本教程适用于已经对 Matlab 和 J750 操作有所了解的用户。

1. 第 1 步：什么是体素？

   就像 2D 数字图像由像素组成一样，您可以将 3D 数字形状视为由“体素”组成。

   它们是规则的矩形结构，包含 3D 打印中该点的颜色或材料数据。

   

   

   在 3D 中：体素在 2D 栅格化中

   但是，与其在 3D 中描绘体素，不如在脑海中思考 2D 中发生的事情，以及 3D 打印的每一个切片。切片不是“体素化”，而是“栅格化”。你可以看到，要在 2D 中表示一个字母，我们必须做出许多决定，关于网格中的哪个方格是深色填充、轻度填充或根本不填充。

   因为为每个切片做出数千个这样的决策会产生一个巨大的值矩阵，这就是使用 Matlab 的一个原因，它有许多工具来处理大型矩阵。

   

2. 第 2 步：一般切片准则

   很容易想象，如果体素打印的每一层都有 1,000+ 渐进式切片，如下所示：

   

   您可以在 J750 中将它们一个接一个地堆叠起来，并获得如下打印效果：

   

   但是有一些规则需要遵循。

3. 第 3 步：规则 1：所有切片必须具有相同的维度

   体素打印中的每个切片都必须具有相同的像素尺寸（宽度和高度）。例如，在下面的球体中，每个 PNG 切片都是一个 709 像素高 x 1424 像素宽的矩形（即使在球体顶部和底部附近的切片处，那里没有发生太多事情）。

   这些只是创建切片的工程师选择的维度。他可以选择任何尺寸，只要照片中的每一片都是相同的。

   我们将使用 Matlab 循环命令来确保每个切片的大小相同。

   

4. 步骤 4：规则 2：切片之间的 Z 间隙应与打印机层设置匹配

   您应该计划在与 J750 所能做的层高相匹配的层高处切割所需的最终形状。

   例如，在下面的球体中，假设每个 PNG 切片与下一个切片相距 0.027 毫米，以形成最终形状。

   

   作为参考，J750 层高为：

   

   （注意：如果您的切片厚度与打印机层厚度不匹配，打印机将尝试补偿差异。例如，如果您生成的切片厚度为 0.0135 毫米，并且您的打印模式为“混合”，则打印机将打印每个图像两次，以达到所需的 0.027 毫米厚度。最佳做法是创建切片以匹配您将要打印的模式。

5. 第 5 步：规则 3：所有切片都应使用相同的前缀按顺序命名

   Voxel Print 实用程序不知道切片的“正确”顺序。它只是按文件名。

   它将在单个文件夹中查找，并对所有标有已定义前缀的 PNG 文件进行排序。

   在此示例中，前缀为 “slice_”。

   序列将按递增数字。

   我们将使用 Matlab 循环在切片生成时按顺序编号。

   

6. 步骤 6：规则 4：在所有切片中仅使用 6 种 RGB 颜色

   J750 只能容纳 6 种材料 + 支撑。

   Voxel Print Utility 将按 RGB 值分隔每个切片中的材质使用。

   因此，在给定的打印中，在所有切片的组合中，您只能使用 6 个 RGB 值。

   以下是一些常见 J750 材质的 RGB 值，以供参考：

   

   

   从这里开始，我们将进入 Matlab 命令。

7. 第 7 步： 现在，RGB 图像如何存储在 Matlab 中？

   Matlab 附带的示例图像之一是 'peppers.png' （如下）。

   

   要将该图像加载到 Matlab 变量中，请使用以下命令：

   

   运行该命令后，Matlab 向您展示 RGBsample 现在被定义为 384 x 512 x 3 矩阵：

   

   要查看 peppers.png 中的任何给定像素，请使用以下命令：

   

   结果：

   

   这意味着，从辣椒图片的顶角往下 50 行，往上 100 列，有一个 RGB 值为 （66,38,68） 的像素，或者像这样：

   

8. 第 8 步：最简单的体素打印（红砖）

   现在，我们将尝试制作最简单的体素打印之一，即均匀的红砖：

   

   为此，我们将使用 Matlab 来定义和编号所需的切片（并非显示所有切片）。

   从命令开始：

   

   应生成一个 300 x 600 x 3 的整数矩阵：

   

   用零填充：

   

   现在让我们制作矩阵的第一层 = 161，第二层 = 35，第三层 = 99。这对应于 （161,35,99） 的 RGB，应该是 VeroMagenta。

   >>brickslice（：，：，1） =161;

   >>brickslice（：，：，2） =35;

   >>brickslice（：，：，3） =99;

   然后我们用 Image Show （'imshow'） 命令进行测试：

   >>imshow（brickslice）

   这应该会导致：

   

9. 第 9 步：一个 'for' 循环，按顺序对我们的 941 个切片进行编号和命名

   Matlab 循环的一般结构：

   

   我们的循环：

   

10. 第 10 步：对第一个 'for' 循环结果的想法

    如果您将该 for 循环保存在 Matlab '.m' 文件中并运行它，您可能会注意到一些事情：

    为什么我们指定 941 个切片？

    如果您还记得，我们想要一块 1 英寸高的积木：

    

    如果我们的 J750 设置为高混合模式，切片相距 0.027 毫米，因此 25.4 / 0.027 = 940.7，我将其四舍五入为 941。

    2. 为什么所有生成的 PNG 都有错误的尺寸？

    如果您右键单击我们刚刚创建的任何 PNG 并查看“属性”，您会发现它们不是我们想要的 300x600 像素：

    

