[发明专利]一种采用投影运算和反投影方法的快速成型方法

说明书

一、技术领域

本发明属于快速成型领域、增材制造领域、3D打印领域。

二、背景技术

快速成型领域中有多种技术完成不同的功能。离散技术将虚拟模型分解，分解形式依赖堆积技术，堆积技术根据离散技术得到的分解数据，将材料堆积成实体模型。

离散和堆积是快速成型不可或缺的步骤。通常，堆积技术有各自的名称。这些名称同时代表对应的离散技术。

现有堆积技术主要利用激光，电子束，等离子弧，喷出粘合剂，喷出成型材料等方法进行快速成型。其中涉及光固化的有SLA、DLP。

三、发明内容

1、技术不同点

现有涉及光固化的快速成型技术有SLA、DLP。它们都以逐层曝光，层层叠加的方法实现快速成型。本发明使用光，但不限于光固化。本发明实现多层同时曝光。

现有涉及光固化的快速成型技术中，一个成型物体各处含有一致的物理量(比如颜色)，或者一个成型物体各处含有不一致的物理量但这些物理量不受控制。本发明能够控制成型物体各处的物理量，这一特性还取决于成型物质的特性。

计算机断层扫描(CT)技术完成的是投影数据采集和断层图像重建。从实物转化到虚拟数据。本发明借鉴计算机断层扫描(CT)技术的“投影运算”和反投影方法，在快速成型领域运用。从虚拟数据转化到实物。

2、名词解释

光：对于各种光、射线或物质流都以“光”代替。尤其包括电磁波、红外光、可见光、紫外光、激光、X射线、放射线、宇宙射线、电子束、中子束、质子束、氦核束。

光致变相物质：光致变相物质指在光的作用下改变物理化学性质的物质。尤其包括光的作用将固体改变成液体，光的作用将液体改变成固体，光的作用将固体改变成气体，光的作用将气体改变成固体。尤其包括光的作用将固体的物理化学性质改变，以至于物理化学性质改变前的固体和物理化学性质改变后的固体被分离。尤其包括光的作用将半熔融物质、凝胶状物质的物理化学性质改变，以至于物理化学性质改变前的物质和物理化学性质改变后的物质被分离。

热致变相物质：热致变相物质指在热的作用下改变物理化学性质的物质。尤其包括热的作用将固体改变成液体，热的作用将液体改变成固体，热的作用将固体改变成气体，热的作用将气体改变成固体。尤其包括热的作用将固体的物理化学性质改变，以至于物理化学性质改变前的固体和物理化学性质改变后的固体被分离。尤其包括热的作用将半熔融物质、凝胶状物质的物理化学性质改变，以至于物理化学性质改变前的物质和物理化学性质改变后的物质被分离。

成型物质：成型物质是光致变相物质或者热致变相物质。它有变相前和变相后两种状态。

投影部件：投影部件指投射可见图像或者投射不可见潜像的部件。尤其包括投影仪。

光束扫描部件：光束扫描部件指一种部件，它以很多不同方向和位置发射光束。尤其包括激光扫描部件，电子束扫描部件。

发光部件：发光部件是投影部件或者光束扫描部件。

旋转部件：使成型物质和其它部件相互旋转。通常，成型物质作为旋转中心，发光部件围绕成型物质旋转。运动是相对的，也能够描写成发光部件不动而成型物质旋转。

光路部件：光路部件将发光部件的光路改变而制造出环绕成型物质的光束。

计算部件：计算部件即具有数字运算功能的部件。尤其包括计算机、单片机、芯片及电路。

3、技术方法

光的作用同时伴有热的作用，不论哪种作用是主因，都包含在本发明中。

本发明能够给予成型物质特定的能量分布。如何改变物理量还取决于成型物质的特性：将能量转化成何种物理量以及转化比率。物理量尤其包括颜色、透明度、弹性。

本发明所需重要部件包括成型物质、旋转部件、光路部件、发光部件、计算部件、运行于计算部件的软件。

若采用旋转部件，则能够省略光路部件；若采用光路部件，则能够省略旋转部件；即使它们发挥重叠的功能，也能够同时采用旋转部件和光路部件。

计算部件对数字模型做投影运算。以计算机断层扫描(CT)技术作为对比，较容易陈述本发明对“投影运算”的运用：

投影运算在计算机断层扫描(CT)技术中即是断层数据采集。一束狭窄的X射线穿透组织，最终被探测器接收而得到这一束X射线的投影值。当X射线源在一个确定位置时，收集很多方向的X射线投影值，形成一个扇形区域的扫描。当X射线源和探测器一起绕组织旋转时，收集很多方向扇形扫描数据，通常进行一个完整的圆周。所有采集的结果就是投影运算结果。