3D打印机动态均光与曝光时间补偿方法、系统和设备技术方案

本发明专利技术一般涉及3D打印技术领域，具体涉及3D打印机动态均光与曝光时间补偿方法、系统和设备，所述方法包括步骤：实时获取紫外LED光源在LCD入光面处的实际背光辐照度矩阵；获取待打印模型的切片图像数据，获取LCD上各像素点的初始灰度值，计算各像素点的初始曝光强度；通过计算得到理想曝光强度矩阵、得到初始灰度值修正系数矩阵、LCD实际灰度值矩阵、曝光时间增益系数，将各像素点的实际灰度值归一化；对一帧图像进行均光补偿和曝光时间补偿，打印该帧图像。本发明专利技术通过对LCD像素灰度值进行动态补偿，可以解决紫外LED背光阵列在LCD入光面处总辐照度分布一致性差或动态变化时LCD各处曝光强度不一致的问题，降低3D打印机能耗、提升打印精度。打印精度。

【技术实现步骤摘要】
3D打印机动态均光与曝光时间补偿方法、系统和设备


[0001]本专利技术一般涉及3D打印
，具体涉及3D打印机动态均光与曝光时间补偿方法、系统和设备。

技术介绍

[0002]LCD光固化3D打印技术是一种全新的3D打印技术，采用面曝光技术，具有成本低、打印精度高和效率高的优点。LCD光固化打印机通过控制LCD每个像素的曝光能量的不同来实现光敏树脂不同图层图案的精准固化、打印，曝光能量既取决于像素的灰度值，也取决于物理像素入光面的紫外光辐照度。像素灰度值由待打印模型的切片数据决定，紫外光辐照度则由光源决定。
[0003]随着独立可控的紫外LED阵列光源技术的使用，可以根据每幅打印图像数据来调整LED阵列中每个LED的亮度，这就导致了LCD物理像素入光面出的紫外辐照度动态变化，LCD每个像素的曝光能量一致性变差，打印精度降低，因此还需要对LCD每个像素的灰度值进行补偿，以抵消辐照度变化引起的曝光能量一致性变差的问题。但是传统的补偿方法只能在设备出厂时根据LCD的物理特性预先设置补偿数据，无法根据实际情况动态调整补偿数据，限制了LCD像素补偿技术的进一步应用。其次，曝光时间也无法在补偿之后进行相应的动态调节，导致不同图层之间光敏树脂固化程度不一的问题，打印质量变差。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术所存在的技术问题，本专利技术提供主要专利技术点的技术特征+相应的技术效果。
[0005]本专利技术的第一个目的在于提供3D打印机动态均光与曝光时间补偿方法。
[0006]本专利技术的第二个目的在于提供一种3D打印机动态均光与曝光时间补偿系统。
[0007]本专利技术的第三个目的在于提供一种计算机设备。
[0008]本专利技术的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0009]3D打印机动态均光与曝光时间补偿方法，所述方法包括：
[0010]S1、在控制系统输入一帧图像，实时获取紫外LED光源在LCD入光面处的实际背光辐照度矩阵；
[0011]S2、获取待打印模型的切片图像数据，获取LCD上各像素点的初始灰度值，计算各像素点的初始曝光强度，将各像素点的初始曝光强度记为LCD初始曝光强度矩阵；
[0012]S3、设定一理想背光辐照度矩阵，将理想背光辐照度矩阵点乘以LCD初始灰度值矩阵阵点，得到理想曝光强度矩阵；
[0013]S4、将理想曝光强度矩阵阵点除以初始曝光强度矩阵阵点，得到初始灰度值修正系数矩阵；
[0014]S5、将LCD初始灰度值矩阵阵点乘以初始灰度值修正系数矩阵阵点得到LCD实际灰度值矩阵，将LCD初始灰度值矩阵中阵点的最大值除以LCD实际灰度值矩阵中阵点的最大
值，得到曝光时间增益系数；
[0015]S6、将各像素点的实际灰度值归一化，使得实际灰度值在像素点的灰度显示范围内；
[0016]S7、初始曝光时间乘以曝光时间增益系数得到实际曝光时间，对一帧图像进行均光补偿和曝光时间补偿，打印该帧图像；
[0017]S8、输入下一帧图像，重复步骤S1
‑
S7。
[0018]本专利技术的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0019]3D打印机动态均光与曝光时间补偿系统，包括：
[0020]获取模块，用于实时获取紫外LED光源在LCD入光面处的实际背光辐照度矩阵；获取待打印模型的切片图像数据，获取LCD上各像素点的初始灰度值，计算各像素点的初始曝光强度，将各像素点的初始曝光强度记为LCD初始曝光强度矩阵；
[0021]修正模块，用于设定一理想背光辐照度矩阵，将理想背光辐照度矩阵点乘以LCD初始灰度值矩阵阵点，得到理想曝光强度矩阵；将理想曝光强度矩阵阵点除以初始曝光强度矩阵阵点，得到初始灰度值修正系数矩阵；
[0022]时间增益模块，用于将LCD初始灰度值矩阵阵点乘以初始灰度值修正系数矩阵阵点得到LCD实际灰度值矩阵，将LCD初始灰度值矩阵中阵点的最大值除以LCD实际灰度值矩阵中阵点的最大值，得到曝光时间增益系数；
[0023]归一化模块，用于将各像素点的实际灰度值归一化，使得实际灰度值在像素点的灰度显示范围内；
[0024]补偿输出模块，用于初始曝光时间乘以曝光时间增益系数得到实际曝光时间，对一帧图像进行均光补偿和曝光时间补偿，打印该帧图像。
