3D打印设备及打印方法、三维数据处理系统及方法技术方案

本申请公开一种3D打印设备及打印方法、三维数据处理系统及方法，该打印方法包括：依次向构件平台上至少三个标定点所在标定区域投射预设图像并拍摄其在标定区域的成像以获得至少三组标定图像；根据至少三个特征点在能量辐射系统中的像素坐标和在标定图像中的像素坐标之间的对应关系、至少三个标定点在构件平台上的物理坐标和在标定图像中的像素坐标之间的对应关系，获取构件平台的物理坐标系和能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系；根据转换关系和构件平台上导流结构的物理坐标生成固化图案，使得能量辐射系统根据固化图案进行投射时其投射在构件平台上的投影与构件平台上的导流结构不重合，以避免在导流结构内产生残渣，提高打印质量。提高打印质量。提高打印质量。

【技术实现步骤摘要】
3D打印设备及打印方法、三维数据处理系统及方法


[0001]本申请涉及3D打印
，尤其涉及一种3D打印设备及打印方法、三维数据处理系 统及方法。

技术介绍

[0002]3D打印是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属、塑 料和树脂等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造三维物体的技术。执行该种打印技术的 3D打印设备由于成型精度高在模具、定制商品、医疗治具、假体等领域具有广泛应用。其中， 由能量辐射装置与容器的摆放位置，可区分为基于底面投影或底面曝光的3D打印设备和基 于顶面投影或顶面曝光的3D打印设备。
[0003]以底面投影或底面曝光的3D打印设备为例，通常将光固化材料置于容器中，并在容器 中设有离型膜以利于在打印作业中固化层与容器的分离。为保证打印过程中容器内光固化材 料的流动性，在一实施方式中会在3D打印设备的构件平台上开设若干导流结构来增加光固 化材料的流动性。然而，在打印过程中能量辐射系统辐射的能量可能会辐射至导流结构内的 光固化材料，使导流结构内的光固化材料成型，该成型于导流结构内的被固化的材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印设备的打印方法，其特征在于，所述3D打印设备包括能量辐射系统、用于盛放光固化材料的容器、以及用于附着固化层的构件平台，其中，所述构件平台上开设有利于光固化材料流通的导流结构且设置有至少三个标定点；所述打印方法包括以下步骤：令能量辐射系统依次向构件平台中相应成型幅面区域上至少三个标定点所在的各个标定区域投射一预设图像以及令一摄像装置拍摄所述预设图像在所述构件平台上标定区域的成像以获得至少三组标定图像；其中，所述预设图像中包括至少三个特征点，每一个组标定图像中包括至少三个特征点和至少三个标定点中的一个标定点；根据至少三个特征点在能量辐射系统中的像素坐标和至少三个特征点在至少三组标定图像中的像素坐标之间的位置对应关系、以及至少三个标定点在构件平台上的物理坐标和至少三个标定点在至少三组标定图像中的像素坐标之间的位置对应关系，获取构件平台的物理坐标系和能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系；根据构件平台的物理坐标系和能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系、以及所述导流结构在构件平台上的物理坐标生成一固化图案；所述固化图案被能量辐射系统投射在构件平台上时的投影与构件平台上的导流结构不重合；以及令能量辐射系统向容器内的打印基准面投射所述固化图案以得到对应于所述固化图案的固化层，直至构件平台上累计附着的固化层达到预设层数。2.根据权利要求1所述的3D打印设备的打印方法，其特征在于，所述在构件平台上设置至少三个标定点的方式包括：在构件平台上加工出至少三个标定点，所述至少三个标定点布设于成型幅面区域的边缘。3.根据权利要求2所述的3D打印设备的打印方法，其特征在于，所述标定点为凹陷、过孔、盲孔、或凸起。4.根据权利要求1所述的3D打印设备的打印方法，其特征在于，所述导流结构包括通孔。5.根据权利要求1或4所述的3D打印设备的打印方法，其特征在于，所述导流结构包括凹槽。6.