CN111300816A - 基于光固化3d打印的平滑打印方法 - Google Patents

基于光固化3d打印的平滑打印方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种基于光固化3D打印的平滑打印方法，包括以下步骤：步骤一：确定当前图层B及与所述当前图层B相邻的上一个的图层A；步骤二：在图层A与图层B之间设置若干由图层A向图层B过渡的中间图层；步骤三：对每个中间图层进行图像插值处理。通过在相邻的两个图层之间设置中间图层过渡，有效降低z轴方向上的锯齿，提升打印模型光滑度。

Description

基于光固化3D打印的平滑打印方法
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种基于光固化3D打印的平滑打印方法。
背景技术
3D打印是一种将xyz立体模型在xy平面切片，在z轴方向进行缓慢堆积形成实体的一种增材制造技术。由于数字模型存在最小单位，投影机存在最小像素，切片和层之间不能无限细分。因此，打印物体会出现边缘粗糙等影响光洁度的问题。xy平面的粗糙称之为锯齿，目前业界对于平面图像一般采用抗锯齿方法，可以明显的降低xy切片的锯齿问题。但是对于z轴的层纹问题并没有良好的解决方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种有效降低z轴方向上的锯齿，提升打印模型光滑度的基于光固化3D打印的平滑打印方法。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：基于光固化3D打印的平滑打印方法，包括以下步骤：
步骤一：确定当前图层B及与所述当前图层B相邻的上一个的图层A；
步骤二：在图层A与图层B之间设置若干由图层A向图层B过渡的中间图层；
步骤三：对每个中间图层进行图像插值处理。
所述步骤二包括以下子步骤：
2-1)：计算图层A与图层B的交集图层C；
2-2)：计算图层A与交集图层C的差异图层δA，图层B与交集图层C的差异图层δB；
2-3)：对差异图层δA及差异图层δB中的像素重新排序；
2-4)：在图层A与图层B之间设置若干用于过渡的渐变图层，每个渐变图层与交集图层C覆盖，生成对应的中间图层。
所述步骤2-1)中交集图层C的计算公式为：C＝A∩B。
所述2-2中图层A与交集图层C差异图层δA计算公式为：δA＝A-C＝A-A∩B；图层B与交集图层C之间的差异图层δB计算公式为：δB＝B—C＝B-A∩B。
所述2-3)包括以下子步骤：
2-3-1)：计算差异图层δA中每一个像素与交集图层C的最短距离，根据最短距离由小到大依次对差异图层δA的像素进行排序；
2-3-2)：分别计算差异图层δB中每一个像素与交集图层C的最短距离，根据最短距离由小到大依次对差异图层δB的像素进行排序。
所述步骤2-4)中，每个渐变图层均包括差异图层δA及差异图层δB，自图层A至图层B方向每个渐变图层逐步减小差异图层δA面积，逐步增加差异图层δB面积。
设图层A至图层B设置n个渐变图层，n为正整数，则第x个渐变图层P计算公式为：
Figure BDA0002419650150000021
式中：Px代表第x个渐变图层，x取值范围为x∈[1，n]，
Figure BDA0002419650150000022
表示将差异图层δA中的像素按照步骤2-3-1)排序后，对比例为
Figure BDA0002419650150000023
的像素进行保留和填充着色，
Figure BDA0002419650150000024
表示将差异图层δB中的像素按照步骤2-3-2)排序后，对比例为
Figure BDA0002419650150000025
的像素进行保留和填充着色，由此生成渐变图层。根据公式可以看出，随着x的增大，即中间图层逐步靠近图层B，差异图层δA逐步减少面积，差异图层δB逐步增加面积，从而实现了由图层A到图层B的过渡。
所述中间图层为Px+C。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供一种基于光固化3D打印的平滑打印方法，通过在相邻两个图层之间设置中间图层，通过中间图层的补充渐变使得z轴方向上更为平滑的过渡，有效提升打印模型的整体光滑度，提升了打印成品的美观度。
附图说明
图1是本发明提供的图层A、图层B及对应差异图层的示例图。
图2是基于图1中n取值1-9时对应生成的中间图层示例图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例做进一步描述：
实施例
如图1至图2所示，包括以下步骤：
步骤一：确定当前图层B及与当前图层B相邻的上一个的图层A；
步骤二：在图层A与图层B之间设置若干由图层A向图层B过渡的中间图层；步骤二包括以下子步骤：
2-1)：计算图层A与图层B的交集图层C，交集图层C的计算公式为：C＝A∩B。
2-2)：计算图层A与交集图层C的差异图层δA，图层B与交集图层C的差异图层δB；2-2中图层A与交集图层C差异图层δA计算公式为：δA＝A-C＝A-A∩B；图层B与交集图层C之间的差异图层δB计算公式为：δB＝B—C＝B-A∩B。
2-3)：对差异图层δA及差异图层δB中的像素重新排序；2-3)包括以下子步骤：
2-3-1)：计算差异图层δA中每一个像素与交集图层C的最短距离，根据最短距离由小到大依次对差异图层δA的像素进行排序；
2-3-2)：分别计算差异图层δB中每一个像素与交集图层C的最短距离，根据最短距离由小到大依次对差异图层δB的像素进行排序。
2-4)：在图层A与图层B之间设置若干用于过渡的渐变图层，每个渐变图层与交集图层C覆盖，生成对应的中间图层。步骤2-4)中，每个渐变图层均包括差异图层δA及差异图层δB，自图层A至图层B方向每个渐变图层逐步减小差异图层δA面积，逐步增加差异图层δB面积。设图层A至图层B设置n个渐变图层，n为正整数，则第x个渐变图层P计算公式为：
Figure BDA0002419650150000031
式中：Px代表第x个渐变图层，x取值范围为x∈[1，n]，
Figure BDA0002419650150000032
表示将差异图层δA中的像素按照步骤2-3-1)排序后，对比例为
Figure BDA0002419650150000033
的像素进行保留和填充着色，
Figure BDA0002419650150000034
表示将差异图层δB中的像素按照步骤2-3-2)排序后，对比例为
Figure BDA0002419650150000035
的像素进行保留和填充着色，由此生成渐变图层。根据公式可以看出，随着x的增大，即中间图层逐步靠近图层B，差异图层δA逐步减少面积，差异图层δB逐步增加面积，从而实现了由图层A到图层B的过渡。
步骤三：对每个中间图层进行图像插值处理，中间图层为Px+C。经过插值处理，使得图像看上去会更为平滑、干净，进一步提升打印模型的整体光滑度。
图层A与图层B之间通过多个中间图层逐步补充过渡，减少z轴上的纹路，进而打印出的成品效果更加平滑。

