CN108262952B - Dlp三维打印机及其打印方法 - Google Patents

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CN108262952B CN201710833399.5A CN201710833399A CN108262952B CN 108262952 B CN108262952 B CN 108262952B CN 201710833399 A CN201710833399 A CN 201710833399A CN 108262952 B CN108262952 B CN 108262952B
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
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    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing

Abstract

本发明公开了一种DLP三维打印机及其打印方法，将待打印模型的切片结果按照设定的映射关系映射生成打印图片，该设定的映射关系反映当前的打印环境，对打印图片进行相应调整，使得到的每层的打印结果，高精度逼近切片数据，从而保证打印精度。本发明通过调节打印图片，适应当前的打印环境。这样能够避免用户对打印机硬件的调节，降低了设计和生产难度，降低成本，并提高了稳定性。并且避免了主观性因素，提高了打印精度。

Description

DLP三维打印机及其打印方法
技术领域
本发明属于DLP三维打印技术领域，尤其涉及一种DLP三维打印机及其打印方法。
背景技术
DLP三维打印机的工作原理是：将每层的切片结果，通过投影仪投射到打印平面上固化树脂。现有技术通过手动调节光路的方式保证打印精度。投影仪投影固定形状的图片到打印平面，然后使用标准模型做对比，通过调节投影仪和打印平面的位置，使投影图像和标准模型完全一致。例如公开号为CN106827515A的专利文献公开了一种3D打印成像校准方法，通过CCD摄影装置获取位于成像区域的标定板的图像，并根据获取的标定板的图像计算所述CCD摄影装置的测量比。依据CCD摄影装置的测量比，计算出DLP装置在成像区域内四个光标构成的四边形的相对两边的尺寸差值，通过调节光路，达到调节DLP装置在成像区域四个光标构成的四边形的相对两边的尺寸差值的目的。
但是，手动调节光路，主观性太强不准确，对打印机标定人员有较高的专业能力要求，而打印机用户缺乏这样的专业能力，在打印机上设置自动调整装置进行标定，制造成本太高明显不现实。并且，因为，投影仪和打印平面的空间位置关系、投影仪的内部参数、甚至整个打印系统都会对投影仪图像平面中的点同打印平面中的点的一一映射关系产生影响，尤其是投影仪的非线性畸变无法通过调节光路的方式消除。所以，打印机标定难度很大，打印的精度很难保证。
发明内容
为解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种DLP三维打印机及其打印方法，将待打印模型的切片结果按照设定的映射关系映射生成打印图片，该设定的映射关系反映当前的打印环境，对打印图片进行相应调整，使得到的每层的打印结果，高精度逼近切片数据，从而保证打印精度。
为达到上述目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种DLP三维打印机的打印方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)，将待打印的模型切片，每层的切片结果是一系列轮廓的集合，轮廓是由封闭的直线段组成；
2)，根据设定的映射关系，将每层的切片结果的轮廓中的点映射到图片上，这样得到了图片上封闭的轮廓集合；其中，该设定的映射关系是指为消除DLP三维打印机在当前打印环境下的非线性畸变和线性畸变影响，而对模型的切片结果和生成的打印图片的映射关系进行相应调整后获得的函数模型或公式；
3)，填充封闭的轮廓集合，从而将每层的切片结果生成一张打印图片；
4)，打印机按照每层打印图片输出，生成打印件。
作为优选，所述步骤1)中，将较长(长度大于3个像素)的直线段等距细分。因为非线性畸变的存在，直线段映射到图片上，可能变成曲线。当直线段比较长的话，映射误差会比较大。直线段细分后，可以忽略直线段变成曲线段造成的影响。
