CN111438941B - 三维数据处理系统、方法及所适用的3d打印设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种三维数据处理系统、方法及所适用的3D打印设备，包括根据所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系、所述若干通孔在构件板上的物理坐标、以及3D构件的分层图像生成一固化图像，并令所述能量辐射系统在预设层数内向所述打印基准面投射所述固化图像，以在所述构件板上累积附着所述固化图像的固化层，从而避免在构件板的通孔内产生残渣，由此在保证打印过程中树脂槽内光固化材料的流动性的同时保护离型膜、提高了树脂槽的使用寿命，并保证了打印构件的成型质量。

Description

三维数据处理系统、方法及所适用的3D打印设备

技术领域

本申请涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种三维数据处理系统、方法及所适用的3D打印设备。

背景技术

在基于光固化成型的3D打印设备中，通常将光固化材料置于树脂槽中，并在树脂槽中设有离型膜以利于在打印作业中固化层与树脂槽的分离。为保证打印过程中树脂槽内光固化材料的流动性，在一实施方式中会在3D打印设备的构件板上开设若干通孔来增加光固化材料的流动性。然而，在打印过程中由于能量辐射系统辐射的能量会辐射至通孔内的光固化材料，使通孔内的光固化材料成型，该成型于通孔内的被固化的采用在打印过程中或取件时会掉落在树脂槽内或沉落在树脂槽内的底部，导致树脂槽内中产生光固化材料残渣，这些残渣如果不能被及时清除，将会在后续的打印过程中，由于构件板的下降将其压迫在树脂槽底部的离型膜上，进而破坏离型膜，即便残渣颗粒小不破坏离型膜，也会影响树脂槽底部的投影图像的精度，进而影响打印精度，从而增加了生产成本且影响成型质量。

发明内容

鉴于以上所述相关技术的缺点，本申请的目的在于提供一种三维数据处理系统、方法及所适用的3D打印设备，以避免在构件板的通孔内产生残渣，从而保护离型膜的同时提高打印质量。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第一方面公开一种3D打印设备的打印方法，所述3D打印设备包括用于盛放光固化材料的树脂槽、在打印状态下置于所述树脂槽中的构件板、以及设置在所述树脂槽底部的能量辐射系统，其中，所述构件板上开设有利于光固化材料流通的若干通孔，所述打印方法包括以下步骤：根据所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系、所述若干通孔在构件板上的物理坐标、以及3D构件的分层图像生成一固化图像；所述固化图像被所述能量辐射系统投射在所述构件板上时的投影与所述构件板上的若干通孔不重合；调整所述构件板与所述树脂槽底部的间隙，以使所述间隙形成打印基准面；令所述能量辐射系统向所述打印基准面投射所述固化图像，以在所述构件板上附着所述固化图像的固化层；令所述构件板将所述固化层从所述树脂槽的底部剥离；重复调整所述构件板与所述树脂槽底部的间隙以及向所述打印基准面投射所述固化图像的步骤，直至所述构件板上累计附着的固化层达到预设层数；令所述能量辐射系统依据3D构件模型的切片数据依序在所述打印基准面上辐射能量以在所述构件板上累积形成3D构件。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述转换关系的获取方式包括：令所述能量辐射系统向所述构件板投射一预设图像；其中，所述预设图像中包括至少二个特征点；根据所述特征点在所述像素坐标系中的像素坐标、以及所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标之间的位置对应关系构建所述转换关系。在本申请第一方面的某些实施方式中，根据每一特征点在所述像素坐标系中的像素坐标、以及该特征点在所述构件板上成像的物理坐标，构建所述特征点的像素坐标与物理坐标之间的变换矩阵；其中，所述变换矩阵用以表征所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述变换矩阵为透视变换矩阵，所述预设图像中至少包括4个特征点。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述变换矩阵为仿射变换矩阵，所述预设图像中至少包括3个特征点。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标的获取方法包括：令所述3D打印设备打印预设图像以在所述构件板上得到对应于所述预设图像的标记构件；根据所述预设图像中各特征点在标记构件中的位置，得到所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标的获取方法包括：令一摄像装置拍摄所述预设图像在构件板上的成像以获得投影图像；基于所述预设图像中的各特征点在所述投影图像中的像素位置，确定各特征点在所述构件板上成像的物理坐标。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述根据所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系、所述若干通孔在构件板上的物理坐标、以及3D构件的分层图像生成一固化图像的步骤包括：根据所述转换关系，将所述若干通孔的物理坐标映射至所述能量辐射系统的像素坐标系中，以得到所述若干通孔的像素坐标；根据所述若干通孔的像素坐标以及物理尺寸生成所述掩模图案；根据所述掩膜图像对所述分层图像进行掩膜操作以得到所述固化图像。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述若干通孔的物理坐标的获取方法包括：令所述摄像装置拍摄所述构件板以得到构件板图像；基于所述若干通孔在所述构件板图像中的像素位置，确定所述若干通孔的物理坐标及物理尺寸。在本申请第一方面的某些实施方式中，基于所述能量辐射系统的固化深度确定所述预设层数；其中，所述固化深度与所述能量辐射系统的辐射时间和辐射强度相关。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述固化深度小于等于在所述预设层数内固化层厚度的总和。

在本申请第一方面的某些实施方式中，基于所述3D构件的属性确定所述预设层数；其中，所述3D构件的属性包括所述3D构件的重量和/或高度。

在本申请第一方面的某些实施方式中，所述3D打印设备为包含DLP系统的3D打印设备或包含SLA系统的3D打印设备。

本申请的第二方面公开一种3D打印设备，包括：机架；树脂槽，用于盛放待固化的光固化材料；能量辐射系统，设置在所述树脂槽底部一侧的预设位置，被配置为接收到打印指令时通过控制程序向所述树脂槽内的打印基准面辐射能量，以固化所述打印基准面上的光固化材料；构件平台，包括表面开设有若干通孔的构件板，在打印状态中位于所述树脂槽内，用于附着经能量辐射后得到的固化层，以便经由所述固化层累积形成打印构件；Z轴驱动机构，与所述构件平台连接，被配置为依据打印指令调整所述构件板与所述树脂槽底面的间距以填充待固化的光固化材料；控制装置，电性连接所述能量辐射系统和Z轴驱动机构，用于令所述能量辐射系统和Z轴驱动机构根据本申请第一方面所述的打印方法打印3D构件。

在本申请第二方面的某些实施方式中，包括：测量装置，用以测量所述能量辐射系统投射的预设图像中的特征点映射在所述打印构件中的位置，以得到各特征点在所述构件板上成像的物理坐标。

在本申请第二方面的某些实施方式中，还包括摄像装置，位于所述构件板下表面一侧的预设位置，电性连接所述控制装置，用于拍摄所述构件板以及所述能量辐射系统在构件板上的成像。

在本申请第二方面的某些实施方式中，所述3D打印设备为包含DLP系统的3D打印设备或包含SLA系统的3D打印设备。

本申请的第三方面公开一种三维数据处理系统，应用于3D打印设备，所述3D打印设备包括：用于盛放光固化材料的树脂槽、在打印状态下置于所述树脂槽中的构件板、以及设置在所述树脂槽底部的能量辐射系统，其中，所述构件板上开设有利于光固化材料流通的若干通孔，所述三维数据处理系统包括：读取模块，用以读取所述若干通孔在构件板上的物理坐标；转换模块，用以生成所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系；生成模块，用以根据所述转换关系、所述若干通孔在构件板上的物理坐标、以及3D构件的分层图像生成一固化图像，所述固化图像在所述构件板上的投影与所述构件板上的若干通孔不重合；发送模块，连接所述3D打印设备的控制装置，用以将生成的固化图像发送给所述控制装置。

在本申请第三方面的某些实施方式中，所述读取模块用以读取所述能量辐射系统向所述构件板投射的预设图像中的至少二个特征点在能量辐射系统的像素坐标系中的像素坐标、以及所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标。

在本申请第三方面的某些实施方式中，所述转换模块用以根据所述特征点在所述像素坐标系中的像素坐标、以及该特征点在所述构件板上成像的物理坐标，构建所述特征点的像素坐标与物理坐标之间的变换矩阵；其中，所述变换矩阵用以表征所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系。

在本申请第三方面的某些实施方式中，生成模块根据所述转换关系，将所述若干通孔的物理坐标映射至所述能量辐射系统的像素坐标系中，以得到所述若干通孔的像素坐标，根据所述若干通孔的像素坐标及物理尺寸生成所述掩模图案；并根据所述掩膜图像对所述分层图像进行掩膜操作以得到所述固化图像。

本申请的第四方面公开一种三维数据处理方法，应用于3D打印设备，所述3D打印设备包括：用于盛放光固化材料的树脂槽、在打印状态下置于所述树脂槽中的构件板、以及设置在所述树脂槽底部的能量辐射系统，其中，所述构件板上开设有利于光固化材料流通的若干通孔，所述三维数据处理方法包括：根据所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系、所述若干通孔在构件板上的物理坐标、以及3D构件的分层图像生成一固化图像，以使所述3D打印设备在打印工作中的预设层数内令所述能量辐射系统向所述打印基准面投射所述固化图像；其中，所述固化图像被所述能量辐射系统投射在所述构件板上时的投影与所述构件板上的若干通孔不重合。

在本申请第四方面的某些实施方式中，所述转换关系的获取方式包括：令所述能量辐射系统向所述构件板投射一预设图像；其中，所述预设图像中包括至少二个特征点；根据所述特征点在所述像素坐标系中的像素坐标、以及所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标之间的位置对应关系构建所述转换关系。

在本申请第四方面的某些实施方式中，根据每一特征点在所述像素坐标系中的像素坐标、以及该特征点在所述构件板上成像的物理坐标，构建所述特征点的像素坐标与物理坐标之间的变换矩阵；其中，所述变换矩阵用以表征所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系。

在本申请第四方面的某些实施方式中，所述变换矩阵为透视变换矩阵，所述预设图像中至少包括4个特征点。

在本申请第四方面的某些实施方式中，所述变换矩阵为仿射变换矩阵，所述预设图像中至少包括3个特征点。

在本申请第四方面的某些实施方式中，所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标的获取方法包括：令所述3D打印设备打印预设图像以在所述构件板上得到对应于所述预设图像的标记构件；根据所述预设图像中各特征点在标记构件中的位置，得到所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标。

在本申请第四方面的某些实施方式中，所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标的获取方法包括：令一摄像装置拍摄所述预设图像在构件板上的成像以获得投影图像；基于所述预设图像中的各特征点在所述投影图像中的像素位置，确定各特征点在所述构件板上成像的物理坐标。

在本申请第四方面的某些实施方式中，所述根据所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系、所述若干通孔在构件板上的物理坐标、以及3D构件的分层图像生成一固化图像的步骤包括：根据所述转换关系，将所述若干通孔的物理坐标映射至所述能量辐射系统的像素坐标系中，以得到所述若干通孔的像素坐标；根据所述若干通孔的像素坐标以及物理尺寸生成所述掩模图案；根据所述掩膜图像对所述分层图像进行掩膜操作以得到所述固化图像。

在本申请第四方面的某些实施方式中，所述若干通孔的物理坐标的获取方法包括：令所述摄像装置拍摄所述构件板以得到构件板图像；基于所述若干通孔在所述构件板图像中的像素位置，确定所述若干通孔的物理坐标及物理尺寸。

在本申请第四方面的某些实施方式中，基于所述能量辐射系统的固化深度确定所述预设层数；其中，所述固化深度与所述能量辐射系统的辐射时间和辐射强度相关。

在本申请第四方面的某些实施方式中，所述固化深度小于等于在所述预设层数内固化层厚度的总和。

在本申请第四方面的某些实施方式中，基于所述3D构件的属性确定所述预设层数；其中，所述3D构件的属性包括所述3D构件的重量和/或高度。

在本申请第四方面的某些实施方式中，所述3D打印设备为包含DLP系统的3D打印设备或包含SLA系统的3D打印设备。

本申请的第五方面公开一种计算机可读存储介质，存储有至少一程序，所述至少一程序在被调用时执行并实现如本申请第一方面所述的3D打印设备的打印方法或本申请第四方面所述的三维数据处理方法。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点：

