CN114953440A - 3d打印z轴精细补偿方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请适用于3D打印技术领域，提供一种3D打印Z轴精细补偿方法、装置、电子设备及存储介质，其中，方法主要包括以下步骤：遍历3D模型上拼接组成3D模型的所有三角网格；将3D模型切片分层并获取全部切片图像；获取第N层、第N+M层、第N+2M层切片图像及像素灰度值；比较第N层与第N+M层、第N+M层与第N+2M层切片图像进而分别获取灰度值差异区域作为第N+2M层切片图像的第二、第一待处理区域；将第二、第一待处理区域像素灰度值分别对应降低为第二、第一灰度值；将处理后的切片图像数据储存于存储单元。本申请可减少当前层表面生成超出层厚的次生厚度和减少穿透紫外光在上一层表面生成次生厚度，进而提高模型打印精度。
Description
技术领域
本申请涉及3D打印技术领域，具体涉及3D打印Z轴精细补偿方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
现有的光固化3D打印技术中，3D模型的层堆叠成型原理在于，通过成型平台或者顶部已固化层与底部树脂槽底膜之间层厚空间来限定新一层树脂的固化层厚，又通过切片图像上的透光区域限定新一层树脂在平面上的固化范围；而通常情况下，树脂槽内光敏树脂溶液为避免逐次补液都会超出树脂层设定层厚高度；因此若当前层在平面上的透光区范围不超出上一层的已固化层范围，则当前层能够在层厚及切片图像透光区域的限定范围内规范固化，如倒三角成型的模型，各层成型层不会产生表面加厚；但是由于树脂深度超过了当前层的厚度，在当前层的范围超出上一层的已固化层范围时，则当前层在超出部分处的顶部没有成型层的固化物的阻挡，会使紫外光穿透树脂溶液，从而在当前层的顶部生成超出层厚的次生厚度，如正三角成型的模型，各层上超出上一个已成型层边缘的差异区域表面会产生表面加厚。
为此，本申请人在另一同日发明申请《3D打印Z轴补偿方法、装置、电子设备及存储介质》中，提供了一种3D打印Z轴补偿方法，旨在通过降低当前层上，对应于相邻层切片图像差异范围内的像素灰度值以降低透光量，以减少当前层成型时生成超出层厚的次生厚度，进而提高模型打印精度。
但是，在上述同日发明申请的方法中，虽然选取相隔层切片图像差异范围时能够避免图像黑白交界处，紫外光斜向照射使上一层表面生成次生厚度的问题；但是选取相隔层切片图像差异范围时，仍旧会因为紫外光斜向照射，使黑白交界处更上一层表面生成次生厚度；此外，已固化成型层的细薄层厚也还会微弱穿透紫外光，使更上一层表面生成次生厚度，也需要针该问题提出解决方案。
因此，还需提供一种更进一步解决上述问题的，3D打印Z轴精细补偿方法，以减少当前层成型和上一层表面超出层厚的次生厚度的生成，进而提高模型打印精度。
发明内容
本申请实施例提供一种3D打印Z轴精细补偿方法、装置、电子设备及存储介质，旨在通过降低当前层上连续两层切片图像差异范围所在像素的灰度值以降低透光量，以减少当前层表面生成超出层厚的次生厚度和减少穿透紫外光在上一层表面生成次生厚度，进而提高模型打印精度。
本申请实施例的第一方面提供一种3D打印Z轴精细补偿方法，包括以下步骤：
S100、遍历3D模型上拼接组成3D模型的所有三角网格；
S200、将3D模型切片分层并获取全部切片图像；
S300、获取第N层和第N+M层以及第N+2M层切片图像及像素灰度值；
S400、比较第N层与第N+M层切片图像和比较第N+M层与第N+2M层切片图像进而分别获取灰度值差异区域作为第N+2M层切片图像的第二待处理区域和第一待处理区域；
S500、将第N+2M层切片图像上的第二待处理区域像素灰度值和第一待处理区域像素灰度值分别对应降低为第二灰度值和第一灰度值；
S600、将处理后的切片图像数据储存于存储单元。
进一步地，所述步骤S400还包括以下步骤：
S410、由第N层切片图像像素和第N+M层切片图像像素按相同像素坐标进行灰度值异或处理；
S420、由灰度值异或处理结果获取第N+2M层切片图像上的第二待处理区域；
S430、由第N+M层切片图像像素和第N+2M层切片图像像素按相同像素坐标进行灰度值异或处理；
S440、由灰度值异或处理结果获取第N+2M层切片图像上的第一待处理区域。
可选地，所述N为从1开始递增的正整数；
可选地，所述M为1-10中的任一正整数。
可选地，所述第一灰度值小于或等于第二灰度值；所述第一灰度值和第二灰度值为0-255之间的中间灰度值。
更进一步，还包括以下步骤：
S550、将全部切片图像进行抗锯齿处理。
更进一步，还包括以下步骤：
S700、将切片图像数据导入到3D打印设备进行3D曝光打印。
本申请实施例的第二方面提供一种3D打印Z轴精细补偿装置，包括：
模型网格遍历模块，用于遍历3D模型上拼接组成3D模型的所有三角网格；
切片处理模块，用于将3D模型切片分层并获取全部切片图像；
切片图像获取模块，用于获取第N层和第N+M层以及第N+2M层切片图像及像素灰度值；
