CN105881916B - 一种基于大版面的3d快捷成型拼接方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于大版面的3D快捷成型拼接方法及装置，应用于3D打印，在DLP设备的两轴运动控制平台上设置基于同一台控制器的至少两台DLP数字光投影设备，在成型工件时，将工件整体图片切分成对应DLP数字光投影设备的位置对应及数量对应的图片，然后分别输出到对应的DLP数字光投影设备进行工件的成型；其可同时输出成倍于传统模式的出图打印，扩大打印幅面、速度、及精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种3D打印技术，尤其涉及一种基于大版面的3D快捷成型拼接方法及装置。
背景技术
3D快速成型技术（3D打印）为当今最前沿的科技，在长期从事3D打印研发生产的工作中，3D打印包括：SLA、DLP、SLS、SLM等等。其中SLA为激光扫描成型，效率相对低；SLS为激光烧结成型；SLM为激光熔化成型；DLP为整面曝光成型，速度快效率高。
针对DLP投影面曝光技术进行研究，市面上国内国外由于DLP成本低，速度快，所以由DLP成像原理而应运而生的3D打印技术及设备得到大力推广应用，如在：1.珠宝的精密首版制作；2.人物造型；3.工程建筑；4.汽车模型；5.医学应用；6.国防模型应用；7.白色电器首版应用等等，前景广阔，但是由于DLP为数字光学，形成的图案尺寸为16:9长方形构造。以1920-1080P为例，如要制作96X54的面积，那么分辨率像素为50um，96÷1920=50um，54÷1080=50um，我们也开发了相应技术增加像素密度，可增加为2倍即25um，3倍16.6um，4倍12.5um，5倍10um，但是均在同一面积内更精细，即使人为拉长焦距，如150mmX84mm面积，但是像素变大图像模糊，兼因DLP为16:9图像格式，所以无法在相同工作时间内提高效率，增加打印尺寸及面积，受到了严重的局限，兼因应用广阔，所以如何增加打印面积，提高打印速度，便成为DLP投影面曝光3D打印的一个重要课题。
基于生产需要/市场需求，迫切需要发明一种可以增加打印加工面积的方法与结构及控制系统。即采用多DLP投影叠加的方式，实现增加1倍、2倍、3倍、4倍甚至更多，在同一时间内可同时输出成倍于传统模式的出图打印。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题是，提供一种基于大版面的3D快捷成型拼接方法及装置，其可增大打印加工面积。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于大版面的3D快捷成型拼接装置, 包括控制器、两轴运动控制平台、垂直升降平台、斜拉式剥离装置、温度控制器，还包括：与同一台控制器联接的至少两台DLP数字光投影设备，所述DLP数字光投影设备均固定在所述两轴运动控制平台上。
所述控制器包括有：PC主机或嵌入式微控制器、显示器，其具备多路数字图形输出接口，通过数字图形输出接口与所有的所述DLP数字光投影设备联接。
所述数字图形输出接口为HDMI或DVI。
所述控制器包括有电机控制接口，所述两轴运动控制平台，包括起控制作用的两路伺服电机或同步电机，其通过电机控制线与所述控制器的电机控制接口联接。
所述控制器包括有电机控制接口，所述的垂直升降平台，包括起控制作用的一路伺服电机，该伺服电机的电机控制线与所述控制器中的电机控制接口相连。
所述控制器包括有电机控制接口，所述的斜拉式剥离装置，包括起控制作用的一路伺服电机控制，其通过电机控制线与控制器中的电机控制接口相连。
所述DLP数字光投影设备与所述两轴运动控制平台之间还设置有调节支架。
一种基于大版面的3D快捷成型拼接方法，在DLP设备的两轴运动控制平台上设置基于同一台控制器的至少两台DLP数字光投影设备，在成型工件时，将工件整体图片切分成对应DLP数字光投影设备的位置对应及数量对应的图片，然后分别输出到对应的DLP数字光投影设备进行工件的成型。
所述工件整体图片为工件立体图形经过数据切片后的平面图片，在数据切片还对图形进行了数据偏移补偿处理。
