3d打印機制作彩色物體的方法
【專利說明】3D打印機制作彩色物體的方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及機械加工領(lǐng)域，特別地，是一種3D打印機制作彩色物體的方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]目前，對于各種實體藝術(shù)模型，由于曲面復(fù)雜，制作時，3D打印機為首選；而在制作彩色物體時，無論是否采用3D打印機，目前采用的方法是，直接在模型表面著色，如要表現(xiàn)出光影效果，則需要調(diào)制明暗漸變的色彩，制作于模型表面；該方式制作彩色物體時，不僅需要種類較多的顏料，并且調(diào)色過程麻煩，色彩效果較為有限，所成的顏色對于明暗漸變的表現(xiàn)力類似油畫，過渡較為粗礦；另一方面，模型表面的色彩完全無法展現(xiàn)物體的內(nèi)蘊，對于一些需要展現(xiàn)豐盈通透的表面，完全難以勝任，如，人偶的肌膚部分，無法表現(xiàn)出真實感。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種3D打印機制作彩色物體的方法，該方法制作出的彩色物體模型，具有自然連續(xù)的光影效果，并且可以使表面色彩表現(xiàn)出通透之感，使物體具有真實感，大幅提升其表現(xiàn)力。
[0007]本發(fā)明實現(xiàn)技術(shù)目的所采用的技術(shù)方案是:該3D打印機制作彩色物體的方法具有如下特征:對于彩色物體的每一層橫截面，設(shè)計一個內(nèi)輪廓線，所述內(nèi)輪廓線按如下方式得到:將一個固定的假想點光源投射到所述橫截面的外輪廓線上，記各投射光線與所述外輪廓線的交角為Θ (OS Θ < 31/2)；將各所述投射光線向外輪廓線內(nèi)層延伸一段距離，形成延長光線，該段距離為k Θ +b (k、b為正數(shù))；連接各延長光線的端部，形成一條連接曲線，構(gòu)成所述內(nèi)輪廓線；在3D打印機打印時，對于彩色物體的各層橫截面，使外輪廓線和內(nèi)輪廓線之間的那段延長光線所經(jīng)過的路徑具有相同的顏色，該相同的顏色即為該段延長光線所經(jīng)過的外輪廓線上的點的顏色；對于未被所述假想點光源照射到的外輪廓線部分，其表面各點的顏色沿法線向內(nèi)側(cè)深入距離b。
[0008]作為優(yōu)選，所述彩色物體的基材為透明樹脂，顏色由液體顏料摻入透明樹脂形成；制作時，在彩色物體的內(nèi)部打印出空腔；所述空腔內(nèi)設(shè)置白色光源。進一步地，所述白色光源由白色熒光體構(gòu)成，所述彩色物體上至少設(shè)有一處通光部分，使外界的光照可以照射到所述熒光體。更進一步地，所述白色熒光體為熒光球，且其半個球面鍍制一層鏡面膜；所述熒光球的重心處于所述鏡面膜的中心與球心的連線上；所述熒光球設(shè)于一個透明球殼內(nèi)，且該透明球殼內(nèi)注滿水體，使該熒光球可在透明球殼內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)；所述彩色物體上的通光部分朝下；且所述空腔的頂部制有可將熒光球的出射光射向空腔側(cè)壁的反射面。
[0009]本發(fā)明的有益效果在于:該方法在制作彩色物體時，設(shè)計了一個假想點光源，使彩色物體表面與該假想點光源的投影光線越接近于正交(Θ接近于31/2)的地方，顏色具有越深的深度，而彩色物體表面與該假想點光源的投影光線越接近于相切(Θ接近于O)的地方，顏色具有越淺的深度；則成型后的彩色物體，從外觀效果看，各部分顏色具有連續(xù)變化的深度，不僅具有由外而內(nèi)的豐盈通透之感，并且可以表現(xiàn)出受點光源照射的自然光影效果，其真實感十分強烈，具有優(yōu)越的表現(xiàn)力。
[0010]
【附圖說明】
[0011]圖1是采用本3D打印機制作彩色物體的方法打印一個彩色物體的橫截面的示意圖。