本申请可通过3D打印设备的能量辐射系统向所述打印基准面投射所述固化图像，从而避免在构件板的通孔内辐射能量以使通孔内产生残渣，由此在保证打印过程中树脂槽内光固化材料的流动性的同时保护离型膜、提高了树脂槽的使用寿命，并保证了打印构件的成型质量。

附图说明

本申请所涉及的发明的具体特征如所附权利要求书所显示。通过参考下文中详细描述的示例性实施方式和附图能够更好地理解本申请所涉及发明的特点和优势。对附图简要说明书如下：

图1其显示为本申请中的打印方法在一实施方式中的示意图。

图2a显示为本申请中的一分层图像在一实施方式中的示意图

图2b显示为本申请中的掩膜图像在一实施方式中的示意图。

图2c显示为本申请中的固化图像在一实施方式中的示意图。

图3显示为本申请中的预设图像在像素坐标系中的图像在一实施方式中的示意图。

图4显示为本申请图3中的预设图像在构件板上打印形成的标记构件在一实施方式中的示意图。

图5显示为本申请中的3D打印设备在一实施方式中的结构示意图。

图6显示为本申请中的控制装置在一实施方式中的示意图。

图7显示为本申请中三维数据处理系统在一实施方式中的示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。

在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本公开的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。

再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

诚如背景技术中所述，在基于光固化成型的3D打印设备中，通常将光固化材料置于树脂槽中。以DLP(Digital Light Procession，数字光处理，简称DLP)3D打印设备为例，通过曝光装置将容器底的光固化材料进行照射后形成第一层固化层，该第一层固化层附着在构件板上，构件板在Z轴驱动机构的带动下上升移动，使得所述固化层从容器底部分离。在逐层打印的固化层与容器底的分离操作中需克服较大粘合力，并伴随有分离对打印层造成破坏的风险。因此，通常在树脂槽中设有离型膜以利于在打印作业中固化层与树脂槽的分离。另一方面，为保证打印过程中树脂槽内光固化材料的流动性，在一些实施方式中会在3D打印设备的构件板上开设若干通孔来增加光固化材料的流动性。

但是，在3D打印设备的工作过程中，由于能量辐射系统辐射的能量会辐射至通孔内，使通孔内的光固化材料成型，产生残渣，这些残渣一部分会留在3D构件上，影响成型质量；另一部分掉落在树脂槽中，还有一部分会残留在构件板上，而残留在构件板上的残渣未被即使清理也会掉落到树脂槽中，树脂槽中的残渣会在构件板下压的过程中破坏离型膜。对于离型膜与树脂槽一体式设置的结构，甚至会导致整个树脂槽报废，增加了生产成本、生产时间。

有鉴于此，本申请提供一种3D打印设备的打印方法。

应当理解，所述3D打印是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。在打印时，首先对所述数字模型文件进行处理以实现向3D打印设备导入待打印的3D构件模型。在此，所述3D构件模型包括但不限于基于CAD构件的3D构件模型，其举例为STL文件，控制装置对导入的STL文件进行布局及切层处理。所述3D构件模型可通过数据接口或网络接口导入到控制装置中。所导入的3D构件模型中的实体部分可以为任意形状，例如，所述实体部分包括牙齿状、球状、房屋状、齿状、或带有预设结构的任意形状等。其中，所述预设结构包括但不限于以下至少一种：腔体结构、包含形状突变的结构、和对于实体部分中轮廓精度有预设要求的结构等。3D打印设备通过对光固化材料进行逐层曝光固化并累积各固化层的方式打印3D构件。

在本申请中，所述3D打印设备可以为底面投影或底面曝光3D打印设备，例如底面投影光机进行面曝光的DLP(Digital Light Procession，数字光处理，简称DLP)设备，也可以为由底面激光器进行激光光斑扫描的SLA(Stereo lithography Apparatus，立体光固化成型)设备。所述3D打印设备包括用于盛放光固化材料的树脂槽、在打印状态下置于所述树脂槽中的构件板、以及设置在所述树脂槽底部的能量辐射系统。所述3D打印设备的能量辐射系统位于树脂槽底面并面向所述树脂槽的底面照射，用于将3D构件模型中的分层图像照射到所述构件板与所述树脂槽底部的间隙形成的打印基准面，以使光固化材料固化成对应的图案固化层。

其中，所述光固化材料通常指经光(例如为紫外光、激光等)照射后会形成固化层的材料，其包括但不限于：光敏树脂、或光敏树脂与其他材料的混合液等。所述其他材料例如为陶瓷粉、色料等。

在利用所述3D打印设备打印物体时，能量辐射系统将树脂槽底的光固化材料进行照射以形成第一层固化层，所述第一层固化层附着在构件板上，构件板在Z轴驱动机构的带动下上升移动，使得所述固化层从树脂槽底部分离，接着下降所述构件板使得所述树脂槽底部与第一层固化层之间填充待固化的光固化材料，再次照射以得到附着在第一层固化层上的第二层固化层，以此类推，经过多次填充、照射和分离操作，将各固化层累积在构件板上以得到3D物件。对采用底面曝光方式的光固化材料制造3D物件的3D打印设备，打印过程中采取逐层打印的方式必须实现每一打印层固化完成后与树脂槽底剥离。形成一固化层时该固化层上、下表面分别附着于构件板、树脂槽底，一般情况下3D物件与树脂槽底粘合力较强，在构件板带动固化层上升以实现剥离的过程需要克服较大拉扯力，同时伴随固化层被损坏的风险。因此，通常会通过在树脂槽底部覆离型膜以减少剥离需克服的粘合力。同时，为了使打印过程中树脂槽内的光固化材料具有较好的流动性以保证打印质量，在一些实施方式中，所述构件板上还开设有利于光固化材料流通的若干通孔。

在DLP设备中，所述能量辐射系统举例包括DMD芯片、控制器和存储模块。其中，所述存储模块中存储将3D构件模型分层的分层图像。所述DMD芯片在接受到控制器的控制信号后将对应分层图像上各像素的光源照射到容器顶面。其中，DMD芯片外观看起来只是一小片镜子，被封装在金属与玻璃组成的密闭空间内，事实上，这面镜子是由数十万乃至上百万个微镜所组成的，每一个微镜代表一个像素，所投影的图像就由这些像素所构成。DMD芯片可被简单描述成为对应像素点的半导体光开关和微镜片，所述控制器通过控制DMD芯片中各光开关来允许/禁止各微晶片反射光，由此将相应分层图像经过容器的透明顶部照射到光固化材料上，使得对应图像形状的光固化材料被固化，以得到图案化的固化层。

对于顶面曝光的SLA设备来说，所述能量辐射系统包括激光发射器、位于所述激光发射器射出光路上的透镜组和位于所述透镜组出光侧的振镜组，其中，所述激光发射器受控的调整输出激光束的能量，例如，所述激光发射器受控的发射预设功率的激光束以及停止发射该激光束，又如，所述激光发射器受控的提高激光束的功率以及降低激光束的功率。所述透镜组用以调整激光束的聚焦位置，所述振镜组用以受控的将激光束在所述容器顶面的二维空间内扫描，经所述光束扫描的光固化材料被固化成对应的图案固化层。

本申请所述涉及的打印方法可通过避免能量辐射系统在预设的打印次数内向构件板的通孔内辐射能量，从而避免通孔内的光固化材料被固化而产生残渣。

在一个示例性的实施例中，请参阅图1，其显示为本申请中的打印方法在一实施方式中的示意图。

在步骤S110中，根据所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系、所述若干通孔在构件板上的物理坐标、以及3D构件的分层图像生成一固化图像；所述固化图像被所述能量辐射系统投射在所述构件板上时的投影与所述构件板上的若干通孔不重合。

其中，所述分层图像即指在打印当前固化层时所对应的3D打印模型的切片图像，其包含在3D构件模型的切片数据中。所述固化图像指所述能量辐射系统为使光固化材料形成固化层所辐射的能量区域，即辐射面的形状。对包含DLP系统的3D打印设备而言，所述固化图像指令例如为DLP光机的能量辐射系统在每一固化层的打印过程中向打印基准面所投射的图像；对包含SLA系统的3D打印设备而言，所述固化图像指打印一固化层时令例如包括激光器及扫描振镜的能量辐射系统向打印基准面扫描激光束所途经的轨迹所形成的扫描图案。

在此，以包含DLP系统的3D打印设备为例，将所述能量辐射系统的辐射面分为选区及蒙版区，所述能量辐射系统以一固化图像作为选区向所述构件板投影，以使该固化图像被所述能量辐射系统投射在所述构件板上时的投影与所述构件板上的若干通孔不重合，从而避免通孔内的光固化材料被固化。所述蒙版区即包括了所述构件板上的若干通孔在能量辐射系统坐标系中的位置。

应当理解，所述蒙版区即为非选区的部分，通过将所述构件板上的若干通孔在能量辐射系统坐标系中的位置标记为蒙版区，可使能量辐射系统所辐射的能量避开若干通孔所在位置以避免通孔内的光固化材料被固化。

因此，为了确定固化图像，需要首先确定所述构件板上的若干通孔在能量辐射系统坐标系中的位置。在本实施例中，所述若干通孔在能量辐射系统坐标系中的位置是根据所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系、以及所述若干通孔在构件板上的物理坐标生成的。

实践中，所述能量辐射系统所投影的画面与构件板上的实际成像之间具有映射关系，在此，定义能量辐射系统的投影画面所在坐标系为像素坐标系，所述构件板上的实际成像所在坐标系为物理坐标系，且像素坐标系中的坐标为像素坐标，所述物理坐标系中的坐标为物理坐标。则可以理解的是，在所述像素坐标系中的任一点均可按照所述映射关系得到其在物理坐标系中的位置。基于这样的理解，根据若干通孔在构件板上的物理坐标及尺寸即可确定每一通孔在所述像素坐标系中的位置，进一步地，根据每一通孔在所述像素坐标系中的位置，即可为生成所述固化图像提供参考条件。

在一实施例中，请参阅图2a、图2c，其中，图2a显示为本申请中的一分层图像在一实施方式中的示意图，图2c显示为本申请中的固化图像在一实施方式中的示意图。在图2c中，图中黑色部分为蒙版区，图中白色部分为选区即固化图案。在本实施例中，根据如图2a所示的分层图像，并基于构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系、以及所述若干通孔在构件板上的物理坐标，得到了如图2c中所示的固化图像。所述能量辐射系统以该固化图像作为选区向所述构件板投影，以使能量辐射系统所辐射的能量避开通孔所在位置，从而避免通孔内的光固化材料被固化。

在一个示例性的实施例中，转换关系的获取方式包括：令所述能量辐射系统向所述构件板投射一预设图像；其中，所述预设图像中包括至少二个特征点；根据所述特征点在所述像素坐标系中的像素坐标、以及所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标之间的位置对应关系构建所述转换关系。

在此，通过取点的方式确定所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系。即通过在像素坐标系中选取特征点，并根据该特征点投影在物理坐标系中的物理坐标来构建该转换关系。应当理解，对于光路调整较好且构件板水平度较好的3D打印设备而言，在构建转换关系时可以忽略坐标系中的绕X轴旋转、Y轴旋转、Z轴旋转坐标及Z轴的平移坐标，仅考虑X轴和Y轴的平移坐标和缩放系数。因此，可令所述能量辐射系统向所述构件板投射一至少包括二个特征点的预设图像，并根据该二个特征点的像素坐标和物理坐标之间的位置对应关系构建所述转换关系。例如，在一光路调整较好且构件板水平度较好的SLA设备中，假设预设图像中包括A、B两个特征点，且A、B的像素坐标分别为A(14,6)和B(7,78)，物理坐标分别为A(20，12)和B(13，84)，则可以确定转换关系为：物理坐标(X₂，Y₂)＝像素坐标(X₁×1+6，Y₁×1+6)。基于这样的理解，所述预设图像中的特征点也可以为3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个等，在此不再予以赘述，其中，特征点的数量越多，则转换关系就越精确。

其中，所述预设图像可以是仅包括两个圆点，也可以是具有一个或多个形状的画面并在所述一个或多个形状中选取至少两个点作为特征点，只要包括可用于确定转换关系的至少二个特征点均可作为本实施例中的预设图像。

