一种步进拼接3D打印系统及打印方法技术方案

本发明专利技术提供了一种步进拼接3D打印系统及打印方法，包括控制系统及3D打印机，所述控制系统通讯连接所述3D打印机，所述3D打印机包括固定平台及设于所述固定平台上端的镜头固定柱和打印机构，所述镜头固定柱设有与所述打印机构位置相对应的光刻镜头，所述打印机构与所述固定平台之间设有XY轴运动平台，所述XY轴运动平台包括X轴运动机构及Y轴运动机构。设置XY轴运动平台，能够在保证高的打印精度的同时，通过步进拼接的方式加大打印幅面，而且能够有效的解决拼接过程中的拼接误差。

A step stitching 3D printing system and printing method

The invention provides a step splicing 3D printing system and a printing method, including a control system and a 3D printer, the communication connection of the control system, the 3D printer. The 3D printer includes a fixed platform and a lens fixed column and a printing mechanism on the upper end of the fixed platform. The lens fixed column is provided with the printing press. A photolithography lens corresponding to the position of the mechanism is provided with a XY axis motion platform between the printing mechanism and the fixed platform, and the XY axis motion platform includes a X axis motion mechanism and a Y axis motion mechanism. Setting up the XY axis motion platform can increase the printing amplitude by step stitching while ensuring high precision of printing, and can effectively solve the stitching error in the splicing process.

【技术实现步骤摘要】
一种步进拼接3D打印系统及打印方法
本专利技术涉及3D打印领域，尤其涉及一种步进拼接3D打印系统及打印方法。
技术介绍
目前基于面投影微立体光刻（DLP）3D打印技术中，通常都采用数字微镜装置(DigitalMicromirrorDevices，简称DMD)。DMD微镜片矩阵的方式来提供曝光的图像。DMD微镜片矩阵的每个微镜片大小一般是7-10um，打印的精度取决于微镜片的大小。在于面投影微立体光刻（DLP）3D打印技术中，为了进一步高精度至亚微米级别，目前一般是通过光学设计的方式将DMD图像进行缩小，也就是利用投影物镜对DMD反射出的图像进行缩小，以达到提高打印精度的目的。因为图像总体进行缩小后，精度虽然得到了提高，但是单次打印幅面也随之缩小，即打印精度和幅面无法得到同时实现。通过光路设计，经过投影物镜进行微缩以后，打印的幅面将降低，例如1280*800像素的DMD，DMD微镜片大小为7.6*7.6um，DMD整体尺寸约为9.6*6cm，利用横向放大率β=0.1的投影物镜进行微缩，单像素大小可以提升到0.76um，但是打印幅面将缩小至0.96*0.6cm。也就是打印精度提高之后，打印幅面从9.6*6cm减小到0.96*0.6cm。为了在满足精度的前提下，提高打印幅面，现有技术CN201520983708.3提出，利用多个DLP光机进行组合的方式实现，但是该方法成本高，各光机之间相对位置需要精确装调并固定，使用灵活性不好。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供了一种步进拼接3D打印系统及打印方法。本专利技术提供了一种步进拼接3D打印系统，包括控制系统及3D打印机，所述控制系统通讯连接所述3D打印机，所述3D打印机包括固定平台及设于所述固定平台上端的镜头固定柱和打印机构，所述镜头固定柱设有与所述打印机构位置相对应的光刻镜头，所述打印机构与所述固定平台之间设有XY轴运动平台，所述XY轴运动平台包括X轴运动机构及Y轴运动机构。作为本专利技术的进一步改进，所述X轴运动机构及Y轴运动机构均为丝杆运动机构。作为本专利技术的进一步改进，所述打印机构包括连接板及设于所述连接板上的打印平台、打印平台升降机构和液槽，所述打印平台置于所述液槽内，所述连接板与所述XY轴运动平台连接。作为本专利技术的进一步改进，所述液槽还设有液槽升降机构。作为本专利技术的进一步改进，所述打印平台升降机构设于所述液槽一侧、且固定在所述连接板上。本专利技术还公开了一种基于上述步进拼接3D打印系统的打印方法，包括以下步骤：S1：控制系统根据每层打印的图片大小将其分割成若干个子图片；S2：判断子图片的像素大小是否小于DMD镜片像素，如是，则进行反向填充使子图片位于DMD镜片像素图片中心并执行步骤S5，如否，则执行下一步；S3：将大于DMD镜片像素子图片在X轴或Y轴方向增加拼接次数并将其切割成新子图片；S4：判断新子图片的像素大小是否小于DMD镜片像素，如是，则进行反向填充使子图片位于DMD镜片像素图片中心并执行步骤S5，如否，则执行步骤S3；S5：将符合DMD镜片像素子图片的边缘进行灰度处理并调整拼接的大小；S6：根据打印样品效果调整X轴和Y轴的运动补偿参数；S7：根据每层切割的字图片进行逐个投影并在X轴和Y轴上按照一定的方向和顺序步进移动拼接打印。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S1中将打印的图片分割成整数倍的子图片。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S2中将小于DMD镜片像素的子图片反向填充后其投影幅面位于DMD镜片像素的中心。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S5中还包括以下步骤：S51：在每次投影前X轴和Y轴在运动到指定位置后进行位置微调。本专利技术的有益效果是：设置XY轴运动平台，能够在保证高的打印精度的同时，通过步进拼接的方式加大打印幅面，而且能够有效的解决拼接过程中的拼接误差。附图说明图1是本专利技术一种步进拼接3D打印系统的结构示意图；图2是本专利技术打印方法的流程图；图3是本专利技术打印方法的每层内拼接原理图。附图标记：1-固定平台；2-镜头固定柱；21-光刻镜头；3-XY轴运动平台；41-连接板；42-打印平台升降机构；43-液槽；44-打印平台。具体实施方式如图1所示，本专利技术公开了一种步进拼接3D打印系统，包括控制系统及3D打印机，所述控制系统通讯连接所述3D打印机，所述3D打印机包括固定平台1及设于所述固定平台1上端的镜头固定柱2和打印机构，所述镜头固定柱2设有与所述打印机构位置相对应的光刻镜头21，所述打印机构与所述固定平台1之间设有XY轴运动平台3，所述XY轴运动平台3包括X轴运动机构及Y轴运动机构。所述X轴运动机构及Y轴运动机构均为丝杆运动机构。所述打印机构包括连接板41及设于所述连接板41上的打印平台44、打印平台升降机构42和液槽43，所述打印平台44置于所述液槽43内，所述连接板41与所述XY轴运动平台3连接。所述液槽43还设有液槽升降机构，可以调整液槽的高度，方便进行液位补充。所述打印平台升降机构42设于所述液槽43一侧、且固定在所述连接板41上。本专利技术还公开了一种基于上述步进拼接3D打印系统的打印方法，包括以下步骤：S1：控制系统根据每层打印的图片大小将其分割成若干个子图片；S2：判断子图片的像素大小是否小于DMD镜片像素，如是，则进行反向填充使子图片位于DMD镜片像素图片中心并执行步骤S5，如否，则执行下一步；S3：将大于DMD镜片像素子图片在X轴或Y轴方向增加拼接次数并将其切割成新子图片；S4：判断新子图片的像素大小是否小于DMD镜片像素，如是，则进行反向填充使子图片位于DMD镜片像素图片中心并执行步骤S5，如否，则执行步骤S3；S5：将符合DMD镜片像素子图片的边缘进行灰度处理并调整拼接的大小；S6：根据打印样品效果调整X轴和Y轴的运动补偿参数；S7：根据每层切割的字图片进行逐个投影并在X轴和Y轴上按照一定的方向和顺序步进移动拼接打印。所述步骤S1中将打印的图片分割成整数倍的子图片。所述步骤S2中将小于DMD镜片像素的子图片反向填充后其投影幅面位于DMD镜片像素的中心。所述步骤S5中还包括以下步骤：S51：在每次投影前X轴和Y轴在运动到指定位置后进行位置微调。在每层打印中，对被打印图片进行切割后，每一个子图片的像素大小为DMD的像素大小，例如为1280*800像素，打印过程中，每一个子图片完成打印后，先沿着X轴步进移动1280个像素，之后沿着Y轴移动800像素，如图3所示，1-16按照顺序进行投影曝光打印5120*3200像素大小的图片。打印幅面的更大的图片以此类推，可以增加拼接次数进行更大幅面的打印。同时对于像素大小不是1280*800整数倍的图片，可以适当选择X方向和Y方向的拼接次数，使切割后的子图片大小小于1280*800像素，在打印前，将像素大小小于1280*800像素的子图片，进行反向填充，使子图片投影时位于整个投影区域的中心，这样可以保证拼接的完整性。例如需要打印的图片是2000*1200像素，则切割后，每个打印的子图片中，实际的投影区域的像素大小为1000*600像素，经过反向填充以后，子图片处于整个投影幅面1280*800区域的中心，此步骤可以有效减小拼接误差，提供打印精度。为了修正X轴和Y轴的运动误差，减小拼接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种步进拼接3D打印系统，其特征在于：包括控制系统及3D打印机，所述控制系统通讯连接所述3D打印机，所述3D打印机包括固定平台及设于所述固定平台上端的镜头固定柱和打印机构，所述镜头固定柱设有与所述打印机构位置相对应的光刻镜头，所述打印机构与所述固定平台之间设有XY轴运动平台，所述XY轴运动平台包括X轴运动机构及Y轴运动机构。

