CN107972266B - 一种dlp光固化3d打印机的高精度平滑打印方法 - Google Patents

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Abstract

一种DLP光固化3D打印机的高精度平滑打印方法，其中方法包括：根据预设打印层高度，对待打印三维模型进行第一次逐层切片，获得多个一级打印层；将第一步切分好的一级打印层再进行二次切片，获得二级打印层；根据切分好的每个打印层的尺寸，在横向对打印层的轮廓进行切分，将打印层切分成由细微矩形组成的灰度块；将三维模型的最外圈轮廓的灰度块进行灰度补偿调节；灰度补偿完成后的三维模型的最外圈轮廓的灰度值减半。本发明的有益效果为:通过对三维模型的纵向切片进行两次切分，分别分成为一级打印层和二级打印层，使切分层更加精细，提高打印精度，改善了三维模型外部轮廓的粗糙程度。

Description

一种DLP光固化3D打印机的高精度平滑打印方法
技术领域
本发明涉及一种3D打印领域，具体涉及一种DLP光固化3D打印机的高精度平滑打印方法。
背景技术
3D打印又称增材制造，是一种快速成形技术。3D打印以数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等光敏材料，通过打印一层层的粘合材料，以逐层打印的方式来构造物体。
随着近几年3D打印技术的不断发展，越来越多的人受益于该技术，同时市场上也出现了各种各样的3D打印机产品。其中以熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling，简称(FDM)3D打印机和光固化成型(Stereo lithography Appearance，简称SLA)的3D打印机的最为广泛。同FDM 3D打印机相比，SLA不管是在打印速度、打印精度还是打印面的平滑性上都要更好。
数字光处理技术(Digital Light Processing，简称DLP)3D打印机是SLA 3D打印机的一种。DLP是一种用UV光固化液态光敏树脂的技术：在准备制造信息时，三维模型被一组纵向排列的平行平面切片，每一片都被转换成一个二维掩模图像；通过投影仪投影掩模图像到液态光敏树脂表面，形成与投影影像对应的固化层。不同于其他SLA打印机使用点或线光源，DLP使用面光源，整个掩模图像可以被同时投影，从而有更快的打印速度。
在对三维模型纵向切片时，切片的厚度会影响模型打印出来后外部轮廓的光滑度，切片厚度由传动电机带动的纵轴控制，在精密打印的情况下，容易造成外部轮廓不光滑的情况。且目前的DLP打印机在对轮廓的处理上不够细致，难以达到精密度要求。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种DLP光固化3D打印机的高精度平滑打印方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种DLP光固化3D打印机的高精度平滑打印方法，其特征在于，包括：
步骤S1：根据预设打印层高度，对待打印三维模型进行第一次逐层切片，获得多个一级打印层；
步骤S2：将第一步切分好的一级打印层再进行二次切片，获得二级打印层；
步骤S3：根据切分好的每个打印层的尺寸，在横向对打印层的轮廓进行切分，将打印层切分成由细微矩形组成的灰度块。
步骤S4：将三维模型的最外圈轮廓的灰度块进行灰度补偿调节，所述灰度补偿需满足的条件为：
(1)以每层一级打印层为一组，组内的每层二级打印层的最外圈灰度快的灰度从下到上灰度值依次递减，构成一个灰度循环。
(2)每个灰度循环的相对应二级打印层的灰度值相同。
步骤S5：灰度补偿完成后的三维模型的最外圈轮廓的灰度值减半。
进一步，步骤S1所述的逐层切片是指将三维模型被一组纵向排列的平面进行切分。
进一步，步骤S2所述的切分是将第一步切分好的切片等分。
进一步，步骤S3所述的灰度块，白色时灰度值最大，黑色时灰度值最小。
本发明的优点在于：
1、本发明对三维模型的纵向切片进行两次切分，分别分成为一级打印层和二级打印层，使切分层更加精细，提高打印精度，改善了三维模型外部轮廓的粗糙程度。
2、本发明通过对二级打印层进行灰度补偿，使三维模型的外部轮廓灰度值统一，进而得打印出的三维模型每层之间差异减小，又经灰度值减半调节后，避免每个打印层之间衔接突兀，增加打印的精细度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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获得其他的附图。