在一个示例性的实施例中，为使所述物理坐标系和像素坐标系之间的映射关系更精确以提高打印精度，可根据每一特征点在所述像素坐标系中的像素坐标、以及该特征点在所述构件板上成像的物理坐标，构建所述特征点的像素坐标与物理坐标之间的变换矩阵；其中，所述变换矩阵用以表征所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系。

应当理解，由于预设图像中特征点的像素坐标是已知的，因此可通过特征点在构件板上成像的物理坐标来确定像素坐标与物理坐标之间的转换规律。故，在此利用特征点的像素坐标与物理坐标来构建变换矩阵，在确定了变换矩阵后，即可利用所述变换矩阵计算物理坐标系中的任一点在像素坐标系中的位置，以及像素坐标系中的任一点在物理坐标系中的位置。其中，所述变换矩阵可以为透视变换矩阵，也可以为仿射变换矩阵。例如，对于光路调整及构件板水平度较好的3D打印设备，可不考虑Z轴坐标，则所述变换矩阵可以为仿射变换矩阵，为通过特征点的像素坐标和物理坐标计算得到该仿射变换矩阵中的所有系数，所述特征点的数量为至少3个；相对地，如考虑Z轴坐标，则所述变换矩阵可以为透视变换矩阵，为通过特征点的像素坐标和物理坐标计算得到该透射变换矩阵中的所有系数，所述特征点的数量为至少4个。

在一实施方式中，所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标的获取方法包括：令所述3D打印设备打印预设图像以在所述构件板上得到对应于所述预设图像的标记构件；根据所述预设图像中各特征点在标记构件中的位置，得到所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标。

在此，令能量辐射系统向树脂槽内的构件板投射预设图像(树脂槽内具有光固化材料)，所述构件板与树脂槽底面之间的光固化材料受到辐射后成型以形成对应于所述预设图像的标记构件。通过测量预设图像中各特征点在标记构件中的位置，即可得到所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标。例如，可通过测量每一特征点到构件板边缘的距离来获得所述特征点的物理坐标；又如，可在构件板上取一点作为原点，并以该原点作为零坐标测量所述特征点相对于零坐标的距离来获得所述特征点的物理坐标。其中，测量的工具包括但不限于深度尺、游标卡尺或其他用以测量的尺寸的装置。

以下，将通过一示例说明根据特征点的像素坐标和物理坐标构建所述变换矩阵的过程。

在一个示例性的实施例中，请参阅图3，其显示为本申请中的预设图像在像素坐标系中的图像在一实施方式中的示意图。在此，所述3D打印设备为包含DLP系统的3D打印设备，如图所示，所述预设图像中包括编号为1、2、3、4的四个矩形。在每一矩形中取一特征点，即1号矩形的左上角点(特征点1)、2号矩形的右上角点(特征点2)、3号矩形的左下角点(特征点3)、以及4号矩形的右下角点(特征点4)。

如图3中的箭头标注所示，根据特征点到边缘的距离，得出特征点的像素坐标

其中，p为预设图像下标，j表示第j个特征点。

以所述预设图像作为待打印标记构件的切片层图像，在构件板上打印出一标记构件。请参阅图4，其显示为本申请图3中的预设图像在构件板上打印形成的标记构件在一实施方式中的示意图。如图所示，编号为1、2、3、4的四个矩形在构件板401上的位置相对于在预设图像中的位置发生了改变。

根据本实施例中DLP打印设备的打印分辨率r(单位：mm/pix)，可得出像素坐标系与物理坐标系之间的尺寸转换关系为：

L为成像下标。

请继续参阅图4，假设特征点在构件板上的成像到构件板401边缘的距离分别为

其中，M表示测量数据。即图4中各矩形附近的箭头标注所示，特征点1在构件板401上的成像在横向上距离构件板401边缘为

在纵向上距离构件板401边缘为

特征点2在构件板401上的成像在横向上距离构件板401边缘为

在纵向上距离构件板401边缘为

特征点3在构件板401上的成像在横向上距离构件板401边缘为

在纵向上距离构件板401边缘为

特征点4在构件板401上的成像在横向上距离构件板401边缘为

在纵向上距离构件板401边缘为

同时，假设托板宽度为W、高度为H，以R表示物理坐标，并以构件板401上距离特征点1的成像最近的边缘为基准，则四个特征点的物理坐标分别为：

在本实施例中，引入Z轴方向以使映射关系更准确，因此通过特征点的像素坐标与物理坐标构建透视变换矩阵如下：

展开矩阵可得到：

并可得到变换矩阵

式中，

利用该等式关系，得出：

整理上式得到：

将四个特征点分别代入上述公式，即可得到8个方程，从而得到a₁₁、a₁₂、a₁₃、a₂₁、a₂₂、a₂₃、a₃₁、a₃₂这8个系数，从而求出矩阵T。

在上述示例中，通过透视变换矩阵表示所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系。在另一示例中，对于光路调整及构件板水平度较好的3D打印设备，可不考虑Z轴坐标，则所述变换矩阵还可以为仿射变换矩阵。在此，所述预设图像中的特征点可以为3个，上述公式(2)可以被替换为：

由于使用仿射变换矩阵时的其他步骤与上述使用透视变换矩阵示例中类似，故在此不再重述。

在另一实施方式中，还可以通过摄像装置拍摄构件板的方式获取所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标。具体地说，令一摄像装置拍摄所述预设图像在构件板上的成像以获得投影图像；并基于所述预设图像中的各特征点在所述投影图像中的像素位置，确定各特征点在所述构件板上成像的物理坐标。

在此，令所述能量辐射系统向构件板上投射预设图像，所述预设图像在构件板上的成像即投影图像，并令摄像装置拍摄该投影图像。所述预设图像中各特征点在所述投影图像中的位置可通过计算各特征点所在的像素点在投影图像中的位置来获得，即通过像素单位取代上述示例中测量装置的测量单位。由此，通过各特征点在投影图像中的像素位置，确定各特征点在所述构件板上成像的物理坐标。确定了各特征点的物理坐标后，根据所述特征点的像素坐标及物理坐标即可确定所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系，其中，转换关系的计算方式与前述示例中类似，故不再重述。

应当理解，上述实施方式中物理坐标系与能量辐射系统之间的转换关系仅为举例而非对本申请中获取所述转换关系的限制，本领域技术人员通过现有技术中的其他已知方式所能构建所述转换关系的均可被应用于本申请中。

在步骤S110中，为生成所述固化图像，还需获取所述若干通孔在构件板上的物理坐标。以便根据所述转换关系，将所述若干通孔的物理坐标映射至所述能量辐射系统的像素坐标系中，以得到所述若干通孔的像素坐标，并根据分层图像、所述若干通孔的像素坐标以及物理尺寸生成所述固化图像。

其中，所述若干通孔在构件板上的物理坐标、以及物理尺寸的获取方式可基于特征点物理坐标的获取方式来确定。

例如，当通过在构件板上打印预设图像获得标记构件并测量各特征点在标记构件中的位置以得到所述特征点在所述构件板的物理坐标时，可通过构件板的机械图纸得到各通孔在构件板上的位置以获取所述若干通孔在构件板上的物理坐标(如圆心的坐标)、以及各通孔的尺寸(如半径、直径等)，从而可通过通孔的坐标及尺寸确定每一通孔的位置；或者，当无法获得构件板的机械图纸时，还可通过测量构件板上每一通孔相对于构件板边缘的距离以获取所述若干通孔在构件板上的物理坐标、以及通过测量通孔的尺寸以得到所述通孔的物理尺寸。应当理解，所述通孔的形状可根据实际需求被配置，例如在一些实施方式中可为圆形，在另一些实施方式中可为矩形等。基于这样的理解，所述通孔的测量方式也可根据通孔的形状而相应调整，例如当所述通孔为圆形时，可测量通孔圆心的坐标以及通孔的直径或半径来确定所述通孔的位置，当所述通孔为矩形时，可测量通孔任一角点的坐标以及通孔的边长来确定所述通孔的位置等。

在获取了所述若干通孔在构件板上的物理坐标后，再通过上述实施方式得到的所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系，即可确定构件板上的若干通孔映射到能量辐射系统的像素坐标系中的像素坐标，并根据所述若干通孔的像素坐标以及物理尺寸生成一掩膜图像，所述掩膜图像可视为所述构建板在像素坐标系中的映射图案。请参阅图2b，其显示为本申请中的掩膜图像在一实施方式中的示意图。在此，在基于掩膜图像对所述分层图像进行掩膜操作后，即可得到所述固化图像。在一实施方式中，所述掩膜操作为将分层图像中与掩膜图像重叠的部分做不固化处理。以图2a～图2c为例，根据图2b中的掩膜图像，将图2a中的分层图像与图2b中的掩膜图像叠加，令分层图像(即图2a)中与掩膜图像中黑色部分的重叠处做黑色处理，即当分层图像(即图2a)中白色部分与掩膜图像(即图2b)中黑色部分重叠时，将该重叠的白色部分处理为黑色，由此形成图2c中所示的固化图像，根据该固化图像投影而制造出的固化层可避开所述构件板上的孔位。

又如，当通过摄像装置拍摄预设图像在构件板上的成像以获得投影图像，并基于预设图像中的各特征点在所述投影图像中的像素位置确定各特征点的物理坐标时，所述若干通孔的物理坐标的获取方法包括：令所述摄像装置拍摄所述构件板以得到构件板图像；基于所述若干通孔在所述构件板图像中的像素位置，确定所述若干通孔的物理坐标及物理尺寸。

在此，令摄像装置拍摄构件板，从而得到构件板的图像。通过计算在该构件板图像中各通孔的像素位置，即可确定每一通孔的物理坐标和物理尺寸。例如当所述通孔为圆形时，通过通孔的圆心所在像素到构件板边缘像素即可确定所述通孔的物理坐标；并根据通孔圆心与通孔轮廓上任一点的连线即可得到通孔的半径。由于摄像装置的位置相对于拍摄预设图像在构件板上的成像时未变动，因此通孔的物理坐标与投影图像中各特征点的物理坐标位于同一坐标系中，由此可通过借由特征点的像素坐标及物理坐标构建的转换关系而计算所述构件板上的若干通孔映射到能量辐射系统的像素坐标系中的坐标，根据通孔的物理尺寸生成掩膜图像，并基于掩膜图像对所述分层图像进行掩膜操作后，得到所述固化图像。

应当理解，所述摄像装置拍摄构件板的步骤或者拍摄预设图像在构件板上的成像的步骤可根据实际需要而确定先后顺序，在此不作限定。

请继续参阅图1，在步骤S120中，调整所述构件板与所述树脂槽底部的间隙，以使所述间隙形成打印基准面。

在此，所述3D打印设备通过与所述构件板相连的升降装置控制所述构件板与树脂槽底部之间的间隙，以便在后续步骤中利用所述间隙作为打印基准面使光固化材料成型。

其中，步骤S110与步骤S120的执行先后顺序可依据实际需求而确定，在此不作限定。例如，在一实施方式中，可以先确定固化图像，再调整所述构件板与所述树脂槽底部的间隙；在另一实施方式中，也可以先调整所述构件板与所述树脂槽底部的间隙，再确定固化图像。在再一实施方式中，还可以同时执行以提升打印效率。

请继续参阅图1，在步骤S130中，令所述能量辐射系统向所述打印基准面投射所述固化图像，以在所述构件板上附着所述固化图像的固化层。

在此，根据步骤S110中得到的固化图像，令所述能量辐射系统向所述打印基准面投射该固化图像，从而使构件板与所述树脂槽底部的间隙内的光固化材料被固化。由于固化图像避开了构件板上的通孔位置，因此通孔内的光固化材料不会被辐射到，从而避免残渣的产生。在依据所述固化图像完成一层的固化层打印任务后，执行步骤S140。

在步骤S140中，令所述构件板将所述固化层从所述树脂槽的底部剥离。

在此，所述3D打印设备通过与所述构件板相连的升降装置控制所述构件板上升，从而使所述构件板上的固化层与树脂槽底部分离。

在步骤S150中，重复调整所述构件板与所述树脂槽底部的间隙以及向所述打印基准面投射所述固化图像的步骤，直至所述构件板上累计附着的固化层达到预设层数。应理解的，所述步骤中的“预设层数”是依据重复执行步骤S130至S150的对应预设次数实现的。

在此，所述3D打印设备再次通过与所述构件板相连的升降装置控制所述构件板与树脂槽底部之间的间隙，并令所述能量辐射系统向所述打印基准面投射所述固化图像，以在上一层的光固化层上继续累积附着所述固化图像的固化层。