在所述分别输出到对应的DLP数字光投影设备进行工件的成型之前，还对图片进行按阵列切分为更小的整列单元图片，工件成型过程中，各DLP数字光投影设备按该整列单元顺序进行输出成型，在输出到对应的DLP数字光投影设备前还对图片进行畸形校正处理。
本发明的有益效果是：一种基于大版面的3D快捷成型拼接方法及装置，在DLP设备的两轴运动控制平台上设置基于同一台控制器的至少两台DLP数字光投影设备，在成型工件时，将工件整体图片切分成对应DLP数字光投影设备的位置对应及数量对应的图片，然后分别输出到对应的DLP数字光投影设备进行工件的成型；其可同时输出成倍于传统模式的出图打印，扩大打印幅面、速度、及精度。
附图说明
图1为本发明一种实施例电气部分的结构示意图；
图2为本发明一种实施的系统总体流程图；
图3为本发明两投影设备的实施例的局部结构示意图；
图4为图3另一角度的结构示意图；
图5为本发明四投影设备的实施例的局部结构示意图；
图6为图5另一角度的结构示意图；
图7为图5方案工件结构形成示意图；
图8为本发明图像投放过程控制流程图；
图9为本发明装置向下打印实施方式的整体结构示意图；
图10为本发明装置向上打印实施方式的整体结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
一种基于大版面的3D快捷成型拼接方法，参照图1图2、及图8所示，在DLP设备的两轴运动控制平台2上设置基于同一台控制器1的至少两台DLP数字光投影设备7，在成型工件时，将工件整体图片切分成对应DLP数字光投影设备7的位置对应及数量对应的图片，然后分别输出到对应的DLP数字光投影设备7进行工件的成型。
所述工件整体图片为工件立体图形经过数据切片后的平面图片，在数据切片还对图形进行了数据偏移补偿处理。
在所述分别输出到对应的DLP数字光投影设备7进行工件的成型之前，还对图片进行按阵列切分为更小的整列单元图片，工件成型过程中，各DLP数字光投影设备7按该整列单元顺序进行输出成型，在输出到对应的DLP数字光投影设备7前还对图片进行畸形校正处理。
结合附图进一步说明，实现方法与结构及控制系统如下描述：
如图1所示：一种基于DLP增大版面的数字光投影3D快速成型拼接装置，系统结构，其电气结构部分包括一台控制器1、多个DLP数字光投影设备7、两轴运动控制平台2、垂直升降平台3、斜拉式剥离装置4、温度控制器6。
实施时，所描述的控制器1主要由PC主机或嵌入式微控制器、显示器组成，其具备多路数字图形输出接口，可同时接多路DLP数字光投影设备7。
实施时，所描述的多个DLP数字光投影设备7，每台DLP数字光投影设备7都通过1个HDMI或DVI等数字图形接口与控制器1相连。
实施时，所描述的两轴运动控制平台2，主要由2路伺服电机或同步电机控制，通过电机控制线与控制器1中的电机控制接口相连。
实施时，所描述的垂直升降平台，由1路伺服电机控制，通过电机控制线与控制器中1的电机控制接口相连。
实施时，所描述的斜拉式剥离装置，由1路伺服电机控制，通过电机控制线与控制器1中的电机控制接口相连。
实施时，所描述的温度控制器，独立控制。
系统控制流程：如图2所示，控制原理：以图3、图4的 采用2个DLP数字光投影设备7为例，开发一套上位机软件。首先将96X108的图，以CAD及各种绘图方式形成的图，以STL、SLC格式切成薄片，将每一层的图档形成路径，并以96X54的面积图档同一时间送至两台DLP投影系统。此时，DLP投影系统会同时分别投放两张切好的96X54的图片，并以初始调整好的拼图尺寸对应，投放至物料工件台面，形成一张原始的96X108图像。由于是UV光源，所以受到照射的光敏树脂，会快速固化，形成一层96X108的图案，层层堆积而形成三维立体造型工件。同理可增加到如150（长）X168（宽）X200（高）、576（长）X648（宽）X580（高）等等面积，高度可调节。当然本例以2个DLP投影为例以说明描述实现过程，不成为对本发明的限定。
系统总体流程图中所示的图片阵列形式投放过程的方法描述如下：
