[发明专利]LCD光固化3D打印均光优化补偿装置及方法

说明书

本发明主要提供LCD光固化3D打印均光优化补偿的一种装置及三种方法,其装置包括：控制单元、图像拍摄单元、LCD屏、光源、半透光单元；半透光单元覆盖于LCD屏背光面；LCD屏全屏曝光时光源照射光透过LCD屏照射于半透光单元在其背光面形成半透光图像；控制单元通过图像拍摄单元拍摄获取半透光图像上全屏范围内的图像像素初始灰度值；各自采用差值迭代取值补偿法、极小值按序取值补偿法、数字取整加高频值取值补偿法来获取灰度补偿差值；并求得待打印图形灰度掩膜切片中各像素的优化灰度值后可实现均光光固化打印；本发明通过半透光单元使图像拍摄单元能直接获取全屏范围内的灰度值，能直接对全屏像素进行均光补偿，均光效果更好。

技术领域

本申请涉及3D打印技术领域，具体涉及LCD光固化3D打印均光优化补偿装置及方法。

背景技术

目前光固化3D打印机通常都是采用单光源或者矩阵光源。由于灯珠本身的使用寿命、制造误差、光学器件的制造精度限制和LCD路径能量值损耗的不同，导致紫外光源穿透掩膜像素照射光敏固化反应材料时平面上各点的照射光能量值大小不一致，曝光不均匀；一般情况下，光敏固化反应材料固化反应所在平面上各点的能量值会存在中间位置能量高，四周能量低，或者平面上各点能量值大小不一、感光不均问题；这就会导致LCD光固化打印时，光敏固化反应材料生成模型时感光不均，打印面不光滑，打印效果不理想；针对该问题，经检索，已经申请公布的背景技术发明专利方案，一种LCD光固化3D打印均光优化补偿装置及方法专利号202010781266X已就该问题提出了一种解决方案；

但是，现有LCD光固化3D打印技术中进行均光补偿时采用紫外光测试仪器只能点对点测得LCD像素点投射能量值，由于紫外光测试仪器一般情况下结构较为庞大复杂，不利于安装在LCD光固化3D打印机上实现自动采集像素点能量值；而手持仪器采集所有像素点能量值工作量过大实现起来不现实；

此外，LCD光固化3D打印时，需要由照射光穿透掩膜像素照射光敏固化反应材料，照射能量值需要超过光敏固化反应材料发生固化反应的最低限度值；如果光源发出的照射强度不够，则整体打印就会失败，光敏材料也会成型不足导致浪费；如果光源发出的照射强度过高，又会使LCD屏承受长时间高温导致使用寿命变短或损坏屏幕；并且，在现有的LCD光固化3D打印技术中，LCD需要经受长时间高强度烘烤，所以总会遇到LCD像素点损坏不透光的问题、或LCD像素点老化透光差和光路径损耗大的问题、或LCD像素点损坏全透光的问题；因此在这种情况下，背景技术的发明专利方案过于简单化和理想化，其没有考虑判断调整光源照射强度；也没有考虑LCD使用过程中存在像素坏点不透光、半透光的情况；例如，其方案方法在选择能量参考值时以最小能量值为参考时；如果LCD存在像素坏点不透光时，则经过灰度值补偿后光敏固化反应材料的成型反应所受均匀光照也为零，打印会失败；如果LCD存在像素坏点半透光时，则经过灰度值补偿后光敏固化反应材料的成型反应所受均匀光照取决于这个半透光像素的损坏程度，可能会拉低光敏固化反应材料的整体光照强度导致打印失败。

发明内容

针对背景技术中的上述缺陷或不足，本发明主要提供了LCD光固化3D打印均光优化补偿的一种装置及三种方法,其装置包括：控制单元、图像拍摄单元、LCD屏、光源、半透光单元；半透光单元覆盖于LCD屏背光面；LCD屏全屏曝光时光源照射光透过LCD屏照射于半透光单元在其背光面形成半透光图像；控制单元通过图像拍摄单元拍摄获取半透光图像上全屏范围内的图像像素初始灰度值；本发明采用柔光纸等半透光单元进行柔光漫反射后，就可以借助摄像头等装置直接获取LCE全屏范围内的半透光图像及其像素灰度值，也就无需采用紫外光测试仪器点对点采集照射光透光能量值，也能避免借助摄像头直接采集照射光存在的过曝光问题；