作为优选，所述步骤2中，设定的映射关系是指下述公式8：
Qi＝KD[R|T]Pi (8)
其中，K、D为投影仪的内参，R、T为投影仪的外参；该Pi为待打印模型的每层的切片结果的轮廓中的点坐标；该Qi是打印图片中相对应的点坐标。
所述公式8中的各参数值采用下述投影仪的标定方法获得，包括如下步骤：
1)构造一个标准模型，该标准模型由不在同一直线上的至少3个球组成；
2)将标准模型切片，生成打印图片，并打印生成打印件；每层打印图片根据下述公式8来生成，并记录打印图片中每个球心点的坐标Qi；
Qi＝KD[R|T]Pi (8)
其中，K、D为投影仪的内参，R、T为投影仪的外参；该Pi为标准模型的每个球心点的坐标；
3)使用三维测量技术将打印件数字化，再使用拟合的方式计算出打印件中每个球心点坐标Pi；
4)已知每个球心点在打印件中的坐标Pi和在打印图片中的坐标Qi，利用上述公式8，计算出其中各参数的标定值。
在光路上，投影仪可以看做相机的逆过程，所以可以使用相机的数学模型做为投影仪的数学模型。投影仪坐标系中的三维空间点LPi＝(lpxi，lpyi，lpzi)T，通过以下变换得到图片中的成像坐标Qi＝(ui，vi)T：
Figure BDA0001409237690000031
Figure BDA0001409237690000032
xcorrected＝x(1+d1r2+d2r4+d3r6)+[2d4y+d5(r2+2x2)] (3)
ycorrected＝y(1+d1r2+d2r4+d3r6)+[2d4(r2+2y2)+d5x] (4)
Figure BDA0001409237690000033
Figure BDA0001409237690000034
其中，r为径向半径，r2＝x2+y2。公式3，4用来做投影仪的非线性畸变矫正，(Xcorrected,Ycorrected)T是畸变矫正后的坐标点。这里考虑了径向畸变和切向畸变。对径向畸变，光学中心的畸变为0，随着向边缘移动，畸变越来越严重。径向畸变使用三个参数(d1,d2,d3)来描述。切向畸变是由于透镜制造上的缺陷使得透镜本身与图像平面平行而产生。切向畸变使用两个参数(d4,d5)描述。这5个畸变参数统一表示为D＝(d1,d2,d3,d4,d5)T。公式5，6是投影仪的线性模型，其中(fx,fy)为投影仪焦距，(u0,v0)为主点坐标。这4个参数统一表示为K＝(fx,fy,u0,v0)T。
由于投影仪坐标系和打印平面坐标系不是重合的，所以打印平面中的点Pi＝(pxi,pyi,0)T需要经过选择平移变换才能变化到LPi：
LPi＝RPi+T (7)
其中，R为旋转矩阵，需要3个参数，T为平移向量，也需要三个参数。根据以上公式，可得到映射的完整的数字模型。为了表示方便，该模型可简写为：
Qi＝KD[R|T]Pi (8)
在真实的打印环境中，打印平面不可能是完全平直的。如果投影仪的光需要经过反光镜的反射，反光镜也不可能是完全平直的。所以真实的打印环境中，会引入各种各样的非线性畸变。本发明将这些非线性畸变统一到D中一起考虑。因为K，D主要受投影仪的内部因素影响，所以将K，D统称为内参。相反，R,T统称为外参。
标定过程的目的就是通过对标准模型打印件的测量，计算KD[R∣T]的参数值。标定过程分为三步：1，打印标准模型，2.标准模型打印件的测量，3.计算相关参数。这样，通过对标准模型打印件的测量，计算出投影仪和打印平面的空间位置关系、投影仪的内部参数以及打印系统其它部分对映射的影响，从而得到准确的映射关系。然后将映射关系应用到打印图片的生成上，使得到的每层的打印结果，高精度逼近切片数据，从而保证打印精度。本发明通过调节打印图片，适应当前的打印环境。这样能够避免用户对打印机硬件的调节，降低了设计和生产难度，降低成本，并提高了稳定性。并且避免了主观性因素，提高了打印精度。
作为优选，所述标定方法的步骤2)中，K和[R∣T]使用估计值，不考虑D的存在，估计值不需要很精确，能够保证生成的打印图形基本充满整张图片即可。这样，适用于初次标定和重新标定。重新标定时，可以直接使用之前的参数打印生成打印件，测量后再进行重新标定。
作为优选，所述K为投影仪的非线性畸变参数，包括5个参数；D为投影仪的线性畸变参数，包括4个参数；R为旋转矩阵，有3个参数；T为平移向量，有3个参数。这些参数的具体指代含义如上所述。
