一种DLP曝光能量均匀化的方法技术

本发明专利技术提供一种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：生成曝光切片图片集合VIMG；第四步：图片曝光操作：调整各像素点曝光时间的长短。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于增材制造或3D打印领域，尤其涉及一种DLP面曝光能量均匀化的方法。
技术介绍
DLP (Digital Light Process1n，数字光处理)技术，其原理是:先把影像信号投射到DMD芯片(Digital Micromirror Device)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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术提供一种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V頂G，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η (η = 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。本专利技术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所示为本专利技术能量校正图片的结构示意图；图3所示为本专利技术方法步骤的流程图。【具体实施方式】本专利技术揭示一种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。DLP面曝光快速成型系统的技术原理是:运用分层切片技术生成需要固化的片层数据图形，采用紫外光源，使紫外光图形成像在树脂液槽上，一次曝光固化一个层面的实体，固化过程中，采用各种工艺措施控制层面实体的变形，逐层累加形成整个实体。图1所示为DLP面曝光快速成型系统的结构示意图，DLP面曝光快速成型系统包括Z轴控制系统及成型台10、树脂液槽20及DLP投影设备30。DLP面曝光快速成型系统通过DLP投影设备30将片层图形投射到树脂液槽20底部，由紫外光照射固化液槽内的光敏树脂，逐层固化叠加形成实体模型。DLP快速成型系统设有DLP光路系统，但DLP光路系统在DLP面曝光时存在偏差造成曝光能量不均匀，本方法是为了改善DLP面曝光快速成型系统的制作精度和良品率，如图3所示，本方法包括四个步骤:第一步:数据采样；第二步:数据处理；第三步:曝光图片获取；以及，第四步，图片曝光操作。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。数据采样包括如下步骤: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。设计一用于测量采样位置的能量校正图片60，如图2所示，在该能量校正图片60上设有20个采样点61 (采样点的数目可自行确定，点越多结果越精确)，该采样点61作为采样位置。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。首先，通过DLP快速成型系统的DLP光路系统持续曝光该能量校正图片60，然后采用能量测定工具(如照度计等)在DLP快速成型系统的成型高度位置测量该能量校正图片60上所有采样点61的能量大小，并依照采样点61在能量校正图片60上的位置记录其相应的能量数值。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。数据处理包括如下步骤:步骤B1:以采样点61的像素值及其能量值为基础，在对应曝光范围内基于最小二乘法拟合自由曲面。步骤B2:根据步骤B1获取的自由曲面，记录自由曲面上每个像素点，以单个像素点为单位，统计各单位对应的曝光能量数值V，并根据曝光能量数值大小对所有像素点按照从小到大排序；设定曝光最小能量数值为Vmin，曝光最大能量数值为Vmax，Vmax/Vmin = C，即:曝光最大能量数值与曝光最小能量数值的比值C，所有像素点对应的能量保存为能量集合VE。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νηκ。曝光能量与曝光时间存在线性关系，单个像素区域曝光时间的长短可以反映出作用在该像素上的能量大当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种DLP曝光能量均匀化的方法，其特征在于，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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：祁杨停，袁剑，李喜露，宋战波，陈小强，齐志宏，高云峰，
申请(专利权)人：大族激光科技产业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44