一种基于DLP投影技术的面曝光3D打印拼接成形系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于DLP投影技术的面曝光3D打印拼接成形系统，由PC主机、图像分割器、DVI接口、边缘融合处理器、DLP投影系统、升降型树脂槽等部组成，图像分割器将PC主机输出的产品切片图像信息分割成几部分单元信息并输送至边缘融合处理器的DVI接口，DLP投影系统由若干台紧邻设置的DLP投影仪组成，边缘融合处理器对各DLP投影仪投影的重叠区图像信号进行了叠加合成的融合处理后，再由各DLP投影仪输出光信号对树脂槽内的光敏树脂进行分层拼接成形制作。本实用新型专利技术系统通过拼接方式增大树脂槽的曝光面积，并根据工业制造的实际需求灵活调整固化面积范围，可满足大面积产品立体光刻成形要求，有效提高了树脂固化的质量。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于增材制造装置
，涉及一种基于DLP投影技术的面曝光3D打印拼接成形系统。
技术介绍
基于DLP投影技术的光固化成型工艺是一种以液态光敏树脂为原料，利用光敏树脂在光的照射下引起的聚合反应，完成固化机理而形成的一种快速成型工艺方法，由于具有成型过程自动化程度高、加工速度快、生产周期短、制作原型表面质量好、尺寸精度高以及能够实现比较精细的尺寸成型等特点，近年来已被广泛应用于多种制造领域。目前公知的DLP面曝光3D打印机通过数字微镜(DMD)作为主要关键处理元件，先把影像信号经过数字处理，然后再把光投影至装有光敏树脂上。由于受到光路系统与光敏材料临界曝光量的限制，上述公知的3D打印机仅能固化面积最大为130×130mm2范围的产品，远远不能满足工业化制造的需求，对于具有更大面积范围的产品就需要采用投影拼接技术。但采用传统的投影拼接技术，存在有以下几个明显缺点：(一)、存在不可消除的屏幕物理拼缝；(二)、存在不可消除的投影光学拼缝；(三)、太阳效应较为明显；(四)、存在较为严重的色差。
技术实现思路
本技术的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，提供一种基于DLP投影技术的面曝光3D打印拼接成形系统，该系统通过拼接方式增大树脂槽的曝光面积，并根据工业制造的实际需求灵活调整固化面积范围，可满足大面积产品立体光刻成形要求，有效提高了树脂固化的质量。为实现上述专利技术目的而采用的技术解决方案是将边缘融合投影技术加入传统的的拼接方式中，进而构成了基于DLP投影技术的面曝光3D打印拼接成形系统，该面曝光3D打印拼接成形系统包括PC主机、DLP投影系统、升降型树脂槽以及设置在树脂槽内的支撑架，支撑架上装有工作面，系统中还包括图像分割器和具有DVI接口的边缘融合处理器，图像分割器将PC主机输出的产品切片图像信息分割成几部分单元信息并输送至边缘融合处理器的DVI接口，DLP投影系统由若干台紧邻设置的DLP投影仪组成，各DLP投影仪向树脂槽投射影像的交叉区域形成分割单元信息边缘的相互重叠区，边缘融合处理器对各重叠区图像信号进行了叠加合成的融合处理后，将产品的整体图像信息按分割单元分送至DLP投影系统的各对应的DLP投影仪中，由各DLP投影仪输出光信号对树脂槽内的液态光敏树脂进行分层拼接成形制作。上述基于DLP投影技术的面曝光3D打印拼接成形系统中，图像分割器采用型号为DS-HD401S的4路混合式1080p画面分割器。该图像分割器可以将PC主机传输的图像以全屏或多窗口模式同时显示出来，其输入/输出默认为DVI格式，输出分辨率支持1920*1080，1366*768，1280*720，1024*768，方便快捷。上述基于DLP投影技术的面曝光3D打印拼接成形系统中，边缘融合处理器采用型号为CK4MXXYY的器件。该边缘融合处理器采用整合拼接控制和窗口控制技术，通过融合多台DLP投影仪的影机图像从而获得更大尺寸和更高分辨率的图像，多通道区域的图像输入边缘融合处理器，产生图像之间的重叠区域，通过系统的边缘融合和几何校正，由边缘融合处理器输出多通道非重叠区域的图像，使之成为一个无缝拼接的整体，产生一副完整的图像。本技术的工作过程大致为：在PC主机接收到三维模型之后，对其进行STL化的切片处理,并将处理后的一个二维截面信息转化为相应的电信号输送至图像分割器；图像分割器将待显示的切片的图像分割成几个部分，这些部分只在各个边沿区域选用若干列的像素用来重叠,称之为重叠区；重叠区的像素列数,由单台DLP投影仪的分辨率和拼接后图像的分辨率综合决定；之后将图像分割器分割完成后的数字信号输入到DVI接口，再DVI接口将信号输出至边缘融合处理器，继而由边缘融合处理器将输入的图像信号按边缘叠加合成的要求，对各重叠区的图像信号分别进行边缘融合处理；处理后的又被输送至各DLP投影仪，各DLP投影仪遂将输入的数字信号转化为光信号由投影镜头上投影至树脂槽内的工作面上，按照图案的形状对光敏树脂进行曝光固化后，固化出一层特定的拼接图形(没有照射到的地方仍是液态)；当树脂槽内的光敏树脂完成一个层厚的拼接固化后，使树脂槽下降一个层厚，从而进入下一层的拼接固化阶段，如此反复，完成全部拼接的三维图形固化，整个产品制造结束。