作为优选，所述标定方法的步骤1)中，标准模型由28个球组成，4行7列规则排列。球的数量可多可少。如果仅标定[R∣T]，最少是不在同一直线上的3个球就可满足要求。球的数量越多，理论上标定精度越高。所以尽可能增加球的数量。但是如果球排列太紧密，将影响球心的测量，所以球的数量也不能太多。28个球不仅能够有较高的精度，而且也不影响测量。标准模型中，球可以是不规则排列的，但是优选规则排列，如多行多列的阵列排列方式，这样可以减少计算量提高标定效率。
作为优选，所述标定方法的步骤4)中，利用打印件中每个球心点坐标Pi和打印图片中每个球心点的坐标Qi所包含的距离尺寸信息，计算得到相关参数的标定值。n个球的中心点坐标中包含(n-1)！个尺寸信息，这样用较少的球即可获得足够多的映射关系式，从而可以获得相关参数值进行标定。
作为优选，所述标定方法的步骤4)中，通过优化打印件中每个球心点坐标Pi在打印图片上的对应点的坐标值同标准模型在打印图片中每个球心点的坐标Qi的距离，计算得到相关参数的标定值。
这样，求解一个最小二乘问题，使得误差公式取得最小值的KD[R|T]即计算得到的结果。即，所述步骤4)中，使用下述误差公式9：
Figure BDA0001409237690000061
计算得到相关参数的标定值。打印件中每个球心点坐标Pi在打印图片上的理论对应点的坐标值(通过KD[R|T]Pi计算得到)，与实际坐标Qi要尽量相近。
如仅考虑投影仪外参，则标定方法的步骤4)中，使用下述误差公式10：
Figure BDA0001409237690000062
计算得到相关参数的标定值。在打印机的使用过程中，一般外参比内参更容易发生改变。当内参没有发生改变，外参发生改变时，可以使用误差公式10，仅优化外参。这样做的优点是，可以使用较少的球，减少工作量。
作为优选，所述标定方法的步骤3)中的三维测量技术是指使用三维扫描仪或者三坐标仪测量。相比通过游标卡尺等测量模型尺寸的方式，采用三维测量技术方法有两个优点：1，不同的光强和曝光时间，都会影响模型的尺寸，但是不会影响球的中心点坐标，所以得到的测量数据更加精确。2，中心点坐标比尺寸含有更多的信息，比如n个球的中心点坐标中包含(n-1)！个尺寸信息。
一种DLP三维打印机，采用如上所述的一种DLP三维打印机的打印方法。
本发明由于采用了以上技术方案，将待打印模型的切片结果按照设定的映射关系映射生成打印图片，该设定的映射关系反映当前的打印环境，对打印图片进行相应调整，使得到的每层的打印结果，高精度逼近切片数据，从而保证打印精度。该设定的映射关系，可通过对标准模型打印件的测量，计算出投影仪和打印平面的空间位置关系、投影仪的内部参数以及打印系统其它部分对映射的影响，从而得到准确的映射关系。本发明通过调节打印图片，适应当前的打印环境。这样能够避免用户对打印机硬件的调节，降低了设计和生产难度，降低成本，并提高了稳定性。并且避免了主观性因素，提高了打印精度。
附图说明
图1是本发明标准模型的示意图；
图2是本发明打印图片的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例1：
一种DLP三维打印机投影仪的标定方法，包括如下步骤：
1)构造一个标准模型，该标准模型由阵列排列的至少3个球组成；
2)将标准模型切片，生成打印图片，并打印生成打印件；每层打印图片根据下述公式8来生成，并记录打印图片中每个球心点的坐标Qi；
Qi＝KD[R|T]Pi (8)
其中，K、D为投影仪的内参，R、T为投影仪的外参；该Pi为标准模型的每个球心点的坐标；
3)使用三维测量技术将打印件数字化，再使用拟合的方式计算出打印件中每个球心点坐标Pi；
4)已知每个球心点在打印件中的坐标Pi和在打印图片中的坐标Qi，利用上述公式8，计算出其中各参数的标定值。
所述K为投影仪的非线性畸变参数，包括5个参数；D为投影仪的线性畸变参数，包括4个参数；R为旋转矩阵，有3个参数；T为平移向量，有3个参数。因此参数数量的考虑，并且为了够有较高的精度和方便测量，本实施例中，所述步骤1)中，标准模型由28个球组成，4行7列规则排列，如图1所示。球的数量可多可少。如果仅标定[R∣T]，最少3个球就可满足要求。球的数量越多，理论上标定精度越高。所以尽可能增加球的数量。但是如果球排列太紧密，将影响球心的测量，所以球的数量也不能太多。