应当理解，由于能量辐射系统的辐射强度有限，在固化层累积一定厚度后，在打印过程中即使能量辐射系统辐射的能量投射到对应于构件板通孔处的位置，能量辐射系统的所辐射的能量也无法到达通孔内使通孔内的光固化材料成型，因此，在打印一定数量的固化层后，即可无需按照固化图像打印，即无需使能量辐射系统的辐射能量避开构件板的通孔位置。

需要说明的是，在一些实施方式中，可在预设层数内依据相同的固化图像执行打印操作，例如在打印具有支撑座的3D打印构件时，在预设层数内的打印并不涉及3D打印构件的主体，因此可在预设层数内打印相同的固化图像，并在预设层数后继续打印剩下的支撑座部分或打印3D打印构件的主体部分。在另一些实施方式中，根据3D打印构件模型的切片数据，将在预设层数内的各分层图像分别生成一一对应的各固化图像，并按照次序依序打印各固化图像。

在一实施方式中，在打印3D构件前，先打印用于支撑3D构件的基座或支撑件以利于将后打印的3D构件牢固地粘在构件板上，所述基座或支撑件例如底座或支柱等结构。所述3D打印设备可在打印基座或支撑件的前几层(即预设层数内)令能量辐射系统依据所述固化图像向所述构件板辐射能量。在打印完成后，可再选择性地将基座或支撑件通过后处理的方式去除或保留。在另一实施方式中，设计的3D构件的结构中如果包含等同于上述基座的结构时，3D打印设备直接打印3D构件本体，则可调整3D构件前几层固化层的幅面，以使打印过程中尽量避开构件板各通孔的位置。

在一个示例性的实施例中，可基于所述能量辐射系统的固化深度确定所述预设层数。所述固化深度的确定方式可通过在树脂槽中放少量树脂，并令能量辐射系统使用打印过程中的辐射能量和辐射时间，测量辐射后树脂槽内形成固体的厚度而得到。因此，所述固化深度与所述能量辐射系统的辐射时间和辐射强度(辐射功率)相关。应当理解，由于在正常的打印做件过程中，受到构件板的限制，光固化材料仅能在构件板与所述树脂槽底部的间隙、以及构件板上的通孔内成型，在此由于没有构件板的限制，因此可通过令能量辐射系统使用打印过程中的辐射能量和辐射时间，测量辐射后树脂槽内形成固体的厚度的方式确定固化深度。

在可能的实施方式中，在所述预设层数内被固化的固化层厚度总和应当至少不小于固化深度，以使在预设层数后的打印工作中通孔内的光固化材料不会被固化以产生残渣。为此，所述固化深度小于等于在所述预设层数内固化层厚度的总和。例如，依据能量辐射系统使用打印过程中的辐射能量和辐射时间，测量得到树脂槽内形成固体的厚度为5mm，而每一层固化层厚度为1mm，则预设层数应不小于5层。

在另一个示例性的实施例中，还可基于所述3D构件的属性确定所述预设层数；其中，所述3D构件的属性包括所述3D构件的重量和/或高度。

应当理解，一方面，3D构件的重量越重，其对支撑件的强度要求就越高，为避免支撑应力不足对3D构件的打印质量产生影响，因此在一实施方式中可根据所述3D构件的重量确定所述预设层数，从而使预设层数内打印的固化层厚度能够支撑3D构件。另一方面，3D构件的高度越高，打印固化层越多，所述构件板的升降装置需要升降的次数就越多，由此造成掉件的风险相应增加，因此在另一实施方式中还可根据所述3D构件的重量确定所述预设层数。或者，在再一实施方式中，还可同时考虑3D构件的重量和高度，以使预设层数内打印的固化层厚度能够支撑3D构件。

在依据固化图像打印预设层数的固化层后，执行步骤S160。

在步骤S160中，令所述能量辐射系统依据3D构件模型的切片数据依序在所述打印基准面上辐射能量以在所述构件板上累积形成3D构件。

在此，在依据固化图像打印了预设层数的固化层后，即使能量辐射系统的辐射面中包括了构件板上通孔的位置，但是由于辐射的能量无法触及构件板通孔内，因此不会使构件板通孔内的光固化材料成型而产生残渣，故可以令所述能量辐射系统依据3D构件模型的切片数据依序在所述打印基准面上辐射能量，其中，所述切片数据包括了对应于3D构件模型每一打印层的分层图像，从而在构件板上逐层累积以形成完整的3D构件。

综上所示，本申请中的3D打印方法可在预设层数内令能量辐射系统向所述打印基准面投射所述固化图像，从而避免在构件板的通孔内辐射能量以使通孔内产生残渣，由此在保证打印过程中树脂槽内光固化材料的流动性的同时保护离型膜、提高了树脂槽的使用寿命，保证了打印构件的成型质量，同时不影响3D构件本体的打印。并且，本申请的3D打印方法无需额外增加生产成本，易于实现。

本申请第二方面的实施例中提供一种3D打印设备。

在一个示例性的实施例中，请参阅图5，其显示为本申请中的3D打印设备在一实施方式中的结构示意图。如图所示，所述3D打印设备包括：机架(未予以图示)、树脂槽51、能量辐射系统54、构件平台52、Z轴驱动机构53、以及控制装置55，所述机架用以承载所述树脂槽51、构件平台52、以及Z轴驱动机构53。

其中，所述树脂槽51具有透明底部，用于盛放待固化的光固化材料。所述光固化材料包括任何易于光固化的液态材料，其举例包括：光固化树脂液，或掺杂了陶瓷粉末、颜色添加剂等混合材料的树脂液等。所述树脂槽51可以是整体透明或仅容器底透明，例如，所述树脂槽51为玻璃树脂槽51，且树脂槽51壁贴设吸光纸(如黑色薄膜、或黑色纸等)，以便减少在投射期间由于光散射对光固化材料的固化干扰。在所述容器底部表面可铺设有便于分离的透明柔性膜即离型膜。

所述能量辐射系统54位于所述树脂槽51下方并向所述底面照射光能量，用于在接收到打印指令时通过控制程序将所接收的分层图像照射到所述树脂槽51的打印基准面，以固化所述打印基准面上的光固化材料，得到对应的图案固化层。

在此，所述能量辐射系统54的结构根据所述3D打印设备的类型而确定。

在本申请中，所述3D打印设备可以为底面投影或底面曝光3D打印设备，例如底面投影光机进行面曝光的DLP(Digital Light Procession，数字光处理，简称DLP)设备，也可以为由底面激光器进行激光光斑扫描的SLA(Stereo lithography Apparatus，立体光固化成型)设备。所述3D打印设备包括用于盛放光固化材料的树脂槽、在打印状态下置于所述树脂槽中的构件板、以及设置在所述树脂槽底部的能量辐射系统。其中，所述光固化材料通常指经光(例如为紫外光、激光等)照射后会形成固化层的材料，其包括但不限于：光敏树脂、或光敏树脂与其他材料的混合液等。所述其他材料例如为陶瓷粉、色料等。所述3D打印设备的能量辐射系统位于树脂槽底面并面向所述树脂槽的底面照射，用于将3D构件模型中的分层图像照射到所述构件板与所述树脂槽底部的间隙形成的打印基准面，以使光固化材料固化成对应的图案固化层。

在利用所述3D打印设备打印物体时，能量辐射系统将树脂槽底的光固化材料进行照射以形成第一层固化层，所述第一层固化层附着在构件板上，构件板在Z轴驱动机构的带动下上升移动，使得所述固化层从树脂槽底部分离，接着下降所述构件板使得所述树脂槽底部与第一层固化层之间填充待固化的光固化材料，再次照射以得到附着在第一层固化层上的第二层固化层，以此类推，经过多次填充、照射和分离操作，将各固化层累积在构件板上以得到3D物件。对采用底面曝光方式的光固化材料制造3D物件的3D打印设备，打印过程中采取逐层打印的方式必须实现每一打印层固化完成后与树脂槽底剥离。形成一固化层时该固化层上、下表面分别附着于构件板、树脂槽底，一般情况下3D物件与树脂槽底粘合力较强，在构件板带动固化层上升以实现剥离的过程需要克服较大拉扯力，同时伴随固化层被损坏的风险。因此，通常会通过在树脂槽底部覆离型膜以减少剥离需克服的粘合力。同时，为了使打印过程中树脂槽内的光固化材料具有较好的流动性以保证打印质量，在一些实施方式中，所述构件板上还开设有利于光固化材料流通的若干通孔。

在DLP设备中，所述能量辐射系统举例包括DMD芯片、控制器和存储模块。其中，所述存储模块中存储将3D构件模型分层的分层图像。所述DMD芯片在接受到控制器的控制信号后将对应分层图像上各像素的光源照射到容器顶面。其中，DMD芯片外观看起来只是一小片镜子，被封装在金属与玻璃组成的密闭空间内，事实上，这面镜子是由数十万乃至上百万个微镜所组成的，每一个微镜代表一个像素，所投影的图像就由这些像素所构成。DMD芯片可被简单描述成为对应像素点的半导体光开关和微镜片，所述控制器通过控制DMD芯片中各光开关来允许/禁止各微晶片反射光，由此将相应分层图像经过容器的透明顶部照射到光固化材料上，使得对应图像形状的光固化材料被固化，以得到图案化的固化层。

对于顶面曝光的SLA设备来说，所述能量辐射系统包括激光发射器、位于所述激光发射器射出光路上的透镜组和位于所述透镜组出光侧的振镜组，其中，所述激光发射器受控的调整输出激光束的能量，例如，所述激光发射器受控的发射预设功率的激光束以及停止发射该激光束，又如，所述激光发射器受控的提高激光束的功率以及降低激光束的功率。所述透镜组用以调整激光束的聚焦位置，所述振镜组用以受控的将激光束在所述容器顶面的二维空间内扫描，经所述光束扫描的光固化材料被固化成对应的图案固化层。

所述构件平台52包括表面开设有若干通孔的构件板，所述构件板在打印状态中位于所述树脂槽51内，其在Z轴驱动机构53带动下进行升降移动，在升降移动期间，固化层被从树脂槽51底面分离，以及固化层与树脂槽51底面之间会填充光固化材料，从而在能量辐射系统的配合工作下附着经能量辐射后得到的固化层，以便经由所述固化层累积形成打印构件。

所述Z轴驱动机构53与所述构件平台52相连，用于受控的带动构件平台52升降移动使得所述构件平台52与树脂槽51之间的间隔填充有所述光固化材料。

在此，所述Z轴驱动机构53包含驱动单元和连接单元。其中，所述驱动单元举例为驱动电机，其中，所述驱动电机举例为伺服电机，其基于所接收的控制指令选择正向或反向旋转以控制升降、且按照控制指令所指示的转速/转动加速度/扭力等驱动连接单元进行升降移动。其中，所述控制指令包括升降方向和具体操作参数。所述操作参数举例为转速、转动加速度或扭力等参数值。

所述连接单元举例包括一端固定在所述构件平台52上的固定杆、与固定杆的另一端固定的咬合式移动组件，其中，所述咬合式移动组件受驱动单元驱动以带动固定杆竖直移动，所述咬合式移动组件举例为由齿状结构咬合的限位移动组件，如齿条等。又如，所述连接单元包括：丝杆和旋接所述丝杆的定位移动结构，其中所述丝杆的两端旋接于驱动单元，所述定位移动结构的外延端固定连接到构件平台52上，该定位移动结构可包含滚珠和夹持件的螺母形结构。

所述控制装置55分别与所述Z轴驱动机构53和能量辐射系统54电性连接，用于根据如本申请中第一方面的实施方式中的打印方法(即图1～图4所对应的3D打印设备的打印方法各实施方式)控制所述Z轴驱动机构23以及所述能量辐射系统54打印3D构件。

在此，所述控制装置55举例为计算机设备、包含CPU或MCU的工控机、或基于嵌入式操作系统的电子设备等。

在可能的实施方式中，请参阅图6，其显示为本申请中的控制装置在一实施方式中的示意图。如图所示，所述控制装置6包括存储单元61、处理单元62、和接口单元63。

其中，所述存储单元61包含非易失性存储器、易失性存储器等。其中，所述非易失性存储器举例为固态硬盘或U盘等。所述存储单元61通过系统总线与处理单元连接在一起。所述处理单元62包含CPU或集成有CPU的芯片、可编程逻辑器件(FPGA)、和多核处理器中的至少一种。