待处理区域获取模块，用于比较第N层与第N+M层切片图像和比较第N+M层与第N+2M层切片图像进而分别获取灰度值差异区域作为第N+2M层切片图像的第二待处理区域和第一待处理区域；
灰度值降低模块，用于将第N+2M层切片图像上的第二待处理区域像素灰度值和第一待处理区域像素灰度值分别对应降低为第二灰度值和第一灰度值；
切片数据存储模块，用于将处理后的切片图像数据储存于存储单元。
进一步地，所述待处理区域获取模块还包括：
第二布尔处理模块，用于由第N层切片图像像素和第N+M层切片图像像素按相同像素坐标进行灰度值异或处理；
第二待处理区域获取模块，用于由灰度值异或处理结果获取第N+2M层切片图像上的第二待处理区域；
第一布尔处理模块，用于由第N+M层切片图像像素和第N+2M层切片图像像素按相同像素坐标进行灰度值异或处理；
第一待处理区域获取模块，用于由灰度值异或处理结果获取第N+2M层切片图像上的第一待处理区域。
更进一步，还包括：
抗锯齿处理模块，用于将全部切片图像进行抗锯齿处理。
更进一步，还包括：
3D打印设备，用于将切片图像数据导入到3D打印设备进行3D曝光打印。
本申请实施例的第三方面提供一种非瞬时计算机可读存储介质，所述非瞬时计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一种3D打印Z轴精细补偿方法的步骤。
本申请实施例的第四方面提供一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储单元；其中，所述存储单元存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述任一种3D打印Z轴精细补偿方法的步骤。
本申请实施例的第五方面提供一种3D打印设备，包括存储器、控制器以及存储在所述存储器中并可在所述控制器上运行的计算机程序，所述控制器执行所述计算机程序时实现上述任一种3D打印Z轴精细补偿方法的步骤。
与现有技术相比，本申请的有益效果是：
1.本申请提供的一种3D打印Z轴精细补偿方法，可以减少当前层在固化成型时超出层厚的次生厚度的生成，无需后续手动去除模型表面的次生厚度。
2.本申请提供的一种3D打印Z轴精细补偿方法，可以减少当前层在固化成型时超出层厚的次生厚度的生成，进而提高模型打印精度。
3.本申请提供的一种3D打印Z轴精细补偿方法，在模型孔以垂直于孔径方向进行打印时，能够对模型孔的下边缘进行孔径补偿以减少模型孔下边缘的次生厚度的生成，进而使孔径打印精度更高，以避免装配问题的产生。
4.本申请提供的一种3D打印Z轴精细补偿方法，可获取已成型第1层和已成型第2层、已成型第2层和当前层第3层切片图像的像素灰度值进行比较进而获取当前层第3层切片图像的第一、第二待处理区域，通过分区控制第一、第二待处理区域上的透光量，能够在打印如正三角成型的模型时，避免强紫外光状态下，防止紫外光穿透已成型第2层的细薄层厚进而避免在第1层边缘外的第2层上产生次生厚度，以减弱细薄层厚微弱穿透紫外光产生次生厚度的影响，使打印时的Z轴补偿更精细。
5.本申请提供的一种3D打印Z轴精细补偿方法，可获取已成型第N层和已成型第N+1层、已成型第N+1层和当前层第N+2层切片图像的像素灰度值进行比较进而获取当前层第N+2层切片图像上的第一、第二待处理区域，能够在打印如正三角成型的模型时，精准选取到第N层和第N+1层的差异范围，以及第N+1层和第N+2层的差异范围，进而对第N+2层上的对应分区差异范围内的像素进行差异化灰度值降低处理，进而能够差异化控制当前层所在不同区域的透光度，进而精细控制使第N+1层和第N+2层上避免产生次生厚度，使打印时的Z轴补偿更精细。
6.本申请提供的一种3D打印Z轴精细补偿方法，在获取第N层和第N+M层、第N+M层和第N+2M层切片图像的像素灰度值进行比较时，当M取值为1时，可比较获取连续三层相邻层之间的差异范围作为第一、第二待处理区域，避免斜向照射紫外光在当前层的表面产生次生厚度；当M取值为2时，又可比较获取连续相隔三层之间的差异范围作为第一、第二待处理区域，能够根据需要进一步扩大选区，进一步减少斜向照射紫外光在当前层表面产生的次生厚度。
附图说明
图1A为本申请实施例提供的3D打印Z轴精细补偿方法的流程图；
图1B为本申请实施例提供的3D打印Z轴精细补偿方法获取待处理区域的流程图；
图2A为本申请实施例提供的3D打印Z轴精细补偿装置的结构图；
图2B为本申请实施例提供的3D打印Z轴精细补偿装置获取待处理区域的装置图；
图3A-B为背景技术下当前层在固化时产生次生厚度的示意图；
图3C-D为背景技术下模型孔产生Z轴偏差的示意图；
图4A-C为本申请实施例分区降低第一、第二待处理区域灰度值的曝光过程图；
图4D为本申请实施对模型孔进行Z轴补偿的示意图；
图5A-H为本申请实施例根据切片图像获取待处理区域示意图；
图6A-F为本申请实施例分区降低灰度值示意图1；
图7A-F为本申请实施例分区降低灰度值示意图2；
图8A为实现本申请实施例3D打印Z轴精细补偿方法的电子设备结构框图；
