一种用于层纹优化的DLP3D打印方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种用于层纹优化的DLP3D打印方法及系统，涉及3D打印技术领域。导入待打印3D模型的STL文件；通过Matlab组件读取STL文件中的坐标点并对3D模型进行切片，生成3D模型切片面对应的多个切片图；对多个切片图的边缘进行灰度补偿宽度及灰度补偿值计算，生成多个灰度补偿切片图；通过Matlab组件对线性位移台与DLP投影仪进行联动控制，通过DLP投影仪逐个投影多个灰度补偿切片图并照射光敏树脂进行打印，得到层纹优化的3D模型；判断优化的3D模型是否进行再次优化，并根据判断结果生成无层纹的3D模型。针对各种模型边缘层纹进行优化，在未增加切片层数和打印时间的情况下，使打印物体的表面更加光滑，相较以往DLP打印方式的误差更小，打印出高精度优化的3D模型。打印出高精度优化的3D模型。打印出高精度优化的3D模型。

【技术实现步骤摘要】
一种用于层纹优化的DLP3D打印方法及系统


[0001]本专利技术主要涉及3D打印
，具体涉及一种用于层纹优化的DLP3D打印方法及系统。

技术介绍

[0002]DLP(Digital Light Processing)3D打印技术，因其高分辨率、打印耗时短、成本低等优点，被广泛应用于珠宝首饰、生物医疗、工程等领域。DLP3D打印主要分为以下几个步骤：1，通过软件进行建模。2，对建立模型进行切片处理，获得切片图。3，将切片图导入到投影仪中进行投影。4，照射到光敏树脂进行光固化反应。5，完成单层照射后，位移台向上移动一个层高的距离。6，循环步骤3，步骤4，步骤5直至打印出对应模型。然而，由于DLP3D打印层层叠加的打印方式，不可避免的会在打印模型边缘出现阶梯层纹的现象，边缘层纹现象会影响打印物体的美观以及精细程度，对于精密零件来说，层纹带来的微小误差也可能会使打印零件难以用于工程当中。在打印过程中，人们通常通过控制打印参数(如曝光时间、打印层高等)或者打印材料来达到对打印模型的优化，但这样只能对打印模型的整体进行优化，无法完成对微小层纹的优化。
[0003]通过对模型切片图进行处理，在切片图边缘加入一定宽度的灰度值，使在打印过程中，具有多种光强照射，可以有效的解决打印过程中层纹效应。不同的灰度值代表不同的光强，因此我们先需要搭建一套可以改变光强大小的DLP3D打印机，因此对于传统DLP3D打印方式来说，这种方法具有较高的门槛。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种用于层纹优化的DLP3D打印方法及系统。
[0005]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0006]一种用于层纹优化的DLP3D打印方法，包括步骤S1
‑
S5：
[0007]S1，导入待打印3D模型的STL文件；
[0008]S2，通过Matlab组件读取STL文件中的坐标点，根据所述坐标点对所述3D模型进行切片，生成所述3D模型切片面对应的多个切片图；
[0009]S3，对多个所述切片图的边缘进行灰度补偿宽度及灰度补偿值计算，生成多个灰度补偿切片图；
[0010]S4，将多个所述灰度补偿切片图加载到DLP投影仪，通过Matlab组件对线性位移台与DLP投影仪进行联动控制，通过DLP投影仪逐个投影多个所述灰度补偿切片图并照射光敏树脂进行打印，得到层纹优化的3D模型；
[0011]S5，对所述层纹优化的3D模型和多个所述灰度补偿切片图进行记录，得到记录结果，根据所述记录结果判断是否进行再次优化，并根据判断结果生成无层纹的3D模型。
