[发明专利]一种面向DLP3D打印的单光源水平校准方法

说明书

一种面向DLP 3D打印的单光源水平校准方法涉及智能化控制、图像采集和图像处理技术领域。该方法以实现面曝光单光源的高精度打印为目的，包含以下步骤：图像采集：在投影上方打印树脂槽的位置固定相机。依次对不同的偏转角度下的灰度图像进行采集；图像分析：对采集到的图像，提取图像的轮廓，求出其重心坐标。利用重心坐标计算不同偏转角度下像素的间距变化情况和斜率变化。绘制曲线图，得到关系表达。投影校正：将计算得到的平均值与标准值进行比较。若不一致，则代表发生了偏转。再根据公式计算出相应的偏转公式进行投影仪校正。本发明可以提高产品的成型质量，同时能提高打印成功率和材料利用率。

技术领域

本发明涉及智能化控制、图像采集和图像处理技术，具体涉及采集并分析曝光面上的不同位置的图像，通过结合数字微镜器件的光源分布特性和单光源的像素分布，对捕获的图像的像素点进行空间位置上的分析及校正，从而实现单个DLP光源的水平对齐。

背景技术

3D打印是一种增材制造技术。它以三维数字模型为基础，在计算机软件控制下，将打印材料逐层累加起来，实现物品的从无到有。目前，3D打印的产品已广泛应用在航空航天、汽车、医疗等领域。增材制造技术已受到政府、研究机构、企业和媒体的广泛关注，各国纷纷将增材制造作为未来产业发展新的增长点。

根据打印工艺和材料的不同，有多种类型的3D打印技术。(1)熔融堆积成型(FusedDeposition Modeling,FDM)技术；(2)叠层实体制造(Laminated Object Manufacturing,LOM)技术；(3)选择性激光烧结(Selective Laser Sintering,SLS)技术；(4)选择性激光熔融成型(Selective Laser Melting,SLM)技术；(5)光固化3D打印技术。其中，光固化3D打印技术是发展最早且最成熟，相比其他打印方法，无论是成型速度和成型质量上其优势较为明显。

目前有多种类型的光固化3D打印技术，包含立体固化成型(Stereo LithographyAppearance,SLA)、聚合物喷射(PolyJet^TM)、面曝光技术(DLP)。通过对比发现，面曝光技术硬件系统结构较为简单，成本也较低，面曝光技术在同类光固化技术中有较大的“性价比”优势，因此，面曝光技术(DLP)成为目前3D连续打印光固化打印技术的主要研究内容。

3D打印技术将打印的切片形状以图像的形式投射在曝光面上，投射图像的精度影响着打印物体的质量。高精度投影DLP光源的前提条件是曝光面与光源的法线垂直，且光源是水平的。在打印过程中，当单个投影放置的位置发生偏转时，就会造成投影仪倾斜，其在曝光面上的图像就会出现失焦的情况，这会影响到单投影的打印效果。

在现有的方法中，通过手动观察液位进行校准，但校准精度无法保持。本文提出了一种基于视觉的方案来估计投影仪的水平度，通过分析投影图片，实现最终校准。

发明内容

本发明实施例将提供一种面向DLP 3D打印的单光源水平校准方法，用于提高打印物体的精度。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用如下技术方案：

一种面向DLP 3D打印的单光源水平校准方法，包括以下步骤：

步骤100、人工放置投影仪，对光源进行调焦，使其聚焦面正好在树脂槽上表面，在树脂槽上方放置工业相机，调整相机位置使其聚焦面与投影光源聚焦面重合。

步骤200、控制投影仪向X、Y、Z三个不同的角度偏转，投影仪投射出测试图像，利用相机接收不同偏转角度下的的图像，在PC端等间隔存储图像。

步骤300、对捕获到的彩色图像进行分析。分析不同偏转角度下的像素变化，对曲线进行拟合，得到其关系表达。

步骤400、对不同的图像，分析其像素的参数值，可以估计出投影仪偏转的方向和角度。判断是否发生偏转，若偏转，移动投影仪位置进行水平度校正，使光源位于水平位置。