图8B为本申请实施例电子设备对3D模型进行预处理切片的示意图；
图9A为实现本申请方法3D打印Z轴精细补偿方法的3D打印设备结构框图；
图9B为本申请方法实施后经切片得到的图像数据导入3D打印设备的示意图。
标号说明：
模型网格遍历模块100；切片处理模块200；切片图像获取模块300；待处理区域获取模块400；灰度值降低模块500；抗锯齿处理模块550；切片数据存储模块600；第二布尔处理模块410；第二待处理区域获取模块420；第一布尔处理模块430；第一待处理区域获取模块440；
UV光源31；LCD屏幕32；图像不透光区321；图像全透光区322；第二中间灰度值区域324；第一中间灰度值区域325；树脂槽33；底膜331；光敏树脂溶液332；成型平台34；已固化层341；当前层342；次生厚度343；模型孔344；第一类固化区346；第二类固化区347；第三类固化区348；穿透性二次固化区348a；Z轴补偿区349；
电子设备8；计算机程序80；处理器81；存储单元82；3D打印设备9；打印控制程序90；控制器91；存储器92；移动存储设备10。
具体实施方式
为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
图1A为本申请实施例提供的3D打印Z轴精细补偿方法的流程图。如图所示，一种3D打印Z轴精细补偿方法，包括以下步骤：
S100、遍历3D模型上拼接组成3D模型的所有三角网格；
S200、将3D模型切片分层并获取全部切片图像；
S300、获取第N层和第N+M层以及第N+2M层切片图像及像素灰度值；
S400、比较第N层与第N+M层切片图像和比较第N+M层与第N+2M层切片图像进而分别获取灰度值差异区域作为第N+2M层切片图像的第二待处理区域和第一待处理区域；
S500、将第N+2M层切片图像上的第二待处理区域像素灰度值和第一待处理区域像素灰度值分别对应降低为第二灰度值和第一灰度值；
S600、将处理后的切片图像数据储存于存储单元。
可选地，更进一步，还包括以下步骤：
S550、将全部切片图像进行抗锯齿处理。
需要注意的是，上述步骤S550中抗锯齿处理过程，应当处于步骤S500之后的原因在于，在光固化3D打印过程中不可避免会经常需要用到抗锯齿处理技术，而对切片图像进行抗锯齿处理也同样会使切片图像的边缘灰度值降低，而待处理区域范围又是由不同层切片图像的灰度值进行比较获得的；为了能够准确获取到第一、第二待处理区域范围，因此需要先获取获取待处理区域范围，后进行抗锯齿处理，以避免获取到错误的待处理区域范围。
可选地，更进一步，还包括以下步骤：
S700、将切片图像数据导入到3D打印设备进行3D曝光打印。
可选地，所述N为从1开始递增的正整数；
可选地，所述M为1-10中的任一正整数。
可选地，所述第一灰度值小于或等于第二灰度值；所述第一灰度值和第二灰度值为0-255之间的中间灰度值。
具体的，在步骤S400中，比较第N层与第N+M层切片图像和比较第N+M层与第N+2M层切片图像进而分别获取灰度值差异区域作为第N+2M层切片图像的第二待处理区域和第一待处理区域；当M取值为1时，可比较获取连续三层相邻层之间的差异范围作为第一、第二待处理区域，因此既可以分区控制第一、第二待处理区域上的图像像素的透光量，又能阻挡和降低斜射光的透光量；当M取值为2时，可比较获取连续相隔三层之间的差异范围作为第一、第二待处理区域，能够根据需要进一步扩大选区，进一步减少斜向照射紫外光在当前层表面产生的次生厚度。
相应的，所述M取值越大，则待处理区域会相应扩大范围，但是也不宜过于增大，一般取值4层以内为宜。
图1B为本申请实施例提供的3D打印Z轴精细补偿方法获取待处理区域的流程图。本图中步骤对应于图1A中的步骤S400，如图所示，所述步骤S400还包括以下步骤：
S410、由第N层切片图像像素和第N+M层切片图像像素按相同像素坐标进行灰度值异或处理；
S420、由灰度值异或处理结果获取第N+2M层切片图像上的第二待处理区域；
S430、由第N+M层切片图像像素和第N+2M层切片图像像素按相同像素坐标进行灰度值异或处理；
S440、由灰度值异或处理结果获取第N+2M层切片图像上的第一待处理区域。
具体的，当M取1时，例如：
S410、由第1层切片图第2层切片图像像素按相同像素坐标进行灰度值异或处理；
S420、由灰度值异或处理结果获取第3层切片图像上的第二待处理区域；
S430、由第2层切片图像像素和第3层切片图像像素按相同像素坐标进行灰度值异或处理；
S440、由灰度值异或处理结果获取第3层切片图像上的第一待处理区域。
具体的，当M取2时，例如：
S410、由第1层切片图像像素和第3层切片图像像素按相同像素坐标进行灰度值异或处理；
S420、由灰度值异或处理结果获取第5层切片图像上的第二待处理区域；
S430、由第3层切片图像像素和第5层切片图像像素按相同像素坐标进行灰度值异或处理；
S440、由灰度值异或处理结果获取第5层切片图像上的第一待处理区域。
