VRML彩色切片过程中的若干问题研究

三维打蛹术 Three Dimensional Printing，3DP)最早由美国麻省理工学院-些科研人员提出IlJ，是目前快速成型领域最具生命力的技术之-日，已广泛应用于产品概念设计、模型验证 、直接金属铸件、多孔陶瓷过滤件和模具快速制造引，并在生物医学、制药工程、组织工程等领域有着良好的应用前景 。技术采用制造中的加法思想：首先通过软件将 CAD模型沿某个方向进行分层切片，将模型离散成-系列二维截面，然后根据这些截面进行逐层打印，最后堆积出整个实体。通常采用粉末材料 ，并结合粘结剂来实现每个截面的打樱彩色三维打印作为三维打蛹术的-个方面，是在模型打印的同时给模型表面添加上相应的颜色，使打印出来的实体模型带上多种颜色，以此更好的区分模型的各部分特征；另外，还能增强模型的视觉效果，满足人们的审美要求。所以彩色三维打印技术有着更广泛的应用领域和更好的发展前景。本研究是以实验室已开发的单色三维打印系统为基本架构，通过添加模型上色功能，实现三维实体模型的彩色打印，并通过实验进行了验证，成功打印出彩色三维模型，效果良好。

2彩色三维打印彩色三维打蛹术是在三维打蛹术的基础上添加模型表面上色功能，即在打印模型的同时对模型表面进行上色。该功能主要通过软件来完成，实际上是实现对三维实体模型进行彩色切片的过程。要求在对模型进行分层切片时，所获得的每层截面图的轮廓必须带上相应的颜色161，这些颜色由轮廓所在相应表面的颜色决定。这样离散得到的二维截面图就是-系列轮廓呈相应颜色，内部采用适当颜色填充的彩色截面填充图。最后彩色三维打印系统根据这些彩色截面图完成每层的打印，直到堆积出整个彩色实体。目前为止，美国Z Corp公司已发展了多代彩色三维打印机，如Z310，Z450，Z650等。

与传统的STL(Stereo Lithographic)文件格式相比，VRM[(Virtual Reality Modeling Language)文件格式存在着诸多方面的优点，如数据结构简单、数据量孝无冗余数据、角面包含拓扑关系且能有效保存模型的颜色信息等l71，所以它适合作为新的数据接 口，用于彩色三维打印系统中。美国某公司的第-台彩色三维打愈 Z402cl引就是采用 VRML文件格式传输模型的几何及颜色信息。研究亦以VRML文件格式作为数据传输接口，通过提来稿日期：2012-05-21基金项目：国家自然科学基金资助项目(51175204)作者简介：占志敏，(1987-)，男，江西上饶人，硕士研究生，主要研究方向：精微制造和工艺装备方面的学习研究；张鸿海，(1950-)，男，湖南人，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：精密加工与微细制造工艺与设备研究第3期 占志敏等：VRML彩色切片过程中的若干问题研究 241取其中的颜色信息，实现了对三维模型的彩色切片，并结合实验室自行研制的三维打印系统对切片结果进行了验证，效果良好。

3彩色切片彩色切片过程主要包括两个方面：-是对模型进行几何分割，二是轮廓的颜色处理。对模型的几何分割，相当于沿某-方向采用-系列假想的平面按照-定层厚将模型自上而下分割成-系列薄片，这些薄片采用二维截面近似；对于每个二维截面，需要找出构成截面的所有轮廓，这些轮廓主要通过将模型与切层面进行求交获得，需要计算出构成轮廓的每-个交点。而轮廓颜色处理是指轮廓交点的颜色求解，要求在交点几何坐标计算的同时还要查