[发明专利]校正亮度均匀性的三维打印方法及其设备

说明书

本发明涉及一种校正亮度均匀性的三维打印方法及其设备。该方法包括以下步骤：向所述三维打印设备的成像面板提供参考图像，使所述成像面板投射投影图像；通过设于所述成像面板的出光侧且接近所述投影图像的成像面的光检测器，采样所述投影图像的至少部分区域的亮度；在所述至少部分区域的亮度中确定参考点亮度；以所述参考点亮度为基准，调整所述成像面板的灰度，使所述投影图像中预定面积比例的区域亮度一致，并记录灰度调整矩阵；根据所述灰度调整矩阵，对待打印三维模型的切片图像数据进行灰度补偿，获得补偿后切片图像数据；以及在三维打印过程中，向所述三维打印设备的成像面板提供所述补偿后切片图像数据。

技术领域

本发明涉及三维打印技术，尤其是涉及校正亮度均匀性的三维打印方法及其设备。

背景技术

三维(3D)打印技术，是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。与传统制造业通过模具、车铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削以最终生产成品不同，3D打印将三维实体变为若干个二维平面，通过对材料处理并逐层叠加进行生产，大大降低了制造的复杂度。这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、不需要庞大的机床、不需要众多的人力，直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件，使生产制造得以向更广的生产人群范围延伸。

在面阵3D打印过程中，原始的参考图像经过成像面板和镜头组后，投射投影图像到感光材料(例如感光树脂)上。光源的不均匀性、成像面板本身的不均匀以及镜头组的渐晕等现象等都会对投影图像亮度的均匀性产生一定程度的影响。投影图像的亮度不均匀进而会对感光材料的固化过程造成不利影响。例如，可能导致打印件不同部位的结构强度不同，或导致打印件各部位的温度及固化程度不均。温度及固化程度的不均则会进一步引起不均匀的内应力，从而加剧了打印件的不良形变。因此，有必要对投影图像的亮度均匀性进行校正。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种校正亮度均匀性的三维打印方法及其设备，可以缓解投影图像的亮度不均匀问题。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种校正亮度均匀性的三维打印方法，包括以下步骤：向所述三维打印设备的成像面板提供参考图像，使所述成像面板投射投影图像；通过设于所述成像面板的出光侧且接近所述投影图像的成像面的光检测器，采样所述投影图像的至少部分区域的亮度；在所述至少部分区域的亮度中确定参考点亮度；以所述参考点亮度为基准，调整所述成像面板的灰度，使所述投影图像中预定面积比例的区域亮度一致，并记录灰度调整矩阵；根据所述灰度调整矩阵，对待打印三维模型的切片图像数据进行灰度补偿，获得补偿后切片图像数据；以及在三维打印过程中，向所述三维打印设备的成像面板提供所述补偿后切片图像数据。

在本发明的一实施例中，所述光检测器设置在位于所述投影镜头的出光侧的承载机构上，所述方法还包括控制所述承载机构沿着二维平面移动以运载所述光检测器获得所述亮度。

在本发明的一实施例中，采样所述投影图像的至少部分区域的亮度的步骤包括：移动所述光检测器到所述二维平面的多个设定区域，且在每个设定区域确定所述光检测器在所述成像面板上的相对位置，以及采集所述每个设定区域的亮度。

在本发明的一实施例中，以所述参考点亮度为基准，调整所述成像面板的灰度，使所述投影图像中预定面积比例的区域亮度一致，并记录灰度调整矩阵的步骤包括：移动所述光检测器到所述二维平面的第一预定点；调整所述成像面板与所述第一预定点对应的第一显示点的灰度；使用所述光检测器检测所述第一预定点的亮度；当所述第一预定点的亮度与参考点亮度一致时，完成所述第一显示点调整，并记录所述第一显示点的灰度；以及针对所述成像面板中的多个显示点重复执行上述步骤，得到所述灰度调整矩阵。