Claims (8)

1.一种基于光固化3D打印机的平滑打印方法，包括以下步骤：
步骤一：确定当前图层B及与所述当前图层B相邻的上一个的图层A；
步骤二：在图层A与图层B之间设置若干由图层A向图层B过渡的中间图层；
步骤三：对每个中间图层进行图像插值处理。
2.根据权利要求1所述的基于光固化3D打印的平滑打印方法，其特征在于，所述步骤二包括以下子步骤：
2-1)：计算图层A与图层B的交集图层C；
2-2)：计算图层A与交集图层C的差异图层δA，图层B与交集图层C的差异图层δB；
2-3)：对差异图层δA及差异图层δB中的像素重新排序；
2-4)：在图层A与图层B之间设置若干用于过渡的渐变图层，每个渐变图层与交集图层C覆盖，生成对应的中间图层。
3.根据权利要求2所述的基于光固化3D打印的平滑打印方法，其特征在于，所述步骤2-1)中交集图层C的计算公式为：C＝A∩B。
4.根据权利要求3所述的基于光固化3D打印的平滑打印方法，其特征在于，所述2-2中图层A与交集图层C差异图层δA计算公式为：δA＝A-C＝A-A∩B；图层B与交集图层C之间的差异图层δB计算公式为：δB＝B—C＝B-A∩B。
5.根据权利要求4所述的基于光固化3D打印的平滑打印方法，其特征在于，所述2-3)包括以下子步骤：
2-3-1)：计算差异图层δA中每一个像素与交集图层C的最短距离，根据最短距离由小到大依次对差异图层δA的像素进行排序；
2-3-2)：分别计算差异图层δB中每一个像素与交集图层C的最短距离，根据最短距离由小到大依次对差异图层δB的像素进行排序。
6.根据权利要求5所述的基于光固化3D打印的平滑打印方法，其特征在于，所述步骤2-4)中，每个渐变图层均包括差异图层δA及差异图层δB，自图层A至图层B方向每个渐变图层逐步减小差异图层δA面积，逐步增加差异图层δB面积。
7.根据权利要求6所述的基于光固化3D打印的平滑打印方法，其特征在于，设图层A至图层B设置n个渐变图层，n为正整数，则第x个渐变图层P计算公式为：
Figure FDA0002419650140000011
式中：Px代表第x个渐变图层，x取值范围为x∈[1，n]，
Figure FDA0002419650140000012
表示将差异图层δA中的像素按照步骤2-3-1)排序后，对比例为
Figure FDA0002419650140000013
的像素进行保留和填充着色，
Figure FDA0002419650140000014
表示将差异图层δB中的像素按照步骤2-3-2)排序后，对比例为
Figure FDA0002419650140000021
的像素进行保留和填充着色，由此生成渐变图层。
8.根据权利要求7所述的基于光固化3D打印的平滑打印方法，其特征在于，所述中间图层为Px+C。
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