CN112622258B - 一种用于快速化妆的3d打印系统及打印方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于快速化妆的3D打印系统及打印方法，该系统包括包括数据扫描系统、终端数据处理系统、控制系统、打印喷头系统及固化灯装置；其中，打印喷头系统包括第一喷头系统、第二喷头系统及第三喷头系统。该打印方法通过面部数据获取、确立面膜打印方案、打印化妆面膜、进行妆容绘制及妆容绘制结束实现。该方法与系统的配合有效实现对人体面部的各个像素点进行相互独立的妆容绘制，覆盖面积广、绘制妆容精细且相互之间无影响，极大的缩短化妆时间，颠覆传统化妆流程，为人们带来了全新的化妆体验，同时也极大节省了化妆材料及时间的消耗。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种用于快速化妆的3D打印系统及打印方法。
背景技术
众所周知，化妆是运用化妆品和工具，采取合乎规则的步骤和技巧，对人体的面部、五官及其他部位进行渲染、描画、整理，增强立体印象，调整形色，掩饰缺陷，表现神采，从而达到美化视觉感受的目的。日常生活中，化妆是一件耗费时间又耗费精力的事，正常人一般在30～60分钟左右完成一个简单的妆容；戏曲、影视等演员或新娘、节庆主持等特殊情况下的人群完成一次妆容的绘制往往需要数个小时，极大的浪费力时间与精力。同时，目前个人消费产品是既庞大又快速增长的一个细分领域，虽然近年来美容市场以5.5%的速度每年递增，2019年全球美容市场总量达1.7万亿元人民币；但现有的美容技术存在诸多不足，如价格过高、效率太低、种类繁多、部分敏感肌无法兼容、普通人群短时间不易掌握各种复杂的化妆技巧等，与当下时代人们的快节奏生活产生矛盾，制约着美容市场的发展，同时也难以满足普通人群的使用需求。
3D打印即快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的；其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造。目前，该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支都有所应用。现有技术中的具有喷墨3D打印功能的化妆机虽然能进行一定程度上的化妆；但其存在结构单一、难以匹配不同用户脸型、妆容单一等问题。
发明内容
针对以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于快速化妆的3D打印系统，该系统可根据人群的不同面部轮廓进行不同妆容的绘制，极大的提高了化妆速度、节省了化妆时间；同时，该系统也避免了使用者无法绘制自己尚未掌握的化妆技巧的缺点，实现了化妆过程的智能化以及妆容的个性化、多样化、精致化。
本发明的另一个目的在于提供一种利用上述3D打印系统实现快速化妆的打印方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种用于快速化妆的3D打印系统，其特征在于：包括数据扫描系统、终端数据处理系统、控制系统、打印喷头系统以及固化灯装置；
其中，所述控制系统包括主控单元、无线传输模块、电源模块以及故障报警模块；所述主控单元与所述终端数据处理系统通过无线传输模块连接，且主控单元根据所述终端数据处理系统处理后的人体面部数据生成3D打印模型以及根据使用者需求预设化妆方案，并将具体的3D打印参数以及化妆方案通过无线传输模块发送到打印喷头系统；
所述打印喷头系统包括第一喷头系统、第二喷头系统以及第三喷头系统；所述第一喷头系统，存放化妆面膜基材、并打印化妆面膜；所述第二喷头系统，存放用于化妆的纳米机器人、并将纳米机器人打印在化妆面膜中；所述第三喷头系统，存放化妆原料、并将化妆原料打印在化妆面膜中。
作进一步优化，所述数据扫描系统采用极速三维扫描仪，对使用者的面部进行三维扫描，在1.25ms内获取使用者的面部三维数据。
