[发明专利]一种快速确定DLP光敏树脂3D打印曝光时间参数的方法

说明书

本发明公开了一种快速确定DLP光敏树脂3D打印曝光时间参数的方法，S1，对三维实体模型进行切片处理，得到待处理图片；S2，将待处理图片分割为若干个测试区域；S3，对每个测试区域进行位图灰度变换；S4，获得测试块；S5，对各测试块进行二次固化；S6，获得各测试块的尺寸误差；S7，获得各测试块的最优尺寸误差；S8，获得与最优尺寸误差对应的灰度补偿值Q；S9，获得测试块最优尺寸误差对应的实际功率W，S10，获得最优尺寸误差对应的实际固化激光能E；S11，获得最优尺寸误差所需要的单层曝光时间。本发明避免了大量重复实验确定单层曝光时间的盲目性和不确定性，避免了重复实验对贵重材料的浪费；采用Dino‑Lite显微镜测量DLP测试块的尺寸偏差，较传统的打印精度评价方法更具科学性和准确性。

技术领域

本发明属于增材制造光固化快速成型技术领域，特别是一种快速确定DLP光敏树脂3D打印曝光时间参数的方法。

背景技术

DLP光敏树脂3D打印为光固化快速成型技术的一种，其打印原理是以通过掩膜曝光或紫外光扫描，使液态的光敏树脂发生聚合反应,产生固化层；然后升降平台移动一个切片层厚的距离，固化下一层，重复上述步骤直至整个模型固化完成。DLP光敏树脂3D打印以成本低廉、成型速度快、打印精度高等特点，广泛应用在生物医疗、精密铸造、以及航空制造业的单件小批量生产或快速原型制造等领域。

在DLP成型中，工艺参数(包括温度、基板成型时间、光照均匀度、单层固化深度、单层曝光时间等)对打印精度有重要的影响。现有的研究表明：温度过高或过低都会对打印精度造成影响，一般设置为材料的固化温度和室温之间；基板成型时间的设置主要目的是使树脂材料与成型基板发生粘黏，使后期的打印过程不会发生脱落，对成型件的精度没有直接影响；单层固化深度对打印精度的影响主要体现在光机的投影像的分辨率上，深度设置越小，打印精度越高，一般设置为DMD芯片最高投影精度下的最小厚度为0.02mm。

对于单层曝光时间参数，对于同一款光敏树脂材料在不同的打印设备和打印环境下，单层曝光时间的大小往往有较大的差异。对于传统的方法确定单层曝光时间需要进行多次打印实验，且光敏树脂材料一般比较昂贵，在进行多次实验时不仅浪费材料，且费时耗力。

发明内容

本发明要解决的是传统方法确定DLP光敏树脂3D打印单层曝光时间确定的盲目性及不确定性，从而提供一种快速确定DLP光敏树脂3D打印曝光时间参数的方法，为光固化快速成型中工艺参数的制定提供了依据和参考，有助于推进我国增材制造技术的发展。

本发明所采用的技术方案为：

一种快速确定DLP光敏树脂3D打印曝光时间参数的方法，步骤如下：

S1，对三维实体模型进行切片处理，得到待处理图片。

采用CreationWorkshop软件对三维实体模型进行切片处理，得到待处理图片。

S2，将待处理图片分割为若干个测试区域；

根据像素将待处理图片分割为若干个测试区域，根据实际测试需要进行划分，本发明划分为16个。

S3，对每个测试区域进行位图灰度变换，使每个测试区域的光强不相同且成梯度变换。

采用MATLAB通过改变每个测试区域的灰度值，进而改变每个测试区域的光强大小；

设待处理图片有w×h个像素，对每个像素定义一个灰度值H_ij，灰度值范围为[0,255]，进而，在MATLAB中，通过改变灰度值矩阵H可调节曝光平面内不同区域内的光强。

为实现一次实验打印不同光强下的试样，本发明在一个待处理图片中分割成16个试样投影区域，通过Matlab编程分别改变每个区域的灰度值如下表所示，进而改变每个试样的光强大小，此次梯度为15。