特别的，在上述步骤中先获取第二待处理区域，后获取第一待处理区域的原因在于，第一待处理区域上的次生厚度对整体模型打印精度影响更大，且第一待处理区域灰度值需要比第二待处理区域灰度值更低，因此如果第一待处理区域和第二待处理区域存在重叠情况时，则重叠区域会最终降低为第二中间灰度值。
图2A为本申请实施例提供的3D打印Z轴精细补偿装置的结构图。如图所示，3D打印Z轴精细补偿装置，包括：
模型网格遍历模块100，用于遍历3D模型上拼接组成3D模型的所有三角网格；
切片处理模块200，用于将3D模型切片分层并获取全部切片图像；
切片图像获取模块300，用于获取第N层和第N+M层以及第N+2M层切片图像及像素灰度值；
待处理区域获取模块400，用于比较第N层与第N+M层切片图像和比较第N+M层与第N+2M层切片图像进而分别获取灰度值差异区域作为第N+2M层切片图像的第二待处理区域和第一待处理区域；
灰度值降低模块500，用于将第N+2M层切片图像上的第二待处理区域像素灰度值和第一待处理区域像素灰度值分别对应降低为第二灰度值和第一灰度值；
切片数据存储模块600，用于将处理后的切片图像数据储存于存储单元。
可选地，更进一步，还包括：
抗锯齿处理模块550，用于将全部切片图像进行抗锯齿处理。
可选地，更进一步，还包括：
3D打印设备9，用于将切片图像数据导入到3D打印设备进行3D曝光打印。
图2B为本申请实施例提供的3D打印Z轴精细补偿装置获取待处理区域的装置图。本图中各个模块对应于图1B中的步骤S400，如图所示，待处理区域获取模块400还包括：
第二布尔处理模块410，用于由第N层切片图像像素和第N+M层切片图像像素按相同像素坐标进行灰度值异或处理；
第二待处理区域获取模块420，用于由灰度值异或处理结果获取第N+2M层切片图像上的第二待处理区域；
第一布尔处理模块430，用于由第N+M层切片图像像素和第N+2M层切片图像像素按相同像素坐标进行灰度值异或处理；
第一待处理区域获取模块440，用于由灰度值异或处理结果获取第N+2M层切片图像上的第一待处理区域。
图3A-B为背景技术下当前层在固化时产生次生厚度的示意图。如图所示，图3A展示的是现有的光固化3D打印技术背景中，利用3D打印设备进行模型打印的过程，图中UV光源31发出紫外光透过LCD屏幕32和树脂槽33的底膜331，使树脂槽33中的光敏树脂溶液332光固化成型，在此过程中各层的已固化层341会附着于成型平台34作升降运动；具体的，当前层342层堆叠成型原理在于，通过上一层已固化层341与底膜331之间层厚空间来限定当前层342的固化层厚，又通过LCD屏幕32中所载入切片图像的图像不透光区321和图像透光区322来限定UV光源31对光敏树脂溶液332的固化范围；对于图中所示的倒三角成型的模型，由于其当前层342的两侧不超出上一层已固化层341的范围，因此图像透光区322透过的全部紫外光均能够被上一层已固化层341阻挡，进而使当前层342能够规范固化，且不产生次生厚度。
如图所示，图3B展示的是现有的光固化3D打印技术背景中，利用3D打印设备进行模型打印的过程，对于图中所示的正三角成型的模型，在UV光源31的紫外光透过图像透光区322对光敏树脂溶液332进行紫外光固化时，由于其当前层342的两侧超出上一层已固化层341的范围，因此图像透光区322透过的全部紫外光不能被上一层已固化层341全部阻挡，所以在当前层342固化成型的同时，UV光源31的紫外光会穿透当前层342使上一层已固化层341的两侧同时被固化，进而产生次生厚度343；对于一般的观赏类3D模型，这种次生厚度是可以接受的；但是对于装配类3D模型零件，则会产生装配误差。
图3C-D为背景技术下模型孔产生Z轴偏差的示意图。如图所示，图3C展示的是现有的光固化3D打印技术背景中，对于图中所示的含有类孔结构的模型打印过程，在UV光源31的紫外光透过图像透光区322对光敏树脂溶液332进行紫外光固化时，由于其上一层已固化层341具有中间空洞，因此图像透光区322透过的全部紫外光不能被上一层已固化层341全部阻挡，所以在当前层342固化成型的同时，UV光源31的紫外光会穿透当前层342使上一层已固化层341的中间空洞位置固化，进而产生次生厚度343；特别的，图中虚线指示的区域，是前几次固化成型时产生的次生厚度343。
如图所示，图3D展示的是现有的光固化3D打印技术背景中，对于图中所示的模型孔产生Z轴偏差的示意图，结合图3C来看，当图3C中的类孔结构的层厚越小，则越近似于本图3D中的含孔模型。在现有的光固化3D打印技术实际打印过程中，打印本图3D中的含孔模型时，模型孔344的下部边缘通常会沿Z轴方向向上收缩，使实际打印的模型孔形成不规则圆形；结合图3C所示的示意图可知，模型孔344下边缘的收缩原因就在于打印过程中产生了如图3C所示的次生厚度343，即本图3D中虚线区域次生厚度343造成了模型孔344的下部边缘沿Z轴方向向上收缩。
