能量辐射装置的幅面亮度检测方法、系统、及3D打印设备与流程

能量辐射装置的幅面亮度检测方法、系统、及3d打印设备
技术领域
1.本技术涉及3d打印技术领域，具体地涉及一种能量辐射装置的幅面亮度检测方法、能量辐射装置的幅面亮度检测系统、能量辐射装置的标定方法、3d打印的前处理方法、及3d打印设备。


背景技术：

2.光固化3d打印设备通过能量辐射装置提供光能量以使打印材料成型，然而在面曝光的打印设备中，能量辐射装置的投影面经常存在亮度不均匀的情况，即使投影一纯色图案，其幅面依然会有亮度不均匀的情况，例如中间亮周围暗，或者明暗交错等。由于能量辐射装置的投影亮度直接关系着打印材料所接收到的能量，因此幅面的亮度不均匀会使在打印过程中，能量辐射装置所投影的切片图案投影在打印材料上时，不能以预期的能量成型，从而影响打印质量。


技术实现要素：

3.鉴于以上所述相关技术的缺点，本技术的目的在于提供一种能量辐射装置的幅面亮度检测方法、能量辐射装置的幅面亮度检测系统、能量辐射装置的标定方法、3d打印的前处理方法、及3d打印设备，用以通过检测能量辐射装置各区域的幅面亮度，为能量辐射装置的幅面标定提供数据支持。
4.为实现上述目的及其他相关目的，本技术公开的第一方面提供一种能量辐射装置的幅面亮度检测方法，所述能量辐射装置用于3d打印设备，所述亮度检测方法包括以下步骤：
5.令所述能量辐射装置向位于其投影方向上的一成像装置投影一检测图案；其中，所述检测图案中包括若干相同的检测点；
6.令一摄像装置拍摄检测图案在所述成像装置上的成像以得到检测图像，并通过校正数据对所述检测图像进行校正，以得到校正图像；其中，所述校正数据是通过对摄像装置进行标定操作而得到的，所述校正图像中包括若干对应于所述检测点的亮度区域；
7.分析所述校正图像中各亮度区域的成像亮度，以作为所述能量辐射装置的幅面亮度检测数据。
8.在本技术第一方面的某些实施方式中，所述对摄像装置进行标定操作的步骤包括：令一摄像装置拍摄一纯色均匀光源的成像以得到第一标定图像；对所述第一标定图像中的有效区域进行图像处理，以得到校正数据；其中，所述校正数据用于对所述第一标定图像进行校正，以使所述有效区域中各子区域的亮度差在阈值范围内。
9.在本技术第一方面的某些实施方式中，还包括对所述纯色均匀光源的亮度和/或所述摄像装置的拍摄参数进行调整，以使所述摄像装置的曝光量与所述纯色均匀光源的亮度相匹配。
10.在本技术第一方面的某些实施方式中，还包括检验校正数据的步骤：重复拍摄所
述纯色均匀光源的成像以得到第二标定图像；利用所述校正数据校正第二标定图像；检测校正后的第二标定图像中有效区域的各子区域的亮度差是否在所述阈值范围内；若是，则确定该校正数据；若否，则重复执行对摄像装置进行标定操作的步骤，直到所得到的校正数据能够使第二标定图像中有效区域的各子区域的亮度差在所述阈值范围内。
11.在本技术第一方面的某些实施方式中，所述通过校正数据对所述检测图像进行校正，以得到校正图像的步骤还包括：基于所述检测图像中多个检测点的实际成像位置和理论成像位置，确定所述检测点的实际成像位置和理论成像位置之间的转换关系；根据各检测点的实际成像位置、所述转换关系、以及校正数据，对所述检测图像进行校正，以得到所述校正图像。
12.在本技术第一方面的某些实施方式中，所述根据各检测点的实际成像位置、所述转换关系、以及校正数据，对所述检测图像进行校正的步骤包括：基于所述各检测点的实际成像位置、所述转换关系，确定第一校正图像；其中，所述第一校正图像中包括各检测点的理论成像位置；通过所述校正数据对所述第一校正图像进行校正，以得到第二校正图像；其中，所述第二校正图像中各亮度区域的成像亮度用以作为所述能量辐射装置的幅面亮度检测数据。
13.在本技术第一方面的某些实施方式中，所述亮度区域包括至少一标定点对应的成像区域。
14.在本技术第一方面的某些实施方式中，所述分析校正图像中各亮度区域的成像亮度的步骤包括：将每一所述亮度区域中各选定像素的灰度值相加，以作为该亮度区域的成像亮度。
15.在本技术第一方面的某些实施方式中，所述选定像素的选定标准包括灰度阈值。
16.在本技术第一方面的某些实施方式中，还包括对所述能量辐射装置的出光强度进行调整，以使投影出的所述检测图案的亮度与所述摄像装置的曝光量相匹配。
17.在本技术第一方面的某些实施方式中，所述摄像装置的拍摄面尺寸大于所述能量辐射装置的幅面尺寸。
18.在本技术第一方面的某些实施方式中，所述摄像装置的拍摄面尺寸小于所述能量辐射装置的幅面尺寸。
19.在本技术第一方面的某些实施方式中，通过校正图像中各所述亮度区域的参数，计算能量辐射装置的幅面超出摄像装置的拍摄面部分中各亮度区域的参数，以确定所述能量辐射装置整个幅面的亮度检测数据。
20.在本技术第一方面的某些实施方式中，所述能量辐射装置的幅面包括多个拍摄区域，在每一拍摄区域中分别执行所述亮度检测的步骤，以确定所述能量辐射装置整个幅面的亮度检测数据。
21.在本技术第一方面的某些实施方式中，还包括：重复执行所述亮度检测的步骤，并将每次执行所获取的所述能量辐射装置的幅面亮度检测数据进行处理以减少误差。
22.在本技术第一方面的某些实施方式中，所述检测图案中的各标定点为阵列排布。
23.在本技术第一方面的某些实施方式中，若干检测点的灰度值、尺寸、形状相同。
24.本技术公开的第二方面提供一种能量辐射装置的幅面亮度检测系统，所述能量辐射装置用于3d打印设备，所述幅面亮度检测系统包括：成像装置，位于能量辐射装置的投影
方向上，第一侧表面为漫反射面或第二侧表面为半透光面，用以呈现所述能量辐射装置所投影的画面的成像；其中，所述第一侧表面为靠近能量辐射装置的一侧表面，所述第二侧表面为远离能量辐射装置的一侧表面；摄像装置，用以拍摄所述成像装置上的成像；第一控制装置，包括：接口模块，用以连接所述摄像装置；处理模块，连接接口模块，用以控制所述摄像装置并基于如本技术第一方面的实施方式中任一所述的能量辐射装置的幅面亮度检测方法确定所述能量辐射装置的幅面亮度检测数据。
25.在本技术第二方面的某些实施方式中，所述幅面亮度检测系统还包括光源，所述光源连接所述第一控制装置的接口模块，所述第一控制装置的处理模块协同所述摄像装置和光源工作以实现所述能量辐射装置的幅面亮度检测方法。
26.在本技术第二方面的某些实施方式中，所述3d打印设备为底曝光的打印设备，所述摄像装置位于所述成像装置的正上方或斜下方。
27.在本技术第二方面的某些实施方式中，所述3d打印设备为顶曝光的打印设备，所述摄像装置位于所述成像装置的斜上方或正下方。
28.在本技术第二方面的某些实施方式中，所述摄像装置包括相机或摄像机。
29.本技术公开的第三方面提供一种能量辐射装置的标定方法，包括：依据如本技术第一方面的实施方式中任一所述的幅面亮度检测方法获取幅面亮度检测数据；基于所述幅面亮度检测数据对所述能量辐射装置进行标定，以使所述能量辐射装置的投影面出光均匀。