[0012]所述对多个所述切片图边缘进行灰度补偿宽度及灰度补偿值计算为：对灰度补偿
宽度及灰度补偿值同时进行计算。
[0013]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过将3D模型进行切片，对切片图边缘添加相应的灰度补偿宽度及灰度补偿值，加载不同的灰度补偿切片图到DLP投影仪中，将边缘携带灰度信息的图案利用DLP投影打印区域光强可调的特性，并不断重复优化边缘存在的层纹，解决了DLP打印件存在的边缘层纹的问题。从而实现针对不同情况下各种模型的边缘层纹的优化，使得打印物体的表面更加精细更加光滑，相较于原本模型的误差更小，使DLP打印出高精细度优化的3D模型。
[0014]进一步地，所述根据所述坐标点对所述3D模型进行切片，生成所述3D模型切片面对应的多个切片图，具体为：
[0015]按预先设定的比例并根据所述坐标点对所述3D模型进行切片，得到多个切片面的顶点坐标，通过面面相交法多次计算多个所述切片面与所述3D模型中三角面片的交线，得到多个所述切片面对应的多条交线，将多个所述切片面对应的多条交线进行连接，分别构建多个所述切片面所构成的切片图集。
[0016]所述面面相交法为：打印模型由STL的三角面片组成，给定切片平面(分层面)，求得分层面与所有相交三角面片的交线段，首尾顺序相连，即可获得切片图形的轮廓线，从而获得切片图形。
[0017]采用上述进一步方案的有益效果是：将整个3D模型按同等比例进行切片，得到层距相等的切片面图形，以便于对层纹进行更细致的优化，避免层距过大造成层纹出现，使打印模型更光滑。
[0018]进一步地，所述对多个所述切片图边缘进行灰度补偿宽度及灰度补偿值计算，具体为：
[0019]通过Matlab组件读取当前层切片图的上层切片图和下层切片图，并读取所述当前层切片图与上层切片图和下层切片图对应的边缘差距，根据所述边缘差距进行所述灰度补偿宽度及所述灰度补偿值计算，得到补偿灰度宽度及补偿灰度值；根据所述补偿灰度宽度及所述补偿灰度值对所述切片图的边缘进行灰度宽度及灰度值的添加。
[0020]所述对所述切片图边缘进行灰度宽度及灰度值的添加为：对灰度宽度及灰度值同时进行添加。
[0021]采用上述进一步方案的有益效果是：通过计算出当前层切片图与上层切片图和下层切片图之间的边缘差距，通过调节边缘补偿值的灰度宽度和灰度值大小的参数，从而实现针对不同情况下各种模型的边缘层纹的优化，对层纹之间的差值进行补偿，使得打印物体的表面更加精细且更加光滑。
[0022]进一步地，所述将多个所述灰度补偿切片图加载到DLP投影仪，具体为：
[0023]通过Matlab组件将所述灰度补偿切片图和曝光打印时间进行组合，生成打印视频，将所述打印视频加载到DLP投影仪中。
[0024]采用上述进一步方案的有益效果是：将灰度补偿切片图和曝光打印时间制成打印所需的视频，以便于DLP投影仪对3D模型进行打印。
[0025]进一步地，所述通过Matlab组件对线性位移台与DLP投影仪进行联动控制，通过DLP投影仪逐个投影多个所述灰度补偿切片图并照射光敏树脂进行打印，具体联动控制步骤为：
[0026]S41，通过串口控制线性位移台将拉出台放置到石英皿底部；
[0027]S42，通过串口将线性位移台按预设层高来上升一个层高；
[0028]S43，打开DLP投影仪，根据光强与所述补偿灰度值成正比例关系，并通过DLP投影仪投影单个所述灰度补偿切片图并照射光敏树脂进行打印，得到切片层纹优化的3D模型，关闭DLP投影仪；
[0029]S44，重复步骤S42和S43对多个所述灰度补偿切片图进行逐层打印。
[0030]采用上述进一步方案的有益效果是：通过联动控制实现模型自动打印，DLP投影仪照射光敏树脂的光强随补偿灰度值变化，投影出不同的光强，且光强随着灰度值的增加而增加，对切片层的多个3D模型进行打印，进而得到整个完整的3D模型。
