一种大尺寸高精度DLP多光机投影拼缝消除和能量均化方法

本发明涉及光固化3d打印领域，更具体地说是一种大尺寸高精度dlp多光机投影拼缝消除和能量均化方法。

背景技术：

1、基于dlp的3d打印技术是光固化增材制造技术中的一种，采用数字光处理投影机作为光源照射于光敏树脂上，使之发生光聚合反应形成固化层，再由固化层的堆叠形成3d模型。基于dlp的光固化面积为整个投影平面，可以大幅缩减零件的制造时间，但增大投影平面的面积会不可避免地降低成型精度，因此利用多光机拼接的方法成为实现大尺寸高精度工艺指标的主要手段。在多光机拼接的研究中，一方面由于拼接处图像灰度梯度不连续，造成成品表面存在阶梯状的纵轴纹；另一方面由于dlp光机投影的能量服从高斯分布，并不均匀，造成拼接幅面固化深度不一致，因此多光机投影拼缝与能量均化成为近年来研究的热点。其中利用边缘融合算法优化拼接区域，通过泊松融合算法与平均化多光机投影能量相结合的方法能较好地满足工艺需求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种大尺寸高精度dlp多光机投影拼缝消除和能量均化方法，可以提高dlp多光机光固化成型过程中拼接区域的质量，保证光固化3d打印的质量。

2、本发明的目的通过以下技术方案来实现：

3、一种大尺寸高精度dlp多光机投影拼缝消除和能量均化方法，该方法包括以下步骤：

4、s1：划分打印二维切片图像的拼接区与非拼接区；

5、s2：调制dlp光机的功率，使多个dlp光机功率均匀化；

6、s3：利用泊松融合算法使二维切片图像的拼接区图像进行融合，生成无拼缝的二维切片图像；

7、s4：将生成的无拼缝二维切片图像传输至多个dlp光机进行打印；

8、所述s1中，对导入的三维模型利用软件进行切片形成二维切片图像；划分二维切片图像的拼接区与非拼接区的过程包括：计算多个dlp光机打印重叠区域的大小和计算多个dlp光机打印重叠区域的宽度；多个dlp光机重叠区域包括多个像素，为了保证后续利用泊松算法对像素灰度进行梯度变化操作，像素选择范围在15-20之间；

9、所述s2中，调制dlp光机的功率包括以下步骤：

10、s21：将dlp光机投影的图像分为多个图像块；

11、s22：利用光功率测量计对图像块的光功率值进行测量，计算每个图像块的相对紫外光功率值；

12、s23：根据灰度值和光功率值之间的关系分别计算出最小光功率值和最大光功率值；

13、s24：依据最小光功率值算出各点灰度值，生成光功率校正系数矩阵，通过卷积插值算法将调制完成的图像块恢复成完整图像；

14、所述s3中，通过调整多个dlp光机的相对位置，保证多个dlp光机投影的对应像素点的对齐；根据所述s1中计算的多个dlp光机重叠区域的宽度，利用泊松融合算法，以源二维切片图像的内部梯度场为指导，求解泊松方程实现梯度连续，从而达到拼接区的无缝融合；

15、所述s4中，将生成的无拼缝二维切片图像传输至多个dlp光机，使紫外光投影固化光敏树脂－陶瓷浆料，完成拼接打印，拼接打印成型后检测光固化深度一致性判断是否再次进行dlp光机功率调制。

16、本发明的有益效果为：

17、本发明提供的拼缝消除和能量均化的方法通过泊松融合算法，在保留了拼接前图像梯度信息的同时，融合待拼接的图像，该方法可以实现图像梯度域上的连续，满足了大尺寸高精度成型拼接处的无缝融合；

18、同时和紫外光功率调制相结合，保证了拼接区与非拼接区的光功率值分布基本一致，使拼接后完整图像光功率值分布均匀，满足成型工艺要求。

技术特征：

1.一种大尺寸高精度dlp多光机投影拼缝消除和能量均化方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种大尺寸高精度dlp多光机投影拼缝消除和能量均化方法，其特征在于：所述s1中，对导入的三维模型进行切片形成二维切片图像。

3.根据权利要求1所述的一种大尺寸高精度dlp多光机投影拼缝消除和能量均化方法，其特征在于：所述s1中，划分二维切片图像的拼接区与非拼接区的过程包括：计算多个dlp光机打印重叠区域的大小和计算多个dlp光机打印重叠区域的宽度。

4.根据权利要求3所述的一种大尺寸高精度dlp多光机投影拼缝消除和能量均化方法，其特征在于：多个dlp光机重叠区域包括多个像素，像素选择范围在15-20之间。

5.根据权利要求1所述的一种大尺寸高精度dlp多光机投影拼缝消除和能量均化方法，其特征在于：所述s2中，调制dlp光机的功率包括以下步骤：

6.根据权利要求1所述的一种大尺寸高精度dlp多光机投影拼缝消除和能量均化方法，其特征在于：所述s3中，利用泊松融合算法使二维切片图像的拼接区图像进行融合。

7.根据权利要求3所述的一种大尺寸高精度dlp多光机投影拼缝消除和能量均化方法，其特征在于：所述s3中，通过调整多个dlp光机的相对位置，保证多个dlp光机投影的对应像素点的对齐。

8.根据权利要求7所述的一种大尺寸高精度dlp多光机投影拼缝消除和能量均化方法，其特征在于：根据所述s1中计算的多个dlp光机重叠区域的宽度，利用泊松融合算法，以源二维切片图像的内部梯度场为指导，求解泊松方程实现梯度连续，从而达到拼接区的无缝融合。

9.根据权利要求7所述的一种大尺寸高精度dlp多光机投影拼缝消除和能量均化方法，其特征在于：所述s4中，将生成的无拼缝二维切片图像传输至多个dlp光机，使紫外光投影固化光敏树脂－陶瓷浆料，完成拼接打印。

10.根据权利要求9所述的一种大尺寸高精度dlp多光机投影拼缝消除和能量均化方法，其特征在于：所述拼接打印成型后检测光固化深度一致性判断是否再次进行dlp光机功率调制。

技术总结
本发明涉及光固化3D打印领域，更具体的说是一种大尺寸高精度DLP多光机投影拼缝消除和能量均化方法，该方法包括以下步骤：S1：划分打印二维切片图像的拼接区与非拼接区；S2：调制DLP光机的功率，使多个DLP光机功率均匀化；S3：利用泊松融合算法使二维切片图像的拼接区图像进行融合，生成无拼缝的二维切片图像；S4：将生成的无拼缝二维切片图像传输至多个DLP光机进行打印；可以提高DLP多光机光固化成型过程中拼接区域的质量，保证光固化3D打印的质量。

技术研发人员：李隆球,张粟,周德开,乔菁,崔生乐,姚利明
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/2