自从20世纪80年代开始,大型喷墨打印机被广泛应用于各种平面彩色喷绘作业中。随着喷绘技术的进步以及计算技术3D技术的发展,浮现出越来越多的三维喷绘作业需求。然而,现有喷墨打印设备仅能对平面材质进行打印,在三维模型上进行喷绘目前仅处于探索阶段,对三维喷绘中的理论问题的研究也未见相关报道。为此,本文在南开大学机器人所前期三维喷绘机器人原型机的基础上,对三维喷绘机器人喷墨机理进行研究。对在目前条件下开展三维喷绘会遇到的主要问题进行分析,对三维喷绘系统设计给出建议。本文针对三维喷绘系统中的核心构成部分进行了细致研究,详细介绍了三维真彩色喷绘机器人原理,并就其中的各个模块的功能及相互关系做了简要介绍;第三章就三维真彩色喷绘机器人喷墨机理研究进行了详尽的阐述,对三维喷绘中的颜色空间转换及半调处理做了原理分析和详细设计,对三维模型上的墨滴渗透状态进行分析,为第四章中的颜色失真补偿算法提供参数。最后,在第四章中详细地分析了三维喷绘颜色失真的原因,并创新性地提出了基于三维曲面构型的多步补偿算法。在喷墨头方向、颜色转换、半调处理三个步骤引进高度、角度、倾斜度等多个参数进行算法设计,并对算法进行了验证实验。随着计算机3D技术的飞速发展,3D场景、遥感数据模型、3D仿真演示等技术迅速崛起,并发展成一定规模的产业。三维喷绘机器人喷墨机理的研究使这些技术得以脱离计算机的范畴,以同样的精度,色彩度和真实度反映到现实的三维模型中,为喷绘行业的发展提供新兴方向,为提高我国喷绘行业的核心技术水平做出一定的贡献。