根据权利要求4所述的3D打印设备的打印方法，其特征在于，所述在构件平台上设置多个标定点的方式包括：指定所述构件平台上的至少三个通孔作为标定点，被指定作为标定点的至少三个通孔布设于成型幅面区域的边缘。7.根据权利要求1所述的3D打印设备的打印方法，其特征在于，所述标定图像中的至少三个特征点位于所述标定图像的边缘。8.根据权利要求1所述的3D打印设备的打印方法，其特征在于，令能量辐射系统依次向所述构件平台上至少三个标定点所在的各个标定区域一投射预设图像以及令一摄像装置拍摄所述预设图像在所述构件平台上标定区域的成像以获得至少三组标定图像的方式包括如下步骤：令所述能量辐射系统向所述构件平台上至少三个标定点中的一个标定点所在标定区域投射一预设图像；令一摄像装置移动并拍摄所述预设图像在所述构件平台上标定区域的成像以获得一组标定图像，其中，所述标定图像中包括所述至少三个特征点和所述至少三个标定点中的一个标定点；
重复令所述能量辐射系统向所述构件平台上至少三个标定点中的一个标定点所在标定区域投射预设图像和令摄像装置移动并拍摄所述预设图像在所述构件平台上标定区域的成像以获得一组标定图像的步骤，直至获得与所述至少三个标定点对应数量的至少三组标定图像。9.根据权利要求1所述的3D打印设备的打印方法，其特征在于，所述3D打印设备为顶面投影或顶面曝光的3D打印设备，令能量辐射系统依次向所述构件平台上至少三个标定点所在的各个标定区域投射一预设图像以及令一摄像装置拍摄所述预设图像在所述构件平台上标定区域的成像以获得至少三组标定图像的方式包括如下步骤：在所述构件平台的辐射面上设置一背景平台并驱动所述构件平台背离所述能量辐射系统移动对应所述背景平台厚度的距离，使得所述构件平台由初始位置移动至调整位置；令所述能量辐射系统根据所述构件平台上至少三个标定点中的一个标定点所在标定区域向所述背景平台投射一预设图像；令一摄像装置移动并拍摄所述预设图像在所述背景平台上该标定点所在标定区域的成像以获得一幅特征点图像，其中，所述特征点图像中包括所述至少三个特征点；去除所述背景平台并驱动所述构件平台面向所述能量辐射系统移动对应所述背景平台厚度的距离，使得所述构件平台由调整位置移动至初始位置；令所述摄像装置在当前位置拍摄所述构件平台以获得一幅标定点图像，所述标定点图像中包括所述一个标定点，所述标定点图像和所述特征点图像组成一组标定图像；重复在所述构件平台的辐射面上设置一背景平台并驱动所述构件平台由初始位置移动至调整位置、令所述能量辐射系统根据所述构件平台上至少三个标定点中的一个标定点所在标定区域向所述背景平台投射一预设图像、令一摄像装置移动并拍摄所述预设图像在所述背景平台上该标定点所在标定区域的成像以获得一幅特征点图像、去除所述背景平台并驱动所述构件平台由调整位置移动至初始位置、以及令所述摄像装置在当前位置拍摄所述构件平台以获得一幅标定点图像的步骤，直至获得与所述至少三个标定点对应数量的至少三组标定图像。10.根据权利要求1所述的3D打印设备的打印方法，其特征在于，所述3D打印设备为底面投影或底面曝光的3D打印设备，令能量辐射系统依次向所述构件平台上至少三个标定点所在的各个标定区域投射一预设图像以及令一摄像装置拍摄所述预设图像在所述构件平台上标定区域的成像以获得至少三组标定图像的方式包括如下步骤：在所述容器的底部设置一背景平台；令所述能量辐射系统根据所述构件平台上至少三个标定点中的一个标定点所在标定区域向所述背景平台投射一预设图像；令一摄像装置移动并拍摄所述预设图像在所述背景平台上该标定点所在标定区域的成像以获得一幅特征点图像，其中，所述特征点图像中包括所述至少三个特征点；去除所述背景平台并驱动所述构件平台移动至所述容器的底部；令所述摄像装置在当前位置拍摄所述构件平台以获得一幅标定点图像，所述标定点图像中包括所述一个标定点，所述标定点图像和所述特征点图像组成一组标定图像；重复在所述容器的底部设置一背景平台、令所述能量辐射系统根据所述构件平台上至少三个标定点中的一个标定点所在标定区域向所述背景平台投射一预设图像、令一摄像装