30.本技术公开的第四方面提供一种3d打印的前处理方法，包括：获取3d模型各切片层的切片图像；基于灰度补偿数据，对各切片图像进行灰度补偿处理，以使所述能量辐射装置投影出的画面出光均匀；其中，所述灰度补偿数据是基于幅面亮度检测数据处理得到的，所述幅面亮度检测数据是通过执行如本技术第一方面的实施方式中任一所述的幅面亮度检测方法得到的。
31.本技术公开的第五方面提供一种3d打印设备，包括：机架，具有一共用容纳空间；容器，在打印作业中设置在所述共用容纳空间中，用于盛放光固化材料；z轴系统，设置在所述机架中，包括一z轴构件、以及用于驱动所述z轴构件升降运动的驱动装置；构件平台，在打印作业中位于所述容器内并连接所述z轴构件，用于在打印作业中受z轴系统控制而调整所述构件平台至打印基准面的距离，以及用于逐层累积附着固化层以形成3d构件；能量辐射装置，用于向所述构件平台方向投影图像；成像装置，在检测作业中连接所述z轴构件，或者在检测作业中位于所述构件平台上表面或下表面；所述成像装置的第一侧表面为漫反射面或第二侧表面为半透光面，用以在检测作业中呈现能量辐射装置所投影的图像；其中，所述第一侧表面为靠近能量辐射装置的一侧表面，所述第二侧表面为远离能量辐射装置的一侧表面；摄像装置，用于在检测作业中拍摄能量辐射装置投影在成像装置上的成像；第二控制装置，与所述能量辐射系统、z轴系统、以及摄像装置相连，用于在打印作业中控制所述能量辐射系统和z轴系统，以在所述构件平台上累积附着固化层得到相应的3d构件；以及，用以在检测作业中控制所述能量辐射装置和摄像装置协同工作以执行如本技术第一方面的实施方式中任一所述的能量辐射装置的幅面亮度检测方法。
32.在本技术第五方面的某些实施方式中，当所述成像装置在检测作业中连接所述z轴构件时，所述z轴机构还包括连接所述z轴构件的承载机构，所述承载机构用于在检测作
业中装设所述成像装置，以及在打印作业中装设所述构件平台。
33.在本技术第五方面的某些实施方式中，所述3d打印设备为底曝光的打印设备，所述摄像装置位于成像装置的正上方或斜下方。
34.在本技术第五方面的某些实施方式中，所述3d打印设备为顶曝光的打印设备，所述摄像装置位于所述成像装置的斜上方或正下方。
35.在本技术第五方面的某些实施方式中，所述摄像装置位于所述成像装置的正下方，所述共用容纳空间用以在打印作业中设置容器，以及用以在检测作业中设置摄像装置。
36.在本技术第五方面的某些实施方式中，所述3d打印设备为面曝光的打印设备。
37.综上所述，本技术中所提供的幅面亮度检测方法通过摄像装置拍摄能量辐射装置的幅面，从而对能量辐射装置的幅面亮度进行检测，可一次性获取面曝光的整个幅面各个点的出光光强，提高操作效率。本技术中的亮度检测方法将摄像装置本身的误差修正，使检测过程中的误差大大降低，为能量辐射装置的幅面标定提供了可靠的数据支持。
38.本领域技术人员能够从下文的详细描述中容易地洞察到本技术的其它方面和优势。下文的详细描述中仅显示和描述了本技术的示例性实施方式。如本领域技术人员将认识到的，本技术的内容使得本领域技术人员能够对所公开的具体实施方式进行改动而不脱离本技术所涉及发明的精神和范围。相应地，本技术的附图和说明书中的描述仅仅是示例性的，而非为限制性的。
附图说明
39.本技术所涉及的发明的具体特征如所附权利要求书所显示。通过参考下文中详细描述的示例性实施方式和附图能够更好地理解本技术所涉及发明的特点和优势。对附图简要说明书如下：
40.图1显示为本技术中的幅面亮度检测系统在一实施例中的简要结构示意图。
41.图2显示为本技术中的亮度检测方法在一实施例中的流程示意图。
42.图3显示为本技术中的检测图案在一实施例中的示意图。
43.图4显示为本技术中的亮度检测方法在另一实施例中的流程示意图。
44.图5显示为本技术中对摄像装置进行标定操作的步骤在一实施例中的示意图。
45.图6a显示为本技术中第一标定图像的有效区域在一实施例中的结构示意图。
46.图6b显示为本技术中的子区域在一实施例中的结构示意图。
47.图6c显示为本技术中的子区域在另一实施例中的结构示意图。
48.图7显示为本技术中的亮度检测方法在又一实施例中的流程示意图。
49.图8显示为本技术中的亮度区域在一实施例中的结构示意图。
50.图9显示为本技术一实施例中的3d打印设备在检测作业时的简要结构示意图。
51.图10显示为本技术一实施例中的3d打印设备在打印作业时的简要结构示意图。
52.图11显示为本技术中的z轴构件和承载机构在一实施例中的结构示意图。
53.图12a～图12c显示为本技术中摄像装置的拍摄面与能量辐射装置的幅面大小在不同实施例中的示意图。
具体实施方式
54.以下由特定的具体实施例说明本技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点及功效。
55.在下述描述中，参考附图，附图描述了本技术的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本公开的精神和范围的情况下进行模块或单元组成、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本技术的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本技术。
56.虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件、信息或参数，但是这些元件、信息或参数不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件、信息或参数与另一个元件、信息或参数进行区分。例如，第一校正图像可以被称作第二校正图像，并且类似地，第二校正图像可以被称作第一校正图像，而不脱离各种所描述的实施例的范围。第一校正图像和第二校正图像均是在描述一个校正图像，但是除非上下文以其他方式明确指出，否则它们不是同一个校正图像。类似的情况还包括第一标定图像和第二标定图像，第一控制装置和第二控制装置，第一侧表面和第二侧表面等。
57.再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“a、b或c”或者“a、b和/或c”意味着“以下任一个：a；b；c；a和b；a和c；b和c；a、b和c”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
