CN112606389B - 一种光固化3d打印机屏幕光强调节方法及调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及3D打印机技术领域，公开一种光固化3D打印机屏幕光强调节方法，其包括如下步骤：S1.利用黑白相机采集光固化3D打印机的屏幕图像；S2.将屏幕图像分为若干个采集区域；S3.预设光固化3D打印机的屏幕的标准光强范围；S4.判断采集区域的实际光强是否处于标准光强范围内，若是则对采集区域的灰度值进行一级调节；若否则对采集区域的灰度值进行调节，以使调节后采集区域的实际光强处于标准光强范围内，并记录灰度值的调节值；S5.将调节值输入光固化3D打印机中，利用调节值对屏幕的灰度进行调节以形成灰度图片，并使屏幕在打印过程显示灰度图片。该光固化3D打印机屏幕光强调节方法能够提高屏幕的光强均匀性，有利于提高光固化3D打印机的打印精度。

Description

一种光固化3D打印机屏幕光强调节方法及调节装置
技术领域
本发明涉及3D打印机技术领域，尤其涉及一种光固化3D打印机屏幕光强调节方法及调节装置。
背景技术
随着LCD光固化3D打印技术的推广与发展，LCD光固化3D打印机逐渐被越来越多的行业与个人使用。越来越多的应用也对LCD光固化3D打印机的精度、稳定性提出了更高的要求。在精度方面，除了屏幕的分辨率会直接影响到打印精度外，光源的光强均匀性也对打印精度有很大的影响。由于每颗灯珠的实际发光功率会有所差异或者一些外界其他因素，使得成型范围内受到的光线强度并不是非常的均匀。不均匀的光强会使得打印模型的精度下降，拉低LCD光固化3D打印机整体的打印品质。
发明内容
本发明的一个目的在于提供光固化3D打印机屏幕光强调节方法，该光固化3D打印机屏幕光强调节方法能够提高屏幕的光强均匀性，有利于提高光固化3D打印机的打印精度。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种光固化3D打印机屏幕光强调节方法，包括如下步骤：
S1.利用黑白相机采集光固化3D打印机的屏幕图像；
S2.将所述屏幕图像分为若干个采集区域；
S3.预设光固化3D打印机的屏幕的标准光强范围；
S4.判断所述采集区域的实际光强是否处于所述标准光强范围内，若是则对所述采集区域的灰度值进行一级调节，以使所述屏幕的光强均匀；若否则对所述采集区域的灰度值进行调节，以使调节后所述采集区域的实际光强处于所述标准光强范围内，并记录所述灰度值的调节值；
S5.将所述调节值输入所述光固化3D打印机中，利用所述调节值对所述屏幕的灰度进行调节以形成灰度图片，并使所述屏幕在打印过程中显示的图像与所述灰度图片重叠。
作为一种光固化3D打印机屏幕光强调节方法的优选方案，所述一级调节包括如下步骤：
S41.设定所述屏幕的标准光强值；
S42.判断所述采集区域的实际光强是否为所述标准光强值，若是则所述采集区域的灰度值的调节值为0；若否则对所述采集区域的灰度值进行调节，以使调节后所述采集区域的实际光强为所述标准光强值，并记录所述灰度值的所述调节值。
作为一种光固化3D打印机屏幕光强调节方法的优选方案，若所述采集区域的实际光强高于所述标准光强范围或所述标准光强值，则降低所述采集区域的灰度值；若所述采集区域的实际光强低于所述标准光强范围或所述标准光强值，则提高所述采集区域的灰度值能够使采集区域的实际光强快速调节至标准光强范围中。
作为一种光固化3D打印机屏幕光强调节方法的优选方案，若所述采集区域的灰度值调节至255时，所述采集区域的实际光强仍低于所述标准光强范围，则减小所述标准光强范围的下限值，以使调节后所述采集区域的实际光强处于所述标准光强范围内，能够使得采集区域无法通过灰度值的调节使实际光强处于标准光强范围内时，保证采集区域的实际光强处于标准光强范围内。
本发明的另一目的在于提供一种光固化3D打印机屏幕光强调节装置，该光固化3D打印机屏幕光强调节装置能够对光固化3D打印机的屏幕的图像进行采集，便于对屏幕图像进行后续处理。
为达该目的，本发明采用以下技术方案：
一种光固化3D打印机屏幕光强调节装置，采用上述任一技术方案所提供的光固化3D打印机屏幕光强调节方法对光固化3D打印机的屏幕的光强进行调节，其包括：
光强检测模块，所述光强检测模块包括黑白相机，所述黑白相机连接于所述光固化3D打印机上且所述黑白相机朝向所述屏幕设置，所述黑白相机用于采集所述屏幕的图像；