标准模型切片后生成打印图片，如图2所示。所述步骤2)中，K和[R∣T]使用估计值，不考虑D的存在，估计值不需要很精确，能够保证生成的打印图形基本充满整张图片即可。这样，适用于初次标定和重新标定。重新标定时，也可以直接使用之前的参数打印生成打印件。
对于打印图片和打印结果的映射关系式8中涉及的未知参数(或称待标定参数)的获得方式可以有以下几种：
1、所述步骤4)中，利用打印件中每个球心点坐标Pi和打印图片中每个球心点的坐标Qi所包含的距离尺寸信息，计算得到相关参数的标定值。n个球的中心点坐标中包含(n-1)！个尺寸信息，这样用较少的球即可获得足够多的映射关系式，从而可以获得相关参数值进行标定。关系式的数量超过待标定参数的数量即可获得各参数值，关系式越多，参数值越精确。
2、所述步骤4)中，通过优化打印件中每个球心点坐标Pi在打印图片上的对应点的坐标值同标准模型在打印图片中每个球心点的坐标Qi的距离，计算得到相关参数的标定值。这样，求解一个最小二乘问题，使得误差公式取得最小值的KD[R|T]即计算得到的结果。即，所述步骤4)中，使用下述误差公式9：
Figure BDA0001409237690000101
计算得到相关参数的标定值。打印件中每个球心点坐标Pi在打印图片上的理论对应点的坐标值(通过KD[R|T]Pi计算得到)，与实际坐标Qi要尽量相近。
在打印机的使用过程中，一般外参比内参更容易发生改变。当内参没有发生改变，外参发生改变时，可以使用误差公式10，仅优化外参。这样做的优点是，可以使用较少的球，减少工作量。如，使用下述误差公式10：
Figure BDA0001409237690000102
计算得到相关参数的标定值。
本实施例中，所述步骤3)中的三维测量技术是指使用三维扫描仪或者三坐标仪测量。相比通过游标卡尺等测量模型尺寸的方式，采用三维测量技术方法有两个优点：1，不同的光强和曝光时间，都会影响模型的尺寸，但是不会影响球的中心点坐标，所以得到的测量数据更加精确。2，中心点坐标比尺寸含有更多的信息，比如n个球的中心点坐标中包含(n-1)！个尺寸信息。
上述标定方法标定的DLP三维打印机的打印方法，包括如下步骤：
1)，将待打印的模型切片，每层的切片结果是一系列轮廓的集合，轮廓是由封闭的直线段组成；将比较长(长度大于3个像素)的直线段等距细分。因为非线性畸变的存在，直线段映射到图片上，可能变成曲线。当直线段比较长的话，映射误差会比较大。直线段细分后，可以忽略直线段变成曲线段造成的影响。
2)，根据设定的映射关系，将每层的切片结果的轮廓中的点映射到图片上，这样得到了图片上封闭的轮廓集合；其中，该设定的映射关系是指为消除DLP三维打印机在当前打印环境下的非线性畸变和线性畸变影响，而对模型的切片结果和生成的打印图片的映射关系进行相应调整后获得的函数模型或公式；
3)，填充封闭的轮廓集合，从而将每层的切片结果生成一张打印图片；
4)，打印机按照每层打印图片输出，生成打印件。
这样，通过上述方式生成的打印图片，可以保证打印出的每层结果高质量符合切片结果，从而保证打印精度。本发明通过调节打印图片，适应当前的打印环境。这样能够避免用户对打印机硬件的调节，降低了设计和生产难度，降低成本，并提高了稳定性。并且避免了主观性因素，提高了打印精度。
本实施例中，上述打印方法的步骤2中，设定的映射关系是指下述公式8：
Qi＝KD[R|T]Pi (8)
其中，K、D为投影仪的内参，R、T为投影仪的外参，这些参数值通过本发明的上述标定方法获得；该Pi为待打印模型的每层的切片结果的轮廓中的点坐标；该Qi是打印图片中相对应的点坐标。
一种DLP三维打印机，采用如上所述的一种DLP三维打印机的打印方法。
下面对本发明DLP三维打印机的打印结果进行验证。
本实验通过对4行7列规则排列的28个球组成的标准模型(每行、每列中相邻球心点之间的标准距离值均为20mm)进行打印，采用同一三维扫描仪对打印结果进行测量，记录每行、每列中相邻球心点之间的距离值，并且根据最大值和最小值的差值，来衡量打印精度。
为了说明采用本发明方法标定和打印的DLP三维打印机具有较高的打印精度优势，将采用现有技术方法标定(手动调光标定)的打印机和本发明方法标
定的打印机的实验结果比较如下。
表1是采用手动调节光路方式标定的DLP三维打印机的打印结果测量数据：
x轴 最大值 最小值 差值