本权利以图5、图6的采用4个DLP数字光投影设备7为例，结构形成如图7所示，将一张较大版面的图分为①②③④四张图，分别对应4台DLP设备（DLP数字光投影设备7），通过图像拼接的机械结构将4路DLP数字光投影设备7所投放的图像拼接在一起。如图中①象限所示，每张图双可以按2*2的阵列分为1、2、3、4位置的像素点所组成的四张图，结合两轴运动控制平台，依次将图中的1、2、3、4位置对应的像素点取出，组成一张更小像素的图片，投放到对应的DLP数字光投影设备7中，实现图像的阵列拼接。从而即提高了DLP投影的版面，又保证了其精度。当然本例以4个DLP数字光投影设备7为例以说明描述实现过程，不成为对本发明的限定。图像投放过程控制流程，可参照图8所示。
打印方式描述如下:
如图9、图10所示两个实施例，通过改变DLP数字光投影设备7结构摆放形式，实现向上或向下打印工作。通过增加多个DLP数字光投影设备7系统拼接，完成大面积大体积工作打印，打印高度不受限定。图9所示为向上打印方式，图10所示为向下打印方式。
实验证明：本发明方法与结构控制系统切实可行，在以往同样的工作时间内，成倍的提高了生产效率，推动了生产力，扩大了打印面积，同理可进行更多台DLP拼接，本发明不一一描述。本发明为智能制造，工业4.0提供了可行的方案，使DLP投影3D打印技术得到了提高与广阔发展空间。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于大版面的3D快捷成型拼接装置, 包括控制器（1）、两轴运动控制平台（2）、垂直升降平台（3）、斜拉式剥离装置（4）、温度控制器（6），其特征在于还包括：与同一台控制器（1）联接的N台DLP数字光投影设备（7），其中，N大于等于2，所述DLP数字光投影设备（7）均固定在所述两轴运动控制平台（2）上；所述控制器将图片切成N张图分别对应N台DLP数字光投影设备，将每张图片按阵列形式生成M张图，将这N张图以所生成的M张图按一定的顺序投放到N个对应的DLP数字光投影设备中，实现图像阵列拼接。
2.如权利要求1所述的基于大版面的3D快捷成型拼接装置，其特征在于，所述控制器（1）包括有：PC主机或嵌入式微控制器、显示器，其具备多路数字图形输出接口，通过数字图形输出接口与所有的所述DLP数字光投影设备（7）联接。
3.如权利要求2所述的基于大版面的3D快捷成型拼接装置，其特征在于，所述数字图形输出接口为HDMI、DVI或VGA。
4.如权利要求1所述的基于大版面的3D快捷成型拼接装置，其特征在于，所述控制器（1）包括有电机控制接口，所述两轴运动控制平台（2）包括起控制作用的两路伺服电机或同步电机，其通过电机控制线与所述控制器（1）的电机控制接口联接。
5.如权利要求1所述的基于大版面的3D快捷成型拼接装置，其特征在于，所述控制器（1）包括有电机控制接口，所述的垂直升降平台包括起控制作用的一路伺服电机，该伺服电机的电机控制线与所述控制器（1）中的电机控制接口相连。
6.如权利要求1所述的基于大版面的3D快捷成型拼接装置，其特征在于，所述控制器（1）包括有电机控制接口，所述的斜拉式剥离装置包括起控制作用的一路伺服电机控制，其通过电机控制线与控制器（1）中的电机控制接口相连。
7.如权利要求1所述的基于大版面的3D快捷成型拼接装置，其特征在于，所述DLP数字光投影设备（7）与所述两轴运动控制平台（2）之间还设置有调节支架（9）。
8.一种基于大版面的3D快捷成型拼接方法，其特征在于，在DLP数字光投影设备的两轴运动控制平台（2）上设置基于同一台控制器（1）的至少两台DLP数字光投影设备（7），在成型工件时，将工件整体图片切分成对应DLP数字光投影设备（7）的位置对应及数量对应的图片，将每张图片按阵列形式生成M张图，然后分别输出到对应的DLP数字光投影设备（7）进行工件的成型。
9.如权利要求8所述的基于大版面的3D快捷成型拼接方法，其特征在于，所述工件整体图片为工件立体图形经过数据切片后的平面图片，在数据切片之前还对图形进行了数据偏移补偿处理。
10.如权利要求8所述的基于大版面的3D快捷成型拼接方法，其特征在于，在所述分别输出到对应的DLP数字光投影设备（7）进行工件的成型之前，还对图片进行按阵列切分为更小的阵列单元图片，工件成型过程中，各DLP数字光投影设备（7）按该阵列单元顺序进行输出成型，在输出到对应的DLP数字光投影设备（7）前还对图片进行畸形校正处理。
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