旋转式切片分割方法、系统、控制器及打印机技术方案

本发明专利技术涉及3D打印领域，尤其涉及旋转式切片分割方法、系统、控制器及打印机。该方法包括：步骤1，以光机有效投影矩形的重心点作为第一原点，建立设备坐标系，并以输入图像的重心点作为第二原点，建立全局坐标系；步骤2，计算调整光机有效投影矩形的单次旋转量；步骤3，根据设备坐标系对全局坐标系下的环形待分割区域进行坐标系转换；步骤4，基于单次旋转量对基于坐标系转换后的待分割区域进行分割。本发明专利技术能够达到减小由于分割带来的打印精度的损失，由于采用分割式的打印方式，因此根据每次光机的投影形状等调整整体打印图案，进一步能应对不同的打印任务，完成大尺度打印的需求的效果。果。果。

【技术实现步骤摘要】
旋转式切片分割方法、系统、控制器及打印机


[0001]本专利技术涉及3D打印领域，尤其涉及旋转式切片分割方法、系统、控制器及打印机。

技术介绍

[0002]随着机械、材料、计算机等相关领域的发展，3D打印技术(又称增材制造技术)逐渐成为制造行业的新型力量，它凭借着自身的高材料利用率、使用便捷性和对复杂模型的高度适应性，近年来成为制造业的研究热电。3D打印技术根据其所用的材料和所使用的打印方式不同，可分为：熔融沉积式(FDM)、光固化成型(SLA)、三维粉末粘接(3DP)、选择性激光烧结(SLS)、分成实体制造(LOM)、数字光处理(DLP)、熔丝制造(FFF)、电子束熔化成型(EMB)等；按投影效果的不同可分为线曝光(扫描)和面曝光(扫描)，由于面曝光方法在同一层打印时，切片被同时投影，所以相比线性曝光(扫描)的成型件面内精度高，受到研究者的广泛关注。
[0003]但是，面曝光也有一些缺点，面曝光使用光机投影，光机投影尺寸会限制打印件的整体尺寸。目前解决大尺度面曝光打印问题的方法有如下几种：增加光机尺寸或者数量：这种方法的弊端在于，打印的尺寸仍然依靠光机本身，在实际预算和硬件本身发展的限制下，不可能无限扩展光机的尺寸或增加数量；(多)光机移动曝光：在打印时，光机可沿一个或多个方向进行移动，采用匀速推扫曝光(将整个打印平面沿坐标系方向分成一定规格(投影尺寸)的矩形长条，从初始位置4开始，按z字型连续匀速移动光机位置，扫描和投影同时进行，直到遍历完整个工作区域)或者点到点停靠曝光(将整个打印平面沿坐标系方向分成一定规格(投影尺寸)的方格，从初始位置4开始，按z字型连续移动光机位置，移动到每个方格的中心，进行停靠曝光)的方式进行面曝光。现有技术中对于分割的方案并不能解决大尺度曝光面的打印问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供旋转式切片分割方法、系统、控制器及打印机。
[0005]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于单光机的旋转式切片分割方法，包括：
[0006]步骤1，以光机有效投影矩形的重心点作为第一原点，建立设备坐标系，并以输入图像的重心点作为第二原点，建立全局坐标系；
[0007]步骤2，计算调整光机有效投影矩形的单次旋转量；
[0008]步骤3，根据所述设备坐标系对所述全局坐标系下的环形待分割区域进行坐标系转换，其中，根据输入图像得到所述环形待分割区域；
[0009]步骤4，基于所述单次旋转量对基于坐标系转换后的待分割区域进行分割。
[0010]本专利技术的有益效果是：旋转运动打印可以在一定程度上兼容单轴精度和二维打印范围的需求。本专利技术通过旋转切割打印的方式，减小由于分割带来的打印精度的损失，由于采用分割式的打印方式，因此根据每次光机的投影形状等调整整体打印图案，进一步能应
对不同的打印任务，完成大尺度打印的需求。
[0011]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0012]进一步，根据输入图像得到所述环形待分割区域，包括：
[0013]通过有效圆环的方式对所述输入图像进行划分，将属于圆环内部的图像确定为所述环形待分割区域。
[0014]采用上述进一步方案的有益效果是，通过对输入图像的处理可以有效区分光机的打印区域。
[0015]进一步，所述步骤2具体包括：
[0016]通过第一公式计算所述单次旋转量θ，所述第一公式为：
[0017][0018]其中，a为光机有效投影的长的尺寸，b为光机有效投影的宽的尺寸，r为受到旋转打印影响的内部无法投影的圆形半径；
[0019]当所述单次旋转量θ非360的整数因子时，
[0020]将360的所有整数因子中最接近单次旋转量θ的第一整数因子对应的a值替换当前单次旋转量θ对应的a值；
[0021]或，将所述输入图像作为所述环形待分割区域，通过所述第一公式计算第一单次旋转量，将所述第一单次旋转量作为所述单次旋转量θ。
[0022]进一步，所述坐标系转换具体包括：
[0023]通过第二公式将全局坐标系下的所述环形待分割区域转换为设备坐标系下的所述环形待分割区域的投影坐标，所述第二公式为：