20.0723 20.0034 19.9132 19.9102 19.9803 20.0768 20.091 19.8423 0.287
20.0776 19.9852 19.8551 19.8653 19.9714 20.0805
20.091 19.9865 19.8423 19.8656 19.9585 20.0861
20.0835 19.9909 19.9033 19.896 19.9875 20.0881
y轴
20.0866 20.0547 20.0094 19.993 20.0027 20.043 20.1041 20.1041 19.9596 0.1445
20.0792 20.0204 19.982 19.9596 19.9845 20.0273 20.0924
20.0993 20.041 20.0018 19.9776 20.0981 20.042 20.1002
表2是采用本发明DLP三维打印机的打印结果测量数据：
x轴 最大值 最小值 差值
19.9628 19.9911 20.0113 19.9924 19.9937 19.9819 20.0113 19.9628 0.0485
19.9848 19.9862 19.9883 19.9984 19.9907 19.9899
20.0029 19.9725 19.9956 19.9837 19.9854 20.008
19.985 19.9788 19.9998 20.0073 19.9786 19.9873
y轴
19.9922 19.9891 19.9885 19.9752 19.9779 19.9778 19.979 20.0165 19.9752 0.0413
19.9935 19.9946 19.9874 19.9976 20.0066 20.0039 20.0115
20.0073 19.9831 19.9882 19.9866 19.9873 19.9946 20.0165
由表1和表2比较可知，本发明DLP三维打印机的打印精度更高，相比现
有技术提高一个数量级。
为了验证本发明DLP三维打印机在整个打印平面下都有较高的打印精度(即验证通用性和一致性)，将实验模型的28个球进行任意平移后再打印测量。
表3是将实验模型的28个球分别沿x轴和y轴方向移动10mm后，本发明打印机的打印结果测量数据(最后一行和最后一列因超出打印范围，没有测量)：
x轴+10 最大值 最小值 差值
20.0034 19.9862 20.0078 19.9935 19.9991 20.0078 19.9737 0.0341
19.9957 19.99 20.0023 19.9914 19.9813
19.9943 19.9983 19.9946 20.0015 19.9737
y轴+10
19.995 19.9904 19.9953 19.9925 19.9932 19.9894 20.0129 19.9836 0.0293
20 19.9836 19.9893 19.9963 20.0064 20.0129
表4将实验模型的28个球分别沿x轴移动8mm和沿y轴移动15mm后，本发明打印机的打印结果测量数据(最后一行和最后一列因超出打印范围，没有测量)：
x轴+8 最大值 最小值 差值
20.0086 19.9955 19.9787 19.9962 19.9674 20.0119 19.9649 0.047
19.9712 19.9778 20.0119 19.9931 19.9649
19.9662 20.006 20.0002 19.9782 19.9897
y轴+15
19.9821 19.9803 19.9929 19.9957 19.9963 19.9977 20.0081 19.9757 0.0324
19.9815 19.9757 19.9843 19.9947 19.9989 20.0081
表5将实验模型的28个球分别沿x轴移动5mm和沿y轴移动15mm后，本发明打印机的打印结果测量数据(最后一行和最后一列因超出打印范围，没有测量)：
x轴+5 最大值 最小值 差值
19.9932 20 20.0038 19.9987 19.9954 20.0152 19.9704 0.0448
19.9974 19.9704 20.0152 19.9906 19.9878