58.呈如背景技术中所述，能量辐射装置的出光不均匀，会导致未能按照理想的大小提供能量。在一些实施方式中，可通过相机固定在投影面上方，并拍摄投影面来得到投影面亮度检测数据。但是，在实际应用中这种方式仍存在着较多误差，例如，一方面由于相机非正对投影面拍摄，存在着幅面畸变的误差；另一方面，相机自身的光均匀性也存在着误差，例如相机在拍摄图像时，摄取的画面中位于中心处的亮度和位于边缘的亮度是不同的。又如，投影面缺少便于识别的锚点，由此造成检测精度差、效率低。再如，相机受到自身参数限制，能够拍摄到的画面不能覆盖大幅面的打印设备。
59.有鉴于此，本技术第一方面提供一种能量辐射装置的幅面亮度检测方法，以期为能量辐射装置的幅面检测提供精准的数据支持。
60.其中，所述能量辐射装置为3d打印设备中用以辐射能量的装置。
61.应当理解，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，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。在打印时，首先对所述数字模型文件进行处理以实现向3d打印设备导入待打印的3d模型。在此，所述3d模型包括但不限于基于cad构件的3d模型，其举例为stl文件，控制装置对导入的stl文件进行布局及切层处理。所述3d模型可通过数据接口或网络接口导入到控制装置中。所导入的3d模型中的实体部分可以为任意形状，例如，所述实体部分包括牙齿状、球状、房屋状、齿状、或带有预设结构的任意形状等。其中，所述预设结构包括但不限于以下至少一种：腔体结
构、包含形状突变的结构、和对于实体部分中轮廓精度有预设要求的结构等。
62.3d打印设备通过能量辐射装置对光固化材料进行逐层曝光固化并累积各固化层的方式打印3d构件，具体的光固化快速成型技术的工作原理为：使用光固化材料作为原料，在控制装置控制下，能量辐射装置照射按各切片层的切片图像进行逐层曝光或扫描，与位于辐射区域内的树脂薄层产生光聚合反应后固化，形成制件的一个薄层截面。当一层固化完毕后，工作台移动一个层厚，在刚刚固化的树脂表面又覆上一层新的光固化材料以便进行循环曝光或扫描。新固化后的一层牢固地粘接在前一层上，如此反复，层层堆积，最终形成整个产品原型即3d构件。所述光固化材料通常指经光(例如为紫外光、激光等)照射后会形成固化层的材料，其包括但不限于：光敏树脂、或光敏树脂与其他材料的混合液等。所述其他材料例如为陶瓷粉、色料等。
63.在本技术中，所述3d打印设备包括但不限于dlp、lcd等面曝光的光固化打印设备。例如，在dlp打印设备中，所述能量辐射装置举例包括dmd芯片、控制器和存储模块。其中，所述存储模块中存储将3d模型分层的切片图像。所述dmd芯片在接受到控制器的控制信号后将对应切片图像上各像素的光源照射到打印基准面上。其中，dmd芯片外观看起来只是一小片镜子，被封装在金属与玻璃组成的密闭空间内，事实上，这面镜子是由数十万乃至上百万个微镜所组成的，每一个微镜代表一个像素，所投影的图像就由这些像素所构成。dmd芯片可被简单描述成为对应像素点的半导体光开关和微镜片，所述控制器通过控制dmd芯片中各光开关来允许/禁止各微晶片反射光，由此将相应切片图像照射到光固化材料上，使得对应图像形状的光固化材料被固化，以得到图案化的固化层。又如，在lcd打印设备中，所述能量辐射装置也可以包括lcd光源系统，所述lcd光源系统包括led光源和lcd液晶屏，能量辐射装置中的控制芯片将待打印切片的分层图像通过lcd液晶屏投影到打印面，利用lcd液晶屏所提供的图案辐射面将容器中的待固化材料固化为相应的图案固化层。
64.所述幅面亮度检测方法可由幅面亮度检测系统来执行，请参阅图1，其显示为本技术中的幅面亮度检测系统在一实施例中的简要结构示意图，如图所示，所述幅面亮度检测系统1包括：摄像装置11、成像装置(未予以图示)、以及第一控制装置12。
65.所述摄像装置用以拍摄所述成像装置上的成像，其中，所述摄像装置举例包括但不限于为：相机或摄像机等可以拍摄图像的装置。所述摄像装置可以为独立于3d打印设备或幅面亮度检测系统而设置，也可以是集成于3d打印设备或幅面亮度检测系统而设置，本技术不对此进行限制，只要摄像装置能将所拍摄的图像发送给所需的系统、单元或设备等即可，发送的方式包括不限于有线传输和无线传输的方式，例如usb、wifi、蓝牙等，在此不予以赘述。
66.应当理解，由于在本技术的检测过程中需要利用摄像装置对光源进行拍摄，然而在一些情况下，摄像装置无法直接对光源进行拍摄，需要借助一些介质来呈现光源的成像。成像装置即包括用以显示光成像的介质，以便摄像装置拍摄所述光源投影在成像装置上的成像，从而间接地对光源进行拍摄，成像装置用以成像的表面即为成像面。
67.为使成像装置能够呈现所述能量辐射装置的投影面，所述成像装置位于能量辐射装置的投影方向上。成像装置到能量辐射装置的距离可以根据摄像装置的物距来确定，在一些实施例中，所述成像装置也可以位于3d打印设备的打印成型面上，以使检测过程更贴合实际打印过程中的情景，从而提高检测精度。
68.所述成像装置的具体结构可根据所述能量辐射装置和摄像装置的位置来确定。例如，当能量辐射装置与摄像装置位于同侧时，成像装置中用以显示光成像的介质表面为漫反射面，所述漫反射面举例包括但不限于通过白纸、涂覆有漫反射涂料的板等具有漫反射功能的材料来实现。又如，当能量辐射装置与摄像装置位于不同侧时，成像装置中用以显示光成像的介质可以为半透明材质，例如半透明玻璃、半透明塑料等。
69.在此，定义所述成像装置的第一侧表面为与能量辐射装置同侧的一面，即靠近能量辐射装置的一侧表面；定义成像装置的第二侧表面为与能量辐射装置不同侧的一面，即远离能量辐射装置的一侧表面。
70.所述摄像装置的安装位置可以基于3d打印设备的类型而确定。另外，摄像装置相对于成像装置的安装角度也可基于能量辐射装置的位置而确定，在某些情况下，当摄像装置与能量辐射装置同侧时，为避免对能量辐射装置投影画面的影响，摄像装置可斜对成像装置。
71.例如，当3d打印设备为底曝光的打印设备时，能量辐射装置位于容器下方，并向上投影，则成像装置位于能量辐射装置的上方，此时摄像装置可位于成像装置的正上方或斜下方。当摄像装置位于成像装置的正上方时，成像装置为半透明材质，从而可透过能量辐射装置投影的图像以供摄像装置拍摄；当摄像装置位于成像装置的斜下方时，成像装置的第一侧表面为漫反射面，从而可显示能量辐射装置所投影的画面以供摄像装置拍摄。又如，当3d打印设备为顶曝光的打印设备时，能量辐射装置位于容器上方，并向下投影，则成像装置位于能量辐射装置的下方，此时摄像装置可位于成像装置的正下方或斜上方。当摄像装置位于成像装置的正下方时，成像装置为半透明材质，从而可透过能量辐射装置投影的图像以供摄像装置拍摄；当摄像装置位于成像装置的斜上方时，成像装置的第一侧表面为漫反射面，从而可显示能量辐射装置所投影的画面以供摄像装置拍摄。
72.所述第一控制装置包含通过计算机设备中的软件和硬件来实现。