[0012]圖2是由本3D打印機制作彩色物體的方法制作的一個彩色物體的內(nèi)部實施例示意圖。
[0013]
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明:
本3D打印機制作彩色物體的方法具有如下特征:對于彩色物體的每一層橫截面，如圖1所示，設(shè)計一個內(nèi)輪廓線C2，所述內(nèi)輪廓線C2按如下方式得到:將一個固定的假想點光源P投射到所述橫截面的外輪廓線Cl上，記各虛線所示的投射光線與所述外輪廓線Cl的交角為Θ，所述交角指投影光線與外輪廓線的切線的交角，OS Θ < 31/2;將各所述投射光線向外輪廓線內(nèi)層延伸一段距離L，形成延長光線，該段距離為k Θ +b，k、b為正數(shù)，且均為長度綱量；連接各延長光線的端部，形成一條連接曲線，構(gòu)成所述內(nèi)輪廓線C2 ;在30打印機打印時，對于彩色物體的各層橫截面，使外輪廓線Cl和內(nèi)輪廓線C2之間的那段延長光線所經(jīng)過的路徑具有相同的顏色，亦即距離L所對應(yīng)的路徑具有相同的顏色，該相同的顏色即為該段延長光線所經(jīng)過的外輪廓線Cl上的點PX的顏色；對于未被所述假想點光源P照射到的外輪廓線Cl部分，其表面各點的顏色沿法線向內(nèi)側(cè)深入距離b 卩，如圖1所示，直線11為外輪廓線Cl上點PXl的法線，該法線與內(nèi)外輪廓線分別交于點PX1、A PX2，則線段PX1-PX2所對應(yīng)的路徑具有相同的顏色，即同為點PXl的顏色。
[0015]為了使光線可以半透于彩色物體內(nèi)外，所述彩色物體的基材采用透明樹脂，顏色由液體顏料摻入透明樹脂形成。另外，還在彩色物體的內(nèi)部打印出空腔10 ;所述空腔10內(nèi)設(shè)置白色光源2。
[0016]對于彩色物體的一個具體內(nèi)部實施例，如圖2所示，所述白色光源2由白色熒光體構(gòu)成，所述彩色物體I上設(shè)有一處朝下的通光部分，本實施例中，通光部分即為空腔10，其下方可以由透明樹脂填充(圖2中未示出)，使外界的光照可以照射到所述熒光體。所述白色熒光體為熒光球，且其半個球面鍍制一層鏡面膜21 ;所述熒光球的重心處于所述鏡面膜21的中心與球心的連線上；所述熒光球設(shè)于一個透明球殼3內(nèi)，且該透明球殼3內(nèi)注滿水體，使該焚光球可在透明球殼3內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)；且所述空腔10的頂部制有可將焚光球的出射光射向空腔側(cè)壁的反射面4。對于圖2所示的實施例，將彩色物體I翻過來，使通光部分朝上時，所述熒光球在重力作用下，使其沒有鏡面膜21的一面朝上，從而可以采用外部光源對熒光球儲能；儲能完畢后，將彩色物體I正常擺設(shè)于桌面，則熒光球又在重力作用下使鏡面膜21朝下，恰將下方的通光部分擋住，從而使熒光球的光能只能照向所述反射面4，再由反射面4射向所述空腔10的側(cè)壁；從而使熒光球所存儲的光能可以長時間地為彩色物體I的內(nèi)部提供照明。在彩色物體I的內(nèi)部實現(xiàn)照明的情形下，物體可呈現(xiàn)內(nèi)外通透之感，且可以充分表現(xiàn)出物體各部分顏色的深淺，即形成連續(xù)的光影效果，使彩色物體的真實感顯著提高。
[0017]本方法在制作彩色物體時，設(shè)計了一個假想點光源P，使彩色物體表面與該假想點光源P的投影光線越接近于正交(Θ接近于/2)的地方，顏色具有越深的深度，而彩色物體表面與該假想點光源的投影光線越接近于相切(Θ接近于O)的地方，顏色具有越淺的深度；這正符合光線照射到人體皮膚表面時所表現(xiàn)的效果，即光照越強(光照越正)，則可以看到的內(nèi)部血色越深，光照越弱(光照越偏)，則只能看到表面顏色?？紤]到在正常光照條件下，彩色物體各部分所受到的光照強度相當(dāng)，因此，通過設(shè)計顏色的深度，即可表現(xiàn)出具有假想點光源照射的光影效果，從而提高物體的藝術(shù)表現(xiàn)力。