所述接口单元63包括多个驱动预留接口，各所述驱动预留接口分别电性连接如能量辐射系统54和Z轴驱动机构53等3D打印设备中独立封装且通过接口传输数据或驱动工作的装置，从而控制所述能量辐射系统54和Z轴驱动机构53等3D打印设备中独立封装且通过接口传输数据或驱动工作的装置。所述控制装置还包括以下至少一种：提示装置、人机交互单元64等。所述接口单元63根据所连接的装置而确定其接口类型，其包括但不限于：通用串行接口、视频接口、工控接口等。例如，所述驱动预留接口包括：USB接口、HDMI接口和RS232接口，其中，USB接口和RS232接口均有多个，USB接口可连接人机交互单元64等，RS232接口连接能量辐射系统54和Z轴驱动机构53等，从而控制所述能量辐射系统54和Z轴驱动机构53等。

所述处理单元62依据待打印构件的图纸生成每一层的打印切片图像，以控制所述Z轴驱动机构53和所述能量辐射系统54依据每一层对应的切片图像打印构件。其中，所述切片图像包括在预设层数内控制能量辐射系统54辐射的固化图像。在一实施方式中，可依据接口单元63所接收的若干通孔在构件板上的物理坐标、所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系生成掩膜图像，再根据掩膜图像和3D构件模型的分层图像生成固化图像，以控制所述能量辐射系统54在预设层数内依据所生成的固化图像辐射能量。其中，在一些情况下，当所述控制装置6无法直接获取所述转换关系时，所述控制装置6还依据所获取的特征点在所述像素坐标系中的像素坐标、以及所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标之间的位置对应关系构建所述转换关系。

在一个示例性的实施例中，所述3D打印设备还包括测量装置。所述测量装置用以测量所述能量辐射系统投射的预设图像中的特征点映射在所述打印构件中的位置，以得到各特征点在所述构件板上成像的物理坐标。

在可能的实施方式中，所述测量装置可与所述控制装置通信连接，从而将得到的测量数据发送给控制装置，以便控制装置利用所获取的测量数据生成掩膜图像。或者，也可以通过控制装置的人机交互装置将所述测量数据输入至控制装置内。

在一个示例性的实施例中，所述3D打印设备还包括摄像装置。所述摄像装置位于所述构件板下表面一侧的预设位置并电性连接所述控制装置，从而在受控下拍摄所述构件板以及所述能量辐射系统在构件板上的成像。在一实施方式中，所述摄像装置还与所述控制装置通信连接，从而将所拍摄的图像发送给控制装置，以便控制装置利用所获取的测量数据生成掩膜图像。

在可能的实施方式中，所述摄像装置被配置在树脂槽下方的一侧，且不影响能量辐射系统的幅面，从而避免对幅面在构件板上成像的影响。或者，所述摄像装置还可被配置在构件板的上方，为此，为使摄像装置能够拍摄到能量辐射系统的成像，所述构件板可以为透光材质。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的设备、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在一个示例性的实施方式中，本申请3D打印设备的打印方法中生成掩膜图像的步骤并非每次执行打印任务前都需要执行。在一些实施方式中，由于每次打印都使用的是同一构件板，因此只需在生成掩膜图像后，将掩膜图像存储，在每一次的打印作业中打印预设层数的固化层中调用该掩膜图像以生成固化图像即可。例如，在生成掩膜图像后，将所述掩膜图像存储中所述3D打印设备控制装置的存储单元中，当再执行打印任务时，仅需调用该存储单元中的掩膜图像以生成固化图像并令所述能量辐射系统依据生成的固化图像在预设层数内打印相应固化层即可。

基于这样的理解，本申请第四方面的实施方式中提供一种三维数据处理系统，所述数据处理系统用以执行数据处理方法。

其中，所述处理系统包括处理设备或3D打印设备中的控制装置中软件和硬件。所述处理设备包括但不限于：用户终端、或服务器设备等。所述控制装置包括但不限于计算机设备、工控机、或基于嵌入式操作系统的电子设备等。

所述3D打印设备包括：树脂槽、构件板、能量辐射系统、以及控制装置。其中，所述树脂槽用于盛放光固化材料，所述构件板在打印状态下置于所述树脂槽中并通过一Z轴驱动机构控制其在Z轴方向的位置，所述构件板上开设有利于光固化材料流通的若干通孔，所述能量辐射系统设置在所述树脂槽底部一侧。所述控制装置电性连接所述Z轴驱动机构以及能量辐射系统以令所述能量辐射系统和Z轴驱动机构在打印工作中协同工作以打印3D构件。

在一个示例性的实施例中，请参阅图7，其显示为本申请中三维数据处理系统在一实施方式中的示意图。如图所示，所述三维数据处理系统7包括：读取模块701、转换模块702、生成模块703、以及发送模块704。

其中，所述读取模块701用以读取所述若干通孔在构件板上的物理坐标。

在此，可通过构件板的机械图纸得到各通孔在构件板上的位置以获取所述若干通孔在构件板上的物理坐标(如圆心的坐标)、以及各通孔的尺寸(如半径、直径等)，从而可通过通孔的坐标及尺寸确定每一通孔的位置；或者，当无法获得构件板的机械图纸时，还可通过测量构件板上每一通孔相对于构件板边缘的距离以获取所述若干通孔在构件板上的物理坐标、以及通过测量通孔的尺寸以得到所述通孔的物理尺寸。应当理解，所述通孔的形状可根据实际需求被配置，例如在一些实施方式中可为圆形，在另一些实施方式中可为矩形等。基于这样的理解，所述通孔的测量方式也可根据通孔的形状而相应调整，例如当所述通孔为圆形时，可测量通孔圆心的坐标以及通孔的直径或半径来确定所述通孔的位置，当所述通孔为矩形时，可测量通孔任一角点的坐标以及通孔的边长来确定所述通孔的位置等。在可能的实施方式中，可将测量得到的数据输入人机交互装置中，人机交互装置再通过连接至读取模块701从而读取若干通孔在构件板上的物理坐标。或者，可直接将测量装置通信连接至读取模块701，从而读取若干通孔在构件板上的物理坐标。

或者，还可令所述摄像装置拍摄所述构件板以得到构件板图像；基于所述若干通孔在所述构件板图像中的像素位置，确定所述若干通孔的物理坐标及物理尺寸。在此，令摄像装置拍摄构件板，从而得到构件板的图像。通过计算在该构件板图像中各通孔的像素位置，即可确定每一通孔的物理坐标和物理尺寸。例如当所述通孔为圆形时，通过通孔的圆心所在像素到构件板边缘像素即可确定所述通孔的物理坐标；并根据通孔圆心与通孔轮廓上任一点的连线即可得到通孔的半径。

所述转换模块702用以生成所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系。

在一个示例性的实施例中，转换模块702获取转换关系的方式包括：令所述能量辐射系统向所述构件板投射一预设图像；其中，所述预设图像中包括至少二个特征点；根据所述特征点在所述像素坐标系中的像素坐标、以及所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标之间的位置对应关系构建所述转换关系。为此，所述转换模块702读取所述能量辐射系统向所述构件板投射的预设图像中的至少一个特征点在能量辐射系统的像素坐标系中的像素坐标、以及所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标。

在此，所述转换模块702通过取点的方式确定所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系。即通过在像素坐标系中选取特征点，并根据该特征点投影在物理坐标系中的物理坐标来构建该转换关系。应当理解，对于光路调整较好且构件板水平度较好的3D打印设备而言，在构建转换关系时可以忽略坐标系中的绕X轴旋转、Y轴旋转、Z轴旋转坐标及Z轴的平移坐标，仅考虑X轴和Y轴的平移坐标和缩放系数。因此，可令所述能量辐射系统向所述构件板投射一至少包括二个特征点的预设图像，并根据该二个特征点的像素坐标和物理坐标之间的位置对应关系构建所述转换关系。例如，在一光路调整较好且构件板水平度较好的SLA设备中，假设预设图像中包括A、B两个特征点，且A、B的像素坐标分别为A(14,6)和B(7,78)，物理坐标分别为A(20，12)和B(13，84)，则可以确定转换关系为：物理坐标(X₂，Y₂)＝像素坐标(X₁×1+6，Y₁×1+6)。基于这样的理解，所述预设图像中的特征点也可以为3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个等，在此不再予以赘述，其中，特征点的数量越多，则转换关系就越精确。

其中，所述预设图像可以是仅包括两个圆点，也可以是具有一个或多个形状的画面并在所述一个或多个形状中选取至少两个点作为特征点，只要包括可用于确定转换关系的至少二个特征点均可作为本实施例中的预设图像。

在一个示例性的实施例中，为使所述物理坐标系和像素坐标系之间的映射关系更精确以提高打印精度，所述转换模块702可根据每一特征点在所述像素坐标系中的像素坐标、以及该特征点在所述构件板上成像的物理坐标，构建所述特征点的像素坐标与物理坐标之间的变换矩阵；其中，所述变换矩阵用以表征所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系。

应当理解，由于预设图像中特征点的像素坐标是已知的，因此可通过特征点在构件板上成像的物理坐标来确定像素坐标与物理坐标之间的转换规律。故，在此利用特征点的像素坐标与物理坐标来构建变换矩阵，在确定了变换矩阵后，即可利用所述变换矩阵计算物理坐标系中的任一点在像素坐标系中的位置，以及像素坐标系中的任一点在物理坐标系中的位置。其中，所述变换矩阵可以为透视变换矩阵，也可以为仿射变换矩阵。例如，对于光路调整及构件板水平度较好的3D打印设备，可不考虑Z轴坐标，则所述变换矩阵可以为仿射变换矩阵，为通过特征点的像素坐标和物理坐标计算得到该仿射变换矩阵中的所有系数，所述特征点的数量为至少3个；相对地，如考虑Z轴坐标，则所述变换矩阵可以为透视变换矩阵，为通过特征点的像素坐标和物理坐标计算得到该透射变换矩阵中的所有系数，所述特征点的数量为至少4个。

在一实施方式中，所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标的获取方法包括：令所述3D打印设备打印预设图像以在所述构件板上得到对应于所述预设图像的标记构件；根据所述预设图像中各特征点在标记构件中的位置，得到所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标。

在此，令能量辐射系统向树脂槽内的构件板投射预设图像(树脂槽内具有光固化材料)，所述构件板与树脂槽底面之间的光固化材料受到辐射后成型以形成对应于所述预设图像的标记构件。通过测量预设图像中各特征点在标记构件中的位置，即可得到所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标。例如，可通过测量每一特征点到构件板边缘的距离来获得所述特征点的物理坐标；又如，可在构件板上取一点作为原点，并以该原点作为零坐标测量所述特征点相对于零坐标的距离来获得所述特征点的物理坐标。其中，测量的工具包括但不限于深度尺、游标卡尺或其他用以测量的尺寸的装置。

在另一实施方式中，还可以通过摄像装置拍摄构件板的方式获取所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标。具体地说，令一摄像装置拍摄所述预设图像在构件板上的成像以获得投影图像；并基于所述预设图像中的各特征点在所述投影图像中的像素位置，确定各特征点在所述构件板上成像的物理坐标。

在此，令所述能量辐射系统向构件板上投射预设图像，所述预设图像在构件板上的成像即投影图像，并令摄像装置拍摄该投影图像。所述预设图像中各特征点在所述投影图像中的位置可通过计算各特征点所在的像素点在投影图像中的位置来获得，即通过像素单位取代上述示例中测量装置的测量单位。由此，通过各特征点在投影图像中的像素位置，确定各特征点在所述构件板上成像的物理坐标。确定了各特征点的物理坐标后，根据所述特征点的像素坐标及物理坐标即可确定所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系。

所述生成模块703用以根据所述转换关系、所述若干通孔在构件板上的物理坐标以及3D构件的分层图像生成一固化图像，所述固化图像在所述构件板上的投影与所述构件板上的若干通孔不重合。

在一个示例性的实施例中，所述生成模块根据所述转换关系，将所述若干通孔的物理坐标映射至所述能量辐射系统的像素坐标系中，以得到所述若干通孔的像素坐标，并根据所述若干通孔的像素坐标生成掩膜图像，再根据掩膜图像和3D构件的分层图像生成固化图像。