图4A-C为本申请实施例分区降低第一、第二待处理区域灰度值的曝光过程图。如图所示，图4A中整体模型打印到第8层；LCD屏幕32上按照所载入切片图像的像素灰度值区分为图像不透光区321、图像全透光区322、第二中间灰度值区域324、第一中间灰度值区域325；其中，第二中间灰度值区域324对应于本申请实施例图1A中所述的第二待处理区上的第二灰度值；第一中间灰度值区域325对应于本申请实施例图1A中所述的第一待处理区上的第一灰度值；其中，第一中间灰度值区域325上的灰度值小于第二中间灰度值区域324上的灰度值，从而使UV光源31发出的紫外光穿透性进一步降低，以分区减少第二中间灰度值区域324的透光量和第一中间灰度值区域325上的透光量；相应的，在最贴近底膜331的成型层上，图像全透光区322对应成型第一类固化区346，第二中间灰度值区域324对应成型第二类固化区347，第一中间灰度值区域325对应成型第三类固化区348；其中，第一类固化区346成型最完全，第二类固化区347次之，第三类固化区348成型最弱；由于第三类固化区348位置的透光量最低，因此，在第三类固化区348的表面就弱化了或避免了次生厚度的形成；在底部第二类固化区347位置，由于第二中间灰度值区域324的透光量略大，因此第二类固化区347的固化程度相应增强，尽管紫外光仍会向上穿透进入更上一层的第三类固化区348以加强其二次固化，但紫外光的穿透性减弱，不再有能量在更上一层的第三类固化区348的表面产生次生厚度，由此，也就弱化了各个位置次生厚度的产生。因此达成了本申请实施例分区补偿的独特方案和特殊精细效果。
如图所示，图4B中整体模型打印到第9层；在图4A的基础上，新增第9层打印层，相应的，结合上一段文字描述，由于图4A中倒数第二层的第三类固化区348受到紫外光向上穿透照射，因此第三类固化区348得以二次固化，形成了本图中倒数第三层的穿透性二次固化区348a；与此同时，倒数第二层的第三类固化区348继续受到穿透紫外光的二次固化。
如图所示，图4C中整体模型打印到第10层；在图4B的基础上，新增第10层打印层，相应的，结合上一段文字描述，由于图4B中倒数第二层的第三类固化区348受到紫外光向上穿透照射，因此第三类固化区348得以二次固化，形成了本图中倒数第三层的穿透性二次固化区348a；与此同时，倒数第二层的第三类固化区348继续受到穿透紫外光的二次固化。而倒数第一层第三类固化区348部分即将形成封闭，形成打印完成的类孔模型。
特别的，由以上图4A-C的模型成型过程可知，对第二中间灰度值区域324，即本申请实施例图1A中的第二待处理区，和第一中间灰度值区域325，即本申请实施例图1A中的第一待处理区，分别设置为第二灰度值和第一灰度值，可以弱化各个特殊位置次生厚度的产生，达成精细透光控制和分区补偿的独特方案和特殊精细效果。
图4D为本申请实施对模型孔进行Z轴补偿的示意图。如图所示，结合图4C来看，当图4C中的类孔结构的层厚越小，则越近似于本图4D中的含孔模型。结合图4C所示的示意图可知，由于避免了次生厚度的产生，相应的，本图4D中模型孔344的下部边缘，即对应于图3D中次生厚度343位置，形成了空白的Z轴补偿区349，从而使实际打印的模型孔形成规则圆形；因此也就实现了对模型孔的Z轴补偿，从而提高了模型打印精度，特别是，能够使装配类3D模型零件装配精度得以提高。
图5A-H为本申请实施例根据切片图像获取待处理区域示意图。图5A中以金字塔锥的3D模型为例。如图所示，电子设备按预设层厚H毫米将3D模型切片分层取得L1、L2、L3共3层切片图像，其中每层图像的中心为白色，四周为黑色的，载入3D打印设备屏幕后，白色部分用于透过UVLED紫外光进行图像曝光，黑色部分用于阻挡UVLED紫外光的穿透。
图5B为图5A中取得的三层切片图像。如图所示，其L3层切片透光区大于L2层切片透光区，且L2层切片透光区大于L1层切片透光区。
图5C-H将对上述情况作灰度值变化上的演示。结合图1B中的步骤，S410、由第1层切片图像像素和第2层切片图像像素按相同像素坐标进行灰度值异或处理；S420、由灰度值异或处理结果获取第3层切片图像上的第二待处理区域。如图所示，图5C中的L1层图像和图5E中的L2层图像，作异或处理，获得图5G中的差异范围2，该差异范围即为第二待处理区域；同理，再结合图1B中的步骤，S430、由第2层切片图像像素和第3层切片图像像素按相同像素坐标进行灰度值异或处理；S440、由灰度值异或处理结果获取第3层切片图像上的第一待处理区域。如图所示，图5D中的L2层图像和图5F中的L2层图像，作异或处理，获得图5H中的差异范围1，该差异范围即为第一待处理区域。
图6A-F为本申请实施例分区降低灰度值示意图1。图6A和图6B分别由侧面示意图5G和图5H中的差异范围2和差异范围1，即第二待处理区域和第一待处理区域。
如图所示，图6A中L1、L2、L3层分别对应于图5B中的三层模型切片；每个方格表示一个透光区像素，数字255表示该像素灰度值为255，表示全透光；结合图1B所示的过程步骤，当M取值为1时，可由L1和L2层的异或结果取得S2所示的差异范围，由差异范围S2可在L3层上获取到灰色填充方格作为第二待处理区域，再将第二待处理区域的灰度值由255降低为第二灰度值200，因此其所在像素透光量得以降低。