优选的，所述极速三维扫描仪采用RDS bodyscan极速人体三维扫描系统（可选用苏州西博三维有限公司或新拓三维技术有限公司中任一家）。
作进一步优化，所述终端数据处理系统与所述数据扫描系统连接，用于处理数据扫描系统获取的面部三维数据，并将面部三维数据处理为主控单元能够识别并分析的打印数据。
作进一步优化，所述第一喷头系统、第二喷头系统与第三喷头系统均包括喷头装置、驱动装置、固位装置、送料装置以及第一无线连接模块；所述喷头装置用于喷出3D打印材料；所述驱动装置用于控制喷头装置进行移动、旋转动作；所述固位装置用于识别打印点、进而控制喷头装置固定进行打印；所述送料装置用于存储并熔融、输送各个喷头系统所需的打印材料；所述第一无线连接模块与所述无线传输模块连接。
优选的，所述固位装置上设置感应模块，用于感应各个面膜点的位置、实现固位。
作进一步优化，所述固化灯装置包括第二无线连接模块、识别系统以及固化灯照射系统；所述第二无线连接模块与所述无线传输模块连接；所述识别系统用于识别化妆面膜打印层数以及位置、并根据打印层数与位置进行固化灯强度与位置的调节。
优选的，所述固化灯照射系统为紫外光固化灯照射系统。
上述用于快速化妆的3D打印系统的打印方法，其特征在于：
S001、面部数据获取：采用数据扫描系统对待化妆的面部进行扫描，获取面部三维数据；
S002、确立面膜打印方案：采用终端数据处理系统对面部三维数据进行处理，然后将处理后的数据传输到主控单元，主控单元根据面部三维数据建立面部3D打印三维模型，同时预设化妆方案，并通过无线传输模块发送给打印喷头系统；
S003、打印化妆面膜：第一喷头系统根据面部3D打印三维模型以及预设的化妆方案，利用面膜基材依次、逐层打印出化妆层与原料层；
第一喷头系统打印化妆层时，在化妆层预设的坐标点预留若干纳米机器人的放置位，第一喷头系统打印过程化妆层过程中，第二喷头系统同时将纳米机器人依次打印在放置位上，并由第一喷头系统继续打印面膜基材实现纳米机器人的固位；
第一喷头系统打印原料层时，在原料层预设的坐标点预留若干相互独立且密封的原料盒，第一喷头系统打印过程原料层过程中，第三喷头系统同时将化妆原料依次打印在放置位上，并由第一喷头系统继续打印面膜基材将化妆原料密封、储存在原料盒中；
所述化妆层与原料层的每层打印完成后均立即采用固化灯装置进行照射，从而形成固化的3D打印模型；
S004、进行妆容绘制：将打印好的化妆面膜贴在待化妆者的面部，主控单元通过无线传输模块对纳米机器人发出指令，纳米机器人根据每个像素点的化妆方案从原料盒中提取不同比例的化妆原料，实现对对应像素点的妆容绘制；
S005、妆容绘制结束：妆容绘制完成后、撕掉化妆面膜；纳米机器人经主控单元重置后可再次对同一使用者进行不同妆容的绘制。
作进一步优化，所述步骤S001中面部三维数据包括额头、鼻部、唇部、眼部、下巴、毛发及脸部正面与侧面的全彩色三维数据。
作进一步优化，所述步骤S003中面膜基材包括100%纯度的含氢硅油、100%纯度的乙烯基硅油以及铂催化剂（化学式为H2PtCl6•6H2O）。
作进一步优化，所述面膜基材中100%纯度的含氢硅油与100%纯度的乙烯基硅油的摩尔比为1:1。
作进一步优化，所述铂催化剂的用量为10～1000ppm。
通过100%纯度的含氢硅油与100%纯度的乙烯基硅油在铂催化剂的催化作用下，同时利用紫外光照射使其发生交联作用，从而形成化学性能稳定、具有生物相容性的硅胶材料，保证化妆面膜与人体接触时贴合紧密、从而有利于纳米机器人的化妆工作同时，也避免化妆面膜贴合人体皮肤时产生过敏等反应；含氢硅油与乙烯基硅油的粘度都很低，适合高精度、复杂的3D打印制作工艺，有利于本发明的原料层结构与化妆层结构的形成。
采用紫外光照射，确保交联后的硅胶材料在短时间内完全固化，避免残留游离态单体，保证固化后的橡胶具有完全的生物惰性以及生物相容性、确保硅胶材料的稳定性，从而满足3D打印需求以及面膜的使用要求；同时、紫外光照射还能有效对面膜基材进行杀菌，避免细菌滋生、导致使用者皮肤发炎或其他不适症状。