置移动并拍摄所述预设图像在所述背景平台上该标定点所在标定区域的成像以获得一幅特征点图像、去除所述背景平台并驱动所述构件平台移动至所述容器的底部、令所述摄像装置在当前位置拍摄所述构件平台以获得一幅标定点图像的步骤，直至获得与所述至少三个标定点对应数量的至少三组标定图像。11.根据权利要求1所述的3D打印设备的打印方法，其特征在于，令所述能量辐射系统依次向所述构件平台上至少三个标定点所在的各个标定区域投射一预设图像以及令摄像装置拍摄所述预设图像在所述构件平台上标定区域的成像以获得至少三组标定图像的方式包括如下步骤：令所述能量辐射系统向所述构件平台上至少三个标定点中的一个标定点所在标定区域投射一预设图像；令一摄像装置移动并拍摄所述预设图像在所述构件平台上标定区域的成像以获得一幅特征点图像，其中，所述特征点图像中包括所述至少三个特征点；令所述摄像装置在当前位置拍摄所述构件平台以获得一幅标定点图像，所述标定点图像中包括所述一个标定点，所述标定点图像和所述特征点图像组成一组标定图像；重复令所述能量辐射系统向所述构件平台上至少三个标定点中的一个标定点所在标定区域投射预设图像、令摄像装置移动并拍摄所述预设图像在所述构件平台上标定区域的成像以获得一幅特征点图像、以及令所述摄像装置在当前位置拍摄所述构件平台以获得一幅标定点图像的步骤，直至获得与所述至少三个标定点对应数量的至少三组标定图像。12.根据权利要求1所述的3D打印设备的打印方法，其特征在于，所述转换关系的获取方式包括：根据所述至少三个特征点在能量辐射系统中的像素坐标和所述至少三个特征点在至少三组标定图像中的像素坐标之间的位置对应关系构建第一转换关系；以及根据所述至少三个标定点在所述构件平台上的物理坐标和所述第一转换关系，构建所述构件平台的物理坐标系和所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系。13.根据权利要求12所述的3D打印设备的打印方法，其特征在于，所述转换关系的获取方式包括：对所述至少三组标定图像中一组标定图像进行识别以获取所述标定图像中至少三个特征点在所述标定图像中的像素坐标，根据所述至少三个特征点在所述标定图像中的像素坐标和所述至少三个特征点在能量辐射系统中的像素坐标之间的位置对应关系构建第一转换关系；对所述标定图像进行识别以获取所述标定图像中标定点在所述标定图像中的像素坐标，根据所述第一转换关系，获得所述标定图像中标定点在能量辐射系统中的像素坐标；重复上述步骤，直至获得所述至少三个标定点在能量辐射系统中的像素坐标；以及根据所述至少三个标定点在所述能量辐射系统中的像素坐标和所述至少三个标定点在所述构件平台上的物理坐标之间的位置对应关系构建转换关系。14.根据权利要求12或13所述的3D打印设备的打印方法，其特征在于，根据每一个标定点在所述能量辐射系统中的像素坐标以及该标定点在所述构件平台上的物理坐标，构建该标定点的像素坐标和物理坐标之间的变换矩阵；其中，所述变换矩阵用以表征所述构件平台的物理坐标系和所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系。
15.根据权利要求14所述的3D打印设备的打印方法，其特征在于，所述变换矩阵为透视变换矩阵，所述构件平台上包括至少4个标定点，所述预设图像中包括与标定点数量对应的至少4个特征点。16.根据权利要求14所述的3D打印设备的打印方法，其特征在于，所述变换矩阵为仿射变换矩阵，所述构件平台上包括至少3个标定点，所述预设图像中包括与标定点数量对应的至少3个特征点。17.根据权利要求1所述的3D打印设备的打印方法，其特征在于，所述根据构件平台的物理坐标系和所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系、以及所述导流结构在构件平台上的物理坐标生成一固化图案的步骤包括：获得所述构件平台上各个导流结构的物理坐标；根据所述转换关系，将所述各个导流结构的物理坐标映射至所述能量辐射系统的像素坐标系中，以得到所述各个导流结构的像素坐标；以及根据所述各个导流结构的像素坐标以及尺寸信息生成一固化图案。18.根据权利要求17所述的3D打印设备的打印方法，其特征在于，根据所述各个导流结构的像素坐标以及尺寸信息生成一固化图案的方式包括：根据所述各个导流结构的像素坐标以及尺寸信息生成一掩模图像；所述掩模图像中与所述各个导流结构对应的区域为禁止曝光区；以及利用所述掩模图像对获取的切片图像进行掩模操作，生成一固化图案。19.根据权利要求1所述的3D打印设备的打印方法，其特征在于，令能量辐射系统向所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣左超，徐静，
申请(专利权)人：上海联泰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：