[0024][0025]其中，N为旋转次数，x
c
,y
c
为设备坐标系的圆点，所述设备坐标系的圆点与所述旋转次数的关系式为：
[0026][0027]进一步，所述步骤4之后还包括：
[0028]步骤5，分割一周后，沿当前旋转方向，偏移预设角度重复步骤4，直至完成打印。
[0029]采用上述进一步方案的有益效果是，为了避免在实际打印时因为刮刀、旋转角度等误差会存在一定的空隙或接缝，形成打印件的非正常状态。通过偏移预设角度的方法保证每层的接缝不处于同一个角度，均匀误差。
[0030]本专利技术解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种基于多光机的旋转式切片分割方法，包括使每台第一光机采用如上述任一项的一种基于单光机的旋转式切片分割方法进行分割，其中，多个第一光机沿环形的待分割区域的切向排布，且根据第一光机间距角度确定第一光机的数量；
[0031]使每台第二光机采用如上述任一项的一种基于单光机的旋转式切片分割方法进
行分割，其中，多个第二光机沿环形的待分割区域的径向排布，且根据所述环形待分割区域以及光机的投影面积计算第二光机的数量。
[0032]本专利技术的有益效果是：旋转运动打印可以在一定程度上兼容单轴精度和二维打印范围的需求。本专利技术通过旋转切割打印的方式，减小由于分割带来的打印精度的损失，由于采用分割式的打印方式，因此根据每次光机的投影形状等调整整体打印图案，进一步能应对不同的打印任务，完成大尺度打印的需求。
[0033]本专利技术解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种基于单光机的旋转式切片分割系统，其特征在于，包括：
[0034]建立模块，用于以光机有效投影矩形的重心点作为第一原点，建立设备坐标系，并以输入图像的重心点作为第二原点，建立全局坐标系；
[0035]计算模块，用于计算调整光机有效投影矩形的单次旋转量；
[0036]转换模块，用于根据所述设备坐标系对所述全局坐标系下的环形待分割区域进行坐标系转换，其中，根据输入图像得到所述环形待分割区域；
[0037]分割模块，用于基于所述单次旋转量对基于坐标系转换后的待分割区域进行分割。
[0038]本专利技术的有益效果是：旋转运动打印可以在一定程度上兼容单轴精度和二维打印范围的需求。本专利技术通过旋转切割打印的方式，减小由于分割带来的打印精度的损失，由于采用分割式的打印方式，因此根据每次光机的投影形状等调整整体打印图案，进一步能应对不同的打印任务，完成大尺度打印的需求。
[0039]进一步，根据输入图像得到所述环形待分割区域，包括：
[0040]通过有效圆环的方式对所述输入图像进行划分，将属于圆环内部的图像确定为所述环形待分割区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于单光机的旋转式切片分割方法，其特征在于，包括：步骤1，以光机有效投影矩形的重心点作为第一原点，建立设备坐标系，并以输入图像的重心点作为第二原点，建立全局坐标系；步骤2，计算调整光机有效投影矩形的单次旋转量；步骤3，根据所述设备坐标系对所述全局坐标系下的环形待分割区域进行坐标系转换，其中，根据输入图像得到所述环形待分割区域；步骤4，基于所述单次旋转量对基于坐标系转换后的待分割区域进行分割。2.根据权利要求1所述的一种基于单光机的旋转式切片分割方法，其特征在于，所述根据输入图像得到所述环形待分割区域，包括：通过有效圆环的方式对所述输入图像进行划分，将属于圆环内部的图像确定为所述环形待分割区域。3.根据权利要求2所述的一种基于单光机的旋转式切片分割方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：通过第一公式计算所述单次旋转量θ，所述第一公式为：其中，a为光机有效投影的长的尺寸，b为光机有效投影的宽的尺寸，r为受到旋转打印影响的内部无法投影的圆形半径；当所述单次旋转量θ非360的整数因子时，将360的所有整数因子中最接近单次旋转量θ的第一整数因子对应的a值替换当前单次旋转量θ对应的a值；或，将所述输入图像作为所述环形待分割区域，通过所述第一公式计算第一单次旋转量，将所述第一单次旋转量作为所述单次旋转量θ。4.根据权利要求3所述的一种基于单光机的旋转式切片分割方法，其特征在于，所述坐标系转换具体包括：通过第二公式将全局坐标系下的所述环形待分割区域转换为设备坐标系下的所述环形待分割区域的投影坐标(x*,y*)，所述第二公式为：其中，N为旋转次数，x
c
,y
c
为设备坐标系的圆点，所述设备坐标系的圆点与所述旋转次数的关系式为：5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨依哲，刘兵山，刘晓东，李鑫，王功，
申请(专利权)人：中国科学院空间应用工程与技术中心，
类型：发明
国别省市：