如图所示，图6B中L1、L2、L3层也分别对应于图5B中的三层模型切片；每个方格表示一个透光区像素，数字255表示该像素灰度值为255，表示全透光；结合图1B所示的过程步骤，当M取值为1时，可由L2和L3层的异或结果取得S1所示的差异范围，由差异范围S1可在L3层上获取到灰色填充方格作为第一待处理区域，再将第一待处理区域的灰度值由255或200降低为第二灰度值150，因此其所在像素透光量得以降低。
特别的，比较图6A中S2区域和图6B中S1区域可发现两者范围不存在垂直重叠情况，因此图6B中第一待处理区域的灰度值和第二待处理区域的灰度值分别被降低为200和150。而这种情形，正是本发明申请需要实现的分区控制进行实现3D打印Z轴精细补偿的目的。对应于图5B中L1透光区小于L2透光区，L2透光区小于L3透光区时，可知3D打印成型时，既需要防止如图6B所示的S1区域产生次生厚度，同时也需要防止如图6B所示的S2区域，因紫外光穿透细薄成型后的L2层在S2位置表面产生次生厚度，同时还需要防止如图6B所示的灰度值200和150的交界处，向外斜射紫外光对L3层在S1位置表面产生次生厚度；因此对灰度值200处的像素降低灰度值，进而降低紫外光透光量，就非常必要；与此同时，灰度值200和灰度值150取值不同的必要性在于，L3层在S1位置的上方无成型层的阻挡，因此紫外光穿透性强，所以需要使灰度值150位置的像素灰度值更低，以降低透光量；而L3层在S2位置的上方有L2层的阻挡，因此紫外光穿透性相对较弱，所以需要使灰度值200位置的像素灰度值更高，以增强透光量。因此S1和S2所在区域的灰度值就需要分区采用不同灰度值，且S1所在区域灰度值需要低于S2所在区域灰度值。
图6C-F继续对上述情况作灰度值变化上的演示。如图所示，图6C表示的是图5B中取得的L3层切片图像灰度图，灰度值255表示全透光区域，灰度值0表示不透光区域；图6D表示的是在图6C基础上取得第二待处理区域，即本图中点状填充区域，对应于图6A所示的S2区域，再将其区域内灰度值由255降低为第二灰度值200；图6E表示的是在图6D基础上取得第一待处理区域，即本图中点状填充区域，对应于图6B所示的S1区域，再将其区域内灰度值由255降低为第一灰度值150；图6F表示的经过上述灰度值分区降低处理后的切片图像。该结果对应于图6B中的示意结果。
特别的，由以上图6A-F中的示例说明，可知对于第一待处理区域和第二待处理区域不存在重叠情况时，获取第二待处理区域范围和获取第一待处理区域范围无需按照先后顺序处理，同时，待处理区域内的像素灰度值的降低也无需按照先后顺序处理。
图7A-F为本申请实施例分区降低灰度值示意图2。图7A-F中的示例将被用于说明，第一待处理区域和第二待处理区域存在重叠情况时，第一待处理区域和第二待处理区域上像素灰度值的降低顺序问题。
图7A为另一模型切片示例。如图所示，图中获取到与图5B不同的模型切片，相应的，其L3层切片透光区大于L1层切片透光区，且L1层切片透光区大于L2层切片透光区。
图7B-1和图7B-2为侧面示意第一待处理区域和第二待处理区域上像素灰度值的降低顺序问题。如图所示，图7B-1中L1、L2、L3层分别对应于图7A中的三层模型切片；每个方格表示一个透光区像素，数字255表示该像素灰度值为255，表示全透光；结合图1B所示的过程步骤，当M取值为1时，可由L1和L2层的异或结果取得S2所示的差异范围，由差异范围S2可在L3层上获取到灰色填充方格作为第二待处理区域，再将第二待处理区域的灰度值由255降低为第二灰度值200，因此其所在像素透光量得以降低。
如图所示，图7B-2中L1、L2、L3层也分别对应于图7A中的三层模型切片；每个方格表示一个透光区像素，数字255表示该像素灰度值为255，表示全透光；结合图1B所示的过程步骤，当M取值为1时，可由L2和L3层的异或结果取得S1所示的差异范围，由差异范围S1可在L3层上获取到灰色填充方格作为第一待处理区域，再将第一待处理区域的灰度值由255或200降低为第二灰度值150，因此其所在像素透光量得以降低。
特别的，比较图7B-1中S2区域和图7B-2中S1区域可发现两者范围存在垂直重叠情况，因此第一待处理区域的灰度值也就存在上述第二灰度值200再度被降低为150的情况。而这种情形，对应于图7A中L2透光区小于L1透光区，L1透光区小于L3透光区时，可知3D打印成型时，需要防止如图7B-2所示的S1区域产生次生厚度，因此S2所在区域的灰度值无需分区采用不同灰度值。
图7C-F继续对上述情况作灰度值变化上的演示。如图所示，图7C表示的是图7A中取得的L3层切片图像灰度图，灰度值255表示全透光区域，灰度值0表示不透光区域；图7D表示的是在图7C基础上取得第二待处理区域，即本图中点状填充区域，对应于图7B-1所示的S2区域，再将其区域内灰度值由255降低为第二灰度值200；图7E表示的是在图7D基础上取得第一待处理区域，即本图中点状填充区域，对应于图7B-2所示的S1区域；图7F表示的是对图7E中点状填充区域，将其区域内灰度值由255或200统一降低为第一灰度值200。该结果对应于图7B-2中的示意结果。