处理模块，所述处理模块与所述黑白相机连接，所述处理模块能够根据所述黑白相机采集的图像在所述屏幕上形成灰度图片，以对所述屏幕的光强进行调节。
作为一种光固化3D打印机屏幕光强调节装置的优选方案，该光固化3D打印机屏幕光强调节装置还包括扩散膜，所述扩散膜置于所述屏幕和所述黑白相机之间，可以更好的帮助屏幕的采集区域显像，减少黑白相机采集图像时的噪点，使得黑白相机的采集速度更快，数据更精准。
作为一种光固化3D打印机屏幕光强调节装置的优选方案，该光固化3D打印机屏幕光强调节装置还包括扩散膜支架，所述扩散膜支架连接于所述光固化3D打印机上，所述扩散膜连接于所述扩散膜支架上，能够提高扩散膜的高度，使屏幕采集区域的高度更接近光固化3D打印机的实际打印高度。
作为一种光固化3D打印机屏幕光强调节装置的优选方案，所述黑白相机的镜头为变焦镜头，能够提高该光固化3D打印机屏幕光强调节装置对不同机型的适应能力。
作为一种光固化3D打印机屏幕光强调节装置的优选方案，所述光强检测模块还包括悬臂，所述悬臂连接于所述光固化3D打印机上，所述黑白相机连接于所述悬臂上，使得黑白相机能够拍摄整个屏幕的成型范围。
作为一种光固化3D打印机屏幕光强调节装置的优选方案，所述光强检测模块还包括固定手柄，所述固定手柄连接于所述悬臂上，所述黑白相机连接于所述固定手柄上，使得黑白相机与悬臂的连接方便。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种光固化3D打印机屏幕光强调节方法，该光固化3D打印机屏幕光强调节方法包括如下步骤：利用黑白相机采集光固化3D打印机的屏幕图像；将屏幕图像分为若干个采集区域；预设光固化3D打印机的屏幕的标准光强范围；判断采集区域的实际光强是否处于标准光强范围内，若是则采集区域的灰度值进行一级调节，以使所述屏幕的光强均匀；若否则对采集区域的灰度值进行调节，以使调节后采集区域的实际光强处于标准光强范围内，并记录灰度值的调节值；将调节值输入光固化3D打印机中，利用调节值对屏幕的灰度进行调节以形成灰度图片，并使屏幕在打印过程显示灰度图片，使得固化3D打印机的屏幕中的若干个采集区域的实际光强均处于标准光强范围内，显著提高了屏幕的光强均匀性，有利于提高光固化3D打印机的打印精度。
本发明还提供了一种光固化3D打印机屏幕光强调节装置，其采用上述技术方案所提供的光固化3D打印机屏幕光强调节方法对光固化3D打印机的屏幕的光强进行调节，该光固化3D打印机屏幕光强调节装置包括光强检测模块和处理模块，光强检测模块包括黑白相机，黑白相机连接于光固化3D打印机上用于对屏幕的图像进行采集，处理模块能够根据黑白相机采集的图像对光固化3D打印机的屏幕的光强进行调节，使固化3D打印机的屏幕中的若干个采集区域的实际光强均处于标准光强范围内，显著提高了屏幕的光强均匀性，有利于提高光固化3D打印机的打印精度。
附图说明
图1是本发明实施例一所提供的光固化3D打印机屏幕光强调节装置的结构示意图；
图2是本发明实施例一所提供的光固化3D打印机屏幕光强调节装置的部分结构的结构示意图；
图3是本发明实施例一所提供的光固化3D打印机屏幕光强调节装置的部分结构的主视图；
图4是本发明实施例二所提供的光固化3D打印机屏幕光强调节方法的流程图；
图5是本发明实施例二所提供的光固化3D打印机屏幕光强调节方法中的屏幕上形成的灰度图片。
图中：
1、黑白相机；11、相机支架；2、扩散膜支架；3、变焦镜头；4、悬臂；5、固定手柄；51、安装槽孔。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅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，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”和“连接”应做广义理解，例如，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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以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”和“上方”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”和“下方”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。