在此，在获取了若干通孔在构件板上的物理坐标、以及物理坐标系和像素坐标系之间的转换关系后，所述生成模块703根据所述转换模块702所提供的转换关系以及所述若干通孔在构件板上的物理坐标即可确定构件板上的若干通孔映射到能量辐射系统的像素坐标系中的像素坐标，并根据所述若干通孔的像素坐标以及物理尺寸生成所述掩膜图像。

应当理解，当所述若干通孔在构件板上的物理坐标是通过摄像装置获取时，由于摄像装置的位置相对于拍摄预设图像在构件板上的成像时未变动，因此通孔的物理坐标与投影图像中各特征点的物理坐标位于同一坐标系中，由此可通过借由特征点的像素坐标及物理坐标构建的转换关系而计算所述构件板上的若干通孔映射到能量辐射系统的像素坐标系中的坐标，并根据通孔的物理尺寸生成所述掩膜图像。

所述发送模块704连接所述3D打印设备的控制装置，用以将生成的固化图像发送给所述控制装置。

在此，所述发送模块704包括至少一个驱动预留接口，所述驱动预留接口至少与所述3D打印设备的控制装置连接。所述发送模块704根据所连接的装置而确定其接口类型，其包括但不限于：通用串行接口、视频接口、工控接口等。例如，所述驱动预留接口包括：USB接口、HDMI接口和RS232接口，其中，USB接口和RS232接口均有多个，USB接口可连接控制装置等，从而将生成的固化图像发送给控制装置。

在3D打印设备收到固化图像后，即可令其能量辐射系统在预设层数内按照固化图像向构件板辐射能量，以避免在构件板的通孔内产生残渣。

综上所述，本申请的三维数据处理系统可根据通孔在构件板上的物理坐标、以及构件板的物理坐标系与能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系生成固化图像，并将固化图像发送给3D打印设备，为3D打印设备的打印工作提供数据基础，保证打印过程中树脂槽内光固化材料的流动性的同时保护离型膜、提高了树脂槽的使用寿命，保证了打印构件的成型质量。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

其次，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。

另外，本申请上述的附图中的流程图和系统框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这根据所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以通过执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以通过专用硬件与计算机指令的组合来实现。

举例来说，所述三维数据处理系统中的各个模块可以由依托在计算机系统中硬件而运行的软件实现；同样原理的，所述方法也可以由计算机系统中硬件运行软件实现。其中，所述计算机系统可以是任何具有数学和逻辑运算、数据处理能力的一或多个计算装置，其包括但不限于：个人计算机、单台服务器、服务器集群、分布式服务端、基于云架构的服务端等。

本申请第四方面的实施方式中还提供一种三维数据处理方法。

在本申请中，所述3D打印设备可以为底面投影或底面曝光3D打印设备，例如底面投影光机进行面曝光的DLP(Digital Light Procession，数字光处理，简称DLP)设备，也可以为由底面激光器进行激光光斑扫描的SLA(Stereo lithography Apparatus，立体光固化成型)设备。所述3D打印设备包括用于盛放光固化材料的树脂槽、在打印状态下置于所述树脂槽中的构件板、以及设置在所述树脂槽底部的能量辐射系统。所述3D打印设备的能量辐射系统位于树脂槽底面并面向所述树脂槽的底面照射，用于将3D构件模型中的分层图像照射到所述构件板与所述树脂槽底部的间隙形成的打印基准面，以使光固化材料固化成对应的图案固化层。

在利用所述3D打印设备打印物体时，能量辐射系统将树脂槽底的光固化材料进行照射以形成第一层固化层，所述第一层固化层附着在构件板上，构件板在Z轴驱动机构的带动下上升移动，使得所述固化层从树脂槽底部分离，接着下降所述构件板使得所述树脂槽底部与第一层固化层之间填充待固化的光固化材料，再次照射以得到附着在第一层固化层上的第二层固化层，以此类推，经过多次填充、照射和分离操作，将各固化层累积在构件板上以得到3D物件。对采用底面曝光方式的光固化材料制造3D物件的3D打印设备，打印过程中采取逐层打印的方式必须实现每一打印层固化完成后与树脂槽底剥离。形成一固化层时该固化层上、下表面分别附着于构件板、树脂槽底，一般情况下3D物件与树脂槽底粘合力较强，在构件板带动固化层上升以实现剥离的过程需要克服较大拉扯力，同时伴随固化层被损坏的风险。因此，通常会通过在树脂槽底部覆离型膜以减少剥离需克服的粘合力。同时，为了使打印过程中树脂槽内的光固化材料具有较好的流动性以保证打印质量，在一些实施方式中，所述构件板上还开设有利于光固化材料流通的若干通孔。

在一个示例性的实施例中，所述三维数据处理方法包括：根据所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系、所述若干通孔在构件板上的物理坐标、以及3D构件的分层图像生成一固化图像，以使所述3D打印设备在打印工作中的预设层数内令所述能量辐射系统向所述打印基准面投射所述固化图像；其中，所述固化图像被所述能量辐射系统投射在所述构件板上时的投影与所述构件板上的若干通孔不重合。

其中，所述分层图像即指在打印当前固化层时所对应的3D打印模型的切片图像，其包含在3D构件模型的切片数据中。所述固化图像指所述能量辐射系统为使光固化材料形成固化层所辐射的能量区域，即辐射面的形状。对包含DLP系统的3D打印设备而言，所述固化图像指令例如为DLP光机的能量辐射系统在每一固化层打印过程中向打印基准面所投射的图像；对包含SLA系统的3D打印设备而言，所述固化图像指打印一固化层时令例如包括激光器及扫描振镜的能量辐射系统向打印基准面扫描激光束所途经的轨迹所形成的扫描图案。

在此，以包含DLP系统的3D打印设备为例，将所述能量辐射系统的辐射面分为选区及蒙版区，所述能量辐射系统以一固化图像作为选区向所述构件板投影，以使该固化图像被所述能量辐射系统投射在所述构件板上时的投影与所述构件板上的若干通孔不重合，从而避免通孔内的光固化材料被固化。所述蒙版区即包括了所述构件板上的若干通孔在能量辐射系统坐标系中的位置。

应当理解，所述蒙版区即为非选区的部分，通过将所述构件板上的若干通孔在能量辐射系统坐标系中的位置标记为蒙版区，可使能量辐射系统所辐射的能量避开若干通孔所在位置以避免通孔内的光固化材料被固化。

因此，为了确定固化图像，需要首先确定所述构件板上的若干通孔在能量辐射系统坐标系中的位置。在本实施例中，所述若干通孔在能量辐射系统坐标系中的位置是根据所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系、以及所述若干通孔在构件板上的物理坐标生成的。

实践中，所述能量辐射系统所投影的画面与构件板上的实际成像之间具有映射关系，在此，定义能量辐射系统的投影画面所在坐标系为像素坐标系，所述构件板上的实际成像所在坐标系为物理坐标系，且像素坐标系中的坐标为像素坐标，所述物理坐标系中的坐标为物理坐标。则可以理解的是，在所述像素坐标系中的任一点均可按照所述映射关系得到其在物理坐标系中的位置。基于这样的理解，根据若干通孔在构件板上的物理坐标及尺寸即可确定每一通孔在所述像素坐标系中的位置，进一步地，根据每一通孔在所述像素坐标系中的位置，即可为生成所述固化图像提供参考条件。

在一实施例中，请参阅图2a、图2c，其中，图2a显示为本申请中的一分层图像在一实施方式中的示意图，图2c显示为本申请中的固化图像在一实施方式中的示意图。在图2c中，图中黑色部分为蒙版区，图中白色部分为选区即固化图案。在本实施例中，根据如图2a所示的分层图像，并基于构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系、以及所述若干通孔在构件板上的物理坐标，得到了如图2c中所示的固化图像。所述能量辐射系统以该固化图像作为选区向所述构件板投影，以使能量辐射系统所辐射的能量避开通孔所在位置，从而避免通孔内的光固化材料被固化。

在一个示例性的实施例中，转换关系的获取方式包括：令所述能量辐射系统向所述构件板投射一预设图像；其中，所述预设图像中包括至少二个特征点；根据所述特征点在所述像素坐标系中的像素坐标、以及所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标之间的位置对应关系构建所述转换关系。

在此，通过取点的方式确定所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系。即通过在像素坐标系中选取特征点，并根据该特征点投影在物理坐标系中的物理坐标来构建该转换关系。应当理解，对于光路调整较好且构件板水平度较好的3D打印设备而言，在构建转换关系时可以忽略坐标系中的绕X轴旋转、Y轴旋转、Z轴旋转坐标及Z轴的平移坐标，仅考虑X轴和Y轴的平移坐标和缩放系数。因此，可令所述能量辐射系统向所述构件板投射一至少包括二个特征点的预设图像，并根据该二个特征点的像素坐标和物理坐标之间的位置对应关系构建所述转换关系。例如，在一光路调整较好且构件板水平度较好的SLA设备中，假设预设图像中包括A、B两个特征点，且A、B的像素坐标分别为A(14,6)和B(7,78)，物理坐标分别为A(20，12)和B(13，84)，则可以确定转换关系为：物理坐标(X₂，Y₂)＝像素坐标(X₁×1+6，Y₁×1+6)。基于这样的理解，所述预设图像中的特征点也可以为3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个等，在此不再予以赘述，其中，特征点的数量越多，则转换关系就越精确。

其中，所述预设图像可以是仅包括两个圆点，也可以是具有一个或多个形状的画面并在所述一个或多个形状中选取至少两个点作为特征点，只要包括可用于确定转换关系的至少二个特征点均可作为本实施例中的预设图像。

在一个示例性的实施例中，为使所述物理坐标系和像素坐标系之间的映射关系更精确以提高打印精度，可根据每一特征点在所述像素坐标系中的像素坐标、以及该特征点在所述构件板上成像的物理坐标，构建所述特征点的像素坐标与物理坐标之间的变换矩阵；其中，所述变换矩阵用以表征所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系。

应当理解，由于预设图像中特征点的像素坐标是已知的，因此可通过特征点在构件板上成像的物理坐标来确定像素坐标与物理坐标之间的转换规律。故，在此利用特征点的像素坐标与物理坐标来构建变换矩阵，在确定了变换矩阵后，即可利用所述变换矩阵计算物理坐标系中的任一点在像素坐标系中的位置，以及像素坐标系中的任一点在物理坐标系中的位置。其中，所述变换矩阵可以为透视变换矩阵，也可以为仿射变换矩阵。例如，对于光路调整及构件板水平度较好的3D打印设备，可不考虑Z轴坐标，则所述变换矩阵可以为仿射变换矩阵，为通过特征点的像素坐标和物理坐标计算得到该仿射变换矩阵中的所有系数，所述特征点的数量为至少3个；相对地，如考虑Z轴坐标，则所述变换矩阵可以为透视变换矩阵，为通过特征点的像素坐标和物理坐标计算得到该透射变换矩阵中的所有系数，所述特征点的数量为至少4个。

在一实施方式中，所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标的获取方法包括：令所述3D打印设备打印预设图像以在所述构件板上得到对应于所述预设图像的标记构件；根据所述预设图像中各特征点在标记构件中的位置，得到所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标。

在此，令能量辐射系统向树脂槽内的构件板投射预设图像(树脂槽内具有光固化材料)，所述构件板与树脂槽底面之间的光固化材料受到辐射后成型以形成对应于所述预设图像的标记构件。通过测量预设图像中各特征点在标记构件中的位置，即可得到所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标。例如，可通过测量每一特征点到构件板边缘的距离来获得所述特征点的物理坐标；又如，可在构件板上取一点作为原点，并以该原点作为零坐标测量所述特征点相对于零坐标的距离来获得所述特征点的物理坐标。其中，测量的工具包括但不限于深度尺、游标卡尺或其他用以测量的尺寸的装置。

以下，将通过一示例说明根据特征点的像素坐标和物理坐标构建所述变换矩阵的过程。

在一个示例性的实施例中，请参阅图3，其显示为本申请中的预设图像在像素坐标系中的图像在一实施方式中的示意图。在此，所述3D打印设备为包含DLP系统的3D打印设备，如图所示，所述预设图像中包括编号为1、2、3、4的四个矩形。在每一矩形中取一特征点，即1号矩形的左上角点(特征点1)、2号矩形的右上角点(特征点2)、3号矩形的左下角点(特征点3)、以及4号矩形的右下角点(特征点4)。