特别的，由以上图7A-F中的示例说明，可知对于第一待处理区域和第二待处理区域存在重叠情况时，应当优先获取第二待处理区域范围，并将范围内像素灰度值降低为第二灰度值，再获取第一待处理区域范围，并将范围内像素灰度值降低为第一灰度值。
图8A为实现本申请实施例3D打印Z轴精细补偿方法的电子设备结构框图。如图所示，本图中电子设备8以一个处理器81为例。如图所示，一种电子设备8包括一个处理器81和一个存储单元82；其中存储单元82存储有可被处理器81执行的计算机程序80或指令，计算机程序80或指令被处理器81执行，以使处理器81能够执行如图1A中的步骤S100-步骤S600，或执行如图1B中的步骤S410-步骤S440。
存储单元82即为本申请的第三方面，所提供的一种非瞬时计算机可读存储介质。其中，存储单元82存储有可由至少一个处理器81执行的指令，以使至少一个处理器81执行时实现如图1A中的步骤S100-步骤S600，或执行如图1B中的步骤S410-步骤S440。
存储单元82作为一种非瞬时计算机可读存储介质，可用于存储非瞬时软件程序、非瞬时计算机可执行程序以及模块，如执行时实现如图1A中的步骤S100-步骤S600对应的程序指令/模块，或实现如图1B中的步骤S410-步骤S440对应的程序指令/模块。处理器81通过运行存储在存储单元82中的非瞬时计算机程序80、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述图1A或图1B对应的实施例中涉及计算机和处理器的步骤。
存储单元82可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储电子设备8使用方法时所创建的数据等。此外，存储单元82可以包括高速随机存取存储模块，还可以包括非瞬时存储模块，例如至少一个磁盘存储模块件、闪存器件、或其它非瞬时固态存储模块件。在一些实施例中，存储单元82可选包括相对于处理器81远程设置的存储模块，这些远程存储模块可以通过网络连接至储存切片图像数据的电子设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
此处描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、专用ASIC(专用集成电路)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入单元、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入单元、和该至少一个输出装置。
这些计算机程序80(也称作程序、软件、软件应用、或者代码)包括可编程处理器的机器指令，并且可以利用高级过程和/或面向对象的编程语言、和/或汇编/机器语言来实施这些计算程序。如本文使用的，术语“机器可读介质”和“计算机可读介质”指的是用于将机器指令和/或数据提供给可编程处理器的任何计算机程序产品、设备、和/或装置(例如，磁盘、光盘、存储模块、可编程逻辑装置(PLD))，包括，接收作为机器可读信号的机器指令的机器可读介质。术语“机器可读信号”指的是用于将机器指令和/或数据提供给可编程处理器的任何信号。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发申请中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本申请公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
图8B为本申请实施例电子设备对3D模型进行预处理切片的示意图。如图所示，用户通过电子设备8运行3D切片软件使用本申请实施例的第一方面提供的一种3D打印Z轴精细补偿方法，进行步骤S100-S600，旨在通过降低相邻层切片图像差异范围所在像素的灰度值以降低透光量，以减少当前层在固化成型时超出层厚的次生厚度的生成，进而提高模型打印精度。
图9A为实现本申请方法3D打印Z轴精细补偿方法的3D打印设备结构框图。如图所示，一种3D打印设备9包括一个控制器91和一个存储器92；其中存储器92存储有可被控制器91执行的打印控制程序90或指令，打印控制程序90或指令被控制器91执行，以使控制器91能够执行如图1A中的步骤S700，使模型的当前层在固化成型时能减少次生厚度的生成，进而提高模型打印精度；或执行如图1A中的步骤S100-S600；或执行如图1B中的步骤S410-S440；这是因为图1A中的步骤S100-S600部分和图1B中的步骤S410-S440部分也可以在3D打印设备9中全程执行。