实施例一
下面结合附图并通过具体实施例来进一步说明本发明所提供的光固化3D打印机屏幕光强调节方法及调节装置。
本发明提供一种光固化3D打印机屏幕光强调节装置，用以对光固化3D打印机的屏幕的光强进行调节，如图1所示，该光固化3D打印机屏幕光强调节装置包括光强检测模块，光强检测模块连接于光固化3D打印机上，光强检测模块朝向屏幕设置，能够对屏幕的图像进行采集，便于后续对屏幕图像进行处理。
优选地，光强检测模块包括黑白相机1和处理模块，黑白相机1连接于光固化3D打印机的Z轴立柱上且黑白相机1朝向屏幕设置，黑白相机1用于采集屏幕的图像。更为优选地，光强检测模块还包括悬臂4，悬臂4连接于光固化3D打印机的Z轴立柱上，黑白相机1连接于悬臂4上且朝向位于其下方的屏幕设置，悬臂4能够使黑白相机1从屏幕上方伸入至屏幕的中心位置，便于黑白相机1拍摄整个屏幕的成型范围。处理模块与黑白相机1连接，处理模块能够根据黑白相机1采集的图像在屏幕上形成灰度图片，以对屏幕的光强进行调节。
更为优选地，处理模块为光固化3D打印机的主板中设置的模块，处理模块能够对黑白相机1采集的图像进行后续处理，并能够根据黑白相机1采集的图像以在屏幕上形成灰度图片，从而对光固化3D打印机的屏幕的光强进行调节，以提高光固化3D打印机的屏幕的光强均匀性，有利于提高光固化3D打印机的打印精度。
在本实施例中，如图2和图3所示，光强检测模块还包括固定手柄5，黑白相机1的相机支架11连接于固定手柄5上，固定手柄5连接于悬臂4上，使得黑白相机1与悬臂4的连接方便。优选地，固定手柄5上设有安装槽孔51，固定手柄5通过安装槽孔51套设于悬臂4上，使得固定手柄5位置可调节地连接于悬臂4，能够对黑白相机1的拍摄范围进行调节。
具体地，固定手柄5通过手拧螺丝连接于悬臂4上，使得黑白相机1在光固化3D打印机上的拆卸方便，便于黑白相机1的更换，使得该光固化3D打印机屏幕光强调节装置换型方便。优选地，黑白相机1的相机支架11两侧还设有水平调节螺丝，能够对黑白相机1的水平度进行调节，便于使黑白相机1拍摄的图像清晰。
优选地，该光固化3D打印机屏幕光强调节装置还包括扩散膜，扩散膜置于屏幕和黑白相机1之间，也就是说黑白相机1朝向扩散膜设置对扩散膜的图像进行采集，扩散膜可以更好的帮助屏幕的采集区域显像，减少黑白相机1采集图像时的噪点，使得黑白相机1的采集速度更快，数据更精准。
在本实施例中，该光固化3D打印机屏幕光强调节装置还包括扩散膜支架2，扩散膜支架2连接于光固化3D打印机上，扩散膜连接于扩散膜支架2上，扩散膜支架2能够提高扩散膜的高度，使屏幕采集区域的高度更接近光固化3D打印机的实际打印高度。
优选地，黑白相机1通过USB数据线与光固化3D打印机相连，使得黑白相机1采集到的图像能够传输至光固化3D打印机中，便于光固化3D打印机的主板上的处理模块进行后续处理。
值得说明的是，黑白相机1为工业CCD相机，具有体积小、重量轻、不受磁场影响、具有抗震动和撞击的特性。优选地，黑白相机1的镜头为变焦镜头3，可以根据不同机型的光固化3D打印机的Z轴高度，调整至合适的焦距，使黑白相机1拍摄的图像清晰，使得该光固化3D打印机屏幕光强调节装置能够适应多种光固化3D打印机机型，适应能力强。需要说明的是，光固化3D打印机的屏幕为液晶显示器，厚度薄，重量轻，耗能少。
实施例二
本实施例提供一种光固化3D打印机屏幕光强调节方法，实施例一所提供的光固化3D打印机屏幕光强调节装置利用该光固化3D打印机屏幕光强调节方法对光固化3D打印机的屏幕的光强进行调节。
如图4所示，该光固化3D打印机屏幕光强调节方法包括如下步骤：
S0.将光强检测模块安装于光固化3D打印机上。
首先将光强检测模块安装于悬臂4之上，调整相机支架11两侧的水平调节螺丝，使其可以拍摄整个屏幕的成型范围，调整黑白相机1的镜头焦距使采集的图像清晰。然后，使用USB数据线将黑白相机1和光固化3D打印机相连，再将扩散膜放置于屏幕上使黑白相机1采集速度更快，数据更精准。
S1.利用黑白相机1采集光固化3D打印机的屏幕图像。