作进一步优化，所述步骤S003打印化妆层与原料层过程中，预先预留连接通道；所述纳米机器人上设置连接口，所述连接通道连通连接口与原料盒。
优选的，所述纳米机器人上设置用于控制连接通道通断的微型开关。
优选的，所述纳米机器人内置远程通讯模块；所述远程通讯模块与所述无线传输模块连接。
作进一步优化，所述化妆原料包括三基色原料以及辅助成分，所述辅助成分包括保湿成分与控油成分，根据面部扫描结果提供的面部皮肤干燥状况而进行选择性加入。
作进一步优化，所述原料盒为空心长方体结构。
本发明具有如下技术效果：
本发明运用3D打印技术、纳米机器人技术、面部识别技术等在数秒内完成化妆，极大的缩短了化妆时间，颠覆了传统化妆流程，为人们带来了全新的化妆体验，节省了材料及时间的消耗。本发明利用3D打印技术依次打印出化妆层与原料层，通过在化妆层中设置纳米机器人以及在原料层中设置原料盒，进而保证对人体面部的各个像素点进行相互独立的妆容绘制，其覆盖面广、绘制妆容精细且相互之间不影响，进而避免妆容绘制失败或局部未绘制妆容的问题发生。本制备方法能够提前设定用户需要的化妆效果，利用3D打印技术即可完成化妆面膜的加工制备，且制备的面膜使用简单，化妆流程迅速、高效，使用过程舒适、表情自然，同时能够节省大量的时间，并且在化妆过程中减少化妆品对皮肤的损伤、隔离外界环境对皮肤的刺激，从而满足各种人群对于化妆的使用需求。
附图说明
图1为本发明实施例中化妆面膜的结构示意图。
图2为本发明实施例中化妆层与原料层的结构示意图。
图3为本发明实施例中面膜基材中含氢硅油的化学结构。
图4为本发明实施例中面膜基材中乙烯基硅油的化学结构。
其中，1、原料层；2、化妆层；3、原料盒；4、纳米机器人；5、连接通道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种用于快速化妆的3D打印系统，其特征在于：包括数据扫描系统、终端数据处理系统、控制系统、打印喷头系统以及固化灯装置；数据扫描系统采用极速三维扫描仪，对使用者的面部进行三维扫描，在1.25ms内获取使用者的面部三维数据；极速三维扫描仪采用RDS bodyscan极速人体三维扫描系统（可选用苏州西博三维有限公司或新拓三维技术有限公司中任一家）。终端数据处理系统与数据扫描系统连接，用于处理数据扫描系统获取的面部三维数据，并将面部三维数据处理为主控单元能够识别并分析的打印数据。
控制系统包括主控单元、无线传输模块、电源模块以及故障报警模块；主控单元与终端数据处理系统通过无线传输模块连接，且主控单元根据终端数据处理系统处理后的人体面部数据生成3D打印模型以及根据使用者需求预设化妆方案，并将具体的3D打印参数以及化妆方案通过无线传输模块发送到打印喷头系统。
打印喷头系统包括第一喷头系统、第二喷头系统以及第三喷头系统；第一喷头系统，存放化妆面膜基材、并打印化妆面膜；第二喷头系统，存放用于化妆的纳米机器人4、并将纳米机器人4打印在化妆面膜中；第三喷头系统，存放化妆原料、并将化妆原料打印在化妆面膜中。第一喷头系统、第二喷头系统与第三喷头系统均包括喷头装置、驱动装置、固位装置、送料装置以及第一无线连接模块；喷头装置用于喷出3D打印材料；驱动装置用于控制喷头装置进行移动、旋转动作；固位装置用于识别打印点、进而控制喷头装置固定进行打印；送料装置用于存储并熔融、输送各个喷头系统所需的打印材料；第一无线连接模块与无线传输模块连接。固位装置上设置感应模块，用于感应各个面膜点的位置、实现固位。
固化灯装置包括第二无线连接模块、识别系统以及固化灯照射系统；第二无线连接模块与无线传输模块连接；识别系统用于识别化妆面膜打印层数以及位置、并根据打印层数与位置进行固化灯强度与位置的调节；固化灯照射系统为紫外光固化灯照射系统。
实施例2：
如图1～4所示，上述用于快速化妆的3D打印系统的打印方法，其特征在于：
