[发明专利]LCD光固化3D打印均光优化补偿方法与装置

说明书

本发明主要提供了LCD光固化3D打印均光优化补偿的六种方法与一种装置,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；光源发出照射光透过LCD屏透光块矩阵图像照射于半透光单元并在其背光面形成半透光光斑矩阵状态图像；控制单元通过图像拍摄单元拍摄光斑矩阵状态图像得到各标定像素坐标点初始灰度值及灰度补偿差值；再求得各个标定优化灰度值，经图像缩放并运用插值补偿算法求得全屏优化灰度值进行光固化打印；或者，先对灰度补偿差值经过图像缩放并运用插值补偿算法求得全屏所有像素灰度差值插补值，再将掩膜全屏灰度值减各个灰度差值插补值得全屏优化灰度值进行光固化打印。

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打印均光优化补偿方法与装置。

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与方法专利号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；而采用手持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，本发明提供了用于LCD光固化3D打印均光优化补偿的六种均光优化补偿方法及其所采用的一种均光优化补偿装置，六种方法中的三种方法以标定光斑点的灰度值求得其灰度补偿差值，再求得其各自标定像素坐标点的标定优化灰度值，再经过图像缩放并运用插值补偿算法求得全屏所有像素的全屏优化灰度值从而进行光固化均光打印；六种方法中的另三种方法以标定光斑点的灰度值求得灰度补偿差值，再对灰度补偿差值经过图像缩放并运用插值补偿算法求得全屏所有像素灰度差值插补值，再将每个灰度掩膜切片图像所有像素点的掩膜全屏灰度值对应减去各个灰度差值插补值得到全屏所有像素全屏优化灰度值从而进行光固化均光打印；有利于在大量像素点中采集检测较少点像素灰度值，实现以多取少；又有利于将较少点像素灰度值插值补偿得到大量像素点的灰度补偿差值，实现以少补多，这样能节省大量程序计算环节以外的采集测试工作量；还能够解决现有技术中光固化3D打印曝光不均匀的问题，还能解决光源强度不够需调整、LCD屏存在坏点影响均光和影响打印成败的问题；