孔101内安装有旋转支架30，水平操作台10主要为透明水箱20与旋 转支架30提供稳定水平支撑，水平操作台10上设有方形槽102，在水平操作台 10底部的四个支脚上安装有可旋转伸缩脚103，可旋转伸缩脚103主要为了方 便调整操作台10的水平；

透明水箱20的侧面设有水平线201，转印时将会在透明水箱20内盛有适量 的水和放置印有贴图的水披覆膜，并通过调节可旋转伸缩脚103来确保水面高 度与水平线201平行；

旋转支架30为可旋转“[”字形支架，旋转支架30包括穿设在圆孔101中 的转轴301，转轴301上设有旋转把手302，在转轴301上端连接有旋转支撑303， 旋转支撑303上设有导轨304，导轨304上连接有上水平支撑臂305，上水平支 撑臂305可在导轨304上上下滑动，在上水平支撑臂305上通过紧固螺杆306连 接有两个卡臂307，卡臂307可在上水平支撑臂305上滑动，并可以通过紧固螺 杆306进行位置固定，转轴301底部位于水平操作台10下部连接有垂直转轴301 的下水平支撑臂308，在下水平支撑臂308上安装有两个激光笔309，激光笔309 可以在下水平支撑308上滑动，方形槽102主要为底部激光笔309发出的光提供 良好通道。

本发明的3D产品上色方法是：

1)先通过旋转把手302将旋转支架30旋转90度，预先将被印对象通过调 节卡臂307固定在上水平支撑臂305上，并在被印对象上设置两个参照点，并 且要确保参照点朝下；

2)再打开两支激光笔309，调整激光笔309，使其光点穿过方形槽102对 准预先设置的参照点；

3)再通过旋转把手302将旋转支架30旋转回原来角度；

4)再将电脑生成的3D打印模型贴图打印在水披覆膜上，贴在被印对象上， 空白水披覆膜可在市面上买到；

5)喷好保护油墨剂后将其晾干，然后在四周贴上纸胶带，去掉水披覆膜 上的保护纸，将水披覆膜静置于水面上，此时可通过调节水披覆膜在水面上 的位置使水披覆膜上的参照点分别与激光笔在水披覆膜上的光点重合；

6)喷好活化剂后通过旋转导轨304使上水平支撑臂305匀速下降，直至被 印对象完全浸入水中；

7)将残余水披覆膜划向透明水箱四周，通过旋转导轨304使上水平支撑 臂305升起；

8)喷水清洗被印对象上未完全溶解的水披覆膜残留物，晾干后喷上保护 光油，整个上色过程完成。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行 业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明 书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下， 本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范 围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。