[0031]进一步地，所述根据所述记录结果判断是否进行再次优化，并根据判断结果生成无层纹的3D模型，具体为：
[0032]判断所述层纹优化的3D模型是否存在层纹，若是，则在步骤S3中对多个所述灰度补偿切片图的所述灰度补偿宽度及所述灰度补偿值再次进行计算，再次生成多个灰度补偿切片本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于层纹优化的DLP3D打印方法，其特征在于，包括步骤S1
‑
S5：S1，导入待打印3D模型的STL文件；S2，通过Matlab组件读取STL文件中的坐标点，根据所述坐标点对所述3D模型进行切片，生成所述3D模型切片面对应的多个切片图；S3，对多个所述切片图的边缘进行灰度补偿宽度及灰度补偿值计算，生成多个灰度补偿切片图；S4，将多个所述灰度补偿切片图加载到DLP投影仪，通过Matlab组件对线性位移台与DLP投影仪进行联动控制，通过DLP投影仪逐个投影多个所述灰度补偿切片图并照射光敏树脂进行打印，得到层纹优化的3D模型；S5，对所述层纹优化的3D模型和多个所述灰度补偿切片图进行记录，得到记录结果，根据所述记录结果判断是否进行再次优化，并根据判断结果生成无层纹的3D模型。2.根据权利要求1所述的一种用于层纹优化的DLP3D打印方法，其特征在于，所述根据所述坐标点对所述3D模型进行切片，生成所述3D模型切片面对应的多个切片图，具体为：按预先设定的比例并根据所述坐标点对所述3D模型进行切片，得到多个切片面的顶点坐标，通过面面相交法多次计算多个所述切片面与所述3D模型中三角面片的交线，得到多个所述切片面对应的多条交线，将多个所述切片面对应的多条交线进行连接，分别构建多个所述切片面所构成的切片图集。3.根据权利要求1所述的一种用于层纹优化的DLP3D打印方法，其特征在于，所述对多个所述切片图边缘进行灰度补偿宽度及灰度补偿值计算，具体为：通过Matlab组件读取当前层切片图的上层切片图和下层切片图，并读取所述当前层切片图与上层切片图和下层切片图对应的边缘差距，根据所述边缘差距进行所述灰度补偿宽度及所述灰度补偿值计算，得到补偿灰度宽度及补偿灰度值；根据所述补偿灰度宽度及所述补偿灰度值对所述切片图的边缘进行灰度宽度及灰度值的添加。4.根据权利要求1所述的一种用于层纹优化的DLP3D打印方法，其特征在于，所述将多个所述灰度补偿切片图加载到DLP投影仪，具体为：通过Matlab组件将所述灰度补偿切片图和曝光打印时间进行组合，生成打印视频，将所述打印视频加载到DLP投影仪中。5.根据权利要求1所述的一种用于层纹优化的DLP3D打印方法，其特征在于，所述通过Matlab组件对线性位移台与DLP投影仪进行联动控制，通过DLP投影仪逐个投影多个所述灰度补偿切片图并照射光敏树脂进行打印，具体联动控制步骤为：S41，通过串口控制线性位移台将拉出台放置到石英皿底部；S42，通过串口将线性位移台按预设层高来上升一个层高；S43，打开DLP投影仪，根据光强与所述补偿灰度值成正比例关系，并通过DLP投影仪投影单个所述灰度补偿切片图并照射光敏树脂进行打印，得到切片层纹优化的3D模型，关闭DLP投影仪；S44，重复步骤S42和S43对多个所述灰度补偿切片图进行逐层打印。6.根据权利要求1所述的一种用于层纹优化的DLP3D打印方法，其特征在于，所述根据所述记录结果判...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕家琪，李劲松，王迪，蒋海越，吕志伟，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：