图9B为本申请方法实施后经切片得到的图像数据导入3D打印设备的示意图。如图所示，用户采用移动存储设备10将电子设备8处理获得的，待处理区域像素灰度值降低处理完成后的切片图像数据和/或打印参数导入到3D打印设备9进行3D曝光打印，进而使模型的当前层在固化成型时能减少次生厚度的生成，进而提高模型打印精度。
上述具体实施方式，并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其它因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请保护范围之内。
Claims (11)
1.一种3D打印Z轴精细补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100、遍历3D模型上拼接组成3D模型的所有三角网格；
S200、将3D模型切片分层并获取全部切片图像；
S300、获取第N层和第N+M层以及第N+2M层切片图像及像素灰度值；
S400、比较第N层与第N+M层切片图像和比较第N+M层与第N+2M层切片图像进而分别获取灰度值差异区域作为第N+2M层切片图像的第二待处理区域和第一待处理区域；
S500、将第N+2M层切片图像上的第二待处理区域像素灰度值和第一待处理区域像素灰度值分别对应降低为第二灰度值和第一灰度值；
S600、将处理后的切片图像数据储存于存储单元。
2.根据权利要求1所述的3D打印Z轴精细补偿方法，其特征在于，所述步骤S400还包括以下步骤：
S410、由第N层切片图像像素和第N+M层切片图像像素按相同像素坐标进行灰度值异或处理；
S420、由灰度值异或处理结果获取第N+2M层切片图像上的第二待处理区域；
S430、由第N+M层切片图像像素和第N+2M层切片图像像素按相同像素坐标进行灰度值异或处理；
S440、由灰度值异或处理结果获取第N+2M层切片图像上的第一待处理区域。
3.根据权利要求1所述的3D打印Z轴精细补偿方法，其特征在于，所述N为从1开始递增的正整数；所述M为1-10中的任一正整数。
4.根据权利要求1所述的3D打印Z轴精细补偿方法，其特征在于，所述第一灰度值小于或等于第二灰度值；所述第一灰度值和第二灰度值为0-255之间的中间灰度值。
5.根据权利要求1所述的3D打印Z轴精细补偿方法，其特征在于，还包括以下步骤：
S550、将全部切片图像进行抗锯齿处理。
6.根据权利要求1所述的3D打印Z轴精细补偿方法，其特征在于，还包括以下步骤：
S700、将切片图像数据导入到3D打印设备进行3D曝光打印。
7.一种3D打印Z轴精细补偿装置，其特征在于，包括：
模型网格遍历模块，用于遍历3D模型上拼接组成3D模型的所有三角网格；
切片处理模块，用于将3D模型切片分层并获取全部切片图像；
切片图像获取模块，用于获取第N层和第N+M层以及第N+2M层切片图像及像素灰度值；
待处理区域获取模块，用于比较第N层与第N+M层切片图像和比较第N+M层与第N+2M层切片图像进而分别获取灰度值差异区域作为第N+2M层切片图像的第二待处理区域和第一待处理区域；
灰度值降低模块，用于将第N+2M层切片图像上的第二待处理区域像素灰度值和第一待处理区域像素灰度值分别对应降低为第二灰度值和第一灰度值；
切片数据存储模块，用于将处理后的切片图像数据储存于存储单元。
8.根据权利要求7所述的3D打印Z轴精细补偿装置，其特征在于，所述待处理区域获取模块还包括：
第二布尔处理模块，用于由第N层切片图像像素和第N+M层切片图像像素按相同像素坐标进行灰度值异或处理；
第二待处理区域获取模块，用于由灰度值异或处理结果获取第N+2M层切片图像上的第二待处理区域；
第一布尔处理模块，用于由第N+M层切片图像像素和第N+2M层切片图像像素按相同像素坐标进行灰度值异或处理；
第一待处理区域获取模块，用于由灰度值异或处理结果获取第N+2M层切片图像上的第一待处理区域。
9.一种非瞬时计算机可读存储介质，其特征在于，所述非瞬时计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的3D打印Z轴精细补偿方法的步骤。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储单元；其中，所述存储单元存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至6中任一项所述的3D打印Z轴精细补偿方法的步骤。
11.一种3D打印设备，包括存储器、控制器以及存储在所述存储器中并可在所述控制器上运行的计算机程序，其特征在于，所述控制器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6中任一项所述的3D打印Z轴精细补偿方法的步骤。
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2022
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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