73.在一个示例性的实施例中，请继续参阅图1，其显示为本技术中的第一控制装置在一实施例中的简要结构示意图，如图所示，所述第一控制装置12包括接口模块121和处理模块122。所述接口模块121根据所连接的装置而确定其接口类型，其包括但不限于：通用串行接口、视频接口、工控接口等。例如，所述接口模块121可包括usb接口、hdmi接口和rs232接口等。接口模块121连接摄像装置11以获取摄像装置11所拍摄的图像，接口模块121还与处理模块122连接以将获取的图像发送给处理模块。所述处理模块122包含：cpu或集成有cpu的芯片、可编程逻辑器件(fpga)、和多核处理器中的至少一种。所述处理模块122还包括内存、寄存器等用于临时存储数据的存储器。
74.在一些实施方式中，所述幅面亮度检测系统的接口模块还可连接外部设备，例如计算机设备等，以将幅面亮度检测数据提供给外部设备进行其他处理。在另一些实施方式中，所述幅面亮度检测系统可集成于3d打印设备，从而通过第一控制装置的接口模块与3d打印设备的其他装置连接，以将幅面亮度检测数据提供给3d打印设备。
75.在又一些实施例中，所述幅面亮度检测系统中的处理模块还可进一步将幅面亮度检测数据处理成对能量辐射装置的标定数据，所述幅面亮度检测系统可将标定数据发送给3d打印设备，从而使能量辐射装置的出光均匀。在此，所述3d打印设备可利用标定数据处理对能量辐射装置进行标定，使其出光均匀。应当理解，所述出光均匀指的是能量辐射装置在
投影一幅纯色图像时，不会出现幅面中各区域亮度不一的情况，或尽量将这种情况减少到最低。
76.在其他的实施方式中，还可基于幅面亮度检测数据对3d打印模型中的各切片图像进行处理，对能量辐射装置幅面中偏亮或偏暗区域对应于各切片图像中的部分作灰度补偿，例如对偏亮区域作负的灰度补偿，对偏暗区域作正的灰度补偿。在一些情况下，还可以将标定数据处理成灰度掩膜，并对每一切片图像均施加该灰度掩膜，从而校正能量辐射装置出光不均匀带来的问题。
77.在一个示例性的实施例中，请参阅图2，其显示为本技术中的亮度检测方法在一实施例中的流程示意图。
78.呈如图2所示，在步骤s111中，令所述能量辐射装置向所述成像装置投影一检测图案，所述检测图案中包括若干亮度相同的检测点。
79.在可能的实施方式中，所述相同包括各检测点的灰度值相同、和/或尺寸相同、和/或形状相同。并且，为提升检测数据的精确度，在一些实施方式中，各检测点为阵列排布。
80.请参阅图3，其显示为本技术中的检测图案在一实施例中的示意图。如图所示，在检测图案2中包括若干阵列排布的检测点，各检测点均为等径、等灰度值的白色圆点。
81.需要说明的是，由于在3d打印设备中，需要借助能量辐射装置辐射的光能量使打印材料成型，而能量辐射装置所输出的光能量与其所投影的画面中各像素的灰度值相关，灰度值越高则越亮，灰度值越低则越暗，因此在本实施例中采用了黑底白点的图案作为检测图案。当然，虽然在本实施例中采用了灰度值为255的白色圆点作为检测点，但是在实际的应用中，检测点的灰度值也可以小于255，或者检测点的形状也可以为三角形、方形等，在此不予以赘述。
82.请继续参阅图2，在步骤s112中，令一摄像装置拍摄检测图案在所述成像装置上的成像以得到检测图像，并通过校正数据对所述检测图像进行校正，以得到校正图像。
83.在一个示例性的实施例中，为防止摄像装置在拍摄时产生过曝现象，还可对所述能量辐射装置的出光强度进行调整，以使投影出的检测图案的亮度与所述摄像装置的曝光量相匹配。在此，所述对能量辐射装置的出光强度进行调整通常指的是调整整个幅面的亮度而非局部幅面的亮度，例如可通过调节能量辐射装置的功率来实现。将能量辐射装置的幅面亮度调整在摄像装置所能接受的曝光量范围内，可避免因过曝问题带来的校正错误问题。当然，在某些特殊情况下，例如能量辐射装置的整体幅面存在较大的不均匀性问题时，幅面中某些区域的亮度可能超过了摄像装置所能接受的曝光量范围，而另一些区域的亮度可能在摄像装置所能接受的曝光量范围之内，则仅调整幅面局部区域的亮度即可能使整体的亮度均在摄像装置所能接受的曝光量范围之内，在这种情况下也可仅调整能量辐射装置局部幅面的亮度。
84.其中，所述校正数据是通过对摄像装置进行标定操作而得到的。在此需要说明的是，在一些情况下，例如在首次使用摄像装置进行拍摄时，需要对摄像装置进行标定以减少摄像装置自身的误差。然而在另一些情况下，由于摄像装置自身的误差基本稳定，不会经常变动，因此并非每次执行亮度检测方法时均需要执行标定操作，在对摄像装置执行过标定操作后，在一定的时间或使用频次内，只要沿用前次标定操作时的校正数据即可。
85.在一个示例性的实施例中，请参阅图4，其显示为本技术中的亮度检测方法在另一
实施例中的流程示意图。如图所示，在步骤s111前，还包括对摄像装置进行标定操作的步骤s110。
86.在可能的实施方式中，请参阅图5，其显示为本技术中对摄像装置进行标定操作的步骤在一实施例中的示意图。
87.如图所示，在步骤s1101中，令一摄像装置拍摄一纯色均匀光源的成像以得到第一标定图像。
88.应当理解，所述纯色均匀光源包括能够提供纯色且亮度均匀的光源，该光源所辐射的亮度区域中各部分的光强均为一致，所述纯色均匀光源包括但不限于球积分光源、或已被亮度均匀性校正过的能量辐射装置等。
89.其中，为保证标定效果，可令拍摄时的外界环境光尽可能弱，例如在暗室环境中或密闭容器中进行。
90.在一实施例中，所述纯色均匀光源还可与幅面亮度检测系统中第一控制装置的接口模块连接，从而受控地与摄像装置协同工作。例如，在需要拍摄第一标定图像时，第一控制装置令纯色均匀光源打开，然后令摄像装置拍摄纯色均匀光源的成像，在拍摄完成后再将纯色均匀光源关闭。
91.在一个示例性的实施例中，为避免产生过曝现象，还需要对纯色均匀光源和/或摄像装置的拍摄参数进行调整，以使所述摄像装置的曝光量与所述纯色均匀光源的亮度相匹配。在此，调整方式可包括但不限于以下中的一种或多种的结合：调节所述纯色均匀光源的出光强度、调节所述摄像装置的镜头光圈，调整所述摄像装置的曝光时间等。
92.在一些实施方式中，可以令纯色均匀光源对着所述成像装置照射，以得到该纯色均匀光源在成像装置上的成像。
93.在另一些实施方式中，也可以在所述纯色均匀光源上覆成像膜，并令摄像装置拍摄该覆有成像膜的纯色均匀光源，例如在球积分光源上安装一个成像膜，从而得到所述纯色均匀光源的成像。
94.在对摄像装置的标定操作过程中，定义纯色均匀光源成像的面为成像面，例如，在令纯色均匀光源对着所述成像装置照射的示例中，成像装置为成像面；在纯色均匀光源上覆成像膜的示例中，成像膜为成像面。并且，定义摄像装置到成像面的距离为物距。则，为了减少误差，可尽量使在步骤s1101中拍摄纯色均匀光源成像时的物距与步骤s112中拍摄检测图像时的物距相等。或者说，在摄像装置的各拍摄过程中，均可保持物距相等，以尽量减少物距带来的误差。
