[发明专利]一种DLP曝光能量均匀化的方法

说明书

技术领域

本发明属于增材制造或3D打印领域，尤其涉及一种DLP面曝光能量均匀化的方法。

背景技术

DLP(DigitalLightProcession，数字光处理)技术，其原理是：先把影像信号投射到DMD芯片(DigitalMicromirrorDevice)进行数字处理，然后再把光投影出来的技术。DLP面曝光快速成型系统基于DLP技术，采用一定波长的紫外光照射光敏树脂，使树脂层层固化堆叠而成。DLP面曝光幅面决定了其系统的成型范围，因光机或镜头的光路设计及机械制造精度的影响，全幅面曝光时幅面各位置的能量并不一致，各像素位置的能量差距较大，导致曝光能量不均匀，在进行大幅面甚至全幅面曝光时，往往造成某处曝光不足，而另一处曝光过度的情况，极大地影响了系统制作精度和良品率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种解决因光路系统偏差造成的曝光能量不均匀问题、改善DLP面曝光快速成型系统的制作精度和良品率的DLP曝光能量均匀化的方法。

本发明提供一种DLP曝光能量均匀化的方法，包括如下步骤：第一步：数据采样：曝光能量校正图片，利用光能量测定设备测量图片采样上的采样点的光能量值；第二步：数据处理：对采样点能量值进行曲面拟合处理，并统计图片各个像素点对应的曝光能量；第三步：曝光切换图片获取：根据各像素能量值及间隔时间t，生成曝光切片图片集合VIMG；第四步：图片曝光操作：根据曝光能量与时间的线性关系，调整各像素点曝光时间的长短。

其中，所述第一步包括如下步骤：步骤A1：创建曝光能量校正图片，设置该图片上的采样点，并通过DLP快速成型系统曝光该图片；步骤A2：测量能量校正图片上的采样点的能量，并记录相应的能量数值。

其中，所述第二步包括如下步骤：步骤B1:以采样点像素值及其能量值为基础，在对应曝光范围内拟合自由曲面；步骤B2：记录自由曲面上每个像素点对应的曝光能量数值并按照能量数值从小到大排序；记录最小能量数值Vmin和最大能量数值Vmax，Vmax/Vmin＝C；所有像素点对应的能量保存为能量集合VE。

其中，所述自由曲面是在对应曝光范围内基于最小二乘法拟合而成的。

其中，所述第三步包括如下步骤：步骤C1:设曝光区域内曝光最小能量处所需曝光时间为Tmax，曝光最大能量处所需曝光时间即最短曝光时间为Tmin，Tmin＝Tmax/C；步骤C2:计算当前图片的曝光时间T，对应的能量上下限Vup、Vdowm；步骤C3:查找VE中能量在Vdown和Vup间的像素点，将其灰度值设置为0，并存入下一次的初始图片集合IMG；步骤C4:从时间Tmin开始，每隔时间t，进行上述操作，获得一张切换图片，存入曝光图片集合VIMG，直到曝光时间T＞(Tmax-t)为止。

其中，所述步骤C2的具体内容为：设初始曝光图片为IMG,当前图片切换次数编号为n(n＝1,2,3,……)，设定相邻两个图片切换的间隔时间为t，则当前图片的曝光时间为T，T＝Tmin+n*t；统计在当前时间间隔t内需进行灰度变化的像素能量,其中，最大像素能量为Vup，最小像素能量为Vdown，Vup＝Vmin*Tmax/T，Vdomn＝Vmin*Tmax/(T-t)。

其中，所述第四步包括如下步骤：步骤D1：操作DLP快速成型系统对图片进行曝光：曝光开始时，先曝光原图片，时间为Tmin；步骤D2：t时间到后，从集合VIMG中取出第二张图片作为当前曝光图片，曝光时间也为t；……，循环曝光，直到总曝光时间达到Tmax或大于Tmax-t；步骤D3：如果曝光时间达到Tmax，该层曝光结束；如果未达到时间Tmax，则继续步骤D2的循环曝光。

本发明避免了对能量的直接操作，通过调整曝光时间达到能量均匀，更为简便快捷；解决了由光机本身或镜头等硬件引起的曝光能量不均的问题，改善DLP面曝光快速成型系统的制作精度和良品率，获得全幅面下均匀的打印效果，较大改善了系统良品率，提高了DLP快速成型系统的制作精度和良品率。

附图说明

图1所示为DLP面曝光快速成型系统的结构示意图；

图2所示为本发明能量校正图片的结构示意图；

图3所示为本发明方法步骤的流程图。

具体实施方式

本发明揭示一种DLP曝光能量均匀化的方法，该方法由DLP面曝光快速成型系统来完成，本方法用于增材制造或3D打印领域。