[0018]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種3D打印機制作彩色物體的方法，該3D打印機制作彩色物體的方法具有如下特征:對于彩色物體的每一層橫截面，設(shè)計一個內(nèi)輪廓線(C2)，所述內(nèi)輪廓線(C2)按如下方式得到:將一個固定的假想點光源(P)投射到所述橫截面的外輪廓線(Cl)上，記各投射光線與所述外輪廓線(Cl)的交角為Θ (OS Θ < 31/2)；將各所述投射光線向外輪廓線內(nèi)層延伸一段距離L，形成延長光線，該段距離為k Θ +b (k、b為正數(shù))；連接各延長光線的端部，形成一條連接曲線，構(gòu)成所述內(nèi)輪廓線(C2);在3D打印機打印時，對于彩色物體的各層橫截面，使外輪廓線(Cl)和內(nèi)輪廓線(C2)之間的那段延長光線所經(jīng)過的路徑具有相同的顏色，該相同的顏色即為該段延長光線所經(jīng)過的外輪廓線上的點的顏色；對于未被所述假想點光源(P)照射到的外輪廓線(Cl)部分，其表面各點的顏色沿法線向內(nèi)側(cè)深入距離b。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印機制作彩色物體的方法，其特征在于:所述彩色物體的基材為透明樹脂，顏色由液體顏料摻入透明樹脂形成；制作時，在彩色物體(I)的內(nèi)部打印出空腔(10);所述空腔內(nèi)設(shè)置白色光源(2)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的3D打印機制作彩色物體的方法，其特征在于:所述白色光源(2)由白色熒光體構(gòu)成，所述彩色物體(I)上至少設(shè)有一處通光部分，使外界的光照可以照射到所述熒光體。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的3D打印機制作彩色物體的方法，其特征在于:述白色熒光體為熒光球，且其半個球面鍍制一層鏡面膜(21);所述熒光球的重心處于所述鏡面膜(21)的中心與球心的連線上；所述熒光球設(shè)于一個透明球殼(3)內(nèi)，且該透明球殼(3)內(nèi)注滿水體，使該熒光球可在透明球殼內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)；所述彩色物體(I)上的通光部分朝下；且所述空腔(10)的頂部制有可將熒光球的出射光射向空腔側(cè)壁的反射面(4)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種3D打印機制作彩色物體的方法，該方法具有如下特征：對于彩色物體的每一層橫截面，設(shè)計一個內(nèi)輪廓線，按下方式得到：將一個固定的假想點光源投射到橫截面外輪廓線上，記各投射光線與外輪廓線的交角為θ；將各投射光線向外輪廓線內(nèi)層延伸一段距離，形成延長光線，該段距離為kθ+b；連接各延長光線的端部，形成內(nèi)輪廓線；在3D打印機打印時，對于各層橫截面，使外輪廓線和內(nèi)輪廓線之間的那段延長光線所經(jīng)過的路徑具有相同的顏色；對于未被假想點光源照射到的外輪廓線部分，其表面各點的顏色沿法線向內(nèi)側(cè)深入距離b。該方法制作出的彩色物體，具有自然連續(xù)的光影效果，并且具有通透之感，更具真實感，大幅提升其表現(xiàn)力。
【IPC分類】B29C67/00, B33Y30/00
【公開號】CN105563829
【申請?zhí)枴緾N201510747283
【發(fā)明人】仲炳華
【申請人】仲炳華
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年11月6日