95.所述第一标定图像即摄像装置对纯色均匀光源在成像面上成像拍摄所获得的图像。由于所述纯色均匀光源提供的是纯色且亮度均匀的光源，因此该成像中各区域的亮度理论上应当相同，但由于摄像装置自身的误差，导致拍摄的第一标定图像中可能存在各区域亮度不一致的情况，例如中间区域较量而四周相对较暗，或者明暗不规律的情况。
96.因此，需要基于该第一标定图像，对摄像装置进行标定。请继续参阅图5，在步骤s1102中，对所述第一标定图像中的有效区域进行图像处理，以得到校正数据；其中，所述校正数据用于对所述第一标定图像进行校正，以使所述有效区域中各子区域的亮度差在阈值范围内。
97.应当理解，在摄像装置所拍摄的画面中，可能存在非成像面的部分，例如背景等。
如果这些非成像面的部分也被作为待处理数据，则会影响标定的精度以及数据运算量，因此在一些实施方式中，需要对第一标定图像进行处理，即提取第一标定图像中的有效区域，该有效区域即对应于成像面，从而仅对有效区域作处理。
98.其中，所述有效区域包括不限于通过roi(region of interest，感兴趣区域)、灰度值设定等处理方式获得。例如，在halcon、opencv、matlab等机器视觉软件上利用各种算子(operator)和函数来求得感兴趣区域roi；又如，仅提取图像中被纯色均匀光源照射的区域，其他区域的灰度值直接置零，由此得到有效区域。
99.应当理解，图像是由若干像素构成的，第一标定图像的有效区域中亦包括若干像素，这些像素对应于成像面上的各个区域。在一些情况下，为保证标定的精度，可以单个像素为单位划分有效区域中的子区域，并使各像素的亮度差在阈值范围内；在另一些情况下，为提高标定效率，也可以以多个像素为单位划分有效区域中的子区域，保证各子区域内的像素亮度之和或均值在阈值范围内。
100.在一个示例性的实施例中，请参阅图6a，其显示为本技术中第一标定图像的有效区域在一实施例中的结构示意图。如图所示，图中的单个方格结构即代表一个像素，所述有效区域6包括了若干像素。因此在本实施例中，需要令各像素之间的亮度差在阈值范围内。
101.请参阅图6b，其显示为本技术中的子区域在一实施例中的结构示意图。如图所示，在本实施例中，以单个像素为一个子区域61。请参阅图6c，其显示为本技术中的子区域在另一实施例中的结构示意图。如图所示，在本实施例中，以多个像素为一个子区域61’。在一实施例中，可令各子区域内的像素亮度之和或均值在阈值范围内。例如，当各子区域内分别包括4个像素时，可将4个像素之和或者均值作为该子区域的亮度，并令各子区域的亮度差在阈值范围内。
102.应当理解，虽然在图6c中以4个像素为一个子区域为例，但在实际的应用中也可根据实际需求而配置为更多或者更少个像素为一个子区域。
103.需要说明的是，为了清楚显示像素结构，在图6a、图6b、图6c中的各像素较少且较大。在实际应用中，第一标定图像的有效区域中像素可能更多且更小。另外，在6b和6c中，黑色的像素仅用以示意子区域中像素的数量，而非表示在第一标定图像的有效区域中该像素为黑色。再者，由于旨在说明子区域与像素的关系，因此在图6a、图6b、图6c中未对像素的亮度进行标识，而在实际的应用中各像素之间的亮度可能存在差异。
104.其中，所述亮度差即亮度的差值，可通过与亮度相关的参数值来表示。例如，对于黑白图像，可以通过灰度值来表示亮度，并将灰度值的差值作为亮度差；又如，对于彩色图像，可以通过各通道值权重处理后确定亮度值，以rgb图像为例，亮度值可以为0.299
×
r+0.587
×
g+0.114
×
b，并将亮度值的差值作为亮度差。
105.应当理解，所述阈值范围即允许的亮度差差值范围，阈值范围可通过实际需求而确定，当对标定精度要求较高时，可将阈值范围设置得较小，例如将允许的灰度值差值设置在0～5范围内；反之，当对标定精度要求较低时，可将阈值范围设置得较大。需要说明的是，对阈值范围的数值举例仅为说明而非限制，在实际的应用中可根据具体的需要和要求而作出调整。
106.在可能的实施方式中，为满足有效区域中各子区域的亮度差在阈值范围内，需要对第一标定图像中的有效区域进行图像处理，所述图像处理包括确定对各子区域的校正数
值，由此得到校正数据，以通过校正数据对第一标定图像进行校正，校正后的第一标定图像中各子区域的亮度差在阈值范围内。
107.在一实施例中，所述校正数据可以为掩膜图案，即通过该掩膜图案叠加到第一标定图像的有效区域后，有效区域中各子区域的亮度差即在阈值范围内。在此，所述幅面亮度检测系统可将对各子区域的校正数值直接作为校正数据，即通过各校正数值对各对应的子区域进行校正后，各子区域的亮度差即在阈值范围内。或者，所述幅面亮度检测系统可将对各子区域的校正数值处理成图像形式保存，从而得到所述掩膜图案。
108.例如，以第一标定图像为黑白图像为例，在获取第一标定图像后，对第一标定图像有效区域中的各子区域进行灰度值检测，并以使各子区域的灰度值差在阈值范围内为目的，对各子区域的灰度值进行校正。在一些情况下，并非所有的子区域都需要被校正，此时可将不需要校正的子区域校正数值设为0。这些对各子区域的校正数值可直接被保存为校正数据，即该校正数据中包含对各子区域的校正数值。或者，在得到各子区域的校正数值后，可将各校正数值处理成一具有不同灰度区域的掩膜图像，这些不同的灰度区域即对应于第一标定图像中需要被校正的子区域。
109.其中，所述校正数值可通过各类可用的图像处理方法来确定，例如先确定有效区域的各子区域中灰度值最大的区域和灰度值最小的区域，以得到该有效区域内的最大灰度值和最小灰度值，对于每一子区域的校正数值＝最小灰度值/该子区域的灰度值*最大灰度值。需要说明的是，该方法只是对图像处理方法的举例而非限制，在实际的应用中也通过其他图像处理方法实现校正数值的确定，例如通过最小二乘法等，在此不予以赘述。
110.在一个示例性的实施例中，请参阅图7，其显示为本技术中的亮度检测方法在又一实施例中的流程示意图。在此，为进一步确保标定精度，还包括对所确定的校正数据进行复检的步骤。在步骤s1103中，可令摄像装置重复拍摄所述纯色均匀光源的成像以得到第二标定图像。
111.应当理解，虽然第一标定图像和第二标定图像均是对纯色均匀光源拍摄所得的图像，但为了便于区分，在本技术的各实施例中，将在摄像装置的标定过程中用以确定校正数据的图像定义为第一标定图像，将用以复检校正数据的图像定义为第二标定图像。