19.9947 19.9766 20.007 19.9972 19.9995
y轴+15
19.9787 19.97 19.9979 19.9843 19.9884 19.981 20.014 19.97 0.044
20.0082 20.0113 20.0103 20.014 20.0118 20.0137
表6将实验模型的28个球分别沿x轴移动15mm和沿y轴移动5mm后，本发明打印机的打印结果测量数据(最后一行和最后一列因超出打印范围，没有测量)：
x轴+15 最大值 最小值 差值
20.0026 19.9872 20.0149 19.9886 19.9984 20.0149 19.9678 0.0471
19.9938 19.9678 20.0121 19.9969 19.986
19.9879 19.9802 20.0114 19.9961 19.9895
y轴+5
19.9921 19.988 19.9877 19.9999 19.9942 19.9962 20.0052 19.9853 0.0199
19.9967 19.9853 19.9928 20.0052 20.0038 20.002
由表2至表6比较可知，本发明打印机在整个打印平面下都有较高的打印精度，具有很高一致性，对各种打印环境都能很好适用，打印精度相比现有技术(表1)提高了一个数量级。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种DLP三维打印机的打印方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)，将待打印的模型切片，每层的切片结果是一系列轮廓的集合，轮廓是由封闭的直线段组成；
2)，根据设定的映射关系，将每层的切片结果的轮廓中的点映射到图片上，这样得到了图片上封闭的轮廓集合；其中，该设定的映射关系是指为消除DLP三维打印机在当前打印环境下的非线性畸变和线性畸变影响，而对模型的切片结果和生成的打印图片的映射关系进行相应调整后获得的函数模型或公式；
3)，填充封闭的轮廓集合，从而将每层的切片结果生成一张打印图片；
4)，打印机按照每层打印图片输出，生成打印件；
所述步骤2中，设定的映射关系是指下述公式8：
Qi＝KD[R|T]Pi (8)
其中，K、D为投影仪的内参，R、T为投影仪的外参；该Pi为待打印模型的每层的切片结果的轮廓中的点坐标；该Qi是打印图片中相对应的点坐标；
所述公式8中的各参数值采用下述标定方法获得，包括如下步骤：
1)构造一个标准模型，该标准模型由不在同一直线上的至少3个球组成；
2)将标准模型切片，生成打印图片，并打印生成打印件；每层打印图片根据下述公式8来生成，并记录打印图片中每个球心点的坐标Qi；
Qi＝KD[R|T]Pi (8)
其中，K、D为投影仪的内参，R、T为投影仪的外参；该Pi为标准模型的每个球心点的坐标；
3)使用三维测量技术将打印件数字化，再使用拟合的方式计算出打印件中每个球心点坐标Pi；
4)已知每个球心点在打印件中的坐标Pi和在打印图片中的坐标Qi，利用上述公式8，计算出其中各参数的标定值；其中，利用打印件中每个球心点坐标Pi和打印图片中每个球心点的坐标Qi所包含的距离尺寸信息，计算得到相关参数的标定值。
2.根据权利要求1所述的一种DLP三维打印机的打印方法，其特征在于，所述标定方法的步骤1)中，标准模型由28个球组成，4行7列规则排列。
3.根据权利要求1所述的一种DLP三维打印机的打印方法，其特征在于，所述标定方法的步骤3)中的三维测量技术是指使用三维扫描仪或者三坐标仪测量。
4.一种DLP三维打印机，其特征在于，采用如权利要求1至3中任一项所述的一种DLP三维打印机的打印方法。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111438941B (zh) * 2020-03-30 2022-03-22 上海联泰科技股份有限公司 三维数据处理系统、方法及所适用的3d打印设备
CN112348946A (zh) * 2020-11-04 2021-02-09 深圳市纵维立方科技有限公司 打印处理方法、装置、电子设备以及存储介质
CN112686918B (zh) * 2020-12-16 2022-10-14 山东大学 一种单连通嵌套图形结构的生成方法及系统