    这是因为 Matlab 的 'imshow' 命令以默认解显示图像，我们现在必须更改该解。我们将在下一步中展示如何执行此操作。

11. 第 11 步：在我们的 'for' 循环中控制输出像素尺寸

    我们的 REVISED 循环：

    

12. 第 12 步：Matlab 切片的结果

    在与 Matlab '.m' 文件相同的文件夹中，您现在应该有 941 个单独的 PNG 切片文件，所有文件都按顺序编号并具有相同的前缀：

    

    （我将我的更改为 'brick_slice' 以匹配 .m 文件的名称，你可以在循环中设置任何你想要的前缀。

    

    它们都应该具有正确的像素尺寸。

    现在，我们已准备好进入 GrabCAD Print

    从这里开始，我们将使用 GrabCAD Print 和 Voxel 实用程序

13. 第 13 步：Voxel Print Utility 将位于“应用程序”下，类似于 Insight

    

14. 第 14 步：Voxel Print Utility 将在此窗口中打开

    

    

15. 第 15 步：使用 Voxel Print 实用程序

    

    

16. 第 16 步：点击“下一步”后，实用程序运行

    

    这也是将显示错误的屏幕。如果您收到“Too Many Colors”错误，请参阅本演示文稿后面的疑难解答指南。

17. 第 17 步：接下来，我们必须将 RGB 值映射到 J750 材质

    这是 Utility 告诉我们它在切片中找到了哪些 RGB 值（记住最多 6 个）的地方。

    我们必须为每个值指定一些 J750 材料。

    

    但是看到不对劲了吗？

18. 第 18 步：疑难解答：“Too many colors”错误

    请记住，我们的切片中只能有 6 个 RGB 值。但是我们在 Matlab 中只指定了 1，那么是什么呢？答案来自放大 Matlab 的任何 PNG 输出：

    虽然切片在预览中可能看起来不错：

    

    甚至当你打开一个时看起来也不错：

    

    如果放大某个角落，则会看到问题：抖动

    

    这似乎是 Matlab 输出图像方式的默认设置，它尝试对纯色的边缘进行“抗锯齿”。

    比我更好的 Matlab 用户可能知道关闭此功能的命令，但现在请注意，如果您在切片矩阵中指定了 6 种颜色，体素打印实用程序会将这些边缘视为 EXTRA 颜色并给您一个错误，因为它们是新的 RGB 值。

    照片编辑软件是检查这一点的好方法。

    1. 打开颜色选择器。

    2. 单击切片中的抖动区域。

    3. 查看 RGB 值是否发生变化或与您的预期不同。

    

    如果是这样，这些额外的 RGB 值可能是导致“颜色过多”错误的原因！

    其他选项：

    一个。您没有将正确的颜色指定为 “background”。

    B. 颜色下的不同 Alpha 通道被视为不同的 RGB 值，因此我们实际上只能有 6 个 RGBA。

19. 第 19 步：接下来，我们必须将 RGB 值映射到 J750 材质

    由于我们现在无法修复 Matlab 抖动问题，因此我们将为每个找到的 RGB 值指定一个材质（我选择黄色作为抖动，希望这不会产生太大影响）：

    

20. 第 20 步：点击“完成”，即可创建 GCVF 文件

    

21. 第 21 步：将 GCVF 文件添加到托盘之前

    您必须打开这两个“首选项”才能将 GCVF 导入 GrabCAD Print：

    

    然后您可以将 GCVF 文件导入到托盘上。

22. 第 22 步：我们终于有了洋红色立方体

    等？一个立方体？

    

    我以为我们正在制作一个 RECTANGLE，高 300 像素，宽 600 像素？

    发生这种情况是因为......（请参阅下一步）

23. 第 23 步：X 和 Y 方向在 J750 上具有不同的 DPI

    回到 Voxel Utility，您可能已经注意到窗口中的这两个不可编辑的字段。

    

    由于 PolyJet 技术的性质，像素在 X 方向上的堆叠紧密程度是 Y 方向的两倍：

    

24. 第 24 步：这就是为什么我们得到一个 1 英寸 x 1 英寸的立方体作为我们的结果

    我们怎么知道它是一个 1 英寸 x 1 英寸的立方体？

    因为，如果你添加一个 CAD 零件，它每英寸和每一厘米都有切口（你们都应该有），你可以看到立方体很好地适合两个“英寸”切口之间。

    

    （这就是为什么我在原始尺寸中选择 300 x 600 的原因，这样就会发生这种情况。

25. 第 25 步：结论

    在此过程中，您可能已经注意到以下几点：

    预览不以彩色显示。

    

    光是这个小立方体就有 941 个切片。尝试显示这 941 个切片中每个切片的数千个像素会导致大多数显卡崩溃。这就是为什么对于任何 .gcvf 文件来说，它都是简单的灰色预览。

    2. 我们试图创造一个红砖。结果是一个洋红色的立方体。

    

    没有“VeroRed”。在体素打印中，您需要将 J750 材质颜色的 RGB 体素彼此相邻放置，以便从远处获得某种颜色效果，就像电视一样。

    此外，在调整大小时，请注意 300 DPI 与 600 DPI 问题。

    3. 每一片都是一样的

    

    在这个例子中，我们使用 Matlab 'for' 循环对切片进行编号，使用相同的矩阵 every 循环。但要实现体素打印的真正力量，您显然会希望每个切片都是独一无二的，体素的形状、材料和排列会改变每一层。

    编程超出了本教程的范围，但有很多很多 Matlab 帮助文档详细介绍了如何对 'for' 循环进行编程以应对日益增加的复杂性。但这应该足以让您开始使用 Voxel 打印，如果您需要任何进一步的帮助，请联系您当地的 Stratasys 经销商或 [email protected]！