【技术特征摘要】
1.一种步进拼接3D打印系统，其特征在于：包括控制系统及3D打印机，所述控制系统通讯连接所述3D打印机，所述3D打印机包括固定平台及设于所述固定平台上端的镜头固定柱和打印机构，所述镜头固定柱设有与所述打印机构位置相对应的光刻镜头，所述打印机构与所述固定平台之间设有XY轴运动平台，所述XY轴运动平台包括X轴运动机构及Y轴运动机构。2.根据权利要求1所述的步进拼接3D打印系统，其特征在于：所述X轴运动机构及Y轴运动机构均为丝杆运动机构。3.根据权利要求1所述的步进拼接3D打印系统，其特征在于：所述打印机构包括连接板及设于所述连接板上的打印平台、打印平台升降机构和液槽，所述打印平台置于所述液槽内，所述连接板与所述XY轴运动平台连接。4.根据权利要求3所述的步进拼接3D打印系统，其特征在于：所述液槽还设有液槽升降机构。5.根据权利要求1所述的步进拼接3D打印系统，其特征在于：所述打印平台升降机构设于所述液槽一侧、且固定在所述连接板上。6.一种基于权利要求1-5中任一项所述的步进拼接3D打印系统的打印方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：控制系统根据每层打印的图片大小将其分割成...

【专利技术属性】
技术研发人员：王焱华，冯玉林，何贺敬，黄立，赵卓，贺晓宁，方绚莱，
申请(专利权)人：深圳摩方新材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44