112.在步骤s1104中，通过基于第一标定图像所确定的校正数据对第二标定图像进行校正，即通过校正数据对第二标定图像的有效区域中各对应的子区域进行处理，从而得到校正后的第二标定图像。在校正后的第二标定图像中，期望各有效区域的各子区域的亮度差在阈值范围内。当校正后的第二标定图像中，满足各有效区域的各子区域的亮度差在阈值范围内时，则验证该校正数据有效，从而确定该校正数据，继续执行s111的步骤。如果不满足，则需要重复执行对摄像装置进行标定操作的步骤，即如图7所示s1101～s1104的步骤，以重新确定校正数据，直到校正数据能够使第二标定图像中有效区域的各子区域的亮度差在阈值范围内。在此，若反复对摄像装置进行标定操作达到预设次数后仍不能使第二标定图像中有效区域的各子区域的亮度差在阈值范围内，则可以产生提示信息以提示操作人员排查问题。
113.正如前文中所述，并非每次执行步骤s112前都需要执行s1101～s1104即对摄像装置进行标定操作的步骤，在一些实施方式中，可直接将已确认的校正数据应用在步骤s112中。
114.在步骤s112中，通过校正数据对检测图像进行校正后，即可得到校正图像，该校正图像中包括若干对应于所述检测点的亮度区域。
115.在此，受到摄像装置的拍摄限制，例如可能存在的散射现象，在检测图案中的检测点被拍摄时在检测图像中所显示的亮度区域大小可能会大于实际尺寸。例如在检测图案中9个像素大小的检测点在检测图像中对应的亮度区域可能会大于9个像素。因此，可以理解的是，所述亮度区域包括检测点所对应的成像区域，在一些实施例中，在对检测精度要求不高的情况下，也可将多个相邻检测点对应的成像区域作为一个亮度区域，因此所述亮度区域包括至少一个检测点所对应的成像区域。
116.在一些情况下，当摄像装置非正对成像装置进行拍摄时，由于存在一定的斜度，拍摄到的成像可能会产生变形。
117.在一个示例性的实施例中，为减少误差，可基于所述检测图像中多个检测点的实际成像位置和理论成像位置，确定所述检测点的实际成像位置和理论成像位置之间的转换关系。再根据各检测点的实际成像位置、所述转换关系、以及校正数据，对所述检测图像进行校正，以得到所述校正图像。
118.具体地说，检测图案中的各检测点均具有一理论成像位置，即当摄像装置完全正对成像装置进行拍摄时所能拍摄到的检测点位置，但当摄像装置斜对着成像装置进行拍摄时，则拍摄到的画面与正对拍摄时相比存在一定的形变，导致检测点的实际成像位置也会相对于理论成像位置发生改变。在此，可通过检测点的实际成像位置和理论成像位置之间的偏差，构建检测点的实际成像位置和理论成像位置之间的转换关系。当获取到摄像装置拍摄的检测图像时，可通过转换关系和校正数据对检测图像进行处理，从而得到校正图像。
119.在可能的实施方式中，首先基于各检测点的实际成像位置、转换关系，确定第一校正图像；其中，所述第一校正图像中包括各检测点的理论成像位置；然后，通过校正数据对第一校正图像进行校正，以得到第二校正图像；其中，所述第二校正图像中各亮度区域的成像亮度用以作为所述能量辐射装置的幅面亮度检测数据。
120.在此，在获取了摄像装置拍摄的检测图像后，先通过转换关系对检测图像中的各检测点进行处理，确定各检测点的理论成像位置，以得到第一校正图像；可以理解的是，该第一校正图像是对检测图像进行处理后的图像，即将检测图像中的各检测点的实际成像位置转换成了理论成像位置。然后，再利用校正数据对第一校正图像进行校正，从而得到第二校正图像，可以理解的是，该校正的过程是用以去除摄像装置自身的误差，以使第二校正图像中各检测点对应的亮度区域能够真实反映出能量辐射装置自身的幅面亮度。
121.在一些实施方式中，在获取了检测图像后，也可先通过校正数据对检测图像进行校正，再用转换关系对各检测点的成像进行处理，在此不作步骤顺序上的限定。
122.在一实施例中，所述转换关系可通过识别检测图像中的4个位于角点的亮度区域来确定。由于4个位于角点的亮度区域对应的是位于4个角点的检测点，因此通过该4个检测点的实际成像位置和理论成像位置之间的偏差，即可构建出检测点的实际成像位置与理论成像位置之间的转换关系，例如透视变化矩阵等。当然，为提高计算精度，也可以采用更多检测点来构建所述转换关系，所述检测点也不仅限4个角点的检测点，还可取其他位置的检测点等。
123.在此需要说明的是，所述转换关系并非在每次执行亮度检测方法时都需要构建，
在一些情况下，在首次执行时构建过或者预先知道转换关系后，只需直接利用该数据即可。在一些实施例中，当摄像装置相对于成像装置的位置未发生改变时，无需重新构建转换关系，当摄像装置相对于成像装置的位置发生改变时，为保证检测精确度，可视具体情况而重新构建转换关系。
124.请继续参阅图2，在步骤s113中，分析校正图像中各亮度区域的成像亮度，以作为所述能量辐射装置的幅面亮度检测数据。
125.在此，可通过亮度传感器等亮度测量设备分别检测校正图像中各亮度区域的成像亮度，并将各亮度区域的成像亮度作为能量辐射装置幅面的亮度检测数据。
126.在一个示例性的实施例中，由于所述亮度区域包括至少一个检测点所对应的成像区域，因此为了更准确地表示检测点的实际亮度，可将亮度区域中各选定像素的灰度值相加，以作为该亮度区域的成像亮度。
127.在此，由于亮度区域中可能包括了一些灰度渐变的区域，这些区域可能对应于检测图案中属于非检测点的区域，然而受到检测点的光散射影响形成了灰度渐变区域。例如，以黑底白点的检测图案为例，检测图案中在白点周围的黑色区域，受到白点的光散射影响会使得在检测图像中黑色区域对应的像素灰度值大于0。因此需要通过一些选定标准将不相关的像素排除，从而提高检测的精确度。在此，所述选定像素的选定标准包括不限于灰度阈值、亮度阈值等。以黑白图像为例，在每一亮度区域中，通过将小于灰度阈值的像素排除，将大于等于灰度阈值的像素选定，由此选出选定像素，将各选定像素的灰度值相加后，作为该亮度区域的成像亮度。其中，也可以通过将小于等于灰度阈值的像素排除，将大于灰度阈值的像素选定；或者，在其他的示例中，也可以将选定像素的均值作为该亮度区域的成像亮度。
128.请参阅图8，其显示为本技术中的亮度区域在一实施例中的结构示意图。如图所示，在图8的实施例中显示有一亮度区域内所有像素的灰度值，在此假设以200作为灰度阈值，则将灰度值大于200的各像素作为选定像素，然后将这些选定像素的灰度值相加后，即可确定该亮度区域的成像亮度。当然，在其他的示例中也可以将这些选定像素作均值处理，在此不予以赘述。
129.在另一些实施方式中，对检测精度要求不高的情况下，为提高检测速度，也可将多个检测点对应的成像区域作为亮度区域。在这些实施方式中，对亮度区域执行的操作与上述实施例中类似，即将该包含多个成像区域的亮度区域中，各选定像素的灰度值相加，以作为该亮度区域的成像亮度；或者将选定像素的均值作为该亮度区域的成像亮度等。
130.应当理解，画面的清晰程度与成像面到摄像装置的距离、以及摄像装置的焦距相关，在一些实施例中，可通过调整成像面与摄像装置之间的距离、和/或摄像装置的焦距来调整画面清晰度，使检测结果更准确。