图1为本发明的光补偿原理对比图。
图2为本发明高精度平滑打印方法的流程示意图。
具体实施方式
针对现有技术的缺陷，本发明介绍了一种DLP光固化3D打印机的高精度平滑打印方法，以提高3D打印机的打印精度以及平滑度。本发明通过纵向调节和横向调节来实现上述目的。
纵向调节步骤为：
步骤S1：根据预设打印层高度，对待打印三维模型进行第一次逐层切片，获得多个一级打印层；
步骤S2：将第一步切分好的一级打印层再进行二次切片，获得二级打印层；
通过纵向调节步骤，将三维模型的纵向切片进行两次切分，分别分成为一级打印层和二级打印层，使切分层更加精细，提高打印精度，改善了三维模型外部轮廓的粗糙程度，将打印层分成两级也方便后续的灰度补偿步骤实现灰度循环。
横向调节要在纵向调节完成后再继续进行，具体步骤为：
步骤S3：根据切分好的每个打印层的尺寸，在横向对打印层的轮廓进行切分，将打印层切分成由细微矩形组成的灰度块。
步骤S4：将三维模型的最外圈轮廓的灰度块进行灰度补偿调节，所述灰度补偿需满足的条件为：
(1)以每层一级打印层为一组，组内的每层二级打印层的最外圈灰度快的灰度从下到上灰度值依次递减，构成一个灰度循环。
(2)每个灰度循环的相对应二级打印层的灰度值相同。
步骤S5：灰度补偿完成后的三维模型的最外圈轮廓的灰度值减半。
如图1所示的光补偿原理对比图，上图为没进行灰度补偿调节的情况，其中左边为灰度示意图，右边为3D打印效果图；下图为进行了灰度补偿调节后的情况。本发明引入了灰度值的概念，所述灰度值是指根据要打印的三维模型每层各部分的曝光程度不同，把白色与黑色之间按对数关系分成若干级，称为“灰度等级”。白色表示最高级灰度等级，黑色表示最低灰度等级，具体来说，如果光敏材料全部曝光，则表示其灰度等级为最高等级，如果光敏材料完全不曝光，则表示其灰度等级为最低等级。第三部中所述的灰度循环内的灰度值均在最高等级和最低等级之间，且从下到上灰度值依次递减，下方一级打印层向紧邻的上方的一级打印层过度时光敏材料的曝光程度逐渐递减，从而使得三维模型的外部轮廓实现平滑过度，增加打印的精细程度。因为打印层之间切分时为等分，所以每个灰度循环内的二级打印层数量相同，其灰度值也统一即可，这样可以使得三维立体模型的整体具有相同的平滑度，不会造成局部之间的平滑度差异。最后将灰度补偿完成后的三维模型的最外圈轮廓的灰度值减半，为保证从最高灰度等级向最低灰度等级过度时灰度循环内的二级打印层数量偏少，仍然会使过度不够自然，从而通过灰度值减半的手段来使三维模型的外部轮廓更为柔和，增加平滑度。
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
工作方式:
如图2所示的高精度平滑打印方法的流程示意图，在开始打印前应根据所打印的三维模型的竖直高度在软件中拟合好一级切分和二级切分的切分方法，再根据流程图的前两部分进行操作；在进行横向调节时，根据所打印的三维模型二级切分层的轮廓不同，可将三维模型的轮廓切分成正方形，长方形或者其他多边形，但要保证所切分的图形相同。再确定灰度循环时首先要使灰度循环之间依次递减，即每层递减的程度相同即可。灰度补偿完成后，再将所有外轮廓的灰度循环的灰度值减半，进一步增加打印的平滑程度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (1)

1.一种DLP光固化3D打印机的高精度平滑打印方法，其特征在于包括：纵向调节、灰度补偿调节以及灰度值减半调节，具体操作方法为：
步骤S1：根据预设打印层高度，对待打印三维模型进行第一次逐层切片，获得多个一级打印层；
步骤S2：将第一步切分好的一级打印层再进行二次切片，获得二级打印层；
步骤S3：根据切分好的每个打印层的尺寸，在横向对打印层的轮廓进行切分，将打印层切分成由细微矩形组成的灰度块；
步骤S4：将三维模型的最外圈轮廓的灰度块进行灰度补偿调节，所述灰度补偿需满足的条件为：
(1)以每层一级打印层为一组，组内的每层二级打印层的最外圈灰度快的灰度从下到上灰度值依次递减，构成一个灰度循环；
(2)每个灰度循环的相对应二级打印层的灰度值相同；
步骤S5：灰度补偿完成后的三维模型的最外圈轮廓的灰度值减半；
其中,步骤S1所述的逐层切片是指将三维模型被一组纵向排列的平面进行切分；步骤S2所述的切分是将第一步切分好的切片等分；步骤S3所述的灰度块，白色时灰度值最大，黑色时灰度值最小。
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