S001、面部数据获取：采用数据扫描系统对待化妆的面部进行扫描，获取面部三维数据；面部三维数据包括额头、鼻部、唇部、眼部、下巴、毛发及脸部正面与侧面的全彩色三维数据。
S002、确立面膜打印方案：采用终端数据处理系统对面部三维数据进行处理，然后将处理后的数据传输到主控单元，主控单元根据面部三维数据建立面部3D打印三维模型，同时预设化妆方案，并通过无线传输模块发送给打印喷头系统；
S003、打印化妆面膜：第一喷头系统根据面部3D打印三维模型以及预设的化妆方案，利用面膜基材依次、逐层打印出化妆层2与原料层1；
面膜基材包括100%纯度的含氢硅油、100%纯度的乙烯基硅油以及铂催化剂（化学式为H2PtCl6•6H2O）；其中，含氢硅油与100%纯度的乙烯基硅油的摩尔比为1:1；铂催化剂的用量为10～1000ppm、优选50ppm。
通过100%纯度的含氢硅油与100%纯度的乙烯基硅油在铂催化剂的催化作用下，同时利用紫外光照射使其发生交联作用，从而形成化学性能稳定、具有生物相容性的硅胶材料，保证化妆面膜与人体接触时贴合紧密、从而有利于纳米机器人4的化妆工作同时，也避免化妆面膜贴合人体皮肤时产生过敏等反应；含氢硅油与乙烯基硅油的粘度都很低，适合高精度、复杂的3D打印制作工艺，有利于本发明的原料层1结构与化妆层2结构的形成。
采用紫外光照射，确保交联后的硅胶材料在短时间内完全固化，避免残留游离态单体，保证固化后的橡胶具有完全的生物惰性以及生物相容性、确保硅胶材料的稳定性，从而满足3D打印需求以及面膜的使用要求；同时、紫外光照射还能有效对面膜基材进行杀菌，避免细菌滋生、导致使用者皮肤发炎或其他不适症状。
第一喷头系统打印化妆层2时，在化妆层2预设的坐标点预留若干纳米机器人4的放置位，第一喷头系统打印过程化妆层2过程中，第二喷头系统同时将纳米机器人4依次打印在放置位上，并由第一喷头系统继续打印面膜基材实现纳米机器人4的固位；同时，打印化妆层2与原料层1过程中，预先预留连接通道；纳米机器人4上设置连接口，连接通道连通连接口与原料盒3；原料盒3为空心长方体结构。纳米机器人4上设置用于控制连接通道通断的微型开关。且纳米机器人4内置远程通讯模块；远程通讯模块与无线传输模块连接。
第一喷头系统打印原料层1时，在原料层1预设的坐标点预留若干相互独立且密封的原料盒3，第一喷头系统打印过程原料层1过程中，第三喷头系统同时将化妆原料依次打印在放置位上，并由第一喷头系统继续打印面膜基材将化妆原料密封、储存在原料盒3中；化妆原料包括三基色原料以及辅助成分，辅助成分包括保湿成分与控油成分，根据面部扫描结果提供的面部皮肤干燥状况而进行选择性加入。
化妆层2与原料层1的每层打印完成后均立即采用固化灯装置进行照射，从而形成固化的3D打印模型。
S004、进行妆容绘制：将打印好的化妆面膜贴在待化妆者的面部，主控单元通过无线传输模块对纳米机器人4发出指令，纳米机器人4根据每个像素点的化妆方案从原料盒3中提取不同比例的化妆原料，实现对对应像素点的妆容绘制；
此过程中，纳米机器人4根据像素点所需要的三基色原料打开对应连接通道5的微型开关、同时关闭其他连接通道5的微型开关，进行三基色原料的提取、并在纳米机器人4内将化妆原料混合均匀，然后通过纳米机器人4将混合后的化妆原料喷涂在对应使用者的面部像素点上，完成对应位置的妆容绘制（预留纳米机器人4的位置时、同样预留纳米机器人4的喷涂口，由于此为本领域的常规设置，本发明不做过多论述）。
S005、妆容绘制结束：妆容绘制完成后、撕掉化妆面膜；纳米机器人4经主控单元重置后可再次对同一使用者进行不同妆容的绘制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种用于快速化妆的3D打印系统，其特征在于：包括数据扫描系统、终端数据处理系统、控制系统、打印喷头系统以及固化灯装置；
其中，所述控制系统包括主控单元、无线传输模块、电源模块以及故障报警模块；所述主控单元与所述终端数据处理系统通过无线传输模块连接，且主控单元根据所述终端数据处理系统处理后的人体面部数据生成3D打印模型以及根据使用者需求预设化妆方案，并将具体的3D打印参数以及化妆方案通过无线传输模块发送到打印喷头系统；