131.在另一些实施例中，由于改变成像面与摄像装置之间的距离、和/或摄像装置的焦距等可能会频繁引入不同的误差因素，存在影响检测精度的风险，因此可在保证能量辐射装置的幅面拍摄清晰的情况下，通过其他方式来保证检测的精确度。在这种情景中，理想状态下，摄像装置的拍摄面(即摄像装置所拍摄到的画面)尺寸与能量辐射装置的幅面尺寸相一致，即能量辐射装置的整个幅面刚好完整地处在摄像装置所能拍摄清楚的范围内，且摄像装置所拍摄到的画面中仅包括能量辐射装置的整个幅面；但在多数情况下，摄像装置的
拍摄面尺寸与能量辐射装置的幅面尺寸并非一致，可能存在着尺寸的偏差。在此，将可能的情况分为：摄像装置的拍摄面尺寸大于能量辐射装置的幅面尺寸、摄像装置的拍摄面尺寸小于能量辐射装置的幅面尺寸。
132.请参阅图12a～图12c，其显示为本技术中摄像装置的拍摄面与能量辐射装置的幅面大小在不同实施例中的示意图，其中实线表示能量辐射装置的幅面，虚线表示摄像装置的拍摄面。
133.当摄像装置的拍摄面尺寸大于能量辐射装置的幅面尺寸时，摄像装置能够拍摄完整的幅面，但周围可能还存在其他不属于能量辐射装置幅面的杂质，例如如图12a所示的状态，此时可在执行亮度检测方法的过程中选取有效区域，由于在前文中已对如何确定有效区域作出详述，故在此不再予以赘述。
134.当摄像装置的拍摄面尺寸小于能量辐射装置的幅面尺寸时，在一实施例中，能量辐射装置的幅面包括多个拍摄区域，例如图12b中所示的状态，则可在每一拍摄区域中分别执行所述亮度检测的步骤，以确定所述能量辐射装置整个幅面的亮度检测数据。具体地说，当可将能量辐射装置的幅面分成多个部分，通过移动摄像装置的位置，令摄像装置分别对各部分进行拍摄以执行亮度检测的各步骤，再将各部分对应的数据拼接整合，从而得到能量辐射装置整个幅面的亮度检测数据。在这些实施方式中，为保证检测精度，可使多个拍摄区域中具有重叠的部分，例如如图12b中所示的左右部分的虚线框存在中间重叠部分。
135.在另一实施例中，还可对超出摄像装置的拍摄面部分作处理，即通过拍摄到的部分来预测未入画的部分，例如图12c中所示的状态。在此，可通过校正图像中各所述亮度区域的参数，计算能量辐射装置的幅面超出摄像装置的拍摄面部分中各亮度区域的参数，以确定所述能量辐射装置整个幅面的亮度检测数据。其中，所述亮度区域的参数包括：亮度区域的大小(例如亮度区域所包括的像素数量)、位置(例如亮度区域的坐标)、亮度区域的亮度值等；所述计算方法包括不限于插值计算等。
136.在一个示例性的实施例中，还可拍摄多幅能量辐射装置的幅面得到多幅检测图像，以重复执行所述亮度检测的步骤。在此，由于拍摄误差等因素，不同的检测图像所得到的幅面亮度检测数据可能不同，因此可对这些基于不同的检测图像所得到的幅面亮度检测数据进行处理，从而尽量减少误差。所述处理的方法包括不限于中位数处理、均值处理等，所述均值处理包括不限于取平均值或截首尾平均数等，在此不一一赘述。
137.在一个示例性的实施例中，本技术还提供一种3d打印设备，所述3d打印设备至少包括检测作业和打印作业两种状态，在一些情况下，所述3d打印设备还可能包括标定状态、过滤状态等，由于在本技术中主要涉及检测作业和打印作业的工作状态，因此对其他状态不予以赘述。在此，所述检测作业包括对能量辐射装置的幅面进行亮度检测的步骤，所述打印作业包括对3d模型进行打印以得到3d构件的步骤。
138.所述3d打印设备包括：机架、容器、z轴驱动系统、构件平台、能量辐射装置、成像装置、摄像装置、以及第二控制装置。
139.其中，所述机架用于承载所述容器、z轴驱动系统、能量辐射装置、第二控制装置等机构。
140.在一个示例性的实施例中，所述机架用以具有一共用容纳空间，所述共用容纳空间在打印作业中可用以容纳容器，在检测作业中，所述共用容纳空间也可用于装设所述摄
像装置。需要说明的是，所述摄像装置并非必须位于共用容纳空间中，在一些实施例中，例如底曝光的3d打印设备中，所述摄像装置可于成像装置上方，即不位于共用容纳空间中。
141.所述容器用于盛放光固化材料。所述光固化材料包括任何易于光固化的液态材料或粉末材料，其液态材料举例包括：光固化树脂液，或掺杂了陶瓷粉末、颜色添加剂等混合材料的树脂液等。所述容器的材质包括但不限于：玻璃、塑料、树脂等。其中，所述容器的容量视3d打印设备的类型或3d打印设备中能量辐射装置的整体幅面而定。在一些情况下，所述容器也可以被称为树脂槽。所述容器可以是整体透明或仅容器底透明，例如，所述容器为玻璃容器，且容器壁贴设吸光纸(如黑色薄膜、或黑色纸等)，以便减少在投影期间由于光散射对光固化材料的固化干扰。在一些实施方式中，对于底面曝光成型的打印设备，在所述容器内侧底部表面还铺设有便于使打印的固化层与容器底面剥离的透明柔性膜(未予图示)，所述便于剥离的透明柔性膜例如为fep离型膜，所述fep离型膜是采用超高纯度fep树脂(氟化乙烯丙烯共聚物)制作的热熔融挤出流延薄膜，所述fep离型膜具有优良的不粘性、耐高温性、电气绝缘性、力学性能、耐磨性等。
142.所述z轴驱动系统设置在机架中，所述z轴驱动系统可在z轴方向上移动以在打印作业中带动构件平台上升或下降，所述z轴驱动系统包括z轴构件、以及用于驱动所述z轴构件升降运动的驱动装置。所述构件平台在打印作业中通常位于所述容器内并连接所述z轴构件，用于在打印作业中受z轴驱动系统控制而调整所述构件平台至打印基准面的距离，以及用于逐层累积附着固化层以形成3d构件。具体地说，在基于顶曝光的打印设备中，所述z轴驱动机构用于受控地沿z轴方向移动调整所述构件平台的位置以将构件平台的上表面与容器内打印材料的液面之间构成打印基准面；在基于底曝光的打印设备中，所述z轴驱动机构用于受控地沿z轴方向移动调整所述构件平台的位置以将构件平台的下表面与容器内下表面之间构成打印基准面。所述构件平台用于附着经照射打印基准面上的光固化材料以固化形成图案固化层。所述z轴驱动机构包括驱动单元和z轴移动单元，所述驱动单元用于驱动所述z轴移动，以便所述z轴移动单元带动构件平台沿z轴轴向移动，例如，所述驱动单元可以为驱动电机。所述驱动单元受控制指令控制。其中，所述控制指令包括：用于表示构件平台上升、下降或停止的方向性指令，甚至还可以包含转速/转速加速度、或扭矩/扭力等参数。如此有利于精确控制z轴移动单元的上升的距离，以实现z轴的精准调节。在此，所述z轴移动单元举例包括一端固定在所述构件平台上的固定杆、与固定杆的另一端固定的咬合式移动组件，其中，所述咬合式移动组件受驱动单元驱动以带动固定杆沿z轴轴向移动，所述咬合式移动组件举例为由齿状结构咬合的限位移动组件，如齿条等。又如，所述z轴移动单元包括：丝杆和旋接所述丝杆的定位移动结构，其中所述丝杆的两端旋接于驱动单元，所述定位移动结构的外延端固定连接到构件平台上，该定位移动结构可例如为滚珠丝杠。所述构件平台为用以附着并承载所形成的固化层的部件。其中，所述构件平台用于附着并承载所形成的横截层，构件平台上的横截层经逐层累积后形成3d构件。在某些实施例中，所述构件平台亦被称之为构件板。