如图3中的箭头标注所示，根据特征点到边缘的距离，得出特征点的像素坐标

其中，p为预设图像下标，j表示第j个特征点。

以所述预设图像作为待打印标记构件的切片层图像，在构件板上打印出一标记构件。请参阅图4，其显示为本申请图3中的预设图像在构件板上打印形成的标记构件在一实施方式中的示意图。如图所示，编号为1、2、3、4的四个矩形在构件板401上的位置相对于在预设图像中的位置发生了改变。

根据本实施例中DLP打印设备的打印分辨率r(单位：mm/pix)，可得出像素坐标系与物理坐标系之间的尺寸转换关系为：

L为成像下标。

请继续参阅图4，假设特征点在构件板上的成像到构件板401边缘的距离分别为

其中，M表示测量数据。即图4中各矩形附近的箭头标注所示，特征点1在构件板401上的成像在横向上距离构件板401边缘为

在纵向上距离构件板401边缘为

特征点2在构件板401上的成像在横向上距离构件板401边缘为

在纵向上距离构件板401边缘为

特征点3在构件板401上的成像在横向上距离构件板401边缘为

在纵向上距离构件板401边缘为

特征点4在构件板401上的成像在横向上距离构件板401边缘为

在纵向上距离构件板401边缘为

同时，假设托板宽度为W、高度为H，以R表示物理坐标，并以构件板401上距离特征点1的成像最近的边缘为基准，则四个特征点的物理坐标分别为：

在本实施例中，引入Z轴方向以使映射关系更准确，因此通过特征点的像素坐标与物理坐标构建透视变换矩阵如下：

展开矩阵可得到：

并可得到变换矩阵

式中，

利用该等式关系，得出：

整理上式得到：

将四个特征点分别代入上述公式，即可得到8个方程，从而得到a₁₁、a₁₂、a₁₃、a₂₁、a₂₂、a₂₃、a₃₁、a₃₂这8个系数，从而求出矩阵T。

在上述示例中，通过透视变换矩阵表示所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系。在另一示例中，对于光路调整及构件板水平度较好的3D打印设备，可不考虑Z轴坐标，则所述变换矩阵还可以为仿射变换矩阵。在此，所述预设图像中的特征点可以为3个，上述公式(2)可以被替换为：

由于使用仿射变换矩阵时的其他步骤与上述使用透视变换矩阵示例中类似，故在此不再重述。

在另一实施方式中，还可以通过摄像装置拍摄构件板的方式获取所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标。具体地说，令一摄像装置拍摄所述预设图像在构件板上的成像以获得投影图像；并基于所述预设图像中的各特征点在所述投影图像中的像素位置，确定各特征点在所述构件板上成像的物理坐标。

在此，令所述能量辐射系统向构件板上投射预设图像，所述预设图像在构件板上的成像即投影图像，并令摄像装置拍摄该投影图像。所述预设图像中各特征点在所述投影图像中的位置可通过计算各特征点所在的像素点在投影图像中的位置来获得，即通过像素单位取代上述示例中测量装置的测量单位。由此，通过各特征点在投影图像中的像素位置，确定各特征点在所述构件板上成像的物理坐标。确定了各特征点的物理坐标后，根据所述特征点的像素坐标及物理坐标即可确定所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系，其中，转换关系的计算方式与前述示例中类似，故不再重述。

应当理解，上述实施方式中物理坐标系与能量辐射系统之间的转换关系仅为举例而非对本申请中获取所述转换关系的限制，本领域技术人员通过现有技术中的其他已知方式所能构建所述转换关系的均可被应用于本申请中。

其中，为生成所述固化图像，还需获取所述若干通孔在构件板上的物理坐标。以便根据所述转换关系，将所述若干通孔的物理坐标映射至所述能量辐射系统的像素坐标系中，以得到所述若干通孔的像素坐标，并根据分层图像、所述若干通孔的像素坐标以及物理尺寸生成所述固化图像。

其中，所述若干通孔在构件板上的物理坐标、以及物理尺寸的获取方式可基于特征点物理坐标的获取方式来确定。

例如，当通过在构件板上打印预设图像获得标记构件并测量各特征点在标记构件中的位置以得到所述特征点在所述构件板的物理坐标时，可通过构件板的机械图纸得到各通孔在构件板上的位置以获取所述若干通孔在构件板上的物理坐标(如圆心的坐标)、以及各通孔的尺寸(如半径、直径等)，从而可通过通孔的坐标及尺寸确定每一通孔的位置；或者，当无法获得构件板的机械图纸时，还可通过测量构件板上每一通孔相对于构件板边缘的距离以获取所述若干通孔在构件板上的物理坐标、以及通过测量通孔的尺寸以得到所述通孔的物理尺寸。应当理解，所述通孔的形状可根据实际需求被配置，例如在一些实施方式中可为圆形，在另一些实施方式中可为矩形等。基于这样的理解，所述通孔的测量方式也可根据通孔的形状而相应调整，例如当所述通孔为圆形时，可测量通孔圆心的坐标以及通孔的直径或半径来确定所述通孔的位置，当所述通孔为矩形时，可测量通孔任一角点的坐标以及通孔的边长来确定所述通孔的位置等。

在获取了所述若干通孔在构件板上的物理坐标后，再通过上述实施方式得到的所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系，即可确定构件板上的若干通孔映射到能量辐射系统的像素坐标系中的像素坐标，并根据所述若干通孔的像素坐标以及物理尺寸生成所述一掩膜图像，所述掩膜图像可视为所述构建板在像素坐标系中的映射图案。请参阅图2b，其显示为本申请中的掩膜图像在一实施方式中的示意图。在此，在基于掩膜图像对所述分层图像进行掩膜操作后，即可得到所述固化图像。在一实施方式中，所述掩膜操作为将分层图像中与掩膜图像重叠的部分做不固化处理。以图2a～图2c为例，根据图2b中的掩膜图像，将图2a中的分层图像与图2b中的掩膜图像叠加，令分层图像(即图2a)中与掩膜图像中黑色部分的重叠处做黑色处理，即当分层图像(即图2a)中白色部分与掩膜图像(即图2b)中黑色部分重叠时，将该重叠的白色部分处理为黑色，由此形成图2c中所示的固化图像，根据该固化图像投影而制造出的固化层可避开所述构件板上的孔位。

又如，当通过摄像装置拍摄预设图像在构件板上的成像以获得投影图像，并基于预设图像中的各特征点在所述投影图像中的像素位置确定各特征点的物理坐标时，所述若干通孔的物理坐标的获取方法包括：令所述摄像装置拍摄所述构件板以得到构件板图像；基于所述若干通孔在所述构件板图像中的像素位置，确定所述若干通孔的物理坐标及物理尺寸。

在此，令摄像装置拍摄构件板，从而得到构件板的图像。通过计算在该构件板图像中各通孔的像素位置，即可确定每一通孔的物理坐标和物理尺寸。例如当所述通孔为圆形时，通过通孔的圆心所在像素到构件板边缘像素即可确定所述通孔的物理坐标；并根据通孔圆心与通孔轮廓上任一点的连线即可得到通孔的半径。由于摄像装置的位置相对于拍摄预设图像在构件板上的成像时未变动，因此通孔的物理坐标与投影图像中各特征点的物理坐标位于同一坐标系中，由此可通过借由特征点的像素坐标及物理坐标构建的转换关系而计算所述构件板上的若干通孔映射到能量辐射系统的像素坐标系中的坐标，并根据通孔的物理尺寸生成一掩膜图像，并基于掩膜图像对所述分层图像进行掩膜操作后，得到所述固化图像。

应当理解，所述摄像装置拍摄构件板的步骤或者拍摄预设图像在构件板上的成像的步骤可根据实际需要而确定先后顺序，在此不作限定。

上述步骤中所获取的固化图像用以使所述3D打印设备在打印工作中的预设层数内令所述能量辐射系统向所述打印基准面投射所述固化图像，从而使构件板与所述树脂槽底部的间隙内的光固化材料被固化。由于固化图像避开了构件板上的通孔位置，因此通孔内的光固化材料不会被辐射到，从而避免残渣的产生。

需要说明的是，在一些实施方式中，可在预设层数内依据相同的固化图像执行打印操作，例如在打印具有支撑座的3D打印构件时，在预设层数内的打印并不涉及3D打印构件的主体，因此可在预设层数内打印相同的固化图像，并在预设层数后继续打印剩下的支撑座部分或打印3D打印构件的主体部分。在另一些实施方式中，根据3D打印构件模型的切片数据，将在预设层数内的各分层图像分别生成一一对应的各固化图像，并按照次序依序打印各固化图像。

在一实施方式中，在打印3D构件前，先打印用于支撑3D构件的基座或支撑件以利于将后打印的3D构件牢固地粘在构件板上，所述基座或支撑件例如底座或支柱等结构。所述3D打印设备可在打印基座或支撑件的前几层(即预设层数内)令能量辐射系统依据所述固化图像向所述构件板辐射能量。在打印完成后，可再选择性地将基座或支撑件通过后处理的方式去除或保留。在另一实施方式中，设计的3D构件的结构中如果包含等同于上述基座的结构时，3D打印设备直接打印3D构件本体，则可调整3D构件前几层固化层的幅面，以使打印过程中尽量避开构件板各通孔的位置。

在一个示例性的实施例中，可基于所述能量辐射系统的固化深度确定所述预设层数。所述固化深度的确定方式可通过在树脂槽中放少量树脂，并令能量辐射系统使用打印过程中的辐射能量和辐射时间，测量辐射后树脂槽内形成固体的厚度而得到。因此，所述固化深度与所述能量辐射系统的辐射时间和辐射强度(辐射功率)相关。应当理解，由于在正常的打印做件过程中，受到构件板的限制，光固化材料仅能在构件板与所述树脂槽底部的间隙、以及构件板上的通孔内成型，在此由于没有构件板的限制，因此可通过令能量辐射系统使用打印过程中的辐射能量和辐射时间，测量辐射后树脂槽内形成固体的厚度的方式确定固化深度。

在可能的实施方式中，在所述预设层数内被固化的固化层厚度总和应当至少不小于固化深度，以使在预设层数后的打印工作中通孔内的光固化材料不会被固化以产生残渣。为此，所述固化深度小于等于在所述预设层数内固化层厚度的总和。例如，依据能量辐射系统使用打印过程中的辐射能量和辐射时间，测量得到树脂槽内形成固体的厚度为5mm，而每一层固化层厚度为1mm，则预设层数应不小于5层。

在另一个示例性的实施例中，还可基于所述3D构件的属性确定所述预设层数；其中，所述3D构件的属性包括所述3D构件的重量和/或高度。

应当理解，一方面，3D构件的重量越重，其对支撑件的强度要求就越高，为避免支撑应力不足对3D构件的打印质量产生影响，因此在一实施方式中可根据所述3D构件的重量确定所述预设层数，从而使预设层数内打印的固化层厚度能够支撑3D构件。另一方面，3D构件的高度越高，打印固化层越多，所述构件板的升降装置需要升降的次数就越多，由此造成掉件的风险相应增加，因此在另一实施方式中还可根据所述3D构件的重量确定所述预设层数。或者，在再一实施方式中，还可同时考虑3D构件的重量和高度，以使预设层数内打印的固化层厚度能够支撑3D构件。

综上所述，本申请的三维数据处理方法可根据通孔在构件板上的物理坐标、构件板的物理坐标系与能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系、以及3D构件的分层图像生成固化图像，以便将固化图像发送给3D打印设备，为3D打印设备的打印工作提供数据基础，保证打印过程中树脂槽内光固化材料的流动性的同时保护离型膜、提高了树脂槽的使用寿命，保证了打印构件的成型质量。

需要说明的是，通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请的部分或全部可借助软件并结合必需的通用硬件平台来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，基于此，本申请第五方面的实施方式中再提供一种计算机可读写存储介质，其上存储有3D打印设备的打印方法或三维数据处理方法的计算机程序，所述存储有3D打印设备的打印方法或三维数据处理方法的计算机程序被处理器执行时实现上述3D打印设备的打印方法或三维数据处理方法的步骤。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。