[0025]本专利技术的第三个目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0026]一种计算机设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现LCD光固化3D打印机动态补偿方法。
[0027]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
[0028]本专利技术依据LCD各像素点的实际背光辐照度，通过对LCD像素灰度值进行动态补偿，可以解决紫外LED背光阵列在LCD入光面处总辐照度分布一致性差或动态变化时LCD各处曝光强度不一致的问题，在降低3D打印机能耗、提升打印精度的同时，降低了打印设备对高均匀度光源的依赖性，通过曝光时间增益也保证了各层光固化材料固化的一致性。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0030]图1是本专利技术实施例中的3D打印机动态均光与曝光时间补偿方法的流程图；
[0031]图2是本专利技术实施例中的LCD入光面处的实际背光辐照度矩阵示意图；
[0032]图3是本专利技术实施例中的LCD初始灰度值矩阵；
[0033]图4是本专利技术实施例中的初始曝光强度矩阵示意图；
[0034]图5是本专利技术实施例中的理想背光辐照度矩阵示意图；
[0035]图6是本专利技术实施例中的LCD初始灰度值矩阵示意图；
[0036]图7是本专利技术实施例中的LCD理想曝光强度矩阵示意图；
[0037]图8是本专利技术实施例中的初始灰度值修正系数矩阵示意图；
[0038]图9是本专利技术实施例中修正灰度值矩阵的示意图；
[0039]图10是本专利技术实施例中的曝光时间增益系数矩阵示意图；
[0040]图11是本专利技术实施例中LCD归一化灰度值矩阵的示意图；
[0041]图12是本专利技术实施例中初始曝光时间矩阵的示意图；
[0042]图13是本专利技术实施例中实际曝光时间矩阵的的示意图。
具体实施方式
[0043]下面将结合附图和实施例，对本专利技术技术方案做进一步详细描述，显然所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，本专利技术的实施方式并不限于此。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0044]实施例1
[0045]如图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.LCD光固化3D打印机动态补偿方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1、在控制系统输入一帧图像，实时获取紫外LED光源在LCD入光面处的实际背光辐照度矩阵；S2、获取待打印模型的切片图像数据，获取LCD上各像素点的初始灰度值，计算各像素点的初始曝光强度，将各像素点的初始曝光强度记为LCD初始曝光强度矩阵；S3、设定一理想背光辐照度矩阵，将理想背光辐照度矩阵点乘以LCD初始灰度值矩阵阵点，得到理想曝光强度矩阵；S4、将理想曝光强度矩阵阵点除以初始曝光强度矩阵阵点，得到初始灰度值修正系数矩阵；S5、将LCD初始灰度值矩阵阵点乘以初始灰度值修正系数矩阵阵点得到LCD实际灰度值矩阵，将LCD初始灰度值矩阵中阵点的最大值除以LCD实际灰度值矩阵中阵点的最大值，得到曝光时间增益系数；S6、将各像素点的实际灰度值归一化，使得实际灰度值在像素点的灰度显示范围内；S7、初始曝光时间乘以曝光时间增益系数得到实际曝光时间，对一帧图像进行均光补偿和曝光时间补偿，打印该帧图像；S8、输入下一帧图像，重复步骤S1
‑
S7。2.根据权利要求1所述的LCD光固化3D打印机动态补偿方法，其特征在于，步骤S2包括步骤：将获取的各像素点的初始灰度值记为LCD初始灰度值矩阵，将LCD初始灰度值矩阵阵点乘以实际背光辐照度矩阵阵点得到各像素点的初始曝光强度。3.根据权利要求2所述的LCD光固化3D打印机动态补偿方法，其特征在于，所述的各像素点的初始曝光强度的计算公式为：其中，I
xy
、G
xy
、E
xy
、分别表示各像素点(x,y)处的初始曝光强度、初始灰度值、实际背光辐照度值，dA表示像素点的透光面积，G
xy,max
表示各像素点可显示的最大灰度值，K为常系数。4.根据权利要求1所述的LCD光固化3D打印机动态补偿方法，其特征在于，步骤S3所述的理想背光辐照度矩阵所有阵点的值均为1。5.根据权利要求1所述的LCD光固化3D打印机动态补偿方法，其特征在于，步骤S4所述灰度值修正系数矩阵计算公式如下：其中，A
xy
表示初始灰度值修正系数矩阵中(x，y)处的初始灰度值修正系数，I
xy
表示理想曝...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁鑫锐，钱瑞祥，汤勇，李宗涛，袁伟，宋耀星，汤亚鹏，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：