143.所述能量辐射装置用于向所述构件平台或成像装置的方向投影图像，在打印作业中，能量辐射装置所投影的图像可使位于打印基准面上的光固化材料成型；在检测作业中，能量辐射装置可向成像装置投影图像以执行亮度检测方法。所述成像装置和摄像装置已在前文中详述，故在此不再赘述。所述第二控制装置与所述能量辐射装置、z轴驱动系统、以及
摄像装置相连，用以在检测作业中控制所述能量辐射装置和摄像装置协同工作以执行如图1～图8和图12a～图12c各对应的实施例中所述的能量辐射装置的幅面亮度检测方法，所述第二控制装置还用于在打印作业中控制所述能量辐射装置和z轴驱动系统，以在所述构件平台上累积附着固化层得到相应的3d构件。
144.所述第二控制装置为包含处理器的电子设备，所述第二控制装置可以为计算机设备、嵌入式设备、或集成有cpu的集成电路等。例如，所述第二控制装置可包括：处理单元、存储单元和多个接口单元。各所述接口单元分别连接能量辐射装置、z轴驱动机构、和摄像装置等3d打印设备中独立封装且通过接口传输数据的装置。所述第二控制装置还包括以下至少一种：提示装置、人机交互装置等。所述接口单元根据所连接的装置而确定其接口类型，其包括但不限于：通用串行接口、视频接口、工控接口等。例如，所述接口单元包括：usb接口、hdmi接口和rs232接口，其中，usb接口和rs232接口均有多个，usb接口可连接人机交互装置等。所述存储单元用于存储3d打印设备打印所需要的文件。所述文件包括：cpu运行所需的程序文件和配置文件等。所述存储单元包含非易失性存储器和系统总线。所述非易失性存储器举例为固态硬盘或u盘等。所述系统总线用于将非易失性存储器与cpu连接在一起，其中，cpu可集成在存储单元中，或与存储单元分开封装并通过系统总线与非易失性存储器连接。所述处理单元包含：cpu或集成有cpu的芯片、可编程逻辑器件(fpga)、和多核处理器中的至少一种。所述处理单元还包括内存、寄存器等用于临时存储数据的存储器。所述处理单元一方面成为控制各装置依时序执行的工控单元。例如，在检测过程中，所述处理单元控制z轴驱动系统将成像装置移动至相距预设打印基准面的一间距位置后，向能量辐射装置传递检测图案，并令摄像装置拍摄该检测图案得到检测图像，再对检测图像进行相关处理后得到能量辐射装置的幅面亮度检测数据；又如，在打印过程中，所述处理单元在控制z轴驱动机构将构件平台移动至相距预设打印基准面的一间距位置后，向能量辐射装置传递对应的分层图像，待能量辐射装置完成照射以将光固化材料图案化固化后，z轴驱动机构带动构件平台调整并移动至相距预设打印基准面的一新的间距位置，重复上述曝光过程。
145.请参阅图9，其显示为本技术一实施例中的3d打印设备在检测作业时的简要结构示意图。如图所示，所述3d打印设备包括：机架(未予以图示)、容器31、z轴驱动系统33、能量辐射装置34、成像装置37、摄像装置36、以及第二控制装置35。
146.在检测作业中，所述第二控制装置35控制能量辐射装置34和摄像装置36协同作业，所述处理单元控制z轴驱动系统33将成像装置37移动至相距预设打印基准面的一间距位置后，向能量辐射装置34传递检测图案，并令摄像装置36拍摄该检测图案得到检测图像，再对检测图像进行相关处理后得到能量辐射装置的幅面亮度检测数据。其中，具体的亮度检测方法已在前文中详述，故在此不再予以赘述。在此，为避免光固化材料的存在对摄像装置的拍摄影响，故在容器内31未设有光固化材料。应当理解，虽然在本实施例中以底曝光的打印设备为例，但在实际的应用中并不以此为限，所述3d打印设备也可以是顶曝光。另外需要说明的是，所述亮度检测方法并非在每次的打印作业之前都需要执行，在一些实施方式中只需定期执行，如打印预设次数、预设时间后执行即可。
147.请参阅图10，其显示为本技术一实施例中的3d打印设备在打印作业时的简要结构示意图。如图所示，所述3d打印设备包括：机架(未予以图示)、容器31、z轴驱动系统33、构件平台32、能量辐射装置34、以及第二控制装置35。
148.在打印作业中，z轴驱动系统33连接构件平台32，容器31内设有光固化材料，所述第二控制装置35中的处理单元在控制z轴驱动机构33将构件平台32移动至相距预设打印基准面的一间距位置后，向能量辐射装置34传递对应的分层图像，待能量辐射装置完成照射以将光固化材料图案化固化后，z轴驱动机构带动构件平台调整并移动至相距预设打印基准面的一新的间距位置，重复上述曝光过程。
149.在一个示例性的实施例中，例如对于顶曝光的打印设备，成像装置可以放置于构件平台上方，构件平台可作为承载的同时，不影响检测作业中能量辐射装置辐射的光在成像装置上的成像。在另一个示例性的实施例中，例如在底曝光的打印设备中，由于能量辐射装置从下之上投影，成像装置可通过可拆卸式的连接装置设置在构件平台的下表面，以便于在检测作业中能量辐射装置的投影面在成像装置上成像；或者，可通过拆除构件平台并替换为成像装置，以便于在检测作业中能量辐射装置的投影面在成像装置上成像，在这些实施方式中，所述z轴驱动系统还可包括一承载机构，所述承载机构可连接于所述z轴构件。
150.在可能的实施方式中，请参阅图11，其显示为本技术中的z轴构件和承载机构在一实施例中的结构示意图。其中，所述承载机构333用于装设所述成像装置或构件板，在图11的示例中显示的是安装构件板32的实施例，但并不应以此为限。换言之，所述成像装置和构件板分时共享(分时共用)一个承载结构，在不同的需求下，承载固定不同的板(成像装置或构件板)。所述z轴构件331连接于所述承载机构333的边框，用于在打印作业中带动所述承载机构升降运动。
151.本技术上述的附图中的流程图和框图，图示了按照本技术各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。基于此，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这根据所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以通过执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以通过专用硬件与计算机指令的组合来实现。
152.上述实施例仅例示性说明本技术的原理及其功效，而非用于限制本技术。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本技术的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本技术所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本技术的权利要求所涵盖。