于本申请提供的实施例中，所述计算机可读写存储介质可以包括只读存储器(ROM，Read OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁存储设备、闪存、U盘、移动硬盘、或者能够用于存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机进行存取的任何其它介质。另外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果指令是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字订户线(DSL)或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术，从网站、服务器或其它远程源发送的，则所述同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术包括在所述介质的定义中。然而，应当理解的是，计算机可读写存储介质和数据存储介质不包括连接、载波、信号或者其它暂时性介质，而是旨在针对于非暂时性、有形的存储介质。如申请中所使用的磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中，磁盘通常磁性地复制数据，而光盘则用激光来光学地复制数据。

本申请可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机可读存储介质中。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (35)

1.一种3D打印设备的打印方法，其特征在于，所述3D打印设备包括用于盛放光固化材料的树脂槽、在打印状态下置于所述树脂槽中的构件板、以及设置在所述树脂槽底部的能量辐射系统，其中，所述构件板上开设有利于光固化材料流通的若干通孔，所述打印方法包括以下步骤：

根据所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系、所述若干通孔在构件板上的物理坐标、以及3D构件的分层图像生成一固化图像；所述固化图像被所述能量辐射系统投射在所述构件板上时的投影与所述构件板上的若干通孔不重合；

调整所述构件板与所述树脂槽底部的间隙，以使所述间隙形成打印基准面；

令所述能量辐射系统向所述打印基准面投射所述固化图像，以在所述构件板上附着所述固化图像的固化层；

令所述构件板将所述固化层从所述树脂槽的底部剥离；

重复调整所述构件板与所述树脂槽底部的间隙以及向所述打印基准面投射所述固化图像的步骤，直至所述构件板上累计附着的固化层达到预设层数；

令所述能量辐射系统依据3D构件模型的切片数据依序在所述打印基准面上辐射能量以在所述构件板上累积形成3D构件。

2.根据权利要求1所述的3D打印设备的打印方法，其特征在于，所述转换关系的获取方式包括：

令所述能量辐射系统向所述构件板投射一预设图像；其中，所述预设图像中包括至少二个特征点；

根据所述特征点在所述像素坐标系中的像素坐标、以及所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标之间的位置对应关系构建所述转换关系。

3.根据权利要求2所述的3D打印设备的打印方法，其特征在于，根据每一特征点在所述像素坐标系中的像素坐标、以及该特征点在所述构件板上成像的物理坐标，构建所述特征点的像素坐标与物理坐标之间的变换矩阵；其中，所述变换矩阵用以表征所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系。

4.根据权利要求3所述的3D打印设备的打印方法，其特征在于，所述变换矩阵为透视变换矩阵，所述预设图像中至少包括4个特征点。

5.根据权利要求3所述的3D打印设备的打印方法，其特征在于，所述变换矩阵为仿射变换矩阵，所述预设图像中至少包括3个特征点。

6.根据权利要求2所述的3D打印设备的打印方法，其特征在于，所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标的获取方法包括：

令所述3D打印设备打印预设图像以在所述构件板上得到对应于所述预设图像的标记构件；

根据所述预设图像中各特征点在标记构件中的位置，得到所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标。

7.根据权利要求2所述的3D打印设备的打印方法，其特征在于，所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标的获取方法包括：

令一摄像装置拍摄所述预设图像在构件板上的成像以获得投影图像；

基于所述预设图像中的各特征点在所述投影图像中的像素位置，确定各特征点在所述构件板上成像的物理坐标。

8.根据权利要求1所述的3D打印设备的打印方法，其特征在于，所述根据所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系、所述若干通孔在构件板上的物理坐标、以及3D构件的分层图像生成一固化图像的步骤包括：

根据所述转换关系，将所述若干通孔的物理坐标映射至所述能量辐射系统的像素坐标系中，以得到所述若干通孔的像素坐标；

根据所述若干通孔的像素坐标以及物理尺寸生成掩膜图像；

根据所述掩膜图像对所述分层图像进行掩膜操作以得到所述固化图像。

9.根据权利要求8所述的3D打印设备的打印方法，其特征在于，所述若干通孔的物理坐标的获取方法包括：

令摄像装置拍摄所述构件板以得到构件板图像；

基于所述若干通孔在所述构件板图像中的像素位置，确定所述若干通孔的物理坐标及物理尺寸。

10.根据权利要求1所述的3D打印设备的打印方法，其特征在于，基于所述能量辐射系统的固化深度确定所述预设层数；其中，所述固化深度与所述能量辐射系统的辐射时间和辐射强度相关。

11.根据权利要求10所述的3D打印设备的打印方法，其特征在于，所述固化深度小于等于在所述预设层数内固化层厚度的总和。

12.根据权利要求1所述的3D打印设备的打印方法，其特征在于，基于所述3D构件的属性确定所述预设层数；其中，所述3D构件的属性包括所述3D构件的重量和/或高度。

13.根据权利要求1所述的3D打印设备的打印方法，其特征在于，所述3D打印设备为包含DLP系统的3D打印设备或包含SLA系统的3D打印设备。

14.一种3D打印设备，其特征在于，包括：

机架；

树脂槽，用于盛放待固化的光固化材料；

能量辐射系统，设置在所述树脂槽底部一侧的预设位置，被配置为接收到打印指令时通过控制程序向所述树脂槽内的打印基准面辐射能量，以固化所述打印基准面上的光固化材料；

构件平台，包括表面开设有若干通孔的构件板，在打印状态中位于所述树脂槽内，用于附着经能量辐射后得到的固化层，以便经由所述固化层累积形成打印构件；

Z轴驱动机构，与所述构件平台连接，被配置为依据打印指令调整所述构件板与所述树脂槽底面的间距以填充待固化的光固化材料；

控制装置，电性连接所述能量辐射系统和Z轴驱动机构，用于令所述能量辐射系统和Z轴驱动机构根据如权利要求1～13所述的打印方法打印3D构件。

15.根据权利要求14所述的3D打印设备，其特征在于，包括：测量装置，用以测量所述能量辐射系统投射的预设图像中的特征点映射在所述打印构件中的位置，以得到各特征点在所述构件板上成像的物理坐标。

16.根据权利要求14所述的3D打印设备，其特征在于，还包括摄像装置，位于所述构件板下表面一侧的预设位置，电性连接所述控制装置，用于拍摄所述构件板以及所述能量辐射系统在构件板上的成像。

17.根据权利要求14所述的3D打印设备，其特征在于，所述3D打印设备为包含DLP系统的3D打印设备或包含SLA系统的3D打印设备。

18.一种三维数据处理系统，应用于3D打印设备，其特征在于，所述3D打印设备包括：用于盛放光固化材料的树脂槽、在打印状态下置于所述树脂槽中的构件板、以及设置在所述树脂槽底部的能量辐射系统，其中，所述构件板上开设有利于光固化材料流通的若干通孔，所述三维数据处理系统包括：

读取模块，用以读取所述若干通孔在构件板上的物理坐标；

转换模块，用以生成所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系；

生成模块，用以根据所述转换关系、所述若干通孔在构件板上的物理坐标、以及3D构件的分层图像生成一固化图像，所述固化图像在所述构件板上的投影与所述构件板上的若干通孔不重合；

发送模块，连接所述3D打印设备的控制装置，用以将生成的固化图像发送给所述控制装置。

19.根据权利要求18所述的三维数据处理系统，其特征在于，所述读取模块用以读取所述能量辐射系统向所述构件板投射的预设图像中的至少二个特征点在能量辐射系统的像素坐标系中的像素坐标、以及所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标。

20.根据权利要求19所述的三维数据处理系统，其特征在于，所述转换模块用以根据所述特征点在所述像素坐标系中的像素坐标、以及该特征点在所述构件板上成像的物理坐标，构建所述特征点的像素坐标与物理坐标之间的变换矩阵；其中，所述变换矩阵用以表征所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系。

21.根据权利要求18所述的三维数据处理系统，其特征在于，所述生成模块根据所述转换关系，将所述若干通孔的物理坐标映射至所述能量辐射系统的像素坐标系中，以得到所述若干通孔的像素坐标，根据所述若干通孔的像素坐标及物理尺寸生成掩膜图像，并根据所述掩膜图像对所述分层图像进行掩膜操作以得到所述固化图像。

22.一种三维数据处理方法，应用于3D打印设备，其特征在于，所述3D打印设备包括：用于盛放光固化材料的树脂槽、在打印状态下置于所述树脂槽中的构件板、以及设置在所述树脂槽底部的能量辐射系统，其中，所述构件板上开设有利于光固化材料流通的若干通孔，所述三维数据处理方法包括：根据所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系、所述若干通孔在构件板上的物理坐标、以及3D构件的分层图像生成一固化图像，以使所述3D打印设备在打印工作中的预设层数内令所述能量辐射系统向所述打印基准面投射所述固化图像；其中，所述固化图像被所述能量辐射系统投射在所述构件板上时的投影与所述构件板上的若干通孔不重合。

23.根据权利要求22所述的三维数据处理方法，其特征在于，所述转换关系的获取方式包括：

令所述能量辐射系统向所述构件板投射一预设图像；其中，所述预设图像中包括至少二个特征点；

根据所述特征点在所述像素坐标系中的像素坐标、以及所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标之间的位置对应关系构建所述转换关系。

24.根据权利要求23所述的三维数据处理方法，其特征在于，根据每一特征点在所述像素坐标系中的像素坐标、以及该特征点在所述构件板上成像的物理坐标，构建所述特征点的像素坐标与物理坐标之间的变换矩阵；其中，所述变换矩阵用以表征所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系。

25.根据权利要求24所述的三维数据处理方法，其特征在于，所述变换矩阵为透视变换矩阵，所述预设图像中至少包括4个特征点。

26.根据权利要求24所述的三维数据处理方法，其特征在于，所述变换矩阵为仿射变换矩阵，所述预设图像中至少包括3个特征点。

27.根据权利要求23所述的三维数据处理方法，其特征在于，所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标的获取方法包括：

令所述3D打印设备打印预设图像以在所述构件板上得到对应于所述预设图像的标记构件；

根据所述预设图像中各特征点在标记构件中的位置，得到所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标。

28.根据权利要求23所述的三维数据处理方法，其特征在于，所述特征点在所述构件板上成像的物理坐标的获取方法包括：

令一摄像装置拍摄所述预设图像在构件板上的成像以获得投影图像；

基于所述预设图像中的各特征点在所述投影图像中的像素位置，确定各特征点在所述构件板上成像的物理坐标。

29.根据权利要求22所述的三维数据处理方法，其特征在于，所述根据所述构件板的物理坐标系与所述能量辐射系统的像素坐标系之间的转换关系、所述若干通孔在构件板上的物理坐标、以及3D构件的分层图像生成一固化图像的步骤包括：

根据所述转换关系，将所述若干通孔的物理坐标映射至所述能量辐射系统的像素坐标系中，以得到所述若干通孔的像素坐标；

根据所述若干通孔的像素坐标以及物理尺寸生成掩膜图像；

根据所述掩膜图像对所述分层图像进行掩膜操作以得到所述固化图像。

30.根据权利要求29所述的三维数据处理方法，其特征在于，所述若干通孔的物理坐标的获取方法包括：

令摄像装置拍摄所述构件板以得到构件板图像；

基于所述若干通孔在所述构件板图像中的像素位置，确定所述若干通孔的物理坐标及物理尺寸。

31.根据权利要求22所述的三维数据处理方法，其特征在于，基于所述能量辐射系统的固化深度确定所述预设层数；其中，所述固化深度与所述能量辐射系统的辐射时间和辐射强度相关。

32.根据权利要求31所述的三维数据处理方法，其特征在于，所述固化深度小于等于在所述预设层数内固化层厚度的总和。

33.根据权利要求22所述的三维数据处理方法，其特征在于，基于所述3D构件的属性确定所述预设层数；其中，所述3D构件的属性包括所述3D构件的重量和/或高度。

34.根据权利要求22所述的三维数据处理方法，其特征在于，所述3D打印设备为包含DLP系统的3D打印设备或包含SLA系统的3D打印设备。

35.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有至少一程序，所述至少一程序在被调用时执行并实现如权利要求1～13所述的3D打印设备的打印方法或22～34所述的三维数据处理方法。

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