CN114442967A (zh) * 2022-01-24 2022-05-06 深圳市创想三维科技股份有限公司 3d模型打印显示方法、3d打印机、计算机装置及介质
CN116277979B (zh) * 2023-05-24 2023-09-08 南京铖联激光科技有限公司 一种dlp打印机光机畸变矫正方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6219011B1 (en) * 1996-09-17 2001-04-17 Comview Graphics, Ltd. Electro-optical display apparatus
CN1748413A (zh) * 2003-08-08 2006-03-15 卡西欧计算机株式会社 投影仪及其投影图像校正方法
CN101656857A (zh) * 2008-08-19 2010-02-24 精工爱普生株式会社 投影型显示装置和显示方法
EP2204275A1 (en) * 2008-12-31 2010-07-07 Rolls-Royce Corporation System and method for imaging apparatus calibration
JP5493340B2 (ja) * 2008-11-26 2014-05-14 セイコーエプソン株式会社 投写型表示装置および配置関係検出方法
CN104835143A (zh) * 2015-03-31 2015-08-12 中国航空无线电电子研究所 一种快速投影机系统参数标定方法
CN106003714A (zh) * 2016-05-27 2016-10-12 上海联泰科技股份有限公司 3d打印采用的多振镜标定方法、打印方法及光学系统
CN106403838A (zh) * 2015-07-31 2017-02-15 北京航天计量测试技术研究所 一种手持式线结构光视觉三维扫描仪的现场标定方法
CN107274453A (zh) * 2017-06-12 2017-10-20 哈尔滨理工大学 一种结合标定与校正的摄像机三维测量装置、系统及方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6219011B1 (en) * 1996-09-17 2001-04-17 Comview Graphics, Ltd. Electro-optical display apparatus
CN1748413A (zh) * 2003-08-08 2006-03-15 卡西欧计算机株式会社 投影仪及其投影图像校正方法
CN101656857A (zh) * 2008-08-19 2010-02-24 精工爱普生株式会社 投影型显示装置和显示方法
JP5493340B2 (ja) * 2008-11-26 2014-05-14 セイコーエプソン株式会社 投写型表示装置および配置関係検出方法
EP2204275A1 (en) * 2008-12-31 2010-07-07 Rolls-Royce Corporation System and method for imaging apparatus calibration
CN104835143A (zh) * 2015-03-31 2015-08-12 中国航空无线电电子研究所 一种快速投影机系统参数标定方法
CN106403838A (zh) * 2015-07-31 2017-02-15 北京航天计量测试技术研究所 一种手持式线结构光视觉三维扫描仪的现场标定方法
CN106003714A (zh) * 2016-05-27 2016-10-12 上海联泰科技股份有限公司 3d打印采用的多振镜标定方法、打印方法及光学系统
CN107274453A (zh) * 2017-06-12 2017-10-20 哈尔滨理工大学 一种结合标定与校正的摄像机三维测量装置、系统及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
面曝光快速成形系统中图像的畸变校正;杨根等;《西安工程大学学报》;20111031;第712-716页 *

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