本技术所述技术方案是针对目前3D打印的DLP大多数无内嵌拼接功能单元的投影系统设计的,通过外接上述无缝拼接结构(图像分割器+边缘融合处理器+多DLP投影仪)进行拼接显示后可实现无缝显示。本技术系统无需对现有的拼接控制器和投影系统进行改动,是一个独立于原投影系统之外的单独系统,具有模块化的结构,方便使用；同时实现本系统的主要器件采用的是高性能的数字器件,可以减小电路设计的复杂性,提高了所设计电路的稳定性,实现代价也较低，此外将三维数模的切片图像由多台DLP投影机图像叠加显示到树脂槽的累加基准面上，增加了树脂槽的曝光面积。本技术系统结构中，边缘融合处理器的使用消除了拼接存在的屏幕间的物理缝隙，从而使得树脂槽显示的图像整幅保持完整在边缘融合拼接系统中，所有图像都经过边缘融合处理器进行了校正和统一，由于在处理器中对投影显示图像进行了处理，可以对不同投影信号间的色差、亮差、均匀度进行调整，这也使得该系统显示的图像质量更完美。实际应用中，本技术的设计方案既可用于底扫式3D打印系统中，也可用于顶扫式3D打印系统中。附图说明图1是本技术一个具体实施例的结构示意图。图2是面曝光固化原理示意图。附图中各数字标号的名称分别是：1－PC主机，2－图像分割器，3－DVI接口,4－边缘融合处理器,5－DLP投影仪，6－重叠区，7－树脂槽,8－工作面,9－支撑架，10－产品，10a－固化第一层，10b－固化第二层，10c－固化最后一层。具体实施方式以下将结合附图及实施例对本
技术实现思路
做进一步说明，但本技术的实际应用形式并不仅限于图示的实施例。参见图1，本技术所述的基于DLP投影技术的面曝光3D打印拼接成形系统由PC主机1、图像分割器2、DVI接口3、边缘融合处理器4、DLP投影系统、升降型树脂槽7及支撑架9等部分组成。PC主机1将处理后的产品分层截面信息转化为相应的切片图像信息输送至图像分割器2。图像分割器2将PC主机1输出的产品切片图像信息分割成两部分单元信息并输送至DVI接口3，DVI接口3将信号输出至边缘融合处理器4。DLP投影系统由两个相邻设置的DLP投影仪5组成，各DLP投影仪5向树脂槽7投射影像的交叉区域形成了分割单元信息边缘的相互重叠区6。重叠区6的像素列数,由单台DLP投影仪5的分辨率和拼接后图像的分辨率综合决定。工作时由边缘融合处理器4将输入的图像信号按边缘叠加合成的要求，对重叠区6的图像信号分别进行边缘融合处理，继而将处理后的图像信号传输至两DLP投影仪5上。两台DLP投影仪5将输入的数字信号转化为光信号由投影镜头投影至树脂槽7内的工作面8上，工作面8通过支撑架9固定在内装有光敏树脂的树脂槽7上，树脂槽7内装有的光敏树脂在工作面8上经曝光固化后，固化出第一层(10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于DLP投影技术的面曝光3D打印拼接成形系统，包括PC主机(1)、DLP投影系统、树脂槽(7)以及设置在升降型树脂槽(7)内的支撑架(9)，支撑架(9)上装有工作面(8)，其特征在于：系统中还包括图像分割器(2)和具有DVI接口(3)的边缘融合处理器(4)，图像分割器(2)将PC主机(1)输出的产品切片图像信息分割成几部分单元信息并输送至边缘融合处理器(4)的DVI接口(3)，DLP投影系统由若干台紧邻设置的DLP投影仪(5)组成，各DLP投影仪(5)向树脂槽(7)投射影像的交叉区域形成分割单元信息边缘的相互重叠区(6)，边缘融合处理器(4)对各重叠区(6)图像信号进行了叠加合成的融合处理后，将产品的整体图像信息按分割单元分送至DLP投影系统的各对应的DLP投影仪(5)中，由各DLP投影仪(5)输出光信号对树脂槽(7)内的液态光敏树脂进行分层拼接成形制作。

【技术特征摘要】
1.一种基于DLP投影技术的面曝光3D打印拼接成形系统，包括PC主机(1)、DLP投影系统、树脂槽(7)以及设置在升降型树脂槽(7)内的支撑架(9)，支撑架(9)上装有工作面(8)，其特征在于：系统中还包括图像分割器(2)和具有DVI接口(3)的边缘融合处理器(4)，图像分割器(2)将PC主机(1)输出的产品切片图像信息分割成几部分单元信息并输送至边缘融合处理器(4)的DVI接口(3)，DLP投影系统由若干台紧邻设置的DLP投影仪(5)组成，各DLP投影仪(5)向树脂槽(7)投射影像的交叉区域形成分割单元信息边缘的相互重叠区(6)，边缘融合处理器(4)对...

【专利技术属性】
技术研发人员：宗学文，宁楠，张传伟，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61