[发明专利]基于位置及速度的3D打印同步曝光系统及方法

权利要求书

1.一种基于位置及速度的3D打印同步曝光系统，其特征在于，包括光源、光源开关、光源运动系统、光源曝光持续时间定时器和光源图像刷新控制系统；

所述光源包括多排子光源组，每排子光源组包括多个沿y轴方向并排设置的子光源；

所述光源开关，用于对每排所述子光源组的亮灭进行统一控制；

所述光源运动系统，用于带动所述光源沿x轴方向进行匀速运动；

所述光源曝光持续时间定时器，用于每次统一打开每排所述子光源组进行曝光开始计时，当达到定时时间长度T时，同时关闭每排所述子光源组，结束本次曝光；

所述光源图像刷新控制系统，用于控制每排所述子光源组开始刷新对应像素点的图像的时刻。

2.根据权利要求1所述的基于位置及速度的3D打印同步曝光系统，其特征在于，所述光源图像刷新控制系统包括图像刷新控制器、x轴方向位移传感器、第一脉冲接收单元、脉冲发送单元和第二脉冲接收单元；

所述x轴方向位移传感器，用于检测所述光源沿x轴方向进行匀速运动的位移，所述x轴方向位移传感器的输出端与所述第一脉冲接收单元连接；所述第一脉冲接收单元的输出端与所述图像刷新控制器连接；所述图像刷新控制器的输出端与所述第二脉冲接收单元连接；所述第二脉冲接收单元的输出端与所述光源连接。

3.一种权利要求1-2任一项所述的基于位置及速度的3D打印同步曝光系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，对于需要进行3D打印的图像投影区域，以图像投影区域的左上角为坐标原点，建立平面直角坐标系xy，其中，x方向为推扫方向，y方向为横向方向；

需要进行3D打印的图像大小为c*d，c为x方向像素点数量，d为y方向像素点数量，因此，具有c行d列个像素点；

步骤2，搭建基于位置及速度的3D打印同步曝光系统，其中，光源包括a排子光源组，每组子光源组包括b个沿y轴方向并排设置的子光源，光源运动系统使a排子光源组经过图像投影区域的上方；并且，a小于c，b小于d；

对于需要3D打印的图像，沿y方向划分为多个图像投影子区域，控制光源依次对每个图像投影子区域进行3D打印同步曝光；

对于任意一个图像投影子区域，采用以下方法，控制光源对该区域进行3D打印同步曝光：

步骤2.1，初始时，光源在图像投影区域以外的位置，沿x方向运动加速，在图像投影子区域x＝0的位置前达到目标速度，随后采用目标速度进行匀速运动，并经过图像投影区域；

首先，第1排子光源组的b个子光源经过图像投影子区域的x＝0的位置，即：第1-1个子光源,第1-2个子光源,…,第1-b个子光源，分别到达图像投影子区域的第1行第1列像素点,第1行第2列像素点,…,第1行第b列像素点的起始位置；

步骤2.2，通过光源运动系统控制光源在图像投影子区域的上方从x＝0的位置沿x方向进行匀速运动；

从t＝0开始，在光源进行匀速运动的过程中，每当任意第k排子光源组的b个子光源运动到图像投影子区域的第i行像素点的起始位置时，其中，k＝1,2,…,a，i＝1,2,…,c，控制第k排子光源组的b个子光源同时刷新对应像素点位置的像素点图像，同时通过光源开关同时打开第k排子光源组的b个子光源，使第k排子光源组的b个子光源同时开始曝光；

其中，控制第k排子光源组的b个子光源同时刷新对应像素点位置的像素点图像，具体为：对于第k-1个子光源,第k-2个子光源,…,第k-b个子光源，分别刷新图像投影子区域的的第i行第1列像素点,第i行第2列像素点,…,第i行第b列像素点的像素点图像；

从第k排子光源组的b个子光源开始曝光开始，光源曝光持续时间定时器开始计时，当持续曝光时间达到定时时间长度T时，其中，通过对定时时间长度T进行设置，此时第k排子光源组的b个子光源仍然在第i行像素点内运动，通过光源开关同时关闭第k排子光源组的b个子光源，使第k排子光源组的b个子光源同时结束曝光；

在第k排子光源组的b个子光源同时结束曝光后，当其匀速运动到下一行像素点的起始位置时，第k排子光源组的b个子光源再同时刷新像素点图像，并开始曝光；经过持续曝光时间，即定时时间长度T后，同时关闭第k排子光源组的b个子光源，使第k排子光源组的b个子光源同时结束曝光；如此循环进行，实现沿x方向进行匀速运动的过程中，完成对图像投影子区域的以像素点为单位的完整曝光。