即，打开光固化3D打印机的曝光功能，使光固化3D打印机得光源以及屏幕工作后，利用黑白相机1采集光固化3D打印机的屏幕图像，并将屏幕图像传输至光固化3D打印机中。
S2.将屏幕图像分为若干个采集区域。
即，利用光固化3D打印机的内置程序将采集到的图像分为若干个采集区域，并分析每个采集区域的实际光强。可以理解的是，采集区域的范围划分可以根据需要的精度进行，若光强的均匀性要求较高则可以增大采集区域的数量，使得每个采集区域的范围较小，最终可精确划分到每个像素点。
S3.预设光固化3D打印机的屏幕的标准光强范围。
即，根据光固化3D打印机工作时所需的光强均匀度，预设一个光固化3D打印机屏幕的标准光强范围。
S4.判断采集区域的实际光强是否处于标准光强范围内，若是则对采集区域的灰度值进行一级调节，以使屏幕的光强均匀；若否则对采集区域的灰度值进行调节，以使调节后采集区域的实际光强处于标准光强范围内，并记录灰度值的调节值。
即，判断采集区域的实际光强是否处于标准光强范围内，若采集区域的实际光强处于标准光强范围内，则对采集区域的灰度值进行一级调节，以使屏幕的光强均匀。若采集区域的实际光强不处于标准光强范围内，则对采集区域的灰度值进行调节，也就是对屏幕中采集区域的灰度值进行调节，从而改变采集区域的实际光强，使调节后采集区域的实际光强处于标准光强范围内。具体地，若采集区域的实际光强高于标准光强范围，则降低采集区域的灰度值，使得透过采集区域的光线减少，从而降低采集区域的实际光强，最终使调节后采集区域的实际光强处于标准光强范围内；若采集区域的实际光强低于标准光强范围，则提高采集区域的灰度值，使得透过采集区域的光线增加，从而提高采集区域的实际光强，最终使调节后采集区域的实际光强处于标准光强范围内。
在提高采集区域的灰度值的过程中，若采集区域的灰度值调节至255时，采集区域的实际光强仍低于标准光强范围，说明该采集区域已无法通过灰度值的调节使实际光强处于标准光强范围内，则减小标准光强范围的下限值以扩大标准光强范围，以使调节后采集区域的实际光强处于标准光强范围内，也就是说在该种情况下需要降低对光强均匀性的要求。例如，当预设的标准光强范围为10000cd/m2-20000cd/m2时，若采集区域的灰度值调节至255时，采集区域的实际光强仅为9000cd/m2，则将预设的标准光强范围改为8000cd/m2-20000cd/m2，以使调节后采集区域的实际光强处于标准光强范围内。
在本实施例中，一级调节包括如下步骤：
S41.设定屏幕的标准光强值。
也就是说，若采集区域的实际光强处于标准光强范围内，则在屏幕的标准光强范围内设定一个标准光强值。
S42.判断采集区域的实际光强是否为标准光强值，若是则采集区域的灰度值的调节值为0；若否则对采集区域的灰度值进行调节，以使调节后采集区域的实际光强为标准光强值，并记录灰度值的调节值。
即，判断采集区域的实际光强为标准光强值，若采集区域的实际光强为标准光强值，则不对采集区域的灰度值进行调节(采集区域的灰度值的调节值为0)；若采集区域的实际光强不为标准光强值，则对采集区域的灰度值进行调节，也就是对屏幕中采集区域的灰度值进行调节，从而改变采集区域的实际光强，使调节后的若干个采集区域的实际光强均为标准光强值，从而使屏幕的光强均匀。
需要说明的是，在本实施例中，标准光强值为若干个采集区域的实际光强的平均值或若干个采集区域的实际光强的中位数，能够减小需要对采集区域的灰度值进行的调节量，不仅使得若干个采集区域的实际光强能够更快达到标准光强值，而且有利于降低该光固化3D打印机屏幕光强调节方法对处理模块的要求。
具体地，若采集区域的实际光强高于标准光强值，则降低采集区域的灰度值，使得透过采集区域的光线减少，从而降低采集区域的实际光强，最终使调节后采集区域的实际光强为标准光强值；若采集区域的实际光强低于标准光强值，则提高采集区域的灰度值，使得透过采集区域的光线增加，从而提高采集区域的实际光强，最终使调节后采集区域的实际光强为标准光强值。
例如，当预设的标准光强范围为10000cd/m2-20000cd/m2时，若采集区域的实际光强为15000cd/m2，则对采集区域的灰度值进行一级调节；进一步地，设定屏幕的标准光强值为17400cd/m2，则相应地提高采集区域的灰度值，直至采集区域的实际光强达到17400cd/m2。