所述打印喷头系统包括第一喷头系统、第二喷头系统以及第三喷头系统；所述第一喷头系统，存放化妆面膜基材、并打印化妆面膜；所述第二喷头系统，存放用于化妆的纳米机器人（4）、并将纳米机器人（4）打印在化妆面膜中；所述第三喷头系统，存放化妆原料、并将化妆原料打印在化妆面膜中。
2.根据权利要求1所述的一种用于快速化妆的3D打印系统，其特征在于：所述数据扫描系统采用极速三维扫描仪，对使用者的面部进行三维扫描，在1.25ms内获取使用者的面部三维数据。
3.根据权利要求1所述的一种用于快速化妆的3D打印系统，其特征在于：所述终端数据处理系统与所述数据扫描系统连接，用于处理数据扫描系统获取的面部三维数据，并将面部三维数据处理为主控单元能够识别并分析的打印数据。
4.根据权利要求1所述的一种用于快速化妆的3D打印系统，其特征在于：所述固化灯装置包括第二无线连接模块、识别系统以及固化灯照射系统；所述第二无线连接模块与所述无线传输模块连接；所述识别系统用于识别化妆面膜打印层数以及位置、并根据打印层数与位置进行固化灯强度与位置的调节。
5.根据权利要求1所述的一种用于快速化妆的3D打印系统的打印方法，其特征在于：
S001、面部数据获取：采用数据扫描系统对待化妆的面部进行扫描，获取面部三维数据；
S002、确立面膜打印方案：采用终端数据处理系统对面部三维数据进行处理，然后将处理后的数据传输到主控单元，主控单元根据面部三维数据建立面部3D打印三维模型，同时预设化妆方案，并通过无线传输模块发送给打印喷头系统；
S003、打印化妆面膜：第一喷头系统根据面部3D打印三维模型以及预设的化妆方案，利用面膜基材依次、逐层打印出化妆层（2）与原料层（1）；
第一喷头系统打印化妆层（2）时，在化妆层（2）预设的坐标点预留若干纳米机器人（4）的放置位，第一喷头系统打印过程化妆层（2）过程中，第二喷头系统同时将纳米机器人（4）依次打印在放置位上，并由第一喷头系统继续打印面膜基材实现纳米机器人（4）的固位；
第一喷头系统打印原料层（1）时，在原料层（1）预设的坐标点预留若干相互独立且密封的原料盒（3），第一喷头系统打印过程原料层（1）过程中，第三喷头系统同时将化妆原料依次打印在放置位上，并由第一喷头系统继续打印面膜基材将化妆原料密封、储存在原料盒（3）中；
所述化妆层（2）与原料层（1）的每层打印完成后均立即采用固化灯装置进行照射，从而形成固化的3D打印模型；
S004、进行妆容绘制：将打印好的化妆面膜贴在待化妆者的面部，主控单元通过无线传输模块对纳米机器人（4）发出指令，纳米机器人（4）根据每个像素点的化妆方案从原料盒（3）中提取不同比例的化妆原料，实现对对应像素点的妆容绘制；
S005、妆容绘制结束：妆容绘制完成后、撕掉化妆面膜；纳米机器人（4）经主控单元重置后可再次对同一使用者进行不同妆容的绘制。
6.根据权利要求5所述的一种用于快速化妆的打印方法，其特征在于：所述步骤S001中面部三维数据包括额头、鼻部、唇部、眼部、下巴、毛发及脸部正面与侧面的全彩色三维数据。
7.根据权利要求5所述的一种用于快速化妆的打印方法，其特征在于：所述步骤S003中面膜基材包括100%纯度的含氢硅油、100%纯度的乙烯基硅油以及铂催化剂。
8.根据权利要求5或7任一项所述的一种用于快速化妆的打印方法，其特征在于：所述面膜基材中100%纯度的含氢硅油与100%纯度的乙烯基硅油的摩尔比可为1:1。
9.根据权利要求7所述的一种用于快速化妆的打印方法，其特征在于：所述铂催化剂的用量可为10～1000ppm。
10.根据权利要求5所述的一种用于快速化妆的打印方法，其特征在于：所述化妆原料包括三基色原料以及辅助成分，所述辅助成分包括保湿成分与控油成分，根据面部扫描结果提供的面部皮肤干燥状况而进行选择性加入。
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