可以理解的是，对屏幕图像的若干个采集区域均进行步骤S4的调节，以使屏幕图像中的若干个采集区域的实际光强达到标准光强值或处于标准光强范围内。最终经过上述调节，将各个采集区域的光强调节至标准光强范围内或标准光强值后，即可获取各个采集区域的灰度值的调节值，并将其记录下来。
S5.将调节值输入光固化3D打印机中，利用调节值对屏幕的灰度进行调节以形成灰度图片，并使屏幕在打印过程中显示的图像与灰度图片重叠。
即，先将调节值输入光固化3D打印机中，然后利用各个采集区域的灰度值的调节值对光固化3D打印机的屏幕的灰度进行调节以形成如图5所示的灰度图片，并使光固化3D打印机的屏幕在每次打印过程中显示的图像与灰度图片重叠，使得光固化3D打印机的整个屏幕的光强处于标准光强范围内，提高了屏幕的光强均匀性，有利于提高光固化3D打印机的打印精度。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种光固化3D打印机屏幕光强调节方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.利用黑白相机(1)采集光固化3D打印机的屏幕图像；
S2.将所述屏幕图像分为若干个采集区域；
S3.预设光固化3D打印机的屏幕的标准光强范围；
S4.判断所述采集区域的实际光强是否处于所述标准光强范围内，若是则对所述采集区域的灰度值进行一级调节，以使所述屏幕的光强均匀；若否则对所述采集区域的灰度值进行调节，以使调节后所述采集区域的实际光强处于所述标准光强范围内，并记录所述灰度值的调节值；
所述一级调节包括如下步骤：
S41.设定所述屏幕的标准光强值；
S42.判断所述采集区域的实际光强是否为所述标准光强值，若是则所述采集区域的灰度值的调节值为0；若否则对所述采集区域的灰度值进行调节，以使调节后所述采集区域的实际光强为所述标准光强值，并记录所述灰度值的所述调节值；
S5.将所述调节值输入所述光固化3D打印机中，利用所述调节值对所述屏幕的灰度进行调节以形成灰度图片，并使所述屏幕在打印过程中显示的图像与所述灰度图片重叠。
2.根据权利要求1所述的光固化3D打印机屏幕光强调节方法，其特征在于，若所述采集区域的实际光强高于所述标准光强范围或所述标准光强值，则降低所述采集区域的灰度值；若所述采集区域的实际光强低于所述标准光强范围或所述标准光强值，则提高所述采集区域的灰度值。
3.根据权利要求1所述的光固化3D打印机屏幕光强调节方法，其特征在于，若所述采集区域的灰度值调节至255时，所述采集区域的实际光强仍低于所述标准光强范围，则减小所述标准光强范围的下限值，以使调节后所述采集区域的实际光强处于所述标准光强范围内。
4.一种光固化3D打印机屏幕光强调节装置，其特征在于，采用如权利要求1-2任一项所述的光固化3D打印机屏幕光强调节方法对光固化3D打印机的屏幕的光强进行调节，其包括：
光强检测模块，所述光强检测模块包括黑白相机(1)，所述黑白相机(1)连接于所述光固化3D打印机上且所述黑白相机(1)朝向所述屏幕设置，所述黑白相机(1)用于采集所述屏幕的图像；
处理模块，所述处理模块与所述黑白相机(1)连接，所述处理模块能够根据所述黑白相机(1)采集的图像在所述屏幕上形成灰度图片，以对所述屏幕的光强进行调节。
5.根据权利要求4所述的光固化3D打印机屏幕光强调节装置，其特征在于，还包括扩散膜，所述扩散膜置于所述屏幕和所述黑白相机(1)之间。
6.根据权利要求5所述的光固化3D打印机屏幕光强调节装置，其特征在于，还包括扩散膜支架(2)，所述扩散膜支架(2)连接于所述光固化3D打印机上，所述扩散膜连接于所述扩散膜支架(2)上。
7.根据权利要求4所述的光固化3D打印机屏幕光强调节装置，其特征在于，所述黑白相机(1)的镜头为变焦镜头(3)。
8.根据权利要求4所述的光固化3D打印机屏幕光强调节装置，其特征在于，所述光强检测模块还包括悬臂(4)，所述悬臂(4)连接于所述光固化3D打印机上，所述黑白相机(1)连接于所述悬臂(4)上。
9.根据权利要求8所述的光固化3D打印机屏幕光强调节装置，其特征在于，所述光强检测模块还包括固定手柄(5)，所述固定手柄(5)连接于所述悬臂(4)上，所述黑白相机(1)连接于所述固定手柄(5)上。
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